WO2006029749A1

WO2006029749A1 - Informationspunkt

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Publication number: WO2006029749A1
Application number: PCT/EP2005/009616
Authority: WO
Inventors: Alexander Zink; Fetim Fazlija; Negjmedin Fazlija; Olaf Korte
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2006-03-23
Also published as: CN101057123A; EP1789755A1; US8949284B2; CN101057123B; EP1789755B1; AU2005284445B2; US20070288511A1; NO338963B1; AU2005284445A1; NO20071934L; ATE521874T1; HK1104348A1; CA2581211A1; CA2581211C; ES2371882T3; DE102004045010A1

Abstract

Informationspunkt mit einer Einrichtung (101) zum Bereitstellen einer Datenstruktur, die Einträge über verschiedene Objekte aufweist, wobei jedem Objekt ein begrenzter geographischer Bereich zugeordnet ist und wobei jedem Objekt eine Objektinformation zugeordnet ist, einer Einrichtung (103) zum Bestimmen einer geographischen Position des Informationspunktes, einer Einrichtung (107) zum Untersuchen, ob die geographische Position des Informationspunktes in dem geographischen Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, liegt, und einer Einrichtung (105) zum Bereitstellen von Objektinformationen, die einem Objekt zugeordnet sind, falls die Einrichtung (107) zum Untersuchen festgestellt hat, dass der Informationspunkt in dem geographischen Bereich des Objekts liegt.

Description

Informationspunkt

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung ist auf dem Gebiet der Informati¬ onstechnologie, insbesondere auf dem Gebiet der Bereitstel¬ lung von Informationen.

Zum Anzeigen von Informationen über in einer Umgebung angeordnete Objekte, beispielsweise Gebäude, können z.B. mobile Informationsterminals eingesetzt werden, z.B. PDA (PDA: Personal Digital Assistent) , in denen die Informatio¬ nen über die Objekte gespeichert sind. Dabei werden die Informationen in Abhängigkeit von einer Position (Standort) eines Benutzers des mobilen Terminals angezeigt.

Existierende ortsbasierte Informationssysteme berücksichti¬ gen hauptsächlich den geographischen Standort des Benutzers zur Auswahl von Informationsobjekten bzw. zur geographi¬ schen Gewichtung der Relevanz eines Informationsobjekts, z. B. eines historischen Gebäudes. Zu diesem Zweck beinhalten diese Informationsobjekte neben weiteren nicht- ortsbezogenen Parametern in vielen Fällen lediglich die geographische Koordinate des Standorts und die eigentlichen darzustellenden Informationen.

Die geographische Beschreibung der Informationsobjekte durch die alleinige Angabe des Standortes erlaubt es jedoch nicht, beispielsweise eine besondere Beschaffenheit und die geographische Umgebung der verschiedenen Typen von Informa¬ tionen zu berücksichtigen. Alle Informationsobjekte werden bei der Auswahl nach geographischen Aspekten gleich behan¬ delt, weil zum Auswahl-Zeitpunkt lediglich deren geographi- sehe Position bekannt ist. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effi¬ zientes Konzept für eine objektbezogene Informationsauswahl zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Informationspunkt gemäß Anspruch 1 oder durch eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Datenstruktur gemäß Anspruch 13 oder durch ein Verfahren zur Informationsauswahl gemäß Anspruch 14 oder durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Datenstruktur gemäß Anspruch 15 oder durch ein Computerprogramm gemäß Anspruch 16 ge¬ löst.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Auswahl von Informationen über Objekte effizient durch- geführt werden kann, wenn den Objekten objektbezogene Relevanzbereiche zugeordnet werden, und wobei die dem Objekt zugeordneten Informationen mit den Relevanzbereichen verknüpft sind.

Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung einen Informationspunkt mit einer Einrichtung zum Bereitstellen einer Datenstruktur, die Einträge über verschiedene Objekte aufweist, wobei jedem Objekt ein begrenzter geographischer Bereich zugeordnet ist und wobei jedem Objekt eine Objekt- information zugeordnet ist, einer Einrichtung zum Bestimmen einer geographischen Position des Informationspunktes, einer Einrichtung zum Untersuchen, ob die geographische Position des Informationspunktes in dem geographischen Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, liegt, und einer Einrichtung zum Bereitstellen, z.B. Anzeigen, von Objektin¬ formationen, die einem Objekt zugeordnet sind, falls die Einrichtung zum Untersuchen festgestellt hat, dass der Informationspunkt in dem geographischen Bereich des Objekts liegt. Erfindungsgemäß kann der Informationspunkt ein Informati¬ onsterminal, das beispielsweise in einer Umgebung aufstell¬ bar ist, ein mobiles Informationsterminal, das von einem Benutzer verwendet wird, oder ein Umgebungsbezugspunkt, bezüglich dessen die Informationen angezeigt werden sollen, sein.

Die Einrichtung zum Bereitstellen von Objektinformationen kann beispielsweise eine Einrichtung zum Anzeigen von Objektinformationen, z.B. einen Bildschirm, umfassen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Einrichtung zum Be¬ reitstellen von Objektinformationen eine Schnittstelle zum Ausgeben von Objektinformationen umfassen, an die bei- spielsweise eine Einrichtung zum Anzeigen koppelbar ist, um die Objektinformationen anzuzeigen. , ^•

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Einrichtung zum Be¬ reitstellen von Objektinformationen eine Einrichtung zum Anzeigen von Objektinformationen sein.

Handelt es sich bei dem Informationspunkt um ein mobiles Informationsterminal, so kann die Einrichtung zum Anzeigen ein Bestandteil des mobilen Informationsterminals sein, z.B. in Form eines Bildschirmes.

Die Einrichtung zum Anzeigen von Objektinformationen kann jedoch von dem Informationspunkt beabstandet sein und beispielsweise an einem anderen Ort angeordnet sein. In diesem Fall kann die Einrichtung zum bereitstellen der Objektinformationen eine Sendeeinheit zum Aussenden von Informationen umfassen. In diesem Fall kann der Informati¬ onspunkt ferner eine Empfangseinheit zum Empfangen von Steuerungsbefehlen umfassen.

Bei der geographischen Position des Informationspunktes kann es sich um eine reelle oder eine virtuelle Position handeln. Handelt es sich bei der geographischen Position um eine reelle geographische Position, so wird sie durch die tatsächliche Lage des Informationspunktes in der reellen Umgebung bestimmt. In diesem Fall kann ein Benutzer vor Ort mit Informationen versorgt werden.

Handelt es sich bei der geographischen Position jedoch um eine virtuelle Position, so wird sie durch eine Auswahl eines Umgebungspunktes in beispielsweise einer Umgebungs¬ karte bestimmt. In diesem Fall kann ein Benutzer unabhängig von der Lage des Benutzers in der Umgebung mit Informatio¬ nen versorgt werden.

Beispielsweise kann für jedes Objekt, z.B. für jedes histo¬ rische Gebäude in einer Stadt, ein geographischer Objektbe- reich zugeordnet werden, der beispielsweise von der Lage der anderen Objekte sowie deren Objektbereiche abhängig sein kann.

Da ein Objektbereich beschränkt ist, kann einem Benutzer nach dem Eintreten in den Objektbereich die objektbezogene

Information angezeigt werden. Mit sinkender Entfernung zum

Objekt oder in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des

Benutzers können verschiedene Informationen über das Objekt angezeigt werden, die beispielsweise bestimmten Subberei- chen des Objektbereichs zugeordnet sind. _/

Im Gegensatz zu bekannten geographischen Beschreibungen von Informationsobjekten, die es nicht erlauben, einen indivi¬ duellen und flexiblen geographischen Relevanzbereich für ein individuelles Informationsobjekt zu definieren, werden erfindungsgemäß die geographischen Relevanzbereiche, die den Objekten zugeordnet sind, mit Informationen über die Objekte verknüpft, so daß eine flexible und benutzerspezi^¬ fische Informationsauswahl ermöglicht wird.

Herkömmliche ortsbasierten Informationssysteme können beispielsweise nicht gewährleisten, dass ein Informations¬ objekt, wie z. B. ein Gebäude, zum Auswahl-Zeitpunkt für den Benutzer tatsächlich sichtbar ist. Für eine gezielte Wiedergabe wäre die Berücksichtigung der unmittelbaren Umgebung, der Sichtweite und die räumlichen Ausmaße des Informationsobjekts notwendig.

Das Konzept der objektbezogenen Relevanzbereiche erlaubt, für jedes Informationsobjekt einen geographischen Bereich zu definieren, aus dem heraus das Informationsobjekt ausge¬ wählt werden kann.

Die objektbezogenen Relevanzbereiche ermöglichen es bei¬ spielsweise, unterschiedliche Auswahlentfernungen für ein Informationsobjekt zu definieren.

Durch die objektbezogenen Relevanzbereiche können gezielt geographische Bereiche definiert werden, in denen ein

Informationsobjekt für den Benutzer zum Zeitpunkt der potentiellen Auswahl sichtbar ist.

Weiterhin kann durch eine entsprechende Definition eines objektbezogenen Relevanzbereichs die Auswahl eines Informa¬ tionsobjekts nur für bestimmte Bewegungsrichtungen des Benutzers eingeschränkt werden.

Informationsobjekte, die selbst keine feste geographische Position besitzen (,Unpositionierte Informationsobjekte'), jedoch nur für ein wohl definiertes geographisches Gebiet relevant sind, können durch die Angabe eines objektbezoge¬ nen Relevanzbereichs gezielt auf eine potentielle Auswahl aus nur diesem Gebiet heraus festgelegt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Informati¬ onsauswahl mit Hilfe der Verwendung objektbezogener Rele¬ vanzbereiche. Ein objektbezogener Relevanzbereich definiert den geographischen Bereich, in dem sich ein Bezugspunkt (z. B. die aktuelle Benutzer-Position) befinden muss, damit das Informationsobjekt, zu dem der Relevanzbereich gehört, ausgewählt bzw. wiedergegeben werden darf. Die Definition eines derartigen Bereichs erfolgt durch eine unlimitierte Anzahl beliebiger geometrischer Formen. Als geometrische Grundformen eignen sich beispielsweise Polygone, Kreise, Winkel und Kreissegmente.

Außerdem können die geometrischen Formen darüber hinaus ggf. durch einen booleschen Ausdruck beliebig verknüpft werden, um eine detailliertere Beschreibung eines objektab¬ hängigen Relevanzbereichs zu ermöglichen.

Die auswählbaren Informationen können in Form von unabhän¬ gigen Informationsobjekten gespeichert sein. Ein Informati¬ onsobjekt besteht aus den eigentlichen darzustellenden Informationen und aus objektspezifischen Parametern (Meta- daten) . Diese Parameter enthalten keine, eine oder mehrere geographische Positionen. Bei diesen geographischen Positi¬ onen kann es sich um die georeferenzierten Standorte eines Informationsobjekts oder um beliebige geographische Positi¬ onen handeln, die zu einem Informationsobjekt gehören. Weiterhin kann für jeden Standort oder jede Position ein eigener Relevanzbereich definiert werden.

Außerdem kann jegliche Positionsangabe fehlen bzw. durch einen bestimmten ,Positionswert' explizit festlegen, dass es sich um ein ,ünpositioniertes Informationsobjekt' han¬ delt. In diesem Fall hängt die Auswahl dieses Informations¬ objekts nicht von seinem Standort ab, wohl aber von mögli¬ chen weiteren Auswahl-Kriterien.

Bei der Auswahl eines Informationsobjekts ist in vielen Fällen primär die geographische Position des Benutzers relevant.

Ist für eine bestimmte Position eines Informationsobjekts jedoch ein objektbezogener Relevanzbereich definiert, so kann die zu diesem Objekt gehörige Information nur dann ausgewählt bzw. wiedergegeben werden, wenn sich der Benut- zer zum Zeitpunkt der Auswahl-Entscheidung innerhalb des objektbezogenen Relevanzbereichs befindet.

Wird neben der Position auch die Bewegungsrichtung des Benutzers ausgewertet, so kann mit Hilfe eines entsprechen¬ den objektbezogenen Relevanzbereichs eine richtungsabhängi¬ ge Auswahl dieses Informationsobjekts erfolgen.

Signalisiert eine bestimmte Positionsangabe des Informati- onsobjekts die Eigenschaft ,Unpositioniertes Informations¬ objekt', so kann durch den Mechanismus der objektbezogenen Relevanzbereiche dennoch eine geographische Einschränkung des möglichen Auswahl-Bereichs vorgegeben werden.

Beim Auswahlverfahren mit objektbezogenen Relevanzbereichen wird vom ortsbezogenen Informationssystem laufend eine Positionsangabe (z. B. GPS-Koordinaten oder WLAN- Ortungssystem) ausgewertet. Diese Positionsangabe definiert den aktuellen Bezugspunkt für folgende Auswahl-Vorgänge (z. B. den aktuellen Standort des Benutzers) . Die Formatierung der Positionsangabe ist nicht relevant - sie kann z. B. in geographischen Standard-Koordinaten erfolgen. Außerdem können weitere Parameter erfasst werden, die für eine geographische Auswahl relevant sind: beispielsweise die aktuelle Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des Bezugs¬ punkts (also z. B. des Benutzers) . Diese Angaben können dem ortsbezogenen Informationssystem von dedizierter Hardware (etwa einem GPS-Empfänger) , von kooperierender Software (beispielsweise einem Navigationssystem) oder auf sonstigem Wege bereitgestellt werden.

Die Informationsobjekte, die für eine Auswahl zur Verfügung stehen, können zum Beispiel als unabhängige Informationsob¬ jekte gespeichert sein, in Form einer Datenbank vorliegen, individuell online abrufbar sein, und so weiter.

Informationsobjekte, die einen definierten objektbezogenen Relevanzbereich besitzen, werden nur dann ausgewählt, wenn sich der Bezugspunkt (also z. B. der Benutzer) zum Auswahl- Zeitpunkt in diesem definierten Bereich befindet. Die objektbezogenen Relevanzbereiche können dabei als absolut positionierte Flächen oder relativ zur Position des Informationsobjekts definiert sein. Letzteres ist besonders dann sinnvoll, wenn ein Informationsobjekt gleichzeitig einer Vielzahl von Positionen angehört (Beispiel: alle Autobahnrasthöfe Bayerns werden dem Benutzer durch eine einheitliche Ansage präsentiert) .

Für die Auswertung wird ein boolescher Ausdruck, der einen geographischen Relevanzbereich durch die Verknüpfung von geometrischen Grundformen definiert, ausgewertet. Bei¬ spielsweise können die logischen Operatoren UND „&", ODER „|" und NICHT „!" verwendet werden. Während der Auswertung kann jedes Element des booleschen Ausdrucks, also die Repräsentation jeder geometrischen Grundform, die Werte „wahr" oder „unwahr" annehmen. „Wahr" bedeutet, dass der Bezugspunkt sich zum Auswahl-Zeitpunkt innerhalb des Be- reichs, der durch diese geometrischen Grundform definiert ist, befindet; andernfalls besitzt das Element den Wert „unwahr".

Ein Informationsobjekt wird nur dann ausgewählt, wenn der gesamte boolesche Ausdruck den Wert „wahr" hat und der Bezugspunkt (also z. B. der Benutzer) sich damit zum Aus¬ wahl-Zeitpunkt in dem definierten objektbezogenen Relevanz¬ bereich des Informationsobjekts befindet.

Neben der ,manuellen' Definition eines objektbezogenen Relevanzbereichs kann der Autor der Informationsobjekte deren Auswahl-Freigabe auch auf generelle Situationen einschränken, in denen sich der Benutzer zum Auswahlzeit¬ punkt befinden muss, damit eine Auswahl des entsprechenden Informationsobjekts erfolgen kann. Diese Situationen müssen durch das ortsbezogene Informationssystem detektiert werden können. Beispielsweise könnte ein Satz von Situation definiert werden, die mit ,Autobahn' , ,Landstraße' , , Stadt' und , Fußgänger' bezeichnet werden. Das ortsbezogene Informati¬ onssystem kann nun feststellen, in welcher Situation sich der Bezugspunkt (also z. B. der Benutzer) befindet und damit eine schnelle Grob-Auswahl aller für eine Auswahl überhaupt in Frage kommenden Informationsobjekten treffen. Die Situationsdetektion könnte zum Beispiel durch die Auswertung der Bewegungsmuster des Bezugspunktes oder durch hinterlegtes_t entsprechend markiertes Kartenmaterial erfol¬ gen.

Der Mechanismus der objektbezogenen Relevanzbereiche er¬ laubt die flexible und individuelle Definition eines geo- graphischen Bereichs für jede Positionsangabe eines Infor¬ mationsobjekts, in welchem sich ein Bezugspunkt befinden muss, damit die Auswahl dieses Informationsobjekts erlaubt ist. Diese Möglichkeit ist bei den bestehenden ortsbasier¬ ten Informationssystemen nach aktuellem Wissensstand nicht vorhanden.

Das Verfahren kann standardisierte Darstellungsformate für die Definition eines objektbezogenen Relevanzbereichs verwenden. Es arbeitet bei Bedarf ausschließlich mit dem geographischen Standard-Koordinatensystem für Positionsan¬ gaben, sowie Längen- und Winkelangaben. Die Genauigkeit ist nur durch die externe Quelle beschränkt, welche die Positi¬ onsangaben liefert.

Der Einsatzbereich des Verfahrens ist nicht eingeschränkt. Es kann im Freien genauso wie in Räumen angewendet werden. Es ist für beliebige ortsbestimmende Systeme einsetzbar.

Die Definitionen von objektbezogenen Relevanzbereichen ist nicht auf bestimmte Arten von Informationen festgelegt. Informationsobjekte, die beispielsweise eine oder mehrere fest definierte Positionen besitzen, können ebenso objekt¬ bezogene Relevanzbereiche besitzen, wie Informationsobjek- te, die keiner fixen Position zugeordnet sind (aber bei¬ spielsweise dennoch nur in einem wohl definierten geogra¬ phischen Gebiet relevant sind) .

Eine grundlegende Neuerung des Mechanismus der objektbezo¬ genen Relevanzbereiche und der situationsabhängigen Aus¬ wahl-Freigabe von Informationsobjekten ist, dass nicht nur die Position, Bewegungsrichtung etc. des Benutzers bzw. die zugehörigen geographischen Auswahl-Parameter zur Laufzeit vom ortsbasierten Informationssystem gewählt und ggf. optimiert werden können. Vielmehr ist es nun für den Autor der Informationsobjekte möglich, bereits bei der Erstellung jedes einzelnen Informationsobjekts in die späteren Aus¬ wahlvorgänge optimierend einzugreifen.

Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden Bezug nehmend auf die folgenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Informationspunktes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin¬ dung;

Fig. 2 einen objektbezogenen Relevanzbereich eines ortsbezogenen Informationsobjekts;

Fig. 3 eine Einschränkung eines unpositionierten Infor¬ mationsobjekts auf einen geographischen Bereich;

Fig. 4 eine Übersicht über den Modul-Aufbau von UMIS;

Fig. 5 ein UMIS-Hauptmodul;

Fig. 6 ein Positionserfassungsmodul;

Fig. 7 ein Objekt-Verwaltungsmodul;

Fig. 8 ein Auswahl-Modul; Fig. 9 ein Schnittstellenmodul;

Fig. 10 Module der Objekt-Verwaltung;

Fig. 11 eine dreidimensionale Speicherstruktur der Ob¬ jektlisten-Verwaltung;

Fig. 12 eine Spezifikation des primären und sekundären Auswahlbereichs;

Fig. 13 eine Übersicht über die anfallenden Arbeits¬ schritte bei der geographischen Auswahl;

Fig. 14 eine Übersicht über das Adaptivity Module;

Fig. 15 Ein- und Ausgabeparameter des Physical Adaptation Modules;

Fig. 16 eine Interaktion des Adaptionsmoduls mit den Hauptkomponenten des UMIS-Systems;

Fig. 17 ein geographisches Parameter-Adaptionsmodul;

Fig. 18 eine Tabelle der charakteristischen Durch¬ schnittswerte;

Fig. 19 einen prinzipiellen Ablauf bei der Situationsaus¬ wahl;

Fig. 20 einen Kurvenverlauf der Adaptionskurve;

Fig. 21 Adaptionskurven für die obere Auswahlentfernung des primären Auswahlbereichs für die jeweilige Situation; Fig. 22 Adaptionskurven für die untere Auswahlentfernung des primären Auswahlbereichs für die jeweilige Situation;

Fig. 23 Adaptionskurven für die obere Auswahlentfernung des sekundären Auswahlbereichs für die jeweilige Situation;

Fig. 24 Adaptionskurven für die untere Auswahlentfernung des sekundären Auswahlbereichs für die jeweilige

Situation; ,

Fig. 25 eine Adaption des oberen Öffnungswinkels des primären Auswahlbereichs;

Fig. 26 eine Adaption des unteren Öffnungswinkels des primären Auswahlbereichs;

Fig. 27 eine Adaption des oberen Öffnungswinkels des sekundären Auswahlbereichs;

Fig. 28 eine sukzessive Adaption der Auswahlentfernungen gemäß der Objektdichte;

Fig. 29 einen Überblick über den Testaufbau;

Fig. 30 eine Benutzeroberfläche des Logfile-Viewers während der Simulation;

Fig. 31 eine erweiterte Benutzeroberfläche des Logfile- Viewers mit einer verbesserten graphischen Wie¬ dergabe und hinterlegter Straßenkarte;

Fig. 32 geographische Auswahlbereiche beim statischen Auswahlprozess;

Fig. 33 eine Situationsbestimmung mit einem Langzeitfens¬ ter von 600 Sekunden; Fig. 34 eine Situationsbestimmung mit einem Langzeitfens¬ ter von 300 Sekunden;

Fig. 35 eine Situationsbestimmung mit einem Langzeitfens¬ ter von 180 Sekunden;

Fig. 36 geographische Auswahlbereiche beim dynamischen

Auswahlprozess;

Fig. 37 eine Auswahl der Objekte mit dynamischen Auswahl¬ parametern;

Fig. 38 Objekte in München mit verschiedenen Sichtweiten, Olympiaturm (links) und kleines Kino mit Cafe

(rechts) ;

Fig. 39 Sichthindernisse vor Informationsobjekt;

Fig. 40 eine Situationsbestimmung anhand der Durch¬ schnittsgeschwindigkeit;

Fig. 41 eine Situationsbestimmung anhand der aktuellen und durchschnittlichen Geschwindigkeit;

Fig. 42 eine Situationsbestimmung anhand der bisherigen Auswahlroutinen unter Einbeziehung der aktuellen Geschwindigkeit;

Fig. 43 obere und untere Auswahlentfernungen des primären Auswahlbereichs für den Situationstyp Fußgänger;

Fig. 44 obere und untere Auswahlentfernungen des sekundä¬ ren Auswahlbereichs für den Situationstyp Fußgän- ger;

Fig. 45 einen exemplarischen Eintrag für die situations¬ abhängige Auswahl (schwarz hervorgehoben) ; Fig. 46 ein Ablaufdiagramm der erweiterten Auswahlroutine für die situationsabhängige Auswahl;

Fig. 47 eine prinzipielle Funktionsweise der objektabhän¬ gigen Relevanzbereiche;

Fig. 48 eine Kreisform und benötigte Parameter;

Fig. 49 einen Winkelbereich und benötigte Parameter;

Fig. 50 ein Kreissegment und die benötigten Parameter;

Fig. 51 grundlegende Bestandteile eines Polygons;

Fig. 52 Unterteilungen der verschiedenen Polygontypen;

Fig. 53 Unterteilungen der verschiedenen Polygontypen;

Fig. 54 eine Anzahl der Schnittpunkte mit den Kanten des Polygons ist für jede Halbgerade, deren Ursprung der Punkt a ist, ungerade und für jede -'Halbgera- de, deren Ursprung der Punkt b ist, gerade;

Fig. 55 drei verschiedene Möglichkeiten, wie die Halbge¬ rade r_a die Kanten eine Polygons schneiden kann;

Fig. 56 einen Algorithmus zur Bestimmung, ob der Punkt a innerhalb des Polygons liegt;

Fig. 57 Sonderfälle: bei (a) und (d) wird das Paritätsbit invertiert, bei (b) und (e) wird das Paritätsbit nie invertiert; eine zweifache Invertierung er¬ folgt bei (c) und (f) ;

Fig. 58 ein Beispiel für die Definition eines objektab¬ hängigen Auswahlbereichs; Fig. 59 unterschiedliche Relevanzbereiche bzw. Auswahl¬ entfernungen von Informationsobjekten;

Fig. 60 eine Berücksichtigung der Sichtbarkeit eines Objekts durch die objektabhängigen Relevanzberei¬ che;

Fig. 61 eine gezielte Ansage von Regionsinformationen;

Fig. 62 eine Verwendung der objektabhängigen Relevanzbe¬ reiche zur Erstellung von Besichtigungstouren;

Fig. 63 eine richtungsabhängige Auswahl von Informations- Objekten;

Fig. 64 eine Realisierung der geometrischen Grundformen;

Fig. 65 eine Übersicht über die Implementierung der objektabhängigen Relevanzbereiche;

Fig. 66 eine dynamische Objekt-Aktualisierung des UMIS- Systems zur Laufzeit;

Fig. 67 eine Aktualisierung des Auswahlbereichs durch die Verwendung einer Rasteraufteilung; bereits gela¬ dene Felder sind schwarz, zu ladende grün und zu löschende rot markiert;

Fig. 68 ein Sequenzdiagramm des Aktualisierungsvorgangs;

Fig. 69 Durchschnittsgeschwindigkeiten für die Bestimmung der aktuellen Benutzersituation;

Fig. 70 eine Situationsbestimmung anhand der Durch¬ schnittsgeschwindigkeit mit einem Langzeitfenster von 300 Sekunden; Fig. 71 eine Situationsbestimmung anhand der aktuellen und der durchschnittlichen Geschwindigkeit mit einem Langzeitfenster von 600 Sekunden;

Fig. 72 eine Verwendung der aktuellen Geschwindigkeit und des bisherigen Verfahrens mit einem Langzeitfens¬ ter von 600 Sekunden zur Bestimmung der aktuellen Situation;

Fig. 73 eine fehlerhafte Auswahl von Objekten mit dynami¬ schen Auswahlparametern ohne Berücksichtigung der Situation;

Fig. 74 eine situationsabhängige Auswahl von Informati- onsobjekten;

Fig. 75 eine Situationsbestimmung für den neu hinzugefüg¬ ten Situationstyp Fußgänger;

Fig. 76 eine Objekt-Auswahl für den Situationstyp Fußgän¬ ger}

Fig. 77 eine Auswahl von Informationsobjekten mit objekt¬ abhängigen Relevanzbereichen;

Fig. 78 unterschiedliche Auswahlentfernungen für zwei Informationsobjekte durch die Definition objekt¬ abhängiger Relevanzbereiche;

Fig. 79 eine entfernungsabhängige Auswahl eines Informa¬ tionsobjekts für die Wiedergabe von Ansagen mit unterschiedlichem Detailgrad;

Fig. 80 eine richtungsabhängige Auswahl von Informations- Objekten; und

Fig. 81 eine Regionsinformation für das Gebiet der Frän¬ kischen Schweiz. Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Informationspunktes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Der Informationspunkt umfasst eine Einrichtung 101 zum Bereitstellen einer Datenstruktur, wobei die Einrichtung 101 zum Bereitstellen mit einer Einrichtung 103 zum Bestim¬ men einer geographischen Position des Informationspunktes sowie mit einer Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Objektinformationen gekoppelt ist. Die Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Objektinformationen kann beispielsweise eine Einrichtung zum Anzeigen von Objektinformationen sein oder umfassen.

Der Informationspunkt umfasst ferner eine Einrichtung 107 zum Untersuchen, ob die geographische Position Informati¬ onspunktes in einem geographischen Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, liegt. Die Einrichtung 107 zum Untersuchen ist mit der Einrichtung 103 zum Bestimmen der geographischen Position des Informationspunktes sowie mit der Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Objektinformatio¬ nen gekoppelt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Datenstruktur, die von der Einrichtung 101 bereitgestellt wird, Einträge über verschiedene Objekte, wobei jedem Objekt ein begrenz¬ ter geographischer Bereich zugeordnet ist, und wobei jedem Objekt eine Objektinformation zugeordnet ist. Bei den Objektinformationen kann es sich beispielsweise um detail- lierte Objektbeschreibungen handeln oder um sonstige Infor¬ mationen, die mit dem Objekt zusammenhängen.

Der begrenzte geographische Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, ist beispielsweise durch geometrische Grundformen definiert und hängt von anderen objektbezogenen Bereichen (Relevanzbereichen) ab. Die Einrichtung zum Bestimmen der geographischen Position des Informationspunktes kann beispielsweise einen GPS- Empfänger umfassen (GPS: global positioning System), einen Kompass oder eine sonstige Einrichtung, die in der Lage ist, die Position des Informationspunktes, z.B. eines mobilen Informationsterminals, autark zu bestimmen.

Die Einrichtung 107 zum Untersuchen ist ausgebildet, um auf der Basis der erfassten geographischen Position des Infor- mationspunktes zu untersuchen, ob die geographische Positi¬ on in dem geographischen Bereich, der einem Objekt zugeord¬ net ist, liegt. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, kann die Einrichtung 107 zum Untersuchen mit der Einrichtung 101 zum Bereitstellen gekoppelt sein, um die Form sowie Ausdehnung des jeweiligen Objektbereichs zu empfangen.

Falls die Einrichtung 107 zum Untersuchen feststellt, dass der Informationspunkt in dem geographischen Bereich des Objekts liegt, so ist die Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Objektinformationen ausgebildet, um die Objektinforma¬ tion, die dem Objekt zugeordnet ist, anzuzeigen. Falls die Einrichtung 107 zum Untersuchen festgestellt hat, dass der Informationspunkt außerhalb des Objektbereichs liegt oder falls das Objekt für den Benutzer uninteressant ist, so wird die Information über das Objekt nicht angezeigt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedem geographischen Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, ferner ein Ob^¬ jektattribut zugeordnet werden. Das Objektattribut kann beispielsweise die Interessen des Benutzers des Informati¬ onspunktes widerspiegeln. Handelt es sich bei den in der Umgebung angeordneten Objekten um Objekte, die für den Benutzer uninteressant sind, so kann das Objektattribut beispielsweise zu Null gesetzt werden, so dass eine Anzeige des entsprechenden Objekts beispielsweise unterdrückt wird.

Darüber hinaus kann das Objektattribut eine wählbare Ob^¬ jektrelevanz umfassen, die eine Relevanz des Objekts für einen Benutzer des Informationspunktes, z.B. eines mobilen Terminals, angibt.

Handelt es sich bei den Objekten beispielsweise um fremd- sprachige Bücher unterschiedlichen Erscheinungsdatums in einer Bibliothek, so sind beispielsweise südamerikanische Bücher jüngeren Erscheinungsdatums interessanter für den Benutzer als beispielsweise englische Bücher älteren Er¬ scheinungsdatums. Das Objektattribut kann in diesem Fall beispielsweise eine höhere Relevanz der südamerikanischen Bücher jüngeren Erscheinungsdatums und eine niedrigere Relevanz der englischsprachigen Bücher älteren Erschei¬ nungsdatums anzeigen.

Wie es bereits erwähnt worden ist, kann ein geographischer Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, von einer Topolo- gie der Umgebung, in der das Objekt angeordnet ist, abhän¬ gen. Darüber hinaus kann ein geographischer Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, von einer Topologie der Umge- bung, in dem das Objekt angeordnet ist, und von einem geographischen Bereich, der einem weiteren Objekt zugeord¬ net ist, abhängen. Die geographischen Objektbereiche werden beispielsweise mit Hilfe der geometrischen Formen beschrie¬ ben, wie beispielsweise Kreissegmente, Geraden oder Recht- ecke. Darüber hinaus kann, neben einer zweidimensionalen Beschreibung der geographischen Bereiche, auch eine dreidi¬ mensionale Beschreibung der geographischen Bereiche zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall können beispiels¬ weise auch unterschiedliche Höhen der Objekte berücksich- tigt werden, so dass, im Falle einer Objektverdeckung durch ein weiteres Objekt, eine Information über das verdeckte Objekt unterdrückt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Objektbereiche mehrere Subobjektbereiche aufwei¬ sen, die beispielsweise in unterschiedlicher Entfernung zum Objekt liegen, wobei jedem Subbereich unterschiedliche Informationen zugeordnet werden können. So kann beispielsweise eine Grobinformation über das Objekt Bereichen zugeordnet werden, die am Rande des geographi¬ schen Objektbereichs angeordnet ist, und es kann eine detaillierte Objektinformation mit Subbereichen verknüpft werden, die in der Nähe des eigentlichen Objekts angeordnet sind. Nähert sich der Benutzer, so können auf diese Weise immer feinere Informationen über das Objekt angezeigt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung 103 zum Bestimmen der geographischen Ob¬ jektinformation ausgebildet sein, um eine Geschwindigkeit des Informationspunktes, z.B. des mobilen Informationster- minals, und/oder um eine Geschwindigkeitsrichtung Informa¬ tionspunktes zu erfassen.

In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Informations¬ punktes kann die Einrichtung 107 zum Untersuchen ausgebil- det sein, um festzustellen, dass der Informationspunkt in dem geographischen Bereich liegt, wenn der Informations¬ punkt sich innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls in dem Objektbereich befindet. Bewegt sich der Benutzer mit einer hohen Geschwindigkeit, so kann die Einrichtung 107 zum Untersuchen feststellen, dass der Benutzer innerhalb eines sehr kurzen Zeitintervalls an dem betroffenen Objekt vorbeifährt. Ist das Zeitintervall ganz kurz, z. B. 2 Sekunden, so kann die Information über das Objekt unter¬ drückt werden.

Wird beispielsweise die Geschwindigkeitsrichtung des Infor¬ mationspunktes erfasst, so kann die Einrichtung 107 zum Untersuchen ausgebildet sein, um festzustellen, dass der Informationspunkt in dem geographischen Bereich liegt, wenn ein Objekt in der Geschwindigkeitsrichtung angeordnet ist und beispielsweise vor dem Beobachter angeordnet ist, oder feststellen, dass der Informationspunkt nicht in dem Ob¬ jektbereich liegt, wenn der Objektbereich beispielsweise hinter dem Informationspunkt liegt. Beispielsweise kann so gewährleistet werden, dass Objekte, die der Benutzer hinter sich gelassen hat, nicht mehr in Betracht gezogen werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung 101 zum Bereitstellen bei¬ spielsweise ausgebildet sein, um Objektinformationen in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit und/oder Geschwin¬ digkeitsrichtung bereitzustellen. Alternativ kann die Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Objektinformationen ausgebildet sein, um die Informationen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder Geschwindigkeitsrichtung bereitzustellen und/oder anzuzeigen.

Die Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Objektinformatio¬ nen kann beispielsweise einen Bildschirm oder Lautsprecher umfassen, um die Informationen zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus kann die Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Objektinformationen ausgebildet sein, um dem Benutzer die Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, benutzerspezifi¬ sche Objektattribute einzugeben, so dass diese dann bei¬ spielsweise der Einrichtung 107 zum Untersuchen zur Verfü¬ gung gestellt werden können, so dass Objekte ausgeblendet werden, die den Benutzer .nicht interessieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt liefert die vorliegende Erfin¬ dung eine Einrichtung zum Erzeugen einer Datenstruktur, die Einträge über verschiedene Objekte aufweist, wobei jedem Objekt ein begrenzter geographischer Bereich zugeordnet ist und wobei jedem Objekt eine Objektinformation zugeordnet ist. Die Einrichtung zum Erzeugen der Datenstruktur umfasst eine Einrichtung zum Berechnen von geographischen Objektbe¬ reichen (Bereichen) für verschiedene Objekte unter Verwen¬ dung von geometrischen Formen, beispielsweise Kreissegmen- te, Rechtecke usw.

Die Einrichtung zum Erzeugen der Datenstruktur kann ferner eine Einrichtung zum Verknüpfen der Objektinformationen mit den Objektbereichen aufweisen, um die Datenstruktur zu erhalten, wobei die Objektinformationen beispielsweise frei eingebbar sind.

Ein Beispiel ist die Verwendung des Mechanismus der ortsbe¬ zogenen Relevanzbereiche in einem ortsbasierten Informati¬ onssystem, beispielsweise für touristische Informationen. Die vorhandenen Informationsobjekte, die für eine Auswahl zur Verfügung stehen, könnten individuelle objektbezogene Relevanzbereiche besitzen. Diese ortsbezogenen Relevanzbe¬ reiche könnten derart definiert werden, dass diese den Bereich beschreiben, in dem die Informationsobjekte zum Zeitpunkt der Auswahl für den Benutzer sichtbar sind. Bewegt sich also der Benutzer des Informationssystems innerhalb eines objektbezogenen Relevanzbereichs, so steht das dazugehörige Informationsobjekt für eine Auswahl zur Verfügung.

Dieses Verfahren ermöglicht somit, dass bereits vom Autor der Informationsobjekte sichergestellt werden kann, dass die ϊnformationsobjekte zu Beginn der Wiedergabe für den Benutzer sichtbar sind, was bei den bestehenden ortsbasier¬ ten Informationssystemen nicht möglich ist. Fig. 2 zeigt ein entsprechendes Beispiel, das den Bereich eines Informa- tionsobjekts darstellt, in dem es sichtbar ist. Solange sich der Benutzer außerhalb des markierten Relevanzbereichs befindet, wird das Informationsobjekt sicher nicht ausge¬ wählt, unabhängig von den aktuellen geographischen Auswahl¬ parametern des Informationssystems.

Eine weiterer Anwendungsfall ist die gezielte Wiedergabe von Informationen, die selbst keiner Position zugeordnet werden können, aber dennoch nur in einem wohl definierten geographischen Gebiet relevant sind. Beispielsweise ist in Fig. 3 das Kerngebiet der Fränkischen Schweiz durch ein entsprechendes Relevanzgebiet definiert. Das dazugehörige Informationsobjekt (in diesem Beispiel eine allgemeine Einführung in die Fränkische Schweiz) wird dann ausgewählt, wenn sich der Benutzer in den definierten Relevanzbereich bewegt. Das Informationsobjekt besitzt also keinen festen Standort, sondern wird nur durch seinen Relevanzbereich geographisch beschrieben und eingeschränkt.

Dieses Verfahren funktioniert unabhängig davon, aus welcher Richtung sich der Benutzer in das beschriebene Gebiet bewegt. Außerdem könnte positionierten Informationsobjekten vom Informationssystem ein Vorrang bei der Auswahl einge- räumt werden, da deren Relevanz für den (sich bewegenden) Benutzer in vielen Fällen flüchtiger ist als die eines ,Unpositionierten Informationsobjekts' .

Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist, die Auswahl von Infor- mationsobjekten festzulegen auf eine bestimmte Richtung, aus der sich der Benutzer nähert. So ist es beispielsweise möglich, auf einer Straße zwei Informationsobjekte mit individuellen Hinweisen auf den Standort einer Sehenswür¬ digkeit anzulegen. Je nach dem aus welcher Richtung sich der Benutzer diesen Informationsobjekten nähert, hört er nur die für ihn und seine aktuelle Bewegungsrichtung ange- passte Variante der Präsentation.

Schließlich ist mit Hilfe der objektbezogenen Relevanzbe- reiche auch die Definition von unterschiedlichen Detailstu¬ fen der Präsentation eines Informationsobjekts realisier¬ bar. Beispielsweise könnte es eine Variante des Informati¬ onsobjekts ,Olympiaturm München' geben, die die Sehenswür^¬ digkeit sehr knapp beschreibt. Diese Variante besitzt einen objektbezogenen Relevanzbereich, der die Innenstadt Mün¬ chens explizit ausschließt. Für die selbe geographische Position wird ein zweites Informationsobjekt mit einer detaillierteren Vorstellung des Olympiaturms definiert, dessen Relevanzbereich nur die unmittelbare Umgebung der Sehenswürdigkeit umfasst.

Bewegt sich ein Autofahrer auf der Autobahn auf die Stadt München zu oder umfährt er die Stadt lediglich, so erhält er eine knappe Information über den ,Olympiaturm München' . Nähert er sich dagegen unmittelbar dem Olympiaturm oder ist gar zu Fuß in der Innenstadt Münchens unterwegs, so erhalt er die passendere Detail-Vorstellung der Sehenswürdigkeit, die sich unmittelbar vor ihm befindet.

Diese Aufgabe lasst sich ebenfalls sehr elegant und mit globalerem Ansatz mit den beschriebenen situationsabhangi- gen Auswahl-Freigaben losen.

Im folgenden werden weitere Ausfuhrungsbeispiele der vor¬ liegenden Erfindung beschrieben.

Der erfindungsgemaße Informationspunkt (Universal Mobile Information System - UMIS) wurde modular konzipiert. „Modu- lar" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass funktionale

Einheiten gekapselt sind und ausschließlich über exakt definierte Schnittstellen miteinander kommunizieren. In

Fig. 4 sind die festgelegte Einteilung der Haupt- Komponenten des Systems sowie die globalen Zusammenhange dieser Einheiten dargestellt.

Das zentrale Modul von UMIS ist das Hauptmodul, welches beim Programmstart als erstes initialisiert wird. Das Hauptmodul koordiniert die Kommunikation der vorhandenen Module über die definierten Schnittstellen. Dem Positions- erfassungsmodul kommt die wichtige Aufgabe der Bestimmung der aktuellen Benutzerposition zu, welche auf Anfrage des Hauptmoduls zurückgegeben wird. Für die Selektion eines Informationsobjekts ist das Auswahlmodul zustandig. Anhand vorgegebener geographischer und abstrakter Auswahlparameter erfolgt die Auswahl eines Informationsobjekts. Die zur Verfugung stehenden Objekte werden vom Objektinformations- Modul gezielt bereitgestellt. Dieses Modul durchsucht beim System-Start beliebige Ordner nach gültigen Objektbeschrei¬ bungsdateien. Die gültigen Dateien werden eingelesen und in einer mehrdimensionalen Struktur abgelegt, um kurze Zugriffszeiten bei gezielten Anfragen zu gewährleisten. Die vom Betriebssystem bereitgestellten Ein- und Ausgaberouti¬ nen sind in verschiedenen Schnittstellen-Modulen gekapselt, um eine leichte Portierung von UMIS auf andere Plattformen zu erreichen. Diese Routinen greifen z. B. auf das Datei- System und auf Hardware-Schnittstellen zu. Eine andere Aufgabe ist die Erfassung von Benutzer-Eingaben und die Ausgabe von Audio- und Multimedia-Inhalten.

Das Hauptmodul initialisiert sämtliche benötigten Arbeits- module nach dem Programmstart. Der Programmstart erfolgt durch das Betriebssystem Windows. Nach der Initialisierung ist es für die Koordination der einzelnen Arbeitsmodule verantwortlich. Eine weitere Aufgabe dieser Einheit besteht darin, die Benutzereingaben sowie die Ausgabe der Audio- und Multimediainhalte zu steuern. Die verschiedenen Be¬ standteile des Hauptmoduls und deren Aufgaben zeigt Fig. 5.

Die Ausführung des Hauptmoduls erfolgt unmittelbar nach dem Start von UMIS. Es stellt ab diesem Zeitpunkt den Programm- Kern dar. Als erstes wird die Initialisierungseinheit aufgerufen, die sämtliche benötigten Arbeitsmodule, sowie die internen Schnittstellen zur Ein- und Ausgabe erzeugt und initialisiert. Anschließend wird die zentrale Programm¬ schleife aufgerufen, die ab diesem Aufruf sämtliche Ent- Scheidungen zur Laufzeit trifft. In der Programmschleife erfolgt eine zyklische Abfrage nach möglichen Benutzerein¬ gaben. Falls diese vorliegen werden sie sofort abgearbei¬ tet, um kurze Reaktionszeiten zu ermöglichen. Weiterhin fordert die Schleife die aktuelle Benutzerposition an und leitet diese an das Objektauswahl-Modul weiter, das anhand der vorhandenen Auswahlparameter und des aktuellen Stand¬ orts ein neues Informationsobjekt auswählt. Die Wiedergabe des ausgewählten Objekts wird dann in der Programmschleife initiiert. Die grundlegenden Ein-/Ausgaben übernimmt das Betriebssystem Windows.

Dem Positionserfassungsmodul obliegt die wichtige Aufgabe die aktuellen Positionsdaten des Benutzers zu erfassen und an das Hauptmodul zurückzuliefern. Die Positionsdaten enthalten neben der eigentlichen Position als Längen- /Breitengrad-Paar auch Informationen zur Geschwindigkeit und Fortbewegungsrichtung des Benutzers. In Fig. 6 sind die internen Einheiten dieses Moduls dargestellt.

Der standardisierte Zugriff auf die Dienste des Positions- erfassungsmoduls erfolgt über die öffentliche Schnittstel¬ le. Diese greift auf die NMEA-Verarbeitungseinheit zu, um die aktuellen Positionsdaten zu bekommen. Die NMEA- Verarbeitungseinheit verifiziert und verarbeitet die von vielen GPS-Empfängern ausgegebenen „NMEA-konform" forma¬ tierten Positionsangaben. Die NMEA-Datensätze können unab¬ hängig von der tatsächlichen Quelle ausgewertet werden. Eine Möglichkeit, NMEA-Datensätze zu empfangen, ist die Verwendung eines realen GPS-Empfängers der Marke „Garmin". Eine andere Möglichkeit besteht darin, aufgezeichnete oder synthetisch erzeugte GPS-Signale über die GPS- Simulationseinheit einzulesen. Im Simulationsmodus arbeitet UMIS bis auf das Einlesen der GPS-Daten analog zur Live- Benutzung. Die hierarchische Realisierung des Moduls durch abgeleitete Unter-Module erlaubt die Erfassung dieser Daten auf verschiedene Arten.

Die primäre Aufgabe der Positionsrepräsentations-Einheit ist die Speicherung der Positionsdaten im geographischen Standard-Koordinatensystem. Weiterhin enthält sie die gesamte Ein- und Ausgabelogik zur Verarbeitung von Koordi¬ naten in verschiedensten Formatierungen. Ein Grund für die Notwendigkeit dieser Einheit besteht darin, dass UMIS intern mit einer abstrakten Darstellung der Positionsdaten arbeitet. Diese interne Darstellung ist in bestimmten Fällen ungeeignet. Ein Beispiel ist die Ausgabe des aktuel^¬ len Standorts an den Benutzer, der die gewohnten geographi- sehen Standard-Koordinaten erwartet. Der Zugriff auf diese Möglichkeit der Positionsspeicherung und -repräsentation ist allen Bereichen und Modulen in UMIS erlaubt. Aufgabe des Objekt-Verwaltungsmoduls ist, die erfassten Informationsobjekte in einer systematischen Struktur abzu¬ legen und dadurch einen schnellen Zugriff auf diese Objekte zu gewährleisten. Eine Übersicht über die enthaltenen Bestandteile dieses Programmteils zeigt Fig. 7.

Die systematische Ablage der Objekte erfolgt in der Objekt¬ listen-Verwaltung. Die Objekte sind in der Regel durch ihre geographische Position eindeutig bestimmt. Für die interne Speicherung der Objekte wurde eine dreidimensionale Daten¬ bank-Struktur entwickelt, die als primären Schlüssel die Positionsangabe zur Objektauswahl verwendet. Weiterhin ist die Speicherung von unpositionierten Informationsobjekten möglich.

Die Objektlisten-Erfassung ist für die Initialisierung dieser Datenstruktur verantwortlich. Diese Einheit durch¬ sucht einen gegebenen Zweig des Dateisystems nach gültigen Objektbeschreibungsdateien. Die in den Objekt-Dateien spezifizierten Parameter werden verwendet, um das Objekt in der dreidimensionalen Struktur zu registrieren.

Jedes registrierte Objekt wird durch seine Objekt- Repräsentation dargestellt. Diese enthält alle Parameter, die für die grundlegenden Schritte des Auswahlprozesses benötigt werden, und einen Verweis auf die Objektbeschrei¬ bungsdatei. Durch das Modul der Einzelobjektbeschreibung ist der Zugriff auf diese Informationen möglich. Die Ob¬ jektrepräsentationsdienste sind allen externen Einheiten von UMIS zugänglich. Diese Dienste erlauben es, dass Objek¬ te gezielt angesprochen oder gespeichert werden können.

Jedem Objekt ist ein individueller Pfad in der dynamisch erzeugten Kategorie-Hierarchie zugeordnet. Diese Pfade, welche aus Kategorie-Namen bestehen, werden für die interne Nutzung in Speicherplatz sparende Index-Listen umgewandelt. Die eindeutige, bidirektionale Umwandlung zwischen Pfadname und Index-Listen erfolgt durch das Modul zur Kategorie- Verwaltung.

Die primäre Aufgabe des Auswahl-Moduls ist die Selektion eines Informationsobjekts. Fig. 8 zeigt den Auswahlprozess, der in mehrere Schritte gegliedert ist. Im nächsten Ab¬ schnitt wird eine detaillierte Beschreibung dieses Vorgangs behandelt.

Den Auftrag zur Selektion eines Objekts nach vorgegebenen Kriterien erhält das Auswahl-Modul über seine öffentliche Schnittstelle. Zur Ausführung des Auftrags ist weiterhin die Position des Benutzers notwendig.

Anschließend ermittelt die geographische Grobauswahl die Menge der Objekte, die grundsätzlich für eine Selektion in Frage kommen. Zu diesem Zweck wird auf die dreidimensionale Datenbank-Struktur zurückgegriffen, welche im Objekt- Verwaltungsmodul abgelegt ist. Die ermittelte Menge von Informationsobjekten wird der Einheit zur Auswahl nach abstrakten Kriterien übergeben. Diese schränkt die Menge der in Frage kommenden Objekte durch die Anwendung abstrak¬ ter Auswahl-Kriterien weiter ein. Zu den abstrakten Krite¬ rien zählen beispielsweise die bisherigen Wiederholungen eines Objekts, die maximal erlaubte Anzahl der Wiederholun¬ gen, die vom Benutzer festgelegte Kategoriegewichtung und viele weitere.

Falls aus dem Selektionsprozess nur ein Objekt übrig bleibt, gilt dieses als ausgewählt. Das Modul zur endgülti¬ gen Auswahl tritt dann in Aktion, wenn keine eindeutige Wahl getroffen werden kann, obwohl alle relevanten Krite¬ rien beachtet wurden. In diesem Fall wird nach fest im Programm verankerten Regeln eine willkürliche Wahl aus der Liste der in Frage kommenden Objekte getroffen. Ist aller¬ dings kein gültiges Objekt nach einem Auswahl-Durchgang verfügbar, erfolgt die sukzessive Erhöhung der gesetzten geographischen Grobauswahl-Limits bis an die absoluten Maximalwerte. Der Auswahlprozess wird dabei nach jeder Anpassung der Selektionsparameter neu gestartet.

Im Parameter-Speicher befinden sich die vom Benutzer konfi- gurierbaren Grenzwerte, die vom Auswahlmodul zur Selektion benötigt werden. Die Grenzwerte bestimmen zum Beispiel die geographische Lage des Selektionsgebiets anhand von minima¬ len und maximalen Distanzen und Öffnungswinkeln sowie die untersten zulässigen Grenzwerte für Kategorie-Bewertungen.

Das Schnittstellen-Modul ist in drei separate Funktions- Gruppen unterteilt, die in Fig. 9 dargestellt sind. Den Zugriff auf die gesamte in UMIS benötigte Funktionalität des Dateisystems ist durch das erste Modul möglich. Dazu zählen beispielsweise Befehle zum Ermitteln und Setzen von Verzeichnissen genauso wie Routinen zum Einlesen von Text- Dateien. Weiterhin sind Funktionen vorhanden, die die Arbeit mit Verzeichnis- und Dateinamen unabhängig vom tatsächlichen Betriebssystem vereinheitlichen.

Innerhalb des Programms greift UMIS an fest definierten Stellen auch auf die Hardware-Schnittstellen zu. Die Funk¬ tionalität des Schnittstellen-Moduls wird nur bei der Realisierung des Positionserfassungsmoduls für Geräte zur Standortbestimmung benötigt. Für die Kommunikation mit der Oberfläche ist die zunächst aufwändig erscheinende Struktur aus den Einheiten Ein-/Ausgaben in UMIS, Kommunikations¬ schnittstelle und Ein-/Ausgaben im Betriebssystem zustän¬ dig. Der Vorteil ist die unkomplizierte Umsetzung von UMIS auf andere Betriebssysteme und Benutzer-Oberflächen.

Das Modul Ein-/Ausgaben in UMIS kapselt auf der ANSI- konformen Software-Seite der Schnittstellen-Konstruktion die Ein- und Ausgaben. Es bleibt für das System unabhängig vom dahinterliegenden Betriebssystem gleich. Die Funktiona¬ litäten, die die direkten Ein-/Ausgaben im Betriebssystem realisieren, sind in einem eigenen Modul gekapselt. Den Informationsaustausch zwischen dem ANSI-konformen Hauptmo- dul von UMIS und dem betriebssystemabhängigen Teil über¬ nimmt eine Kommunikationsschnittstelle.

Die Objektverwaltung hat die Aufgabe, die vorhandenen Informationsobjekte zu erfassen und in einer geordneten Form abzuspeichern. Ein schneller Zugriff auf Objekte, die sich in relativer Nähe zur aktuellen Benutzerposition befinden, ist dabei entscheidend. Aus diesem Grund spielt die geographische Position eines Informationsobjekts eine wichtige Rolle bei dieser systematischen Ablagestruktur.

Fig. 10 zeigt die Module, aus denen sich die Objektverwal¬ tung zusammensetzt, und gibt einen Überblick über die prinzipiellen Aufgaben und Beziehungen, die zwischen diesen Modulen bestehen. Die dargestellten Einheiten werden im Folgenden im Detail beschrieben.

Jedes Informationsobjekt wird durch eine Objekt- Beschreibungsdatei definiert. Diese Datei enthält folgende relevanten Datenfelder:

Title

Dieses Datenfeld beinhaltet einen kurzen Titel des In- ^' formationsobjekts.

• Description

Hier ist die Angabe einer ausführlichen Beschreibung des Objekts möglich.

• Address

Das Address-Datenfeld soll dem Benutzer die Möglich- keit geben, selbständig weitere Informationen über das Objekt einzuholen. Die Form der Adresse ist dabei nicht auf eine postalische Adresse eingeschränkt. So ist zum Beispiel die Angabe einer Internet-Adresse möglich.

• Catβgory

Jedes Objekt muss einem eindeutigen Pfad durch die Ka¬ tegorie-Hierarchie zugeordnet sein. Die Angabe mindes¬ tens einer Kategorie-Stufe ist dabei erforderlich. Der interne Kategorie-Baum wird dynamisch anhand dieses Datenfelds aufgebaut.

• Position

Die Angabe der Position eines Informationsobjekts er¬ folgt in geographischen Standard-Koordinaten (Längen- /Breitengrad) . Bei der Angabe von mehreren Positionen wird intern für jede Positionsangabe ein eigenständi¬ ges Objekt angelegt. Falls in diesem Datenfeld keine Position angegeben wird oder das besondere Koordina¬ tenpaar (90*s, 180*w) in die Liste der Positionen auf- genommen wird, dann wird das Objekt als „unpositio- niertes Objekt" erfasst. „Unpositionierte Objekte" werden bei der Auswahl berücksichtigt, wenn keine Ob¬ jekte mit fest definierten Positionen verfügbar sind.

• Importance

Dieses Datenfeld gibt die relative Wichtigkeit eines Objekts in Relation zu den anderen verfügbaren Objek¬ ten an. Ein hoher Wert bedeutet eine hohe relative Wichtigkeit.

• MaxRβpβtitions

Dieser Wert definiert die maximal zulässige Anzahl der Wiederholungen für die Wiedergabe eines Objekts. Die Angabe des Werts 0 bedeutet eine unbeschränkte Anzahl an möglichen Wiederholungen. Falls kein Wert definiert ist, wird der Standard-Wert 0 angenommen. MediaFolder

In diesem Datenfeld ist der Ordner angegeben, der die Audio- und HTML-Seiten enthält. Die Angabe des Pfadna¬ mens vom Ordner kann dabei relativ zum Verzeichnis der Objektbeschreibungsdatei (z. B. „../.. /Media4") oder absolut (z. B. „C:\Media4") erfolgen.

• SoundFileName

Dieses Feld enthält den Namen der Audio-Datei, das bei der Auswahl des Objekts wiederzugeben ist.

• HTMLFileName

Der Dateiname der HTML-Datei, die bei einer erfolgrei¬ chen Auswahl des Objekts anzuzeigen ist, ist in diesem Datenfeld definiert. Bei einer falschen oder fehlenden Angabe erfolgt die Anzeige einer Standard-HTML-Datei.

• Nolnterruption

Durch die Angabe des Werts 1 kann der Autor des Infor- mationsobjekts eine Unterbrechung der Wiedergabe durch „relevantere" Objekte verhindern.

Die Konzeption des verwendeten Datei-Formats erlaubt eine leichte Erstellbarkeit der Beschreibungsdateien. Sowohl die Erzeugung als auch die Einsicht ist ohne proprietäre Hilfs¬ programme möglich.

Die Aufgabe des Moduls CObjListlnit ist die Erfassung sämtlicher gültiger Beschreibungsdateien und die jeweilige Erzeugung einer Objekt-Repräsentation CObjectElement. CObjListlnit übergibt die Objekt-Repräsentationen an das Objektlisten-Verwahrungstool CObjectList. Eine Objekt-Repräsentation enthält zur Laufzeit von UMIS alle relevanten Daten eines Informationsobjekts. Die benö¬ tigten Informationen sind im Folgenden aufgelistet:

• geographische Position des Objekts

• numerische interne Repräsentation des Kategorie-Pfads

• maximal erlaubte Anzahl der Wiederholungen

• relative Wichtigkeit des Objekts

• gesamter Pfad der zugehörigen Objekt- Beschreibungsdatei

Bei der Ausführung des Objekt-Repräsentationsmoduls CObjec- tElement sind zwei konträre Kriterien entscheidend. Zum einen müssen sämtliche Informationen, die für den Auswahl- prozess benötigt werden, sofort verfügbar sein. Aus diesem Grund werden diese Parameter im Arbeitsspeicher gehalten, wodurch langsame und Strom fressende Zugriffe auf externe Datenträger entfallen. Das zweite, konträre Kriterium, ist den benötigten Arbeitsspeicher nach Möglichkeit klein zu halten. Deshalb enthält die Objekt-Repräsentation nur die für den eigentlichen Auswahl-Vorgang benötigten Auswahlpa¬ rameter und einen Verweis auf die Beschreibungsdatei. Durch die Angabe des Pfadnamens der Beschreibungsdatei können die Daten, die nur nach einer erfolgreichen Auswahl eines Objekts benötigt werden, jederzeit nachgeladen werden. Weiterhin findet eine Umwandlung des Kategorie-Pfads in eine interne, Speicherplatz sparende Index-Liste statt.

Das Konzept erlaubt somit eine große Menge an Objekten beim Systemstart zu erfassen und diese zur Laufzeit verfügbar zu halten.

Die Objekt-Repräsentationen werden in einer internen Daten¬ struktur abgelegt. Mit dem Objekt-Verwaltungsmodul CObject- List ist ein schneller und effizienter Zugriff auf dies Daten möglich. Bei der Auswahl eines Objekts ist seine Position das wichtigste Kriterium. Aus diesem Grund benutzt CObjectList eine dreidimensionale Datenstruktur, um die Objekte abzulegen. Die überdeckte Fläche wird zunächst schachbrettartig aufgeteilt. Alle Objekte, deren Position in eines der erzeugten Rechtecke fallen, werden ähnlich den Stockwerken eines Hochhauses auf dem jeweiligen Feld „auf¬ gestapelt". Die ersten beiden Dimensionen repräsentieren die Längen- und Breitengradabschnittsindizes des Rechtecks, wo das Objekt abgelegt wird. Die dritte Dimension bezeich¬ net die Position des Objekts in einem Feld und ist ver¬ gleichbar mit den Stockwerken eines Hochhauses, weil die Objekte in einem erzeugten Rechteck ähnlich den Stockwerken eines Hochhauses „aufgestapelt" werden. Die Grenzen des überdeckten Bereichs sind nicht statisch und können bei der Erzeugung der Datenstruktur definiert werden. Die beiden Koordinaten-Bereiche des definierten Bereichs werden typi¬ scherweise in 100 Abschnitte zerlegt.

„Unpositionierte" Objekte, die keine geographische Position besitzen, sind in einer separaten eindimensionalen Struktur abgelegt. Fig. 11 verdeutlicht die Ablage von Objekten auf einer aufgeteilten Fläche und zeigt deren Repräsentation in der beschriebenen dreidimensionalen Speicher-Struktur.

Aus Gründen der Effizienz ist es wichtig, Objekt- Repräsentationen während der Bearbeitung nicht unnötig zu kopieren und sie mehrmals im Speicher zu halten. Mit der Hilfe von „Objekt-Handies" kann dieses Problem umgangen werden. Diese besitzen lediglich einen Verweis auf die zugrundeliegende Objekt-Repräsentation, die nur im Modul CObjectList tatsächlich existiert.

Folgende Informationen beinhaltet ein „Object-Handle" in der aktuell implementierten Form:

• Längengrad-Index • Breitengrad-Index

• Objektvektor-Index

• exakte Position

• Gültigkeitssiegel

In der dreidimensionalen Speicher-Struktur ist ein Speiche¬ rort eines Objekts durch Längengrad-, Breitengrad- und Objektvektor-Index eindeutig definiert. Falls sich die Indizes der bereits erfassten Objekte aufgrund von neuen, während der Laufzeit erfassten Objekte ändern, so kann durch die exakte Position die korrekte Objekt- Repräsentation zum jeweiligen „Object-Handle" bestimmt werden. Das Gültigkeitssiegel bestimmt, ob ein „Object- Handle" eine gültige Repräsentation darstellt. Die Notwen¬ digkeit, ein „Object-Handle" als ungültig zu markieren, findet beispielsweise im Auswahl-Modul Verwendung. In diesem Modul kann es in den Auswahlroutinen vorkommen, dass kein gültiges Objekt ermittelbar ist.

Die Auswahlparameter lassen sich in abstrakte und geogra- phische Parameter unterteilen. In dieser Arbeit liegt der Schwerpunkt bei den geographischen Parametern. Die gegen¬ wärtige Position des Benutzers wird ergänzt durch die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit. Die minimale und maximale Entfernung, die ein Informationsobjekt vom aktuel- len Standort besitzen darf, ist durch den Benutzer anpass¬ bar. Weiterhin kann er den minimalen und maximalen Winkel, unter welchem ein Objekt relativ zur Fahrtrichtung erschei¬ nen darf (gilt spiegelsymmetrisch zu beiden Seiten) , anpas¬ sen.

Bei den abstrakten Auswahlparametern ist die maximal er¬ laubte Anzahl der Wiederholungen und die relative Wichtig¬ keit eines Objekts durch den Autor des Informationsobjekts bestimmt. Die restlichen Parameter sind durch den Benutzer anpassbar. Ein Objekt erfüllt die minimale Auswahl-Schwelle für Kategorie-Bewertungen, wenn jede Einzelkategorie des objekteigenen Kategorie-Pfads höher als die Auswahl- Schwelle gewichtet ist. Bei der mittleren Gewichtung der Kategorien ist es wichtig, dass der Mittelwert der Bewer¬ tungen aller Einzelkategorien des Kategorie-Pfads möglichst hoch ist. Die Anzahl der Wiederholungen eines Objekts seit dem Systemstart findet bei der Auswahl ebenfalls Berück- sichtigung.

Beim Auswahlprozess werden zwei geographische Objekt- Auswahlbereiche verwendet. Der für den Benutzer relevantere Bereich wird im Folgenden als primärer Auswahlbereich bezeichnet. Bei einem erfolglosen Auswahl-Vorgang im primä¬ ren Auswahlbereich werden die Auswahlparameter sukzessive an den sekundären Bereich angepasst. Fig. 12 stellt den primären sowie den im Bedarfsfall nach und nach erweiterten sekundären Auswahlbereich dar.

Eine Übersicht sämtlicher anfallender Arbeitsschritte und Entscheidungspunkte verdeutlicht Fig. 13. Der Prozess gliedert sich in vier größere Einheiten:

• Initialisierung

Bei der Initialisierung werden zunächst alle Parameter gesetzt. Anschließend erfolgt die Relativierung des Auswahlbereichs in Abhängigkeit von der aktuellen Ge- schwindigkeit und Fahrtrichtung. Durch diese Maßnahme wird beispielsweise verhindert, dass die Beschreibung eines Objekts während der Fahrt auf der Autobahn prä¬ sentiert wird, obwohl es wegen der hohen Geschwindig¬ keit zum Zeitpunkt des tatsächlichen Starts der Audio- Wiedergabe bereits hinter dem Benutzer liegen kann. Die Umsetzung der Relativierung beruht auf der Verle¬ gung des Bezugspunktes entsprechend der aktuellen Ge¬ schwindigkeit („virtuelle Benutzerposition") . Es gibt die Möglichkeit, für die Relativierung die untere und obere Geschwindigkeitsgrenze sowie eine maximale An¬ passungsentfernung anzugeben. Unterhalb dieser Grenze erfolgt keine Relativierung. Zwischen der minimalen und maximalen Grenze wird die zu addierende Distanz proportional angepasst. Die maximale Relativierungs- entfernung wird bei Überschreitung der oberen Grenze benutzt.

• Geographische Grobauswahl

Die Geographische Grobauswahl liefert aus der Menge der registrierten Objekt-Repräsentationen diejenigen, die für die geographischen Auswahlparameter überhaupt in Frage kommen. Zu diesem Zweck wird ein „rechtwink¬ liger¹" geographischer Bereich definiert. Zur aktuellen Position wird die maximale Entfernung, die ein Objekt besitzen darf, in jede Himmelsrichtung „aufaddiert". Anschließend erfolgt die Übergabe des Rechtecks, das durch die Minimal- und Maximal-Positionen definiert ist, an das Objektlisten-Verwaltungsmodul CObjectList. CObjectList liefert sukzessive nur die in Frage kom¬ menden Objekte zurück.

• Auswahl nach geographischen und abstrakten Kriterien

Die vorselektierten Objekte müssen nun auf die Einhal¬ tung der geographischen und abstrakten Mindest- Anforderungen überprüft werden. Ein Objekt, das alle diese Kriterien erfüllt, wird der vorläufigen Auswahl hinzugefügt.

Konnte nach der Vorauswahl kein gültiges Objekt aus der Menge der verfügbaren gefunden werden, so erfolgt in einer festgelegten Reihenfolge die Anhebung der Auswahlparameter auf ihre Maximalwerte. Ein erneuter vollständiger Vorauswahl-Prozess bis zu diesem Punkt wird durchlaufen, wenn ein neu gesetzter Wert vor- liegt. Falls kein gültiges Objekt trotz maximaler Se¬ lektionsparameter vorliegt, erfolgt die Abfrage, ob der Benutzer „unpositionierte Objekte" zur Auswahl freigegeben hat. Sind „unpositionierte Objekte" er- laubt, dann werden alle diese Objekte auf Einhaltung der abstrakten Kriterien wie maximale Wiederholungs¬ zahl und Kategorie-Gewichtung überprüft. Erfüllt wie¬ derum kein Objekt die Anforderungen oder der Benutzer hat die Auswahl von „unpositionierten Objekten" unter- sagt, dann wird der Auswahlprozess für die aktuelle Position erfolglos abgebrochen.

• Endgültige Auswahl

Alle Objekte, die sich zu diesem Zeitpunkt in der vor¬ läufigen Objekt-Auswahl befinden, erfüllen die ge¬ stellten Mindestanforderungen. Ziel des letzten Aus¬ wahlschritts ist es, anhand von relativen Kriterien die vorselektierten Objekte untereinander zu verglei- chen und ein Objekt auszuwählen. Zu den relativen Kri¬ terien zählt die bisherige Anzahl an Wiederholungen, die mittlere Gewichtung der Kategorien sowie die rela¬ tive Wichtigkeit, welche der Autor definiert hat.

Das Objekt, das nach dem abschließenden Schritt übrig bleibt, wird dem Auftrag gebenden Modul zur Wiedergabe zurückgeliefert.

Bei der Wahl der geographischen Auswahlparameter spielt die Umgebung eine entscheidende Rolle. So empfiehlt es sich beispielsweise bei einer Autofahrt auf einer Landstraße oder Autobahn einen größeren Auswahlbereich zu definieren. Der größere Auswahlbereich hat zwei entscheidende Vorteile. Falls der Benutzer sich entscheidet, das Informationsobjekt vor Ort zu besichtigen, dann ist ihm durch die rechtzeitige Ansage beispielsweise die Möglichkeit gegeben, die nächste günstige Ausfahrt zu nehmen. Der zweite gravierende Vorteil ist die räumliche Verteilung der Objekte auf ländlichem Gebiet. Die Distanzen zu Informationsobjekten in einer solchen Umgebung sind größer als beispielsweise in einer Stadt, wo die Objektdichte größer ist.

Innerhalb einer Stadt ist ein großer Auswahlbereich auf¬ grund der besonderen Topologie unangemessen. Wie bereits hervorgehoben, ist die Dichte von Informationsobjekten typischerweise erheblich größer als außerhalb einer Stadt und legt somit einen kleinen Auswahlbereich nahe. Dadurch werden dem Benutzer nur die Objekte, die sich in unmittel¬ barer Nähe befinden, zur Auswahl angeboten.

In der ersten Version von UMIS erfolgte die geographische Auswahl anhand statischer Parameter, die nur vor dem Sys- temstart definierbar waren. '^■ Das Hauptproblem bei dieser Lösung ist die sich ständig ändernde Umgebung und damit die Notwendigkeit, die geographischen Parameter an die neuen Situationen des Benutzers anzupassen. Die Adaption der Parameter an die neue Situation ist aber nur vor dem Sys- temstart möglich und somit ein regelmäßiger Neustart not¬ wendig. Aus diesem Grund wurde ein dynamisches Auswahlver¬ fahren entwickelt, das die geographischen Parameter ständig an die aktuelle Situation des Benutzers adaptiert. Die entsprechenden Routinen sind im Physical Adaptation Module implementiert.

Weiterhin wurde im Rahmen dieser Erweiterung eine dynami¬ sche Adaptionsfähigkeit an die Interessen des Benutzers entwickelt. Dieses Modul versucht anhand der Interaktion des Benutzers bei der Wiedergabe eines Informationsobjekts Rückschlüsse auf seine Vorlieben zu ziehen und die entspre¬ chenden Kategoriepfade höher oder niedriger zu bewerten. Eine Interaktion des Benutzers kann beispielsweise der Abbruch einer Wiedergabe eines Objekts sein, was in diesem Fall die Herabstufung der betroffenen Kategorien bedeutet, die zu diesem Objekt gehören. Das User' s Intβrβst Adaptati¬ on Module beinhaltet die entsprechenden Routinen. Diese beiden Einheiten sind, wie in Fig. 14 dargestellt, im Adaptivity Module gekapselt. In den folgenden Abschnitten wird das Physical Adaptation Module bezüglich seiner Funk¬ tionalität und Struktur detaillierter beschrieben.

Das Ziel des Physical Adaptation Modules ist die ständige Adaption der geographischen Auswahlparameter an die aktuel¬ le Umgebung des Benutzers.

Die Adaption erfolgt in zwei Arbeitsschritten. Zunächst muss die geographische Situation detektiert werden. Der zweite Schritt ist ausgehend von der ermittelten Situation die Berechnung der Parameter für den primären und sekundä¬ ren geographischen Auswahlbereich.

Das Physical Adaptation Module unterscheidet drei verschie¬ dene „Umgebungstypen" bzw. Situationen:

• City

• Road

• Motorway

Die Namen charakterisieren typische Situationen, in denen sich der Benutzer befinden kann. City repräsentiert bei¬ spielsweise eine Fahrt mit einer geringen Durchschnittsge¬ schwindigkeit, häufigem Anhalten und vielen Abbiegevorgän¬ gen. Motorway dagegen steht für eine hohe Durchschnittsge¬ schwindigkeit, keine Stops und fehlende scharfe Kurven. Die Kriterien für die Situation Road liegen zwischen den beiden erwähnten Situationen. In Zukunft werden auch die gleichbe¬ deutenden deutschen Bezeichnungen Stadt, Landstraße und Autobahn verwendet. Zur Bestimmung der wahrscheinlichsten Situation benötigt das Physical Adaptation Module aktuelle Positionsdaten. Das position data structure, die vom Posi- tionserfassungs-Modul berechnet wird, enthält alle benöti¬ gen Benutzer-Daten: • geographische Position

• Fahrtrichtung

• Geschwindigkeit

• Zeitstempel der Positionserfassung

Das Modul berücksichtigt auch die Anzahl der verfügbaren Objekte. Aus diesem Grund benötigt das Physical Adaptation Module Informationen über die geographischen Positionen aller verfügbaren Objekte, die vom Objekt-Verwaltungsmodul bereitgestellt werden.

Die Adaption wirkt sich auf den geographischen Auswahlpro- zess aus. Das Physical Adaptation Module liefert anhand der Eingabeparameter alle benötigten Auswahlparameter für einen primären und sekundären Auswahlbereich zurück. Die Parame¬ ter wurden bereits vorgestellt und in Fig. 12 grafisch dargestellt. Diese Parameter werden in einer Datenstruktur Selection Limits abgespeichert, die im Auswahl-Modul defi¬ niert ist.

Den in diesem Abschnitt erläuterten Ablauf zeigt Fig. 15.

Die Interaktion des Physical Adaptation Module mit den Hauptkomponenten des UMIS-Systems verdeutlicht Fig. 16.

Das Hauptmodul ruft das Physical Adaptation Module auf, sobald eine neue Position vom Positionserfassungs-Modul vorliegt. Anhand der neuen Eingabeparameter und der frühe¬ ren erfassten Parameter erfolgt zunächst die Bestimmung der Situation des Benutzers und anschließend die Berechnung der Selection Limits.

Das Physical Adaptation Module ist intern in zwei Einheiten unterteilt. Diese Einheiten repräsentieren die zwei grund- legenden Arbeitsschritte bei der Adaption der geographi¬ schen Auswahlparameter an die aktuelle Benutzersituation.

In einem ersten Schritt ermittelt der Style of Driving Analyser, der als Eingabeparameter die aktuellen Positions¬ daten übergeben bekommt, die charakteristischen Durch¬ schnittswerte der Fahrt. Diese Einheit berechnet anhand aktueller und früherer Positionsdaten diese Durchschnitts¬ werte, die anschließend zur Bestimmung der Situation an die Geographical Limits Adaptation Einheit übergeben werden.

Die eigentliche Adaption der geographischen Auswahlparame¬ ter findet in dieser Einheit statt, die aufgrund des ermit¬ telten Situationstyp, den aktuellen Positions-Daten und der Positionen der Objekte die Anpassung durchführt.

Die primäre Aufgabe dieses Moduls besteht darin aus den Positionsdaten, die während der Fahrt erfasst werden, charakteristische Durchschnittswerte zu berechnen. Diese Durchschnittswerte werden für die Bestimmung der Situation benötigt.

Bei der Auswahl der Kriterien wurde großer Wert darauf gelegt, dass diese in den verschiedenen definierten Situa- tionen bzw. Umgebungstypen unterschiedliche Durchschnitts¬ werte besitzen. Der Style of Driving-Analyser ist darauf ausgelegt, dass er die vorgestellten drei Situationen erkennt.

Im Folgenden sind die ausgewählten, charakteristischen Kriterien aufgelistet, sowie deren Berechnung:

• Geschwindigkeits-Charakteristik

Die _^Geschwindigkeits-Charakteristik ist die durch¬ schnittliche Geschwindigkeit des Benutzers innerhalb eines definierten Zeitfensters und berechnet sich nach folgender Formel:

S₁ I—I sind die aktuellen Geschwindigkeiten und n die .s.

Anzahl der erfassten Positions-Daten innerhalb eines Zeitfensters.

Anhalte-Charakteristiken

Beim Anhaltevorgang werden zwei Parameter ermittelt. Ein Parameter beinhaltet die Anzahl der Anhaltevorgän¬ ge innerhalb eines Zeitfensters. Der andere Parameter stellt prozentual das Verhältnis der zeitlichen Summe sämtlicher Anhaltevorgänge innerhalb eines Zeitfenster zu der Länge des verwendeten Zeitfensters dar:

+ T, + T. +

T = T_n) (3.2)

Ti [s] sind die Zeitintervalle zwischen zwei Zeitpunk¬ ten, zu denen die Geschwindigkeit 0 km/h beträgt. Die Gesamtlänge des benutzten Zeitfensters ist durch T_w [s] beschrieben.

Riehtungsänderungs-Charakteristik

Durch die Richtungsänderungs-Charakteristik wird ver¬ sucht, die Intensität und die Häufigkeit der Rich¬ tungsänderungen des Benutzers zu beschreiben.

Ein Hauptproblem bei der Berechnung sind die kontinu¬ ierlichen Abbiegevorgänge, die die Detektion des Endes eines Richtungswechsels erschweren. Diese Eigenschaft führt dazu, dass jeweils nur die Richtungsänderungen zwischen zwei Positionen bestimmt werden. Weiterhin erfolgt eine Gewichtung dieser Richtungsänderung, weil beispielsweise eine Richtungsänderung von 1° in zwei Sekunden eine höhere Bewertung bekommen sollte als ein Richtungsänderung von 1° innerhalb von zehn Sekunden. Der Parameter, der die Richtungsänderungs- Charakteristik beschreibt, wird nach folgender Formel berechnet:

Ai [°] ist die Richtungsänderung zwischen zwei aufein¬ ander folgenden Positionen und Ti [°] die entsprechende Zeitspanne zwischen den beiden Positionen. Die Anzahl der erfassten Positionen innerhalb eines Zeitfensters ist durch das n gegeben.

Anhand der ermittelten charakteristischen Durchschnittswer¬ te des Style of Driving-Analysers, den Objektpositionen und den Positionsdaten erfolgt die Berechnung der geographi¬ schen Auswahlparameter durch das Physical Limits Adaptation Module. Die Adaption erfolgt in drei Schritten. Jeder Arbeitsschritt ist dabei in einer Einheit gekapselt, wie in Fig. 17 verdeutlicht.

Im Folgenden wird jeder dieser Schritte im Detail betrach¬ tet.

Zur Bestimmung der Benutzersituation werden die vom Style of Driving-Analyser berechneten Kriterien verwendet.

Bei der Entwicklung des Physical Adaptation Modules wurden im Vorfeld verschiedene Testfahrten durchgeführt und an^¬ schließend ausgewertet. Ziel dieser Auswertungen war es, die charakteristischen Durchschnittswerte zu ermitteln, die für die drei gewählten Situationen (City, Road und Motor- way) typisch sind.

Bei der Berechnung dieser Werte wurde ein Langzeit-Fenster von sechs Minuten verwendet. Die Benutzung dieser Mindest¬ länge bei den Berechnungen erlaubt einen guten Rückschluss darauf, in welcher Situation sich der Benutzer befindet. Unter diesen Rahmenbedingungen ergeben sich für die jewei¬ lige Situation die in Fig. 18 gezeigten typischen Standard- Kriterien.

Die vom Style of Driving Analyser Modul berechneten charak¬ teristischen Durchschnittswerte werden mit den Werten, der in Fig. 18 dargestellten Situationstypen, verglichen. Die Situation, die die meisten Übereinstimmungen erzielt, wird als aktuelle Situation selektiert. In Fig. 19 ist der prinzipielle Ablauf dargestellt.

Erreichen zwei Situationen die gleiche Anzahl an Überein- Stimmungen, so wird diejenige ausgewählt, die in der Rei¬ henfolge zur aktuellen Situation am nächsten liegt. Wenn beispielsweise die Situationen „Road" und „Motorway" die gleiche Anzahl an Übereinstimmungen besitzen und „City" die aktuelle Situation ist, so wird die Situation „Road" ausge- wählt. „Road" liegt in der Rangfolge näher an „City". Falls unter den gleichberechtigten Situationen auch die aktuelle Situation enthalten ist, dann wird die aktuelle Situation nicht geändert.

Nach der Auswahl einer Situation erfolgt die Adaption der geographischen Auswahlparameter. Für jede Situation exis¬ tieren parametrisierbare Kurven, welche die Grundlage für die Berechnung der geographischen Auswahlparameter sind. Jeder Parameter wird anhand einer dieser Kurven aufgrund von charakteristischen Fahrwerten angepasst.

Es existieren zwei grundsätzliche Kurvenverläufe. Während die eine Kurve einen fallenden Verlauf besitzt, weist die andere einen steigenden Kurvenverlauf auf. Als Eingangsva¬ riablen x werden charakteristische Fahrwerte, wie bei¬ spielsweise durchschnittliche Geschwindigkeiten oder Rich¬ tungsänderungen verwendet. Die Ausgangsgrößen sind die geographischen Auswahlparameter. Fig. 20 zeigt die Kurven¬ verläufe und die notwendigen Parameter für die Parametri- sierung.

Die parametrisierten Kurvenfunktionen, die den steigenden Kurvenverlauf beschreiben, ergeben sich gemäß Nuria L. Juan: Specification, Implementation and evaluation of an auto-adaptive dynamic parameterization mechanism for a universal mobile Information System, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg, August 2002, zu:

Y, min für x < X min

Y(x) = Λ^X ^min )

^Lmin + vΛmax -Siin für X_min < x < X_max ( 3 . 4 )

X max — X min

für x < X„

Der fallende Kurvenverlauf wird durch folgende Funktionen beschrieben:

Y(x) )

Grundlage für die Berechnung der Auswahlentfernungen für den primären und sekundären Auswahlbereich, ist die Mitte¬ lung der Geschwindigkeit über ein mittleres Zeitfenster. Typische Werte für die Länge dieses Zeitfensters liegen im Bereich von 180 Sekunden. Die Auswahlwinkel sind von den Durchschnittswerten der Richtungsänderungen abhängig, die durch ein Kurz-Zeitfenster berechnet werden. Die verwende¬ ten Fensterlängen sind in der Regel ca. 30 Sekunden groß.

Bei der Parametrisierung der folgenden Kurven soll erreicht werden, dass ausgehend von der gewählten Situation die Auswahlbereiche nur relevante Objekte einschließen. Wenn der Benutzer sich beispielsweise mit einer niedrigen Durch- Schnittsgeschwindigkeit bewegt, dann kann in der Regel eine bebaute Umgebung angenommen werden, die wahrscheinlich durch Gebäude oder andere Hindernisse die Sichtweite behin¬ dern. Aus diesem Grund sollte in diesem Fall ein kleiner Auswahlbereich selektiert werden. Weiterhin ist in der Regel in derartigen Gebieten auch eine hohe Dichte an Informationsobjekten wie Sehenswürdigkeiten vorhanden, so dass bei der Verwendung eines kleinen Auswahlbereichs trotzdem genügend Objekte zur Auswahl vorhanden sind. Bei höheren Durchschnittsgeschwindigkeiten kann beispielsweise eine Fahrt auf einer Landstraße oder Autobahn angenommen werden. Hier sind aufgrund der niedrigen Objektdichte größere Auswahlbereiche sinnvoll.

Die folgenden Adaptions-Kurven (Fig. 21 - 24) zeigen die in Nuria L. Juan: Specification, implementation and evaluation of an auto-adaptive dynamic parameterization mechanism for a universal mobile information system, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg, August 2002, empfohlenen Kriterien bei der Wahl der Auswahlentfernungen ausgehend von der gewählten Situation und der Durchschnittsgeschwin¬ digkeit bei einer gewählten Zeitfensterlänge von 180 Sekun¬ den.

Die in Nuria L. Juan: Specification, implementation and evaluation of an auto-adaptive dynamic parameterization mechanism for a universal mobile information system, Fried¬ rich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg, August 2002, empfohlenen Einstellungen bei der Wahl der Auswahlwinkel ausgehend von der gewählten Situation und den Durch¬ schnittswerten der Richtungsänderungen bei einer gewählten Zeitfensterlänge von 30 Sekunden sind in den Grafiken (Fig. 25 - 27) aufgelistet.

Beim unteren Öffnungswinkel des sekundären Auswahlbereichs erfolgt keine Adaption. Dieser Winkel hat den konstanten Wert Null.

Der letzte Schritt bei der dynamischen Anpassung der Aus¬ wahlparameter wird anhand der Objektdichte im Auswahlbe¬ reich durchgeführt. Das Ziel ist es, sicherzustellen, dass dem System genügend Objekte zur Auswahl zur Verfügung stehen.

Bei diesem Verfahren werden nur die Auswahlentfernungen des primären und sekundären Auswahlbereichs schrittweise er¬ höht, bis eine Mindestanzahl oder ein festgelegter Prozent¬ satz der registrierten Objekte zur Verfügung stehen. Die Erhöhung dieser Parameter wird jedoch abgebrochen, wenn die festgelegten maximalen Werte erreicht sind. Die Anzahl der Schritte bei der Anhebung der Entfernungen ist flexibel einstellbar (siehe Fig. 28) .

Einen Überblick über den prinzipiellen Testaufbau und den Ablauf zeigt Fig. 29.

Die vorliegende Implementierung von UMIS ist in der Lage, GPS-Signale direkt von einem NMEA-konformen GPS-Empfänger (z. B. der Marke „Garmin" ) zu empfangen. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, Positionsinformationen durch ein integriertes GPS-Simulationsmodul, welches die Einspielung von aufgezeichneten oder synthetisch erzeugten GPS-Signalen auf unterster Systemebene erlaubt, einzuspielen. Die Simu- lation erfolgt für das restliche UMIS-System völlig trans^¬ parent. Im Echtzeit-Modus besteht weiterhin die Möglich^¬ keit, GPS-Signale, die durch einen GPS-Emulator erzeugt werden, über die entsprechende Schnittstelle an das UMIS- System weiterzuleiten. Sowohl im Echtzeit-Modus wie im Simulations-Modus erfolgt die Wiedergabe der Informations¬ objekte einheitlich über die entsprechenden Ausgabe- Einheiten wie beispielsweise das Benutzer-Interface oder die Lautsprecher.

UMIS besitzt einen Log-Mechanismus, der zur Protokollierung von internen Vorgängen, Entscheidungen und System-Zuständen dient. Die Daten werden für spätere Auswertungen in einer Text-Datei abgespeichert. Der Benutzer hat anschließend die Möglichkeit, sich den Inhalt dieser Log-Datei mit einem üblichen Texteditor zu betrachten oder den Logfile-Viewer zu benutzen. Der Logfile-Viewer ist ein Programm, das die gefahrene Strecke und einige andere relevante Informationen grafisch darstellt und eine nachträgliche Simulation dieser Fahrt erlaubt. Der nächste Abschnitt befasst sich im Detail mit der Arbeitsweise des Logfile-Viewers und stellt weiter¬ hin die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Erweiterungen vor.

Der Logfile-Viewer erlaubt es die Informationen einer Log- Datei graphisch darzustellen und das Verhalten von ÜMIS nachträglich zu simulieren. Die Entstehung des Logfile- Viewers ergab sich aus der Notwendigkeit, das Verhalten des UMIS-Systems besser nachzuvollziehen. Die wichtigste Eigen¬ schaft ist die Simulation einer bereits aufgezeichneten UMIS-Fahrt. Die zeitliche Bewegung des Benutzers kann sowohl in Echtzeit als auch in einer schnelleren Geschwin¬ digkeit simuliert werden. Die Einstellung der Geschwindig- keit ist in fünf Stufen unterteilt, wobei die höchste Geschwindigkeit das Achtfache und die kleinste Stufe die Hälfte der Echtzeit-Geschwindigkeit beträgt. Fig. 30 zeigt den Logfile-Viewer bei einer Simulation einer UMIS-Fahrt.

Zur Darstellung der aktuellen Benutzer-Position wird ein Pfeil-Symbol verwendet, das zusätzlich die aktuelle Bewe¬ gungsrichtung wiedergibt. Weiterhin ist der primäre und sekundäre Auswahlbereich angedeutet. Die Auswahlentfernun- gen sind durch Kreise um die Benutzer-Position und die Auswahlwinkel durch Linien dargestellt. Die blaue Linie zeigt die gefahrene Strecke, wobei die Figur nur ein Teil der gesamten Strecke wiedergibt. Es handelt sich um einen vergrößerten Ausschnitt. Der Logfile-Viewer bietet die Möglichkeit, einen Ausschnitt zu vergrößern oder zu ver¬ kleinern.

In der Figur werden die Standorte der Informationsobjekte durch kleine Kreise repräsentiert. Neben dem durch den Autor der Informationsobjekte vergebenen Titel wird noch der Status farbig wiedergegeben. Die gelb markierten Objek¬ te zeigen beispielsweise die in der Simulation bereits mindestens einmal ausgewählten Objekte. Bei den grünen Objekten handelt es sich dagegen um die noch nicht ausgewählten Objekte. Das rote Informati¬ onsobjekt ist das aktuelle bzw. das zuletzt ausgewählte Objekt. Auswahllinien verbinden jede Objekt-Position mit der Benutzerposition, an der sich der Benutzer zum Zeit- punkt der Auswahl des Informationsobjekts aufhielt.

Für die Evaluierung des bisherigen Auswahlverhaltens von UMIS wurden weitere Erweiterungen im Logfile-Viewer durch¬ geführt. Eine Verbesserung ist beispielsweise die wesent- lieh detailliertere und akkuratere Darstellung des primären und sekundären Auswahlbereichs, wie in Fig. 31 zu sehen ist.

Das neue Konzept erlaubt es, diese beiden Bereiche besser zu erkennen. Weiterhin ist es nun möglich, bestimmte digi¬ tale Landkarten-Formate einzulesen und diese in Kombination mit den bisherigen Informationen auf der Benutzeroberfläche darzustellen. Die eingelesenen digitalen Karten erleichtern es, die Objekte, die Benutzerpositionen und die gesamte Fahrtstrecke räumlich einzuordnen.

Bei der Evaluierung des dynamischen Auswahlprozesses konnte der bisherige Logfile-Viewer die sich ständig ändernden geographischen Auswahlparameter nicht wiedergeben, weil die Parameter der Auswahlbereiche nur einmal beim Programmstart eingelesen wurden. Aus diesem Grund musste der Logmechanis¬ mus in UMIS dahingehend erweitert werden, dass zusätzlich zu jeder Benutzer-Position die entsprechenden Auswahlberei¬ che mitgeloggt werden. Eine entsprechende Anpassung im Logfile-Viewer ermöglicht es, diese Parameter aus der von UMIS geschriebenen Log-Datei auszulesen und darzustellen. Beim dynamischen Auswahlprozess werden im Logfile-Viewer die ermittelten Situationen wie „Stadt" , „Landstraße" und „Autobahn" farbig wiedergegeben, indem die Fahrtstrecke gemäß der berechneten Situation farbig gezeichnet wird.

Um die Funktionalität des Systems in unterschiedlichen Situationen zu testen, wurden zu Beginn der Evaluationsar¬ beit einige Teststrecken nach bestimmten Kriterien festge¬ legt. Diese Teststrecken sollten einen Großteil der mögli¬ chen Umgebungstypen bzw. Situationen repräsentieren, in welchen sich der Benutzer von UMIS befinden kann.

Im Folgenden werden die verwendeten Streckenverläufe darge¬ stellt, sowie deren Besonderheiten aufgelistet:

Teststrecke Erlangen

Die Stadt Erlangen hat sich wegen der günstigen Lage zum Fraunhofer-Institut zur Durchführung von zahlreichen Test¬ fahrten angeboten. Ein weiterer Vorteil sind die vom Lan¬ desvermessungsamt Bayern zur Verfügung gestellten digitalen Landkarten der Stadt Erlangen und Umgebung, die sich durch ihre Genauigkeit (1:25.000) gegenüber anderen verwendeten Karten auszeichnen. Die Stadt Erlangen besitzt sowohl einen typischen Altstadt-Bereich mit den zugehörigen kleinen Gassen als auch die für eine Großstadt typischen Charakte- ristiken, wie z. B. mehrspurige Straßen. Weiterhin besitzt die Stadt eine in unmittelbarer Nähe verlaufende Autobahn sowie weitere Bundes- und Landstraßen. Teststrecke München

Die Stadt München repräsentiert eine typische Großstadt, die über eine Million Einwohner besitzt. Die mehrspurigen Schnellstraßen innerhalb der Stadt, sowie große Gebäudekom¬ plexe prägen das Stadtbild. Die Sichtweite, die sich dem Benutzer bietet, sowie die Fortbewegungsgeschwindigkeit ist hier sehr unterschiedlich.

Teststrecke Fränkische Schweiz

Dieses Gebiet bietet mehrere Aspekte, die es für die Wahl als Testgebiet prädestinierte. Es handelt sich um eine Urlaubsregion in Bayern, die vielfältige Sehenswürdigkeiten besitzt. Das Gebiet liegt im Städte-Dreieck Bamberg- Bayreuth-Erlangen. Als Teststrecke wird die Hauptstraße durch das Kerngebiet der Fränkischen Schweiz gewählt. Die Fränkische Schweiz ist eine typische Mittelgebirgsland¬ schaft mit kleinen Tälern, Höhen und kurvenreichen Straßen- verlaufen.

Teststrecke Autobahn A73

Als Autobahn-Teststrecke wurde die A73 zwischen Bamberg und Erlangen gewählt, da sich diese ebenfalls wegen der unmit¬ telbaren Nähe anbietet. Eine Autobahnfahrt zeichnet sich durch hohe Durchschnittsgeschwindigkeiten und seltene Abbiegevorgänge aus.

Der folgende Abschnitt beschreibt die durch die praktischen und simulierten UMIS-Fahrten erzielten Ergebnisse und Eindrücke. Sie sind die Grundlage für die später erarbeite^¬ ten Optimierungsansätze und neuen Konzepte für die Objekt- Auswahl. Die Präsentation der gewonnenen Erkenntnisse gliedert sich in vier Abschnitte. Zunächst werden die Ergebnisse des geographischen Auswahl-Prozesses mit stati¬ schen Auswahlparametern vorgestellt. Anschließend werden die Testergebnisse der geographischen Auswahl anhand dyna- mischer Auswahlparameter präsentiert. Nach dem Test des statischen und dynamischen Auswahl-Prozesses werden einige Schwachstellen des existierenden UMIS-Systems bzgl. der Auswahl erläutert, die zum Teil auf subjektiven Eindrücken beruhen. Abschließend erfolgt eine kritische Betrachtung der internen geographischen Objekt-Verwaltung.

Beim statischen Auswahlprozess werden die geographischen Auswahlparameter im bisherigen UMIS-System nur beim System- start eingelesen. Diese Parameter können sich während der gesamten Fahrt nicht mehr ändern oder anpassen. Der gravie¬ rende Nachteil bei dieser Methode ist, dass vor der Fahrt das Zielgebiet sowie die Lage der Objekte bekannt sein sollte, um diese Parameter optimal einzustellen. Im letzten Abschnitt wurden bereits für verschiedene Situationstypen optimierte Parametereinstellungen vorgestellt. Das geschil¬ derte Problem wird in der folgenden Fig. 32 verdeutlicht.

Die Figur zeigt den Ausschnitt einer Testfahrt in Erlangen mit verschiedenen Benutzer-Positionen, an denen der Aus¬ wahlbereich zu sehen ist. Die Linien verbinden die geogra¬ phische Position eines Objekts (dargestellt durch einen Punkt) mit der Position, an der die Auswahl erfolgte. Vor Beginn der Fahrt wurde ein kleiner Auswahlbereich ausge- wählt, der für eine Fahrt innerhalb der Stadt optimiert wurde. Zu Beginn der Fahrt befindet sich der Benutzer jedoch auf der Autobahn, wo ein großer Auswahlbereich eingestellt sein sollte. Während der Fahrt durch die Stadt erfolgte die Wiedergabe der Objekte, die sich innerhalb des für diese Situation angepassten Auswahlbereichs befanden. Beim Verlassen des innerstädtischen Bereichs waren die Auswahlparameter wiederum zu klein und somit nicht der Situation entsprechend.

In solchen Fällen gibt es zwei Möglichkeiten. Eine Möglich¬ keit ist ein regelmäßiger Neustart des Systems mit den für die aktuelle Situation passenden Auswahlparametern. Diese Lösung widerspricht aber der Grundidee des UMIS-Systems, wonach versucht wird, die Benutzer-Interaktionen auf ein Minimum zu reduzieren. Die andere Möglichkeit besteht darin, dass der Benutzer die aktuellen Parameter während der gesamten Fahrt beibehält. Diese Maßnahme führt aber zu inakzeptablen und unpassenden Auswahlergebnissen. Zum Beispiel wird ein Benutzer mit einem für die Stadt opti¬ mierten kleinen Auswahlbereich während einer Autobahnfahrt so gut wie keine Objekt-Wiedergaben bekommen, da sich in der unmittelbaren Nähe von Autobahnen normalerweise keine Sehenswürdigkeiten oder andere Informationsobjekte befin¬ den. Die generelle Wahl eines großen Auswahlbereichs lie¬ fert ebenso ungünstige Auswahlergebnisse, da beispielsweise innerhalb der Stadt Objekte aus großer Entfernung oder sogar außerhalb der Stadt ausgewählt werden können.

Beim dynamischen Auswahlprozess sollen die geographischen Auswahlparameter entsprechend der Situation des Benutzers automatisch angepasst werden. Diese Idee soll die im letz¬ ten Abschnitt ermittelten Schwachstellen des statischen Auswahlprozesses beseitigen.

Die Adaption der geographischen Parameter erfolgt durch das Adaptions-Modul in zwei Schritten. In einem ersten Schritt wird versucht, die aktuelle Situation des Benutzers anhand charakteristischer Bewegungsmerkmale der Fahrt zu bestim¬ men. Es werden dabei die bereits erwähnten drei Situationen (Stadt, Landstraße, Autobahn) unterschieden. Anschließend werden ausgehend von der ermittelten Situation die geogra¬ phischen Parameter anhand parametrisierter Adaptionsfunkti- onen angepasst.

Bei der Evaluierung wurde zunächst die Situationsbestimmung getestet. Anschließend erfolgte die Überprüfung der dynami¬ schen Parameteradaption und der Auswahlergebnisse.

Die Bestimmung der Umgebungssituation erfolgt aufgrund charakteristischer Bewegungsmerkmale, die laufend aus den ermittelten Daten der Fahrt berechnet werden. Bei der Berechnung der Durchschnittswerte wird ein Langzeit-Fenster verwendet. Die zur Ermittlung der Fahrsituation herangezo¬ genen Bewegungsmerkmale sind die Geschwindigkeit, Anhalte¬ dauer sowie die Anhaltehäufigkeit.

Fig. 33 zeigt eine Test-Fahrt in Erlangen. Die Teststrecke ist entsprechend der ermittelten Situation farbig markiert. Die blaue Farbe soll den Situationstyp Autobahn kennzeich¬ nen, die grüne Farbe den Situationstyp Landstraße und die rot markierten Strecken den Situationstyp Stadt. Auf diese Weise lässt sich ein anschaulicher Überblick über die Zuverlässigkeit der Situationsbestimmung erhalten. Als Langzeit-Fenster wurde zunächst der bisher genutzte Wert von zehn Minuten gewählt, der während der Entwicklung des Adaptions-Moduls im Rahmen einer Diplomarbeit bestimmt wurde. In dieser Diplomarbeit wurden weiterhin folgende Durchschnittswerte für die Situationsbestimmung empfohlen, die aus zahlreichen Testfahrten ermittelt wurden.

Langzeit-Fenster 600 Sekunden: In Fig. 33 ist zu erkennen, • dass das Adaptions-Modul nach Verlassen der Autobahn wäh¬ rend der Fahrt innerhalb der Stadt über einen längeren Zeitraum fälschlicherweise den Situationstyp Landstraße erkennt. Dieser Bereich ist in der Darstellung als Bereich A gekennzeichnet. Die weitere Fahrt innerhalb der Stadt wird korrekt als Situationstyp Stadt erkannt. Die Trägheit der Situationsbestimmung ist so groß, dass der Bereich B, der außerhalb der Stadt liegt und wo teilweise ein Tempoli¬ mit von 80 km/h gilt, immer noch als Stadt bestimmt wird.

Diese Ergebnisse mit einer Fensterlänge von zehn Minuten zeigten ein träges Verhalten bei der Situationsbestimmung. Diese Trägheit tritt in beiden Richtungen auf, das heißt, sowohl der Übergang von einem schnellen zu einem langsamen Situationstyp, als auch umgekehrt erfolgt immer mit einer gewissen Verzögerung. Die Erkennung des Situationstyps Stadt sollte mit einer möglichst geringen Verzögerung stattfinden, damit in dieser Umgebung nicht weit entfernte Objekte ausgewählt werden, obwohl sich vielleicht in unmit¬ telbarer Nähe relevante Informationsobjekte befinden.

Langzeit-Fenster 300 Sekunden: Um eine schnellere Situati- onserkennung durchzuführen, wurde das Langzeit-Fenster auf die halbe Zeit verkürzt. Das resultierende Ergebnis zeigt Fig. 34 Ein Vergleich mit der vorherigen Fig. 33 zeigt die signifikanten Verbesserungen, die sich durch das kleinere Zeitfenster von 5 Minuten ergeben. Es erfolgt eine deutlich schnellere Adaption an die aktuelle Situation. Eine gewisse Verzögerung bleibt jedoch wegen der Auswertung des Lang¬ zeit-Fensters. Die richtige Erkennung des Situationstyps Stadt beispielsweise nach dem Verlassen der Autobahn wurde deutlich beschleunigt, was in Fig. 34 durch den Bereich A gekennzeichnet ist. Das Verlassen des Stadtgebiets wird bei dieser Fensterlänge richtig erkannt, was im Bereich B zu sehen ist. Eine zu langsame Erkennung trat im Bereich C auf. Hier konnte die Fahrt in ein Stadtgebiet nicht als solches erkannt werden. Das Verhalten des Adaptions-Moduls lässt sich dadurch erklären, dass es zwar bei der Fahrt durch das Stadtgebiet eine niedrige Durchschnittsgeschwin¬ digkeit detektiert, sich die durchschnittlichen Werte für die Anhaltedauer und Anhaltehäufigkeit jedoch nicht erhö¬ hen, weil der Benutzer zu keiner Zeit anhalten musste.

Langzeit-Fenster 180 Sekunden: Besonders störend ist die zu langsame Erkennung der Stadt. Wird nämlich fälschlicherwei¬ se eine schnelle Situation {Landstraße oder Autobahn) in einer Stadt ausgewählt, so werden aufgrund des großen Auswahlbereichs auch Objekte aus großer Entfernung gewählt. Innerhalb einer Stadt sollte der Benutzer aber nur Objekte in seiner unmittelbaren Nähe präsentiert bekommen, so dass der Benutzer die Möglichkeit bekommt, das ihm präsentierte Objekt auch visuell zu erfassen.

Beim Verlassen der Autobahn und der anschließenden Fahrt in das Stadtgebiet wird der Situationstyp Stadt nur unwesent¬ lich schneller erkannt als bei der Benutzung des Zeitfens- ters mit der Länge von 300 Sekunden (Fig. 35) . Allerdings erfolgte der Übergang vom Situationstyp Stadt zum Situati¬ onstyp Landstraße im Bereich B zu schnell, da sich der Benutzer in diesem Bereich im Stadtgebiet befindet und sich mit einer Höchstgeschwindigkeit von 60 km/h fortbewegt. Im Bereich C wird analog zu den Ergebnissen mit der Fenster¬ länge von 300 Sekunden das Stadtgebiet nicht als solches detektiert.

Der zweite Schritt bei der dynamischen Objekt-Auswahl nach der Situationsbestimmung ist die Anpassung der geographi¬ schen Auswahlparameter anhand parametrisierter Adaptions¬ funktionen. Fig. 36 zeigt eine Testfahrt mit dynamischer Parameteranpassung. Für eine bessere Veranschaulichung der Funktionalität wurde jeweils für eine Situation exempla¬ risch die Benutzerposition und der dazugehörige Auswahlbe¬ reich dargestellt. Die erste Benutzerposition (1) zeigt den Auswahlbereich für den Situationstyp Landstraße. In der Stadt detektiert das Adaptionsmodul anhand der charakteris- tischen Bewegungsmerkmale den Situationstyp Stadt. Die Dimensionen des Auswahlbereichs, die sich für diese Situa¬ tion ergeben, zeigt die nächste Benutzerposition (2) . Der letzte Abschnitt der Testfahrt verläuft auf der Autobahn. Nach der Detektion der Situation Autobahn werden die Aus- wahlparameter entsprechend angepasst, wie anhand der letz¬ ten Benutzerposition (3) zu sehen ist. Der große Auswahlbe¬ reich für die Situationstypen Autobahn und Landstraße stellte sich bei Fahrten in der Nähe einer Stadt als gra¬ vierendes Problem dar. Durch die Auswahlentfernungen von einigen Kilometern werden viele Objekte, die eigentlich für eine Wiedergabe in einer Stadt bestimmt sind, bereits außerhalb der Stadt ausgewählt.

Fig. 37 verdeutlicht das geschilderte Problem. Es zeigt eine Testfahrt in Erlangen, bei der der Benutzer über die Autobahn in die Stadt hineinfährt. Während sich der Benut¬ zer auf der Autobahn befindet, werden kontinuierlich Objek¬ te aus der Stadt ausgewählt und wiedergegeben. Die Auswahl eines Objekts ist durch Auswahllinien dargestellt, die die Objektposition mit der Position, an der die Auswahl erfolg¬ te, verbindet. Dieses Auswahlverhalten besitzt zwei wesent¬ liche Nachteile. Ein Nachteil ist die Überflutung des Benutzers mit zahlreichen Objektwiedergaben. Viele Informa¬ tionsobjekte und deren Multimedia-Inhalte sind für eine Wiedergabe in unmittelbarer Nähe bestimmt. Ein weiterer Nachteil^" ist die nochmalige Auswahl und Wiedergabe eines Objekts, das bereits aus der Autobahn-Situation ausgewählt worden ist und für eine erneute Auswahl nicht verfügbar ist, obwohl der UMIS-Benutzer sich direkt vor diesem Objekt befindet. Objekte stehen für eine erneute Auswahl nicht zur Verfügung, wenn die spezifizierte Wiederholungszahl er¬ reicht worden ist.

Das geschilderte Problem tritt nicht nur in Städten auf. Generell zeigte sich, dass bei vielen Informationsobjekten eine Auswahl aus großer Entfernung nicht erwünscht ist.

Im Rahmen dieser Arbeit sollte das ÜMIS-System auch für eine Verwendung als Fußgänger getestet werden. Durch eine inzwischen vorhandene Portierung von ÜMIS für das Betriebs¬ system Windows CE, ist es inzwischen möglich, das System mit einem PDA als Hardware-Plattform zu verwenden.

Die im Adaptionsmodul verwendeten Situationstypen zur dynamischen Parameteranpassung bei der Verwendung von UMIS bei der Fortbewegung als Fußgänger beziehungsweise bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten erwiesen sich teilweise als ungeeignet. Das Hauptproblem ergab sich durch falsche Richtungsangaben, wenn der Benutzer in kurzen Abständen seine Richtung änderte, sich langsam (ca. 0 bis 1,5 km/h) oder gar nicht bewegte. Die verwendeten Auswahlentfernungen waren für eine anschauliche Wiedergabe nicht immer geeig- net, da die Auswahlbereiche zu groß waren. Für eine an^¬ schauliche Wiedergabe der Informationsobjekte sollten die Auswahlbereiche so gewählt werden, dass sich die wiederge- gebenen Objekte in unmittelbarer Nähe bzw. Sichtweite befinden.

Bei den bisherigen Auswahlverfahren wird die besondere Beschaffenheit und die geographische Umgebung eines Infor¬ mationsobjekts nicht berücksichtigt. Die Informationsobjek¬ te werden nur durch ihre Position beschrieben. Anhand einiger ausgewählter Beispiele soll zunächst gezeigt wer¬ den, dass die bisherige geographische Objektbeschreibung allein durch Längen- und Breitengrad eine gezielte und anschauliche Wiedergabe für sämtliche Objekte nicht gewähr¬ leisten kann. Weiterhin wird das Problem mit unpositionier- ten Objekten erläutert, die zwar keine Position besitzen, für die aber dennoch in bestimmten Fällen eine gezielte Wiedergabe wünschenswert und teilweise notwendig ist. Anhand von Beispielen soll im Folgenden diese Problematik verdeutlicht werden.

Informationsobjekte, wie z. B. Gebäude, unterscheiden sich teilweise stark in ihren Größenordnungen. Die unterschied¬ lichen räumlichen Ausmaße bewirken, dass einige Informati¬ onsobjekte bereits aus größerer Entfernung sichtbar sind. Bei der Erstellung der Beschreibungsdatei ist dem Autor keine Möglichkeit gegeben, die Sichtweite eines Informati- onsobjekts bei der Beschreibung zu definieren. Anhand eines Beispiels soll dieses Problem anschaulich dargestellt werden.

Bei den Testfahrten in München wurde die Problematik der verschiedenen Sichtweiten von Objekten besonders deutlich. Der Olympiaturm, der in Fig. 38 zu sehen ist, ist ein gutes Beispiel für ein Objekt, das aus einer großen Entfernung zu sehen ist. Weiterhin ist in der Figur ein kleines Geschäft in München abgebildet, das im Gegensatz zum Olympiaturm für den Benutzer lediglich sichtbar ist, wenn er sich in unmit¬ telbarer Nähe befindet. Ein weiteres Problem, das eine anschauliche Präsentation der Objekte einschränkt, sind Sichthindernisse, die ausge¬ hend vom aktuellen Standort des Benutzers einen freien Blick auf das Informationsobjekt teilweise oder ganz ver- hindern. Bei der Wiedergabe von einigen Objekten setzt der Autor voraus, dass der Benutzer das Objekt sehen kann und erstellt ausgehend von dieser Annahme entsprechend den Inhalt der Wiedergabe.

Im Folgenden wird ein Beispiel gezeigt, bei dem der Autor davon ausgeht, dass der Benutzer eine freie Sicht auf das Objekt hat und sich in unmittelbarer Nähe befindet. Beim Informationsobjekt handelt es sich zum Beispiel um den Brunnen im Schlosspark der Stadt Erlangen. Fig. 39 zeigt die entsprechende Testsituation, bei der sich der Benutzer in der Nähe des Informationsobjekts befindet, aber seine Sicht auf den Brunnen durch ein Gebäude verhindert wird.

Neben den Objekten mit eindeutiger Positionsangabe gibt es noch Informationsobjekte, die keinen definierten Standort besitzen. Diese werden „unpositionierte Objekte" genannt. Eingesetzt werden sie beispielsweise für die Wiedergabe von allgemeinen Informationen oder Zwischenmusik. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Wiedergabe von Regionsinformationen, die für ein definiertes Gebiet relevant sind, sich aber nicht genau einer Position zuordnen lassen. Das Problem bei der Benutzung eines unpositionierten Objekts als Regionsin¬ formation ist die gezielte Wiedergabe des Beitrags in dem relevanten Gebiet. Beim bisherigen Auswahlprozess gibt es keine Möglichkeit die Auswahl von Regionsinformationen gezielt wiederzugeben.

Anhand der Teststrecke in der Fränkischen Schweiz sollen einige problematische Punkte aufgezeigt werden:

Für das Gebiet der Fränkischen Schweiz existiert neben den „positionierten Objekten" auch eine Regionsinformation, die als „unpositioniertes Objekt" vorliegt. Diese vorhandenen Regionsinformation soll dem Benutzer, bevor er sich in das Gebiet begibt, allgemeine Informationen über die Fränkische Schweiz geben. Für die gezielte Ansage dieser unpositio- nierten Information mit den vorhandenen Auswahlroutinen wird die im Folgenden beschriebene Methode verwendet, die aber eine unbefriedigende Lösung darstellt. Bei dieser Methode werden zunächst sämtliche Informationsobjekte der Fränkischen Schweiz in einem Datei-Ordner abgelegt. Der Benutzer muss anschließend, bevor er in das betreffende Gebiet fährt, diesen Ordner in ÜMIS auswählen und anschlie¬ ßend UMIS starten. In diesem Fall würde die Regionsinforma¬ tion unmittelbar nach dem Start des UMIS-Systems wiederge¬ geben werden, falls sich kein positioniertes Objekt im Auswahlbereich befindet. Diese Lösung hat einige entschei- dende Nachteile. Der Grundgedanke des Systems, dass die benötigten Benutzer-Interaktionen auf ein Minimum reduziert werden sollen, ist hier nicht gegeben. Die Notwendigkeit, dass der Benutzer abhängig von seinem Standort den Datei- Ordner auswählt, der die Objekte in seiner Umgebung ent- hält, macht das System für den Benutzer unattraktiv und unflexibel.

Ein wichtiges Einsatzgebiet von UMIS ist die Unterstützung von Besichtigungstouren entlang fester, vorgegebener Stre- cken, bei denen der Autor die Reihenfolge der Objektwieder¬ gaben weitestgehend festlegen möchte. Die Festlegung dieser Reihenfolge erfolgt allerdings nur durch die geographische Position der Informationsobjekte und stößt in vielen Situa¬ tionen an ihre Grenzen. Ein Beispiel hierfür ist der Ein- satz von UMIS als digitaler Reiseführer auf einem Passa¬ gierschiff der Salzburg-Schifffahrt. Für diese Besichti¬ gungstour muss das UMIS-System vor der Rückfahrt mit einem neuen Datensatz erneut gestartet werden, da ansonsten Objekte, welche für eine Wiedergabe auf der Rücktour be- stimmt sind, bereits auf der Hintour wiedergegeben werden würden. Das Auswahlverfahren mit statischen Auswahlparametern erwies sich bei den in dieser Arbeit durchgeführten Test¬ fahrten als zu unflexibel. Bei diesem Verfahren wird die aktuelle Umgebungssituation bei der Wahl der Auswahlberei- che nicht berücksichtigt. Die statischen Auswahlparameter führten daher zu unbefriedigenden Ergebnissen bei der geographischen Auswahl.

Das erweiterte Auswahlverfahren mit dynamischen Auswahlpa- rametern berücksichtigt die aktuelle Umgebungssituation, um die geographischen Auswahlbereiche anzupassen. Bei der Evaluierung zeigte sich, dass die Bestimmung der Umgebungs¬ situation der kritische Faktor bei der dynamischen Parame¬ teradaption ist. Die Verwendung von Durchschnittswerten bei der Berechnung von Bewegungsmerkmalen führte zu einer trägen Situationserkennung. Die träge Situationserkennung führte beispielsweise in bestimmten Fällen zur Verwendung von zu großen Auswahlbereichen. Da die anschauliche Wieder¬ gabe von Informationsobjekten in den meisten Fällen nur in der unmittelbaren Umgebung des Objekts gegeben ist, sollte die Wahl von zu großen Auswahlbereichen unbedingt vermieden werden. Die dynamische Adaption der Auswahlparameter erwies sich bei korrekter Situationserkennung als zufriedenstel¬ lend.

Es wurde anhand einiger Beispielsituationen gezeigt, dass für eine gezielte Wiedergabe von Informationsobjekten die alleinige Beschreibung durch geographische Längen- und Breitengrade ungenügend ist. Aus diesem Grund kann das bisherige geographische Auswahlverfahren in bestimmten Fällen diese Anforderung nicht erfüllen.

Für eine gezielte Wiedergabe ist die Berücksichtigung der unmittelbaren Umgebung, der Sichtweite und der räumlichen Ausmaße des Informationsobjekts notwendig. Die in diesem Abschnitt gewonnenen Erkenntnisse werden im nächsten Ab¬ schnitt dazu verwendet, um den geographischen Auswahlpro- zess dahingehend zu erweitern. Bei der Evaluierung der Funktionsweise des Adaptionsmoduls zeigten sich im Wesentlichen drei Probleme.

Ein Problem ist die zuverlässige Bestimmung der aktuellen Umgebungssituation des Benutzers, die für die folgenden Adaptionsschritte maßgeblich ist. Weiterhin werden bei großen Auswahlbereichen Objekte aus großer Entfernung ausgewählt, die eigentlich für eine Auswahl in unmittelba- rer Nähe bestimmt sind. Dadurch wird eine anschauliche Wiedergabe verhindert. Ein weiteres Problem ist die fehlen¬ de Fußgängersituation. Im Folgenden werden jeweils die Optimierungs-Ansätze für die genannten Probleme vorge¬ stellt.

Bei der Bestimmung der aktuellen Umgebungssituation (Stadt, Landstraße, Autobahn) werden drei charakteristische Bewe- gungsmerkmale herangezogen. Die dafür zuständige Einheit im Physical Adaptation Module vergleicht, bei welcher Situati- on die berechneten Bewegungsmerkmale die meisten Kriterien erfüllen. Der Situationstyp mit den meisten Übereinstimmun¬ gen wird als aktuelle Situation selektiert.

Bei den Evaluierungs-Testfahrten wurden die durchschnittli- chen Werte der Geschwindigkeit, der Anhaltedauer und der Anhaltehäufigkeit für die Situationsbestimmung herangezo¬ gen. Die Ergebnisse zeigten, dass anhand dieser Parameter eine zuverlässige Bestimmung der Situation nur bedingt möglich ist. Aus diesem Grund sollen einige neue Lösungsan- sätze vorgestellt werden, die eine potentielle Verbesserung der Situationserkennung ermöglichen.

Wie bereits festgestellt wurde, müssen zu große Auswahlbe¬ reiche vermieden werden. Bei der bisherigen Situationsbe- Stimmung, konnte eine Fahrt in eine Stadt nicht als Situa¬ tionstyp Stadt detektiert werden, solange sich der Benutzer kontinuierlich ohne jegliche Anhaltevorgänge fortbewegt. Die fehlenden Elemente Anhaltehäufigkeit und Anhaltedauer schließen in solchen Fällen den Situationstyp Stadt aus. Der folgende Ansatz richtet sich daher nur nach der durch¬ schnittlichen Geschwindigkeit und würde hier zu einer schnelleren Detektion der „sicheren" kleinen Auswahlberei- che führen. Den prinzipiellen Ablauf zeigt Fig. 40. Sobald ein neuer Wert für die Durchschnittsgeschwindigkeit vor¬ liegt, wird zunächst überprüft, ob dieser Wert zwischen der minimalen und maximalen durchschnittlichen Geschwindigkeit für den Situationstyp Stadt (kleinste Auswahlbereiche) liegt. Liegt der Wert in diesem Bereich, dann wird diese Situation übernommen. Falls der Wert der Durchschnittsge¬ schwindigkeit nicht in diesem Bereich liegt, wird in einem nächsten Schritt überprüft, ob der Wert zwischen dem mini¬ malen und maximalen Wert des Situationstyps Landstraße (mittlerer Auswahlbereiσh) liegt. Falls diese Bedingung erfüllt ist, wird diese Situation ausgewählt, ansonsten der Situationstyp Autobahn (große Auswahlbereiche) .

Der im letzten Abschnitt vorgestellte Ansatz verwendet zur Situationsbestimmung die durchschnittliche Geschwindigkeit als alleiniges Kriterium. Dies führt zu einer relativ trägen Situationsbestimmung. Durch eine Verkleinerung des Zeitfensters kann diese Trägheit vermindert werden, jedoch wird in diesem Fall die Empfindlichkeit der Situationsbe- Stimmung gegenüber kurzzeitigen Geschwindigkeitsschwankun¬ gen erhöht. Für den folgenden Lösungsansatz wird daher zur zuverlässigen Bestimmung des Situationstyps Stadt neben der Durchschnittsgeschwindigkeit auch die aktuelle Geschwindig¬ keit betrachtet. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, dass beispielsweise in Städten oder allgemein in bewohnten Gebieten, in denen der Situationstyp Stadt erwünscht ist, eine niedrige Geschwindigkeit vorgeschrieben ist. Das dazugehörige Flussdiagramm ist in Fig. 41 dargestellt. Bei den Parameterwerten handelt es sich um Beispielwerte, die bei der folgenden Evaluierung entsprechend angepasst werden müssen. Der Lösungsansatz aus dem letzten Abschnitt ermöglicht eine schnelle Situationserkennung des Situationstyps Stadt aus einer „schnellen" Situation. Beim Übergang vom Situations¬ typ Stadt zu einem „schnelleren" Situation ist jedoch eine erhöhte Trägheit wünschenswert.

Daher wird im folgenden Lösungsansatz eine Kombination der bisherigen Situationsbestimmung mit der zusätzlichen Einbe¬ ziehung der aktuellen Geschwindigkeit verwendet. Dieser Lösungsansatz hat den Vorteil, dass der Situationstyp Stadt schnell detektierbar ist und dennoch beim Verlassen einer Stadt aufgrund der Trägheit der Situationserkennung nicht unmittelbar der Situationstyp Landstraße oder Autobahn gewählt wird. Bei der Verwendung der aktuellen Geschwindig- keit könnten weitere Grenzwerte für die Situationsbestim¬ mung eingeführt werden. Fig. 42 zeigt einen erweiterten Lösungsansatz, der sich prinzipiell in drei Schritten aufteilt. Der erste Schritt besteht aus der Überprüfung, ob die aktuelle Geschwindigkeit innerhalb der Grenzwerte des Situationstyps Stadt liegt. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann erfolgt die unmittelbare Auswahl dieses Situati¬ onstyps. Liegt der Grenzwert nicht in diesem Bereich, dann erfolgt die Bestimmung der Situation mit den bisherigen Auswahlroutinen, wie sie bereits beschrieben wurden. Nach dieser vorläufigen Situationsauswahl werden im letzten Schritt die üblichen Geschwindigkeitsbegrenzungen der drei Situationstypen überprüft um die Trägheit des bisherigen Verfahrens zu reduzieren.

Wie bereits festgestellt wurde, sind die im Adaptionsmodul verwendeten Situationstypen zur dynamischen^' Parameteranpas¬ sung bei der Verwendung von UMIS als Fußgänger beziehungs¬ weise bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten teilweise unge¬ eignet.

Das Hauptproblem ergibt sich durch die falschen Richtungs¬ angaben, wenn der Benutzer in kurzen Abständen seine Rich¬ tung ändert, sich langsam (ca. 0 bis 1,5 km/h) oder gar nicht bewegt. In diesen Fällen sollten Richtungsansagen durch das UMIS-System unterdrückt werden, da die Richtig¬ keit dieser Angaben nicht sichergestellt ist. Weiterhin sollte der Auswahlbereich verkleinert werden, damit für eine anschauliche Wiedergabe nur Objekte in Sichtweite bzw. Reichweite des Benutzers ausgewählt werden.

Das Adaptionsmodul wurde deshalb im Rahmen dieser Arbeit um den Situationstyp Fußgänger erweitert. Im Folgenden werden die einzelnen Adaptionsschritte für diesen neuen Funktions¬ typ vorgestellt.

Die Verwendung der durchschnittlichen Anhaltedauer oder Anhaltehäufigkeit ist als Bewegungsmerkmal für die Bestim- mung dieses Situationstyps nicht sinnvoll, da das Verhalten eines Fußgängers sehr unterschiedlich sein kann. Aufgrund der sehr niedrigen Fortbewegungsgeschwindigkeit eines Fußgängers, die in der Regel unterhalb von 6 km/h liegt, wird bei der Situationserkennung nur die aktuelle Geschwin- digkeit berücksichtigt.

Die zur Anpassung verwendeten Adaptionskurven wurden an¬ hand, der in dieser Arbeit gewonnen Ergebnisse aus der Evaluierung, entsprechend parametrisiert.

• Obere und untere Auswahlentfernungen des primären Auswahlbereichs

Die Adaption der Auswahlentfernung des primären Aus- wahlbereichs zeigt die Kurve in Fig. 43. Die obere Auswahlentfernung liegt zwischen 50 und 75 Metern. Bei Geschwindigkeiten unterhalb von 2 km/h sind die vom GPS-Empfänger gelieferten Richtungsangaben unzuverläs¬ sig. Wegen der fehlenden Richtungsangabe sollten daher nur Objekte in unmittelbarer Nähe bzw. Sichtweite des Benutzers ausgewählt werden. Bei einer Geschwindigkeit über 2 km/h wird die Auswahlentfernung erhöht. Die un¬ tere Auswahlentfernung liegt konstant bei Null. • Obere und untere Auswahlβntfernungen des sekundären Auswahlbereichs

Die Kurve in Fig. 44 zeigt die untere und obere Aus¬ wahlentfernung des sekundären Auswahlbereichs. Bei ei¬ ner Geschwindigkeit unter 2 km/h wird der sekundäre Bereich nicht mehr verwendet. Unterhalb dieser Ge¬ schwindigkeit sind die gelieferten Richtungsansagen des GPS-Empfängers nicht zuverlässig. Aus diesem Grund können Objekte, die sich nicht in unmittelbarer Nähe, also nicht im primären Auswahlbereich, befinden, ohne eine Richtungsangabe schwer lokalisiert werden. Da¬ durch werden nur Objekte im primären Auswahlbereich berücksichtigt. Bewegt sich der Benutzer mit einer Ge¬ schwindigkeit über 2 km/h, so erfolgt eine Erhöhung der Auswahlentfernung.

• Auswahlwinkel Die Auswahlwinkel spielen bei der Adaption innerhalb des Situationstyps Fußgänger eine untergeordnete Rol¬ le. Innerhalb dieser Situation besteht keine Notwen¬ digkeit den Auswahlbereich durch einen Auswahlwinkel einzuschränken. Der Benutzer, der zu Fuß unterwegs ist, kann jederzeit problemlos anhalten und sich das Informationsobjekt in der angesagten Richtung betrach¬ ten. Bei niedrigen Geschwindigkeiten unter 2 km/h kön¬ nen Auswahlwinkel wegen der fehlenden Richtungsangaben nicht ausgewertet werden.

Das Hauptproblem bei der bisherigen dynamischen Objekt- Auswahl war die Auswahl von Informationsobjekten, die für eine Wiedergabe in unmittelbarer Nähe bestimmt waren, aus einer größeren Entfernung. Die beiden Nachteile, die da- durch entstehen, sind die Überflutung des Benutzers mit zahlreichen Objektwiedergaben und die fehlende Wiedergabe von Objekten, die bereits angesagt wurden, wenn sich der Benutzer ihnen später direkt nähert. Eine Erweiterung der Objekt-Beschreibungsdatei und eine entsprechende Anpassung der Auswahlroutine beseitigt dieses Problem. Das neue Prinzip erlaubt dem Autor die Situations- typen zu definieren, die für eine Auswahl des Objekts in Frage kommen. Die möglichen Situationen sind Autobahn, Landstraße, Stadt und der neu eingeführte Situationstyp Fußgänger. Das Datenfeld, welches diese Angaben enthält, besitzt die Bezeichnung Situation gefolgt von den engli- sehen Bezeichnungen für die zulässigen Situationstypen. Die aufgezählten Situationstypen sind jeweils durch ein Komma getrennt. Fig. 45 zeigt das entsprechende Datenfeld aus einer Beschreibungsdatei eines Objekts, dass nur aus den Situationen Stadt oder Fußgänger ausgewählt werden darf.

Der in dieser Arbeit modifizierte Ablauf der geographischen Objekt-Auswahl ist in Fig. 46 dargestellt.

Informationsobjekte, die keine explizit definierten Aus- Wahlsituationen besitzen, werden wie bisher durch die Auswahlroutine verarbeitet, sind also in jeder Situation auswählbar. Diese Erweiterung beseitigt nicht nur die oben erwähnten Probleme, sondern beschleunigt außerdem in be¬ stimmten Fällen den Auswahlprozess. Ein Objekt, das für die aktuelle Situation nicht verfügbar ist, kann bereits nach dem ersten Auswahlschritt als solches detektiert werden und unnötige weitere Abfragen werden vermieden. In bestimmten Situationen ist daher eine deutliche Reduzierung der Re¬ chenzeit möglich.

Ein neuer Lösungsansatz, der durch die Einführung von objektabhängigen Auswahlbereichen eine entscheidende Ver¬ besserung bei der geographischen Auswahl ermöglicht, wird im folgendem Abschnitt vorgestellt. Die Notwendigkeit eines neuen Konzepts, das eine zielgerichtete Auswahl von Objek¬ ten gewährleistet, zeigte sich bei der Evaluierung in verschiedenen Situationen. In einem ersten Schritt wird die Motivation anhand eines kurzen Rückblicks auf die Evaluierungsergebnisse vorge¬ stellt. Anschließend werden die Anforderungen an das neue Konzept aufgestellt. Das auf Basis der Anforderungen erar- beitete Prinzip und die Funktionsweise wird anschließend beschrieben. Ein Abschnitt befasst sich mit der Implemen¬ tierung des Konzepts und den entsprechenden Algorithmen. Abschließend wird eine Kombination zwischen der bisherigen und der neuen Auswahlroutine erläutert.

Die geographische Beschreibung eines Informationsobjekts nur anhand seiner geographischen Position erwies sich bei den im Rahmen dieser Diplomarbeit durchgeführten Testfahr¬ ten und Simulationen als nicht ausreichend. Es zeigte sich, dass bei vielen Informationsobjekten ein definierter ob¬ jektabhängiger Relevanzbereich sinnvoll ist. Dies ist ein Gebiet, in dem die Auswahl eines Objekts erlaubt ist. Die Motivationen sind dabei vielfältig. Die folgende Aufzählung wiederholt die wichtigsten Erkenntnisse der Evaluierung:

• Unterschiedliche Auswahlentfernungen für Objekte

Informationsobjekte, wie z. B. Gebäude, besitzen un¬ terschiedliche Größenordnungen. Der Autor besitzt bei dem bisherigen keine Möglichkeit, unterschiedliche Sichtweiten bzw. Entfernungen, aus denen ein Objekt ausgewählt werden darf, zu definieren. Der Olympiaturm in München beispielsweise wird ebenso wie ein Restau¬ rant in einer kleinen Seitenstraße nur anhand seiner Position beschrieben.

• Ansage von Objekten, wenn sie für den Benutzer sicht¬ bar sind

Eine anschauliche Wiedergabe von Informationsobjekten ist in der Regel besonders im innerstädtischen Bereich dann gegeben, wenn für den Benutzer während der Wie¬ dergabe die Objekte sichtbar sind. Bei einigen Objek- ten setzt der Autor der Beschreibungsdatei dieses vor¬ aus und erstellt entsprechend den Inhalt der Wiederga¬ be. Die freie Sicht in einer Stadt ist durch Sichthin¬ dernisse wie z. B. Gebäude jedoch in den meisten Fäl- len teilweise oder nicht gegeben.

• Gezielte Ansage von Regionsinformationen

Ein weiteres Problem ist die gezielte Ansage von Regi- onsinformationen. Diese Informationen sind für ein größeres, jedoch wohl definiertes Gebiet relevant und sollten aus diesem Grund wiedergegeben werden, sobald sich der Benutzer in diesem Bereich befindet. Die bis¬ herige Realisierung als positioniertes oder unpositio- niertes Objekt ist für diese Art von Informationen nicht geeignet. Während positionierte Objekte in einem örtlich sehr eingegrenztem Bereich wiedergegeben wer¬ den, ist die Wiedergabe von unpositionierten Objekten zeitlich und örtlich Undefiniert.

• Festlegung der Wiedergabe-Reihenfolge

Ein wichtiges Einsatzgebiet von UMIS ist die Unter¬ stützung von Besichtigungstouren entlang fester, vor- gegebener Strecken, bei denen der Autor die Reihenfol¬ ge der Objektwiedergaben weitestgehend festlegen möch¬ te. Die Festlegung dieser Reihenfolge erfolgt aller¬ dings nur durch die geographische Position der Infor¬ mationsobjekte und stößt in vielen Situationen an ihre Grenzen. Anhand des Beispiels aus Salzburg, wo UMIS als virtueller Reisebegleiter auf einem PassagierschiD zum Einsatz kommt, wurden die prinzipiellen Schwierig¬ keiten deutlich. Für diese Besichtigungstour muss das UMIS-System vor der Rückfahrt mit einem neuen Daten- satz erneut gestartet werden.

Die bisherige geographische Auswahl erfolgt nur relativ zum Benutzer, in Abhängigkeit von Position, Richtung und Ge- schwindigkeit. Das neue Verfahren erlaubt dem Autor der Informationsobjekte, den Bereich, in dem das Objekt ausge¬ wählt werden kann, individuell einzuschränken. Aus diesem Grund werden die objektabhängigen Relevanzbereiche einge- führt. Falls für ein Objekt ein objektabhängiger Relevanz¬ bereich definiert ist, gelten für die geographische Auswahl folgende Bedingungen:

• Das Objekt muss zunächst gemäß aktueller Benutzerposi- tion ausgewählt sein. Diese Bedingungen entspricht der bisherigen geographischen Auswahl.

• Zusätzlich muss sich der Benutzer im vom Autor des Informationsobjekts definierten objektabhängigen ReIe- vanzbereich befinden. Falls diese Bedingung nicht er¬ füllt ist, erfolgt keine Auswahl.

Dieser Abschnitt stellt die detaillierten Anforderungen an das neue Konzept der objektabhängigen Relevanzbereiche vor. Die Anforderungen wurden hauptsächlich auf Basis der Ergeb¬ nisse der Evaluierungen erarbeitet.

Im Folgenden wird ein Überblick über die konkreten Anforde¬ rungen und Fähigkeiten gegeben, die bei der Entwicklung eines neuen Konzepts für die geographische Auswahl anhand objektabhängiger Relevanzbereiche sinnvoll erscheinen. Die detaillierte Umsetzung dieser Anforderungen beschreiben die nachfolgenden Abschnitte.

• Definition von geometrischen Grundformen für die objektabhängigen Relevanzbereiche

Bei der Beschreibung von objektabhängigen Relevanz¬ bereichen sollten verschiedene zweidimensionale ge- ometrische Grundformen zur Verfügung gestellt wer¬ den. Die Definition der Grundformen sollte sich an den in der Praxis erarbeiteten typischen Problem¬ fällen orientieren. Objektabhängige Relevanzbereiche sollen sowohl auf die „positionierten" als auch auf die „unpositio- nierten" Objekte anwendbar sein.

Die geometrischen Grundformen sollen keine fest de¬ finierten Größen besitzen, sondern beliebig para- metrisierbar sein.

- Die Beschreibung der geometrischen Grundformen er¬ folgt unter anderem durch geographische Standard- Koordinaten. Weiterhin stehen Entfernungs- und Winkelangaben zur Verfügung.

- Um eine leichte Erzeugung und Zuordnung der Verwal¬ tungsdaten zu jedem Objekt sicherzustellen, werden die entsprechenden Informationen wie bisher zusam¬ men mit der jeweiligen Objektbeschreibung in einer separaten Datei gespeichert.

• Bestimmung der relativen Lage eines Benutzers zu einem objektabhängigen Relevanzbereich

Für die definierten objektabhängigen Relevanzbereiche soll die relative Lage des Benutzers zu einem objekt¬ abhängigen Relevanzbereich bestimmbar sein. Bei der Bestimmung der relativen Lage ist lediglich interes¬ sant, ob die aktuelle Benutzerposition sich in einem objektabhängigen Relevanzbereich befindet oder nicht.

• Definition eines objektabhängigen Relevanzbereichs

Ein objektabhängiger Relevanzbereich soll aus der Kom¬ bination der zur Verfügung stehenden geometrischen Grundformen erstellt werden. Zu diesem Zweck soll ein boolscher Ansatz entwickelt werden, der beliebige Ver¬ knüpfungen geometrischer Grundformen im Rahmen eines boolschen Ausdrucks erlaubt. Geometrische Grundformen sollen dabei explizit ein- und auch ausschließbar sein.

• Kompatibilität des neuen Auswahlverfahrens mit dem bisherigen Verfahren

Das neue Konzept soll sowohl in der Lage sein, das bisherige Auswahlverfahren komplett zu ersetzen, als auch als zusätzliche Komponente integrierbar sein. Bei der Benutzung als zusätzliche Komponente wird die An¬ forderung gestellt, dass bei fehlender Angabe eines objektabhängigen Relevanzbereichs das System das bis¬ herige Auswahlverfahren verwendet.

• Erweiterung der Testumgebung

Zur Evaluierung des neuen Verfahrens soll der Logfile- Viewer um die Darstellung der objektabhängigen Rele¬ vanzbereiche erweitert werden.

Der folgende Abschnitt gibt zunächst einen Überblick über das Prinzip der objektabhängigen Relevanzbereiche. An¬ schließend folgt eine detaillierte Beschreibung der einzel¬ nen Arbeitsschritte und der detaillierten Funktionsweise.

Anhand der Fig. 47 wird das grundlegende Prinzip der ob¬ jektabhängigen Relevanzbereiche beschrieben. Die Figur zeigt zwei Informationsobjekte und deren Relevanzbereiche. Weiterhin ist ein exemplarischer Streckenverlauf darge- stellt. Solange sich der Benutzer außerhalb eines objektab¬ hängigen Relevanzbereichs bewegt, erfolgt keine Auswahl dieses Objekts, selbst wenn die Objekt-Auswahl gemäß des bisherigen geographischen Auswahlverfahrens in Frage käme. Die entsprechenden Abschnitte der Strecke sind in der Fig. rot markiert. Sobald sich der Benutzer jedoch innerhalb eines objektabhängigen Relevanzbereichs befindet, steht das Objekt für eine Auswahl zur Verfügung. In Fig. 47 kann zum Beispiel das Informationsobjekt A ausgewählt werden, Solan- ge sich der Benutzer in dessen objektabhängigen Relevanzbe¬ reich befindet. Der betreffende Streckenverlauf ist grün dargestellt. Die Auswahl in diesem Beispiel findet unmit¬ telbar nach dem Eintritt in den objektabhängigen Relevanz- Bereich von Objekt A statt, weil zu diesem Zeitpunkt keine anderen Objekte zur Auswahl stehen.

Dieser Abschnitt führt vier geometrische Grundformen ein, die bei der Beschreibung von objektabhängigen Relevanzbe- reichen zur Verfügung stehen. Die folgende Auflistung stellt die vier geometrischen Grundformen zusammen mit den dazugehörigen Parametern allgemein und mathematisch vor.

• Kreis

Ein wesentliches Problem bei der Objektbeschreibung durch den Autor, ist die nicht vorhandene Möglichkeit, verschiedene Auswahlentfernungen zu vergeben. Die Ein¬ führung der Kreisform beseitigt dieses Problem. Für die Beschreibung ist lediglich die Angabe des Mittel¬ punkts in geographischen Standard-Koordinaten und der Radius in Metern notwendig. Der Mittelpunkt des Krei¬ ses muss nicht identisch mit der Position des Objekts sein. Fig. 48 zeigt die entsprechende Form und die be- nötigten Parameter.

• Winkelbereich

Bei dieser Grundform kann ein Winkelbereich angegeben werden, der nicht durch die Entfernung eingeschränkt ist, sondern nur durch einen definierten Start- und Stoppwinkel. Der Bereich ist durch die Angabe eines Ursprungs und durch zwei Winkel festgelegt, wie in Fig. 49 dargestellt. Für die Angabe eines Winkels ist eine gemeinsame Bezugsrichtung notwendig. Als gemein¬ same Bezugsrichtung ist die Himmelsrichtung Nord defi¬ niert. Die Angabe der Winkel erfolgt relativ zur Rich¬ tung Norden (entspricht 0°) . Der Winkelbereich beginnt mit der Angabe des öffnenden Winkels und endet mit dem schließenden Winkel. Beide Werte müssen im Bereich [0° - 360°] liegen. Die Orientierung verläuft im Uhrzei¬ gersinn.

• Kreissegment

Das Kreissegment stellt die Kombination aus Kreis und Winkelbereich dar. Diese Grundform ermöglicht die An- gäbe einer Auswahlentfernung und eines Winkelbereichs. Die benötigten Parameter sind die Vereinigungsmenge aus Kreisparametern und Winkelbereichsparametern. Fig. 50 zeigt ein Kreissegment zusammen mit den benötigten Parametern.

• Polygon

Das Polygon ist eine geschlossene Figur, die durch ein Tupel von n Punkten

P = (P₁, P₂, ... , P_n), P_n e R²

eindeutig definiert ist. Die Punkte werden als Eck¬ punkte bezeichnet. Ein Tupel bezeichnet eine geordnete Zusammenstellung von Objekten, bei der im Gegensatz zu Mengen eine Reihenfolge festgelegt ist. Die Seiten o- der Kanten eines Polygons sind durch die Strecken ^pi^pi₊i (i = 1, • • • r n - 1) und P_nP₁ festgelegt. Ein Po^¬ lygon muss weiterhin mindestens 3 Eckpunkte besitzen. Die hier eingeführten Bezeichnungen sind in Fig. 51 zur besseren Veranschaulichung dargestellt.

Polygone lassen sich in verschiedene Typen untertei¬ len, wie in Fig. 52 dargestellt. Zunächst können PoIy- gone in einfache und komplexe Polygone unterteilt wer¬ den. Bei einem einfachen Polygon schneiden sich die Kanten nur in den Eckpunkten, andernfalls handelt es sich um ein komplexes Polygon. Konvexe Polygone besitzen keine internen Winkel, die größer als 180° sind. Andernfalls handelt es sich um ein konkaves Polygon. Ein konvexes Polygon ist zyk- lisch, wenn alle Eckpunkte auf einem gemeinsamen Kreis liegen. Weiterhin ist ein zyklisches Polygon regulär, wenn sämtliche Kanten die gleiche Länge besitzen.

Nach der Einführung der für UMIS verfügbaren geometrischen Grundformen zur Beschreibung von objektabhängigen Relevanz¬ bereichen, wird in diesem Abschnitt die Bestimmung der relativen Lage der Benutzerposition zu den jeweiligen geometrischen Grundformen behandelt. Bei der Bestimmung der relativen Lage ist lediglich interessant, ob der Benutzer sich innerhalb oder außerhalb einer geometrischen Grundform befindet. Diese Information muss möglichst schnell und effizient ermittelt werden, da während eines UMIS- Auswahlvorgangs Dutzende oder gar Hunderte solcher Berech¬ nungen nötig sein können.

Relative Lage zu einem Kreis

Beim Kreis kann auf einfache Weise bestimmt werden, ob sich der Benutzer innerhalb oder außerhalb befindet. Für die Berechnung ist lediglich die Benutzerposition, der Kreisur¬ sprung und der Radius des Kreises notwendig. In einem ersten Schritt erfolgt die Berechnung des Abstands zwischen dem Mittelpunkt des Kreises und der Benutzerposition. Anschließend wird verglichen, ob die Entfernung zwischen den zwei Punkten größer ist als der Kreisradius. Ist die Entfernung größer, dann liegt die Benutzerposition außer¬ halb des Kreises, andernfalls innerhalb.

Relative Lage zu einem Winkelbereich

Zur Beschreibung der Methode, die die relative Lage eines Benutzers zu einem Winkelbereich berechnet, wird die Fig. 53 zur besseren Veranschaulichung herangezogen. Der Wert des öffnenden und schließenden Winkels liegt zwischen 0° und 360°. Zunächst wird der Winkel φ_AB berechnet, der die Benutzerposition relativ zum Ursprung des Winkelbereichs beschreibt. In einem zweiten Schritt muss unterschieden werden, ob der Wert des öffnenden Winkels φi größer ist als der Winkel des schließenden Winkels φ₂. Ist Cp₁ kleiner als Φ₂, dann liegt die Position des Benutzers innerhalb des Winkelbereichs, wenn zusätzlich φ_AB nicht kleiner als Cp₁ und nicht größer als φ₂ ist. Der andere Fall liegt vor, wenn φ₂ kleiner als Cp₁ ist. In diesem Fall liegt der Benutzer innerhalb des Winkelbereichs, wenn φ_ÄB nicht kleiner als Cp₁ ist oder φ_AB nicht größer als φ₂ ist.

Relative Lage zu einem Kreissegment

Beim Kreissegment werden die Methoden zur Bestimmung der relativen Lage des Kreises und des Winkelbereichs kombi¬ niert. Die Methode zur Bestimmung der Lage bei einem Kreis bestimmt zunächst, ob sich der Benutzer innerhalb des Radius des Kreissegments befindet. Falls das nicht der Fall ist, dann ist die Benutzerposition außerhalb des Kreisseg^¬ ments und das Entscheidungsverfahren endet. Liegt die Position des Benutzers aber in diesem Radius, dann befindet sich der Benutzer im Kreissegment, wenn zusätzlich die Benutzerposition im definierten Winkelbereich liegt.

Relative Lage zu einem Polygon

Zur Bestimmung, ob ein Punkt innerhalb eines Polygons liegt, gibt es verschiedene Verfahren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Ray-Shooting Verfahren gewählt, weil es auf beliebige Polygone angewendet werden kann und dabei äußerst effizient vorgeht (Bjarne Stroustrup: Die C++ Programmiersprache, Addison-Wesley, 1997) .

Die Bestimmung der Lage eines Punkts a innerhalb oder außerhalb eines Polygons p im zweidimensionalen Raum liegt die folgende theoretische Überlegung zugrunde: Man bewegt sich von einem weit entfernten Punkt auf einer geraden Linie zum Punkt a. Bis der Punkt a erreicht wird, werden die Kanten kein oder mehrmals geschnitten. Wenn eine Kante des Polygons einmal geschnitten wird, dann befindet man sich im Polygon. Nach dem nächsten Schnittpunkt liegt man wieder außerhalb des Polygons, solange bis wiederum eine Kante geschnitten wird. Allgemein lässt sich die Aussage treffen, dass sich der Punkt a innerhalb des Polygons p befindet, wenn bei der Bewegung vom weit entfernten Punkt zum Punkt a die Anzahl der Schnittpunkte des Strahls mit den Polygonkanten ungerade ist. Bei einer geraden Anzahl der Schnittpunkte liegt der Punkt a außerhalb des Polygons p. Ein in Fig. 54 dargestelltes Beispiel verdeutlicht diesen Gedankengang. Die Anzahl der Schnittpunkte der Halbgeraden, die ihren Ursprung in a haben, ist ungerade. Eine ungerade Anzahl bedeutet, dass der Punkt innerhalb des Polygons liegt. Die Anzahl der Halbgeraden, die vom Punkt b ausgehen, sind gerade, weil sich dieser Punkt außerhalb des Polygons befindet.

Im Folgenden wird dieser Algorithmus im Detail erläutert.

Jede beliebige Halbgerade, die ihren Ursprung im Punkt a hat (Fig. 54), kann zu diesem Zweck verwendet werden. Aus Gründen der Einfachheit wird deshalb die Halbgerade r_a verwendet, die ihren Ursprung in a hat und horizontal zur x-Achse verläuft. Die Richtung von r_a verläuft in der positiven x-Achsenrichtung. Weiterhin gilt, dass die Rei¬ henfolge der Schnittpunkte mit den Kanten des Polygons irrelevant ist. Die Entscheidung beruht somit nur auf der Parität (Parität ist die Eigenschaft einer Zahl, gerade oder ungerade zu sein) der Schnittpunktanzahl. Auf dieser Feststellung basierend ist es deshalb vollkommen ausrei¬ chend, dass der Algorithmus lediglich die Kreuzung einer Kante detektieren kann und die Parität entsprechend setzt. Eine rechenintensive Simulation einer Bewegung auf einer Halbgeraden entfällt somit.

Die prinzipielle Vorgehensweise ist die Betrachtung der einzelnen Kanten des Polygons. Bei der Betrachtung einer Kante wird jeweils bestimmt, ob die Halbgerade r_a diese schneidet. In diesem Fall wird der Wert eines Paritätsbits, welches auf Null initialisiert war, invertiert. Nach der Abarbeitung sämtlicher Kanten liegt der Punkt a innerhalb des Polygons, wenn der Wert des Paritätsbits 1 ist. Ande¬ renfalls liegt der Punkt außerhalb.

Die Halbgerade r_a kann eine Kante des Polygons auf drei verschiedene Arten schneiden. Der Ursprung der Halbgeraden r_a kann beispielsweise selbst auf der Kante eines Polygons liegen. Die wesentlichen beiden Möglichkeit sind, dass r_a die Kante kreuzt oder überhaupt nicht berührt. Die Kante d in Fig. 55 enthält zum Beispiel den Punkt a, die Kante c wird von r_a gekreuzt. Die Kante e dagegen wird von r_a nicht berührt. Das Ablaufdiagramm in Fig. 56 zeigt den in dieser Arbeit verwendeten Algorithmus zur Bestimmung, ob ein gegebener Punkt a innerhalb eines Polygons p liegt. Der Algorithmus betrachtet dabei die einzelnen Polygonkanten und invertiert jeweils den Wert des Paritätsbits, wenn die Kante von r_a gekreuzt wird. Ist der Wert des Paritätsbits nach der Abarbeitung sämtlicher Kanten 1, dann liegt der Punkt a innerhalb des Polygons, anderenfalls außerhalb. Falls eine Kante den Punkt a enthält, dann liefert der Algorithmus unmittelbar das Ergebnis, dass der Punkt inner- halb des Polygons liegt.

Im Ablaufdiagramm werden bei der Entscheidung, ob r_a die Kante kreuzt, einige Sonderfälle beachtet. Die Sonderfälle treten auf, sobald r_a den Eckpunkt einer Kante schneidet. Im Fall (a) in Fig. 57 muss das Paritätsbit invertiert werden, obwohl r_a eigentlich zwei Kanten kreuzt. In den Fällen (b) und (c) darf sich aber der Wert des Paritätsbit nicht ändern. Liegen die beide Eckpunkte einer Kante auf der Halbgeraden (d-f) , dann darf sich die Parität ebenfalls nicht ändern. Dieses Verhalten kann erreicht werden, wenn das „Kreuzen" einer Kante in diesem Algorithmus wie folgt verstanden wird:

• Eine Kante wird nicht als gekreuzt von r_a bezeichnet, wenn r_a beide Eckpunkte der Kante schneidet.

• Eine Kante wird nicht als gekreuzt von r_a bezeichnet, wenn r_a den Eckpunkt mit dem niedrigeren y- Koordinatenwert schneidet.

Ein objektabhängiger Relevanzbereich für die Informations- objekte in UMIS soll aus der Kombination der zur Verfügung stehenden geometrischen Grundformen erstellt werden. Zu diesem Zweck wird ein boolscher Ansatz verwendet, der beliebige Verknüpfungen der geometrischen Grundformen zu einem objektabhängigen Relevanzbereich erlaubt. Die logi- sehen Operatoren UND „&^λλ, ODER „|^λλ und NICHT „!" können bei der Erstellung eines booleschen Ausdrucks verwendet werden. Die Elemente in den boolschen Ausdrücken dürfen nur die Werte „wahr" oder „unwahr" annehmen.

Die Definition eines objektabhängigen Relevanzbereichs anhand eines booleschen Ausdrucks zeigt Fig. 58.

Als geometrische Grundform wird in dem vorgestellten Bei¬ spiel ein Polygon P und ein Kreis K verwendet. Der boolsche Ausdruck P&!K definiert den objektabhängigen Relevanzbe¬ reich C. Die Wahrheitswerte der Elemente des Ausdrucks P und K sind jeweils 0, wenn die Benutzerposition außerhalb dieser geometrischen Grundformen ist. Liegt beispielsweise die Benutzerposition innerhalb des Polygons, dann bekommt das Element P den Wert 1. Ein Informationsobjekt in UMIS wird nur für die Auswahl berücksichtigt, wenn der gesamte boolsche Ausdruck den Wert 1 hat und der Benutzer sich damit in dem vom Autor definierten objektabhängigen Rele¬ vanzbereich befindet.

Das hier vorgestellte äußerst flexible Prinzip eröffnet bei der Definition eines objektabhängigen Relevanzbereichs für ein Informationsobjekt vielseitige Möglichkeiten, von denen im Folgenden einige exemplarisch vorgestellt werden.

Dieser Abschnitt zeigt anhand einiger Beispiele, dass das neue Konzept der objektabhängigen Relevanzbereiche die gestellten Anforderungen erfüllt und sich flexibel für vielfältige Problemstellungen anwenden lässt. Die folgenden Beispiele behandeln typische Probleme, die mit der bisheri¬ gen geographischen Auswahl nicht zufriedenstellend lösbar sind, durch die Definition objektabhängiger Relevanzberei¬ che jedoch auf einfache Weise umgangen werden können. Zu jedem vorgestellten Problemen wird jeweils eine Lösung beschrieben.

• Unterschiedliche Auswahlentfernungen für Objekte

Mit den objektabhängigen Relevanzbereichen ist es nun möglich, dass Informationsobjekte unterschiedliche Auswahlentfernungen besitzen. Dem Olympiaturm in Mün- chen kann beispielsweise "^'eine größere Auswahlentfer¬ nung zugewiesen werden als einem Restaurant in einer kleinen Seitenstraße. Der Olympiaturm, der aus großer Entfernung ausgewählt werden soll, kann aus Gründen der Einfachheit einen kreisförmiger Bereich um seine geographische Position besitzen. Beim Restaurant soll die Einschränkung gelten, dass es nur ausgewählt wer¬ den darf, wenn sich der Benutzer in der gleichen Stra¬ ße wie das Restaurant befindet. In diesem Fall emp¬ fiehlt es sich, den Relevanzbereich durch ein Polygon zu beschreiben, weil auf diese Weise am besten der ge¬ wünschte Auswahlbereich definiert werden kann. Fig. 59 zeigt die beschriebenen Relevanzbereiche dieser zwei Informationsobjekte. Der Autor besitzt nun die Mög- lichkeit, unterschiedliche Auswahlentfernungen zusam¬ men mit der Objektbeschreibung zu definieren. Es gilt jedoch zu beachten, dass die Auswahlentfernungen eines Informationsobjekts nur eingeschränkt werden können, niemals über die geographischen Auswahlparameter hin¬ aus vergrößert werden können.

• Ansage von Objekten, wenn sie für den Benutzer sicht¬ bar sind

Eine anschauliche Wiedergabe von Informationsobjekten ist besonders in Städten dann gegeben, wenn für den Benutzer das beschriebene Objekt während der Wiederga¬ be sichtbar ist. Durch die objektabhängigen Relevanz- bereiche kann diese Anforderung erfüllt werden. Das Informationsobjekt in Fig. 60 soll z. B. nur ausge- ^• wählt werden, wenn es für den Benutzer sichtbar ist. Der dargestellte objektabhängige Auswahlbereich mar¬ kiert das entsprechende Gebiet.

• Entfernungsabhängige Objektbeschreibung

Mit Hilfe der objektabhängigen Relevanzbereiche können entfernungsabhängige Objektbeschreibungen wiedergege- ben werden. Zum Beispiel können für den Olympiaturm zwei Informationsobjekte mit unterschiedlichen Rele¬ vanzbereichen angelegt werden. Das eine Informations¬ objekt soll beispielsweise aus einer großen Entfernung wiedergegeben werden, wobei der Detailgrad wegen der großen Entfernung niedrig sein soll. Im Gegensatz da¬ zu, soll das andere Informationsobjekt nur in unmit¬ telbarer Nähe ausgewählt werden, jedoch mit einem hö¬ heren Detailgrad.

• Gezielte Ansage von Regionsinformationen

Die gezielte Ansage von Informationen, die nur in ei¬ nem bestimmten Gebiet wiedergegeben werden sollen, stellt durch die Einführung des Konzepts der objektab¬ hängigen Relevanzbereiche kein Problem mehr dar. Die unpositionierten Objekte, die für derartige Situatio¬ nen konzipiert wurden, können nun durch einen Objekt- abhängigen Relevanzbereich gezielt in ihrer „Gültig¬ keit" auf eine bestimmte Region eingeschränkt werden ohne eine exakte Position angeben zu müssen. Fig. 61 zeigt, wie in einem Gebiet der Straßenverlauf durch ein Polygon als Relevanz-Gebiet markiert ist. Dieser objektabhängige Relevanzbereich gehört hier zu einem unpositionierten Informationsgebiet. Das vorgestellte Szenario erlaubt die einmalige generelle Vorstellung der Region, sobald sich der Benutzer in die Region hineinbewegt (unabhängig von der Richtung aus der er die Region besucht) , sobald keine positionierten In¬ formationsobjekte zur Verfügung stehen.

• Erstellung von Besichtigungstouren

Ein wichtiges Einsatzgebiet von UMIS ist die Erstel¬ lung von Besichtigungstouren, bei denen der Autor die Reihenfolge der Objektwiedergaben weitgehend festlegt. Die Fig. 62 zeigt einen Streckenverlauf, bei dem die Objekte in einer bestimmten Reihenfolge wiedergegeben werden sollen. Die verwendeten Zahlen zeigen, welcher objektabhängiger Relevanzbereich zu welchem Informati¬ onsobjekt gehört. Weiterhin zeigen sie die gewünschte Reihenfolge der Wiedergabe.

Obwohl das objektabhängige Auswahl-Verfahren zusammen mit dem Standard-Verfahren eine eigenständige Lösung für die geographische Auswahl darstellt, bietet eine Kombination mit dem dynamischen Auswahlverfahren weitere Vorteile.

Bei der objektabhängigen Auswahl müssen sämtliche verfügba¬ ren Objekte, die am Ende aller selektiven Auswahlschritte übrig sind, bei jedem neuen Auswahlprozess darauf hin überprüft werden, ob der Benutzer sich im zugehörigen objektabhängigen Relevanzbereich befindet. Dieses Vorgehen ist bei einer großen Anzahl von Objekten sehr recheninten¬ siv. Die Lösung ist eine geschickte Kombination des dynami¬ schen Auswahlprozesses mit der objektabhängigen Auswahl.

Die geographische Grobauswahl liefert in diesem Fall wie bisher aus der Menge der registrierten Informationsobjekte diejenigen, die gemäß der aktuellen geographischen Auswahl¬ parameter überhaupt in Frage kommen. Die geographischen Auswahlparameter werden durch das dynamische Adaptionsver¬ fahren auf die gegenwärtige Umgebungssituation angepasst. Die vorselektierten Objekte müssen nun auf die Einhaltung der geographischen und abstrakten Mindestanforderungen überprüft werden. Folgende Mindestanforderungen werden bei diesem kombinierten Auswahlverfahren in der aufgelisteten Reihenfolge abgefragt:

• Der erste Schritt überprüft, ob das Objekt aus der aktuellen ümgebungssituation ausgewählt werden darf. Dieser Schritt ermöglicht es schon im Vorfeld, viele Objekte aus der Auswahlliste zu entfernen, die nicht für die aktuelle Umgebungssituation verfügbar sind.

• Falls keine gültigen Situationstypen in der Objektbe- Schreibung spezifiziert sind, wird diese Anforderung immer als erfüllt angesehen.

• Der nächste Schritt beinhaltet die bisherigen geogra¬ phischen und abstrakten Auswahlkriterien, die die An- zahl der in Frage kommenden Objekte weiter reduzieren (selektive nicht gerichtete Auswahl) .

• Im letzten Schritt wird überprüft, ob das Objekt einen objektabhängigen Relevanzbereich besitzt und ob der Benutzer sich in diesem Auswahlbereich befindet. Falls kein objektabhängiger Relevanzbereich definiert ist, gilt auch diese Anforderung automatisch als erfüllt. Ein Objekt, das alle diese Kriterien erfüllt, wird der vorläufigen Auswahl hinzugefügt. Anschließend erfolgt die gewichtende Auswahl, um aus der Menge aller gültigen Objek¬ te, das für den Benutzer relevanteste zu ermitteln. Das Objekt, das nach der endgültigen Auswahl als aktuell rele¬ vantestes übrig bleibt, wird für die Wiedergabe zurückge¬ liefert.

Das kombinierte Auswahlverfahren eröffnet des weiteren neue Möglichkeiten bei der gezielten Wiedergabe von Objekten. So kann ein objektabhängiger Relevanzbereich so erstellt werden, dass eine richtungsabhängige Auswahl möglich ist. Fig. 63 zeigt als Beispiel zwei Informationsobjekte, die nur aus einer bestimmten Richtung angesagt werden dürfen.

Das Informationsobjekt mit der Nummer 1 soll nur präsen¬ tiert werden, wenn der Benutzer sich vom Westen aus auf das Objekt zu bewegt. Beim Informationsobjekt mit der Nummer 2 verhält es sich umgekehrt.

Diese neue Möglichkeit wird später bei der Evaluierung in verschiedenen Situationen ausgenutzt, um bisherige proble¬ matische Situationen zu lösen.

Das bereits vorhandene UMIS-System besitzt einen modularen Aufbau, der sich auch in der Implementierung wiederspie¬ gelt. Dies bedeutet, dass funktionale Einheiten gekapselt wurden und ausschließlich über exakt definierte Schnitt¬ stellen miteinander kommunizieren. Das UMIS-System wurde daher in ANSI C++ implementiert. Diese Programmiersprache erlaubt eine modulare und objektorientierte Softwareent¬ wicklung. Weiterhin ist diese Programmiersprache auf zahl¬ reichen Plattformen und Betriebssystem vorhanden.

Das Konzept der objektabhängigen Auswahlbereiche erlaubt es den Wiedergabebereich eines Objekts gezielt einzuschränken. Dazu werden geographische Bereiche definiert in denen eine Auswahl möglich ist. Damit ein Objekt wiedergegeben werden kann müssen die bereits vorhandenen geographischen und abstrakten Kriterien erfüllt sein. Zusätzlich muss über¬ prüft werden ob sich der Benutzer in einem erlaubten Wie¬ dergabebereich befindet. Bei Verwendung komplexer Auswahl- bereiche kann diese Berechnung sehr rechenintensiv sein. Dieser zusätzliche Auswahlschritt wird daher erst am Ende des bisherigen Auswahlprozesses durchgeführt. Die Auswahl¬ schritte für den erweiterten Auswahlprozess werden daher in der folgenden Reihenfolge durchgeführt.

• Geographische Grobauswahl

• Auswahl nach geographischen und abstrakten Kriterien

• Überprüfung der objektabhängigen Relevanzbereiche

• Endgültige Auswahl

Alle bisher vorhandenen Auswahlschritte wurden im Auswahl- Modul durchgeführt. Dieses Modul wird daher um den neuen Auswahlschritt erweitert. Im Folgenden wird dieser Auswahl¬ prozess kurz beschrieben:

Die geographische Grobauswahl bestimmt zu Beginn des Aus- wahlprozesses die grundsätzlich für eine Selektion in Frage kommende Menge an Objekten. Dazu wird ein maximaler Aus¬ wahlbereich berechnet. Sukzessiv werden alle in diesem maximalen Auswahlbereich befindlichen Objekte zurückgelie¬ fert. Für jedes zurückgelieferte Objekt überprüft das Auswahl-Modul im zweiten Schritt die bisherigen geographi¬ schen und abstrakten Mindest-Anforderungen. Sämtliche Objekte die diese Kriterien erfüllen werden in einer Ob¬ jektliste gespeichert. Anschließend entfernt das Auswahl- Modul alle Objekte, deren Relevanzbereiche für die aktuelle Position keine Wiedergabe erlauben, aus dieser Liste. Falls nach diesem Schritt zwei oder mehr Objekte in der Objekt¬ liste verbleiben, werden bei der Endgültigen Auswahl die einzelnen Objekte untereinander verglichen und genau ein Objekt für die Wiedergabe selektiert.

Wie bereits in diesem Abschnitt erwähnt, können objektab- hängige Relevanzbereiche durch eine boolsche Kombination geometrischer Grundformen definiert werden. Für die Defini¬ tion von objektabhängigen Relevanzbereichen werden daher folgende Informationen benötigt.

• Liste der verwendeten geometrischen Grundformen

• Beschreibung der boolschen Verknüpfung

Die geometrischen Grundformen wurden mit den in Fig. 64 dargestellten Modulen realisiert. Für jede benötigte geo¬ metrische Grundform existiert ein entsprechendes C++ Modul. Alle dargestellten Klassen sind von der Basis-Klasse CArea abgeleitet, welche die Basisfunktionalitäten enthält.

Fig. 65 zeigt eine Übersicht über die bei der Auswertung der objektabhängigen Relevanzbereiche beteiligten Module.

Die Klasse CObjectElement wurde erweitert und ist nun in der Lage eine Liste der oben beschriebenen geometrischen Grundformen zu verwalten. Zusätzlich ist die Klasse nun in der Lage, die Beschreibung der boolschen Verknüpfung von geometrischen Grundformen zur Laufzeit zu speichern. Die boolsche Verknüpfung wird in der Klasse CObjectElement als String abgespeichert.

Die Klasse CBoolExpression wird verwendet um die in der Beschreibungsdatei angegebene boolsche Verknüpfung auszu¬ werten.

Für eine effiziente Auswahl von Informationsobjekten muss die Anzahl der zur Laufzeit verfügbaren Informationsobjekte zu jeder Zeit begrenzt werden. Das vorliegende Abschnitt beschäftigt sich nun mit einem möglichen Ansatz, auch die Menge an im Speicher zu haltenden Metadaten zur UMIS- Laufzeit zu reduzieren. Die Reduzierung der Anzahl der Informationsobjekte nach geographischen Kriterien erfolgt in UMIS zum einen beim Programmstart und während der Initi- alisierung und zum anderen zyklisch bei jedem Auswahlpro- zess in der geographischen Vorauswahl.

Um die Anzahl der Informationsobjekte bei jedem Auswahlvor¬ gang möglichst gering zu halten, können bisher Informati- onsobjekte nach Regionen geordnet in Verzeichnissen gespei¬ chert werden. Vor Antritt einer Fahrt kann durch die Wahl eines Ordners eine bestimmte Region in UMIS gewählt werden. In diesem Fall werden durch UMIS nur die zu der gewählten Region gehörenden Informationsobjekte eingelesen. Ein Vorteil ist der niedrigere Bedarf an Speicher und Rechen¬ zeit durch die begrenzte Anzahl an Objekten. Der gravieren¬ de Nachteil dieser Vorgehensweise ist die Interaktion des Benutzers, der seine Fahrtstrecke im Voraus kennen muss.

Die Initialisierung des Objektlisten-Moduls erlaubt es, Minimal- und Maximalwerte für den Längen- bzw. Breitengrad der Objekte zu setzen, die eingelesen werden sollen. Alle Objekte, die außerhalb dieses Bereiches liegen, werden nicht berücksichtigt und bereits bei der Initialisierung des UMIS-Systems verworfen. Dieser Mechanismus besitzt den Nachteil, dass der zu Beginn gewählte Bereich zur Laufzeit nicht geändert werden kann. Er setzt damit voraus, dass die Reiseroute schon vor Antritt der Fahrt vollständig bekannt ist, was dem Grundgedanken von UMIS bezüglich völliger Bewegungsfreiheit als Benutzer widerspricht.

Wie obenstehend beschrieben, wird bei der geographischen Grobauswahl in Abhängigkeit von der Position des Benutzers ein rechtwinkliger Auswahlbereich berechnet. Nur die in diesem Auswahlbereich befindlichen Objekte werden für die nachfolgenden Auswahlverfahren berücksichtigt. Die Imple¬ mentierung der geographischen Grobauswahl in UMIS besitzt den Nachteil, dass alle Informationsobjekte bereits während der Initialisierung eingelesen werden müssen. Dadurch wird die notwendige Dauer des Programmstarts und der Speicherbe¬ darf erhöht. Weiterhin ist das beschriebene Raster für die Berechnung des Auswahlbereiches bisher relativ grob gewählt so, dass eine freie Vorauswahl der überhaupt relevanten Objekte nur eingeschränkt möglich ist.

Um die im vorigen Abschnitt genannten Probleme zu vermei¬ den, wurden im Rahmen dieser Diplomarbeit folgende Anforde- rungen für eine zukünftige Objekt-Verwaltung in UMIS erar¬ beitet:

• Benutzerinteraktionen müssen minimiert werden

• während der Initialisierung dürfen nur Objekte geladen werden, die sich in dem oben genannten Auswahlbereich befinden

• der Auswahlbereich für die geographische Grobauswahl muss verfeinert werden

• Objekte müssen dynamisch zur Laufzeit vom UMIS System geladen werden können

• Objekte müssen dynamisch zur Laufzeit vom UMIS System entfernt werden können

• Objekte dürfen erst bei Bedarf geladen werden

• durch die dynamische Aktualisierung der Objektliste dürfen im System zur Laufzeit keine erheblichen Verzö¬ gerungen stattfinden

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde das Verfahren zur geographischen Vorauswahl verfeinert. Die grundsätzliche Idee besteht darin, ein intelligentes Zwischenspeichern von Informationsobjekten durchzuführen. Es sollen hierbei nur Objekte im Speicher gehalten werden, die zum aktuellen Zeitpunkt relevant sind. Zusätzlich soll eine ständige Anpassung des relevanten Auswahlbereichs, und ein damit verbundenes Ent- bzw. Nachladen der Informationsobjekte anhand der Parameter Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung, Umgebungssituation etc. erfolgen.

Während der Initialisierung des Systems sind in Bezug auf die geographische Auswahl folgende Aufgaben in der unten beschriebenen Reihenfolge durchzuführen.

• Position des Benutzers über GPS bestimmen

• aktuell relevanten Auswahlbereich bestimmen

• Informationsobjekte im definierten Auswahlbereich laden

• Position aller verfügbaren Informationsobjekte bestim¬ men

Die Bestimmung der Position aller verfügbaren Objekte im ersten Schritt muss derart erfolgen, dass ein Laden der Objektdateien nicht notwendig ist. Im Gegensatz zum exis¬ tierenden System werden während der Initialisierung nicht alle in einer durch den Benutzer vorgegebenen Region vor¬ handenen Objekte geladen, sondern nur die im berechneten, aktuell maximal relevanten Auswahlbereich befindlichen Objekte. Der Auswahlbereich wird in Abhängigkeit vom Stand¬ ort des Benutzers während des Programmstarts berechnet, weshalb die Verfügbarkeit von GPS während der Initialisie¬ rung vorausgesetzt wird.

Damit der Auswahlprozess durch das Laden v.on Objekten nicht längerfristig unterbrochen wird, muss das dynamische Nach- bzw. Entladen von Objekten parallel zum Auswahlprozess erfolgen, wie in Fig. 66 dargestellt. Die nachgeladenen Objekte werden im Anschluss an die Ob¬ jekt-Auswahl in die Objektverwaltung eingefügt. Objekte, die sich nicht mehr im Auswahlbereich befinden, müssen aus der Objektlistenverwahrung entfernt werden. Die Aktualisie- rung der Objektliste darf erst am Ende des Auswahlprozesses erfolgen, da ansonsten Zugriffe auf die Objektliste durch das UMIS-Hauptmodul inkonsistent werden würden. Die Objekt¬ liste sollte daher während der Objekt-Auswahl durch das UMIS-Hauptmodul „gesperrt" sein.

Ein Beispiel für eine Änderung des Auswahlbereichs ist in Fig. 67 dargestellt. In den beiden Rasterfeldern ist das Feld, in dem sich der Benutzer aktuell befindet, durch ein ,,X^Λλ markiert. Der schwarz schraffierte Bereich markiert den aktuellen Auswahlbereich. Die Objekte in diesen Feldern sind bereits im System geladen und stehen für den Auswahl- prozess zur Verfügung. Die grün schraffierten Felder zeigen Bereiche, in denen Objekte nachgeladen werden müssen. Felder, deren Informationsobjekte nicht mehr benötigt werden, sind rot schraffiert.

Die Reihenfolge der zu ladenden Objekte muss entfernungsab¬ hängig gewählt werden. Dies bedeutet, dass Objekte mit einer kleineren Distanz zum Benutzer auch früher geladen werden und damit schneller für nachfolgende Auswahlprozesse zur Verfügung stehen. Diese Vorgehensweise hat mehrere Vorteile. Zum einen stehen die zeitlich früher benötigten Objekte, wie bereits erwähnt, auch früher für den Auswahl- prozess zur Verfügung. Zum anderen ist das System unemp- findlicher gegen häufige Änderungen des Auswahlbereichs. Objekte, die zeitlich früher im Auswahlprozess benötigt werden, bleiben im Speicher erhalten. Das Entfernen von Objekten sollte aus den erwähnten Gründen in der umgekehr¬ ten Reihenfolge erfolgen. Dies bedeutet, dass Objekte mit der größten Entfernung zum Benutzer als erstes entfernt werden. Für die Realisierung des oben erläuterten Konzeptes einer ortsabhängigen dynamischen Aktualisierung der Objektliste wird ein neues Modul als Kontrollinstanz eingeführt. Dieses Modul implementiert die Ablaufsteuerung für die in Fig. 66 dargestellten „quasiparallelen" Vorgänge und ist für die Aktualisierung der Objektliste verantwortlich. Für das neue Modul, dem ObjectLoader, ergeben sich somit folgende Teil¬ aufgaben:

• maximalen Auswahlbereich für die Objektauswahl festle¬ gen

• Liste der zu ladenden Objekte bzw. nicht mehr benötig¬ ten Objekte erstellen

• Objekte laden

• Objektliste aktualisieren

Für die Realisierung der genannten Teilaufgaben kann der ObjectLoader auf die bereits vorhandenen Module zurückgrei¬ fen. Das Objectlist-Modul wird beispielsweise benötigt, um die vom ObjectLoader geladenen Objekte in einer temporären Objektliste abzuspeichern. Die Objektliste des UMIS- Hauptmoduls darf während des Objekt-Aktualisierung nicht verwendet werden, damit der Zugriff des UMIS-Hauptmoduls auf die Objektliste konsistent bleibt. Zum Laden der Objek¬ te greift der ObjectLoader auf das ObjListlnit-Modul zu.

Anhand eines UML-Sequenzdiagramms (UML = Unified Modeling Language) werden die beschriebenen Arbeitsschritte in Fig. 68 verdeutlicht. Das Sequenzdiagramm stellt die beteiligten Objekte (horizontale Anordnung) und die zeitliche Aufruf¬ reihenfolge (vertikale Darstellung) ihrer Funktionen dar. Nachdem das UMIS-Hauptmodul den Minimal- und Maximalwert der Längen und Breitengrade des Auswahlbereichs berechnet hat, werden diese Werte an den ObjectLoader übergeben. Der ObjectLoader reicht diese Werte an das ObjectLϊst-Modul. Das ObjectList-Modul berechnet mit Hilfe die dazugehörigen Auswahlfelder. Anschließend ermittelt der ObjectLoader durch das mehrmalige Aufrufen der Funktion GetNextObjEl- Handle alle Objekte im Auswahlbereich. Mit Hilfe des Obj- Listlnit-Moduls kann der ObjectLoader anschließend die zu ladenden Objekte aus dem Datei-System des jeweiligen Rech¬ ners laden. Dazu wird dem ObjListlnit-Modul eine Referenz auf die Objekt-Liste des ObjectLoaders und eine Liste von Dateinamen übergeben. Dieser Prozess wird durch das UMIS- Hauptmodul unterbrochen, sobald der Auswahlprozess abge¬ schlossen ist. Das UMIS-Hauptmodul übergibt eine Referenz seiner Objektliste an den ObjectLoader. Der ObjectLoader aktualisiert, die vom UMIS-Hauptmodul übergebene Objektlis¬ te mit Hilfe der von ihm erstellten temporären Objektliste.

Durch die dynamische Adaption der geographischen Auswahlpa¬ rameter werden die Auswahlbereiche kontinuierlich an die Umgebungssituation des UMIS-Benutzers angepasst.

Das Verfahren versucht in einem ersten Schritt, die aktuel¬ le Umgebungssituation des Benutzers festzustellen. Nach der Situationsbestimmung werden die geographischen Auswahlpara¬ meter, wie beispielsweise die Auswahlentfernung, entspre¬ chend des erkannten Situationstyps adaptiert. Während der Evaluierung des bisherigen UMIS-Systems wurde festgestellt, dass die zuverlässige Situationsbestimmung bei diesem Verfahren das Hauptproblem darstellt. Aus diesem Grund wurde die Situationsbestimmung für dieses Verfahren dahin¬ gehend optimiert. Weiterhin wurde zusätzlich eine Erweite- rung des geographischen Auswahlprozesses vorgestellt, der die situationsabhängige Auswahl von Informationsobjekten erlaubt. Zusätzlich wurde die dynamische Parameteradaption um einen neuen Umgebungstyp erweitert. Anhand von Tester¬ gebnissen werden im folgenden die erzielten Verbesserungen gezeigt.

Ein wesentliches Problem beim bisherigen dynamischen Aus¬ wahlverfahren war die zuverlässige Bestimmung der aktuellen Umgebungssituation des Benutzers, die für die folgenden Adaptionsschritte beim dynamischen Auswahlverfahren maßgeb¬ lich ist.

Beim bisherigen Verfahren zur dynamischen Parameteradaption werden drei unterschiedliche Situationstypen unterschieden, welche die üblichen Umgebungssituationen eines UMIS- Benutzers berücksichtigen. Es werden die Situationstypen Stadt, Landstraße und Autobahn verwendet. Der Situationstyp Stadt repräsentiert dicht besiedelte Umgebungen mit einer hohen Dichte von Informationsobjekten. Der Situationstyp Autobahn ist für Umgebungen mit einer geringen Dichte an Informationsobjekten und daraus resultierenden großen Auswahlbereichen vorgesehen. Für Umgebungen, deren Dichte an Informationsobjekten zwischen den beiden genannten Situationen liegt, wird der Situationstyp Landstraße ver¬ wendet.

Beim bisherigen Verfahren erfolgte die Bestimmung der Situation anhand der Betrachtung der durchschnittlichen Geschwindigkeit, Anhaltedauer sowie Anhaltehäufigkeit.

Wie sich bei der in dieser Arbeit durchgeführten Evaluie¬ rung zeigte, führt die alleinige Betrachtung der drei genannten durchschnittlichen Bewegungsmerkmale zu einer trägen Situationserkennung. Dies führt unter Umständen zur Wahl eines zu großen Auswahlbereichs, was eine Überflutung des Benutzers mit Informationen bewirkt.

Es wurden daher drei Lösungsansätze für eine verbesserte und schnellere Situationsbestimmung vorgestellt. Um einen besseren Vergleich zwischen den drei Ansätzen zu ermögli¬ chen, werden bei der folgenden Verifikation der Optimie¬ rungs-Ergebnisse die präsentierten Testfahrten mit einem einheitlichen GPS-Datensatz simuliert. Die verwendete Teststrecke liegt im Stadtgebiet und der Umgebung von Erlangen und enthält alle drei beschriebenen Situationsty¬ pen. Der vorgestellte Lösungsansatz berücksichtigt bei der Entscheidung über die aktuelle Situation des Benutzers lediglich die ermittelte Durchschnittsgeschwindigkeit. Die minimalen und maximalen Geschwindigkeitswerte für die jeweiligen Situationen sind in Fig. 69 aufgelistet. Die Bewegungsmerkmale Anhaltedauer und Anhaltehäufigkeit werden bei diesem Ansatz vernachlässigt, um bei fehlenden Anhalte¬ vorgängen eine falsche Situationserkennung zu vermeiden. Dieses Problem tritt zum Beispiel beim Übergang von einem „schnellen" zu einem „langsameren" Situationstyp auf. Das oben beschriebene Problem trat beispielsweise im Bereich A (siehe Fig. 70) auf und wurde bereits erkannt.

Fig. 70 zeigt den Verlauf der verwendeten Teststrecke. Der Verlauf der Teststrecke wurde entsprechend der erkannten Situation farblich markiert. Rote Streckenabschnitte ent¬ sprechen dem Situationstyp Stadt. Der Situationstyp Auto¬ bahn ist blau und der Situationstyp Landstraße grün darge- stellt. Im Bereich A ist der Übergang vom Situationstyp Autobahn zum Situationstyp Stadt dargestellt. Aufgrund der fehlenden Anhaltevorgänge auf der Autobahn lieferte hier die bisherige Situationserkennung falsche Ergebnisse. Die Vernachlässigung der Anhaltedauer und Anhaltehäufigkeit beschleunigt in diesem Bereich die Situationserkennung, wie in Fig. 70 zu sehen ist.

Zusätzlich wurde bei diesem Test die Fensterlänge von 600 auf 300 Sekunden verkürzt, um die Trägheit der Situations- erkennung weiter zu verkleinern. Allerdings traten, wie erwartet, unerwünschte Nebeneffekte auf. Durch die Verkür¬ zung der Fensterlänge und die Vernachlässigung der Anhalte¬ vorgänge wird das System empfindlicher gegenüber kurzzeiti¬ gen Geschwindigkeitsschwankungen (siehe Bereich B) .

Im Bereich C macht sich die verringerte Trägheit der Situa¬ tionsbestimmung durch eine falsche Situationsauswahl nachteilig bemerkbar. Beim Übergang von einem „langsamen" zu einem „schnelleren" Situationstyp ist generell eine große Trägheit erwünscht, um große Auswahlbereiche zu vermeiden.

Die Testergebnisse bestätigen die Annahmen, dass die Ver¬ wendung der Durchschnittsgeschwindigkeit als alleiniges Kriterium zwar die Trägheit der Situationsbestimmung ver¬ mindert, jedoch auch die bereits erwähnten, unerwünschten Effekte verursacht. Dieser Ansatz wurde aus den genannten Nachteilen nicht für die endgültige Implementierung ausge¬ wählt.

Um die Trägheit der Situationserkennung zu vermindern, wurde im vorigen Abschnitt die Fensterlänge verkürzt. Das führte jedoch auch gleichzeitig zu einer Erhöhung der Empfindlichkeit gegenüber Geschwindigkeitsschwankungen. Aus diesem Grund wird beim Lösungsansatz wieder die ursprüngli¬ che Fensterlänge von 600 Sekunden gewählt. Damit trotzdem eine schnelle Erkennung des Situationstyps Stadt erfolgt, wird zusätzlich die aktuelle Geschwindigkeit berücksich¬ tigt. Dazu wird im ersten Schritt geprüft, ob die aktuelle Geschwindigkeit im Bereich zwischen 0 und 60 km/h liegt. In diesem Fall wird unmittelbar der Situationstyp Stadt er¬ kannt. Falls die aktuelle Geschwindigkeit außerhalb dieses Bereichs liegt, wird wie obenstehend beschrieben die Situa¬ tionserkennung anhand der durchschnittlichen Geschwindig¬ keit durchgeführt.

Wie in Fig. 72 zu sehen ist, wird der Abschnitt B, welcher bei dem vorigen Lösungsansatz falsch detektiert wurde, mit diesem Ansatz wegen der erhöhten Trägheit richtig erkannt. Allerdings ist auch zu sehen, dass auch bei diesem Lösungs¬ ansatz in bestimmten Streckenabschnitten fälschlicherweise der Situationstyp Landstraße innerhalb der Stadt erkannt wird. Die Ursache dieses Fehlers sind längere innerstädti¬ sche Fahrten mit einer Geschwindigkeit von über 60 km/h. Der hier verwendete Lösungsansatz zeigt durch Einbeziehung der aktuellen Geschwindigkeit im Vergleich zum vorherigen Ansatz eine verbesserte Situationserkennung. Allerdings stellte sich bei den Testfahrten heraus, dass die zusätzli¬ che Berücksichtigung der Bewegungsmerkmale Anhaltedauer und Anhaltehäufigkeit notwendig ist, um eine noch höhere Träg- heit bei der Erkennung einer schnelleren Situation zu erreichen.

Das Hauptziel bei der Optimierung der Situationserkennung war die Vermeidung von zu großen Auswahlbereichen beim „langsamen" Situationstyp Stadt. Der im letzten Abschnitt getestete Lösungsansatz liefert eine schnelle Situationser¬ kennung bei Übergängen von „schnellen" Situationstypen zum „langsamen" Situationstyp Stadt. Jedoch zeigte sich im letzten Abschnitt, dass beim Übergang von „langsamen" zu „schnelleren" Situationstypen die Trägheit der Situations¬ erkennung vergrößert werden muss, um ausreichend lange bei kleinen Auswahlbereichen zu verweilen. Aus diesem Grund wird im Lösungsansatz die Berücksichtigung der aktuellen Geschwindigkeit mit der bisherigen Situationserkennung kombiniert, welche zusätzlich zur Durchschnittsgeschwindig¬ keit die durchschnittliche Anhaltedauer und Anhaltehäufig¬ keit berücksichtigt. Um die Trägheit des Systems generell zu begrenzen, werden daneben im letzten Schritt der Situa¬ tionserkennung die üblichen Geschwindigkeitsbegrenzungen der verwendeten Situationstypen beachtet.

Wie in Fig. 72 zu sehen ist, liefert dieses Verfahren sehr gute Ergebnisse bei der Situationserkennung für die verwen¬ dete Teststrecke. Im Vergleich zum vorherigen Verfahren wird der Situationstyp Stadt durchgehend als solcher er¬ kannt.

Im Vergleich zum ursprünglichen Verfahren liefert dieser Lösungsansatz eine schnelle Erkennung des Situationstyps Stadt und zeigt weiterhin bei Übergängen zu „schnelleren" Situationstypen eine ausreichend hohe Trägheit. Diese beiden Eigenschaften vermeiden die Wahl von zu großen Auswahlbereichen und bewirken somit eine wesentliche Ver¬ besserung der bisherigen Situationserkennung.

Da der hier verwendete Lösungsansatz auch auf anderen Teststrecken die besten Ergebnisse bei der Situationserken¬ nung lieferte wird er für die endgültige Implementierung ausgewählt.

Ein weiteres Problem bei der Objekt-Auswahl mit dynamischen Auswahlbereichen ist die Auswahl von Informationsobjekten aus einer größeren Entfernung, die eigentlich für eine Wiedergabe in unmittelbarer Nähe bestimmt sind. Dies wurde bereits festgestellt und ist in Fig. 73 nochmals darge¬ stellt.

Die Figur zeigt eine Testfahrt in Erlangen, bei der der Benutzer über die Autobahn in die Stadt hineinfährt. Solan¬ ge sich der Benutzer auf der Autobahn befindet, werden fälschlicherweise durch die großen Auswahlbereiche kontinu- ierlich Objekte aus der Stadt ausgewählt und wiedergegeben. Die Auswahl eines Objekts ist in der Fig. 73 durch Auswahl¬ linien dargestellt, die die Objektposition mit der Position des Benutzers, an der die Auswahl erfolgte, verbindet. Die beiden Nachteile, die dadurch entstehen, sind eine Überflu- tung des Benutzers mit zahlreichen Objektwiedergaben und die fehlende Wiedergabe von Objekten, die bereits angesagt wurden, wenn sich der Benutzer ihnen später direkt nähert. Objekte stehen für eine erneute Auswahl nicht zur Verfü¬ gung, wenn die maximal spezifizierte Wiederholungszahl (typischerweise 1) erreicht worden ist.

Daher wurde eine Erweiterung der geographischen Auswahl eingeführt. Diese Erweiterung erlaubt dem Autor der Infor¬ mationsobjekte, die Situationstypen zu definieren, die für eine Auswahl des Objekts in Frage kommen. Die Fig. 74 zeigt die erzielte Verbesserung bei der Verwendung der situati¬ onsabhängigen Auswahl. Sämtliche Informationsobjekte in dieser Figur wurden nur für eine Auswahl aus der Situation Stadt definiert. Aus diesem Grund wurden bei der neu eingeführten situationsab¬ hängigen Objekt-Auswahl im Gegensatz zum bisherigen Aus- wahlverfahren keine Informationsobjekte für den Situations¬ typ Autobahn ausgewählt. Eine Überflutung des Benutzers mit Informationen wurde dadurch verhindert. Alle Informations¬ objekte wurden, wie erwünscht bzw. definiert, aus der Situation Stadt ausgewählt. Weiterhin konnte die benötigte Rechenzeit des Auswahlprozesses beschleunigt werden. Objek¬ te, die für die aktuelle Situation nicht verfügbar waren, wurden nach diesem Auswahlschritt in den folgenden Auswahl¬ prozessen nicht mehr berücksichtigt.

In dieser Arbeit wurde das ÜMIS-System auch für eine Ver¬ wendung während einer Fortbewegung als Fußgänger getestet. Wie bereits festgestellt wurde, waren die bei der dynami¬ schen Parameteradaption verwendeten Auswahlbereiche für ein anschauliche Wiedergabe zu groß. Weiterhin ergaben sich falsche Richtungsangaben, wenn der Benutzer in kurzen Abständen seine Richtung änderte, sich langsam (ca. 0 bis 1,5 km/h) oder gar nicht bewegte. Obenstehend wurde daher der neue Situationstyp Fußgänger bei der dynamischen Para¬ meteradaption eingeführt, der diese Probleme berücksich- tigt.

Im Folgenden werden die Evaluierungsergebnisse für den neu eingeführten Situationstyp Fußgänger in zwei Schritten vorgestellt. Im ersten Schritt wird die dynamische Situati- onsbestimmung für den Situationstyp Fußgänger getestet. Anschließend erfolgt eine Betrachtung der Auswahlergebnisse mit den für diese Situation spezifizierten Auswahlparame¬ tern. Fig. 75 gibt einen Überblick über den Streckenverlauf und die detektierten Situationstypen. Rot markierte Stre- cken wurden als Situationstyp Stadt erkannt. Die braun markierten Strecken repräsentieren den neu eingeführten Situationstyp Fußgänger. Diese Figur zeigt einen typischen Anwendungsfall, bei dem der Benutzer das UMIS-System sowohl während der Fahrt im Auto als auch zu Fuß benutzt. Das System wurde in dem dargestellten Fall durchgehend verwen¬ det ohne einen Neustart durchzuführen. Die Situationsbe¬ stimmung des neuen Situationstyps Fußgänger erfolgte, wie in 5.1.2 beschrieben, nur anhand der aktuellen Geschwindig¬ keit. Lag diese unter 6 km/h so wurde der Situationstyp Fußgänger unmittelbar gewählt. Die Figur zeigt, dass die im Bereich A zu Fuß zurückgelegte Strecke fast durchgehend richtig erkannt wurde. Lediglich im Bereich B wurde ein falscher Situationstyp erkannt, da sich der Benutzer in einer Unterführung befand und ein GPS-Signal fehlte.

Im Folgenden werden die Auswahlergebnisse für den neu eingeführten Situationstyp Fußgänger vorgestellt. Einen Überblick über die Auswahlergebnisse zeigt Fig. 76. Der beim Test zurückgelegte Streckenverlauf ist braun darge¬ stellt. Die Auswahl eines Objekts ist in der Fig. 76 durch Auswahllinien dargestellt, die die Objektposition mit der Position, an der die Auswahl erfolgte, verbindet. Die ausgewählten Informationsobjekte befanden sich durch die kleinen Auswahlentfernungen fast durchwegs in Sichtweite, was eine anschauliche Wiedergabe der Informationsobjekte ermöglichte. Bei einer Geschwindigkeit unterhalb von 2 km/h wurde die Auswahlentfernung des sekundären Auswahlbereichs auf den Wert Null gesetzt, weil keine zuverlässige Rich¬ tungsangabe möglich ist. In diesen Fällen erfolgte die Auswahl nur anhand des primären Auswahlbereichs, der in diesem Fall eine minimale Auswahlentfernung von 50 Metern besaß. Bei dieser Auswahlentfernung wurden in den meisten Fällen Objekte in Sichtweite des Benutzers ausgewählt. Ab einer Geschwindigkeit von 2km/h wurden die Auswahlentfer¬ nungen bis zu einem Maximalwert von 100 Metern erhöht. Diese maximale Entfernung erwies sich für den neuen Situa¬ tionstyp als ausreichend.

Wie die vorgestellten Testergebnisse zeigen, erwies sich die Einführung des neuen Situationstyps Fußgänger als sinnvoll. Das um diesen Situationstyp erweiterte Adaptions- verfahren erlaubt im Gegensatz zum bisherigen Verfahren fast durchwegs eine anschauliche Wiedergabe von Informati¬ onsobjekten bei der Verwendung des UMIS-Systems als Fußgän¬ ger.

Beim bisherigen geographischen Auswahlverfahren konnte die besondere Beschaffenheit und die geographische Umgebung eines Informationsobjekts nicht berücksichtigt werden. Die Informationsobjekte konnten nur durch ihre geographische Position beschrieben werden. Anhand ausgewählter repräsen¬ tativer Beispiele wurde festgestellt, dass eine differen¬ zierte Betrachtung der Informationsobjekte notwendig ist, um eine gezielte und anschauliche Wiedergabe der unter¬ schiedlichen Informationsobjekte zu ermöglichen. Obenste- hend wurde daher das Konzept der objektabhängigen Relevanz¬ bereiche eingeführt. Dieses neue Konzept erlaubt dem Autor der Informationsobjekte, den geographischen Bereich, in dem das Objekt ausgewählt werden kann, individuell zu definie¬ ren.

In diesem Abschnitt werden die Evaluierungsergebnisse der objektabhängigen Relevanzbereiche vorgestellt, welche die Effektivität und Flexibilität des neu eingeführten Konzepts bestätigen sollen. Die folgenden Beispiele greifen daher bisher problematische Situationen auf und zeigen, wie durch die gezielte Definition von objektabhängigen Relevanzberei¬ chen für einzelne problematische Informationsobjekte, eine einfache Lösung erreicht werden kann.

Eine anschauliche Wiedergabe von Informationsobjekten ist in der Regel dann gegeben, wenn das wiedergegebene Objekt für den Benutzer sichtbar ist. Durch objektabhängige Rele¬ vanzbereiche kann diese Anforderung erfüllt werden. Mit diesen können geographische Bereiche definiert werden, in denen ein Objekt sichtbar ist und wiedergegeben werden soll. Der Aspekt der Sichtbarkeit lag auch bei der Definition der objektabhängigen Relevanzbereiche der vier Informationsob¬ jekte in Fig. 77 zugrunde. Objekt und zugehöriger Relevanz¬ bereich sind mit einer Nummer versehen. Der Verlauf der zurückgelegten Teststrecke ist dunkelbraun dargestellt. Die Teststrecke beginnt im Relevanzbereich de3 Objekts 1, das aus diesem Grund unmittelbar für eine Wiedergabe ausgewählt wurde. Bei den weiteren Objekten fand jeweils eine Auswahl statt, sobald der Benutzer in den jeweiligen Relevanzbe- reich eintrat.

Objekt 2 ist das Erlangener Schloss, welches vom Marktplatz aus (Relevanzbereich 2) gut sichtbar ist. Bei den Objekten 3 und 4 handelt es sich um den Hugenotten-Brunnen und um ein kleines Denkmal im Schlosspark, die ebenfalls nur in den gewählten Relevanzbereichen gut sichtbar sind. Durch die Beschreibung der Sichtbarkeitsbereiche waren die Objek¬ te im geschilderten Beispiel zum Wiedergabezeitpunkt für den Nutzer sichtbar. Dadurch konnte eine anschauliche Wiedergabe erzielt werden.

Für eine gezielte Wiedergabe von Informationsobjekten sind objektabhängige Auswahlentfernungen erforderlich, da zum Beispiel die räumlichen Ausmaße der Objekte sehr unter- schiedlich sein können. Bisher konnte ein Objekt nur durch seine geographischen Koordinaten beschrieben werden, was dazu führte, dass die oben genannte Anforderung nicht erfüllt werden konnten. Mit den objektabhängigen Relevanz¬ bereichen können nun unterschiedliche Auswahlentfernungen durch die Definition von geographischen Wiedergabebereichen erzielt werden.

Das Beispiel in Fig. 78 zeigt zwei Informationsobjekte, die durch entsprechende Definition ihrer Relevanzbereiche unterschiedliche Auswahlentfernungen besitzen. Das Objekt 1 besitzt eine große räumliche Ausdehnung und wurde deshalb vom Autor des Informationsobjekts mit eiriem großen Rele¬ vanzbereich versehen, um eine Auswahl aus einer großen Entfernung zu ermöglichen. Entsprechend wurde Objekt 2 wegen seiner geringen räumlichen Ausmaße mit einem kleinen Relevanzbereich versehen. Die Auswahl der Informationsob¬ jekte fand erst nach Eintritt in die jeweiligen Relevanzbe- reiche statt. Wie in Fig. 78 zu sehen ist, wurde das Objekt 1 aus einer großen Entfernung ausgewählt. Das Objekt 2 hingegen wurde erst in der unmittelbaren Umgebung ausge¬ wählt.

Mit Hilfe der objektabhängigen Relevanzbereiche können entfernungsabhängige Objektbeschreibungen wiedergegeben werden. Zum Beispiel kann dies genutzt werden, um den Detailgrad einer Wiedergabe entfernungsabhängig zu gestal¬ ten. Eine detaillierte Beschreibung ist in der Regel nur bei kleinen Auswahlentfernungen sinnvoll, da nur hier eine anschauliche Wiedergabe gegeben ist. Eine entfernungsabhän¬ gige Objektbeschreibung kann erreicht werden, indem für ein reales Objekt mehrere Informationsobjekte mit unterschied¬ lichen Wiedergabeinhalten erstellt werden. Durch die ob- jektabhängigen Relevanzbereiche kann für jedes einzelne Informationsobjekt ein eigener Wiedergabebereich bzw. eine eigene Wiedergabeentfernung definiert werden. Das in der Fig. 79 dargestellte reale Objekt wird durch zwei Informa¬ tionsobjekte beschrieben. Diese besitzen unterschiedliche Relevanzbereiche und Wiedergabeinhalte. Das Informationsob¬ jekt 1 kann bereits aus einer großen Entfernung ausgewählt werden, während das Informationsobjekt 2 nur in unmittelba¬ rer Nähe wiedergegeben werden kann.

In bestimmten Anwendungsfällen von UMIS ist eine richtungs¬ abhängige Objektauswahl erforderlich. Ein wichtiges Einsatzgebiet von UMIS ist die Unterstützung von Besichti¬ gungstouren entlang fester, vorgegebener Strecken. Der Autor möchte in der Regel für derartige Strecken die Rei- henfolge der Objektwiedergaben festlegen.

Bisher konnte dies durch die alleinige Beschreibung eines Informationsobjekts anhand seiner geographische Koordinaten nicht erreicht werden. Das folgende Beispiel beschreibt, wie durch eine Kombination der objektabhängigen Relevanzbe¬ reiche und des Auswahlbereichs des Benutzers eine rich¬ tungsabhängige Auswahlreihenfolge erzielt wird. Fig. 80 zeigt die Lösung eines derartigen Problems. Objekt 1 soll ausgewählt werden, wenn sich der Benutzer von Süden nähert. Objekt 2 soll aus nördlicher Fahrtrichtung wiedergegeben werden. Bei der Fahrt aus südlicher Richtung tritt der Benutzer zuerst in den Relevanzbereich 1 ein. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Objekt 1 und Objekt 2 im Aus¬ wahlbereich des Benutzers. Beide Objekte sind mit Ausnahme ihrer geographischen Position und ihrer Relevanzbereiche hinsichtlich Ihrer weiteren Auswahlparameter gleichwertig. Aus diesem Grund wäre beim bisherigen Auswahlverfahren das Objekt 2 wegen seiner geringeren Entfernung zum Benutzer ausgewählt worden. Dieses Objekt kann bei dem dargestellten Beispiel nicht ausgewählt werden, da sich der Benutzer nicht in seinem Relevanzbereich befindet. Stattdessen wird Objekt 1 ausgewählt, da sich der Benutzer in dessen ReIe- vanzbereich befindet. Für die Fahrt aus nördlicher Richtung findet die Auswahl in der umgekehrten Reihenfolge statt.

Ein weiteres Problem beim bisherigen Auswahlverfahren war die gezielte Ansage von Regionsinformationen. Diese Infor- mationen besitzen keine feste geographische Position, sind jedoch für ein größeres, wohl definiertes Gebiet relevant. Aus diesem Grund sollen Regionsinformationen nur wiederge¬ geben werden, wenn sich der Benutzer in diesem Bereich befindet.

Die bisherige Realisierung als positioniertes oder unposi- tioniertes Objekt war für diese Art von Informationen nicht geeignet. Während positionierte Objekte in einem örtlich sehr eingegrenzten Bereich wiedergegeben werden, war die Wiedergabe von unpositionierten Objekten zeitlich und örtlich Undefiniert. Aus diesem Grund wurde das Konzept der unpositionierten Objekte, die für derartige Situationen konzipiert waren, erweitert. Sie können nun durch die Angabe eines objektab¬ hängigen Relevanzbereichs gezielt in ihrer „Gültigkeit" auf eine bestimmte Region eingeschränkt werden ohne eine exakte Position angeben zu müssen.

Das folgende Beispiel greift das Problem wieder auf. Es soll eine Regionsinformation für das Gebiet der Fränkischen Schweiz erstellt werden. Dazu wird ein unpositioniertes Informationsobjekt mit dem in Fig. 81 dargestellten Rele¬ vanzbereich erstellt.

Wie in der Figur zu sehen ist, erfolgte die Wiedergabe der Regionsinformation nach Eintritt in den Relevanzbereich. Die Regionsinformationen erlauben somit die Erstellung und Nutzung eines völlig neuen Typs von Informationsobjekten.

Abhängig von den Gegebenheiten können die erfindungsgemäßen Verfahren in Hardware oder in Software implementiert wer¬ den. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speicher¬ medium, insbesondere auf einer Diskette oder CD mit elekt¬ ronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken kön- nen, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Compu¬ terprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger^¬ gespeicherten Programmcode zur Durchführung von zumindest einem der des erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Compu- terprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt, kann die Erfindung somit als ein Compu^¬ terprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.

Claims

Patentansprüche

1. Informationspunkt mit folgenden Merkmalen:

einer Einrichtung (101) zum Bereitstellen einer Daten¬ struktur, die Einträge über verschiedene Objekte auf¬ weist, wobei jedem Objekt ein begrenzter geographi¬ scher Bereich zugeordnet ist und wobei jedem Objekt eine Objektinformation zugeordnet ist;

einer Einrichtung (103) zum Bestimmen einer geographi¬ schen Position des Informationspunktes;

einer Einrichtung (107) zum Untersuchen, ob die geo- graphische Position des Informationspunktes in dem geographischen Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, liegt; und

einer Einrichtung (105) zum Bereitstellen von Objekt- Informationen, die einem Objekt zugeordnet sind, falls die Einrichtung (107) zum Untersuchen festgestellt hat, dass der Informationspunkt in dem geographischen Bereich des Objekts liegt.

2. Informationspunkt gemäß Anspruch 1, wobei ein geogra¬ phischer Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, von einer Topologie der Umgebung, in der das Objekt ange¬ ordnet ist, abhängt.

3. Informationspunkt gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein geographischer Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, von einer Topologie der Umgebung, in der das Ob¬ jekt angeordnet ist, und von einem geographischen Be¬ reich, der einem weiteren Objekt zugeordnet ist, ab- hängt.

4. Informationspunkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei einem geographischen Bereich, der einem Objekt zugeordnet ist, ein Objektattribut zugeordnet ist.

5. Informationspunkt gemäß Anspruch 4, wobei das Objekt¬ attribut eine wählbare Objektrelevanz umfasst, wobei die wählbare Objektrelevanz eine Relevanz des Objekts für einen Benutzer des Informationspunktes angibt.

6. Informationspunkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein geographischer Bereich eine Mehrzahl von Subobjektbereichen umfasst, die in unterschiedlicher Entfernung zum Objekt liegen, wobei jedem Subobjektbe- reich unterschiedliche Informationen zugeordnet sind.

7. Informationspunkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Einrichtung (103) zum Bestimmen der geogra¬ phischen Position einen GPS-Empfänger umfasst.

8. Informationspunkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einrichtung (103) zum Bestimmen der geogra¬ phischen Position ausgebildet ist, um eine Geschwin¬ digkeit des Informationspunktes zu bestimmen, und wo¬ bei die Einrichtung (107) zum Untersuchen ausgebildet ist, um festzustellen, dass der Informationspunkt in dem geographischen Bereich liegt, wenn der Informati¬ onspunkt sich innerhalb eines vorbestimmten Zeitinter¬ valls in dem geographischen Bereich befindet.

9. Informationspunkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Einrichtung (103) zum Bestimmen der geogra¬ phischen Position ausgebildet ist, um eine Geschwin¬ digkeitsrichtung des Informationspunktes zu erfassen, und wobei die Einrichtung (107) zum Untersuchen ausge- bildet ist, um festzustellen, dass der Informations¬ punkt in dem geographischen Bereich liegt, wenn das Objekt innerhalb eines Winkelbereichs, der durch einen Auswahlwinkel relativ zur Fahrtrichtung bestimmt ist, liegt, und um festzustellen, dass der Informations¬ punkt außerhalb des geographischen Bereichs liegt, wenn das Objekt außerhalb des Winkelbereichs liegt.

10. Informationspunkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Einrichtung (103) zum Bestimmen der geogra¬ phischen Position ausgebildet ist, um eine Geschwin¬ digkeitsrichtung des Informationspunktes zu erfassen, und wobei die Einrichtung (107) zum Untersuchen ausge- bildet ist, um festzustellen, dass der Informations¬ punkt in dem geographischen Bereich liegt, wenn das Objekt vor dem Informationspunkt angeordnet ist, oder um festzustellen, dass der Informationspunkt nicht in dem geographischen Bereich liegt, wenn sich das Objekt hinter dem Informationspunkt befindet.

11. Informationspunkt gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Einrichtung (101) zum Bereitstellen der Datenstruktur ausgebildet ist, um Objektinformationen in Abhängig- keit von einer Geschwindigkeit oder einer Geschwindig¬ keitsrichtung des Informationspunktes anzuzeigen.

12. Informationspunkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein geographischer Bereich durch eine Boolsche Verknüpfung von geometrischen Formen definiert ist.

13. Vorrichtung zum Erzeugen einer Datenstruktur, die Einträge über verschiedene Objekte aufweist, wobei je¬ dem Objekt ein begrenzter geographischer Bereich zuge- ordnet ist, wobei jedem Objekt eine Objektinformation zugeordnet ist, mit folgenden Merkmalen:

einer Einrichtung zum Berechnen von geographischen Be¬ reichen für verschiedene Objekte unter Verwendung von geometrischen Formen; und einer Einrichtung zum Verknüpfen der Objektinformatio¬ nen mit den geographischen Bereichen, die den Objekten zugeordnet sind, um die Datenstruktur zu erhalten.

14. Verfahren zur Informationsauswahl mit folgenden Schritten:

Bereitstellen einer Datenstruktur, die Einträge über verschiedene Objekte aufweist, wobei jedem Objekt ein begrenzter geographischer Bereich zugeordnet ist und wobei jedem Objekt eine Objektinformation zugeordnet ist;

Bestimmen einer geographischen Position eines Informa- tionspunktes;

Untersuchen, ob die geographische Position des Infor¬ mationspunktes in dem geographischen Bereich, der ei¬ nem Objekt zugeordnet ist, liegt; und

Bereitstellen von Objektinformationen, die einem Ob¬ jekt zugeordnet sind, falls festgestellt wurde, dass der Informationspunkt in dem geographischen Bereich des Objekts liegt.

15. Verfahren zum Erzeugen einer Datenstruktur, die Ein¬ träge über verschiedene Objekte aufweist, wobei jedem Objekt ein begrenzter geographischer Bereich zugeord¬ net ist, wobei jedem Objekt Objektinformationen zuge- ordnet sind, mit folgenden Schritten:

Berechnen von geographischen Bereichen für verschiede¬ ne Objekte unter Verwendung von geometrischen Formen; und

Verknüpfen der Objektinformationen mit den geographi¬ schen Bereichen, um die Datenstruktur zu erhalten.

16. Computerprogramm zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 14 oder 15, wenn das Computerprogramm auf ei- nem Computer abläuft.