DE3931289A1 - Vorrichtung zur ermittlung von polarkoordinaten eines fahrzieles auf strassenkarten - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Ermittlung der Polarkoordinaten eines Fahrzieles auf einer Straßenkarte nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 35 32 016 ist schon eine Vorrichtung bekannt, bei der die Entfernung und Richtung zur geographischen Nordrichtung eines Zielpunktes mittels einer transparenten Scheibe mit einer 360° Win­ kelteilung und einem im Zentrum angeordneten ausziehbaren Maßband meßbar ist.

Zur Bestimmung des Vektors zwischen einem Ausgangspunkt und einem Zielpunkt im Polarkoordinatensystem wird der Mittelpunkt der trans­ parenten Scheibe auf den Ausgangspunkt der Straßenkarte aufgesetzt und die Scheibe mit ihrer Winkelskala auf die Nordrichtung ausge­ richtet. Mit einem drehbar angeordneten Maßband, dessen Skala im Mittelpunkt der Scheibe beginnt, wird der Abstand zum Zielpunkt ge­ messen und gleichzeitig auf der Winkelskala der transparenten Schei­ be der Drehwinkel des Maßbandes abgelesen.

Bei diesem Meßvorgang muß die Straßenkarte eben und faltenfrei aus­ gelegt sein, um einen größeren Meßfehler zu vermeiden. Hinzu kommt, daß zur Messung beide Hände benötigt werden, da mit einer Hand die transparente Scheibe auf dem Ausgangspukt fixiert und das Maßband mit der zweiten Hand bis zum Zielpunkt ausgezogen werden muß. Auch kann bei ungeschicktem Hantieren oder Herunterfallen der Meßeinrich­ tung das Maßband an seiner zentralen Befestigung ausbrechen.

Auch ist die Herstellung dieser Meßeinrichtung relativ aufwendig, da geringe Fertigungstoleranzen einzuhalten sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einer transparenten Scheibe, die auch als Folie ausgebildet sein kann, konzentrisch angeordnete Kreise zur Messung der Entfernung aufge­ druckt sind. Da alle Punkte eines Kreisbogens den gleichen Abstand zum Mittelpunkt haben, kann bei einer entsprechenden Skalierung der Abstand eines Zielpunktes direkt abgelesen werden.

Ist der Mittelpunkt der Kreise in einer Ecke einer rechteckig ausge­ bildeten transparenten Scheibe angeordnet, dann ist besonders vor­ teilhaft, wenn statt konzentrischer Kreise nur Teilkreise verwendet werden, die als Kreissegmente jeweils 1/4 eines Vollkreises bilden. Die zu dem Mittelpunkt führenden Seitenkanten der transparenten Scheibe bilden dann den Radius der Kreissegmente. Bei einer ent­ sprechenden Skalierung bilden sie gleichzeitig einen Maßstab zum Ablesen der Entfernung zu einem vorgegebenen Zielpunkt, wenn die transparente Scheibe mit ihrem Mittelpunkt auf den Ausgangspunkt der Fahrstrecke aufgesetzt wurde.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die Radien der Kreissegmente durch ein ganzzahliges Vielfaches eines Einheitswertes gebildet werden. Wählt man beispielsweise als Abstand zweier benachbarter Kreissegmente einen Zentimeter, dann erhält man eine metrische Maßangabe als Entfernung zum Zielpunkt. Da üblicher­ weise die Straßenkarten ebenfalls in einem metrischen Maßstab abge­ bildet sind, ist bei bekanntem Maßstab einer Straßenkarte die exakte Entfernung zum Zielpunkt leicht zu bestimmen.

Vorteilhaft ist auch, daß die transparente Scheibe Winkelgeraden aufweist, die strahlenförmig auf den Ausgangspunkt weisen und bei­ spielsweise jeweils einen Winkelabstand von 5 oder 10 Grad aufwei­ sen. Dadurch benötigt man zum Messen des Polarwinkels kein weiteres Hilfsgerät, da der Winkel des Zielpunktes im Bezug auf die Nordrich­ tung direkt von den Winkelgeraden ablesbar ist bzw. bei Zwischenwer­ ten durch eine einfache Interpolation hinreichend genau ermittelt werden kann.

Eine recht genaue Bestimmung der Entfernung und Lage eines Zielpunk­ tes ergibt sich vorteilhaft, wenn auf der transparenten Scheibe le­ diglich ein Quadrant des Koordinatensystems aufgedruckt ist. Die maximal meßbare Strecke wird durch Aufdruck eines Quadranten gegen­ über der 4 Quadranten in vorteilhafter Weise verdoppelt. Durch Dre­ hen der Scheibe in die Bereiche der vier möglichen Quadranten kann damit jeder Zielpunkt erfaßt werden.

Besonders vorteilhaft ist auch, daß der Skalenaufdruck für die Kreissegmente und die Winkelgeraden mit unterschiedlichen Farben versehen sind. Dadurch wird die Übersichtlichkeit erhöht und Fehl­ ablesungen vermieden.

Eine vereinfachte Ablesung der Skalen wird vorteilhaft dadurch er­ reicht, daß der Skalenaufdruck mehrfach durchgeführt wird und so angeordnet ist, daß die Skalenwerte in jedem Quadranten lagerichtig lesbar sind. Dadurch ist mit einem Blick die dem Quadranten zugeord­ nete Skala lagerichtig lesbar.

Auch hat sich als günstig erwiesen, die Skalen für die Kreissegmente doppelt aufzudrucken, und die Werte jeweils um 180 Grad gedreht an­ zuordnen. Dadurch ist die transparente Scheibe praktisch in jeder Lage eindeutig lesbar.

Besonders vorteilhaft ist auch, daß der Mittelpunkt der konzentri­ schen Kreissegmente in der unteren linken Ecke der transparenten Scheibe angeordnet ist. In dieser Position ist der erste Quadrant des Koordinatensystems erfaßbar. Durch Drehung um diesen Mittelpunkt um jeweils 90 Grad werden die weiteren drei Quadranten erfaßt.

Zusätzliche Strichmarkierungen auf den Geraden und Kreissegmenten erhöhen die Ablesegenauigkeit zusätzlich.

Weitere Vorteile und Verbesserungen der Erfindung sind der Beschrei­ bung entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel und Fig. 2 Anwendungsbei­ spiele.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Messung der Entfernung und Richtung eines Fahrzieles auf Straßenkarten von einem vorgegebenen Ausgangspunkt besteht aus einer transparenten Schei­ be 1, auf welcher ein rechteckförmiges Feld großflächig aufgedruckt wurde. In der unteren linken Ecke dieses Feldes ist ein als Mittel­ punkt 2 gekennzeichneter kleiner Kreis aufgetragen. Konzentrisch zu diesem Mittelpunkt 2 sind Kreissegmente 3 mit jeweils einem Bogenmaß von 90 Grad aufgedruckt, die zueinander einen gleichförmigen Abstand aufweisen. Der Abstand zweier benachbarter Kreissegmente 3 beträgt vorzugsweise einen Zentimeter. Diese Kreissegmente 3 sind über die gesamte Rechteckfläche der transparenten Scheibe 1 ausgebildet. An der horizontalen und vertikalen Begrenzungslinie sind ausgehend vom Mittelpunkt 2 zu den konzentrischen Kreissegmenten 3 Skalenwerte mit Millimeterangaben aufgetragen. Die Skalen sind doppelt ausgeführt und um 180 Grad gedreht. Ausgehend vom Mittelpunkt 2 sind Winkelge­ raden 4 mit einem gleichförmigen Winkelabstand 5 aufgetragen. Der Winkelabstand 5 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel jeweils 10 Grad an die Winkelgeraden 4 sind insgesamt vier Winkelskalen mit den Bereichen 0 bis 90, 90 bis 180, 180 bis 270 und 270 bis 360 aufge­ tragen. Die Skalen sind so angeordnet, daß sie bei Drehung der transparenten Scheibe 1 in einen der vier Quadranten lagerichtig ablesbar sind.

Im folgenden wird die Funktion dieses Ausführungsbeispiels beschrie­ ben.

Für ein Navigationssystem muß zum Mitkoppeln der Ausgangs- und Ziel­ punkt einer geplanten Fahrstrecke eingegeben werden. Für die Eingabe des Ausgangs- und des Zielpunktes genügt es jedoch häufig, Parameter über die relative Lage dieser Punkte bzw. deren Zuordnung einzuge­ ben. So hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Abstand und die Richtung zum Zielpunkt in Form von Polarkoordinaten einzugeben, die man auf einer Straßenkarte mittels einer entsprechenden Vorrich­ tung messen kann. Um die Zielführung auf der Straße richtig durch­ führen zu können, benötigt das Navigationssystem jedoch noch die Eingabe des Kartenmaßstabes. Mit diesem Maßstab werden dann die Ent­ fernungseingaben multipliziert. Der Richtungswinkel bleibt unverän­ dert. Mit diesen eingegebenen Daten ist das Navigationssystem in der Lage, Richtungs- und Entfernungsangaben entsprechend der Fortbewe­ gung des Fahrzeuges auf der Straße auszugeben.

Während früher der Abstand zweier Punkte und des Richtungswinkels früher mit Winkelmesser und Lineal ausgemessen wurden, können diese Daten nun mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung einfach und genau gemessen werden. Zu diesem Zweck wird zunächst der Ausgangspunkt 2 und der gewünschte Zielpunkt auf einer Straßenkarte aufgesucht. Die transparente Scheibe 1 wird nun mit ihrem Mittelpunkt 2 auf den Aus­ gangspunkt auf der Straßenkarte derart aufgesetzt, daß mindestens eine Seitenkante der Scheibe 1 in Nord-Süd-Richtung weist und der gewünschte Zielpunkt innerhalb der Scheibe liegt. In Fig. 1 ist ein Zielpunkt 7 vorgesehen, dessen Kreissegment 3 den Skalenwert 200 hat. Der Winkel zur Nordachse beträgt 60 Grad. Diese Werte sind zu­ sammen mit dem Kartenmaßstab in das Navigationssystem einzugeben. Liegt der Zielpunkt 7 nicht auf dem Schnittpunkt eines Kreissegmen­ tes 3 mit einer Winkelgeraden 4, dann müssen die Polarkoordinaten entsprechend interpoliert werden. Selbstverständlich kann die Ska­ lierung der Scheibe 1 beliebig fein gemacht werden, so daß die ge­ messenen Werte hinreichend genau sind. Auch ist aus Gründen der bes­ seren Übersichtlichkeit die Skalierung der Winkelgeraden 4 wie auch der Kreissegmente 3 mehrfach aufgedruckt und/oder farblich abge­ setzt. Besonders geeignet erscheinen solche Farben, die zur Straßen­ karte kontrastreich sind.

Liegt der geplante Zielpunkt 7 in Bezug auf den Ausgangspunkt 2 nicht im ersten Quadranten sondern in einem der anderen drei Qua­ dranten des Koordinatensystems, dann wird die transparente Scheibe entsprechend der Fig. 2 durch Drehung in den entsprechenden Qua­ dranten verwendet. In den Fig. 2b bis 2d ist dargestellt, wie die transparente Scheibe 1 in den Quadranten II bis IV angelegt wird. Dabei wird die transparente Scheibe 1 um den Mittelpunkt 2 für einen Quadranten jeweils um 90 Grad gedreht. Das Ablesen der Entfernung und der Richtung eines Punktes, der in diesen Quadranten liegt, er­ folgt in der gleichen Weise wie in Fig. 1 beschrieben. Der zugehö­ rige Quadrant, in dem sich das Ziel befindet, ergibt sich automa­ tisch aus dem Zahlenwert des abgelesenen Winkels.

Zur Messung der Entfernung eines Zielpunktes ist es erforderlich, daß der Zielpunkt innerhalb der durch die transparente Scheibe 1 ab­ gedeckten Fläche liegt. Liegt der Zielpunkt 7 außerhalb der transpa­ renten Scheibe 1, dann muß entweder ein Zwischenzielpunkt ausgemes­ sen werden oder eine andere Straßenkarte verwendet werden, die einen geeigneten Maßstab aufweist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, eine Fein­ unterteilung der Winkelskalierung in Grad bzw. der Radien der Kreis­ segmente in Millimeter aufzudrucken. Diese Feinunterteilung erleich­ tert die genaue Messung der Entfernung und des Winkels eines Ziel­ punktes.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Polarkoordinaten eines Entfer­ nungsvektors zwischen einem Ausgangspunkt und einem Zielpunkt auf einer Straßenkarte, die für die Eingabe von Etappenzielen in eine Navigationseinrichtung verwendbar sind, mit einer transparenten Scheibe, die eine Winkelskalierung und einen Maßstab mit einer line­ aren Skala aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Scheibe (1) mehrere Teilkreise mit Winkelteilungen aufweist, die als Kreissegmente (3) mit zunehmenden Radien konzentrisch um einen Mit­ telpunkt (2) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ra­ dius eines Kreissegementes (3) ein ganzzahliges Vielfaches eines Einheitswertes, vorzugsweise eines Zentimeters, beträgt.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die transparente Scheibe (1) eine Reihe von Win­ kelgeraden (4) aufweist, die strahlenförmig auf den Mittelpunkt (2) weisen und vorzugsweise einen Winkelabstand von fünf oder zehn Grad bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Winkelgeraden (4) ein gleich großer Winkel (5) vorsehbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kreissegmente (3) entsprechend einem Quadran­ ten eines Kreises einen Teilkreis von 90 Grad bilden.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kreissegmente (3) und die Winkelgeraden (4) mit einem farblich unterschiedlichen Skalenaufdruck versehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ska­ len mehrfach angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Winkelgeraden (4) vier Winkelskalen (6) mit jeweils 90 Grad Teilung entsprechend den vier Quadranten eines Kreises vorgesehen sind, von denen bei Drehung der transparenten Scheibe (1) um 90 Grad die je­ weils dem Quadranten zugeordnete Skala lagerichtig lesbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Skalenaufdrucke für die Kreissegmente (3) vorgesehen sind, die zuein­ ander um 180 Grad gedreht sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mittelpunkt (2) der konzentrischen Kreisseg­ mente (3) vorzugsweise im unteren linken Bereich der transparenten Scheibe (1) angeordnet ist.