DE69716724T2 - navigation system - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Navigationssysteme und insbesondere auf ein System, eine Vorrichtung und ein Betriebsverfahren, die den Benutzer mit aktuellen Informationen über die unmittelbare Umgebung und eine Route zu einem ausgewählten Ziel versorgen.The present invention relates to the field of navigation systems and in particular to a system, apparatus and method of operation that provide the user with current information about the immediate environment and a route to a selected destination.
Die Systeme zum Bereitstellen von Positions- und Navigationsinformationen sind in der Technik bekannt. Typischerweise verwenden diese Systeme Signale, die von einem weltweiten Navigationssysteme (GPS) abgeleitet werden, wie z. B. dem NAVSTAR-System.The systems for providing position and navigation information are well known in the art. Typically, these systems use signals derived from a global positioning system (GPS), such as the NAVSTAR system.
Navstar wurde entwickelt, um unter irgendwelchen Umgebungsbedingungen genaue Positions-, Geschwindigkeits- und Zeitinformationen bereitzustellen. Das System umfaßt 24 Satelliten, die in sechs orbitalen Ebenen angeordnet sind, so daß die Satelliten den Planeten auf kreisförmigen Umlaufbahnen mit einer Periode von zwölf Stunden umkreisen. Die Umlaufbahnen der Satelliten sind so angeordnet, daß von jeder Position auf dem Planeten wenigstens vier Satelliten in "Sicht" sind (d. h. nicht durch die Krümmung des Planeten verdeckt werden).Navstar is designed to provide accurate position, velocity and timing information under any environmental conditions. The system includes 24 satellites arranged in six orbital planes so that the satellites orbit the planet in circular orbits with a period of twelve hours. The satellites' orbits are arranged so that from any position on the planet at least four satellites are in "view" (i.e. not obscured by the curvature of the planet).
Jedes Benutzermodul empfängt periodisch gesendete Signale von vier Satelliten. Die Benutzereinheit berechnet auf der Grundlage der bekannten Zeit des Empfangs des Signals und einer vorhergesagten Zeit der Sendung des Signals vom Satelliten einen Abstand vom Satelliten.Each user module receives periodically transmitted signals from four satellites. The user unit calculates a distance from the satellite based on the known time of reception of the signal and a predicted time of transmission of the signal from the satellite.
Die GPS-Systeme besitzen üblicherweise zwei Betriebsstandards; einen militärischen Standard und einen zivilen Standard. Die Systeme, die entsprechend dem militärischen Standard arbeiten, stellen eine Positionsgenauigkeit von 16 Metern, eine Geschwindigkeitsgenauigkeit von 0,1 Meter pro Sekunde und eine Zeitgenauigkeit von 100 Nanosekunden bereit. Die durch die Satelliten entsprechend dem militärischen Standard gesendeten Signale sind jedoch verschlüsselt, um unerlaubten Zugriff zu verhindern. Die Systeme, die entsprechend dem zivilen Standard arbeiten, stellen vergleichbar eine Positionsgenauigkeit von 100 Metern bereit.GPS systems typically have two operating standards; a military standard and a civilian standard. Systems operating according to the military standard provide a position accuracy of 16 meters, a speed accuracy of 0.1 meters per second and a time accuracy of 100 nanoseconds. The data provided by the satellites according to However, signals sent according to the military standard are encrypted to prevent unauthorized access. The systems that operate according to the civilian standard provide a comparable positioning accuracy of 100 meters.
In der Technik sind Fahrzeugnavigationssysteme wohlbekannt. Die europäische Patentanmeldung Nr. EP-A-0.542.331 offenbart z. B. eine Fahrzeugnavigationsvorrichtung, um ein Fahrzeug längs einer vorgegebenen Route zu leiten. Die Vorrichtung verwendet die auf einer Anzeigeeinheit im Fahrzeug angezeigten GPS-Positionsdaten.Vehicle navigation systems are well known in the art. For example, European Patent Application No. EP-A-0.542.331 discloses a vehicle navigation device for guiding a vehicle along a predetermined route. The device uses GPS position data displayed on a display unit in the vehicle.
Das von TECmobilityTM, einer Tochtergesellschaft von Magneti Marelli, hergestellte System "Route Planner" ist eine Navigationsvorrichtung, die die Positionsinformationen eines Fahrzeugs bezüglich einer Karte zusammen mit einer Routenplanungsfähigkeit bereitstellt. Die Position des Fahrzeugs wird unter Verwendung der Positionsdaten aus den von den GPS-Satelliten empfangenen Signalen geschätzt. Die tatsächliche Position des Fahrzeugs wird dann durch einen Algorithmus korrigiert, der die aus den empfangenen GPS-Signalen berechneten Positionsdaten mit einer entsprechenden Position auf der in einem CD-ROM gespeicherten Karte des momentanen Orts des Fahrzeugs in Verbindung bringt.The "Route Planner" system, manufactured by TECmobilityTM, a subsidiary of Magneti Marelli, is a navigation device that provides the position information of a vehicle with respect to a map together with a route planning capability. The position of the vehicle is estimated using the position data from the signals received from the GPS satellites. The actual position of the vehicle is then corrected by an algorithm that relates the position data calculated from the received GPS signals to a corresponding position on the map of the vehicle's current location stored in a CD-ROM.
Die Routenplanungsfunktion berechnet die beste Route zwischen dem momentanen Ort des Fahrzeugs und einem vom Benutzer ausgewählten Ziel. Das System kann die Route neu berechnen, falls der Benutzer aufgrund ungünstiger Verkehrsbedingungen und dergleichen von der vorgegebenen Route abweichen sollte. Das System kann ferner Daten empfangen, die sich auf die Bedingungen auf der vorgegebenen Route beziehen und die Route in Übereinstimmung mit den empfangenen Verkehrsbedingungen usw. neu berechnen.The route planning function calculates the best route between the current location of the vehicle and a destination selected by the user. The system can recalculate the route if the user deviates from the specified route due to adverse traffic conditions and the like. The system can also receive data related to the conditions on the specified route and recalculate the route in accordance with the received traffic conditions, etc.
Obwohl das System Daten empfangen kann, um aufgrund ungünstiger Verkehrsbedingungen die Neuberechnung der vorgegebenen Route zu bewirken, kann das System jedoch nicht aufgrund von Berechnungen der geplanten Route durch andere Benutzer des Systems die Route in die Zukunft wirkend neu berechnen.Although the system can receive data to cause the recalculation of the specified route due to adverse traffic conditions, the system cannot recalculate the route in the future based on calculations of the planned route by other users of the system.
Ein Benutzer kann z. B. mit einer vorgegebenen Route versorgt werden, die die momentanen Verkehrsbedingungen berücksichtigt, das System kann aber nicht die vorhergesagten Reisebedingungen auf der Route innerhalb der Reiseperiode des Benutzers berücksichtigen. Obwohl die ausgewählte Route in Übereinstimmung mit den Verkehrsbedingungen zum Zeitpunkt der Bestimmung der Route bestimmt werden kann, kann folglich die vorgegebene Route weniger geeignet sein, wenn die Absichten anderer Straßenbenutzer betrachtet werden.For example, a user may be provided with a predetermined route that takes into account the current traffic conditions, but the system may not take into account the predicted travel conditions on the route within the user's travel period. Consequently, although the selected route may be determined in accordance with the traffic conditions at the time the route is determined, the predetermined route may be less appropriate when considering the intentions of other road users.
Das Dokument WO-A-96 00373 betrifft ein System, in dem Routenführungsinformationen durch eine Basiseinheit berechnet und zu einer mobilen entfernten Einheit als eine Antwort auf einer Abfrage dieser entfernten Einheit gesendet werden. Die Anforderung, die durch die entfernte Einheit emittiert worden ist, umfaßt den Ursprung und das Ziel der Route. Die entfernte Einheit umfaßt eine Tastatur, um die Abfrage zu spezifizieren, einen Speicher, um die empfangene Antwort zu speichern, eine Anzeige, um die Antwort einem Benutzer anzuzeigen, und ein Positionssuchgerät, das die geographische Position der entfernten Einheit bereitstellt und das auf die Signale von Satellitenpositionierungssystemen antworten kann. Das Positionssuchgerät kann dazu dienen, den Ursprung der Routeneinheit einzugeben, die angezeigten Informationen zu aktualisieren oder die entfernte Einheit zu verfolgen.Document WO-A-96 00373 relates to a system in which route guidance information is calculated by a base unit and sent to a mobile remote unit as a response to a query from that remote unit. The request emitted by the remote unit includes the origin and destination of the route. The remote unit includes a keyboard to specify the query, a memory to store the received response, a display to display the response to a user, and a position finder which provides the geographical position of the remote unit and which can respond to signals from satellite positioning systems. The position finder can serve to enter the origin of the route unit, update the displayed information or track the remote unit.
Die vorliegende Erfindung schafft ein System, eine Vorrichtung und ein Verfahren, um einem Benutzer Navigationsinformationen bereitzustellen, die in Übereinstimmung mit bekannten momentanen Reisebedingungen berechnet werden. Die dem Benutzer bereitgestellten Navigationsinformationen werden ferner während der Periode, in der sich der Benutzer an einem Wegpunkt auf der Route zwischen der Anfangsposition und dem Ziel befindet, in Reaktion auf vorhergesagte Reisebedingungen berechnet. Die Navigationsinformationen werden im Kontext der lokalen Umgebungsinformationen interpretiert.The present invention provides a system, apparatus and method for providing a user with navigation information that is calculated in accordance with known current travel conditions. The navigation information provided to the user is further calculated in response to predicted travel conditions during the period the user is at a waypoint on the route between the initial location and the destination. The navigation information is interpreted in the context of the local environmental information.
Deshalb wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Navigationssystem geschaffen, das mehrere Sender enthält, die an ein Benutzermodul ein Taktsignal senden; wobei das Benutzermodul umfaßt: einen Prozessor, der den Abstand zu jedem der mehreren Sender anhand der entsprechenden hiervon empfangenen Taktsignale berechnet und eine momentane Position in bezug auf jeden der mehreren Sender bestimmt; Bezeichnungsmittel, die eine Folge von Referenzpunkten, die die momentane Position in bezug auf eine Anfangsposition und auf eine ausgewählte Endposition definieren, sequentiell bezeichnen und speichern; einen Speicher, der geographische Daten speichert, die wenigstens mit der momentanen Position des Benutzermoduls in Beziehung stehen; Auswahlmittel, die auf der Grundlage der bestimmten momentanen Position geographische Daten auswählen, die mit dem momentanen Ort des Benutzermoduls in Beziehung stehen; eine Anzeige, die eine Audio- oder Videoanzeige der ausgewählten geographischen Daten und des momentanen Orts des Benutzermoduls in bezug darauf bereitstellt und für den Benutzer eine Angabe über den Abstand und die Richtung zu einem nachfolgenden Referenzpunkt in der Reihe macht; und Sendemittel, die die bezeichnete Folge von Referenzpunkten an einen Steuerprozessor senden, der wenigstens einem der mehreren Sender zugeordnet ist.Therefore, according to a first aspect of the present invention, there is provided a navigation system including a plurality of transmitters transmitting a clock signal to a user module; the user module comprising: a processor for calculating the distance to each of the plurality of transmitters based on the respective clock signals received therefrom and determining a current position relative to each of the plurality of transmitters; designating means for sequentially designating and storing a series of reference points defining the current position relative to a starting position and a selected ending position; a memory storing geographic data related to at least the current position of the user module; selecting means for selecting geographic data related to the current location of the user module based on the determined current position; a display providing an audio or video display of the selected geographic data and the current location of the user module relative thereto and providing an indication to the user of the distance and direction to a subsequent reference point in the series; and transmitting means for transmitting the designated sequence of reference points to a control processor associated with at least one of the plurality of transmitters.
Die gesendeten Datensignale umfassen vorzugsweise eine Komponente mit geographischen Daten, die die Informationen über die momentanen Umgebung bereitstellt, und eine Komponente mit Positionsdaten, die den Prozessor mit Informationen versorgt, die notwendig sind, um die augenblickliche Position des Empfängers zu bestimmen. Die geographischen Daten können z. B. eine Karte des momentanen Orts oder Einzelheiten der Plätze von Interesse umfassen.The transmitted data signals preferably comprise a geographic data component providing information about the current environment and a position data component providing the processor with information necessary to determine the current position of the receiver. The geographic data may comprise, for example, a map of the current location or details of places of interest.
Vorzugsweise fragt das Benutzermodul einen der Sender-Empfänger ab und empfängt vom Sender-Empfänger in Reaktion darauf, daß er abgefragt wurde, geographische Daten, die für die augenblickliche Umgebung des Empfängers relevant sind.Preferably, the user module interrogates one of the transceivers and, in response to being interrogated, receives from the transceiver geographic data relevant to the receiver's current environment.
Vorzugsweise können die geographischen Daten dem Speicher für die Speicherung bereitgestellt werden, indem das Benutzermodul an eine externe Vorrichtung gekoppelt wird. Die externe Vorrichtung kann einen Computer umfassen, der über ein Netz oder ein Modem mit einer Datenbank verbunden ist, oder sie kann eine CD-ROM, eine Diskette oder ein anderes geeignetes Datenspeichermedium umfassen.Preferably, the geographic data may be provided to the memory for storage by connecting the user module to an external device The external device may comprise a computer connected to a database via a network or modem, or it may comprise a CD-ROM, a diskette or other suitable data storage medium.
Der Benutzer ist mit einer Tastatur oder einer anderen geeigneten Dateneingabevorrichtung versehen, um eine Route zwischen dem momentanen Ort und einem Zielort auszuwählen. Ein erster Referenzpunkt wird dem momentanen Ort zugewiesenen, während ein zweiter Referenzpunkt dem Zielort zugewiesen wird. Weitere Orte zwischen dem momentanen Ort und dem Zielort können ausgewählt werden, wobei ihnen dementsprechend Referenzpunkte zugeordnet werden.The user is provided with a keyboard or other suitable data entry device to select a route between the current location and a destination location. A first reference point is assigned to the current location, while a second reference point is assigned to the destination location. Additional locations between the current location and the destination location can be selected and assigned reference points accordingly.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Benutzermodul für ein Navigationssystem geschaffen, mit: einem Empfänger, der Taktsignale von mehreren Sendern empfängt; einem Prozessor, der den Abstand zu jedem der mehreren Sender anhand der entsprechenden hiervon empfangenen Taktsignale berechnet und eine momentane Position in bezug auf jeden der mehreren Sender bestimmt; Bezeichnungsmitteln, die eine Folge von Referenzpunkten, die die momentane Position in bezug auf eine Anfangsposition und eine ausgewählte Endposition definieren, sequentiell bezeichnen und speichern; einem Speicher, der geographische Daten speichert, die wenigstens mit der momentanen Position des Benutzermoduls in Beziehung stehen; Auswahlmitteln, die anhand der bestimmten momentanen Position geographische Daten auswählen, die mit dem momentanen Ort des Benutzermoduls in Beziehung stehen; einer Anzeige, die eine Audio- oder Videoanzeige der ausgewählten geographischen Daten und des momentanen Ortes des Benutzermoduls relativ hierzu bereitstellt und eine Angabe über den Abstand und die Richtung zu einem nachfolgenden Referenzpunkt in der Folge für den Benutzer macht; und Sendemitteln, die die bezeichnete Folge von Referenzpunkten an einen Steuerprozessor senden, der wenigstens einem der mehreren Sender zugeordnet ist.According to a second aspect of the present invention there is provided a user module for a navigation system comprising: a receiver that receives clock signals from a plurality of transmitters; a processor that calculates the distance to each of the plurality of transmitters from the respective clock signals received therefrom and determines a current position with respect to each of the plurality of transmitters; designating means that sequentially designates and stores a series of reference points that define the current position with respect to a starting position and a selected ending position; a memory that stores geographic data related to at least the current position of the user module; selecting means that, based on the determined current position, selects geographic data related to the current location of the user module; a display that provides an audio or video display of the selected geographic data and the current location of the user module relative thereto and an indication of the distance and direction to a subsequent reference point in the sequence to the user; and transmitting means for transmitting the designated sequence of reference points to a control processor associated with at least one of the plurality of transmitters.
Vorzugsweise ist das Benutzermodul tragbar oder umfaßt eine Überkopfanzeige. Alternativ kann das Benutzermodul eine tragbare Computervorrichtung umfassen. Die Anzeige umfaßt im allgemeinen ein Bild der momentanen Umgebung und eine Anzeige eines Navigationshinweiselements.Preferably, the user module is portable or comprises an overhead display. Alternatively, the user module may comprise a portable computer device The display generally includes an image of the current environment and a display of a navigation cue element.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für die Bereitstellung von Navigationsinformationen geschaffen, bei dem: von mehreren Sendern Datensignale empfangen werden; der Abstand zu jedem der mehreren Sender anhand eines hiervon empfangenen Taktsignals berechnet wird und eine momentane Position in bezug auf jeden der mehreren Sender bestimmt wird; eine Folge von Referenzpunkten, die die momentane Position in bezug auf eine Anfangsposition und eine ausgewählte Endposition definieren, bezeichnet wird; geographische Daten, die wenigstens auf den momentanen Ort bezogen sind, in einem Speicher gespeichert werden; geographische Daten, die auf den momentanen Ort bezogen sind, aus dem Speicher ausgewählt werden; eine Audio- oder Videoanzeige der ausgewählten geographischen Daten und der momentanen Position des Benutzers in bezug darauf bereitgestellt wird und für den Benutzer eine Angabe über den Abstand und die Richtung zu einem nachfolgenden Referenzpunkt gemacht wird; und die bezeichnete Folge von Referenzpunkten zu einem Steuerprozessor gesendet wird, der wenigstens einem der mehreren Sender zugeordnet ist.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of providing navigation information comprising: receiving data signals from a plurality of transmitters; calculating the distance to each of the plurality of transmitters from a clock signal received therefrom; and determining a current position relative to each of the plurality of transmitters; designating a sequence of reference points defining the current position relative to a starting position and a selected ending position; storing geographic data related to at least the current location in a memory; selecting geographic data related to the current location from the memory; providing an audio or video display of the selected geographic data and the user's current position relative thereto and providing the user with an indication of the distance and direction to a subsequent reference point; and sending the designated sequence of reference points to a control processor associated with at least one of the plurality of transmitters.
Die vorliegende Erfindung wird nun weiter beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin:The present invention will now be further described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
- Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung eines Navigationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;- Fig. 1 shows a schematic illustration of a navigation system according to the present invention;
- Fig. 2 eine schematische Veranschaulichung des Navigationssystems nach Fig. 1 zeigt;- Fig. 2 shows a schematic illustration of the navigation system of Fig. 1;
- Fig. 2a eine schematische Veranschaulichung der Überdeckung eines Gebietes durch Satelliten zeigt, die mit dem Navigationssystem nach den Fig. 1 und 2 verwendet werden;- Fig. 2a shows a schematic illustration of the coverage of an area by satellites used with the navigation system according to Figs. 1 and 2;
- Fig. 3 einen schematischen Blockschaltplan eines Benutzermoduls für den Betrieb mit dem Navigationssystem nach Fig. 1 zeigt; und- Fig. 3 shows a schematic block diagram of a user module for operation with the navigation system according to Fig. 1; and
- Fig. 4 einen Taktplan des Navigationssystems nach Fig. 1 zeigt.- Fig. 4 shows a timing diagram of the navigation system according to Fig. 1.
Für die Zweckmäßigkeit sind gleichen und entsprechenden Merkmalen der beigefügten Zeichnung entsprechende Bezugszeichen zugewiesen worden.For convenience, identical and corresponding features of the attached drawing have been assigned corresponding reference symbols.
In den Fig. 1 und 2 sind schematische Veranschaulichungen einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Systems der vorliegenden Erfindung gezeigt. Es ist ein Gebiet 10 gezeigt, in dem ein Benutzermodul 32, das z. B. an einem Kraftfahrzeug 12 angebracht ist, die Signale von wenigstens vier Satelliten (20, 22, 24, 26) eines GPS-Systems empfangen kann.In Figures 1 and 2, schematic illustrations of a particularly preferred embodiment of the system of the present invention are shown. An area 10 is shown in which a user module 32, for example mounted on a motor vehicle 12, can receive the signals from at least four satellites (20, 22, 24, 26) of a GPS system.
Es ist außerdem ein Sender-Empfänger 28 veranschaulicht, der die Datensignale zu mehreren ähnlichen Benutzermodulen 32, die an Fahrzeugen 12 befestigt sind, senden und von diesen empfangen kann. Jeder Sender-Empfänger ist zur Datenkommunikation mit einem Steuerprozessor 30 fähig, der dem Gebiet 10 zugeordnet ist.Also illustrated is a transceiver 28 that can send and receive the data signals to and from a plurality of similar user modules 32 mounted on vehicles 12. Each transceiver is capable of data communication with a control processor 30 associated with the area 10.
Vorzugsweise befindet sich der Steuerprozessor 30 in der Form einer Datenbank, die Informationen enthält, die die Umgebung eines oder mehrerer Gebiete 10 betreffen. Die Datenbank kann z. B. Daten enthalten, die sich auf Städte und Dörfer, den Typ der Straßen, die Geschäfte in den Städten und Dörfern, auf geographische oder historische Informationen und auf Polizeistationen oder Krankenhäuser beziehen.Preferably, the control processor 30 is in the form of a database containing information relating to the environment of one or more areas 10. The database may, for example, contain data relating to towns and villages, the type of roads, the shops in the towns and villages, geographical or historical information and police stations or hospitals.
Vorzugsweise wird der jedem Gebiet 10 zugeordnete Steuerprozessor 30 unter Verwendung des Navigationssystems der Erfindung zur Datenkommunikation mit den entsprechenden Steuerprozessoren 30 fähig sein, die anderen Gebieten 10 zugeordnet sind.Preferably, the control processor 30 associated with each region 10 will be capable of communicating data with the corresponding control processors 30 associated with other regions 10 using the navigation system of the invention.
In Fig. 3 ist eine schematische Veranschaulichung eines Benutzermoduls 32 für die Verwendung mit dem System der Erfindung veranschaulicht. Das Benutzermodul 32 enthält eine Antenne 34, einen Signalprozessor 36, einen Mikroprozessor 38, einen Speicher 40, eine Audio/Video-Anzeige 42, eine manuelle Steuereinheit 44 und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (E/A-Schnittstelle) 46. Der Signalprozessor 36 und der Mikroprozessor 38 können in der Form einer einheitlichen Vorrichtung vorgesehen sein, wie z. B. einem digitalen Signalprozessor. Ein geeigneter digitaler Signalprozessor würde z. B. der von Texas Instruments Inc. hergestellte TMS320C6K sein.Illustrated in Fig. 3 is a schematic illustration of a user module 32 for use with the system of the invention. The user module 32 includes an antenna 34, a signal processor 36, a microprocessor 38, a memory 40, an audio/video display 42, a manual controller 44, and an input/output (I/O) interface 46. The signal processor 36 and microprocessor 38 may be provided in the form of a unitary device, such as a digital signal processor. A suitable digital signal processor would be, for example, the TMS320C6K manufactured by Texas Instruments Inc.
Der Betrieb des Systems für das Bestimmen der Position des Fahrzeugs 12 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 beschrieben.The operation of the system for determining the position of the vehicle 12 will now be described with reference to Figs. 1, 2 and 3.
Jeder Satellit (20, 22, 24, 26) sendet periodisch ein Taktsignal (CLK&sub1;-CLK&sub4;), das durch die Antenne 34 des Benutzermoduls 32, das am Fahrzeug 12 angebracht ist, empfangen wird, falls sich das Benutzermodul 32 innerhalb des Sendefensters des Satelliten (20, 22, 24, 26) befindet. In Fig. 2a befindet sich z. B. ein mit einem Benutzermodul 32 ausgerüstetes Fahrzeug 12, das sich im Gebiet 21 befindet, innerhalb des Sendefensters jedes der Satelliten (20, 22, 24, 26) und kann jedes der ihnen zugeordneten Taktsignale (CLK&sub1;-CLK&sub4;) empfangen. Ein Fahrzeug 12, das sich innerhalb des Gebiets 21' befindet, befindet sich jedoch innerhalb des Sendefensters von zwei Satelliten (22, 24), wobei es jedes der ihnen zugeordneten Taktsignale (CLK&sub2; und CLK&sub3;) empfangen kann, es befindet sich aber außerhalb des Sendefensters der verbleibenden zwei Satelliten (20, 26), wobei es die ihnen zugeordneten Taktsignale (CLK&sub1; und CLK&sub4;) nicht empfangen kann.Each satellite (20, 22, 24, 26) periodically transmits a clock signal (CLK1-CLK4) which is received by the antenna 34 of the user module 32 mounted on the vehicle 12 if the user module 32 is within the transmission window of the satellite (20, 22, 24, 26). For example, in Fig. 2a, a vehicle 12 equipped with a user module 32 located in the area 21 is within the transmission window of each of the satellites (20, 22, 24, 26) and can receive each of their associated clock signals (CLK1-CLK4). However, a vehicle 12 located within the area 21' is located within the transmission window of two satellites (22, 24) and can receive each of their associated clock signals (CLK2 and CLK3), but is located outside the transmission window of the remaining two satellites (20, 26) and cannot receive their associated clock signals (CLK1 and CLK4).
Die Taktsignale (CLK&sub1;-CLK&sub4;) sind in Fig. 4 veranschaulicht. Die entsprechenden Satelliten (20, 22, 24, 26) sind vorzugsweise so angeordnet, um die Taktsignale (CLK&sub1;-CLK&sub4;) sequentiell zu senden, so daß während der gleichen Periode nicht zwei Signale gesendet werden.The clock signals (CLK₁-CLK₄) are illustrated in Fig. 4. The corresponding satellites (20, 22, 24, 26) are preferably arranged to transmit the clock signals (CLK₁-CLK₄) sequentially so that no two signals are transmitted during the same period.
Der Prozessor 38 des Benutzermoduls 32 berechnet die Position des Fahrzeugs 12 innerhalb des Gebiets 10 durch die Berechnung der Übertragungsdauer von jedem der vier Taktsignale (CLK&sub1;-CLK&sub4;). Aus der Berechnung der Übertragungsdauer von jedem Taktsignal kann der Mikroprozessor 38 die Position des Fahrzeugs 12 bezüglich jedes der vier Satelliten (20, 22, 24, 26) berechnen.The processor 38 of the user module 32 calculates the position of the vehicle 12 within the area 10 by calculating the transmission duration of each of the four clock signals (CLK1-CLK4). From calculating the transmission duration of each clock signal, the microprocessor 38 can calculate the position of the vehicle 12 with respect to each of the four satellites (20, 22, 24, 26).
Die folgenden vier Gleichungen werden aufgestellt und gelöst, um den Abstand zu jedem Satelliten (20, 22, 24, 26) in zwei Dimensionen zu berechnen;The following four equations are set up and solved to calculate the distance to each satellite (20, 22, 24, 26) in two dimensions;
(X&sub1; - Ux)² + (Y&sub1; - Uy)² = (R&sub1; - CH)², (i)(X1 - Ux)2 + (Y1 - Uy)2 = (R1 - CH)2, (i)
(X&sub2; - Ux)² + (Y&sub2; - Uy)² = (R&sub2; - CH)², (ii)(X2 - Ux)2 + (Y2 - Uy)2 = (R2 - CH)2, (ii)
(X&sub3; - Ux)² + (Y&sub3; - Uy)² = (R&sub3; - CH)², (iii)(X3 - Ux)2 + (Y3 - Uy)2 = (R3 - CH)2, (iii)
(X&sub4; - Ux)² + (Y&sub4; - Uy)² = (R&sub4; - CH)², (iv)(X4 - Ux)2 + (Y4 - Uy)2 = (R4 - CH)2, (iv)
wobei R&sub1; = C · ΔT&sub1;, R&sub2; = C · ΔT&sub2;, R&sub3; = C · ΔT&sub3;, R&sub4; = C · ΔT&sub4; gilt, während C die Lichtgeschwindigkeit ist (2,997925 · 10&sup8; ms&supmin;¹).where R₁ = C · ΔT₁, R₂ = C · ΔT₂, R₃ = C · ΔT₃, R₄ = C · ΔT₄, while C is the speed of light (2.997925 · 10⁻ ms⁻¹).
Sobald die Position des Fahrzeugs 12 bezüglich der vier Satelliten (20, 22, 24, 26) bestimmt worden ist, ruft der Mikroprozessor 38 die Daten, die sich auf die momentane Umgebung des Fahrzeugs 12 beziehen, aus dem Speicher 40 ab.Once the position of the vehicle 12 with respect to the four satellites (20, 22, 24, 26) has been determined, the microprocessor 38 retrieves the data relating to the current environment of the vehicle 12 from the memory 40.
In der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Daten von einer Kompaktplatte oder einem anderen Datenspeichermedium über die E/A-Schnittstelle 46 in den Speicher 40 heruntergeladen werden. Der Mikroprozessor 38 wählt nur die Daten, die sich auf die momentane Umgebung des Fahrzeugs 12 beziehen, für die unmittelbare Anzeige auf der Audio/Video-Anzeige 42 aus.In the most preferred embodiment of the invention, the data may be downloaded from a compact disk or other data storage medium into the memory 40 via the I/O interface 46. The microprocessor 38 selects only the data relating to the current environment of the vehicle 12 for immediate display on the audio/video display 42.
In einem durch die Audio/Video-Anzeige 42 erzeugten Anfangsfenster kann der Benutzer die Einzelheiten des momentanen Orts des Fahrzeugs 12 (z. B. den Straßennamen und/oder die Postleitzahl), Informationen, die sich auf die momentane Umgebung des Fahrzeugs 12 (z. B. Einrichtungen in der Nähe wie Restaurants, Tankstellen usw.) beziehen, auswählen oder anfordern, daß eine Route zu einem ausgewählten Ziel berechnet wird. Der Benutzer kann außerdem die Einzelheiten der bevorstehenden Verkehrsbedingungen auf der Grundlage von Vorhersageberechnungen der Steuerprozessoren 30 aus den Eingaben von anderen Benutzermodulen 32 aus anderen Gebieten 10 auswählen.In an initial window generated by the audio/video display 42, the user can view the details of the current location of the vehicle 12 (e.g., the street name and/or zip code), information relating to the current surroundings of the vehicle 12 (e.g., nearby amenities such as restaurants, gas stations, etc.), or request that a route be calculated to a selected destination. The user may also select the details of upcoming traffic conditions based on predictive calculations of the control processors 30 from inputs from other user modules 32 in other areas 10.
Jede Auswahl wird ausgeführt, indem die manuelle Steuerung 44 betätigt wird, die typischerweise in der Form einer Maus und/oder einer Tastatur vorliegt. Der Prozessor 38 antwortet auf die Betätigung der manuellen Steuerung 44, wobei er die Daten auswählt, die einer über die Betätigung der manuellen Steuerung 44 eingegebenen Benutzerabfrage entsprechen. Es ist z. B. vorstellbar, daß ein Menü bereitgestellt werden kann, das die Umgebungsinformationen ausführlich beschreibt, die sich auf die Einrichtungen innerhalb der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs 12 beziehen. Es können außerdem generische Informationen bereitgestellt werden, so daß der Benutzer eine Benutzerabfrage auswählen kann, um den Sender-Empfänger 28 nach Informationen abzufragen, die sich darauf beziehen.Each selection is made by operating the manual control 44, which is typically in the form of a mouse and/or keyboard. The processor 38 responds to the operation of the manual control 44 by selecting the data corresponding to a user query entered via the operation of the manual control 44. For example, it is conceivable that a menu may be provided detailing the environmental information relating to the facilities within the immediate vicinity of the vehicle 12. Generic information may also be provided so that the user can select a user query to query the transceiver 28 for information relating thereto.
Das Menü kann z. B. die generischen Einzelheiten der Straßen innerhalb einer Stadt oder eines Dorfes bereitstellen. Ein Benutzer, der eine Adresse auszuwählen, wünscht, wird den Menüeintrag auswählen, der sich auf die Straßen bezieht. Falls Informationen, die sich auf den ausgewählten Menüeintrag beziehen, aus den im Speicher 40 gespeicherten Daten nicht verfügbar sind, wird die Benutzerabfrage zum nächsten Sender-Empfänger 28 gesendet. Der Sender-Empfänger 28 fordert als Reaktion auf die Anforderung an, daß die Daten, die sich auf die Benutzerabfrage beziehen, von der im Steuerprozessor 30 gespeicherten Datenbank bereitgestellt werden. Folglich werden die Daten, die sich auf die Benutzerabfrage beziehen, dem Sender-Empfänger 28 bereitgestellt, der sie zum Benutzermodul 32 senden wird.The menu may, for example, provide the generic details of the streets within a town or village. A user wishing to select an address will select the menu item relating to the streets. If information relating to the selected menu item is not available from the data stored in memory 40, the user query is sent to the next transceiver 28. In response to the request, transceiver 28 requests that data relating to the user query be provided from the database stored in control processor 30. Consequently, the data relating to the user query is provided to transceiver 28, which will send it to user module 32.
Anfangs werden Daten bereitgestellt, die geographische Informationen und ausführliche Informationen der einzelnen Straßen für die Anzeige in einem Untermenü bereitstellen. Der Benutzer kann dann eine Straße aus dem Untermenü auswählen, wobei das Benutzermodul 32 abermals den Sender-Empfänger 28 abfragen wird, um die Informationen abzurufen, die sich auf die ausgewählte Straße und ihren Ort innerhalb der Stadt oder des Gebiets 10 beziehen.Initially, data is provided that contains geographical information and detailed information of the individual streets for display in a The user may then select a street from the submenu, and the user module 32 will again query the transceiver 28 to retrieve information relating to the selected street and its location within the city or area 10.
Der Prozessor 38 wird dann die Position des Benutzers bestimmen, wie vorausgehend erörtert ist, und die Position der ausgewählten Straße in bezug auf die momentane Position des Fahrzeugs 12 berechnen. Dann berechnet der Prozessor 38 aus den im Speicher 40 gespeicherten Daten eine Route zur ausgewählten Straße oder zum ausgewählten Ziel.The processor 38 will then determine the user's location, as previously discussed, and calculate the location of the selected road with respect to the current position of the vehicle 12. The processor 38 then calculates a route to the selected road or destination from the data stored in the memory 40.
Falls die Straße oder das Ziel nicht innerhalb der Stadt oder des Gebiets liegt, für die bzw. das die Daten im Speicher 40 gespeichert sind, sondern sie bzw. es innerhalb des zugeordneten Gebiets 10 liegt, in dem sich das Fahrzeug 12 momentanen befindet, berechnet der Prozessor zuerst eine Route zur ausgewählten Stadt oder zum ausgewählten Ziel.If the street or destination is not within the city or area for which the data is stored in memory 40, but is within the associated area 10 in which the vehicle 12 is currently located, the processor first calculates a route to the selected city or destination.
Sollte der Steuerprozessor 30 die der Benutzerabfrage entsprechenden Informationen nicht bereitstellen können, fragt er die anderen Gebieten 10 zugeordneten Steuerprozessoren 30 nach den Daten ab, die sich auf das ausgewählte Ziel beziehen. Falls der Steuerprozessor 30, der die Daten speichert, die sich auf das ausgewählte Ziel beziehen, keinem benachbarten Gebiet 10 entspricht, wird jeder Zwischen-Steuerprozessor 30 abgefragt, um die Daten bereitzustellen, die sich auf die Straßen durch dieses Gebiet 10 beziehen. Die Daten von jedem der Steuerprozessoren 30 werden zum Steuerprozessor 30 gesendet, der dem Gebiet 10 zugeordnet ist, in dem sich das Fahrzeug 12 momentan befindet.If the control processor 30 cannot provide the information corresponding to the user query, it queries the other control processors 30 associated with areas 10 for the data relating to the selected destination. If the control processor 30 storing the data relating to the selected destination does not correspond to a neighboring area 10, each intermediate control processor 30 is queried to provide the data relating to the roads through that area 10. The data from each of the control processors 30 is sent to the control processor 30 associated with the area 10 in which the vehicle 12 is currently located.
Beim Berechnen der Route zu der Stadt oder der Straße fragt das Benutzermodul 32 den Sender-Empfänger 28 nach Informationen ab, die sich auf die momentanen und die vorhergesagten Straßenbedingungen beziehen. Der Sender- Empfänger 28 fragt wiederum den Steuerprozessor 30 in Reaktion auf das Abfragen ab.In calculating the route to the city or road, the user module 32 queries the transceiver 28 for information relating to the current and predicted road conditions. The transceiver 28, in turn, queries the control processor 30 in response to the query.
Es ist vorstellbar, daß die Datenbank des Steuerprozessors 30 die folgenden Informationen enthalten kann;It is conceivable that the database of the control processor 30 may contain the following information;
(i) die Einzelheiten des Baus oder der Ausbesserung der Straßen;(i) the details of the construction or improvement of the roads;
(ii) den momentanen Verkehrsfluß für jeden Abschnitt der Route;(ii) the current traffic flow for each section of the route;
(iii) den vorhergesagten Verkehrsfluß für jeden Abschnitt der Route während jeder Periode des Tages/der Woche.(iii) the predicted traffic flow for each leg of the route during each period of the day/week.
Der Mikroprozessor 38 kann z. B. eine Route zum ausgewählten Ziel berechnen, die Straßenbau/Straßenausbesserungen, momentane Verkehrshindernisse und vorhergesagte Verkehrshindernisse vermeidet.For example, the microprocessor 38 may calculate a route to the selected destination that avoids road construction/road improvements, current traffic obstructions, and predicted traffic obstructions.
Aus Bequemlichkeit werden im folgenden die Zwischenorte zwischen dem momentanen Ort des Fahrzeugs 12 und dem Ziel des Fahrzeugs 12 als Wegpunkte bezeichnet.For convenience, the intermediate locations between the current location of the vehicle 12 and the destination of the vehicle 12 are referred to as waypoints hereinafter.
Der Prozessor 38 berechnet die Route zum ausgewählten Ziel aus den Daten, von den Steuerprozessoren 30 empfangen werden, die jedem der Gebiete 10 zugeordnet sind, durch die sich das Fahrzeug 12 bewegen muß. Diese Routeninformationen werden dann durch das Benutzermodul 32 zum Sender-Empfänger 28 gesendet, der die Routeninformationen wiederum dem Steuerprozessor 30 bereitstellt. Der Steuerprozessor 30 vergleicht dann die Routeninformationen des gegenwärtigen Fahrzeugs 12 mit den durch andere Fahrzeuge 12 bereitgestellten Routeninformationen, wobei er eine geschätzte Ankunftszeit (ETA) an jedem der Wegpunkte für jedes der Fahrzeuge 12 berechnet. Die ETA kann bestimmt werden, indem die Wirkungen des Baus oder der Ausbesserung der Straßen, des momentanen Verkehrsflusses für jeden Abschnitt der Route, des vorhergesagten Verkehrsflusses für jeden Abschnitt der Route während jeder Periode des Tages/der Woche und des vorhergesagten Verkehrsflusses, der auf die von jedem Fahrzeug 12 empfangenen Routeninformationen zurückzuführen ist, berechnet werden.The processor 38 calculates the route to the selected destination from the data received from the control processors 30 associated with each of the areas 10 through which the vehicle 12 must travel. This route information is then sent by the user module 32 to the transceiver 28, which in turn provides the route information to the control processor 30. The control processor 30 then compares the route information of the current vehicle 12 with the route information provided by other vehicles 12, calculating an estimated time of arrival (ETA) at each of the waypoints for each of the vehicles 12. The ETA can be determined by calculating the effects of the construction or improvement of the roads, the instantaneous traffic flow for each segment of the route, the predicted traffic flow for each segment of the route during each period of the day/week, and the predicted traffic flow attributable to the route information received from each vehicle 12.
Nachdem der vorhergesagte Verkehrsfluß während jeder Zeitperiode berechnet worden ist, leitet der Steuerprozessor 30 die Informationen zum Sender-Empfänger 28 für die Sendung zu dem an jedem Fahrzeug 12 angebrachten Benutzermodul 32 weiter. Das Benutzermodul 32 berechnet dann die Route angesichts der vom Sender-Anfänger 28 empfangenen Informationen neu, um eine Menge von Wegpunkten zu bestimmen, die eine optimierte Route zum ausgewählten Ziel definieren. Die Bestimmung der Route ist ein iterativer Prozeß, der ständig durch den Prozessor 38 angesichts der vom Sender-Empfänger 28 empfangenen Informationen ausgeführt wird, wobei der Prozessor 38 ständig die Route von der augenblicklichen aktuellen Position des Fahrzeugs 12 über eine Menge von Wegpunkten zum Ziel neu berechnet. Da sich die momentanen und die vorhergesagten Verkehrsbedingungen an jedem der Wegpunkte längs der berechneten Route ändern, werden deshalb die Wegpunkte neu berechnet, um die optimale Route zum ausgewählten Ziel zu definieren.After the predicted traffic flow during each time period has been calculated, the control processor 30 forwards the information to the transceiver 28 for transmission to the user module 32 mounted on each vehicle 12. The user module 32 then recalculates the route in light of the information received from the transceiver 28 to determine a set of waypoints that define an optimized route to the selected destination. Determining the route is an iterative process that is continually performed by the processor 38 in light of the information received from the transceiver 28, with the processor 38 continually recalculating the route from the current current position of the vehicle 12 through a set of waypoints to the destination. Therefore, as the current and predicted traffic conditions change at each of the waypoints along the calculated route, the waypoints are recalculated to define the optimal route to the selected destination.
Nachdem jeder der Wegpunkte berechnet worden ist, die die Route definieren, stellt der Prozessor 38 Anweisungen vom momentanen Ort des Fahrzeugs 12 zum ersten Wegpunkt bereit. Sobald der erste Wegpunkt erreicht ist, wird der Prozeß des Abfragens und Empfangens der Informationen, die sich auf die augenblickliche Umgebung vom Fahrzeug 12 beziehen, ständig wiederholt, um die nachfolgenden Wegpunkte zu bestimmen. Vorzugsweise liegen die empfangenen Daten/Umgebungsinformationen in der Form einer Karte der Stadt oder des Gebiets 10 vor.After each of the waypoints defining the route has been calculated, the processor 38 provides directions from the current location of the vehicle 12 to the first waypoint. Once the first waypoint is reached, the process of querying and receiving information relating to the current environment from the vehicle 12 is continually repeated to determine subsequent waypoints. Preferably, the data/environmental information received is in the form of a map of the city or area 10.
Wie sich das Fahrzeug 12 zwischen den Wegpunkten bewegt, empfängt das Benutzermodul 32 ständig die Positionsinformationen und/oder die geographischen Informationen, die im Speicher 40 gespeichert sind und die der Audio/Video-Anzeige 30 bereitgestellt werden, und aktualisiert sie. Vorzugsweise zeigt das erzeugte Anzeigebild die Position des Benutzers in bezug auf eine Karte oder eine schematische Veranschaulichung der unmittelbaren Umgebung.As the vehicle 12 moves between waypoints, the user module 32 continually receives and updates the position information and/or geographic information stored in the memory 40 and provided to the audio/video display 30. Preferably, the display image generated shows the user's position in relation to a map or schematic illustration of the immediate surroundings.
Es ist vorstellbar, daß im Gebrauch ein Benutzer wünschen kann, mit einer Route über einen oder mehrere Zwischenorte zu einem ausgewählten Ziel versehen zu werden. Der Prozessor 38 ist mit Software versehen, um eine Route über mehrere ausgewählte und berechnete Wegpunkte zum Ziel zu bestimmen, wobei die Route entsprechend den durch den Benutzer, der die manuelle Steuerung 44 betätigt, eingegebenen Vorlieben bestimmt wird. Ein großes Fahrzeug 12 kann z. B. eine Route erfordern, die niedrige Brücken vermeidet. Der Benutzer kann unter Verwendung der manuellen Steuerung 44 eine Benutzerabfrage auswählen, wobei die Benutzerabfrage eine Route anfordert, die niedrige Brücken vermeidet. Der Prozessor 38 bestimmt dann, ob irgendwelche niedrigen Brücken zwischen den Wegpunkten der ausgewählten Route vorhanden sind, wobei er dementsprechend eine alternative Route auswählt.It is conceivable that in use a user may wish to be provided with a route via one or more intermediate locations to a selected destination. The processor 38 is provided with software to determine a route to the destination via a plurality of selected and calculated waypoints, the route being determined according to preferences entered by the user operating the manual control 44. For example, a large vehicle 12 may require a route that avoids low bridges. The user may select a user query using the manual control 44, the user query requesting a route that avoids low bridges. The processor 38 then determines whether any low bridges exist between the waypoints of the selected route and selects an alternate route accordingly.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Richtungsangabe zu nachfolgenden Wegpunkten durch die Anzeige gemacht, um den Benutzer von der Anfangsposition über eine Folge von Zwischenwegpunkten zum Ziel (d. h. der ausgewählten Stadt oder Straße) zu lenken.In a preferred embodiment, the direction indication to subsequent waypoints is provided by the display to guide the user from the initial position through a sequence of intermediate waypoints to the destination (i.e., the selected city or street).
Obwohl die Erfindung in Form eines Systems mit Sender-Empfängern 28 beschrieben worden ist, die in einem Gebiet 10 angeordnet sind, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, daß die Erfindung mit sowenig wie vier Satelliten (20, 22, 24, 26) implementiert sein kann. Die Position des Fahrzeugs 12 bezüglich der Satelliten (20, 22, 24, 26) kann in Form von Längen-, Breiten- und Höhekoordinaten berechnet werden, wobei die Daten, die sich auf die unmittelbare Umgebung des Fahrzeugs 12 beziehen, dementsprechend vom Steuerprozessor 30 ausgewählt werden können.Although the invention has been described in terms of a system with transceivers 28 located in an area 10, it will be apparent to those skilled in the art that the invention can be implemented with as few as four satellites (20, 22, 24, 26). The position of the vehicle 12 with respect to the satellites (20, 22, 24, 26) can be calculated in terms of longitude, latitude and altitude coordinates, and the data relating to the immediate environment of the vehicle 12 can be selected accordingly by the control processor 30.
Außerdem kann der Prozessor 38 des Benutzermoduls 32 die Position des Benutzers innerhalb des Gebiets 10 berechnen können, in dem er die Übertragungsdauer von jedem der vier Taktsignale (CLK&sub1;-CLK&sub4;) berechnet. Aus der Berechnung der Übertragungsdauer jedes Taktsignals kann der Prozessor 38 die Position des Benutzermoduls bezüglich jedes der vier Satelliten (20, 22, 24, 26) berechnen.In addition, the processor 38 of the user module 32 may be able to calculate the position of the user within the region 10 by calculating the transmission duration of each of the four clock signals (CLK1-CLK4). From the calculation of the transmission duration of each clock signal, the processor 38 may calculate the position of the user module with respect to each of the four satellites (20, 22, 24, 26).
Die folgenden vier Gleichungen werden aufgestellt und gelöst, um den Abstand zu jedem Satelliten (20, 22, 24, 26) in drei Dimensionen zu berechnen;The following four equations are set up and solved to calculate the distance to each satellite (20, 22, 24, 26) in three dimensions;
(X&sub1; - Ux)² + (Y&sub1; - Uy)² + (Z&sub1; - Uz)² = (R&sub1; - CH)², (i)(X1 - Ux)² + (Y1 - Uy)² + (Z1 - Uz)² = (R1 - CH)², (i)
(X&sub2; - Ux)² + (Y&sub2; - Uy)² + (Z&sub2; - Uz)² = (R&sub2; - CH)², (ii)(X2 - Ux)2 + (Y2 - Uy)2 + (Z2 - Uz)2 = (R2 - CH)2, (ii)
(X&sub3; - Ux)² + (Y&sub3; - Uy)² + (Z&sub3; - Uz)² = (R&sub3; - CH)², (iii)(X3 - Ux)2 + (Y3 - Uy)2 + (Z3 - Uz)2 = (R3 - CH)2, (iii)
(X&sub4; - Ux)² + (Y&sub4; - Uy)² + (Z&sub4; - Uz)² = (R&sub4; - CH)², (iv)(X4 - Ux)2 + (Y4 - Uy)2 + (Z4 - Uz)2 = (R4 - CH)2, (iv)
wobei R&sub1; = C · ΔT&sub1;, R&sub2; = C · ΔT&sub2;, R&sub3; = C · ΔT&sub3;, R&sub4; = C · ΔT&sub4; gilt, während C die Lichtgeschwindigkeit ist (2,997925 · 10&sup8; ms&supmin;¹).where R₁ = C · ΔT₁, R₂ = C · ΔT₂, R₃ = C · ΔT₃, R₄ = C · ΔT₄, while C is the speed of light (2.997925 · 10⁻ ms⁻¹).
Es wird ferner für einen Fachmann offensichtlich sein, daß die Erfindung anstelle der Satelliten (20, 22, 24, 26) mit Elementen, wie z. B. Sendern, Sender- Empfängern oder Transpondern, implementiert sein kann. Es ist vorstellbar, daß jedes Element mit einer Rundstrahlantenne für das Senden der Taktsignale über eine vorgegebene Reichweite und einen vorgegebenen Bereich versehen sein kann. Es ist ferner vorstellbar, daß die Taktsignale von vorhandenen Sendern empfangen werden können, die vorhandenen Zellenkommunikationsnetzen zugeordnet sind.It will also be obvious to a person skilled in the art that the invention can be implemented with elements such as transmitters, transceivers or transponders instead of the satellites (20, 22, 24, 26). It is conceivable that each element can be provided with an omnidirectional antenna for transmitting the clock signals over a predetermined range and area. It is further conceivable that the clock signals can be received by existing transmitters associated with existing cellular communication networks.
Es ist ferner vorstellbar, daß das Benutzermodul 32 von der Befestigung im Auto entkoppelt werden kann, um eine tragbare Einheit zu schaffen, wie sie im GB-Patent GB 2326550 ausführlich beschrieben ist. Die Daten vom Sender-Empfänger 28 werden an der Antenne 34 empfangen und zum Signalprozessor 36 geleitet. Der Signalprozessor 36 kann das Signal dekomprimieren, entschlüsseln, filtern und quantisieren, bevor es zum Prozessor 38 geleitet wird. Der Prozessor 38 speichert dann die empfangenen Daten im Speicher 40. Der Prozessor 38 wählt dann die Daten, die sich auf die generischen Informationen über das Gebiet 10 beziehen, aus und stellt die Informationen der audiovisuellen Anzeige 42 in der Form eines Menüs bereit.It is further envisaged that the user module 32 could be decoupled from the mounting in the car to create a portable unit as described in detail in UK patent GB 2326550. The data from the transceiver 28 is received at the antenna 34 and passed to the signal processor 36. The signal processor 36 may decompress, decode, filter and quantize the signal before passing it to the processor 38. The processor 38 then stores the received data in the memory 40. The processor 38 then selects the data relating to the generic information about the area 10 and provides the information to the audio-visual display 42 in the form of a menu.
Der Benutzer kann dann die Informationen von Interesse aus dem Menü auswählen, indem er die manuelle Steuerung 44 betätigt. Der Prozessor 38 antwortet auf die Betätigung der manuellen Steuerung 44 und wählt die Daten aus, die einer über die Betätigung der manuellen Steuerung 44 eingegebenen Benutzerabfrage entsprechen. Es ist z. B. vorstellbar, daß ein Menü bereitgestellt werden kann, das die Umgebungsinformationen ausführlich beschreibt, die sich auf die Einrichtungen innerhalb der Stadt oder Straße beziehen. Die generischen Informationen können außerdem bereitgestellt werden, so daß der Benutzer eine Benutzerabfrage auswählen kann, um den Sender-Empfänger nach Informationen abzufragen, die sich darauf beziehen.The user can then select the information of interest from the menu by operating the manual control 44. The processor 38 responds to the operation of the manual control 44 and selects the data corresponding to a user query entered via the operation of the manual control 44. For example, it is conceivable that a menu may be provided detailing the environmental information relating to the facilities within the city or street. The generic information may also be provided so that the user can select a user query to query the transceiver for information relating thereto.
Das Menü kann z. B. die generischen Einzelheiten der Geschäfte innerhalb einer Stadt bereitstellen. Ein Benutzer, der ein Schuhgeschäft auszuwählen wünscht, wird den Menüeintrag auswählen, der sich auf Schuhgeschäfte bezieht, wobei eine Benutzerabfrage zum nächsten Sender-Empfänger 28 gesendet wird. Der Sender- Empfänger 28 wird dann anfordern, daß die Daten, die sich auf die Benutzerabfrage beziehen, von der im Steuerprozessor 30 gespeicherten Datenbank bereitgestellt werden. Folglich werden die Daten, die sich auf die Benutzerabfrage beziehen, dem Sender-Empfänger 28 bereitgestellt, der sie zum Benutzermodul 32 senden wird.For example, the menu may provide the generic details of the shops within a city. A user wishing to select a shoe shop will select the menu item relating to shoe shops, sending a user query to the nearest transceiver 28. The transceiver 28 will then request that the data relating to the user query be provided from the database stored in the control processor 30. Consequently, the data relating to the user query will be provided to the transceiver 28, which will send it to the user module 32.
Anfangs werden Daten bereitgestellt, die die geographischen Informationen und die ausführlichen Informationen über die einzelnen Schuhgeschäfte für die Anzeige in einem Untermenü bereitstellen. Der Benutzer kann dann ein Schuhgeschäft aus dem Untermenü auswählen, wobei das Benutzermodul 32 abermals den Sender-Empfänger 28 abfragen wird, um die Informationen, die sich auf das ausgewählte Schuhgeschäft und seinen Ort innerhalb einer Straße beziehen, abzurufen.Initially, data is provided providing the geographic information and detailed information about each shoe store for display in a submenu. The user may then select a shoe store from the submenu, and the user module 32 will again query the transceiver 28 to retrieve information relating to the selected shoe store and its location within a street.
Der Prozessor 26 wird dann die Position des Benutzermoduls 32 bestimmen, wie vorausgehend erörtert ist, und die Position des ausgewählten Schuhgeschäfts in bezug auf das Benutzermodul 32 berechnen. Wenn der Benutzer ein Schuhgeschäft ausgewählt hat, das nicht das nächste ist, muß der Prozessor eine Route zu diesem berechnen. Die Route wird berechnet, indem zuerst die Position des Schuhgeschäfts in bezug auf den Benutzer bestimmt wird. Falls sich z. B. das Schuhgeschäft nicht in der Straße befindet, in der sich der Benutzer momentan befindet, berechnet der Prozessor zuerst eine Route über eine Nebenstraße.The processor 26 will then determine the position of the user module 32, as previously discussed, and calculate the position of the selected shoe store relative to the user module 32. If the user has selected a shoe store that is not the closest, the processor must calculate a route to it. The route is calculated by first determining the position of the shoe store relative to the user. For example, if the If the shoe store is not on the street where the user is currently located, the processor first calculates a route via a side street.
Der Prozessor 38 wird dann die Richtungen zum ersten Wegpunkt vom momentanen Ort des Benutzermoduls 32 bereitstellen. Sobald der erste Wegpunkt erreicht ist, wird der Prozeß des Abfragens und Empfangens der Informationen, die sich auf die augenblickliche Umgebung vom Steuerprozessor 30 beziehen, wiederholt, um die nachfolgenden Wegpunkte zu bestimmen.The processor 38 will then provide directions to the first waypoint from the current location of the user module 32. Once the first waypoint is reached, the process of querying and receiving information relating to the current environment from the control processor 30 is repeated to determine subsequent waypoints.
Innerhalb einer Straße, die einen großen Bereich besitzt, können die Daten vom Steuerprozessor 30 empfangen werden, die nur für den unmittelbar benachbarten Bereich relevant sind. Vorzugsweise liegen die empfangenen Daten/Umgebungsinformationen in der Form einer Karte der Straße vor.Within a road that has a large area, the data received by the control processor 30 may be relevant only to the immediately adjacent area. Preferably, the received data/environmental information is in the form of a map of the road.
Wie sich der Benutzer zwischen den Wegpunkten bewegt, empfängt das Benutzermodul 32 ständig die Positionsinformationen und/oder die geographischen Informationen, die im Speicher gespeichert sind, und die der Audio/Video-Anzeige 42 bereitgestellt werden, und aktualisiert sie. Vorzugsweise zeigt das erzeugte Anzeigebild die Position des Benutzers in bezug auf eine Karte der unmittelbaren Umgebung.As the user moves between waypoints, the user module 32 continually receives and updates the position information and/or geographic information stored in memory and provided to the audio/video display 42. Preferably, the display image generated shows the user's position relative to a map of the immediate area.
Es ist vorstellbar, daß im Gebrauch ein Benutzer wünschen kann, mit einer Route über einen oder mehrere Zwischenorte zu einem ausgewählten Ziel versehen zu werden. Der Prozessor 38 ist mit Software versehen, um eine Route über mehrere Wegpunkte zum Ziel zu bestimmen, wobei die Route entsprechend den durch den Benutzer an der manuellen Steuerung 44 eingegebenen Vorlieben bestimmt wird.It is conceivable that in use a user may wish to be provided with a route via one or more intermediate locations to a selected destination. The processor 38 is provided with software to determine a route via several waypoints to the destination, the route being determined according to the preferences entered by the user at the manual controller 44.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Richtungsangabe zu nachfolgenden Wegpunkten durch die Anzeige gemacht, um den Benutzer von der Anfangsposition über eine Folge von Zwischenwegpunkten zum Ziel (d. h. dem ausgewählten Schuhgeschäft) zu lenken.In a preferred embodiment, directions to subsequent waypoints are provided by the display to guide the user from the initial position through a sequence of intermediate waypoints to the destination (i.e., the selected shoe store).
Es ist vorstellbar, daß das Benutzermodul steuerbar ist, um den Empfang der Taktsignale auszuwählen, um dessen momentane Position von den Satelliten, den Sender-Empfängern, den Sendern oder den Transpondern zu bestimmen, die einem Gebiet 10 zugeordnet sind. Der Gebiet 10 kann einen großen Bereich umfassen, wie z. B. einen Verwaltungsbezirk oder einen Staat, einen Bereich, der einem Zellennetz zugeordnet ist, eine Stadt oder Straße oder lediglich eine Etage eines Einkaufszentrums. Obwohl die Erfindung in Form des Empfangs der Signale von einem GPS-System beschrieben worden ist, kommen auch Sender-Empfänger, Sender oder Transponder, die einem Gebiet 10 zugeordnet sind, das ein Zellennetz, eine Stadt oder Straße oder lediglich eine Etage eines Einkaufszentrums umfaßt, in Betracht.It is conceivable that the user module is controllable to select the reception of the clock signals to determine its current position from the satellites, the transceivers, the transmitters or the transponders assigned to an area 10. The area 10 may comprise a large area, such as a county or a state, an area assigned to a cellular network, a city or street, or just a floor of a shopping center. Although the invention has been described in terms of receiving the signals from a GPS system, transceivers, transmitters or transponders assigned to an area 10 comprising a cellular network, a city or street, or just a floor of a shopping center are also contemplated.
Es wird ferner für die Fachleute offensichtlich sein, daß die Erfindung innerhalb irgendeines Gebäudes angewendet werden kann. Die Erfindung kann z. B. in historischen Gebäuden, Museen oder Kunstgalerien implementiert sein, um einen Benutzer mit Informationen zu versehen, die sich auf das Gebäude und auf darin untergebrachte Artefakte oder Ausstellungsstücke beziehen. Es ist ferner vorstellbar, daß die Erfindung durch Notdienste verwendet werden kann, wenn sie in ein unbekanntes Gebiet 10 gehen, um eine Rettung auszuführen.It will further be apparent to those skilled in the art that the invention can be applied within any building. For example, the invention can be implemented in historic buildings, museums or art galleries to provide a user with information relating to the building and to artifacts or exhibits housed therein. It is further conceivable that the invention can be used by emergency services when they go into an unknown area 10 to carry out a rescue.
Weil die vorliegende Erfindung lediglich die Bereitstellung mehrerer Elemente, wie z. B. Sender, Sender-Empfänger oder Transponder erfordert, die so angeordnet sind, daß ein Benutzermodul 32, das sich innerhalb des Gebiets 10 befindet, die Informationen von wenigstens vier der Elemente empfangen kann, wird es für den Fachmann weiter offensichtlich sein, daß die Erfindung über Bereichen, wie z. B. Städten, Straßen usw., implementiert sein kann.Because the present invention only requires the provision of a plurality of elements, such as transmitters, transceivers or transponders, arranged so that a user module 32 located within the area 10 can receive the information from at least four of the elements, it will be further apparent to those skilled in the art that the invention can be implemented over areas such as cities, streets, etc.
Es ist ferner vorstellbar, daß die Steuermodule 32, die z. B. einem Gebäude zugeordnet sind, für die Datenkommunikation mit einem Netz entsprechender Steuermodule verbunden sein können, die sich z. B. in weiteren Gebäuden in einer Straße oder einem Bereich befinden.It is also conceivable that the control modules 32, which are assigned to a building, for example, can be connected for data communication to a network of corresponding control modules, which are located, for example, in other buildings in a street or area.
Es ist weiter vorstellbar, daß Werbematerial zusammen mit anderen allgemeinen Informationen außerdem für die Bereitstellung auf der Audio/Video-Anzeige 42 zum Benutzermodul 32 heruntergeladen werden kann.It is further conceivable that promotional material, along with other general information, may also be downloaded to the user module 32 for provision on the audio/video display 42.
Es ist noch weiter vorstellbar, daß die Daten für die Bereitstellung einer Audio- oder Videoanzeige 42 in einer durch den Benutzer ausgewählten Sprache bereitgestellt werden können.It is further conceivable that the data for providing an audio or video display 42 may be provided in a language selected by the user.
Es ist noch weiter vorstellbar, daß Elemente mit steuerbaren Sendern vorgesehen sein können, damit gestohlene Elemente innerhalb eines vorgegebenen Gebiets 10 lokalisiert und verfolgt werden können.It is also conceivable that elements with controllable transmitters can be provided so that stolen elements can be located and tracked within a given area 10.
Es ist noch weiter vorstellbar, daß Kinder, die in den vorgegebenen Bereich eintreten, mit steuerbaren Sendern versehen werden können, um vermißte Kinder innerhalb des vorgegebenen Gebiets 10 zu lokalisieren.It is further conceivable that children who enter the specified area can be provided with controllable transmitters in order to locate missing children within the specified area 10.
Vorzugsweise ist die Anzeige 42 in der Form einer LCD oder einer anderen geeigneten Videoanzeigevorrichtung vorgesehen. Die Anzeige kann jedoch in der Form von einer Brille, einer Schutzbrille oder eines Visiers vorgesehen sein, die eine Überkopfanzeige-Fähigkeit besitzen.Preferably, the display 42 is in the form of an LCD or other suitable video display device. However, the display may be in the form of glasses, goggles or a visor having overhead display capability.
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