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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Navigationssystem und ein Verfahren zum Betrieb
eines Navigationssystems, bei welchem Karten, vorzugsweise digitale Karten,
verwendet werden.
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Stand
der Technik
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Bei
Navigationssystemen für
Kraftfahrzeuge werden digitale Karten verwendet beispielsweise um Ziele
einzugeben und um mittels einer Zielführung den Fahrer des Fahrzeuges
zu dem definierten Ziel zu führen.
Die verwendeten digitalen Karten weisen dabei Straßen auf,
die durch sogenannte Kanten repräsentiert
werden. Solche Kanten bestehen vorzugsweise aus einem Linienelement
oder einer Mehrzahl von Linienelementen, die beispielsweise geradlinig
sein können,
wodurch der Verlauf einer Kante dem tatsächlichen Verlauf der Straße angenähert wird.
Treffen sich Kanten an einer Kreuzung oder einer Abzweigung, so
werden diese Punkte des Zusammentreffens durch Knoten repräsentiert.
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Da
sich Straßenverläufe verändern können oder
Straßen
neu geschaffen werden, ist es wesentlich, die verwendeten Karten
auf dem neuesten Stand zu halten und die durch Kanten und Knoten
repräsentierte
Straßentopologie
der Karte zu aktualisieren. Eine Aktualisierung durch drahtlose
Verfahren, wie mittels bidirektionaler Kommunikationsnetze, hat
den Nachteil, dass die verfügbare Übertragungskapazität nur begrenzt
ist und die allgemeine Verfügbarkeit
solcher Systeme auch nicht immer gewährleistet ist. Daher ist es
notwendig, dass die Aktualisierung der Karte nur auf einen aktuell
benötigten Bereich
der Karte beschränkt
wird. Dabei kann es allerdings vorkommen, dass die aktualisierte
digitale Karte an der Grenze zwischen einem aktualisierten Bereich
und einem nicht aktualisierten Bereich eine Inkonsistenz aufweist.
Eine solche Inkonsistenz kann beispielsweise eine neue Strasse sein,
die über
die Grenze der Bereiche führt
und in dem noch nicht aktualisierten Bereich noch nicht enthalten
ist und somit dort nicht fortgeführt
ist. Wird von einem Navigationssystem nun ein Routenvorschlag über eine
solche eine Straße
repräsentierende
Kante vorgeschlagen, ergeben sich an der Grenze von aktualisierten
zu nicht aktualisierten Bereichen Probleme, weil die Straße an der
Grenze zwischen aktualisiertem und nicht aktualisiertem Bereich
plötzlich
endet.
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Bei
bekannten Konzepten, wie beim europäischen Projekt ActMap, wird
davon ausgegangen, dass die digitalen Karten soweit aktualisiert
werden, bis eine konsistente Berechnung einer Route möglich ist.
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Bei
drahtlosen Kommunikationskanälen
zur Aktualisierung von digitalen Karten liegt jedoch keine hundertprozentige
Verfügbarkeit
vor, so dass bei mangelnder Verfügbarkeit
eines Kommunikationskanals eine Aktualisierung der digitalen Karte
nicht in dem benötigten
Umfang möglich
ist, so dass eine Berechnung einer solchen Route dadurch unmöglich wäre.
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Darstellung
der Erfindung, Aufgabe, Lösung,
Vorteile
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems
und ein solches Navigationssystem zu schaffen, welches jederzeit
die Berechnung beliebiger Routen auch bei nur teilweiser Aktualisierung
von Karten ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bezüglich
des Verfahrens gelöst
mit den Merkmalen von Anspruch 1 und bezüglich des Navigationssystems mit
den Merkmalen von Anspruch 7.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Betrieb eines Navigationssystems mit einer Datenempfangsvorrichtung
und einem Speicher sieht vor, dass in dem Speicher Daten einer vorzugsweise
digitalen Karte abgespeichert sind und bei Empfang von aktualisierten
Kartendaten zu im Speicher vorliegenden noch nicht aktualisierten
Kartendaten eine Dateninformation bezüglich einer möglichen
Inkonsistenz empfangen wird, wobei bei Empfang einer solchen Dateninformation
die noch nicht aktualisierten Kartendaten in einer Sicherheitsspeicher-Ebene
abgespeichert werden und die aktualisierten Kartendaten in den Speicher
in der Arbeitsebene verwendet werden.
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Gemäß einem
weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn
die Kartendaten zumindest einzelne Strassen repräsentierende Kanten sind oder
Schnittpunkte oder Abzweigungen oder Kreuzungen von Strassen repräsentierende Knoten
sind und/oder Kartenbereiche sind. Der Begriff Kartendaten stellt
somit im weitesten Sinne eine Bezeichnung für die Aktualisierung von Straßen repräsentierenden
Kanten, Knoten oder ganzen Bereichen von Karten dar. Auch können darunter
weitere Daten wie beispielsweise von öffentlichen Einrichtungen verstanden
werden.
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Vorteilhaft
ist das beschriebene Verfahren auch, wenn eine Inkonsistenz ein
Datenzustand ist, bei welchem aktualisierte Kartendaten benachbart
zu nicht aktualisierten Kartendaten auf der Karte liegen und die
Aktualisierung auch Auswirkungen auf die nicht aktualisierten Kartendaten
haben. Dies kann wie oben beschrieben beispielsweise der Fall sein, wenn
in einem aktualisierten Bereich eine Straße vorhanden ist, die in einem
nicht aktualisierten Bereich keine Fortführung hat, obwohl dies dem
Straßenverlauf
zu Folge anzunehmen wäre.
Auch kann es sein, daß eine
Straße
außer
Betrieb genommen wurde und daher in einem aktualisierten Bereich
nicht mehr vorhanden ist, aber in dem benachbarten nicht aktualisierten
Bereich noch existiert.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn die in der Sicherheitsspeicher-Ebene abgespeicherten
Daten zur Routenberechnung herangezogen werden, wenn die aktualisierten
Kartendaten zu einer Inkonsistenz mit benachbarten nicht aktualisierten
Kartendaten führen und
eine auf Basis der aktualisierten Kartendaten bestimmte Route im
Bereich der Inkonsistenz liegen würde.
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Auch
ist es zweckmäßig, wenn
vor einer Verwendung der Kartendaten aus der Sicherheitsspeicher-Ebene
eine Aktualisierung von nicht aktualisierten benachbarten Kartendaten
zur Aufhebung der Inkonsistenz initiiert wird und bei einer erfolgreichen Aktualisierung
dieser benachbarten Kartendaten und bei erfolgreicher Aufhebung
der Inkonsistenz die aktualisierten Kartendaten zur Routenbestimmung
herangezogen werden.
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Weiterhin
ist es zweckmäßig, wenn
bei Beseitigung der Inkonsistenz durch Aktualisierung von benachbarten
Kartendaten die betreffenden Kartendaten aus der Sicherheitsspeicher-Ebene
gelöscht werden.
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Das
erfindungsgemäße Navigationssystem weist
vorteilhaft einen Speicher, ein Anzeigeelement und zumindest ein
Bedienelement und eine Datenempfangsvorrichtung auf wobei eine Karte
im Speicher des Navigationssystems abgespeichert oder abspeicherbar
ist und mittels der Datenempfangsvorrichtung Kartendaten in aktualisierter
Form empfangbar sind, zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend
wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 schematische
Darstellung einer digitalen Karte in der Arbeitsebene und in einer
sogenannten Sicherheitsspeicher-Ebene; und
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2 eine
schematische Darstellung eines Navigationssystems.
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Bevorzugte
Ausführung
der Erfindung
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Navigationssysteme
verwenden beispielsweise digitale Karten zur Berechnung von Routen zum
Erreichen eines ausgewählten
Zielpunkts ausgehend beispielsweise von einem aktuellen Koordinatenpunkt
des Fahrzeugs in der Karte. Dazu wird eine Zielkoordinate eingegeben
oder definiert und anhand der aktuellen Koordinate bestimmt das
Navigationssystem unter Zuhilfenahme einer verfügbaren beispielsweise digitalen
Karte die unter gegebenenfalls angegebenen weiteren Randbedingungen
geeignetste Route zur Zielkoordinate. Diese Route kann dann mittels
einer Zielführung
erreicht werden.
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Wesentlich
dabei ist die Aktualität
der verwendeten Karten, damit auf die aktuellsten Straßen bei
der Routenberechnung zugegriffen werden kann. Aufgrund ständiger Veränderungen
beispielsweise aufgrund von Straßenbau oder anderen verkehrspolitischen
Maßnahmen
ist es daher vorteilhaft, die im Navigationssystem verwendenden
Karten einer regelmäßigen oder
bedarfsabhängigen
Aktualisierung zu unterziehen.
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Die
Aktualisierung einer digitalen Karte kann dadurch erfolgen, dass
einzelne Straßen
repräsentierenden
Kanten oder Kreuzungspunkte oder Abzweigungen von Straßen repräsentierende
Knoten zumindest bereichsweise aktualisiert werden. Es kann auch
vorteilhaft sein, dass die Karte in einzelne Bereiche unterteilt
ist und diese Bereiche, vorzugsweise in Form von rechteckigen Kacheln
entsprechend aktualisierbar sind: Insgesamt werden solche aktualisierbaren
Daten einer Karte als Kartendaten bezeichnet.
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Die 1 zeigt
eine digitale Karte 1 bzw. einen Ausschnitt einer Karte,
welche sich in der Arbeitsebene 2 befindet. Die Karte 1 weist
dabei einzelne Bereiche 3, 4, 5 auf,
die auch Kacheln genannt werden. Weiterhin zeigt die 1 auch
eine digitale Karte 7 in einer Sicherheitsspeicher-Ebene 6.
Die Sicherheitsspeicher-Ebene wird allgemein auch Backup-Ebene genannt.
Die digitale Karte 1 der Arbeitsebene 2 wird zur
Berechnung einer Route oder zum Anzeigen einer Karte auf einem Anzeigenmittel
verwendet, indem die in der Karte vorhandenen Straßen oder
Knoten herangezogen werden. Die Arbeitsebene stellt somit eine Speicherebene
dar, die für
den allgemeinen Betrieb des Navigationssystems aufgerufen wird und
woraus Daten abgerufen werden.
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Liegt
eine Änderung
der realen Situation bezüglich
der benutzbaren Straßen
vor, wie durch Neubau einer Straße oder einen Abriss oder Umbau
einer Straße,
so wird eine Aktualisierung der digitalen Karte 1 notwendig,
in dem der veränderte
Bereich oder die veränderte
Straße/Kreuzung
etc. in die digitale Karte entsprechend übernommen wird.
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Die
Karte 1 der Arbeitsebene 2 ist gegenüber der
digitalen Karte 7 in der Sicherheitsspeicher-Ebene 6 bereits
teilweise aktualisiert, wie an den Straßenzügen der beiden Karten im Vergleich
erkannt werden kann.
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In
der Arbeitsebene 2 ist in dem Bereich 3 eine Straße 8 mit
Teilstraßenzügen 9, 10 zu
erkennen, wobei bei Knoten 11 eine Straße 12 abzweigt. Dies
stellt bereits eine Aktualisierung des Bereichs 13 dar,
der in der Karte 7 in der Sicherheitsspeicher-Ebene vor
der Aktualisierung den Knoten 11 und die Straße 12 nicht
aufgewiesen hat, siehe Karte 7 mit Bereich 13 mit
Straße 14.
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Allerdings
ist in der Karte 1 der Bereich 4 noch nicht aktualisiert
worden, da die Straße 12 an der
Grenze zwischen dem Bereich 3 und dem Bereich 4 endet
und nicht in dem Bereich 4 weitergeführt ist. So kann es bei Benutzung
der Straße 12 für einen
Routenberechnung zu Problemen wegen der mangelnden Weiterführung der
Straße 12 im
Bereich 4 kommen.
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Zur
sicheren Routenberechnung wird daher erfindungsgemäß der Bereich 13 der
digitalen Karte, also der Bereich 3 vor der Aktualisierung,
in der Sicherheitsspeicher-Ebene in einem Speicher des Navigationssystems
gespeichert, solange die benachbarten Bereiche des Bereichs 3 noch
nicht selbst aktualisiert worden sind und eine Inkonsistenz an der Grenze
zu dem benachbarten Bereich vorliegt. Es kann auf eine Übernahme
von Daten in die Sicherheitsspeicher-Ebene verzichtet werden, wenn
der aktualisierte Bereich mit dem noch nicht aktualisierten benachbarten
Bereich keine Inkonsistenz an der Grenze der beiden Bereiche aufweist.
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Wird
nun in einem Routenvorschlag eine Straße oder ein Knoten verwendet,
wobei es bei Überschreiten
einer Grenze eines Bereichs zu einem anderen Bereich es zu Inkonsistenzen
kommt, wird der entsprechende Bereich aus der Sicherheitsspeicher-Ebene zur Bestimmung
des Routenvorschlags herangezogen.
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Erfindungsgemäß wird somit
im Falle einer Aktualisierung einer digitalen Karte in einem Bereich die
digitale Karte des Bereichs vor der Aktualisierung bevorzugt dann
in einer Sicherheitsspeicher-Ebene gespeichert, wenn die angrenzenden
Bereiche eine entsprechende Aktualisierung noch nicht erfahren haben.
Die Speicherung des Bereichs der digitalen Karte in der Sicherheitsspeicher-Ebene
kann vorzugsweise auch nur dann erfolgen, wenn es an den Grenzen
des Bereichs aufgrund der Aktualisierung zu Inkonsistenzen kommen
kann. Wird beispielsweise eine Aktualisierung eines Bereichs durchgeführt, wobei
nur Änderungen
im Kern des Bereichs auftreten und eine Aktualisierung keine Auswirkungen beim Übertritt
in einen anderen benachbarten Bereich haben, kann von der Speicherung
dieses Bereichs der digitalen Karte in der Sicherheitsspeicher-Ebene
abgesehen werden.
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Liegt
ein Fall einer Inkonsistenz im Grenzbereich zwischen Bereichen durch
eine Aktualisierung vor, so wird entsprechend dem oben Ausgeführten, der
Bereich mit seiner nicht aktualisierten Karte in der Sicherheitsspeicher-Ebene
abgespeichert. Diese Speicherung wird zumindest solange aufrechterhalten,
bis die benachbarten Bereiche ebenfalls entsprechend aktualisiert
sind, die hinsichtlich der Inkonsistenz relevant sind. Wie in 1 zu
erkennen ist, ist lediglich der Bereich 4 relevant für eine Inkonsistenz,
da die neue Straße 12 an
der Grenze zu Bereich 4 plötzlich endet. Der Bereich 15 ist
von der Aktualisierung nicht betroffen und daher kann die Speicherung
des Bereichs 3 in der Sicherheitsspeicher-Ebene aufgegeben
werden, wenn der Bereich 4 ebenfalls aktualisiert worden
ist.
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Wird
die Aktualisierung einer Karte nicht vollständig vorgenommen, sondern lediglich
teilweise oder lediglich bereichsweise, so kann dies beispielsweise
mittels bidirektionaler Datenübertragung
erfolgen. Hierzu weist das Navigationssystem eine Datenempfangsvorrichtung
auf, die vorzugsweise auch Signale oder Daten aussenden kann.
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Die
Aktualisierung der Karte 1 erfolgt in 1 nur
für den
Kartenbereich 3. In dem aktualisierten Kartenbereich 3 liegt
nach der Aktualisierung neben der bereits vorher vorhandenen Straße 10 auch eine
neue Straße 12 vor.
Die 1 legt somit nahe, dass im Bereich 4 die
Straße 12 fortzuführen wäre. Für den Fall,
dass die Aktualisierung des Bereichs 4 zum Zeitpunkt der
Aktualisierung des Bereichs 3 nicht erfolgt, weil dies
gegebenenfalls nicht notwendig ist oder aus technischen Gründen nicht
erfolgen kann, gibt es eine Inkonsistenz an der Grenze der Bereiche 3 und 4,
weil eine weiterzuführende
Straße im
Bereich 4 nicht weiter geführt wird.
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Wird
die Aktualisierung mittels eines Datenservers und eines darauf ausgeführten Verfahrens durchgeführt, welcher
die Aktualisierung einzelner Bereiche steuert, so kann dieser Datenserver
bzw. das Verfahren erkennen, dass zwischen den Bereichen 3 und 4 eine
Inkonsistenz vorliegt, wenn die Aktualisierung des Bereichs 3 angefordert
oder durchgeführt
wird. Dieses Erkennen der Inkonsistenz ist beispielhaft dadurch
möglich,
dass der Server bzw. das Verfahren alle Bereiche in allen Aktualisierungsstadien
kennt und die Inkonsistenzen zwischen einzelnen Bereichen identifizieren
kann. Damit kann dem Bereich 3 bei der Aktualisierung eine
Dateninformation zugeschrieben werden, die besagt, dass an einer
Grenze zu Bereich 4 eine Inkonsistenz vorliegt und eine
Aktualisierung auch des Bereichs 4 notwendig ist, um diese
Inkonsistenz aufzuheben.
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Liegt
somit bei der Aktualisierung des Bereichs 3 zusätzlich die
Information einer Inkonsistenz am Grenzbereich zu einem anderen
Bereich vor, so kann das Navigationssystem die Daten des nicht aktualisierten
Bereichs von 3, also den Bereich 13 in eine Sicherheitsspeicher-Ebene 6 verschieben.
Somit liegt dem Navigationssystem ein Kartenbereich sowohl in aktualisierter
Fassung (Bereich 3) als auch in nicht aktualisierter Fassung
(Bereich 13) vor.
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Im
Falle, dass das Navigationssystem eine Route berechnen würde, die
den Übergang
von einem aktualisierten Bereich 3 und einem nicht aktualisierten
Bereich verwendet würde,
kann das Navigationssystem erfindungsgemäß entweder erst einmal eine
Aktualisierung des noch nicht aktualisierten Nachbarbereichs 4 anfordern,
so dass eine mögliche Inkonsistenz
dadurch behoben wird. Für
den Fall, dass eine solche Aktualisierung aber nicht erfolgen kann,
wird das Navigationssystem den nicht aktualisierten Kartenbereich 13 statt
des aktualisierten Bereich 3 aus der Sicherheitsspeicher-Ebene
abrufen, um anhand dieser Kartendaten die gewünschte Route zu bestimmen.
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Das
Navigationssystem wird die in der Sicherheitsspeicher-Ebene abgespeicherten
Kartendaten löschen,
wenn die Speicherung aufgrund der Aufhebung der Inkonsistenz aufgrund
der vollständigen
Aktualisierung der benachbarten Bereiche mit inkonsistenten Übergängen überflüssig geworden
ist.
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Neben
der Aktualisierung von Kartenbereichen kann erfindungsgemäß auch eine
Aktualisierung einzelner Inhalte von Bereichen oder einzelnen Kartendaten
erfolgen.
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Dies
ist beispielsweise in 1 im rechten Teil der Karte
zu erkennen. Im Bereich 20 ist nicht die gesamte Kachel
aktualisiert worden sondern nur die veränderten Elemente, wie die Straße 21,
die in zwei Straßenabschnitte 22, 23 aufgeteilt
wurde, wobei ein Knoten 24 eingefügt wurde. An diesen Knoten 24 anschließend wurde
eine weitere Straße 25 eingetragen.
In dem ursprünglichen
Kartenbereich, siehe in der Sicherheitsspeicher-Ebene 6 war
lediglich eine Straße 26 vorhanden.
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Diese
auch nur teilweise Aktualisierung von einzelnen Straßen, auch
Kanten genannt, und/oder Knoten, allgemein als Kartendaten bezeichnet,
kann ebenso zu Inkonsistenzen führen,
wenn anderweitig auf solche Kanten oder Knoten verwiesen wird. Auch in
diesem Fall kann durch einen Datenserver und durch ein darauf ausgeführtes Verfahren
eine Dateninformation übermittelt
werden, dass eine Inkonsistenz zwischen aktualisierten Kartendaten
und noch nicht aktualisierten Kartendaten vorliegen kann. Auch in
diesem Fall werden die zu den aktualisierten Kartendaten zugehörigen noch
nicht aktualisierten Kartendaten in einer Sicherheitsspeicher-Ebene
gespeichert und bei Bedarf lädt
das Navigationssystem diese Daten wieder um auf dieser Basis eine
Route zu bestimmen.
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Die 2 zeigt
ein Navigationssystem 100 in schematischer Darstellung
mit einem Speicher 101, einem Anzeigeelement 102 und
zumindest einem Bedienelement 103. Das Navigationssystem 100 vermag
Kartendarstellungen auf dem Anzeigeelement 102 darzustellen,
wobei berechnete Routen in einer Kartedarstellung anzeigbar sind.
Weiterhin verfügt das
Navigationssystem 100 über
eine Datenempfangsvorrichtung 104. Diese Datenempfangsvorrichtung
kann mit einem Sender 105, wie Datenserver, zusammenwirken,
wodurch die von dem Sender ausgesandten Signale empfangen und weiter
verarbeitet werden können.
Solche Signale können
beispielsweise Kartendaten sein. Als Datenempfangsvorrichtung kann
auch eine Telefonkommunikationsvorrichtung oder ähnliches verwendet werden.
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Das
Navigationssystem 100 hat eine digitale Karte in seinem
Speicher 101 abgespeichert, auf deren Basis beispielsweise
Routenvorschläge
auf Arbeitsebene 2 bestimmt werden. Über die Datenempfangsvorrichtung 104 ist
das Navigationssystem 100 in der Lage Kartendaten oder
Bereiche von Karten in aktualisierter Form zu empfangen, wobei diese
empfangenen Kartendaten solche der bereits abgespeicherten digitalen
Karte ersetzen. Dabei wird vorzugsweise auch eine Dateninformation
hinsichtlich möglicher Inkonsistenzen
empfangen, so dass ausgewählte
Daten der digitalen Karte in einer Sicherheitsspeicher-Ebene 6 abgespeichert
werden, damit im Bedarfsfalle, siehe oben, auf diese nicht aktualisierten Kartendaten
zurückgegriffen
werden kann um eine Route zu bestimmen.