DE3908702A1 - Verfahren zum erzeugen von strassendaten fuer ein fahrzeugnavigationssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Straßendaten für ein bordeigenes, d.h. in einem Fahrzeug vorgesehenes, Navigationssystem.

Es sind in jüngster Zeit Navigationssysteme, die in einem Fahrzeug vorgesehen werden, entwickelt worden und in der Praxis zur Anwendung gekommen, die so aufgebaut sind, daß digitalisierte Landkartendaten vorher in einem Speicher, beispielweise einem CD-Platten-ROM gespeichert sind, wobei Landkartendaten eines einen gegebenen Bereich überdeckenden Gebietes einschließlich der vorliegenden Position des Fahrzeuges vom Speicher ausgelesen werden, während die vorliegende Position des Fahrzeuges erkannt wird, so daß eine Landkarte um den Standort des Fahrzeuges an einer Anzeige angezeigt wird, und wobei die Fahrzeugposition, die den vorliegenden Standort des Fahrzeuges angibt, automatisch in der angezeigten Landkarte angegeben wird.

Es werden andererseits regelmäßig neue Straßen aus verschiedenen Gründen, beispielsweise der Regionalentwicklung, der Neuplanung von Straßen oder der Entlastung von Verkehrsstaus, gebaut. Hinsichtlich derartiger neuer Straßen ist es möglich, diese an der Anzeigeeinheit des Systems anzuzeigen, wenn der Benutzer des Navigationssystems einen Speicherträger kauft, auf den die Landkartendaten einschließlich der Straßendaten neuer Straßen aufgezeichnet sind. Dabei ist es jedoch notwendig, daß der Benutzer einen neuer Speicherträger mit hohen Rosten immer dann kauft, wenn eine neue Straße gebaut ist. Das bedeutet, daß der Benutzer hohe Kosten trägt, so daß es wünschenswert ist, mit dieser Schwierigkeit fertig zu werden.

Die vorliegende Erfindung basiert auf den obigen Überlegungen und soll ein Verfahren zum Erzeugen von Straßendaten für ein bordeigenes Navigationssystgem schaffen, mit dem Straßendaten erzeugt werden können und eine Anzeige einer neuen Straße, über die das Fahrzeug häufig fährt, möglich ist, ohne daß ein neuer Speicherträger gekauft werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen von Straßendaten für ein bordeigenes Navigationssystem ist dadurch gekennzeichnet, daß vorher jede Stelle auf den Straßen in einer Landkarte in numerischer Form ausgedrückt und als Landkartendaten gespeichert wird, die Koordinaten des vorliegenden Standortes des Fahrzeuges und die Kompaßrichtung der Bewegung des Fahrzeuges ermittelt sowie der Abstand zu einer Stelle auf einer dem vorliegenden Standort nächsten Straße sowie der Winkel der Straße an dieser Stelle auf der Grundlage der Landkartendaten als Entscheidungswerte zum Erzeugen der Straßendaten immer dann bestimmt werden, wenn das Fahrzeug eine gegebene Strecke zurückgelegt hat, beurteilt wird, ob bereits Lerndaten in der Nähe des vorliegenden Standortes registriert sind oder nicht, wenn die Entscheidungswerte bestimmte Werte überschreiten, Koordinatendaten des vorliegenden Standortes als Ortsdaten registriert werden, wenn ein Fehlerwinkel des vorliegenden Wertes der Kompaßrichtung der Bewegung des Fahrzeuges bezüglich des vorhergehenden Wertes größer als ein vorbestimmter Winkel ist und keine Lerndaten vorhanden sind, Standardabweichungen des Abstandes und des Winkels bezüglich der Lerndaten berechnet werden, wenn Lerndaten vorhanden sind, die Ortsdaten als Lerndaten registriert werden, wenn eine Registrierung der Ortsdaten vorher erfolgt ist und der Entscheidungswert kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und die Lerndaten als Straßendaten registriert werden, wenn die Standardabweichungen gleich oder kleiner als die vorbestimmten Werte sind.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines bordeigenen Navigationssystems, bei dem das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen von Straßendaten verwandt wird,

Fig. 2A und 2B in Flußdiagrammen den Ablauf des Straßendatenverarbeitungsverfahrens, das durch die CPU gemäß der Erfindung ausgeführt wird, wobei Fig. 2 in einem Diagramm die Anordnung der Fig. 2A und 2B zeigt, und

Fig. 3 in einem Diagramm die Beziehungen zwischen den Koordinaten Ps (Xs, Ys) und der Kompaßrichtung R s der Fahrzeugbewegung an dem vorliegenden Standort und dem Abstand la zu einem Punkt Pa (Xa, Ya) auf einer Linie, die dem vorliegenden Standort am nächsten liegt, und dem Winkel R a der Linie an diesem Punkt.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Beispiels eines bordeigenen Navigationssystems, bei dem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen von Straßendaten verwandt wird. In Fig. 1 ist ein Kompaßrichtungssensor 1 dargestellt, der die Richtung des Fahrzeuges, beispielsweise aufgrund des Erdmagnetismus, d.h. aufgrund des magnetischen Feldes der Erde, bestimmt. Ein Streckensensor 2 erfaßt die Fahrstrecke des Fahrzeuges und ein Global- oder Erdpositionierungssystem 3 ermittelt den vorliegenden Standort des Fahrzeuges aus Längen- und Breiteninformationen usw. Die Ausgangssignale dieser Sensoren und des genannten Systems liegen an einer Steuerung 4.

Die Steuerung 4 besteht aus einer Schnittstelle 5, die die Ausgangssignale der Sensoren (oder des Systems) 1 bis 3 empfängt und Arbeitsvorgänge, wie beispielsweise eine Analog-Digital-Umwandlung durchführt, einer Zentraleinheit CPU 6, die die Berechnung der Fahrstrecke des Fahrzeuges und des Maßes an Änderung der Kompaßrichtung der Fahrzeugbewegung bezüglich der Fahrstrecke usw. auf der Grundlage der Ausgangsdaten der Sensoren und des Systems 1 bis 3 durchführt, die von der Schnittstelle 5 seriell zugeführt werden, einem Festspeicher ROM 7, in dem die verschiedenen Verarbeitungsprogramme der CPU 6 und die weiteren notwendigen Informationen vorher gespeichert sind, und einem Speicher mit direktem Zugriff RAM 8, in den die zum Ausführen der Programme notwendigen Informationen eingeschrieben und von dem diese Informationen ausgelesen werden.

Als externe Speichereinrichtungen sind ein erster nicht löschbarer Speicherträger 9 nur zum Auslesen und ein zweiter nicht löschbarer Speicherträger 10 vorgesehen, der zum Einschreiben und Auslesen benutzt wird. Der erste Speicherträger 9 besteht aus einem CD-Platten-ROM oder einer IC-Karte oder einem ähnlichen Speicherträger mit großer Kapazität, der digitalisierte Landkartendaten, d.h. Daten in numerischer Form, speichert. Der zweite Speicherträger 10 besteht aus einem digitalen Tonband DAT oder einer IC-Karte oder einem ähnlichen Speicherträger und speichert Landkartendaten, wie beispielsweise neu erzeugte Straßendaten. Die CPU 6 führt Steuervorgänge aus, wenn das Fahrzeug fährt, um den vorliegenden Standort des Fahrzeuges auf der Grundlage der Ausgangsdaten des Streckensensors 2 und des Globalpositionierungssystems 3 zu bestimmten und vom ersten Speicherträger 9 die Landkarten eines Gebietes mit einem gegebenen Flächenbereich, in dem der vorliegende Standort des Fahrzeuges liegt, zu sammeln und die gesammelten Daten kurzzeitig im RAM 8 zu speichern und einer Anzeigeeinheit 11 zu liefern.

Die Anzeigeeinheit 11 besteht aus einer Anzeige 12, wie beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre CRT, einem Grafikspeicher 13, beispielsweise aus einem Bildspeicher RAM, einer Grafiksteuerung 14, die die Landkartendaten von der Steuerung 4 im Grafikspeicher 13 als Bilddaten darstellt und diese Bilddaten ausgibt, und einer Anzeigesteuerung 15, die die Steuervorgänge zum Anzeigen einer Landkarte an der Anzeige CRT 12 auf der Grundlage der Bilddaten ausführt, die durch die Grafiksteuerung 14 ausgegeben werden. Es ist eine Eingabeeinrichtung 16, wie beispielsweise eine Tastatur, vorgesehen, so daß verschiedene Befehle und ähnliches der Steuerung 4 nach Maßgabe der Tasteneingabe durch den Benutzer geliefert werden können. Im folgenden werden die einzelnen Schritte des Arbeitsablaufes bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen von Straßendaten, die durch die CPU 6 ausgeführt werden, anhand der Flußdiagramme in Fig. 2A und 2B beschrieben. Es sei angenommen, daß die geschätzte Stelle des vorliegenden Standortes des Fahrzeuges periodisch in einem nicht dargestellten Hauptprogramm auf der Grundlage der Ausgangsdaten des Streckensensors 2 berechnet wird, wobei dieses Programm zu bestimmten Zeitpunkten aufgerufen wird. Es sei gleichfalls angenommen, daß eine Landkarte eines Gebietes, das einen gegebenen Flächenbereich einschließlich des vorliegenden Standortes überdeckt, an der Anzeigeeinheit 12 auf der Grundlage der Landkartendaten angezeigt wird, die vom ersten Speicherträger 9 unter Verwendung der Daten bezüglich des vorliegenden Standortes des Fahrzeuges ausgelesen werden.

Zunächst beurteilt die CPU 6, ob das Fahrzeug über eine gegebene Strecke da gefahren ist oder nicht (Schritt S 1).

Diese gegebene Strecke ist eine Strecke mit einer gegebenen Länge längs eines Weges, über den das Fahrzeug tatsächlich gefahren ist. Wenn das Fahrzeug die gegebene Strecke da zurückgelegt hat, bestimmt die CPU 6 die Koordinaten Ps (Xs, Ys) des vorliegenden Standortes auf der Grundlage der Ausgangsdaten des Streckensensors 2, wobei sie weiterhin die Kompaßrichtung R s der Fahrzeugbewegung auf der Grundlage der Ausgangsdaten des Kompaßrichtungssensors 1 ermittelt (Schritt S 2). Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, berechnet anschließend die CPU 6 den Abstand la zu einem Punkt Pa (Xa, Ya) auf einer Linie, die dem vorliegenden Standort am nächsten liegt (die Straße wird durch eine Reihe von Linien ausgedrückt, die mit ihren Enden verbunden sind) sowie den Winkel R a am Punkt Pa (Schritt S 3). Anschließend beurteilt die CPU 6, ob der berechnete Abstand la gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert lth ₁ ist und ob der Fehler der Kompaßrichtung des vorliegenden Standortes bezüglich der nächsten Linie, d.h. |R s-R a| kleiner als R th ₁ ist (Schritt S 4).

Wenn la lt h ₁ und |R s-R a|R th ₁ gleichzeitig sind, dann beurteilt die CPU 6, ob die sogenannte Landkartenanpassung zum Einstellen des vorliegenden Standortes auf den Punkt Pa (Xa, Ya) auf der nächsten Linie beim vorhergehenden Zeitpunkt bewirkt wurde oder nicht (Schritt S 5). Diese Beurteilung erfolgt insbesondere indem ermittelt wird, ob ein Anpassungskennzeichen gesetzt ist oder nicht. Wenn das Anpassungskennzeichen gesetzt ist, setzt die CPU 6 das Anpassungskennzeichen zum zweiten Mal (Schritt S 6), wobei anschließend der vorliegende Standort auf den Punkt Pa (Xa, Ya) auf der nächsten Linie eingestellt wird (Schritt S 7).

Wenn gleichzeit la<lth ₁ und |R s-R a|R<R th ₁ sind, dann bestimmt die CPU 6 den Abstand lb zu einem Punkt Pb (Xb, Yb) auf einer Linie nach Maßgabe der Lerndaten, die dem vorliegenden Standort am nächsten ist, sowie den Punkt R b am Punkt Pb (Schritt S 8). Dann beurteilt die CPU 6, ob der berechnete Abstand lb gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert lth ₂ ist und ob der Fehler der Kompaßrichtung des vorliegenden Standortes bezüglich der nächsten Linie nach Maßgabe der Lerndaten, d.h. |R s-R b| gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert R th ₂ ist (Schritt S 9). Es wird daher kurz gesagt, beurteilt, ob Lerndaten in der unmittelbaren Umgebung des vorliegenden Standortes vorhanden sind oder nicht, wobei diese Beurteilung in den Schritten S 8 und S 9 erfolgt.

Wenn es keine Lerndaten in der unmittelbaren Umgebung des vorliegenden Standortes gibt, dann beurteilt die CPU 6, ob das Anpassungskennzeichen gesetzt ist oder nicht (Schritt S 10). Wenn das Anpassungskennzeichen gesetzt ist, bedeutet das, daß die Landkartenanpassung bis zum letzten Zeitpunkt erfolgt ist, und registriert die CPU 6 die Koordinatenwerte des vorhergehenden Zeitpunktes sowie den Winkel R b als R i (Schritt S 11). Anschließend beurteilt die CPU 6, ob das Fahrzeug eine gegebene Strecke db zurückgelegt hat oder nicht, die größer als die Strecke da ist (Schritt S 12). Wenn das Fahrzeug die gegebene Strecke db nicht zurückgelegt hat, setzt die CPU 6 ein Lerndatenkennzeichen, das angibt, daß es Lerndaten in der Umgebung gibt, zurück (Schritt S 13) und setzt die CPU 6 auch das Anpassungskennzeichen zurück (Schritt S 14). Dann geht das Programm zum Hauptprogramm zurück. Wenn im Schritt S 10 festgestellt wird, daß das Anpassungskennzeichen rückgesetzt ist, dann geht das Programm direkt zum Schritt S 12 über. Wenn im Schritt S 12 festgestellt wird, daß das Fahrzeug die gegebene Strecke db zurückgelegt hat, dann beurteilt die CPU 6, ob der Fehler des vorliegenden Wertes R b der Kompaßrichtung der Fahrzeugbewegung bezüglich des vorhergehenden Wertes R i, d.h. |R b-R i| größer als ein bestimmter Wert R th ₃ ist (Schritt S 15). Wenn |R b-R i|< R th ₃ ist, dann geht das Programm direkt zum Schritt S 13 über. Wenn |R b-R i|R th ₃ ist, dann registriert die CPU 6 die Koordinatendaten Ps (Xs, Ys) des vorliegenden Standortes als Koordinatenwerte der Lerndaten und setzt die CPU 6 R i= R b und db=0 (Schritt S 16). Anschließend geht das Programm auf den Schritt S 13 über. Durch die Wiederholung der obigen Arbeitsvorgänge werden Koordinatendaten des vorliegenden Standortes als Ortsdaten immer dann registriert, wenn das Fahrzeug eine gegebene Strecke db zurückgelegt hat.

Wenn im Schritt S 9 festgestellt wird, daß es Lerndaten in der Umgebung des vorliegenden Standortes gibt, dann berechnet die CPU 6 nach einem statistischen Verfahren Standardabweichungen σ b(l) und σ b(R) der vorliegenden Werte von den abgegriffenen Werten bezüglich des Abstandes lb zum Punkt Pb (Xb, Yb) auf der Linie gemäß der Lerndaten, die dem vorliegenden Standort am nächsten liegt, sowie den Winkel R b der Linie an diesem Punkt (Schritt S 17). Anschließend wird das Lerndatenkennzeichen gesetzt (Schritt S 18) und geht das Programm auf den Schritt S 14 über.

Wenn andererseits zum zweiten Mal im Schritt S 4 festgestellt wird, daß gleichzeitig la lth ₁ und |R s-R a| R th ₁, dann beurteilt die CPU 6 anschließend, ob das Anpassungskennzeichen gesetzt ist oder nicht (Schritt S 5). Da jedoch die Registrierung der Ortsdaten bis zu diesem Zeitpunkt erfolgt ist, ist das Anpassungskennzeichen nicht gesetzt. Daher beurteilt die CPU 6, ob es Lerndaten in der Umgebung des vorliegenden Standortes gibt oder nicht, d.h. ob das Lerndatenkennzeichen gesetzt ist oder nicht (Schritt S 19). Wenn das Lerndatenkennzeichen gesetzt ist, bedeutet das, daß der Registrierungsvorgang der Ortsdaten durchgeführt worden ist, so daß die CPU 6 die Ortsdaten vom Setzen zum Rücksetzen des Anpassungskennzeichens registriert (Schritt S 20). Danach geht das Programm auf den Schritt S 6 über.

Wenn das Lerndatenkennzeichen gesetzt ist, bedeutet das, daß der Rechenvorgang der Standardabweichungen σ b(l) und σ b(R) ausgeführt ist, so daß die CPU 6 beurteilt, ob die Standardabweichungen σ b(l) und σ b(R) kleiner als vorbestimmten Werte σ th(l) und σ th( R) jeweils sind oder nicht (Schritt S 21). Wenn die Standardabweichungen gleich oder kleiner als die vorbestimmten Werte sind, dann registriert die CPU 6 die Lerndaten als Straßendaten (Schritt S 22). Danach geht das Programm auf den Schritt S 6 über. Wenn andererseits die Standardabweichungen größer als die vorbestimmten Werte sind, dann löscht die CPU 6 die Lerndaten (Schritt S 23). Anschließend geht das Programm auf den Schritt S 20 über.

Die in der oben beschriebenen Weise registrierten Straßendaten werden dann im zweiten Speicherträger 10 gespeichert, so daß seine Übereinstimmung mit den Landkartendaten, die an der Anzeigeeinheit 12 angezeigt werden, beibehalten wird. Wenn anschließend die Landkartendaten vom ersten Speicherträger 9 ausgelesen und an der Anzeigeeinheit 12 angezeigt werden, können gleichzeitig neue Straßen angezeigt werden, indem die Straßendaten, die den Landkartendaten entsprechen, vom zweiten Speicherträger ausgelesen werden. In dieser Weise können neue Straßen, über die das Fahrzeug relativ häufig fährt, an der Landkarte auf der Anzeigeeinheit 12 angezeigt werden, ohne daß ein neuer erster Speicherträger 9 gekauft werden muß, der die neuen Straßendaten trägt.

Wie es oben beschrieben wurde, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen von Straßendaten dann, wenn das Fahrzeug häufig über eine neue Straße fährt, Ortsdaten, die dann erhalten werden, wenn das Fahrzeug über die neue Straße fährt, als Straßendaten registriert. Dadurch kann die neue Straße an der Anzeigeeinheit auf der Grundlage dieser neuen Straßendaten angezeigt werden. Neue Straßen, über die das Fahrzeug relativ häufig fährt, können somit an der Landkarte angezeigt werden, ohne daß ein neuer mit hohen Kosten verbundener Speicherträger gekauft werden muß.

Verfahren zum Erzeugen von Straßendaten für ein bordeigenes Navigationssystem. Punkte auf Straßen in einer Landkarte werden in numerischer Form ausgedrückt und vorher als Landkartendaten gespeichert. Die Koordinaten des vorliegenden Standortes des Fahrzeuges und die Kompaßrichtung der Bewegung des Fahrzeuges werden ermittelt, und der Abstand zu einem Punkt auf einer Straße, die dem vorliegenden Standort am nächsten liegt, und der Winkel der Straße an diesem Punkt werden auf der Grundlage der Landkartendaten als Entscheidungswerte für die Erzeugung der Straßendaten immer dann bestimmt, wenn das Fahrzeug eine gegebene Strecke zurückgelegt hat. Es wird beurteilt, ob bereits registrierte Lerndaten in der Umgebung des vorliegenden Standortes vorhanden sind, wenn die Entscheidungswerte die vorbestimmten Werte überschreiten, und es werden Standardabweichungen des Abstandes und des Winkels bezüglich der registrierten Lerndaten berechnet, wenn es registrierte Lerndaten gibt. Die registrierten Lerndaten werden als Straßendaten registriert, wenn die Standardabweichungen gleich oder kleiner als die vorbestimmten Werte sind.

Claims (3)

1. Verfahren zum Erzeugen von Straßendaten für ein bordeigenes Fahrzeugnavigationssystem, dadurch gekennzeichnet, daß vorher Punkte auf Straßen in einer Landkarte in numerischer Form ausgedrückt und als Landkartendaten gespeichert werden, die Koordinaten des Standortes des Fahrzeuges und die Kompaßrichtung der Bewegung des Fahrzeuges ermittelt und der Abstand zu einem Punkt auf einer Straße, die dem vorliegenden Standort am nächsten ist, sowie der Winkel der Straße an diesem Punkt auf der Grundlage der Landkartendaten als Entscheidungswerte für die Erzeugung der Straßendaten immer dann bestimmt werden, wenn das Fahrzeug eine gegebene Strecke zurückgelegt hat, Lerndaten in Abhängigkeit davon registriert werden, ob die Entscheidungswerte bestimmte Werte überschreiten oder nicht, beurteilt wird, ob bereits registrierte Lerndaten in der Umgebung des vorliegenden Standortes vorhanden sind oder nicht, wenn die Entscheidungswerte die vorbestimmten Werte überschreiten, Standardabweichungen des Abstandes und des Winkels bezüglich der registrierten Lerndaten berechnet werden, wenn registrierte Lerndaten vorhanden sind, und die registrierten Lerndaten als Straßendaten registriert werden, wenn die Standardabweichungen gleich oder kleiner als die vorbestimmten Werte sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der Registrierung der Lerndaten die Schritte umfaßt: Registrieren von Koordinatendaten des vorliegenden Standortes als Ortsdaten unter der Bedingung, daß ein Fehlerwinkel des vorliegenden Wertes der Kompaßrichtung der Bewegung des Fahrzeuges bezüglich eines vorhergehenden Wertes der Kompaßrichtung größer als ein vorbestimmter Winkel ist, wenn es keine Lerndaten gibt und die Entscheidungswerte die bestimmten Werte überschreiten, und Registrieren dieser Ortsdaten als Lerndaten, wenn vorher eine Registrierung der Ortsdaten erfolgt ist und die Entscheidungswerte gleich oder kleiner als die bestimmten Werte sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Fehlerwinkels des laufenden Wertes der Kompaßrichtung der Bewegung des Fahrzeuges bezüglich eines vorhergehenden Wertes der Kompaßrichtung immer dann beurteilt wird, wenn das Fahrzeug eine zweite gegebene Strecke zurückgelegt hat, die länger als die erste gegebene Strecke ist.