EP2143096A1 - VERFAHREN ZUM ERSTELLEN EINES VERZEICHNISSES VON STRAßENABSCHNITTEN, VERFAHREN ZUM ERMITTELN ALLER STRAßENABSCHNITTE INNERHALB EINES SUCHGEBIETS UND COMPUTERPROGRAMM - Google Patents

VERFAHREN ZUM ERSTELLEN EINES VERZEICHNISSES VON STRAßENABSCHNITTEN, VERFAHREN ZUM ERMITTELN ALLER STRAßENABSCHNITTE INNERHALB EINES SUCHGEBIETS UND COMPUTERPROGRAMM

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Publication number
EP2143096A1
EP2143096A1 EP08716773A EP08716773A EP2143096A1 EP 2143096 A1 EP2143096 A1 EP 2143096A1 EP 08716773 A EP08716773 A EP 08716773A EP 08716773 A EP08716773 A EP 08716773A EP 2143096 A1 EP2143096 A1 EP 2143096A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
road
road section
sub
levels
search
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP08716773A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Vogel
Guido Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2143096A1 publication Critical patent/EP2143096A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B29/00Maps; Plans; Charts; Diagrams, e.g. route diagram
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3863Structures of map data
    • G01C21/387Organisation of map data, e.g. version management or database structures
    • G01C21/3874Structures specially adapted for data searching and retrieval

Definitions

  • a method for creating a directory of road sections methods for determining all road sections within a search area and computer program
  • the invention relates to a method for creating a directory of road sections of a digital road map for a navigation system.
  • the invention further relates to a method for determining all road sections within a search area.
  • the invention further relates to a computer program for carrying out a method for creating a directory of road sections and a method for determining all road sections within a search area.
  • Navigation systems for vehicles require a digital map of the road network for the basic functions of location, destination selection, route calculation and route guidance.
  • This digital road map is usually on a digital storage medium, such as a CD, DVD or SD card.
  • the data representing the digital road map is uninhabited in files. The data is present in a linear sequence in the file.
  • the navigation system needs this data, for example, to display the map of a road network on a screen or to project the current position on a nearest road of the road network.
  • the current position can be determined, for example, by means of GPS (Global Positioning System) or Galileo and / or further inertial sensors, such as, for example, odometers, yaw rate sensors or accelerometers.
  • GPS Global Positioning System
  • Galileo Galileo
  • further inertial sensors such as, for example, odometers, yaw rate sensors or accelerometers.
  • large parts of the entire road network stored on the storage medium play no or only a minor role. For example, a specific destination route may be limited to a regional area even though the road network of an entire country is stored. It is also conceivable that the user an enlarged section of his current
  • the roads contained in the digital road maps are structured.
  • cluster It is known to combine adjacent streets in an information unit, a so-called cluster. In doing so, it orients itself to urban areas, city boundaries, county boundaries or similar geographical boundaries. Neighboring clusters are grouped into hierarchically higher clusters. This process continues for higher levels. The result is a relatively well-balanced, hierarchical tree. So that the tree does not become too large, roads are laid down linearly in geometric sorting on the lowest level. Typical numbers at this level are about 1000 streets.
  • the digitized road network is covered with a uniform grid, for example, from a variety of equal size
  • Rectangles the so-called tiles. All roads that lie in a tile are stored together. An index is created on the storage medium, which assigns geographic coordinates to the tiles so that the index can be accessed quickly from a coordinate on the tile.
  • the Tiles are very differently covered with streets; some tiles have a lot of streets, others have little or no roads. This makes the storage ineffective and the time required for a search very dependent on the location of the search area.
  • the invention therefore provides a method according to claim 1.
  • the road sections are arranged in an ordered N-tree without the additional structural information required in the prior art being required.
  • the method according to the invention uses in each case a road section of the road map as the starting point for the division of the road map, ie as "spatial divider" of the road map Shapepoints are already available in the map, there is no need for additional data for the division of the road map, which reduces the required storage space and relieves the search in the tree according to the invention to consider additional information, such as the POI, for a given search time.
  • the method according to the invention can be applied to an entire road map as well as in combination with an already known method.
  • the method according to the invention is advantageously used at the lowest level, where a plurality of roads, typically the
  • the search at this level can be limited from the search of the approximately 1000 streets to the search of approximately 10 to 20 streets, whereby a considerable saving of time is achieved.
  • the tree according to the invention is compatible with the previously used data structures.
  • the list of road sections is arranged in this case in a tri-tree.
  • Each road section divides the road maps into three sub-levels.
  • the three sub-levels can be arranged as follows:
  • a straight line is defined by the start and end points of a road segment. Then two are parallel to this first straight line
  • N 5
  • the list of road sections is structured in this case a so-called 5-tree.
  • the five sub-levels can be arranged as follows:
  • a rectangle is placed over the considered road section.
  • the start and end points of the road section may form the endpoints of a diagonal of the rectangle, and the rectangle may be chosen to be large enough to have all shapepoints within the rectangle. It may be advisable to choose the rectangle as small as possible.
  • the sides of the rectangle are supplemented to half-lines, each with the same mathematical sense of direction, for example clockwise or in the Counterclockwise, have.
  • the rectangle and the four half-lines clearly partition the road map into five sub-levels.
  • the sub-levels can be described as "left", "center” (rectangle), "right”, “before” and “afterwards”.
  • the search within the inventively generated N-tree can be performed very quickly if pointers are stored in each node to directly following nodes. In this way, the addresses of the direct successors are immediately available in each node, so that it is possible to enter a sub-tree of the node without a time delay.
  • the search duration for a road section is proportional to the number of road sections stored in the list in a conventional linear list.
  • the search time increases only with log (N) when N is the number of road sections stored in the N-tree or the node of the N-tree. Especially with a large number of stored road sections, the advantage of the method according to the invention is clearly evident.
  • the N-tree is expediently generated offline. Thus, a lot of time can be invested in the balance of the N-tree, which can significantly reduce the search time online, that is in a navigation system.
  • the inventive method for determining all road sections within a search area is characterized by a rectangular search area.
  • a rectangular search area needs very little data to uniquely define it.
  • it is very easy to process, which reduces the search time compared to more complicated geometric search areas.
  • FIG. 1 shows a detail of a first digital road map
  • FIG. 2 shows a detail of a second digital road map
  • FIG. 1 shows a section of a first digital road map 1.
  • the digital road map 1 contains a road section 2.
  • the road section 2 has a starting point 3a, subsequently two shapepoints 3b, 3c and one
  • the road section 2 stores the geographical coordinates such as the longitude and the latitude. Other information may be stored, such as altitude above
  • the road section 2 is assigned an orientation.
  • the orientation is indicated by the arrow 4, which is directed from the starting point 3 a to the end point 3d.
  • FIG 1 two mutually parallel straight lines 5a, 5b are shown.
  • the two straight lines 5a, 5b include a middle part plane 6a between them.
  • the road section 2 runs completely in the middle part plane 6a.
  • a left part plane 6b is located to the left of the road section 2 or the middle part plane 6a.
  • a right part plane 6c lies to the right of the road section 2 or the middle part plane 6a. This oriented at the Orientierang of the road section 2 arrangement of the sub-levels 6a, 6b, 6c is unique.
  • the three sub-levels 6a, 6b, 6c form a clear decomposition and thus one
  • FIG. 2 shows the decomposition of a second digital road map 7 by a road section 8 in 5 sub-levels 9a, 9b, 9c, 9d, 9e.
  • the orientation of the road section 8 is represented by an arrow 10.
  • the road section 8 has a starting point I Ia, an end point I Ib and two shapepoints 11c, Hd.
  • the entire road section with start, end and shapepoints I Ia, I Ib, 11c, Hd lies within a rectangle that represents one of the sub-levels 9a, 9b, 9c, 9d, 9e.
  • the sides of the rectangle have been supplemented to four half-lines 12a, 12b, 12c, 12d. Addition of sides of a rectangle to half-lines
  • the digital road map 7 is divided into the 5 sub-levels 9a, 9b, 9c, 9d, 9e.
  • the sub-levels 9a, 9b, 9c, 9d, 9e can be in the
  • FIG. 3 shows a section of a third digital road map 13.
  • the digital road map 13 includes 10 road sections 14 a to j whose orientation is indicated by an arrow 15, respectively.
  • the arrow 15 is shown only for the road section 14f.
  • a search area 16 is shown in FIG. The search area 16 at least partially detects the road sections 14a, 14b, 14c.
  • the directory will receive the structure of a tri-tree 17 as shown in FIG.
  • the road map 13 is partitioned into three sub-levels, of which exactly one contains the road section 14e.
  • the sub-levels are arranged depending on the orientation of the road section 14e to each other. All other road sections 14a to d can be exactly one of the sub-levels and thus one
  • the left part level is split further. This will be one of
  • Road sections 14a to d which lie in this sub-level selected. In this example, this is the road section 14c.
  • the road section 14c divides the left sub-level now again in three sub-levels, one of which is on the left with respect to the orientation of the road 14c, another in the
  • the not yet selected road sections 14a, b, d are now assigned to these sub-levels.
  • the road section 14a lies in the left partial plane of the road section 14c, the middle part plane is empty and in the right part plane are the
  • the road section 14d is selected as the next node. Now only the road section 14b remains. This is relative to the road section 14d in the left part plane. There are no road sections in the middle and right part levels. Thus, with respect to the road section 14e, the root of the tri-tree, all road sections 14a to d are inserted in the left sub-tree.
  • Tree 17 and the search area 16 explained.
  • the entry for the search in the tri-tree 17 is always about the root, in this case
  • the search area 16 is completely in the left
  • a subtree 18 is now to be determined, which is assigned to the left partial plane.
  • the subtree 18 includes the road sections 14a to d.
  • Subtree 18 is noted after method step i).
  • process steps b) to i) are to be repeated, wherein the selection is limited to the subtrees noted in step i) until all the noted subtrees have been selected exactly once.
  • the root node of this subtree 18 is the node with the road section 14c.
  • the search area 16 is both in the left, right and middle part levels. After method step f), the road section 14c comes into consideration as a possible search result and is noted.
  • subtrees 19a, b are attached to the node of the road section 14c.
  • the one subtree 19a consists only of the node with the
  • the second sub-tree 19b consists of the nodes to the road sections 14d as the root node of this sub-tree 19b and the road section 14b.
  • the search area 16 is located in both the left, right, and middle parts planes. Since the node to the road section 14a is a leaf of the tri-tree 17, no further subtrees need to be noted. Only the road section 14a is to be noted as a possible search result.
  • the examination of the subtree with the road section 14d as the root causes the search area 16 to lie completely in the left partial plane.
  • the road section 14b is obtained.
  • the search area 16 lies in the middle part plane.
  • the road section 14b comes as a search result in question and is noted.
  • the road sections 14a, b, c are eliminated, those with which the search area 16 actually has no overlap. It is present no road section

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Erstellen eines Verzeichnisses von Straßenabschnitten, Verfahren zum Ermitteln aller Straßenabschnitte innerhalb eines Suchgebiets und Computerprogramm
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Verzeichnisses von Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte für ein Navigationssystem.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ermitteln aller Straßenabschnitte innerhalb eines Suchgebiets.
Die Erfindung betrifft weiter ein Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens zum Erstellen eines Verzeichnisses von Straßenabschnitten sowie eines Verfahrens zum Ermitteln aller Straßenabschnitte innerhalb eines Suchgebiets.
Navigationssysteme für Fahrzeuge benötigen für die Grundfunktionen der Ortung, Zielauswahl, Routenberechnung und Zielführung eine digitale Karte des Straßennetzes. Diese digitale Straßenkarte liegt meistens auf einem digitalen Speichermedium vor, beispielsweise einer CD, DVD oder SD-Card. Auf dem Speichermedium sind die, die digitale Straßenkarte repräsentierenden, Daten in Dateien ungebracht. Die Daten liegen dabei in einer linearen Abfolge in der Datei vor.
Das Navigationssystem benötigt diese Daten, um damit beispielsweise die Karte eines Straßennetzes auf einem Bildschirm darzustellen oder um die aktuelle Position auf eine nächstgelegene Straße des Straßennetzes zu projizieren. Die aktuelle Position lässt sich zum Beispiel mittels GPS (Global Positioning System) oder Galileo und/oder weiterer Inertialsensoren bestimmen, wie zum Beispiel Odometer, Drehratensensoren oder Beschleunigungsmesser. Bei vielen Anwendungen des Navigationssystems spielen große Teile des gesamten, auf dem Speichermedium gespeicherten, Straßennetzes keine oder nur eine untergeordnete Rolle. Beispielsweise kann sich eine konkrete Zielroutenführung auf einen regionalen Bereich beschränken, obwohl das Straßennetz eines ganzen Landes gespeichert ist. Denkbar ist auch, dass sich der Nutzer einen vergrößerten Ausschnitt seiner aktuellen
Position anzeigen lassen will.
Werden in einer linear gespeicherten digitalen Straßenkarte alle Straßen innerhalb eines zweidimensionalen Suchgebiets gesucht, muss die gesamte Straßenkarte durchsucht werden, was mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden ist. Zudem nimmt der
Informationsgehalt digitaler Straßenkarten kontinuierlich zu; einerseits werden einzelne Straßen in immer kürzere Straßenabschnitte zerlegt, andererseits zusätzliche Informationen aufgenommen, wie zum Beispiel geografische Lagen von Tankstellen oder so genannten Points of Interest (POI). Der zum Durchsuchen der Straßenkarte erforderliche Zeitaufwand kann zu einer verzögerten Darstellung führen, die für einen
Nutzer störend ist.
Um das vollständige Durchsuchen der Straßenkarte in solchen Fällen zu vermeiden, werden die in den digitalen Straßenkarten enthaltenen Straßen strukturiert.
Es ist bekannt, benachbarte Straßen in einer Informationseinheit, einem so genannten Cluster, zusammenzufassen. Dabei orientiert man sich an Stadtgebieten, Stadtgrenzen, Kreisgrenzen oder ähnlichen geografischen Grenzen. Benachbarte Cluster werden in hierarchisch höheren Clustern zusammengefasst. Dieser Vorgang wird für höhere Ebenen fortgesetzt. Im Ergebnis entsteht ein relativ gut balancierter, hierarchischer Baum. Damit der Baum nicht zu groß wird, werden auf unterster Ebene Straßen linear in geometrischer Sortierung abgelegt. Typische Anzahlen auf dieser Ebene sind etwa 1000 Straßen.
Bei einer weiteren bekannten Strukturierung wird das digitalisierte Straßennetz mit einem gleichmäßigen Raster überzogen, das beispielsweise aus einer Vielzahl gleichgroßer
Rechtecke, den so genannten Kacheln, besteht. Alle Straßen, die in einer Kachel liegen, werden zusammen abgelegt. Auf dem Speichermedium ist ein Index angelegt, der den Kacheln geografische Koordinaten zugeordnet, so dass über den Index schnell von einer Koordinate auf die Kachel zugegriffen werden kann. Hieran ist jedoch nachteilig, dass die Kacheln sehr unterschiedlich mit Straßen belegt sind; einige Kacheln enthalten sehr viele Straßen, andere dagegen keine oder nur wenige Straßen. Dadurch wird die Speicherung uneffektiv und die benötigte Zeit für eine Suche sehr abhängig von der Lage des Suchgebiets.
Als Erfindung wird daher ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgestellt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Straßenabschnitte in einem geordneten N- Baum angeordnet werden, ohne dass die beim Stand der Technik zusätzliche Strukturinformationen benötigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt jeweils einen Straßenabschnitt der Straßenkarte als Ausgangspunkt für die Teilung der Straßenkarte, also als „Raumteiler" der Straßenkarte. Die für eine Lokalisierung des Straßenabschnitts benötigten Daten, wie den geografischen Koordinaten des Anfangsund des Endpunktes sowie gegebenenfalls weiterer Zwischenpunkte, den so genannten Shapepoints, stehen in der Karte bereits zur Verfügung. Zusätzliche Daten für die Teilung der Straßenkarte sind nicht erforderlich. Damit wird zum einen der benötigte Speicherplatz reduziert und andererseits die Suche in dem erfindungsgemäßen Baum entlastet. Insgesamt lassen sich so kürzere Zugriffszeiten realisieren. Dies ermöglicht zugleich, bei einer vorgegebenen Suchzeit zusätzliche Informationen, wie beispielsweise die POI, zu berücksichtigen.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich sowohl auf eine gesamte Straßenkarte anwenden als auch in Kombination mit einem bereits bekannten Verfahren. Bei einer Kombination mit bekannten Verfahren wird das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft auf unterster Ebene eingesetzt, wo eine Vielzahl von Straßen, typischerweise der
Größenordnung von 1000 Straßen, in linearen Dateien abgespeichert sind. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich die Suche auf dieser Ebene von dem Durchsuchen der etwa 1000 Straßen auf die Suche von etwa 10 bis 20 Straßen beschränken, wodurch eine erhebliche Zeitersparnis erreicht wird. Damit ist der erfindungsgemäße Baum kompatibel zu den bisher verwendeten Datenstrukturen.
Zweckmäßig erfolgt die Zuordnung der Straßenabschnitte zu den Teilebenen danach, in welcher Teilebene sie vollständig liegen. Kann ein Straßenabschnitt nicht eindeutig einer - A -
der Teilebenen zugeordnet werden, wird sie derjenigen Teilebene zugeordnet, in der derjenige Straßenabschnitt liegt, der die Partitionierung erzeugt.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet durch M=3. Das Verzeichnis der Straßenabschnitte wird in diesem Fall in einem Tri-Baum angeordnet. Jeder Straßenabschnitt partitioniert die Straßenkarten in drei Teilebenen. Vorteilhaft können die drei Teilebenen wie folgt angeordnet werden:
Zunächst wird eine Gerade durch den Anfangs- und den Endpunkt eines Straßenabschnitts definiert. Daraufhin werden zwei zu dieser ersten Gerade parallele
Geraden gebildet und so zueinander angeordnet, dass der Straßenabschnitt vollständig, das heißt einschließlich möglicherweise vorhandener Shapepoints, zwischen diesen beiden parallelen Geraden eingeschlossen ist. Hierbei kann sich anbieten, die beiden parallelen Geraden nur in einem solchen Abstand zueinander anzuordnen, dass gerade sämtliche Punkte des Straßenabschnitts zwischen ihnen eingeschlossen werden. Der
Straßenabschnitt hat durch seinen Anfangs- und seinen Endpunkt eine eindeutige
Orientierung, beispielsweise vom Anfangs- bis zum Endpunkt. Wenn der
Straßenabschnitt in Richtung seiner Orientierung betrachtet wird, liegt eine der drei
Teilebenen eindeutig links des Straßenabschnitts, eine weitere Teilebene ganz rechts des Straßenabschnitts und die dritte Teilebene umfasst den Straßenabschnitt selbst, das heißt, sie liegt in der „Mitte".
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch N=5. Das Verzeichnis der Straßenabschnitte wird in diesem Fall einem so genannten 5-Baum strukturiert. Vorteilhaft können die fünf Teilebenen wie folgt angeordnet werden:
Zunächst wird ein Rechteck über den betrachteten Straßenabschnitt gelegt. Beispielsweise können der Anfangs- und der Endpunkt des Straßenabschnitts die Endpunkte einer Diagonale des Rechtecks bilden und das Rechteck so groß gewählt werden, dass sämtliche Shapepoints innerhalb des Rechtecks liegen. Dabei kann sich anbieten, das Rechteck so klein wie möglich zu wählen. In einem zweiten Schritt werden die Seiten des Rechtecks zu Halbgeraden ergänzt, die jeweils den gleichen mathematischen Richtungssinn, beispielsweise im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn, aufweisen. Durch das Rechteck und die vier Halbgeraden wird die Straßenkarte eindeutig in fünf Teilebenen partitioniert. Die Teilebenen lassen sich in Bezug auf die Orientierung des Straßenabschnitts mit ihrer Lage als „links", „Mitte" (Rechteck), „rechts", „davor" und „danach" bezeichnen.
Die Suche innerhalb des erfindungsgemäß erzeugten N-Baumes lässt sich besonders schnell durchführen, wenn in jedem Knoten Zeiger auf direkt nachfolgende Knoten gespeichert werden. Auf diese Weise stehen in jedem Knoten unmittelbar die Adressen der direkten Nachfolger bereit, so dass ohne zeitliche Verzögerung in einen Teilbaum des Knotens eingestiegen werden kann.
Als Erfindung wird weiter ein Verfahren nach Anspruch 7 vorgestellt.
Die Suchdauer nach einem Straßenabschnitt ist bei einer herkömmlichen linearen Liste proportional zur Anzahl der in der Liste gespeicherten Straßenabschnitte. Bei einem erfindungsgemäß erzeugten N-Baum wächst die Suchzeit dagegen nur mit log(N), wenn N die Anzahl der in dem N-Baum gespeicherten Straßenabschnitte bzw. der Knoten des N-Baumes ist. Insbesondere bei einer Vielzahl an gespeicherten Straßenabschnitten zeigt sich deutlich der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zweckmäßig wird der N-Baum offline erzeugt. Dadurch kann viel Zeit in die Balanciertheit des N-Baumes investiert werden, wodurch sich die Suchzeit online, das heißt in einem Navigationssystem, erheblich verkürzen lässt.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln aller Straßenabschnitte innerhalb eines Suchgebiets gekennzeichnet durch ein rechteckiges Suchgebiet. Ein rechteckiges Suchgebiet benötigt nur sehr wenige Daten, um es eindeutig zu definieren. Darüber hinaus ist es sehr einfach zu verarbeiten, wodurch sich die Suchzeit gegenüber komplizierteren geometrischen Suchgebieten reduziert.
Als Erfindung wird ein Computerprogramm mit Programmcode nach den Ansprüchen 9 und 10 vorgestellt. Die Erfindung wird anhand der in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - Ausschnitt aus einer ersten digitalen Straßenkarte,
Figur 2 - Ausschnitt aus einer zweiten digitalen Straßenkarte,
Figur 3 - Ausschnitt aus einer dritten digitalen Straßenkarte und
Figur 4 - einen 3-Baum (Tribaum) zu dem in Figur 3 dargestellen Ausschnitt.
In Figur 1 ist ein Ausschnitt einer ersten digitalen Straßenkarte 1 dargestellt.
Die digitale Straßenkarte 1 enthält einen Straßenabschnitt 2. Der Straßenabschnitt 2 weist einen Anfangspunkt 3a, im weiteren Verlauf zwei Shapepoints 3b, 3c und einen
Endpunkt 3d auf. Die beiden Shapepoints 3b, 3c geben einen von einem geradlinigen
Verlauf abweichenden, das heißt kurvigen, Verlauf des Straßenabschnitts 2 wieder. In der digitalen Straßenkarte 1 sind zu dem Straßenabschnitt 2 die geografischen Koordinaten, beispielsweise die geografische Länge und die geografische Breite gespeichert. Es können weitere Informationen gespeichert sein, wie zum Beispiel die Höhe über
Meeresniveau oder Daten über Tankstellen oder POI, die an dem Straßenabschnitt 2 liegen.
Dem Straßenabschnitt 2 ist eine Orientierung zugeordnet. Die Orientierung wird durch den Pfeil 4 angedeutet, der von dem Anfangspunkt 3 a zum Endpunkt 3d gerichtet ist.
In Figur 1 sind weiter zwei zueinander parallele Geraden 5a, 5b eingezeichnet. Die beiden Geraden 5a, 5b schließen zwischen sich eine mittlere Teilebene 6a ein. Der Straßenabschnitt 2 verläuft vollständig in der mittleren Teilebene 6a.
Vom Straßenabschnitt 2 aus gesehen liegt in Richtung der Orientierung eine linke Teilebene 6b links neben dem Straßenabschnitt 2 bzw. der mittleren Teilebene 6a. Eine rechte Teilebene 6c liegt rechts von dem Straßenabschnitt 2 bzw. der mittleren Teilebene 6a. Diese an der Orientierang des Straßenabschnitts 2 orientierte Anordnung der Teilebenen 6a, 6b, 6c ist eindeutig.
Die drei Teilebenen 6a, 6b, 6c bilden eine eindeutige Zerlegung und damit eine
Partitionierung der digitalen Straßenkarte 1.
Die in Figur 1 dargestellte Partitionierung der digitalen Straßenkarte 1 in drei Teilebenen 6a, 6b, 6c durch den Straßenabschnitt 2 bildet die Grundlage für die Einordnung weiterer Straßenabschnitte und den Aufbau eines Tri-Baumes.
In Figur 2 ist die Zerlegung einer zweiten digitalen Straßenkarte 7 durch einen Straßenabschnitt 8 in 5 Teilebenen 9a, 9b, 9c, 9d, 9e dargestellt. Die Orientierung des Straßenabschnitts 8 ist durch einen Pfeil 10 dargestellt.
Der Straßenabschnitt 8 weist einen Anfangspunkt I Ia, einen Endpunkt I Ib sowie zwei Shapepoints 11c, Hd auf. Der gesamte Straßenabschnitt mit Anfangs-, End- und Shapepoints I Ia, I Ib, 11c, Hd liegt innerhalb eines Rechtecks, das eine der Teilebenen 9a, 9b, 9c, 9d, 9e darstellt. Die Seiten des Rechtecks sind zu vier Halbgeraden 12a, 12b, 12c, 12d ergänzt worden. Die Ergänzung der Seiten des Rechtecks zu den Halbgeraden
12a, 12b, 12c, 12d ist im Uhrzeigersinn erfolgt.
Durch das Rechteck sowie die Halbgeraden 12a, 12b, 12c, 12d wird die digitale Straßenkarte 7 in die 5 Teilebenen 9a, 9b, 9c, 9d, 9e zerlegt. In Abhängigkeit von der Orientierung des Straßenabschnitts 8 lassen sich die Teilebenen 9a, 9b, 9c, 9d, 9e in die
„mittlere" Teilebene 9a, die „rechte" Teilebene 9b, die „linke" Teilebene 9d, die Teilebene 9c „davor" und die Teilebene 9e „dahinter" anordnen.
In Figur 3 ist ein Ausschnitt einer dritten digitalen Straßenkarte 13 dargestellt.
Die digitale Straßenkarte 13 umfasst 10 Straßenabschnitte 14a bis j, deren Orientierung jeweils durch einen Pfeil 15 angezeigt wird. Der Übersicht halber ist der Pfeil 15 nur für den Straßenabschnitt 14f eingezeichnet. In Figur 3 ist des Weiteren ein Suchgebiet 16 eingezeichnet. Das Suchgebiet 16 erfasst zumindest teilweise die Straßenabschnitte 14a, 14b, 14c.
Im Folgenden wird zunächst erläutert, wie mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Verzeichnis der Straßenabschnitte 14a bis j erstellt wird.
Das Verzeichnis wird die Struktur eines Tri-Baumes 17 erhalten, wie er in Figur 4 dargestellt ist.
Für den Tri-Baum 17 wird am Beispiel des Straßenabschnitts 14e folgende
Suchbaumbedingung definiert: Durch den Straßenabschnitt 14e des gleichnamigen Knotens wird die Straßenkarte 13 in drei Teilebenen partitioniert, von denen genau eine den Straßenabschnitt 14e enthält. Die Teilebenen sind in Abhängigkeit von der Orientierung des Straßenabschnitts 14e zueinander angeordnet. Alle übrigen Straßenabschnitte 14a bis d lassen sich genau einer der Teilebenen und damit einem
Teilbaum des Knotens zuordnen. In der linken Teilebene verbleiben die Straßenabschnitte 14a bis d, in der mittleren Teilebene der Straßenabschnitt 14f und in der rechten Teilebene die Straßenabschnitte 14g bis j.
Im nächsten Schritt wird die linke Teilebene weiter aufgeteilt. Dazu wird einer der
Straßenabschnitte 14a bis d, die in dieser Teilebene liegen, ausgewählt. In diesem Beispiel ist das der Straßenabschnitt 14c.
Der Straßenabschnitt 14c teilt die linke Teilebene nunmehr wieder in drei Teilebenen, von denen eine bezüglich der Orientierung der Straße 14c links liegt, eine weitere in der
Mitte und die Dritte rechts.
Die noch nicht ausgewählten Straßenabschnitte 14a, b, d werden nun diesen Teilebenen zugeordnet. Der Straßenabschnitt 14a liegt in der linken Teilebene des Straßenabschnitts 14c, die mittlere Teilebene ist leer und in der rechten Teilebene liegen die
Straßenabschnitte 14b, c.
Als nächstes wird der Straßenabschnitt 14d als nächster Knoten ausgewählt. Jetzt verbleibt nur noch der Straßenabschnitt 14b. Dieser liegt bezüglich des Straßenabschnitts 14d in der linken Teilebene. In der mittleren und rechten Teilebene sind keine Straßenabschnitte vorhanden. Damit sind bezüglich des Straßenabschnitts 14e, der Wurzel des Tri-Baumes, alle Straßenabschnitte 14a bis d in dem linken Teilbaum eingefügt.
Für den mittleren und rechten Teilbaum werden die Knoten entsprechend gesetzt. Damit ergibt sich der Tri-Baum 17 aus Figur 4.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln aller Straßenabschnitte innerhalb eines Suchgebiets am Beispiel der Straßenkarte 13, des Tri-
Baumes 17 und des Suchgebiets 16 erläutert.
Der Einstieg für die Suche in den Tri-Baum 17 erfolgt immer über die Wurzel, in diesem
Fall dem Straßenabschnitt 14e.
Bezüglich des Straßenabschnitts 14e liegt das Suchgebiet 16 vollständig in der linken
Telebene. Da das Suchgebiet 16 keine Überschneidung mit der mittleren Teilebene hat, kommt der Straßenabschnitt 14e nicht als mögliches Suchergebnis in Frage
(Verfahrensschritt f)).
Im Verfahrensschritt g) wird im folgenden Beispiel nur die linke Teilebene bestimmt.
Nach Schritt h) ist nun ein Teilbaum 18 zu bestimmen, der der linken Teilebene zugeordnet ist. Der Teilbaum 18 umfasst die Straßenabschnitte 14a bis d.
Der Teilbaum 18 wird nach Verfahrensschritt i) gemerkt.
Nach Verfahrensschritt j) sind die Verfahrensschritte b) bis i) zu wiederholen, wobei sich die Auswahl auf die in Schritt i) gemerkten Teilbäume beschränkt, bis alle gemerkten Teilbäume genau einmal ausgewählt worden sind.
Im vorliegenden Beispiel ist nur der Teilbaum 18 gemerkt worden, so dass nur dieser ausgewählt werden kann. Der Wurzelknoten dieses Teilbaumes 18 ist der Knoten mit dem Straßenabschnitt 14c. Für den Straßenabschnitt 14c liegt das Suchgebiet 16 sowohl in der linken, rechten und mittleren Teilebene. Nach Verfahrensschritt f) kommt der Straßenabschnitt 14c als mögliches Suchergebnis in Frage und wird gemerkt.
Es sind nun Teilbäume 19a, b zu bestimmen, die an dem Knoten des Straßenabschnitts 14c angehängt sind. Der eine Teilbaum 19a besteht nur noch aus dem Knoten mit dem
Straßenabschnitt 14a. Der zweite Teilbaum 19b besteht aus den Knoten zu den Straßenabschnitten 14d als Wurzelknoten dieses Teilbaums 19b und dem Straßenabschnitt 14b.
Bezüglich des Straßenabschnitts 14a liegt das Suchgebiet 16 sowohl in der linken, rechten als auch mittleren Teilebene. Da der Knoten zu dem Straßenabschnitt 14a ein Blatt des Tri-Baumes 17 darstellt, müssen keine weiteren Teilbäume gemerkt werden. Es ist nur der Straßenabschnitt 14a als mögliches Suchergebnis zu merken.
Die Untersuchung des Teilbaumes mit dem Straßenabschnitt 14d als Wurzel führt dazu, dass das Suchgebiet 16 vollständig in der linken Teilebene liegt. Damit wird der Straßenabschnitt 14b erhalten. Bezüglich des Straßenabschnitts 14b, der einem Blatt des Tri-Baumes 17 entspricht, liegt das Suchgebiet 16 in der mittleren Teilebene. Damit kommt auch der Straßenabschnitt 14b als Suchergebnis in Frage und wird gemerkt.
Jetzt sind alle zwischenzeitlich einmal gemerkten Teilbäume 18, 19a und b abgearbeitet.
Im letzten Verfahrenschritt werden von dem gemerkten möglichen Suchergebnissen, die Straßenabschnitte 14a, b, c, diejenigen ausgeschieden werden, mit denen das Suchgebiet 16 tatsächlich keine Überschneidung aufweist. Es ist vorliegende kein Straßenabschnitt
14a, b, c auszuscheiden. Somit führt die Suche zu dem Suchergebnis: Straßenabschnitte 14a, b, c.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erstellen eines Verzeichnisses von Straßenabschnitten (2, 8, 14a bis j) einer digitalen Straßenkarte (1, 7) für ein Navigationssystem, bei dem das
Verzeichnis die Datenstruktur eines geordneten N-Baumes (17) erhält, bei dem die Straßenabschnitte (2, 8, 14a bis j) in Knoten gespeichert werden, mit den Schritten:
a) Zuordnen einer geografischen Lage zu jedem der Straßenabschnitte (2, 8, 14a bis j);
b) Zuordnen einer Orientierung zu jedem der Straßenabschnitte (2, 8, 14a bis j);
c) Definieren einer Suchbaumbedingung:
(i) durch den Straßenabschnitt (2, 8, 14a bis j) des Knotens wird die Straßenkarte in N Teilebenen (6a, b, c) partitioniert, von denen genau eine den Straßenabschnitt (2, 8, 14a bis j) enthält;
(ii) die Teilebenen sind in Abhängigkeit von der Orientierung des Straßenabschnitts
(2, 8, 14a bis j) zueinander angeordnet;
(iii) alle Straßenabschnitte (2, 8, 14a bis j) lassen sich genau einer der Teilebenen und damit genau einem Teilbaum des Knotens zuordnen;
d) Auswählen eines der Straßenabschnitte (2, 8, 14a bis j);
e) Suchen des ausgewählten Straßenabschnitts in dem Baum (17); die Suche endet an einem Knoten [Endknoten] mit maximal N-I Teilbäumen, von denen keiner den ausgewählten Straßenabschnitt (2, 8, 14a bis j) enthält;
f) Anhängen des ausgewählten Straßenabschnitts (2, 8, 14a bis j) als Blatt an den Endknoten gemäß Suchbaumbedingung; g) Wiederholen der Schritte d) bis f), bis jeder Straßenabschnitt (2, 8, 14a bis j) genau einmal ausgewählt worden ist;
h) Speichern des Verzeichnisses auf einem Datenträger.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Straßenabschnitte aus Schritt (iii) derjenigen Teilebene zugeordnet werden, in der sie vollständig liegen, sonst der Teilebene, in der der Straßenabschnitt aus Schritt (i) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch N=3.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Teilebenen wie folgt gebildet werden:
a) Definieren einer ersten Gerade durch einen Anfangs- und einen Endpunkt des
Straßenabschnitts (2, 8, 14a bis j);
b) Bilden zweier zu der ersten Gerade und zueinander paralleler Geraden, die zwischen sich den Straßenabschnitt (2, 8, 14a bis j) vollständig einschließen;
c) Anordnen der drei Teilebenen in Abhängigkeit von der Orientierung des Straßenabschnitts (2, 8, 14a bis j) („links", „Mitte", „rechts").
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch N=5.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die fünf Teilebenen wie folgt gebildet werden:
a) Bilden eines Rechtecks, das den Straßenabschnitt (2, 8, 14a bis j) enthält;
b) Entlang von Seiten des Rechtecks werden Halbgeraden gebildet, die in Bezug auf die Orientierung des Straßenabschnitts (2, 8, 14a bis j) dieselbe Orientierung aufweisen; c) Anordnen der fünf Teilebenen in Abhängigkeit von der Orientierung des
Straßenabschnitts (2, 8, 14a bis j) („links", „mittig", „rechts", „davor", „danach").
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Knoten Zeiger gespeichert werden, die auf nachfolgende Knoten verweisen.
8. Verfahren zum Ermitteln aller Straßenabschnitte (2, 8, 14a bis j) eines nach einem der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 erzeugten Verzeichnisses innerhalb eines Suchgebiets, mit den Schritten:
a) Definieren des Suchgebiets (16) als Teilgebiet der Straßenkarte;
b) Auswählen eines der Teilbäume, wobei mit dem Baum (17) begonnen wird;
c) Bestimmen eines Wurzelknoten des ausgewählten Teilbaumes;
d) Bestimmen der Teilebenen des in dem Wurzelknoten gespeicherten Straßenabschnitts (2, 8, 14a bis j);
e) Bestimmen, mit welchen der bestimmten Teilebenen das Suchgebiet Überschneidungen aufweist;
f) Merken des Straßenabschnitts (2, 8, 14a bis j) als mögliches Suchergebnis, wenn das Suchgebiet eine Überschneidung mit derjenigen Teilebene aufweist, in der der
Straßenabschnitt liegt;
g) Bestimmen derjenigen übrigen Teilebenen für die weitere Suche, mit der das Suchgebiet Überschneidungen aufweist;
h) Bestimmen der Teilbäume, die den in Schritt g) bestimmten Teilebenen zugeordnet sind;
i) Merken der in Schritt h) bestimmten Teilbäume; j) Wiederholen der Schritte b) bis i), bis alle gemerkten Teilbäume genau einmal ausgewählt worden sind, wobei sich die Auswahl auf die in Schritt i) gemerkten Teilbäume beschränkt;
k) Ausscheiden derjenigen in Schritt f) gemerkten Straßenabschnitte (2, 8, 14a bis j), mit denen das Suchgebiet keine Überschneidung aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein rechteckiges Suchgebiet.
10. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
11. Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem Maschinenlesbaren
Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
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