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Kartengerät für Fahrzeuge
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Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Kartengerät gemäß der
Gattung des Hauptanspruchs. Derart-ige Kartengeräte für Flugzeuge und Schiffe sowie
für sehr große Landfahrzeuge sind bekannt. Die jeweilige Position wird bei derartigen
Geräten beispielsweise durch Funkpeilung oder Satellitenpeilung ermittelt und errechnet,
außerdem ist bei solchen Geräten, z.B. für Flugzeuge, eine Möglichkeit vorgesehen,
durch die der Navigator anhand von Geländemerkmalen des überflogenen Gebiets etwaige
Abweichungen der errechneten Position von der tatsächlichen Position auf dem Kartengerät
korrigieren kann.
Die bekannten Geräte sind sehr aufwendig und nehmen
auch soviel Platz in Anspruch, daß sie aus Kostengründen und räumlichen Gründen
beispielsweise für Personenkraftwagen, in der Praxis nicht verwendbar sind.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Kartengerät mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß das Gerät klein
und kostengünstig hergestellt werden kann; dennoch werden Anzeigefehler, die dazu
führen wUrden, daß die angezeigte Position seitlich von der Straßendarstellung abweicht,
vermieden. Auch ist es möglich, die Vorrichtungen zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit
und Fahrrichtnng, die Signale an das Kartengerät liefern, verhältnismäßig einfach
auszubilden. Weiter ist von Vorteil, daß zahlreiche Korrekturen nicht das Eingreifen
des Benutzers des Geräts, nämlich des Fahrers des Personenkraftwagens, erforderlich
machen, so daß sich dieser auf den Straßenverkehr konzentrieren kann. Dies schließt
nicht aus, daß trotzdem die Möglichkeit einer Korrektur von Hand vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Gerät erfordert eine Kartendarstellung, bei der sich die Darstellung
der Straßen in irgendeiner Weise vom übrigen Kartenbild so unterscheidet, daß das
Gerät ohne Eingreifen des Menschen feststellen kann, ob die angezeigte Position
an einer Stelle der Karte liegt, an der sich eine Straße befindet. Es wird hierbei
also von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß sich Personenkraftwagen, aber auch beispielsweise
Lastkraftwagen, für die die Erfindung ebenfalls geeignet ist, in aller Regel
auf
Straßen bewegen. Zweckmäßigerweise ist die automatische Führung der angezeigten
Position entlang einer Straße abschaltbar, damit das Kartengerät auch dann verwendet
werden kann, wenn sich das Fahrzeug auf Straßen bewegt, die in der Kartendarstellung
nicht oder noch nicht enthalten sind. Das erfindungsgemäße Gerät gestattet es, ohne
aufwendige Peilgeräte auszukommen und die IdeSwerte für Fahrzeugweg und Fahrzeugrichtung
unter Verwendung von im Fahrzeug selbst enthaltenen Gebern zu ermitteln.
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Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen.
So ermöglicht die Ausführungsform nach Anspruch 2 eine besonders einfache Ausbildung
des Geräts. Es wäre allerdings auch möglich, die Anordnung bei bestimmten Ausführungsformen
so zu treffen, daß eine seitliche Abweichung der angezeigten Position vom Straßenverlauf
nicht auftreten kann. Bei der Ausführungsform nach Anspruch 3 weist die Kartendarstellung
im Bereich von Straßenkreuzungen und Straßeneinmündungen eine geeignete Markierung
auf, z.B. eine magnetische oder optische Markierung, die es ermöglicht, daß das
Steuergerät erkennt, wenn die angezeigte Position sich im Bereich einer Straßenkreuzung
oder-Einmündung bzweVerzweigung befindet. Solange sich die angezeigte Position nicht
im Bereich einer Kreuzung oder Einmündung befindet, erfolgt der Vorschub der angezeigten
Position auf der Kartendarstellung in Abhängigkeit von der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit,
die durch einen geeigneten Sensor ermittelt wird, wobei die Steuervorrichtung die
angezeigte Position entlang einer Straßendarstellung führt. Es müssen hier also
Richtungsänderungen
des Fahrzeugs nicht meßtechnisch erfaßt werden,
solange sich das Fahrzeug im Bereich zwischen zwei Kreuzungen oder Einmündungen
befindet. Vom Benutzer ist bei Fahrtantritt die Fahrtrichtung ins Gerät einzugeben.
Im Bereich von Kreuzungen und Einmündungen und Kreisverkehr wird dagegen die Fahrtrichtung
des Fahrzeuges berücksichtigt, .5 wird durch geeignete Sensoren also erfaßt, ob
es geradeaus fährt oder nach. rechts oder links abbiegt. Nach dem Verlassen des
Bereichs der Kreuzung schaltet die Steuervorrichtung wieder um und berücksichtigt
lediglich die Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die angezeigte Position wiederum automatisch
entlang dem Straßenverlauf geführt wird. Da bei dieser Ausführungsform Meßwerte
für die Fahrtrichtung nur kurzzeitig benötigt werden, können sich Fehler der diese
Meßwerte liefernden Geber nimt in störender Weise aufsummieren, und es können daher
sehr einfache Geber verwendet werden; beispielsweise'kann die Fahrtrichtung durch
Radsensoren ermittelt werden, obwohl derartige Radsensoren wegen unterschiedlichen
Schlupfes nicht immer völlig genaue Werte liefern. Derartige Radsensoren sind bei
Fahrzeugen mit Antiblockiersystemen bereits vorgesehen. Als Geber für den zurückgelegten
Weg bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit können auch Tachometerwellen-Sensoren verwendet
sein. Die genannten Geber können auch bei anderen Ausführungsformen der Erfindung
vorgesehen sein.
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Bei der im Anspruch 4 geschilderten Ausführungsform der Erfindung
wertet die Steuervorrichtung ständig Signale aus, die die Fahrtrichtung des Fahrzeugs
anzeigen. Mit der Zeit sich evtl. einstellende Fehler, die zu einem seitlichen Abweichen
der angezeigten Position vom
Straßenverlauf der Eartendarstellung
führen könnten, werden dadurch korrigiert, daß die Steuervorrichtung die angezeigte
Position -automatisch wieder auf den Straßenverlauf zurückführt. Besonders bei dieser
Ausführungsform wird bevorzugt zum Ermitteln der Fahrtrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ein Kreiselkompaß verwendet, dessen Drehachse durch Federn gefesselt
ist.
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Durch einen derartigen Kreiselkompaß läßt sich eine ausreichend hohe
Genauigkeit der Richtungsermittlung erreichen, die höher als die von Radsensoren
liegen kann.
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Der Detektor wird entsprechend dem technischen Merkmal, durch das
sich die Straßendarstellung von der übrigen Karte abhebt, geeignet gewählt. So können
die Straßenzüge durch elektrisch oder magnetisch abtastbare Markierungen gekennzeichnet
sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, daß sich die Straßendarstellung von der übrigen
Karte durch ihre Farbe und/oder Helligkeit abhebt. Auch die bei einer der oben geschilderten
Ausführungsformen vorgesehene Markierung der Straßenkreuzungen und -Einmündungen
kann in geeigneter Weise, beispielsweise magnetisch oder elektrisch oder auch durch
eine optisch abtastbare Markierung bewirkt sein.
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Zum Abtasten einer Straßendarstellung, die sich von der übrigen Karte
durch Farbe und/oder Helligkeit abhebt,
weist gemäß einer Ausführungsform
die Detektorvorrichtung mindestens eine Fotodiode auf. Durch geeignete optische
Maßnahmen wird das Kartenbild am Ort der angezeigten Position von der Fotodiode
abgetastet, und wenn die Fotodiode infolge seitlicher Abweichung den optischen Kontakt
mit der Straßendarstellung verliert oder wenn sich ein derartiger Vorgang ankündigt,
wird durch eine geeignete Steuerung die anezite Position auf die Straßendarstellung
zurückge führt.
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3ei cner anderen Ausführungsform weist der Detektor mindestens zwei
im Abstand angeordnete Detektorelemente auf, im speziellen Fall also zwei Fotodioden.
Hierbei ist zweckmArviger eise die Anordnung so getroffen, daß die beiden Fotodioden
nebeneinander in Querrichtung zur Straße liegende Punkte der Karte abtasten, wobei
zweckmäßigerweise jede dor Dioden noch einen Bereich der Straßendarstellung erfaßt.
Bei einer seitlichen Abweichung wird das Ausgangssignal der einen Diode daher beispielsweise
infolge einer größeren gemessenen Helligkeit zunehmen und das andere entsprechend
abnehmen, und aus diesen beiden Signalen ist die Richtung, in der die angezeigte
Position von der Straße wegwandert, unmittelbar erkennbar, und es kann die Korrektur
veranlaßt werden.
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Damit die beiden Detektorelemente oder Dioden ständig im wesentlichen
quer zur Richtung der gerade befahrenen Straße auf der Karte die Kartendarstellung
abtasten, ist vorgesehen, die im Fahrzeug ermittelte Fahrtrichtung (bezogen auf
die Himmelsrichtungen) dazu zu benutzen, die beiden Detektorelemente ständig quer
zur Fahrtrichtung,
bezogen auf die Umgebung der angezeigten Position
auf der Karte, auszurichten. Für Straßenfahrzeuge wird von den möglichen Arten der
Richtungsanzeige auf der Kartendarstellung derjenigen mit einer nord-orientierten
Karte der Vorzug gegeben, auch wegen der Möglichkeit, auf der Karte enthaltene Ortsbezeichnungen
ständig leicht ablesen zu können, und es wird daher ein Richtungspfeil oder eine
andere Richtungsanzeige, die durch das Gerät dem Benutzer vermittelt wird, je nach
der eingescSagenen Fahrtrichtung die Richtung ändern. Denzulolge wird in Abhängigkeit
von dieser im Gerat ermitteiten Fahrtrichtung die Detektoranordnung so orientiert,
daß die oben geschilderte Abtastung der Straße quer zur Straßenrichtung erfolgt.
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Es ist vorteilhaft, die Kartendarstellung auf einem transparenten
Träger vorzusehen und auf eine Mattscheibe zu projizieren. Bei einer derartigen
Ausführungsform ist erfindungsgemäß vorgesehen, einen Teil des Strahlengangs auszukoppeln
und diejenige Stelle der Kartendarstellung, die der angezeigten Position entspricht,
oder die nächste Umgebung dieser Stelle auf die Fotodioden abzubilden.
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Vorteilhaft ist hierbei, daß am Ort der Fotodioden eine Belichtungsstärke
in der gevzünschten Größe ohne Schwierigkeiten erzeugt werden kann. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn vor die Dioden ein geeignetes Farbfilter geschaltet ist, das den Kontrast
zwischen der Straßendarstellung und der übrigen Kartendarstellung verstärkt.
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Wenn getnäß einer Ausführungsform ein Richtungspfeil in die auf der
Mattscheibe erscheinende Kartendarstellung einblendbar ist, ist eine Ausführungsform
der Erfindung
vorteilhaft, bei der der Richtungspfeil auf einem
drehbaren Träger und die Fotodiodenanordnung ebenfalls auf einem drehbaren Träger
ange dnet ist, und die beiden Träger sind synchron durch einen geeigneten Antriebsmotor,
vorzugsweise einen Schrittmotor, in Abhängigkeit von Steuersignalen angetrieben;
bei dieser Ausführungsform wird mit einfachen Mitteln sichergestellt, daß die Diodenanordnung
den Straßenverlauf der Kartendarstellung immer in einer Richtung abtastet, die quer
zur Fahrtrichtung, die durch den Richtungspfeil angezeigt wird, verläuft.
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Bei einer Ausfünrungsform der Erfindung ist die drehbare Detektoranordnung
und der auf der Itattscheibe abzubildende drehbare Pfeil auf einem Schlitten angeordnet,
der in zwei verschiedenen Richtungen verschiebbar geführt ist.
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Der Vorteil liegt hierbei darin, daß die Lage des Abtastpunkts der
Detektoranordnung relativ zu den Grenzen der auf der Mattscheibe sichtbaren Kartendarstellung
zur Anzeige der jeweiligen Position des Fahrzeugs geändert werden kann, wobei der
Richtungspfeil, beispielsweise dessen Ende, jeweils die Position anzeigt. Eine derartige
Art der Darstellung kann Vorteile bieten gegenüber der anderen erfindungsgemäßen
Ausführungsform, bei der die jeweilige Position des Fahrzeugs beispielsweise immer
mit der Mitte der Mattscheibe übereinstimmt und eine Änderung der Position dadurch
angezeigt wird, daß der die Kartendarstellung enthaltende Träger verschoben wird
oder in anderer Weise eine Verschiebung des auf der Blattscheibe sichtbaren Teils
der Kartendarstellung erfolgt. Es kann zweckmäßig sein, bei einem einzigen Gerät
die beiden Arten der Positionsanzeige vorzusehen, damit der Benutzer diese wahlweise
benutzen kann .
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Unabhängig davon, ob die Positionsanzeige ihre Lage relativ zu den
äußeren Begrenzungen der auf der Mattscheibe sichtbaren Kartendarstellung ändert
oder nicht, kann es vorteilhaft sein, eine Verschiebung des transparenten Trägers
der Kartendarstellung in zwei unterschiedlichen Richtungen vorzusehen. Dies bietet
den Vorteil, daß auf einem einzigen transparenten Träger, der vorzugsweise in der
Art der bekannten Diapositive ausgebildet ist, ein relativ großes Gebiet in Form
einer Kartendarstellung gespeichert werden kann, von dem auf der Mattscheibc durch
eine geeignet ausgebildete Optik. jeweils inirnor nur ein einer Ausschnitt in ausreichend
star!icr Vcrgrößeren sichtbar ist. lagert sich das Fahrzeug dem Rand des auf der
Mattscheibe dargestellten Gebietes, so wird durch eine Steuervorrichtung das Diapositiv
entsprechend verschoben, so daß die angezeigte Position im 3ereich der lattscheibe
bleibt, sofern auf dem Diapositiv der vom Fahrzeug befahrene Bereich überhaupt abgebildet
ist.
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Vorteilhafterweise ist das Gerät zur Aufnahme mehrerer Diapositive
ausgebildet und weist eine Einrichtung zum Abtasten von Markierungen auf den Diapositiven
auf, die unabhängig davon abtastbar sind, ob sich das Diapositiv gerade in Strahlengang
der Projektionseinrichtung befindet. Die D2apositive können zweckmäßigerweise in
einem magazin nach Art der üblichen Diaprojektoren gespeichert sein und an ihrem
Rand, insbesondere an ihrem Rahmen, Markierungen aufvzeisen, vorzugsweise Kerben,
die beim Einschieben eines gefüllten Magazins ins Gerät von einem KontaItsatz abgetastet
werden. Die dabei gewonnenen
Infornationen können in einen elektronischen
Speicher eingegeben werden, in dem dann die Information darüber, welches Diapositiv
sich an welcher Stelle des Magazins befindet, gespeichert ist. Durch diese Maßnahme
wird verhindert, daß der Benutzer die Dapositive in einer ganz bestimmten Reihenfolge
ins Magazin einsetzen muß.
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Die Diapositive enthalten Kartendarstellungen unterschiedlicher Gebiete.
Das Einschieben eines Diapositivs in den Strahlengang der Projektionseinrichtung
kann durch Betätig einer Auswahleinrichtung durch den Be-Benutzer, der beispielsweise
ene Kenn-Nummer des geünschten Diapositivs ins Gerät eintastet, erfolgen, oder aber
auch automatisch in Abhängigkeit von der im Gerät festgestellten Position. Hierfür
ist es lediglich erforderlich, daß bei Inbetriebnahme des Geräts darauf geachtet
wird, daß sich ein derartiges Positiv im Strahlengang befindet, auf dem die wahre
Position des Fahrzeugs au gezeigt werden kann, wobei diese Position zumindest bei
der ersten Inbetriebnahme des Geräts von Hand auf der projizierten Kartendarstellung
eingestellt wird.
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Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Diapositive, die sich
für das erfindungsgemäße Gerät eignen, ist die Bildfläche des Diapositivs in unterschiedliche
Felder unterteilt, und es sind auf dem Diapositiv durch Abtasteinrichtungen lesbare
Markierungen, die den Feldern zugeDrdnet sind, vorgesehen. Diese Markierungen können
durch die oben genannten Markierungen am Rand des Diapositivs gebildet sein, und
/oder durch optisch ablesbare Markierungen, die auf den einzelnen Feldern angeordnet
sind.
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Diese optisch abtastbaren Markierungen können durch in nächster Nähe
der einzelnen Felder vorgesehene Linienmuster gebildet sein, die sich im wesentlichen
über die ganze Länge der einzelnen Ränder erstrecken, so daß sie an jeaer Stelle
ablesbar sind. Diese Markierungen werden im Gerät dann abgelesen, wenn die angezeigte
Position sich dem Rand des Feldes nähert. Die in den Markierungen enthaltene Information
gibt zweckmäßigerweise eine Angabe darüber, an welcher Stelle des gleichen Diapositivs
oder auf welchem anderen Diapositiv und an welcher Stelle dieses Diapositivs sich
die Kartendarstellung der Anschlußkarte befindet. Die Markierungen können auch Informationen
über den 14stab der jeweiligen Kartendarstellung enthalten. Außerdem können diese
Markierungen dazu dienen, ein Koordinatensystem für das einzelne Feld zu definieren,
von dem aus nach dem Wechsel eines Diapositivs dann, wenn die Anschlußkarte projiziert
wird, die tatsächlicht Position des Fahrzeugs auf dieser Anschlußkarte durch die
Positionsanzeige markiert wird.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Geräts in einer schematisierten,
nicht maßstäblichen Darstellung, Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines mit
dem Gerät nach Fig. 1 verwendeten einfachen Kreiselkompasses, Fig. 3 die Ansicht
eines gerahmten Diapositivs und Fig. 4 die Aufteilung der Bildfläche des Diapositivs
nach Fig. 3.
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In einem Gehäuse 1 ist eine Halterung 2 für ein gerahmtes Diapositiv
3 angeordnet, die durch Schrittmotoren 4 und 5 in der angedeuteten Weise in der
Ebene der Zeichnung von links nach rechts und senkrecht zur Zeichenebene von vorne
nach hinten verschiebbar ist. Eine Lampe 6, ein Kondensor 7, eine Linse 8, und zwei
Prismen 9 und 10, an denen der das Diapositiv 3 durchsetzende Lichtstrahl zweimal
um 900 abgelenkt wird, bilden eine Projektionseinrichtung, die den vo Licntstrahl
durchsetzten verhältnismäkDig keinen Bereich des Diapositivs auf einer Mattscheibe
11 abbilden, so datX 2er Benutzer des Geräts in der Fig. 1 von unten her den durchstrahlten
Abschnitt des Diapositivs, der eine Straßenkarte zeigt, betrachten kann. Mittels
eines Prismas 12 kann ein Teil des von der Linse 8 kommenden Lichts ausgekoppelt
werden und gelangt zu einer Sammellinse 13.
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Mittels eines Prismas 15 kann ein von einer Lampe 16 über einen Kondensor
1Y kommender Lichtstrahl in den vom Diapositiv 3 kommenden Lichtstrahl eingekoppelt
werden.
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Hinter dem Kondensor 17 ist ein Träger 18 aus Glas abgebildet, der
einen nicht dargestellten Bildträger trägt, der als Bild einen durchsichtigen Richtungspfeil
in sonst undurchsichtiger Umgebung trägt. Das von der Lampe kommende Licht durchsetzt
den Träger 18 und proJiziert somit über die Linse 19 das Bild des Richtungspfeils
auf die Mattscheibe 11. Im Ausführungsbeispiel ist die Lage der Spitze des Richtungspfeils
mit 20 bezeichnet, das Ende des Richtungspfeils ist mit 21 bezeichnet und liegt
zufällig gerade in der optischen Achse des Projektionssystems.
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Das Ende des Richtungspfeils kennzeichnet gleichzeitig die Position
des Personenkraftwagens, in den das Gerät eingebaut ist, auf der projizierten Straßenkarte.
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Der aus dem Lichtstrahl durch das Prisma 12 ausgekoppelte Strahl gelangt
zu einem Träger 25, der zwei im Abstand angeordnete Fotodioden 26 und 27 trägt,
deren Verbindungslinie genau rechtwinklig zur Richtung des auf dem Träger 18 angeordneten
Richtungspfeils verläuft; zur besseren Darstellung ist jedoch in Fig. 1 der auf
dem Träger 18 angeordnete Richtungspfeil um 900 verdreht dargestellt, so daß die
von seiner Spitze und seinem Ende ausgehenden Strahlenbüschel in die Fig. 1 eingezeichnet
werden konnten. 3er Träger 25 ist mit einem Schneckenrad 30 verbunden, und der Träger
18 ist mit einem Schneckenrad 1 verbunden, deren Durchmesser und Zahnteilung gleich
groß ist und die mit einer einzigen Schnecke 32 in Eingriff sind, so daß sie bei
der Rotation der Schnecke 32 sich gleichsinnig drehen. Die Schnecke 32 ist auf ihrer
in Fig. 1 linken Seite in einem Lager 33 gehalten und auf ihrer rechten Seite durch
einen Schrittmotor 34 angetrieben.
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Auf der dem Träger 25 abgewandten Seite des Schneckenrads 30 sind
auf einer Isolierschicht 35 ein äußerer Schleifring 36, ein innerer Schleifring
37 und ein zentrisch in der Mitte liegender Schleifkontakt 38 angeordnet, wobei
zwei Anschlüsse der Fotodioden 26 und 27 gemeinsam mit dem Kontakt 38 verbunden
sind und von den beiden anderen Dioden je ein Anschluß zum äußeren und inneren Schleifring
36 bzw. 37 geführt ist. Mit den Schleifringen und dem mittleren Kontakt 38 wirken
in der Zeichnung angedeutete Schleifkontakte zusammen, von denen elektrische Leitungen
41 bis 43 zu einer Steuereinheit 45 führen.
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Am Gehäuse 1 ist an dessen Rückseite, die in Fig. 1 oben
liegt,
in der angedeuteten Weise eine Platte 50 mittels eines Schrittmotors 51 unter Verwendung
von SchiebefUhrungen 52 senkrecht zur Zeichenebene hin- und herbewegbar, und an
der Platte 50 ist eine Platte 55 in nicht näher dargestellter Weise so gelagert,
daß sie durch einen Schrittmotor 56 in der Darstellung der Fig. 1 von links nach
rechts bewegt werden kann. Die Platte 55 trägt das Lager 33 und den Motor 34, außerdem
sind an der Platte 55 in nicht näher dargestellter Weise die Lampe 16 und der Kondensor
17 betestigt und die mittels der Schnecke 32 drehbaren rinrizkn6er. 13, 31 und 30,
25, 35 drehbar gelagert.
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Die Steuereinrichtung 45 weist eine weitere Eingangsleitung 60 auf,
die zum Anschluß an einen Fahrtgeschwindigkeitegeber bestimmt ist, und eine Leitung
61, die zuz Anschluß an einen Fahrtrichtungsgeber bestimmt ist; als Geber ist hier
der in Fig. 2 dargestellte Kreiselkompaß vorgesehen .
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Das Diapositiv 3 trägt optisch abtastbare Markierungen, die durch
weitere Fotodioden abgetastet werden. In Fig. 1 ist lediglich eine derartige weitere
Fotodiode 65 dargestellt, deren Ausgangsleitungen mit der Steuereinrichtung 45 verbunden
ist, und die mit einer auf der anderen Seite des Diapositivs 3 angeordneten Lampe
66 zusammenwirkt.
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Das in Fig. 1 gezeigte Gerät kann in der Weise betrieben werden, daß
eine Verschiebung der Platten 50 und 55 mittels der Motoren 51 und 56 nicht erfolgt,
so daß das Ende des RichtuMspfeils auf der tlattscheibe 11 ständig in der optischen
Achse 21 liegt. Da dieses Ende des Richtungspfeils
die augenblickliche
Position anzeigen soll, wird bei dieser 3etriebsweise das Diapositiv 3 durch die
Motoren 4 und 5 in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung und der zurückgelegten Wegstrecke
so verschoben, daß die augenblickliche Position sich ständig in der optischen Achse
21 befindet. Hierbei verändert sich also während der Fahrt ständig der auf der Mattscheibe
11 sichtbare Kartenausschnitt. Das Gerät kann auch so betrieben werden, daß der
sichtbare Kartenausschnitt zumindest rrend 6eraer Fahrtzeiten und Fahrtstrecken
unverändert bleibt, uni daß stattdessen das winde des Richtungspfeils auf der Mattscheibe
11 wandert und auf der rojizierten Kartendarstellung die augenblickliche Position
angezeigt.
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Hierzu werten die Platten 55 und 50 durch die Motores 51 und 56, die
von der Steuereinrichtung 45 gesteuert sind, entsprechend verschoben. Außerdem wird
bei beinen Betriebsarten bei einer Änderung der Fahrtrichtung, die durch den Kreiselkompaß
erkannt wird, durch den Schrittmotor 34 die Schnecke 32 gedreht, und es werden daher
die Schneckenräder 30 und 31 mit den auf ihnen befestigten Anordnungen entsprechend
gedreht, so daß der Richçungspfeil auf der projizierten Kartendarstellung ständig
die Fahrtrichtung anzeigt.
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Die Kartendarstellung mit der Darstellung der Straßerzüge ist farblich
so angelegt, daß sie vom Benutzer auf ar Mattscheibe 11 leicht erkannt werden kann,
und daß außerdem mit Hilfe der Fotodioden 26, 27 erkannt werden £ann, wenn die auf
der Kartendarstellung angezeigte Position vom Verlauf einer Straße seitlich abweicht.
Die Dioden 26 und 27 sind so angeordnet und die mit diesen
zusambenwirkence
optische Einrichtung ist so ausgelegt, daß zwei Punkte auf dem Diapositiv 3, deren
Abstand etwas kleiner ist als die kleinste in der Darstellung verwendete Breite
bei der Darstellung von Straßenzügen, noch auf die beiden Fotodioden abgebildet
werden. In der Fig. 1 sind die hierzu gehörenden Strahlenläufe nur schematisch dargestellt.
Bei einer seitlichen Abweichung der angezeigten Position von der Straße wird daher
das Bild der Straße zunächst von der einen Fotodiode herunterwandern. Je nachdem,
ob die Straße oder die übrigen Bereiche der Kartendarstellung am Ort der Dioden
26, 27 eine höhere Beleuchtungsstärke zevirker, ird daher bei der genannten Fotodiode
die Beleuzhtungsstärke abnehmen oder zunehmen, und das hierdurch ber,ir;te elektrische
Signal wird der Steuereinrichtung 45 zugeführt und veranlaßt diese, durch Verschiebung
der alterung 2 oder durch Verschiebung der Platten 50, 55 die angezeigte Position
relativ zu einer projizierten Kartendarstellung so zu verschieben, daß diese Position
wieder auf die abgebildete Straße fällt. Wenn das auf der Mattscheibe 11 sichtbare
Kartenbild zwar deutliche Farbkontraste, aber keine größeren Helligkeitskontraste
aufweist, können derartige Helligkeitskontraste am Ort der Fotodioden 26 und 27
durch ein in den Strahlengang geschaltetes Farbfilter 68 erzeugt werden. Es ist
zwecilaßig, die Helligkeit der auf der Mattscheibe 11 sichtbaren Straßenzüge und
auch der übrigen Kartenteile nicht allzu groß zu machen, damit der eingeblendete
Richtungspfeil sich von der projizierten Karte deutlich abhebt.
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Der in Fig. 2 gezeigte Kreiselkompaß 70 weist einen Tragbolzen 71
au£, der im Fahrzeug drehfest so verankert wird, daß seine Längsachse (Achsez) senkrecht
veruft. An dem
Bolzen 71 ist eine waagrecht angeoranete Kreisscheibe
72, die an ihrem Rand ringsum in gleichmäßigen Abständen Markierungen 73 trägt,
um die Achse z drehbar befestigt. Auf der Scheibe 72 ist ein U-förmiger Bügel 75
starr befestigt, der um eine waagerechte Achse y schwenkbar einen Käfig 76 trägt,
in dem um eine zur Achse y rechtwinklig und waagrecht verlaufende Achse x der Kreisel
78 drehbar gelagert ist. Der Kreisel 78 enthält einen elektrischen Antriebsmotor;
die elektrischen Leitungen zu diesem Motor sind nicht dargestellt. Der Käfig 76
ist durch zwei Federn 80 mit den Joch des BiiOels 75 verbunden, so daß sich die
Achse x dann, wenn sie aus ihrer zur Ebene der Scheibe 72 parallelen Lage ausgelenkt
worden sein sollte, nach einiger Zeit wieder zu dieser ebene parallel stellt. Ein
die Narkierungen 7, abtasender Sensor 81 ist starr mit dem Fahrzeug, nämlich dem
Bolzen 71 verbunden, dessen Ausgang mit der Leitung 61 zur Steuereinrichtung 45
verbunden ist. Der Sensor 81 liefert somit Inkrementsignale für die Drehbewegung
des Sensors 81 relativ zur Scheibe 72. Der in Fig. 2 gezeigte verhältnismäßig einfache
Kreiselkompaß kann geringe Fehler in der Richtungsanzeige infolge von auftretender
Reibung bewirken, außerdem dann, wenn beispielsweise das Fahrzeug von einem ebenen
Streckenabschnitt auf einen ansteigenden Streckenabschnitt gerät und dabei die Achse
y nicht genau in Längsrichtung des Fahrzeugs steht, so daß sich beim Ubergang auf
den ansteigenden Streckenabschnitt infolge der Bewegung des Fahrzeugs um seine Querachse
und infolge des Beharrungsvermögens des Kreisels 78 die Drehachse x schräg zur Ebene
der Scheibe 72 einstellt. Bei dieser Verschwenkung erfolgt noch keine Fehlanzeige
der Fahrtrichtung, jedoch dann, wenn sich das Fahrzeug auf diesem ansteigenden Streckenabschnitt
so lange befindet, daß inzwischen der
Käfig 76 durch die Federn
80 wieder parallel zur Ebene der Scheibe 72 eingestellt wird. Durch diese Rückverschwenkung
des Käfigs 76 wird eine Präzessionsbemegung des Kreisels 78 bewirkt, die eine Verdrehung
des Bügels 76 um die senkrechte Achse z bewirkt. Die hierdurch bewirkte fehlerhafte
Anzeige der Fahrtrichtung, die bei geeigneter Dimensionierung des Geräts klein gehalten
werden kann, wird dann automatisch korrigiert, wenn infolge dieser vom tatsächlichen
Straßenverlauf abweichenden Richtungsanzeige die auf der iiartendarstellung angezeigte
Position vom tatsächlichen Straßenverlauf abweicht.
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Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Diapositiv, das in oe^annter
Weise einen Rahmen 85 aufweist, in dem ein transtarenter Bildträger 86 gehalten
ist, auf dem eine oder mehrere Kartendarstellungen stark verkleinert enthalten sird,
die durch die Optik des Geräts in geeigneter Vergrößerung auf der Mattscheibe 11
abgebildet werden.
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Der Rahmen 85 hat im Ausführungsbeispiel die für Diapositive üblichen
Abmessungen, nämlich eine Kantenlänge von 5 cm. Am oberen Rand des Diapositivs 3
weist der Rahmen 85 mehrere kerbenförmige Markierungen 84 auf, deren Anzahl und
Lage eine Information über die Bil din formation des Diapositivs 3 darstellt. Das
Kartengerät ist so ausgebildet, daß es ein Magazin, ähnlich wie es bei bekannten
Projektionsgeräten verwendet wird, mit mehreren Diapositiven 3 aufnehmen kann; die
Diapositive 3 werden so angeordnet, daß die Markierungen 84 sämtlicher Diapositive
beispielsweise in der Kassette oben liegen, und beim Einschieben der Kassette in
das Kartengerät werden die Markierungen 84 durch mechanische Abtaster abgetastet,
die die abgelesene Information in einen kleinen elektronischen Speicher eingeben.
Aus der im Speicher enthaltenen Information ist
daher ständig bekannt,
an welcher Stelle des Magazins sich welche Diapositive befinden, und es kann daher
ein anderes vom Benutzer gewünschtes oder von einer automatischen Auswahlvorrichtung
angefordertes Diapositiv sehr schnell ausgewählt und gegen das gerade projizierte
Diapositiv, das in Fig. 1 gezeigt ist, automatisch ausgetauscht werden.
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Fig. 4 zeigt gegenüber Fig. 3 vergrößert den Bildträger 86.
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Der Bildträger 86 ist in mehrere Felder 87,8S und 89 unzerteilt, die
unterschiedliche Größe haben können. Die einzelnen Felder 87 bis 89 sind dazu bestimmt,
unterschiedliche Kartenåarstellun n aufzunehmen, vorzugsweise Kartendarstellungen
in den unterschiedlichen Maßstäben, wobei beispielsweise in Feld 87 eine Ubersichtskarte
i 0-roßen Maßstab, im Feld 88 eine Regionalkarte einer im Feld 87 enthGltenen Region
und im Feld 89 ein Stadtplan einer in den Feldern 87 und 88 enthaltenen Stadt enthalten
ist. In der Nähe der seitlichen Begrenzungen der einzelnen Felder sind parallel
zu diesen Rändern verlaufende linienförmige Markierungen 90 bis 93 vorgesehen, die
optisch abtastbar sind. Der Raum, den diese Markierungen 90 bis 93 einnehmen, ist
zur besseren Darstellung stark übertrieben gezeichnet, in Wirklichkeit können diese
Narkierungen in sehr schmalen Randstreifen der einzelnen Felder untergebracht werden.
Auch die Felder 88 und 89 enthalten derartige Markierungen, die aus Vereinfachungsgeründen
jedoch nicht dargestellt sind. Der Abstand der einzelnen Linien der MSui;ierungen
untereinander und die Zahl dieser Linien enthält eine optisch lesbare Information.
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Bisher wurde in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele davon ausgegangen,
daß die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ständig ermittelt wird und zum Steuern der Positionsanzeige
verwendet wird, wobei die Detektoreinrichtung lediglich dazu dient, bei auftretenden
Fehlern die angezeigte Position wieder auf den Verlauf der Straßendarstellung zurückzuführen.
Man kann die Anordnung aber auch so treffen, daß das Entlangführen der angezeieten
Position entlang eines Straßenverlaufs der Kartendarstellung ohne Berücksicht;ner
von onderwng der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, selbstverständlich Jedoch unter Ber-cksichtigung
der Fahrgeschwindigkeit, automatisch erfolgt, solange hierdurch keine zusätzl-'he
Fehlermöglichkeiten entstehen, also auf solchen Strecken eines Straßenverlaufs der
Kartendarstellung, auf dem keine Straßenkreuzungen oder Straßeneinmündungen vorhanden
sind. Im Bereich solcher Kreuzungen und Einmündungen dagegen wird zum Weiterbewegen
der Positionsanzeige zusätzlich die Fahrtridtung des Fahrzeugs (Geradeausfahrt,
Rechtsabbiegen oder Linksabbiegen) benutzt, um die Positionsanzeige über den Bereich
der Kreuzung oder Einmündung hinweg zu führen und richtig in den der tatsächlich
befahrenen Straße entsprechenden Straßenverlauf der Kartendarstellung einmünden
zu lassen. Sobald der Bereich der Kreuzung oder Einmündung verlassen ist, schaltet
die Steuervorrichtung wieder um und bewegt die Positionsanzeige entlang der Straßendarstellung
lediglich unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Ein Kreuzungsbereich kann beispielsweise dadurch von
der
Steuervorrichtung erkannt werden, daß beide Ränder eines Straßenverlaufs der Kartendarstellung
bei der automatischen Entlangführung der angezeigten Position entlang des Straßenverlaufs
abgetastet werden und daß ständig oder in kurzen Zeitabständen geprüft wird, ob
die beiden Ränder der Straße zueinander parallel verlaufen oder ob sie ihren gegenseitigen
Abstand plötzlich stark ändern; beispielsweise würde die Steuervorrichtung den Beginn
eines Kreuzungsbereichs dadurch erkennen, daß die beiden gegenüberliegenden Ränder
der bisher befahrenen Straße sich in entgegengesetzter Richtung voneinander entfernen.
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Wie eingangs bereits erläutert, kann in der Kartendarstellung der
Bereich der Kreuzungen und Einmündungen aber auch besonders markiert sein, beispielsweise
magnetisch oder durch Farbe oder Kontrast. Wenn sich die Straßendarstellung von
der übrigen Kartendarstellung bereits durch ihre Farbe abhebt, kann der Bereich
von Kreuzungen und Einmündungen beispielsweise dadurch zusätzlich vom Straßenverlauf
abgehoben werden, daß in dieser Kreuzungsbereich eine weitere Farbe vorgesehen ist,
die durch einen geeigneten Detektor erkannt werden kann. Es kann hierbei zweckmäßig
sein, diese weitere Farbe und die den Straßenverlauf kennzeichnende Farbe beispielsweise
als genügend enges Punktmuster oder Strichmuster vorzusehen, so daß sowohl die den
Straßenverlauf erkennende Detektoreinrichtung als auch die weitere, den Kreuzungsbereich
erkennende Detektoreinrichtung, gegebenenfalls unter Verwendung geeigneter Farbfilter,
das Vorhandensein der jeweiligen Farbmarkierung erkennen kann.
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Das anhand der Fig. 1 beschriebene Gerät kann zur Verwirklichung dieser
hier beschriebenen weiteren Ausführungsform so abgewandelt sein, daß aus dem das
Diapositiv 3 verlassenden Lichtstrahl ein weiterer Teilstrahl ausgelenkt wird, der
durch eine Optik auf eine weitere Fotodiode gelenkt wird, wobei der auf der Fotodiode
abgebildete Bereich genau der angezeigten Position der Kartendarstellung entspricht.
Gegebenenfalls unter Verwendung eines geeigneten Farbfilters kann hierdurch erkannt
werden, ob sich die angezeigte Position im Bereich einer farblich besonders gekennzeichneten
Kreuzung oder Einmündung oder aber außerhalb einer Kreuzung oder ~Einmündung im
normalen Straßenverlauf befindet, und in Abhängigkeit hiervon gibt die genannte
Fotodiode ein Signal an die Steuereinrichtung ab. Diese Steuereinrichtung unterscheidet
sich von der Steuereinrichtung 45 der Fig. 1 dadurch, daß sie von geeigneten Sensoren
gelieferte Fahrtrichtungssignale lediglich dann berUcksichtigt, wenn sich die angezeigte
Position in einem Kreuzungsbereich befindet. Außerhalb von Kreuzungsbereichen wird
die angezeigte Position nur in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit verändert,
wobei die Richtung, in der sich die angezeigte Position entlang einer Straßendarstellung
bewegt (es sind hierbei zwei Richtungen möglich) zu Fahrtbeginn und beim Verlassen
jedes Kreuzungsbereichs in die Steuereinrichtung eingegeben bzw. von dieser automatisch
erfaßt wird. Es ist auch eine stark vereinfachte Ausführungsform möglich, bei der
im Kreuzungsbereich Fahrtrichtungsänderungen nicht automatisch erfaßt werden, sondern
der Fahrer Fahrtrichtungsänderungen, beispielsweise mittels einer Tastatur oder
durch die Fahrtrichtungsanzeige (Blinker) in das Gerät eingibt.
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Man kann gemäß der Erfindung auch Geräte schaffen, die zur Anzeige
der Position auf einer z.B. auf Papier gedrucken Landkarte bzw. einem Stadtplan
dienen, wobei die Position vorzugsweise durch einen Lichtpunkt auf der Landkarte
angezeigt wird. Es können diese Landkarten speziell angefertigt sein, in manchen
Fällen dürften auch handelsübliche Landkarten verwendbar sein, die einen ausreichenden
Farbkontrast oder Helligkeitskontrast der Straßendarstellung aufweisen.
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Das ir Kreuzungsbereich die Fahrtrichtung des Fahrzeugs anzeigende
Signal kann auch von einem den Lenkradeinschlag anzeigenden Signal oder mittels
eines einfachen, seitliche 3eschleunigungen erfassenden Meßsystems abgeleitet sein.
Das Abtasten des Straßenverlaufs kann bei geeigneter Kartendarstellung auch mechanisch
erfolgen.