WO2009143826A1 - Verfahren und navigationseinrichtung zur geographischen positionsbestimmung - Google Patents

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WO2009143826A1
WO2009143826A1 PCT/DE2009/000742 DE2009000742W WO2009143826A1 WO 2009143826 A1 WO2009143826 A1 WO 2009143826A1 DE 2009000742 W DE2009000742 W DE 2009000742W WO 2009143826 A1 WO2009143826 A1 WO 2009143826A1
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road
pedestrian
navigation
current
corridor
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PCT/DE2009/000742
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Inventor
Jochen Katzer
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Navigon Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the geographical position of a pedestrian relative to a road element on a digital road map, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to an associated computer program product and a digital storage medium and a navigation device.
  • GPS position measurements are inherently subject to inaccuracies.
  • Sources of inaccuracy of GPS position detection include the limited number or visibility of the satellites used to determine the position of the GPS receiver, the angular position of the visible satellites relative to the location of the GPS receiver (triangulation). lation), in atmospheric disturbances, which can falsify the direction and thus the transit time of the satellite signals, in the multipath reception due to reflections on buildings, for example, as well as errors in the accuracy of the time required for GPS measurement time.
  • the comparatively high accuracy of GPS receivers in the movement or direction detection is used in the prior art to the GPS system mostly erroneously measured absolute location of the receiver - based on the road map taken additional information about possible or probable directions of movement of the receiver - Correct permanently or periodically, and thus under the term when determining the position "Map Matching" methods known to significantly improve the fuzzy absolute position determination.
  • the GPS receiver compensates by means of access to the digital road map its respectively determined instantaneous direction of movement or trajectory with the road vectors located in the immediate vicinity of the location (which is approximately determined by absolute measurement). If a receiver movement is detected, which runs parallel to a road located in the immediate vicinity of the current location (or whose current trajectory largely coincides with the respective road vector), it is assumed that the receiver is located on the associated road and along moves this road, which is why then a corresponding correction of the absolute position displayed to the user takes place.
  • the inherently inaccurate GPS absolute measurement can thus be corrected, and the instantaneous sum of the GPS error sources can largely be eliminated on the basis of the additional information taken from the map.
  • the instantaneous direction of movement or movement path of the GPS receiver the latter is automatically "locked in” to the nearest road, which best matches the detected movement direction or trajectory, thus enabling accuracy even in the case of absolute position determination and position display in FIG Generally down to a few meters.
  • the described principle (map matching) of checking and possibly correcting the current GPS absolute measurement based on the current orientation, direction of movement or trajectory is less suitable in determining the current position of a pedestrian in a road map.
  • This is related to the fact that the relationship between the direction of movement and the direction of the current road vector in the case of a pedestrian is much less sharp than in a motor vehicle, since the movement of a pedestrian much more often includes components of movement transverse to the road. This is especially true for pedestrians moving, for example, in the inner city, and especially for pedestrian areas and similar areas where, when walking, very often e.g. the road side is changed.
  • a crossing of the street by a pedestrian would, however, often already be regarded as an indication that the current absolute position is faulty in positioning methods known from the prior art, which are designed primarily for the exact position determination of motor vehicles, and that the GPS Receiver or the pedestrian is actually already on a different road from the one currently assumed.
  • positioning methods known from the prior art which are designed primarily for the exact position determination of motor vehicles, and that the GPS Receiver or the pedestrian is actually already on a different road from the one currently assumed.
  • map matching a correction of the position determination and -ausgäbe instead
  • the invention is intended to reduce the susceptibility to error of the known methods or devices in transient movements transverse to the road direction, and thus improve the accuracy of positioning in pedestrian navigation, especially, but not exclusively in inner cities.
  • This object is achieved by a method according to claim 1.
  • the inventive solution of the task further comprises a computer program product according to claim 8, a digital, computer-readable storage medium according to claim 9 and a navigation device according to claim 10.
  • the method for determining the geographical position of a pedestrian is carried out - in itself initially known manner - by means of a navigation device with a position detection device, further with processor, memory, mass storage and with a display or output device.
  • the current position of the navigation device or of the pedestrian is assigned to a position marking on the display device in a likewise known manner, and a check and possibly correction of the measured position of the pedestrian is carried out (permanently or regularly) on the basis of a comparison of measured trajectories of the pedestrian with the map data, so with the street vectors in the immediate vicinity of the current position.
  • the method is characterized in that a virtual corridor is defined along at least the road element assigned to the current position.
  • corridor map matching is used (ie when checking and, if necessary, correcting the absolute GPS position measurement on the basis of several
  • GPS measurement points certain current direction of movement or trajectory, as well as on the basis of their comparison with the surrounding road vectors) detected motion components of the pedestrian across the road vector of the current road element and / or ignored information on the current orientation of the pedestrian.
  • a map matching that is to say a checking and, if necessary, correction of the current GPS absolute position on the basis of a comparison of the current trajectory of the user with the vectors of the surrounding streets, thus does not take place according to the invention or if the continuous GPS measurements show that the navigation device or the pedestrian has left the virtual corridor around the current road. Only then is the current direction of movement aligned with the directions of the vectors of the surrounding roads, and possibly a correction of the absolute position or a locking takes place on the new, most consistent with the current direction of movement road.
  • Offboard navigation are stored in the map data and / or navigation software on a central server or be executed.
  • the offboard navigation can be advantageously provided in particular for simple devices with low computing power to even with devices that do not have the possibility of route calculation or storage of a map database, to be able to offer a corresponding position display or corresponding navigation functions.
  • a preferred embodiment of the invention provides that when checking and possibly correcting the current position within the corridor around the current road element at least individual detected movements of the pedestrian not only across the current road element, but also - along the current road vector - in the opposite direction previously determined running direction are ignored. In this case, a change of direction of the pedestrian by the navigation device is only then considered as done and used for map matching or output on the display device if at least two individual movements of the pedestrian in the opposite direction to the previous direction have been determined by the navigation device in succession.
  • the error rate in the position display can be further reduced in this way by hysteresis is provided with respect to the direction change in the opposite direction.
  • hysteresis is provided with respect to the direction change in the opposite direction.
  • short-term changes of direction of the pedestrian are consequently not only in the lateral direction but also in the opposite direction of the previous one Direction of travel - as can often happen with a pedestrian, especially when walking - initially ignored in relation to map matching.
  • An actual change of direction in the opposite direction is only taken into account by the system during map matching or converted into a corresponding change of the position marking on the display, if it is determined in successive measurements, but at least two successive measurements, that the pedestrian is walking along of the current road vector has moved in the opposite direction.
  • the error rate in the position determination and output is further reduced, in particular by considering a change to a crossing road as less likely than continuing along the previous direction. Accordingly, the navigation device initially at least tends to suppress the change in position determination to a crossing road for a longer period, if any transverse movements of the user should be registered in the crossing area.
  • the invention is further realized regardless of whether the mood of the current position in the context of navigation along a Route is made, or if only a determination and display of the current position of the pedestrian takes place.
  • the concept of the invention is applied in particular also to the position determination in the context of navigation along a route.
  • the virtual corridor is defined along at least one road element of the navigation route, and - as part of the map matching - any detected motion components across the road vector of the road element of the navigation route and / or information about the current orientation of the pedestrian are ignored.
  • the corridor according to the invention is thus applied not only in the general position determination along roads, but in particular in the position determination in the case of Abschidung- a navigation route.
  • the virtual corridor along the route is defined, and thus only motion components of the pedestrian parallel to the current route vector are taken into account during map matching, ie when checking the current position based on the map data, as long as the corridor does not leave becomes.
  • the corridor laid around a navigation route can in particular also be chosen to be wider than the corridor (in the case of pure positioning without navigation) around a road currently being traveled, since the probability that a planned navigation route deviates is less than the probability of that is diverted without navigation from the current road.
  • This embodiment takes into account the finding that, in the case of current route navigation, also branches with statistically higher probability are followed by that route or road which agrees with the course of the navigation route, while branches not matching the route each with a statistically lower probability to be selected.
  • the map matching or the change of the position determination and output to a direction other than that proposed by the navigation initially also remains for a certain time, even if in the crossing area movements of the user in another than with the route should be registered in the same direction. This means in other words that the pedestrian remains active on the route with active routing, even with any lateral movements, as if no routing was active.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the virtual corridor in the immediate area of intersections is narrowed by a certain factor. This embodiment is based on the fact that when determining the position in the area of road or intersections, the virtual corridors overlap, which according to the invention are respectively laid around the intersecting paths or roads for improving the position determination. Errors in the position determination can again arise in the overlapping area of the corridors, since it is no longer possible to distinguish between longitudinal movements and (to be ignored) transverse movements of the pedestrian in the area of overlap of the virtual corridors in the absence of a clear corridor device.
  • the virtual corridors in the crossing area are each narrowed by a certain factor, so that the pedestrian correspondingly faster leaves the ambiguous, but now smaller overlapping area again and again into the overlap-free and so that unique corridor area of one of the intersections of the intersection occurs.
  • the corridor is narrowed to the maximum extent so that the width of the road is not undershot in order to prevent incorrect positioning by movements within the road width.
  • This embodiment of the invention on the one hand has the background that the width of the corridor with the different actual widths of different roads or
  • Paths should correspond.
  • a pedestrian zone also for the reason generally a wider corridor should be chosen than for a normal road with traffic, as in the pedestrian zone compared to the normal road with particularly many or particularly extensive movements of the pedestrian across the road vector, until to short side trips or movements of the Pedestrian in small cross streets, passages and the like can be expected.
  • the invention further relates to a computer program product associated with the method according to the invention, to an associated digital storage medium and also to a navigation device according to the invention.
  • the computer program product according to the invention comprises program steps stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to the invention described above, when these are executed by a programmable processor device.
  • the digital storage medium according to the invention contains electronically readable control signals which, after being read by a programmable processor device, can interact with the processor device such that the described inventive method is executed by the processor device.
  • the navigation device according to the invention finally serves for
  • Determining a current position of a pedestrian relative to a road element and comprising a position detection device, a programmable processor device with mass storage and a display device for outputting the current position.
  • the processor device is set up for executing the above-described computer program product, for reading out said digital storage medium, or for carrying out the above-described inventive method.
  • 1 is a schematic representation of a displayed on the display device of a navigation device Kar- section with road segments, GPS measurement points and virtual corridors;
  • FIG. 2 shows a representation and view corresponding to FIG. 1 of the map detail according to FIG. 1 with additional navigation route;
  • FIG. 3 shows a representation and view corresponding to FIG. 1 and FIG. 2 of the map detail according to FIG. 1 and FIG. 2, with a branching navigation route;
  • FIG. 4 in a Fig. 1 to Fig. 3 corresponding representation and view the map detail of FIG. 1 with narrowed virtual corridors in the crossing area.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first cutout 1 from a road map, as it can be displayed on the display device 2, for example, a portable navigation device.
  • Two intersecting roads 3, 4 as well as dotted symbolized GPS measuring points 5 of the movement of a pedestrian along the road 4 can be seen. Also visible are the virtual corridors 6, 7 laid around the streets 3, 4 according to the invention.
  • the pedestrian moves - in accordance with the above-described, characteristic for pedestrians movement pattern - by no means parallel along each committed road 3, but often changes the road side (for example, 8, 9, 10).
  • the movement of the pedestrian when crossing the street from the left to the right in the drawing) even has a component for a short time, contrary to the principal direction of movement, which points upwards in the direction of the drawing.
  • the GPS measuring points 5 shown in FIG. 1 do not necessarily correspond exactly to the actual locations of the pedestrian. Rather, the GPS measurement points 5 are initially, as in the beginning described, with the inherent inaccuracies inherent in the GPS system, in particular as regards the inaccuracy of the absolute measurement in the range of about 10 to 15 m.
  • a GPS system - as described above - must always endeavor not only to perform absolute measurements, but also to determine the current direction of movement or trajectory of the measuring point (in this case of the pedestrian).
  • a map matching that is, a check and possibly correct the erroneous absolute position determination, such that the measuring point (in this case the on the display 2 respectively indicated location of the pedestrian) is corrected to that road vector of the environment or locked on this road vector, which represents the best compromise between the (faulty) absolute measurement and the (can be detected with high accuracy) trajectory.
  • the virtual corridors 6, 7 (which are not actually displayed to the user on the screen 2) are placed around the currently considered road vectors 3, 4, and for the map matching movements of the pedestrian transversely to the respective road vector 3, 4 ignored as long as the corresponding measuring points 5 are still within the respective corridor 6.
  • FIG. 2 essentially corresponds to the representation of FIG. 1, with the difference that the position display on the screen 2 of the navigation device is additionally based on navigation along a route, whereas in the illustration according to FIG. 1 only a pure position determination was carried out.
  • the route is symbolized in FIG. 2 in the form of the dashed arrow 12 along the road 3.
  • the position determination (as in FIG. 2) is additionally based on navigation along a route 12, detected lateral movements 8, 9, 10 of the pedestrian are suppressed even more strongly by the system, particularly in crossing regions (for example at 1 1) or during map matching even less weighted. This is related to the fact that, when navigation is enabled along a route 12, there is a statistically greater likelihood that the user will continue to follow the route at intersections and not branch off to other roads that do not coincide with the route.
  • a navigation system operating according to the invention in the case of a straight route as shown in FIG. 2 - would continue to interpret the movement of the pedestrian indicated by the arrow 1 1 as movement along the straight leading road 3 also in the crossing region and thus the transverse movement at 1 1 for the ignore map matching at least as long as the width of the corridor 6 is not exceeded by the transverse movement.
  • FIG. 3 corresponds to the illustration in FIG. 2, with the difference that in FIG. 3 the navigation route as well as the recorded path 5 of the pedestrian in the crossing area take a course branching off to the left into the transverse street 4.
  • the navigation system would indicate the movement of the pedestrian, which is indicated by the arrow 1 1 (identical to FIG. 2), already in the crossing area, however, as a change of direction from the straight ahead
  • FIG. 4 shows an embodiment of the method according to the invention, in which the virtual corridors 6 and 7 laid around the road segments 3, 4 are intentionally narrowed in the crossing area.
  • a method or device for determining the geographical position of a pedestrian on a road map is created, with which the accuracy of map matching or GPS positioning can be significantly improved, especially in the case of pedestrian navigation.
  • the susceptibility of known navigation methods or navigation devices to movements of a pedestrian transversely to the road direction is considerably reduced.
  • the invention thus provides a fundamental contribution to improving the reliability of positioning in pedestrian navigation, in particular for use in the field of compact, portable navigation devices.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur geographischen Positionsbestimmung (5) eines Fußgängers relativ zu einem Straßenelement (3, 4) auf einer digitalen Straßenkarte. Die Erfindung betrifft ferner ein zugehöriges Computerprogrammprodukt sowie ein digitales Speichermedium und eine entsprechende Navigationseinrichtung. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass entlang eines der aktuellen Position (5) zugeordneten Straßenelements (3) ein virtueller Korridor (6) definiert wird. Dabei werden innerhalb des Korridors (6) beim map matching, also bei der Überprüfung der aktuellen Position des Fußgängers anhand von Kartendaten, festgestellte Bewegungskomponenten des Fußgängers quer zum Straßenvektor des aktuellen Straßenelements (6) und/oder Informationen über die momentane Ausrichtung des Fußgängers ignoriert. Mit der Erfindung wird die Genauigkeit der Positionsbestimmung mittels GPS insbesondere im Fall der Fußgängernavigation erhöht. Die Fehleranfälligkeit bekannter Navigationsverfahren bzw. -geräte im Falle von Bewegungen eines Fußgängers quer zur Straßenrichtung lässt sich erheblich verringern, insbesondere bei der Navigation in Innenstädten.

Description

Verfahren und Navigationseinrichtung zur geographischen Positionsbestimmung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur geographischen Positionsbestimmung eines Fußgängers relativ zu einem Straßenelement auf einer digitalen Straßenkarte, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein zugehöriges Computerprogrammprodukt sowie ein digitales Speichermedium und eine Navigationseinrichtung.
Gattungsgemäße Verfahren und Navigationseinrichtungen zur geographischen Positionsbestimmung, insbesondere zur Positionsbestimmung auf Basis von GPS-gestützten Systemen, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
GPS-Positionsmessungen sind dabei zunächst einmal inhärent mit Unge- nauigkeiten behaftet. Quellen für die Ungenauigkeit der GPS- Positionsermittlung liegen unter anderem in der begrenzten Anzahl bzw. Sichtbarkeit der zur Positionsermittlung verwendeten Satelliten vom jeweiligen Standort des GPS-Empfängers, in der Winkelstellung der sichtbaren Satelliten relativ zum Standort des GPS-Empfängers (Triangu- lation), in atmosphärischen Störungen, welche die Richtung und damit die Laufzeit der Satellitensignale verfälschen können, im Mehrweg- Empfang aufgrund von Reflexionen beispielsweise an Gebäuden, wie auch in Fehlern bei der Genauigkeit der zu GPS-Messung notwendigen Zeitbestimmung.
Diese Fehlerquellen führen typischerweise zu einer Genauigkeit (Reproduzierbarkeit) bei der absoluten Positionsermittlung mittels GPS in der Größenordnung von ca. 15 m. Zusätzlich ist das GPS-Signal häufig einer harmonischen Schwebung unterworfen, die eine periodisch schwankende Ungenauigkeit ebenfalls im Bereich einiger Meter mit sich bringt. Dies bedeutet jedoch, dass eine typische, reine GPS-Messung für sich genommen oftmals nicht genau genug ist, um den tatsächlichen Standort des Empfängers auf einer digitalen Straßenkarte eindeutig bestimmen zu können.
Hingegen liegt die relative Genauigkeit (Kurzzeitauflösung) der Positionsermittlung mittels GPS deutlich höher als die absolute Genauigkeit. Dies bedeutet, dass Bewegungen des GPS-Empfängers bereits nach wenigen Metern aufgelöst und damit registriert und in entsprechende GPS-Trajektorien (Bewegungsbahnen) umgesetzt werden können. Es ist somit zu fast jedem Zeitpunkt zwar sehr genau eine momentane Bewegung des GPS-Empfängers nach Richtung und Geschwindigkeit bestimmbar, wobei jedoch die Messung des absoluten Standorts des Empfängers einem sehr viel größeren Fehler unterliegt.
Die vergleichsweise hohe Genauigkeit von GPS-Empfängern bei der Bewegungs- bzw. Richtungserkennung wird im Stand der Technik dazu verwendet, um den vom GPS-System zumeist fehlerhaft gemessenen absoluten Standort des Empfängers - anhand der Straßenkarte entnommener Zusatzinformationen über mögliche bzw. wahrscheinliche Bewegungsrichtungen des Empfängers - permanent bzw. periodisch zu korri- gieren, und damit bei der Positionsbestimmung nach unter dem Begriff „Map-Matching" bekannten Verfahren die unscharfe absolute Positionsermittlung erheblich zu verbessern.
Hierzu gleicht der GPS-Empfänger mittels Zugriff auf die digitale Straßenkarte seine jeweils festgestellte momentane Bewegungsrichtung bzw. Trajektorie mit den in der unmittelbaren Umgebung des (per Absolutmessung ungefähr bestimmten) Standorts befindlichen Straßenvektoren ab. Wird dabei eine Empfängerbewegung festgestellt, welche parallel zu einer in der unmittelbaren Umgebung des aktuellen Standorts befindlichen Straße verläuft (bzw. deren aktuelle Bewegungsbahn mit dem jeweiligen Straßenvektor weitgehend übereinstimmt), so wird angenommen, dass sich der Empfänger auf der zugehörigen Straße befindet und sich entlang dieser Straße bewegt, weshalb sodann eine entsprechende Korrektur der dem Nutzer angezeigten Absolutposition erfolgt.
Mit dieser aus der Straßenkarte entnommenen Zusatzinformation über mögliche bzw. wahrscheinliche Bewegungsrichtungen bzw. Trajektorien kann somit die inhärent ungenaue GPS-Absolutmessung korrigiert werden, und die momentane Summe der GPS-Fehlerquellen lässt sich anhand der aus der Karte entnommenen Zusatzinformationen weitgehend eliminieren. Indem aufgrund der momentanen Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsbahn des GPS-Empfängers dieser automatisch auf die nächst- liegende Straße "eingerastet" wird, welche mit der festgestellten Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsbahn am besten übereinstimmt, lässt sich somit eine Genauigkeit auch bei der absoluten Positionsbestimmung und Positionsanzeige im Allgemeinen bis herunter auf wenige Meter gewähr- leisten.
Dieses Prinzip des map matching hat sich bewährt und funktioniert gut bei der Positionsbestimmung von Kraftfahrzeugen, da sich Kraftfahrzeuge tatsächlich praktisch immer parallel zu dem Straßenvektor derjenigen Straße bewegen, auf der sie sich befinden. Bei Fahrzeug-Navigations- geraten wird zusätzlich zur Bewegungsrichtung teilweise auch die momentane Ausrichtung des Fahrzeugs als zusätzliche Informationsquelle herangezogen. Ist ein Fahrzeug somit etwa nicht parallel, sondern quer zu einem bisher aktuellen Straßenvektor ausgerichtet, bzw. bewegt sich ein Fahrzeug quer zu diesem Straßenvektor, so werden diese Informatio- nen vom Navigationssystem mit vergleichsweise starker Gewichtung als Indiz dafür gewertet, dass das Fahrzeug die bisher aktuelle Straße verlassen hat und sich bereits auf einer anderen (nahegelegenen) Straße befindet, welche mit dem neuen Bewegungsvektor und/oder der neuen Fahrzeugausrichtung besser übereinstimmt als die zuvor aktuelle Straße.
Das beschriebene Prinzip (map matching) der Überprüfung und ggf. Korrektur der aktuellen GPS-Absolutmessung anhand der momentanen Ausrichtung, Bewegungsrichtung bzw. Trajektorie ist bei der Feststellung der aktuellen Position eines Fußgängers in einer Straßenkarte jedoch weniger geeignet. Dies hängt damit zusammen, dass der Zusam- menhang zwischen der Bewegungsrichtung und der Richtung des aktuellen Straßenvektors im Fall eines Fußgängers sehr viel weniger scharf ist als bei einem Kraftfahrzeug, da die Bewegung eines Fußgängers viel häufiger auch Bewegungskomponenten quer zur Straße aufweist. Dies gilt insbesondere für Fußgänger, die sich beispielsweise in der Innen- Stadt bewegen, und dort besonders für Fußgängerzonen und ähnliche Bereiche, in denen beim Bummeln sehr häufig z.B. die Straßenseite gewechselt wird.
Eine Querung der Straße durch einen Fußgänger würde bei aus dem Stand der Technik bekannten Positionsbestimmungsverfahren, die wie beschrieben hauptsächlich für die genaue Positionsbestimmung von Kraftfahrzeugen ausgelegt sind, jedoch häufig bereits als Indiz dafür gewertet, dass die aktuelle Absolutposition fehlerbehaftet ist, und dass der GPS-Empfänger bzw. der Fußgänger sich tatsächlich bereits auf einer anderen als der aktuell angenommenen Straße befindet. Denn bei einem derartigen, beispielsweise durch den Wechsel der Straßenseite in einer Fußgängerzone ausgelösten Richtungswechsel eines Fußgängers versu- chen die bekannten Verfahren zur Positionsbestimmung sofort, anhand der beim Wechsel der Straßenseite eingeschlagenen Richtung eine Straße in der Umgebung zu finden, deren Straßenvektor eine hohe Übereinstimmung mit der festgestellten neuen Bewegungsrichtung hat. Wird eine solche Straße im Umkreis von ca. 15 bis 20 m gefunden, so nehmen diese bekannten Verfahren an, dass der aktuelle Standort fehlerhaft ist. Es findet dann anhand des Abgleichs mit den Richtungsinformationen aus der Karte eine Korrektur der Positionsbestimmung und -ausgäbe statt ("map matching") und der GPS-Empfänger wird dementsprechend auf der neuen gefundenen Straße verortet, deren Richtung bzw. Trajektorie mit der momentan festgestellten Bewegung des GPS-Empfängers am besten übereinstimmt.
Es ist unmittelbar einsichtig, dass dieses "Einrasten" des aktuellen Standorts jeweils auf derjenigen Straße, deren Richtung bzw. Verlauf mit der aktuellen Bewegung des Nutzers bzw. GPS-Empfängers am besten übereinstimmt, bei der Positionsbestimmung von Fußgängern insbesondere in Innenstädten nicht zielführend ist. Gerade beim Bummeln von Fußgängern kann dies zu einem wiederholten Umherspringen der auf dem Bildschirm eines Navigationsgeräts angezeigten aktuellen Position des Fußgängers führen, was den Nutzer verunsichert und die Verlässlichkeit der Positionsbestimmung bei der Fußgängernavigation verringert.
Mit diesem Hintergrund ist es somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur geographischen Positionsbestimmung eines Fußgängers zu schaffen, mit dem bzw. mit der die im Stand der Technik gegebenen Nachteile überwunden werden sollen. Insbesondere soll die Erfindung dabei die Fehleranfälligkeit der bekannten Verfahren bzw. Einrichtungen bei vorübergehenden Bewegungen quer zur Straßerichtung verringern, und somit die Genauigkeit der Positionsbestimmung bei der Fußgängernavigation, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich in Innenstädten, verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe umfasst ferner ein Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 8, ein digitales, computerlesbares Speichermedium nach Patentanspruch 9 sowie eine Navigations- einrichtung gemäß Patentanspruch 10.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unter ansprüche.
Das Verfahren zur geographischen Positionsbestimmung eines Fußgängers gemäß der vorliegenden Erfindung wird - in für sich genommen zunächst bekannter Weise - mittels einer Navigationseinrichtung mit einer Positionsermittlungseinrichtung, ferner mit Prozessor, Arbeitsspeicher, Massenspeicher und mit einer Anzeige- bzw. Ausgabeeinrichtung durchgeführt. Dabei ist die aktuelle Position der Navigationseinrichtung bzw. des Fußgängers in ebenfalls bekannter Weise einer Positionsmar- kierung auf der Anzeigeeinrichtung zugeordnet, und es erfolgt (permanent oder regelmäßig wiederholt) eine Überprüfung und ggf. Korrektur der gemessenen Position des Fußgängers anhand eines Abgleiche von gemessenen Trajektorien des Fußgängers mit den Kartendaten, also mit den Straßenvektoren in der unmittelbaren Umgebung der aktuellen Position.
Erfindungsgemäß jedoch zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass entlang zumindest des der aktuellen Position zugeordneten Straßenelements ein virtueller Korridor definiert wird. Dabei werden innerhalb des Korridors beim map matching (also bei der Überprüfung und ggf. Kor- rektur der absoluten GPS-Positionsmessung anhand der aus mehreren
GPS-Messpunkten bestimmten aktuellen Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsbahn, sowie anhand von deren Abgleich mit den umgebenden Straßenvektoren) festgestellte Bewegungskomponenten des Fußgängers quer zum Straßenvektor des aktuellen Straßenelements und/oder Informa- tionen über die momentane Ausrichtung des Fußgängers ignoriert. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass beim map matching Bewegungskomponenten des Nutzers nur noch in Längsrichtung, nicht mehr jedoch in Querrichtung des Korridors bzw. des aktuellen Straßenvektors berücksichtigt werden, solange der Fußgänger von der Navigationseinrichtung noch innerhalb des virtuellen Korridors um das als aktuell mit den
Nutzerposition übereinstimmend angenommene Straßenelement verortet wird. Ebenso wird für das map matching eine etwa feststellbare momentane Ausrichtung des Nutzers ignoriert, solange sich der Nutzer innerhalb des Korridors befindet.
Ein map matching, sprich eine Überprüfung und ggf. Korrektur der aktuellen GPS-Absolutposition anhand eines Abgleiche der aktuellen Bewegungsbahn des Nutzers mit den Vektoren der umgebenden Straßen, findet erfindungsgemäß somit nicht bzw. erst dann statt, wenn die fortwährenden GPS-Messungen ergeben, dass die Navigationseinrichtung bzw. der Fußgänger den virtuellen Korridor um die aktuelle Straße verlassen hat. Erst dann wird die aktuelle Bewegungsrichtung mit den Richtungen der Vektoren der umgebenden Straßen abgeglichen, und es findet ggf. eine Korrektur der Absolutposition bzw. ein Einrasten auf die neue, am besten mit der aktuellen Bewegungsrichtung übereinstimmende Straße statt.
Auf diese Weise lassen sich dank der Erfindung somit diejenigen Fehlerquellen weitgehend eliminieren, die durch die typischen häufigen Änderungen der Körperausrichtung und/oder der Laufrichtung bei Fußgängern entstehen, falls die beschriebenen üblichen, aus dem Stand der Technik bekannten Positionsermittlungsverfahren angewandt würden, insbesondere bezüglich der dortigen Berücksichtigung und starken Gewichtung von Bewegungen quer zum aktuellen Straßenelement. Dank der Erfindung wird somit eine besonders genaue Positionsbestimmung und -ausgäbe, mit stark verringerter Fehlerquote, gerade bei der Fußgängernavigation ermöglicht. In den Massenspeicher der jeweils verwendeten Navigationseinrichtung kann dabei insbesondere eine digitale Straßenkarte und/oder eine Navigationssoftware geladen sein. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf den Einsatz mit Geräten oder Einrichtungen, welche Straßenkarte und/oder Navigationssoftware enthalten, sondern lässt sich auch bei der sog. Offboard-Navigation einsetzen, bei der Kartendaten und/oder Navigationssoftware auf einem zentralen Server gespeichert sind bzw. ausgeführt werden. Die Offboard-Navigation kann mit Vorteil insbesondere bei einfachen Geräten mit geringer Rechenleistung vorgesehen werden, um auch bei Geräten, die nicht über die Möglichkeit der Routenberechnung bzw. Speicherung einer Kartendatenbank verfügen, eine entsprechende Positionsanzeige bzw. entsprechende Navigationsfunktionen anbieten zu können.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei der Überprüfung und ggf. Korrektur der aktuellen Position innerhalb des Korridors um das aktuelle Straßenelement zumindest einzelne festgestellte Bewegungen des Fußgängers nicht nur quer zum aktuellen Straßenelement, sondern auch - entlang des aktuellen Straßenvektors - in Gegenrichtung zur bisher ermittelten Laufrichtung ignoriert werden. Dabei wird ein Richtungswechsel des Fußgängers von der Navigationseinrichtung erst dann als erfolgt gewertet und zum map matching herangezogen bzw. auf der Anzeigeeinrichtung ausgegeben, wenn von der Navigationseinrichtung hintereinander zumindest zwei Einzelbewegungen des Fußgängers in Gegenrichtung zur bisherigen Laufrichtung ermittelt worden sind.
Mit anderen Worten lässt sich auf diese Weise die Fehlerquote bei der Positionsanzeige noch weiter verringern, indem bezüglich der Richtungsänderung in die Gegenrichtung eine Hysterese vorgesehen wird. Dank der mit dieser Ausführungsform eingeführten Hysterese werden demzu- folge kurzzeitige Richtungsänderungen des Fußgängers nicht nur in seitlicher Richtung, sondern auch in die Gegenrichtung der bisherigen Laufrichtung - wie sie bei einem Fußgänger, insbesondere beim Bummeln, häufig vorkommen können - in Bezug auf das map matching zunächst noch ignoriert. Eine tatsächliche Richtungsänderung in die Gegenrichtung wird vom System erst dann beim map matching berück- sichtigt bzw. in eine entsprechende Veränderung der Positionsmarkierung auf der Anzeige umgesetzt, wenn in mehreren, zumindest jedoch in zwei, sukzessiven Messungen hintereinander ermittelt wird, dass sich der Fußgänger entlang des aktuellen Straßenvektors in die Gegenrichtung bewegt hat.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Aus führungs form der Erfindung ist vorgesehen, dass beim map matching, also der Überprüfung und ggf. Korrektur der aktuellen Position, an Wegekreuzungen diejenige Abzweigung, deren Richtung in der Karte den größten Übereinstimmungsgrad mit dem bisherigen Wegevektor hat, bevorzugt bzw. stärker gewichtet wird als andere Abzweigungen der Wegekreuzung mit jeweils geringerer Richtungsübereinstimmung.
Mit dieser Ausführungsform wird eine statistische Erkenntnis berücksichtigt, die besagt, dass an der Mehrzahl der passierten Wegekreuzungen üblicherweise geradeaus weitergegangen und nicht abgezweigt wird. Durch die hierdurch mögliche Berücksichtigung dieses statistischen
Zusammenhangs wird die Fehlerquote bei der Positionsbestimmung und -ausgäbe weiter verringert, insbesondere indem ein Wechsel auf eine querende Straße als weniger wahrscheinlich betrachtet wird als das Weitergehen entlang der bisherigen Richtung. Dementsprechend wird von der Navigationseinrichtung der Wechsel der Positionsbestimmung auf eine querende Straße zunächst auch dann zumindest tendenziell länger unterdrückt, wenn gerade im Kreuzungsbereich etwaige Querbewegungen des Nutzers registriert werden sollten.
Die Erfindung wird ferner unabhängig davon verwirklicht, ob die Be- Stimmung der aktuellen Position im Rahmen der Navigation entlang einer Route erfolgt, oder ob lediglich eine Bestimmung und Anzeige der aktuellen Position des Fußgängers erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Erfindungsgedanke jedoch insbesondere auch auf die Positionsbestimmung im Rahmen der Navigation entlang einer Route angewandt. Dabei wird der virtuelle Korridor entlang zumindest eines Straßenelements der Navigationsroute definiert, und es werden - im Rahmen des map matching - etwa festgestellte Bewegungskomponenten quer zum Straßenvektor des Straßenelements der Navigationsroute und/oder Informationen über die momentane Ausrichtung des Fußgängers ignoriert.
Bei dieser Ausführungsform wird der erfindungsgemäße Korridor somit nicht nur bei der allgemeinen Positionsbestimmung entlang von Straßen, sondern insbesondere bei der Positionsbestimmung im Fall des Abschrei- tens einer Navigationsroute angewandt. Hierbei wird der virtuelle Korri- dor entlang der Route definiert, und es werden beim map matching, also bei der Überprüfung und ggf. Korrektur der momentanen Position anhand der Kartendaten, somit nur Bewegungskomponenten des Fußgängers parallel zum momentanen Routenvektor berücksichtigt, solange der Korridor nicht verlassen wird. Dabei kann der um eine Navigationsroute gelegte Korridor insbesondere auch breiter gewählt werden als der (bei der reinen Positionsbestimmung ohne Navigation) um eine aktuell begangene Straße gelegte Korridor, da wiederum die Wahrscheinlichkeit, dass von einer geplanten Navigationsroute abgewichen wird, kleiner ist als die Wahrscheinlichkeit, dass ohne Navigation von der aktuellen Straße abgezweigt wird.
Auch hierdurch wird wieder die Bestimmung der aktuellen Position und damit die Genauigkeit der Positionsanzeige weiter verbessert, ebenso wie sich die Fehlerquote bezüglich falsch erkannter Abzweigungen (aufgrund von Querbewegungen) von der Route weiter verringern lässt. Mit diesem Hintergrund wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei der Überprüfung und ggf. Korrektur der aktuellen Position auch an Wegekreuzungen diejenige Abzweigung, deren Richtung den höchsten Übereinstimmungsgrad mit einer aktuellen Navigationsroute hat, bevorzugt bzw. stärker gewichtet als Abzweigungen, die einen geringeren Grad an Übereinstimmung mit der aktuellen Navigationsroute haben.
Mit dieser Ausführungsform wird die Erkenntnis berücksichtigt, dass im Falle einer aktuell stattfindenden Routennavigation auch an Abzweigun- gen mit statistisch höherer Wahrscheinlichkeit demjenigen Weg oder derjenigen Straße gefolgt wird, welcher bzw. welche mit dem Verlauf der Navigationsroute übereinstimmt, während nicht mit der Route übereinstimmende Abzweigungen mit jeweils statistisch geringerer Wahrscheinlichkeit gewählt werden.
Hierdurch wird die Fehlerquote bei der Positionsbestimmung und
-ausgäbe noch weiter verringert, indem auch an einer Abzweigung ein Wechsel auf eine andere als die von der Navigation vorgeschlagene Richtung als weniger wahrscheinlich betrachtet wird als das Weitergehen entlang der Navigationsroute. Dementsprechend unterbleibt auch hier wieder das map matching bzw. der Wechsel der Positionsbestimmung und -ausgäbe auf eine andere als die von der Navigation vorgeschlagene Straßenrichtung zunächst auch dann noch für eine gewisse Zeit, wenn im Kreuzungsbereich Bewegungen des Nutzers in eine andere als die mit der Route übereinstimmende Richtung registriert werden sollten. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Fußgänger bei aktivem Routing auch bei etwaigen Querbewegungen länger auf der Route eingerastet bleibt, als wenn kein Routing aktiv wäre.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der virtuelle Korridor im unmittelbaren Bereich von Wegekreuzungen um einen bestimmten Faktor verschmälert wird. Dieser Ausführungsform liegt die Tatsache zugrunde, dass bei der Positionsbestimmung im Bereich von Wege- bzw. Straßenkreuzungen sich auch die virtuellen Korridore überschneiden, die um die sich kreuzenden Wege bzw. Straßen zur Verbesserung der Positionsbestimmung erfindungsgemäß jeweils gelegt werden. Dabei können im Überschneidungsbereich der Korridore wieder Fehler bei der Positionsbestimmung entstehen, da im Überschneidungsbereich der virtuellen Korridore mangels einer eindeutigen Korridorrichtung nicht mehr zwischen Längsbewegungen und (zu ignorierenden) Querbewegungen des Fußgängers unterschieden werden kann.
Um die damit im Überschneidungsbereich potenziell höhere Fehlerquote zu minimieren, werden gemäß dieser Ausführungsform die virtuellen Korridore im Kreuzungsbereich jeweils um einen bestimmten Faktor verschmälert, so dass der Fußgänger entsprechend schneller den mehr- deutigen, nun aber kleineren Überschneidungsbereich wieder verlässt und wieder in den überschneidungsfreien und damit eindeutigen Korridorbereich einer der Abzweigungen der Kreuzung eintritt. Vorzugsweise wird der Korridor maximal soweit verschmälert, dass dabei die Breite der Straße nicht unterschritten wird, um Fehlpositionierungen durch Bewegungen innerhalb der Straßenbreite zu unterbinden.
Ferner ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Breite des virtuellen Korridors in Abhängigkeit von der Straßenkategorie gewählt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung hat einerseits den Hintergrund, dass die Breite des Korridors mit den unterschiedlichen tatsächlichen Breiten verschiedener Straßen bzw.
Wege korrespondieren sollte. Andererseits wird beispielsweise für eine Fußgängerzone auch aus dem Grund im Allgemeinen ein breiterer Korridor zu wählen sein als für eine normale Straße mit Straßenverkehr, da in der Fußgängerzone im Vergleich zur normalen Straße mit besonders vielen bzw. besonders weitläufigen Bewegungen des Fußgängers quer zum Straßenvektor, bis hin zu kurzen Abstechern bzw. Bewegungen des Fußgängers in kleine Quergassen, Passagen und dergleichen zu rechnen ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeordnetes Computerprogrammprodukt, ein zugehöriges digitales Speichermedium sowie eine ebenfalls erfindungsgemäße Navigationseinrichtung. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherte Programmschritte zur Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn diese von einer programmierbaren Prozessoreinrichtung ausgeführt werden. Das digitale Speichermedium gemäß der Erfindung enthält elektronisch auslesbare Steuersignale, die nach dem Auslesen durch eine programmierbare Prozessoreinrichtung dergestalt mit der Prozessoreinrichtung interagieren können, dass durch die Prozessoreinrichtung das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Navigationseinrichtung schließlich dient zur
Bestimmung einer aktuellen Position eines Fußgängers relativ zu einem Straßenelement, und umfasst eine Positionsermittlungseinrichtung, eine programmierbare Prozessoreinrichtung mit Massenspeicher sowie eine Anzeigeeinrichtung zur Ausgabe der aktuellen Position. Die Prozessor- einrichtung ist dabei zum Ausführen des oben beschriebenen Computerprogrammprodukts, zum Auslesen des genannten digitalen Speichermediums, oder zur Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigt
Fig. 1 in schematisierter Darstellung einen auf der Anzeigeeinrichtung einer Navigationseinrichtung dargestellten Kar- tenausschnitt mit Straßensegmenten, GPS-Messpunkten und virtuellen Korridoren;
Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht den Kartenausschnitt gemäß Fig. 1 mit zusätzlicher Na- vigationsroute;
Fig. 3 in einer Fig. 1 und Fig. 2 entsprechenden Darstellung und Ansicht den Kartenausschnitt gemäß Fig. 1 und Fig. 2, mit abzweigender Navigationsroute; und
Fig. 4 in einer Fig. 1 bis Fig. 3 entsprechenden Darstellung und Ansicht den Kartenausschnitt gemäß Fig. 1 mit verschmälerten virtuellen Korridoren im Kreuzungsbereich.
Fig. 1 zeigt in schematisierter Darstellung zunächst einmal einen Ausschnitt 1 aus einer Straßenkarte, wie er auf der Anzeigeeinrichtung 2 beispielsweise eines tragbaren Navigationsgeräts dargestellt werden kann. Man erkennt zwei sich kreuzende Straßen 3, 4 sowie punktiert symbolisierte GPS-Messpunkte 5 der Bewegung eines Fußgängers entlang der Straße 4. Ferner erkennbar werden die erfindungsgemäß um die Straßen 3, 4 gelegten virtuellen Korridore 6, 7.
Wie in Fig. 1 erkennbar, bewegt sich der Fußgänger - entsprechend dem eingangs beschriebenen, für Fußgänger charakteristischen Bewegungsmusters - keineswegs parallel entlang der jeweils begangenen Straße 3 , sondern wechselt häufig die Straßenseite (beispielsweise bei 8, 9, 10). Bei 9 besitzt die Bewegung des Fußgängers (beim Überqueren der Straße von zeichnungsbezogen links nach rechts) sogar kurzzeitig eine Kompo- nente entgegen der zeichnungsbezogen nach oben weisenden, hauptsächlichen Bewegungsrichtung.
Die in Fig. 1 eingezeichneten GPS-Messpunkte 5 entsprechen dabei jedoch nicht zwangsläufig exakt den tatsächlichen Standorten des Fußgängers. Vielmehr sind die GPS-Messpunkte 5 zunächst, wie eingangs beschrieben, mit den dem GPS-System immanenten Ungenauigkeiten behaftet, insbesondere was die Ungenauigkeit der Absolutmessung im Bereich von ca. 10 bis 15 m angeht.
Dies betrifft jedoch vorwiegend Ungenauigkeiten bei der absoluten Positionsbestimmung des Fußgängers, während mit kurzen Zeitabständen hintereinander durchgeführte GPS-Messungen relativ zueinander durchaus eine sehr viel höhere Genauigkeit als die genannten 10 bis 15 m erreichen. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Weg bzw. die Trajektorie des Fußgängers zwar mit einer Genauigkeit von wenigen Metern nachverfolgt bzw. aufgezeichnet werden kann (siehe Messpunkte 5 in Fig. 1), dass jedoch nicht ohne Weiteres feststeht, ob der so festgestellte Weg tatsächlich mit einem Straßenvektor übereinstimmt, oder aber etwa parallel zu diesem Straßenvektor (beispielsweise auf einer anderen nahe gelegenen Straße) verläuft.
Aus diesem Grund muss ein GPS-System - wie eingangs beschrieben - stets bestrebt sein, nicht nur absolute Messungen durchzuführen, sondern auch die aktuelle Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsbahn des Messpunkts (hier also des Fußgängers) zu ermitteln. Insbesondere anhand eines Abgleichs der ermittelten Bewegung mit den Straßenvektoren der Umgebung ist durch das System sodann in regelmäßigen Abständen ein map matching, sprich eine Überprüfung und ggf. Korrektur der fehlerbehafteten absoluten Positionsbestimmung, durchzuführen, dergestalt, dass der Messpunkt (hier also der auf der Anzeige 2 jeweils angezeigte Standort des Fußgängers) auf denjenigen Straßenvektor der Umgebung hin korrigiert bzw. auf diesem Straßenvektor eingerastet wird, welcher den besten Kompromiss zwischen der (fehlerbehafteten) Absolutmessung und der (mit hoher Genauigkeit feststellbaren) Bewegungsbahn darstellt.
Da jedoch aufgrund der häufigen, typischen Querbewegungen 8, 9, 10 eines Fußgängers insbesondere die aktuelle Bewegungsrichtung nur selten mit der Richtung des aktuellen Straßenvektors 3 übereinstimmt, versagt das bei üblichen Navigationssystemen eingesetzte - zumeist für die Kfz-Navigation optimierte - map matching-Verfahren bei der genauen Positionsbestimmung von Fußgängern.
Aus diesem Grund werden erfindungsgemäß die virtuellen (dem Nutzer auf dem Bildschirm 2 nicht tatsächlich angezeigten) Korridore 6, 7 um die aktuell infrage kommenden Straßenvektoren 3 , 4 gelegt, und es werden für das map matching Bewegungen des Fußgängers quer zum jeweiligen Straßenvektor 3, 4 ignoriert, solange sich die entsprechenden Messpunkte 5 noch innerhalb des jeweiligen Korridors 6 befinden.
Dies bedeutet, dass für die Positionsbestimmung - dabei insbesondere für die zur Korrektur der aktuellen Position, sprich für das map matching, entscheidende, genaue Ermittlung der Bewegungsrichtung - lediglich Bewegungskomponenten entlang des aktuellen Straßenvektors 3 berücksichtigt werden, solange der Fußgänger vom System noch innerhalb des aktuellen Korridors 6 verortet wird. Hierdurch werden somit die Bewegungskomponenten quer zum aktuellen Straßenvektor 3 bis zu einem gewissen Grad ausgeblendet, wodurch vermieden wird, dass das System bei jeder ermittelten Querbewegung des Fußgängers sofort beginnt, in der Umgebung nach einem anderen Straßenvektor zu suchen, der mit der aktuellen Querbewegung möglicherweise besser überein- stimmt, und - falls ein solcher gefunden wird - den Fußgänger mit hoher Wahrscheinlichkeit irrtümlich auf diesem anderen Straßenvektor verortet bzw. einrastet.
So würde eine festgestellte Bewegung eines Fußgängers quer zu einer Straße insbesondere in einem Kreuzungsbereich, wie sie beispielsweise durch den Pfeil 1 1 in Fig. 1 symbolisiert ist, ebenso wie die Querbewegung bei 9, bei einem Navigationssystem gemäß dem Stand der Technik mit großer Wahrscheinlichkeit dazu führen, dass der Fußgänger sofort auf der mit der jeweiligen Bewegungsrichtung besser übereinstimmenden Querstraße 4 verortet werden würde, obwohl sich der Fußgänger tatsäch- lieh bereits etliche Meter hinter dem Kreuzungsbereich auf der geradeaus weiterführenden Straße 3 befindet. Die Positionsanzeige auf dem Bild- schirm des betreffenden Navigationssystems würde somit (insbesondere in Kreuzungsbereichen oder bei sonstigen Abzweigungen) häufig zwischen verschiedenen Straßen hin und her springen und nur beim geradlinigen Begehen einer Straße den Fußgänger stabil auf der jeweiligen Straße verorten. Dies ist für den Benutzer eines entsprechenden Navigationssystems jedoch verwirrend und beeinträchtigt die Ortungsgenauigkeit derartiger Navigationssysteme bei der Benutzung insbesondere zur Fußgängernavigation in Innenstädten.
Fig. 2 entspricht im Wesentlichen der Darstellung von Fig. 1 mit dem Unterschied, dass der Positionsanzeige auf dem Bildschirm 2 der Navigationseinrichtung hier zusätzlich die Navigation entlang einer Route zugrundeliegt, während bei der Darstellung gemäß Fig. 1 lediglich eine reine Positionsbestimmung erfolgte. Die Route ist in Fig. 2 dabei in Form des strichlierten Pfeils 12 entlang der Straße 3 symbolisiert.
Liegt nun der Positionsbestimmung (wie in Fig. 2) zusätzlich die Navigation entlang einer Route 12 zugrunde, so können festgestellte Querbewegungen 8, 9, 10 des Fußgängers insbesondere in Kreuzungsbereichen (beispielsweise bei 1 1 ) vom System noch stärker unterdrückt bzw. beim map matching noch geringer gewichtet werden. Dies hängt damit zusam- men, dass bei aktivierter Navigation entlang einer Route 12 statistisch eine höhere Wahrscheinlichkeit besteht, dass der Nutzer an Kreuzungen die Route weiterverfolgt und nicht auf andere Straßen abzweigt, welche mit der Route nicht übereinstimmen.
Auf diese Weise wird eine noch höhere Genauigkeit und Sicherheit bei der Positionsbestimmung erreicht, insbesondere in den kritischen Kreuzungsbereichen, in welchen sich die Korridore 6, 7 der sich kreuzenden Straßen 3, 4 überschneiden. Denn in den Kreuzungsbereichen kann zunächst nicht entschieden werden, welche Bewegungen des Fußgängers längs und welche quer zur Straße erfolgen, da im Kreuzungsbereich sowohl in Längsrichtung 3 als auch in Querrichtung 4 Straßenvektoren vorhanden sind. Somit bestünde im Kreuzungsbereich, beispielsweise bei einer Bewegung des Fußgängers wie in Fig. 2 mit dem Pfeil 1 1 angedeutet, zunächst keine Möglichkeit; festzustellen, ob der Fußgänger sich noch hauptsächlich in Längsrichtung der bisherigen Straße 3 oder bereits in Längsrichtung der querenden Straße 4 bewegt.
Wird jedoch zusätzlich die Navigationsroute 12 herangezogen, so können bei der Richtungs- bzw. Positionsbestimmung durch das Navigationssystem auch im Kreuzungsbereich wieder diejenigen Querbewegungen ignoriert (oder geringer gewichtet) werden, welche quer zur Navigationsroute 12 verlaufen, da mit höherer Wahrscheinlichkeit davon auszugehen ist, dass der Fußgänger der Navigationsroute folgen und nicht in eine hiervon abweichende Querstraße 4 abbiegen wird. Demnach würde ein erfindungsgemäß arbeitendes Navigationssystem - bei geradeaus verlaufender Route wie in Fig. 2 dargestellt - die mit dem Pfeil 1 1 angedeutete Bewegung des Fußgängers auch im Kreuzungsbereich weiterhin als Bewegung entlang der geradeaus führenden Straße 3 deuten und somit die Querbewegung bei 1 1 für das map matching zumindest so lange ignorieren, wie durch die Querbewegung die Breite des Korridors 6 nicht überschritten wird.
Die Darstellung in Fig. 3 entspricht der Darstellung in Fig. 2 mit dem Unterschied, dass in Fig. 3 die Navigationsroute wie auch der aufgezeichnete Weg 5 des Fußgängers im Kreuzungsbereich einen nach links in die Querstraße 4 abzweigenden Verlauf nimmt. In diesem Fall würde das Navigationssystem die mit dem Pfeil 1 1 angedeutete (gegenüber Fig. 2 identische) Bewegung des Fußgängers bereits im Kreuzungsbe- reich allerdings als Richtungswechsel von der geradeaus führenden
Straße 3 auf die Querstraße 4 interpretieren, indem beim map matching im Kreuzungsbereich vorwiegend oder ausschließlich die Bewegung quer zur bisherigen Route entlang der geradeaus führenden Straße 3 berücksichtigt würde, Längsbewegungen entlang der bisherigen Route 3 somit ab dem Kreuzungsbereich ignoriert würden. Die im Kreuzungsbereich bei den unterschiedlichen Situationen gemäß Fig. 2 und 3 absolut identische Bewegung 1 1 wird somit - je nach Verlauf der Navigationsroute 12 - unterschiedlich bewertet und beim map matching in eine jeweils entsprechende, unterschiedliche Rich- tungsbestimmung bzw. Positionszuordnung auf der Straße 3 (Fig. 2) bzw. auf der Straße 4 (Fig. 3) umgesetzt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass im Kreuzungsbereich eine zuverlässige Positionszuordnung zur korrekten, jeweils beschrittenen Straße erfolgen kann, auch dann, wenn vom GPS-System Bewegungen des Fußgängers quer zur Straße oder schräg über die Kreuzung ermittelt werden sollten.
Fig. 4 schließlich zeigt eine Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher die um die Straßensegmente 3 , 4 gelegten virtuellen Korridore 6 und 7 im Kreuzungsbereich bewusst verschmälert werden. Dies führt dazu, dass der annähernd quadratische Überlappungs- bereich der beiden Korridore 6, 7 - gegenüber dessen Größe bei Korridoren mit durchgehend konstanter Breite (vgl. Fig. 1 bis 3) - eine erheblich geringere Fläche einnimmt.
Da im Überlappungsbereich der Korridore 6, 7 nicht zwischen Bewegungen entlang einer Straße und Bewegungen quer zu einer Straße unter- schieden werden kann, ist die Positionsermittlung im Überlappungsbereich zunächst wieder unvermeidlich mit den eingangs beschriebenen Ungenauigkeiten der GPS-Messung behaftet. In den bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 jedoch erheblich verkleinerten Überlappungsbereich fallen nun jedoch sehr viel weniger GPS-Einzelmessungen. Im Überlap- pungsbereich der Korridore 6 und 7 gemäß Fig. 4 betrifft dies lediglich noch eine einzige Einzelmessung 13 , welche im Überlappungsbereich liegt und daher mit den genannten Ungenauigkeiten behaftet ist, während im Falle der virtuellen Korridore 6, 7 mit durchgehend konstanter Breite noch fünf Einzelmessungen in den Überlappungsbereich fallen und somit mit der erhöhten Ungenauigkeit einhergehen, vgl. Fig. 1. Die Ausführungsform mit verschmälerten Korridoren gemäß Fig. 4 ermöglicht somit auch und gerade im Kreuzungsbereich weitere Verbesserungen bei der Zuverlässigkeit der Positionsbestimmung.
Im Ergebnis wird somit deutlich, dass dank der Erfindung ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur geographischen Positionsbestimmung eines Fußgängers auf einer Straßenkarte geschaffen wird, mit dem sich die Genauigkeit des map matching bzw. der Positionsbestimmung mittels GPS gerade im Fall der Fußgängernavigation erheblich verbessern lässt. Insbesondere die Fehleranfälligkeit bekannter Navigationsverfahren bzw. Navigationsgeräte bei Bewegungen eines Fußgängers quer zur Straßen- richtung wird dabei erheblich verringert.
Die Erfindung liefert demzufolge einen grundlegenden Beitrag zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Positionsbestimmung bei der Fußgängernavigation, insbesondere bei der Anwendung im Bereich kompakter, portabler Navigationsgeräte.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur geographischen Positionsbestimmung (5) eines Fußgängers relativ zu einem Straßenelement (3 , 4) auf einer digitalen Straßenkarte ( 1 ) mittels einer Navigationseinrichtung mit einer Posi- tionsermittlungseinrichtung, einem Prozessor, einem Massenspeicher und einer Anzeigeeinrichtung (2), wobei die aktuelle Position des Fußgängers einer Positionsmarkierung (5) auf der Anzeigeeinrichtung (2) zugeordnet ist, und wobei eine Überprüfung und ggf. Kor- rektur der ermittelten Position anhand eines Abgleichs von gemessenen Trajektorien mit Kartendaten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass entlang zumindest des der aktuellen Position (5) zugeordneten Straßenelements (3) ein virtueller Korridor (6) definiert wird, wobei innerhalb des Korridors (6) bei der Überprüfung der aktuellen Position des Fußgängers festgestellte Bewegungskomponenten des Fußgängers quer zum Straßenvektor des aktuellen Straßenelements (6) und/oder Informationen über die momentane Ausrichtung des Fußgängers ignoriert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der Überprüfung der aktuellen Position innerhalb des Korridors (6) zumindest einzelne ermittelte Bewegungen (9) des Fußgängers auch in Gegenrichtung zur bisher ermittelten Laufrichtung igno- riert werden, wobei ein Richtungswechsel (9) des Fußgängers von der
Navigationseinrichtung erst dann als erfolgt gewertet und auf der Anzeigeeinrichtung (2) ausgegeben wird, wenn von der Navigationseinrichtung zumindest zwei Einzelbewegungen des Fußgängers in Gegenrichtung zur bisherigen Laufrichtung hintereinander ermittelt worden sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Überprüfung der aktuellen Position an Wegekreuzungen ( 1 1 ) diejenige Abzweigung, deren Richtung den größten Überein- Stimmungsgrad mit dem bisherigen Wegevektor (3) hat, bevorzugt bzw. stärker gewichtet wird als andere Abzweigungen der Wegekreuzung mit jeweils geringerer Richtungsübereinstimmung.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Positionsbestimmung entlang einer Navigationsroute (12) ein virtueller Korridor entlang zumindest eines Straßenelements (3) der Route (12) definiert wird, wobei innerhalb des Korridors bei der Überprüfung der aktuellen Position festgestellte Bewegungskomponenten des Fußgängers quer zum Straßenvektor des Stra- ßenelements und/oder Informationen über die momentane Ausrichtung des Fußgängers ignoriert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Überprüfung der aktuellen Position an Wegekreuzungen diejenige Abzweigung, deren Richtung den höchsten Übereinstimmungsgrad mit einer aktuellen Navigationsroute ( 12) aufweist, bevorzugt bzw. stärker gewichtet wird als Abzweigungen mit geringerer Richtungsübereinstimmung.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der virtuelle Korridor (6, 7) im unmittelbaren Bereich von Wegekreuzungen (1 1) um einen bestimmten Faktor verschmälert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des virtuellen Korridors (6, 7) in Abhängigkeit der Straßenkategorie gewählt wird.
8. Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmschritten zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn die Programmschritte von einer programmierbaren Prozessoreinrichtung ausgeführt werden.
9. Digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersigna- len, die mit einer programmierbaren Prozessoreinrichtung dergestalt zusammenwirken können, dass ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt wird.
10. Navigationseinrichtung zur Bestimmung der aktuellen geographischen Position (5) eines Fußgängers relativ zu einem Straßenele- ment (3, 4) auf einer digitalen Straßenkarte (1 ), die Navigationseinrichtung aufweisend eine Positionsermittlungseinrichtung, eine Prozessoreinrichtung mit Massenspeicher sowie eine Anzeigeeinrichtung (2), wobei die Prozessoreinrichtung zum Ausführen eines Computerprogrammprodukts nach Anspruch 8, zum Auslesen eines Spei- chermediums nach Anspruch 9 oder zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
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