DE19829801C2 - Verfahren zum Ausgeben einer digitalen Straßenkarte und Navigationssystem - Google Patents
Verfahren zum Ausgeben einer digitalen Straßenkarte und NavigationssystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben einer digi
talen Straßenkarte auf eine Anzeigeeinrichtung und ein Navi
gationssystem mit einer Anzeigeeinrichtung, das zum Anzeigen
einer gespeicherten digitalen Straßenkarte geeignet ist.
Bekannte Navigationssysteme errechnen aufgrund einer auf ei
nem Speichermedium gespeicherten digitalen Straßenkarte eine
Route von einem Startpunkt zu einem von einem Benutzer ge
wählten Ziel. Während der Fahrt wird die von dem Navigations
system bestimmte Momentanposition mit der digitalen Straßen
karte verglichen, um den Benutzer rechtzeitig Leitinformation
zur Verfügung stellen zu können. Die digitale Straßenkarte
muß daher den Verlauf der gespeicherten Straßen sehr genau
wiedergeben. Eine Straße kann daher durch eine sehr große An
zahl von Straßensegmenten repräsentiert sein, die üblicher
weise somit als Vektoren angegeben sind.
Bei vielen Navigationssystemen kann der Benutzer eine Karten
darstellung wählen, die ihm die Orientierung erleichtern
soll. Die Kartendarstellung beruht auf den in der digitalen
Straßenkarte gespeicherten Straßensegmente. Aufgrund der ex
trem genauen Wiedergabe der Straßenverläufe in der digitalen
Straßenkarte kann bei der Wahl eines sehr großen Darstel
lungsmaßstabs der Aufbau einer Karte auf den Bildschirm mehr
als 10 Minuten dauern.
In der Offenlegungsschrift DE 196 36 056 A1 ist ein Navigati
onsgerät offenbart, bei dem die Anzeigeform von Straßen geän
dert wird, wenn der Maßstab einer Straßenkarte auf dem Bild
schirm kleiner als ein vorherbestimmter Maßstab ist. Insbe
sondere wird die Straßenbreite reduziert, um die Erkennbar
keit der gesamten Darstellung zu verbesseren. Für die Anpas
sung der Straßenbreiten müssen Rechenoperationen durchgeführt
werden.
Die Offenlegungsschrift DE 195 44 921 A1 betrifft ein Naviga
tionsgerät mit einer Kartendarstellung aus der Vogelperspek
tive. Die Bildschirmdarstellung ist in eine obere Zone aufge
teilt, in der Straßenkartendaten mit weniger Einzelheiten
dargestellt werden, und in eine untere Zone, in der Straßen
kartendaten mit mehr Einzelheiten dargestellt werden. Der
Grad an Einzelheiten der angezeigt wird, hängt von dem Ab
stand zwischen der Position des Fahrzeugs und der anzuzeigen
den Stelle ab. Es werden daher in einer Darstellung Objekte
ausgegeben, die unterschiedlichen Ausgabehierarchien zugeord
net sind. Es erfolgt aber keine Anpassung einer Straßendar
stellung an den Maßstab der Kartendarstellung.
Aus der Patentschrift US 4 914 605 ist ein Navigationssystem
bekannt, bei dem für einen gegebenen Maßstab lediglich be
stimmte Straßen innerhalb eines geographischen Gebiets ange
zeigt werden. Ferner ist eine selektive Beschriftung vorgese
hen, so daß einem Fahrer lediglich solche Beschriftungen an
gezeigt werden, die ausreichend Information bereitstellen. Um
dies zu bezwecken, werden die Straßen und die Beschriftung in
ein Prioritätsschema eingeordnet.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Ausgeben ei
ner digitalen Straßenkarte auf einer Anzeigeeinrichtung und
ein Navigationssystem bereitzustellen, die eine schnelle Dar
stellung einer Straßenkarte auf einer Anzeigeeinrichtung er
möglichen.
Dieses Ziel wird mit den Verfahren und einem Navigationssy
stem erreicht, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen
definiert sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die Bereitstellung einer Auswahl mit einer reduzierten
Anzahl von Straßensegmenten aus der digitalen Straßenkarte
auf einem Speichermedium, wird die Anzahl der für die Anzei
geeinrichtung vorgesehenen Informationen stark reduziert. Die
Auswahl ist auf die Auflösung des Bildschirms und nicht auf
die möglichst genaue Wiedergabe eines Straßenverlaufs abge
stimmt.
Eine solche für eine Bilddarstellung vorgesehene Auswahl ist
zusätzlich zur digitalen Straßenkarte, die die komplette In
formation über die einzelnen Straßen enthält, auf einem Spei
chermedium gespeichert.
Während die Vielzahl von einzelnen, in der (vollständigen)
digitalen Straßenkarte gespeicherten Straßensegmenten oder
Objekten in der Regel so hoch ist, daß nach deren Umrechnung
von Geokoordinaten auf Bildpunkte (Pixelkoordinaten) der An
zeigeeinrichtung mehrere Segmente auf einen Bildpunkt fallen,
gewährleistet die reduzierte Anzahl der in einer Auswahl ge
speicherten Segmente, daß im wesentlichen nur auf der Anzei
geeinrichtung auflösbare Information zu Zwecken einer bildli
chen Darstellung gespeichert wird. Dadurch wird die Zuordnung
eines darzustellenden Objekts zu bestimmten Punkten der An
zeigeeinrichtung drastisch beschleunigt.
Neben Straßen kann eine Auswahl auch andere Objekte, bei
spielsweise Flüsse, Seen, Wälder, auffällige Orientierungs
punkte oder dergleichen in einer für die Anzeigeeinrichtung
abgestimmten Auflösung umfassen.
Eine Auswahl aus der digitalen Straßenkarte muß nicht unbe
dingt alle in der Straßenkarte vorhandenen Objekte aufweisen,
da die Auswahl ohnehin nur für eine Darstellung in einem gro
ßen Maßstab gedacht ist.
In einer Auswahl können die darzustellenden Objekte entweder
als Vektoren oder als Bildpunkte (Pixel) gespeichert sein.
Insbesondere bei einer Vektorgraphik ist die Zahl der in ei
ner Auswahl gespeicherten Vektoren, die in Linien auf dem
Bildschirm umgerechnet werden müssen, deutlich geringer als
die Zahl der Vektoren, die in der vollständigen digitalen
Straßenkarte dieselbe Region beschreiben.
Um zu einer verringerten Anzahl von Vektoren gegenüber der
vollständigen digitalen Straßenkarte zu gelangen, die den
Verlauf von Straßen oder Objekten dennoch mit größtmöglicher
Genauigkeit beschreiben, werden die einzelnen Segmente vor
zugsweise hinsichtlich ihrer Relevanz für die Anzeige bewer
tet. Nur solche Segmente, die eine nicht bereits vorhandene
Information liefern, also ein anderes Bildpixel der Anzeige
einrichtung betreffen, werden in die Auswahl übernommen. Da
durch ergibt sich eine größtmögliche Übereinstimmung einer
angezeigten Karte mit der nach einer Routenberechnung in die
Karte eingezeichneten Route. Die berechnete Route muß nämlich
auf der Basis der vollständigen digitalen Straßenkarte gewon
nen werden, da diese die realen Manöver enthält.
Eine in der Auswahl repräsentierte Region wird in der Regel
durch ein Hundertstel bis ein Zehntausendstel der Vektoren im
Vergleich zur selben Region in der vollständigen digitalen
Straßenkarte wiedergegeben.
Das Verfahren zum Ausgeben einer digitalen Straßenkarte ist
nicht nur in einem autonomen Navigationssystem anwendbar. Es
läßt sich in vorteilhafter Weise auch mit einem System kombi
nieren, bei dem einer Navigationseinheit drahtlos Leitinfor
mation übermittelt wird. Die für eine Kartendarstellung eines
größeren Gebiets nötige Auswahl kann aufgrund der relativ ge
ringen Informationsdichte in einem nichtflüchtigen, eventuell
löschbaren Speichermedium der Navigationseinheit verhältnis
mäßig geringer Kapazität gespeichert werden.
Ist eine Auswahl als Vektorgraphik gespeichert, können die
Bildinformationen der Auswahl auf einfache Weise in unter
schiedlichen Maßstäben auf der Anzeigeeinrichtung wiedergege
ben werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausfüh
rungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine genaue Beschreibung der Straßen einer Region
R,
Fig. 2 eine Auswahl aus den in der digitalen Straßenkar
te enthaltenen Straßen, die zur Darstellung einer
Region bestimmt ist,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer digitalen
Straßenkarte und mehrerer Auswahlen, und
Fig. 4 ein Navigationssystem mit einer Anzeigeeinrich
tung.
Fig. 1 veranschaulicht alle Straßensegmente S sämtlicher
Straßen 121, die für eine Region R einer digitalen Straßen
karte auf einem Speichermedium eines Fahrzeugnavigationssy
stems gespeichert sind. Obwohl die Straßensegmente S gra
phisch dargestellt sind, wird erfindungsgemäß nicht auf die
komplette digitale Straßenkarte mit sämtlichen Straßensegmen
ten S zur bildlichen Darstellung einer Karte zurückgegriffen.
Die digitale Straßenkarte dient hier nur zur Positionsbestim
mung und zur Berechnung von Leitinformation für den Führer
eines mit einem Navigationssystem ausgerüsteten Kraftfahr
zeugs.
Ein Straßensegment S steht für einen Wegabschnitt zwischen
zwei Wegpunkten. Wegpunkte sind beispielsweise Straßenkreu
zungen, Abzweigungen, Kurvenmarkierungen oder dergleichen.
Die Straßensegmente S können als Vektoren aufgefaßt werden,
die von Geokoordinaten ausgehen.
Die dargestellte Region R erstreckt sich in Nord-Süd-Richtung
über eine Entfernung von 5 km. Soll auf der Anzeigeeinrich
tung eines Fahrzeugnavigationssystems ein Gebiet in Form ei
ner Landkarte angezeigt werden, das in Nord-Süd-Richtung ei
nen Durchmesser von 50 km aufweist, so muß die gezeigte Stra
ßenformation auf einem Bildschirmausschnitt von etwa 1 cm
dargestellt werden. Da die Straßensegmente S den realen Stra
ßenverlauf wiedergeben, setzt sich eine Straße aus einer sehr
großen Anzahl von Segmenten zusammen. Bei einer Umsetzung der
Straßenverläufe in eine Kartendarstellung würden daher in der
Regel mehrere Segmente auf einem Bildschirmpunkt fallen. Die
Umrechnung einer großen Anzahl von Straßensegmenten oder von
anderen Objekten auf Bildschirmpunkte kann daher gerade bei
der Wahl eines großen Maßstabs eine beträchtliche Zeitspanne
in Anspruch nehmen, falls die digitale Straßenkarte mit der
kompletten Information über die einzelnen Objekte hierzu als
Ausgangsbasis dient.
Dagegen zeigt Fig. 2 die Segmente S von Straßen 121 dersel
ben Region R wie in Fig. 1, die für eine Darstellung auf ei
ner Anzeigeeinrichtung bestimmt sind. Diese sind in einer
Auswahl zusätzlich zur (kompletten) digitalen Straßenkarte
gespeichert.
Der Verlauf der in der Region R enthaltenen Straßen 121 ist
deutlich gröber wiedergegeben. Die durchschnittliche Länge
eines Straßensegments S ist daher deutlich größer als in der
digitalen Straßenkarte mit der vollständigen Information. Die
Straßensegmente sind ebenfalls als Vektoren gespeichert. Fer
ner sind weniger bedeutende Wege und weniger markante geogra
phische Objekte nicht in der in Fig. 2 symbolisierten Aus
wahl enthalten.
Aufgrund der deutlich geringeren Informationsdichte kann die
se Auswahl extrem schnell in Bildpunkte einer Anzeigeeinrich
tung umgesetzt und dargestellt werden oder bereits in Form
von Pixelinformation in Bezug auf die Bildpunkte der Anzeige
einrichtung gespeichert sein.
Die Straßensegmente S von Fig. 2, die die Region R repräsen
tieren, sind zu einem Datenblock unter einer Vielzahl von Da
tenblöcken zusammengefaßt, die weitere Regionen abbilden und
zusammen eine Auswahl bilden.
In Fig. 3 ist ein Speichermedium symbolisch abgebildet. Es
kann sich hierbei beispielsweise um eine CD-ROM, eine DVD
(Digital Versertile Disk), eine Festplatte oder ein anderes
nichtflüchtiges Speichermedium handeln.
Im Speichermedium wird eine vollständige digitale Straßenkar
te D gespeichert, die den Verlauf von Straßen, Wegen und an
deren Objekten sehr genau wiedergibt. Die in der digitalen
Straßenkarte D gespeicherten Straßen und deren Straßensegmen
te dienen zum Abgleich einer vom Navigationsgerät gemessenen
Position mit einer auf einer Straße gelegenen Position (map
matching).
In dem Speichermedium ist zusätzlich eine Auswahl A1 gespei
chert, die das gesamte von der digitalen Straßenkarte D um
faßte geographische Gebiet umfaßt. Die Auswahl A1 besteht aus
einem einzigen Datenblock (Parcel) und repräsentiert das ge
samte, von der digitalen Straßenkarte D erfaßte Gebiet.
Die Auswahl A1 kommt zur Anzeige, wenn eine Karte in einem
sehr großen Maßstab auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt
werden soll. Die extremsten darzustellenden Punkte liegen in
diesem Fall sehr weit von einander entfernt, beispielsweise
mehr als 500 km. Entsprechend grob und durch sehr wenige Seg
mente sind die einzelnen Straßen in dieser Auswahl gespei
chert. Ferner sind nur übergeordnete Straßen wie Autobahnen
und Bundesstraßen in der Auswahl A1 enthalten.
Die Auswahl A2 wird dazu benutzt, eine Karte auf einer Anzei
geeinrichtung darzustellen, wenn ein Benutzer einen mittleren
Maßstab wählt.
Die Auswahl A2 umfaßt ebenfalls das gesamte von der digitalen
Straßenkarte D umfaßte Gebiet. Jedoch sind in der Auswahl A2
mehr Straßen und Objekte enthalten als in der Auswahl A1.
Ferner ist der Verlauf der Straßen durch eine etwas größere
Anzahl von Straßensegmenten genauer definiert. Die Auswahl A2
ist in mehrere Datenblöcke unterteilt, von denen jeder eine
bestimmte Region, beispielsweise ein Bundesland eines Staates
oder eine geographischen Gebiets mit definierten Begrenzugen,
repräsentiert. Die Auswahl A2 wird für die Darstellung einer
Straßenkarte benutzt, wenn die extremsten darzustellenden
Punkte nicht mehr als 500 km und mehr als 30 km voneinander
beabstandet sind.
Die Auswahl A3 repräsentiert ebenfalls das gesamte von der
digitalen Straßenkarte D umfaßte Gebiet. Im Gegensatz zu den
Auswahlen A1 und A2 enthält die Auswahl A3 alle in der digi
talen Straßenkarte vorhandenen Straßen. Lediglich die durch
schnittliche Anzahl von Straßensegmenten, mit denen eine
Straße beschrieben ist, ist in der Auswahl A3 deutlich gerin
ger als in der vollständigen digitalen Straßenkarte D.
Die Auswahl A3 ist in eine größere Vielzahl von Datenblöcken
unterteilt als die Auswahl A2. Die Auswahl A3 wird zur Dar
stellung von Gebieten benutzt, deren extremsten Punkte nicht
mehr als 30 km voneinander entfernt sind.
Eine Auswahl oder ein Datenblock einer Auswahl kann bereits
eine Zuordnung der einzelnen darzustellenden Objekte zu be
stimmten Punkten der Anzeigeeinrichtung enthalten. Eine Um
rechnung eines darzustellenden Objekts oder einer Straße in
Bildpunkte entfällt in diesem Fall. Der Umrechnungsprozeß
wird auf die Compilierung der Daten verlagert.
In den Auswahlen A1 bis A3 sind jeweils Etiketten oder Labels
mit den Namen von ausgewählten Straßen für die Bildschirmdar
stellung abgespeichert. Die Punkte, die ein Etikett auf einer
Anzeigeeinrichtung belegt, sind bereits in der Auswahl defi
niert. Eine Vergrößerung oder Verkleinerung oder eine sonsti
ge Umrechnung ist nicht erforderlich.
Je nach Fahrzeugposition und Anzeigemaßstab muß ein Daten
block oder müssen mehrere Datenblöcke einer Auswahl vom Spei
chermedium geladen werden. Da die Auswahl A3 in diesem Bei
spiel sechs Datenblöcke aufweisen soll, muß zum Auslesen der
Daten maximal sechs Mal auf das Speichermedium zugegriffen
werden.
In Fig. 4 ist ein Navigationssystem 1 mit einer Rechenein
heit 11, bei der es sich um einen Mikroprozessor handelt, ei
ner Anzeigeeinrichtung 12 und einem Laufwerk 13 für ein Spei
chermedium 131 dargestellt.
Auf eine Benutzereingabe hin greift die Recheneinheit 11 auf
das Laufwerk 13 mit dem Speichermedium 131, bei dem es sich
um eine CD-ROM handelt, zu. Entsprechend dem vom Benutzer ge
wählten Maßstab oder dem Maßstab, der sich für eine Darstel
lung eines vom Benutzer gewählten Kartenabschnitts eignet,
werden anzuzeigende Kartendaten aus einem oder mehreren Spei
cherblöcken einer Auswahl gelesen. Diese werden auf der An
zeigeeinrichtung 12 dargestellt, bei der es sich um ein für
Farbdarstellung geeignetes Flüssigkristall-Display handelt.
Auf der Anzeige sind Straßen 121 der vom Speichermedium 131
geladenen Auswahl sowie ein Etikett 122 oder Label mit einem
Straßennamen für eine angezeigte Straße dargestellt.
Aufgrund des Umstandes, daß lediglich eine Auswahl mit einer
stark reduzierten Anzahl von Straßensegmenten auf der Anzei
geeinrichtung 12 dargestellt werden muß, kann auch bei einer
verhältnismäßig langsamen Datenübertragung vom Speichermedium
zur Recheneinheit und einer relativ langsamen Bildverarbei
tung durch die Recheneinheit 11 ein sehr zügiger Bildaufbau
erfolgen.
Claims (7)
1. Verfahren zum Ausgeben einer digitalen Straßenkarte auf
eine Anzeigeeinrichtung (12), bei dem aus mehreren Auswahlen
(A1; A2; A3) von in der digitalen Straßenkarte (D)
enthaltenen Straßen (121), die für unterschiedliche
Darstellungsmaßstäbe auf einem Speichermedium (131)
gespeichert sind, diejenige Auswahl auf der
Anzeigeeinrichtung dargestellt wird, die die größte
Darstellung einer von einem Benutzer gewählten Route mit
ihren extremsten Punkten erlaubt.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Auswahl (A1; A2; A3) das gesamte
Gebiet der digitalen Straßenkarte (D) repräsentiert.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zahl der in einer Auswahl (A1; A2;
A3) gespeicherten Objekte für eine Region (R) geringer ist
als die Zahl aller in der digitalen Straßenkarte (D)
gespeicherten Objekte für dieselbe Region (R).
4. Navigationssystem mit einer Anzeigeeinrichtung, das
aufweist:
- - ein Speichermedium (131), das mehrere Auswahlen (A1; A2; A3) von in einer digitalen Straßenkarte (D) enthaltenen Straßen (121) für unterschiedliche Darstellungsmaßstäbe aufweist,
- - eine Recheneinheit (11), mit der diejenige Auswahl (A1; A2; A3) bestimmbar ist, die die größte Darstellung einer von einem Benutzer gewählten Route mit ihren extremsten Punkten auf der Anzeigeeinrichtung (12) erlaubt.
5. Navigationssystem nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Straßensegmente
(S), die eine Straße (121) wiedergeben, jeweils auf den
Anzeigemaßstab oder einen Bereich von Anzeigemaßstäben
abgestimmt ist.
6. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß für eine auf der
Anzeigeeinrichtung (12) darzustellenden Straße (121) ein
Etikett (122) mit dem Straßennamen zur Darstellung auf der
Anzeigeeinrichtung (12) gespeichert ist.
7. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Straßensegmente (S) einer
Auswahl (A1; A2; A3) von in einer digitalen Straßenkarte (D)
enthaltenen Straßen (121) zu Datenblöcken zusammengefaßt
sind, die jeweils eine Region (R) der digitalen Straßenkarte
(D) wiedergeben.
Priority Applications (2)
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DE1998129801 DE19829801C2 (de) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | Verfahren zum Ausgeben einer digitalen Straßenkarte und Navigationssystem |
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