DE3905493C2

DE3905493C2 - Ortungs- und Navigationssystem für Landfahrzeuge

Info

Publication number: DE3905493C2
Application number: DE19893905493
Authority: DE
Inventors: Peter Prof Dipl Ing Knoll; Winfried Dipl Ing Dr Koenig; Reinhard Dipl Ing Helldoerfer; Ulrich Dipl Ing Kanzler; Juergen Dipl Ing Leinberger; Wilfried Dipl Ing Urbanski; Ruediger Dipl Ing Mock-Hecker; Edmund Dipl Ing Zaeuner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2009-02-24
Also published as: DE3905493C5; DE3905493A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem plangestützten Ortungs- und Navi gationssystem für Landfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Ortungs- und Navigationssystem für Landfahrzeuge ist aus Bosch Techn. Berichte 8, 1986, 1/2, S. 32-46, bekannt.

Es sind schon Ortungs- und Navigationssysteme, insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen mit Hilfe von auf Compact-Disket ten gespeicherten Stadtplänen, die momentane Position eines Kraft fahrzeugs mitgekoppelt und auf einem Monitor angezeigt wird. Die Speicherung detaillierter Stadtpläne erfordert jedoch große Speicherkapazitäten. Hinzu kommt, daß bei Eingabe einer bestimmten Fahrtroute in den auf einem Monitor dargestellten Stadtplan ein ebenfalls erheblicher Aufwand erforderlich ist, da die Fahrtroute punktweise einzugeben ist. Um das Eingabeverfahren zu vereinfachen, wurde in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 38 06 842 vorgeschla gen, die Eingabe einer Fahrtroute mit einem Digitalisiertableau durchzuführen. Dabei wird ein Stadtplan unter das durchsichtige Digitalisiertableau gelegt und die gewünschte Fahrtroute mit einem Digitalisierstift abgefahren und somit die Fahrtroute punktweise in einen Datenspeicher übertragen.

Ein derartiges System er fordert einen großen Speicherbedarf, der insbesondere bei längeren Fahrtstrecken schnell anwachsen kann.

Auch bewirkt die gespeicherte Datenmenge, daß bei Umschalten eines Stadtplanteiles oder Änderung des Abbildungsmaßstabes die Rechenzei ten in unerwünschter Weise groß werden.

Als Fahrtinformationsausgabe werden entweder die Luftlinienentfer nung und Richtung zum Zielpunkt oder aber die Position des Landfahr zeuges auf der Fahrtroute und die Fahrtrichtung ausgegeben.

Bei der Ausgabe fehlt jedoch die Darstellung eines Straßenplanes mit der eingetragenen und deutlich erkennbaren Fahrtroute, die dem Fah rer die Orientierung im Stadtplan erleichtert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein plangestütztes Ortungs- und Navigationssystem für Landfahrzeuge derart weiterzubilden, daß die Eingabe einer Fahrtroute oder eines Zielpunktes möglichst einfach durchgeführt wird. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ortungs- und Navigationssystem hat den Vorteil, daß kein detaillierter Straßenplan einzugeben ist, so daß der Speicherbedarf erheblich kleiner ist. Zur Eingabe eines Straßenplans genügt die Eingabe von Knotenpunkten, die mit dem bekannten Digitalisiertableau eingegeben werden können. Durch die Eingabe einer begrenzten Anzahl von Knotenpunkten wird die Eingabe der gewünschten Fahrtroute in vorteilhafter Weise vereinfacht. Für die Eingabe genügt es, daß eine Auswahl von Knotenpunkten eingegeben werden, die der gewünschten Fahrtroute am nächsten liegen. Das Ortungs- und Navigationssystem kann durch Verbindung der Knotenpunkte die gewünschte Fahrtroute er kennen und diese dem Fahrer zur Anzeige bringen. Wird die Fahrtroute in den auf einem Monitor dargestellten Straßenplan eingeblendet, dann kann vorteilhaft die momentane Position des Landfahrzeuges aus dem Straßenplan abgelesen werden. Durch die zusätzliche Darstellung von abstrahierten Wegleitsymbolen kann sich der Fahrer rechtzeitig auf das nächste Abbiegemanöver vorbereiten. Er kann sich so bei spielsweise bei einem Abbiegevorgang rechtzeitig in die entsprechen de Fahrspur einordnen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ortungs- und Navigationsverfahren möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß als Eingabevorrichtung ein grafisches Eingabe tableau verwendbar ist, weil hier mit einem Cursor oder einem Digi talisiergriffel sehr einfach die gewünschten Knotenpunkte der Fahrt route ausgewählt werden können. Weiterhin ist vorteilhaft, daß Mit tel zur Auswahl des richtigen Maßstabes vorgesehen sind, so daß das Ortungs- und Navigationssystem die eingegebenen Daten der Fahrtroute maßstabsgerecht bewertet. Eine umständliche Umrechnung des Maßstabes und damit verbundene Fehlerquellen bei der Eingabe der Daten für die Fahrtroute werden vermieden. Zur besseren Orientierung werden vor teilhaft bestimmte Knotenpunkte mit alphanumerischen Zeichen gekenn zeichnet. Die Kennzeichnung der Knotenpunkte beispielsweise mit Be griffen wie Eisenbahn, Brücke, Postamt, Kirche oder ähnlichem kann zu einer besseren Übersicht führen.

Besonders vorteilhaft ist, daß die durch Knotenpunkte eingegebene Fahrtroute zur Kontrolle angezeigt oder ausgegeben werden. Falsche Eingaben oder Korrekturwünsche können somit sofort dem Ortungs- und Navigationssystem übermittelt werden.

Besonders vorteilhaft ist auch, daß bei der Eingabe der Fahrtroute nur ungefähr die gespeicherten Knotenpunkte zu bestimmen sind. Das Ortungs- und Navigationssystem verbindet von sich aus die Fahrtroute mit den nächstgelegenen Knotenpunkten, so daß dadurch die Eingabe der Fahrtroute erheblich vereinfacht wird.

Da für die Festlegung und Darstellung eines Straßenplanes nur rela tiv wenig Daten für die Knotenpunkte gespeichert werden müssen, ist es vorteilhaft, billig herstellbare Chipkarten als Datenspeicher zu verwenden. Werden beispielsweise für die einzelnen Stadtpläne Chip karten angelegt, dann kann durch Austausch der Chipkarten das Or tungs- und Navigationssystem sehr leicht mit einem neuen Stadtplan geladen werden.

Besonders vorteilhaft ist auch, daß die Fahrtinformationsausgabe auf einem Monitor erfolgt, der die in den Straßenplan eingezeichnete Fahrtroute deutlich sichtbar, beispielsweise durch Farbänderung oder Helligkeitsänderung, wiedergibt. Durch die Ausgabe von zusätzlich abstrahierten Wegleitsymbolen, die auch durch Sprachausgaben unter stützt werden können, erhält der Fahrer des Landfahrzeuges auf ein fache und übersichtliche Weise gezielte Fahrthinweise. Durch die einfache Darstellung der abstrahierten Wegleitsymbole kann er die nächsten erforderlichen Fahrtrichtungsänderungen sehr schnell erfas sen und wird dadurch kaum vom Verkehrsgeschehen abgelenkt. Die wahl weise Darstellung von Stadtplan und/oder Wegleitsymbolen erleichtert dabei vorteilhaft die Zielfindung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ortungs- und Navigationssystems,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Straßenplan,

Fig. 3 zeigt einen Aus schnitt eines Straßenplanes mit der eingetragenen Fahrtroute und die

Fig. 4 bis 6 zeigen verschiedene abstrahierte Wegleitsymbole.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines Ortungs- und Navigations systems 20 dargestellt, das aus mehreren Systemgruppen zusammenge setzt ist. Die Ortungs- und Navigationsvorrichtung 15 ist mit einer Steuereinheit 11 verbunden, die den Datenverkehr zur Eingabevorrich tung 12, dem Datenspeicher 14 und der Fahrtinformationsausgabe 13 steuert und überwacht. Die einzelnen Systemgruppen des Ortungs- und Navigationssystems 20 sind für sich bekannt, so daß sich eine detaillierte Beschreibung erübrigt. So kann beispielsweise die Ein gabevorrichtung 12 ein Digitalisiertableau aufweisen, wie es in der DE-OS 38 06 842 vorgeschlagen wird. Die Eingabevorrichtung 12 weist eine Maßstabumschaltung 16 auf, die die eingegebenen Daten sowohl des Straßenplanes wie auch der Fahrtroute auf einen Maßstab nor miert, mit dem auch die Ortungs- und Navigationsvorrichtung 15 ar beitet. Die Ortungs- und Navigationsvorrichtung 15 weist alle Kom ponenten auf, die zur Weg- und Richtungsmessung des Landfahrzeugs erforderlich sind sowie die zur Datenverarbeitung notwendigen Ein richtungen. Der Datenspeicher 14 enthält neben den gespeicherten Daten für die Straßen- oder Stadtpläne beispielweise auch die ab strahierten Wegleitsymbole. Er kann mit weiteren Dateneingabegerä ten wie beispielsweise mit einem nicht dargestellten Scheckkarten- Lesegerät verbunden sein. Auf der Fahrtinformationsausgabe 13, die beispielsweise einen Monitor aufweisen kann, werden alle vom Fahrer gewünschten Daten ausgegeben. Diese Daten können als Graphik wie beispielsweise ein Straßenplan mit einer eingegebenen Fahrtroute dargestellt sein oder als abstrahierte Wegleitsymbole. An das Or tungs- und Navigationssystem 20 können weitere Geräte angeschlossen werden. Beispielsweise kann an den Datenspeicher 14 eine weitere Dateneingabestation wie ein CD-Player angeschlossen werden oder die Eingabestation 12 kann mit einer alphanumerischen Tastatur verbunden sein. An die Fahrtinformationsausgabe 13 können nicht nur Fahrtin formationen ausgegeben werden, sondern auch weitere Informationen, die aus anderen Datenquellen stammen.

Im folgenden wird die Wirkungsweise beschrieben.

Fig. 2 zeigt einen in vereinfachter Darstellung abgebildeten Stra ßenplan 8. Der Straßenplan 8 zeigt Knotenpunkte 1 bis 6, die jeweils mit Geraden verbunden sind. Die Knotenpunkte 1 bis 6 stellen bei natürlichen Straßen beispielsweise Straßenkreuzungen dar oder mar kante Bauwerke oder andere besonders deutlich erkennbare Merkmale. Der Abstand dieser Koppelpunkte zueinander ist bestimmt durch den natürlichen Straßenverlauf. Es ist zweckmäßig, jeweils bei einer wesentlichen Änderung des Straßenverlaufes oder bei einer Straßen kreuzung einen neuen Knotenpunkt festzulegen. Die Verbindungsgera den zwischen den Knotenpunkten 1 bis 6 stellen daher auch symbolisch Straßensegmente dar, die den Verlauf der natürlichen Straßen in etwa wiedergeben. Wird in diesem Straßenplan 8 beispielsweise eine Fahrt route eingetragen, die am Knotenpunkt 1 ihren Startpunkt und am Kno tenpunkt 4 ihr Ziel hat, dann wird die Fahrtroute 7, die gestrichelt dargestellt ist, vorzugsweise über die Knoten 2 und 3 geführt wer den. Zur Eingabe dieser Streckenvorgabe würde es also genügen, wenn die Knotenpunkte 1 bis 4 eingegeben werden. In diesem speziellen Fall, bei dem nur eine Fahrtmöglichkeit zur Auswahl steht, würde es sogar genügen, wenn nur die Knotenpunkte 1 und 4 eingegeben würden. Da jedoch in einem komplexen Straßennetz üblicherweise mehrere Fahrtrouten zur Auswahl stehen, ist es zweckmäßig, eine dieser mög lichen Fahrtrouten durch Eingabe ihrer Knotenpunkte auszuwählen. Um die Knotenpunkte 1 bis 6 sind kleine Kreise gezeichnet. Diese Kreise deuten den Fangbereich der Fahrtroute an. Um die Eingabe der Knoten punkte zu vereinfachen, ist es vorgesehen, daß die ausgewählte Fahrtroute 7 nur in die Nähe der fest vorgegebenen Knotenpunkte, näm lich innerhalb des Fangbereiches zu legen ist. Da die Fahrtroute in der Praxis nur auf den natürlichen Straßen stattfinden kann, kann das Ortungs- und Navigationssystem 20 eindeutig die eingegebene Fahrtroute dem natürlichen Straßenplan zuordnen. Werden nach der Eingabe der Fahrtroute beispielsweise Änderungen oder Korrekturen gewünscht, dann kann ein Teil oder die ganze Fahrtroute beispiels weise mit einer Löschtaste, die sich am Digitalisiertableau befin det, gelöscht oder korrigiert werden.

Zur Kontrolle dafür, daß das Ortungs- und Navigationssystem 20 die gewünschte Fahrtroute richtig erkannt hat, wird ein Ausschnitt ei nes Straßenplanes sowie die darin dargestellte Fahrtroute 7 gemäß der Fig. 3 auf der Fahrtinformationsausgabe 13 dargestellt. Hier ist dann die gewünschte Fahrtroute entlang der gespeicherten Stra ßen eingetragen. Wurden zu wenig Knotenpunkte zur Kennzeichnung einer Fahrtroute vorgegeben, dann sucht das Ortungs- und Naviga tionssystem 20 die kürzeste Straßenverbindung zum Zielpunkt aus. Da in einem plangestützten Ortungs- und Navigationssystem die momentane Position des Landfahrzeuges mitgekoppelt wird, kann sie direkt auf der vorgegebenen Fahrtroute symbolisch angezeigt werden. Gelangt nun im Laufe der Fahrt der Fahrer eines Landfahrzeuges in die Nähe von Kreuzungen und Abbiegungen, bei denen er sich entscheiden muß, welchen Weg er einschlagen muß, können unterstützend zum dargestell ten Straßenplan abstrahierte Wegleitsymbole 30 bis 32 auf der Fahrt informationsausgabe 13 oder einem zusätzlichen Anzeigegerät ausge geben werden. Solche abstrahierte Wegleitsymbole sind in den Fig. 4 bis 6 dargestellt. Sie sind ähnlich aufgebaut, wie die Wegleitin formationen auf Verkehrstafeln, die dem Fahrer eines Landfahrzeuges bekannt sind. Durch diese abstrahierte Darstellung, die rechtzeitig vor einem Entscheidungsfall erfolgt, kann der Fahrer schnell eine Entscheidung für den weiteren Ablauf seiner Fahrstrecke treffen. Er kann sich beispielsweise rechtzeitig in eine Abbiegespur einfädeln, da ihm der weitere Verlauf der Fahrtroute angezeigt wird. Um den Fahrer möglichst wenig vom Verkehrsgeschehen abzulenken, sind ver schiedene Möglichkeiten der Darstellung dieser abstrahierten Weg leitsymbole 30 bis 32 vorgesehen, die er schnell erfassen kann. So kann beispielsweise der Fahrer einen Schalter im Bereich des Lenk rades betätigen, der die Informationsausgabe 13 von der Darstellung des Straßenplanes umschaltet auf die Wegleitsymbole 30 bis 32. Be sonders übersichtlich und einfach wird jedoch die Darstellung der Wegleitsymbole 30 bis 32 auf einem nicht dargestellten Head up Display im Sichtfeld des Fahrers. Solche Head up Displays eignen sich besonders zur Darstellung von einfachen Symbolen und können beispielsweise auf die Windschutzscheibe in den Sichtbereich des Fahrers eingespiegelt werden. Head up Displays sind bekannt und beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 38 22 222 näher erläutert. Durch Unterstützung einer nicht dargestellten Sprachausgabe kann der Fahrer sowohl optisch wie auch akustisch auf Fahrtrichtungsänderungen aufmerksam gemacht werden.

Die einfache Eingabe einer Fahrtroute in ein Navigationssystem mit wenigen Knotenpunkten wie auch die komfortable und übersichtliche Ausgabe von Fahrtinformationen begünstigen eine sichere und zuver lässige Zielfindung des Landfahrzeuges.

Die beschriebene Straßenplaneingabe ist vorzugsweise anwendbar für Landstraßen oder Autobahnnetze. Liegt eine hohe Straßendichte vor, wie es beispielsweise bei Stadtplänen sein kann, dann erscheint es zweckmäßig, die Stadtfläche insgesamt in viele Koordinatenflächen aufzuteilen. Diese Segmente werden beispielsweise durch Nordsüd- und Ostwestlinien als Rechteckflächen definiert. Bei entsprechenden Ab messungen dieser Segmente kann, abstrakt gesehen, jeder Straßenzug durch eine Vielzahl dieser Segmente ersetzt werden. Eine gewünschte Fahrtroute kann nun also durch Auswahl von solchen Segmenten be stimmt werden. Gegenüber den bekannten Verfahren zur Eingabe von digitalisierten Straßenzügen ist auch hier ein geringerer Speicher bedarf erforderlich. Je nach Wahl der Segmente wird der Straßenver lauf zwar etwas gezackt verlaufen, er führt aber zu keinem größeren Navigationsfehler, da mit Befahren eines neuen Segmentes automatisch eine Korrektur stattfindet.

Insgesamt gesehen weist das Ortungs- und Navigationssystem bei einem reduzierten Speicherbedarf eine sehr einfache Fahrtrouteneingabe und eine sehr übersichtliche Fahrtinformationsausgabe auf.

Claims

1. Plangestütztes Ortungs- und Navigationssystem für Landfahrzeuge mit einer Eingabevorrichtung zur Eingabe einer Fahrtroute oder je weils eines Start- und Zielpunktes, einem Datenspeicher mit ge speicherten Knotenpunkten eines Straßenplanes und einer Fahrtinfor mationsausgabe, wobei die Fahrtroute (7) durch in ihrer Nähe befindliche, in dem Datenspeicher (14) gespeicherte Knotenpunkte (1 bis 4) bestimmt ist und wobei diese Knotenpunkte (1 bis 4) als fortlaufender Polygonzug der Fahrtroute (7) ausgebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Knotenpunkte (1-6) mit einem Fangbereich ausgebildet sind und daß das Ortungs- und Navigationssystem derart ausgebildet ist, daß für die Eingabe der ausgewählten Fahrtroute (7) der Fangbereich der vorgegebenen Knotenpunkte (1-6) anwählbar ist.

2. Plangestütztes Ortungs- und Navigationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingabevorrichtung (12) ein graphisches Eingabetableau verwendbar ist.

3. Plangestütztes Ortungs- und Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe vorrichtung (12) Mittel (16) aufweist, die die Eingabedaten an den Maßstab des Straßenplanes anpassen.

4. Plangestütztes Ortungs- und Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrt route bestimmenden Knotenpunkte (1 bis 4) durch Kennzeichen vorzugs weise durch alphanumerische Zeichen bestimmbar sind.

5. Ortungs- und Navigationssystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Eingabe der Fahrtroute (7) eine fortlaufende Kontrollausgabe der Knotenpunkte (1 bis 4) auf der Fahrtinformationsausgabe (13) erfolgt.

6. Plangestütztes Ortungs- und Navigationssystem nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Landfahrzeugs durch Ausgabe des am nächsten befindlichen Knotenpunk tes (1 bis 4) bestimmbar ist.

7. Plangestütztes Ortungs- und Navigationssystem nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe der Knotenpunkte (1 bis 6) eines Straßenplanes (8) mittels eines beweg lichen Speichers, vorzugsweise einer Scheckkarte erfolgt.

8. Plangestütztes Ortungs- und Navigationssystem für Landfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrtinformationsausgabe (13) ausschnittsweise ein Straßenplan (8) abbildbar ist, daß sich die eingegebene Fahrtroute (7) durch Farbkontrast oder Leuchtstärke abhebt, daß abstrahierte Wegleitsymbole (30 bis 32) im Datenspeicher (14) abgespeichert sind-und daß die Wegleitsymbole (30 bis 32) auf einem Head up Display im Sichtfeld des Fahrers abbildbar sind.

9. Plangestütztes Ortungs- und Navigationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausgabe von Wegleitsymbolen sprachliche Wegleithinweise ausgebbar sind.