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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem plangestützten Ortungs- und Navigationssystem 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.
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Es sind schon Ortungs- und Navigationssysteme, insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen mit Hilfe von auf Compact-Disketten gespeicherten Stadtplänen, die momentane Position eines Kraftfahrzeugs 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 vorgeschlagen, 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.
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Ein derartiges System er fordert einen großen Speicherbedarf, der insbesondere bei längeren Fahrtstrecken schnell anwachsen kann.
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Auch bewirkt die gespeicherte Datenmenge, daß bei Umschalten eines Stadtplanteiles oder Änderung des Abbildungsmaßstabes die Rechenzeiten in unerwünschter Weise groß werden.
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Als Fahrtinformationsausgabe werden entweder die Luftlinienentfernung und Richtung zum Zielpunkt oder aber die Position des Landfahrzeuges auf der Fahrtroute und die Fahrtrichtung ausgegeben.
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Bei der Ausgabe fehlt jedoch die Darstellung eines Straßenplanes mit der eingetragenen und deutlich erkennbaren Fahrtroute, die dem Fahrer die Orientierung im Stadtplan erleichtert.
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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.
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Vorteile der Erfindung
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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 erkennen 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 beispielsweise bei einem Abbiegevorgang rechtzeitig in die entsprechende Fahrspur einordnen.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ortungs- und Navigationsverfahren möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß als Eingabevorrichtung ein grafisches Eingabetableau verwendbar ist, weil hier mit einem Cursor oder einem Digitalisiergriffel sehr einfach die gewünschten Knotenpunkte der Fahrtroute ausgewählt werden können. Weiterhin ist vorteilhaft, daß Mittel 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 vorteilhaft bestimmte Knotenpunkte mit alphanumerischen Zeichen gekennzeichnet. Die Kennzeichnung der Knotenpunkte beispielsweise mit Begriffen wie Eisenbahn, Brücke, Postamt, Kirche oder ähnlichem kann zu einer besseren Übersicht führen.
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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.
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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.
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Da für die Festlegung und Darstellung eines Straßenplanes nur relativ wenig Daten für die Knotenpunkte gespeichert werden müssen, ist es vorteilhaft, billig herstellbare Chipkarten als Datenspeicher zu verwenden. Werden beispielsweise für die einzelnen Stadtpläne Chipkarten angelegt, dann kann durch Austausch der Chipkarten das Ortungs- und Navigationssystem sehr leicht mit einem neuen Stadtplan geladen werden.
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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 unterstützt werden können, erhält der Fahrer des Landfahrzeuges auf einfache und übersichtliche Weise gezielte Fahrthinweise. Durch die einfache Darstellung der abstrahierten Wegleitsymbole kann er die nächsten erforderlichen Fahrtrichtungsänderungen sehr schnell erfassen und wird dadurch kaum vom Verkehrsgeschehen abgelenkt. Die wahlweise Darstellung von Stadtplan und/oder Wegleitsymbolen erleichtert dabei vorteilhaft die Zielfindung.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
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1 ein Blockschaltbild des Ortungs- und Navigationssystems,
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2 einen Ausschnitt aus einem Straßenplan,
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3 zeigt einen Ausschnitt eines Straßenplanes mit der eingetragenen Fahrtroute und die
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4 bis 6 zeigen verschiedene abstrahierte Wegleitsymbole.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
1 ist das Blockschaltbild eines Ortungs- und Navigationssystems
20 dargestellt, das aus mehreren Systemgruppen zusammengesetzt ist. Die Ortungs- und Navigationsvorrichtung
15 ist mit einer Steuereinheit
11 verbunden, die den Datenverkehr zur Eingabevorrichtung
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 Eingabevorrichtung
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 normiert, mit dem auch die Ortungs- und Navigationsvorrichtung
15 arbeitet. Die Ortungs- und Navigationsvorrichtung
15 weist alle Komponenten auf, die zur Weg- und Richtungsmessung des Landfahrzeugs erforderlich sind sowie die zur Datenverarbeitung notwendigen Einrichtungen. Der Datenspeicher
14 enthält neben den gespeicherten Daten für die Straßen- oder Stadtpläne beispielweise auch die abstrahierten Wegleitsymbole. Er kann mit weiteren Dateneingabegeräten 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 Ortungs- 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 Fahrtinformationen ausgegeben werden, sondern auch weitere Informationen, die aus anderen Datenquellen stammen.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise beschrieben.
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2 zeigt einen in vereinfachter Darstellung abgebildeten Straßenplan 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 markante 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 Straßenkreuzung einen neuen Knotenpunkt festzulegen. Die Verbindungsgeraden 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 Fahrtroute eingetragen, die am Knotenpunkt 1 ihren Startpunkt und am Knotenpunkt 4 ihr Ziel hat, dann wird die Fahrtroute 7, die gestrichelt dargestellt ist, vorzugsweise über die Knoten 2 und 3 geführt werden. 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 möglichen 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 Knotenpunkte zu vereinfachen, ist es vorgesehen, daß die ausgewählte Fahrtroute 7 nur in die Nähe der fest vorgegebenen Knotenpunkte, nämlich 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 beispielsweise mit einer Löschtaste, die sich am Digitalisiertableau befindet, gelöscht oder korrigiert werden.
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Zur Kontrolle dafür, daß das Ortungs- und Navigationssystem
20 die gewünschte Fahrtroute richtig erkannt hat, wird ein Ausschnitt eines Straßenplanes sowie die darin dargestellte Fahrtroute
7 gemäß der
3 auf der Fahrtinformationsausgabe
13 dargestellt. Hier ist dann die gewünschte Fahrtroute entlang der gespeicherten Straßen eingetragen. Wurden zu wenig Knotenpunkte zur Kennzeichnung einer Fahrtroute vorgegeben, dann sucht das Ortungs- und Navigationssystem
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 dargestellten Straßenplan abstrahierte Wegleitsymbole
30 bis
32 auf der Fahrtinformationsausgabe
13 oder einem zusätzlichen Anzeigegerät ausgegeben werden. Solche abstrahierte Wegleitsymbole sind in den
4 bis
6 dargestellt. Sie sind ähnlich aufgebaut, wie die Wegleitinformationen 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 verschiedene Möglichkeiten der Darstellung dieser abstrahierten Wegleitsymbole
30 bis
32 vorgesehen, die er schnell erfassen kann. So kann beispielsweise der Fahrer einen Schalter im Bereich des Lenkrades betätigen, der die Informationsausgabe
13 von der Darstellung des Straßenplanes umschaltet auf die Wegleitsymbole
30 bis
32. Besonders 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.
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Die einfache Eingabe einer Fahrtroute in ein Navigationssystem mit wenigen Knotenpunkten wie auch die komfortable und übersichtliche Ausgabe von Fahrtinformationen begünstigen eine sichere und zuverlässige Zielfindung des Landfahrzeuges.
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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 Abmessungen 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 bestimmt werden. Gegenüber den bekannten Verfahren zur Eingabe von digitalisierten Straßenzügen ist auch hier ein geringerer Speicherbedarf erforderlich. Je nach Wahl der Segmente wird der Straßenverlauf zwar etwas gezackt verlaufen, er führt aber zu keinem größeren Navigationsfehler, da mit Befahren eines neuen Segmentes automatisch eine Korrektur stattfindet.
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Insgesamt gesehen weist das Ortungs- und Navigationssystem bei einem reduzierten Speicherbedarf eine sehr einfache Fahrtrouteneingabe und eine sehr übersichtliche Fahrtinformationsausgabe auf.
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Betreffend das Patent 39 05 493
hat der 2. Senat (Nichtigkeitssenat) des Bundespatentgerichts auf die mündliche Verhandlung vom 7. Juli 2011 für Recht erkannt:
- I. Das Patent 39 05 493 wird dadurch teilweise für nichtig erklärt, dass die Patentansprüche folgende Fassung erhalten:
