DE3820129A1

DE3820129A1 - Verfahren fuer strassennetzabbildungen in datenspeichern

Info

Publication number: DE3820129A1
Application number: DE3820129A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Helldoerfer; Ulrich Dipl Ing Kanzler; Stefan Hartmann; Hans Dr Ing Rauch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-06-13
Filing date: 1988-06-13
Publication date: 1989-12-14
Also published as: FR2632751A1; FR2632751B1; JPH02236700A; IT1229371B; IT8920678A0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ermittlung, Eingabe und Speicherung von relevanten Daten einer Straßennetzabbildung in einem Datenspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In den Bosch Technischen Berichten, Band 8/86, Heft 1/2, Seiten 61 bis 65 ist ein Verfahren zur Digitalisierung und Speicherung von Straßennetzabbildungen für ein autarkes Ortungssystem für Einsatz fahrzeuge wie Polizei, Feuerwehr und dgl. beschrieben. Diese Stra ßennetzabbildungen werden dort in einer Speichermatrix auf einer flächenhaften Rasterdarstellung durch entsprechende Bit-Muster ge speichert, indem sie z.B. von einem Stadtplan bzw. von Meßtischblät tern durch Scanner-Verfahren optisch abgetastet werden. Je nach Straßendichte wird dabei das Raster so gewählt, daß einerseits der gesamte Speicherbedarf der Matrix begrenzt wird, andererseits das gespeicherte Bit-Muster eine eindeutige Zuordnung der Straßen zuläßt.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß zur Digitalisierung eines Stadtplanes ein hoher Speicheraufwand erforderlich ist. Außerdem müssen hierbei in fast allen Fällen Stadtplandaten neu erhoben wer den, bevor sie digitalisiert abgespeichert werden können, da für Rechner verwendbare Stadtplandarstellungen entweder nicht vorhanden oder wegen Datenschutzbestimmungen nicht zu erhalten sind. Ein wei terer Nachteil besteht darin, daß einer solchen Straßennetzabbil dung die Zuordnung von Hausnummern entlang der Straßen nicht vor sieht, so daß die Eingabe von Zieladressen in Form von Straße und Hausnummer nicht möglich ist. Mit der bekannten Koppelnavigation wird folglich durch die gespeicherte Straßennetzabbildung nur der jeweilige Standort des Fahrzeugs angezeigt.

Bei einem anderen, aus der WO 87/01 442 bekannten Verfahren zur Er mittelung, Eingabe und Speicherung von Standorten und Zielen in einem Navigations-Datenspeicher werden von beliebigen Karten die Polarkoordinanten der Start- und Zielpunkte mit einem besonderen Meßgerät ermittelt und gemeinsam mit dem Maßstab der Karte über Tasten und Anzeigen in den entsprechenden Speicher des Navigations rechners eingegeben. Während der Navigationsfahrt wird dann durch Koppelnavigation jeweils die Richtung und Entfernung des aufgeru fenen Zieles angezeigt. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß bei der Ermittlung und der Eingabe von Start- und Zielpunkten mit tels ihrer Polarkoordinaten sehr sorgfältig vorgegangen werden muß. Da bei den Zieleingaben außerdem die jeweilige Adresse aus den Straßenplänen oftmals gar nicht oder nur durch Schätzung zu ent nehmen ist, können derartige Ziele weder genau eingegeben noch durch Koppelnavigation genau angefahren werden.

Vorteile der Erfindung

Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, die Navigation bei Fahrzeugen durch Aufrufen von Straße und Hausnummer des Start- und Zielpunktes zu erleichtern, indem dafür aus artfremden Datensamm lungen eine begrenzte Zahl relevanter Daten für eine Straßennetzab bildung ermittelt und in einem Datenspeicher eines Navigations systems gespeichert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß unter Berücksichtigung von Datenschutzbestimmungen aus artfremden Datenbeständen eine zur Navi gation erforderliche Anzahl markanter Punkte von Straßennetzabbil dungen, wie beispielsweise die Koordinaten von Häuserschwerpunkten, Versorgungsanschlüssen, Hydranten, Wasser- und Gasabsperrventilen und dgl. in der Weise aufbereitet werden, daß diese Daten bestimmten Straßen und Hausnummern zugeordnet sind. Ferner kann durch das er findungsgemäße Verfahren die zu speichernde Datenmenge derart redu ziert werden, daß auch für Straßennetzabbildungen von Großstädten der benötigte Speicherbedarf durch Halbleiterspeicher, Disketten, Bänder, CD-Platten und dgl. abgedeckt wird, die in einem Naviga tionssystem eines Kraftfahrzeugs untergebracht werden können. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß mit den so gewonnenen Daten der Straßennetzabbildungen eine zuverlässige Navigation zur Auffindung von Zielpunkten möglich ist, indem Start- und Zielpunkte durch Straße und Hausnummer definiert und entsprechend eingegeben werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentan spruch 1 angegebenen Merkmale.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Flußdiagramm über den Verfahrensablauf zur Ge winnung der relevanten Daten eines Straßenzuges, Fig. 2 die Abbil dung einer Straße mit Häuserschwerpunkten als Stützpunkte der Straße und Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Reduzierung der zu spei chernden Straßenstützpunkte abhängig von der Verteilung der Stütz punkte entlang des Straßenzuges.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das den Verfahrensab lauf zur Gewinnung der relevanten Daten für eine Straße aus einem artfremden Datenbestand eines Vermessungsamtes zeigt, welches die Schwerpunktkoordinaten der Häuser an der ausgewählten Straße ent hält. Dabei wird davon ausgegangen, daß zur Navigation nach Stadt plandaten eine Datenbasis notwendig ist, in welcher ein möglichst einfaches Abbild des Stadtplanes enthalten sein sollte. Die Daten müssen in einer für das Navigationssystem verständlichen Form vor liegen und leicht zu behandeln sein. Es werden für jede einzelne Straße Informationen benötigt, aus denen der Verlauf der Straße, ihre geographische Lage sowie Informationen über die Verteilung der Hausnummern entlang der Straße in geeigneter Form hervorgehen.

Die Informationen über die in der Straße vorhandenen Hausnummern sollten einen Rückschluß auf die Lage einer bestimmten Hausnummer innerhalb der Straße zulassen. Bei kurzen Straßen oder Plätzen ist die Hausnummer grundsätzlich von geringerer Bedeutung, da es hier nur darauf ankommen kann, die Straße oder den Platz überhaupt zu finden. Größere Wichtigkeit kommt der Hausnummer aber dann zu, wenn in Straßen, mit großer flächenhafter Ausdehnung ein bestimmter Punkt angefahren werden soll. Da in fast allen deutschen Vermes sungsämtern für die von ihnen betreuten Gebiete Datensammlungen über die Grundstücks- und Häuserschwerpunkte vorliegen, sind diese zur Gewinnung der relevanten Daten von Straßennetzabbildungen zu Navi gationszwecken besonders geeignet. Für jede der Straßen in der Straßennetzabbildung werden in einer elektronischen Datenverarbei tungsanlage die in Fig. 1 dargestellten und weiter unten näher be schriebenen Verfahrensschritte nacheinander abgearbeitet. Sind alle Straßen mitsamt ihrer Straßenkennung erfaßt, erhält man einen zur Koppelnavigation verwendbaren Datenspeicher mit den relevanten Daten der gesamten Straßennetzabbildung.

Nach dem Start 10 des Programms werden in einem ersten Verfahrens abschnitt 11 für eine ausgewählte Straße die Schwerpunkte der an dieser Straße liegenden Häuser aus der artfremden Datensammlung aufgerufen und zwischengespeichert. Im Verfahrensschnitt 12 werden dicht beieinanderliegende Häuserschwerpunkte zu einem gemeinsamen Schwerpunkt gemittelt, so daß ein Teil der ursprünglichen Daten ent fällt. Im Verfahrensabschnitt 13 wird der gesamte Straßenzug in eine oder in mehrere gerade Teilstrecken so weit linearisiert, daß sämtliche Häuser innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite neben den linearisierten Verlauf des Straßenzuges liegen. Die Anfangs- und Endpunkte der geraden Teilstrecken werden zwischengespeichert und die übrigen, dazwischenliegenden Punkte können entfallen.

Im Verfahrensabschnitt 14 werden jeweils drei aufeinanderfolgende Stützpunkte aufgerufen, um die Abstände des mittleren zu den benach barten Stützpunkten miteinander zu vergleichen. Sofern die Abstände eines Stützpunktes zu seinen zwei benachbarten Stützpunkten inner halb eines vorgegebenen Grenzwertes nahezu gleich groß sind, wird der Stützpunkt unterdrückt. Bei späteren Navigationsfahrten ist dann die Lage des unterdrückten Stützpunktes z.B. bei der Eingabe eines Start- und Zielpunktes durch Interpolation zwischen den zwei an grenzenden, gespeicherten Stützpunkten mit der erforderlichen Genau igkeit von einem Navigationsrechner zu ermitteln.

Im Verfahrensabschnitt 15 werden jeweils zwei aufeinanderfolgende, im Abschnitt 13 linearisierte Teilstrecken nur dann zu einer gemein samen neuen Teilstrecke geglättet, wenn der Verbindungspunkt der zwei Teilstrecken von der neuen Teilstrecke einen vorgegebenen Ab stand nicht überschreitet. In diesem Fall wird auch der zwischen diesen zwei aufeinanderfolgenden Teilstrecken befindliche Punkt ge löscht. Im Verfahrensabschnitt 16 werden nun die restlichen Stütz punkte mit ihren Koordinaten und den ihnen zugeordneten Hausnummern mitsamt der Kennung der Straße in den Datenspeicher der Naviga tionseinrichtung abgespeichert. Im Schritt 17 wird schließlich das Programm gestoppt. Es kann nun ein weiterer Straßenzug der Straßen netzabbildung bearbeitet werden.

Die in Fig. 1 dargestellten Verfahrensabschnitte 11, 12, 13 und 15 sind in den Patentanmeldungen P 37 44 531.6 und P 37 44 533.2 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt schematisch den Verlauf einer Straße 18 der zu spei chernden Straßennetzabbildung. Außerdem sind dort die zur Gewinnung der relevanten Daten vorhandenen Straßenstützpunkte 19 in Form von Häuserschwerpunkten dargestellt, deren Koordinaten aus einer art fremden Datensammlung von Vermessungsämtern oder dgl. abgerufen wer den. Diese Stützpunkte sind in Fig. 2 mit ihren Hausnummern dar gestellt. Dabei ist zu beachten, daß außer der Anzahl der Stützpunk te 19 mit ihren Koordinaten keine weiteren Informationen über die Straße zur Verfügung stehen. Der eingezeichnete, tatsächliche Straßenverlauf ist aus der artfremden Datensammlung nicht zu ent nehmen. Er kann aus der Lage der Häuserschwerpunkte und der Vertei lung der Hausnummern höchstens erahnt werden. In dem dargestellten Straßenzug nach Fig. 2 ist jeweils die Bebauung am Beginn und am Ende der Straße 18 dargestellt. Mit Hilfe dieser Darstellung soll das Verfahren gemäß Fig. 3 erläutert werden, mit dem die Abstände der aufeinanderfolgenden Häuser derart überprüft werden, daß bei relativ gleichmäßiger Bebauungsdichte die zwischen dem ersten und dem letzten Stützpunkt im Straßenabschnitt mit gleichmäßiger Bebau ung die dazwischenliegenden Häuserstützpunkte unterdrückt werden, so daß sie nicht im Datenspeicher erscheinen. Die Lage dieser Punkte wird später bei Navigationsfahrten für die Ziel- oder Starteingabe durch lineare Interpolation zwischen den gespeicherten Stützpunkten ermittelt.

Für jede neu einzugebende Straße der zu erfassenden Straßennetz abbildung werden zunächst die Programmabschnitte 11, 12, 13 des Flußdiagramms nach Fig. 1 durchlaufen. Danach wird im Programmab schnitt 14 das Unterprogramm über die Glättung der Stützpunktdichte gemäß Fig. 3 aufgerufen. Nach dem Start 20 wird zunächst im Pro grammschritt 21 geprüft, ob die aufgerufene Straße mehr als zwei Stützpunkte aufweist. Ist dies nicht der Fall läßt sich eine Glät tung der Stützpunktdichte nicht durchführen. Es wird daher im Schritt 22 in das Hauptprogramm nach Fig. 1 zurückgesprungen. Sind jedoch für die aufgerufene Straße drei oder mehr Stützpunkte vor handen, so wird im Schritt 23 zunächst der Stützpunkt mit der klein sten Hausnummer aufgerufen und als Startpunkt im Schritt 24 gespei chert. Auf der Straßenabbildung nach Fig. 2 entspricht dies dem Stützpunkt mit der Hausnummer 1. Im Schritt 25 wird dann der Stütz punkt mit der nächst höheren Hausnummer, hier mit der Hausnummer 2, aufgerufen und zwischengespeichert. Im Schritt 26 wird der über nächste Stützpunkt, hier mit der Hausnummer 3, aufgerufen und als Endpunkt zwischengespeichert. Im Schritt 27 wird zwischen dem Start punkt und dem Endpunkt mathematisch eine Gerade gelegt und im Schritt 28 wird die Mitte A zwischen dem ersten und dem dritten Stützpunkt ermittelt und zwischengespeichert. Im Schritt 29 wird der mittlere Stützpunkt mit der Hausnummer 2 auf die Gerade zwischen dem ersten und dritten Stützpunkt mit den Hausnummern 1 und 3 projiziert und es wird anschließend im Schritt 30 der Abstand b des projizier ten Stützpunktes 2′ zur Mitte A ermittelt. Im Schritt 31 wird nun der ermittelte Abstand b mit einem vorgegebenen Grenzwert a vergli chen, der ein Maß für die noch zulässige Ungleichmäßigkeit der Be bauungsdichte darstellt. Dieser Grenzwert a kann entweder ein Fest wert von 10 bis 20 Metern sein oder vorzugsweise bei geringer Bebau ungsdichte aus einem Prozentanteil von 10 bis 15% der Entfernung zwischen dem Start- und Endpunkt ermittelt werden. Ist der im Schritt 30 ermittelte Abstand b größer als der Grenzwert a, so liegt keine gleichmäßige Bebauungsdichte vor und der mittlere Stützpunkt darf nicht unterdrückt werden. Er wird folglich im Programmschritt 32 gespeichert. Ist dagegen der Abstand b gleich oder kleiner als der Grenzwert a, so werden die Daten des mittleren Stützpunktes un terdrückt, indem sie nicht gespeichert werden. Im Programmschritt 33 wird nun dieser zweite Stützpunkt mit der Hausnummer 2 unmittelbar als neuer Startpunkt aufgerufen. Im Schritt 34 wird geprüft, ob noch weitere Stützpunkte der Straße vorhanden sind. Solange dies der Fall ist, springt das Programm über die Schleife 35 wieder zurück zum Programmschritt 25, indem der Stützpunkt mit der Hausnummer 3 als nächster Stützpunkt zwischengespeichert und im Schritt 26 der Stützpunkt mit der Hausnummer 4 als neuer Endpunkt aufgerufen wird. Mit den Programmschritten 28 bis 31 wird nun ebenfalls wieder der Abstand des auf die Verbindungsgrade projizierten zweiten Stützpunk tes, diesmal mit der Hausnummer 3 zur neu berechneten Mitte ermit telt und mit dem Grenzwert a verglichen. Die Schleife mit den Pro grammschritten 25 bis 34 wiederholt sich nun so lange, bis im Schritt 34 kein weiterer Stützpunkt der Straße mehr gefunden wird. Nun wird im Schritt 36 der zuletzt ermittelte Endpunkt ebenfalls noch abgespeichert und im Schritt 37 werden schließlich alle noch verbliebenen Stützpunkte für die Weiterverarbeitung ausgegeben. Im Schritt 38 wird dann in das Hauptprogramm nach Fig. 1 zurückge sprungen.

Der mit dem Flußdiagramm nach Fig. 3 beschriebene Verfahrensab schnitt zur Reduzierung der bei der Straßenabbildung zu speichern den relevanten Stützpunkte im Hinblick auf die Bebauungsdichte kann ggf. auch zweimal durchlaufen werden, und zwar getrennt voneinander für die Stützpunkte mit geraden Hausnummern und Stützpunkte mit un geraden Hausnummern. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Bebauungsdichte auf einer Seite der Straße im Vergleich zur anderen Seite sehr unterschiedlich ist. Bei Navigationsfahrten kann hier durch das Auffinden von Häusern durch Interpolation der gespeicher ten Stützpunkte auf der rechten oder linken Straßenseite noch wei ter verbessert werden. Im Beispielsfall nach Fig. 2 liegt eine sol che unterschiedlich dichte Bebauung zwischen linker und rechter Straßenseite nicht vor, so daß man hier mit einem Durchlauf des Flußdiagramms nach Fig. 3 auskommt. Dort ist ferner gezeigt, daß am Anfang der Straße 18 die Abstände der Stützpunkte mit den Haus nummern 1 bis 4 entlang der Straße 18 sehr unterschiedlich sind. Der Abstand b des auf die Gerade zwischen Stützpunkt 1 und 3 pro jizierten Stützpunktes 2′ ist dort größer als der vorgegebene Grenz wert a. Der Stützpunkt mit der Hausnummer 2 darf daher nicht unter drückt werden. Am Ende der Straße 18 haben dagegen die Stützpunkte mit den Hausnummern 80, 81 und 82 entlang des Straßenzuges einen relativ gleichen Abstand voneinander. Dort ist der Abstand b′ des projizierten Stützpunktes mit der Hausnummer 81′ zur Mitte A′ klei ner als der vorgegebene Abstand a. Der Stützpunkt mit der Hausnummer 81 wird daher beim Durchlauf des Verfahrensabschnitts gemäß Fig. 3 unterdrückt.

Nach Durchlauf des Flußdiagramms gemäß Fig. 3 werden nur noch die Stützpunkte 19 der Straße 18, die im Verfahrensschritt 37 übrig geblieben sind, zu einer Glättung des Straßenverlaufs gemäß dem Hauptprogramm nach Fig. 1 im Verfahrensabschnitt 15 herangezogen.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel ist es aber auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, die Überprüfung und Glättung der Stützpunktdichte entlang eines Straßenzuges ohne eine vorherige Mittelung der Stützpunkte und einer Linearisierung des Straßenver laufs nach dem Flußdiagramm aus Fig. 1 durchzuführen. Dies ist ins besondere dort zweckmäßig, wo die Straßen von Ortschaften und Städ ten durchweg einen geraden Verlauf aufweisen, was oftmals dort der Fall ist, wo Orte durch eine Planung am Reißbrett entstanden sind.

Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, einerseits von einer artfremden Datensammlung genügend relevante Daten für die Abbildung der Straßen eines Straßennetzes zu gewinnen, so daß ein durch Straße und Hausnummer angegebenes Ziel von einem Fahrzeug mit einer Koppelnavigation aufzufinden ist. Andererseits werden die von der artfremden Datensammlung entnommenen Daten durch das beschriebene Verfahren derart selektiert, daß damit unter Berücksichtigung von Datenschutzbestimmungen auf vorhandene Datensammlungen zurückgegrif fen werden kann.

Mit den nach Durchlauf des beschriebenen Verfahrens gewonnenen Daten von Straßennetzabbildungen, die in einem Speicher für eine Naviga tionseinrichtung in Fahrzeugen fest abgespeichert werden, können nun bekannterweise die Koordinaten von Startpunkten oder Zielpunkten er mittelt werden, um dann mit Hilfe der Koppelnavigation den jeweili gen Standort des Fahrzeugs zu verfolgen und eine Zielfindung zu er möglichen. Eine dafür geeignete Navigationseinrichtung ist ebenfalls in der Patentanmeldung P 37 44 531.6 ausführlich beschrieben.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung und Speicherung von relevanten Daten für eine Straßennetzabbildung in einem Datenspeicher, der in einem Fahrzeug mit einer Koppelnavigation zum Auffinden eines ausgewählten Zieles verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,

a) daß jede Straße (18) der Straßennetzabbildung mit einer im Datenspeicher abgelegten Kennung versehen wird,
b) daß aus einer Datensammlung für jede Straße (18) der Straßen netzabbildung sukzessive als Datenmaterial von markanten Stütz punkten (19) - wie Häuserschwerpunkte, Versorgungsanschlüsse und dgl. - deren Koordinaten mit einer ihnen zugeordneten Hausnummer aufgerufen und zwischengespeichert wird,
c) daß zur Glättung der Straßenstützpunktdichte entlang des Stra ßenzuges von jeweils drei ausgewählten, aufeinanderfolgenden Stützpunkten (19) die Mitte (A, A′) zwischen dem jeweils ersten und dritten Stützpunkt (19) ermittelt und zwischengespeichert wird,
d) daß sodann der jeweils zweite Stützpunkt auf eine Gerade zwischen dem ersten und dritten Stützpunkt (19) projiziert und dessen Ab stand (b, b′) zur Mitte (A, A′) zwischen dem ersten und dritten Stützpunkt (19) ermittelt wird,
e) daß der Abstand (b, b′) mit einem vorgegebenen Grenzwert (a) ver glichen wird,
f) daß der zweite Stützpunkt (19) mit seinen Daten unterdrückt wird, sofern der Abstand (b, b′) kleiner als der Grenzwert (a) ist und
g) daß schließlich die nicht unterdrückten Stützpunkte (19) mit ihren Daten und mit der Straßenkennung als relevante Daten für den Datenspeicher ausgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst von einem Ende der Straße (18) ausgehend die ersten drei Stützpunk te (19) überarbeitet werden, daß danach jeweils um einen der Stütz punkte (19) fortschreitend solange drei weitere Stützpunkte zur Glä ttung der Stützpunktdichte ausgewählt werden, bis der letzte Stütz punkt (19) der Straße (18) erfaßt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der relevanten Stützpunkte (19) der Straße durch eine Glättung des Straßenzuges gemäß Patentanmeldung P 37 44 531.6 weiter redu ziert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß vor einer Glättung der Stützpunktdichte die Zahl der rele vanten Straßenstützpunkte (19) durch eine Mittelung dicht beieinan derliegender Stützpunkte (19) gemäß Patentanmeldung P 37 44 533.2 reduziert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Mittelung und vor der Glättung der Stützpunktdichte die Zahl der relevanten Straßenstützpunkte (19) durch eine Linearisierung des Straßenverlaufs gemäß Patentanmeldung P 37 44 531.6 weiter redu ziert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß der Grenzwert (a) ein vorgegebener Teil der Entfernung zwi schen jeweils dem ersten und dritten Stützpunkt (19) ist.