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Die
Erfindung betrifft ein Landkartendarstellungssystem zum Zeigen von
Landkartendaten auf einem Monitor, wie einem Navigationssystem usw.
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Das
Navigationssystem ist ein System zum Ermitteln des Standortes eines
Benutzers durch GPS (Global Positioning System) oder ein selbständiges System,
und zum Darstellen des Standortes zusammen mit den Umgebungslandkartendaten
auf einem Monitor.
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Bei
dem Navigationssystem ist das Darstellungsverfahren der Landkartendaten
verschiedentlich verbessert worden, weil es notwendig ist, die Situation
weit entfernt vom Standpunkt instinktiv zu erfassen. Beispielsweise
werden bei dem in der
japanischen
offengelegten Patentpublikation Nr. 7-220055 beschriebenen
Navigationssystem, wenn ein Benutzer vom Standort weggeht, die Landkartendaten maßstäblich verkleinert
und in Vogelperspektive dargestellt (in einer Sicht von oben auf
die Landschaft herunter), und diese Vogelperspektive wird durch
die nachfolgend beschriebene Umwandlungsverarbeitung der Perspektivprojektion
erzeugt.
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Das
obige Navigationssystem arbeitet jedoch mit zweidimensionalen Landkartendaten,
so dass die gezeigte Landkarte nur eine zweidimensionale Vogelperspektive
sein kann. Dabei tritt das Problem auf, dass der Benutzer seinen
Standort schwer erkennen kann, weil die dargestellte Landkarte im Falle
einer hügeligen
Landschaft nicht mit der tatsächlichen
Landschaft übereinstimmt.
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Bei
dem in der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 10-207356 beschriebenen Navigationssystem wird daher
unter Verwendung dreidimensionaler Landkartendaten ein entfernter
Ort auf einem Monitor in dreidimensionaler Vogelperspektive dargestellt.
Dieses Prinzip wird nachfolgend anhand von
13 erläutert.
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Die
Speichereinrichtung 1 für
zweidimensionale Kartendaten speichert Landkartendaten, welche Positionsinformation
und Zusatzinformationen bezüglich
Straßen,
Einrichtungen, Häuserblöcken, Landmarken
und Ortsnamen umfasst. Die Positionsinformation wird durch zweidimensionale
Koordinaten entsprechend der Breite und Länge dargestellt.
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Die
Landform-Datenspeichereinrichtung 2 speichert Höhendaten
von Kreuzungspunkten der Breite und Länge pro spezifisches Maß (Abstand). Die
schwarzen Kreise ergeben sich durch Addition eines Höhenwertes
zu den Kreuzungspunkten und sind miteinander verbunden, so dass
ein Polyhedron (was im Nachfolgenden als Maschen-Landform bezeichnet
wird) gebildet wird. Das Polyhedron wird als die Hügelverhältnisse
der tatsächlichen
Bodenoberfläche,
also die Landform (welche später
noch beschrieben wird) dargestellt.
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Wenn
der Standortdetektor (das GPS etc.), welcher in den Zeichnungen
nicht veranschaulicht ist, den Standort des Benutzers ermittelt,
werden die Zweidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 3 und
die Dreidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 4 aktiviert
und führen
einen Umwandlungsprozess der perspektivischen Projektion gemäß 15 durch.
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Mit
anderen Worten spezifiziert die Zweidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 3 den
(im Folgenden als „Ebenenbereich" bezeichneten) Bereich,
der auf dem Monitor in zweidimensionaler Vogelperspektive dargestellt werden
soll zuerst (in diesem Bereich wird der an der unteren Seite des Monitors
darzustellende Bereich spezifiziert) und holt die Landkartendaten
entsprechend dem Ebenenbereich aus der Zweidimensional-Kartendaten-Speichereinrichtung 1.
Die so herausgeholten Landkartendaten werden durch Umwandlung der
perspektivischen Projektion verarbeitet, und dabei können die Zweidimensional-Vogelperspektiven-Daten
gebildet werden.
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Andererseits
spezifiziert die Dreidimensional-Kartendaten-Bildungseinrichtung 23 den
(im Folgenden als Bodenbereich bezeichneten) Bereich, der auf dem
Monitor in dreidimensionaler Vogelperspektive dargestellt werden
soll, zuerst (bei diesem Schritt wird der an der Oberseite des Monitors
darzustellende Bereich spezifiziert) und holt die Kartendaten entsprechend
dem Bodenbereich aus der Zweidimensional-Kartendaten-Speichereinrichtung 1,
während die
Höhendaten
im Bodenbereich aus der Landform-Datenspeichereinrichtung 2 geholt
werden. Nach Bildung der dreidimensionalen Landkartendaten, wie
in 16 gezeigt, entsprechend den Kartendaten und den
Höhendaten,
welche wie oben geholt worden sind, bildet die Dreidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 4 die
dreidimensionalen Vogelperspektivendaten durch Umwandlungsverarbeitung
der perspektivischen Projektion auf dem Display-Koordinatensystem.
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Nachdem
die zweidimensionalen Vogelperspektivendaten und die dreidimensionalen
Vogelperspektivendaten gebildet worden sind, wie oben gesagt, zeigt
das Display 5 die zweidimensionalen Vogelperspektivendaten
an der unteren Seite des Monitors und die dreidimensionalen Vogelperspektivendaten
an der oberen Seite des Monitors (s. 17).
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Bei
der obigen Beschreibung werden die zweidimensionalen Landkartendaten
als eine Art von Daten behandelt, welche Straßen, Einrichtungen etc. enthalten.
Wenn jedoch die Straßendaten
die Hauptsache sein sollen, wie bei einem Autonavigator, wird die
Konfiguration so getroffen, dass die darzustellende Straßeninformation
von der wie oben dargestellten Landkarteninformation überlagert
wird.
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Speziell
speichert die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung 21 (die
in der Zweidimensional-Landkartendaten-Speichereinrichtung enthalten
sein kann) verschiedene Informationen bezüglich Straßen als zweidimensionale Straßendaten. Die
zweidimensionalen Straßendaten
umfassen „Punktzahlinformation" zur Spezifizierung
jedes Punktes, der zu einer Straße gehört (im Folgendem als Straßenkomponentenpunkt
bezeichnet), die „Breiten- und Längeninformation" zum Ausdrücken der
Breite und Länge,
an welcher der Straßenkomponentenpunkt
gelegen ist, durch entsprechende zweidimensionale Koordinaten (x-Koordinate,
y-Koordinate), „Straßentypinformation" zur Angabe des Typs der
Straße
wie ROUTE X, „Verbindungsinformation" zum Ausdrücken der
durch die oben genannte Punktzahl ausgedrückten Straßenkomponentenpunkte usw. Wie 18(a) zeigt, kann ein Punkt 2 (x,
y) = (100, –100),
der zur ROUTE 16 gehört,
durch Verbindung mit einem Punkt 3 dargestellt werden durch
die zweidimensionalen Straßendaten,
wie (2, 100, –100, ROUTE
16, 3) [Punktnummerinformation, x-Koordinate, y-Koordinate, Straßennummer,
Punktnummerinformation des nächsten
verbundenen Punktes].
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Soll
die Landkarteninformation wie oben beschrieben in die dreidimensionale
Vogelperspektive umgewandelt werden, dann ergibt sich hier das Problem
der Überlappung
der Landformdaten mit der Straßeninformation.
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Wie 13 zeigt,
spezifiziert die Dreidimensional-Straßendaten-Bildungseinrichtung 22 zuerst einen
darzustellenden Bereich aufgrund des Standortes, und die zweidimensionalen
Straßendaten
entsprechend dem dargestellten Bereich werden aus dem Zweidimensional-Datenspeicher
(21) herausgeholt, während
die dem dargestellten Bereich entsprechenden Landformdaten aus dem
Landformdatenspeicher 2 geholt werden. Darüber hinaus
werden die dreidimensionalen Straßendaten aufgrund der wie oben
geholten zweidimensionalen Straßendaten
und der Höhendaten
gebildet. Die Umwandlung der perspektivischen Projektion erfolgt
mit den dreidimensionalen Straßendaten.
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Auf
diese Weise werden die Grundoberflächenbilddaten und die dreidimensionalen
Straßenbilddaten
gebildet. Diese Daten werden durch die Dreidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 4 zur
Vogelperspektive kombiniert und dann dem Display 5 zugeführt.
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Im
Ergebnis kann der Monitor das Bild darstellen, welches die Grundoberflächenbilddaten
und die dreidimensionalen Straßenbilddaten,
selbst die Soliddaten, kombinieren.
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Das
in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 10-207356 beschriebene Navigationssystem ist jedoch
so konfiguriert, dass es die zweidimensionalen Vogelperspektivendaten
nur aufgrund der zweidimensionalen Landkartendaten (welche nicht auf
den Höhendaten
basieren) bildet. D. h., obwohl der tatsächliche Höhenwert als Höhenwert
des Bodenbereiches B genommen wird, weil 0 als Höhenwert des Ebenenbereiches
benutzt wird, ergibt sich daraus ein Problem: Der plötzliche
Höhenunterschied
erscheint an der Grenze zwischen der zweidimensionalen Vogelperspektive
und der dreidimensionalen Vogelperspektive, wie in
17 zu
sehen ist.
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Und
das übliche
Navigationssystem ist so konfiguriert, dass die dreidimensionalen
Straßendaten
nur durch Verbindung der Straßenkomponentenpunkten
einen nach dem anderen durch eine gerade Linie gebildet werden.
Wenn also die Straßenkomponentenpunkten
von einer Masche zur anderen verstreut sind, wie es
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19 zeigt,
dann ist es nicht möglich,
die Grundstraße
längs der
Hügeligkeit
der Maschenlandform darzustellen. Dieses Problem tritt besonders
an dem Teil der geraden Linie auf, an welchem die Dichte der Straßenkomponentenpunkte
geringer als am sich stark veränderten
Teil, wie einer Kurve, ist.
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Und
weil darüber
hinaus beim oben genannten Navigationssystem definitionsgemäß die Grundstraßenkomponentenpunkte
auf der Oberfläche
der Erde im liegen, selbst wenn die Untergrundstraße, wie
ein Tunnel, auf der Oberfläche
der Erde beschrieben werden muss, wird andererseits die Untergrundstraße überhaupt
nicht beschrieben. Diese Konfiguration ist daher für den Benutzer
ungeeignet.
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Die
Erfindung wird aufgrund der obigen konventionellen Probleme vorgeschlagen,
und hat die Schaffung eines Landkartendarstellungssystems zum Ziel,
welches kontinuierlich sowohl die zweidimensionale Vogelperspektive
als auch die dreidimensionale Vogelperspektive darstellen kann und außerdem die
Grundstraße
längs der
Hügeligkeit
der Maschenlandform, und zwar nicht nur die Grundstraße, sondern
auch die Untergrundstraße
zeigen kann.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Landkartendarstellungssystem
vorgesehen, welches aufgrund der momentanen Position eines Benutzers
eine Landkarte zeigt. Das System enthält einen Datenspeicher zum
Speichern von Landkartendaten in Form zweidimensionaler Koordinaten und
eines Höhenwertes
für jedes
Paar zweidimensionaler Koordinaten, wobei die dargestellte Landkarte einen
Ebenenbereich als zweidimensionale Vogelperspektive aufweist, die
durch Perspektivverarbeitung von durch zweidimensionale Koordinaten
in den Bereich dargestellten Landkartendaten gebildet wird, und
wobei die dargestellte Landkarte ferner einen Bodenbereich als dreidimensionale
Vogelperspektive aufweist, die durch Perspektivverarbeitung von
dreidimensionalen Landkartendaten in dem Bereich gebildet wird durch
Addieren von Höhenwerten
zu mehreren Punkten der durch zweidimensionale Koordinaten in dem
Bereich dargestellten Landkartendaten, und wobei die dargestellte
Landkarte ferner einen Bodenbereich als dreidimensionale Vogelperspektive aufweist,
die durch Perspektivverarbeitung von dreidimensionalen Landkartendaten
in dem Bereich durch Addieren von Höhenwerten zu mehreren Punkten
der durch zweidimensionale Koordinaten dargestellten Landkartendaten
gebildet wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie
ferner enthält:
eine Höhendatenveränderungseinrichtung, die
so eingerichtet ist, dass sie die Höhendifferenzen zwischen jedem
Punkt auf der Grenze des Ebenenbereiches und dem entsprechenden
Punkt auf der Grenze des Bodenbereiches ermittelt und die Höhenwerte
auf der Grenze des Bodenbereiches so verändert, dass sie zwangsläufig gleich
den Höhenwerten der
entsprechenden Punkte auf der Grenze des Ebenenbereiches werden,
und graduell andere Höhenwerte
des Bodenbereiches in einem speziellen Verhältnis jeder Höhendifferenz
verkleinert, wobei dieses spezielle Verhältnis vom Abstand von der Grenze des
Ebenenbereiches abhängt,
wo dass Kontinuität zwischen
dem Ebenenbereich und dem Bodenbereich auftritt.
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Nach
dem oben beschriebenen Verfahren ist es möglich, die zweidimensionale
Vogelperspektive und die dreidimensionale Vogelperspektive in kontinuierlicher
Form darzustellen.
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Gemäß einem
anderen Gesichtpunkt der Erfindung ist ein Landkartendarstellungssystem
zum Zeigen einer Landkarte aus der momentanen Position eines Benutzers
vorgesehen, aufgrund von zweidimensionale Koordinaten enthaltenden
Landkartendaten und eines Höhenwertes
für jedes
Paar zweidimensionaler Koordination, wobei die dargestellte Landkarte
einen Ebenenbereich als Vogelperspektive umfasst, der durch die
Perspektivverarbeitung von durch zweidimensionale Koordinaten in
dem Bereich dargestellten Landkartendaten gebildet wird, und die dargestellte
Landkarte ferner einen Bodenbereich als dreidimensionale Vogelperspektive
aufweist, die durch Perspektivverarbeitung dreidimensionaler Landkartendaten
in dem Bereich gebildet wird durch Addieren von Höhenwerten
zu mehreren Punkten der durch die zweidimensionalen Koordinaten
dargestellten Kartendaten, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet
ist, dass es weiterhin enthält:
einen Schritt der Ermittlung der Höhendifferenz zwischen einem
Punkt auf der Grenze des Ebenenbereiches und dem entsprechenden
Punkt auf der Grenze des Bodenbereiches, einen Schritt der Veränderung
des Höhenwertes
auf der Grenze des Bodenbereiches, so dass er zwangsläufig gleich
dem Höhenwert
des entsprechenden Punktes auf der Grenze des Ebenenbereiches wirkt,
und allmähliches
Verringern anderer Höhenwerte
im Bodenbereich um ein spezifisches Verhältnis jeder Höhendifferenz,
das vom Abstand von der Grenze des Ebenenbereiches abhängt, so
dass zwischen dem Ebenenbereich und dem Bodenbereich Kontinuität entsteht.
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1 zeigt
ein Funktionsschaltbild eines Beispiels eines Navigationssystems.
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2 ist
eine erläuternde
Darstellung des Grenzbereiches.
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3 zeigt
den Übergang
der Maschenlandform.
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4 zeigt
eine Monitordarstellung.
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5 zeigt
ein Beispiel des modifizierten Ebenenbereiches.
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6 ist
eine erläuternde
Darstellung der ersten Ausführungsform.
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7 ist
ein Blockschaltbild der Konfiguration der ersten Ausführungsform.
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8 ist
eine erläuternde
Darstellung der zweiten Ausführungsform.
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9 zeigt
das Verfahren der Bildung der dreidimensionalen Grundstraßendaten
(wenn sowohl der Startpunkt wie auch der Endpunkt bekannt sind).
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10 ist
ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens der Bildung der
dreidimensionalen Untergrundstraßendaten (wenn entweder der Startpunkt
oder der Endpunkt bekannt sind).
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11 ist
eine erläuternde
Darstellung der Interpolation.
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12 ist
ein Diagramm der bei der Erfindung veranschaulichten Straße.
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13 ist
ein Blockschaltbild des üblichen Systems.
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14 ist
eine erläuternde
Darstellung der Landformdaten (Höhendaten).
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15 ist
eine beispielhafte Darstellung der Perspektivprojektionsumwandlungsverarbeitung.
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16 ist
eine Konzeptdarstellung der Ansicht der Maschenlandform.
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17 zeigt
eine Monitordarstellung unter Verwendung eines üblichen Systems.
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18 ist
eine erläuternde
Darstellung der zweidimensionalen Straßendaten.
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19 ist
eine Veranschaulichung einer Straße im Bodenbereich, wie sie
vom konventionellen System gezeigt wird.
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1 zeigt
ein Funktionsblockschaltbild des Navigationssystems, dessen Aufbau
nur bezüglich der
unterschiedlichen Punkte gegenüber
einem konventionellen System beschrieben sei. Insbesondere sind
der Inhalt, den der Kartendatenspeicher 1 und der Landformdatenspeicher 2 gespeichert
haben, sowie das Verfahren der Bildung der zweidimensionalen Vogelperspektive
dieselben wie beim üblichen System,
auf dessen Erläuterung
hier verzichtet wird, jedoch wird das Verfahren der Bildung der
dreidimensionalen Vogelperspektive erläutert.
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Zunächst berechnet
nach dem Holen der Höhendaten
im Ebenenbereich A gemäß 2 aus dem
Landformdatenspeicher 2 die Bezugshöhenwertbildungseinrichtung 6 den
Mittelwert der Höhendaten
im Ebenenbereich und gibt dann den Mittelwert des Bezugshöhenwertes
an die Höhendatenänderungseinrichtung 7 weiter.
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Nach
dem Holen der Höhendaten
im Bodenbereich B aus dem Landformspeicher 2 ändert dann die
Höhendatenänderungseinrichtung 7 alle
Höhenwerte
im Ebenenbereich A zu 0 und führt
dabei die Berechnung der Subtrahierung des gegebenen Bezugshöhenwertes
von dem Höhenwert
im Bodenbereich B durch. Dadurch werden alle Höhenwerte im Bodenbereich für den Bezugshöhenwert
niedrig.
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Als
nächstes
werden von den Höhendaten als
die berechneten Ergebnisse nur die an den Ebenenbereich (wie später erläutert wird)
angrenzenden Höhendaten
auf „0" geändert und
die geänderten
Ergebnisse werden der Dreidimensional-Kartendaten-Bildungseinrichtung 8 zugeführt. Wenn
beispielsweise die Höhendaten „103", „102", „104" und „98" zum Bodenbereich
B gehören,
dann grenzen die Höhendaten „103" und „102" an den Ebenenbereich
an. Ist der Bezugshöhenwert „100", dann ändert die
Höhendatenänderungseinrichtung 7 die
Höhendaten „103" in „0", die Höhendaten „102" in „0", die Höhendaten „104" in „4" und die Höhendaten „98" in „2", wovon Ergebnisse
an die Dreidimensional-Kartendatenbildungseinrichtung 8 gegeben
werden.
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Die
Höhendaten
der durch die schwarzen Kreise auf der Grenzlinie α in 2 dargestellten Punkte
sind als dem Ebenenbereich benachbarte Höhendaten definiert.
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Die
folgenden Schritte sind die gleichen wie beim üblichen System mit Ausnahme
des Schrittes der Verwendung der gemäß oben geänderten Werte als die Höhendaten
im Bodenbereich B. D. h., die Dreidimensional-Kartendatenbildungseinrichtung 8 holt
die zweidimensionalen Kartendaten im Bodenbereich B aus dem Zweidimensional
Kartenspeicher 1 und bildet die dreidimensionale Karte
aufgrund der zweidimensionalen Kartendaten und der Höhendaten
der geänderten
Ergebnisse, und dann führt
die Dreidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 4 die
Umwandlung aus der dreidimensionalen Landkarte für die perspektivische Projektion
des Display- Koordinatensystems
durch. Auf diese Weise werden dreidimensionale Vogelperspektivendaten gebildet.
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Gemäß dem obigen
Verfahren werden beispielsweise bei der in 3(a) gezeigten
Maschenlandform die relativen Höhenwerte
niedrig, weil der Referenzhöhenwert
von jedem Wert sowohl im Ebenenbereich A wie auch im Bodenbereich
B subtrahiert wird, wie aus 3(b) ersichtlich
ist. Daher werden sowohl die zweidimensionale Vogelperspektive wie
auch die dreidimensionale Vogelperspektive kontinuierlich dargestellt
(s. 4).
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Darüber hinaus,
dass die Landform im Ebenenbereich kontinuierlich mit der Landform
im Bodenbereich ist, wird eine sich vom Ebenenbereich zum Bodenbereich
verlaufende Straße
dargestellt, weil die Straße
im Ebenenbereich kontinuierlich mit der Straße im Bodenbereich verläuft.
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In
diesem Beispiel ist der Mittelwert der Höhendaten im Ebenenbereich A
als Bezugshöhenwert definiert,
aber es erübrigt
sich zu sagen, dass der Mittelwert der Höhendaten im Grenzbereich C
zwischen dem Ebenenbereich A und dem Bodenbereich als Referenzhöhenwert
definiert werden kann. Der Grenzbereich C lässt sich definieren als Bereich
innerhalb der speziellen Größe von einer
Grenzlinie A zwischen dem Ebenenbereich A und dem Bodenbereich B.
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Auch
sollten die Höhendaten „98" im Bodenbereich
B in der obigen Beschreibung auf „–2" geändert
werden, im Fall der geänderten
Höhendaten
ist dies jedoch ein negativer Wert, der auf „0" geändert werden
kann.
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Obwohl
das Verfahren der Bildung der zweidimensionalen Vogelperspektive
das gleiche wie beim üblichen
System ist (speziell bezüglich
der Änderung
aller Höhendaten
im Ebenenbereich A auf 0), kann darüber hinaus das Verfahren sich so ändern, dass
die zweidimensionale Vogelperspektive gebildet wird, nachdem der
Bezugshöhenwert
zum Ebenenbereich A hinzu addiert ist. Mit anderen Worten, selbst
wenn der Schritt der Veränderung
eines selben Wertes durch Addieren des Bezugshöhenwertes zum Ebenenbereich
A anstatt einer Subtraktion vom Bezugshöhenwert von den Höhendaten
des Bodenbereiches B durchgeführt
wird, ist es möglich,
dieselbe Wirkung wie oben zu erhalten.
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Weiterhin
wird bei diesem Beispiel die zweidimensionale Vogelperspektive auf
der unteren Seite des Monitors dargestellt, während die dreidimensionale
Vogelperspektive auf der Oberseite des Monitors gezeigt wird. Ein
Benutzer kann jedoch den dargestellten Bereich, wie diese Vogelperspektiven,
auf dem Monitor unter Verwendung der Betätigungseinrichtung 10 ändern. D.
h., dass der spezielle Bereich (beispielsweise innerhalb eines Radius
von 100 m) von dem Standpunkt des Benutzers in zweidimensionaler
Vogelperspektive dargestellt werden kann, und der Bereich weiter
entfernt von dem speziellen Bereich kann in dreidimensionaler Vogelperspektive
gezeigt werden. Um in diesem Falle die Verarbeitungsgeschwindigkeit
zu erhöhen,
wird der runde Ebenenbereich C gemäß 5(a) und 5(b) vorzugsweise in einen rechteckigen
Bereich R umgewandelt, der den runden Ebenenbereich C enthält. Hier
hat der rechteckige Bereich R Scheitelpunkte, welche die Kreuzungen
der Breite und der Länge
darstellen. Damit ist es leicht, die Ortsdaten zu extrahieren. Und
selbst wenn der rechteckige Bereich R nicht durch Linien gebildet
wird, die parallel zur Breite und Länge sind, wie 5(a) zeigt,
genügt
es, dass der rechteckige Bereich nur Scheitelpunkte enthält, welche
die Kreuzungen der Breite und der Länge umfassen, wie es 5(b) zeigt.
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Es
braucht nicht gesagt zu werden, dass anstelle des Navigationssystems
ein System, welches Landkartendaten auf dem Monitor anzeigt, von
dem gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel
Gebrauch machen kann.
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Bei
der vorstehenden Beschreibung können die
aus dem zweidimensionalen Kartendatenspeicher 1 erhaltenen
zweidimensionalen Daten oder die aus dem Landformdatenspeicher 2 erhaltenen
Höhendaten
in die Bezugshöhendatenbildungseinrichtung 6 und
die Höhendatenveränderungseinrichtung 7 unter
Durchlaufen der Kommunikation eingegeben werden. Weil das System
nur die Kartendaten und die Höhendaten
des erforderlichen Bereiches verarbeitet, kann somit die Konfiguration
des Systems vereinfacht werden.
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(Ausführungsform
1)
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7 zeigt
ein Blockschaltbild der Konfiguration der ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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Eines
der Verfahren, den Ebenenbereich A kontinuierlich mit dem Bodenbereich
B zu machen, wie es 6 zeigt, besteht darin, die
Punkte im Bodenbereich auf dem Monitor nach unten zu bewegen. Um
beispielsweise die Höhendifferenz
zwischen dem Punkt a0 im Ebenenbereich A
und dem Punkt a1 im Ebenenbereich B einzuebnen,
wird der Punkt a1 nach unten zum Punkt a0 gezogen,
und beide Punkte werden auf den Punkt a0 gesetzt.
Der Punkt a2 befindet sich an der Ecke der
nächsten
Masche auf der der Grenze abgewandten Seite, und die nächsten Punkte
a3... werden auf dem Monitor in dem bestimmten
Verhältnis
zur Bewegungsgröße des Punktes
a1 herauf oder hinunter geschoben. Das Bewegungsverhältnis jedes
Punktes lässt
sich verringern, wenn der Punkt sich von der Grenze entfernt. Ohne Änderung
des Höhenwertes
an der Oberseite T0 ist es daher möglich, den
Ebenenbereich A und den Bodenbereich B in Kontinuität zu bringen.
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Die
oben beschriebene Verarbeitung lässt sich
durch die Höhendatenänderungseinrichtung 17 durchführen, wie 6 zeigt.
Zunächst ändert die Höhendatenänderungseinrichtung 70,
nachdem sie die Höhendaten
im Bodenbereich B aus dem Landformdatenspeicher 2 geholt
hat, die Höhenwerte
im Ebenenbereich auf 0, wie die Höhendatenänderungseinrichtung 7.
Danach stellt die Höhendatenänderungseinrichtung 70 die
Höhendifferenz
h0 zwischen dem Punkt a0 im
Ebenenbereich A und dem Punkt a1 im Bodenbereich
B fest. Die Berechnung erfolgt für
den Höhenwert
jedes interpolierten Punktes, und der Wert wird auf Grundlage der
Höhendifferenz h0 auf der der Grenze abgewandten Seite (welche durch
eine Ecke der Maschenlandform dargestellt wird) korrigiert. Ferner
erfolgt die Verarbeitung zwischen den Punkten a10 und
a11, den Punkten a20 und a21..., die bei jeder speziellen Distanz in
Richtung der Grenzlinie α liegen,
in gleicher Weise, und die so berechneten Werte werden der Dreidimensional-Kartendatenbildungseinrichtung 8 zugeführt.
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(Ausführungsform
2)
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Die
zweite Ausführungsform
der Erfindung sei nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.
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8 ist
ein Funktionsblockschaltbild des Navigationssystems, welches die
Erfindung benutzt. Die folgende Konfiguration wird anhand der vom üblichen
System unterschiedlichen Punkte erläutert.
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Zunächst ist
die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung 21 mit
dem Zweidimensionalgrundstraßendatenspeicher 21a versehen
und speichert die zweidimensionalen Grundstraßendaten, welche von den Straßenkomponentenpunkten gebildet
werden, wie 18 veranschaulicht. Wird der
Gehalt dieser Ausführung
bei dem in 1 gezeigten System angewandt,
dann kann die Zweidimensional-Straßendatenspeichereinheit 21 die
selbe wie die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinheit 1 sein.
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Der
Landformdatenspeicher 2 speichert die Landformdaten (die
Maschenlandform) addiert mit dem Höhenwert einer Kreuzung von
Breite und Länge
wie oben beschrieben.
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Dieses
System ist auch mit der Dreidimensional-Grundstraßendaten-Bildungseinheit 23 zur
Bildung der dreidimensionalen Grundstraßendaten auf Grundlage der
zweidimensionalen Grundstraßendaten
versehen, und die Einrichtung bildet die dreidimensionalen Grundstraßendaten
auf folgende Weise.
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Wenn,
wie in den 11 oder 19 veranschaulicht
ist, die zweidimensionalen Straßendaten in
dem dargestellten Bereich auf dem Monitor die Straßenkomponentenpunkte 71, 72, 73 und 74 sind (diese
Punkte sind durch schwarze Vierecke dargestellt), dann kann die
Grundstraße
selbst dann, wenn diese Straßenkomponentenpunkte
miteinander durch eine gerade Linie verbunden sind, nicht entlang
der Hügelform
der Maschenlandform beschrieben werden.
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Daher
verbindet die Dreidimensional-Grunddaten-Bildungseinrichtung 23a die
Straßenkomponentenpunkte 71, 72, 73 und 74 untereinander
durch eine gerade Linie, und die Kreuzungspunkte 75, 76, 77, 78 und 79 (die
durch weiße
Quadrate gekennzeichnet sind) der geraden Linie mit der Maschengrenzenlinie
werden als die Straßenkomponentenpunkte
interpoliert, wie 15 zeigt. Bei dieser Konfiguration
ist es möglich,
die Grundstraße
längs der Wellung
der Maschenlandform zu beschreiben, wie aus 12 hervorgeht.
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Da
bei dieser Ausführung
die Landformdaten die Maschenlandform voraussetzen, erfolgt die
Interpolation auf der Grenzlinie der Masche, aber die zu interpolierenden
Punkte können
gemäß dem Typ
der Landformdaten interpoliert werden.
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Wenn
Straßen
längs der
Landform der Grundfläche
wie oben beschrieben als Ergebnis der Verbindung von Straßenkomponentenpunkte
der zweidimensionalen Grundstraßendaten
miteinander beschrieben werden könnten,
dann würden
Untergrundstraßen,
wie Tunnel, auf der Grundoberfläche erscheinen.
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Daher
können
die in der Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung
gespeicherten zweidimensionalen Straßendaten mit einer „Untergrundstraßenmarkierung" versehen werden,
die durch EIN/AUS-Anzeige gekennzeichnet wird und angibt, ob der
Straßenkomponentenpunkt
unter der Grundfläche
liegt oder nicht. Wenn beispielsweise der Punkt 2 (100, –100), der
mit dem Punkt 3 verbunden ist, unter der Grundoberfläche liegt,
wobei dieser Punkt zur ROUTE 16 gehört, dann wird der Punkt 2 durch
die Zweidimensional-Untergrundstraßendaten wie
(2, 100, –100,
ROUTE 16, 3, EIN) dargestellt.
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Wenn
die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung 21 die
Grundstraßendaten und
die Untergrundstraße
getrennt speichern kann, dann kann sie so konfiguriert werden, dass
die zweidimensionalen Straßendaten
nicht mit der Untergrundstraßenmarkierung
versehen werden. Mit anderen Worten, wenn die Konfiguration so aussieht, dass
die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung 21a sowohl
die Zweidimensional-Grundstraßendaten-Speichereinrichtung 21 zum
Speichern der zweidimensionalen Grundstraßendaten als auch die Zweidimensional-Unterstraßendaten-Speichereinrichtung 21b zum
Speichern der zweidimensionalen Untergrundstraßendaten aufweist, dann müssen die
zweidimensionalen Straßendaten
nicht mit der Untergrundstraßenmarkierung
versehen werden.
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Darüber hinaus
ist die Dreidimensional-Straßendaten-Bildungseinrichtung 23 so
konfiguriert, dass sie die Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung 23b aufweist.
Die Arbeitsweise der Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung 23b wird
im Folgenden erläutert.
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9(a) ist eine xy-Ebenen-Darstellung des dreidimensionalen
Raums, der über
drei Achsen konstruiert ist, nämlich
einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse, und eine Perspektive von der
x-Achsenrichtung darstellt. Man sieht, dass die zweidimensionalen
Straßendaten
(Straßenkomponentenpunkte)
in dem dargestellten Bereich Straßenkomponentenpunkte 80 bis 83 und 87 bis 89 aufweist,
bei welchem die Untergrundstraßenmarkierungen
AUS sind, und Straßenkomponentenpunkte 84 bis 86,
bei denen die Untergrundstraßenmarkierungen
EIN sind. Nun addiert die Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung 23b die
dem Höhenwert entsprechende
z-Koordinate zu den Straßenkomponentenpunkten 84 (x1,
y1), 85 (x2, y2) bzw. 86 (x3, y3) und gewinnt
die Dreidimensional-Straßenkomponentenpunkte 84' (x1, y1, z1), 85' (x2, y2, z2)
und 86' (x3,
y3, z3). Durch Verbinden der dreidimensionalen Straßenkomponentenpunkte 84' und 85', 85' und 86' durch eine
gerade Linie kann man die dreidimensionalen Untergrundstraßendaten
bilden.
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Da
in diesem Falle die Straßenkomponentenpunkte 84 und 86 Startpunkt
und Endpunkt einer Untergrundstraße sind und auf der Untergrundoberfläche liegen,
können
diese Höhenwerte
z1 und z3 nach dem üblichen
Verfahren berechnet werden. Aber das Verfahren zur Berechnung des
Höhenwertes
des Straßenkomponentenpunktes 5,
der unter Grund liegt, ist neu, d. h., weil der Landformdatenspeicher 2 übliche Landformdaten
wie oben gespeichert hat (Höhenwert über Grund)
müssen
die Höhendaten
z2 des unter Grund liegenden Straßenkomponentenpunktes 85 nach
dem neuen Verfahren berechnet werden.
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Wenn
bei der Erfindung sowohl der Startpunkt als auch der Endpunkt der
Untergrundstraße bereits
bekannt sind (was später
beschrieben wird) dann sollte der Höhenwert der unter Grund liegenden Straßenkomponentenpunkte
aufgrund der Start- und Endpunkt verbindenden Linie berechnet werden. Speziell
sucht die Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung
23b zuerst
eine gerade Linie, dargestellt durch eine Gleichung 1, welche den
Straßenkomponentenpunkt
84 (x1,
y1) des Startpunktes der Untergrundstraße mit dem Straßenkomponentenpunkt
86 (x3,
y3) des Endpunktes der Untergrundstraße verbindet, und sucht als
nächstes
einen Punkt
90 (x4, y4), der auf der geraden Linie und am
nächsten
zum Straßenkomponentenpunkt
85 (x2, y2)
liegt. Weiterhin wird entsprechend dem Punkt
90 (x4, y4)
die durch Gleichung 2 gegebene Berechnung durchgeführt, und
das berechnete Ergebnis „Z" wird als Höhenwert
z2 des Straßenkomponentenpunktes
85 definiert
(in Gleichung 2 wird „A" definiert als Abstand
vom Straßenkomponentenpunkt
84 zu
90 und „B" als Abstand vom
Straßenkomponentenpunkt
86–
90). Gleichung
1
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Der
durch die Gleichung 2 gesuchte Wert Z bedeutet einen Punkt, der
auf einer geraden Linie liegt, welche die dreidimensionalen Straßenkomponentenpunkte 84' (x1, y1, z1)
und 86' (x3,
y3, z3) verbindet und ein Äquivalenz
zum Höhenwert
des Punktes mit derselben x-Koordinate und y-Koordinate wie der
Punkt 90 (x4, y4) hat. Der Höhenwert z2 des Straßenkomponentenpunkts 85 sollte
aufgrund der oben genannten Berechnungen ermittelt werden, weil
der Straßenkomponentenpunkt 85 immer
auf der geraden Linie liegt, welche die Straßenkomponentenpunkt 84 und 86 verbindet,
wie aus der xy-Ebenendarstellung
in 9(b) ersichtlich ist.
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Wenn
andererseits entweder ein Startpunkt oder ein Endpunkt der Untergrundstraße bekannt
ist (wie noch beschrieben wird), dann kann der Höhenwert des unter Grund liegenden
Straßenkomponentenpunktes
aufgrund des Höhenwertes
des Grundes entsprechend dem Straßenkomponentenpunkt berechnet
werden.
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Beispielsweise
sind die Höhenwerte
der unter Grund liegenden Straßenkomponentenpunkte 93 und 94 gleich
einem Wert wie jeder Höhenwert
der Punkte 95 und 96; diese Punkte haben die gleiche x-Koordinate
und y-Koordinate
der Punkte 93 bzw. 94 und liegen auf Grund, und
es erfolgt eine Multiplikation durch einen Reduktionsfaktor („0,7” wie in 10 beispielsweise
gezeigt).
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Anstatt
der Multiplikation jedes Höhenwertes der
Punkte 95 und 96 durch den Reduktionskoeffizient
kann von den Punkten 95 und 96 ein spezifischer Wert
subtrahiert werden. D. h., das Verfahren der Berechnung des Höhenwertes
des unter Grund liegenden Straßenkomponentenpunktes
kann andere Verfahren aufgreifen, falls es möglich ist, einen kleineren Wert
als den Höhenwert
des Grundes entsprechend dem Straßenkomponentenpunkt zu erhalten.
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Die
Arbeitsweise bestimmt sich bei der obigen Beschreibung abhängig von
der Information, ob der Startpunkt und der Endpunkt der Untergrundstraße bereits
bekannt sind oder nicht. Diese Information beinhaltet, ob der Startpunkt
und der Endpunkt im (nicht dargestellten) Arbeitsspeicher gespeichert
sind oder nicht. D. h., der zweidimensionale Straßendatenspeicher 21 speichert
sowohl den Startpunkt als auch den Endpunkt richtig, aber die zweidimensionalen
Straßendaten,
die im Arbeitsspeicher der Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung 23b enthalten
sind, sind nur Daten, welche für die
Anzeige nötig
sind. Demnach besteht eine Möglichkeit,
dass der Arbeitsspeicher nur einen, also den Startpunkt oder den
Endpunkt, speichert. Weil selbst in diesem Fall die Untergrundstraßendaten
mühelos gebildet
werden müssen,
muss die Arbeitsweise anders als oben sein.
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Wird
die Erfindung so konfiguriert, dass sich die Grundstraßendaten
von den Untergrunddaten unterscheiden, wie oben, dann ist es möglich, nicht nur
die Grundstraßendaten,
sondern auch die Untergrundstraßendaten
anzuzeigen. Die Konfiguration ist so, dass die Interpolation auf
die maschenförmige Grenze
erfolgt, so dass die Grundstraßendaten
mit der Hügelform
der Maschenlandschaftsform dargestellt werden können.