WO1999018410A1 - Verfahren zum sammeln und verknüpfen von positionsdaten aus satellitenortung und weiteren daten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sammeln und Verknüpfen von Positionsdaten, die durch Satellitenortung gewonnen werden. Mit wenigstens einem Fahrzeug (1) werden im wesentlichen alle Straßen eines oder mehrerer zusammenhängender Gebiete abgefahren, wobei mit einem Satellitenortungsgerät (3) laufend automatisch Daten zur aktuellen Position jedes Fahrzeugs gewonnen werden und wobei mit einer oder mehreren Kameras (2) Bilder (6) der einzelnen anliegenden Gebäude aus im wesentlichen horizontaler Sicht aufgenommen werden. Es werden die postalischen Adressen der aufgenommenen Gebäude ermittelt, wobei zumindest die Hausnummern (7) anhand der Hausnummernschilder an den Gebäuden ermittelt werden. Zu jedem einzelnen Gebäude werden die Positionsdaten, Daten zur postalischen Adresse und wenigstens ein digitalisiertes Bild des Gebäudes miteinander verknüpft in einer Datenbank (9) gespeichert.

Description

Verfahren zum Sammeln und Verknüpfen von Positionsdaten aus Satellitenortung und weiteren Daten

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sammeln und Verknüpfen von Positionsdaten, die durch Satellitenortung gewonnen werden, und weiteren Daten. Weiterhin betrifft die Erfindung auf dem Verfahren basierende Fahrzeug-Zielführungssysteme, Flottenmanagementsysteme, automatische Fahrzeug-Notrufsysteme oder Fahrzeug-Diebstahlsicherungssysteme sowie Systeme zur Simulation und/oder Visualisierung von beliebigen Teilen von realen Umgebungen und außerdem die Herstellung von Datenbanken, die solchen Systemen zugrunde liegen.

Stand der Technik

Die Satellitennavigationssysteme GPS (Global Positioning System) und GLONASS (Global Orbiting NAvigation Satellite System), die zusammen die Grundlage für ein globales Satellitennavigationssystem GNSS (Global Navigation Satellite System) bilden, ermöglichen eine Vielzahl von praktischen Anwendungen, deren bedeutsamste verschiedene Navigationssysteme für Seefahrt, Luftfahrt und Landverkehr sind. Eine Einführung in Technik und Anwendungen der Satellitennavigation wird in den Zeitschriften "Spektrum der Wissenschaft", Januar 1 996, Seiten 1 02 bis 1 1 9, oder "Scientific American", Februar 1 996, Seiten 32 bis 38, gegeben.

Für die Fahrzeugnavigation benötigt man außer der aktuellen Fahrzeugposition, die durch ein Satellitenortungsgerät gewonnen wird, digitalisierte Landkarten, die mit Zusatzinformationen wie Informationen zur aktuellen Verkehrslage, Brancheninformationen oder einem Hotelführer verbunden werden können. Anhand der aktuellen Fahrzeugposition und einer gewünschten Zielposition kann zum Beispiel in einem Datenverarbeitungsgerät eine geeignete Fahrtroute errechnet werden, die dem Fahrzeugführer optisch oder akustisch angezeigt wird. Die elektronische Landkarte kann sich entweder auf einem Speichermedium im Fahrzeug selbst befinden, oder sie befindet sich in einer Zentrale, mit der das Fahrzeug in Funkkontakt steht und in der auch die Routenberechnung vorgenommen wird.

Die elektronischen Landkarten für Fahrzeugnavigationssysteme werden aus nationalen Grundkarten, ergänzenden herkömmlichen Landkarten und differentiellen GPS/GLONASS-Messungen gewonnen. Die damit erreichbare Ortsauflösung korrespondiert gut mit der Ortsauflösung von heutigen GPS- Empfängern für den Massenmarkt. Nachteilig ist die Kurzlebigkeit einer solchen elektronischen Landkarte, sei es weil GPS-Empfänger mit höherer Ortsauflösung auf den Markt kommen, die noch besseres Kartenmaterial wünschenswert machen, oder weil genauere Basisdaten z.B. in Form von Luftaufnahmen zur Verfügung stehen.

Ein erheblicher Nachteil des auf herkömmliche Weise gewonnenen elektronischen Kartenmaterials ist außerdem, daß das einzige landgebundene Anwendungsgebiet von großer wirtschaftlicher Bedeutung die Anwendung für Fahr- zeuge ist. Auf diesem Gebiet wurden zwar bereits einige nützliche Anwendungen vorgeschlagen, außer dem oben beschriebenen Zielführungssystem beispielsweise Systeme für Flottenmanagement, automatischen Notruf und Diebstahlsicherung, jedoch sind die Anforderungen dieser Systeme an das Kartenmaterial sehr unterschiedlich, so daß eine elektronische Landkarte normalerweise nur für eines dieser Systeme optimal ausgelegt sein kann. Berücksichtigt man außerdem die erwähnte Gefahr, daß das Kartenmaterial schnell veraltet, wird manch ein für die Allgemeinheit nützliches Vorhaben, das technisch durchaus realisierbar wäre, häufig an einem ungünstigen Kosten/Nutzen-Verhältnis scheitern.

Aus der DE-C-1 95 26 291 ist ein Verfahren zum Sammeln und Verknüpfen von Positionsdaten, die durch Satellitenortung gewonnen werden, und weiteren Daten bekannt, bei dem mit wenigstens einem Fahrzeug im wesentlichen alle Straßen eines oder mehrerer zusammenhängender Gebiete abgefahren und mit dem Satellitenortungsgerät laufend automatisch Daten zur aktuellen Position jedes Fahrzeugs gewonnen werden. Außerdem kommt eine Kamera zur Aufnahme von Verkehrszeichen zum Einsatz.

Aus der DE-A-37 44 532 ist es bekannt, Start- und Zielpunkt durch Eingabe von Straßenkennungen und Hausnummern in ein Navigationssystem einzugeben. Aus der DE-A-1 95 05 487 und den JP-A-09 033 270, JP-A-09 033 271 (Abstracts) ist es bekannt, aufgenommene und dargestellte Bildinforma- tionen als zusätzliche Navigationshilfe zu verwenden.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Sammeln und Verknüpfen von Positionsdaten aus Satellitenortung und weiteren Daten zu schaffen, das sehr genaue, auch auf lange Sicht nutzbringende Fahrzeugnavigationssysteme und außerdem Verwendungen in Verbindung mit Fahrzeugen sowie weitere, nicht auf Fahrzeuge beschränkte Verwendungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Sammeln und Verknüpfen von Positionsdaten, die durch Satellitenortung gewonnen werden, bei dem mit wenigstens einem Fahrzeug im wesentlichen alle Straßen eines oder mehrerer zusammenhängender Gebiete abgefahren werden, wobei mit einem Satellitenortungsgerät laufend automatisch Daten zur aktuellen Position jedes Fahr- zeugs gewonnen werden und wobei mit einer oder mehreren Kameras Bilder der einzelnen anliegenden Gebäude aus im wesentlichen horizontaler Sicht aufgenommen werden, bei dem die postalischen Adressen der aufgenommenen Gebäude ermittelt werden, wobei zumindest die Hausnummern anhand der Hausnummernschilder an den Gebäuden ermittelt werden, und bei dem zu jedem einzelnen Gebäude die Positionsdaten, Daten zur postalischen Adresse und wenigstens ein digitalisiertes Bild des Gebäudes miteinander verknüpft in einer Datenbank gespeichert werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Datenbank für ein Fahrzeug-Zielführungssystem, ein Flottenmanagementsystem, ein automatisches Fahrzeug-Notrufsystem oder ein Fahrzeug-Diebstahlsicherungssystem oder für ein System zur Simulation und/oder Visualisierung von beliebigen Teilen von realen Umgebungen umfaßt, (a) mit wenigstens einem Fahrzeug im wesentlichen alle Straßen eines oder mehrerer zusammenhängender Gebiete abzufahren, wobei mit einem Satellitenortungsgerät laufend automatisch Daten zur aktuellen Position jedes Fahrzeugs gewonnen werden und wobei mit einer oder mehreren Kameras Bilder der einzelnen anliegenden Gebäude aus im wesentlichen horizontaler Sicht aufgenommen werden, (b) die postalischen Adressen der aufgenommenen Gebäude zu ermitteln, wobei zumindest die Hausnummern anhand der Hausnummernschilder an den Gebäuden ermittelt werden, und (c) zu jedem einzelnen Gebäude die Positionsdaten, Daten zur postalischen Adresse und wenigstens ein digitalisiertes Bild des Gebäudes miteinander verknüpft in einer Datenbank zu speichern.

Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug-Zielführungssystem, Flottenmanagementsystem, automatisches Fahrzeug-Notrufsystem oder Fahrzeug-Diebstahlsicherungssystem oder ein System zur Simulation und/oder Visualisierung von beliebigen Teilen von realen Umgebungen basiert auf Positionsdaten, die durch Satellitenortung gewonnen werden, und weiteren Daten, die dadurch gewonnen werden, daß mit wenigstens einem Fahrzeug im wesentlichen alle Straßen eines oder mehrerer zusammenhängender Gebiete abgefahren werden, wobei mit einem Satellitenortungsgerät laufend automatisch Daten zur aktuellen Position jedes Fahrzeugs gewonnen werden und wobei mit einer oder mehreren Kameras Bilder der einzelnen anliegenden Gebäude aus im wesentlichen horizontaler Sicht aufgenommen werden, und daß die postalischen Adressen der aufgenommenen Gebäude ermittelt werden, wobei zumindest die Hausnummern anhand der Hausnummernschilder an den Gebäuden ermittelt werden, und darauf, daß zu jedem einzelnen Gebäude die Positionsdaten, Daten zur postalischen Adresse und wenigstens ein digitalisiertes Bild des Gebäudes miteinander verknüpft in einer Datenbank . gespeichert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden während der Fahrt außerdem laufend Umweltmeßdaten aufgenommen, beispielsweise Daten zur Umweltbelastung durch Elektrosmog, Ozon, Radioaktivität etc.. Diese Daten werden unter Verknüpfung mit den übrigen Daten ebenfalls in der Datenbank gespeichert.

Die Positionsdaten werden vorzugsweise unter Verwendung des bekannten Differential-GPS/GLONASS (DGPS/DGLONASS) gewonnen. DGPS/DGLONASS ist eine Differenzkorrektur der GPS/GLONASS-Daten anhand von Referenz- daten, um eine Ortsgenauigkeit in der Größenordnung von einem Meter zu erreichen. Diese Genauigkeit ist für das erfindungsgemäße Verfahren notwendig, aber auch hinreichend. Die Differenzkorrektur kann entweder im fahrenden Fahrzeug durchgeführt werden, wobei dieses bevorzugt über ein vorhandenes flächendeckendes Mobilkommunikationsnetz mit den Referenz- daten versorgt wird, oder durch spätere Nachbearbeitung, wobei im Fahrzeug zu jeder Position die genaue Zeit aufgezeichnet werden muß, zu der sich das Fahrzeug in dieser Position befindet.

Die ermittelte postalische Adresse umfaßt in erster Linie die Hausnummer und den Straßennamen und kann je nach der Größe des erfaßten Gebietes außerdem die entsprechenden Stadteilnamen, Städtenamen usw. umfassen. Die Hausnummer wird stets optisch ermittelt, zum Beispiel durch unmittelbare Betrachtung durch einen Fahrzeuginsassen, der sie sofort manuell oder verbal in ein Datenverarbeitungsgerät eingibt, oder durch Nachbetrachtung der aufgenommenen Bilder. Der Straßenname kann auf die gleiche Weise anhand der Straßennamensschilder ermittelt werden. Für einen Teil von Deutschland gibt es bereits Dateien mit den geographischen Positionen von Straßen, aus denen der Straßenname alternativ automatisch ermittelt werden kann. Eine weitere Möglichkeit zur automatischen Ermittlung von Hausnummer und/oder Straßenname besteht darin, ein automatisches Schrifterkennungssystem (OCR) zu verwenden, entweder vor Ort im Fahrzeug oder bei einer späteren Nachschau der Bilder. Als Kamera können Fotoapparate oder Filmkameras verwendet werden. Im Prinzip können zwar konventionelle Aufnahmegeräte mit Zelluloidstreifen verwendet werden, deren Bilder später digitalisiert werden, jedoch werden digitale Aufnahmegeräte aus zwei Gründen bevorzugt. Erstens ist es gün- stiger, die Bilder sofort in digitaler Form vorliegen zu haben, und zweitens können deren Speichermedien für weitere Fahrten wiederverwendet werden.

Eine digitale Still-Kamera wie ein digitaler Fotoapparat liefert zwar die beste Bildqualität, diese wird jedoch nur bei einem Halt des Fahrzeugs vor jedem Gebäude erreicht. Wird eine digitale Still-Kamera verwendet, können die vorzugsweise datenkomprimierten Bilder zusammen mit den Positionsdaten und ggf. den Straßennamen bzw. Hausnummern auf computerlesbaren Speichermedien gespeichert werden. Falls die Differenzkorrektur nicht bereits im Fahrzeug stattgefunden hat, werden außerdem die genauen Aufnahme- zeiten gespeichert. Die Speichermedien werden in eine Zentrale gebracht, in der ggf. die Differenzkorrektur und weitere Auswertungen stattfinden. Falls ein Telekommunikationsnetz mit ausreichender Übertragungskapazität zur Verfügung steht, kommt auch eine Funkübertragung der Bilddaten zur weiteren Auswertung in Betracht.

Wird eine Filmkamera verwendet, beispielsweise eine handelsübliche digitale Filmkamera mit 25 Vollbildern, d.h. 50 Halbbildern pro Sekunde, so können die Straßen in schneller Fahrt ohne Halt durchfahren werden. Die große anfallende Datenmenge kann leicht auf den für Kameras üblichen Magnetbändern gespeichert werden, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme üblicher Datenkompressionstechniken, wobei die Koordinaten oder die Koordinaten mit den Zeiten und ggf. die Straßennamen/Hausnummern z. B. auf dem Tonkanal oder in Bild-Leerzeilen aufgezeichnet werden können. Allerdings muß die Verschlußzeit pro Bild herabgesetzt werden, damit aus dem fahrenden Fahrzeug heraus aufgenommen werden kann. Ferner muß von einer genügenden Höhe aus aufgenommen werden, mindestens 1 , 5 Meter, damit die Sicht nicht zufällig durch Fahrzeuge am Straßenrand verdeckt wird. Eine ununterbrochen betriebene handelsübliche Filmkamera würde außerdem normalerweise viele unverwendbare Bilder aufnehmen, jedoch können die Leerzeiten ausgenutzt werden, um mit Hilfe von Spiegelsystemen oder dergleichen vergrößerte Bildausschnitte des Bereichs aufzunehmen, in dem sich normalerweise die Hausnummern befinden. Außerdem könnten perspektivische Ansichten der Gebäude und, falls es die Kamera zuläßt, z.B. Infrarotaufnahmen hergestellt werden. Die auf diese Weise mit geringem Aufwand gewonnenen zusätzlichen Bilder, die alternativ auch mit einer oder mehreren Standbild-Kameras aufgenommen werden können, ermöglichen weitere Nutzungsarten.

Durch die beschriebene Aufnahmetechnik während der Fahrt werden keine Sondergenehmigungen für Langsamfahrt und Stops benötigt, wie sie bei der zuerst beschriebenen Variante mit Aufnahme im Stand erforderlich sind. Allerdings ist es schwierig und fehleranfällig, die Hausnummern im Fahren einzugeben, so daß in diesem Fall eher eine Hausnummernermittlung im Rahmen einer Nachbearbeitung in Betracht kommt.

Die beiden beschriebenen Erfassungstechniken, im Stand und im Fahren, lassen sich kombinieren, um von den Vorteilen beider Techniken zu profitieren. Ein Beispiel für ein solches kombiniertes Verfahren ist, die Strecke mit einem Zweirad abzufahren, insbesondere einem Motorrad, das mit einem Satellitenortungsgerät, einem elektronischen Speicher und einem Dateneingabegerät ausgestattet ist. Der Zweiradfahrer kann ohne Behinderung des Verkehrsflusses Halt machen und jede Hausnummer eingeben, vorzugsweise in ein Spracherkennungssystem als Dateneingabegerät, wobei die Hausnummer zusammen mit den dazugehörigen Koordinaten und ggf. Zeiten gespeichert wird. Anschließend wird die Strecke mit einem hoch bauenden Fahrzeug noch einmal abgefahren, das ebenfalls mit einem Satellitenortungsgerät ausgerüstet ist und an das die vom Zweirad gewonnenen Daten durch Übergabe eines Speichermediums oder per Funk übermittelt werden, wobei die Kamera an den ermittelten Hausnummernpositionen automatisch ausgelöst wird.

Wie beschrieben, können sämtliche Verfahrensschritte mit Ausnahme des Ab- fahrens der Straßen automatisch durchgeführt werden. Aber selbst der Fahrer kann unter Umständen eingespart werden, und zwar indem ein Gerät zur automatischen Durchführung des Verfahrens auf einem Fahrzeug montiert wird, das die Straßen ohnehin abfährt. In Betracht kommen zum Beispiel Fahrzeuge der kommunalen Müllabfuhr, die sämtliche Straßen eines Gebietes abfahren und praktisch vor jedem Haus einen Stop einlegen.

Herkömmliche Fahrzeugnavigationssysteme verknüpfen gemessene Positionen mit kartographischen Positionen, so daß sie letztlich nichts anderes als wiederum geographische Informationen liefern, die dem Benutzer in irgendeiner mehr oder weniger abstrakten Form wie Wegweisern oder Karten angezeigt werden. Im Gegensatz dazu verknüpft die Erfindung gemessene geographische Positionen mit postalischen Adressen und zugehörigen horizontalen Gebäudeansichten, was ein wesentlich breiteres Informationsspektrum liefert.

Dies ermöglicht eine sehr viel bessere Fahrzeugnavigation sowohl für private oder gewerbliche Zwecke als auch für kommunale Aufgaben wie die Führung von Einsatzfahrzeugen von Polizei und Rettungsdiensten. Erstens gibt es mit der Navigationsfähigkeit nach Straße und Hausnummer eine sehr viel höhere Genauigkeit als bisher. Zweitens wird es möglich, ein großes zusammenhän- gendes Gebiet zu bedienen, beispielsweise das gesamte Straßennetz Deutschlands. Drittens, da die Navigation "hausnummerngenau" durchgeführt werden kann, sind auf lange Sicht keine weiteren Verbesserungen erforderlich oder wünschenswert. Viertens ist es möglich, nach Bildern einer realen Umgebung zu navigieren, die einem Fahrzeugführer angezeigt werden. Dies kommt dem menschlichen Aufnahmevermögen sehr viel mehr entgegen als z.B. abstrakte Karten oder Richtungsanweisungen, ist folglich ergonomischer, und hilft Fehlentscheidungen zu vermeiden.

Über die erwähnte Fahrzeugnavigation hinaus ermöglicht das erfindungs- gemäße Verfahren, nachdem es einmal durchgeführt worden ist, noch viele weitere nutzbringende Anwendungen. Beispielsweise kann ein automatisches Notrufsystem, das automatisch einen Notruf erzeugt und via Mobilkommunikation an eine Notrufzentrale absetzt, wenn ein Kollisionssensor einen Unfall des Fahrzeugs registriert, zugleich Straße und Hausnummer des Unfallortes übermitteln, so daß der Unfallort schneller aufgefunden werden kann. Ein solches Notrufsystem ist nicht auf Fahrzeuge beschränkt, sondern kann z. B. ein tragbares Gerät sein, das eine auf irgendeine Weise gefährdete Person ständig bei sich trägt. Die Insassen eines alarmierten Rettungsfahrzeugs wiederum können sich bereits während der Fahrt ein Bild vom Einsatzort und seiner Umgebung machen.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten erschließen sich an einem Computer, der mit einer erfindungsgemäß hergestellten Datenbank verbunden ist. So kann durch die Auswahl eines Bildes eines Gebäudes dessen Hausnummer und Position ermittelt werden, oder durch die Eingabe der Hausnummer können das Bild und die Position ermittelt werden. Dies hilft Ortsbesichtigungen ersparen, beispielsweise bei Planungsverfahren, behördlichen Genehmi- gungsverfahren oder der Zuordnung von Umweltmeßdaten.

Weiterhin sind virtuelle Fahrten durch aus den Gebäudebildern zusammengesetzte visualisierte Straßenzüge am Computer möglich, so daß ein Wohnumfeld innerhalb von Städten bzw. Straßen in Augenschein genommen und dabei jedes einzelne Haus einschließlich seiner Hausnummer identifiziert werden kann. Auf diese Weise können sich z.B. Taxifahrer oder Spediteure, letztere z.B. vor Transporten von sehr voluminösen Gütern oder Gefahrgütern, problemlos und ohne die Umwelt zu belasten mit den örtlichen Gegebenheiten in einer Stadt bzw. an einem Ziel vertraut machen. Andererseits wird es nicht mehr erforderlich sein, daß ein Taxifahrer sämtliche Straßennamen einer Stadt im Kopf hat, wenn das Taxi mit einem auf der Erfindung basierenden Navigationssystem ausgerüstet ist, bei dem die Eingabe von Straße und Hausnummer des Ziels genügt.

Mit Hilfe eines Computers können die Straßenzüge nicht nur zweidimensional angezeigt werden, sondern auch dreidimensional in sogenannter "Virtual Reality" . Mit einem Gerät für "Virtual Reality" können die Straßenzüge auch anders als visuell, z. B. in Form eines verkleinerten dreidimensionalen Modells dargeboten werden, welches mit einem Datenhandschuh abgefühlt werden kann. Auf diese Weise kann sich z.B. eine blinde Person gefahrlos eine eigene räumliche Vorstellung von bestimmten örtlichen Gegebenheiten machen.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten eröffnet das geplante interaktive Fernsehen. Dabei können Gebäudeansichten bzw. sonstige Informationen aus der Datenbank abgerufen und auf jedem entsprechend eingerichteten Fernsehgerät angezeigt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Sammeln und Verknüpfen von Positionsdaten aus Satellitenortung, und

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Ein Fahrzeug 1 fährt alle Straßen eines bebauten Gebietes in beiden Richtungen ab. In einer Höhe von wenigstens zwei Metern ist auf dem Fahrzeug 1 eine digitale Kamera 2 angebracht, die im wesentlichen horizontal zur Seite zielt. In engen Straßen oder in Einbahnstraßen können auch zwei Kameras verwendet werden, die nach links bzw. nach rechts gerichtet sind, so daß diese Straßen nur einmal durchfahren werden müssen.

Das Fahrzeug 1 enthält einen GPS/GLONASS-Empfänger, der mittels einer . Antenne 3 Signale von jeweils wenigstens drei unter je 24 im Weltraum stationierten GPS-Satelliten 4 und GLONASS-Satelliten 4 empfängt. Normalerweise werden die Signale von vier Satelliten benötigt, jedoch gibt es ein "clockhold" genanntes Verfahren, mit dem man unter Umständen mit drei Satelliten auskommt. Durch gemeinsame Auswertung der künstlich verfälsch- ten GPS-Signaie und der unverfälschten GLONASS-Signale erhält man die aktuelle geographische Position des Fahrzeugs 1 mit einer Genauigkeit von 6 bis 1 6 Meter in 95% der Fälle.

Der Empfänger empfängt zusätzlich Funksignale von einer Referenzstation 5 mit genau bekanntem Standort, welche die Satelliten 4 ebenfalls empfängt. Zusammen mit den Referenzdaten kann die aktuelle geographische Position des Fahrzeugs 1 in geringer Entfernung von der Referenzstation 5 auf weniger als 1 Meter genau berechnet werden, wobei je 100 km Entfernung ca. 1 Meter Ungenauigkeit hinzukommen. Daher kann bereits mit einem einzigen Referenzdatensender - z.B. der Sendefunkstelle Mainflingen bei Frankfurt am Main, die solche Referenzdaten ausstrahlt - annähernd im gesamten Gebiet von Deutschland eine Genauigkeit der Ortsbestimmung in der Größenordnung von 5 Meter erreicht werden. Da ein Haus eine durchschnittliche Breite von ca. 1 0 Meter hat, ist für die weiter unten beschriebene Zuordnung von Hausnummern eine Genauigkeit der Ortsbestimmung von 5 Meter oder weniger wünschenswert.

Um auch Gebiete erreichen zu können, in denen der Referenzdatensender nicht zuverlässig bzw. nicht genügend hoch aufgelöst empfangen werden kann, können die Referenzdaten über ein Mobil-Datenfunknetz (z. B. Moda- com) oder als sogenannter Short Message Text (SMT) über den Datenkanal eines Mobilfunknetzes (z.B. D1 , D2, E2) mit geringem Aufwand an das Fahrzeug 1 übertragen werden. Der Datenübertragungskanal muß nicht kontinuierlich aufrechterhalten werden, sondern es genügt, die Daten in Intervallen von 0, 1 bis 2 Minuten zu übertragen.

Die Kamera 2 nimmt von jedem Gebäude auf der entsprechenden Straßenseite ein Bild 6 auf. Das Bild 6 kann zusammen mit den gerade gemessenen Koor- dinaten, der Hausnummer 7 des Gebäudes und dem Straßennamen per Mobilfunk an eine Zentrale 8 übertragen werden, in der die Daten in einer schematisch dargestellten Datenbank 9 gespeichert werden. Mit den bis jetzt verfügbaren Mobil-Datenfunknetzen kann die entstehende Datenmenge nicht ohne weiteres bewältigt werden, so daß gegenwärtig bevorzugt wird, die Daten auf einem transportablen Speichermedium im Fahrzeug zu speichern, das später an die Zentrale übersandt wird. Die Hausnummer 7 und der Name der gerade durchfahrenen Straße werden in diesem Beispiel von einem Betrachter im Fahrzeug 1 eingegeben, entweder manuell per Tastatur oder verbal mittels eines Spracherkennungssystems. Falls entsprechende Datenbanken vorhanden sind, kann der Straßenname auch automatisch aus einer solchen Datenbank eingegeben werden.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 dadurch, daß die erwähnten Daten nicht im Fahrzeug 1 , sondern erst später differenzkorrigiert werden. Das heißt, es findet keine Online-Korrektur, sondern eine Offline-Korrektur statt. Dazu genügt es, im Fahrzeug 1 anhand der Signale der Satelliten 4 lediglich die GPS/GLONASS-Satellitendaten zu gewinnen, die z.B. die Größen Zeit, Almanach, Ephimeres, Status etc. enthalten, und diese aufzuzeichnen.

Die Satellitendaten mit Zeit, die Hausnummern und Straßennamen sowie die Bilder werden im Fahrzeug 1 auf ein transportables Speichermedium 1 0 übertragen. Anderenorts werden die Referenzdaten von der Referenzstation 5 ebenfalls zusammen mit der genauen Zeit auf ein Speichermedium 1 1 übertragen. Die Speichermedien 1 0 und 1 1 werden zu einem späteren Zeitpunkt in einer Datenverarbeitungsanlage 1 2 ausgewertet, in der die GPS/GLONASS- Koordinaten anhand der Referenzdaten und Zeiten differenzkorrigiert werden und in der die Datenbank 9 erstellt wird.

Nachfolgend werden ohne näheren Bezug auf die Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele für die Aufnahmetechnik mit der Kamera 2 oder mit . mehreren Kameras beschrieben, wobei digitale Still-Kameras und Filmkameras alternativ oder in Kombination verwendet werden.

Am einfachsten wäre es, von einem vor einem Haus stehenden Fahrzeug aus mit einer digitalen Still-Kamera per Weitwinkelobjektiv ein Bild aufzunehmen und simultan die Position und die Hausnummer zu erfassen. Für das langsame Fahren und die Stops auf ca. 800.000 Straßenseiten-Kilometer (2 x 400.000 km) für 1 3 Millionen Häuser in Deutschland wären Sondergenehmigungen erforderlich. Da das Fahrzeug gelegentlich an einer Stelle zum Stehen kommen wird, von der aus die Hausnummer nicht sichtbar ist, muß außerdem damit gerechnet werden, daß die Hausnummern nicht vollständig erfaßt werden. Jedoch ergeben sich die beste Bildqualität und die genauesten Koordinaten, und es besteht die Möglichkeit, von der Standposition Bilder aus verschiedenen Richtungen aufzunehmen, beispielsweise direkt von vorn und etwas zur Seite perspektivisch. Still-Fotos mit guter Auflösung können direkt auf computerlesbaren Speichermedien gespeichert werden. Pro Bild ergibt sich verlustlos komprimiert eine Größe von 0, 1 5 Megabyte, mithin werden bei zwei Bildern je Haus ca. 3.900 Gigabyte benötigt.

Für eine Erfassung vom fahrenden Fahrzeug aus kommt eine Aufnahmetech- nik mit digitalen oder analogen Filmkameras in Betracht. Bei handelsüblichen digitalen Filmkameras, die für die Erfindung bevorzugt werden, zumal die Bilder sogleich in digitaler Form zur Verfügung stehen, werden je Sekunde 25 Vollbilder aus je einem Paar ineinander verschachtelte Halbbilder aufgezeichnet. Die normale Belichtungszeit von 1 /50 Sekunde wird z.B. auf 1 /600 Sekunde herabgesetzt, um das Verwischen der Bilder infoige der Bewegung der Kamera zu verringern. Bei mäßiger Fahrt erzielt man dann Bilder in noch ausreichender Qualität. Bei neueren Digitalkameras ist es möglich, jedem einzelnen Vollbild die gemessene geographische Position zuzuordnen.

Bei gängigen Videokameras mit zwei Halbbildern pro Bild leidet auch die Qualität des einzelnen Vollbildes geringfügig unter der Kamerabewegung. Dieses Problem kann durch Techniken zur gleichzeitigen Belichtung beider Halbbilder verringert werden, wie sie z.B. sogenannte "Progressive Scan- Kameras" bieten. Außerdem gibt es spezielle Digitalkameras mit der Möglichkeit, die Halbbildproblematik durch einen sogenannten "Photomodus" zu eliminieren.

Wenn von fahrenden Fahrzeugen aus mit Filmkameras aufgenommen wird, können die Hausnummern durch eine spätere visuelle Nachschau der Aufnahmen ermittelt werden. In so einem Fall kann es zweckmäßig sein, die Hausnummern durch eine zusätzliche Kamera mit Teleobjektiv zu erfassen, die auf die Höhe ausgerichtet ist, in der sich gewöhnlich die Hausnummernschilder befinden. Die zusätzliche Kamera kann eine analoge Kamera sein, da die Bilder der Hausnummern nach deren Umsetzung in alphanumerische Zeichen nicht mehr benötigt werden, ist aber vorzugsweise ebenfalls eine digitale Kamera. Übrigens wird unter "Digitalkamera" hier eine Kamera verstanden, mit der die Bilddaten nicht nur digital gewonnen, sondern auch aufgezeichnet werden, d.h. die Aufzeichnung erfolgt nicht auf analoge Weise wie bei den gängigen Systemen H-8, VHS oder SVHS, sondern nahezu verlust- und störungsfrei auf speziellen, für digitale Speicherung geeigneten Magnetbändern. Alternativ können auch optische Speicher (z. B. CD-R, WORM), magneto-optische Speicher (MOD, EOD) , magnetische Festplattenspeicher und universale Computerspeicherbänder verschiedener Formate verwendet werden.

Bei einer laufenden Filmkamera mit der gängigen Bildfrequenz würden normalerweise viele überzählige Bilder entstehen. Das Speichermedium kann besser ausgenutzt werden, indem zum Beispiel zwischen frontalen Gesamt-Ansichten zusätzliche vergrößerte Bilder für die Hausnummern oder Schrägansichten der Gebäude untergebracht werden. Diese lassen sich beispielsweise dadurch erzeugen, daß der Kamera ein optisches System vorgeschaltet wird, das einen beweglichen, durch einen Schrittmotor angetriebenen Spiegel und gegebenenfalls weitere Spiegel bzw. Linsen enthält und das eine optische Weiche bildet, die der Kamera nacheinander verschiedene Ansichten des Gebäudes bzw. seiner Umgebung zuführt.

Ferner können z.B. mit einer beweglichen Kamera oder mit mehreren Kameras mehrere Bilder ein und desselben Gebäudes aus verschiedenen Höhen bzw. aus verschiedenen Winkeln aufgenommen werden, um einen räumlichen Eindruck zu gewinnen.

Die Bildfolgen mit den perspektivischen Gebäudeansichten können rechnergestützt aufbereitet werden, um die erfaßten Gebiete dreidimensional zu simulieren und/oder zu visualisieren.

Außerdem können aus solchen perspektivischen Ansichten rechnerisch Gebäudemaße abgeleitet werden. Die Daten der Gebäudemaße werden ebenfalls in der Datenbank gespeichert. Durch die Abrufbarkeit der Maße eines Gebäudes z.B. anhand von Hausnummer und Straßennamen ergeben sich zahlreiche zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten.

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zum Sammeln und Verknüpfen von Positionsdaten, die durch Satellitenortung gewonnen werden, bei dem mit wenigstens einem Fahrzeug (1 ) im wesentlichen alle Straßen eines oder mehrerer zusammenhängender Gebiete abgefahren werden, wobei mit einem Satellitenortungsgerät (3) laufend automatisch Daten zur aktuellen Position jedes Fahrzeugs gewonnen werden und wobei mit einer oder mehreren Kameras (2) Bilder (6) der einzelnen anliegenden Gebäude aus im wesentlichen horizontaler Sicht aufgenommen werden, bei dem die postalischen Adressen der aufgenommenen Gebäude ermittelt werden, wobei zumindest die Hausnummern (7) anhand der Hausnummernschilder an den Gebäuden ermittelt werden, und bei dem zu jedem einzelnen Gebäude die Positionsdaten, Daten zur postalischen Adresse und wenigstens ein digitalisiertes Bild des Gebäudes miteinander verknüpft in einer Datenbank (9) gespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß während der Fahrt außerdem Umweltmeßdaten aufgenommen werden, die ebenfalls in der Datenbank (9) gespeichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten mittels Differential-GPS/GLONASS anhand von Referenzdaten korrigiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur im fahrenden Fahrzeug (1 ) durchgeführt wird, welches die Referenzdaten über ein Mobilkommunikationsnetz empfängt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß als postalische Adresse wenigstens die Hausnummer (7) und der Straßenname jedes Gebäudes ermittelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die postalische Adresse oder Bestandteile davon visuell ermittelt und vom Betrachter manuell oder verbal eingegeben werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die postalische Adresse oder Bestandteile davon durch ein automatisches

Schrifterkennungssystem ermittelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Straßenname und gegebenenfalls übergeordnete Bestandteile der posta- lischen Adresse aus vorhandenen Dateien mit geographischen Positionen ermittelt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (2) oder wenigstens eine der Kameras eine digitale Still-Kamera ist.

1 0. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (2) oder wenigstens eine der Kameras eine digitale Still- Kamera ist und daß das Fahrzeug ( 1 ) vor jedem aufzunehmenden Gebäude zum Stillstand gebracht wird.

1 1 . Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilddaten der Kamera (2) oder wenigstens einer der Kameras komprimiert auf computerlesbaren Speichermedien gespeichert werden.

1 2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (2) oder wenigstens eine der Kameras eine digitale Filmkamera ist.

1 3. Verfahren nach Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebäude im Vorbeifahren des Fahrzeugs ( 1 ) durch die laufende Filmkamera aufgenommen werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamera (2) eine optische Weiche vorgeschaltet ist, über die der Kamera nacheinander verschiedene Gebäude- und Umgebungsansichten zugeführt werden.

1 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kamera (2) in einer Höhe von wenigstens 1 , 5 Meter am Fahrzeug ( 1 ) befindet.

1 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Gebäude eines Gebietes zwei Fahrzeuge verwendet werden, die das Gebiet nacheinander beide vollständig durchfahren, und zwar ein Zweirad, das mit einem Satellitenortungsgerät und einem Dateneingabegerät ausgestattet ist und das für die Zuordnung von geographischen Positionen und Hausnummern verwendet wird, und ein Fahrzeug mit größerer Höhe, das ein Satellitenortungsgerät und wenigstens eine Kamera enthält, die an den mit Hilfe des Zweirades ermittelten geographischen Positionen zu jeder Hausnummer automatisch ausgelöst wird.

1 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Bildern (6) Gebäudemaße abgeleitet werden, die ebenfalls in der

Datenbank (9) gespeichert werden.

1 8. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung eines Fahrzeug-Zielführungssystems, eines Flottenmanagement- Systems, eines automatischen Fahrzeug-Notrufsystems oder eines Fahrzeug- Diebstahlsicherungssystems oder zur Herstellung eines Systems zur Simulation und/oder Visualisierung von beliebigen Teilen der mit dem Verfahren erfaßten Gebiete.

1 9. Verfahren zur Herstellung einer Datenbank für ein Fahrzeug- Zielführungssystem, ein Flottenmanagementsystem, ein automatisches Fahrzeug-Notrufsystem oder ein Fahrzeug-Diebstahlsicherungssystem oder für ein System zur Simulation und/oder Visualisierung von beliebigen Teilen von realen Umgebungen, wobei das Verfahren umfaßt,

(a) mit wenigstens einem Fahrzeug (1 ) im wesentlichen alle Straßen eines oder mehrerer zusammenhängender Gebiete abzufahren, wobei mit einem Satellitenortungsgerät (3) laufend automatisch Daten zur aktuellen Position jedes Fahrzeugs gewonnen werden und wobei mit einer oder mehreren Kameras (2) Bilder (6) der einzelnen anliegenden Gebäude aus im wesentlichen horizontaler Sicht aufgenommen werden,

(b) die postalischen Adressen der aufgenommenen Gebäude zu ermitteln, wobei zumindest die Hausnummern (7) anhand der Hausnummernschilder an den Gebäuden ermittelt werden, und

(c) zu jedem einzelnen Gebäude die Positionsdaten, Daten zur postalischen Adresse und wenigstens ein digitalisiertes Bild des Gebäudes miteinander verknüpft in einer Datenbank (9) zu speichern.

20. Fahrzeug-Zielführungssystem, Flottenmanagementsystem, automatisches Fahrzeug-Notrufsystem oder Fahrzeug-Diebstahlsicherungssystem oder System zur Simulation und/oder Visualisierung von beliebigen Teilen von realen Umgebungen, wobei das System auf Positionsdaten, die durch Satellitenortung gewonnen werden, und weiteren Daten basiert, die dadurch gewonnen werden, daß mit wenigstens einem Fahrzeug (1 ) im wesentlichen alle Straßen eines oder mehrerer zusammenhängender Gebiete abgefahren werden, wobei mit einem Satellitenortungsgerät (3) laufend automatisch Daten zur aktuellen Position jedes Fahrzeugs gewonnen werden und wobei mit einer oder mehreren Kameras (2) Bilder (6) der einzelnen anliegenden Gebäude aus im wesentlichen horizontaler Sicht aufgenommen werden, und daß die postalischen Adressen der aufgenommenen Gebäude ermittelt werden, wobei zumindest die Hausnummern (7) anhand der Hausnummernschilder an den Gebäuden ermittelt werden, und wobei das System weiterhin darauf basiert, daß zu jedem einzelnen Gebäude die Positionsdaten, Daten zur postalischen Adresse und wenigstens ein digitalisiertes Bild des Gebäudes miteinander verknüpft in einer Datenbank (9) gespeichert werden.