DE3213630A1 - Strassenkarten-anzeigesystem mit angabe einer fahrzeugposition - Google Patents

Description

Straßenkarten-Anzeigesystem mit Angabe einer Fahrzeugposition

Beschreibung

Die Erfindung betrifft im allgeminen ein Straßenkarten-Anzeigesystem zur Anzeige einer Straßenkarte

und eines auf der Straße fahrenden Fahrzeugs auf einem ' 15

Schirm. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Stras-

senkarten-Anzeigesystem, das ein Fahrzeug in der Mitte des Anzeigeschirms angibt und eine Straßenkarte, die auf dem Schirm mit der Bewegung des Fahrzeugs verschoben wird.
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Ein Anzeigesystem zum Anzeigen der Straßenkarte und der Fahrzeugposition auf dem angezeigten Weg hilft dem Fahrer seinen Weg zu finden. Ein Pilotsystem für ein

Schiff ist in der ersten Veröffentlichung der JP-Patent-25

anmeldung Sho 52-159894 (Tokai Sho 54-89767, veröffentlicht am 17- Juli 1979) beschrieben. Diese Druckschrift befaßt sich mit einem Verfahren zum Anzeigen einer Seekarte mit der Angabe der Schiffsposition. Die Seekarte wird auf der Anzeige gemäß dem zurückgelegten Weg und der Fahrtrichtung des Schiffes bewegt. Bei diesem System- werden die Koordinaten der angezeigten Seekarte modifiziert bezüglich der Schiffsposition und der Fahrtrichtung des Schiffes. Die Seekarte wird in einem Digitalspeicher in Form von Kurvenschreiber-

-ΙΟΙ koordinaten gespeichert. Ein Mikrocomputer wird zur Verarbeitung von Veränderungen der Seekartenkoordinaten und zur Berechnung der Schiffsposition verwendet, basierend auf einem Sensor, der den zurückgelegten Weg mißt und die Fahrtrichtung des Schiffes feststellt.

Ferner zeigt auf dem Gebiete des Kraftfahrzeugwesens die Veröffentichung Tokai Sho 52-141662, veröffentlicht am 26. November 1977 ein Kartenanzeigesystem für Kraftfahrzeuge. Bei diesem System wird ein Mikrofilm zur Speicherung der Landkarte verwendet. In diesem System bewegt sich die Angabe der Kraftfahrzeugsposition mit dem zurückgelegten Weg und der Fahrtrichtung.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Anwendung und Verbesserung des Landkartenanzeigesystems der genannten Druckschrift Tokai Sho 54-89767 dar und die Erfindung richtet sich auf eine Anzeige einer Straßenkarte für einen Kraftfahrzeuglenker. Eine Verbesserung besteht beispielsweise darin, daß das Straßenkartenanzeigesystem die Karte in verschiedenen Maßstäben anzeigt, um kleine Straßen oder kleine Gassen in einer Stadt anzugeben bzw. bei einer Karte mit großem Maßstab die Fahrt auf dem Lande zu erleichtern.

Es ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Straßenkarten-Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das einen variablen Maßstab für die angezeigte Karte hat.

Ein weiteres spezielleres Ziel der Erfindung ist es, ein Straßenkartenanzeigesystem anzugeben, das Koordinaten für jede Aufzeichnung der Karte gemäß der Fahrzeugposition und dem Kartenmaßstab modifiziert.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung zeigt ein Straßenkarten-Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug eine Markierung an, die die Position und Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs darstellt, und zwar an einer vorbestimmten Stelle auf dem Anzeigeschirm für eine konstante Richtung, wobei das System so aufgebaut ist, daß die Karte auf der Anzeige gemäß der tatsächlichen Position und Fahrtrichtung des Fahr- zeugs bewegt wird.

Das Landkarten-Anzeigesystem besitzt eine Auswahlvorrichtung zur Auswahl, welche Vergrößerung für die Anzeige der Karte aus mehreren vorbestimmten Anzeigevergrößerungen verwendet werden soll, sowie eine Vorrichtung zum Vergrößern oder Reduzieren der anzuzeigenden Karte gemäß der gewählten Vergrößerung.

Die Straßenführervorrichtung besitzt eine Auswahlvorrichtung zur Auswahl einer vorbestimmten Vergrößerung, wenn das Fahrzeug sich innerhalb eines vorbestimmten Wertes einer zuvor auf der Karte markierten Position etwa einer Kreuzung nähert.

Um die vorgenannten und andere Ziele der Erfindung zu erreichen, ist das Straßenkarten-Anzeigesystem für ein Fahrzeug gekennzeichnet durch

einen ersten Speicher, der die Straßenkartendaten speichert, die Daten der ersten Koordinaten einer Karte umfassen, einen Sensor, der den vom Startpunkt zurückgelegten Weg des Fahrzeugs feststellt und ein erstes Signal erzeugt, das eine Fahrzeugpositxon bezüglich der ersten Koordinaten darstellt, einen Maßstabwähler zum Ändern eines Maßstabs der in dem ersten Speicher gespeicherten Karte, wobei der Maßstabwähler ein zweites Signal er-

zeugt, das die gewählte Vergrößerung des Kartenmaßstabs darstellt, eine Vorrichtung zum Transformieren der Kartendaten in dem ersten Speicher unter Zugrundelegung der ersten und zweiten Signale zur Erzeugung von durch zweite Koordinaten definierten Kartendaten, einen zweiten Speicher zum Speichern der transformierten Kartendaten und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen der Straßenkarte mit einer Markierung des Fahrzeugs, wobei die Transformationsvorrichtung mit der Anzeigeeinheit zum Ändern der angezeigten Karte in Bezug auf die Fahrzeugmarkierung auf der Anzeigeeinheit gemäß· dem zurückgelegten Weg des Fahrzeugs vom Startpunkt aus zusammenarbeitet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Blockdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels eines Straßenkarten-Anzeigesystems, 20

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Straßenkarten-Anzeigesystems der Fig. 1 im Detail,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise einer Anzeigesteuereinheit in dem Straßenkarten-Anzeigesystem der Fig. 1,

Fig. 4 ein Zeitimpulsdiagramra zur Veranschaulichung der Zeitgabee der Übertragungskartendaten, ·

Fig. 5 ein Zeitgabeimpulsdiagramm zur Veranschaulichung ■ einer Beziehung der Anzeigesteuereinheitsoperation und eines Koordinatentransformationsprogramms, das in einer Koordinatentransformationseinheit der Fig. 1 ausgeführt wird,

- 13 -

Fig. 6 die Originalkarte, die in einem Kartenspeicher gespeichert und auf einem Anzeigeschirm angezeigt wird,

Fig. 7 die durch die gestrichelten Linien in Fig. 6 definierte und auf dem Anzeigeschirm in vergrößertem Maßstab dargestellte Karte,

Fig. 8 zeigt eine Karte auf dem Anzeigeschirm, die ge-■ genüber der Karte von Fig. 7 im Maßstab weiter •heruntergesetzt ist,

Fig. 9 zeigt Koordinaten bei der Originalkarte, Fig.10 zeigt Koordinaten auf dem Anzeigeschirm,

Fig.11 zeigt eine Transformation der Kartenkoordinaten,

Fig.12 ist ein Schaltbild eines Maßstabwählers in dem Straßenkartenanzexgesystem der Fig. 1,

Fig.13 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der Ausgangsspannung des Maßstabwählers der Fig. 12 in Bezug auf den Kartenmaßstab zeigt,

Fig.14 ist ein Flußdiagramm eines Koordinatentransformationsprogramms, das in der Koordinatentransformationseinheit der' Fig. 1 ausgeführt wird, 30

Fig.15 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Straßenkartenanzeigesystems,

Fig.16 ist ein Blockschaltbild der Koordinatentransformationseinheit in dem Straßenkarten-Anzeigesystem

der Fig. 14,

Fig.17 zeigt einen Versetzungswinkel von Sinus Q bzw. Cosinus θ_> wie er durch den Sinussignalgenerator bzw. den Cosinussignalgenerator

in dem Straßenkarten-Anzeigesystem der Fig. 15 erzeugt wird,

Fig.18 ist ein Blockschaltbild einer Zeitgabesteuerschaltung,die der Koordinatentransformationseinheit der Fig. 16 zugeordnet ist,

Fig.19 veranschaulicht die Transformation der Koordinaten der Kartendaten,
15

Fig.20 ist eine schematsiche Darstellung, die die Beziehung der Kapazitäten zwischen einem Kartenspeicher und einem Anzeigespeicher der Ausführungsform der Fig. 15 veranschaulicht,

Fig.21 ist eine Darstellung,aus der Anzeigepunkte des vergrößerten Anzeigeschirms ersichtlich sind,

Fig.22 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform, bei der Kreuzungen von Straßen festgestellt und eine Vergrößerung der Kartenanzeige durchgeführt wird,

Fig.23 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Detektors zum Feststellen der Kreuzungen in Fig. 22,

Fig.24 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des Straßenkarten-Anzeigesystems,bei dem eine Kreuzung festgestellt und die Kartenanzeige ■ vergrößert wird,

Fig.25 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Detektors zum Feststellen der Kreuzung in Fig. 24, und

Fig.26 ist ein Zeitdiagramm, das die Arbeitsweise bei der Vergrößerung der Kartenanzeige unter Feststellen der Kreuzung in den Fig. 22 und 24 veranschaulicht.

Es wird nun auf die Zeichnung- Bezug genommen, von denen Fig. 1 insbesondere den allgemeinen Aufbau eines Straßenkartenanzeigesystems des bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt. Eine Straßenkarte ist in einem Kartenspeicher gespeichert, der eine Digitalspeichereinheit zum Speiehern digitalisierter Kartendaten ist. Die Kartendaten identifizieren Koordinaten jeder Aufzeichnung der Straße. Die Kartendaten in dem Kartenspeicher 10 werden in einen Anzeigespeicher 20 über eine Koordinatentransformationseinheit 300 übertragen. Der Anzeigspeicher 20 kann die auf dem Anzeigeschirm 30 darzustellenden Kartendaten zeitweilig speichern. Die in dem Anzeigespeicher 20 gespeicherten Daten werden ausgelesen und einer Anzeigesteuereinheit 200 über die Koordinatentransformationseinheit 300 zugeführt. Die Anzeigesteuereinheit 200 steuert die übertragung der Kartendaten von dem Kartenspeicher 10 zu dem Anzeigespeicher 20 und von dem Anzeigespeicher 20 zu dem Anzeigeschirm 30.

Eine Fahrzeugpositionsensoreinheit 100 ist mit der An-Zeigesteuereinheit 200 verbunden. Die Fahrzeugpositionssensoreinheit 100 kann einen zurückgelegten Weg des Fahrzeugs von einem Startpunkt aus und die Fahrtrichtung,, des Fahrzeugs bezüglich der Koordinatenachsen der in dem Kartenspeiohor gespeicherten Karte festatollen. Die Fahrzeugpositionssensoreinheit 100 erzeugt ein Fahrtwegsignal S, und ein Fahrtrichtungssignal S_Q, deren

Werte den zurückgelegten Weg des Fahrzeugs bzw. den Versetzungswinkel der Fahrzeugfahrtrichtung bezüglich der Kartenkoordinaten darstellen. Die Fahrzeugpositionssensoreinheit 100 ist ferner mit einem Koordinatendrehsignalgenerator 40 verbunden, der das Fahrzeugrichtungssignal S_Q empfängt. Der Koordinatendrehsignalgenerator 40 erzeugt ein Drehsignal S_r entsprechend dem Signal Sq, das geeignet ist, das Eingangssignal zu der Koordinatentransformationseinheit 300 für die Anzeige der Koordinantenachsen zur .Fahrtrichtung anzugeben. Das Drehsignal S wird der Koordinatentransformationseinheit 300 zur Verarbeitung der Kartendaten im Anzeigespeicher 20 zugeführt, um diese auf dem Anzeigeschirm anzuzeigenden Daten durch Verschieben der Kartenkoordinaten-Y-Achse in die Fahrtrichtung anzupassen.

Die Koordinatentransformationseinheit 300 ist ferner mit einer Eingabeeinheit 400 verbunden, die eine Anfangsmittenpositionbestimmungsvorrichtung 410 und einen Maßstabswähler 420 zum Bestimmen des Verkleinerungsmaßstabs der anzuzeigenden Karte aufweist. Die Anfangsmittenpositionsbestimmungsvorrichtung 410 besitzt zwei Schwenkhebel für Steuermarkierer, von denen einer in vertikaler Richtung auf dem Anzeigeschirm zur Bestimmung der X-Koordinate der Fahrzeugsposition in Kartenkoordinaten in dem Kartenspeicher und der andere in horizontaler Richtung auf dem Anzeigeschirm zum Bestimmen der Y-Koordinate der Fahrzeugsposition bewegbar sind. Der Anfangsmittelpunkt wird durch die Anfangsmittenpositionsbestimmungsvorrichtung 410 und die Fahrzeugrichtung durch die Fahrzeugpositionssensoreinheit 100 festgestellt und sodann bestimmt die Koordinatentransformationseinheit 300 die Koordinatenachsen der dar-

to * ·

Λ:!.321363Ο

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zustellenden Karte in Bezug auf die Kartenkoordinatenachsen des Kartenspeichers.

In der Praxis wird die Fahrzeugposition als Ursprung des Anzeigemittelpunkts genommen, so daß die Vorrichtung 410 dazu dient, Daten entsprechend der Anfangsposition des Fahrzeugs bezüglich der in dem Kartenspeicher 10 gespeicherten Kartenkoordinaten einzugeben. Allgemeiner gesprochen kann jedoch eine eigene Eingangsvorrichtung ähnlich der Vorrichtung 410 dazu verwendet werden, die Anfangsfahrzeugposition einzugeben, die von dem Anzeigemittelpunkt abweichen kann. Eine derartige Anfangsfahrzeugpositionseingabevorrichtung ist als Block 410a gezeigt und direkt mit der Anzeigesteuereinheit 200 verbunden.

Die Koordinatentransformationseinheit 300 transformiert laufend Kartendaten, um die Koordinaten der Kartendaten . der bestimmten Anzeigekoordinate für die Anzeige auf dem Anzeigeschirm 30 anzupassen. Während der Fahrt des Fahrzeugs erzeugt die Fahrzeugpositionssensoreinheit laufend das Fahrtwegsignal S, und das Fahrtrichtungssignal Sq gemäß der Fahrt des Fahrzeuges. Die Anzeigesteuereinheit 200 empfängt diese beiden Signale und verarbeitet sie, um Koordinaten der augenblicklichen Fahrzeugsposition zu bestimmen. Die Anzeigestü'iereinheit 200 erzeugt ein Fahrzeugpositionssignal ο , das die x-Koordinate und y-Koordinate des Fahrzeugs in Anzeigekoordinaten in gegebenen Zeitabständen darstellt.

Das Fahrzeugpositionssignal S enthält somit eine x- und eine y-Komponente, die die x-Koordinaten (x ) bzw. die y-Koordinaten (y ) der Fahrzeugposition darstellen, und wird der Koordinatentransformationseinheit 300 zugeführt. Die Koordinatentransformationseinheit 300 empfängt auch das Drehsignal S_r von dem Ko-

ordinatendrehsignalgenerator 40. Unter Zugrundelegung des Fahrzeugpositionssignals S und des Drehsignals

S berechnet die Koordinatentransformationseinheit r

300 die Verschiebung des Anzeigemittelpunkts und verschiebt die Anzeigekoordinaten und dreht die Achsen der Koordinaten,um sie mit der y-Achse der Koordinaten aufdie Fahrzeugreiserichtung einzustellen. Gemäß der Verschiebung und Drehung der Anzeigekoordinaten werden die Kartendaten in der Koordinatentransformationseinheit 300 transformiert.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Anzeigekartenspeicher 20 Speicheradressen zum Speichern der transformierten Daten entsprechend der Karte, wie sie sich von der Fahrzeugposition aus ergibt, die allgemein im Mittelpunkt der Anzeige festgelegt ist. Der Kartenspeicher 10 speichert die Daten für die ganze Karte. Diese Daten werden während des Betriebs des Systems nicht verändert, so daß die Daten nur ausgelesen werden. Natürlich kann der Kartenspeicher anfangs auf eine gewünschte Stadt oder einen interessierenden Bereich eingestellt werden. Die Adressen des Anzeigespeichers 20 entsprechen dem Anzeigeschirm 30 mit einer Unterteilung in m-Zeilen und n-Spalfeen. Jede Adresse in dem Kartenspeicher 10 und in dem Anzeigespeicher 20 speichert Datenwerte in Form von binären Einsen und Nullen, die die Koordinaten jeder Kurve oder Aufzeichnung der Karte darstellen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Mittelpuntk der Anzeigekarte als Fahrzeugposition angenommen, so daß die Kartenkoordinaten der Fahrzeugposition (x = χ , y = y ) für den Anzeigemittelpunkt(x' = 0, y' = 0) sind und wobei die y¹-Achse der Anzeigekarte ausgerichtet ist bezüglich der Fahrzeugreiserichtung. Die feste y-Achse in

■J.:*.. 321363Q

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dem Kartonspeicher 10 ist mit der Nordrichtung angerichtet, so daß ein V/inkel θ zwischen y und y' als Orientierungswinkel des Fahrzeugs bezüglich der echten Nordrichtung vorhanden ist. Koordinaten jedes Punktes auf der Karte werden in dem Kartenspeicher 10 gespeichert und können in Anzeigekoordinaten (vergl. beispeilsweise Fig. 11 und 19) durch folgende Gleichungen transformiert werden:

= (x_n - x_v) . cos 0 - (y_ri - y_v) . sin -0

' = (x„ - x„) · sin 0 - (y_ - y,_r) . cos 0

cL el V cL V

wobei χ ' und y ' die x- bzw. y-Koqrdinaten entsprechen-

et 3.

der Punkte der Anzeigekoordinaten und χ ^ und y die

3. 3.

x- bzw. y-Koordinaten entsprechender Punkte der Kartenkoordinaten darstellen.

Wird der Maßstab der angezeigten Karte verändert, um die Kartendarstellung zu vergrößern oder zu verkleinern, dann wird der Maßstabwähler 420 der Eingangseinheit 400 betätigt. Der Maßatabwählor 'IPO er/.eugi o.in Maßstabsignal S,, das den gewünschten anzuzeigenden Kartenmaästab darstellt. Das Maßstabsign'xi,S₁-,wird c/ " Koordinatentransformationseinheit 300 zugeführt. Unter der Annahme, daß der ursprünglich dargestellte Kartenmaßstab gleich k. und der gewünschte Kartenmaßstab gleich k~ ist, ergeben sich die Koordinaten für jeden Punkt der Anzeigekarte wie folgt:

- 20 -

	k2 kl	{(xa-	. cos θ -	<r.	-ν	. sin θ}
= ·	k2 kl
	"V	■i(xa-	. sin θ -			. cos 0}
	k2
	kl	ya

wobei χ " und y " die χ- bzw. y-Koordinaten der angezeigten Karte bei Veränderung des Maßstabs vom ursprünglichen Maßstab Ic₁ zum gewünschten Maßstab k_? sind.

Es wird nun auf die Fig. 2 bis 21 Bezug.genommen, die das bevor/.ugte Ausführungsbeispiel des Straßenkartenanzeigesystems in größeren Einzelheiten zeigen. Fig. 2 gibt eine Schaltungsdarstellung des Straßenkarten-Anzeigesystems der Fig. 1 wieder. Die Fahrzeugspositionsensoreinheit 100 umfaßt einen Wegsensor 110 für den zurückgelegten VJeg sowie einen Reiserichtungssensor 120. Der Wegsensor 110 kann in der Nähe der Fahrzeugachse (oder eines Fahrzeugrades) zum Erzeugen eines Impulses für jeden festen Betrag der Drehung der Fahrzeugachse angeordnet sein. Die Impulse werden einem Signalformer 112 und danach der Anzeigesteuereinheit 200 zugeführt.' Aus den Signalen vom Signalformer 112 wird die Vektoraurnmt⁴ ßobi Idcit, um eine Anzeige für den Reiaoweß v.xx erhalten. Andererseits kann der Reiserichtungssensor

120 aus einer von verschiedenen geeigneten Vorrichtungen bestehen, wie ein Erdmagnetkompafö, ein Gyrokompaß, cin Gyroskop oder dergleichen. Beispiele von Reiserichtungssensoren, die speziell für Kraftfahrzeuge verwendbar sind, ergeben sich aus der Druckschrift SAE Paper SP-8O/458/SO2.5O, die von der Society of Automotive Engineering veröffentlicht wurde sowie aus Nr. 800123 von H, Ito und anderen oder 3-axis Rate Gyro Package Parts No. PG24-N1 veranschaulicht in dem Anweisungsbuch von K.K. Hokushin Deni Seisakusho, Februar 1979, die beide zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht werden. In der ersten Druckschrift wird die Verwendung von zwei Wicklungssensoren zur Erzeugung von Vx und Vy-Komponentenrichtungssignalen beschrieben. Die y-Wicklung kann mit der Fahrzeugrichtung ausgerichtet sein, so daß der Winkel θ gegeben durch arctangens (v_x/v_y) die Richtung des Fahrzeugs relativ zur magnetischen Nordrichtung darstell',; Ein A/D-Konverter 128 wird zur Digitalisierung der Signale ν und ν verwendet, die zusammen in Fig. 2 durch Sq dargestellt sind.

Fig. 2 zeigt, daß das Reisewegsignal (Impulse) S, und das Reiserichtungssignal S„ einer Schnittstelle 202 zugeführt und mittels einer CPU 204 in einen RAM-Speicher 206 gespeichert werden. Die CPU 204 (zentrale Verarbeitungseinheit) arbeitet unter Programmsteuerung, um den zurückgelegten Weg durch Vektorsummierung der Wegimpulse bezüglich der Richtungsdaten von S_Q zu berechnen. Es sei angenommen, daß für verhält iismäßig kleine Wege die Richtungsdaten S_Q konstant sind, so daß die Summe von beispielsweise 10 S,-Impulsen für einen konstanten Wert Sq gebildet werden kann. Die CPU 204 berechnet somit den Winkel 0 aus den Signalen S_Q und führt dann folgende Summierung über eine konstante kleine Anzahl von S,-Impulsen durch:

• · 9 1

- 22 -

χ = χ. + Ss, . cos θ

y_v = Y₁ + ES₁ . sin θ

wobei (χ., y.) die Anfangskartenposition des Fahrzeugs eingegeben über die Anfangspositionseingabevorrichtung 410a und (x , y ) die augenblickliche Position des Fahrzeugs darstellen. Der Summenwert wird zu dem Anfangswert addiert und ein neuer Summenwert mit einem aktualisierten θ wird gebildet; der neue Wert wird zu dem zuvor berechneten(x , y ) hinzugezählt usw., so daß die Fahrzeugposition auf dem laufende" Stand gehalten wird. Unter Zugrundelegung des Ergebnisses der Fahrzeugpositionsberechnung erzeugt die zentra-, Ie Verarbeitungseinheit CPU 204 ein Signal, das die Koordinaten (x, y) der Fahrzeugposition in Mappenkoordinaten darstellt und das nachstehend als das Fahrzeugpositionssignal S bezeichnet wird. Dieses Signal wird der Koordinatentransformationseinheit 300 über die Schnittstelle 202 zugeführt. Das Fährzeugpositionssignal S wird dann an eine Schnittstelle 302 der Koordinatentransformationseinheit 300 angelegt. Ein Drehsignal S , das den Drehwinkel der Anziegekoordinaten, bestimmt durch den Koordinatendrehsignalgenerator 40 aufgrund des Reiserichtungssignals S^., darstellt, wird an die Schnittstelle 302 angelegt. Eine zentrale Verarbeitungseinheit 304 der Koordinatentransformationseinheit 300 führt auf der Basis des Fährzeupositionssignals S und des Drehsignals S ein Koordinatentransformationsprogramm 306 aus, das in einem Koordinatentransformationsprogrammspeicher (ROM) 306 gespeichert ist. An die Koordinatentransformationseinheit 300 wird ein den Anfangsmittelkoordinaten entsprechendes Signal angelegt, das nach-

stehend als S. bezeichnet und einem Anfangsrnittenkoordinatenregister 308 in der Koordinatentransformationseinheit 300 über die Schnittstelle 302 zugeführt wird. Allgemein gesprochen, ist der Anfangsmittelpunkt S. der gleiche wie die Anfangsfahrzeugsposition, da es am zweckmäßigsten ist, die Anzeige um die Fahrzeugposition zu zentrieren.

Die zentrale Verarbeitungseinheit 304 ist einem Zeitgeber 310 zugeordnet und führt periodisch das Koordinatentransformationsprogramm gemäß den vorstehend angegebenen Formeln aus. Die transformierten Daten werden in dem Anzeigespeicher 20 gespeichert und periodisch auf den laufenden Stand gebracht, um der augenblickliehen Fahrzeugposition Rechnung zu tragen. Die Adressenstellen des Anzeigespeichers 20 entsprechen den Adressenstellen des Anzeigespeichers 214 in der Anzeigesteuereinheit 200. Diese Adressen wiederum entsprechen den η χ m-Spalten und Zeilen für die auf dem . Anzeigeschirm 30 anzuzeigenden Daten.

Die Arbeitsweise der Anzeigesteuereinheit 200 wird nun nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschrieben. Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm zur Ausführung.

in der CPU 204. In dem ersten Block 2040 wird nach dem Start die Sammelleitung 215 daraufhin geprüft, ob sie besetzt ist. Ist dies der Fall, dann erfolgt in einer Programmschleife ein wiederholtes Prüfen des Blockes 2040 bis die Sammelleitung 215 frei ist. Nun wird im Block 2042 das Anzeigeprogramm in dem Anzeigeprogrammspeicher 210 durchgeführt. Bei der Durchführung des Anzeigeprogramms werden transformierte Kartendaten von dem Anzeigespeicher 20 in den Anzeigespeicher 214 über-

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tragen und die Daten auf dem Anzeigeschirm 30 angezeigt. Die Anzeige auf Schirm 30 und die Datenübertragungsoperation vom Speicher 20 in den Speicher 214 kann von Zeile und Zeile verschachtelt sein, so daß der Anzeigespeicher 214 auf den neuersten Stand gebracht wird, ohne daß eine sichtbare Interferenz mit den auf dem Schirm dargestellten Daten erzeugt wird. Fig. 4 zeigt die Zeitgabe einer derartigen Zeile-Zu-Zeile-Operation. Zwischen der Zeit T₀ und T₁ wird die erste Anzeigezeile L₁ der Daten von dem Anzeigespeicher 20 in den Anzeigespeicher 214 über die Schnittstelle 302 in die Sammelleitung 215 die Schnittstelle 202 und die CPU 204 übertragen. Diese Daten werden in dem Speicher 214 gespeichert und durch die Anzeige-Steuereinheit 212 während der Zeitperiode zwischen T. und To angezeigt. Dieser Vorgang wiederholt sich für die Zeile L„ während der Periode zwischen Tp und T-s, so daß Lp während der Periode T, und T₁, angezeigt wird.

Alternativ dazu kann die Datenübertragung zwischen dem Speicher 20 und dem Speicher 214 auch ohne Verschachtelung der Anzeige erfolgen.

Es wird nun wieder auf Fig. 3 Bezug genommen. Nach Durchführung des Blockes 2042 führt die CPU 204 im Block 2044 das Fahzeugpositionsberechnungsprogramm durch. Das Fahrzeugberechnungsprogramm verarbeitet allgemein gesprochen, das Wegsignal S, und das Reiserichtungssignal Sj., um Koordinaten S (^χ _ν> Y_v) der Fahrzeugposition in Kartenkoordinaten gemäß der vorhergehend angegebenen Vektorsummengleichungen zu erhalten. Hiernach kehrt das Programm in den Anfangsblock 2040 der Fig. 3 zurück.

Die Durchführung des Programms in der zentralen Verar-35

beitungseinheit 204 und die Arbeitsweise der zentralen Verarbeitungseinheit 304 der Koordinatentransformationseinheit 300 kann durch ein Zeitdiagramm gemäß Fig. 5 veranschaulicht werden. Die Zeitgabe der CPU 204 und die Arbeitsweise der Koordinatentransformationseinheit 300 wird durch einen Zeitgeber 310 gesteuert. Während der Zeitperiode zwischen T. und Tp berechnet die CPU 304 die Koordinaten für die Anzeige-

daten(x ', y ' ) für jeden Punkt (x„ , y ) der Karte a a a a

und die berechneten Anzeigedaten werden zum Anzeigespeicher 20 übertragen. Das Koordinatentransformationsprogramm wird in der CPU 304 durchgeführt, nachdem die CPU 204 die Schritte 2042 und 2044 gemäß Fig. 3 während des Zeitintervalls zwischen T₂ und T_ durchgeführt hat.

Im allgemeinen ist das Zeitintervall zwischen Tp und T_ wesentlich kürzer als die Datentransformationszeit T₁-Tp, so daß die Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung ist. Obgleich nicht gezeigt, können in den Intervallen zwischen T„ und T₁, eine Vielzahl von Operationszyklen geroäß dem Flußdiagramm der Fig. 3 durchgeführt werden. Um die Durchführung des Programms durch die CPU 204 für die Blöcke 2042 und 2044 während des Datenübertragungsprogramms der CPU 304 zu verhindern, wird die Sammelleitung 215 für besetzt erklärt,während die zentrale Verarbeitungseinheit 304 der Koordinatentransformationseinheit 300 das Koordinatentransformationsprogramm durchführt. Solange die Sammelleituung 215 besetzt ist, führt die CPU 204 eine Schleife im Block 2040 unter wiederholter Prüfung der Sammelleitung 215 aus. Die Sammelleitung 215 wird nach Beendigung der augenblicklichen Berechnung und der Datenübertragung zum Anzeigespeicher 20 durch die CPU 304 freigegeben. Hiermit kann die CPU 204 während des Intervalls zwischen T und T_ das Anzeigeprogramm fortsetzen.Zum Zeitpunkt T^ liest die CPU 304 augenblickliche

Eingangsdaten (S , S , S, ) ein und führt, die Datentransformationen, von den Karten- in die Anzeigekoordinaten durch.

Die Koordinatentransformation und die Maßstabsänderungen werden unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 10 erläutert. Wie Fig. 6 zeigt, wird beispielsweise eine Markierung 32 ortsfest im Mittelpunkt des Anzeigeschirms 30 angezeigt, die das Fahrzeug darstellt. Die obere Spitze der Markierung 32 gibt die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs an. Wird die angezeigte Mappe durch Betätigung des Maßstabwählers 420 um eine vorbestimmte Vergrößerung vergrößert, dann wird die durch die gestrichelte Linie in der angezeigten Karte definierte Fläche um die Markierung 32 als Mittelpunkt für die Vergrößerung vergrößert, so daß sich eine Darstellung gemäß Fig. 7 ergibt. Wird andererseits die Karte gemäß Fig. 6 verkleinert, dann ergibt sich Fig. 8 in der die Karte gemäß Fig. 6 den Bereich innerhalb der gestrichelten Linien einnimmt. Eine derartige Vergrößerung oder Verkleinerung der Karte kann beliebig gemäß dem Wert der vorbestimmten Vergrößerungen bezw. Faktoren für den reduzierten Maßstab durchgeführt werden.

Die allgemeinen Gesichtspunkte, des Maßstabwechsels der anzuzeigenden Karte gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend erläutert.

Wird angenommen, daß die in dem Anzeigespeicher 20 gespeicherte Karteninformation diejenige nach Fig. 8 ist, dann wird diese Karteninformation in Form von Daten in Speicheradressen entsprechend den Koordinatenadressen gespeichert, die in m-Zeilen und η-Spalten in Form von Kartenkoordinaten dargestellt durch die Koordinaten (x ,y )

3.

aufgeteilt sind, wobei der Mittelpunkt der Karte als Ur-35

sprung O¹ und der Nordpol N als die Richtung der y'-Koordinatenachse (Fig. 10) genommen wird. Der Anzeigeschirm ist wie in Fig. 11 angeordnet, so daß die Koordinaten (x , y ) als Mittelpunkt des Anzeigeschirms 30 d.h. als Ursprung 0' genommen werden. Der Kartenkoordinatenur-

sprung (x_ = 0, y =0) ist festgelegt und die Anzeigea a

koordinaten (x ' , y ') werden bezüglich der Kartenkoordi-

3. et

naten (x . y_) transformiert und gedreht gemäß der Reiserichtung und Ausrichtung des Fahrzeugs. Fig. 11 zeigt die Kartenkoordinaten (x , y ) und die Anzeigekoordinaten

a a

(χ ', y ') überlappt mit dem Drehwinkel 0 zwischen ihnen, a a

V/ird nun angenommen, daß die Koordinaten des Aufzeichnungspunktes P gleich P(x , y ) sind, dann werden diese Koordi-

3 3

naten in Anzeigekoordinaten P(x ' , y„^f) durch die folgen-

a. a.

den Gleichungen transformiert:

= (x - χ ) cos Q-(y - y ) sin 0

a. V d. V

y_a' = <x_a - x_v) sin ^ö+(y_a - y_v) ^cos

VJird der Mittelpunkt für das Vergrößern oder Verkleinern

'der Anzeigekoordinaten (x ', y ') als 0^f genommen und die Anzeigekoordinaten mit dem Faktor k reduziert, dann wird der Punkt P der Anzeigekoordinaten (x ^f, y ^f) transfor-

a a

miert zu einem Punkt P^T (x ", y ") und k wird dargestellt a a

durch k = _otp_lf/_o,p,.

Wird nun angenommen, daß der ursprüngliche Kartenmaßstab k₁ und der gewünschte Maßstab gleich k_? ist, dann werden die Koordinaten gemäß den folgenden Gleichungen transformiert:
35

^k2 r ·

_x H ₌ ·ί(* - ^x,r) ^{cos θ} - (y, - y,,) ^sin

cL ι ** o. V et V

^K1

J(x - χ ) sin θ + (y - y ) cos Of

. ι a ν α. ν "»

^Κ1

Fig. 12 zeigt eine Schaltung für den Maßstabswähler 420 der Eingangseinheit. Der Maßstabswähler 420 besteht im allgemeinen aus einem veränderbaren Widerstand 22. Ein Schleifer 424 kann von Hand auf dem Widerstand 422 verschoben werden. Es kann auch ein Tastenfeld zur Eingabe der Maßstabsänderungsdaten dienen. Vorzugsweise werden die Vergrößerungen des Kartenmaßstabs bezüglieh des ursprünglichen Kartenmaßstabs voreingestellt.

Wie Fig. 13 zeigt, ist die zu wählende Kartenvergrößerung proportional zu der Ausklangsspannung des veränderbaren Widerstands gemäß Fig. 12. Somit erzeugt der Maßstabswähler 420 ein Maßstabssignal S, mit einem Wert gemäß der Ausgangsspannung des veränderbaren Widerstandes 422. Da nun die Ausgangsspannung des veränderbaren Widerstandes 422 aus einem analogen Signal besteht, ist ein Analog-Digital-Umwandler (A/D) 426 zwischen den Maßstabswähler 420 und die Schnittstelle 302 der Koordinatentransformationseinheit 300 geschaltet.

Die Koordinatentransformation gemäß dem in dem Koordinatentransformationsprogrammspeicher 306 gespeicherten Koordinatentransformationsprogramm wird nun unter Bezutfnahme auf ein Flußdiagramm der Fig. 14 beschrieben.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Durchführung des Koordinatentransformationsprogramms unter Steuerung durch den Zeitgeber 310. Mit anderen Worten spricht die zentrale

Verarbeitungseinheit 304 auf ein Zeitgabesignal St des Zeitgebers an, um das Koordinatentransformationsprogramm auszuführen. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die zentrale Verarbeitungseinheit mit der Durchführung des Koordinatentransformationsprogramms beginnt, wird die Sammelleitung 215 besetzt gehalten, um zu verhindern, daß die zentrale Verarbeitungseinheit 204 der Anzeigesteuereinheit 200 das Anzeigeprogramm und das Fahrzeugpositionberechnungsprogramm durchführt.

Das Drehsignal S wird vom Drehsignalgenerator HO über die Schnittstelle 302 der Koordinatentransformationseinheit 300 zugeführt. Das eingegebene Drehsignal S wird in dem RAM-Speicher 312 gespeichert. Das die Fahrzeugkoordinaten(x, y ) in Kartenkoordinaten angebende Fahrzeugpositionssignal S wird von der Anzeigesteuer-. . einheit 200 über die Schnittstelle 202 und die Sammelleitung 215 ebenfalls in der Koordinatentransformationseinheit 300 über die Schnittstelle 302 zugeführt. Das eingegebene Fahrzeugpositionssignal S wird in den RAM-Speicher 312 eingeschrieben. Das Maßstabssignal S, wird ebenfalls der Koordinatentransformationseinheit 300 zugeführt und in dem RAM-Speicher 312 gespeichert.

Das in dem Koordinatentransformationsprogrammspeicher 306 gespeicherte Koordinatentransformationsprcgramm wird ausgelesen und unter Steuerung des Zeitgebers 310 durchgeführt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 304 liest das Koordinatentransformation?programm abhängig von dem Zeitgabesignal S. aus, das mit einer vorbestimmten Zeitgabe erzeugt wird.

Im ersten Block 3002 werden die Register X314 und Y316 in der Koordinatentransformationseinheit 300 gelöscht. 35

Dann erfolgt im Block 3003 eine reihenfolgegemäße Auslesung der Kartendaten für jede Aufzeichnung im Kartenspeicher 10. Gleichzeitig werden die in dem Anfangspositionsregister 308 gespeicherten Anfangsmittendaten d und d , die Maßstabsdaten dargestellt

χ y

durch das Maßstabssignal S, und der Rotationswinkel der Koordinatenachsen bezüglich der Kartenkoordinatenachsen dargesetllt durch das Drehsignal S ausgelesen. Die zentrale Verarbeitungseinheit 304 verarbeitet dann die ausgelesenen Daten gemäß folgender Gleichungen:

^k2 , *>

x " = J(x - χ ) cos 0 - (y - y ) sin θ|· - d

^k1

y_e" = {(*_a - x_v) sin θ - (y_a - y_y) cos oj - ch

Hiernach wird im Block 3006 die Adresse des X314-Registers geprüft, um festzustellen, ob sich der erhaltene

Wert χ " im Bereich 0<f χ " < η - 1 ist. Ist dies der

3. "■ 3. ~*

Fall, dann wird die y"-Koordinate y" geprüft, ob sie

cL

sich im Bereich 0 < y " < m - 1 ist; dies erfolgt im

— a —

Block 3008. Ist die Antwort in diesem Block ja, dann werden die Koordinaten(x " , y ") in die Register X314 a a

und Y316 eingeschrieben und die Kartendaten zum Anzeigespeicher 20 in die entsprechenden Adressen während des Blockes 3010 übertragen.

Nach Block 3010 folgt Block 3012, indem der Wert des

Registers X314 um 1 erhöht wird. Hiernach wird der X-Adressenwert geprüft, um festzustellen, ob dieser größer als n-1 ist (Block 3014). Ist dies der Fall, dann wird der Viert von X in den Anfangszustand gebracht und der Viert Y,der der Adresse des Y-Registers entspricht,

wird um 1 erhöht (Block 3016). Hiernach wird im Block 3018 der Wert Y geprüft, ob er größer als (m- 1) ist und ist dies der Fall, dann wird das Koordinatentransformationsprograram beendet.

Ist die Bedingung im Block 3006 oder 3008 gleich"nein", dann springt das Programm zum Block 3012, um den Wert X zu erhöhen und zu Block 3014 vorzuschreiten. In diesem Falle werden die Adressen(x ", y ") nicht in die

a a.

Register X314 und Y316 eingeschrieben. Ist der Zustand im Block 3014 "nein", dann kehrt das Programm zum Block 3003 zurück,um die Operation in den Blöcken 3004 bis 3014 zu wiederholen. Wird der Wert im X-Register größer als (n - 1), dann verschiebt sich die Zeile in dem An-Zeigespeicher 20 auf die benachbarte Zeile, die den Registerwert Y erhöht um 1 entspricht,und der Registerwert .X wird auf den Anfangswert gebracht, um die Datentransformation von der ersten Spalte in der nächsten Zeile der Anzeigespeicheradressen wieder zu beginnen und zwar im Block 3016. Ist der Zustand im Block 3018 nicht gegeben,dann kehrt das Programm nach 3003 zurück, um die Transformation für die nächste Zeile auszuführen.

Somit werden durch Ausführung des Koordinatentransformationsprogramms in dem Koordinatentransformationsprogrammspeicher 306 die Kartendaten in dem Anzeigespeicher 20 aktualisiert. Wie Fig. 5 zeigt, wird abhängig vom Ende des' Koordinatentransformationsprogramms die Sammelleitung 215 freigegeben, so daß Kartendaten in dem Anzeigespeieher 20 übertragen werden können und zwar für eine Aktualisierung der Kartendaten in dem Anzeigespeicher 214 der Anzeigesteuereinheit 200 (Fig. 4).

Fig. 15 veranschaulicht den allgemeinen Aufbau eines Straßenkartenanzeigesystems gemäß einem anderen Aua-

führungsbeispiel. Hier verwendet die Koordinatentransformationseinheit anstelle des Mikrocomputers der vorhergehenden Ausführungsform eine Koordinatentransformationseinheit 500. Im übrigen sind die Elemente der Fig. 15 gleich den entsprechenden Elementen der Fig. 1.

Ähnlich wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 wird eine Straßenkarte in einem Kartenspeicher 12 gespeichert. Die Kartendaten in dem Kartenspeicher 12 werden über eine Koordinatentransformationseinheit 500 an den Anzeigespeicher 22 übertragen. Der Anzeigespeicher 22 kann die auf dem Anzeigeschirm 32 darzustellenden Kartendaten zeitweilig speichern. Die in dem Anzeigespeicher 22 gespeicherten Daten werden ausgelesen und über die Koordinatentransformationseinheit 500 an die Anzeigesteuereinheit 22 übertragen. Die Anzeigesteuereinheit 220 steuert die übertragung der Kartendaten von dem Kartenspeicher 12 zu dem Anzeigespeicher sowie die Anzeige auf dem Anzeigespeicher 32.

Eine Fahrzeugpositionssensoreinheit 150 ist mit der Anzeigesteuereinheit 220 verbunden. Die Fahrzeugpositionssensoreinheit 150 kann den zurückgelegten Weg des Fahrzeugs von einem Startpunkt aus sowie eine Reiserichtung des Fahrzeugs bezüglich der Koordinatenachsen, der in dem Kartenspeicher 12 gespeicherten Karte feststellen. Die Fahrzeugpositionssensoreinheit 150 erzeugt ein Reisewegsignal S, und ein Reiserichtungssignal S_ , deren Werte dem zurückgelegten Weg des Fahrzeugs bzw. dem Versetzungswinkel der Fahrzeugreiserichtung gegenüber den Kartenkoordinaten darstellen. Die Fahrzeugpositionssensoreinheit 150 ist ferner mit einem Koordinatendrehsignalgenerator 42 verbunden, um diesem das Reiserichtungssignal S_Q zuzuführen. Der Koordinatendreh-

ο. ·

- 33 -

Signalgenerator 42 erzeugt ein Drehsignal S , da;j der Koordinatentransformationseinheit 500 für die Verarbeitung der Kartendaten in dem Anzeigespeicher 22 zuzuführen, um die auf dem Anzeigeschirm 32 anzuzeigenden Daten durch Verschieben der Kartenkoordinaten-Y-Achse in die Fahrzeugrichtung anzupassen.

Die Koordinatentransformationseinheit 500 ist ferner mit einer Eingabeeinheit 450 verbunden, die eine Anfangsanzeigemitte-Bestimmungsvorrichtung 452 und einen Maßstabswähler 454 zum Bestimmen des Verkleinerungsmaßstabs der anzuzeigenden Karte aufweist. Nach Bestimmung des Anfangsanzeigemittelpunkts durch die Anfangsmittefeststellvorrichtung 452 und der Fahrzeugrichtung durch die Fahrzeugpositionssensoreinheit 150,bestimmt die Koordinatentransformationseinheit 500 eine Koordinatenachse der darzustellenden Karte in Beziehung zu den Kartenkoordinatenachsen des Kartenspeichers 12.

Die Koordinatentransformationseinheit 500 transformiert laufend Kartendaten, um die Koordinaten aller Kartendaten den bestimmten Koordinatenachsen zur Darstellung auf dem Anzeigeschirm 32 anzupassen. Während der Fahrt des Fahrzeuges erzeugt die Fahrzeugpositionssensoreinheit laufend,d.h. aufeinanderfolgend Reisewegimpulse S, und das Reiserichtungssignal S_Q. Die Anzeigesteuereinhei.t 220 empfängt das Retscwegsißnal S, und das Roifu;-richtungssignal S₀ und verarbeitet sie, um Koordinaten der augenblicklichen Fahrzeugposition zu bestimmen.

Die Anzeigesteuereinheit 220 erzeugt ein Fahrzeugpositionssignal S , das die X- und Y-Koordinate des Fahrzeugs darstellt, in Anzeigekoordinaten in gegebenen Zeitabständen. Das Fahrzeugpositionssignal S enthält somit die X- und die Y-Komponente, die die X-Koordinaten (x_y) bzw. die Y-Koordinate (y_y) der Fahrzeugposition dar-

stellen und wird der Koordinatentransformationseinheit 500 zugeführt. Die Koordinatentransformationseinheit 500 empfängt auch das Drehsignal von dem Koordinatendrehsignalgenerator 42. Auf der Grundlage des Fahrzeugpositionssignals S und des Drehsignals S führt die Koordinatentransforraationseinheit 500 eine Datentransformation durch, um den Anzeigemittelpunkt zu versetzen und hierdurch die Anzeigekoordinaten zu verschieben sowie die Achsen der Koordinaten zu verdrehen, um die Y-Achse der Koordinaten auf die Fahrzeugreiserichtung auszurichten.

Der Schaltungsaufbau und die Arbeitssweise der Koordinatentransformtionseinheit 500 wird nun nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 15 bis 21 beschrieben.

Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild mit weiteren Einzelheiten des Schaltungsaufbaus der Koordinatentransformationseinheit 500 der Fig. 15 zum Transformieren der Koordinaten bezüglich des Kartenspeichers 12 und des Anzeigespeichers 22.

Zuerst werden mehrere Signale als Eingangssignale für die Einheit 500 erzeugt. Diese Signale umfassen das Maßstabssignal S, des Maßstabswählers 454, das eine Maßstabsvergrößerung der anzuzeigenden Karte darstellt und bestimmt, ob die Kartenanzeige vergrößert oder verkleinert werden soll, ein Mittensignal S mit Komponenten X' und Y¹, die den Mittelpunkt der darzustellenden Karte bezogen auf die in dem Kartenspeicher 12 festgespeicherte Karte darstellen, und ein Fahrzeugspositionssignal S (x , y ),das die Position des Fahrzeugs bestimmt

· ·♦

- 35 -

durch die Anzeigesteuereinheit 220 angibt. Da das Maßstabssignal S, ein Analogsignal ist, wird es mittels des A/D-Umwandlers 426 in ein digitales Signal d, umgewandelt. Auch das Mittensignal S ist ein Analogsignal und wird mittels der A/D-Umwandler 522 und 523 in die Digitalsignale d ' und d ' umgewandelt. Das Drehsignal S , das den Kartendrehwinkel θ darstellt, wird mit Cosinus 0 und Sinus 0 mittels eines Cosinus-Multiplizierers 526 und eines Sinus-Multiplizierers 527 multipliziert. Von den multiplizierten Signalen Cosinus θ und Sinus θ wird ein Versetzungswert mittels Substrahieren 530 und 532 abgezogen, so daß korrigierte Digitalwerte von Cosinus 0 und Sinus 0 sich ergeben.

Diese Cosinus- und Sinus-Multiplizierer 526 und 527 haben eine Eingangs-Ausgangs-Charakteristik, wie sie durch die Kurven gemäß Fig. 17 dargestellt werden. .

Die Eigenschaften der Kurven A (Sinus Θ) und B (Cosinus Θ) können durch eine Rechteckwellenannäherungsschaltung mit Dioden realisiert werden. Da die Kurven A und B einen Versetzungswert von E/2 haben, ergibt sich der korrigierte Sinus 0- und Cosinus Θ-Wert durch Subtrahieren des Digitalwertes entsprechend E/2 durch die Subtrahierer 531 und 530 nach der digitalen Umwandlung.

Gemäß Fig. 16 berechnen Subtrahierer 532 und 533 die

Werte(x„ - x¹) und (y - y') gemäß folgender Gleichu 30

V = ^k {^(xa - V ^{cos θ} - ^(ya - ^yv^{} sin θ} - ^dx}

y_a" = k T(x_a - x_v) sin θ - (y_a - y_y) cos 0 - d_y'T ^{L J}

- 36 -

Die Ergebnisse werden mittels Multiplizierern 53¹J, 535, 536 und 537 weiterverarbeitet, so daß sich (x - χ ) cos Θ,

a ν

(χ_α - y„) sin 0, (y - y ) cos 0 und (y - y ) sin 0

a. ν d ν α. ν

ergibt. In der nächsten Stufe bringen Subtrahierer 538 und 539 folgende Ausgangsergebnisse:

{(x_a - \) cos 0 - (y_a - y_v) sin
{(x_a - x_v) sin 0 - (y_a - y_y) cos

Ferner geben Subtrahierer 540 und 541 folgende Werte ab:

V ⁼ "i^(xa " ^xv^{} cos θ} " ^(ya " ^yv^{} sin Ö} ~ ^dx') ^ya" ⁼ ^^(xa " ^xv^{J sin ö} " ^(ya ~ ^yv^{J cos Ö} " ^dy'}

Multiplizierer 542 und 543 multiplizieren die Ergebnisse mit der Vergrößerung k des reduzierten Maßstabs,damit χ " und y " in der vorhergehenden Gleichung ergibt.

et 3.

Wird üblicherweise d '= d ' =0 gesetzt, dann ist die

χ y

Anzeige.um die Fahrzeugsposition zentriert, so daß die Koordinaten-Gleichungen für(x ', y ') verwendet werden

α 3.

₂t- können.

Die Positionsdaten (x ", y ") der vergrößerten oder reduzierten Anzeigekoordinaten, die von den Multiplizierern 54? und 543 abgegeben werden, werden nach- -Q einander in einem χ "-Koordinatenregister 544 und einem y^"-Koordinatenregister 545 gespeichert. Als nächstes

el

wird durch eine Begrenzerschaltung 546 bzw. 547 geprüft, um das Ausmaß der Anzeigekoordinaten dahingehend

-,t- zu beschränken, daß die transformierten Daten χ " und y " jD a a

O.:321363G

innerhalb der Grenzen des Anzeigeschirms mit m-Zeilen und η-Spalten sind. Nur die Daten (x ", y "), die

el ei

innerhalb des Anzeigeschirms sind, werden in in dem Anzeigespeicher 22 zu speichernde Adressdaten mittels eines an Adressenumwandlers 549 umgewandelt, um die Adresse in dem Anzeigespeicher 22 über eine Adressensammelleiterschaltung 550 anzugeben.

Wenn ferner die Begrenzerschaltungen 546 und 547 feststeilen bzw. unterscheiden, daß Daten (x ", y ") innerhalb der Anzeigekoordinaten liegen, gibt ein Speieheraufzeichnungssignalgenerator 548 einen Aufzeichnungsbefehl zum Aufzeichnen der Daten in der Adresse in dem Anzeigespeicher 22 an, die durch das Adressensignal vom Adressenumwandler 549 angegeben wurde.

Um andererseits die Daten aus dem Kartenspeicher 12 auszulesen, ist eine Auslesevorrichtung angeordnet , die einen X-Zähler 551, der mit einer konstanten Ausgangsperiode angelegte Abtastimpulse S zählt und Daten χ ausgibt,

scan a

einen Diskriminator 553, der unterscheidet, ob die Anzahl der Daten χ ,die wiederholt ausgegeben wird, über-

et

einstimmt mit einem vorbestimmten Wert, und der einen Impuls immer dann abgibt, wenn die Anzahl mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt, einen Y-Zähler 552, der von dem Diskriminator 553 ausgegebene Impulse zählt und Daten y_e abgibt und ein ODER-Glied 54 aufweist, das den a

X-Zähler 551 zurückstellt, wenn der von dem Diskriminator 553 abgegebene oder ein Rückstellimpuls S . angelegt wird. Der Y-Zähler 552 wird auch durch den Rückstellimpuls ^s _reset rückgestellt.

Eine Schaltung zum Erzeugen des Rückstellimpulses S und des Abtastimpulses S , um die in dem Kartenspeicher 35

12 gespeicherten Daten auszulesen, ist in Fig. 8 gezeigt.

Ein Zeitgeber 557 erzeugt ein irapulsförmiges Signal, das in regelmäßigen Intervallen zwischen einer Transformations- und Aufzeichnungsbetriebsart für die in dem Kartenspeicher 12 gespeicherten Daten in die Koordinaten des Anzeigespeichers 22 sowie eine andere Betriebsart zur Anzeige der in dem Anzeigespeicher 22 gespeicherten Daten auf dem Anzeigeschirm 32 schaltet. Somit wird ein Flip-Flop 558 durch den Ausgangsimpuls des Zeitgebers 557 gesetzt, wodurch eine Umschaltung zwischen der Transformations- und der Aufzeichnungsbetriebsart erfolgt. Andererseits wird das Flip-Flop 558 durch den Ausgangsimpuls zurückgesetzt, wodurch ein Schalten auf Anzeigebetriebsart erfolgt. Bei jedem Ansprechen des Flip-Flops 558 gibt es ein Signal als ein Adressensammelleitungsschaltsignal an die Adressensammelleitungsschaltung 550 und an eine Halteschaltung 556 zum Feststellen und Halten der darzustellenden Daten, so daß

sie die Aufzeichnung der Daten von dem Kartenspeicher in den Anzeigespeicher 22, an den durch die Zähler und 545 angegebenen Adressen erfolgen kann. Auf diese Weise werden die Dätenbits des Kartenspeichers 12 in Adressen gespeichert,die den transformierten Koordinaten (x ", y ") oder, wenn d ' = d ' =0 den transfora a xy

mierten Koordinaten (x ', y ') entsprechen. Die Daten

3. et

in dem Anzeigespeicher 22 sind somit wirksam transformiert und gedreht bezüglich der Raten in dem Kartenspeicher 12.

Ein Impulsgenerator 559 wird durch das Setzausgangsignal des Flip-Flops 558 erregt und erzeugt eine Vielzahl von Abtastimpulsen S"~""~ mit- konstanter Periode, die· der

scan '

Anzeigesteuereinheit 220 zur Bildung von Abtastpunkten für die Koordinaten des Anzeigeschirms 32 zugeführt werden. Ein Abwärtszähler 560 zählt von einem durch eine Voreinstellwert-Einstellschaltung 561 eingesetllten Wert unter Ansprechen auf die Abtastimpulse S abwärts. Besitzt der Anzeigeschirm m-Zeilen scan

und η-Spalten, dann ist der Einstellwert m χ η - 1. Wird der gezählte Wert zu Null, dann wird ein Signal an eine Verzögerungsschaltung 562 abgegeben, die einen ^um eine vorbestimmte Periode verzögerten Impuls an das Flip-Flop 558 anlegt, um dieses rückzustellen und die Betriebsart auf Anzeige umzuschalten. Die vorbestimmte Verzögerungsperiode der Verzögerungsschaltung 562 gibt ausreichend Zeit zur Beendigung der Aufzeichnung der Daten in dem Aufzeichnungsspeicher 22.

Unter Bezugnahme auf Fig. 19 soll nun die Transformation der Koordinaten in der Koordinatentransformationseinheit 500 erläutert werden.

Fig. 19 zeigt die Kartenkoordinatenachsen (x . y ) und

el cL

die Anzeigekoordinatenachsen (x ' , y '), die gegenein-

el el

ander um einen Drehwinkel θ versetzt sind.

Somit werden die Koordinaten des Punktes P nämlich P(x_ , y ) in die Anzeigekoordina

3. ei

folgende Gleichung transformiert:

P(x_ , y ) in die Anzeigekoordinaten P(x ' , y ') durch a a a a

x_a' = (x_a - x_v) cos 9 - (y_a - y_v) sin 0 ^ya' ^{= (x}a ~ ^xv^{) sin θ + (y}a ~ ^yv·* ^{cos θ}

wobei (*„> y_y) die Fahrzeugposition ist, die als Ursprung für die Achsen (x_&· , y^) genommen wird.

Wird nun für eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Anzeigekoordinaten der Mittelpunkt im Ursprung 0" angenommen und werden die Anzeigekoordinaten mit einem Vergrößerungsfaktor k reduziert, dann wird der Punkt P(x , y ) in Anzeigekoordinaten P^f(x ", y ")

3. el et 3,

transformiert.

Ist der Ursprung 0" der Darstellung mit reduziertem Maßstab bezüglich der Anzeigekoordinaten (x ' , y ')

a a

zentriert bei den Koordinaten (d ', d '), dann werden

x y

die Koordinaten (x ", y ") des O"-Punkts dargesetllt

a a

durch folgende Gleichungen:

V = ^k(V

ν = ^k(v -

Wird die Gleichung (1) in die obige Gleichung eingesetzt, dann ergibt sich

x_a» - k {(x_a - x_v) cos 0 - (y_a - y_y) sin 0 - ά_χ · )}

y_a" = k {(x_a - x_v) sin 0 + (y_& - y_y) cos 0 - d_y·} 25

Die Arbeitsweise des in Fig. 16 dargestellten Ausführungsbeispiels wird nun anhand eines Beispiels erläutert, bei dem die Fahrzeugposition im Mittelpunkt der Darstellung mit reduziertem Maßstab angeordnet ist.

Zuerst sei die Beziehung zwischen dem Kartenspeicher 12, dem Anzeigespeicher 22 und dem Anzeigeschirm mit m-Zeilen und η-Spalten wie folgt erläutert:

: J"^:J~V *..·.:..321363Ο

Die Speicherkapazität des Kartenspeichers 12 ist so groß, daß sie für viele Anzeigepunkte für einen Anzeigeschirm 32 mit m-Zeilen und η-Spalten entsprechend der Kapazität des Anzeigespeichers 22 ausreicht (Fig. 20). Der Kartenspeicher 12 gibt Daten mit Nummern entsprechend jeder der m χ n-Positionen ab, die ausgelesen werden mit der Fahrzeugposition als Mittelpunkt des Anzeigespeichers 22, so daß der Anzeigespeicher 22 die in ihm gespeicherten Daten zu itirer Anzeige an die Kathodenstrahlröhre leitet.

Soll die Darstellung auf dem Atv/.eiKorJch i rm i?. vor^röasert werden, dann wird ein Anzeigepunkt 32a (kleinstes Anzeigeelement) auf dem Anzeigeschirm 32 zerstreut oder gedehnt, wie dies Fig. 21 zeigt. Der Vergrößerungsfaktor für die Vergrößerung der Karte sollte in einem bestimmten Bereich gehalten werden, so daß die vergrößerte Anzeige auch mit dem bloßen Auge als die Kartenanzeige sichtbar ist, auch wenn der Anzeigepunkt 32a verstreut oder gedehnt ist.

Da die Fahrzeugposition im Mittelpunkt der Darstellung mit reduziertem Maßstab liegt, sind die Signale d ' und d ' von den A/D-Umwandlern 522 bzw. 523 Mull.

Wird nun das Flip-Flop 558 durch den Ausgangsimpuls des Zeitgebers 557 der Fig. 18 gesetzt,dann wird die Betriebsart für die Transformation und Aufzeichnung der Daten wirksam. Das Adressensammelleitungsschaltsignal, das gemäß dem Setzausgangssigno1 des Flip-Flops 558 erzeugt wird, steuert die Adressensammelleitungsschaltung 550 für die Auswahl eines Ausgangs vom Adressenumwandler 549 und erregt gleichzeitig die Detektorhalteschaltung 556. Ferner werden Abtastimpulse S an den Zähler X551 angelegt.

■321363

- 42 -

Immer wenn der Zähler X551 den Abtastimpuls S zählt, dann wird die gezählte Koordinate x_a an den

Adres3enumwandler 555 angelegt, so daß dieser die Daten in die Adresseninformation für den Kartenspeieher 12 in Verbindung mit der gezählten Koordinate y vom Zähler Y552,die gleichzeitig an den Umwandler 555 angelegt wird. Somit wird die in der aufgerufenen Adresse in dem Kartenspeicher gespeicherte Karteninformation (Anzeige- und Farbinformation) ausgelesen.

Wenn ferner die gezählten Daten χ und y von dem Zähler X551 und dem Zähler Y552 an die Subtrahierer 532 bzw. 533 zur Subtraktion der Fahrzeugpositionsdaten angelegt werden, so ergeben sich als Positionsdaten in cj Kartonkoordinaten (x, - χ ) und (y - y ). Hiernach werd<m die subtrahierten Daten in den Multiplizierern 53^ bis 537 mit den Cosinus Θ- und Sinus Θ-Signalen entsprechend dem Drehsignal S multipliziert, das den Winkel zwischen den Karten- und Anzeigekoordinatenachsen wiedergibt. Schließlich werden die multiplizierten Daten mit dem Vergrößerungsfaktor k in den Multiplizierern 542 bzw. 543 vergrößert, so daß sich die Adressendaten χ " und

CL

y " ergeben, welches die außer den Kartenkoordinaten transformierten Anzeigekoordinaten mit Vergrößerung sind und in dem Anzeigekoordinatenregister 544 sowie in dem Anzeigekoordinatenregister 545 gespeichert werden. Diese

Adressendaten x_" und y " werden durch die Begrenzerschala a

tungon 546 bzw. 547 geprüft. Liegen die Adressendaten innerhalb ihrer Grenzen, dann werden die Daten umgewandelt in die Adressendaten des Anzeigespeichers 22 in dem Adressenumwandler 549 und gleichzeitig wird der Speicheraufzeichnungssignalgenerator 548 erregt, so daß er einen Impuls für die Aufzeichnung erzeugt. Gemäß diesem Impuls werden die aus dem Kartenspeicher 12 ausgelesenen und durch die Detektorhalteschaltung 556 festgestellten Anzeigedaten

.· *..* *■■'* i *·♦'*'-*321 363O

.113 _

in den entsprechenden Adressen in dem Anzeigespeicher 22 mittels der Adressensammelleitungsschaltunp, 50 auf- · gezeichnet.

Dieser Vorgang wird wiederholt, um die Daten immer dann in den Anzeigespeicher 22 aufzuzeichnen, wenn der X-Koordinatenzähler 551 die Abtastimpulse S_„__ zählt. Wenn die in allen Adressen des Kartenspeichers 12 gespeicherten Daten vollständig ausgelesen sind, dann wird der Zähler X551 und der Zähler X552 durch Anlegen des Rückstellimpulses S _t rückgestellt. Die Kartendaten, die um den Vergrößerungsfaktor k vergörßert wurden, werden hierdurch in dem Anzeigespeicher 22 gespeichert, wobei das Fahrzeug im Mittelpunkt angeordnet ist.

Bei Abgabe des Rückstellimpulses S_{r s t} wird die Adressensammelleitungsschaltung 550 auf die Anzeigesteuerschaltung 220 der Fig. 15 umgeschaltet, so daß das Adressenanzeigesignal von der Anzeigesteuerschaltung 220 eingegeben .wird. Somit werden die in dem Anzeigespeicher 22 gespeicherten Daten ausgelesen, so daß die Karte, die um den Vergrößerungsfaktor k vergrößert wurde und wobei die Fahrzeugposition im Mittelpunkt liegt, auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre mit m-Zeilen und n-Spalten angezeigt. Das Rückstellsignal der Fig. 18 wird der Anzeigesteuereinheit 220 zugeführt, die unter Ansprechen darauf Adressensignale erzeugt, die an die Adressensammelleitungsschaltuig '550 angelegt werden, sowie ein Lesesignal, das dem Anzeigespeicher 22 zugeführt' wird.

Obwohl bei der zuvor beschriebenen Arbeitsweise ein Beispiel wiedergegeben wurde, bei der die Karte um den Vergrößerungsfaktor k um die Fahrzeugposition als Mittelpunkt 35

vergrößert wurde, kann auch die Karte durch Änderung des Vergrößerungsfaktors verkleinert werden.

Fig. 22 zeigt eine andere Ausführungsform des Straßenkartenanzeigesystems, das so aufgebaut ist, daß die Kartenanzeige automatisch vergrößert wird, wenn festgestellt wird, daß sich das Fahrzeug einem vorbestimmten Punkt etwa einer vorbestimmten Straßenkreuzung nähert. Dies bedeutet, daß zusätzlich zu dem System nach Fig. 1 bei diesem Ausführungsbeispiel ein Speicher 66 vorgesehen ist, in dem Daten gespeichert werden, die die Kreuzungsposition in Kartenkoordinaten angibt, sowie einen Detektor 70 zum Feststellen der Differenz zwischen den Kreuzungspunktdaten in dem Speicher 66 und den durch die Anzeigesteuereinheit 60 abgegebenen Fahrzeugpositionsdaten, wodurch festgestellt wird, ob die Fahrzeugposition unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, sowie eine Schaltvorrichtung 68, die ein Vergrößerungssignal k., bestimmt durch den Maßstabswähler 65, auf ein Vergrösserungssignal k~ schaltet und zwar zur Vergrößerung der Karte gemäß dem Ausgangssignal von dem Detektor 70, so daß das Signal k_ an die Einheit 64 des Koordinatentransformationssystems angelegt wird.

Der Detektor 70 in Fig. 22 besitzt einen Aufbau gemäß Fig. 23- Ein Taktgenerator 702 erzeugt einen Taktimpuls, so daß ein Adressenzähler 704 durch den Taktimpuls weitergeschaltet wird. Gemäß der Zähladresse des Adressenzählers 704 werden die Daten der Kreuzung etwa(1,2,3 ···), die in dem Speicher 66 gespeichert sind, nacheinander ausgelesen. Vorrichtungen, wie ein Tastenfeld oder ein Steuerschieber, beispielsweise wie er bei der Anfangspositionseingabevorrichtung der Fig. 1 verwendet wird, kann zur Eingabe nur von größeren Kreuzungen von Interesse in dem Speicher 66 dienen. Ein Wiederholungsdiskriminator 706 überwacht die Adressendaten von dem Adressenzähler

704, um die endgültigen Kreuzungsadressendaten für den Speicher 66 festzustellen, so daß der Adressenzähler 704 ein Rückstellsignal zur V/iederholung der Auslesung der Kreuzungsdaten empfängt. Signale χ und y , die die augenblickliche Position des Fahrzeugs darstellen, werden den Subtrahierern 710 bzw. 712 zugeführt, um dort von x. und y. subtrahiert zu werdne, so daß sich die Differenzen (x. - χ )bzw.(y. - y ) ergeben. Diese Differenzergebnisse werden durch Multiplizierer 714 bzw. 716 quadriert und die Ergebnisse werden mittels eines Addierers 718 addiert, so daß sich

2 5 ^

ergibt L = {,(x_± - ³O ⁺ (V< - ^v _v) 3· -^Der Ergebniswert

wird mittels eines Komparators 720 mit einem vorbestimm-

2
ten Wert d verglichen. Ist das Vergleichsresultat

2 2
L ^ d dann erzeugt der Komparator 720 ein H-Signal und setzt über das UND-Glied 722 ein Flip-Flop 724. Gemäß dem Ausgangssignal des gesetzten Flip-Flops 724 werden die Daten x. und y. an der Kreuzung durch ein x.-Register 726 bzw. ein y.-Register 728 gehalten. Als

Hilfsschaltung für die Haltesteuerung des x^Registers 726 und des y_±-Registers 728 sind zwei UND-Glieder 730 und 732 und ein NUND-Glied 734 vorgesehen. Dies bedeutet, daß bei Nichtübereinstimmung der von dem x.-Register und dem y.-Register 728 gehaltenen Vierten mit den Daten

x. und y. von dem Speicher 66 das NUND-Glied 734 ein Η-Signal abgibt und das UND-Glied 722 durchschaltet. Hierdurch gelangt das Η-Signal am Ausgangs des Komparators 720 an das Flip-Flop 724, so daß die Eingangsdaten durch das x.-Register 726 bzw. y.-Register 728 gehalten werden.

Wird somit das Flip-Flop 724 durch das Ausgangssignal des Komparators 720 gesetzt, dann wird dieses-Setzsignal als Schaltsignal an die Schaltvorrichtung 68 gelegt. Die 35

durch das χ.-Register 726 und y.-Register 728 gehaltenen Daten x. bzw. y. werden als Kreuzungsdaten ausgegeben.

Das Setzausgangssignal vom Flip-Flop 724 schaltet fer-

ner das Glied 736 durch, so daß die Daten L vom Addierer 718 an einen Komparator 738 gelegt werden, so

ρ daß dieser prüft, ob die Bedingung L < 0 erfüllt ist.

Der Komparator 738 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn dies der Fall ist, d.h. wenn die Position des Fahrzeuges mit der Position der Straßenkreuzung übereinstimmt. Das Ausgangssignal vom Vergleicher 738 stellt das Flip-Flop 724 zurück, so daß wiederum die vergrößerte Kartendarstellung auf den anfänglichen Vergrößerungsfaktor zurückgestellt wird und der Detektor vorbereitet ist für die Feststellung der nächsten Kreuzung.

Wenn andererseits außer dem Speicher 66 die bereits überfahrene gleiche Kreuzung darstellende Daten innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der überfahrenen Kreuzung ausgelesen werden, dann erfüllen die vom Addierer 718

2 2 2

berechneten Daten L die Bedingung L < d . Da die gehaltenen Inhalte (Ausgangowerte)des x.-Registers 726 und des y.-Registers 728 mit den Eingangsdaten x. und y.

übereinstimmen und das Ausgangssignal des NUND-Gliedes 734 ein L-Signal ist, kann das UND-Glied 722 kein H-Signal abgeben, so daß das Η-Signal vom Vergleicher 720 nicht an das Flip-Flop 724 gelangt. Somit ist der Detektor derart aufgebaut, daß die gleichen Daten nach Überfahren der Kreuzung nicht festgehalten werden.

Fig. 24 zeigt eine Modifikation des voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels der Fig. 22, bei dem

eine Straßenkreuzung festgestellt und die Kartenanzeige vergrößert wird. Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die Karte von einem E'unkt bevor der Kreuzung vergrößert wird und dor vergrößerte Zustand beibehalten wird bis das Fahrzeug einen vorbestimmten Weg von der Kreuzung zurückgelegt hat.

Dies bedeutet, daß ein Detektor 80 zur Feststellung der Straßenkreuzung die Daten einer in dem Speicher 66 gespeicherten Kreuzung mit den Daten der Fahrzeugposition vergleicht, so daß die Schaltvorrichtung 68 auf den b-Kontakt umgeschaltet wird, um den Vergrößerungsfaktor k„ zu cändorn, wenn die Fahrzeugposition in einem vorbestimmten Abstandsbereich um die Kreuzung herum liegt.

• Der Detektor 80 schaltet auch die Schaltvorrichtung 67 auf den b-Kontakt, so daß das Signal der festgestellten Kreuzung anstelle des Signals der Fahrzeugposition an die Koordinatentransformationseinheit 64 zur Verwendung in dem Koordinatentransformationssystem anstelle des Signals der Fahrzeugposition angelegt wird. Somit wird die vergrößerte Karte der Umgebung der Kreuzung mit dieser als Mittelpunkt fest angezeigt, um ein stabiles Bild der Karte zu geben, wenn sich das Fahrzeug der Kreuzung nähert.

In Fig. 25 erzeugt ein Taktgenerator 802 einen Taktimpuls,durch den ein Adressenzähler 804 weitergeschaltet wird. Gemäß der Zähladresse des Adressenzählers 8o4 werden aufeinanderfolgend die Daten für die Kreuzungen x^ und y. (i = Adressennummer von Kreuzunge 1, 2, 3 ...) aus dem Speicher 66 ausgelesen. Ein Wiederholungsdiskriminator 806 überwacht die Adressendaten von dem Ädres-

senzähler 804, um die letzten Kreuzungsadressendaten im Speicher 66 festzustellen, so daß dem•Adressenzähler 804 ein Rückstellsignal zur Wiederholung der Auslesung der Kreuzungsdaten zugeführt wird.

Die Signale κ und y , die die augenblickliche Position des Fahrzeugs darstellen, werden Subtrahierern 810 bzw. 812 zugeführt, wo diese Daten von den Daten x. und y. abgezogen werden, so daß sich die Differenzen (x. - χ ) bzw. (y. - y ) ergeben. Die Differenzen v/erden durch die Multiplizierer 814 bzw. 816 quadriert und die Ergebnisse mittels eines Addierers 818 addiert,

Das

so daß sich ergibt L = £(^χ± - x_y) + (y^^ - Y_v)

Ergebnis wird mittels eines Komparators 820 verglichen ο
mit einem vorbestimmten Wert d . ist das Vergleichsver-

p ρ

hältnis L < d , dann erzeugt der Komparator 820 ein Η-Signal und setzt über ein UND-glied 822 ein Flip-Flop 824. Gemäß dem Ausgangssignal des gesetzten Flip-Flops 824 werden die Daten x. und y. durch ein x.-Register 826 bzw. ein y.-Register 828 gehalten. Eine Hilfsschltung für die Haltesteuerung der x.-Register 826 bzw. y.-Register 828 besteht aus zwei UND-Gliedern 83Ο und 832 sowie einem NUND-Glied 834.Dies bedeutet, daß bei Nichtübereinstimmung der in dem x.-Register 826 und dem y.-Register 828 gehaltenen Daten mit den Daten x. und y. außer dem Speicher 66 das NUND-Glied 834 ein Η-Signal abgibt, das das UND-Glied 822 durchschaltet. Hierdurch gelangt das H-Ausgangssignal vom Komparator 720 an das Flip-Flop 824, so daß die Eingangsdaten vom x.-Register 826 und y.-Register 828 gehalten werden.

. Wird somit durch das Ausgangssignal des Komparators

das Flip-Flop 824 gesetzt, dann wird dieses Setzsignal 35

als ein Schaltsignal an die Schaltvorrichtungen 67 und 68 angelegt. Die von dem x.-Register 826 und dem y.-Register 828 gehaltenen Daten x. und y. werden als Kreuzungsdaten ausgegeben.

Durch das Setzausgangssignal vom Flip-Flop 82¹I wird auch das Verknüpfungsglied 836 durchgeschaltet, so

daß die Daten L vom Addierer 818 an den Komparator 838 angelegt werden, der prüft, ob. die Bedingung L < erfüllt ist. Ist dies der Fall,, d.h. wenn die Fahrzeugposition mit der Kreuzungsposition übereinstimmt, dann erzeugt der.Komparator 838 ein Ausgangssignal, das das Flip-Flop 840 setzt, so daß ein Vergleich des

Abstandes L mit einem vorbestimmten Abstand D mittels des Verknüpfungsgliedes 842 und des Komparators

ο ρ 844 durchgeführt wird. Ist L größer D , dann stellt

ein-Signal vom Vergleicher 844 das Flip-Flop 824 zurück, so daß die Schaltvorrichtungen 67 und 68 in ihre a-Stellung zurückkehren.
20

Werden andererseits die eine bereits überfahrene Kreuzung darstellenden Daten wiederum aus dem Speicher 66 innerhalb eines vorbestimmten Abstandes von der überfahrenen Kreuzung entfernt ausgelesen, dann erfüllen

2 die vom Addierer 818 berechneten Daten L die Bedingung L ^ d. Da die gehaltenen Inhalte (Ausgangssignale) des x.-Registers 826 und des y.-Registers 828 mit den Eingangsdaten x. und y. übereinstimmen, so daß das Ausgangssignal von dem NUND-glied 834 ein L-Signal ist, dann wird das UND-Glied 822 gesperrt, so daß das H-Signal vom Vergleicher 820 nicht an das Flip-Flop 824 gelangt. Dieser Detektor ist somit so aufgebaut, daß nach Überfahren der Kreuzung die gleichen Daten nicht..mehr gehalten werden.

Die Arbeitsweise des Systems dieses Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie des Systems nach Fig. 23 bis das Fahrzeug die Kreuzung erreicht.· Das Flip-Flop 840 wird jeodch durch das H-Ausgangssignal des Komparators 838 gesetzt, wenn das Fahrzeug an der Kreuzung an-

2
kommt, so daß die Bedingung L =0 erfüllt ist. Somit wird das Verknüpfungsglied 842 durchgeschaltet. Ist das Fahr-

2 zeug von der Kreuzung entfernt und die Formel L > D ist erfüllt, dann erzeugt der Komparator 844 ein H-Signal, so daß das Flip-Flop 824 rückgestellt wird. Der Haltezustand des x.-Registers 826 und des y.-Registers 828 werden gelöst und die Schaltvorrichtungen 68 und 67 wechseln auf den a-Kontakt um.

Fig. 26 veranschaulicht den Vergrößerungsvorgang der Kartenanzeige, wenn das Fahrzeug die Kreuzung gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 22, 23 bzw. 24, 25 passiert. Bei beiden Ausführungsbeispielen wird zum Zeitpunkt t₁ bei einem Abstand d vor der Kreuzung die Karte vergrößert. Bei dem früheren Ausführungsbeispiel kehrt jedoch die vergrößerte Karte zum ersten normalen Maßstab zum Zeitpunkt tp zurück, wenn das Fahrzeug die Kreuzung erreicht. Alternativ dazu wird bei dem letzten Ausführungsbeispiel die vergrößerte Karte in der gleichen Größe beibehalten, bis das Fahrzeug einen vorbestimmten Abstand D von der Kreuzung entfernt ist; erst dann erfolgt zum Zeitpunkt t-, eine Rückkehr zum ersten Maßstab, so daß sehr einfach nach Passieren der Kreuzung der Fahrtweg geprüft werden kann. 30

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Fahrtleitungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung beachtliche Vorteile aufweist, da die Vorrichtung von. einer Markierung Gebrauch macht, die 35

die Position des Fahrzeugs darstellt und die' fest angezeigt wird, ferner von einer konstanten Richtung an einer bestimmten Stelle des Anzeigeschirms der Vorrichtung, wobei die auf dem Schirm dargestellte Karte sich mit der Fahrzeugbewegung bewegt. Die Vorrichtung ist so aufgebaut, daß die angezeigte Karte vergrößert oder verkleinert werden kann und zwar mit einem vorbestimmten Vergrößerungswert um die Fahrzeugmarkierung im Mittelpunkt. Auch wenn das Fahrzeug auf sehr kurvigen Straßen fährt, kann der Fahrer sehr leicht den Weg durch Vergrößern der Anzeigekarte erkennen, so daß das Fahrzeug sicher gelenkt werden kann. Auch wenn der Bestimmungsort außerhalb der Kartenanzeige liegt, kann der Fahrer diesen Bestimmungsort auf dem Schirm durch Reduzieren des Maßstabs der darzustellenden Karte finden, so daß der Fahrer sehr einfach die Richtung zum Bestimmungsort und einen überblick der Straßen in Richtung des Bestimmungsortes erkennen kann. Da außerdem die Karte automatisch vergrößert wird, wenn sich das Fahrzeug einer vorbestimmten Straßenkreuzung nähert, kann der Fahrer rechtzeitig abbiegen oder die Fahrbahn bzw. die Straße wechseln. Da weiterhin die Karte in einem vergrößerten Zustand beibehalten wird, wenn das Fahrzeug die Kreuzung passiert hat, kann der Fahrer sehr einfach überprüfen, ob der Fahrtweg noch richtig ist oder-nicht. Die Aussagekraft der Karte wird insbesondere an einer Kreuzung verbessert, wenn die Karte im Bereiche des Kreuzungspunkts als Vergrößerungsmittelpunkt vergrößert wird. In diesem Falle wird die Bewegung der Anzeigekarte angehalten, da die festen Koordinaten der Kreuzung aa die Stelle der Fahrzeugkoordinaten (x , y ) bei der Kartentransformation treten, so daß die Kartenlesbarkeit verbessert wird, wenn sich das Fahrzeug einer interessierenden Kreuzung nähert, s,

Claims (18)

1. G^UNECKfIR, KINKELDEY₁ STOCKMAIR-Ä PAR INFlV ^: .

   PAIFNTANWAlJi

   t ---.ι·! ,fj iV.li >,l Al IfJl*',- t .

   Λ GRUNECKKR. U^ .'tr,

   DR H KINKEl.DEY. »μ. »λ DR W STOCKMAIR. r_<PL „„,,,.r f ■ DR K SCHUMANN, -j« mo P H JAKOB. »Pi. int, DR G BEZOLD. cn. ο-.ϊμ W MEISTER, nipt.-»*; H HIlGERS. »pi..»« DR H. MEYER-PLATH. oih. ing

   80OO MÜNCHEN 22

   MAXIMILIANSTRASSE 43

   P 17 1^4 -57/so 15. April 1982

   Anmelder: Nissan Motor Company, Ltd.

   of 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohoma-shi Kanagawa-ken, Japan

   10

   Straßenkarten-Anzeigesystem mit Angabe einer
   Fahrzeugposition

   20

   Patentansprüche

   ( TT) Straßenkarten-Anzeigesystem für Kraftfahrzeuge, 25 gekennzeichnet durch

   einen ersten Speicher (10; 12; 62) zum Speichern von Straßenkartendaten definiert als erste Koordinaten einer

   Karte,

   einen Sensor (100) zum Feststellen des von einem Startpunkt vom Fahrzeug zurückgelegten Weges und zum Erzeugen eines die Fahrzeugposition bezüglich der ersten Koordinaten angebenden ersten Signals,

   einen Maßstabivähler (420; 454; 65) zum Verändern des Kartenmaßstabs, der ein die gewählte Vergrößerung des Kartenraaßstabes angebendes zweites Signal erzeugt,

   eine Einrichtung (30; 500, 64) zur Transformation der Kartendaten im ersten Speicher aufgrund der ersten und zweiten Signale zur Erzeugung von durch zweite Koordinaten definierten Kartendaten;

   einen zweiten Speicher (20; 22; 63) zum Speichern der transformierten Kartendaten und

   eine Anzeigeeinheit (20; 22; 61) zum Anzeigen der Straßenkarte mit einer Markierung eines Fahrzeugs, wobei die Transformationseinrichtung (30; 500; 64) mit der Anzeigeeinheit zum Variieren der angezeigten Karte in Beziehung zu der Fahrzeugmarkierung auf der Anzeigeeinheit (20; 22; 61) gemäß dem vom Startpunkt zurückgelegten Fahrzeugweg zusammenarbeitet.
2. 2. Anzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartendatentransformationseinrichtung (30, 564) die Kartendaten bezüglich des ersten Signals transformiert, so daß die Fahrzeugkoordxnaten den Ursprung der zweiten Koordinaten darstellen.
3. 3. Anzeigesystem nach Anspruch 2, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (20) einen drit-

   ten Speicher (214) zum Speichern der transformierten Kartendaten für eine Anzeige derselben auf dem Anzeigeschirm der Anzeigeeinheit (20) aufweist.
4. 4. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (200) für die Anzeigeeinheit (20) und den dritten Speicher (214) vorgesehen ist, die in kooperativer Zuordnung zu der Kartendatentransformationseinrichtung (300) stehtund um den Inhalt des dritten Speichers (214) mit transformierten Kartendaten in den zweiten Speicher (20) mit einer vorbestimmten Zeitgabe in Beziehung mit dem Arbeiten der Kartendatentransformationseinriehtung (300) aktualisiert und die Anzeigeeinheit (30, 200) in Bezug auf die Aktualisierung des dritten Speichers (214) steuert.
5. 5. Anzeigesystem nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß die Kartendatentransformationseinrichtung (300) die Kartendaten in dem zweiten Speicher (20) periodisch aktualisiert und eine Einrichtung zur Prüfung aufweist, ob die transformierten Kartendaten außerhalb der Anzeigekapazität der Anzeigeeinheit (30, 200) liegen, und zum Unterdrücken der Aktualisierung des zweiten Speichers (20) für transformierte Karterdat<m außerhalb der Anzeigekapazität dec Anzeigeeinheit (30, 200).
6. 6. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und

   zweite Speicher (z.B. 10, 20) Digitalspeicher zum Speichern der Kartendaten in Digitalform sind, wobei die gespeicherten Kartendaten Koordinaten von Kartenadressen entsprechend den Adressen in der Anzeigeeinheit (30, 200) 35

   darstellen.
7. 7. Anzeigesystem nach Anspruch 6,dadurch g e ke η nz e i c h ne t, daß die Kartendatentransformationseinrichtung (300) wiederholt eine Datentransformation und Prüfung für alle Kartendaten in dem ersten Speicher (10) durchführt und transformierte Kartendaten in die entsprechende Adresse in dem zweiten Speicher (20) einschreibt.
8. 8.. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Speicher (66) zum Speichern von Koordinatendaten vorbestimmter Kreuzungen der Straßenkarte sowie eine Steuervorrichtung (80) zur Feststellung vorgesehen.sind,° die durch das erste Signal dargestellte Fahrzeugposition näher an einer der Kreuzungen als ein vorbestimmter Abstand ist, wobei die Steuervorrichtung (80) ein drittes Signal erzeugt, das eine Ausdehnung der Kartenanzeige auf dem Anzeigeschirm (30) mit einer vorbestimmten Vergrößerung hervorruft.
9. 9. Anzeigesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung auf das dritte Signal anspricht und die Eingabe des ersten Signals an die Transformationseinrichtung (64) verhindert und dieses durch Daten ersetzt, die eine der Kreuzungen angeben, um eine Transformation bezüglich der Koordinaten der Kreuzungsdaten als Ursprung der Anzeige anstelle der Fahrzeugpostion zu bewirken.
10. 10. Anzeigesystem nach Anspruch 9> dadurch g e ke η nzeichnet, daß die Steuervorrichtung auf das dritte Signal anspricht, um die Anzeige auf dem Anzeigeschirm

    (30) festzuhalten, während das Fahrzeug in einem vorbe-

    stimmten Bereich bezüglich der einen Kreuzung sich befindet.
11. 11. Verfahren zum Anzeigen einer Straßenkarte mit einer Angabe der Fahrzeugposition auf einem Anzeigeschirm, gekennzeichnet durch die Schritte

    Speichern von ersten Kartendaten einer Straßenkarte im Bezug auf erste Koordinaten,

    Feststellen einer Fahrzeugposition und einer Fahrtrichtung bezüglich der ersten Koordinaten und Erzeugen eines die Fahrzeugposition in den ersten Koordinaten angebenden ersten Signals,

    Auswählen eines Kartenmaßstabs für die Anzeige auf dem Anzeigeschirm (30),

    Transformieren der ersten Kartendaten bezüglich zweiter Koordinaten, die bezüglich der Fahrzeugposition und der Fahrzeugreiserichtung aufgestellt werden, so daß die zweiten Koordinaten für eine Ausrichtung mit der Fahrzeugreiserichtung gedreht werden, der Ursprung auf die Fahrzeugposition zentriert wird, so daß sich zweite Kartendaten ergeben,

    Transformieren der zweiten Kartendaten bezüglich des ausgewählten Kartenmaßstabes, so daß sich dritte Kartendaten ergeben und
    30

    Anzeigen der dritten Kartendaten auf dem Anzeigeschirm (30) mit einer Fahrzeugpositionsangabe.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e-k e η nzeichnet, daß die Fahrzeuganfangsposition bezug-

    lieh der ersten Koordinaten eingegeben wird.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugposition anhand des vom Startpunkt zurückgelegten Fahrzeugwegs bestimmt wird.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartenda- · tentransformationsschritte für alle Kartendaten aufeinanderfolgend ausgeführt werden.
15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß geprüft wird, ob transformierte zweite und dritte Kartendaten außerhalb des Anzeigeschirms liegen und daß eine Aktualisierung der Anzeige bezüglich der dritten Kartendaten unterdrückt wird, die außerhalb des Schirms liegen.
16. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Kartendaten den Adressen des Anzeigeschirms (30) entsprechen.
17. 17- Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekenn zeich net, daß die* Transformationsschritte für ein vorbestimmtes· Auftreten entsprechend einer Anzahl von Anzeigeschirmadressen wiederholtjwerden.
18. 18. Straßenkartenanzeigesystem für ein Fahrzeug, g ekennzeichnet durch

    a) einen ersten Speicher (10) zum Speichern einer ersten Vielzahl von Datenwerten entsprechend einer ersten Viel·

    zahl von Punkten einer Straßenkarte, wobei die erste Vielzahl von gespeicherten Datenwerten einem ersten Bezugskoordinatensystem zugeordnet sind,

    b) einen zweiten Speicher (20) zum Speichern einer zweiten Vielzahl von Datenwerten entsprechend einer zweiten Vielzahl von Punkten auf der Straßenkarte, wobei die zweite Vielzahl von gespeicherten Datenwerten einem zweiten Bezugskoordinatensystem zugeordnet sind,

    c) eine Vorrichtung zum Abfühlen der Bewegung und Richtung des Fahrzeugs und zum Erzeugen entsprechender Signale,

    d) eine Vorrichtung zum Erzeugen von Fahrzeuganfangspositionssignalen entsprechend der Anfangspostion des Fahrzeugs in dem ersten Bezugskoordinatensystem,

    e) eine Vorrichtung, die auf die Bewegungs- und Richtungssignale und das Anfangspositionssignal zur Erzeugung von augenblicklichen Fahrzeugpositions- und Richtungasignalen in dem ersten Bezugskoordinatensystem anspricht,

    f) eine Vorrichtung, die auf die augenblicklichen Fahrzeugspositions- und Richtungssignale zur Transformation der ersten Vielzahl von Datenwerten in dem ersten Bezugskoordinatensystem in die zweite Vielzahl von Datenwerten in dem zweiten Bezugskoordinatensystem anspricht, wobei das zweite Bezugskoordinatensystem einen Ursprung hat, der auf die augenblickliche Fahrzeugposition zentriert ist, sowie eine festgelegte Richtung bezüglich der Fahrtrichtung hat,

    g) eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Maßstabseinstellungssignals entsprechend einer gewünschten Vergrößerung der Straßenkarte in dem zweiten Bezugskoordinatensystem,

    h) eine Transformationseinrichtung, die auf das Maßstabseinstellungssignal zum Einstellen des relativen Abstands der zweiten Vielzahl von dem zweiten Bezugskoordinatensystem zugeordneten Datenwerten anspricht, um die gewünschte Vergrößerung zu erstellen,

    i) eine mit dem zweiten Speicher gekoppelte Vorrichtung zum Anzeigen von mit der gespeicherten zweiten Vielzahl von Datenwerten zugeordneten Markierungen, wobei die Anzeigevorrichtung hierdurch eine sichtbare Anzeige der Straßenkarte in Zuordnung mit dem zweiten Bezugskoordinatensystem bewirkt, und

    J) eine Fahrzeugmarkierung, die ortsfest auf der Anzeigevorrichtung und der Straßenkartenanzeige überlagert ist, wodurch die Fahrzeugposition relativ zu der angezeigten Straßenkarte angegeben wird.