DE4028214C2 - Method for converting location data generated in values of a geographic coordinate system into a grid form based on a Cartesian coordinate system - Google Patents
Method for converting location data generated in values of a geographic coordinate system into a grid form based on a Cartesian coordinate systemInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umsetzung von in Werten eines Koordinatensystems quasi kontinuierlich erzeugten Standortdaten in eine auf einem anderen Koordinatensystem beruhende Form, die einer auf einem Bildschirm darstell baren Karte zugeordnet ist, wobei für das Bild der Karte ein Netz mit Datenpunkten definiert wird, die jeweils durch einen Schnittpunkt einer Längengradlinie mit einer Breitengradlinie und durch kartesische Koordinatenwerte der Karte festgelegt sind und wobei die Datenpunkte als Referenzwerte für die Umrechnung der in einem Koor dinatensystem erzeugten Standortdaten in das andere Koordinatensystem verwendet werden.The invention relates to a method for converting values into a Coordinate system quasi-continuously generated location data in one on one another coordinate system based form, which represents one on a screen cash card is assigned, a network with data points for the image of the card is defined, each by an intersection of a line of longitude with a Latitude line and are determined by Cartesian coordinate values of the map and using the data points as reference values for the conversion of the in a Koor location data generated in the other coordinate system is used will.
Ein derartiges Verfahren ist bekannt (EP 242 050 A1). Bei dem bekannten Verfahren können Karten, denen kartesische Koordinatenwerte zugeordnet sind, in unterschiedli chen Maßstäben auf einem Bildschirm dargestellt werden. Von jeder auf dem Bildschirm mit kartesischen Koordinaten dargestellten Karte wird nur ein Referenzwert für die Umsetzung der kartesischen Koordinatenwerte in Längen- und Breitengradwerte ausgewählt. Dieser Referenzwert ist derjenige, der zentral in der Karte liegt. Die Abstände der in kartesischen Koordinaten gegebenen Punkte der Karte vom Referenz punkt werden mit einem festen Längen- und einem festen Breitengradkoeffizienten multipliziert.Such a method is known (EP 242 050 A1). In the known method can maps, to which Cartesian coordinate values are assigned, in different scales can be displayed on a screen. From everyone on the screen with Cartesian coordinates is only a reference value for the Conversion of the Cartesian coordinate values into longitude and latitude values selected. This reference value is the one that lies centrally on the map. The Distances of the points on the map given in Cartesian coordinates from the reference point with a fixed coefficient of longitude and a fixed latitude multiplied.
Bekannt ist auch ein Fahrzeugnavigationsgerät, mit dem in einem erdfesten Koor dinatensystem trotz eines Skalenfehlers eines Geschwindigkeitsgebers des Fahrzeugs und trotz Abweichungen zwischen gemessener und tatsächlicher Geschwindigkeit die Position des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit angegeben werden kann. Hierzu werden durch Anfahren eines einer eindeutigen Position zugeordneten Geländepunkts Korrekturgrößen berechnet (DE 30 33 279 C2).A vehicle navigation device is also known, with which in an earth-fixed area dinate system despite a scale error of a speed sensor of the vehicle and despite deviations between measured and actual speed Position of the vehicle can be specified with high accuracy. To do this by approaching a terrain point assigned to a unique position Correction quantities calculated (DE 30 33 279 C2).
Geographische Informationssysteme erlauben es Benutzern, große Mengen räumlich verteilter Daten zu sammeln, zu verwalten und zu analysieren. Charakteristisch hierbei ist, daß diese Daten räumlich bzw. flächenmäßig indexiert sind, wodurch Daten von Karten und beispielsweise Positionsdaten miteinander vereinigt und dargestellt werden können. So können z. B. die Standorte von sich bewegenden Fahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen in einer auf einem Bildschirm dargestellten Landkarte angezeigt werden.Geographic information systems allow users to spatially large amounts collect, manage and analyze distributed data. Characteristic here is that this data is indexed spatially or area wise, whereby data from Maps and position data, for example, can be combined and displayed can. So z. B. the locations of moving vehicles, aircraft or ships are displayed on a map displayed on a screen.
Die Standortdaten der sich bewegenden Objekte, die einem Rechner mitgeteilt werden, müssen von diesem in die Koordinaten der gespeicherten Karten umgerechnet werden. The location data of the moving objects, which are communicated to a computer, must be converted into the coordinates of the saved maps.
Für die Speicherung, Analyse und Ausgabe von räumlichen Daten werden zwei
Verfahren benutzt:
In der Vektordarstellung werden Daten nach Objekten organisiert. Ihre Darstellung
geschieht durch Polygone. Geographische Objekte werden durch Punkte, Linien oder
Gebiete (Polygone) dargestellt. Beispielsweise werden Städte durch Punkte, Straßen
und Flüsse durch Linien und Seen sowie politische Einheiten durch Regionen
dargestellt. Ein Vektorsystem kann dann gewählt werden, wenn die Daten nach
Eigenschaften interpretiert werden sollen. Mit einer Vektorgrafik ist eine präzise
Darstellung der Standorte auf einer Karte möglich; diese Erstellung von Vektorkarten
ist aber zeitaufwendig und erfordert aufwendige, nicht standardisierte technische
Einrichtungen.Two methods are used for the storage, analysis and output of spatial data:
In the vector representation, data is organized by objects. They are represented by polygons. Geographic objects are represented by points, lines or areas (polygons). For example, cities are represented by points, roads and rivers by lines and lakes, and political units by regions. A vector system can be selected if the data are to be interpreted according to properties. With a vector graphic, a precise representation of the locations on a map is possible; however, this creation of vector maps is time-consuming and requires complex, non-standardized technical facilities.
In der Rasterdarstellung werden Daten nach räumlichen Adressen organisiert und mit Hilfe eines Gitters angezeigt. Die X-Y-Lage eines Datenfelds entspricht dabei der räumlichen Lage des jeweiligen Merkmalpunkts. In den Elementen des Datenfelds sind die Attribute des jeweiligen Punkts enthalten. Das Rasterformat eignet sich für die Verarbeitung von auf Gebiete bezogenen Merkmalen. Die Rastergrafik kommt mit Standardeinrichtungen aus und erfordert einen geringeren Aufwand als die Vektorgrafik. Die Genauigkeit der Rastergrafik ist infolge von Abweichungen des verwendeten Kartenmaterials und infolge der Verwendung eines konstanten Kalibrierfaktors in vielen Fällen unbefriedigend.In the raster display, data is organized according to spatial addresses and with Helped by a grid. The X-Y position of a data field corresponds to that spatial location of the respective feature point. In the elements of the data field are contain the attributes of the respective point. The grid format is suitable for the Processing of characteristics related to areas. The raster graphic comes with Standard facilities and requires less effort than that Vector graphic. The accuracy of the raster graphics is due to deviations of the used map material and due to the use of a constant Calibration factor unsatisfactory in many cases.
Für die Darstellung von geographischen Daten, insbesondere von Standorten auf einer Kartengrafik, die auf einem Bildschirm angezeigt wird, wäre es vorteilhaft, als Quellen auf Kartenmaterial für den menschlichen Kartenleser zurückgreifen zu können und trotzdem die Standorte mit hoher Präzision darzustellen. Kartenmaterial der vorstehend beschriebenen Art ist kostengünstig verfügbar und kann z. B. manuell eingescannt werden.For the display of geographic data, especially of locations on a Map graphics that appear on a screen would be beneficial as sources to be able to use card material for the human card reader and nevertheless represent the locations with high precision. Maps of the The type described above is available inexpensively and can e.g. B. manually be scanned.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung dahingehend weiterzuentwickeln, daß auf einfache Weise Standortdaten, die auf ein geographisches Koordinatensystem bezogen sind, in eine auf einem kartesischen Koordinatensystem beruhende Rasterform mit großer Genauigkeit umgesetzt werden können oder wahlweise die in Rasterform vorliegenden Standortdaten in Angaben des geographischen Koordinatensystems mit großer Genauigkeit umgesetzt werden können.The invention is therefore based on the object of a method of the beginning to further develop the described genus in such a way that it is simple Location data related to a geographic coordinate system into one Grid form based on a Cartesian coordinate system with great accuracy can be implemented or alternatively the existing ones in grid form Location data in terms of the geographic coordinate system with large Accuracy can be implemented.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, den in konkreten kartesischen Koordinatenwerten vorliegenden Rasterkarten ein vektorisiertes Netz, bestehend aus Längen- und Breitengradlinien, zu überlagern. Es werden die jeweiligen Kreuzungspunkte dieses Netzes unter Zuordnung zu den entsprechenden geographischen Längen- und Breitengraden vermessen. Hieraus ergibt sich eine von der Lage abhängige Kalibriermatrix beziehungsweise ein Kalibriernetz mit Bereichen äquivalenter, ortsabhängiger Kalibrierfaktoren. Für die Umrechnung der Koordinaten aus den geographischen in das kartesische Koordinatensystem und umgekehrt wird, abhängig vom geographischen Ort, der jeweils gültige und auf den Äquivalenzbereich beschränkte Kalibrierfaktor verwendet. Es wird also derjenige Punkt der Kalibriermatrix für die Bestimmung von Kalibrierfaktoren herangezogen, der den Längen- und Breitenangaben eines gemeldeten Standorts am nächsten gelegen ist.The invention is based on the principle in concrete Cartesian Coordinate values available raster maps a vectorized network consisting of Longitude and latitude lines to overlap. It will be the respective Crossing points of this network with assignment to the corresponding measure longitude and latitude. This results in one of position-dependent calibration matrix or a calibration network with areas equivalent, location-dependent calibration factors. For the conversion of the coordinates from the geographic to the Cartesian coordinate system and vice versa, depending on the geographical location, the applicable and on the equivalence range limited calibration factor used. So it becomes the point of the Calibration matrix used for the determination of calibration factors, the Longitude and latitude information of a reported location is closest.
Anstelle nur eines Punkts des Kalibriernetzes können auch mehrere, den vorgegebenen Standortdaten benachbarte Punkte des Kalibriernetzes, z. B. zwei von vier Eckpunkten des Bereichs, in denen die Längen- und Breitenangaben liegen, für die Kalibrierung ausgewählt werden. Die zwei Eckpunkte liegen auf der gleichen Diagonalen durch den Bereich. Mit der Auswahl dieser Punkte des Kalibriernetzes kann die Genauigkeit beeinflußt und z. B. auf einen gewünschten Wert gebracht werden.Instead of just one point in the calibration network, several, the specified one, can also be used Location data adjacent points of the calibration network, e.g. B. two of four corner points the area in which the latitude and longitude data are located for the calibration to be chosen. The two corner points lie on the same diagonal through the Area. With the selection of these points of the calibration network the accuracy can influenced and z. B. brought to a desired value.
Die Datenpunkte für die Kalibrierung werden auf der Grundlage der geographischen Standortdaten eines Punkts derart ausgewählt, daß geprüft wird, ob im Kalibriernetz Datenpunkte mit größeren und kleineren Koordinatenwerten, nur größeren oder nur kleineren Koordinatenwerten als diejenigen des Punkts vorhanden sind. Sind größere und kleinere oder nur kleinere Koordinatenwerte von Datenpunkten vorhanden, wird der Datenpunkt mit den nächstkleineren Koordinatenwerten für die Kalibrierung ausgewählt. Liegen nur Datenpunkte mit größeren Koordinatenwerten vor, wird der Datenpunkt mit den nächstgrößeren Koordinatenwerten für die Kalibrierung ausgewählt. Bei Datenpunkten mit größeren und kleineren Koordinatenwerten wird ein weiterer Datenpunkt für die Kalibrierung ausgewählt, dessen Abszissenwert größer und dessen Ordinatenwert kleiner als der Abszissenwert bzw. Ordinatenwert des Punkts ist. Diese Verfahrensschritte werden sowohl angewendet, wenn Koordinatenwerte eines Punkts in geographischen Standortdaten als auch im Rastermaß vorliegen, wobei die Umsetzung in das jeweils andere Koordinatensystem durchgeführt werden soll. Die Kalibrierfaktoren ergeben sich bei zwei Datenpunkten als Verhältnis aus der Differenz der Koordinatenwerte der Datenpunkte im Rastermaß als Zählerwert und aus der Differenz der Koordinatenwerte der Datenpunkte im geographischen Koordinatensystem als Nennwert, wenn geographische Standortdaten in Werte für die Rasterform umgesetzt werden sollen.The data points for calibration are based on the geographical Location data of a point selected so that it is checked whether in the calibration network Data points with larger and smaller coordinate values, only larger or only coordinate values smaller than those of the point exist. Are bigger and there are smaller or only smaller coordinate values of data points the data point with the next smaller coordinate values for the calibration selected. If there are only data points with larger coordinate values, the Data point with the next largest coordinate values for calibration selected. For data points with larger and smaller coordinate values Another data point selected for calibration, whose abscissa value is larger and its ordinate value is smaller than the abscissa or ordinate value of the Point is. These process steps are applied both when Coordinate values of a point in geographic location data as well as in Grid dimensions are available, with the implementation in the other coordinate system to be carried out. The calibration factors result from two data points as the ratio of the difference between the coordinate values of the data points in grid dimension as a counter value and from the difference of the coordinate values of the data points in the geographic coordinate system as nominal if geographic location data should be converted into values for the grid shape.
Im umgekehrten Fall, d. h. bei der Umwandlung von Koordinatenwerten der Punkte des Rastermaßes in geographische Standortdaten entsprechen die Kalibrierfaktoren den Reziprokwerten der vorstehend angegebenen Quotienten.In the opposite case, d. H. when converting coordinate values of the points The calibration factors correspond to the grid size in geographic location data the reciprocal values of the quotients given above.
Die genauen Koordinatenwerte für die einzelnen Punkte ergeben sich für das Rasterkoordinatensystem aus der Summe der Koordinatenwerte des einen Datenpunkts im Rasterkoordinatenmaß und des Produkts des jeweiligen Kalibrierfaktors mit der Differenz des Koordinatenwert im geographischen Koordinatensystem und des Koordinatenwerts des Punkts im geographischen Koordinatensystem. Geographische Koordinatenwerte ergeben sich aus der Summe des einen Datenpunkts im geographischen Koordinatensystem und des Produkts des jeweiligen oben erwähnten Reziprokwerts mit der Differenz des Koordinatenwerts des einen Datenpunkts und des jeweiligen Punkts, wobei beide Koordinatenwerte im Rastennaß verwendet werden.The exact coordinate values for the individual points result for the Raster coordinate system from the sum of the coordinate values of the one data point in the grid coordinate dimension and the product of the respective calibration factor with the Difference of the coordinate value in the geographic coordinate system and the Coordinate value of the point in the geographic coordinate system. Geographical Coordinate values result from the sum of the one data point in the geographic coordinate system and the product of each mentioned above Reciprocal with the difference between the coordinate value of the one data point and the respective point, whereby both coordinate values are used in the raster wet.
Nach der Kalibrierung werden die in das Rastermaß der Karte umgesetzten Standortdaten in der auf einem Bildschirm dargestellten Karte angezeigt. Fortlaufend sich ändernde Standortdaten, die insbesondere von einem sich bewegenden Objekt erzeugt werden, ergeben auf dem Bildschirm eine genaue Anzeige der veränderlichen Objektpositionen.After calibration, they are converted into the grid size of the map Location data is shown on the map displayed on a screen. Ongoing changing location data, particularly from a moving object generated, give an accurate display of the variable on the screen Object positions.
Ebenso ist es möglich, aus der Karte Objekte auszuwählen, deren Daten in X-Y- Rastermaß gespeichert sind. Danach werden die den ausgewählten Stellen am nächsten kommenden Längen- und Breitenangaben festgestellt. Mit Hilfe der zugeordneten Kalibrierfaktoren werden die Standortdaten in Längen- und Breitenangaben erstellt und z. B. als Steuerdaten an ein bewegbares Objekt ausgegeben.It is also possible to select objects from the map whose data are in X-Y Grid dimensions are saved. After that, they will be closest to the selected positions upcoming latitude and longitude information. With the help of the assigned Calibration factors are used to create the location data in latitude and longitude and Z. B. output as control data to a movable object.
Bei den bewegbaren Objekten, deren Standortdaten angezeigt werden sollen oder die an Hand einer Karte Steuerdaten erhalten, kann es sich um Fahrzeuge handeln. Für das Bild der Karte werden Datenpunkte definiert, von denen jeder durch einen Schnittpunkt der in der Karte angegebenen Breiten- und Längengradlinien bestimmt ist und die entsprechenden Angaben über den Breiten- und Längengrad enthält.For the movable objects whose location data are to be displayed or which receive tax data from a card, it can be vehicles. For The image of the map is defined by data points, each one by one The intersection of the latitude and longitude lines specified on the map is determined and contains the corresponding information about the latitude and longitude.
Darüberhinaus sind jedem Datenpunkt Positionsangaben in der Abszissen- und Ordinatenachse des kartesischen Koordinatensystems zugeordnet, das der gerasterten Grafik zugrundeliegt. Die als Längen- und Breitenangabe beispielsweise von einem sich bewegenden Objekt eingehenden Standortdaten werden mit den Datenpunkten der gerasteten Grafik verglichen, um mindestens einen nächstliegenden Datenpunkt aufzufinden. Dessen im Rastermaß vorgegebene Standortdaten werden zur Umrechnung in das X-Y-Rastermaß benutzt, bevor die umgerechneten Daten auf einem Bildschirm bzw. Monitor dargestellt werden.In addition, each data point has position information in the abscissa and Ordinate axis of the Cartesian coordinate system assigned to that of the rasterized Graphics are based. For example, the length and latitude of one Moving object incoming location data are using the data points the rasterized graphic compared to at least one nearest data point to find. Its location data specified in grid size become the Conversion to the X-Y grid dimension used before the converted data be displayed on a screen or monitor.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination, - sondern auch aus dem der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.Further details, advantages and features of the invention are not only apparent from the claims, the features to be extracted from them - for themselves and / or in Combination, - but also from the preferred one of the drawing Embodiment.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine Anordnung zur Erzeugung, Übertragung und Darstellung von Standortdaten im Schema und Fig. 1 shows an arrangement for generating, transmitting and displaying location data in the scheme and
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer auf einem Bildschirm dargestellten Landkarte mit angezeigten Standortdaten eines Fahrzeuges. Fig. 2 shows a section of a map shown on a screen with displayed location data of a vehicle.
Ein Fahrzeug (1) hat ein an sich bekanntes Standortbestimmungsgerät, das Standortdaten unter Bezug auf die Längen- und Breitengradpositionen erzeugt. Diese Standortdaten werden durch Funk zu einer ortsfesten Station (2) übertragen, die Standortdaten über eine Antenne (3) empfängt, der ein Umsetzer (4) nachgeschaltet ist, der die Standortdaten an eine Schnittstelle (5) ausgibt. An die Schnittstelle (5) ist eine Datenverarbeitungseinrichtung (6), mit der eine Tastatur (7) und ein Monitor (8) verbunden sind, angeschlossen. In der Datenverarbeitungseinrichtung (6) ist ein nicht näher dargestellter Speicher vorhanden, der in Rasterdarstellung eine Landkarte enthält. Bei der Rasterdarstellung sind die Elemente eines Datenfelds, den räumlichen Stellen der Landkarte entsprechend, X-Y-Koordinatenwerten zugeordnet. Die Elemente des Datenfelds enthalten Attribute für den jeweiligen Kartenpunkt. Die Datenfeldstruktur des Rasters eignet sich besonders für die Datenrepräsentation in Programmiersprachen. Es werden Informationen den digitalen Bilddaten entnommen.A vehicle ( 1 ) has a location determining device known per se, which generates location data with reference to the longitude and latitude positions. This location data is transmitted by radio to a fixed station ( 2 ) which receives location data via an antenna ( 3 ), which is followed by a converter ( 4 ) which outputs the location data to an interface ( 5 ). A data processing device ( 6 ), to which a keyboard ( 7 ) and a monitor ( 8 ) are connected, is connected to the interface ( 5 ). A memory (not shown in more detail) is present in the data processing device ( 6 ) and contains a map in raster representation. In the raster display, the elements of a data field are assigned XY coordinate values corresponding to the spatial locations on the map. The elements of the data field contain attributes for the respective map point. The data field structure of the grid is particularly suitable for data representation in programming languages. Information is taken from the digital image data.
Auf dem Monitor (8) wird die digital gespeicherte Landkarte angezeigt. Es kann auch nur ein Teil der Landkarte angezeigt werden, wobei die anzuzeigenden Teile über die Tastatur (7) ausgewählt werden.The digitally stored map is displayed on the monitor ( 8 ). Only a part of the map can also be displayed, the parts to be displayed being selected using the keyboard ( 7 ).
Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer auf dem Monitor (8) dargestellten Landkarte (9). Der Ausschnitt gemäß Fig. 2 enthält Straßen (10), (11), (12) mit einer Kreuzung (13) und einem Abzweig (14). In dem Ausschnitt der Landkarte (9) soll der Standort des Fahrzeugs (1) mit hoher Genauigkeit dargestellt werden. Hohe Genauigkeit bedeutet auch, daß das Fahrzeug, z. B. mittels eines CURSORS genau auf Straßen, Plätzen, Höfen usw. der Landkarte angezeigt wird. In Fig. 2 ist das Fahrzeug (1) durch einen Punkt (15) auf der Landkarte (9) dargestellt. Fig. 2 shows a section of a map displayed on the monitor (8) (9). The section according to Fig. 2 includes roads (10), (11), (12) having a junction (13) and a branch (14). In the detail of the map ( 9 ), the location of the vehicle ( 1 ) should be shown with high accuracy. High accuracy also means that the vehicle, e.g. B. is displayed precisely on streets, squares, courtyards, etc. on the map using a CURSOR. In Fig. 2 the vehicle ( 1 ) is represented by a point ( 15 ) on the map ( 9 ).
Bei dem vom Fahrzeug erzeugten Standortdaten handelt es sich um quasi kontinuierliche Daten. Daher müssen die vom Fahrzeug (1) mitgeteilten Standortdaten in die gerasterte Grafik der Landkarte (9) umgesetzt werden, bevor sie auf dem Monitor (8) angezeigt werden können.The location data generated by the vehicle is quasi-continuous data. Therefore, the location data provided by the vehicle ( 1 ) must be converted into the rasterized graphic of the map ( 9 ) before it can be displayed on the monitor ( 8 ).
Die gespeicherten Daten der Landkarte (9) sind durch z. B. manuelle Einscannung einer kommerziell erhältlichen Landkarte gewonnen. Auf diese Weise kann das darzustellende Kartenmaterial kostengünstig erstellt werden. In kommerziell erhältlichen Landkarten, z. B. der Landkarte (9), sind Längengradlinien (16), (17), (18) und Breitengradlinien (19), (20), (21) angegeben. Diese Angaben sind auch im gerasterten Datenfeld in X-Y-Koordinaten enthalten. Dieser Sachverhalt wird dazu benutzt, die in Längen- und Breitenangaben angelieferten Standortdaten des Fahrzeugs (1) auf der Karte mit großer Präzision anzuzeigen. Diese präzise Darstellung läßt sich auf einfache Weise erreichen.The stored data of the map ( 9 ) are by z. B. manual scanning of a commercially available map. In this way, the map material to be displayed can be created inexpensively. In commercially available maps, e.g. B. the map ( 9 ), longitude lines ( 16 ), ( 17 ), ( 18 ) and latitude lines ( 19 ), ( 20 ), ( 21 ) are given. This information is also contained in the rasterized data field in XY coordinates. This fact is used to display the location data of the vehicle ( 1 ) in latitude and longitude on the map with great precision. This precise representation can be achieved in a simple manner.
Für das Bild der Landkarte (9) wird ein Kalibriernetz von Datenpunkten definiert. Jeder Datenpunkt ist der Schnittpunkt eines im Rastermaß der Karte enthaltenen Längengradlinie und einer Breitengradlinie. Für den in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt ergeben sich neun Datenpunkte (22), (23), (24), (25), (26), (27), (28), (29) und (30) als Schnittpunkte der Längengradlinien (16) bis (18) und der Breitengradlinien (19) bis (21). Den Datenpunkten (22) bis (30) sind jeweils Ordinaten- und Abszissenwerte des karthesischen Koordinatensystems zugeordnet. Diese Ordinaten- und Abszissenwerte werden zur Erzeugung von Kalibrierfaktoren ausgenutzt, mit denen die in Form von Längen- und Breitenangaben vorliegenden Standortdaten des Fahrzeugs (1) von der Datenverarbeitungseinrichtung (6) in die X-Y-Koordinatenwerte der Rastergrafik der Landkarte (9) umgesetzt werden, bevor sie auf dem Monitor (8) dargestellt werden. Es wird also der in konkreten kartesischen Koordinatenwerten vorliegenden Rasterkarte ein vektorisiertes Netz, bestehend aus geographischen Längen- und Breitengradlinien überlagert. Die Kreuzungspunkte des Längen- und Breitengradliniennetzes werden im kartesischen Koordinatensystem vermessen, wodurch eine Zuordnung erhalten wird, die ein von der Lage abhängiges Kalibriernetz beziehungsweise eine Kalibriermatrix mit Bereichen äquivalenter ortsabhängiger Kalibrierfaktoren ergibt. A calibration network of data points is defined for the image of the map ( 9 ). Each data point is the intersection of a longitude line and a latitude line contained in the grid of the map. For the section shown in FIG. 2, there are nine data points ( 22 ), ( 23 ), ( 24 ), ( 25 ), ( 26 ), ( 27 ), ( 28 ), ( 29 ) and ( 30 ) as intersection points of the Longitude lines ( 16 ) to ( 18 ) and latitude lines ( 19 ) to ( 21 ). The data points ( 22 ) to ( 30 ) are each assigned ordinate and abscissa values of the Cartesian coordinate system. These ordinate and abscissa values are used to generate calibration factors with which the location data of the vehicle ( 1 ) in the form of length and latitude information are converted by the data processing device ( 6 ) into the XY coordinate values of the raster graphics of the map ( 9 ), before they are displayed on the monitor ( 8 ). A vectorized network consisting of geographical longitude and latitude lines is therefore superimposed on the raster map in concrete Cartesian coordinate values. The intersection points of the longitude and latitude line network are measured in the Cartesian coordinate system, whereby an assignment is obtained that results in a location-dependent calibration network or a calibration matrix with areas of equivalent location-dependent calibration factors.
Die eingehenden Standortdaten in Form der Längen- und Breitenangaben werden zunächst mit den Werten der Längen- und Breitengradlinien verglichen, um den Datenpunkt zu ermitteln, der den geringsten Abstand zu den eingehenden Standortdaten hat. An Hand der Differenz zwischen dem Längen- und Breitengradwert der eingehenden Standortdaten und dem ermittelten nächstgelegenen Datenpunkt werden mittels der X-Y-Koordinatenwerte des Datenpunkts Kalibrierfaktoren gewonnen, mit denen jeweils der Längen- und Breitengradwert multipliziert wird. Hierdurch ergibt sich eine Darstellung der eingehenden Standortdaten im gespeicherten Rasterformat der Kartengrafik. In diesem Format werden die eingehenden Standortdaten auf der Landkarte (9) angezeigt, wobei sich für eine bestimmte Position auf der Straße (11) der Punkt (15) ergibt. Wenn eine besonders schnelle Umsetzung der Standortdaten des Rastermaßes der Längen- und Breitenangaben in das Rastermaß der X-Y-Koordinaten notwendig ist, kann eine Datenverarbeitungseinrichtung (6) mit Parallel- und Pipeline-Verarbeitung verwendet werden. Es wird also, abhängig vom geographischen Ort der jeweils gültige und auf den Äquivalenzbereich beschränkte Kalibrierfaktor verwendet.The incoming location data in the form of the longitude and latitude are first compared with the values of the longitude and latitude lines in order to determine the data point that is the closest to the incoming location data. On the basis of the difference between the longitude and latitude value of the incoming location data and the determined nearest data point, calibration factors are obtained using the XY coordinate values of the data point, with which the longitude and latitude value are multiplied. This results in a representation of the incoming location data in the saved raster format of the map graphic. In this format, the incoming location data is displayed on the map ( 9 ), the point ( 15 ) resulting for a specific position on the street ( 11 ). If a particularly rapid conversion of the location data of the grid size of the longitude and latitude information into the grid size of the XY coordinates is necessary, a data processing device ( 6 ) with parallel and pipeline processing can be used. Depending on the geographical location, the valid calibration factor, which is limited to the equivalence range, is used.
Eine Umsetzung von Standortdaten aus der Kartengrafik in Standortdaten mit Längen- und Breitenangaben ist ebenfalls möglich. Diese Umsetzung beruht auf dem gleichen Netz von Datenpunkten. Die X-Y-Koordinatenwerte eines z. B. über die Tastatur (7) ausgewählten Standorts der Landkarte (9) werden mit den X-Y-Koordinatenwerten der Datenpunkte verglichen, um den nächstgelegenen Datenpunkt festzustellen. Aus der Differenz der Standortkoordinatenwerte und der Datenpunktkoordinatenwerte werden mit Hilfe der dem Datenpunkt zugeordneten Längen- und Breitengradwerte Kalibrierfaktoren gewonnen, mit denen die X-Y-Standortdaten in solche mit Längen- und Breitenangaben umgewandelt werden, die danach von der Datenverarbeitungseinrichtung (6) über die Antenne (3) ausgesendet und z. B. vom Fahrzeug (1) als anzufahrende Sollwerte empfangen werden.It is also possible to convert location data from the map graphic into location data with latitude and longitude information. This implementation is based on the same network of data points. The XY coordinate values of e.g. B. on the keyboard ( 7 ) selected location of the map ( 9 ) are compared with the XY coordinate values of the data points to determine the closest data point. Calibration factors are obtained from the difference between the location coordinate values and the data point coordinate values with the aid of the longitude and latitude values assigned to the data point, with which the XY location data are converted into those with latitude and longitude information, which are then transmitted by the data processing device ( 6 ) via the antenna ( 3 ) sent out and z. B. received by the vehicle ( 1 ) as target values to be approached.
Anstelle nur eines Datenpunktes können auch mehr, insbesondere zwei von vier des den Standort einschließenden Netzwerks für die Kalibrierung verwendet werden. Diese beiden Datenpunkte liegen sich vorzugsweise diagonal gegenüber. Aus den gespeicherten Längen- und Breitenangaben bzw. den X-Y-Koordinatendaten werden die Kalibrierfaktoren gewonnen. Damit können nicht nur Fehler beim Rastern der Karte reduziert, sondern auch systematische Fehler, z. B. des Maßstabs, beseitigt werden.Instead of just one data point, more, in particular two out of four, of the network including the location can be used for calibration. These the two data points are preferably located diagonally opposite one another. From the stored latitude and longitude information or the X-Y coordinate data won the calibration factors. Not only can errors when rasterizing the Map reduced, but also systematic errors, e.g. B. the scale, eliminated will.
Ein Punkt (15) hat als geographische Standortdaten die Werte XPG, YPG, die sich auf ein geographisch kartesisches Koordinatensystem, z. B. auf Längen- und Breitengrade beziehen. Die Rasterkoordinatenwerte, die für die Darstellung auf dem Monitor (8) im Rasterkoordinatensystem erforderlich sind, sind XPR und YPR.A point ( 15 ) has as geographical location data the values X PG , Y PG , which are based on a geographical Cartesian coordinate system, e.g. B. refer to longitude and latitude. The grid coordinate values that are required for the display on the monitor ( 8 ) in the grid coordinate system are X PR and Y PR .
Die Werte XPR und YPR werden auf folgende Weise gewonnen:
In einem ersten Verfahrensschritt werden an Hand des geographischen Abszissenwerts
XPG und des geographischen Ordinatenwerts YPG die nächstliegenden Datenpunkte
festgestellt. Zuerst wird im Rahmen einer Vergleichsoperation derjenige Datenpunkt
gesucht, dessen Abszissenwert im geographischen Koordinatensystem größer und
dessen Ordinatenwert im geographischen Koordinatensystem kleiner als die Abszisse
XPG und die Ordinate YPG z. B. des Punkts (15) sind. Die größere Abszisse des
Datenpunkts im geographischen Koordinatensystem ist mit X1G und die kleinere
Ordinate des Datenpunkts mit Y1G bezeichnet.The values X PR and Y PR are obtained in the following way:
In a first method step, the closest data points are determined on the basis of the geographic abscissa value X PG and the geographic ordinate value Y PG . First, in the context of a comparison operation, the data point is sought whose abscissa value is larger in the geographic coordinate system and whose ordinate value is smaller in the geographic coordinate system than the abscissa X PG and the ordinate Y PG z. B. the point ( 15 ). The larger abscissa of the data point in the geographic coordinate system is designated X 1G and the smaller ordinate of the data point is designated Y 1G .
In Fig. 2 wäre der im ersten Verfahrensschritt bestimmte Datenpunkt der Datenpunkt (26).In FIG. 2, determined in the first process step data point of the data point (26) would be.
An Hand des Datenpunkts (26) wird der nächste zur Kalibrierung notwendige Datenpunkt bestimmt. Hierzu wird das Verhältnis des geographischen Punkts (15) zum Kalibriernetzwert bestimmt. Ein geographischer Punkt kann unterhalb, innerhalb oder oberhalb des Kalibriernetzwerks liegen. Ein Punkt liegt in der Abszissenrichtung unterhalb des Netzwerks, wenn es keinen Datenpunkt im Netzwerk gibt, dessen Abszissenwert kleiner als der Abszissenwert des geographischen Punkts ist. Der Punkt liegt innerhalb des Netzwerks, wenn es Datenpunkte mit größeren und kleineren Abszissenwerten gibt. Oberhalb des Kalibrierwerks liegt der Datenpunkt, wenn es nur Datenpunkte mit größeren Abszissenwerten gibt. In entsprechender Weise gilt dies für den Ordinatenwert des Punkts. Diese Prüfung wird für den jeweiligen geographischen Punkt durchgeführt. Wenn der geographische Punkt inner- oder unterhalb des Kalibriernetzwerks liegt, wird der Datenpunkt in der unmittelbar vorhergehenden Zeile oder Spalte als zweiter Datenpunkt bestimmt. Falls der geographische Punkt oberhalb des Netzwerks liegt, dann wird der Datenpunkt in der unmittelbar folgenden Zeile oder Spalte des Kalibriernetzwerks als zweiter Datenpunkt ausgewählt.The next data point required for calibration is determined on the basis of the data point ( 26 ). For this purpose, the ratio of the geographical point ( 15 ) to the calibration network value is determined. A geographic point can be below, within or above the calibration network. A point lies in the abscissa direction below the network if there is no data point in the network whose abscissa value is smaller than the abscissa value of the geographical point. The point lies within the network if there are data points with larger and smaller abscissa values. The data point is above the calibration unit if there are only data points with larger abscissa values. The same applies to the ordinate value of the point. This check is carried out for the respective geographical point. If the geographical point is within or below the calibration network, the data point in the immediately preceding row or column is determined as the second data point. If the geographical point lies above the network, then the data point in the immediately following row or column of the calibration network is selected as the second data point.
Der Punkt (15) liegt innerhalb des Kalibriernetzwerks. Deshalb wird die Längengradlinie (16) und die Breitengradlinie (20) des Kalibriernetzwerks bei der Vergleichsoperation ermittelt, wodurch der Datenpunkt (23) als Kalibrierpunkt ausgewählt ist. Der Datenpunkt (23) hat den geographischen Abszissenwert X0G und den Ordinatenwert Y0G. Die Rasterabszissenwerte und die Rasterordinatenwerte der Datenpunkte (23), (26) sind vorgegeben. Die Rasterabszissenwerte der Datenpunkte (23), (26) sind mit X0R und X1R, und die Rasterordinatenwerte der Datenpunkte (23), (26) mit Y0R und Y0R bezeichnet.The point ( 15 ) lies within the calibration network. Therefore, the longitude line ( 16 ) and the latitude line ( 20 ) of the calibration network are determined in the comparison operation, whereby the data point ( 23 ) is selected as the calibration point. The data point ( 23 ) has the geographical abscissa X 0G and the ordinate Y 0G . The raster abscissa values and the raster coordinate values of the data points ( 23 ), ( 26 ) are predetermined. The raster abscissa values of the data points ( 23 ), ( 26 ) are designated X 0R and X 1R , and the raster coordinate values of the data points ( 23 ), ( 26 ) are designated Y 0R and Y 0R .
Mit den geographischen Abszissen- und Ordinatenwerten und den Rasterabszissen- und Rasterordinatenwerten der Datenpunkte (23), (26) werden zwei Kalibrierfaktoren nach folgender Beziehung für die jeweils Koordinatenachse bestimmt:With the geographical abscissa and ordinate values and the raster abscissa and raster coordinate values of the data points ( 23 ), ( 26 ), two calibration factors are determined according to the following relationship for the respective coordinate axis:
Die für die Darstellung in Rasterform benötigten Koordinatenwerte z. B. des Punkts (15) ergeben sich aus der Summe der Koordinatenwerte des einen Kalibrierpunkts und des Produkts des Kalibrierfaktors und der Differenz der geographischen Koordinatenwerte der beiden Datenpunkte.The coordinate values required for the display in raster form z. B. the point ( 15 ) result from the sum of the coordinate values of the one calibration point and the product of the calibration factor and the difference of the geographic coordinate values of the two data points.
Es gelten folgende Gleichungen:The following equations apply:
XPR = X0R + kx (X0G - XPG) und YPR = Y0R + ky (Y0G - YPG)X PR = X 0R + k x (X 0G - X PG ) and Y PR = Y 0R + k y (Y 0G - Y PG )
Der Punkt, z. B. (15), dessen Rasterkoordinatenwerte XPR und YPR sind, wird auf dem Monitor (8) mit großer Genauigkeit dargestellt.The point, e.g. B. ( 15 ), whose grid coordinate values are X PR and Y PR , is displayed on the monitor ( 8 ) with great accuracy.
Wenn Rasterkoordinatenwerte in geographische Koordinatenwerte umgesetzt werden sollen, dann wird vom Abszissenwert XPR und vom Ordinatenwert YPR eines Punkts ausgegangen. Ähnlich wie bei der oben für geographische Koordinaten beschriebenen Methode zur Bestimmung von Datenpunkten für die Kalibrierung werden Datenpunkte mit den Abszissenwerten X0R und X1R und den Ordinatenwerten Y0R und Y1R bestimmt. Diesen Datenpunkten sind geographische Koordinatenwerte X0G, X1G in Abszissenrichtung und Koordinatenwerte Y0G, Y1G in Ordinatenrichtung zugeordnet.If grid coordinate values are to be converted into geographic coordinate values, then the abscissa value X PR and the ordinate value Y PR of a point are used. Similar to the method for determining data points for the calibration described above for geographic coordinates, data points with the abscissa values X 0R and X 1R and the ordinate values Y 0R and Y 1R are determined. Geographical coordinate values X 0G , X 1G in the abscissa direction and coordinate values Y 0G , Y 1G in the ordinate direction are assigned to these data points.
Hieraus werden die Kalibrierfaktoren in den beiden Koordinatenrichtungen nach folgenden Beziehungen bestimmt:The calibration factors in the two coordinate directions are derived from this determined the following relationships:
Die Kalibrierfaktoren für die Umrechnung in geographische Standortdaten sind demnach die Reziprokwerte der Kalibrierfaktoren für die Umrechnung von geographischen Standortdaten in Rasterkoordinatendaten. Die geographischen Koordinatenwerte in den beiden Koordinatenrichtungen ergeben sich nach folgenden Beziehungen:The calibration factors for the conversion into geographic location data are therefore the reciprocal values of the calibration factors for the conversion of geographic location data in grid coordinate data. The geographical Coordinate values in the two coordinate directions result from the following Relationships:
Die oben beschriebenen Verfahrensschritte bewirken, daß innerhalb des Kalibriernetzwerks die Koordinatenwerte von nicht auf Zeilen- oder Spaltenlinien liegenden Punkten interpoliert werden. Die Koordinatenwerte von außerhalb des Kalibriernetzwerks liegenden Punkten werden extrapoliert. Für die Extrapolation werden ebenfalls zwei Datenpunkte verwendet, bei denen es sich um die dem Standort am nächsten kommenden handelt. Die Umsetzung erfolgt dann in entsprechender Weise, wie oben dargelegt. The process steps described above cause that within the Calibration network the coordinate values of not on row or column lines lying points are interpolated. The coordinate values from outside the Points lying in the calibration network are extrapolated. For extrapolation two data points are also used, which are the location acts closest to you. The implementation then takes place in a corresponding manner Way, as set out above.
Mit dem oben erläuterten Verfahren werden Ungenauigkeiten der Darstellung vermindert. Das Verfahren basiert auf der Annahme, daß die Kalibrierungsfaktoren innerhalb eines jeden von Daten- bzw. Kalibrierungspunkten begrenzten Rechtecks überall richtig sind. Je kleiner diese Rechtecke sind, desto mehr trifft diese Annahme zu.With the method explained above, inaccuracies in the representation reduced. The method is based on the assumption that the calibration factors within each rectangle delimited by data or calibration points are right everywhere. The smaller these rectangles are, the more this assumption is made to.
Die Bestimmung der Koordinatenwerte eines in Rasterkoordinaten oder geographischen Koordinaten darzustellenden Punkts wurde oben mittels zweier Datenpunkte beschrieben. Das Verfahren kann aber auch mit mehr als zwei Daten bzw. Kalibrierungspunkten durchgeführt werden.The determination of the coordinate values of a in grid coordinates or point to be represented geographical coordinates was above by means of two Data points described. However, the method can also use more than two data or calibration points are carried out.
Die Datenverarbeitungseinrichtung (6) ist mit einer rastergraphischen Ausrüstung (auch Pixelgraphik genannt) versehen. Diese Ausrüstung enthält eine Graphikkarte, den Monitor (8) und ein Zeigerinstrument, z. B. eine Maus. Das Verfahren wird mit der Darstellungslogik der Rastergraphik ausgeübt und ist unabhängig von einem bestimmten Typ. Bei der Datenverarbeitungseinrichtung (6), der Tastatur (7) und dem Monitor (8) kann es sich um einen Personal-Computer der Type PC AT mit Matrox PC-1281 Graphikkarte und einer Maus der Type Genius GM-6 handeln.The data processing device ( 6 ) is provided with raster graphics equipment (also called pixel graphics). This equipment contains a graphics card, the monitor ( 8 ) and a pointer instrument, e.g. B. a mouse. The process is carried out with the display logic of the raster graphics and is independent of a certain type. The data processing device ( 6 ), the keyboard ( 7 ) and the monitor ( 8 ) can be a personal computer of the type PC AT with Matrox PC-1281 graphics card and a mouse of the type Genius GM-6.
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