WO2019068827A1 - Verfahren zum betrieb eines navigationssystems - Google Patents

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WO2019068827A1
WO2019068827A1 PCT/EP2018/077047 EP2018077047W WO2019068827A1 WO 2019068827 A1 WO2019068827 A1 WO 2019068827A1 EP 2018077047 W EP2018077047 W EP 2018077047W WO 2019068827 A1 WO2019068827 A1 WO 2019068827A1
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maneuver
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navigation system
route
determined
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PCT/EP2018/077047
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Tobias PÖGEL
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • G06F16/901—Indexing; Data structures therefor; Storage structures
    • G06F16/9024—Graphs; Linked lists

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a navigation system and to a
  • the invention relates to a method for storing maneuver information and a vehicle with navigation system according to the invention.
  • Navigation systems are used to determine a route from a particular origin, typically the current location of a user, to a particular destination. Navigation systems are used in particular in motor vehicles, such as passenger cars or trucks, and can be designed as an integrated component of the motor vehicle. Increasingly, however, are also mobile devices, such as smartphones or tablets, where appropriate applications are installed, used as navigation systems.
  • a navigation system accesses a digital road map.
  • the road network is usually stored in the abstracted form of a graph as a multiplicity of nodes and these nodes of connecting edges.
  • Each node corresponds to a specific location of the road network and each edge of a real existing between these places connection.
  • NDS - Navigation Data Standard is used as a standardized format for such digital map data.
  • a navigation system can determine, by means of suitable algorithms, a route between these locations along the existing edges.
  • the route may also be optimized with regard to a particular order parameter, such as route length or expected travel time, for which additional information may be required in the navigation system.
  • This additional information is assigned to certain edges of the map data, often via a geographical position as reference value, for example by means of Open-LR. Both the digital road map and the additional information can be present in a memory of the navigation system.
  • a route calculation is then possible without an existing data connection (offline).
  • map data, additional information or corresponding update data can be stored on an external server and retrieved by the navigation system only when needed.
  • the determination of the route on the external server can also take place, the navigation system serving merely as input and output means as well as for determining the position.
  • Such online route calculation is often performed by mobile terminal applications.
  • the user In order to follow the determined route between origin and destination, it is necessary for a user to perform a specific maneuver at each node, for example "right turn.”
  • the user is provided with navigation instructions corresponding to the specific maneuvers, for example in acoustic or optical form
  • the maneuvers to be performed along the route are mainly determined by the geometric relationships of successive edges, but the algorithms used are prone to error, especially in complex intersection situations with many traffic lanes and / or traffic islands.Differences between navigation advice and real road guidance can then lead to misinterpretations as well as stress situations at the user.
  • the invention is based on the technical problem of improving the navigation from an origin to a destination by minimizing a deviation between the navigation instruction output to a user and a road situation experienced by the user. This is intended to confuse and stress the user, especially in complex situations
  • This object is achieved by a method for operating a navigation system, a navigation system and a method for storing maneuver information with the
  • a first aspect of the invention relates to a method for operating a navigation system, which comprises at least the steps described below.
  • a route from a starting point to a destination is determined on the basis of digital map data.
  • the determination of the route is preferably carried out in the navigation system.
  • the route calculation is carried out on an external server and the navigation system is used only for route guidance along the determined route.
  • a route preferably designates a set of nodes and edges of a directed graph between a starting location
  • the route thus represents a clear connection between the starting point and the destination.
  • a crossing point designates at least a triple of a node and the edges immediately adjacent to this node. For complex intersection situations can a
  • Crossing point also from a plurality of nodes that these nodes connecting and two other edges exist.
  • maneuver information associated with the selected intersection point is read from a database entry.
  • a check is first made as to whether a database entry exists for the selected intersection point.
  • a check is made as to whether the determined database entry is linked to the selected intersection point
  • the linked maneuver information is read from the navigation system from the database.
  • the database entry and / or separately the maneuver information contained therein are preferably linked via geographical coordinates to the selected intersection point (for example open LR).
  • the selected intersection point for example open LR.
  • all crossing points of this route are selected directly and the further steps of the method according to the invention are carried out for all these crossing points.
  • Navigation system available digital map data, particularly preferably stored in the internal memory of the navigation device digital map data.
  • the checks are carried out in at least one external database, for example by accessing an external server by means of wireless interface and Internet. If a database entry associated with the selected crosspoint is detected on the external server, the maneuver information it contains will be retrieved by the server Navigation system read and preferably stored locally in the navigation system with respect to the selected crossing point. Also preferably, in addition to an identification of a database entry linked to the selected intersection point, a query of possible updates of the database entry is made on an external server.
  • maneuver information refers to information related to a maneuver to be performed at the intersection.
  • the maneuver information preferably contains information on at least one angle value between the at least two edges of a crossing point.
  • the maneuver information preferably contains concrete
  • Maneuver information such as a straight-line (S) instruction, a left-right / right-turn instruction, a 45-degree left-right instruction, or an instruction for a 180 ° turnaround maneuver.
  • the maneuver information preferably includes additional information, such as the presence of a separate turnaround track or a green right turn arrow.
  • the read out maneuver information preferably contains information about maneuver sequences to be carried out. Maneuver sequences contain information about a sequence at the crossing point maneuvers to be performed, such as following a first lane, a lane change to a second lane and from this the turn with a certain angle value on the further route.
  • the determined route already contains the principal direction information for further travel at the crossing point, ie whether, for example, an access road leading to the node (first edge) is followed or after the node a change to another road (second edge) he follows.
  • maneuver information according to the invention contains information about the maneuver to be carried out at the selected intersection point and in accordance with the determined route.
  • Navigation system issued a the navigation maneuver corresponding navigation instruction.
  • the user of the navigation system is informed about the maneuver to be performed at the crossing point, for example by means of optical and acoustic output.
  • the maneuver (s) to be performed at a selected intersection point are determined mathematically from the angular relationships between the edges associated with the intersection point.
  • these calculations are error prone, especially in complex intersection geometries with many lanes and directions.
  • the determination of the maneuver to be carried out at a selected intersection point is carried out on a database-based basis, that is to say without computational access to the digital map data.
  • the method thus makes it possible to determine maneuvers by means of a simple evaluation logic and at the same time ensures that the maneuvers generated largely correspond to the situation actually present. Consequently, by means of the method according to the invention
  • the read-out maneuver information relates to a turn-off arrow linked to the selected intersection point.
  • Digital map data is increasingly being presented with more details, including
  • the information contained in the map data in particular the angle information contained to turn arrows, but used to determine maneuvers.
  • the maneuver to be performed in the simplest case corresponds to the read out
  • a visual navigation instruction in the form of an arrow created on the basis of the maneuver determined, corresponds to a real turn-off arrow perceived by the user to a great extent. Stress situations of the driver can be prevented.
  • the selection of the at least one intersection point takes place as a function of a current position of the navigation system, or of the vehicle containing the navigation system.
  • a crossing point is selected as soon as its distance from the navigation system falls below a predetermined limit.
  • the limit depends on the speed and increases, for example, with increasing speed.
  • additional sensor data such as slope data, may be used to adjust the threshold.
  • Maneuver information to the selected crossing point are determined, it is preferable to calculate a maneuver based on the digital map data.
  • Intersection point existing database entry determined there is the determination of a maneuver to be performed at the intersection point on the basis of the digital map data.
  • the maneuver is calculated in this case on the basis of the angle geometry between the edges belonging to the intersection point by means of suitable algorithms.
  • a comparison of the readout maneuver information with the determined route also takes place.
  • the route information includes information about the road leading to a node of a crossroads and the road leading away from the node.
  • an indicator for a maneuver to be performed at the crossing point is derived from the route information. The indicator distinguishes at least between left-hander, right-hander and straight-ahead.
  • it is determined, preferably based on such an indicator, whether there is a discrepancy between the maneuver information and the route. Such a discrepancy is detected if a deviation between the read maneuver and the determined route exceeds a predetermined limit. If a discrepancy is detected, this determines
  • Navigation system a maneuver on the basis of the digital map data, for example, as explained above, and outputs a navigation instruction corresponding to this maneuver.
  • a crossing point of the determined route has at least one node and in each case two edges of a directed graph connected to this at least one node. Furthermore, with known Methods determines an angle between the at least two edges of the crossing point. Further preferably, angle information is read from the database entry linked to the crossing point. According to this embodiment, the discrepancy described above is determined as far as a difference between the calculated angle and the read-out angle information exceeds a predetermined limit.
  • a road surface is detected at the at least one intersection point by means of a camera system.
  • the navigation system is arranged in a vehicle, the vehicle environment is preferably detected, in particular in the front region of the vehicle.
  • an evaluation unit which is preferably part of the calculation module of the navigation system, further takes place a recognition or identification of a turn arrow in the detected at the at least one intersection point road surface.
  • an angle information of the detected turn-off arrow is then determined, for example by means of image analysis.
  • a database entry linked to the at least one intersection point is created or updated with the determined angle information.
  • the finding of an existing database entry linked to the intersection point or the indexing of a newly created database entry linked to the intersection point preferably takes place on the basis of
  • Crossing point associated database entry or determining the nonexistence of a linked to the crossing point maneuver information or the determination of a discrepancy between the read maneuver information and the determined route.
  • the invention likewise relates to a method for storing maneuver information, which has at least the steps explained below.
  • a road surface is detected at at least one intersection point by means of a camera system.
  • the crossing point is part of a route determined by digital map data between a starting point and a destination. Is the camera system in one?
  • Vehicle arranged, preferably carried out a detection of the vehicle environment, in particular in the front region of the vehicle.
  • an evaluation unit which is preferably part of a calculation module of a navigation system
  • a recognition of a Turning arrow on the detected road surface preferably by means of segmentation and pattern recognition.
  • an angle information of the detected turn-off arrow is then determined.
  • a database entry linked to the at least one intersection point is created or updated with the determined angle information, preferably in a set of digital map data of a navigation system.
  • an additional database is created, which can be accessed by navigation systems.
  • the finding of an existing database entry linked to the intersection point or the indexing of a newly created database entry linked to the intersection point preferably takes place on the basis of geographical coordinates (open LR).
  • the navigation system which has at least the components described below.
  • the navigation system according to the invention has a positioning module which is used to determine an absolute position of the
  • Navigation system is set up in the room.
  • the positioning module is preferably set up to determine the position by means of GPS, AGPS, mobile radio and optionally further sensors.
  • a card module configured for accessing digital map data is provided, which accesses a local memory and / or obtains the map data from an external server.
  • An input and output module of the navigation system is for
  • the navigation system further comprises a with the
  • Positioning module, the card module and the input and output module connected calculation module which is adapted to determine based on a certain absolute position of the navigation system, the digital map data and information input via the input and output module, a route from a source to a destination, select at least one intersection point of the determined route, read out a database entry containing maneuver information associated with the selected intersection point, and calculate a maneuver on the basis of the read maneuver information.
  • the navigation system according to the invention is designed to, the
  • Another aspect of the invention relates to a vehicle with an inventive
  • Electrical or electronic devices such as the navigation system according to the invention, and / or other relevant components or components thereof according to embodiments of the present invention may be identified by appropriate hardware, firmware (such as an application-specific integrated circuit ASIC); Software or
  • various components of the navigation system according to the invention are formed at least partially on a common integrated circuit or in a plurality of integrated circuits.
  • the various components of the device according to the invention may be at least partially formed using a flexible printed circuit substrate, a printed circuit board (PCB) or a lithographically structured substrate.
  • the various components of these devices may be embodied as a process or thread running in one or more processors, executing computer program instructions, and interacting with other system components to those described herein
  • the corresponding computer program instructions are preferably stored in a memory which is preferred in a computer as
  • Standard memory device such as a random access memory - RAM
  • the corresponding computer programs may alternatively be stored on static data carriers, such as a CD-ROM, a flash memory or the like.
  • static data carriers such as a CD-ROM, a flash memory or the like.
  • Data processing equipment both combined in a single data processing device as well as distributed over multiple computing devices are executed.
  • Figure 1 is a schematic representation of a vehicle according to a
  • Figure 2 is a schematic representation of a process flow according to a first
  • Figure 3 is a schematic comparison of a road situation and a graphical representation of a road situation.
  • FIG. 1 shows a navigation system, designated overall by 100, in accordance with FIG. 1
  • the navigation system 100 is arranged in a vehicle 200. Nevertheless, the navigation system 100 can also be used in a mobile terminal,
  • a smartphone or a tablet be arranged.
  • the navigation system 100 may be arranged as a single component. Alternatively, various components of the navigation system 100 can be distributed in the vehicle 200 or integrated into various components of the vehicle.
  • the navigation system 100 includes a positioning module 10 for determining a position of the navigation system 100 and thus also of the vehicle 200. This is preferred
  • Positioning module 10 as a transceiver for the Global Positioning System - GPS formed and further connected to a plurality of GPS satellites 61.
  • the positioning module 10 can resort to other sources for position determination, in particular by means of an air interface.
  • the positioning module 10 is further connected to a mobile station 62 and thus, for example, able to use provided by the mobile station 62 position data for initialization of a GPS position determination (Assisted GPS - AGPS).
  • the positioning module can also be connected wirelessly with transponders of a traffic control system.
  • the positioning module 10 is connected to sensors 1 1, 12 of the vehicle 200. If the navigation system 100 is integrated into the vehicle 200, these sensors can also be considered as components of the vehicle.
  • the sensors are in particular one
  • Speed sensor 1 for example, a wheel speed sensor, and a
  • Inclination sensor 12 for example a gyroscope.
  • the navigation system 100 further includes a map module 20 having access to digital map data.
  • the map module 20 has access to a memory of the navigation system 100 in which the digital map data are stored.
  • the card module 20 is connected to an external server 60 via a wireless interface, such as a mobile station 62 and the Internet.
  • the digital map data are either stored by the manufacturer in the memory 25 or are retrieved by the server 60 when the navigation system 100 is first put into operation. In addition, updates of the map data may be retrieved wirelessly from the server 60.
  • An input and output module 30 of the navigation system 100 has an input module 31 and an output module 32.
  • the input module 31 comprises a keyboard, a
  • Rotary switch a microphone and / or a touch-sensitive surface.
  • Output module 32 includes a microphone, a haptic surface, a holographic
  • the screen is as
  • touch-sensitive surface formed (touch screen) and thus both part of the input module 31 and the output module 32nd
  • a calculation module 40 of the navigation system 100 is connected to the positioning module 10, the card module 20 and the input and output module 30.
  • Calculation module 40 receives from the positioning module 10 a determined current position of the navigation system 100 and transmitted from the map module 20 at least a section of the digital map data.
  • the calculation module 40 is configured to initially use the transmitted position and map data to determine a current position of the vehicle
  • Navigation system 100 on the map (Map Matching) to determine.
  • the calculation module 40 receives an input from a user regarding a destination to which route planning is desired.
  • the calculation module 40 is designed to calculate a route from the current position as the starting location to a destination corresponding to the input by means of methods known in principle on the basis of the current position, the digital map data and the destination input.
  • the calculation module 40 uses algorithms of graph theory, for example the algorithm of Dijkstra and / or the Bellman-Ford algorithm.
  • the calculation module 40 is designed to perform dead reckoning and receives for it.
  • the route calculation by continuous map matching and the inclusion of
  • Sensor data can be improved.
  • the route calculation can also be carried out by an external server 60, to which the calculation module 40 is connected via a mobile radio station 62. In this case, the calculation module 40 forwards at least the current position and the input destination to the server 60.
  • the calculation module 40 is further configured to perform a route guidance.
  • the calculation module 40 determines the maneuvers to be performed by the user at each crossing point or node of the determined route. The determination of the maneuvers takes place already while calculating the route and / or each approaching a crossing point.
  • the calculation module 40 also outputs a navigation instruction corresponding to the specific maneuvers via the output module 32 to the user. Alternatively, the maneuver determination takes place on the external server 60, which transmits the maneuvers or directly corresponding navigation instructions to the calculation module 40.
  • the navigation system 100 shown in FIG. 1 further has a camera system 50 which is set up to detect a road surface and to transmit the captured images of the road surface to the calculation module 40.
  • the calculation module 40 is further designed for image analysis, for example for performing a segmentation and pattern recognition on the received images.
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of a method according to the invention for operating a navigation system 100. Blocks represented within dashed blocks represent preferred method steps to which the invention is not limited.
  • a route from a starting point to a destination is determined on the basis of digital map information.
  • a first intermediate step S31 the input of a destination by means of an input module 31 of the navigation system 100 and the forwarding of this input to the calculation module 40.
  • a second intermediate step S312 is determined
  • Positioning module 10 by means of GPS a current position of the navigation system 100 and forwards them to the calculation module 40 on.
  • a map module 20 calls digital map data from a local memory 25 of the navigation system 100 or an external server 60 and forwards them at least partially to the calculation module 40. Based on the received data that determines
  • the route is a subset of the digital map data consisting of nodes and edges, which together form a connection from the starting node to the
  • a crossing point is selected along the determined route.
  • a distance between the current position of the navigation system 100 provided by the positioning module 10 and a crossing point of the determined route falls below a predetermined limit value. If this query shows that there is no intersection point in a specific radius around the current position, the current position of the navigation system 100 is updated in the intermediate step S322 and the distance check is performed again in step S321. If an intersection point of the route is located in a predetermined radius around the current position in S321, this intersection point is selected in the intermediate step S323.
  • a database entry linked to the crossing point selected in S323 is read out. For this purpose, it is first checked in a first intermediate step S331 whether there is even a database entry linked to the intersection point. This check can take place both in the internal memory 25 and on an external server 60. If a corresponding database entry is determined in this test, in the intermediate step S332 it is further checked whether this
  • Database entry associated with the crossing point maneuver information, in particular angle information of a turn arrow includes. If a corresponding maneuver information is determined in this test, this is read out by the calculation module 40 in the intermediate step S333.
  • the calculation module 40 uses the read-out maneuver information, in particular from the angle information of a turn-off arrow, at the selected intersection point from the user of the Navigation system 100 to be performed maneuver determined. If one of the checks in the intermediate steps S331, S332 results in a negative result, ie if the non-existence of database entry or maneuver information for the selected crossing point is determined, a maneuver to be performed at the selected crossing point is determined on the basis of the digital map data in a step S345.
  • a step S350 of the method according to the invention the calculation module 40 checks whether a maneuver determined on the basis of the maneuver information has been determined, and additionally whether a maneuver determined on the basis of the digital map data has been determined. If only the maneuver determined from the read maneuver information is present, a navigation instruction is generated on the basis of this maneuver in step S350 and output via the output module 32 to a user. However, if there is also a maneuver determined using the digital map data in the calculation module 40, a navigation instruction is generated in step S350 only from this and output to a user via the output module 32. The same applies if, in a comparison of the read maneuver information with the determined route in the intermediate step S341, a discrepancy is determined (S342). In this case too, the maneuver is determined using digital map data (S345) and a corresponding message is output in S350.
  • a negative result in each of the intermediate steps S331, S332, and S341 results in detecting a road surface by means of a camera system 50 at the crossing point selected in S323.
  • the thus acquired image of the road surface is further analyzed by an evaluation unit, which is preferably part of the calculation module 40, for the presence of a turn-off arrow. Will a turn arrow in the captured image
  • the evaluation unit further determines an angle information of the detected
  • angle information for example, angle data of 45 ° (slightly turn right), 90 ° (turn right), 180 ° (U-turn) or 315 ° (slightly turn left), are finally in an already associated with the crossing point
  • FIG. 3 shows a schematic comparison of a road situation with a graphic navigation instruction, which is output by a navigation system 100 according to (A) prior art and (B) of an embodiment of the method according to the invention.
  • the road situation illustrated in FIG. 3 does not claim to correspond to a real road situation and serves only to illustrate a positive effect of the present invention. As shown in the road situation of Figure 3, divides a four-lane road in a straight forward continuing at a crossing point
  • the navigation system 100 outputs navigation instructions that were determined according to the prior art on the basis of the angular geometry of the streets (edges) before and after the crossing point. Because the two left
  • straight arrows were created as navigation instructions for these two tracks.
  • arrow-shaped navigation instructions were created, which are bent according to the course of these tracks, ie also about 45 ° to the right.
  • FIG. 3A in situations in which lane markings, in particular turning arrows, deviate from the real road course, a contradiction arises between the navigation instructions and the lane markings. This can lead to a user of the navigation system 100 to confusion and thus adversely affect its traffic safety.
  • navigation instructions 100 output navigation instructions which are largely identical to the markings applied to the roadway. These navigation instructions were determined according to the inventive method by the navigation system 100 when approaching the intersection point maneuver information from a database, in particular from the stored in the local memory 25 digital
  • maneuver information are each a turn-off arrow as an object together with its attributes geographical longitude, latitude,
  • Angle information and location of the lane deposited About the geographical coordinates doing a connection with the intersection point.
  • the angle information indicates the direction of the arrowhead in a full circle relative to the standard direction of travel.
  • the navigation system 100 On the basis of this read-out angle information, the navigation system 100 has determined the maneuvers to be carried out at the crossing point for the route following a determined route, as well as the corresponding arrow-shaped navigation instructions.
  • FIG. 3B navigation instructions for all four lanes are shown merely to illustrate the advantageous effect of the invention.
  • navigation system 100 would detect and display only two left or two right lane maneuvers and navigation indications for the route determined.
  • the navigation instructions correspond almost completely to the actual lane markings, so that a recognition of the user is increased, the quieter and less stressed driving through the intersection point.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems (100), wobei zunächst eine Route von einem Ausgangsort zu einem Zielort anhand digitaler Kartendaten ermittelt wird. Zumindest ein Kreuzungspunkt der so ermittelten Route wird ausgewählt und ein mit diesem verknüpfter Datenbankeintrag wird ausgelesen. Dabei ausgelesene Manöverinformationen werden genutzt, um ein an dem ausgewählten Kreuzungspunkt durchzuführendes Manövers zu ermitteln und um schließlich einen dem ermittelten Manöver entsprechenden Navigationshinweis auszugeben. Die Erfindung betrifft ferner ein zum Durchführen dieses Verfahrens eingerichtetes Navigationssystem (100) sowie ein Fahrzeug (200) mit diesem Navigationssystem. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ablegen von Manöverinformationen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems und ein zum
Durchführen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens eingerichtetes Navigationssystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ablegen von Manöverinformationen und ein Fahrzeug mit erfindungsgemäßem Navigationssystem.
Navigationssysteme werden verwendet, um eine Route von einem bestimmten Ausgangsort, in der Regel der aktuellen Position eines Nutzers, zu einem bestimmten Zielort zu bestimmen. Navigationssysteme kommen dabei insbesondere in Kraftfahrzeugen, wie Personen- oder Lastkraftwagen, zum Einsatz und können dazu als integrierter Bestandteil des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Zunehmend werden jedoch auch mobile Endgeräte, wie Smartphones oder Tablets, auf denen entsprechende Anwendungen installiert sind, als Navigationssysteme genutzt.
Zum Bestimmen einer Route zwischen Ausgangsort und Zielort entlang eines Straßennetzes greift ein Navigationssystem auf eine digitale Straßenkarte zurück. Darin ist das Straßennetz in der Regel in abstrahierter Form eines Graphen als Vielzahl von Knoten und diese Knoten verbindender Kanten abgespeichert. Dabei entspricht jeder Knoten einem bestimmten Ort des Straßennetzes und jede Kante einer zwischen diesen Orten real existierenden Verbindung. Insbesondere im Bereich der Automobilindustrie wird NDS - Navigation Data Standard als standardisiertes Format für solche digitalen Kartendaten verwendet.
Indem ein Ausgangs- und ein Zielort jeweils einem Knoten einer solchen digitalen Straßenkarte zugeordnet werden, kann ein Navigationssystem mittels geeigneter Algorithmen eine Route zwischen diesen Orten entlang der vorhandenen Kanten bestimmen. Die Route kann ferner im Hinblick auf einen bestimmten Ordnungsparameter, beispielsweise Routenlänge oder erwartete Fahrzeit, optimiert sein, wofür im Navigationssystem gegebenenfalls Zusatzinformationen erforderlich sind. Diese Zusatzinformationen sind bestimmten Kanten der Kartendaten zugeordnet, häufig über eine geographische Position als Referenzwert, zum Beispiel mittels Open-LR. Sowohl die digitale Straßenkarte als auch die Zusatzinformationen können dabei in einem Speicher des Navigationssystems vorhanden sein. Eine Routenberechnung ist dann ohne bestehende Datenverbindung (Offline) möglich. Alternativ oder zusätzlich können Kartendaten, Zusatzinformationen oder entsprechende Aktualisierungsdaten auf einem externen Server gespeichert und vom Navigationssystem nur bei Bedarf abgerufen werden. Ferner kann auch das Bestimmen der Route auf dem externen Server erfolgen, wobei das Navigationssystem lediglich als Ein- und Ausgabemittel sowie zu der Positionsbestimmung dient. Eine solche Online-Routenberechnung wird häufig von Anwendungen mobiler Endgeräte durchgeführt.
Um der ermittelten Route zwischen Ausgangs- und Zielort zu folgen, ist es notwendig, dass ein Nutzer an jedem Knoten ein bestimmtes Manöver durchführt, beispielsweise„Rechtsabbiegen". Hierzu werden dem Nutzer den bestimmten Manövern entsprechende Navigationshinweise, beispielsweise in akustischer oder optischer Form, ausgegeben. Bislang werden die entlang der Route durchzuführenden Manöver vor allem anhand der geometrischen Beziehungen von aufeinanderfolgenden Kanten bestimmt. Die hierfür verwendeten Algorithmen sind jedoch fehleranfällig, insbesondere in komplexen Kreuzungssituation mit vielen Fahrspuren und/oder Verkehrsinseln. Abweichungen zwischen Navigationshinweis und realer Straßenführung können dann zu Fehlinterpretationen sowie Stresssituationen beim Nutzer führen.
Bislang wird vor allem versucht, die Ausgabe von Navigationshinweisen zu verbessern, um diese mit einer vom Nutzer erlebten Straßenführung besser in Einklang zu bringen. So wird in der DE 10 2006 010 478 A1 ein Verfahren offenbart, wobei eine mittels Kamera erfasste aktuelle Fahrzeugumgebung gemeinsam mit einem Navigationshinweis, beispielsweise in Form eines Pfeils, auf einer Anzeigeeinheit dargestellt wird. Auch hierbei besteht jedoch die Gefahr von Konfusion und Stress beim Nutzer, beispielsweise wenn der Navigationshinweis und ein auf der Fahrbahn tatsächlich vorhandener Richtungsindikator voneinander abweichen.
Der Erfindung liegt nun das technische Problem zugrunde, die Navigation von einem Ausgangs- zu einem Zielort zu verbessern, indem eine Abweichung zwischen dem an einen Nutzer ausgegebenen Navigationshinweis und einer vom Nutzer erlebten Straßensituation minimiert wird. Dadurch sollen Konfusion und Stress des Nutzers, insbesondere in komplexen
Kreuzungssituationen, vermieden und somit die Unfallwahrscheinlichkeit verringert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems, ein Navigationssystem und ein Verfahren zum Ablegen von Manöverinformationen mit den
Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche sowie ein Fahrzeug mit Navigationssystem. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems, welches zumindest die im Folgenden beschriebenen Schritte umfasst. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand digitaler Kartendaten eine Route von einem Ausgangsort zu einem Zielort ermittelt. Das Ermitteln der Route erfolgt bevorzugt in dem Navigationssystem. Alternativ erfolgt die Routenberechnung auf einem externen Server und das Navigationssystem wird lediglich zur Zielführung entlang der ermittelten Route eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bezeichnet eine Route dabei bevorzugt eine Menge von Knoten und Kanten eines gerichteten Graphen zwischen einem dem Ausgangsort
entsprechenden Startknoten und einem dem Zielort entsprechenden Zielknoten. Die Route stellt somit eine eindeutige Verbindung zwischen dem Ausgangsort und dem Zielort dar.
In einem nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein
Kreuzungspunkt der ermittelten Route ausgewählt. Im Rahmen dieser Anmeldung bezeichnet ein Kreuzungspunkt dabei zumindest ein Triple von einem Knoten und den an diesen Knoten unmittelbar angrenzenden Kanten. Für komplexe Kreuzungssituationen kann ein
Kreuzungspunkt jedoch auch aus einer Mehrzahl von Knoten, den diese Knoten verbindenden sowie zwei weiteren Kanten bestehen. In einem nächsten Schritt werden mit dem ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpfte Manöverinformationen aus einem Datenbankeintrag ausgelesen. Bevorzugt erfolgt zunächst eine Überprüfung, ob ein Datenbankeintrag zu dem ausgewählten Kreuzungspunkt existiert. Daraufhin erfolgt in einem weiteren Schritt eine Überprüfung, ob der ermittelte Datenbankeintrag mit dem ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpfte
Manöverinformationen enthält. Sofern diese Überprüfungen jeweils zu einem positiven Ergebnis führen, werden die verknüpften Manöverinformationen von dem Navigationssystem aus der Datenbank ausgelesen. Der Datenbankeintrag und/oder gesondert die darin enthaltenen Manöverinformationen sind bevorzugt über geographische Koordinaten mit dem ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpft (zum Beispiel Open-LR). Alternativ bevorzugt werden nach dem Ermitteln der Route direkt alle Kreuzungspunkte dieser Route ausgewählt und die weiteren Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens für alle diese Kreuzungspunkte durchgeführt.
Die oben beschriebenen Überprüfungen beschränken sich bevorzugt auf die dem
Navigationssystem zur Verfügung stehenden digitalen Kartendaten, besonders bevorzugt auf im internen Speicher des Navigationsgeräts abgelegte digitale Kartendaten. Ebenfalls bevorzugt erfolgen die Überprüfungen ferner in zumindest einer externen Datenbank, beispielsweise durch Zugriff auf einen externen Server mittels Drahtlosschnittstelle und Internet. Wird ein mit dem ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpfter Datenbankeintrag auf dem externen Server ermittelt, werden die darin enthaltenen Manöverinformationen von dem Navigationssystem ausgelesen und bevorzugt lokal in dem Navigationssystem mit Bezug zu dem ausgewählten Kreuzungspunkt gespeichert. Ebenfalls bevorzugt erfolgt zusätzlich zu einer Identifikation eines mit dem ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpften Datenbankeintrags eine Abfrage möglicher Aktualisierungen des Datenbankeintrags auf einem externen Server.
In einem nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ferner ein Ermitteln eines Manövers anhand der ausgelesenen Manöverinformationen. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldungen bezeichnen Manöverinformationen Informationen mit Bezug zu einem an dem Kreuzungspunkt durchzuführenden Manöver. Bevorzugt enthalten die Manöverinformationen Informationen zu zumindest einem Winkelwert zwischen den zumindest zwei Kanten eines Kreuzungspunkts. Alternativ bevorzugt enthalten die Manöverinformationen konkrete
Manöverinformationen, wie beispielsweise eine Anweisung für eine Geradeaus-Fahrt (Straight, S), eine Anweisung für ein 90°-Links- oder -Rechts-Abbiegen, eine Anweisung für ein 45°-Links- oder -Rechts-Abbiegen oder eine Anweisung für ein 180°-Wendemanöver. Darüber hinaus beinhalten die Manöverinformationen bevorzugt zusätzliche Informationen, wie beispielsweise zum Vorhandensein einer separaten Abbiegerspur oder eines grünen Rechtsabbiegepfeils. Handelt es sich bei dem ausgewählten Kreuzungspunkt um eine komplexe Kreuzung, beispielsweise mit vielen Spuren, Verkehrsinseln, Ampeln und/oder zumindest abschnittsweise kreisförmiger Spurführung, enthalten die ausgelesenen Manöverinformationen bevorzugt Informationen über durchzuführende Manöversequenzen. Manöversequenzen enthalten dabei Informationen über eine Sequenz an dem Kreuzungspunkt durchzuführender Manöver, wie beispielsweise das Folgen einer ersten Fahrspur, einen Spurwechsel auf eine zweite Fahrspur und von dieser das Abbiegen mit bestimmtem Winkelwert auf die weitere Route.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die ermittelte Route bereits die prinzipielle Richtungsinformation zur Weiterfahrt an dem Kreuzungspunkt enthält, ob also beispielsweise einer zum Knoten hinführenden Zufahrtstraße (erste Kante) gefolgt wird oder nach dem Knoten ein Wechsel auf eine andere Straße (zweite Kante) erfolgt. Die
erfindungsgemäßen Manöverinformationen enthalten darüber hinaus Informationen zu dem am ausgewählten Kreuzungspunkt und entsprechend der ermittelten Route durchzuführenden Manöver.
In einem letzten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird schließlich mittels des
Navigationssystems ein dem ermittelten Manöver entsprechender Navigationshinweis ausgegeben. Somit wird der Nutzer des Navigationssystems über das an dem Kreuzungspunkt durchzuführende Manöver informiert, beispielsweise mittels optischer und akustischer Ausgabe. In bekannten Verfahren werden das oder die an einem ausgewählten Kreuzungspunkt durchzuführende(n) Manöver mathematisch aus den Winkelbeziehungen zwischen den dem Kreuzungspunkt zugehörigen Kanten bestimmt. Diese Berechnungen sind jedoch fehleranfällig, insbesondere in komplexen Kreuzungsgeometrien mit vielen Spuren und Fahrtrichtungen.
Zudem variiert die für derartige Berechnungen notwendige Rechenleistung in Abhängigkeit der Kreuzungsgeometrie. Somit besteht die Gefahr, dass in komplexen Kreuzungssituationen die Manöver verspätet ermittelt werden und dass die anhand der berechneten Manöver ermittelten Navigationshinweise sich von der vom Fahrer tatsächlich erlebten Situation unterscheiden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems erfolgt die Bestimmung des an einem ausgewählten Kreuzungspunkt durchzuführenden Manövers prioritär datenbankbasiert, das heißt ohne rechnerischen Zugriff auf die digitalen Kartendaten. Das Verfahren ermöglicht somit das Bestimmen von Manövern mittels einer einfachen Auswertelogik und stellt gleichzeitig sicher, dass die erzeugten Manöver der tatsächlich vorliegenden Situation weitgehend entsprechen. Folglich wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens das
Nutzererlebnis verbessert und gleichzeitig die notwendigen Computerressourcen verringert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens betreffen die ausgelesenen Manöverinformationen einen mit dem ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpften Abbiegepfeil. Digitale Kartendaten werden zunehmend mit mehr Details angereicht, darunter auch
Informationen zu den Positionen von Abbiegepfeilen und zum Teil auch deren Richtung.
Gemäß dieser Ausführungsform des Verfahrens erfolgt daher bevorzugt ein Auslesen einer Winkelinformation des Abbiegepfeils aus dem Datenbankeintrag und ein Ermitteln eines Manövers anhand der ausgelesenen Winkelinformation. Bislang werden in Kartendaten enthaltene Informationen zu Straßenmarkierungen, wie Abbiegepfeile oder aufgemalte
Verkehrszeichen, ausschließlich zur Verbesserung der Positionierung eines
Navigationssystems (Fahrzeugs), also zum Map Matching, genutzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die in den Kartendaten enthaltenen Informationen, insbesondere die zu Abbiegepfeilen enthaltenen Winkelinformationen, jedoch zum Ermitteln von Manövern genutzt. Dabei entspricht das durchzuführende Manöver im einfachsten Fall der ausgelesenen
Winkelinformation. Vorteilhaft entspricht ein anhand des ermittelten Manövers erstellter optischer Navigationshinweis in Form eines Pfeils einem vom Nutzer wahrgenommenen realen Abbiegepfeil in hohem Maß. Stresssituationen des Fahrers kann so vorgebeugt werden.
In einer ferner bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Auswahl des zumindest einen Kreuzungspunkts in Abhängigkeit einer aktuellen Position des Navigationssystems, beziehungsweise des das Navigationssystem enthaltenden Fahrzeugs. Besonders bevorzugt wird ein Kreuzungspunkt ausgewählt, sobald dessen Abstand zum Navigationssystem unter einen vorbestimmten Grenzwert fällt. Durch geeignete Wahl des Grenzwerts kann sichergestellt werden, dass das Ermitteln des Manövers und somit die Ausgabe des Navigationshinweises rechtzeitig erfolgt. Ebenfalls bevorzugt hängt der Grenzwert von der Geschwindigkeit ab und steigt beispielsweise mit zunehmender Geschwindigkeit. Darüber hinaus können weitere Sensordaten, wie beispielsweise Neigungsdaten, zum Anpassen des Grenzwerts genutzt werden. Somit kann vorteilhaft die Einsehbarkeit eines Kreuzungspunkts berücksichtigt werden.
Sofern im erfindungsgemäßen Verfahren kein Datenbankeintrag oder keine
Manöverinformationen zu dem ausgewählten Kreuzungspunkt ermittelt werden, erfolgt bevorzugt ein Berechnen eines Manövers anhand der digitalen Kartendaten. Mit anderen Worten, wird im erfindungsgemäßen Verfahren die Nichtexistenz eines Datenbankeintrags zu dem Kreuzungspunkt oder die Nichtexistenz von Manöverinformationen in einem zum
Kreuzungspunkt existierenden Datenbankeintrag ermittelt, erfolgt das Ermitteln eines am Kreuzungspunkt durchzuführenden Manövers anhand der digitalen Kartendaten. Besonders bevorzugt erfolgt ein Berechnen des Manövers in diesem Fall anhand der Winkelgeometrie zwischen den zum Kreuzungspunkt gehörenden Kanten mittels geeigneter Algorithmen.
In einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens erfolgt ferner ein Vergleich der ausgelesenen Manöverinformationen mit der ermittelten Route. Die Routeninformation enthält Informationen zu der zu einem Knoten eines Kreuzungspunkts hinführenden und der von dem Knoten wegführenden Straße. Bevorzugt wird aus der Routeninformation ein Indikator für ein an dem Kreuzungspunkt durchzuführendes Manöver abgeleitet. Dabei unterscheidet der Indikator zumindest zwischen Linkskurve, Rechtskurve und Geradeausfahrt. In einem nächsten Schritt wird, bevorzugt anhand eines solchen Indikators, festgestellt, ob eine Diskrepanz zwischen der Manöverinformation und der Route besteht. Eine solche Diskrepanz wird festgestellt, sofern eine Abweichung zwischen dem ausgelesenen Manöver und der ermittelten Route einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Wird eine Diskrepanz festgestellt, ermittelt das
Navigationssystem ein Manöver anhand der digitalen Kartendaten, beispielsweise wie obenstehend erläutert, und gibt einen diesem Manöver entsprechenden Navigationshinweis aus.
In einer besonders bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens weist ein Kreuzungspunkt der ermittelten Route zumindest einen Knoten und jeweils zwei mit diesem zumindest einen Knoten verbundene Kanten eines gerichteten Graphen auf. Ferner wird mit bekannten Methoden ein Winkel zwischen den zumindest zwei Kanten des Kreuzungspunkts bestimmt. Ferner bevorzugt wird aus dem mit dem Kreuzungspunkt verknüpften Datenbankeintrag eine Winkelinformation ausgelesen. Gemäß dieser Durchführungsform wird die oben beschriebene Diskrepanz festgestellt, sofern eine Differenz zwischen dem berechneten Winkel und der ausgelesenen Winkelinformation einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
In einer vorzugsweisen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ferner das Aktualisieren oder Anlegen von Datenbankeinträgen mit Manöverinformationen. Gemäß dieser Weiterbildung wird mittels eines Kamerasystems eine Straßenoberfläche an dem zumindest einen Kreuzungspunkt erfasst. Ist das Navigationssystem in einem Fahrzeug angeordnet, erfolgt bevorzugt ein Erfassen der Fahrzeugumgebung, insbesondere im Frontbereich des Fahrzeugs. Mittels einer Auswerteeinheit, welche bevorzugt Teil des Berechnungsmoduls des Navigationssystems ist, erfolgt ferner eine Erkennung beziehungsweise Identifikation eines Abbiegepfeils in der an dem zumindest einen Kreuzungspunkt erfassten Straßenoberfläche. Mittels der Auswerteeinheit wird dann eine Winkelinformation des erkannten Abbiegepfeils ermittelt, beispielsweise mittels Bildanalyse. Schließlich wird ein mit dem zumindest einen Kreuzungspunkt verknüpfter Datenbankeintrag mit der ermittelten Winkelinformation erstellt oder aktualisiert. Das Auffinden eines mit dem Kreuzungspunkt verknüpften bestehenden Datenbankeintrags beziehungsweise das Indexieren eines mit dem Kreuzungspunkt verknüpften neu erstellten Datenbankeintrags erfolgt dabei bevorzugt anhand von
geographischen Koordinaten, beispielsweise mittels Open-LR.
Besonders bevorzugt erfolgt das Aktualisieren oder Anlegen von Datenbankeinträgen mit Manöverinformationen als Reaktion auf das Ermitteln der Nichtexistenz eines mit dem
Kreuzungspunkt verknüpften Datenbankeintrags oder das Ermitteln der Nichtexistenz einer mit dem Kreuzungspunkt verknüpften Manöverinformation oder das Feststellen einer Diskrepanz zwischen den ausgelesenen Manöverinformationen und der ermittelten Route.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ablegen von Manöverinformationen, welches zumindest die im Folgenden erläuterten Schritte aufweist. Gemäß diesem Verfahren wird eine Straßenoberfläche an zumindest einem Kreuzungspunkt mittels eines Kamerasystems erfasst. Der Kreuzungspunkt ist dabei Bestandteil einer anhand digitaler Kartendaten ermittelten Route zwischen einem Ausgangsort und einem Zielort. Ist das Kamerasystem in einem
Fahrzeug angeordnet, erfolgt bevorzugt ein Erfassen der Fahrzeugumgebung, insbesondere im Frontbereich des Fahrzeugs. Mittels einer Auswerteeinheit, welche bevorzugt Teil eines Berechnungsmoduls eines Navigationssystems ist, erfolgt schließlich eine Erkennung eines Abbiegepfeils auf der erfassten Straßenoberfläche, vorzugsweise mittels Segmentierung und Mustererkennung. Mittels der Auswerteeinheit wird dann eine Winkelinformation des erkannten Abbiegepfeils ermittelt. Schließlich wird ein mit dem zumindest einen Kreuzungspunkt verknüpfter Datenbankeintrag mit der ermittelten Winkelinformation erstellt oder aktualisiert, bevorzugt in einem Satz digitaler Kartendaten eines Navigationssystems. Alternativ wird eine zusätzliche Datenbank angelegt, auf die von Navigationssystemen zugegriffen werden kann.
Das Auffinden eines mit dem Kreuzungspunkt verknüpften bestehenden Datenbankeintrags beziehungsweise das Indexieren eines mit dem Kreuzungspunkt verknüpften neu erstellten Datenbankeintrags erfolgt dabei bevorzugt anhand geographischer Koordinaten (Open-LR).
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Navigationssystem, welches zumindest die im Folgenden beschriebenen Komponenten aufweist. Das erfindungsgemäße Navigationssystem weist ein Positionierungsmodul auf, das zum Bestimmen einer absoluten Position des
Navigationssystems im Raum eingerichtet ist. Bevorzugt ist das Positionierungsmodul zum Bestimmen der Position mittels GPS, AGPS, Mobilfunk und gegebenenfalls weiterer Sensoren eingerichtet. Ferner ist ein für den Zugriff auf digitale Kartendaten eingerichtetes Kartenmodul vorgesehen, welches auf einen lokalen Speicher zugreift und/oder die Kartendaten von einem externen Server bezieht. Ein Ein- und Ausgabemodul des Navigationssystems ist zum
Empfangen von Information von und zum Ausgeben von Informationen an einen Nutzer eingerichtet und bevorzugt zumindest teilweise als berührungsempfindliches Display ausgebildet. Das erfindungsgemäße Navigationssystem weist ferner ein mit dem
Positionierungsmodul, dem Kartenmodul und dem Ein- und Ausgabemodul verbundenes Berechnungsmodul auf, das dazu eingerichtet ist, anhand einer bestimmten absoluten Position des Navigationssystems, der digitalen Kartendaten und über das Ein- und Ausgabemodul eingegebener Informationen eine Route von einem Ausgangsort zu einem Zielort zu ermitteln, zumindest einen Kreuzungspunkt der ermittelten Route auszuwählen, einen Datenbankeintrag, enthaltend mit dem ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpfte Manöverinformationen, auszulesen, und anhand der ausgelesenen Manöverinformation ein Manöver zu berechnen. Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Navigationssystem dazu ausgebildet, das
erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems durchzuführen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen
Navigationssystem, wie oben stehend beschrieben. Dabei ist das erfindungsgemäße
Navigationssystem insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Betriebsverfahrens, wie oben stehend beschrieben, eingerichtet. Bevorzugt ist das Navigationssystem auch zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ablegen von Manöverinformationen eingerichtet.
Elektrische oder elektronische Vorrichtungen, wie beispielsweise das erfindungsgemäße Navigationssystem, und/oder andere relevante Bauteile oder Komponenten davon gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können mittels geeigneter Hardware, Firmware (wie beispielsweise ein application-specific integrated circuit - ASIC); Software oder
Kombinationen von Software, Firmware oder Hardware implementiert sein. Beispielsweise sind verschiedene Komponenten des erfindungsgemäßen Navigationssystems, beispielsweise das Positionierungsmodul oder das Kartenmodul, zumindest teilweise auf einem gemeinsamen integrierten Schaltkreis oder in mehreren integrierten Schaltkreisen ausgebildet. Ferner können die verschiedenen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest teilweise unter Verwendung eines flexiblen bedruckten Schaltungsträgers, eines bedruckten Schaltungsträgers (PCB) oder eines lithographisch strukturierten Substrats ausgebildet sein. Ferner können die verschiedenen Komponenten dieser Vorrichtungen als Prozess oder thread ausgebildet sein, die in einem oder mehreren Prozessoren ablaufen, Computerprogrammanweisungen ausführen und mit anderen Systemkomponenten interagieren, um die hierin beschriebenen
Funktionalitäten zu verwirklichen. Die entsprechenden Computerprogrammanweisungen sind dabei bevorzugt in einem Speicher abgelegt, der in einem Computer bevorzugt als
Standardspeichereinrichtung, wie beispielsweise ein random access memory - RAM, realisiert ist. Die entsprechenden Computerprogramme können alternativ auf statischen Datenträgern, wie beispielsweise einer CD-ROM, einem Flash-Speicher oder dergleichen, gespeichert sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Funktionalitäten verschiedener
Datenverarbeitungsgeräte sowohl in einem einzigen Datenverarbeitungsgerät kombiniert als auch über mehrere Datenverarbeitungsgeräte verteilt ausgeführt werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen
Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer
Ausführungsform;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs gemäß einer ersten
Ausführungsform; und
Figur 3 einen schematischen Vergleich einer Straßensituation und eines graphischen
Navigationshinweises gemäß (A) dem Stand der Technik und (B) gemäß einer Ausführungsform.
Figur 1 zeigt ein insgesamt mit 100 bezeichnetes Navigationssystem gemäß einer
Ausführungsform. Das Navigationssystem 100 ist dabei in einem Fahrzeug 200 angeordnet. Nichtsdestotrotz kann das Navigationssystem 100 auch in einem mobilen Endgerät,
beispielsweise einem Smartphone oder einem Tablet, angeordnet sein. Innerhalb des
Fahrzeugs 200 kann das Navigationssystem 100 als einzelne Komponente angeordnet sein. Alternativ können verschiedene Komponenten des Navigationssystems 100 im Fahrzeug 200 verteilt beziehungsweise in verschiedene Baugruppen des Fahrzeugs integriert sein.
Das Navigationssystem 100 umfasst ein Positionierungsmodul 10 zum Ermitteln einer Position des Navigationssystems 100 und somit auch des Fahrzeugs 200. Bevorzugt ist das
Positionierungsmodul 10 als Sendeempfänger für das Global Positioning System - GPS ausgebildet und ferner mit einer Mehrzahl von GPS-Satelliten 61 verbunden. Zusätzlich kann das Positionierungsmodul 10 auf andere Quellen zur Positionsbestimmung zurückgreifen, insbesondere mittels einer Luftschnittstelle. Gemäß Figur 1 ist das Positionierungsmodul 10 ferner mit einer Mobilfunkstation 62 verbunden und somit beispielsweise in der Lage, von der Mobilfunkstation 62 bereitgestellte Positionsdaten zur Initialisierung einer GPS- Positionsbestimmung zu nutzen (Assisted GPS - AGPS).
Alternativ oder zusätzlich kann das Positionierungsmodul auch drahtlos mit Transpondern eines Verkehrsleitsystems verbunden sein. Darüber hinaus ist das Positionierungsmodul 10 mit Sensoren 1 1 , 12 des Fahrzeugs 200 verbunden. Sofern das Navigationssystem 100 in das Fahrzeug 200 integriert ist, können diese Sensoren auch als Bestandteile des Fahrzeugs angesehen werden. Bei den Sensoren handelt es sich insbesondere um einen
Geschwindigkeitssensor 1 1 , beispielsweise einen Raddrehzahlsensor, und einen
Neigungssensor 12, beispielsweise ein Gyroskop. Mittels dieser Sensoren 1 1 , 12 kann die Positionsbestimmung weiter verbessert und gegebenenfalls eine zukünftige Position des Navigationssystems 100 und Fahrzeugs 200 approximiert werden.
Das Navigationssystem 100 weist ferner ein Kartenmodul 20 auf, welches Zugriff auf digitale Kartendaten hat. Gemäß Figur 1 hat das Kartenmodul 20 Zugriff auf einen Speicher des Navigationssystems 100, in dem die digitalen Kartendaten gespeichert sind. Ferner ist das Kartenmodul 20 über eine Drahtlosschnittstelle, beispielsweise eine Mobilfunkstation 62 und das Internet, mit einem externen Server 60 verbunden. Die digitalen Kartendaten sind entweder vom Hersteller in dem Speicher 25 abgelegt oder werden bei einer ersten Inbetriebnahme des Navigationssystems 100 vom Server 60 abgerufen. Darüber hinaus können Aktualisierungen der Kartendaten drahtlos von dem Server 60 abgerufen werden.
Ein Ein- und Ausgabemodul 30 des Navigationssystems 100 weist ein Eingabemodul 31 sowie ein Ausgabemodul 32 auf. Das Eingabemodul 31 umfasst dabei eine Tastatur, einen
Drehschalter, ein Mikrofon und/oder eine berührungsempfindliche Oberfläche. Das
Ausgabemodul 32 umfasst ein Mikrofon, eine haptische Oberfläche, eine holografische
Darstellungsvorrichtung und/oder einen Bildschirm. Bevorzugt ist der Bildschirm als
berührungsempfindliche Oberfläche ausgebildet (Touchscreen) und somit sowohl Teil des Eingabemoduls 31 als auch des Ausgabemoduls 32.
Ein Berechnungsmodul 40 des Navigationssystems 100 ist mit dem Positionierungsmodul 10, dem Kartenmodul 20 sowie dem Ein- und Ausgabemodul 30 verbunden. Das
Berechnungsmodul 40 bekommt von dem Positionierungsmodul 10 eine ermittelte aktuelle Position des Navigationssystems 100 und vom Kartenmodul 20 zumindest ein Ausschnitt der digitalen Kartendaten übermittelt. Das Berechnungsmodul 40 ist dazu eingerichtet, anhand der übermittelten Position und Kartendaten zunächst eine aktuelle Position des
Navigationssystems 100 auf der Karte (Map Matching) zu bestimmen. Von dem Ein- und Ausgabemodul 30 empfängt das Berechnungsmodul 40 eine Eingabe eines Nutzers betreffend einen Zielort, zu dem eine Routenplanung gewünscht wird.
Das Berechnungsmodul 40 ist dazu ausgebildet, mittels prinzipiell bekannter Verfahren anhand der aktuellen Position, der digitalen Kartendaten und der Zieleingabe eine Route von der aktuellen Position als Ausgangsort zu einem der Eingabe entsprechenden Zielort zu berechnen. Hierzu nutzt das Berechnungsmodul 40 Algorithmen der Graphentheorie, beispielsweise den Algorithmus von Dijkstra und/oder den Bellman-Ford-Algorithmus. Darüber hinaus ist das Berechnungsmodul 40 ausgebildet, eine Koppelnavigation durchzuführen und erhält dafür fortlaufend die aktuelle Position vom Positionierungsmodul 10. Darüber hinaus kann die Routenberechnung durch fortlaufendes Map-Matching sowie die Einbeziehung von
Sensordaten (Sensorfusion) verbessert werden. Alternativ kann die Routenberechnung jedoch auch von einem externen Server 60 durchgeführt werden, mit dem das Berechnungsmodul 40 über eine Mobilfunkstation 62 verbunden ist. In diesem Fall gibt das Berechnungsmodul 40 zumindest die aktuelle Position und den eingegebenen Zielort an den Server 60 weiter.
Das Berechnungsmodul 40 ist ferner dazu eingerichtet, eine Zielführung durchzuführen. Dabei bestimmt das Berechnungsmodul 40 die an jedem Kreuzungspunkt beziehungsweise Knoten der ermittelten Route vom Nutzer durchzuführenden Manöver. Die Bestimmung der Manöver erfolgt dabei bereits beim Berechnen der Route und/oder jeweils beim Annähern an einen Kreuzungspunkt. Das Berechnungsmodul 40 gibt ferner einen den bestimmten Manövern entsprechenden Navigationshinweis über das Ausgabemodul 32 an den Nutzer aus. Alternativ erfolgt die Manöverbestimmung auf dem externen Server 60, der die Manöver oder direkt entsprechende Navigationshinweise an das Berechnungsmodul 40 übermittelt.
Das in der Figur 1 dargestellte Navigationssystem 100 weist ferner ein Kamerasystem 50 auf, das zum Erfassen einer Straßenoberfläche sowie zum Übermitteln der erfassten Bilder der Straßenoberfläche an das Berechnungsmodul 40 eingerichtet ist. In diesem Zusammenhang ist das Berechnungsmodul 40 ferner zur Bildanalyse, beispielsweise zum Durchführen einer Segmentierung und Mustererkennung auf den empfangenen Bildern, ausgebildet.
Figur 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Navigationssystems 100. Dabei repräsentieren innerhalb gestrichelter Blöcke dargestellte Blöcke bevorzugte Verfahrensschritte, auf weiche die Erfindung nicht beschränkt ist.
In einem ersten Schritt S310 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand digitaler Karteninformationen eine Route von einem Ausgangsort zu einem Zielort ermittelt.
Dabei erfolgt in einem ersten Zwischenschritt S31 1 die Eingabe eines Zielorts mittels eines Eingabemoduls 31 des Navigationssystems 100 und die Weiterleitung dieser Eingabe an das Berechnungsmodul 40. In einem zweiten Zwischenschritt S312 ermittelt ein
Positionierungsmodul 10 mittels GPS eine aktuelle Position des Navigationssystems 100 und leitet diese an das Berechnungsmodul 40 weiter. In einem dritten Zwischenschritt S313 ruft ein Kartenmodul 20 digitale Kartendaten von einem lokalen Speicher 25 des Navigationssystems 100 oder einem externen Server 60 ab und leitet diese zumindest teilweise an das Berechnungsmodul 40 weiter. Anhand der empfangenen Daten bestimmt das
Berechnungsmodul 40 im Zwischenschritt S314 die aktuelle Position des Navigationssystems 100 auf der digitalen Karte (Map Matching). Im Schritt S315 bestimmt das Berechnungsmodul 40 schließlich eine Route zwischen einem der aktuellen Position entsprechenden
Anfangsknoten und einem der Zieleingabe entsprechenden Zielknoten anhand der digitalen Kartendaten. Die Route ist dabei eine Untermenge der digitalen Kartendaten, bestehend aus Knoten und Kanten, die gemeinsam eine Verbindung von dem Anfangsknoten zu dem
Zielknoten bilden.
In einem zweiten Schritt S320 des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Auswahl zumindest eines Kreuzungspunkts entlang der ermittelten Route. Die Auswahl erfolgt dabei in Abhängigkeit der aktuellen Position des Navigationssystems 100. Dabei wird in einem ersten Zwischenschritt S321 geprüft, ob ein Abstand zwischen der vom Positionierungsmodul 10 bereitgestellten aktuellen Position des Navigationssystems 100 und einem Kreuzungspunkt der ermittelten Route einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. Ergibt diese Abfrage, dass sich kein Kreuzungspunkt in einem bestimmten Radius um die aktuelle Position befindet, wird im Zwischenschritt S322 die aktuelle Position des Navigationssystems 100 aktualisiert und die Abstandsprüfung in Schritt S321 erneut vorgenommen. Wird in S321 ein Kreuzungspunkt der Route ermittelt, der sich in einem vorbestimmten Radius um die aktuelle Position befindet, wird dieser Kreuzungspunkt im Zwischenschritt S323 ausgewählt.
In einem dritten Schritt S330 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein mit dem in S323 ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpfter Datenbankeintrag ausgelesen. Dazu wird zunächst in einem ersten Zwischenschritt S331 geprüft, ob überhaupt ein mit dem Kreuzungspunkt verknüpfter Datenbankeintrag existiert. Diese Prüfung kann sowohl im internen Speicher 25 als auch auf einem externen Server 60 erfolgen. Wird in dieser Prüfung ein entsprechender Datenbankeintrag ermittelt, wird im Zwischenschritt S332 ferner geprüft, ob dieser
Datenbankeintrag mit dem Kreuzungspunkt verknüpfte Manöverinformationen, insbesondere Winkelinformationen eines Abbiegepfeils, beinhaltet. Wird in dieser Prüfung eine entsprechende Manöverinformation ermittelt, wird diese im Zwischenschritt S333 vom Berechnungsmodul 40 ausgelesen.
In einem Schritt S340 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vom Berechnungsmodul 40 anhand der ausgelesenen Manöverinformationen, insbesondere aus den Winkelinformationen eines Abbiegepfeils, ein an dem ausgewählten Kreuzungspunkt vom Nutzer des Navigationssystems 100 durchzuführendes Manöver ermittelt. Ergibt eine der Prüfungen in den Zwischenschritten S331 , S332 ein negatives Ergebnis, das heißt, wird die Nichtexistenz von Datenbankeintrag oder Manöverinformationen zum ausgewählten Kreuzungspunkt festgestellt, wird in einem Schritt S345 ein am ausgewählten Kreuzungspunkt durchzuführendes Manöver hingegen anhand der digitalen Kartendaten ermittelt.
In einem Schritt S350 des erfindungsgemäßen Verfahrens prüft das Berechnungsmodul 40, ob ein anhand der Manöverinformationen bestimmtes Manöver ermittelt wurde, und zusätzlich, ob ein anhand der digitalen Kartendaten bestimmtes Manöver ermittelt wurde. Liegt nur das aus den ausgelesenen Manöverinformationen ermittelte Manöver vor, wird anhand dieses Manövers in Schritt S350 ein Navigationshinweis erstellt und über das Ausgabemodul 32 an einen Nutzer ausgegeben. Liegt im Berechnungsmodul 40 jedoch auch ein anhand der digitalen Kartendaten ermitteltes Manöver vor, wird in Schritt S350 nur aus diesem ein Navigationshinweis erstellt und über das Ausgabemodul 32 an einen Nutzer ausgegeben. Das Gleiche gilt, sofern in einem Vergleich der ausgelesenen Manöverinformationen mit der ermittelten Route im Zwischenschritt S341 eine Diskrepanz festgestellt wird (S342). Auch in diesem Fall wird das Manöver anhand digitaler Kartendaten ermittelt (S345) und in S350 ein entsprechender Hinweis ausgegeben.
Darüber hinaus führt ein negatives Ergebnis in jedem der Zwischenschritte S331 , S332 und S341 (S342) zu einem Erfassen einer Straßenoberfläche mittels eines Kamerasystems 50 an dem in S323 ausgewählten Kreuzungspunkt. Das so erfasste Bild der Straßenoberfläche wird ferner von einer Auswerteeinheit, die bevorzugt Teil des Berechnungsmoduls 40 ist, auf das Vorliegen eines Abbiegepfeils analysiert. Wird ein Abbiegepfeil in dem erfassten Bild
identifiziert, ermittelt die Auswerteeinheit ferner eine Winkelinformation des erkannten
Abbiegepfeils. Die so ermittelten Winkelinformationen, also beispielsweise Winkelangaben von 45° (leicht rechts abbiegen), 90° (rechts abbiegen), 180° (U-Turn) oder 315° (leicht links abbiegen), werden schließlich in einem mit dem Kreuzungspunkt bereits verknüpften
Datenbankeintrag als aktualisierte Manöverinformationen abgespeichert. Alternativ wird ein mit dem Kreuzungspunkt verknüpfter Datenbankeintrag, enthaltend die ermittelte Winkelinformation als Manöverinformation, neu erstellt. Erneute Abfragen S331 , S332, beispielsweise bei einer erneuten Berechnung dieser Route während einer anderen Fahrt oder für einen anderen Nutzer, führen dann zu positiven Ergebnissen. Die in diesem Absatz beschriebenen Schritte können prinzipiell auch unabhängig vom erfindungsgemäßen Betriebsverfahren erfolgen. Figur 3 zeigt einen schematischen Vergleich einer Straßensituation mit einem graphischen Navigationshinweis, der gemäß (A) Stand der Technik und (B) einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens von einem Navigationssystem 100 ausgegeben wird.
Die in der Figur 3 dargestellte Straßensituation erhebt keinen Anspruch darauf, einer realen Straßensituation zu entsprechen, und dient lediglich der Veranschaulichung eines positiven Effekts der vorliegenden Erfindung. Wie in der Straßensituation der Figur 3 dargestellt, teilt sich an einem Kreuzungspunkt eine vierspurige Straße in eine geradeaus weiterführende
zweispurige Trasse und eine circa 45° nach rechts abknickende zweispurige Trasse. In
Fahrtrichtung vor dem Kreuzungspunkt sind auf der Straßenoberfläche der beiden linken Spuren der vierspurigen Straße zwei identische Abbiegepfeile aufgebracht. Diese Abbiegepfeile sind leicht nach links abgeknickt, in etwa mit einem Winkel von ca. 45°. Auf den beiden rechten Spuren sind in gleicher Höhe ebenfalls zwei Abbiegepfeile aufgebracht, die deutlich nach rechts abgeknickt sind, etwa in einem Winkel von 85°.
Wie in der Figur 3A dargestellt, werden auf dem Navigationssystem 100 Navigationshinweise ausgegeben, die gemäß dem Stand der Technik anhand der Winkelgeometrie der Straßenzüge (Kanten) vor und nach dem Kreuzungspunkt ermittelt wurden. Da die beiden linken
Fahrbahnspuren den Kreuzungspunkt unverändert gerade durchlaufen, wurden für diese beiden Spuren gerade Pfeile als Navigationshinweise erstellt. Für die beiden rechten Spuren wurden pfeilförmige Navigationshinweise erstellt, die entsprechend dem Verlauf dieser Spuren, also ebenfalls um ca. 45° nach rechts abgeknickt sind. Wie aus Figur 3A ersichtlich, ergibt sich somit in Situationen, in denen Fahrbahnmarkierungen, insbesondere Abbiegepfeile, von dem realem Straßenverlauf abweichen, ein Widerspruch zwischen den Navigationshinweisen und den Fahrbahnmarkierungen. Dies kann bei einem Nutzer des Navigationssystems 100 zu Konfusion führen und sich somit nachteilig auf dessen Verkehrssicherheit auswirken.
Wie in der Figur 3B dargestellt, werden auf dem Navigationssystem 100 Navigationshinweise ausgegeben, die den auf der Fahrbahn aufgetragenen Markierungen weitgehend identisch sind. Diese Navigationshinweise wurden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt, indem das Navigationssystem 100 beim Annähern an den Kreuzungspunkt Manöverinformationen aus einer Datenbank, insbesondere aus den im lokalen Speicher 25 abgelegten digitalen
Kartendaten, ausgelesen hat. Als Manöverinformationen sind dabei jeweils ein Abbiegepfeil als Objekt gemeinsam mit dessen Attributen geographische Länge, geographische Breite,
Winkelinformation und Lage der Fahrspur hinterlegt. Über die geographischen Koordinaten erfolgt dabei eine Verbindung mit dem Kreuzungspunkt. Die Winkelinformation gibt die in einem Vollkreis abgebildete Richtung der Pfeilspitze relativ zur Standardfahrrichtung an.
Anhand dieser ausgelesenen Winkelinformationen hat das Navigationssystem 100 für die einer ermittelten Route folgenden Spuren am Kreuzungspunkt durchzuführende Manöver sowie diesen entsprechende pfeilförmige Navigationshinweise ermittelt. In Figur 3B sind lediglich zur Veranschaulichung des vorteilhaften Effekts der Erfindung Navigationshinweise für alle vier Spuren angezeigt. Tatsächlich würde das Navigationssystem 100 nur für die der ermittelten Route folgenden zwei linken oder zwei rechten Spuren Manöver und Navigationshinweise ermitteln sowie anzeigen. Wie in Figur 3B dargestellt, entsprechen die Navigationshinweise nahezu vollständig den tatsächlichen Fahrbahnmarkierungen, so dass eine Wiedererkennung beim Nutzer gesteigert wird, der ruhiger und weniger gestresst durch den Kreuzungspunkt fährt.
Bezugszeichenliste
100 Navigationssystem
200 Fahrzeug
10 Positionierungsmodul
1 1 Geschwindigkeitssensor
12 Neigungssensor
20 Kartenmodul
25 Speicher
30 Ein- und Ausgabemodul
31 Eingabemodul
32 Ausgabemodul
40 Berechnungsmodul
50 Kamerasystem
60 externer Server
61 GPS-Satellit
62 Mobilfunkstation

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems (100), aufweisend die Schritte:
Ermitteln (310) einer Route von einem Ausgangsort zu einem Zielort anhand digitaler
Kartendaten;
Auswählen (320) zumindest eines Kreuzungspunkts der ermittelten Route;
Auslesen (330) eines Datenbankeintrags, enthaltend mit dem ausgewählten
Kreuzungspunkt verknüpfte Manöverinformationen;
Ermitteln (340) eines Manövers anhand der ausgelesenen Manöverinformationen; und Ausgabe (350) eines dem ermittelten Manöver entsprechenden Navigationshinweises.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Manöverinformationen einen mit dem
ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpften Abbiegepfeil betreffen, das Verfahren ferner aufweisend die Schritte:
Auslesen einer Winkelinformation des Abbiegepfeils aus dem Datenbankeintrag; und Ermitteln des Manövers anhand der ausgelesenen Winkelinformation.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswahl des zumindest einen
Kreuzungspunkts in Abhängigkeit einer aktuellen Position des Navigationssystems (100) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend die Schritte:
Ermitteln keines Datenbankeintrags (331 ) oder keiner Manöverinformationen (332) zu dem ausgewählten Kreuzungspunkt;
Berechnen eines Manövers (345) anhand der digitalen Kartendaten.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend die Schritte:
Vergleich (341 ) der ausgelesenen Manöverinformationen mit der ermittelten Route; Feststellen (342) einer Diskrepanz zwischen der Manöverinformation und der Route; und Berechnen (345) eines Manövers anhand der digitalen Kartendaten.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine
Kreuzungspunkt zumindest einen Knoten und jeweils zwei mit dem zumindest einen Knoten verbundene Kanten eines gerichteten Graphen aufweist.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 2, 5 und 6, ferner aufweisend die Schritte: Berechnen eines Winkels zwischen zumindest zwei Kanten des Kreuzungspunkts;
Feststellen der Diskrepanz, wenn eine Differenz zwischen berechnetem Winkel und ausgelesener Winkelinformation einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
8. Verfahren zum Ablegen von Manöverinformationen, aufweisend die Schritte:
Erfassen (360) einer Straßenoberfläche mittels eines Kamerasystems (50) an zumindest einem Kreuzungspunkt einer anhand digitaler Kartendaten ermittelten Route zwischen einem Ausgangsort und einem Zielort;
Erkennen eines Abbiegepfeils auf der erfassten Straßenoberfläche;
Ermitteln einer Winkelinformation des erkannten Abbiegepfeils; und
Erstellen oder Aktualisieren eines mit dem zumindest einen Kreuzungspunkt verknüpften
Datenbankeintrags mit der ermittelten Winkelinformation.
9. Navigationssystem (100), aufweisend:
ein Positionierungsmodul (10), eingerichtet zum Bestimmen einer absoluten Position des Navigationssystems (100) im Raum;
ein Kartenmodul (20), eingerichtet für den Zugriff auf digitale Kartendaten;
ein Ein- und Ausgabemodul (30), eingerichtet zum Empfangen von Information von und zum Ausgeben von Informationen an einen Nutzer; und
ein mit dem Positionierungsmodul (10), dem Kartenmodul (20) und dem Ein- und
Ausgabemodul (30) verbundenes Berechnungsmodul (40),
wobei das Berechnungsmodul (40) eingerichtet ist, um anhand einer bestimmten
absoluten Position des Navigationssystems (100), der digitalen Kartendaten und über das Ein- und Ausgabemodul (30) eingegebener Informationen eine Route von einem Ausgangsort zu einem Zielort zu ermitteln, um zumindest einen Kreuzungspunkt der ermittelten Route auszuwählen, um einen Datenbankeintrag, enthaltend mit dem ausgewählten Kreuzungspunkt verknüpfte Manöverinformationen, auszulesen, und um anhand der ausgelesenen Manöverinformation ein Manöver zu ermitteln.
10. Fahrzeug (200) mit einem Navigationssystem (100) gemäß Anspruch 9.
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