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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft eine Navigationsvorrichtung, die dynamische Reiseinformationen anzeigen kann. Dynamische Reiseinformationen sind aktualisierte Informationen über Straßenfahr- und Verkehrsbedingungen, wie z. B. Informationen über Stau, Straßensperren, nachteiliges Wetter usw., auf speziellen Routen. Die Informationen sind in der Hinsicht dynamisch, als sie sich ändern können. Die auf der Vorrichtung angezeigten Informationen sind idealerweise vollständig aktuell, obwohl in der Praxis eine gewisse Zeitverzögerung zwischen dem Beobachten und Berichten von Straßen- und Verkehrsbedingungen und dem Empfangen dieser Berichte an der Vorrichtung besteht. Die Vorrichtung findet als Navigationssystem im Auto spezielle Anwendung.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Navigationsvorrichtungen auf GPS-Basis sind wohl bekannt und werden als Navigationssysteme im Auto umfangreich verwendet. Es kann auf die Software der Navigator-Reihe vom vorliegenden Anmelder, TomTom B. V., Bezug genommen werden. Dies ist eine Software, die, wenn sie auf einem PDA (wie z. B. einem Compaq iPaq) läuft, der mit einem externen GPS-Empfänger verbunden ist, einem Benutzer ermöglicht, eine Start- und eine Zieladresse in den PDA einzugeben. Die Software berechnet dann die beste Route zwischen den zwei Endpunkten und zeigt Befehle dafür an, wie diese Route zu durchfahren ist. Unter Verwendung der vom GPS-Empfänger abgeleiteten Positionsinformationen kann die Software in regelmäßigen Intervallen die Position des PDA (typischerweise am Armaturenbrett eines Fahrzeugs angebracht) ermitteln und kann die aktuelle Position des Fahrzeugs auf einer Karte anzeigen und geeignete Navigationsbefehle (z. B. ”in 100 m nach links abbiegen”) anzeigen (und ansagen). Eine Graphik, die die zu unternehmenden Handlungen darstellt (z. B. ein Linkspfeil, der vorn links abbiegen angibt), kann in einer Statusleiste angezeigt werden und auch über die anwendbaren Abzweigungen/Wendungen usw. in den Straßen, die in der Karte selbst gezeigt sind, überlagert werden. Es kann auch auf Vorrichtungen Bezug genommen werden, die einen GPS-Empfänger in eine Rechenvorrichtung integrieren, die mit einer Kartendatenbank programmiert ist, und die Navigationsbefehle auf einer Anzeige erzeugen können. Der Begriff ”Navigationsvorrichtung” bezieht sich auf eine Vorrichtung, die einem Benutzer ermöglicht, zu einem vorbestimmten Zielort zu navigieren. Die Vorrichtung kann ein internes System zum Empfangen von Ortsdaten wie z. B. einen GPS-Empfänger aufweisen oder kann lediglich mit einem Empfänger verbindbar sein, der Ortsdaten empfangen kann.
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Es kann auf
US 5612881 Bezug genommen werden, die eine Navigationsvorrichtung im Auto zeigt, die eine schematische Darstellung einer gesamten Reise anzeigen kann und abgeschätzte Ankunftszeiten an verschiedenen Punkten auf der Reise anzeigen kann. Dynamische Reiseinformationen sind jedoch überhaupt nicht in der Anzeige enthalten. Das Überlagern von dynamischen Reiseinformationen auf eine Navigationskarte ist jedoch aus
US 5831552 ,
US 5694122 und
US 5864305 bekannt.
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Navigationssysteme im Auto können Zugriff auf aktualisierte Echtzeit-Reiseinformationen haben; beispielsweise empfängt im SmartnavTM-System von TrafficMaster plc ein zentraler Server aktualisierte Echtzeit-Verkehrsinformationen von Sensoren, die am Straßenrand des Straßennetzes des Vereinigten Königreichs angeordnet sind. Der Server berechnet Routen, denen zu folgen ist, in Anbetracht einer Start- und Zieladresse eines Fahrers und sendet diese Routeninformationen zu einer Vorrichtung im Fahrzeug, die dem Fahrer geeignete Befehle ansagt (daher ist keine Kartenanzeige als solche vorhanden). Wenn ein Stau usw. entdeckt wird, der für eine Route eines speziellen Fahrers relevant ist, kann der Server eine Meldung zur Navigationsvorrichtung dieses Fahrers senden, die dann als Audiowarnung zum Fahrer weitergeleitet wird.
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Das Überlagern von dynamischen Reiseinformationen auf eine Navigationskarte, die von einer Navigationsvorrichtung im Auto erzeugt und angezeigt wird, ist auch aus
US 5831552 ,
US 5694122 und
US 5864305 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In einem ersten Aspekt ist eine Navigationsvorrichtung vorgesehen, die mit einer Kartendatenbank und Software programmiert ist, die ermöglicht, dass eine Route zwischen zwei vom Benutzer definierten Orten geplant wird, wobei die Vorrichtung ferner so programmiert ist, dass sie (i) eine 2-D- oder 3-D-Darstellung der aktuellen Straße, entlang der gefahren wird, und den aktuellen Ort der Vorrichtung auf dieser Straße berechnen und anzeigen kann, und (ii) dynamische Reiseinformationen in Bezug auf die Route empfangen und verarbeiten kann;
wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, eine schematische Ansicht zu berechnen und anzuzeigen, die zumindest den Rest der gesamten Route zeigt, wobei die schematische Ansicht auf einem einzelnen Bildschirm erscheint und dynamische Reiseinformationen in Bezug auf die Route umfasst.
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Die vorliegende Erfindung bewegt sich daher von der erstellten Methode der Integration von dynamischen (z. B. sich ändernden oder aktualisierten) Reiseinformationen weg direkt zur 2-D- oder 3D-Navigationskartendarstellung. Durch Berechnen einer vollständig separaten schematischen Ansicht zumindest des Rests der Route und Anzeigen dieser Ansicht auf einem einzelnen Bildschirm ermöglicht sie, dass der Benutzer auf einen Blick sofort sieht, ob sich wesentliche Verzögerungen usw. irgendwo auf der vorgeschlagenen Route befinden. Vorher war es für den Benutzer sehr schwierig, auf einen Blick zu sehen, ob irgendwelche wesentlichen Verkehrsvorfälle sich auf die Route auswirkten; er müsste beispielsweise durch eine Liste oder 2D-Anzeige der gesamten Route scrollen, was vielleicht viele separate Dialoge mit der Vorrichtung beinhalten würde.
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In einer Implementierung ist die schematische Ansicht eine lineare Darstellung der Route oder des Rests der Route, entlang der noch nicht gefahren wurde. Bildsymbole, die verschiedene Reisestörungen (z. B. Verkehrsstaus, Eis usw.) darstellen, können auf dieser linearen Darstellung angeordnet sein; die Vorrichtung verwendet den ungefähren Abstand zur Störung, um es in die korrekte Position auf der linearen Darstellung zu setzen.
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Ein Bildsymbol kann angezeigt werden, das darstellt, wie neu die dynamischen Reiseinformationen von der Vorrichtung empfangen wurden; dies ist für Verkehrsinformationen besonders nützlich, da der Benutzer häufig wissen will, wie aktuell die Informationen sind. Der Benutzer kann auch aktualisierte dynamische Reiseinformationen anfordern, indem er eine geeignete Funktion, die auf der Vorrichtung angezeigt wird, auswählt; das Bildsymbol ”Daten Auffrischen” dient als nützliche Angabe dessen, wann dies nützlich sein kann.
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Die dynamischen Reiseinformationen können zur gleichen Zeit wie die 2-D- oder 3-D-Darstellung der aktuellen Straße, entlang der gefahren wird, angezeigt werden; beispielsweise in einem separaten Fenster auf einer Seite der Hauptnavigationskarte. Dieser separate Abschnitt könnte immer gezeigt werden, wenn die Navigationskarte gezeigt wird, oder er könnte nur dann gezeigt werden, wenn eine Option zum Anzeigen von dynamischen Reiseinformationen vom Benutzer ausgewählt wurde. Alternativ kann er nur auf einem von der Hauptnavigationskarte verschiedenen Bildschirm angezeigt werden; beispielsweise begibt sich der Benutzer vom Bildsschirm, der die Navigationskarte zeigt, weg zu einem Bildschirm, der die schematische Anzeige zeigt.
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Die Vorrichtung kann (direkt selbst oder unter Verwendung einer anderen Vorrichtung mit Kommunikationsfähigkeiten) über ein drahtloses Kommunikationsnetz eine Anforderung für dynamische Reiseinformationen, die für eine definierte Route relevant sind, zu einem entfernten Server senden, wobei der entfernte Server (i) dynamische Reiseinformationen von einer oder mehreren Datenzuführungen in Bezug auf zahlreiche Straßen empfängt und (ii) die dynamischen Reiseinformationen, die für die definierte Route relevant sind, in Reaktion auf die Anforderung zur Vorrichtung sendet. Die Verwendung eines Servers zum Sammeln und Analysieren von dynamischen Reiseinformationen ist eine sehr effiziente und erweiterbare Methode, die leicht ermöglicht, dass neue Arten von Reiseinformationen bearbeitet und drahtlos zu Navigationsvorrichtungen verteilt werden. Die Vorrichtung kann einen integralen Funkempfänger umfassen, der die dynamischen Reiseinformationen empfangen kann oder eine Nahbereichsverbindung mit einem Mobiltelefon einrichten kann, wobei das Mobiltelefon dann die dynamischen Reiseinformationen über das Zellennetz empfängt und sie zur benachbarten Navigationsvorrichtung weiter leitet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen 1 eine Bildschirmaufnahme von einer Navigationsvorrichtung ist, die die vorliegende Erfindung implementiert; die Bildschirmaufnahme zeigt eine ebene Kartenansicht und eine Statusleite, die entlang der Unterseite der Anzeige verläuft;
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2 ist eine Bildschirmaufnahme von der Navigationsvorrichtung, die eine 3-D-Ansicht implementiert;
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3, 4 und 5 sind weitere Bildschirmaufnahmen, die dynamische Verkehrsinformationen über eine Straße überlagert zeigen; verschiedene Zoomniveaus sind gezeigt;
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6 ist eine Bildschirmaufnahme, die eine Standard-Navigationsansicht und eine 3-D-Karte zeigt, wobei dynamische Reiseinformationen als Ticker unter der Statusleiste angezeigt sind;
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7 ist eine Bildschirmaufnahme, die eine lineare schematische Ansicht der Route zusammen mit einer Standard-Navigationskartenansicht zeigt;
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8A ist eine Bildschirmaufnahme, die eine vereinfachte, lineare schematische Routenansicht zeigt.
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8B ist eine Bildschirmaufnahme, die eine lineare schematische Routenansicht plus detailliertere dynamische Verkehrsinformationen zeigt;
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9 ist eine Bildschirmaufnahme, die das detaillierteste Niveau von dynamischen Reiseinformationen zeigt;
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10 ist eine Bildschirmaufnahme, die ein Menü von Routenneuberechnungsoptionen zeigt;
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11 stellt dar, wie verschiedene Arten von Verkehrsfluss graphisch dargestellt werden können;
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12 stellt dar, wie verschiedene Straßenvorfälle graphisch dargestellt werden können;
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13 ist ein allgemeines Systemdiagramm, das zeigt, wie die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung dynamische Reiseinformationen von einem entfernten Server über eine drahtlose Verbindung empfängt;
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14 ist ein Blockdiagramm von Komponenten in der Navigationsvorrichtung;
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15 ist ein Diagramm der elektrischen Unterbaugruppen in der Navigationsvorrichtung von 14.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Systemüberblick
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Die vorliegende Erfindung wird in einer Software von TomTom B. V. implementiert, die Navigator genannt wird. Die Navigator-Software läuft auf einer durch Pocket PC betriebenen PDA-Vorrichtung mit Touch-Screen (d. h. durch einen Stift gesteuert), wie z. B. dem Compaq iPaq. Sie stellt ein Navigationssystem auf GPS-Basis bereit, wenn der PDA mit einem GPS-Empfänger gekoppelt ist. Das kombinierte PDA- und GPS-Empfänger-System ist so ausgelegt, dass es als fahrzeuginternes Navigationssystem verwendet wird. Die Erfindung kann auch in einer beliebigen anderen Anordnung einer Navigationsvorrichtung implementiert werden, wie z. B. einer mit einem integralen GPS-Empfänger/Computer/Anzeige; der Anhang 1 ist eine Beschreibung einer solchen Vorrichtung. Sie kann auch als Vorrichtung implementiert werden, die für die Nicht-Fahrzeug-Verwendung (z. B. für Spaziergänger) oder andere Fahrzeuge als Autos (z. B. ein Flugzeug) ausgelegt ist. Die Navigationsvorrichtung kann eine beliebige Art von Positionserfassungstechnologie implementieren und ist nicht auf GPS begrenzt; sie kann daher unter Verwendung von anderen Arten von GNSS (globales Navigationssatellitensystem) wie z. B. des europäischen Galileo-Systems implementiert werden. Gleichermaßen ist sie nicht auf Orts/Geschwindigkeits-Systeme auf Satellitenbasis begrenzt, sondern kann gleichermaßen unter Verwendung von Baken am Boden oder irgendeiner anderen Art von System, das ermöglicht, dass die Vorrichtung ihren geographischen Ort bestimmt, eingesetzt werden.
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Die Navigator-Software ergibt, wenn sie auf einem PDA läuft, eine Navigationsvorrichtung, die bewirkt, dass der in 1 gezeigte normale Navigationsmodus-Bildschirm angezeigt wird. Diese Ansicht stellt Fahrbefehle unter Verwendung einer Kombination von Text, Symbolen, Sprachführung und einer sich bewegenden Karte bereit. Die Schlüssel-Benutzerschnittstellenele-mente sind die folgenden: eine 2-D-Karte 1 belegt einen Großteil des Bildschirms. Die Karte zeigt das Auto des Benutzers und seine unmittelbaren Umgebungen in einer solchen Weise gedreht, dass die Richtung, in der das Auto fährt, immer ”aufwärts” ist. Über das untere Viertel des Bildschirms verläuft die Statusleiste 2. Der aktuelle Ort der Vorrichtung, den die Vorrichtung selbst unter Verwendung von herkömmlicher GPS-Ortsfeststellung ermittelt, und ihre Orientierung (wie aus ihrer Fahrtrichtung geschlussfolgert) ist durch einen Pfeil 3 dargestellt. Die von der Vorrichtung berechnete Route (unter Verwendung von im Vorrichtungsspeicher gespeicherten Routenberechnungsalgorithmen, wie auf Kartendaten, die in einer Kartendatenbank im Vorrichtungsspeicher gespeichert sind, angewendet) ist als verdunkelter Weg 4 gezeigt, auf den Pfeile überlagert sind, die die Fahrtrichtung angeben. Auf dem verdunkelten Weg 4 werden alle Haupthandlungen (z. B. Abbiegeecken, Kreuzungen, Umwege usw.) schematisch durch Pfeile 5 dargestellt, die über dem Weg 4 liegen. Die Statusleiste 2 umfasst auf ihrer linken Seite auch ein Diagramm 6, das die nächste Handlung (hier Abbiegen nach rechts) darstellt. Die Statusleiste 2 zeigt auch den Abstand bis zur nächsten Handlung (d. h. Abbiegen nach rechts – hier ist der Abstand 220 Meter), wie aus einer Datenbank der gesamten Route, die von der Vorrichtung berechnet wurde, erhalten (d. h. eine Liste aller Straßen und zugehörigen Handlungen, die die zu nehmende Route definiert). Die Statusleiste 2 zeigt auch den Namen der aktuellen Straße 8, die abgeschätzte Zeit vor der Ankunft 9 (hier 2 Minuten und 40 Sekunden), die tatsächliche abgeschätzte Ankunftszeit 10 (11:36 vormittags) und den Abstand bis zum Zielort 11 (1,4 km). Die GPS-Signalstärke ist in einem Mobiltelefonstil-Signalstärkenindikator 12 gezeigt. Wie in 2 gezeigt, ist auch ein 3-D-Kartenansichtsmodus möglich.
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Wenn der Benutzer die Mitte des Bildschirms 13 berührt, wird ein Navigationsbildschirmmenü angezeigt; aus diesem Menü können andere Kernnavigationsfunktionen innerhalb der Navigator-Anwendung eingeleitet oder gesteuert werden. Die Möglichkeit des Auswählens von Kernnavigationsfunktionen aus einem Menübildschirm, der selbst sehr leicht aufgerufen wird (z. B. ein Schritt von der Kartenanzeige zum Menübildschirm entfernt), erleichtert den Benutzerdialog erheblich und macht ihn schneller und leichter.
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Die Fläche der Berührungszone, die von einem Benutzer berührt werden muss, ist weitaus größer als in den meisten Touch-Screen-Systemen auf Stiftbasis. Sie ist so ausgelegt, dass sie groß genug ist, um von einem einzelnen Finger ohne spezielle Genauigkeit zuverlässig ausgewählt zu werden; d. h. um die Bedingungen des realen Lebens für einen Fahrer nachzuahmen, wenn er ein Fahrzeug steuert; er hat wenig Zeit, um auf einen sehr detaillierten Bildschirm mit kleinen Steuerbildsymbolen zu blicken und noch weniger Zeit, um eines von diesen kleinen Steuerbildsymbolen genau zu drücken. Daher ist die Verwendung einer sehr großen Touch-Screen-Fläche, die einer gegebenen weichen Taste (oder verborgenen weichen Taste, wie in der Mitte des Bildschirms 13) zugeordnet ist, ein bewusstes Konstruktionsmerkmal dieser Implementierung. Im Gegensatz zu anderen Anwendungen auf Stiftbasis wird dieses Konstruktionsmerkmal konsistent im ganzen Navigator eingesetzt, um Kernfunktionen auszuwählen, die für einen Fahrer wahrscheinlich notwendig sind, während er tatsächlich fährt. Sobald dem Benutzer die Wahl gegeben wird, Bildsymbole auf dem Bildschirm (z. B. Steuerbildsymbole oder Tasten einer virtuellen Tastatur, um beispielsweise eine Zieladresse einzugeben) auszuwählen, wird daher die Konstruktion dieser Bildsymbole/Tasten einfach gehalten und die zugehörigen Touch-Screen-Zonen werden auf eine solche Größe erweitert, dass jedes Bildsymbol/jede Taste eindeutig mit dem Finger ausgewählt werden kann. In der Praxis liegt die zugehörige Touch-Screen-Zone in der Größenordnung von mindestens 0,7 cm2 und ist typischerweise eine quadratische Zone. Im normalen Navigationsmodus zeigt die Vorrichtung eine Karte an. Das einmalige (oder in einer anderen Implementierung zweimalige) Berühren der Karte (d. h. der berührungsempfindlichen Anzeige) nahe der Bildschirmmitte (oder irgendeinem Teil des Bildschirms in einer anderen Implementierung) ruft dann ein Navigationsmenü (siehe 3) mit großen Bildsymbolen auf, die verschiedenen Navigationsfunktionen entsprechen, wie z. B. der Option, eine alternative Route zu berechnen und die Route neu zu berechnen, um den nächsten Straßenabschnitt zu meiden (nützlich, wenn man mit einer Sperre oder starkem Stau konfrontiert ist); oder die Route neu zu berechnen, um spezielle, aufgelistete Straßen zu meiden.
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Die tatsächliche physikalische Struktur der Vorrichtung selbst unterscheidet sich möglicherweise grundsätzlich nicht von irgendeinem anderen herkömmlichen in der Hand gehaltenen Computer als dem integralen GPS-Empfänger oder einer GPS-Datenzuführung von einem externen GPS-Empfänger. Daher speichert der Speicher die Routenberechnungsalgorithmen, die Kartendatenbank und die Benutzerschnittstellen-Software; ein Mikroprozessor interpretiert und verarbeitet die Benutzereingabe (z. B. unter Verwendung eines Vorrichtungs-Touch-Screen, um die Start- und die Zieladresse und alle anderen Steuereingaben einzugeben) und setzt die Routenberechnungsalgorithmen ein, um die optimale Route zu berechnen. ”Optimal” kann sich auf Kriterien wie z. B. kürzeste Zeit oder kürzeste Strecke oder irgendwelche anderen mit dem Benutzer in Zusammenhang stehende Faktoren beziehen.
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Insbesondere gibt der Benutzer seine Startposition und den erforderlichen Zielort in der normalen Weise in die Navigator-Software, die auf dem PDA läuft, unter Verwendung einer virtuellen Tastatur ein. Der Benutzer wählt dann die Art und Weise aus, in der eine Reiseroute berechnet wird: verschiedene Modi werden angeboten, wie z. B. ein ”schneller” Modus, der die Route sehr schnell berechnet, aber möglicherweise nicht die kürzeste Route auswählt; ein ”voller” Modus, der alle möglichen Routen betrachtet und die kürzeste auffindet, aber zur Berechnung länger braucht, usw. Andere Optionen sind möglich, wobei ein Benutzer eine Route festlegt, die landschaftlich reizvoll ist – z. B. die meisten POI (interessanten Punkte) passiert, die als besonders schöne Ansichten markiert sind, oder die meisten möglicherweise für Kinder interessanten POIs passiert oder die wenigsten Abzweigungen verwendet usw.
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Straßen selbst sind in der Kartendatenbank, die ein Teil von Navigator ist (oder auf die anderweitig von diesem zugegriffen wird), der auf dem PDA läuft, als Linien – d. h. Vektoren (z. B. Startpunkt, Endpunkt, Richtung für eine Straße, wobei eine ganze Straße aus vielen Hunderten von solchen Abschnitten besteht, die jeweils durch Startpunkt/Endpunkt-Richtungsparameter eindeutig definiert sind) beschrieben. Eine Karte ist dann ein Satz von solchen Straßenvektoren plus interessanten Punkten (POIs), plus Straßennamen, plus anderer geographischer Merkmale wie Parkgrenzen, Flussufer usw., die alle als Vektoren definiert sind. Alle Kartenmerkmale (z. B. Straßenvektoren, POIs usw.) sind in einem Koordinatensystem definiert, das dem GPS-Koordinatensystem entspricht oder mit diesem in Beziehung steht, was ermöglicht, dass die Position einer Vorrichtung, wie durch ein GPS-System ermittelt, auf der relevanten Straße, die in einer Karte gezeigt ist, aufgefunden wird.
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Die Routenberechnung verwendet komplexe Algorithmen, die ein Teil der Navigator-Software sind. Die Algorithmen werden angewendet, um eine hohe Anzahl von potentiellen verschiedenen Routen zu erhalten. Die Navigator-Software wertet sie dann gegen die vom Benutzer definierten Kriterien (oder Vorrichtungsvorgaben) wie z. B. Vollmodus-Abtastung, mit landschaftlich reizvoller Route, an Museen vorbei und keine Radarfalle, aus. Die Route, die die definierten Kriterien am besten erfüllt, wird dann von einem Prozessor im PDA berechnet und dann in einer Datenbank im RAM als Folge von Vektoren, Straßennamen und an Vektorendpunkten durchzuführenden Handlungen (z. B. entsprechend vorbestimmter Abstände entlang jeder Straße der Route, wie z. B. nach 100 Metern in die Straße x links abbiegen) gespeichert.
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Dynamische Reiseinformationsfunktion
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Navigator kann dynamische Reiseinformationen anzeigen. Dies kann in zwei Formen erscheinen. Erstens über eine normale Navigationskartenansicht, wie z. B. in 3 gezeigt. Hier sind die Straßen, entlang derer gefahren werden soll, in der normalen, schematischen Weise einer digitalen Karte gezeigt. Über einige schematische Darstellungen von Straßen sind jedoch farbcodierte Pfeile gelegt; diese geben Verkehrsflussbedingungen von potentiellem Belang für den Fahrer an den überlagerten Abschnitten der Straße an. Die Pfeilrichtung gibt die Verkehrsflussrichtung an. 11 ist ein Schlüssel für die Bedeutung dieser verschiedenen Pfeile. Die Bildsymbole stellen graphisch dar:
- (i) stillstehenden Verkehr (rote Pfeile);
- (ii) Kolonnenverkehr (orange Pfeile);
- (iii) langsamen Verkehr (gelbe Pfeile);
- (iv) Straßensperre oder Fahrbahnsperre oder Straßenarbeiten (gestrichelte schwarze Linie)
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Außerdem ist auch ein graphisches Bildsymbol, das Straßenarbeiten darstellt, gezeigt, das den exakten Ort der Straßenarbeiten auf einer speziellen Straße angibt. 4 zeigt, wie unter Verwendung von normalen Zoomsteuerungen wie z. B. Schiebeleisten in die Karte gezoomt werden kann; 5 ist ein noch höheres Zoomniveau.
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6 zeigt, wie dynamische Verkehrsinformationen in einen Ticker an der Unterseite der Statusleiste integriert werden können.
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7 zeigt, wie die Vorrichtung auch eine schematische Ansicht berechnen und anzeigen kann, die die gesamte Route auf einem einzelnen Bildschirm zeigt; dies ist die vertikale lineare Darstellung 71, die entlang der linken Seite des Bildschirms verläuft. Sie begleitet daher die normale Navigationskartenansicht (2-D oder 3-D), die die aktuelle Straße, entlang der gefahren wird, und den aktuellen Ort der Vorrichtung auf dieser Straße zeigt. Alle Hauptstraßen, die die Route bilden, werden hier angezeigt; für komplexe Routen, die eine hohe Anzahl von verschiedenen Straßen beinhalten, ist die Vorrichtung programmiert, um Straßen hinsichtlich der Länge (bei Abwesenheit von signifikanten dynamischen Reiseinformationen) vorrangig anzuzeigen; wenn irgendeiner Straße auf der Route dynamische Reiseinformationen zugeordnet sind, dann wird diese Straße in die schematische Darstellung der ”gesamten Route” als Priorität aufgenommen. Daher können sich die Bestandteilselemente in dieser linearen Darstellung während der Reise ändern, wenn neue Reiseinformationen von der Vorrichtung empfangen werden (ein späterer Abschnitt beschreibt, wie dynamische Reiseinformationen an einem entfernten Server erzeugt und zur Vorrichtung gesandt werden).
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In jedem Fall werden bei der schematischen linearen Ansicht der Route (genau wie die schematische nicht-lineare Ansicht der Route auf Kartenbasis in den 3, 4 und 5) auf einigen ihrer Bestandteilsstraßen farbcodierte Pfeile überlagert, die wieder in derselben Weise die Verkehrsflussbedingungen an den überlagerten Abschnitten der Straße unter Verwendung der Codierung von 11 angeben.
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Eine vereinfachtere schematische Ansicht, die nur den Rest der Route zeigt, ist auch möglich, wie in 8A gezeigt. In 8A stellt der vertikale Balken 80 (rechts) linear die Route von der aktuellen Position zum Zielort dar; d. h. den Rest der Route. Irgendein (irgendwelche) Bildsymbol(e) auf dem Balken zeigen den Start von Verkehrsvorfällen (im Bild stellt das Bildsymbol 81 einen Verkehrsstau dar). Eine feine Linie (in der aktuellen Implementierung rot) gibt an, wie weit sich der Verkehrsstau ausdehnt. An der Oberseite des Balkens gibt ein Symbol 82 an, wie jung die Verkehrsinformationen sind: in dieser Implementierung gibt ein volle grüne Kugel an, dass die Daten weniger als eine Minute alt sind. Nach einer Minute schrumpft der Indikator (wie ein Kuchen, der gegessen wird), bis er verschwunden ist (was 30 Minuten oder älter angibt).
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Zusätzlich zur Art der Darstellung von mit dem Verkehrsfluss in Beziehung stehenden dynamischen Reiseinformationen in 11 können dynamische Reiseinformationen auch durch ein graphisches Bildsymbol oder eine andere Art von auswählbarer Option dargestellt werden. 12 stellt die verwendeten graphischen Bildsymbole und ihre Bedeutung dar. Diese umfassen die folgenden:
- (i) Unfall;
- (ii) Verkehrsstau;
- (iii) Straßenarbeiten;
- (iv) Straßensperre;
- (v) allgemeiner Vorfall;
- (vi) Fahrbahn gesperrt.
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Abgesehen von graphischen Bildsymbolen ist es auch möglich, Steuer- oder Kontrollkästchen oder Namen zu verwenden. Im Allgemeinen sind jedoch graphische Bildsymbole bevorzugt. Jedes Bildsymbol wird benachbart zum betroffenen Teil der Route, die es betrifft, angeordnet, die durch die vertikale lineare Darstellung der gesamten Route schematisch dargestellt ist. Wenn der Benutzer ein graphisches Bildsymbol auswählt, dann zeigt die Vorrichtung detailliertere Verkehrsinformationen an; der Effekt der Auswahl des graphischen Bildsymbols ”Straßenarbeiten”, das Straßenarbeiten auf der A2-Straße anzeigt, ist in 8B gezeigt. Die Auswahl wird durch Berühren des Bildschirms an einem Bildsymbol (einmal oder in einigen Varianten eine doppelte Berührung) erreicht; wie vorstehend angemerkt, werden große Touch-Screen-Aktivierungszonen verwendet – ausreichend groß (z. B. 0,7 cm2 in der Fläche oder mehr), um zu ermöglichen, dass ein Bildsymbol zuverlässig mit einer Fingerspitze ausgewählt wird. Die detaillierten Informationen sind nicht nur eine Ansicht der Kartenansicht des betroffenen Teils der A2-Straße, in die gezoomt ist, sondern auch eine Textbeschreibung des relevanten Vorfalls (”in 2,8 km 3,4 km Kolonnenverkehr”) und die abgeschätzte Verzögerung (”00:45 Stunden”). Außerdem zeigt die Vorrichtung eine ”Vermeidungs”-Option an; wenn sie durch Berühren der ”Vermeidungs”-Schaltfläche ausgewählt wird, berechnet die Vorrichtung automatisch eine Route neu, die die betroffene Straße vermeidet. Diese ganze Route wird dann als schematische, lineare Darstellung angezeigt, die ermöglicht, dass der Fahrer auf einen Blick prüft, ob sich irgendwelche Verkehrsvorfälle oder verringerter Verkehrsfluss, die sich auf beliebige Teile der neuen Route auswirken, vorhanden sind. Wenn keine Vorfälle oder kein Stau gezeigt wird, dann kann der Benutzer implizit auf einen Blick sehen, dass die ganze Route frei ist.
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Wenn der Fahrer anstelle der Auswahl der ”Vermeidungs”-Steueroption das graphische Bildsymbol ”Straßenarbeiten” wieder auswählt (entweder dasjenige in der linearen Darstellung der ganzen Route oder das entsprechende in der Karte, in die hineingezoomt ist und die den betroffenen Teil der A2 zeigt), dann zeigt die Vorrichtung mehr Textinformationen und eine größere Kartenansicht des betroffenen Teils der A2-Straße, in die hineingezoomt ist, an, wie in 9 gezeigt.
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Aus der normalen Navigationsansicht (z. B. 1–7) begibt sich die Vorrichtung dann, wenn der Fahrer irgendwo nahe dem Zentrum der Kartenansicht berührt, automatisch von der Kartenansicht weg zu einem Menü von Routenneuberechungsoptionen, wie in 10 gezeigt. Die Optionen sind:
- (a) alternative Route berechnen: ”um Verkehrsstaus herum planen”;
- (b) alternative Route berechnen, ohne eine vordefinierte Ausdehnung der Straße vorn einzuschließen – ”Straßensperre vermeiden”;
- (c) alternative Route berechnen, ohne eine vordefinierte Straße einzuschließen;
- (d) zur ursprünglichen Route zurückkehren.
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Für die obige Option (c) zeigt Navigator graphische Bildsymbole für drei verschiedene Straßen mit einem Kreuz durch das Bildsymbol; das Auswählen von irgendeiner von diesen leitet eine Routenneuberechnung ein und schließt die festgelegte Straße aus. Das Menü der Neuberechnungsoptionen wird selbst dynamisch aktualisiert; es zeigt die nächsten 3 Straßen, denen dynamische Reiseinformationen zugeordnet sind (diese sind diejenigen, die der Fahrer am wahrscheinlichsten meiden muss). Die Vorrichtung wählt daher einzuschließende Straßen als eine der drei aus, indem sie die nächsten drei Straßen auf der Route einschließt, die eine gewisse Art von Verkehrsvorfall oder unerwünschtem Verkehrsfluss haben. Daher kann der Benutzer sehr leicht und effizient eine Routenneuberechung einleiten, um Schwierigkeiten zu vermeiden.
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13 ist eine Ansicht der gesamten Systemarchitektur. Sie zeigt die Navigationsvorrichtung 131 mit einem eingebauten drahtlosen Sendeempfänger, der mit einem entfernten ”Verkehrs”-Server 133 kommuniziert. Eine Implementierung verwendet einen GPRS-Sendeempfänger, es ist aber eine beliebige Form von drahtloser Kommunikation möglich (GSM, SMS-Meldungen, ein anderes Meldungsformat). Die Verwendung der GPRS-Funktionen eines Mobiltelefons durch Verbinden mit diesem Telefon unter Verwendung einer Kabelschnittstelle, Bluetooth oder einer anderen Kurzstreckenverbindung ist auch möglich und beseitigt die Notwendigkeit eines kostspieligen internen GPRS-Empfängers. Der Anhang 1 beschreibt eine Implementierung, die Go genannt wird: diese Vorrichtung umfasst einen Bluetooth-Sendeempfänger, so dass sie Daten mit einem Bluetooth-fähigen Mobiltelefon oder einer anderen Vorrichtung mit drahtlosen Weitbereichs-Kommunikationsfunktionen austauschen kann und daher diese Funktionen indirekt verwenden kann.
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Der Verkehrsserver empfängt dynamische Reiseinformationen von mehreren Datenzuführungen 134 (in einigen Ländern werden diese von offiziellen Regierungskörpern geliefert; in anderen liefern private Organisationen diese Daten). Der Server 133 kann jegliche von diesen Datenzuführungen 134 empfangen und sie integrieren, um umfassend ein Bild von dynamischen Reiseinformationen aufzubauen, die alle Straßen über ein oder mehrere Länder betreffen. Sobald eine Vorrichtung 131 eine Route zu einem Zielort berechnet hat, sendet sie diese Route zum Verkehrsserver 133 über ein GPRS-Zellennetz 132, wobei angefordert wird, dass der Verkehrsserver 133 relevante dynamische Reiseinformationen unter Verwendung einer http-Anforderung zurückgibt. Der Verkehrsserver 133 ruft dann beliebige relevante Verkehrsinformationen für irgendwelche Straßen auf dieser Route ab und gibt diese Informationen zur Vorrichtung 131 über das Netz 132 zurück. Diese Informationen können selbst geocodiert sein (z. B. Ortsdaten im Format WGC 84 umfassen), um den Ort zu definieren, den die dynamischen Reiseinformationen betreffen. Alternativ können sie tatsächlich nicht geocodiert sein, in welchem Fall die Navigator-Software, die auf der Vorrichtung 131 läuft, diese Daten geocodiert, so dass sie sie verwenden kann. Nicht-geocodierte Daten könnten beispielsweise im TMC-(Verkehrsmeldungskanal)Format vorliegen und die Vorrichtung 131 umfasst dann im Speicher TMC-Tabellen, die sie nachschlagen kann, um die TMC-Ortsdaten mit einem Ort im geocodierten Koordinatensystem in Beziehung zu setzen, das die Vorrichtung verwendet, so dass sie die Reiseinformationen in der anwendbaren Position auf der Karte und der linearen Darstellung anzeigen kann. TMC wird auch im FM-Funkdatensystem (RDS) verwendet und wird zum Senden von Echtzeitverkehrs- und Wetterinformationen verwendet.
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Die Vorrichtung 131 kann regelmäßig (oder zu vordefinierten Zeiten oder in vordefinierten Intervallen) den Verkehrsserver 133 auf aktualisierte dynamische Reiseinformationen abfragen. Alternativ kann die anfängliche Anforderung für dynamische Reiseinformationen den Server 133 auslösen, um aktualisierte dynamische Reiseinformationen automatisch zur Vorrichtung 131 zu senden, wenn und wann er aktualisierte Reiseinformationen von Relevanz empfängt. Eine weitere Variante besteht für den Server 133 darin, kontinuierlich eine sich wiederholende Runde von Verkehrsinformationen für alle Routen in einem gegebenen Bereich zu senden. Die Vorrichtung 131 hört dann jederzeit diese Sendung, wobei sie erfasst, sobald dynamische Reiseinformationen von Relevanz für ihre Route gesandt werden, und dann diese Informationen erfasst und verwendet.
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Da die Vorrichtung dynamische Reiseinformationen in ein Navigationsprogramm integriert, wird es für einen Benutzer weitaus leichter festzustellen, wenn Probleme auf einer möglichen Route bestehen, und diese Route neu zu berechnen, um diese Probleme zu vermeiden. Navigator erleichtert die Routenneuberechnung durch eine Anzahl von Funktionen. Sobald eine Route neu berechnet wurde, wird ein Diagramm dieser Route auf der Vorrichtung zusammen mit dynamischen Reiseinformationen in Bezug auf diese Route angezeigt; der Benutzer kann daher sehr schnell feststellen, ob die alternative Route besser oder schlechter als die ursprüngliche Route ist.
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Routenneuberechnung
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Eine Implementierung der vorliegenden Erfindung erleichtert den Zugriff auf Funktionen, die ermöglichen, dass alternative Routen berechnet werden, indem ein Menü von graphischen Bildsymbolen (oder irgendeine andere Art einer Weise oder Option, um die Auswahl der Funktionen zu ermöglichen, wie z. B. Listen, Kontrollkästchen usw.) auf einem Menübildschirm angeordnet wird, auf die vom Hauptnavigationsbildschirm leicht zugegriffen wird – d. h. der Bildschirm, der während der tatsächlichen oder simulierten/Vorschau-Navigation angezeigt wird. Wie vorstehend angemerkt, zeigt die Vorrichtung im normalen Navigationsmodus (und auch im Modus ”Route zeigen” für simulierte/Vorschau-Navigation – siehe später) eine animierte Karte an, die den Ort der Navigationsvorrichtung zeigt, während die Reise fortschreitet. Das Berühren der Karte (d. h. der berührungsempfindlichen Anzeige) einmal (oder zweimal in einer anderen Implementierung) nahe der Bildschirmmitte (oder irgendeinem anderen Teil des Bildschirms in einer anderen Implementierung) ruft dann einen Menübildschirm ”Neuberechnung” (siehe 10) mit großen Bildsymbolen auf, die verschiedenen Navigationsfunktionen entsprechen, wie z. B. der Option, eine alternative Route zu berechnen 10C; die Route neu zu berechnen, um den nächsten Abschnitt der Straße zu meiden 10A (nützlich, wenn man mit einer Straßensperre konfrontiert ist); und die Route neu zu berechnen, um spezielle aufgelistete Straßen zu meiden, 10B. Die folgenden Abschnitte beschreiben diese und andere alternativen Routenfunktionen genauer. Einige von diesen Funktionen können direkt vom Neuberechnungs-Menübildschirm eingeleitet werden; andere können sich auf einer tieferen Ebene in der Menüstruktur befinden. Alle können jedoch durch Auswählen von Optionen eingeleitet werden, wie z. B. graphischen Bildsymbolen, Listen, Kontrollkästchen, die eindeutig Touch-Screen-Bereichen zugeordnet sind, die groß genug sind, um dem Benutzer zu ermöglichen, sie mit einer Fingerspitze auszuwählen, während er sicher fährt, typischerweise mindestens 0,7 cm2 in der Fläche.
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Alternative Routenfunktion: ”Straßensperre meiden”
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Mit dieser Funktion könnte ein Benutzer eine Funktion 10A ”Straßensperre meiden” auswählen, wodurch das System eine Route auf der Basis neu berechnet, dass die Straße unmittelbar vorn (oder in irgendeinem vom Benutzer definierten oder Systemvorgabe-Abstand vorn, z. B. 100 Meter) gesperrt ist.
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Wie vorher angegeben, arbeitet ein Routenplanungsalgorithmus in Navigator eine optimale Route aus (optimal kann sich auf Kriterien wie kürzeste Zeit oder kürzester Abstand oder irgendwelche andere Faktoren beziehen), indem verschiedene Routen untersucht werden und sie gegen die erforderlichen Kriterien bewertet werden. In dieser Weise wird eine Route, die die definierten Kriterien am besten erfüllt, erzeugt. Wenn während des tatsächlichen Fahrens entlang einer Route ein unerwartetes Ereignis auftritt, das erfordert, dass der Benutzer von der vorberechneten Route abweicht, wie z. B. eine Straßensperre, kann der Benutzer die Navigator-Software informieren, dass seine unmittelbare Straße vorn gesperrt ist und die Software auffordern, eine neue Route neu zu berechnen, wobei seine aktuelle Position als neue Startposition genommen wird, wobei jedoch die erste mögliche Abbiegung von der alten berechneten Route weg genommen wird. Die erste Abbiegung könnte vor oder hinter der aktuellen Autoposition liegen. Das System untersucht beim Konstruieren der neuen Route eine große Anzahl von möglichen Routen zum Zielort von der aktuellen Position, schließt jedoch die Straße unmittelbar vorn aus.
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Das Auswählen der Funktion ”Straßensperre meiden” 10A muss schnell sein und die absolute minimale Anzahl von Bildschirmdialogen beinhalten, um die Fahrerablenkung zu minimieren. Dies kann erreicht werden, indem der Benutzer vom normalen Navigationsmodus (in dem die aktuelle Position des Autos auf einer Karte gezeigt wird, wie in 1 oder 2 gezeigt) zu einem Neuberechungsmenümodus umschalten kann, wie in 10 gezeigt, indem eine Taste gedrückt wird oder irgendein Punkt auf dem Bildschirm ausgewählt wird oder ein gegebener Bereich des Bildschirms ausgewählt wird. Wenn ein gegebener Bereich ausgewählt werden muss (z. B. die ungefähre Mitte der Karte), dann ist die Berührungsaktivierungszone ausreichend groß, dass sie leicht und zuverlässig vom Benutzer mit seiner Fingerspitze ausgewählt werden kann, ohne dass er sorgfältig für mehr als einen Moment auf den Bildschirm blicken muss. Eine Berührungszone von 0,7 cm2, die auf der Karte zentriert ist, wurde als ausreichend festgestellt.
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Der Menümodus von 10 zeigt eine kleine Anzahl von großen Bildsymbolen an, von denen eines die Option ”Straßensperre meiden” 10A ist. Diese kann mit einer Berührung ausgewählt werden; wenn dies geschieht, berechnet die Software die Route neu und gibt in der normalen Weise Befehle (Sprache; und/oder Navigationsaufforderungen auf dem Bildschirm), um dem Benutzer zu ermöglichen, zu seinem Zielort weiterzufahren, aber die Straße unmittelbar vorn zu meiden.
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Alternative Routenfunktion: ”spezielle Straße meiden”
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Diese Funktion ermöglicht einem Benutzer, eine spezielle, benannte Straße 10B leicht und schnell auszuwählen, um sie als gesperrt zu markieren, so dass er Informationen von Echtzeit-Verkehrsinformationssendungen im Radio verwenden kann.
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Wenn er Radio hört, kann ein Benutzer hören, dass eine spezielle Straße oder vielleicht ein Teil einer Autobahn zwischen definierten Abzweigungen gesperrt oder stark verstopft ist. Alternativ kann die Vorrichtung dynamische Reiseinformationen z. B. von einem entfernten Server empfangen, der Daten liefert, dass bestimmte Straßen von einem Stau, nachteiligem Wetter, anderen lokalen Vorfällen usw. betroffen sind. Wenn diese Straße auf der berechneten Route des Benutzers liegt, dann wird er wollen, selbst wenn es viele Kilometer entfernt liegen könnte, dass die Software eine neue Route sobald wie möglich neu berechnet. Die nächsten drei solchen nachteilig beeinflussten Straßen werden automatisch im Menü Route neu berechnen von 10 aufgelistet, um es zu erleichtern, dass der Fahrer irgendeine von diesen Straßen als aus einer frischen Routenneuberechnung auszuschließende Straßen auswählt. Das System führt diese Neuberechnung durch Berechnen einer Route zum Endzielort unter Verwendung der aktuellen Position als Startposition und Untersuchen von verschiedenen Routen zum Zielort durch, wobei es jedoch die als zu vermeidend angegebene Straße ausschließt. Die neue Route wird dann unter Verwendung von normalen Routenplanungsalgorithmen berechnet und der Benutzer zur neuen Route umgelenkt.
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Das Auswählen der Funktion 10B ”spezielle Straße meiden” muss auch schnell sein und die absolute minimale Anzahl von Bildschirmdialogen beinhalten, um die Fahrerablenkung zu minimieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Benutzer vom normalen Navigationsmodus (1 oder 2, in denen die aktuelle Position des Autos auf einer Karte gezeigt wird) zu einem Neuberechnungsmenümodus umschalten kann, wie vorher beschrieben (z. B. Auswählen eines gegebenen Bereichs auf dem Bildschirm); das Neuberechungsmenü zeigt eine kleine Anzahl von großen Bildsymbolen an, von denen mehrere benannte Straßen 10B auf der Route sind, die, wenn sie ausgewählt werden, mit einer Berührung ausgewählt werden können; wenn dies geschieht, berechnet die Software die Route neu und gibt Befehle in der normalen Weise (Sprache; und/oder Navigationsaufforderungen auf dem Bildschirm), um zu ermöglichen, dass der Benutzer zu seinem Zielort weiter fährt, aber die Straße unmittelbar vorn meidet. Die Vorrichtung kann einen begrenzten Bildschirmplatz aufweisen, um viele Straßen zum Ausschluss anzuzeigen; die Implementierung von 3 listet drei auf. Diese drei werden unter Verwendung von verschiedenen Gewichtungsparametern (z. B. einer früheren Geschichte des Benutzers, der sie meiden will; den nächsten drei Hauptstraßen) oder von dynamischen, aktualisierten Reiseinformationen, die von der Vorrichtung von einer Verkehrsinformations-Datenquelle empfangen werden und die angeben, dass diese die nächsten drei Straßen auf der Route sind, die von einer Verkehrsstörung irgendeiner Art betroffen sind, ausgewählt.
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Eine letzte Option 10D ”ursprünglich” ermöglicht, dass der Benutzer alle früheren Neuberechnungseingaben löscht und die ursprüngliche Route neu berechnet.
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Alternative Routenfunktion: automatische Erzeugung
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Ein Benutzer kann auch einfach ”alternative Route” 10C auswählen, wenn er eine weitere mögliche Route sehen will: das System berechnet dann eine Route neu, wobei es mindestens 80% der Straßen von der vorherigen Route nicht verwendet. Wenn diese Route immer noch ungeeignet ist, kann der Benutzer wieder eine weitere alternative Route erhalten, indem er wieder ”alternative Route” 10C auswählt.
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Alternative Routenplanung: Auswählen von Berechnungsmodi
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Ein Benutzer kann ”normale”, ”strenge” und ”schnelle” Planungsmodi auswählen: jeder führt dazu, dass verschiedene Routenplanungsalgorithmen verwendet werden, die die Route entweder normal oder streng (was viele Minuten dauern kann, da sehr viele Permutationen untersucht werden) oder schnell (was nur einige Sekunden dauern kann, da viele vereinfachenden Annahmen über die optimale Route gemacht werden) berechnen.
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Anhang 1
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GO-Produktspezifikation
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Einführung
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Go ist eine eigenständige vollständig integrierte persönliche Navigationsvorrichtung. Sie arbeitet unabhängig von irgendeiner Verbindung mit dem Fahrzeug.
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Zielmärkte
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Go ist dazu vorgesehen, sich dem allgemeinen persönlichen Navigationsmarkt zuzuwenden. Insbesondere ist es dazu ausgelegt, den Markt für die persönliche Navigation über den Markt des ”frühen Übernehmenden” hinaus zu erweitern. An sich handelt es sich um eine vollständige eigenständige Lösung; sie erfordert keinen Zugang zu einem PC, PDA oder einer Internetverbindung. Der Schwerpunkt liegt auf der Vollständigkeit und leichten Anwendung. Obwohl Go eine vollständige persönliche Navigationslösung ist, ist es hauptsächlich für die Verwendung im Fahrzeug vorgesehen. Der Hauptzielmarkt ist jede beliebige Person, die ein Fahrzeug entweder geschäftlich oder zum Vergnügen nutzt.
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Um sich diesem Markt erfolgreich zuzuwenden, muss Go die folgenden wichtigsten Anforderungen erfüllen:
- 1. Akzeptabler Kostenpunkt – Geeigneter Kompromiss zwischen Produktmerkmalen und Kosten
- 2. Einfachheit – Die Installation und der Betrieb von Go sind einfach und intuitiv, alle Hauptfunktionen sollten durch einen durchschnittlichen, nicht-PC-geschulten Benutzer ohne Zurückgreifen auf das Produkthandbuch durchgeführt werden können.
- 3. Flexibilität – Alle Kartendaten und Betriebsprogramme werden einsteckbar in Speicherkarten geliefert. Die Vorrichtung kann leicht erweitert werden, so dass sie verschiedene Orte abdeckt.
- 4. Zuverlässigkeit – Obwohl Navigationssysteme im Auto nicht als sicherheitskritische Komponenten betrachtet werden, sollen Benutzer dazu kommen, sich auf Go zu verlassen. Es ist für alle relevanten Kraftfahrzeugumgebungsstandards konstruiert. Außerdem toleriert es kurze GPS-Deckungsausfälle.
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Kanäle
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- • Verbraucherelektronik-Einzelhandelsgeschäfte
- • Kraftfahrzeugzubehörgeschäfte
- • Fachmännische Autozubehör-Installationswerkstätten
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Produktzusammenfassung
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Go ist eine fahrzeuginterne persönliche Navigationsvorrichtung. Es ist als Gerät ausgelegt, das heißt vielmehr für eine spezielle als eine universelle Funktion. Es ist für den Verbraucher auf dem Kraftfahrzeugmarkt nach dem Verkauf ausgelegt. Es ist vom Endverwender einfach zu verwenden und zu installieren, obwohl eine professionelle Installationsausrüstung wahlweise geliefert wird.
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Die Hauptmerkmale sind:
- • Eingebaute Standardobjektkomponenten des PocketPC 2000
- • eine transreflektive Standard-VGA-TFT-LCD-Anzeige des PocketPC mit 3,5'', die in der Querformatorientierung angebracht ist
- • eine Softboot-Speicherarchitektur ohne Rom
- • eine hochintegrierte ARM9 CPU mit 200 MHz
- • ein SD-Karten-Speicherschlitz für Anwendungs- und Kartendatenspeicherung
- • ein integrierter GPS-Empfänger und eine integrierte GPS-Antenne
- • ein integrierter Zweiachsen-Beschleunigungsmesser für einfaches Koppeln
- • Strom-, Audio-, Fehlersuch- und externe GPS-Antennenanschlüsse, die durch den Anschlussverbindungsstecker an der Basis der Einheit hergestellt sind
- • eingebettetes Linux-Betriebssystem ohne GUI-Schicht, die Anwendung stellt ihre eigene UI bereit
- • sehr einfache Touch-Screen-UI, die zur Fingerverwendung optimiert ist
- • integrierter Lautsprecher mit hoher Qualität für Sprachbefehle
- • interne wiederaufladbare Li-Ionen-Batterie, die mindestens fünf Stunden kontinuierlichen Betrieb gibt
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Betriebssystem
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Go verwendet eine kundenspezifische Version des eingebetteten Linux. Dieses wird von einer SD-Karte durch ein kundenspezifisches Boot-Loader-Programm geladen, das sich im Flash-Speicher befindet
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Harte Tasten
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Go besitzt nur eine harte Taste, die Einschalttaste. Sie wird einmal gedrückt, um Go ein- oder auszuschalten. Die UI ist so ausgelegt, dass alle anderen Operationen durch die UI auf Stiftbasis leicht zugänglich sind. Außerdem ist eine verdeckte harte Rücksetztaste vorgesehen.
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Architektur
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Die Go-Architektur basiert auf einem hochintegrierten Ein-Chip-Prozessor, der für mobile Rechenvorrichtungen ausgelegt ist. Diese Vorrichtung liefert ungefähr 200 MIPs Leistung von einem Industriestandard-ARM920T-Prozessor. Sie enthält auch alle Peripheriegeräte, die erforderlich sind, ausschließlich des GPS-Basisbandes. Diese Peripheriegeräte umfassen eine DRAM-Steuereinheit, Zeitgeber/Zähler, UARTs, eine SD-Schnittstelle und eine LCD-Steuereinheit.
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Die Hauptelemente dieser Architektur sind:
- • ein Mikroprozessor, der mit 200 MHz läuft
- • 32 MB oder 64 MB schneller synchroner DRAM (SDRAM) mit leistungsarmer Selbstauffrischung. Als zwei Vorrichtungen an einem 32 Bit breiten Bus mit 100 MHz angeordnet
- • SD-Karten-Schnittstelle für jeden nicht-flüchtigen Speicher, einschließlich des Betriebssystem (kein RAM-Laufwerk)
- • nativer (bloßes Metall) Boot-Loader, in 256 KB NOR-Flash gespeichert. Dieses Flash-Bauelement enthält einen Boot-Sektor, der schreibgeschützt ist, um geschützte Daten wie z. B. eindeutige Produkt-IDs und Herstellungsdaten zu speichern.
- • Fehlersuch-UART (RS232 3 V-Pegel), mit dem Anschlussverbindungsstecker verbunden
- • USB-Client für PC-Konvektivität
- • Integrierter GPS-Empfänger
- • Integrierter Zweiachsen-Beschleunigungsmesser
- • Wahlweiser integrierter Bluetooth-Sendeempfänger für PDA- und Mobiltelefonkonnektivität
- • Audio mit hoher Qualität durch I2S-Codec und Verstärker
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14 ist das Go-Blockdiagramm.
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Leistungsverwaltung
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Go wird von einer integrierten wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterie mit 2200 mAh gespeist. Diese Batterie kann aufgeladen werden und die Vorrichtung von einer extern gelieferten Spannungsquelle mit +5 V gespeist werden (selbst wenn die Batterie keine Ladung enthält). Diese externe Spannungsquelle mit +5 V wird über den Anschlussverbindungsstecker oder eine Gleichspannungsbuchse geliefert. Diese Versorgung von +5 V wird von der Hauptversorgungsleitung des Fahrzeugs oder von einem Netzadapter extern erzeugt. Die Vorrichtung wird durch eine einzelne Taste ein- und ausgeschaltet. Wenn die Vorrichtung ausgeschaltet wird, wird der DRAM-Inhalt bewahrt, indem der RAM in Selbstauffrischung gesetzt wird, so dass, wenn sie eingeschaltet wird, Go dort weitermacht, wo es ausgeschaltet wurde. Es steht auch ein Aufwecksignal über den Anschlussverbindungsstecker zur Verfügung, dieses kann verwendet werden, um Go automatisch einzuschalten, wenn die Fahrzeugzündung eingeschaltet wird. Es ist auch ein kleiner verborgener Rücksetzschalter vorhanden.
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Systemspeicherarchitektur
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Im Gegensatz zu herkömmlichen eingebetteten Vorrichtungen, die das ganze Betriebssystem und den Anwendungscode an Ort und Stelle von einem großen Masken-ROM oder einem Flash-Bauelement ausführen, basiert Go auf einer neuen Speicherarchitektur, die näher an einem PC liegt.
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Diese besteht aus drei Speicherformen:
- 1. Einer kleinen Menge eines XIP-(eXecute In Place)Flash-ROM. Dieser ist analog zum BIOS-ROM des PC und enthält nur einen anwendereigenen Boot-Loader, eine E2-Emulation (für UID und Herstellungsdaten) und Begrüßungsbildschirm-Bitmaps. Dieser wird als 256 KB in der Größe abgeschätzt und würde sich an einer langsamen 8 Bit breiten SRAM-Schnittstelle befinden.
- 2. Dem Hauptsystemspeicher, dieser ist analog zum Hauptspeicher des PC (RAM). Von dort wird der ganze Hauptcode ausgeführt ebenso wie der Video-RAM und Arbeitsplatz für das OS und die Anwendungen bereitgestellt wird. Anmerkung: Keine dauerhaften Benutzerdaten werden im Hauptsystem-RAM (wie bei einem PC) gespeichert, d. h. es ist kein ”RAM-Laufwerk” vorhanden. Dieser RAM wird ausschließlich mit einem synchronen Hochgeschwindigkeitsbus mit 32 Bit und 100 MHz verbunden. Go enthält zwei Stellen für 16 Bit breite 256/512 MBit-SDRAMs, die Speicherkonfigurationen von 32 MB (16 Bits breit), 64 MB, 32 Bits breit, und 128 MB (32 Bits breit) ermöglichen.
- 3. Einem nicht-flüchtigen Speicher, analog zur Festplatte eines PC. Dieser wird als entnehmbare SD-Karten auf NAND-Flash-Basis implementiert. Diese Vorrichtungen unterstützen XIP nicht. Das ganze Betriebssystem, die Anwendung, Einstelldateien und Karten werden dauerhaft auf SD-Karten gespeichert.
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Audio
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In Go ist ein Lautsprecher mit 52 mm Durchmesser untergebracht, um gesprochene Befehle mit guter Qualität auszugeben. Dieser wird durch einen internen Verstärker und Audio-Codec angesteuert. Eine Audioausgangsleitung ist auch am Anschlussverbindungsstecker vorhanden.
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SD-Speicherschlitz
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Go enthält eine Standard-SD-Kartenbuchse. Diese wird verwendet, um die Systemsoftware zu laden und auf Kartendaten zuzugreifen.
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Anzeige
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Go verwendet eine transreflektive TFT-Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung mit 3,5''. Es handelt sich um eine ”Standard”-VGA-Anzeige, wie von PocketPC-PDAs verwendet. Sie enthält auch ein Fingerspitzentablett und eine helle CCFL-Hintergrundbeleuchtung.
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Spannungsversorgung
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Spannungsversorgung – Wechselspannungsadapterbuchse
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- 4,75 V bis 5,25 V (5,00 V +/– 5%) @ 2A
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Spannungsversorgung – Anschlussverbindungsstecker
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- 4,75 V bis 5,25 V (5,00 V +/– 5%) @ 2A
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Varianten
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Es soll möglich sein, die folgenden Varianten von Go zu montieren und zu testen:
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Standard (Bluetooth nicht belegt, 32 MByte RAM)
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In der Standardvariante ist die Bluetooth-Funktion nicht belegt und 32 MBytes RAM ist installiert.
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Bluetooth-Option (Zukünftige Variante)
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Die Produktkonstruktion sollte Bluetooth enthalten, obwohl es in der Standardvariante nicht belegt ist, um die BOM-Kosten (Materialkosten) zu minimieren. Die Konstruktion sollte sicherstellen, dass alle anderen Funktionen (einschließlich GPS-HF-Leistung) ohne Verschlechterung arbeiten, wenn die Bluetooth-Funktion arbeitet.
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64 MByte RAM-Option (Zukünftige Variante)
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Die Produktkonstruktion sollte sicherstellen, dass es möglich ist, einen RAM mit 64 MByte anstatt 32 MByte zu installieren.
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Unterbaugruppen
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Go besteht aus den folgenden elektrischen Unterbaugruppen, die in 15 gezeigt sind.
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HF-Kabel
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Das HF-Kabel führt das HF-Signal von einer externen GPS-Antenne (die mit Go über den HF-Anschlussverbindungsstecker verbindet) der HF-PCB zu, wo sich das GPS-Modul befindet.
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Externe Verbindungsstecker
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Anschlussverbindungsstecker
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Zwei Anschlussverbindungsstecker sehen eine Schnittstelle zu externen Anschlussstationen vor. Anschlussstiftbelegung des Anschlussverbindungssteckers #1
Stift | Signal | Richtung | Art | Beschreibung |
1 | GND | - | - | Signal- und Leistungserdung |
2 | GND | - | - |
3 | DOCKSNS1 | I/P | PU | Anschlussstationsabfrage [0,1] – Diese Signale sind mit Pull-up-Widerständen innerhalb der Einheit verbunden. Die Anschlussstation setzt eines oder beide dieser Signale auf GND, um die Anwesenheit und Art der Anschlussstation anzugeben. |
4 | DOCKSNS0 | I/P | PU |
| AUDIOL | O/P | | Audioleitungsausgänge (Links und Rechts) zur Verbindung mit dem Autoaudiosystem. |
6 | AUDIOR | O/P | |
7 | MUTE | O/P | O/D | Die Einheit setzt diese Leitung auf GND, um dem Autoaudiosystem zu signalisieren, sich stumm zu schalten, während die Einheit einen Sprachbefehl ausgibt. |
8 | IGNITION | I/P | PD | Zündungsabfrage |
9 | DOCKPWR | I/P | PWR | +5 V Spannung von der Anschlussstation zum gleichzeitigen Speisen der Einheit und Aufladen der Batterie. |
10 | DOCKPWR | I/P | PWR |
PWR | Leistungsverbindung | PU | Pull-Up-Widerstand innerhalb der |
| | | Einheit |
O/D | Ausgabe mit offenem | PD | Pull-Down-Widerstand innerhalb |
| Drain | | der Einheit |
Anschlussstiftbelegung des Anschlussverbindungssteckers #2
Stift | Signal | Richtung | Art | Beschreibung |
1 | TXD | O/P | UART | UART-Signale mit einem Logikpegel von 3 V |
2 | RXD | I/P | UART |
3 | RTS | O/P | UART |
4 | CTS | I/P | UART |
5 | GND | - | PWR |
6 | nTRST | I/P | JTAG | CPU-JTAG-Signale für Test und Konfiguration |
7 | TMS | I/P | JTAG |
8 | TCK | I/P | JTAG |
9 | TDI | I/P | JTAG |
10 | TDO | O/P | JTAG |
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HF-Anschlussverbindungsstecker
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Der HF-Anschlussverbindungsstecker ermöglicht die Verbindung einer externen aktiven GPS-Antenne über eine Anschlussstation.
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Wechselspannungsadapterbuchse
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Die Wechselspannungsadapterbuchse ermöglicht, dass Leistung von einem kostengünstigen Wechselspannungsadapter oder CLA (Zigarettenanzünderadapter) geliefert wird.
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USB-Verbindungsstecker
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Der USB-Verbindungsstecker ermöglicht die Verbindung mit einem PC mittels eines Standard-Mini-USB-Kabels.
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SD-Kartenbuchse
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Eine harte Verriegelungs-SD-Kartenbuchse, die für Anwendungen mit starker Schwingung geeignet ist, unterstützt SDIO-, SD-Speicher- und MMC-Karten. (Obwohl Go eine Hardwareunterstützung für SDIO bereitstellt, steht eine Softwareunterstützung zum Zeitpunkt der Produkteinführung nicht zur Verfügung).
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Prozessor
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Der Prozessor ist der ARM920T auf der Basis von SOC (System auf Chip), der mit ungefähr 200 MHz arbeitet.
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RAM
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Go wird mit einem RAM mit den folgenden Spezifikationen ausgestattet:
Typ | SDRAM mit leistungsarmer Auffrischung (”mobiler” SDRAM) |
Gesamter Speicher | 32 MByte (Standard) oder 64 MByte (zukünftige Option) |
Busbreite | 32 Bit |
Minimale Geschwindigkeit | 100 MHz |
Maximaler Selbstauffrischungsstrom | 500 μA pro Vorrichtung |
Konfiguration | 2 × 16 Bit breite CSP-Stellen |
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Flash-Speicher
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Go wird mit einem Minimum von 256 KByte eines 16 Bit breiten Flash-Speichers ausgestattet, der folgendes enthalten soll:
- • Boot-Loader-Code, um das Laden von O/S von der SD-Karte zu ermöglichen
- • Im Werk festgelegte geschützte Festwert-Herstellungsparameter (z. B. Herstellungsdatum) und eindeutige ID (E2PROM-Emulation)
- • Benutzerspezifische Einstellungen (E2PROM-Emulation)
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Die folgenden Vorrichtungen können in Abhängigkeit von Preis und Verfügbarkeit verwendet werden:
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Interne GPS-Antenne
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Die interne GPS-Antenne wird direkt an der HF-PCB angebracht.
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Umschalten auf die externe (aktive) GPS-Antenne
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Wenn eine externe Antenne über den HF-Anschlussverbindungsstecker verbunden ist, wird die GPS-Antennenquelle automatisch auf die externe Antenne umgeschaltet.
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Beschleunigungsmesser
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Ein Festkörper-Beschleunigungsmesser ist direkt mit dem Prozessor verbunden, um Informationen über die Änderung der Geschwindigkeit und Richtung zu liefern
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Hilfsfunktionen
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Zündsynchronisation
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Zündungsaufwecken
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Eine steigende Flanke am IGNITION-Signal der Anschlussstation weckt die Einheit auf. Das IGNITION-Signal kann mit einer Fahrzeugbatterie mit 12 V oder 24 V verbunden sein.
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Zündungszustandsüberwachung
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Der Zustand des IGNITION-Signals der Anschlussstation wird erfasst und einem GPIO-Stift zugeführt, um zu ermöglichen, dass die Software die Einheit abschaltet, wenn das Zündungssignal auf einen niedrigen Pegel geht.
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Standard-Peripherieeinheiten
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Die folgenden Peripherieeinheiten sind als Standard bei Go enthalten.
- • Einfacher Anschlusspolschuh. Montiert Go und ermöglicht das Aufladen über eine Gleichspannungsbuchse. Keine andere Konnektivität ist im einfachen Anschluss enthalten.
- • Zigarettenanzünder-Stromkabel, das mit Go über die Gleichspannungsbuchse oder einen einfachen Anschlusspolschuh verbindet.
- • Mini-USB-Kabel für PC-Konvektivität.
- • Universeller Netzadapter für die Verbindung mit der Gleichspannungsbuchse
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Wahlweise Peripherieeinheiten
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Die folgenden wahlweisen Peripherieeinheiten stehen zur oder nach der Zeit des Starts von Go zur Verfügung
- • Ausrüstung für die aktive Antenne. Enthält eine aktive GPS-Antenne und einen Anschlusspolschuh mit GPS-HF-Verbindungsstecker und angefügtem Kabel. Zur Selbstinstallation, wenn eine externe Antenne erforderlich ist.
- • Professionelle Fahrzeuganschlussausrüstung. Nur zum Installieren durch fachmännische Installation. Ermöglicht eine direkte Verbindung mit der Fahrzeugversorgung, dem Audiosystem und der aktiven Antenne über einen Fahrzeug-Schnittstellenkasten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5612881 [0003]
- US 5831552 [0003, 0005]
- US 5694122 [0003, 0005]
- US 5864305 [0003, 0005]