DE102007052297A1

DE102007052297A1 - Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems

Info

Publication number: DE102007052297A1
Application number: DE102007052297A
Authority: DE
Inventors: Jochen Katzer
Original assignee: Navigon AG
Current assignee: Garmin Switzerland GmbH
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-07
Also published as: WO2009056085A1; US20100256899A1; EP2205943A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems mit folgenden Verfahrensschritten: a) Berechnung einer Route von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt, wobei die Route aus einer Folge von Streckensegmenten und Knotenpunkten zwischen den Streckensegmenten besteht, die mit einem Routenberechnungsverfahren aus einer Datenbank, in der ein geographisches Gebiet durch Streckensegmente und Knotenpunkte beschrieben ist, selektiert wird, b) Berechnung zumindest einer Manöveranweisung, die Anweisungen für den Benutzer enthält, um ausgehend vom aktuellen Standpunkt der Route an einer Straßenkreuzung zu folgen, c) Berechnung und Anzeige einer Manöverschemaansicht an einer Anzeigeeinrichtung, wobei die Manöverschemaansicht die Manöveranweisung an einer Straßenkreuzung schematisiert graphisch darstellt, wobei bei der Berechnung der Manöverschemaansicht die Lagegeometrie der zur Straßenkreuzung gehörenden Streckensegmente und Knotenpunkte analysiert wird, wobei zur Darstellung erster Straßenkreuzungstypen in einer Datenbank vordefinierte Darstellungselemente (01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08) gespeichert sind und zur Darstellung zweiter Straßenkreuzungstypen in einer Berechnungseinheit von der Lagegeometrie individuell abhängige Darstellungselemente (alpha) berechnet werden können und wobei zur Berechnung und Anzeige der Manöverschemaansicht abhängig vom Analyseergebnis vordefinierte Darstellungselemente (01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08) aus der Datenbank ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Navigationssysteme werden beispielsweise als mobile Navigationsgeräte eingesetzt, um den Fahrer eines Kraftfahrzeugs von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt zu führen. Das Navigationsgerät fragt dabei die Daten aus einer Datenbank ab, in der ein geographisches Gebiet durch Streckensegmente und Knotenpunkte beschrieben ist. Im Ergebnis beinhaltet die Datenbank also ein Netz von Streckensegmenten und dazwischen gelegenen Knotenpunkten, die das Wegenetz, insbesondere das Straßennetz, in einer maschinenlesbaren Form beschreiben und so eine Verarbeitung in einer Datenverarbeitungsanlage durch entsprechende Rechenalgorithmen erlauben.
Mittels eines geeigneten Routenberechnungsverfahrens wird aus diesen Daten der Datenbank eine Route in der Form einer Folge von Streckensegmenten und Knotenpunkten selektiert, die den Benutzer vom Startpunkt zum Zielpunkt führt.
Bekannte Navigationssysteme berechnen aber nicht nur die Route vom Startpunkt zum Zielpunkt. Darüber hinaus werden von den Navigationssystemen auch Manöveranweisungen berechnet, die Anweisungen für den Benutzer enthalten, um ausgehend vom aktuellen Standpunkt der Route Manöver ausführen, durch die der Benutzer der Route folgt. Gelangt der Benutzer beispielsweise an eine Straßenkreuzung, so wird eine Manöveranweisung berechnet, die dem Benutzer angibt, in welche Richtung er an der Straßenkreuzung abzubiegen hat.
Für die Ausgabe der Manöveranweisungen an den Benutzer gibt es verschiedene Möglichkeiten. Üblicherweise wird die Manöveranweisung in der Form einer Sprachansage akustisch ausgegeben. Bei einem Abbiegevorgang an einer Kreuzung kann beispielsweise die Ansage erfolgen: „An der nächsten Kreuzung bitte links abbiegen". Die akustisch ausgegebenen Manöveranweisungen haben jedoch den Nachteil, dass sie dem Benutzer nach der Ansage nicht mehr fortlaufend zur Verfügung stehen. Hat der Benutzer die akustische Manöveranweisung nicht verstanden, muss die Manöveranweisung entweder wiederholt werden, oder der Benutzer muss ohne Manöveranweisung weitermanövrieren. Um dieses Problem zu lösen, sind bei bekannten Navigationssystemen so genannte Manöverschemaansichten bekannt. In der Manöverschemaansicht wird zumindest das nächste und/oder übernächste auszuführende Manöver in schematisierter Form graphisch dargestellt und diese graphische Darstellung in einer Anzeigeeinrichtung bis zum Durchfahren des entsprechenden Manövers permanent angezeigt. Gelangt der Benutzer an eine Kreuzung, wird in der Manöverschemaansicht diese Straßenkreuzung in einer schematisierten graphischen Darstellungsform dargestellt.
Bei bekannten Navigationssystemen werden statische und dynamische Manöverschemaansichten unterschieden. Bei den statischen Manöverschemaansichten werden in einer Datenbank gespeicherte vordefinierte Darstellungselemente geladen, und das nächste Manöver wird durch eines dieser vordefinierten Darstellungselemente angezeigt. Dies bedeu tet mit anderen Worten, dass zur Darstellung der Manöverschemaansicht vordefinierte Bilder aus der Datenbank geladen und angezeigt werden. Insbesondere bei Straßenkreuzungen mit mehreren in einen Knotenpunkt mündenden Streckensegmenten reicht diese statische Darstellung vielfach nicht aus, um den Fahrer geeignet über das nächste auszuführende Manöver zu informieren. Denn die in der Datenbank vorgespeicherten Darstellungselemente stimmen selbstverständlich nur bedingt mit der realen Kreuzungssituation überein, wobei die Orientierung des Fahrers umso schlechter ist, je größere Differenzen zwischen der realen Kreuzungssituation und dem vorgespeicherten Bild zur Darstellung dieser Kreuzungssituation bestehen.
Alternativ zur statischen Darstellung der Straßenkreuzungen mittels vordefinierter Darstellungselemente ist es auch bekannt, dass in einer Berechnungseinheit die Lagegeometrie der Straßenkreuzung einzeln analysiert und daraus individuelle Darstellungselemente zur Darstellung der einzelnen Kreuzungen berechnet werden. Dieser Ansatz ist bei bestimmten Kreuzungstypen aber wiederum nachteilig, da die tatsächlichen Lageverhältnisse nicht geeignet sind, den Fahrer eindeutig über das auszuführende Manöver zu informieren. Gabelt sich beispielsweise eine Straße an einer Kreuzung in zwei Äste und ist der Winkel zwischen den beiden Ästen sehr klein, so führt die Darstellung dieses sehr kleinen realen Winkels in der Manöverschemaansicht dazu, dass lediglich zwei fast aufeinander liegende Striche angezeigt werden. Eine eindeutige Orientierung erhält der Fahrer somit durch derartige dynamische Manöverschemaansichten nicht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems vorzuschlagen, das die Darstellung von Manöverschemaansichten verbessert.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Grundüberlegung, dass die statische Darstellung mit vordefinierten Darstellungselementen und die dynamische Darstellung mit individuell berechneten Darstellungselementen jeweils für bestimmte Kreuzungstypen besonders vorteilhaft sind. Bestimmte Kreuzungstypen lassen sich also besser durch statische Darstellungsformen und andere Kreuzungstypen besser durch dynamische Darstellungsformen in der Manöverschemaansicht anzeigen. Um dieser Erkenntnis gerecht zu werden, ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass bei der Berechnung der Manöverschemaansicht zunächst die Lagegeometrie der zu der in der Manöverschemaansicht darzustellenden Straßenkreuzung gehörenden Streckensegmente und Knotenpunkte analysiert wird.
Abhängig von diesem Analyseergebnis werden dann zumindest zwei verschiedene Straßenkreuzungstypen unterschieden. Ergibt das Analyseergebnis die Zuordnung der analysierten Straßenkreuzung zum ersten Straßenkreuzungstyp, so werden für die Darstellung der Manöverschemaansicht vordefinierte Darstellungselemente aus der Datenbank geladen und anschließend angezeigt. Ergibt sich aus dem Analyseergebnis dagegen, dass die darzustellende Straßenkreuzung dem zweiten Straßenkreuzungstyp entspricht, so werden die für die Darstellung erforderlichen Darstellungselemente individuell berechnet. Im Ergebnis wird also dadurch erreicht, dass abhängig vom jeweils darzustellenden Straßenkreuzungstyp entweder eine statische und/oder dynamische Darstellung der Manöverschemaansicht berechnet und angezeigt wird. Somit werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Vorteile der bekannten Darstellungsverfahren zur Darstellung von Manöverschemaansichten miteinander kombiniert und dadurch die jeweiligen Nachteile der einzelnen Verfahrensvarianten vermieden.
In der einfachsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens muss abhängig vom Analyseergebnis der Lagegeometrieanalyse die Entscheidung getroffen werden, ob entweder die statische oder die dynamische Darstellungsform zur Darstellung der Manöverschemaansicht gewählt wird. Nach einer bevorzugten Verfahrensvariante ist jedoch auch vorgesehen, dass für bestimmte Straßenkreuzungstypen vordefinierte Darstellungselemente und individuell berechnete Darstellungselemente miteinander gemischt werden. Insbesondere bei komplexeren Straßenkreuzungen kann dadurch erreicht werden, dass ohne allzu viel Rechenaufwand eine intuitiv gut interpretierbare Darstellung der Straßenkreuzungssituation durch die Manöverschemaansicht erreicht wird.
Von maßgeblicher Bedeutung bei der Berechnung und Darstellung der Manöverschemaansicht sind die Zwischenwinkel, mit denen die verschiedenen an einem Knotenpunkt mündenden Streckensegmente dargestellt werden. Für die Darstellung erster Straßenkreuzungstypen, die durch statische Darstellungsformen darzustellen sind, werden deshalb fest vorgegebene Winkel in der Datenbank gespeichert.
Für die zweiten Straßenkreuzungstypen, für die eine dynamische oder eine gemischt dynamisch-statische Darstellungsform vorgesehen ist, werden die Winkel zwischen den an einem Knotenpunkt mündenden Steckensegmenten abhängig von der jeweiligen Lagegeometrie individuell berechnet.
Das Erzeugen eines Austauschformats erlaubt aufgrund der vorangegangenen Analyse, durch wenige Attribute die Kreuzungssituation vollständig zu beschreiben. So kann durch Angabe des Kreuzungstyps und wenige zusätzliche Parameter für das entsprechend ausgestattete Anzeigesystem bereits eindeutig definiert sein, wie eine Kreuzungssituation darstellbar ist.
Durch die kompakte Darstellung in einem Austauschformat ist es auch möglich, dass die Informationen über Manöverschemaansichten nicht nur innerhalb eines Geräts auch über Draht- oder Funkschnittstellen an getrennt arbeitende Darstellungssysteme übertragen werden, z. B. an ein Multifunktionsdisplay in einem Fahrzeug.
Die Art der Codierung des Austauschformates ist grundsätzlich beliebig. Je nach Bandbreite der Kommunikationsschnittstelle zum grafischen Darstellungssystem kommen dabei Binärformate oder XML in Frage.
Die Verwendung eines Austauschformates erlaubt es, dass mehrere grafische Darstellungsstile leicht austauschbar bzw. nebeneinander auf dem Gerät existieren, indem das jeweilige grafische Darstellungssystem entsprechende vordefinierte Darstellungselemente in einer eigenen Datenbank vorhält, die durch die Daten im Austauschformat angesprochen werden.
Um die Analyse der Lagegeometrie und das daraus abzuleitende Ergebnis für die Darstellung der Manöverschemaansicht zu vereinfachen, ist es besonders vorteilhaft, diverse Kreuzungstypenklassen zu bilden, denen jeweils bestimmte Darstellungsformen der Manöverschemaansicht zugeordnet sind.
So ist es beispielsweise denkbar, dass unterschiedliche Kreuzungstypenklassen für die Kreuzungstypen „U-Turn", „Kreisverkehr", „Gabelung" und „sonstige Kreuzung" vorgesehen werden.
Den Kreuzungstypenklassen „U-Turn" und „Gabelung" sollten bevorzugt vordefinierte Darstellungselemente zugeordnet sein, da U-Turn-Wendemanöver bzw. Abbiegemanöver an Straßengabelungen intuitiv verständlich nur durch solche vordefinierten Darstellungselemente anzeigbar sind. Für Kreisverkehre sollte die Kreuzungstypenklasse „Kreisverkehr" gebildet sein, wobei bei Feststellung eines solchen Kreisverkehrs die Darstellung bevorzugt durch Mischung von statischen und dynamisch berechneten Darstellungselementen erfolgen sollte.
Für alle Kreuzungen, die nicht einer der drei anderen Kreuzungstypenklassen zugeordnet werden können, sollte die Kreuzungstypenklasse „sonstige Kreuzung" gebildet sein. Für diese „sonstigen Kreuzungen" sollte die Manöverschemaansicht jeweils individuell berechnet werden.
Verschiedene Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 statische Darstellungselemente für eine erste Kreuzungstypenklasse;
2 statische Darstellungselemente für eine zweite Kreuzungstypenklasse;
3 eine reale Straßensituation mit Kreisverkehr;
4 die Manöverschemaansicht zur Straßenkreuzung gemäß 3;
5 eine reale Straßenkreuzungssituation mit einer sonstigen Kreuzung;
6 die Manöverschemaansicht zur Straßenkreuzung gemäß 5;
7 den Touchscreen eines Navigationsgeräts bei Anzeige einer Manöverschemaansicht.
Soll in einem Navigationssystem ein Wendemanöver mit „U-Turn" in einer Manöverschemaansicht angezeigt werden, so werden die in 1 dargestellten statischen Darstellungselemente 01 und 02 verwendet. Das heißt unabhängig von den realen Winkeln der Streckensegmente am darzustellenden Manöver wird entweder das Darstellungselement 01 oder das Darstellungselement 02 aus einer Datenbank geladen und an der Anzeigeeinrichtung angezeigt. Ob das Darstellungselement 01 oder das Darstellungselement 02 zur Verwendung kommt, hängt dabei allein davon ab, ob im jeweiligen Land Rechts- oder Linksverkehr herrscht. Das Darstellungselement 01 dient zur Darstellung von U-Turn-Wende manövern bei Linksverkehr, wohingegen das Darstellungselement 02 zur Darstellung von U-Turn-Wendemanövern bei Rechtsverkehr dient. Im Austauschformat würde für das vorliegende Beispiel bereits mit der Angabe Kreuzungsart = 1 → U-Turn und als zusätzlichem Parameter Richtung = 0 → Rechtsverkehr oder 1 → Linksverkehr die darzustellende Manöverschemaansicht hinreichend beschrieben sein.
2 zeigt vier statische Darstellungselemente 03 bis 06, die zur Darstellung von Straßengabelungen dienen und die vordefiniert in einer Datenbank abgelegt sind. Abhängig von der Analyse der Lagegeometrie des nächsten Manövers an einer Straßengabelung kann eines der Darstellungselemente 03 bis 06 aus der Datenbank geladen werden. Als Gabelungen können dabei unterschieden werden: Stellen, die von Herstellern digitaler Karten als Gabelung beschrieben sind, d. h. dass alle aus der Kreuzung herausführenden Straßen gleichberechtigt sind; Stellen, an denen sich aus dem Winkelvergleich der herausgehenden Straße ergibt, dass diese optisch einer Gabelung nahe kommen, und Abfahrtssituationen von Autobahnen und autobahnähnlich ausgebauten Straßen. Die Darstellungselemente 03 und 04 werden dabei bei Abfahrtssituationen verwendet, wohingegen die Darstellungselemente 05 und 06 für echte Straßengabelungen eingesetzt werden.
In 3 und 4 wird die Auswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Darstellung eines Kreisverkehrs dargestellt. 3 zeigt dabei eine reale Straßensituation mit Kreisverkehr, in den fünf Straßen münden. 4 stellt den Kreisverkehr in einer Manöverschemaansicht dar. Zur Darstellung des Kreisverkehrs wird das fest vordefinierte Kreissymbol 07 aus der Datenbank geladen, und die strahlenförmig vom Kreisverkehr abgehenden Straßen werden durch Straßensymbole 08 angezeigt. Die jeweiligen Zwischenwinkel α zwischen den aus dem Kreisverkehr abgehenden Straßen werden durch geeignete Berechnungsmethoden ermittelt und in der Manöverschemaansicht angezeigt. Insofern ist die Darstellung des Kreisverkehrs in der Manöverschemaansicht gemäß 4 eine Mischung aus fest vordefinierten Darstellungselementen, die aus der Datenbank geladen werden, und individuell berechneten Darstellungselementen.
5 und 6 stellen die Auswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Darstellung einer sonstigen Kreuzung dar. 5 zeigt dabei schematisiert die reale Kreuzungssituation mit vier sich an einem Kreuzungspunkt kreuzenden Streckensegmenten. Eine der Straßen ist dabei durch einen Fahrtrichtungspfeil als Einbahnstraße markiert.
6 zeigt die Manöverschemaansicht zu der in 5 dargestellten Kreuzungssituation. Die Zwischenwinkel zwischen den einzelnen Straßen sind dabei individuell berechnet und entsprechen exakt den realen Winkeln, wobei die als Einbahnstraße markierte Straße besonders gekennzeichnet ist.
7 zeigt den Bildschirm 09 eines Navigationsgeräts 10, der z. B. als Touchscreen ausgebildet sein kann. In der linken unteren Ecke des Bildschirms 09 ist eine Manöverschemaansicht 11 eingeblendet, die aus mehreren Darstellungselementen kombinatorisch aufgebaut ist.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems mit folgenden Verfahrensschritten: a) Berechnung einer Route von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt, wobei die Route aus einer Folge von Streckensegmenten und Knotenpunkten zwischen den Streckensegmenten besteht, die mit einem Routenberechnungsverfahren aus einer Datenbank, in der ein geographisches Gebiet durch Streckensegmente und Knotenpunkte beschrieben ist, selektiert wird, b) Berechnung zumindest einer Manöveranweisung, die Anweisungen für den Benutzer enthält, um ausgehend vom aktuellen Standpunkt der Route an einer Straßenkreuzung zu folgen, c) Berechnung und Anzeige einer Manöverschemaansicht an einer Anzeigeeinrichtung, wobei die Manöverschemaansicht die Manöveranweisung an einer Straßenkreuzung schematisiert graphisch darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Manöverschemaansicht die Lagegeometrie der zur Straßenkreuzung gehörenden Streckensegmente und Knotenpunkte analysiert wird, wobei zur Darstellung erster Straßenkreuzungstypen in einer Datenbank vordefinierte Darstellungselemente (01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08) gespeichert sind und zur Darstellung zweiter Straßenkreuzungstypen in einer Berechnungseinheit von der Lagegeometrie individuell abhängige Darstellungselemente (α) berechnet werden können, und wobei zur Berechnung und Anzeige der Manöverschemaansicht abhängig vom Analyseergebnis vordefinierte Darstellungselemente (01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08) aus der Datenbank geladen werden und/oder in der Berechnungseinheit von der Lagegeometrie individuell abhängige Darstellungselemente (α) berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung und Anzeige der Manöverschemaansicht abhängig vom Analyseergebnis vordefinierte, aus der Datenbank geladene Darstellungselemente (07, 08) und in der Berechnungseinheit von der Lagegeometrie abhängige berechnete Darstellungselemente (α) gemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den zu den ersten Straßenkreuzungstypen gespeicherten vordefinierten Darstellungselementen (01, 02, 03, 04, 05, 06) die Winkel zwischen den an einem Knotenpunkt mündenden Streckensegmenten fest vorgegeben sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweiten Straßenkreuzungstypen in der Berechnungseinheit die Winkel (α) zwischen den an einem Knotenpunkt mündenden Streckensegmenten abhängig von der Lagegeometrie individuell berechnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Analyse der Lagegeometrie der zur Straßenkreuzung gehörenden Streckensegmente und Knotenpunkte die zur Berechnung und Anzeige der Manöverschemaansicht notwendigen Daten in ein vordefiniertes Austauschdatenformat gebracht und weitergegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Analyse der Lagegeometrie der zur Straßenkreuzung gehörenden Streckensegmente und Knotenpunkte verschiedene Kreuzungstypenklassen unterschieden werden, wobei abhängig vom festgestellten Kreuzungstyp gemäß einer festen Voreinstellung zur Darstellung der Kreuzung in der Manöverschemaansicht vordefinierte Darstellungselemente (01, 02, 03, 04, 05, 06) oder berechnete Darstellungselemente oder Mischungen aus vordefinierten Darstellungselementen (07, 08) und berechneten Darstellungselemente (α) angezeigt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Kreuzungstypenklassen „U-Turn", „Kreisverkehr", „Gabelung" und „sonstige Kreuzung" unterschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kreuzungstypenklasse „U-Turn" vordefinierte Darstellungselemente (01, 02) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kreuzungstypenklasse „Gabelung" vordefinierte Darstellungselemente (03, 04, 05, 06) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kreuzungstypenklasse „Kreisverkehr" eine Mischung aus vordefinierten Darstellungselementen (07, 08) und berechneten Darstellungselementen (α) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kreuzungstypenklasse „sonstige Kreuzung" berechnete Darstellungselemente verwendet werden.