DE60036524T2

DE60036524T2 - Kartenanzeigegerät und Verfahren

Info

Publication number: DE60036524T2
Application number: DE60036524T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Takarazuka-shi Senda; Shigeo Ikeda-shi Asahara; Kenji Nabari-shi Nishimura; Hitoshi Yawata-shi Araki; Masato Osaka-shi Yuda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2020-12-09
Also published as: EP1107189B1; EP1107189A3; DE60036524D1; US20010005810A1; US6542174B2; EP1107189A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Landkartendarstellungssystem zum Zeigen von Landkartendaten auf einem Monitor, wie einem Navigationssystem usw.
Das Navigationssystem ist ein System zum Ermitteln des Standortes eines Benutzers durch GPS (Global Positioning System) oder ein selbständiges System, und zum Darstellen des Standortes zusammen mit den Umgebungslandkartendaten auf einem Monitor.
Bei dem Navigationssystem ist das Darstellungsverfahren der Landkartendaten verschiedentlich verbessert worden, weil es notwendig ist, die Situation weit entfernt vom Standpunkt instinktiv zu erfassen. Beispielsweise werden bei dem in der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 7-220055 beschriebenen Navigationssystem, wenn ein Benutzer vom Standort weggeht, die Landkartendaten maßstäblich verkleinert und in Vogelperspektive dargestellt (in einer Sicht von oben auf die Landschaft herunter), und diese Vogelperspektive wird durch die nachfolgend beschriebene Umwandlungsverarbeitung der Perspektivprojektion erzeugt.
Das obige Navigationssystem arbeitet jedoch mit zweidimensionalen Landkartendaten, so dass die gezeigte Landkarte nur eine zweidimensionale Vogelperspektive sein kann. Dabei tritt das Problem auf, dass der Benutzer seinen Standort schwer erkennen kann, weil die dargestellte Landkarte im Falle einer hügeligen Landschaft nicht mit der tatsächlichen Landschaft übereinstimmt.
Bei dem in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-207356 beschriebenen Navigationssystem wird daher unter Verwendung dreidimensionaler Landkartendaten ein entfernter Ort auf einem Monitor in dreidimensionaler Vogelperspektive dargestellt. Dieses Prinzip wird nachfolgend anhand von 13 erläutert.
Die Speichereinrichtung 1 für zweidimensionale Kartendaten speichert Landkartendaten, welche Positionsinformation und Zusatzinformationen bezüglich Straßen, Einrichtungen, Häuserblöcken, Landmarken und Ortsnamen umfasst. Die Positionsinformation wird durch zweidimensionale Koordinaten entsprechend der Breite und Länge dargestellt.
Die Landform-Datenspeichereinrichtung 2 speichert Höhendaten von Kreuzungspunkten der Breite und Länge pro spezifisches Maß (Abstand). Die schwarzen Kreise ergeben sich durch Addition eines Höhenwertes zu den Kreuzungspunkten und sind miteinander verbunden, so dass ein Polyhedron (was im Nachfolgenden als Maschen-Landform bezeichnet wird) gebildet wird. Das Polyhedron wird als die Hügelverhältnisse der tatsächlichen Bodenoberfläche, also die Landform (welche später noch beschrieben wird) dargestellt.
Wenn der Standortdetektor (das GPS etc.), welcher in den Zeichnungen nicht veranschaulicht ist, den Standort des Benutzers ermittelt, werden die Zweidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 3 und die Dreidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 4 aktiviert und führen einen Umwandlungsprozess der perspektivischen Projektion gemäß 15 durch.
Mit anderen Worten spezifiziert die Zweidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 3 den (im Folgenden als „Ebenenbereich" bezeichneten) Bereich, der auf dem Monitor in zweidimensionaler Vogelperspektive dargestellt werden soll zuerst (in diesem Bereich wird der an der unteren Seite des Monitors darzustellende Bereich spezifiziert) und holt die Landkartendaten entsprechend dem Ebenenbereich aus der Zweidimensional-Kartendaten-Speichereinrichtung 1. Die so herausgeholten Landkartendaten werden durch Umwandlung der perspektivischen Projektion verarbeitet, und dabei können die Zweidimensional-Vogelperspektiven-Daten gebildet werden.
Andererseits spezifiziert die Dreidimensional-Kartendaten-Bildungseinrichtung 23 den (im Folgenden als Bodenbereich bezeichneten) Bereich, der auf dem Monitor in dreidimensionaler Vogelperspektive dargestellt werden soll, zuerst (bei diesem Schritt wird der an der Oberseite des Monitors darzustellende Bereich spezifiziert) und holt die Kartendaten entsprechend dem Bodenbereich aus der Zweidimensional-Kartendaten-Speichereinrichtung 1, während die Höhendaten im Bodenbereich aus der Landform-Datenspeichereinrichtung 2 geholt werden. Nach Bildung der dreidimensionalen Landkartendaten, wie in 16 gezeigt, entsprechend den Kartendaten und den Höhendaten, welche wie oben geholt worden sind, bildet die Dreidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 4 die dreidimensionalen Vogelperspektivendaten durch Umwandlungsverarbeitung der perspektivischen Projektion auf dem Display-Koordinatensystem.
Nachdem die zweidimensionalen Vogelperspektivendaten und die dreidimensionalen Vogelperspektivendaten gebildet worden sind, wie oben gesagt, zeigt das Display 5 die zweidimensionalen Vogelperspektivendaten an der unteren Seite des Monitors und die dreidimensionalen Vogelperspektivendaten an der oberen Seite des Monitors (s. 17).
Bei der obigen Beschreibung werden die zweidimensionalen Landkartendaten als eine Art von Daten behandelt, welche Straßen, Einrichtungen etc. enthalten. Wenn jedoch die Straßendaten die Hauptsache sein sollen, wie bei einem Autonavigator, wird die Konfiguration so getroffen, dass die darzustellende Straßeninformation von der wie oben dargestellten Landkarteninformation überlagert wird.
Speziell speichert die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung 21 (die in der Zweidimensional-Landkartendaten-Speichereinrichtung enthalten sein kann) verschiedene Informationen bezüglich Straßen als zweidimensionale Straßendaten. Die zweidimensionalen Straßendaten umfassen „Punktzahlinformation" zur Spezifizierung jedes Punktes, der zu einer Straße gehört (im Folgendem als Straßenkomponentenpunkt bezeichnet), die „Breiten- und Längeninformation" zum Ausdrücken der Breite und Länge, an welcher der Straßenkomponentenpunkt gelegen ist, durch entsprechende zweidimensionale Koordinaten (x-Koordinate, y-Koordinate), „Straßentypinformation" zur Angabe des Typs der Straße wie ROUTE X, „Verbindungsinformation" zum Ausdrücken der durch die oben genannte Punktzahl ausgedrückten Straßenkomponentenpunkte usw. Wie 18(a) zeigt, kann ein Punkt 2 (x, y) = (100, –100), der zur ROUTE 16 gehört, durch Verbindung mit einem Punkt 3 dargestellt werden durch die zweidimensionalen Straßendaten, wie (2, 100, –100, ROUTE 16, 3) [Punktnummerinformation, x-Koordinate, y-Koordinate, Straßennummer, Punktnummerinformation des nächsten verbundenen Punktes].
Soll die Landkarteninformation wie oben beschrieben in die dreidimensionale Vogelperspektive umgewandelt werden, dann ergibt sich hier das Problem der Überlappung der Landformdaten mit der Straßeninformation.
Wie 13 zeigt, spezifiziert die Dreidimensional-Straßendaten-Bildungseinrichtung 22 zuerst einen darzustellenden Bereich aufgrund des Standortes, und die zweidimensionalen Straßendaten entsprechend dem dargestellten Bereich werden aus dem Zweidimensional-Datenspeicher (21) herausgeholt, während die dem dargestellten Bereich entsprechenden Landformdaten aus dem Landformdatenspeicher 2 geholt werden. Darüber hinaus werden die dreidimensionalen Straßendaten aufgrund der wie oben geholten zweidimensionalen Straßendaten und der Höhendaten gebildet. Die Umwandlung der perspektivischen Projektion erfolgt mit den dreidimensionalen Straßendaten.
Auf diese Weise werden die Grundoberflächenbilddaten und die dreidimensionalen Straßenbilddaten gebildet. Diese Daten werden durch die Dreidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 4 zur Vogelperspektive kombiniert und dann dem Display 5 zugeführt.
Im Ergebnis kann der Monitor das Bild darstellen, welches die Grundoberflächenbilddaten und die dreidimensionalen Straßenbilddaten, selbst die Soliddaten, kombinieren.
Das in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-207356 beschriebene Navigationssystem ist jedoch so konfiguriert, dass es die zweidimensionalen Vogelperspektivendaten nur aufgrund der zweidimensionalen Landkartendaten (welche nicht auf den Höhendaten basieren) bildet. D. h., obwohl der tatsächliche Höhenwert als Höhenwert des Bodenbereiches B genommen wird, weil 0 als Höhenwert des Ebenenbereiches benutzt wird, ergibt sich daraus ein Problem: Der plötzliche Höhenunterschied erscheint an der Grenze zwischen der zweidimensionalen Vogelperspektive und der dreidimensionalen Vogelperspektive, wie in 17 zu sehen ist.
Und das übliche Navigationssystem ist so konfiguriert, dass die dreidimensionalen Straßendaten nur durch Verbindung der Straßenkomponentenpunkten einen nach dem anderen durch eine gerade Linie gebildet werden. Wenn also die Straßenkomponentenpunkten von einer Masche zur anderen verstreut sind, wie es
19 zeigt, dann ist es nicht möglich, die Grundstraße längs der Hügeligkeit der Maschenlandform darzustellen. Dieses Problem tritt besonders an dem Teil der geraden Linie auf, an welchem die Dichte der Straßenkomponentenpunkte geringer als am sich stark veränderten Teil, wie einer Kurve, ist.
Und weil darüber hinaus beim oben genannten Navigationssystem definitionsgemäß die Grundstraßenkomponentenpunkte auf der Oberfläche der Erde im liegen, selbst wenn die Untergrundstraße, wie ein Tunnel, auf der Oberfläche der Erde beschrieben werden muss, wird andererseits die Untergrundstraße überhaupt nicht beschrieben. Diese Konfiguration ist daher für den Benutzer ungeeignet.
Die Erfindung wird aufgrund der obigen konventionellen Probleme vorgeschlagen, und hat die Schaffung eines Landkartendarstellungssystems zum Ziel, welches kontinuierlich sowohl die zweidimensionale Vogelperspektive als auch die dreidimensionale Vogelperspektive darstellen kann und außerdem die Grundstraße längs der Hügeligkeit der Maschenlandform, und zwar nicht nur die Grundstraße, sondern auch die Untergrundstraße zeigen kann.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Landkartendarstellungssystem vorgesehen, welches aufgrund der momentanen Position eines Benutzers eine Landkarte zeigt. Das System enthält einen Datenspeicher zum Speichern von Landkartendaten in Form zweidimensionaler Koordinaten und eines Höhenwertes für jedes Paar zweidimensionaler Koordinaten, wobei die dargestellte Landkarte einen Ebenenbereich als zweidimensionale Vogelperspektive aufweist, die durch Perspektivverarbeitung von durch zweidimensionale Koordinaten in den Bereich dargestellten Landkartendaten gebildet wird, und wobei die dargestellte Landkarte ferner einen Bodenbereich als dreidimensionale Vogelperspektive aufweist, die durch Perspektivverarbeitung von dreidimensionalen Landkartendaten in dem Bereich gebildet wird durch Addieren von Höhenwerten zu mehreren Punkten der durch zweidimensionale Koordinaten in dem Bereich dargestellten Landkartendaten, und wobei die dargestellte Landkarte ferner einen Bodenbereich als dreidimensionale Vogelperspektive aufweist, die durch Perspektivverarbeitung von dreidimensionalen Landkartendaten in dem Bereich durch Addieren von Höhenwerten zu mehreren Punkten der durch zweidimensionale Koordinaten dargestellten Landkartendaten gebildet wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner enthält: eine Höhendatenveränderungseinrichtung, die so eingerichtet ist, dass sie die Höhendifferenzen zwischen jedem Punkt auf der Grenze des Ebenenbereiches und dem entsprechenden Punkt auf der Grenze des Bodenbereiches ermittelt und die Höhenwerte auf der Grenze des Bodenbereiches so verändert, dass sie zwangsläufig gleich den Höhenwerten der entsprechenden Punkte auf der Grenze des Ebenenbereiches werden, und graduell andere Höhenwerte des Bodenbereiches in einem speziellen Verhältnis jeder Höhendifferenz verkleinert, wobei dieses spezielle Verhältnis vom Abstand von der Grenze des Ebenenbereiches abhängt, wo dass Kontinuität zwischen dem Ebenenbereich und dem Bodenbereich auftritt.
Nach dem oben beschriebenen Verfahren ist es möglich, die zweidimensionale Vogelperspektive und die dreidimensionale Vogelperspektive in kontinuierlicher Form darzustellen.
Gemäß einem anderen Gesichtpunkt der Erfindung ist ein Landkartendarstellungssystem zum Zeigen einer Landkarte aus der momentanen Position eines Benutzers vorgesehen, aufgrund von zweidimensionale Koordinaten enthaltenden Landkartendaten und eines Höhenwertes für jedes Paar zweidimensionaler Koordination, wobei die dargestellte Landkarte einen Ebenenbereich als Vogelperspektive umfasst, der durch die Perspektivverarbeitung von durch zweidimensionale Koordinaten in dem Bereich dargestellten Landkartendaten gebildet wird, und die dargestellte Landkarte ferner einen Bodenbereich als dreidimensionale Vogelperspektive aufweist, die durch Perspektivverarbeitung dreidimensionaler Landkartendaten in dem Bereich gebildet wird durch Addieren von Höhenwerten zu mehreren Punkten der durch die zweidimensionalen Koordinaten dargestellten Kartendaten, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es weiterhin enthält: einen Schritt der Ermittlung der Höhendifferenz zwischen einem Punkt auf der Grenze des Ebenenbereiches und dem entsprechenden Punkt auf der Grenze des Bodenbereiches, einen Schritt der Veränderung des Höhenwertes auf der Grenze des Bodenbereiches, so dass er zwangsläufig gleich dem Höhenwert des entsprechenden Punktes auf der Grenze des Ebenenbereiches wirkt, und allmähliches Verringern anderer Höhenwerte im Bodenbereich um ein spezifisches Verhältnis jeder Höhendifferenz, das vom Abstand von der Grenze des Ebenenbereiches abhängt, so dass zwischen dem Ebenenbereich und dem Bodenbereich Kontinuität entsteht.
1 zeigt ein Funktionsschaltbild eines Beispiels eines Navigationssystems.
2 ist eine erläuternde Darstellung des Grenzbereiches.
3 zeigt den Übergang der Maschenlandform.
4 zeigt eine Monitordarstellung.
5 zeigt ein Beispiel des modifizierten Ebenenbereiches.
6 ist eine erläuternde Darstellung der ersten Ausführungsform.
7 ist ein Blockschaltbild der Konfiguration der ersten Ausführungsform.
8 ist eine erläuternde Darstellung der zweiten Ausführungsform.
9 zeigt das Verfahren der Bildung der dreidimensionalen Grundstraßendaten (wenn sowohl der Startpunkt wie auch der Endpunkt bekannt sind).
10 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens der Bildung der dreidimensionalen Untergrundstraßendaten (wenn entweder der Startpunkt oder der Endpunkt bekannt sind).
11 ist eine erläuternde Darstellung der Interpolation.
12 ist ein Diagramm der bei der Erfindung veranschaulichten Straße.
13 ist ein Blockschaltbild des üblichen Systems.
14 ist eine erläuternde Darstellung der Landformdaten (Höhendaten).
15 ist eine beispielhafte Darstellung der Perspektivprojektionsumwandlungsverarbeitung.
16 ist eine Konzeptdarstellung der Ansicht der Maschenlandform.
17 zeigt eine Monitordarstellung unter Verwendung eines üblichen Systems.
18 ist eine erläuternde Darstellung der zweidimensionalen Straßendaten.
19 ist eine Veranschaulichung einer Straße im Bodenbereich, wie sie vom konventionellen System gezeigt wird.
1 zeigt ein Funktionsblockschaltbild des Navigationssystems, dessen Aufbau nur bezüglich der unterschiedlichen Punkte gegenüber einem konventionellen System beschrieben sei. Insbesondere sind der Inhalt, den der Kartendatenspeicher 1 und der Landformdatenspeicher 2 gespeichert haben, sowie das Verfahren der Bildung der zweidimensionalen Vogelperspektive dieselben wie beim üblichen System, auf dessen Erläuterung hier verzichtet wird, jedoch wird das Verfahren der Bildung der dreidimensionalen Vogelperspektive erläutert.
Zunächst berechnet nach dem Holen der Höhendaten im Ebenenbereich A gemäß 2 aus dem Landformdatenspeicher 2 die Bezugshöhenwertbildungseinrichtung 6 den Mittelwert der Höhendaten im Ebenenbereich und gibt dann den Mittelwert des Bezugshöhenwertes an die Höhendatenänderungseinrichtung 7 weiter.
Nach dem Holen der Höhendaten im Bodenbereich B aus dem Landformspeicher 2 ändert dann die Höhendatenänderungseinrichtung 7 alle Höhenwerte im Ebenenbereich A zu 0 und führt dabei die Berechnung der Subtrahierung des gegebenen Bezugshöhenwertes von dem Höhenwert im Bodenbereich B durch. Dadurch werden alle Höhenwerte im Bodenbereich für den Bezugshöhenwert niedrig.
Als nächstes werden von den Höhendaten als die berechneten Ergebnisse nur die an den Ebenenbereich (wie später erläutert wird) angrenzenden Höhendaten auf „0" geändert und die geänderten Ergebnisse werden der Dreidimensional-Kartendaten-Bildungseinrichtung 8 zugeführt. Wenn beispielsweise die Höhendaten „103", „102", „104" und „98" zum Bodenbereich B gehören, dann grenzen die Höhendaten „103" und „102" an den Ebenenbereich an. Ist der Bezugshöhenwert „100", dann ändert die Höhendatenänderungseinrichtung 7 die Höhendaten „103" in „0", die Höhendaten „102" in „0", die Höhendaten „104" in „4" und die Höhendaten „98" in „2", wovon Ergebnisse an die Dreidimensional-Kartendatenbildungseinrichtung 8 gegeben werden.
Die Höhendaten der durch die schwarzen Kreise auf der Grenzlinie α in 2 dargestellten Punkte sind als dem Ebenenbereich benachbarte Höhendaten definiert.
Die folgenden Schritte sind die gleichen wie beim üblichen System mit Ausnahme des Schrittes der Verwendung der gemäß oben geänderten Werte als die Höhendaten im Bodenbereich B. D. h., die Dreidimensional-Kartendatenbildungseinrichtung 8 holt die zweidimensionalen Kartendaten im Bodenbereich B aus dem Zweidimensional Kartenspeicher 1 und bildet die dreidimensionale Karte aufgrund der zweidimensionalen Kartendaten und der Höhendaten der geänderten Ergebnisse, und dann führt die Dreidimensional-Vogelperspektiven-Bildungseinrichtung 4 die Umwandlung aus der dreidimensionalen Landkarte für die perspektivische Projektion des Display- Koordinatensystems durch. Auf diese Weise werden dreidimensionale Vogelperspektivendaten gebildet.
Gemäß dem obigen Verfahren werden beispielsweise bei der in 3(a) gezeigten Maschenlandform die relativen Höhenwerte niedrig, weil der Referenzhöhenwert von jedem Wert sowohl im Ebenenbereich A wie auch im Bodenbereich B subtrahiert wird, wie aus 3(b) ersichtlich ist. Daher werden sowohl die zweidimensionale Vogelperspektive wie auch die dreidimensionale Vogelperspektive kontinuierlich dargestellt (s. 4).
Darüber hinaus, dass die Landform im Ebenenbereich kontinuierlich mit der Landform im Bodenbereich ist, wird eine sich vom Ebenenbereich zum Bodenbereich verlaufende Straße dargestellt, weil die Straße im Ebenenbereich kontinuierlich mit der Straße im Bodenbereich verläuft.
In diesem Beispiel ist der Mittelwert der Höhendaten im Ebenenbereich A als Bezugshöhenwert definiert, aber es erübrigt sich zu sagen, dass der Mittelwert der Höhendaten im Grenzbereich C zwischen dem Ebenenbereich A und dem Bodenbereich als Referenzhöhenwert definiert werden kann. Der Grenzbereich C lässt sich definieren als Bereich innerhalb der speziellen Größe von einer Grenzlinie A zwischen dem Ebenenbereich A und dem Bodenbereich B.
Auch sollten die Höhendaten „98" im Bodenbereich B in der obigen Beschreibung auf „–2" geändert werden, im Fall der geänderten Höhendaten ist dies jedoch ein negativer Wert, der auf „0" geändert werden kann.
Obwohl das Verfahren der Bildung der zweidimensionalen Vogelperspektive das gleiche wie beim üblichen System ist (speziell bezüglich der Änderung aller Höhendaten im Ebenenbereich A auf 0), kann darüber hinaus das Verfahren sich so ändern, dass die zweidimensionale Vogelperspektive gebildet wird, nachdem der Bezugshöhenwert zum Ebenenbereich A hinzu addiert ist. Mit anderen Worten, selbst wenn der Schritt der Veränderung eines selben Wertes durch Addieren des Bezugshöhenwertes zum Ebenenbereich A anstatt einer Subtraktion vom Bezugshöhenwert von den Höhendaten des Bodenbereiches B durchgeführt wird, ist es möglich, dieselbe Wirkung wie oben zu erhalten.
Weiterhin wird bei diesem Beispiel die zweidimensionale Vogelperspektive auf der unteren Seite des Monitors dargestellt, während die dreidimensionale Vogelperspektive auf der Oberseite des Monitors gezeigt wird. Ein Benutzer kann jedoch den dargestellten Bereich, wie diese Vogelperspektiven, auf dem Monitor unter Verwendung der Betätigungseinrichtung 10 ändern. D. h., dass der spezielle Bereich (beispielsweise innerhalb eines Radius von 100 m) von dem Standpunkt des Benutzers in zweidimensionaler Vogelperspektive dargestellt werden kann, und der Bereich weiter entfernt von dem speziellen Bereich kann in dreidimensionaler Vogelperspektive gezeigt werden. Um in diesem Falle die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, wird der runde Ebenenbereich C gemäß 5(a) und 5(b) vorzugsweise in einen rechteckigen Bereich R umgewandelt, der den runden Ebenenbereich C enthält. Hier hat der rechteckige Bereich R Scheitelpunkte, welche die Kreuzungen der Breite und der Länge darstellen. Damit ist es leicht, die Ortsdaten zu extrahieren. Und selbst wenn der rechteckige Bereich R nicht durch Linien gebildet wird, die parallel zur Breite und Länge sind, wie 5(a) zeigt, genügt es, dass der rechteckige Bereich nur Scheitelpunkte enthält, welche die Kreuzungen der Breite und der Länge umfassen, wie es 5(b) zeigt.
Es braucht nicht gesagt zu werden, dass anstelle des Navigationssystems ein System, welches Landkartendaten auf dem Monitor anzeigt, von dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel Gebrauch machen kann.
Bei der vorstehenden Beschreibung können die aus dem zweidimensionalen Kartendatenspeicher 1 erhaltenen zweidimensionalen Daten oder die aus dem Landformdatenspeicher 2 erhaltenen Höhendaten in die Bezugshöhendatenbildungseinrichtung 6 und die Höhendatenveränderungseinrichtung 7 unter Durchlaufen der Kommunikation eingegeben werden. Weil das System nur die Kartendaten und die Höhendaten des erforderlichen Bereiches verarbeitet, kann somit die Konfiguration des Systems vereinfacht werden.
(Ausführungsform 1)
7 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Eines der Verfahren, den Ebenenbereich A kontinuierlich mit dem Bodenbereich B zu machen, wie es 6 zeigt, besteht darin, die Punkte im Bodenbereich auf dem Monitor nach unten zu bewegen. Um beispielsweise die Höhendifferenz zwischen dem Punkt a₀ im Ebenenbereich A und dem Punkt a₁ im Ebenenbereich B einzuebnen, wird der Punkt a1 nach unten zum Punkt a₀ gezogen, und beide Punkte werden auf den Punkt a₀ gesetzt. Der Punkt a₂ befindet sich an der Ecke der nächsten Masche auf der der Grenze abgewandten Seite, und die nächsten Punkte a₃... werden auf dem Monitor in dem bestimmten Verhältnis zur Bewegungsgröße des Punktes a₁ herauf oder hinunter geschoben. Das Bewegungsverhältnis jedes Punktes lässt sich verringern, wenn der Punkt sich von der Grenze entfernt. Ohne Änderung des Höhenwertes an der Oberseite T₀ ist es daher möglich, den Ebenenbereich A und den Bodenbereich B in Kontinuität zu bringen.
Die oben beschriebene Verarbeitung lässt sich durch die Höhendatenänderungseinrichtung 17 durchführen, wie 6 zeigt. Zunächst ändert die Höhendatenänderungseinrichtung 70, nachdem sie die Höhendaten im Bodenbereich B aus dem Landformdatenspeicher 2 geholt hat, die Höhenwerte im Ebenenbereich auf 0, wie die Höhendatenänderungseinrichtung 7. Danach stellt die Höhendatenänderungseinrichtung 70 die Höhendifferenz h₀ zwischen dem Punkt a₀ im Ebenenbereich A und dem Punkt a₁ im Bodenbereich B fest. Die Berechnung erfolgt für den Höhenwert jedes interpolierten Punktes, und der Wert wird auf Grundlage der Höhendifferenz h₀ auf der der Grenze abgewandten Seite (welche durch eine Ecke der Maschenlandform dargestellt wird) korrigiert. Ferner erfolgt die Verarbeitung zwischen den Punkten a₁₀ und a₁₁, den Punkten a₂₀ und a₂₁..., die bei jeder speziellen Distanz in Richtung der Grenzlinie α liegen, in gleicher Weise, und die so berechneten Werte werden der Dreidimensional-Kartendatenbildungseinrichtung 8 zugeführt.
(Ausführungsform 2)
Die zweite Ausführungsform der Erfindung sei nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.
8 ist ein Funktionsblockschaltbild des Navigationssystems, welches die Erfindung benutzt. Die folgende Konfiguration wird anhand der vom üblichen System unterschiedlichen Punkte erläutert.
Zunächst ist die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung 21 mit dem Zweidimensionalgrundstraßendatenspeicher 21a versehen und speichert die zweidimensionalen Grundstraßendaten, welche von den Straßenkomponentenpunkten gebildet werden, wie 18 veranschaulicht. Wird der Gehalt dieser Ausführung bei dem in 1 gezeigten System angewandt, dann kann die Zweidimensional-Straßendatenspeichereinheit 21 die selbe wie die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinheit 1 sein.
Der Landformdatenspeicher 2 speichert die Landformdaten (die Maschenlandform) addiert mit dem Höhenwert einer Kreuzung von Breite und Länge wie oben beschrieben.
Dieses System ist auch mit der Dreidimensional-Grundstraßendaten-Bildungseinheit 23 zur Bildung der dreidimensionalen Grundstraßendaten auf Grundlage der zweidimensionalen Grundstraßendaten versehen, und die Einrichtung bildet die dreidimensionalen Grundstraßendaten auf folgende Weise.
Wenn, wie in den 11 oder 19 veranschaulicht ist, die zweidimensionalen Straßendaten in dem dargestellten Bereich auf dem Monitor die Straßenkomponentenpunkte 71, 72, 73 und 74 sind (diese Punkte sind durch schwarze Vierecke dargestellt), dann kann die Grundstraße selbst dann, wenn diese Straßenkomponentenpunkte miteinander durch eine gerade Linie verbunden sind, nicht entlang der Hügelform der Maschenlandform beschrieben werden.
Daher verbindet die Dreidimensional-Grunddaten-Bildungseinrichtung 23a die Straßenkomponentenpunkte 71, 72, 73 und 74 untereinander durch eine gerade Linie, und die Kreuzungspunkte 75, 76, 77, 78 und 79 (die durch weiße Quadrate gekennzeichnet sind) der geraden Linie mit der Maschengrenzenlinie werden als die Straßenkomponentenpunkte interpoliert, wie 15 zeigt. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, die Grundstraße längs der Wellung der Maschenlandform zu beschreiben, wie aus 12 hervorgeht.
Da bei dieser Ausführung die Landformdaten die Maschenlandform voraussetzen, erfolgt die Interpolation auf der Grenzlinie der Masche, aber die zu interpolierenden Punkte können gemäß dem Typ der Landformdaten interpoliert werden.
Wenn Straßen längs der Landform der Grundfläche wie oben beschrieben als Ergebnis der Verbindung von Straßenkomponentenpunkte der zweidimensionalen Grundstraßendaten miteinander beschrieben werden könnten, dann würden Untergrundstraßen, wie Tunnel, auf der Grundoberfläche erscheinen.
Daher können die in der Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung gespeicherten zweidimensionalen Straßendaten mit einer „Untergrundstraßenmarkierung" versehen werden, die durch EIN/AUS-Anzeige gekennzeichnet wird und angibt, ob der Straßenkomponentenpunkt unter der Grundfläche liegt oder nicht. Wenn beispielsweise der Punkt 2 (100, –100), der mit dem Punkt 3 verbunden ist, unter der Grundoberfläche liegt, wobei dieser Punkt zur ROUTE 16 gehört, dann wird der Punkt 2 durch die Zweidimensional-Untergrundstraßendaten wie (2, 100, –100, ROUTE 16, 3, EIN) dargestellt.
Wenn die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung 21 die Grundstraßendaten und die Untergrundstraße getrennt speichern kann, dann kann sie so konfiguriert werden, dass die zweidimensionalen Straßendaten nicht mit der Untergrundstraßenmarkierung versehen werden. Mit anderen Worten, wenn die Konfiguration so aussieht, dass die Zweidimensional-Straßendaten-Speichereinrichtung 21a sowohl die Zweidimensional-Grundstraßendaten-Speichereinrichtung 21 zum Speichern der zweidimensionalen Grundstraßendaten als auch die Zweidimensional-Unterstraßendaten-Speichereinrichtung 21b zum Speichern der zweidimensionalen Untergrundstraßendaten aufweist, dann müssen die zweidimensionalen Straßendaten nicht mit der Untergrundstraßenmarkierung versehen werden.
Darüber hinaus ist die Dreidimensional-Straßendaten-Bildungseinrichtung 23 so konfiguriert, dass sie die Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung 23b aufweist. Die Arbeitsweise der Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung 23b wird im Folgenden erläutert.
9(a) ist eine xy-Ebenen-Darstellung des dreidimensionalen Raums, der über drei Achsen konstruiert ist, nämlich einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse, und eine Perspektive von der x-Achsenrichtung darstellt. Man sieht, dass die zweidimensionalen Straßendaten (Straßenkomponentenpunkte) in dem dargestellten Bereich Straßenkomponentenpunkte 80 bis 83 und 87 bis 89 aufweist, bei welchem die Untergrundstraßenmarkierungen AUS sind, und Straßenkomponentenpunkte 84 bis 86, bei denen die Untergrundstraßenmarkierungen EIN sind. Nun addiert die Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung 23b die dem Höhenwert entsprechende z-Koordinate zu den Straßenkomponentenpunkten 84 (x1, y1), 85 (x2, y2) bzw. 86 (x3, y3) und gewinnt die Dreidimensional-Straßenkomponentenpunkte 84' (x1, y1, z1), 85' (x2, y2, z2) und 86' (x3, y3, z3). Durch Verbinden der dreidimensionalen Straßenkomponentenpunkte 84' und 85', 85' und 86' durch eine gerade Linie kann man die dreidimensionalen Untergrundstraßendaten bilden.
Da in diesem Falle die Straßenkomponentenpunkte 84 und 86 Startpunkt und Endpunkt einer Untergrundstraße sind und auf der Untergrundoberfläche liegen, können diese Höhenwerte z1 und z3 nach dem üblichen Verfahren berechnet werden. Aber das Verfahren zur Berechnung des Höhenwertes des Straßenkomponentenpunktes 5, der unter Grund liegt, ist neu, d. h., weil der Landformdatenspeicher 2 übliche Landformdaten wie oben gespeichert hat (Höhenwert über Grund) müssen die Höhendaten z2 des unter Grund liegenden Straßenkomponentenpunktes 85 nach dem neuen Verfahren berechnet werden.
Wenn bei der Erfindung sowohl der Startpunkt als auch der Endpunkt der Untergrundstraße bereits bekannt sind (was später beschrieben wird) dann sollte der Höhenwert der unter Grund liegenden Straßenkomponentenpunkte aufgrund der Start- und Endpunkt verbindenden Linie berechnet werden. Speziell sucht die Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung 23b zuerst eine gerade Linie, dargestellt durch eine Gleichung 1, welche den Straßenkomponentenpunkt 84 (x1, y1) des Startpunktes der Untergrundstraße mit dem Straßenkomponentenpunkt 86 (x3, y3) des Endpunktes der Untergrundstraße verbindet, und sucht als nächstes einen Punkt 90 (x4, y4), der auf der geraden Linie und am nächsten zum Straßenkomponentenpunkt 85 (x2, y2) liegt. Weiterhin wird entsprechend dem Punkt 90 (x4, y4) die durch Gleichung 2 gegebene Berechnung durchgeführt, und das berechnete Ergebnis „Z" wird als Höhenwert z2 des Straßenkomponentenpunktes 85 definiert (in Gleichung 2 wird „A" definiert als Abstand vom Straßenkomponentenpunkt 84 zu 90 und „B" als Abstand vom Straßenkomponentenpunkt 86–90). Gleichung 1
Gleichung 2
Der durch die Gleichung 2 gesuchte Wert Z bedeutet einen Punkt, der auf einer geraden Linie liegt, welche die dreidimensionalen Straßenkomponentenpunkte 84' (x1, y1, z1) und 86' (x3, y3, z3) verbindet und ein Äquivalenz zum Höhenwert des Punktes mit derselben x-Koordinate und y-Koordinate wie der Punkt 90 (x4, y4) hat. Der Höhenwert z2 des Straßenkomponentenpunkts 85 sollte aufgrund der oben genannten Berechnungen ermittelt werden, weil der Straßenkomponentenpunkt 85 immer auf der geraden Linie liegt, welche die Straßenkomponentenpunkt 84 und 86 verbindet, wie aus der xy-Ebenendarstellung in 9(b) ersichtlich ist.
Wenn andererseits entweder ein Startpunkt oder ein Endpunkt der Untergrundstraße bekannt ist (wie noch beschrieben wird), dann kann der Höhenwert des unter Grund liegenden Straßenkomponentenpunktes aufgrund des Höhenwertes des Grundes entsprechend dem Straßenkomponentenpunkt berechnet werden.
Beispielsweise sind die Höhenwerte der unter Grund liegenden Straßenkomponentenpunkte 93 und 94 gleich einem Wert wie jeder Höhenwert der Punkte 95 und 96; diese Punkte haben die gleiche x-Koordinate und y-Koordinate der Punkte 93 bzw. 94 und liegen auf Grund, und es erfolgt eine Multiplikation durch einen Reduktionsfaktor („0,7” wie in 10 beispielsweise gezeigt).
Anstatt der Multiplikation jedes Höhenwertes der Punkte 95 und 96 durch den Reduktionskoeffizient kann von den Punkten 95 und 96 ein spezifischer Wert subtrahiert werden. D. h., das Verfahren der Berechnung des Höhenwertes des unter Grund liegenden Straßenkomponentenpunktes kann andere Verfahren aufgreifen, falls es möglich ist, einen kleineren Wert als den Höhenwert des Grundes entsprechend dem Straßenkomponentenpunkt zu erhalten.
Die Arbeitsweise bestimmt sich bei der obigen Beschreibung abhängig von der Information, ob der Startpunkt und der Endpunkt der Untergrundstraße bereits bekannt sind oder nicht. Diese Information beinhaltet, ob der Startpunkt und der Endpunkt im (nicht dargestellten) Arbeitsspeicher gespeichert sind oder nicht. D. h., der zweidimensionale Straßendatenspeicher 21 speichert sowohl den Startpunkt als auch den Endpunkt richtig, aber die zweidimensionalen Straßendaten, die im Arbeitsspeicher der Dreidimensional-Untergrundstraßendaten-Bildungseinrichtung 23b enthalten sind, sind nur Daten, welche für die Anzeige nötig sind. Demnach besteht eine Möglichkeit, dass der Arbeitsspeicher nur einen, also den Startpunkt oder den Endpunkt, speichert. Weil selbst in diesem Fall die Untergrundstraßendaten mühelos gebildet werden müssen, muss die Arbeitsweise anders als oben sein.
Wird die Erfindung so konfiguriert, dass sich die Grundstraßendaten von den Untergrunddaten unterscheiden, wie oben, dann ist es möglich, nicht nur die Grundstraßendaten, sondern auch die Untergrundstraßendaten anzuzeigen. Die Konfiguration ist so, dass die Interpolation auf die maschenförmige Grenze erfolgt, so dass die Grundstraßendaten mit der Hügelform der Maschenlandschaftsform dargestellt werden können.

Claims

Landkartendarstellungssystem zum Zeigen einer Landkarte aufgrund der momentanen Position eines Benutzers, mit: einer Datenspeichereinrichtung zum Speichern von Landkarten in Form zweidimensionaler Koordinaten und eines Höhenwertes für jedes Paar zweidimensionaler Koordinaten, wobei die dargestellte Landkarte einen Ebenenbereich A als zweidimensionale Vogelperspektive aufweist, die durch Perspektivenverarbeitung von in zweidimensionalen Koordinaten in dem Bereich dargestellten Landkartendaten abgeleitet ist, und wobei die dargestellte Landkarte ferner einen Bodenbereich (B) als dreidimensionale Vogelperspektive enthält, die durch Perspektivverarbeitung von dreidimensionalen Landkartendaten in dem Bereich abgeleitet ist durch Addieren von Höhenwerten zu mehreren Punkten der durch die zweidimensionalen Koordinaten dargestellten Landkartendaten, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner aufweist Höhendatenänderungsmittel (7), welche die Höhendifferenz zwischen jedem Punkt an der Grenze des Ebenenbereiches (A) und dem entsprechenden Punkt auf der Grenzlinie des Bodenbereiches (B) feststellt, um die Höhenwerte auf der Grenze des Bodenbereiches (B) so zu verändern, dass sie zwangsläufig gleich den Höhenwerten der entsprechenden Punkten auf der Grenze des Ebenenbereichs (A) werden, und um graduell andere Höhenwerte in dem Bodenbereich (B) in einem bestimmten Verhältnis jeder Höhendifferenz verringern, wobei das spezielle Verhältnis vom Abstand von der Grenze des Ebenenbereiches (A) abhängt, um Kontinuität zwischen dem Ebenenbereich (A) und dem Bodenbereich (B) zu erhalten.
Landkartendarstellungssystem nach Anspruch 1, bei dem die von dem System zu verwendenden zweidimensionalen Landkartendaten oder Höhenwerte über Kommunikation zu dem System übertragen werden.
Landkartendarstellungssystem nach Anspruch 1, bei welchem eine dreidimensionale Grundstraßendatenbildungseinrichtung (23a) Straßenkomponentenpunkte mit einer geraden Linie verbindet, und wobei die Kreuzungspunkte der die Straßenkomponentenpunkte verbindenden geraden Linie mit Längen- oder Breitenlinien ebenfalls als Straßenkomponentenpunkte interpoliert werden.
Landkartendarstellungsverfahren zur Darstellung einer Landkarte aufgrund der momentanen Position eines Benutzers unter Verwendung von Landkartendaten in Form zweidimensionaler Koordinaten und eines Höhenwertes für jedes Paar zweidimensionaler Koordinaten, wobei die dargestellte Landkarte aufweist, einen Ebenenbereich (A) in Form zweidimensionaler Vogelperspektive, die durch Perspektivenverarbeitung von durch zweidimensionale Koordinaten in dem Bereich dargestellte Landkartendaten abgeleitet sind, und wobei die dargestellte Landkarte ferner einen Bodenbereich (B) in Form einer dreidimensionalen Vogelperspektive aufweist, welche durch Perspektivverarbeitung von dreidimensionalen Landkartendaten in dem Bereich abgeleitet ist durch Hinzufügen von Höhenwerten zu mehreren Punkten der in zweidimensionale Koordinaten dargestellten Landkartendaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin umfasst: einen Schritt zur Feststellung der Höhendifferenz zwischen einem Punkt auf der Grenze des Ebenenbereiches (A) und dem entsprechenden Punkt auf der Grenze des Bodenbereiches (B) und einen Schritt der Veränderung des Höhenwertes auf der Grenze des Bodenbereiches (B) derart, dass er zwangsläufig gleich dem Höhenwert des entsprechenden Punktes auf der Grenze des Ebenenbereiches (A) wird, und dass andere Höhenwerte im Bodenbereich (B) in einem bestimmten Verhältnis jeder Höhendifferenz graduell verringert werden, wobei das spezielle Verhältnis vom Abstand von der Grenze des Ebenenbereiches (A) abhängt, um Kontinuität zwischen dem Ebenenbereich (A) und dem Bodenbereich (B) zu erhalten.