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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kartenanzeigeverfahren und eine
Vorrichtung sowie ein Navigationssystem, das eine solche Kartenanzeigevorrichtung
enthält.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein stereoskopisches
Kartenanzeigeverfahren, das vorteilhaft ist für das Navigationssystem, in
dem Karteninformationen von einer Kartendatenbank gemäß einer
gegenwärtigen
Position eines mobilen Objekts ausgewählt werden, wie z. B. eines
Automobils, und eine perspektivische Karte angezeigt wird, die die
Bodenoberfläche
entlang einer Richtung betrachtet, die einen Winkel zu der Bodenoberfläche aufweist.
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2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN
TECHNIK
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Das
Navigationssystem ist bekannt als eine Vorrichtung, die einen Fahrer
eines Automobils unterstützt
durch Abrufen digitaler Kartendaten, die in einem Speichermedium,
wie z. B. einer CD-ROM, gespeichert sind, durch Anzeigen einer Karte,
die Gebäude,
Straßen
und ähnliches
auf einem Anzeigebildschirm zeigt, und durch Überlagern einer gegenwärtigen Position
des Automobils und einer Richtung auf sein Ziel auf der Karte, welche
erkannt werden durch verschiedene Sensoren, wie z. B. GPS.
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Ein
neueres Navigationssystem, wie z. B. offenbart in
der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
(KOKAI) No. 2-244188 , verwendet ein pseudodreidimensionales
Anzeigeverfahren, bei dem eine Koordinatentransformation von zweidimensionalen
Karteninformationen durchgeführt
wird zum Erzeugen eines pseudodreidimensionales Bildes, um so die
Karteninformation in der Nähe
der gegenwärtigen
Automobilposition in einer einfacher zu erfassenden Weise anzuzeigen.
Die pseudodreidimensionale Anzeige kann dem Betrachter eine Art
eines dreidimensionalen Eindrucks geben, der die zweidimensionale
Kartendimension verwendet, da ein Betrachtungspunkt in der pseudodreidimensionalen
Anzeige bei einer vorbestimmten Position über dem Automobil festgesetzt
wird und ein perspektivisches Bild, das entlang einer Sichtrichtung
betrachtet wird, die einen spitzen Winkel in Bezug auf die Bodenoberfläche bildet,
angezeigt wird.
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Die
pseudodreidimensionale Anzeige des Standes der Technik wird erzeugt
aus der zweidimensionalen Karteninformation unter Verwendung des Betrachtungspunktes,
der unter der Annahme einer ebenen Bodenoberfläche bestimmt wird. Dies kann einige
Probleme hervorrufen, wenn das stereoskopische Kartenanzeigeverfahren,
das oben erwähnt
ist, ausgeführt
wird unter Verwendung dreidimensionaler Karteninformation, die Informationen
bezüglich
einer topografischen Erhöhung
enthält,
statt in der zweidimensionalen Karteninformation.
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Die
dreidimensionalen Karteninformationen enthalten nämlich topografische
Informationen, wie z. B. Höhen
von Bergen, Gebäuden
oder ähnlichem. Wenn
solche dreidimensionalen Informationen verwendet werden und der
Betrachtungspunkt in Bezug auf die Bodenoberfläche bei Meeresspiegel (Höhe von 0
m) in der gleichen Weise festgelegt wird, wie diejenige des pseudodreidimensionalen
Anzeigeverfahrens, kann es sich ergeben, dass der Betrachtungspunkt
innerhalb eines Berges festgelegt wird, welcher sich über die
Bodenoberfläche
erhebt, in Abhängigkeit
von seiner Höhe.
Wenn dies der Fall ist, kann es sein, dass das Navigationssystem
nicht in der Lage ist, eine Position des Automobils anzuzeigen oder
die Navigationsprozedur auszuführen.
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US 4 940 972 offenbart ein
Verfahren, mit dem es möglich
ist, Kartendaten aus der Vogelperspektive auf einem Anzeigegerät in einem
Luftfahrzeug darzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Licht der oben genannten Probleme
erfunden und hat eine Aufgabe zum Bereitstellen eines Kartenanzeigeverfahrens
und einer Vorrichtung, die eine stereoskopische Kartenanzeige ermöglichen
unter Verwendung dreidimensionaler Kartendaten, die Informationen einschließen, welche
die horizontalen Positionen von kartenbildenden Elementen anzeigen,
wie z. B. von topografischen Merkmalen, Straßen, Gebäuden und Informationen, die
Höhen oder
Erhebungen oder Höhen über dem
Meeresspiegel von zumindest einigen der kartenbildenden Elemente
anzeigen, welche sich in zumindest einem Teil des verfügbaren horizontalen Kartengebiets
befinden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Navigationssystem
bereitzustellen, das eine stereoskopische Kartenanzeigefunktion
aufweist, die eine Erneuerung der Inhalte der Anzeige mit der Bewegung
eines Fahrzeugs problemlos ermöglicht,
selbst mit den topografischen Variationen oder dem Auf und Ab von
Straßen.
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Die
obigen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch das Kartenanzeigeverfahren
von Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen werden
in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Aufbau des Navigationssystems in einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonstruktion einer Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1 von 1 zeigt;
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3 ist
ein Blockdiagramm, das eine funktionale Konstruktion der Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1 von 1 zeigt;
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4 ist
eine beispielhafte Illustration, die ein Beispiel einer stereoskopischen
Anzeige gemäß einem
Anzeigeverfahren der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist
ein Blockdiagramm zum Illustrieren von Datenflüssen in dem Anzeigeverfahren
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine beispielhafte Illustration, die ein Konzept der Koordinatentransformation
in der Kartenanzeige zeigt;
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7 ist
eine beispielhafte Illustration, die ein Konzept des Betrachtungspunktsetzverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, welches den Betrachtungspunkt innerhalb des Fahrzeugs festlegt;
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8 ist
eine beispielhafte Illustration, die ein Beispiel der Anzeige zeigt,
wenn der Betrachtungspunkt innerhalb des Fahrzeugs festgelegt ist; und
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9 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konstruktion einer Kartenanzeigevorrichtung
zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben werden mit Bezugnahme
auf die Zeichnungen.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst ein Navigationssystem gemäß der Ausführungsform
z. B. eine Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1, ein
Anzeigegerät 1-2,
eine Kartendatenbankeinheit 1-3, ein Spracheingabe/Ausgabegerät 1-4 und
ein Eingabegerät 1-5.
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Die
Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1 ist eine Haupteinheit
für verschiedene
Verarbeitungen, wie z. B. die Erkennung einer gegenwärtigen Position
des Fahrzeugs basierend auf Ausgabeinformationen der Sensoren 1-7–1-10,
welche später
beschrieben werden, die grafische Entwicklung von Kartenbildern
von der Karteninformation, welche für das Anzeigen notwendig ist
und ausgelesen wird aus der Kartendatenbankeinheit 1-3 gemäß der erkannten
gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs, und das Überlagern
eines Fahrzeugsymbols auf dem Kartenbild zum Anzeigen der gegenwärtigen Position
des Fahrzeugs, welche durch die Sensoren 1-7–1-10 erkannt
wird; oder das Berechnen der am besten angepassten Route zu einer
Position, die durch einen Benutzer über das Eingabegerät 1-5 angefordert
wurde (z. B. von der gegenwärtigen
Position zu einem bezeichneten Ziel), sowie das Führen des
Benutzers entlang der am besten angepassten Route unter Verwendung
des Spracheingabe-/Ausgabegeräts 1-4 und/oder
des Anzeigegeräts 1-2.
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Das
Anzeigegerät 1-2 ist
eine Einheit zum Anzeigen der grafischen Informationen, die in der
Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1 erzeugt worden sind,
und umfasst ein CRT- oder Flüssigkristallanzeigegerät oder ähnliches.
Typischerweise wird ein RGB-Signal oder NTSC-(National Television
System Committee)-Signal verwendet für ein S1-Signal, das die Betriebs-
und Verarbeitungseinheit 1-1 und das Anzeigegerät 1-2 verbindet.
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Die
Kartendatenbankeinheit 1-3 umfasst ein Speichermedium mit
einer großen
Kapazität,
wie z. B. eine CD-ROM, eine IC-Karte oder DVD (Digital Video Disc)
und führt
die Lese-/Schreibverarbeitung der notwendigen Kartendaten durch.
Das Spracheingabe-/-ausgabegerät 1-4 transformiert
eine Nachricht für
den Benutzer, welche durch die Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1 erzeugt
worden ist, in ein Sprachsignal und gibt das Sprachsignal aus, wie
es auch die Sprache eines Benutzers erkennt und ihren Inhalt an
die Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1 überträgt.
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Das
Eingabegerät 1-5 ist
eine Einheit, die verschiedene Operationsbefehle, welche später beschrieben
werden, von dem Benutzer annimmt und umfasst Hardware-Schalter, wie z.
B. eine Scroll-Taste zum Scrollen der angezeigten Karte, eine Maßstabsänderungstaste
zum Ändern
eines Maßstabs der
angezeigten Karte, einen Joystick sowie ein Berührfeld, das auf dem Anzeigebildschirm
angeordnet ist.
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Das
System in der Ausführungsform
umfasst weiterhin Sensoren, die zu verwenden sind zum Erkennen einer
gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs im Navigationsbetrieb eines bewegten Fahrzeugs, wie
z. B. einen Radrotationsgeschwindigkeitssensor 1-7 zum
Messen einer Entfernung durch Multiplizieren einer erkannten Rotationsrate
des Rades mit einem Umfang des Rades; einen Azimut-Sensor 1-8 zum
Erkennen eines Azimuts, auf den sich das Fahrzeug zu bewegt, durch
Messen eines geomagnetischen Feldes der Erde; einen Gyrosensor 1-9 zum Erkennen
eines Rotationswinkels des Fahrzeugs, das ein optisches Fasergyroskop
oder ein Oszillationsgyroskop aufweist; einen GPS-Empfänger 1-10 zum
Erkennen der gegenwärtigen
Position, der Kursrichtung und des Kurs-Azimuts des Fahrzeugs durch gleichzeitiges
Empfangen von Signalen von drei oder mehr GPS-Satelliten und Messen von Entfernungen und
Entfernungsraten zwischen dem Fahrzeug und den GPS-Satelliten.
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Das
System der Ausführungsform
umfasst weiterhin einen Verkehrsinformationsempfänger 1-11 zum Empfangen
von Signalen von einer FM-Multiplexübertragungsstation
oder einem Funkfeuersender, der ein Verkehrsinformationssignal überträgt bezüglich Verkehrsstörungen,
Straßenarbeiten
oder Straßenschließung, verfügbare Parkplätze und Ähnlichem.
Weiterhin umfasst das System ein Fahrzeug-LAN-Gerät 1-6 zum
Empfangen unterschiedlicher Informationen über den Fahrzeugszustand wie z.
B. offen/geschlossen von Türen,
Zustand und Typen von Lichtern, die angeschaltet sind, Zustand des Motors
und ein Resultat einer Problemdiagnoseoperation.
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2 zeigt
ein Beispiel einer Hardwarestruktur der Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1.
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Die
Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1 umfasst die folgenden
Geräte,
welche miteinander über
einen Bus verbunden sind. Diese einzelnen Geräte sind eine CPU 2-1,
die verschiedene Operationen ausführt, wie z. B. eine numerische
Operation oder eine Steuerung der Geräte, ein RAM 2-2, der Kartendaten
oder Operati onsdaten speichert, ein ROM 2-3, der Programme
oder Daten speichert, eine DMA (Direct Memory Access) 2-4 zum
Ausführen
einer Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung
zwischen den Speichern sowie zwischen dem Speicher und dem Gerät, eine
Grafik-Steuereinheit 2-5, die verschiedene Grafikbildoperationen
ausführt,
wie z. B. Entwickeln von Vektordaten zu Pixelinformationen und Steuern
der Anzeigeoperation, ein VRAM 2-6, der Grafikbilddaten
speichert, eine Farbpalette 2-7, die Bilddaten in das RGB-Signal
umwandelt, einen A/D-Wandler 2-8, der ein Analogsignal
in ein Digitalsignal umwandelt, ein SCI 2-9, der ein serielles
Signal in ein bussynchronisiertes paralleles Signal umwandelt, einen
PIO 2-10, der das Signal während der Synchronisation mit
dem parallelen Signal auf den Bus sendet, und einen Zähler 2-11,
der ein Pulssignal akkumuliert.
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3 zeigt
eine funktionale Struktur, die durch die Betriebs- und Verarbeitungseinheit 1-1 realisiert
ist, die die oben genannte Hardwarestruktur aufweist. Jeder der
funktionalen Blöcke
wird nun beschrieben werden.
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Eine
Erkennungseinheit 3-5 für
die gegenwärtige
Position führt
Operationen zum Erlangen einer Position des Fahrzeugs nach seiner
Bewegung (X', Y') von einer anfänglichen
Position (X, Y) aus unter Verwendung von Entfernungs- und Winkeldaten, die
durch Integrieren von Entfernungsimpulsdaten S5 erhalten werden,
die durch den Radrotationsgeschwindigkeitssensor 1-7 gemessen
werden, sowie von Winkelbeschleunigungsdaten S7, die am Gyroskop 1-9 gemessen
werden, und weiterhin durch Zeitintegration dieser Daten. Weiterhin
wird in der Positionsberechnungseinheit 3-5 der Betrag
des Azimuts, auf den sich das Fahrzeug zu bewegt, korrigiert unter Verwendung
der Azimut-Daten S6 von dem Azimut-Sensor 1-8 und den Winkeldaten,
die durch Integrieren der Winkelbeschleunigungsdaten S7 von dem
Gyroskop 1-9 erhalten werden, um so den Rotationswinkel
des Fahrzeugs und den Bewegungs-Azimut in Übereinstimmung zu bringen.
Weiterhin kann die Erkennungseinheit 3-5 für die gegenwärtige Position
Information bezüglich
der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs nach Ausführung
einer Operation ausgeben, welche Fehler auslöscht, die sich in den Daten
angesammelt haben, die von den Sensoren aufgrund ihrer Integrationsoperationen
unter Verwendung der Positionsdaten S8, die periodisch im GPS-Empfänger mit
einer bestimmten Periode erhalten werden, wenn die Positionsdaten
S8 verfügbar sind.
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Informationen
bezüglich
der gegenwärtigen Position,
die auf diese Weise erhalten werden, beinhalten Fehler, die in den
Sensordaten ihren Ursprung haben. Daher wird eine Kartenanpassungsverarbeitungseinheit 3-6 bereitgestellt,
um die Genauigkeit beim Erkennen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs
zu erhöhen.
Die Kartenanpassungsverarbeitungseinheit 3-6 führt Operationen
aus, wie z. B. Vergleichen von Straßendaten, welche in der Karte
in der Umgebung der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs enthalten sind, die von der Datenleseeinheit 3-7 gelesen
wurde, und eine Trajektorie des Fahrzeugs, die von der Erkennungseinheit
für die
gegenwärtige
Position 3-5 erhalten wird, sowie ein Korrigieren der gegenwärtigen Position,
so dass die gegenwärtige
Position die beste Korrelation zwischen Formen der Straßendaten
und der Trajektorie des Fahrzeugs gibt. In vielen Fällen ermöglicht der
Kartenanpassungsprozess ein Anpassen der gegenwärtigen Position an eine Straße, auf
der sich das Fahrzeug tatsächlich
bewegt, und somit das Ausgeben einer präzisen gegenwärtigen Position
des Fahrzeugs.
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Die
Informationen bezüglich
der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs werden in einer Trajektorien-Speichereinheit 3-8 jedes
Mal gespeichert, wenn das Fahrzeug eine bestimmte Entfernung zurückgelegt
hat. Die Trajektorien-Daten werden zum Erzeugen eines grafischen
Bildes zum Markieren der Trajektorie des Fahrzeugs auf Straßen der
entsprechenden Karte verwendet, wo sich das Fahrzeug bewegt hatte.
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Eine
Befehl-Dekodiereinheit 3-1 akzeptiert Anforderungen (Befehle)
von einem Benutzer über das
Eingabegerät 1-5,
analysiert die Inhalte der Anforderungen und steuert jede der Einheiten,
um so Operationen in Reaktion auf die Inhalte auszuführen. Wenn
z. B. der Benutzer eine Routenführung
zu einem Ziel anfordert, fordert die Befehl-Dekodiereinheit 3-1 eine
Anzeigeverarbeitungseinheit 3-10 auf, Operationen zum Anzeigen
einer Karte zum Festlegen des Ziels auszuführen, und fordert weiterhin
eine Routenberechnungseinheit 3-2 auf, Operationen zum
Berechnen einer Route von der gegenwärtigen Position zum Ziel auszuführen.
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Die
Routenberechnungseinheit 3-2 sucht nach einer Route zwischen
den bezeichneten Positionen aus den Kartendaten unter Verwendung
von dem Dijkstra-Algorithmus
oder ähnlichem
und speichert die Route in einer Routenspeichereinheit 3-3. Die
Routenberechnungseinheit 3-2 kann verschiedene Arten von
Routen berechnen, wie z. B. die kürzeste Route zwischen den bezeichneten
Positionen, eine Route, die innerhalb der kürzesten Reisezeit erreichbar
ist, sowie die kostengünstigste
Route.
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Eine
Routenführungseinheit 3-4 vergleicht Verbindungsinformationen
für die
Routenführung,
die in der Routenspeichereinheit 3-3 gespeichert ist, mit den
gegenwärtigen
Fahrzeugspositionsinformationen, die in der Erkennungseinheit 3-5 für die gegenwärtige Position
und der Kartenanpassungsverarbeitungseinheit 3-6 erhalten
werden, und führt
den Benutzer durch sprachliche Mitteilung, ob er geradeaus fahren
oder links/rechts abbiegen soll, unter Verwendung eines Spracheingabe-/Ausgabegeräts 1-4,
zu einer vorbestimmten Zeitperiode, bevor das Fahrzeug eine Kreuzung
passiert, oder überlagert
eine Markierung, die eine Richtung anzeigt, in die das Fahrzeug
gelenkt werden soll, auf der Karte, die auf einem Bildschirm des
Anzeigegeräts 1-2 angezeigt wird.
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Die
Datenleseeinheit 3-7 wird zum Erfassen und Vorbereiten
von Kartendaten eines von der Kartendateneinheit 1-3 angeforderten
Gebiets betrieben.
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Die
Betrachtungspunktsetzeinheit 3-11 ist eines der charakteristischen
Merkmale der vorliegenden Erfindung, welche Variablen festlegt,
wie z. B. einen Betrachtungspunkt, eine Blickrichtung, einen Betrachtungswinkel,
die für
das Kartenanzeigeverfahren der vorliegenden Erfindung festgelegt
werden sollen.
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Die
Anzeigeverarbeitungseinheit 3-10 empfängt die Kartendaten in der
Umgebung einer Position, die zum Anzeigen von der Datenleseeinheit 3-7 angefordert
wird, entwickelt die Kartendaten in ein grafisches Bild unter Verwendung
des Betrachtungspunkts/der Blickrichtung/des Betrachtungswinkels, die
festgelegt sind durch die Betrachtungspunktsetzeinheit 3-11,
und unter Verwendung eines Anzeigemaßstabs, eines Abbildeverfahrens,
eines Abbilde-Azimuts, die bezeichnet werden durch die Befehl-Dekodiereinheit 3-1,
und überträgt das entwickelte
Grafikbild an den VRAM 2-6. Eine Menu-Anzeigeeinheit 3-9 akzeptiert
unterschiedliche Anforderungen, die von der Befehl-Dekodiereinheit 3-1 ausgegeben
werden, und überträgt Bilder
von unterschiedlichen Typen von Menüs oder Symbolen, welche an
die Anzeigeverarbeitungseinheit 3-10 zum Überlagern
der Bilder auf der angezeigten Karte angefordert sind.
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4 zeigt
ein Beispiel der stereoskopischen Kartenanzeige, die durch das Gerät der vorliegenden
Ausführungsform
angezeigt wird und in der ein Teil der Kartendaten, wie z. B. topografische Merkmale,
Straßen
usw., grafisch zu einem Bild entwickelt werden, das anzuzeigen ist.
Dort ist 4-2 ein Berg, der auf der Basis der topografischen
Höhendaten
(Erhebungsdaten) gezeichnet ist, 4-3 sind Straßen, die
unter Verwendung einer Linie mit fester Breite gezeichnet sind,
und 4-4 ist ein Symbol, das die gegenwärtige Position des Fahrzeugs
anzeigt. Das Anzeigebeispiel 4-1 wird durch Auslesen der
Kartendaten in der Umgebung der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs
von der Kartendatenbankeinheit 1-3 erzeugt, basierend auf
der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs, die von dem Sensorsystem ausgegeben wird,
und Anzeigen eines Landschaftsbildes (einer perspektivischen Karte),
das von einem Betrachtungspunkt aus betrachtet wird, der innerhalb des
Fahrzeugs unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
festgelegt ist.
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5 zeigt
ein Beispiel eines Datenflusses, wenn eine stereoskopische Karte ähnlich derjenigen in 4 angezeigt
wird.
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Die
Datenleseeinheit 3-7 liest die Kartendaten in der Umgebung
der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs von der Kartendatenbankeinheit 1-3 aus, basierend
auf der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs, die von der Erkennungseinheit für die gegenwärtige Position 3-5 erkannt
wird. Die Betrachtungspunktsetzeinheit 3-11 liest die gegenwärtige Position des
Fahrzeugs, die von der Erkennungseinheit für die gegenwärtige Position 3-5 erkannt
wird, sowie die Kartendaten, welche topografische Merkmale, Straßen, Gebäude enthalten,
von der Datenleseeinheit 3-7 und legt Variable fest, wie
z. B. den Betrachtungspunkt, die Blickrichtung, den Betrachtungswinkel usw.,
welche für
die stereoskopische Kartenanzeige festgelegt werden sollten.
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Die
Anzeigeverarbeitungseinheit 3-10 führt eine Koordinatentransformation
der Kartendaten in der Umgebung des Fahrzeugs gemäß dem Betrachtungspunkt,
der Blickrichtung und dem Betrachtungswinkel durch, die durch die
Betrachtungspunktsetzeinheit 3-11 festgelegt sind, und
erzeugt das anzuzeigende perspektivische Kartenbild. Die Kartenanpassungsverarbeitungseinheit 3-6,
welche die gegenwärtige
Position des Fahrzeugs mit höherer
Genauigkeit erhält
und die genaue gegenwärtige
Position in die Betrachtungspunktsetzeinheit 3-11 und die
Anzeigeverarbeitungseinheit 3-10 eingibt, wie in 3 gezeigt,
ist hier in 5 ausgelassen, unter der Annahme,
dass die Erkennungseinheit für
die gegenwärtige
Position 3-5 die gegenwärtige
Position des Fahrzeugs mit einer ausreichend hohen Genauigkeit erhält.
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Die
Koordinatentransformationsoperation, die bei dem Anzeigeverfahren
der vorliegenden Ausführungsform
verwendet wird, wird nun mit Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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Eine
perspektivische Karte 6-6 wird erzeugt durch Projektion
eines topografischen Merkmals 6-2, das über einer Bodenoberfläche 6-4 bei
Meeresniveau angeordnet ist, auf einen Bildschirm (Betrachtungsebene) 6-3,
die zwischen dem Betrachtungspunkt (Betrachtungsreferenzpunkt) 6-1 und
dem topografischen Merk mal 6-2 angeordnet ist, durch eine Reihe
von Koordinatentransformationen. Die Reihe von Koordinatentransformationen
umfasst z. B. die erste Transformation zum Transformieren der Kartendaten,
die in einer Objektkoordinate ausgedrückt sind, zu denjenigen einer
Weltkoordinate, die zweite Transformation zum Transformieren des
Resultats der ersten Transformation in eine Betrachtungspunktkoordinate,
deren Ursprung bei dem Betrachtungspunkt 6-1 festgelegt
ist, und der dritten Transformation zum Transformieren des Resultats
der zweiten Transformation in eine Bildschirmkoordinate, um so das
Resultat der zweiten Transformation auf den Bildschirm 6-3 zu
projizieren.
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Gemäß der Reihe
von Koordinatentransformationen kann die perspektivische Karte 6-6 in
einem Bildschirmfenster entsprechend einem Teil des topografischen
Merkmals erzeugt werden in Abhängigkeit
von einer räumlichen
Beziehung zwischen dem Betrachtungspunkt 6-1 und dem topografischen Merkmal 6-2.
In der vorliegenden Ausführungsform zeigt
das Anzeigegerät 1-2 ein
grafisches Bild an, das unter Verwendung von Daten der perspektivischen
Karte 6-6 erzeugt wird, um so die Landschaft (ein Landschaftsbild)
zu zeigen, welches gesehen werden soll, wenn ein Teil des topografischen
Merkmals 6-5 von oben in der Luft betrachtet wird.
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In
dieser Beschreibung bedeutet „die
Bodenoberfläche
bei Meeresniveau" eine
plane Ebene wie die Ebene 6-4, die in 6 gezeigt
ist, und „die
Bodenoberfläche" bedeutet eine Oberfläche der
Bodenfläche
wie 6-2.
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Eine
Ausführungsform
der Prozedur der Betrachtungspunktsetzeinheit 3-11 der
vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird der Betrachtungspunkt nun innerhalb des Fahrzeugs festgelegt.
Konkret wird die Höhe
des Betrachtungspunkts 11-2, der innerhalb des Fahrzeugs 11-1 festgelegt
ist, welches sich auf dem Boden mit einer Erhöhung h vom Meeresniveau bewegt,
bestimmt durch Addieren der Höhe
h der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs zu einer vorbestimmten Höhe Yi. Der Betrachtungspunkt,
der innerhalb des Fahrzeugs festgelegt ist, wird im Folgenden „In-Fahrzeug-Betrachtungspunkt" genannt.
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Alternativ
kann die Höhe
Yi als eine Variable definiert werden, so dass ihr Wert angepasst
werden kann in Reaktion auf Fahrzeugtyp oder Fahrzeughöhe, die
durch den Benutzer unter Verwendung des Eingabegeräts 1-5 eingegeben
oder ausgewählt wird.
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8 illustriert
ein Beispiel 12-1 der Anzeige, welche ein Landschaftsbild
nahe einer Kreuzung mit dem In-Fahrzeug-Betrachtungspunkt zeigt.
Das Anzeigebeispiel 12-1 zeigt ebenfalls einen Teil der Fahrzeugstruktur,
die vom Fahrer (Benutzer) gesehen werden kann, wenn er oder sie
vom Inneren des Fahrzeugs nach außen blickt, wie z. B. einen
Frontscheibenrahmen 12-2 und einen Rückspiegel 12-3, welche
dem Landschaftsbild überlagert
sind. Der Teil der Fahrzeugstruktur kann grafisch erzeugt werden unter
Verwendung seiner Strukturdaten, die in einem Speichergerät gespeichert
sein können,
wie z. B. in dem Kartendatenbankgerät 1-3 oder dem ROM 2-3.
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Die
Anzeige des Teils der Fahrzeugstruktur, die auf dem Landschaftsbild überlagert
ist, ermöglicht
es dem Fahrer, den tatsächlichen
Blick vom Inneren des Fahrzeugs sowie die angezeigten Straßen und
Gebäude
einfacher aufeinander zu beziehen, und erhöht daher die Erkennbarkeit.
Alternativ kann das Navigationssystem in einer solchen Weise strukturiert
sein, dass das Eingabegerät 1-5 die
Auswahl des Benutzers in Bezug darauf akzeptiert, welches Teil der
Fahrzeugstruktur angezeigt werden soll, und das Anzeigebild wird
gemäß der Auswahl
des Benutzers erzeugt. Weiterhin kann die Anzeige mit mehr Klarheit
realisiert werden, indem zusätzlich
transparente Verarbeitung während
der Anzeigeprozedur ausgeführt
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie oben beschrieben, werden die Kartendaten, die topografische
Merkmale, Straßen
und Gebäude
in der Umgebung der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs einschließen, von der Kartendatenbank
gelesen, während
sich das Fahrzeug bewegt, und der Betrachtungspunkt wird kontinuierlich
erneuert, um an einem Punkt so festgelegt zu werden, der höher liegt als
die Höhe
eines topografischen Merkmals in der Umgebung der gegenwärtigen Position
des Fahrzeugs. Daher ist es möglich,
das Navigationssystem bereitzustellen, welches es möglich macht,
den Betrachtungspunkt oberhalb der Bodenoberfläche selbst bei der topografischen
Variation beizubehalten, und das Landschaftsbild problemlos mit
der Fahrzeugbewegung zu erneuern.
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In
den oben genannten Ausführungsformen sind
die Kartenanzeigeverfahren, die in dem Navigationssystem mit der
Struktur, die in 1 gezeigt ist, verwendet werden,
als Beispiele beschrieben. Jedoch ist das Kartenanzeigeverfahren
der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Zum
Beispiel kann ein System realisiert werden, in dem Programme zum
Ausführen
des Kartenanzeigeverfahrens in Speichermedien gespeichert werden,
wie z. B. Diskette, CD oder ähnlichem, und
die Programme in ein konventionelles Computersystem zum Ausführen der
geladenen Programme geladen werden.
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Konkret
kann eine Kartenanzeigevorrichtung realisiert werden, wie in 9 dargestellt,
um unterschiedliche oben erwähnte
Kartenanzeigeverfahren auszuführen,
indem ein Kartenanzeigeprogramm zum Ausführen des Kartenanzeigeverfahrens
der vorliegenden Erfindung in einem Speichermedium 24-2 gespeichert
wird und das Kartenanzeigprogramm in ein Computersystem geladen
wird, das ein zentrales Betriebs- und Verarbeitungsgerät 24-1, eine
Anzeige 24-5 und ein Eingabegerät 24-6 zum Ausführen des
Kartenanzeigeprogramms umfasst. Dort ist die Kartendatenbank 24-3 mit
dem Computersystem verbunden, um Karteninformationen bereitzustellen,
und Positionsinformationen 24-4, die eine anzuzeigende
Position anzeigen, werden dem Computersystem zugeführt. Die
Positionsinformationen können
z. B. von einer GPS-Karte bereitgestellt werden, die mit einem Computer
verbunden ist und die als GPS-Empfänger funktioniert.
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In
den obigen Ausführungsformen
wird das Navigationssystem für
ein Automobil als Beispiel der vorliegenden Erfindung angenommen.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung ebenfalls auf ein tragbares Navigationssystem
für andere
Arten von sich bewegenden Objekten anwendbar, wie z. B. eine Person, die
das System während
des Wanderns benutzen kann, oder ähnliches in der gleichen Weise
wie die vorhergehenden Ausführungsformen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
ein Kartenanzeigeverfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen,
die es möglich
machen, ein stereoskopisches Kartenbild basierend auf dreidimensionalen
Karteninformationen anzuzeigen.
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Weiterhin
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
ein Navigationssystem bereitzustellen, das eine Funktion zum Anzeigen
eines stereoskopischen Kartenbildes aufweist, welches es möglich macht,
ein Landschaftsbild problemlos mit der Bewegung des Fahrzeugs zu
erneuern, unabhängig
von topografischer Variation.