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Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das
Kodieren eines Strassennetzes zu Navigationszwecken und
auf ein Strassennetz-Navigationssystem, beinhaltend
derartige Verfahren.
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Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 323 229 beschreibt
ein derartiges Verfahren.
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Streckenführungssysteme in Autos sind bekannt, in welchen
ein Strassenenenetz, bestehend aus einem Verbundsystem von
Strassen und Strassenkreuzungen, in der Form einer sog.
gerichteten graphischen Darstellung kodiert ist, wobei
ein Suchalgorithmus für die kürzeste Strecke auf der
gerichteten graphischen Darstellung verwendet wird, um
einen Navigationspfad durch das Strassennetz zu bestimmen.
In derartigen Systemen wird die gerichtete graphische
Darstellung derart definiert, indem ein Knoten- oder
Scheitelpunkt zu jeder der Strassenkreuzungen zugeordnet
wird und einer oder mehrere gewichtete Bogenlinien
entsprechend jeder der Strassen, welche die
Strassenkreuzungen verbindet. Währenddem derartige Systeme normalerweise
ausreichen, können sie jedoch z.B. Reisezeitdifferenzen
nicht direkt berücksichtigen, die infolge verschiedener
Abzweigbewegungen entstehen können, d.h. normalerweise
wird mehr Zeit benötigt, um nach rechts abzubiegen als
nach links, sowie Probleme im Zusammenhang beschränkter
Abbiegebewegungen, d.h. Rechtsabbiegungen können in
Strassen mit Gegenverkehr verboten sein. (Gilt
normalerweise
für Linksverkehr, beispielsweise in England!). Der
normale Weg, diese speziellen Umstände zu
berücksichtigen, besteht im Speichern dieser Informationen, sagen wir
auf einer Sichttabelle, die als Teil des Suchalgorithmus
für das Bestimmen der minimalen Route zu konsultieren
ist, der verwendet wird, um eine Route durch ein
Strassennetz zu bestimmen. Dies bedingt notwendigerweise mehr
Speicherplatz und kann die Zeit erhöhen, die notwendig
ist, um die notwendige Route durch das Strassennetz zu
bestimmen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes Verfahren zum Kodieren eines Strassenentzes
vorzuschlagen, in welchem gerichtete graphische
Darstellungen verwendet werden, welches automatisch die vorab
erwähnten speziellen Umstände berücksichtigt.
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Gemäss einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren zum Kodieren eines Strassennetzes zu
Navigationszwecken vorgeschlagen, umfassend den Schritt des
Erzeugens einer graphischen Darstellung in bezug auf das
besagte Strassennetz, wobei die besagte gerichtete
graphische Darstellung einen Knoten- oder einen
Scheitelpunkt aufweist, entsprechend jeder der Strassen von
besagtem Strassennetz, einen oder mehrere gewichtete
Bogenlinien, entsprechend jeder der besagten
Strassenkreuzungen von besagtem Netz, verbindend die besagten Knoten-
oder Scheitelpunkte.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante für das
Ausführen der vorliegenden Erfindung, gemäss dem vorab
erwähnten Aspekt, ist jeder Knoten- oder Scheitelpunkt
definiert als liegend an einem Ende der Strasse, welcher er
zugeordnet ist, und jede gewichtete Bodenlinie ist
definiert, um einen Bogenlinienabschnitt zu beinhalten
entsprechend der jeweiligen Strassenkreuzung, und einen
weiteren Bogenlinienabschnitt zugehörig zu einer Strasse,
welche bei besagter Kreuzung endet.
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Gemäss einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein Strassennetznavigationssystem vorgeschlagen,
umfassend Mittel für das Erzeugen einer gewichteten
graphischen Darstellung in bezug auf das Strassenentz in
Übereinstimmung mit dem Verfahren, gemäss dem vorab
erwähnten einen Aspekt der vorliegenden Erfindung, und
Mittel für das Durchführen eines Suchalgorithmus für eine
kürzeste Strecke, basierend auf besagter gerichteten
graphischen Darstellung für die Bestimmung einer
Navigationsroute durch das besagte Strassennetz.
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Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung wird
nun beispielsweise unter Bezug auf die beigefügten
Figuren beschrieben, in welchen:
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Fig. 1 in Diagrammdarstellung ein typisches Strassenentz
darstellt;
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Fig. 2 eine gerichtete graphische Darstellung in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt,
entsprechend dem Strassennetz von Fig. 1.
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In Fig. 1 ist ein typisches Strassennetz dargestellt, in
welchem zum Zweck der voliegenden Erfindung angenommen
wird, dass es aus vier Strassenkreuzungen J1 bis J4
besteht und zehn Verbindungsstrassen R1 bis R10. Weiter
wird angenommen, dass die Strassen R1 bis R3 und R6 bis
R8 Strassen mit gegenseitigem Verkehr, d.h. mit
Gegenverkehr, sind, und dass die Strassen R4 und R9
Einbahnstrassen nordwärts, und dass die Strassen R5 und R10
Einbahnstrassen südwärts sind. Ebenfalls wird angenommen, dass
Rechtsabbiegeverbote von der Strasse R9 zur Strasse R7
und von der Strasse R5 zur Strasse R7 bestehen, angegeben
durch Rechtsabbiegeverbotsignale 5 (gilt für
Linksverkehr!).
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In Fig. 2 ist eine gerichtete graphische Darstellung in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und
entsprechend dem Strassennetz von Fig. 1 dargestellt. Die
gerichtete graphische Darstellung von Fig. 2 umfasst zehn
Scheitelpunkte bzw. Knotenpunkte V1 bis V10, welche den
jeweiligen Strassen R1 bis R10 entsprechen. Benachbarte
der Scheitelpunkte V1 bis V10 sind untereinander
verbunden durch gewichtete Bogenlinien, entsprechend jeder der
Kreuzungen J1 bis J4 und welche mit A bezeichnet sind in
Kombination mit einer Verbindungsnummer, welche die
Scheitelpunkte bzw. Knotenpunkte bezeichnet, die durch
die entsprechenden Bogenlinien miteinander verbunden sind
und die die effektive Richtung der jeweiligen Bogenlinie
angibt. Damit ist die gewichtete Bogenlinie, welche der
Kreuzung J1 entspricht und welche sich vom Scheitelpunkt
V1 zum Scheitelpunkt V2 erstreckt (entsprechend den
Strassen R1 zu R2) mit A1-2 bezeichnet und die gewichtete
Bogenlinie, welche der Kreuzung J4 entspricht und welche
sich vom Scheitelpunkt bzw. Knotenpunkt V5 zum
Knotenpunkt V10 erstreckt (entsprechend den Strassen R5 zu
R10), ist mit A5-10 bezeichnet. Es ist offensichtlich,
dass z.B. aufgrund der Tatsache, dass die Strassen R5 und
R10 Einbahnstrassen sind, nur eine einzige gewichtete
Bogenlinie (A5-10) sich zwischen dem Knotenpunkt V5
(entsprechend
der Strasse R5) und Knotenpunkt V10
(entsprechend der Strasse R10) erstreckt. Ebenso ist infolge des
Rechtsabbiegeverbotes von Strasse R9 zu Strasse R7 keine
gewichtete Bogenlinie vom Scheitelpunkt bzw. Knotenpunkt
V9 zum Knotenpunkt V7 eingezeichnet, und entsprechend
infolge des Rechtsabbiegeverbotes (Linksverkehr!) von
Strasse R5 zu Strasse R7 ist keine gewichtete Bogenlinie
vom Knotenpunkt V9 zum Knotenpunkt V7 angegeben. Auf
diese Art und Weise können Behinderungen oder Verbote, wie
die verbotenen Abbiegebewegungen, direkt in der
gerichteten graphischen Darstellung von Fig. 2 berücksichtigt
werden.
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Aus dem vorgehenden Beispiel ergibt sich, dass die
Scheitelpunkte bzw. Knotenpunkte V1 bis V10 den jeweiligen
Strassen R1 bis R10 entsprechen, und man kann z.B. von
der Annahme ausgehen, dass sie auf halber Strecke, d.h.
im Mittelpunkt der jeweiligen Strasse, angeordnet sind.
In diesem Falle besteht jede gewichtete Bogenlinie A aus
einem ersten Bogenlinienabschnitt, der der Reisezeit vom
Mittelpunkt von einer Strasse entspricht, einem zweiten
Bogenlinienabschnitt, der der Reisezeit entspricht, um
eine Kreuzung zwischen benachbarten Strassen zu
überqueren, und einem dritten Bogenabschnitt, der der Reisezeit
entspricht zum Mittelpunkt der benachbarten Strasse.
Währenddem es theoretisch möglich ist, dass z.B. eine
Strasse in einer Richtung blockiert ist, so wird dadurch die
Gewichtung von mindestens zwei gewichteten Bogenlinien
beeinflusst. Wenn z.B. Strasse R2 in Fig. 1 blockiert ist
zwischen den Kreuzungen J1 und J2, so wird die Gewichtung
der Bogen A1-2 und A2-3 beeinflusst und sie muss geändert
werden, um ein aktualisiertes Gewichtungssystem
aufrechtzuerhalten.
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Dies kann dadurch erreicht werden, indem angenommen wird,
dass jeder der Scheitelpunkte V1 bis V10 an einem Ende
von dessen jeweiliger Strassen existiert, sodass jede
gewichtete Bogenlinie nur aus einem ersten Abschnitt
besteht entsprechend der Reisezeit dieser Strasse, und
einem zweiten Abschnitt, der der Reisezeit entspricht, um
eine Kreuzung zu überqueren. Falls eine bestimmte Strasse
in einer Richtung blockiert ist, muss auf diese Art und
Weise nur eine einzige gewichtete Bogenlinie verändert
werden. Damit können Reisezeitveränderungen infolge
unterschiedlicher Strassenbedingungen auf einfachere Art
berücksichtigt werden, und es können ebenfalls
Reisezeitunterschiede infolge unterschiedlicher Abbiegebewegungen
bei den Kreuzungen J1 bis J4 in den jeweilig gewichteten
Bogenlinien berücksichtigt werden.
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Wenn eine gewichtete graphische Darstellung von der Form
von Fig. 2 einmal erstellt worden ist, kann eine Computer
Software Routine in bekannter Art und Weise erzeugt
werden, um eine minimale Route durch das Strassennetz von
Fig. 1 zu bestimmen. Minimale Routensuchalgorithmen sind
bekannt, z.B. aus einem Bericht von E.W. Dykstra mit dem
Titel "A note on two problems in connection with graphs",
veröffentlicht in Numerische Mathematik 1, (1959), Seiten
269-271; aus einem Artikel von M. Pollak und W. Wiebenson
mit dem Titel "Solutions of the shortest route problem",
veröffentlicht in Operations Research 8, 1960, Seiten
224-230; und aus einem Artikel von Randolf W. Hall mit
dem Titel "The fastest path through a network with random
time- dependent travel times", veröffentlicht in
Transportation Science, Vol. 20, No. 3, August, 1966.