DE68924697T2

DE68924697T2 - Innerhalb eines Fahrzeugs angeordnetes adaptives Routenführungssystem.

Info

Publication number: DE68924697T2
Application number: DE68924697T
Authority: DE
Inventors: Youichi Osaka Works Of Doi; Takeo Osaka Works Of Ikeda; Kunihiko Osaka Works Of Mitoh; Masaaki Osaka Works Of Yoshii
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2009-12-01
Also published as: EP0372840A2; EP0372840B1; EP0372840A3; DE68924697D1; US5031104A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf einen autonomen fahrzeuginternen Navigator und insbesondere auf einen solchen Navigator, bei welchem in Übereinstimmung mit der Einstellung eines Zieles durch den Fahrer eines Fahrzeuges, den Straßenkartendaten, welche den gegenwärtigen Standort des Fahrzeuges angeben, und diesem aus einem Kartenspeicher ausgelesenen Ziel sowie auf der Basis der Straßenkartendaten eine empfohlene Route berechnet wird, die von dem gegenwärtigen Standort zu dem Ziel führt, wobei das Fahrzeug entlang der empfohlenen Route geleitet wird.

Beschreibung des Standes der Technik

Es sind fahrzeuginterne Navigatoren bekannt, die auf dem Bildschirm eines Sichtgerätes die Routen abbilden, um eine bequeme Fahrt in unbekannten Gebieten, bei Nacht u.dgl. zu ermöglichen. Als herkömmliche fahrzeuginterne Navigatoren sind die Gissung bzw. Koppelnavigation und die Navigation mit einer Kartenübereinstimmung bekannt. Die Koppelnavigation ist eine solche, bei welcher ein Sichtgerät, ein Richtungssensor, ein Entfernungssensor, ein Kartenspeicher, ein Computer u.dgl. in einem Fahrzeug angeordnet sind, wobei der Koordinatenstandort des Fahrzeuges auf der Basis von Richtungsänderungsdaten berechnet wird, die von dem Richtungssensor eingegeben werden, sowie Fahrtentfernungsdaten, die von dem Entfernungssensor eingegeben werden, und dieser berechnete Koordinatenstandort wird auf der Straßenkarte abgebildet, die auf den Bildschirm des Sichtgerätes abgebildet wird. Die Navigation mit einer Kartenübereinstimmung ist eine solche, welche den Navigator durch die vorstehende Koppelnavigation weiter verbessert und bei welcher der Standort eines Fahrzeuges auf der Straße durch eine Übereinstimmung des Koordinatenstandortes des Fahrzeuges mit der Straße erfaßt, die in dem Kartenspeicher gespeichert ist, und dieser Fahrzeugstandort wird auf der Straße wiedergegeben, die auf dem Bildschirm abgebildet ist.
Bei den beiden Navigationen wird jedoch zur Führung eines Fahrzeuges zu einem Ziel die Position des Ziels auf der Straßenkarte abgebildet, die bildmäßig wiedergegeben wird, und die Route von dem gegenwärtigen Standort zu dem Ziel wird durch den Fahrer des Fahrzeuges geschätzt.
Seit sehr wenigen Jahren ist ein Navigator vorgeschlagen worden, der ein Fahrzeug durch die Eingabe eines Ziels und eines gewünschten Modus der Route (bspw. der kürzesten Entfernungsroute, der kürzesten Zeitroute, usw.) durch den Fahrer vor der Fahrt leitet, wobei eine Route aus dem gegenwärtigen Standort zu dem Ziel durch Benutzung einer Fahrtzeit oder einer Fahrtentfernung als ein Parameter berechnet wird und diese berechnete Route auf der Straßenkarte abgebildet wird, die als Bild wiedergegeben wird.
Bei dem vorstehenden Berechnungsverfahren der Route von dem gegenwärtigen Standort zu dem Ziel ist ein sog. "Dijkstra" Verfahren angenommen worden. Dieses Verfahren setzt ein Netzwerk voraus, das von einem Startpunktknoten zu einem Endpunktknoten führt, wobei nacheinander alle Segmente hinzugefügt werden, die von jedem Knotenpunkt abzweigen, und es wird eine Route berechnet, die zu dem Ziel führt. Wenn dieses Verfahren für eine Berechnung der Route verwendet wird, dann wird die Route, die von dem gegenwärtigen Standort zu dem Ziel führt, mit Sicherheit erhalten werden, solange diese Route existiert.
Als ein Verfahren zum Leiten oder Führen eines Fahrzeuges ist ein Verfahren bekannt, bei welchem ein Fahrzeug entlang einer empfohlenen Route geleitet wird, die auf einer Straßenkarte mit einem vorbestimmten Maßstab abgebildet ist, sowie ein weiteres Verfahren, welches ein Fahrzeug durch die Abbildung nur der Fahrzeugrichtung mit einem Pfeil leitet, der 8 bis 16 Richtungen angibt.
Die vorstehenden herkömmlichen Verfahren ergeben jedoch die folgenden Probleme, da eine Route, weil die Parameter der Routenauswahl nur die Zeit und die Entfernung sind, berechnet wird auf der Basis des einen der beiden Parameter, der von dem Fahrer des Fahrzeuges ausgewählt wird.
(1) Wenn eine Route berechnet wird unter Verwendung desselben Parameters, dann fahren eine große Anzahl von Fahrzeugen auf derselben Route und es ergibt sich ein Verkehrsstau (sog. Hunting-Phänomen).
(2) Da sich das Ausmaß des Verkehrs in Abhängigkeit von den umgebungsbedingungen verändert, wie bspw. dem Zeitbereich, einem Verkehrsunfall, der Straßenlage usw., wird die kürzeste Zeitroute nicht immer zu der kürzesten Zeitroute. In Bezug auf die kürzeste Entfernungsroute ist die Änderung einer Route unvermeidbar als Folge von unerwarteten Bedingungen wie vorstehend beschrieben. Es ist daher nur wenig bedeutsam, einen Parameter mit nur einer Bedeutung einzustellen.
(3) Es ist oft erwünscht, daß ein Modus der Route geändert wird in Übereinstimmung mit verschiedenen Präferenzen, Altersstufen und Gefühlen von verschiedenen Fahrern eines Fahrzeuges. In dem Fall, daß ein Parameter eingestellt ist mit nur einer Bedeutung, besteht das Problem, daß der Modus der Route nicht geändert werden kann.
Wenn eine Route durch das vorerwähnte "Dijkstra" Verfahren berechnet und angenommen wird, daß jeder Knotenpunkt zwei Verzweigungswege relativ zu der Fahrtrichtung hat, dann wird außerdem die Anzahl der Straßensegmente exponential vergrößert. In dem Fall einer großen Anzahl von Knotenpunkten besteht daher das Problem, daß eine wesentliche Zeit benötigt wird, bis die Berechnung einer Route beendet ist.
Obwohl bei diesem Verfahren der Abbildung einer empfohlenen Route auf einer Straßenkarte mit einem vorbestimmten Maßstab es möglich ist, den Standort eines Fahrzeuges aus der Straßenkarte schematisch zu erfassen, weil die empfohlene Route auf der Straßenkarte mit einem Maßstab von etwa 1/10.000 abgebildet ist, besteht weiterhin das Problem, daß es schwierig ist, sofort die Fahrtrichtung abzuschatzen, wenn sich das Fahrzeug einer Kreuzung nähert.
Im Gegensatz dazu hat das Verfahren der Abbildung der Fahrtrichtung eines Fahrzeuges nur mit einem Pfeil mit 8 bis 16 Richtungen eine bessere Visibilität und kann momentan eine zu fahrende Route erfassen, da es die Fahrzeugrichtung mit einfacheren Mustern abbildet. Das Verfahren ergibt weiterhin den Vorteil, daß es eine kleinere Anzahl von Kartendaten hat, die in dem Kartenspeicher gespeichert sind, da die Abbildungsform einfach ist. Es kann jedoch keine Kreuzungen u.dgl. abbilden, wo hochliegende Straßen u.dgl. auf komplizierte Weise kombiniert werden. Da keine Straßenkarte abgebildet wird, kann weiterhin der Standort des Fahrzeuges auf der Straßenkarte nicht abgeschätzt werden. In dem Fall des Suchens eines fremden Zielbereichs besteht weiterhin das Problem, daß das Ziel wegen der Abbildung von Kreuzungen nicht gesucht werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, haben die beiden Verfahren, bei welchen eine empfohlene Route auf einer Straßenkarte in einem vorbestimmten Maßstab abgebildet wird, und das Verfahren, bei welchem die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges nur mit einem Pfeil mit 8 bis 16 Richtungen abgebildet wird, sowohl Vorteile wie auch Nachteile. Zusätzlich besteht das Problem, daß verschiedene Sichtanzeigen benötigt werden in Abhängigkeit von den Attributen verschiedener Straßen (Hauptstraßen oder nicht) den Attributen von verschiedenen Kreuzungen (komplizierte Form oder nicht), Unkenntnissen der Fahrer von Fahrzeugen über die Umgebung u.dgl.
Beispiele von bekannten Navigatorsystemen sind bspw. beschrieben in GB-A-2 079 453, GB-A-2 100 001 und EP-A-0 246 452.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten fahrzeuginternen Navigator bereitzustellen, der es ermöglicht, die für die Berechnung einer Route benztigten Parameter in Übereinstimmung mit den Präferenzen des Fahrers eines Fahrzeuges zu verändern.
Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines verbesserten fahrzeuginternen Navigators, der es ermöglicht, die für die Berechnung einer Route benotigte Zeit zu verringern.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten fahrzeuginternen Navigators, der zu unterschiedlichen Sichtanzeigen in Übereinstimmung mit Attributen der Straßen, Attributen der Kreuzungen und Unkenntnissen der Fahrer von Fahrzeugen über die Umgebung fähig ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Um die vorstehenden Aufgaben zu lösen, besteht der fahrzeuginterne Navigator dieser Erfindung, wie gezeigt in Fig. 1, aus:
einer Kartenspeichereinrichtung (A) zum Speichern von Straßenkartendaten, die aus Straßendaten, bestehend aus der Kombination von Knotenpunkten und Verbindungen, und Hintergrunddaten, wie bspw. Gebäuden, bestehen;
einer Standort-Erfassungseinrichtung (B) zum Erfassen des Standortes eines Fahrzeuges;
einer Initialisierungseinrichtung (C) für die Eingabe der Bedingung für einen Bestimmungsort bzw. ein Ziel und eine Berechnung einer Strecke oder Route, wobei die Initialisierungseinrichtung derart angeordnet ist, daß die Bedingung der Berechnung entweder durch den Fahrer eines Fahrzeuges aus einer Vielzahl von vorgespeicherten Bedingungen der Routenberechnung ausgewählt werden kann, bestimmt auf der Basis einer Auswertungsfunktion Fi =Σ(ami x Am), worin i eine Routen- oder Streckenmoduszahl ist, Σ(am) = 1, am (m = 1, 2... 5) ein gewichtetes Verhältnis von Am ist, bei welchem
A1: gesamte Fahrtzeit der Strecke,
A2: gesamte Fahrtentfernung der Strecke Koeffizient der Geschwindigkeit,
A3: gesamte Fahrtkosten der Strecke Kostenkoeffizient der Einheitszeit,
A4: (Gesamtzahl der Linkskurven der Strecke x Zeitkoeffizient der Linkskurven) + (Gesamtzahl der Rechtskurven der Strecke x Zeitkoeffizient der Rechtskurven), und
A5: Anzahl des Signals von Überholungen x Überholungszeit,
oder durch den Fahrer des Fahrzeuges eingegeben werden kann als die Bedingung für die Berechnung einer geänderten Strecke, die erhalten wird durch die Veränderung eines gewichteten Verhältnisses am der Auswertungsfunktion zu einem gewünschten Wert des Fahrers des Fahrzeuges;
einer Streckenberechnungseinrichtung (D) zum Lesen von Straßenkartendaten, die einen gegenwärtigen Standort enthalten, und des Bestimmungsortes bzw. des Zieles aus der Kartenspeichereinrichtung (A) und zum Berechnen einer empfohlenen Strecke oder Route auf der Basis des Wesens der Straßenkartendaten und der ausgewählten Bedingung der vorgespeicherten oder veränderten Routenberechnung, die durch die Initialisierungseinrichtung (C) eingegeben wurde;
einer Speichereinrichtung (E) zum Speichern der empfohlenen Strecke; und
einer Fahrzeug-Führungseinrichtung (F) zum Erfassen einer Annäherung an eine Kreuzung auf der empfohlenen Strecke auf der Basis des Standortes des Fahrzeuges, der durch die Standort-Erfassungseinrichtung (B) erfaßt wurde, und zum Lesen von Straßenkartendaten, welche die Kreuzung enthalten, aus der Kartenspeichereinrichtung (A) sowie für ein Vergrößern und eine Sichtanzeige der Straßenkarte, welche die Kreuzung enthält, zusammen mit dem Standort des Fahrzeuges und der empfohlenen Route;
wobei die in der Kartenspeichereinrichtung (A) gespeicherten Straßenkartendaten klassifiziert sind in Übereinstimmung mit der Straßenklassifikation von einer Karte der höchsten Klasse, bei welcher der Abstand zwischen den Knotenpunkten der Straßendaten am weitesten ist, zu einer Karte der niedrigsten Klasse, bei welcher der Abstand zwischen den Knotenpunkten der Straßendaten am engsten ist, und wobei die Streckenberechnungseinrichtung (D) einen Strecken- Speicher- und Zugriffsbereich definiert auf der Basis einer geradlinigen Entfernung, die von dem gegenwärtigen Standort zu dem Ziel oder Bestimmungsort führt, und welche, wenn der Strecken-Speicher- und Zugriffsbereich bei der Karte mit derselben Klasse ist, eine empfohlene Strecke berechnet durch Hinzufügung bei der Karte mit derselben Klasse der Anschlüsse, die von einem Knotenpunkt (a) am nächsten zu dem gegenwärtigen Standort zu einem Knotenpunkt (b) am nächsten zu dem Bestimmungsort führt, und welche, wenn der Strecken-Speicher- und Zugriffsbereich nicht bei derselben Klasse ist, von den Straßendaten einen Anschlußknotenpunkt (c) am Ort des gegenwärtigen Standortes erfaßt, welcher eine Karte der niedrigeren Klasse mit einer Karte der höheren Klasse verbindet, sowie einen Anschlußknotenpunkt (d) am Zielort, der die Karte der niedrigeren Klasse mit der Karte der höheren Klasse verbindet, und welche eine empfohlene Strecke berechnet, die von einem Knotenpunkt (a) am nächsten zu dem gegenwärtigen Standort zu einem Knotenpunkt (b) am nächsten zu dem Bestimmungsort führt durch die Summe einer Strecke der Karte der niedrigeren Klasse von dem Knotenpunkt (a) am nächsten zu dem gegenwärtigen Standort zu einem Anschlußknotenpunkt (c) am Ort des gegenwärtigen Standortes, einer Strecke der Karte der niedrigen Klasse von dem Knotenpunkt (b) am nächsten zu dem Bestimmungsort zu dem Anschlußknotenpunkt (d) an dem Zielort und einer Strecke der Karte der höheren Klasse von dem Anschlußknotenpunkt (c) am Ort des gegenwärtigen Standortes zu dem Anschlußknotenpunkt (d) am Zielort.
Die vorerwähnte Fahrzeug-Führungseinrichtung (F) kann auf der Straßenkarte einen Ausgangspunkt der empfohlenen Strecke anzeigen, berechnet durch die Streckenberechnungseinrichtung (D), und den Standort des Fahrzeuges, bis das Fahrzeug den Ausgangspunkt erreicht, die empfohlene Strecke anzeigt, den Standort des Fahrzeuges und die Gestaltung der Kreuzung oder des Anschlusses auf der Gesamtheit eines Bildschirmes oder eines Fensters des Bildschirmes während der Fahrt auf der empfohlenen Strecke sowie auch auf der Straßenkarte den Bestimmungsort und den Standort des Fahrzeuges während der Fahrt von einem Endpunkt der empfohlenen Strecke zu dem Bestimmungsort anzeigt.
Die vorerwähnte Fahrzeug-Führungseinrichtung (F) kann eine Anzeige einer Straßenkarte und den Standort des Fahrzeuges ausführen oder eine Anzeige der empfohlenen Strecke, des Standortes des Fahrzeuges und die Gestaltung eines Anschlusses oder einer Kreuzung oder auch eine Anzeige der Kombination einer Straßenkarte, einer empfohlenen Strecke, des Standortes des Fahrzeuges und der Gestaltung des Anschlusses oder der Kreuzung, in Abhängigkeit von den Attributen der Straße, den Attributen der Anschlüsse oder Kreuzungen und der Unkenntnis des Fahrers des Fahrzeuges über die örtlichen Bereiche.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden und weitere Aufgaben und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, bei welchen
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist zur schematischen Darstellung des Prinzips eines fahrzeuginternen Navigators gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm ist zur schematischen Darstellung einer Ausführungsform des fahrzeuginternen Navigators gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 die Hardware des Streckenberechnungsteils, des Hauptspeichers und des Ausgangssteuergerätes der Fig. 2 darstellt;
Fig. 4a die Form einer Anzeige zeigt, bevor sich das Fahrzeug dem Ausgangsknotenpunkt der empfohlenen Strecke nähert;
Fig. 4b eine andere Form einer Anzeige zu dem Zeitpunkt zeigt, wenn sich das Fahrzeug dem Ausgangsknotenpunkt angenähert hat;
Fig. 5a und 5b Initialiesierungsmenus zeigen, die auf dem Bildschirm des Video-Displaygerätes der Fig. 2 abgebildet sind;
Fig. 5c eine Straßenkarte einer ersten Schicht zeigt, die aus Autobahnen und Hauptstraßen besteht;
Fig. 5d eine Straßenkarte einer zweiten Schicht zeigt, die aus Autobahnen, Hauptstraßen und Nebenstraßen besteht;
Fig. 5e eine Straßenkarte einer dritten Schicht zeigt, die aus allen Straßen mit Alleewegen besteht;
Fig. 5f eine Sichtanzeige des gegenwärtigen Standortes eines Fahrzeuges zeigt, nachdem die Initialisierung eingegeben wurde;
Fig. 6A und 6B Bockdiagramme sind, welche die Hauptstufen des Prozesses zeigen, der für die Streckenberechnung benutzt wird;
Fig. 7A ein Schaubild ist, das zur Erläuterung der Einstellung eines Strecken-Speicher- und Zugriffsbereichs dient, wenn die geradlinige Entfernung zwischen dem gegenwärtigen Standort und dem Ziel kurz ist;
Fig. 7B eine Schemaansicht ist, die zur Erläuterung der Einstellung der Strecken-Speicher- und Zugriffsbereiche dient, wenn die geradlinige Entfernung zwischen dem gegenwärtigen Standort und dem Ziel lang ist;
Fig. 8 ein Blockdiagramm ist, welches die Hauptstufen des Prozesses zeigt, der für die Streckenführung benutzt wird; und
Fig. 9A bis 9C graphische Darstellungen von komplizierten Anzeigen oder Kreuzungen zeigen, die auf dem Bildschirm in Übereinstimmung mit der Ausführungsform des fahrzeuginternen Navigators gemäß der vorliegenden Erfindung abgebildet werden.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Unter Bezugnahme nunmehr in größerem Detail auf die Zeichnungen und zuerst auf Fig. 2 ist dort eine bevorzugte Ausführungsform eines fahrzeuginternen Navigators in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Der fahrzeuginterne Navigator besteht aus einem Video- Display 1, einer Konsole 2, einem Kartenspeicher 3, einem Speicherantrieb 4, einem Tastfeld 5, einem Initialisierungsteil 6, einem Streckenberechnungsteil 7, einem Hauptspeicher 8, einem Entfernungssensor 9, einem Richtungssensor 10, einem Positionsgeber 11, einem Ausgabe-Steuergerät 12 und einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 13. Die Bezugsziffer 14 gibt eine Verbindungsvorrichtung zum Empfang von Straßeninformationen an, die von einer Kontrollstation übertragen werden, und 15 gibt eine Tonsendevorrichtung für eine Information des Fahrers eines Fahrzeuges an, daß sich das Fahrzeug einer Kreuzung annähert.
Das Video-Display 1 ergibt eine Sichtanzeige für eine Textinformation und Liniengraphik, wie bspw. Initialisierungsmenus, Straßenkarten, Fahrzeugs tandort, empfohlene Routen u.dgl. an vorbestimmten Punktpositionen. Für ein solches Video-Display 1 kann ein CRT-Display (Kathodenstrahlröhre), ein Kristalltafeldisplay od.dgl. verwendet werden.
Die Konsole 2 hat eine Tastatur (nicht gezeigt), welche es dem Fahrer eines Fahrzeuges erlaubt, dieses Gerät zu starten und zu stoppen und einen Cursor auf dem Bildschirm des Displays 1 zu bewegen und die auf dem Bildschirm abgebildete Straßenkarte abzurollen.
Der Kartenspeicher 3 unterteilt die Japanische Straßenkarte in Gitterblöcke und speichert Straßenkartendaten, die aus Straßendaten bestehen, welche die Kombination von Knotenpunkten und Anschlüssen umfassen, sowie Hintergrunddaten, wie bspw. Gebäude u.dgl. Diese Straßenkartendaten werden für eine graphische Anzeige und eine Streckenberechnung benutzt. Für diesen Kartenspeicher 3 wird ein Speicher mit einem Massenspeichermedium benutzt, wie bspw. einem CD-ROM, einem Magnetband u.dgl.
Eine detailliertere Beschreibung des vorstehenden Kartenspeichers 3 wird nachfolgend wiedergegeben.
Der Kartenspeicher 3 unterteilt die Japanische Straßenkarte mit einem Maßstab von 1/2.500 oder 1/10.000 mit einem Unterschied der Länge von 1 Grad und einem Unterschied der Breite von 40 Minuten und besteht aus einem ersten Gitter (Fig. 5C) mit Abständen in der Länge und in der Breite von etwa 80 km x 80 km, einem zweiten Gitter (Fig. 5D), welches 1/64 des ersten Gitters ist und so Abstände in der Länge und der Breite von etwa 10 km x 10 km hat, und einem dritten Gitter (Fig. 5E), welches 1/100 des zweiten Gitters ist und so Abstände in der Länge und der Breite von etwa 1 km x 1 km hat. Die Straßennetzdaten des ersten Gitters bis zu dem dritten Gitter sind zu drei Klassen einer ersten Schicht bis zu einer dritten Schicht gruppiert. Die Straßen der ersten Schicht bestehen aus Autobahnen und Hauptstraßen. Die Straßen der zweiten Schicht bestehen aus den Straßen der ersten Schicht und Nebenstraßen. Die Straßen der dritten Schicht bestehen aus allen Straßen unter Einschluß von Alleewegen.
Die Knotenpunkte bestehen aus Anschluß- oder Kreuzungsknoten und Hilfsknoten, die zwischen den Kreuzungsknoten angeordnet sind. Als Knotendaten sind eine Knotennummer, eine Adresse des Knotens des Gitter der höheren Klasse oder der niedrigen Klasse entsprechend der Knotennummer oder der Adressen der Knoten der umgebenden Gitter entsprechend der Knotennummer, der Adressen der umgebenden Knoten, der Adressen der mit den Knoten verbundenen Anschlüsse usw. angegeben.
Die Anschlußdaten sind eine Anschlußnummer, Adressen der Knoten des Anschlußausgangspunktes und des Anschlußendpunktes, die Anschlußentfernung, Zeitdaten, die für die Zurücklegung eines Anschlusses benötigt werden, eine Straßenklassifikation (Autobahnen, Hauptstraßen, Nebenstraßen), Straßenbreite, Verkehrsbeschränkungen, wie bspw. Einbahnstraßen, Abbiegebeschränkungen, Zollstraßen, usw.
Die Hintergrunddaten enthalten Schienenwege, Flüsse, Ortsnamen, Sehenswürdigkeiten, Orte, die von dem Fahrer eines Fahrzeuges zuvor gespeichert wurden, Konturen u.dgl. Die Konturen werden generell nicht abgebildet, sie werden jedoch als Daten zu dem Zeitpunkt der Initialisierung eines Streckenmodus verwendet. Es wird angemerkt, daß der Abstand zwischen den Knotenpunkten auf einen noch weiter verringerten Abstand eingestellt werden kann, in Abhängigkeit von dem Fassungsvermögen des Kartenspeichers 3 oder der Verarbeitungsgeschwindigkeit des Streckenberechnungsteils 7.
Das Tastfeld 5 ist an dem Bildschirm des Displays 1 angeordnet, weist Übertragungselektroden auf, die mit identischen Mustern in der Form einer Matrix angeordnet sind, und gibt die Position aus, die durch den Fahrer eines Fahrzeuges an dem Initialisierungsteil 6 eingetastet wurde.
Der Initialisierungsteil 6 bewirkt die Anzeige einer Straßenkarte an dem Display 1 für die Eingabe eines Bestimmungsortes, einer Vielzahl von Streckenarten auf der Basis einer Auswertungsfunktion Fi, welche durch die folgende Gleichung (I) definiert ist, und Zahlen zur Veränderung des Wertes eines gewichteten Verhältnisses am der Auswertungsfunktion Fi, sodaß der Fahrer eines Fahrzeuges veranlaßt wird, die Displayposition zu tasten, um einen Bestimmungsort und einen gewünschten Streckenmodus einzugeben.
Fi = Σ(ami x Am) (I)
worin i eine Streckenmoduszahl ist, Σ(am) = 1, am (m = 1, 2, ...n) ein gewichtetes Verhältnis von Am ist, bei welchem
A1: gesamte Fahrtzeit der Strecke,
A2: gesamte Fahrtentfernung der Strecke Koeffizient der Geschwindigkeit,
A3: gesamte Fahrtkosten der Strecke Kostenkoeffizient der Einheits zeit,
A4: (Gesamtzahl der Linkskurven der Strecke x Zeitkoeffizient der Linkskurven) + (Gesamtzahl der Rechtskurven der Strecke x Zeitkoeffizient der Rechtskurven), und
A5: Anzahl des Signals von Überholungen x Überholungszeit.
Die Einstellung u.dgl. der vorerwähnten Ziel- und Aus wertungsfunktion Fi werden insbesondere in Übereinstimmung mit den Initialisierungsmenus durchgeführt, die auf dem Display 1 angezeigt werden. Als solche Initialisierungsmenus sind die folgenden vorhanden:
(1) Ortseinstellmenu: Es zeigt eine Straßenkarte an und veranlaßt den Fahrer eines Fahrzeuges zum Tasten der Position eines Bestimmungsortes auf der angezeigten Straßenkarte und auch der Positionen der fortschreitenden Punkte auf der Route.
(2) Streckenmodus-Einstellmenu: Es zeigt mehrere Arten eines Streckenmodus an entsprechend der Auswertungsfunktion Fi, deren gewichtetes Verhältnis am durch den Fahrer des Fahrzeuges zuvor gespeichert wurde, und es veranlaßt den Fahrer des Fahrzeuges zum Tasten der Position eines gewünschten Streckenmodus. Als Streckenmodus ist ein Modus vorhanden, der eine Präferenz einer kürzesten Zeitroute hat, bei welcher das gewichtete Verhältnis al des Zeitparameters A1 der Auswertungsfunktion Fi am größten angegeben wurde, einen Modus, der eine Präferenz zu einer kürzesten Entfernungsroute hat, wobei das gewichtete Verhältnis a2 des Entfernungsparameters A2 am größten angeben wurde, einen Modus mit einer Präferenz zu der Route mit Minimalkosten, wobei das gewichtete Verhältnis a3 des Fahrt- oder Reisekostenparameters A3 am größten angeben wurde, und einen Modus mit einer Präferenz an eine Route mit den wenigstens Rechts- und Linkskurven, wobei das gewichtete Verhältnis a4 der Anzahl der Rechts- und Linkskurven am größten angegeben wurde. Zusätzlich zu diesen Streckenarten ist ein Streckenmodus mit einer Präferenz an Sehenswürdigkeiten vorhanden, ein Streckenmodus mit einer Präferenz an Straßen, die dem Fahrer des Fahrzeuges bekannt sind, ein Streckenmodus mit einer Präferenz an Straßen entlang von Bergen, ein Streckenmodus mit einer Präferenz an Straßen entlang von Küsten und ein Streckenmodus mit einer Präferenz an breitere Straßen. Diese Streckenarten wie vorbeschrieben können in Übereinstimmung mit den Anschlußdaten (Typ, Entfernung, Fahrtzeit, usw.) und den Hintergrunddaten (Ortsname, berühmte Sehenswürdigkeit, Kontur, usw.) eingegeben werden.
(3) Verhältnis-Einstellmenu: Es zeigt die Werte der gewichteten Verhältnisse für eine Veränderung des Inhalts der Auswertungsfunktion Fi an und veranlaßt den Fahrer des Fahrzeuges für ein Eintasten des Wertes eines gewünschten gewichteten Verhältnisses. Wenn bspw. für das gewichtete Verhältnis al die Zahl 1 ausgewählt wird, dann wird die Auswertungsfunktion Fi zu Fi = A1 und die berechnete Strecke wird die kürzeste Zeitstrecke.
(4) Andere Einstellmenus: Es ist noch ein Menu vorhanden, welches die Art der Anzeigeform anzeigt, wie bspw. ein Rotationsmodus, der die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges fixiert und die Umgebungskarte an dem Fahrzeug rotiert, ein Feststellmodus, der eine Karte in der Nordrichtung fixiert, usw. Der Fahrer des Fahrzeuges tastet die Position eines gewünschten Anzeigemodus, um diesen Modus einzugeben.
Es wird angemerkt, daß der vorerwähnte Bestimmungsort auch über die Tastatur der Konsole 2 eingegeben werden kann. In diesem Fall kann der Bestimmungsort auch durch seine Auswahl von den Ortsdaten eingegeben werden, wie bspw. der Ortsnamenliste, der Liste von berühmten Sehenswürdigkeiten und von Orten, die von dem Fahrer des Fahrzeuges zuvor gespeichert wurden. Zusätzlich ist es möglich, daß der Fahrer oder die Fahrerin eines Fahrzeuges aufeinanderfolgende Orte auf der Strecke bestimmt.
In Übereinstimmung mit der Einstellung des Bestimmungsortes durch den Fahrer des Fahrzeuges liest der Streckenberechnungsteil 7 aus dem Kartenspeicher 3 einen vorbestimmten Bereich von Straßenkartendaten aus, die einen Knotenpunkt auf einer Straße am nächsten zu dem gegenwärtigen Standort des Fahrzeuges hat, der durch den Positionsgeber 11 (nachfolgend angegeben als ein Ausgangspunktknoten) erfaßt wurde, und einen Knotenpunkt auf einer Straße am nächsten zu dem Bestimmungsort (nachfolgend angegeben als ein Endpunktknoten). Der Streckenberechnungsteil 7 berechnet dann eine empfohlene Strecke, die von dem Ausgangsknoten zu dem Endpunktknoten führt unter der Bedingung der Auswertungsfunktion Fi, entsprechend dem Streckenmodus, der von dem Fahrer des Fahrzeuges eingegeben wurde, und in Übereinstimmung mit dem vorerwähnten "Dijkstra" Verfahren. Zusätzlich verändert der Streckenberechnungsteil 7 den Inhalt der Auswertungsfunktion Fi in Übereinstimmung mit dem Wert des gewichteten Verhältnisses am, das von dem Fahrer des Fahrzeuges eingegeben wurde, und auf der Basis dieser veränderten Auswertungsfunktion wird eine empfohlene Strecke berechnet, die von dem Ausgangspunktknoten zu dem Endpunktknoten führt. Die Berechnung dieser empfohlenen Strecke wird auf der Basis der Knotenadressen des Gitters der höheren Klasse, die mit den Ausgangspunkt- und Endpunktknoten verbunden sind, durch ein Suchen der Knoten des Gitters der höheren Klasse und durch Verwendung der Straßenkartendaten des Gitters der höheren Klasse ausgeführt.
Der Hauptspeicher 8 speichert vorübergehend die empfohlene Strecke, die von dem Streckenberechnungsteil 7 berechnet wurde. Er speichert konkret die Anschluß- bzw. Kreuzungsknoten.
Der Positionsgeber 11 hat einen Kartenspeicher ha für die Positionserfassung und einen Mikrocomputer 11b. Der Kartenspeicher 11a für die Ortserfassung speichert die Adresse der geteilten Knotenpunkte, die alle Straßen in einem vorbestimmten Bereich unterteilen (bspw. einer Straßenkarte mit einem Maßstab von 1/500) zu Intervallen mit einem vorbestimmten Abstand, Adressen von Anschluß- bzw. Kreuzungsknoten und Adressen von Umgebungsknotenpunkten, die mit jedem Knotenpunkt zugeordnet sind. Die Position der Knotenpunkte wird in Übereinstimmung mit den Wegen bestimmt, die ein Fahrzeug tatsächlich fährt. Der Mikrocomputer 11b des Positionsgebers 11 berechnet die Fahrtspurendaten durch ein Integrieren der Entfernungsdaten, die durch den Entfernungssensor 9 erfaßt werden, und ein Integrieren der Richtungsänderungsdaten, die durch den Richtungssensor 10 erfaßt sind, und erfaßt den Standort des Fahrzeuges auf der Basis der Ähnlichkeit dieser berechneten Fahrtspurendaten und der Straßenmuster, die in dem Kartenspeicher 11a für eine Erfassung des Standortes gespeichert sind. Der Richtungssensor 10 erfaßt Veränderungen in der Richtung des Fahrzeuges während der Fahrt und kann aus einem Erdmagnetismussensor, einem Kreiselkompaß, Sensoren der Radwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeuges für die Erfassung eines Lenkungswinkels aus der Differenz zwischen der Anzahl der Drehungen der linken und rechten Fahrzeugräder, od.dgl. bestehen. Der Entfernungssensor 9 erfaßt die Entfernung, die ein Fahrzeug zurückgelegt hat, aus der Fahrzeuggeschwindigkeit oder aus der Anzahl der Drehungen des Fahrzeugrades und kann aus Sensoren für die Radgeschwindigkeit des Fahrzeuges, Fahrzeug- Geschwindigkeitssensoren od.dlg. bestehen. Es ist auch möglich, daß der Kartenspeicher 11 a für die Erfassung des Standortes und der Kartenspeicher 3 gemeinsam benutzt werden.
Fig. 3 zeigt die Hardware-Struktur des vorerwähnten Streckenberechnungsteils 7, des Hauptspeichers 8 und des Ausgabe- Steuergerätes 12. An eine Sammelleitung 16 sind der Hauptspeicher 8, ein erster ROM-Speicher 17, der die Programme für die Streckenberechnung speichert, ein zweiter ROM-Speicher 18, der die Programme für die Streckenführung speichert, eine erste zentrale Verarbeitungseinheit (erste CPU) 19, welche die empfohlene Streckenberechnung ausführt sowie die Streckenführung auf der Basis der Streckenberechnungsprogramme und der Streckenführungsprogramme, die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 13 und eine zweite CPU 20 für eine Anzeige angeschlossen sind. Mit der zweiten CPU 20 für eine Anzeige ist ein Rahmenspeicher 21 verbunden. Mit der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 13 ist die Verbindungsvorrichtung 14 und die Tonausgabevorrichtung 15 verbunden. Der erste ROM 17, der zweite ROM 18 und die erste CPU 19 führen die Streckenberechnung und die Streckenführung aus. Die zweite CPU 20 und das Ausgabe-Steuergerät 12, das aus dem Rahmenspeicher 21 besteht, ergeben eine Anzeige der Straßenkarten u.dgl. mit einer vorbestimmten Form.
Die erste CPU 19 bestimmt die Auswertungsfunktion Fi in Übereinstimmung mit dem ausgewählten oder veränderten Streckenmodus von dem Initialisierungsteil 6. In Überstimmung mit dem von dem Fahrer des Fahrzeuges ausgewählten Bestimmungsort liest die erste CPU 19 die Straßennetzdaten, welche die Ausgangspunkt- und Endpunktknoten enthalten, aus dem Kartenspeicher 3 aus (wobei die erste Schicht oder die zweite Schicht verwendet wird). Auf der Basis der bestimmten Auswertungsfunktion Fi berechnet danach die erste CPU 19 eine empfohlene Strecke, die von dem Ausgangspunktknoten zu dem Endpunktknoten führt. Auf der Basis einer Information über einen Verkehrsstau u.dgl., die über die Verbindungsvorrichtung 14 eingegeben ist, berechnet die erste CPU 19 auch eine neue empfohlene Strecke. Die durch die erste CPU 19 berechnete empfohlene Strecke wird vorübergehend in dem Hauptspeicher 8 gespeichert, und jeweils dann, wenn sich das Fahrzeug dem Ausgangspunktknoten, dem Endpunktknoten oder Anschlüssen bzw. Kreuzungen nähert, die in dem Hauptspeicher 8 gespeichert wurden, werden die Straßenkartendaten, welche Anschlüsse bzw. Kreuzungen enthalten, aus dem Kartenspeicher 3 ausgelesen. Diese Straßenkartendaten werden im Format gewandelt zu den Rotation-Displaydaten, die in dem Rotationsmodus verwendet werden, der die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges fixiert, und es wird die Umgebungskarte an dem Standort des Fahrzeuges rotiert, und sie werden auch im Format gewandelt zu einer Displayform einer besseren Visibilität und werden dann an das Ausgabesteuergerät 12 übertragen. Zusätzlich gibt die erste CPU 19 ein Warnsignal an die Tonausgabevorrichtung 15 aus, die dann ein hörbares Warnpausenzeichen erzeugt, daß sich das Fahrzeug Kreuzungen annähert.
Die zweite CPU 20 schreibt die Straßenkartendaten, die im Format durch die erste CPU 19 umgewandelt wurde, in den Rahmenspeicher 21 ein und bewirkt eine Abbildung der Straßenkartendaten auf dem Display 1.
Die Fig. 4A und 4B sind Schaubilder, die zur Erläuterung der vorstehend beschriebenen Displayform dienen. Fig. 4A ist ein Schaubild, das eine Displayform zeigt, bevor sich ein Fahrzeug dem Ausgangsknotenpunkt (a) nähert, während Fig. 4B ein Schaubild ist, das eine Displayform zu dem Zeitpunkt zeigt, wenn sich ein Fahrzeug dem Ausgangsknotenpunkt (a) genähert hat. Wenn sich das Fahrzeug in einer Position befindet, die sich über eine vorbestimmte Entfernung von einem Ausgangspunktknoten (a) befindet, dann wird also ein weiter Bereich einer Straßenkarte abgebildet, während wenn das Fahrzeug in die Nähe des Ausgangpunktknotens (a) kommt, eine Straßenkarte, welche den Ausgangspunktknoten (a) enthält, der Standort des Fahrzeuges (e) und die empfohlene Strecke (f) in einem vergrößerten Maßstab abgebildet werden, wie es in Fig. 4B gezeigt ist. Es wird angemerkt, daß durch Bereitstellung eines Fensters in dem Bildschirm des Displays 1 eine Displayform einer besseren Visibilität ebenfalls innerhalb des Fensters abgebildet werden kann, während ein weiter Bereich einer Straßenkarte außerhalb des Fensters abgebildet wird.
Der Betrieb des fahrzeuginternen Navigators, der wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, wird nunmehr im Detail unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 8 beschrieben.

Der Initialisierungsbetrieb wird wie folgt durchgeführt:

(1) Wie gezeigt in Fig. 5A ist dort ein Modus angegeben, der eine Präferenz für eine kürzeste Zeitstrecke ergibt, ein Modus mit einer Präferenz für eine kürzeste Entfernungsstrecke, ein Modus mit einer Präferenz für eine Strecke mit minimalen Kosten, u.dgl. Der Fahrer des Fahrzeuges tastet die Position eines gewünschten Modus, um einen für die Streckenberechnung aus der durch das Display 1 abgebildeten Liste auszuwählen.
(2) Nach der Auswahl des gewünschten Modus bestimmt der Fahrer des Fahrzeuges, ob ein gewichtetes Verhältnis geändert wird oder nicht, wie gezeigt in Fig. 5B. Wenn die Antwort des Fahrers des Fahrzeuges "NEIN" ist, dann wird eine empfohlene Strecke mit dem vorhergehenden Modus ausgewählt. Wenn die Antwort "JA" ist, dann werden das gewichtete Verhältnis am und die Zahlen zum Einstellen dieses Verhältnisses am abgebildet. Der Fahrer des Fahrzeuges tastet die Position einer gewünschten Zahl.
(3) Das gewichtete Verhältnis am der Auswertungsfunktion Fi wird in Übereinstimmung mit der durch den Fahrer des Fahrzeuges ausgewählten Zahl geändert.
(4) Danach wird die Straßenkarte der ersten Schicht wie gezeigt in Fig. 5C, abgebildet. In dem Fall, daß die vorstehenden Eingabeprozesse (1) bis (3) unterblieben sind und der Eingabeprozeß (4) ausgeführt wird, wird ein Streckenmodus, der von dem Fahrer des Fahrzeuges unter den Streckenmoden des Eingabeprozesses (1) ausgewählt wurde, ausgewählt.
(5) Der Fahrer des Fahrzeuges tastet die Position des Gitters der ersten Schicht, welche den Bestimmungsort enthält, um das Gitter der zweiten Schicht auszuwählen, welche diesen Bestimmungsort enthält. Die ausgewählte Straßenkarte der zweiten Schicht wird dann abgebildet, wie es in Fig. 5D gezeigt ist.
(6) Die Position des Gitters der zweiten Schicht, welche den Bestimmungsort enthält, wird getastet, um das Gitter der dritten Schicht auszuwählen, welche den Bestimmungsort enthält. Diese Position des Gitters der ausgewählten dritten Schicht kann als ein Bestimmungsort ausgewählt werden. Der zentrale Bereich der Straßenkarte der ausgewählten dritten Schicht wird dann abgebildet, wie es in Fig. 5E gezeigt ist.
(7) Die Position des Bestimmungsortes wird gesucht und getastet durch ein Abrollen der Straßenkarte der dritten Schicht, wie gezeigt in Fig. 5E.
(8) Nachdem die Initialisierung auf diese Weise wie vorbeschrieben ausgeführt wurde, wird das Display der Fig. 5E zurück zu dem Display des gegenwärtigen Standortes des Fahrzeuges gebracht, wie in Fig. 5F gezeigt, und es wird die Berechnung der empfohlenen Strecke durchgeführt.
Die Fig. 6A und 6B sind Blockdiagramme, welche die Hauptprozeßstufen zeigen, die für die Streckenberechnung verwendet sind, Fig. 7A ist ein Schaubild, das zur Erläuterung der Einstellung eines Speicher- und Zugriffsbereichs einer Strecke dient, wenn eine geradlinige Entfernung zwischen dem gegenwärtigen Standort und dem Bestimmungsort kurz ist, und Fig. 7B ist eine schematische Ansicht, die zur Erläuterung der Einstellung von Speicher- und Zugriffsbereichen einer Strecke dient, wenn die Entfernung lang ist.
In der Stufe 1 der Fig. 6A werden der durch den Positionsgeber 11 erfaßte Standort des Fahrzeuges und der vorerwähnte Bestimmungsort eingegeben. Wenn der gegenwärtige Standort oder der Bestimmungsort ein Alleeweg ist, dann wird in der Stufe 2 keine automatische Speicher- und Zugriffsfunktion ausgeführt und es wird ein Knotenpunkt an der nächsten Straße in Bezug auf den gegenwärtigen Standort definiert als der vorerwähnte Ausgangspunktknoten (a), während ein Knotenpunkt auf der nächsten Straße von dem Bestimmungsort definiert wird als der vorerwähnte Endpunktknoten (b). In der Stufe 3 wird bestimmt, ob die geradlinige Entfernung L, die von dem gegenwärtigen Standort zu dem Bestimmungsort führt, länger ist als eine vorbestimmte Entfernung x. Diese Entfernung x beträgt etwa 20 km für städtische Bereiche und etwa 30 km für Vorortsbereiche. Wenn bestimmt wird, daß die geradlinige Entfernung L kürzer ist als die vorbestimmte Entfernung x, dann wird ein Rechteckbereich der zweiten Schicht, welche den gegenwärtigen Standort und den Bestimmungsort zeigt, in der Stufe 4 eingestellt, wie gezeigt in Fig. 7A. In der Stufe 5 wird eine empfohlene Strecke berechnet auf der Basis der Auswertungsfunktion Fmi in Übereinstimmung mit dem zuvor eingestellten Streckenmodus. In der Stufe 6 wird bestimmt, ob eine empfohlene Strecke zu dem Endpunktknoten (b) berechnet ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die empfohlene Strecke zu dem Endpunktknoten (b) nicht berechnet wurde, dann wird der in der Stufe 4 eingestellte Rechteckbereich vergrößert und werden die Stufen 5 und 6 wiederholt. In diesem Fall ist die Anzahl der Vergrößerungen des Bereichs begrenzt, um eine äußere Schleife zu vermeiden.
In der vorstehenden Stufe 6 geht die Stufe 6 zu der Stufe 8 der Fig. 6B weiter, wenn bestimmt wurde, daß die empfohlene Strecke berechnet worden ist, um die Verarbeitung der Berechnung der empfohlenen Strecke zu vollenden.
Wenn in der vorstehenden Stufe bestimmt wird, daß die geradlinige Entfernung L länger ist als die vorbestimmte Entfernung x, dann geht die Stufe 3 zu der Stufe 9 weiter, und in der Stufe 9 wird ein quadratischer Bereich innerhalb der zweiten Schicht eingestellt, welche den gegenwärtigen Standort enthält, wie gezeigt in Fig. 7B. In der Stufe 10 werden ein Knotenpunkt des zweiten Gitters und ein Knotenpunkt des ersten Gitters, die mit dem Ausgangspunktknoten (a) verbunden sind (nachfolgend angegeben als ein Verbindungsknoten (c) einer seitlichen Ausgangspunkt-Zwischenschicht), gesucht, und es wird eine empfohlene Strecke von dem Ausgangspunktknoten (a) zu dem Verbindungsknoten (c) der seitlichen Ausgangspunkt-Zwischenschicht berechnet auf der Basis der Auswertungsfunktion Fi. In der Stufe 11 wird bestimmt, ob die empfohlene Strecke zu dem Verbindungsknoten (c) der seitlichen Ausgangspunkt-Zwischenschicht berechnet wurde oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß der Verbindungsknoten (c) der seitlichen Ausgangspunkt-Zwischenschicht nicht berechnet wurde, dann wird der in der Stufe 9 eingestellte quadratische Bereich in der Stufe 12 vergrößert und werden die Stufen 10 und 11 wiederholt. In diesem Fall wird die Anzahl der Vergrößerungen des quadratischen Bereichs ebenfalls begrenzt, um eine äußere Schleife zu vermeiden. Wenn in der vorerwähnten Stufe 11 bestimmt wird, daß die empfohlene Strecke zu dem Verbindungsknoten (c) der seitlichen Ausgangspunkt-Zwischenschicht berechnet wurde, dann geht die Stufe 11 zu der Stufe 13 der Fig. 6B weiter und es wird ein Rechteckbereich in der ersten Schicht eingestellt, wie gezeigt in Fig. 7B. In der Stufe 14 wird eine empfohlene Strecke von dem Verbindungsknoten (c) der seitlichen Ausgangspunkt-Zwischenschicht zu dem quadratischen Bereich des Endpunktes, der den Bestimmungsort enthält, berechnet auf der Basis der Auswertungsfunktion Fmi, die von dem Fahrer des Fahrzeuges eingestellt wurde. In der Stufe 15 wird bestimmt, ob der quadratische Bereich des Endpunktes erreicht worden ist oder nicht (d.h. ob die empfohlene Strecke berechnet wurde oder nicht). Wenn bestimmt wird, daß die empfohlene Strecke nicht berechnet wurde, dann werden die Stufen 13 und 14 wiederholt.
Wenn die empfohlene Strecke in der vorerwähnten Stufe 14 berechnet wurde, dann wird ein Knotenpunkt, der innerhalb des quadratischen Bereichs mit dem Endpunktknoten (b) verbunden ist (nachfolgend angegeben als ein Verbindungsknoten (d) einer Endpunkt-Zwischenschicht), in der Stufe 16 gesucht, wie gezeigt in Fig. 7B. In der Stufe 17 wird eine empfohlene Strecke von dem Verbindungsknoten (d) der End punkt-Zwischenschicht zu dem Endpunktknoten (b) berechnet auf der Basis der Auswertungsfunktion Fi, die von dem Fahrer des Fahrzeuges eingestellt wurde. In der Stufe 18 wird bestimmt, ob eine empfohlene Strecke von dem Knotenpunkt (d) der Endpunkt-Zwischenschicht zu der zweiten Schicht berechnet wurde oder nicht. Wenn die empfohlene Strecke nicht berechnet wurde, dann wird der quadratische Bereich in der Stufe 19 vergrößert und es werden die Stufen 17 und 18 wiederholt. Wenn in der Stufe 18 bestimmt wird, daß die empfohlene Strecke berechnet wurde, dann geht die Stufe 18 zu der Stufe 8 weiter, um die Berechnung der empfohlenen Strecke zu vollenden.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der Berechnung der empfohlenen Strecke gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Basis einer geradlinigen Entfernung, die von dem gegenwärtigen Standort zu dem Bestimmungsort führt, der Bereich des zweiten Gitters bestimmt zu einem Rechteckbereich für ein Berechnung einer kurzen Entfernungsstrecke oder zu einem quadratischen Bereich für eine Berechnung einer langen Entfernungsstrecke. Da nur Straßennetzdaten innerhalb des vorerwähnten Rechteckbereichs in dem Fall der Berechnung einer kurzen Entfernungsstrecke gelesen werden, kann die für das Lesen der Straßennetzkarten benötigte Zeit verkürzt werden. Da die empfohlene Strecke durch eine Hinzufügung von Straßensegmenten in dem definierten Bereich berechnet wird, kann weiterhin die für ein Berechnen der Strecke, die vondEm Ausgangspunktknoten (a) zu dem Endpunktknoten (b) führt, stark gekürzt werden. In dem Fall der Berechnung einer langen Entfernungsstrecke werden die Strecke zwischen dem Ausgangspunktknoten (a) und dem Verbindungsknoten (c) der seitlichen Ausgangspunkt-Zwischenschicht und die Strecke zwischen dem Endpunktknoten (b) und dem Knoten (d) der Endpunkt-Zwischenschicht im quadratischen Bereich des zweiten Gitters berechnet und es wird die Strecke zwischen dem Verbindungsknoten (c) der seitlichen Ausgangspunkt- Zwischenschicht und dem Knoten (d) der Endpunkt-Zwischenschicht in der Schicht der höheren Klasse (erste Schicht) berechnet, die aus Autobahnen und Hauptstraßen besteht. Selbst wenn eine zu berechnende Strecke eine Strecke einer langen Entfernung ist, wird daher die für die Berechnung der Strecke benötigte Zeit stark verkürzt.
Die Streckenberechnungsvorrichtung, wie vorbeschrieben, kann die folgenden Prozesse durchführen, zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Prozessen.
(1) Es ist auch möglich, daß der Ausgangspunktknoten (a) und der Endpunktknoten (b) auf jedem beliebigen Straßensegment von Alleewegen u.dgl. eingestellt werden. Wenn diese Knotenpunkte auf Alleewegen eingestellt werden, dann wird jedoch eher ein Verkehrsstau einbezogen, weil die Fahrzeuge zur Umgehung der Alleewege einen langen Weg bevorzugt. Der Ausgangspunktknoten (a) und der Endpunktknoten (b) werden daher generell auf Straßen eingestellt.
(2) Wenn der gegenwärtige Standort eines Fahrzeuges und der Bestimmungsort nicht auf Straßen liegen, dann wird der gegenwärtige Standort als der Ausgangspunktknoten (a) und der Bestimmungsort als der Endpunktknoten (b) eingestellt.
(3) Die empfohlene Strecke zwischen dem Ausgangspunktknoten (a) und dem Verbindungsknoten (c) der seitlichen Ausgangspunkt-Zwischenschicht und die empfohlene Strecke zwischen dem Endpunktknoten (b) und dem Verbindungsknoten (d) der Endpunkt-Zwischenschicht werden zuerst berechnet. Danach wird die Strecke zwischen dem Verbindungsknoten (c) der seitlichen Ausgangspunkt-Zwischenschicht und dem Knoten (d) der Endpunkt-Zwischenschicht berechnet.
(4) Während der Fahrt wird eine wiederholte Berechnung durchgeführt.
(5) Der Fahrer eines Fahrzeuges spezifiziert Anschlüsse oder Kreuzungen auf Alleewegen auf der Basis einer Straßenkarte und stellt dann eine Strecke von dem gegenwärtigen Standort zu dem Standpunktknoten (a) ein oder eine Strecke von dem Bestimmungsort zu dem Endpunktknoten (b).
(6) Wenn eine Verkehrsinformation, wie bspw. ein Verkehrsstau, Unfälle, Straßenbauarbeiten u.dgl. von einer Kontrollstation erhalten werden, dann wird eine empfohlene Strecke, zu welcher Umleitungen u.dgl. hinzugefügt werden, berechnet, wobei eine solche Information berücksichtigt wird.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Hauptprozeßstufen, die für die Streckenführung verwendet werden.
Bis ein Fahrzeug in die Nähe des Startpunktknotens (a) kommt, werden in der Stufe 1 der Standort (e) des Fahrzeuges, der Ausgangspunktknoten (a) und die Straßenkarte, welche den Standort (e) und den Knoten (a) enthält, abgebildet, wie gezeigt in Fig. 4A. In der Stufe 2 wird die Annäherung des Fahrzeuges an den Ausgangspunktknoten (a) überwacht und erfaßt. In der Stufe 3 wird die Straßenkarte, welche den Ausgangspunktknoten (a) enthält, aus dem Kartenspeicher 3 ausgewiesen. In der Stufe 4 werden die ausgelesenen Straßenkartendten zu einem vergrößerten Displayformat umgewandelt, welches die Straßenkarte abbildet, welche den Ausgangsknotenpunkt (a), den Standort (e) des Fahrzeuges und die empfohlene Strecke (f) auf der Gesamtheit des Bildschirmes abbildet, wie gezeigt in Fig. 4B. In der Stufe 5 werden die zu dem vergrößerten Displayformat umgewandelten Daten an die zweite CPU 19 geliefert. Die zweite CPU 19 schreibt dann die zu dem vergrößerten Displayformat umgewandelten Daten in den Rahmenspeicher 21 ein und bewirkt die Abbildung der Straßenkarte auf dem Display 1, welche den Ausgangsknotenpunkt (a), den Standort (e) des Fahrzeuges und die empfohlene Strecke (f) mit dem vergrößerten Displayformat enthält. In der Stufe 6 wird die Annäherung des Fahrzeuges an einen Knotenpunkt, zu welchem das Fahrzeug als nächstes geleitet wird, überwacht und erfaßt. In der Stufe 7 wird bestimmt, ob der Knotenpunkt (n), welchem sich das Fahrzeug nähert, der Endpunktknoten (b) ist oder nicht. Wenn es nicht der Endpunktknoten (b) ist, dann geht die Stufe 7 zu der Stufe 8 weiter, in welcher eine Straßenkarte, die den Knotenpunkt (n) enthält, von dem Kartenspeicher 3 ausgelesen wird, und es werden die Stufen 4 und 5 wiederholt durchgeführt. Die Stufe 6 wird also wiederholt, bis der Knotenpunkt (n) zu dem Endpunktknoten (b) wird. Wenn andererseits in der Stufe 7 bestimmt wird, daß der Knotenpunkt (n) der Endpunktknoten (b) ist, dann wird der Endpunktknoten (b) in der Stufe 9 auf einen weiten Bereich einer Straßenkarte zusammen mit dem Bestimmungsort abgebildet. Die Stufe 9 geht zu der Stufe 10 weiter, um das Streckenführungsprogramm zu vollenden.
Gemäß der vorbeschriebenen Streckenführung werden zwischen dem gegenwärtigen Standort und dem Ausgangspunktknoten (a) der emfohlenen Strecke der Standort des Fahrzeuges und der Ausgangspunktknoten (a) zusammen mit der Straßenkarte abgebildet, und werden zwischen dem Endpunktknoten (b) der empfohlenen Strecke und dem Bestimmungsort der Standort des Fahrzeuges und der Bestimmungsort zusammen mit der Straßenkarte abgebildet. Da der Standort des Fahrzeuges in einem weiteren Bereich erfaßt wird, ist daher das Streckenführungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung auf den Fall anwendbar, daß ein Fahrzeug über Alleewege bei realtiv niedrigen Geschwindigkeiten fährt, oder für den Fall, daß ein Fahrzeug über Straßen fährt, die für den Fahrer des Fahrzeuges vollständig unbekannt sind. Da jeder Anschluß bzw. jede Kreuzung mit einer besseren Visibilität zwischen dem Ausgangspunktknoten (a) der empfohlenen Strecke und dem Endpunktknoten (b) der empfohlenen Strecke abgebildet wird, ist das Streckenführungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf Straßen anwendbar, wo es bpsw. erforderlich ist, die Form der Anschlüsse oder Kreuzungen augenblicklich abzuschätzen, während mit hohen Geschwindigkeiten gefahren wird. Insbesondere bei einer Kreuzung mit einer Vielzahl von abgezweigten Wegen, wie gezeigt in Fig. 4B, ist der Fahrer des Fahrzeuges dazu fähig, momentan kennenzulernen, welche Straße auszuwählen ist, weil eine optimale Strecke mit einer vergrößerten Abbildung zusammen mit der Straßenkarte abgebildet wird. Das Fahrzeug kann daher sicher geleitet werden. Da die Straßenkarte oder die empfohlene Strecke an dem Standort des Fahrzeuges rotiert und abgebildet wird, ist das Streckenführungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung einfach hinsichtlich der Richtungen der anderen Straßen relativ zu der Fahrtrichtung des Fahrzeuges zu bestimmen, während eine Strecke bequem ausgewählt werden kann.
Die Fig. 9A bis 9C zeigen komplizierte Anschlüsse oder Kreuzungen, die gemäß dem vorbeschriebenen Streckenführungssystem abgebildet werden. Bei einer erhöhten Kreuzung, wo ein Fahrzeug auf einer linken Fahrzeugspur fahren soll, um nach rechts abzubiegen, kann der Fahrer des Fahrzeuges visuell erkennen, daß es erforderlich ist, die linke Fahrzeugspur schon vorher zu benutzen, um nach rechts abzubiegen, wie gezeigt in Fig. 9A. Selbst in dem Fall einer Wiederholung einer Vielzahl von Kreuzungen kann der Fahrer des Fahrzeuges leicht der empfohlenen Strecke folgen, da nach dem Passieren der ersten Kreuzung die Richtung, auf welcher das Fahrzeug zu der nächsten Kreuzung führt, abgebildet wird, wie gezeigt in Fig. 9B. Bei der komplizierten Kreuzung in der Nähe einer Eisenbahnstation, wie gezeigt in Fig. 9C, kann das Fahrzeug im vorhinein die Straßen um die Station herum wissen, und es kann die Sorge, verloren zu gehen, leicht zerstreut werden, da die empfohlene Strecke abgebildet ist. Es ist auch möglich, bei einem Anschluß oder einer Kreuzung einer einfachen Form nur die Richtung entlang der empfohlenen Strecke abzubilden.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine von dem Fahrer eines Fahrzeuges gewünschte Strecke bereitstellen kann, indem es dem Fahrer des Fahrzeuges erlaubt wird, einen Bestimmungsort einzugeben sowie die Bedingungen für eine gewünschte Streckenberechnung über die Initialisierungseinrichtung, und es wird eine empfohlene Strecke durch eine Streckenberechnungseinrichtung berechnet auf der Basis von Streckenberechnungsbedingungen, die mit der Initialisierungseinrichtung eingegeben werden. Jeweils dann, wenn sich das Fahrzeug dem Anschluß oder der Kreuzung der empfohlenen Strecke nähert, die in der Speichereinrichtung gespeichert ist, liest die Fahrzeugführungseinrichtung aus der Kartenspeichereinrichtung Straßenkartendaten aus, welche diesen Anschluß oder die Kreuzung enthalten, und sie vergrößert und bildet ab die Straßenkarte, welche die Kreuzung, den Standort des Fahrzeuges und die empfohlene Strecke enthält. Der Fahrer des Fahrzeuges kann daher leicht die Fahrtrichtung des Fahrzeuges visuell erkennen und kann das Fahrzeug sicher fahren.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Offensichtlich sind Modifizierungen und Abänderungen möglich, die sich beim Lesen und Verstehen dieser Anmeldung ergeben. Es ist beabsichtigt, alle Modifizierungen und Abänderungen einzuschließen, sofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Fahrzeuginterner Navigator, bestehend aus:

einer Kartenspeichereinrichtung (A) zum Speichern von Straßenkartendaten, die aus Straßendaten, bestehend aus der Kombination von Knotenpunkten und Verbindungen, und Hintergrunddaten, wie bspw. Gebäuden, bestehen;

einer Standort-Erfassungseinrichtung (B) zum Erfassen des Standortes eines Fahrzeuges;

einer Initialisierungseinrichtung (C) für die Eingabe der Bedingung für einen Bestimmungsort bzw. ein Ziel und eine Streckenberechnung, wobei die Initialisierungseinrichtung derart angeordnet ist, daß die Bedingung der Berechnung entweder durch den Fahrer eines Fahrzeuges aus einer Vielzahl von vorgespeicherten Bedingungen der Streckenberechnung ausgewählt werden kann, bestimmt auf der Basis einer Auswertungsfunktion Fi = Σ(ami x Am), worin i eine Streckenmoduszahl ist, Σ(am) = 1 und

am (m = 1, 2.....5) ein gewichtetes Verhältnis von Am ist, bei welchem

A1: gesamte Fahrtzeit der Strecke,

A2: gesamte Fahrtentfernung der Strecke Koeffizient der Geschwindigkeit,

A3: gesamte Fahrtkosten der Strecke Kostenkoeffizient der Einheitszeit,

A4: (Gesamtzahl der Linkskurven der Strecke x Zeitkoeffizient der Linkskurve) + (Gesamtzahl der Rechtskurven der Strecke x Zeitkoeffizient der Rechtskurven), und

A5: Anzahl des Signals von Überholungen x Überholungszeit, oder durch den Fahrer des Fahrzeuges eingegeben werden kann als die Bedingung für die Berechnung einer geänderten Strecke, die erhalten wird durch die Veränderung eines gewichteten Verhältnisses am der Auswertungsfunktion zu einem gewünschten Wert des Fahrers des Fahrzeuges;

einer Streckenberechnungseinrichtung (D) zum Lesen von Straßenkartendaten, die einen gegenwärtigen Standort enthalten, und des Bestimmungsortes aus der Kartenspeichereinrichtung (A) und zum Berechnen einer empfohlenen Strecke auf der Basis des Lesens der Straßenkartendaten und der ausgewählten Bedingung der vorgespeicherten oder veränderten Routenberechnung, die durch die Initiahsierungseinrichtung (C) eingegeben wurde;

einer Speichereinrichtung (E) zum Speichern der empfohlenen Strecke; und

einer Fahrzeug-Führungseinrichtung (F) zum Erfassen einer Annäherung an eine Kreuzung auf der empfohlenen Strecke auf der Basis des Standortes des Fahrzeuges, der durch die Standort-Erfassungseinrichtung (B) erfaßt wurde, und zum Lesen von Straßenkartendaten, welche die Kreuzung enthalten, aus der Kartenspeichereinrichtung (A) sowie für ein Vergrößern und eine Sichtanzeige der Straßenkarte, welche die Kreuzung enthält, zusammen mit dem Standort des Fahrzeuges und der empfohlenen Strecke;

bei welchem die in der Kartenspeichereinrichtung (A) gespeicherten Straßenkartendaten klassifiziert sind in Übereinstimmung mit der Straßenklassifikation von einer Karte der höchsten Klasse, bei welcher der Abstand zwischen den Knotenpunkten der Straßendaten am weitesten ist, zu einer Karte der niedrigsten Klasse, bei welcher der Abstand zwischen den Knotenpunkten der Straßendaten am engsten ist, und wobei die Streckenberechnungseinrichtung (D) einen Strecken-Speicher- und Zugriffsbereich definiert auf der Basis einer geraden Entfernung, die von dem gegenwärtigen Standort zu dem Ziel oder Bestimmungsort führt, und welche, wenn der Strecken-Speicherund Zugriffsbereich bei der Karte mit derselben Klasse ist, eine empfohlene Strecke berechnet durch Hinzufügung bei der Karte mit derselben Klasse der Anschlüsse, die von einem Knotenpunkt (a) am nächsten zu dem gegenwärtigen Standort zu einem Knotenpunkt (b) am nächsten zu dem Bestimmungsort führt, und welche, wenn der Strecken- Speicher- und Zugriffsbereich nicht bei derselben Klasse ist, von den Straßendaten einen Anschlußknotenpunkt (c) am Ort des gegenwärtigen Standortes erfaßt, welcher eine Karte der niedrigeren Klasse mit einer Karte der höheren Klasse verbindet, sowie einen Anschlußknotenpunkt (d) am Ort des Bestimmungsortes, der die Karte der niedrigeren Klasse mit der Karte der höheren Klasse verbindet, und welche eine empfohlene Strecke berechnet, die von einem Knotenpunkt (a) am nächsten zu dem gegenwärtigen Standort zu einem Knotenpunkt (b) am nächsten zu dem Bestimmungsort führt durch die Summe einer Strecke der Karte der niedrigeren Klasse von dem Knotenpunkt (a) am nächsten zu dem gegenwärtigen Standort zu einem Anschlußknotenpunkt (c) am Ort des gegenwärtigen Standortes, einer Strecke der Karte der niedrigeren Klasse von dem Knotenpunkt (b) am nächsten zu dem Bestimmungsort zu dem Anschlußknotenpunkt (d) am Ort des Bestimmungsortes und einer Strecke der Karte der höheren Klasse von dem Anschlußknotenpunkt (c) am Ort des gegenwärtigen Standortes zu dem Anschlußknotenpunkt (d) am Ort des Bestimmungsortes.

2. Fahrzeuginterner Navigator nach Anspruch 1, bei welchem die Fahrzeugführungseinrichtung (F) auf der Straßenkarte einen Ausgangspunkt der empfohlenen Strecke anzeigt, welche durch die Streckenberechnungseinrichtung (D) berechnet ist, und den Standort des Fahrzeuges, bis das Fahrzeug den Ausgangspunkt erreicht, die empfohlene Strecke anzeigt, den Standort des Fahrzeuges und die Gestaltung des Anschlusses auf der Gesamtheit eines Bildschirmes oder eines Fensters des Bildschirmes während der Reise auf der empfohlenen Strecke sowie auch auf der Straßenkarte den Bestimmungsort und den Standort des Fahrzeuges während der Reise von einem Endpunkt der empfohlenen Strecke zu dem Bestimmungsort anzeigt.

3. Fahrzeuginterner Navigator nach Anspruch 1, bei welchem die Fahrzeugführungseinrichtung (F) eine Anzeige einer Straßenkarte und den Standort des Fahrzeuges ausführt oder eine Anzeige der empfohlenen Strecke, den Standort des Fahrzeuges und die Gestaltung des Anschlusses oder eine Anzeige der Kombination der Straßenkarte, der empfohlenen Strecke, des Standortes des Fahrzeuges und der Gestaltung des Anschlusses, in Abhängigkeit von den Straßenbedingungen, den Anschlußbedingungen und der Unkenntnis des Fahrers des Fahrzeuges über die örtlichen Bereiche.