DE3611955C2

DE3611955C2 - Navigationssystem für Landfahrzeuge

Info

Publication number: DE3611955C2
Application number: DE3611955A
Authority: DE
Inventors: Hisatsugu Itoh; Yasuyuki Akama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2006-04-10
Also published as: DE3611955A1; JPS61234312A; JPH0531726B2; US4736303A

Description

Die Erfindung betrifft ein Navigationssystem für Landfahrzeuge, insbesondere zur Unterbringung an Bord eines ein großflächiges Gebiet durchfahrenden Fahrzeugs.

Ein solches Navigationssystem ist beispielsweise in der JP-OS 59-28244 beschrieben. Dort wird eine Straßenkarte auf einer Anzeigeeinheit zur Anzeige gebracht, wobei die laufende Position eines Fahrzeuges in Überlagerung auf der Straßenkarte angezeigt wird, und zwar durch die Abtastung der Fahrtrichtung und der zurückgelegten Fahrtstrecke des Fahrzeugs. Dabei wird die Einheitsfahrtstrecke des Fahrzeuges kürzer gesetzt als eine Strecke, die dem Basisanzeigeintervall der Anzeigeeinheit entspricht, und zwar sowohl in der X- Richtung als auch in der Y-Richtung, wobei die X- und Y-Richtungskomponenten der Fahrt für jede Einheitsfahrtstrecke berechnet werden, und zwar auf der Basis eines Meßsignals vom Fahrzeug, wobei die jeweiligen Komponenten kumulativ addiert und subtrahiert werden. Wenn der kumulative Wert diejenige Strecke erreicht hat, die dem Basisanzeigeintervall entspricht, so wird der Anzeigefleck auf der Anzeigeeinheit in der X-Richtung oder der Y-Richtung um eine derartige Einheit verschoben.

Mit einem solchen herkömmlichen System sind die Fehler der kumulativen Werte der X- und Y-Richtungskomponenten bei einer Fahrt innerhalb eines Gebietes mit vergleichsweise kleiner Fläche relativ klein, sie werden aber größer bei einer Fahrt durch ein großflächiges Gebiet. Genauer gesagt, in einem Falle, wo ein Fahrzeug von einem Ausgangsort (a) losfährt und einen Kurs

(a) - (b) - (c) - (d) - (a)

durchfährt, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, so sind die Längen der parallelen Breitenkreise I1 und I2 zwischen den Längenkreisen K1 und K2 untereinander nicht gleich. Dies führt zu dem Problem, daß auch dann, wenn das Fahrzeug zu dem Ausgangsort (a) zurückkehrt, nachdem es den Kurs

(a) - (b) - (c) - (d) - (a)

durchfahren hat, der berechnete Wert nicht mit dem Wert des Ausgangsortes (a) übereinstimmt, so daß die fehlende Übereinstimmung des Anzeigeflecks auch auf der Anzeigeeinheit auftritt.

Aus der EP 01 03 847 A1 ist eine Navigationshilfe für ein Fahrzeug bekannt, die einen Weggeber, einen Richtungssensor und einen Navigationsrechner aufweist. Die Navigationshilfe soll dabei die Richtung berechnen, die ein Fahrzeug einhalten soll, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Weiterhin wird die Zielentfernung angezeigt. Zu diesem Zweck werden dort die aus einer Landkarte ersichtlichen Koordinatenwerte von Start, Ziel und möglicherweise auch von Zwischenzielen vor Fahrtbeginn in den Navigationsrechner eingegeben; anschließend wird der Start-Ziel-Vektor mit der momentanen Fahrtrichtung verglichen. Die Anfangskoordinaten und Zielkoordinaten werden mit einer Eingabetastatur oder mit einem Lichtgriffel erfaßt und dem Navigationsrechner eingegeben. Bei dieser herkömmlichen Navigationshilfe wird mit einem Koppelnavigationsverfahren gearbeitet, das aber die geographischen Längen und Breiten nicht als Koordinaten verwendet, so daß gerade bei längeren Fahrtstrecken keine ausreichend genaue Zielort-Navigation realisierbar ist. Weiterhin wird bei der dort beschriebenen Navigationshilfe mit umständlichen Koordinatentransformationen operiert, was die Genauigkeit der gesamten Navigation zumindest unvorteilhaft macht.

Aus der US-PS 2 924 385 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Koppelnavigationsverfahrens bekannt, wobei für Entfernungsmessungen für Schiffe, die längs einer geographischen Breite in Ost-West-Richtung fahren, eine Korrektur durchgeführt wird. Dabei wird berücksichtigt, daß beispielsweise 100 km in Ost-West-Richtung am Äquator einer kleineren Differenz von Längengraden entsprechen als die gleiche Entfernung von 100 km in Ost-West-Richtung auf dem Breitengrad 30° nördlicher Breite. Die dort beschriebene Korrektur erfolgt allerdings auf rein mechanischem Wege. Zu diesem Zweck werden dort in einem komplizierten Meßwerk mit einer Vielzahl von Elektromotoren, Getrieben, Steuerscheiben und Steuerzylindern entsprechende Relais und Unterbrecherkontakte betätigt und aufeinander abgestimmt, damit schließlich eine Anzeige derjenigen geographischen Länge erfolgt, bei der sich das Schiff befindet. Ein derartiges Verfahren ist nicht nur kompliziert und zeitintensiv, sondern benötigt auch einen hohen Wartungsaufwand und ist erfahrungsgemäß anfällig gegenüber Störungen. Nicht nur durch Verschmutzung, sondern auch durch unvermeidliche Abnutzung und Abrieb der Vielzahl von mechanischen Komponenten ist eine hohe Genauigkeit über längere Zeiträume nicht zu gewährleisten.

Aus der DE 33 19 208 A1 ist schließlich eine Navigationseinrichtung für Fahrzeuge bekannt, über die ein bestimmtes Fahrziel mit seinen relativen Zielkoordinaten gegenüber dem Ausgangsort des Fahrzeugs eingebbar und zur Bildung eines Zielvektors auswertbar ist. Ferner ist eine Ausgabeeinrichtung vorhanden, durch die der momentane jeweils gültige Zielvektor nach Betrag und Richtung anzeigbar ist. Einer Speichereinheit sind die auf einen Ausgangsort bezogenen relativen Zielkoordinaten einer Vielzahl von Fahrzielen eingebbar, wobei jedem Fahrziel eine Kennung zuordenbar ist. Durch Abruf einer Kennung ist der Zielvektor anzeigbar, der zu dem der Kennung zugeordneten Fahrziel weist. Diese Druckschrift beschäftigt sich im wesentlichen mit der Einhaltung eines eingebbaren Zielvektors, wobei aber das Problem einer Korrektur beim Durchfahren von großflächigen Gebieten nicht berücksichtigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Navigationssystem für Landfahrzeuge der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch beim Durchfahren eines großflächigen Gebietes kumulative Rechnungsfehler und Anzeigefehler weitgehend beseitigt werden, ohne daß eine komplizierte mechanische Kompensationseinrichtung erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein Navigationssystem für Landfahrzeuge, insbesondere zur Unterbringung an Bord eines ein großflächiges Gebiet durchfahrenden Fahrzeugs anzugeben, das folgendes aufweist:
eine Fahrtstrecken-Meßeinrichtung zur Messung einer zurückgelegten Fahrtstrecke des Fahrzeugs,
eine Fahrtrichtungs-Meßeinrichtung, die einen Fahrtrichtungswinkel des Fahrzeugs mißt,
eine zusätzliche Fahrtrichtungs-Meßeinrichtung, die das Fahrtrichtungsazimut des Fahrzeugs mißt,
eine Eingabeeinrichtung zur Eingabe der Anfangswerte der geographischen Länge und Breite einer laufenden Position des Fahrzeugs,
einen Rechner, der aus dem Fahrtrichtungswinkel und einer zurückgelegten, mittels der Fahrtstreckenmeßeinrichtung gemessenen Einheitsfahrtstrecke eine östliche oder westliche und eine südliche oder nördliche Komponente eines auf die Einheitsfahrtstrecke bezogenen Fahrtrichtungsvektors berechnet,
einen Längen/Breiten-Änderungsrechner zur Ermittlung der jeweiligen, auf die Einheitsfahrtstrecke bezogenen Änderungen von Länge und Breite auf der Basis der jeweiligen, mit dem Rechner berechneten Komponenten des Fahrtrichtungsvektors,
einen Rechner zur Ermittlung der laufenden Position des Fahrzeugs in der Weise, daß die Längen- und Breitenänderungen nacheinander auf die entsprechenden, mittels der Eingabeeinrichtung eingegebenen Anfangswerte der geographischen Länge und Breite der laufenden Position des Fahrzeugs addiert werden,
eine Ortsinformations-Speichereinrichtung zur Speicherung einer Vielzahl von Ortsinformationsdaten, die aus Ortsnamen sowie geographischen Längen und Breiten aufgebaut sind,
eine Ortseingabeeinrichtung zur Eingabe der Ortsnamen eines Ausgangsortes und eines Zielortes des Fahrzeugs und zur anschließenden Abrufung der geographischen Längen und Breiten des Ausgangsortes und des Zielortes aus der Ortsinformations- Speichereinrichtung, und
eine Anzeigesteuerung zur Darstellung des Ausgangsortes und des Zielortes als auch der von dem Rechner berechneten laufenden Position des Fahrzeugs auf einer Anzeigeeinheit, wobei die Anzeigesteuerung einen Verkleinerungsmaßstab für die Anzeige derart vorgibt, daß die sphärische Fläche, die von den durch den Ausgangsort und den Zielort laufenden geographischen Längen- und Breitenkreisen begrenzt wird, einem vorgegebenen, auf der Anzeigeeinheit eingegebenen rechteckigen Bereich entspricht, und wobei die Anzeigeeinrichtung auf der Basis des Verkleinerungsmaßstabs den Ausgangsort, den Zielort, die laufende Position des Fahrzeugs und die Umfangslinien des rechteckigen Bereichs anzeigt.

Mit dem erfindungsgemäßen Navigationssystem wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst, wobei die geographischen Längen und Breiten als Koordinaten verwendet werden, die sich für das Durchfahren großflächiger Gebiete bzw. großer Distanzen auf der Erdoberfläche besser eignen als XY-Koordinaten eines tangential zur Erdoberfläche liegenden zweidimensionalen kartesischen Koordinatensystems. Weiterhin werden diese geographischen Längen und Breiten zur Darstellung der Ausgangs- und Zielorte sowie der augenblicklichen Fahrzeugposition auf dem Bildschirm in kartesische Koordinaten umgewandelt, wobei das sphärische Viereck, das von den Längen- und Breitenkreisen durch die Ausgangs- und Zielorte verläuft, als ebenes Rechteck auf der Anzeigeeinheit abgebildet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Navigationssystem wird somit die tatsächlich gefahrene Strecke nicht in Kilometern berechnet, sondern es wird von Anfang an in Kugelkoordinaten gerechnet, woraufhin dann die berechneten Koordinaten für den Bildschirm in kartesische Koordinaten transformiert werden. Zu diesem Zweck sind keine aufwendigen und empfindlichen elektromechanischen Umwandlungseinrichtungen erforderlich, vielmehr werden die erforderlichen Daten in dem Rechner berechnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Navigationssystems für Landfahrzeuge gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Hardware- Aufbaues für das System gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Fahrtrichtungs-Meßfühlers;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Inhalts eines Speichers;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines verwendeten Anzeigegerätes;

Fig. 6A bis 6G Flußdiagramme von Programmen, die in einem Speicher in dem Mikrocomputer des Systems gespeichert sind;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Gebietes mit Ausgangsort und Zielort;

Fig. 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Anzeige des Anzeigegerätes;

Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Umwandlung der Bewegungsrichtungskomponenten in östlicher oder westlicher Richtung und südlicher oder nördlicher Richtung eines Fahrzeugs in Änderungen der geographischen Länge und Breite; und in

Fig. 10 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Problematik bei einem herkömmlichen System.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung werden durchgehend gleiche Symbole für gleiche oder entsprechende Teile verwendet.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Navigationssystems für Landfahrzeuge gemäß der Erfindung. In Fig. 1 sind folgende Baugruppen vorgesehen: Eine Fahrtstrecken-Meßeinrichtung 1, um die laufende Entfernung oder zurückgelegte Strecke eines Fahrzeugs zu messen; eine zusätzliche Fahrtrichtungs-Meßeinrichtung 2, um die Fahrtrichtung in Form des Fahrtrichtungswinkels oder des Fahrtazimuts zu messen; eine Eingabeeinrichtung 3 für die laufende Position, um die Anfangswerte der geographischen Länge und Breite der laufenden Position des Fahrzeugs einzugeben; ein Rechner 4, der aus dem Fahrtrichtungswinkel und einer zurückgelegten, mittels der Fahrtstreckenmeßeinrichtung 1 gemessenen Einheitsfahrtstrecke eine östliche oder westliche und eine südliche oder nördliche Komponente eines auf die Einheitsfahrtstrecke bezogenen Fahrtrichtungsvektors berechnet.

Das System umfaßt ferner einen Längen/Breiten-Änderungsrechner 5, um die jeweiligen Änderungen der Länge und Breite pro Einheitsfahrtstrecke auf der Basis der jeweiligen Komponenten, die von dem Rechner 4 erhalten werden, und der Breite der laufenden Position des Fahrzeugs zu diesem Zeitpunkt zu ermitteln. Ferner ist ein Rechner 6 zur Ermittlung der laufenden Position vorgesehen, um die laufende Position des Fahrzeugs in der Weise zu finden, daß die Längen- und Breitenänderungen, die von dem Längen/Breiten- Änderungsrechner 5 erhalten werden, nacheinander aufaddiert werden, und zwar auf die Anfangswerte der geographischen Länge und Breite der laufenden Position des Fahrzeugs, die von der Eingabeeinrichtung 3 eingegeben worden sind. Ein Ortsinformationsspeicher 7 speichert eine Vielzahl von Daten oder Einzelheiten von Ortsinformationen, die aus Ortsnamen und Koordinaten aufgebaut sind, welche aus der geographischen Länge und Breite bestehen. Eine Ortseingabeeinrichtung 8 dient zur Angabe der Ortsnamen des Ausgangsortes und des Zielortes des Fahrzeugs, um die entsprechenden Ortsinformationsangaben aus dem Ortsinformationsspeicher 7 abzurufen, und zwar auf der Basis der jeweiligen Ortsnamen, und zum Setzen der abgerufenen Informationsangaben als Koordinaten der Ortsnamen. Eine Anzeigesteuerung 9 dient dazu, auf einer Anzeigeeinheit 10 den Ausgangsort und den Zielort, die mit der Ortseingabeeinrichtung 8 eingegeben sind, und die laufende Position des Fahrzeugs anzuzeigen, die von dem Rechner 6 zur Ermittlung der laufenden Position erhalten wird.

Fig. 2 zeigt den Hardware-Aufbau eines Systems gemäß Fig. 1. Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung enthält einen Fahrtstrecken-Meßfühler 201, einen Fahrtrichtungs- Meßfühler 202, eine Tastatur 203, eine Steuerschaltung 204, einen Speicher 205 und ein Anzeigegerät 206, beispielsweise in Form einer Kathodenstrahlröhre. Der Fahrtstrecken- Meßfühler 201 mißt die Umdrehungen eines Rades mit einem elektromagnetischen Aufnehmer, einem Reed-Schalter oder dergleichen, und liefert ein Ausgangssignal mit einer Anzahl von Impulsen, die der Umdrehungszahl des Rades proportional ist. Unter Verwendung eines Erdmagnetismus-Meßfühlers 302, der an einem Fahrzeug 301 angebracht ist (vgl. Fig. 3), mißt der Fahrtrichtungs-Meßfühler 202 bzw. 302 einen Erdmagnetismus , indem er ihn in eine Komponente Ha in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 301 sowie eine Komponente Hb senkrecht zu der Komponente Ha zerlegt, und liefert Ausgangssignale, die diesen Komponenten entsprechen.

Die Tastatur 203 besteht aus Tasten für "Kana-Zeichen", die den Buchstaben oder Lauten "A", "I", . . ."N" entsprechen. Weitere Tasten dienen zur Eingabe von speziellen Zeichen bzw. Lauten, etwa zur Unterscheidung von klaren Lauten, stimmhaften Lauten oder stimmlosen Lauten. Diese Zeichentasten sind allgemein mit dem Bezugszeichen 203-6 in Fig. 2 bezeichnet. Die Tastatur 203 umfaßt ferner Steuertasten, nämlich eine Steuertaste 203-1 für den Startort, eine Steuertaste 203-2 für den Zielort, eine Steuertaste 203-3 zum Setzen, eine Steuertaste 203-4 für die Beendigung und eine Steuertaste 203-5 für den Start. Die einzelnen Daten entsprechend den in der Tastatur 203 gedrückten Tasten werden in die Steuerschaltung 204 geladen. Der Speicher 205 ist beispielsweise als ROM-Speicher ausgebildet und speichert Ortsinformationen, die aus der Ortsnamen- Information und ihrer Positionsinformation besteht, d. h. Koordinaten auf der Basis der Längen- und Breitengrade. Die in dem Speicher 205 gespeicherte Information wird von der Steuerschaltung 204 ausgelesen.

Beispielsweise ist die Ortsinformation von HIMEJI CITY in den Speicherzellen 401a-401g gemäß Fig. 4 gespeichert, welche einen Speicherinhalt des Speichers 205 zeigt. In den Speicherzellen 401a-401c ist die Ortsnamen-Information "Himeji" in kodierter Form mit Zeichen gespeichert, welche die Kana-Zeichen "HI", "ME" und "JI" angeben. Jede der Speicherzellen besteht aus 8 Bits. Die signifikantesten Bits der jeweiligen Speicherzellen 401a-401c dienen zur Angabe, daß die Informationseinzelheiten die der Ortsnameninformation sind. "1" ist der Speicherzelle 401c zugeordnet, die das letzte Zeichen der Ortsnameninformation speichert, während "0" den anderen Speicherzellen 401a und 401b zugeordnet ist. Dementsprechend wird das Kana-Zeichen durch die übrigen 7 Bits in jeder der Speicherzellen 401a-401c ausgedrückt. Jeder klare, stimmhafte, stimmlose, zusammengezogene Laut sowie Doppelkonsonanten der Kana-Zeichen kann mit den 7 Bits ausgedrückt werden. Außerdem ist die Positionsinformation von Himeji-City in den Speicherzellen 401d-401g in der Weise gespeichert, daß die geographische Länge α in den Speicherzellen 401d und 401e gespeichert ist, während die geographische Breite β in den Speicherzellen 401f und 401g gespeichert ist. In gleicher Weise ist beispielsweise in den Speicherzellen 402a-402g die Ortsinformation von "KOUBE (=KOBE)" gespeichert. Diese Stadt ist beispielsweise in der Karte des südlichen Teils der HYOUGO-Präfektur gemäß Fig. 7 dargestellt.

Als Ortsnamen gibt es ungefähr 680 Städte in ganz Japan. Wenn man weiterhin Namen von Bezirken, kleineren Städten, Dörfern, Verbindungspunkten, Stationen, Schlössern, Seen, Pässen, Bergen und dergleichen hinzunimmt, so ergeben sich etwa 300 geographische Bezeichnungen pro Präfektur. Somit gibt es ungefähr 13 800 geographische Namen oder Bezeichnungen für sämtliche 46 Präfekturen, mit Ausnahme der Okinawa-Präfektur. Wenn die durchschnittliche Anzahl von Zeichen der Ortsnamen mit 5 angenommen wird und 4 Bytes, also 2 Bytes für jede geographische Länge bzw. Breite, der vorstehend genannten Positionsinformation werden, sind 124 200 Bytes erforderlich.

Um diese Dateneinzelheiten zu speichern, sind derzeit vier ROMs erforderlich, die jeweils eine maximale Speicherkapazität von 256 kbits haben und im Handel erhältlich sind. Jedoch wird mit einem ROM von 1 Mbit, der in naher Zukunft im Handel erhältlich sein dürfte, nur ein Halbleiterspeicher erforderlich sein, der kleine Abmessungen und ein geringes Gewicht hat sowie eine hohe Zuverlässigkeit besitzt. Das Anzeigegerät 206 kann eine herkömmliche Kathodenstrahlröhre sein und weist einen rechteckigen Bildschirm 501 auf, wie es Fig. 5 zeigt. Die Koordinatenachsen u und v sind kartesische Koordinatenachsen zur Angabe der Koordinaten (u, v) auf dem Bildschirm 501. Die jeweiligen, nachstehend beschriebenen Marken für den Ausgangsort, den Zielort und die laufende Position werden auf dem Bildschirm 501 angezeigt.

Die Steuerschaltung 204 gemäß Fig. 2 enthält einen Mikrocomputer 204a, eine Eingabeschaltung 204b und eine Ausgabeschaltung 204c, die an sich bekannt sind. Der Mikrocomputer 204a liest die entsprechende Positionsinformation aus dem Speicher 205 auf der Basis der Ortsnameninformation aus, die durch Betätigung der Tastatur 203 eingegeben wird, bestimmt einen geeigneten Verkleinerungsmaßstab unter Berücksichtigung der Positionsrelation zwischen dem Ausgangsort und dem Zielort, und bringt die Marken zur Anzeige, welche die jeweiligen Orte auf dem Anzeigegerät 206 anzeigen. Außerdem wird die Steuerschaltung 204 mit einem Signal von dem Fahrtstrecken-Meßfühler 201 und einem Signal von dem Fahrtrichtungs-Meßfühler 202 versorgt, um die laufende Position des Fahrzeugs auf der Basis dieser Signale zu berechnen; dadurch wird eine Marke angezeigt, welche die laufende Position auf dem Anzeigegerät angibt, und zwar unter Berücksichtigung des vorgegebenen Verkleinerungsmaßstabes.

Als nächstes wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6G näher erläutert, welche Flußdiagramme von Programmen zeigen, die in einem Speicher in dem Mikrocomputer 204a gespeichert sind. Fig. 6A zeigt das Flußdiagramm einer Hauptroutine. Die Hauptroutine startet beispielsweise bei der Einschaltung der Energieversorgung für die Steuerschaltung 204. Nachdem die Variablen beim Schritt S101 initialisiert worden sind, werden die Unterprogramme S102-S105 der Ausgangsort- Eingabeverarbeitung, der Zielort-Eingabeverarbeitung, der Markenanzeige-Verarbeitung sowie der Eingabeverarbeitung für die laufende Position nacheinander wiederholt durchgeführt. Ein konkretes Ausführungsbeispiel wird nachstehend näher erläutert.

Zunächst gibt ein Benutzer einen Ausgangsort vor. Im Fall der Eingabe von beispielsweise "Himeji City" werden die entsprechenden Tasten "Ausgangsort", "HI", "ME", "SHI", "″" und "Setzen" nacheinander auf der Tastatur 203 gedrückt ("JI"="SHI"+"″"). Somit werden in dem Flußdiagramm gemäß Fig. 6B, das Einzelheiten des Unterprogramms S102 der Ausgangsort-Eingabeverarbeitung zeigt, das Herunterdrücken der Taste "Ausgangsort" abgetastet (Schritte S201, S202). Dann wird das Unterprogramm S203 durchgeführt mit der Ortsnameneingabe/Ortsabrufverarbeitung.

Beim Schritt S301 in Fig. 6C, die ein Flußdiagramm des Unterprogramms S203 zeigt, wird der Inhalt der gedrückten Taste geladen. Wenn die gedrückte Taste beim Schritt S203 als Zeichentaste erkannt wird, erfolgt die Speicherung des Zeichens in einem Speicher Pn (n=1, 2, . . .), um das Zeichen bzw. die Buchstabenfolge eines Ortsnamens beim Schritt S303 zu speichern. Jedesmal dann, wenn eine Zeichentaste gedrückt wird, werden die Schritte S301-S303 ausgeführt. Dementsprechend wird "HI" im Speicherbereich P1, "ME" im Speicherbereich P2, "SHI" im Speicherbereich P3, und "″" im Speicherbereich P4 gespeichert. Zuletzt wird das Drücken der Taste "Setzen" bei den Schritten S302 und S304 abgetastet.

Bei einem Schritt S305 wird der Speicher 205 auf der Basis der Folge von Eingabezeichen oder Eingabebuchstaben abgefragt, die aus "HI", "ME", "SHI", und "″" bestehen, um die Ortsinformation zu finden. Während die Speicherzellen 401a-401g die Zeichenfolge "HI", "ME", "SHI", "″" enthalten, werden zum Zeitpunkt des Abrufens "SHI" und "″" als "JI" angesehen.

Beim Schritt S306 wird die entsprechende Positionsinformation aus den Speicherzellen 401d-401g ausgelesen, um den Inhalt der Speicherzellen 401d-401e in einem Speicherbereich α und den Inhalt der Speicherzellen 401f und 401g in einem Speicherbereich β zu speichern. Als nächstes geht der Steuerungsablauf zu einem Schritt S204 gemäß Fig. 6B weiter, und die abgerufenen Positionsinformation- Speicherdaten α und β werden jeweils an die Speicherbereiche αs und βs für den Ausgangsort übertragen. Die Speicherdaten αs und βs drücken die geographische Länge bzw. Breite des Ausgangsortes aus. Mit den obigen Schritten wird die Eingabe des Ausgangsortes beendet.

Anschließend wird ein Zielort eingegeben. Wenn "KOUBE CITY" als Zielort gewählt wird, so werden folgende Tasten der Reihe nach gedrückt: "Zielort", "KO", "U", "HE", "″" und "Setzen" ("HE"+"″"="BE"). Nach dem Drücken der Taste "Zielort" anstelle der Taste "Ausgangsort" im Fall der Eingabe des Ausgangsortes können die jeweiligen Tasten in gleicher Reihenfolge gedrückt werden wie bei der Eingabe des Ortsnamens des Ausgangsortes, um in diesem Fall die entsprechenden Daten des Zielortes einzugeben. Somit wird das Unterprogramm S103 der Zielort-Eingabeverarbeitung gemäß Fig. 6A durchgeführt. Fig. 6D zeigt das Flußdiagramm dieses Unterprogramms S103. Die Schritte S401 und S403 sind die gleichen wie die Schritte S201 und S203 beim Flußdiagramm der Ausgangsort-Eingabeverarbeitung gemäß Fig. 6B.

Außerdem liefert ein Schritt S403 die Entscheidung der Taste "Zielort" anstelle der Entscheidung über das Drücken der Taste "Ausgangsort" beim Schritt S202. Beim Schritt S404 erfolgt die Übergabe der Informationsdaten der Speicherbereiche αg und βg für die geographische Länge und Breite des Bestimmungs- oder Zielortes, und zwar anstelle der Informationsübertragung an die Speicherbereiche αs und βs beim Schritt S204. Die Operationen des Unterprogrammes gemäß Fig. 6D sind somit weitgehend gleich mit denen im Unterprogramm gemäß Fig. 6B, so daß eine nähere Beschreibung hier nicht erforderlich erscheint.

Wenn die Eingabeoperationen des Ausgangsortes und des Zielortes mit den obigen Schritten beendet sind, drückt der Benutzer die Taste "Beendigung" der Tastatur 203. Somit wird das Unterprogramm S104 der Markenanzeigeverarbeitung durchgeführt. Fig. 6E zeigt das entsprechende Flußdiagramm. Zunächst wird das Drücken der Taste "Beendigung" bei den Schritten S501 und S502 abgetastet. Anschließend wird beim Schritt S503 eine geographische Länge αo ermittelt, welche einen Mittelwert der jeweiligen Längen des Ausgangsortes und des Zielortes darstellt; ferner wird eine Breite βo ermittelt, welche einen Mittelwert der entsprechenden geographischen Breiten von Ausgangsort und Zielort darstellt. Diese Situation ist in Fig. 7 schematisch angedeutet.

Beim nächsten Schritt S504 werden der Ausgangsort (αs, βs) und der Zielort (αg, βg), welche Punkte in sphärischen Koordinaten sind, in Punkte transformiert, die in einer x-y-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems liegen, dessen Ursprung der Punkt (αo, βo) ist, der beim Schritt S503 ermittelt wird. Die Transformation wird gemäß den nachstehenden Gleichungen durchgeführt:

Hierbei bezeichnen (Xs, Ys) und (Xg, Yg) die Koordinaten des Ausgangsortes und des Zielortes im kartesischen x-y- Koordinatensystem, und der Buchstabe r bezeichnet den Erdradius. Anschließend wird ein Verkleinerungsmaßstab für die Anzeige bei den Schritten S505-S508 berechnet. Beim Schritt S505 werden die Verhältnisse zwischen den horizontalen und vertikalen Strecken du und dv eines rechteckigen Bereiches 502, der wunschgemäß auf dem Anzeigegerät 206 eingegeben ist, und der Länge | Xs-Xg | in x-Richtung und der Länge | Ys-Yg | in y-Richtung des Ausgangsortes und des Zielortes in kartesischen x-y-Koordinaten, die beim Schritt S504 erhalten werden, gemäß den nachstehenden Gleichungen berechnet:

S_x = du/| X_s - X_g |

S_y = dv/| Y_s - Y_g |.

Bei den Schritten S506-S508 werden kleinere Werte für den Anzeige-Verkleinerungsmaßstab S gewählt. Anschließend werden beim Schritt S509 die kartesischen x-y-Koordinaten (Xs, Ys) und (Xg, Yg) des Ausgangsortes und des Zielortes in kartesische u-v-Koordinaten (Us, Vs) und (Ug, Vg) auf der Kathodenstrahlröhre des Anzeigegerätes 206 transformiert, und zwar auf der Basis des Anzeige-Verkleinerungsmaßstabes S, der in der oben beschriebenen Weise vorgegeben worden ist. Beim Schritt S510 werden die Marken 801 und 802, welche den Ausgangsort und den Zielort angeben, an den entsprechenden Koordinaten zur Anzeige gebracht, wie es Fig. 8 zeigt. Außerdem wird der Ortsname angezeigt, so daß visuell überprüft werden kann, daß die Eingabeinformation korrekt ist.

Mit den obigen Schritten endet die Ausführung des Unterprogramms S104 der Markenanzeigeverarbeitung. Durch die Durchführung einer derartigen Koordinatentransformation werden der Ausgangsort und der Zielort auf der äußeren Umfangslinie 503 des rechteckigen Bereiches 502 auf dem Bildschirm des Anzeigegerätes 206 zur Anzeige gebracht. Als nächstes wird das Unterprogramm S105 für die Eingabeverarbeitung der laufenden Position gemäß Fig. 6A durchgeführt. Das entsprechende Flußdiagramm ist in Fig. 6F dargestellt.

In einem Falle, wo das Fahrzeug am eingegebenen Ausgangsort steht, kann der Benutzer sofort die Taste "Start" drücken. In einem Falle, wo sich das Fahrzeug an einem etwas entfernten Ort befindet, drückt der Benutzer die Taste "Start" bei der Ankunft am Ausgangsort. Dann wird das Drücken der Taste bei den Schritten S601 und S602 abgetastet. Beim Schritt S603 werden die sphärischen Koordinaten (αs, βs) des Ausgangsortes auf die sphärischen Koordinaten (α, β) gesetzt, welche die laufende Position des Fahrzeugs angeben. Abgesehen von einem derartigen Verfahren der Initialisierung können die geographische Länge α und die geographische Breite β, welche die laufende Position des Fahrzeugs angeben, unter Verwendung von nicht dargestellten Zahlentasten auch direkt eingegeben werden.

Mit den obigen Schritten enden die Eingabeoperationen für den Ausgangsort, den Zielort und die laufende Position. Während das Fahrzeug fährt, wird ein Unterbrechungssignal in den Mikrocomputer 204a bei jeder Einheits-Fahrtstrecke Δl von beispielsweise 1 m eingegeben, und zwar auf der Basis des Impulssignals, das vom Fahrtstrecken-Meßfühler 201 geliefert wird, so daß ein Unterbrechungsverarbeitungsprogramm durchgeführt wird, dessen Flußdiagramm in Fig. 6G dargestellt ist. Zunächst werden beim Schritt S701 die Azimut-Signale Ha und Hb von dem Fahrtrichtungs- Meßfühler 202 eingegeben. Beim Schritt S702 wird ein Winkel R, der zwischen dem Erdmagnetismus und der Fahrtrichtung 303 des Fahrzeugs 301 gemäß Fig. 3 definiert ist, gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet:

R = tan^-1 (Hb/Ha).

Anschließend werden beim Schritt S703 die Komponente Δx der Einheits-Fahrtstrecke Δl in östlicher oder westlicher Richtung und die Komponente Δy in südlicher oder nördlicher Richtung gemäß den nachstehenden Gleichungen berechnet:

Δx = Δl · sin R

Δy = Δl · cos R.

Beim nächsten Schritt S704 werden die Komponenten Δx und Δy, die in der oben beschriebenen Weise ermittelt werden, jeweils in die Änderungen Δα und Δβ der geographischen Länge und Breite umgewandelt, und zwar unter Berücksichtigung der nachstehenden Gleichungen, die sich aus Fig. 9 der Zeichnung ergeben:

Beim Schritt S705 werden die entsprechenden Variationen oder Abweichungen aufaddiert, um die geographische Länge α und die Breite β der laufenden Position des Fahrzeugs zu finden. Anschließend werden beim Schritt S706 die Länge α und die Breite β, welche die laufende Position des Fahrzeugs angeben, in einen Punkt (X, Y) in kartesischen x-y-Koordinaten umgewandelt, und zwar in ähnlicher Weise wie beim Schritt S504 gemäß Fig. 6E. Beim Schritt S707 werden die Koordinaten (X, Y) in einen Punkt (U, V) in kartesischen u-v-Koordinaten auf dem Bildschirm des Anzeigegerätes 206 umgewandelt, und zwar in gleicher Weise wie beim Schritt S509 gemäß Fig. 6E. Danach wird beim Schritt S708 eine Marke 803, welche die laufende Position des Fahrzeugs angibt, an dem Punkt (U, V) zur Anzeige gebracht (vgl. Fig. 2).

Mit einem Navigationssystem der oben beschriebenen Art wird die laufende Position eines Fahrzeugs hinsichtlich der geographischen Länge und Breite berechnet, wobei die Positionsberechnung des Fahrzeugs genau durchgeführt wird. Da außerdem Ortsnamen und Koordinaten als Landkarteninformation gespeichert sind, kann die Ortsinformation eines ausgedehnten Bereiches in einem Speicher kleiner Kapazität gespeichert werden. Weiterhin werden ein Ausgangsort und ein Zielort in der Weise eingegeben, daß ihre Ortsnamen eingegeben werden, um die Koordinaten der Orte aus dem Speicher abzurufen. Somit können Positionen genau eingegeben werden, ohne auf eine Landkarte oder dergleichen Bezug zu nehmen.

Der Verkleinerungsmaßstab für die Anzeige wird so vorgegeben, daß eine sphärische Fläche, die von den Längenkreisen und parallelen Breitenkreisen umschlossen wird, welche durch den Ausgangsort und den Zielort hindurchgehen, einem vorgegebenen rechteckigen Bereich einer Anzeigeeinheit entsprechen kann. Dabei werden der Ausgangsort und der Zielort auf dem Außenumfang des rechteckigen Bereiches dargestellt, und die laufende Position des Fahrzeugs wird auf der Basis des Anzeige-Verkleinerungsmaßstabes angezeigt. Somit können Fehler der Positions-Korrelation zwischen dem Ausgangsort, dem Zielort und der laufenden Position auf der Anzeigeeinheit beseitigt werden.

Gemäß der Erfindung werden die Komponenten eines Fahrzeugs in östlicher oder westlicher Richtung und in südlicher oder nördlicher Richtung berechnet, die laufende Position des Fahrzeugs wird in Ausdrücken der geographischen Länge und Breite auf der Basis der jeweiligen Komponenten berechnet, und ein Ausgangsort sowie ein Zielort, die durch das Abrufen von Ortsinformationen eingegeben werden, sowie die durch Berechnung erhaltene laufende Position des Fahrzeugs werden auf einer Anzeigeeinheit dargestellt. Somit bietet die Erfindung den Vorteil, daß die Berechnungsgenauigkeit der laufenden Position des Fahrzeugs und die Anzeigegenauigkeit für die jeweiligen Anzeigepunkte auf der Anzeigeeinheit verbessert werden können.

Claims

Navigationssystem für Landfahrzeuge, insbesondere zur Unterbringung an Bord eines ein großflächiges Gebiet durchfahrenden Fahrzeugs (301), umfassend:
- - eine Fahrtstrecken-Meßeinrichtung (1, 201) zur Messung einer zurückgelegten Fahrtstrecke des Fahrzeugs (301),
- - eine Fahrtrichtungs-Meßeinrichtung (2), die einen Fahrtrichtungswinkel des Fahrzeugs (301) mißt,
- - eine zusätzliche Fahrtrichtungs-Meßeinrichtung (202), die das Fahrtrichtungsazimut des Fahrzeugs (301) mißt,
- - eine Eingabeeinrichtung (3) zur Eingabe der Anfangswerte der geographischen Länge und Breite einer laufenden Position des Fahrzeugs (301),
- - einen Rechner (4), der aus dem Fahrtrichtungswinkel und einer zurückgelegten, mittels der Fahrtstreckenmeßeinrichtung (1, 201) gemessenen Einheitsfahrtstrecke eine östliche oder westliche und eine südliche oder nördliche Komponente eines auf die Einheitsfahrtstrecke bezogenen Fahrtrichtungsvektors berechnet,
- - einen Längen/Breiten-Änderungsrechner (5) zur Ermittlung der jeweiligen, auf die Einheitsfahrtstrecke bezogenen Änderungen von Länge und Breite auf der Basis der jeweiligen, mit dem Rechner (4) berechneten Komponenten des Fahrtrichtungsvektors,
- - einen Rechner (6) zur Ermittlung der laufenden Position des Fahrzeugs (301) in der Weise, daß die Längen- und Breitenänderungen nacheinander auf die entsprechenden, mittels der Eingabeeinrichtung (3) eingegebenen Anfangswerte der geographischen Länge und Breite der laufenden Position des Fahrzeugs (301) addiert werden,
- - eine Ortsinformations-Speichereinrichtung (7, 205) zur Speicherung einer Vielzahl von Ortsinformationsdaten, die aus Ortsnamen sowie geographischen Längen und Breiten aufgebaut sind,
- - eine Ortseingabeeinrichtung (8) zur Eingabe der Ortsnamen eines Ausgangsortes (801) und eines Zielortes (802) des Fahrzeugs (301) und zur anschließenden Abrufung der geographischen Längen und Breiten des Ausgangsortes (801) und des Zielortes (802) aus der Ortsinformations-Speichereinrichtung (7, 205), und
- - eine Anzeigesteuerung (9) zur Darstellung des Ausgangsortes (801) und des Zielortes (802) als auch der von dem Rechner (6) berechneten laufenden Position des Fahrzeugs (301) auf einer Anzeigeeinheit (10, 206), wobei die Anzeigesteuerung (9) einen Verkleinerungsmaßstab für die Anzeige derart vorgibt, daß die sphärische Fläche, die von den durch den Ausgangsort (801) und den Zielort (802) laufenden geographischen Längen- und Breitenkreisen begrenzt wird, einem vorgegebenen, auf der Anzeigeeinheit (10, 206) eingegebenen rechteckigen Bereich (502) entspricht, und wobei die Anzeigeeinrichtung (10, 206) auf der Basis des Verkleinerungsmaßstabs den Ausgangsort (801), den Zielort (802), die laufende Position des Fahrzeugs (301) und die Umfangslinien des rechteckigen Bereichs (502) anzeigt.