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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen und Abspeichern ergänzender
digitalisierter Weginformationen mit einem Navigationssystem sowie
ein Navigationssystem mit einer Recheneinheit, mit einer Speichereinheit
zum Zugriff auf digitalisierte Weginformationen, und mit Wegerfassungsmitteln.
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Navigationssysteme
sind hinreichend bekannt, die basierend auf einer digitalen Karte
einem Fahrer präzise
Fahranweisungen geben, um ihn zu einem vorher ausgewählten Ziel
zu führen.
Die momentane Position des Fahrzeugs wird mit Wegerfassungsmitteln,
insbesondere mit Ortungssystemen, Radumdrehungszählern und Lenkwinkelmessmitteln erfasst.
Die Routenführung
funktioniert jedoch nur, wenn sowohl der Startpunkt als auch der
Zielpunkt in dem Datenmaterial der digitalen Karte enthalten sind. Andernfalls
ist eine Navigation nur durch Angabe der Himmelsrichtung (Kompassfunktion)
und der Entfernung (Luftstrecke) zum Ziel realisierbar. Die Ausgabe von
Fahranweisungen und zusätzlichen
Informationen, wie z. B. Reststrecke und erwarteter Ankunftszeit,
ist in diesen Fällen
nicht mehr möglich.
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Das
Problem der herkömmlichen
Navigationssysteme ist somit, dass die Fähigkeit der Zielführung durch
die Vollständigkeit
und Aktualität der
digitalen Karte limitiert ist. Zudem ist in Ländern, für die das Straßennetz
noch nicht digitalisiert wurde, das Navigationssystem bestenfalls
eine Orientierungshilfe. Auch innerhalb eines digitalisierten Straßennetzes
bleiben zudem weite Bereiche für
eine Zielführung
unerreichbar, da eine vollständige
digitale Erfassung des Straßennetzes
auch zukünftig
kaum realisierbar ist.
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DE 42 30 299 A1 offenbart
ein Verfahren zur automatischen Erfassung von Wegstreckendaten mittels
eines Fahrzeugnavigationssystems, bei dem Weg- und darüber hinaus
auch Winkelinkremente über
einen vorgegebenen Beobachtungszeitraum seit einer letzten Wegpunktspeicherung
erfasst werden und eine nach Ablauf des Beobachtungszeitraums bestimmte
Position immer dann als Wegpunkt abgespeichert wird, wenn die Zahl
der seit der letzten gespeicherten Position gezählten Weg- oder Winkelinkremente
einen vorgegebenen Wert überschreitet. Zur
Speicherung eines neuen Wegpunkts wird also jeweils auf die Absolutzahl
der ermittelten Weg- bzw. Winkelinkremente, also auf ein Entfernungskriterium zusätzlich einen
Vergleich der Fahrtrichtungen des Fahrzeugs in einem zuletzt gespeicherten
Wegpunkt und einer aktuellen Fahrzeugposition abgestellt.
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DE 195 25 291 C1 offenbart
ein Verfahren zum Erfassen und Abspeichern ergänzender digitalisierter Weginformationen
mit einem Navigationssystem, mit einer Recheneinheit, einem Speicher
zum Zugriff auf digitalisierte Weginformationen und mit Wegerfassungsmitteln,
bei dem kontininuierlich, nämlich
in vorgegebenen Zeitabständen
und/oder nach vorgegebenen zurückgelegten
Wegstrecken Positionen einer gefahrenen Wegstrecke aufgenommen und
als Wegpunkte abgespeichert werden. Maßgeblich ist hier lediglich
jeweils eine Absolutposition, Fahrtrichtungswinkel werden hier nicht
betrachtet. Zur Reduzierung des Datenaufkommens der aufgezeichneten
Wegstrecke wird ein durch die Wegpunkte gebildeter erster Vektorzug
hernach auf einen zweiten Vektorzug abgebildet, wobei die Abbildungsvorschrift
darin besteht, dass der maximale senkrechte Abstand der Vektoren
des zweiten Vektorzugs von dem ersten Vektorzug kleiner als ein
vorgegebener Schwellwert ist.
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Aufgabe
der Erfindung war es daher, ein verbessertes Verfahren zum Erfassen
und Abspeichern ergänzender
digitalisierter Weginformationen mit einem Navigationssystem sowie
ein entsprechend ausgebildetes Navigationssystem zu schaffen, mit dem
trotz einer unvollständigen
digitalen Karte eine verbesserte Zielführung möglich ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patenanspruchs 1 und
ein Navigationssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
6.
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Es
wird somit ein Navigationssystem mit einem Lernmodus vorgeschlagen,
mit dem eine gewünschte
Start-Ziel-Beziehung dem Navigationssystem vermittelt wird, um diese
ergänzenden
Weginformationen für
zukünftige
Fahrten abrufen zu können.
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Das
Berechnen und Abspeichern der digitalisierten Weginformationen erfolgt
mittels Vektoren. Als Vektoranfang eines Vektors kann insbesondere für den ersten
Vektor eine definierte Startposition festgelegt werden. Für die fortlaufenden
Vektoren der gefahrenen Wegstrecke wird jeweils als Vektoranfang
vorzugsweise die Position des Vektorendes des vorhergehenden Vektors
verwendet.
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Dabei
ist vorgesehen, den aktuellen Vektor festzulegen und abzuspeichern,
wenn der Winkel des aktuellen Vektors einen definierten Maximalwinkel überschreitet.
Hierzu erfolgt ein kontinuierliches Berechnen des Winkels des aktuellen
Vektors, wobei der Winkel durch den Vektoranfang und der jeweils aktuell
erfassten Position definiert ist. Durch dieses Kriterium wird insbesondere
sichergestellt, dass Abzweigepunkte sicher erkannt werden. Alternativ
oder zusätzlich
kann der Winkel auch aus einer relativen Winkelposition als Winkel
zwischen der jeweils aktuell erfassten Position und einer auf der
Wegstrecke vorher erfassten Position definiert sein. Hierdurch werden
momentane starke Winkeländerungen
erfasst.
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Während des
kontinuierlichen Aufnehmens der Positionen der gefahrenen Wegstrecke
erfolgt vorteilhaft alternativ oder zusätzlich ein kontinuierliches
Berechnen der Länge
eines aktuellen Vektors aus dem Vektoranfang und der jeweils aktuell
erfassten Position. Der aktuelle Vektor wird dann festgelegt und
abgespeichert, wenn die Länge
des aktuellen Vektors eine definierte Maximallänge überschreitet. Auf diese Weise
wird sichergestellt, dass die digitalisierten Weginformationen hinreichend
genau aus einer Vielzahl von Vektoren beschrieben wird.
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Der
aktuelle Vektor kann zudem dann festgelegt und abgespeichert werden,
wenn ein Fahrtrichtungsanzeiger betätigt wird. Dieses Abbiegesignal wird
somit dazu verwendet, dass anschließend ein neuer Vektor aufgebaut
wird und der Punkt, an dem der Fahrtrichtungsanzeiger betätigt wurde,
als Wendepunkt abgespeichert wird.
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Das
Verfahren und das Navigationssystem kann zudem noch dahingehend
ergänzt
sein, dass ein Erfassen und Abspeichern von Wegzusatzinformationen,
wie z. B. Informationen über
Sperrgebiete mit zeitlich, fahrzeugart-, höhen- und/oder gewichtsspezifischen
Ein- und/oder Durchfahrtsbeschränkungen
erfasst und abgespeichert werden.
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Das
Abspeichern der aufgenommenen ergänzenden Weginformationen in
der Speichereinheit erfolgt vorzugsweise erst nach Erreichen eines
Zielpunktes, so dass während
der Fahrt auf der aufzunehmenden Wegstrecke lediglich die Weginformationen
gesammelt und aufbereitet werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 – Blockdiagramm
eines Navigationssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 – Flussdiagramm
des so genannten Pfadfinder-Verfahrens zur Erfassung und Abspeicherung
ergänzender
digitalisierter Weginformationen;
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3 – Flussdiagramm
des Pfadfinder-Verfahrens, wobei die digitalisierten Weginformationen als
Vektoren berechnet und abgespeichert werden.
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Die 1 lässt ein
herkömmliches
Navigationssystem mit einer zentralen Recheneinheit 1 erkennen.
Die Recheneinheit 1 ist an eine Ausgabeeinheit 2 geklemmt,
um eine digitale Karte und/oder Fahrtrouteninformationen optisch
bzw. akustisch auszugeben. Zur Berechnung einer Route greift die Recheneinheit 1 auf
eine Speichereinheit 3 zu, in der digitalisierte Weginformationen
in Form einer digitalen Karte abgespeichert sind. Die Speichereinheit 3 kann
z. B. ein CD-ROM oder ähnliches
sein.
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Die
momentane Fahrzeugposition wird mit Wegerfassungsmitteln 4 bestimmt,
die an die Recheneinheit 1 geklemmt sind. Die Wegerfassungsmittel 4 können z.
B. ein Ortungssystem (beispielsweise ein Global Positioning System
(GPS)-Empfänger), Radumdrehungssensoren,
Lenkwinkelgeber etc. umfassen.
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Erfindungsgemäß wird die
Recheneinheit 1 des Navigationssystems nunmehr durch geeignete Programmierung
so ausgestaltet, dass in einem Lernmodus während einer Fahrt die Positionen
einer gefahrenen Wegstrecke kontinuierlich aufgenommen werden. Aus
diesen Positionen werden digitalisierte Weginformationen berechnet.
Dies erfolgt vorzugsweise durch Bildung von Vektoren, wobei der
Vektoranfang des ersten Vektors die definierte Startposition ist.
Der Vektoranfang der weiteren Vektoren der Wegstrecke wird anschließend durch
die Position des Vektorendes des vorhergehenden Vektors bestimmt.
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Die 2 lässt die
Durchführung
des so genannten Pfadfinder-Verfahrens
zur Erfassung und Abspeicherung ergänzender digitalisierter Weginformationen
als Flussschaltbild erkennen.
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In
einem ersten Schritt (a) wird die Startposition der aufzunehmenden
Strecke mit dem Fahrzeug angefahren.
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In
einem zweiten Schritt (b) wird nach Erreichen der Startposition
eine so genannte Pfadfinderfunktion bzw. der Lernmodus in einem
Auswahlmenü aus
der Ausgabeeinheit 2 ausgewählt.
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In
einem dritten Schritt (c) wird die Positionsabfrage konditioniert
und an das Pfadfinderverfahren angepasst.
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In
einem vierten Schritt (d) werden GPS-Daten eines GPS-Ortungssystems auf
ihre Gültigkeit hin überprüft.
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In
einem fünften
Schritt (e) wird abgefragt, ob möglicherweise
Zusatzinformationen durch den Nutzer eingebracht worden sind. Diese Zusatzinformationen
werden dann in einem sechsten Schritt (f) entweder allgemein oder
bezogen auf die augenblickliche Position eingegeben und abgespeichert.
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In
einem siebten Schritt (g) werden die GPS-Daten als Positionsdaten
in einem Zwischenspeicher abgelegt.
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Die
Schritte (d) bis (g) werden kontinuierlich so lange durchgeführt, bis
in einer Abfrage (h) das Ende der aufzunehmenden Strecke erkannt
wird.
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Erst
dann wird in einem achten Schritt (i) abgefragt, ob die ergänzenden
Weginformationen abgespeichert werden sollen und dann gegebenenfalls in
einem neunten Schritt (k) in der Speichereinheit (3) gespeichert.
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Die 3 lässt ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen und Abspeichern ergänzender
Weginformationen in Form von Vektoren erkennen.
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Nach
dem Start des Pfadfinder- bzw. Lernmodus in einem ersten Schritt
(1) erfolgt in einem zweiten Schritt (2) die Initialisierung
der aufzunehmenden Strecke. Hierbei wird die bereits zurückgelegte
Entfernung S (0) auf Null gesetzt. Als Startposition (Startort POS
(0)) wird die aktuelle Position (Current position) festgelegt.
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Anschließend wird
die gefahrene Wegstrecke kontinuierlich aufgenommen und in Vektoren
umgerechnet.
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In
einer Abfrage (3) wird überprüft, ob die
gefahrene Strecke bzw. die zum aktuellen Vektor gehörige Strecke
eine Maximalstrecke s(max) überschritten
hat (Strecke > s(max)).
Wenn dies gegeben ist, wird in einem Schritt (6) der Vektor
des Wegstreckenabschnitts i als Vektor der Position des Vektorendes des
vorhergehenden Vektors und der aktuellen Position abgespeichert
(V(i) = Pos(i); Pos(i-1 )), wobei der Index i die Nummer des Wegstreckenabschnitts
ist.
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Sofern
die Strecke die definierte Maximalstrecke s(max) noch nicht überschritten
hat, wird in einer Abfrage (4) überprüft, ob der Winkel des Vektors
oder der Winkel aufeinander folgender Positionen einen Maximalwinkel
w(max) überschritten
hat. Auf diese Weise wird ein Abbiegen des Fahrzeugs auf der Straße überprüft. Wenn
dies der Fall ist, wird in dem oben erwähnten Schritt (6)
wiederum der Vektor abgespeichert.
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Wenn
auch der Winkel nicht den Maximalwinkel w(max) überschritten hat, wird in einer
Abfrage (5) überprüft, ob ein
Fahrtrichtungsanzeiger gesetzt wurde. Sofern der Fahrtrichtungsanzeiger
gesetzt wurde und damit ein Abbiegen vorliegt, wird in einem Schritt
(7) der Vektor entsprechend dem Verfahren im Schritt (6)
abgespeichert. Der Vektor v(i) ist wiederum durch die Position des
Vektorendes des vorhergehenden Vektors Pos(i-1) und die aktuelle Position
Pos(i) des aktuellen i-ten Routen-Abschnitts definiert.
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Zusätzlich werden
in dem Schritt (7) Attribute {S(FHS),R,D} bzw. {S(FHE),R}
bzw. {S(SW),R} mit abgespeichert. Hierbei sind die Parameter wie
folgt definiert:
- S(FHS)
- Sprachangabe, Fahrhinweis-Start
- R
- Richtung (Links, Rechts)
- D
- Distanz (in m)
- S(FHE)
- Sprachangabe, Fahrhinweis-Ende
- S(SW)
- Sprachangabe, Spurwechsel
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In
einer Abfrage (8) wird kontinuierlich überprüft, ob ein Auswahlpunkt „Ziel speichern" angewählt wurde
oder ein vorgegebener Zielpunkt erreicht ist. Wenn dies nicht der
Fall ist, werden die Abfragen (3), (4) und (5)
wiederholt.
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Wenn
jedoch in der Abfrage (8) festgestellt wurde, dass das
Ziel abgespeichert werden soll, wird in einem Schritt (9)
ein Name für
die ergänzenden Weginformationen
abgefragt und die abgefahrene Route unter diesem Namen in der Speichereinheit
(3) abgespeichert und das Verfahren in dem Schritt (10) beendet.
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Die
zusätzlich
erfassten Weginformationen können
z. B. mit einer Funkdatenübertragungseinheit (wie
z. B. einem Mobiltelefon an eine Zentrale oder an weitere Nutzer) übermittelt
werden.
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Die
ergänzenden
Weginformationen können aber
auch auf eine Diskette gespeichert und an weitere Nutzer weitergegeben
werden.
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Zum
Erlernen einer Strecke wird somit zunächst von einem Fahrer, der
den entsprechenden Weg kennt, die Route abgefahren. Die dabei gesammelten
Informationen werden von dem Navigationssystem aufbereitet und als
ergänzende
Weginformationen für
zukünftige
Fahrten gespeichert. Ein anderer Fahrer kann dann auch ohne Kenntnis
der Strecke die gespeicherte Route anwählen und wird dann auf Basis der
gespeicherten Daten präzise
zum Ziel geführt.
Um Probleme mit Einbahnstraßen
etc. zu vermeiden, muss der Lernvorgang in beide Richtungen von
einem Start- und Zielpunkt und zurück durchgeführt werden, sofern die Navigation
in beide Richtungen erfolgen soll.
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Das
Verfahren ist vielfältig
anwendbar. Wenn z. B. der Firmensitz oder der Wohnort des Fahrzeugbesitzers
außerhalb
des digitalisierten Bereiches liegt, ist eine Routenberechnung vom
Firmensitz oder Wohnort aus nicht möglich, da die Zielführung auf
der Heimfahrt am Rande des digitalisierten Bereiches endet. Durch
den Lernmodus kann nun der Wohnort an den nächstgelegenen Bereich des digitalisierten
Netzes angeschlossen werden, so dass eine Routenberechnung ab der
Haustüre
ermöglicht
wird. Durch Weitergabe der gewonnenen Daten an Kunden bzw. Besucher
zusammen mit einer Einladung können
diese ihr Navigationssystem anlernen und das Ziel pünktlich
und ohne große
Umwege erreichen.
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Für Speditionen
oder Außendienstmitarbeiter
ist es sinnvoll, ein häufig
anzufahrendes Ziel, dass außerhalb
des digitalisierten Bereiches liegt, anzulernen. Ein neuer Fahrer
oder eine Vertretung wird dann dieses Ziel auf Basis der gespeicherten
Daten ohne Verzögerungen
und Umwege direkt ansteuern können.
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Das
Verfahren ist sogar selbst innerhalb des digitalisierten Bereiches
nutzbar, um z. B. eine häufig abzufahrende
Strecke zu speichern. Dies hat gegenüber den üblicherweise heutzutage abspeicherbaren Routen
den Vorteil, dass die Route weder auf Strecke oder Zeit optimiert,
noch über
Zwischenpunkte einzeln von Hand erstellt werden muss.