DE3842179C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Navigationsvorrichtung
für ein sich bewegendes Objekt, insbesondere ein Fahrzeug
mit einer Positionsbestimmungseinheit, die
eine aktuelle Position des sich bewegenden Objektes erkennt,
insbesondere mit Hilfe eines empfangenen Signals,
das Bezug hat zu der von dem sich bewegenden Objekt
zurückgelegten Entfernung und zu einem Azimutwinkel in
einer Bewegungsrichtung; mit einer Kartendatenspeichereinheit
zum Speichern vorbestimmter Kartendaten;
mit einer Tasteneingabeeinheit zum Eingeben vorbestimmter
Daten und Befehle; mit einer Datenverarbeitungseinheit
zum Erlangen vorbestimmter Ausgangsdaten über eine
Verarbeitung der vorstehend angegebenen verschiedenen
Signale und Daten; und mit einer Bildschirmeinheit
zum Darstellen einer Karte, die sich auf eine aktuelle
Position des sich bewegenden Objektes und auf einen
Zielort, an den das sich bewegende Objekt gesteuert
wird, bezieht, wobei der Kartenmaßstab veränderbar ist.
Ein solches System ist bekannt aus der DE-OS 35 15 471.
Es sind allgemein Globalpositionierungssysteme (GPS) bekannt, die
zur Bestimmung einer
aktuellen Position und der Bewegungsgschwindigkeit verschiedener
Arten von sich bewegenden Objekten wie
Schiffen, Flugzeugen, Automobilen, nutzbringend eingesetzt
werden können, indem elektromagnetische Wellen von
einer Mehrzahl von künstlichen Satelliten in die
Richtung dieser sich bewegenden Objekte gesendet und von diesen empfangen
werden.
Außerdem ist bekannt, daß bei
solchen GPS-Navigationsvorrichtungen üblicherweise
die elektromagnetischen Wellen von mehr als drei künstlichen
Satelliten empfangen werden. Die von diesen
gesendeten elektromagnetischen Wellen werden gleichzeitig
am Ort des sich bewegenden Objektes empfangen.
Es wird dann eine vorbestimmte Korrektur der Zeitverschiebung
vorgenommen, die auf einem Unterschied der
Zeitgenauigkeit bei einem Zeitgeber im sich bewegenden
Objekt und den in den künstlichen Satelliten verwendeten
Zeitgebern basieren. Nach der Durchführung dieser
Korrektur wird die aktuelle Position des sich bewegenden
Objektes auf einem geeigneten Bildschirm dargestellt.
Die benötigte Karteninformation überlagert
dabei auf dem Bildschirm die Information der gerade
beschriebenen aktuellen Position.
Außerdem sind sogenannte in sich geschlossene unabhängige
Navigationsapparate bekannt, die sich von den oben
beschriebenen GPS-Navigationsvorrichtungen dadurch unterscheiden,
daß die aktuelle
Position des bewegenden Objektes lediglich mit
Hilfe von Daten festgestellt wird, die von dem sich
bewegenden Objekt selbst gewonnen wurden, ohne externe
Daten wie die für die Navigation vorgesehenen elektromagnetischen
Wellen künstlicher Satelliten.
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der bereits erwähnten
konventionellen Navigationsvorrichtung gezeigt.
Eine Antenne 3 dient dem Empfang von elektromagnetischen
Wellen künstlicher Satelliten. Die Antenne 3 ist
mit einem Empfänger 4 verbunden. Mit 1 ist ein Sensor
für zurückgelegte Entfernung und mit 2 ein Azimutsensor
bezeichnet, die mit dem Ausgang des Empfängers 4 und
mit einer Positionsbestimmungseinheit 5 verbunden sind.
Der Ausgang der Positionsbestimmungseinheit 5 ist mit
einer Datenverarbeitungsanlage 8 verbunden. Eine Tasteneingabeeinheit
6, ein Kartendatenspeicher 7 und eine
Bildschirmeinheit 9 sind ebenfalls mit der Datenverarbeitungseinheit
8 verbunden.
Im nachfolgenden wird der Betrieb dieser Navigationsvorrichtung
beschrieben.
Eine Bedienungsperson des sich bewegenden Objektes betätigt
beispielsweise eine Taste der Tasteneingabeeinheit
6 und setzt damit die oben beschriebene Navigationsvorrichtung
in Betrieb. In der Folge wird eine
Funktionstaste, z. B. eine Wahltaste, gedrückt, wodurch
dann entweder eine Navigationsfunktion nach Art des GPS
oder eine Funktion der unabhängigen, in sich geschlossenen
Navigationseinheit ausgewählt wird. Wird erstere gewählt,
so werden sowohl Sensor 1 für die zurückgelegte
Entfernung als auch der Azimutsensor 2 elektrisch von
der Positionsbestimmungseinheit 5 getrennt, und zwar
indem ein (nicht gezeigter) Schalter
betätigt wird. Es wird dann allein anhand
der über die Antenne 3 von den künstlichen Satelliten
empfangenen elektromagnetischen Wellen die aktuelle
Position und die Bewegungsrichtung des sich bewegenden
Objektes bestimmt. Kann wegen
störender Objekte die GPS-Navigationsfunktion jedoch
nicht benutzt werden, so wird die unabhängige, in sich
geschlossene Navigationsfunktion gewählt. Aktuelle
Position und Bewegungsrichtung des sich bewegenden Objektes
werden lediglich auf der Grundlage der aus dem
Sensor 1 für zurückgelegte Entfernung und dem Azimutsensor
2 bereitgestellten Daten bestimmt und entschieden.
In einer solchen konventionellen Navigationsvorrichtung
erscheint nur die Karte auf dem Bildschirm 9, die die
aktuelle Position anzeigt. Da der Abbildungsmaßstab auf
der Bildschirmeinheit 9 festgelegt ist, kann der folgende
Nachteil auftreten. Ist beispielsweise der Zielort
des sich bewegenden Objektes von der aktuellen Position
weit entfernt, so können nicht beide Positionen auf
einem Bildschirm der Bildschirmeinheit 9 erscheinen. In
einem solchen Fall ist es erforderlich, die die aktuelle
Position darstellende Karte und die den Zielort
darstellende Karte auf geeignete Weise zu wechseln.
Überdies ist diese Kartenänderung während der für den
Bewegungsbetrieb erforderlichen Tätigkeiten durchzuführen.
Es besteht die Gefahr, daß die Sicherheit des
Betriebes nicht gewährleistet ist.
Da in der konventionellen Navigationsvorrichtung der Abbildungsmaßstab
festgelegt ist und die Bewegungsgeschwindigkeit
auf diesen Maßstab keinen Einfluß hat,
werden auch die feinen Bewegungspfade einfach auf der
Bildschirmeinheit 9 dargestellt, auch wenn sich das
Objekt im Bereich höherer Geschwindigkeiten befindet.
Folglich ist es für die Bedienungsperson schwierig, den
Bildschirm während hoher Geschwindigkeiten gründlich zu
beobachten. Da außerdem eine solche Kartenbeobachtung
in Verbindung mit den zum Betätigen des Objektes
nötigen Bedienungen erfolgen muß, ist es möglich, daß
eine zufriedenstellende Ausführung der für den Betrieb
erforderlichen Betätigungen nicht zustandekommen.
In der konventionellen Navigationsvorrichtung bleiben
die Änderungen des Lenkwinkels, die bei den Bewegungen
des sich bewegenden Objektes auftreten, auf dem Schirmbildmaßstab
ebenfalls unberücksichtigt. Dies stellt für
die Bedienungsperson des sich bewegenden Objektes ebenfalls
ein Hindernis bei der gründlichen Betrachtung des
Bildschirms dar, auf dem die feinen Bewegungspfade dargestellt
sind. Selbst wenn beispielsweise das sich bewegende
Objekt an einer Kreuzung des Bewegungspfades
schnell gewendet werden muß und dafür präzise Fahr-
oder Flugoperationen erforderlich sind, muß die Bedienungsperson
die auf dem Bildschirm dargestellten feinen
Bewegungspfade beobachten. Daraus können sich gefahrenreiche
Situationen ergeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Navigationsvorrichtung für ein sich bewegendes
Objekt vorzuschlagen, bei der der Maßstab der auf der
Bildschirmeinheit angezeigten Karte optimal angepaßt
wird, ohne daß die Bedienungsperson des sich bewegenden
Objektes, z. B. eines Fahrzeuges, in ihrer Aufmerksamkeit
bei der Steuerung des Objektes abgelenkt wird.
Dies wird erfindungsgemäß bei einer Navigationsvorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der
Kartenmaßstab und/oder Einzelheiten der Karte abhängig
von den Bewegungsparametern des sich bewegenden Objektes
verändert werden. Als Bewegungsparameter des sich
bewegenden Objektes können z. B. die Entfernung vom Zielort, die
Geschwindigkeit und/oder der Winkel der Richtungsänderung (Lenkwinkel) herangezogen
werden, wie im einzelnen aus den Unteransprüchen hervorgeht.
Außerdem kann die Veränderung halbautomatisch oder
vollautomatisch geschehen.
Aus der DE-OS 32 13 630 ist es zwar an sich bekannt, daß
ein kleinerer oder größerer Kartenmaßstab ausgewählt
werden kann; dies erfolgt jedoch durch manuelle Schalter-
oder Tastenbetätigung, nicht jedoch in Abhängigkeit
von Fahrzuständen. Aus der US-PS 46 33 709 ist eine
Einrichtung bekannt, bei der der Steuerwinkel des Fahrzeuges
gemessen wird. Dieser Steuerwinkel wird jedoch
nur mit der gefahrenen Distanz in Verbindung gesetzt, um
die Position des Fahrzeuges zu berechnen. Eine Beeinflussung
des Kartenmaßstabes oder von Details einer
solchen Karte erfolgt jedoch nicht.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden
sowohl die aktuelle Position des sich bewegenden Objektes
als auch der Zielort, an den das sich bewegende Objekt
gesteuert wird, in der Navigationsvorrichtung als
Bewegungsparameter des Objektes berücksichtigt. An
der Tasteneingabeeinheit ist, falls erforderlich, eine
Tasteneingabeeinheit für den Maßstab vorzusehen. In der
Datenverarbeitungseinheit ist eine Maßstabsbeurteilungseinheit
enthalten. Entsprechend der Distanz zwischen
der aktuellen Position des sich bewegenden Objektes und
dem Zielort, an den das Objjekt gesteuert wird, wird der
optimale Maßstab für die auf der Bildschirmeinheit erscheinende
Karte manuell oder automatisch über die Maßstab-
Tasteneingabeeinheit eingestellt.
In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Navigationsvorrichtung für ein sich bewegende Objekt
werden die Bewegungsgeschwindigkeiten des sich bewegenden
Objektes berücksichtigt. Dafür ist die Kartendatenspeichereinheit
in eine Mehrzahl von Speicheruntereinheiten
aufgeteilt und die Datenverarbeitungseinheit enthält
sowohl eine die Geschwindigkeit berechnende Einheit
als auch eine Einheit zur Auswahl einer Speichereinheit,
was das Einstellen eines entsprechend der Geschwindigkeit
des sich bewegenden Objektes optimalen
Maßstabes für die auf der Bildschirmeinheit erscheinende
Karte ermöglicht.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Navigationsvorrichtung werden Änderungen im Lenk-
oder Steuerwinkel (Winkel der Richtungsänderung) des sich bewegenden Objektes als Bewegungsparameter
dieses Objektes berücksichtigt. Zum Erkennen
der Änderungen des Steuerwinkels ist ein Steuerwinkelsensor
mit der Positionsbestimmungseinheit verbunden,
die Kartendatenspeichereinheit ist in eine Mehrzahl
von Speicherunterheiten unterteilt und in der
Datenverarbeitungseinheit sind sowohl eine die Geschwindigkeit
berechnende Einheit als auch eine Einheit zur
Auswahl einer Speichereinheit vorgesehen, was ein Einstellen
des abhängig von den Steuerwinkeländerungen des
sich bewegenden Objektes optimalen Maßstabes ermöglicht.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der
Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Navigationsvorrichtung
für ein sich bewegendes
Objekt nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispieles
der Navigationsvorrichtung;
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung von
Betriebsvorgängen der Navigationsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform;
Fig. 4a ein Flußdiagramm von Schritt 23 (S 23) zum
Schritt 24 (S 24) nach Fig. 3;
Fig. 4b eine erläuternde Darstellung der Beziehung
zwischen den Kartendaten und dem auf dem
Bildschirm angezeigten Kartenmaßstab;
Fig. 5a und 5b schematische Darstellungen auf dem Bildschirm
einer Bildschirmeinheit;
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform
der Navigationsvorrichtung;
Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung von Betriebsvorgängen
des zweiten Ausführungsbeispieles;
Fig. 8a ein Flußdiagramm von Schritt 21 (S 21) zum
Schritt 24 (S 24) nach Fig. 7;
Fig. 8b eine erläuternde Darstellung der Beziehung
zwischen den Kartendaten und dem auf dem
Bildschirm angezeigten Kartenmaßstab;
Fig. 9a und 9b schematische Darstellungen auf dem Bildschirm
der Bildschirmeinheit nach der
zweiten Ausführungsform der Navigationsvorrichtung;
Fig. 10 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform
der Navigationsvorrichtung;
Fig. 11 ein Flußdiagramm zur Erläuterung von Betriebsvorgängen
der dritten Ausführungsform
der Navigationsvorrichtung;
Fig. 12a ein Flußdiagramm von Schritt 21 (S 21) zum
Schritt 24 (S 24) nach Fig. 11; und
Fig. 12b eine erläuternde Darstellung der Beziehung
zwischen den Kartendaten und dem auf dem
Bildschirm angezeigten Kartenmaßstab.
Nachfolgend wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Navigationsvorrichtung anhand der
Zeichnungen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen,
daß gemeinsame Schaltungsteile der ersten Ausführungsform
der Navigationsvorrichtung und der
Navigationsvorrichtung nach dem Stand der Technik, wie ihn Fig. 1 zeigt, nicht beschrieben
werden.
In der ersten Ausführungsform der
Navigationsvorrichtung in Fig. 2 ist ein Ausgang der
Positionsbestimmungseinheit 5 mit einer Datenverarbeitungseinheit
8, die eine Maßstabsbeurteilungseinheit
8A enthält, verbunden. Mit dieser Datenverarbeitungseinheit
8 sind eine Tasteneingabeeinheit 6, zu der eine
Maßstab-Tasteneingabeeinheit 6A gehört, eine Kartendatenspeichereinheit
7 und eine Bildschirmeinheit 9
verbunden.
In der Darstellung der Fig. 5a liegt zwischen einer
aktuellen Position P des sich bewegenden Objektes und
einem Zielort Q, den dieses Objekt ansteuert, eine
große Entfernung. Im Gegensatz dazu enthält Fig. 5b
eine Darstellung einer kurzen Entfernung zwischen einer
aktuellen Position P des sich bewegenden Objektes und
einer Zielposition Q, da sich das Objekt dem Zielort Q
nähert. In den Fig. 5a und 5b bezeichnen die Symbole R₁
bis R₆ einen Bewegungspfad, an dem entlang das Objekt
geführt wird. X₀, Y₀ bezeichnen Koordinatenwerte
der aktuellen Position P des sich bewegenden
Objektes, X₁ und Y₁ stellen Koordinaten
für die Zielposition Q des sich bewegenden Objektes
dar. Eine Entfernung zwischen der aktuellen Position
und der Zielposition wird durch folgende Gleichungen
dargestellt:
X = X₁-X₀ (1)
Y = Y₁-Y₀ (2)
Y = Y₁-Y₀ (2)
Das Symbol S₁ bezeichnet eine den Maßstab einer dargestellten
Karte bezeichnenden Markierung.
Die Funktion der ersten Ausführungsform der Navigationsvorrichtung
nach Fig. 2 wird nachfolgend unter Bezug
auf die Fig. 3 und 5 beschrieben. Eine Bedienungsperson
des sich bewegenden Objektes, beispielsweise eines Fahrzeuges,
drückt z. B. einen Startknopf auf der
Tasteneingabeeinheit 6, um die Navigationsvorrichtung
zu starten (Schritt S 20). Dann wird ein Koordinatenwert
X₁, Y₁ über die Tasteneingabeeinheit 6 (Schritt S 21)
eingestellt, der in Beziehung steht zu einem Zielort Q,
an den das sich bewegende Objekt gesteuert wird bzw. auf
den es ausgerichtet ist. Es wird dann ein unabhängiges
Signal, z. B. ein GPS-Signal, in Form elektromagnetischer
Wellen, die von einer Mehrzahl von Satelliten
ausgesendet und von dem sich bewegenden Objekt empfangen
werden können, über eine Antenne 3 an einen Fahr-/Flugentfernungssensor
1 und einen Azimutwinkelsensor 2
gegeben, danach wird ein weiterer Koordinatenwert X₀,
Y₀ für eine aktuelle Position P des sich bewegenden Objekts
errechnet (Schritt S 22). Anhand der oben angegebenen
Gleichungen (1) und (2) werden in einem nächsten
Schritt Entfernungsangaben für die Distanz zwischen der
aktuellen Position P und dem Zielort Q errechnet.
Auf der Basis dieser errechneten Entfernungsdaten wird
die richtige Maßstabsentscheidung/-auswahl in bezug auf
die entsprechende Karte durch den Kartenmaßstabsentscheidungsrechner
8 A durchgeführt.
Nachfolgend soll der Maßstabsentscheidungsprozeß in
Verbindung mit der Fig. 4a beschrieben werden.
Zunächst wird eine Differenz im Abstand zwischen dem
Zielort Q und der aktuellen Position P in der X-Richtung
und Y-Richtung berechnet. Dann wird ein Vergleich
durchgeführt, um das Verhältnis einer Länge (Mx) in X-Richtung
zu einer Länge (My) in der Y-Richtung, die
durch die Kartendaten angegeben werden, zu prüfen. Ist
der Wert für X/Mx größer als oder gleich einem anderen
Wert von Y/My, so wird der auf dem Bildschirm angewandte
Maßstab S durch die folgende Gleichung bestimmt:
S = K×X/Mx
Ist dagegen der Wert für X/Mx kleiner als oder gleich
dem Wert von Y/My, so wird der Maßstab S auf dem Bildschirm
durch die folgende Gleichung bestimmt:
S = K×Y/My
Hierbei ist K ein Korrekturfaktor (z. B. 1,2), der dazu
benutzt wird, einen Peripherbereich sowohl des Zielortes
Q als auch der aktuellen Position P auf dem Bildschirm
darzustellen.
Es wird angemerkt, daß gegenüber dem berechneten Maßstab
S die Länge (Dx) in der X-Richtung und die Länge (Dy)
in der Y-Richtung der auf dem Bildschirm angezeigten
Karte durch die folgenden Gleichungen bestimmt wird:
Dx = S×Mx und
Dy = S×My (s. Fig. 4b)
Dy = S×My (s. Fig. 4b)
Es ist klar, daß die vorstehend beschriebene Maßstabsentscheidung
nur in Form eines Beispieles von Maßstabsentscheidungen
beschrieben wurde.
Ein detailliertes Flußdiagramm wird von dem Schritt 23
(S 23) der Fig. 3 zum Schritt 24 (S 24) definiert.
Die Ergebnisse dieser Bestimmung bzw. Auswahl erscheinen
als ein Befehl beispielsweise an einer geeigneten
Stelle des Bildschirmes 9. Das Einstellen des Maßstabes
auf der Grundlage dieses Befehles wird von der Maßstabs-Eingabetasteneinheit
6 A (Schritt S 24) aus vorgenommen.
Daraufhin wird die Anzeige der entsprechenden Karte entsprechend
dem eingestellten Maßstab (Schritt S 25) vorgenommen.
Wird angenommen, daß die aktuelle Position P des sich
bewegenden Objektes auf dem Bewegungspfad R₄ vorhanden
ist, so liegt zwischen der aktuellen Position P und dem
Zielort Q des sich bewegenden Objektes eine beachtliche
Entfernung. Unter diesen Bedingungen wird, wie aus Fig. 5a
ersichtlich, die entsprechende Karte in verhältnismäßig
kleinem Maßstab dargestellt.
Nach einem vorbestimmten Zeitabschnitt kehrt der
Steuervorgang zu Schritt S 22 zurück und die aktuelle
Position P des sich bewegenden Objektes wird berechnet
bzw. berichtigt. Bewegt sich das Objekt weiterhin fort
und die aktuelle Position P dieses Objektes verlagert
sich auf den Bewegungspfad R₆, dann verringert sich die
Distanz zwischen einer aktuellen Position P und dem
Zielort Q; darum wird, wie in Fig. 5b zu sehen, die
Karte mit dem entsprechenden Maßstab dargestellt.
Nachfolgend wird eine Navigationsvorrichtung beschrieben,
die gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel
modifiziert ist. Dabei wird, wenn der von der Maßstabbeurteilungseinheit
8 A bestimmte bzw. ausgewählte
Maßstab auf der Bildschirmeinheit 9 abgebildet wird,
das Darstellen der dem Maßstab entsprechenden Karte
automatisch ausgeführt, ohne daß dies über die Maßstab-Tasteneingabeeinheit
6 A eingestellt werden muß. Bei
dieser modifizierten Ausführungsform braucht also die
Maßstab-Tasteneingabeeinheit 6 A nicht betätigt zu
werden, d. h., sie wird überflüssig.
Da folglich der optimale Maßstab für
die auf dem Bildschirm abzubildende Karte bei dieser bevorzugten Ausführungsform
automatisch in
Übereinstimmung mit der vorhandenen Entfernung zwischen
aktueller Position und Zielort des sich bewegenden
Objektes eingestellt wird, ist kein Arbeitsgang
erforderlich, um die Karte für die aktuelle Position
gegen die Karte für den Zielort auszutauschen. Aufgrund
des an den dargestellten Bereich angepaßten Maßstabs
kann die Bedienungsperson die Darstellung auf dem
Bildschirm ohne Schwierigkeiten prüfen.
Mit Bezug auf die Fig. 6 und 9 wird eine Navigationsvorrichtung
anhand eines zweiten Ausführungsbeispieles
erläutert. In Fig. 6 ist dargestellt, daß die Ausgangsseite
der Positionsbestimmungseinheit 5 mit der Datenverarbeitungseinheit
8 verbunden ist, die sowohl eine
Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8B als auch eine
Auswahleinheit 8C zur Auswahl einer Speichereinheit
enthält. Mit der Datenverarbeitungseinheit 8 sind eine
Eingabetasteneinheit 6, eine in eine erste Speicheruntereinheit
7A und eine zweite Speicheruntereinheit 7B
aufgeteilte Kartendatenspeichereinheit 7 sowie eine
Bildschirmeinheit 9 verbunden.
In Fig. 9a wird der Fall dargestellt, daß die Bewegungsgeschwindigkeit
des sich bewegenden Objektes einen vorbestimmten
Wert überschreitet, wohingegen Fig. 9b darstellt,
daß die Geschwindigkeit dieses Objektes unter
einem vorbestimmten Wert liegt. In Fig. 9a, 9b bezeichnen
die Symbole R₁₁ und R₁₅ die Bewegungspfade für das
sich bewegende Objekt. Die Symbole R₁₁ und R₁₂ bezeichnen
dabei Hauptverkehrswege, wie z. B. Schnellstraßen
für Automobile und Hauptdurchgangsstraßen, und die
Symbole R₁₃ bis R₁₅ bezeichnen Nebenwege wie z. B. Stadtstraßen.
Anschließend wird der Betrieb der Navigationsvorrichtung
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel anhand der
Fig. 7 und 9 beschrieben.
In dem Flußdiagramm der Fig. 7 sind die durch die
einzelnen Schritte definierten Betriebsabläufe mit
Ausnahme eines neuen Schrittes S 26 denen des ersten
Ausführungsbeispieles ähnlich.
Bei Schritt S 22 wird also der Koordinatenwert (X₀, Y₀)
der aktuellen Position P des sich bewegenden Objektes
berechnet. Bei dem folgenden Schritt S 26 wird die
Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Objektes
in einem vorbestimmten Zeitintervall berechnet. Diese
Geschwindigkeitsberechnung wird in der Geschwindigkeitsberechnungseinheit
8B der Datenverarbeitungseinheit
8 durchgeführt. Beispielsweise kann der gewünschte
Geschwindigkeitswert erreicht werden, indem die in
einer Stunde zurückgelegte Entfernung des sich bewegenden
Objektes errechnet wird. Dann wird entweder manuell
oder automatisch, ähnlich wie es für die erste Ausführungsform
(Schritt S 24) beschrieben wurde, der der
Bewegungsgeschwindigkeit entsprechende Maßstab mit
Schritt S 26 eingestellt. In der Folge wird die entsprechende
Karte dargestellt (Schritt S 25).
Wie bereits erwähnt, ist die Kartendatenspeichereinheit
7 der Fig. 6 in eine erste und eine zweite Speicheruntereinheit
7A bzw. 7B unterteilt. In der ersten Untereinheit
7A sind die Kartendaten für den großen Maßstab,
beispielsweise Hauptverkehrswege R₁₁, R₁₂, gespeichert,
während in der zweiten Speicheruntereinheit 7B
die dem kleinen Maßstab zugeordneten Kartendaten, z. B.
für Nebenwege R₁₃ bis R₁₅, gespeichert sind. Werden
beide, die erste und die zweite Speicheruntereinheit,
also 7A und 7B, der Kartendatenspeichereinheit 7
gewählt, werden auch die Nebenwege R₁₃ bis R₁₅ auf
der Bildschirmeinheit 9 abgebildet.
Die mittlere Bewegungsgeschwindigkeit wird auf der
Basis der Änderungen in der aktuellen Position P des Fahrzeuges
während der Bewegung berechnet. Überschreitet
die mittlere Bewegungsgeschwindigkeit z. B. den Wert von
50 km/h, s. Fig. 8a, so wird der größere Maßstab eingestellt
und die erste Speichereinheit 7A der Kartendatenspeichereinheit
7 wird durch die Speicherauswahleinheit
8C innerhalb der Datenverarbeitungseinheit 8 angesteuert,
so daß dementsprechend nur die Hauptverkehrswege
wie R₁₁ und R₁₂ angezeigt werden. Liegt dagegen die
mittlere Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden
Objektes niedriger oder ist gleich 50 km/h, s. Fig. 9b,
so wird der kleinere Maßstab eingestellt, und die
ersten und zweiten Speichereinheiten 7A und 7B innerhalb
der Kartendatenspeichereinheit 7 werden durch die
Speicherauswahleinheit 8C angesteuert, was zur Folge
hat, daß die Nebenwege wie R₁₃ bis R₁₅ in Kombination
mit den Hauptverkehrswegen angezeigt werden.
Der Entscheidungsprozeß des Wiedergabemaßstabes aufgrund
der Bewegungsgeschwindigkeiten des beweglichen
Objektes ist in Fig. 8a dargestellt. Fig. 8a zeigt die
Beziehung zwischen dem Maßstab der auf der Bildschirmeinheit 9
angezeigten Karte und den Kartendaten.
Die dem jeweiligen Maßstab angepaßte Karte wird also
auf der Bildschirmeinheit 9 abgebildet, und eine Bedienungsperson
betätigt das sich bewegende Objekt, während sie
die abgebildete Karte betrachten kann. Der Steuervorgang
wird nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach
Schritt S 22 zurückgeschaltet; die Bewegungsgeschwindigkeit
des sich bewegenden Objektes wird berechnet,
während die aktuelle Position P bestätigt wird. In der in
Fig. 6 dargestellten Navigationsvorrichtung wird also
sowohl der der Geschwindigkeitsberechnung angemessene
Maßstab gewählt als auch die entsprechende Karte abgebildet.
Anhand der Fig. 10 und 11 wird nun eine dritte
Ausführungsform der Navigationsvorrichtung
beschrieben.
In Fig. 10 ist zu sehen, daß mit der Positionsbestimmungseinheit
5 ein Lenk- oder Steuerwinkelsensor 10
verbunden ist, mit dessen Hilfe Veränderungen des Lenk-
oder Steuerwinkels (Winkel der Richtungsänderung) während der Bewegung des sich bewegenden
Objektes festgestellt werden können. Die Ausgangsseite
der Positionsbestimmungseinheit 5 ist mit
der Datenverarbeitungseinheit 8 verbunden, die eine Einheit
8B zur Geschwindigkeitsberechnung und eine Auswahleinheit
8C zur Auswahl der Speichereinheit enthält.
Mit der Datenverarbeitungseinheit 8 sind eine
Eingabetasteneinheit 6, die Kartendatenspeichereinheit
7, unterteilt in eine erste und eine zweite Speicheruntereinheit
7A bzw. 7B, sowie die Bildschirmeinheit 9
verbunden.
Auf der Grundlage des Flußdiagramms der Fig. 11 wird anschließend
der Betrieb dieser dritten Ausführungsform
beschrieben. Der Betrieb läuft mit Ausnahme des neuen
Schrittes S 27 ähnlich wie bei den bereits beschriebenen
ersten und zweiten Ausführungsformen ab.
Bei Schritt S 22 wird also der Koordinatenwert (X₀, Y₀)
der aktuellen Position P des sich bewegenden Objektes
errechnet. Bei dem nächsten Schritt S 27 wird das Sensorsignal
des Lenk-/Steuerwinkelsensors 10 empfangen und
dann die Änderungen der Steuerwinkel, die entsprechend
den Bewegungen des sich bewegenden Objektes auftreten,
festgestellt. Daraufhin wird ein den Änderungen der
Lenk-/Steuerwinkel angepaßter Maßstab durch manuelle
Betätigung oder automatischen Betriebsablauf, ähnlich
wie bei der ersten und zweiten beschriebenen Ausführungsform
(S 24), eingestellt. Wie aus Fig. 9 hervorgeht,
wird dann die entsprechende Karte auf dem Bildschirm
abgebildet (Schritt S 25).
Die Kartendatenspeichereinheit 7 ist, wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Navigationsvorrichtung aufgebaut
und in Fig. 10 dargestellt.
Ist der Wert des mittleren Steuerwinkels, der aus der
Bewegung des beweglichen Objektes gewonnen wurde,
kleiner als oder gleich 5° (siehe Fig. 9a), so wird die
erste Speichereinheit 7A innerhalb der Kartendatenspeichereinheit
7 durch die Speicherauswahleinheit 8C
der Datenverarbeitungseinheit 8 angesteuert. Als Folge
werden nur die Hauptverkehrswege wie R₁₁ und R₁₂ dargestellt.
Ist im Gegensatz dazu der Wert des mittleren
Steuerwinkels des beweglichen Objektes, der aus der
Bewegung abgeleitet wird, größer als 5°, so wird der
kleine Maßstab eingestellt. Als Folge davon werden die
ersten und zweiten Speichereinheiten 7A und 7B in der
oben beschriebenen Kartendatenspeichereinheit 7 ausgewählt,
so daß die Nebenwege wie R₁₃ bis R₁₅ zusätzlich
zu den Hauptverkehrswegen R₁₁, R₁₂ angezeigt werden.
Der Entscheidungsprozeß für den Anzeigemaßstab
basierend auf den Änderungen des Steuerwinkels des
beweglichen Objektes ist in Fig. 12a gezeigt.
Fig. 12a zeigt die Beziehung zwischen dem Kartenmaßstab,
der auf dem Bildschirm angezeigt wird, und den
Kartendaten.
Es wird die dem entsprechenden Maßstab
angepaßte Karte dargestellt, und diese Karte kann beachtet
werden, während das sich bewegende Objekt gefahren
wird. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne wird
der Steuerbetrieb zum Schritt S 22 zurückgeschaltet, die
entsprechend den Bewegungen des sich bewegenden Objektes
auftretenden veränderten Steuerwinkel in Grad bestimmt,
während die aktuelle Position des sich bewegenden
Objektes bestätigt wird. Sowohl das Einstellen des
Maßstabes auf der Grundlage der Bestimmungsergebnisse
der Steuerwinkeländerungen als auch die Darstellung der
diesem eingestellten Maßstab entsprechenden Karte
werden in dieser in Fig. 10 dargestellten Navigationsvorrichtung
auf geeignete Weise durchgeführt.
Bei dieser Ausführungsform der Navigationseinrichtung wird,
selbst wenn beispielsweise
kleinräumige Fahrbetriebsschritte des sich bewegenden
Objektes erforderlich sind, wie z. B. ein schnelles
Wenden an einer Kreuzung im Bewegungspfad, ein für
solche Bedingungen geeigneter Bewegungspfad auf dem
Bildschirm dargestellt, weil ein für den Darstellungsbereich
der Karte optimaler Maßstab eingestellt ist.
Die Bedienungsperson kann ohne Schwierigkeit und Unsicherheit
den Bildschirm betrachten. Der kleinräumige
Fahrbetriebsschritt kann bei Beobachtung des Bildschirms
unter den oben beschriebenen Fahrbedingungen
ohne weiteres durchgeführt werden.
Claims (14)
1. Navigationsvorrichtung für ein sich bewegendes
Objekt insbesondere ein Fahrzeug;
mit einer Positionsbestimmungseinheit (5), die eine aktuelle Position (P) des sich bewegenden Objektes erkennt und hieraus ein Positionssignal ableitet, insbesondere mit Hilfe eines empfangenen Signals, das Bezug hat zu der von dem sich bewegenden Objekt zurückgelegten Entfernung und zu einem Azimutwinkel in einer Bewegungsrichtung;
mit einer Kartendatenspeichereinheit (7) zum Speichern vorbestimmter Kartendaten;
mit einer Tasteneingabeeinheit (6) zum Eingeben vorbestimmter Daten und Befehle;
mit einer Datenverarbeitungseinheit (8) zum Erlangen vorbestimmter Ausgangsdaten über eine Verarbeitung der vorstehend angegebenen verschiedenen Signale und Daten; und mit einer Bildschirmeinheit (9) zum Darstellen einer Karte, die sich auf eine aktuelle Position (P) des sich bewegenden Objektes und auf einen Zielort (Q), an den das sich bewegende Objekt gesteuert wird, bezieht, wobei der Kartenmaßstab veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kartenmaßstab und/oder Einzelheiten der Karte abhängig von mindetens einem Bewegungsparameter des sich bewegenden Objektes (z. B- Entfernung vom Zielort, Fahrgeschwindigkeit und Winkel der Richtungsänderung) verändert werden.
mit einer Positionsbestimmungseinheit (5), die eine aktuelle Position (P) des sich bewegenden Objektes erkennt und hieraus ein Positionssignal ableitet, insbesondere mit Hilfe eines empfangenen Signals, das Bezug hat zu der von dem sich bewegenden Objekt zurückgelegten Entfernung und zu einem Azimutwinkel in einer Bewegungsrichtung;
mit einer Kartendatenspeichereinheit (7) zum Speichern vorbestimmter Kartendaten;
mit einer Tasteneingabeeinheit (6) zum Eingeben vorbestimmter Daten und Befehle;
mit einer Datenverarbeitungseinheit (8) zum Erlangen vorbestimmter Ausgangsdaten über eine Verarbeitung der vorstehend angegebenen verschiedenen Signale und Daten; und mit einer Bildschirmeinheit (9) zum Darstellen einer Karte, die sich auf eine aktuelle Position (P) des sich bewegenden Objektes und auf einen Zielort (Q), an den das sich bewegende Objekt gesteuert wird, bezieht, wobei der Kartenmaßstab veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kartenmaßstab und/oder Einzelheiten der Karte abhängig von mindetens einem Bewegungsparameter des sich bewegenden Objektes (z. B- Entfernung vom Zielort, Fahrgeschwindigkeit und Winkel der Richtungsänderung) verändert werden.
2. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteneingabeeinheit (6)
eine Maßstab-Tasteneingabeeinheit (6A) enthält und in
der Datenverarbeitungseinheit (8) eine Maßstabsbeurteilungseinheit
(8A) enthalten ist, über die in Übereinstimmung
mit einer Entfernung zwischen der aktuellen
Position (P) des sich bewegenden Objektes und dem Zielort (Q),
zu dem das sich bewegende Objekt gesteuert wird,
durch eine manuelle Betätigung der Maßstab-Tasteneingabeeinheit
(6A) ein optimaler Maßstab für die auf der
Bildschirmeinheit (9) abgebildete Karte einstellbar ist.
3. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Maßstabsbeurteilungseinheit
(8A) in der Datenverarbeitungseinheit (8) vorhanden
ist, die in Übereinstimmung mit einer Entfernung zwischen
der aktuellen Position (P) des sich bewegenden
Objektes und dem Zielort (Q), auf den das sich bewegende
Objekt gerichtet ist, den für die auf der Bildschirmeinheit
(9) abgebildete Karte optimalen Maßstab automatisch
einstellt.
4. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Maßstab-Tasteneingabeeinheit
(6A) zum Einstellen und Eingeben eines von der
Maßstabsbeurteilungseinheit (8A) beurteilten oder ausgewählten
und dann auf der Bildschirmeinheit (9) erscheinenden
Maßstabs ausgebildet ist.
5. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
(8A) basierend auf Entfernungsdaten für die Entfernung
zwischen der aktuellen Position (P) des sich bewegenden
Objektes und dem Zielort (Q), auf den das sich
bewegende Objekt gerichtet ist, einen Maßstab einer
entsprechenden Karte beurteilt und auswählt.
6. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kartendatenspeichereinheit
(7) in eine Mehrzahl von Speichereinheiten (7A, 7B)
unterteilt ist und sowohl eine die Geschwindigkeit berechnende
Einheit (8B) als auch eine Einheit (8C) zur
Auswahl einer Speichereinheit (7A, 7B) in der Datenverarbeitungseinheit
(8) enthalten sind und ein Einstellen
des optimalen Maßstabes für die auf dem Bildschirm (9)
abgebildete Karte entsprechend der Geschwindigkeit des
sich bewegenden Objektes ermöglichen.
7. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der optimale Maßstab für die
Karte mit Hilfe einer Tastenbetätigung der Tasteneingabeeinheit
(6) eingestellt wird.
8. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der optimale Maßstab der
Karte automatisch über einen Datenverarbeitungsvorgang
der Datenverarbeitungseinheit (8) eingestellt wird.
9. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kartendatenspeichereinheit
(7) eine erste Speichereinheit (7A) zum Speichern
von einem großen Maßstab entsprechenden Kartendaten und
eine zweite Speichereinheit (7B) zum Speichern von einem
kleinen Maßstab entsprechenden Kartendaten enthält.
10. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenkwinkelsensor (10) zur Erfassung von Lenkwinkeländerungen vorgesehen und
mit der Positionsbestimmungseinheit (5) verbunden ist,
daß die Kartendatenspeichereinheit (7) in eine Mehrzahl von
Speicheruntereinheiten (7A, 7B) unterteilt ist und sowohl
eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit (8B) als
auch eine Speicherauswahleinheit (8C) im Rahmen der
Datenverarbeitungseinheit (8) vorgesehen sind, und daß
der optimale Maßstab für die auf der Bildschirmeinheit
(9) erscheinende Karte abhängig von
Lenkwinkeländerungen des sich bewegenden Objektes eingestellt
wird.
11. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der optimale Maßstab mit
Hilfe einer Tastenbetätigung der Tasteneingabeeinheit
(6) eingestellt wird.
12. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der optimale Maßstab automatisch
von einem Verarbeitungsvorgang der Datenverarbeitungseinheit
(8) eingestellt wird.
13. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kartendatenspeichereinheit
(7) eine erste Speichereinheit (7A) zum Speichern
von einem großen Maßstab entsprechenden Kartendaten und
eine zweite Speichereinheit (7B) zum Speichern von einem
kleinen Maßstab entsprechenden Kartendaten enthält.
14. Navigationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß über die Tasteneingabeeinheit (6) ein Zielort (Q) eingebbar ist, aus dem ein den Zielort angebendes Zielsignal abgeleitet wird;
daß die Datenverarbeitungseinheit (8) aus dem die aktuelle Position (P) wiedergebenden Positionssignal und dem Zielsignal einen optimalen Kartenmaßstab berechnet und ein den optimalen Maßstab anzeigendes Maßstabsignal erzeugt; und
daß die Bildschirmeinheit (9) aufgrund des Positionssignals, des Zielsignals, des Maßstabsignals und der Kartendaten die Karte mit automatisch eingestelltem Maßstab anzeigt.
daß über die Tasteneingabeeinheit (6) ein Zielort (Q) eingebbar ist, aus dem ein den Zielort angebendes Zielsignal abgeleitet wird;
daß die Datenverarbeitungseinheit (8) aus dem die aktuelle Position (P) wiedergebenden Positionssignal und dem Zielsignal einen optimalen Kartenmaßstab berechnet und ein den optimalen Maßstab anzeigendes Maßstabsignal erzeugt; und
daß die Bildschirmeinheit (9) aufgrund des Positionssignals, des Zielsignals, des Maßstabsignals und der Kartendaten die Karte mit automatisch eingestelltem Maßstab anzeigt.
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- 1988-12-15 KR KR1019880016693A patent/KR930000137B1/ko not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0638887A2 (de) † | 1993-08-10 | 1995-02-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Bordnavigationsanlage für Fahrzeuge |
EP0638887B2 (de) † | 1993-08-10 | 2007-09-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Bordnavigationsanlage für Fahrzeuge |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5084822A (en) | 1992-01-28 |
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KR890010578A (ko) | 1989-08-09 |
DE3842179A1 (de) | 1989-06-29 |
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