DE3609287C2

DE3609287C2 -

Info

Publication number: DE3609287C2
Application number: DE3609287A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Itoh; Hiroshi Yokosuka Kanagawa Jp Ueno; Masakazu Fujisawa Kanagawa Jp Tsunoda; Seiichi Zama Kanagawa Jp Tohjyo
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1986-03-19
Publication date: 1991-04-11
Also published as: DE3609287A1; US4763270A; JPS61216099A; JPH0643899B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Navigationsvorrichtung für Straßenfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Navigationsvorrichtung ist bereits aus der japanischen Patentanmeldung 58-1 50 814 bekannt, die am 7. Septemper 1983 veröffentlicht worden ist. Diese bekannte Navigationsvorrichtung enthält

- eine erste Einrichtung zur Überwachung der vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrtstrecke und der Fahrtrichtung sowie zur Ermittlung der momentanen Fahrzeugposition in Abhängigkeit der zurückgelegten Fahrtstrecke und der Fahrtrichtung,
- eine zweite Einrichtung zur Speicherung von Land- bzw. Straßenkarten, die Daten über eine Mehrzahl bekannter Verzweigungs- bzw. Schnittpunkte umfassen,
- eine dritte Einrichtung zur Voreinstellung einer Fahrtroute von einem als Startschnittpunkt dienenden ersten bekannten Schnittpunkt zu einem letzten bekannten Schnittpunkt,
- eine vierte Einrichtung, durch die in Abhängigkeit eines Startbefehls eine Navigation des Fahrzeugs entlang der voreingestellten Fahrtroute vom Startschnittpunkt zum letzten bekannten Schnittpunkt mit Hilfe von Richtungsanzeigern auf einem Display durchführbar ist,
- eine fünfte Einrichtung, durch die jeweils bei Annäherung des Fahrzeugs an einen voreingestellten Schnittpunkt die Fahrtroute durch diesen Schnittpunkt hindurch anzeigbar ist, und
- eine sechste Einrichtung, die bei Betätigung durch einen Fahrzeugführer den Startbefehl zur vierten Einrichtung liefert.

Bei dieser bekannten Navigationsvorrichtung werden also die Daten zur Bestimmung von Hauptverkehrspunkten, z. B. zur Bestimmung von Verzweigungs- oder Schnittpunkten von Straßen, durch die eine Fahrtroute von einem Startpunkt zu einem Reiseziel voreingestellt werden kann, in das Navigationssystem eingegeben und in einem Speicher mit Bezug auf die abgebildete Straßenkarte gespeichert. Durch die Navigationsvorrichtung wird die Annäherung des Fahrzeugs an jeweils einen Hauptverkehrspunkt detektiert, so daß zu einem gegebenen Zeitpunkt mitgeteilt werden kann, ob der Fahrer im Bereich des Hauptverkehrspunktes nach links, rechts oder geradeaus fahren soll. Darüber hinaus werden die Fahrtrouten im Bereich des Hauptverkehrspunkts und das Erreichen des Reiseziels durch eine entsprechende Mitteilung angezeigt, so daß der Fahrer das Reiseziel bei Unterstützung durch die Navigationsvorrichtung leichter erreichen kann.

Im allgemeinen erfolgt die Navigation des Fahrzeugs entlang der voreingestellten Fahrtroute in Abhängigkeit eines Startbefehls zur Durchführung eines Navigationsverfahrens an einem der gespeicherten Schnittpunkte, der als Startschnittpunkt auf der voreingestellten Fahrtroute bestimmt worden ist. Wird dieser gespeicherte Startschnittpunkt, an dem die Fahrtroute beginnt, vom Fahrer verfehlt oder vergißt dieser, bei Erreichen des Startschnittpunkts den Startbefehl zu erzeugen, so muß er zu diesem ersten Schnittpunkt bzw. Startschnittpunkt zurückfahren und dort das Navigationsverfahren erneut starten. Die Aufnahme des Navigationsprozesses am Startschnittpunkt kann somit manchmal Schwierigkeiten bereiten.

Aus der DE-OS 32 38 822 ist bereits ein Fahrleitsystem zum Führen eines Motorfahrzeugs von einem Abfahrtsort zu einem Zielort unter Sichtanzeige eines Fahrt-Standorts des Motorfahrzeugs auf einer Karte bekannt. Da jedoch die Karte für die Fahrtroute von dem Abfahrtsort zu dem Zielort in mehrere Abschnitte aufgeteilt ist, die in einem Speicher gespeichert sind, ist es erforderlich, immer dann einen neuen Kartenabschnitt auf dem Bildschirm abzubilden, wenn das Fahrzeug den Rand des Kartenabschnitts erreicht hat. Diese Druckschrift beschäftigt sich also mit dem Wiederauffinden des passenden Kartenabschnitts in Abhängigkeit von der Fahrzeugposition. In ihr ist nicht erwähnt, die Fahrzeugposition mit den Positionen voreingestellter Schnittpunkte zu vergleichen und denjenigen Schnittpunkt als Startschnittpunkt für die Fahrzeugnavigation auszuwählen, der am dichtesten an der momentanen Fahrzeugposition liegt.

Die DE-OS 32 22 285 betrifft lediglich ein Reisestandort-Sichtanzeigegerät, bei dem der Bildschirm vier Quadranten zugeteilt ist, von denen als Anzeigequadrant derjenige ausgewählt wird, der dem Zielort zugehört. Der Anzeigequadrant wird auf nahezu dem ganzen Bereich der Koordinaten-Anzeigefläche abgebildet.

Aus der DE-OS 33 33 176 ist eine Navigationshilfe bekannt, die einen Weggeber, einen Richtungssensor und einen Navigationsrechner enthält. Es wird diejenige Richtung dargestellt, die das Fahrzeug einhalten muß, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Ferner wird die Zielentfernung angezeigt. Auch hier können vor Fahrtbeginn Start, Ziel und eventuelle Zwischenziele in den Navigationsrechner eingegeben werden. Das Problem des Auffindens der Startposition ist hier aber nicht angesprochen.

Die EP 01 26 456 A1 beschäftigt sich mit der Aufgabe, in einer Speichereinrichtung mit geringer Speicherkapazität möglichst umfangreiche Straßenkarteninformation einspeichern zu können. Hierzu wird die Straßenkarteninformation in bestimmter Weise abgespeichert.

Ferner kann entsprechend der EP 00 73 618 A2 ein gewünschter Punkt auf einer Straßenkarte in einem Speicher voreingespeichert werden. Es ist möglich, die Position des Fahrzeugs mit dem voreingespeicherten Punkt in Übereinstimmung zu bringen.

Die DE-OS 28 29 577 betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ortung flächengebundener Fahrzeuge. Dort ist erwähnt, daß z. B. die Flottenzentrale als Ausgangspunkt für alle Fahrzeuge dienen kann und somit auch die erste Startposition für die Koppelnavigation darstellt. Sobald ein Fahrzeug z. B. eine Brücke passiert, fährt es an einer Bake vorbei, womit der genaue Standort mit Sicherheit festgestellt und eine neue Startposition für die weitere Koppelnavigation gewonnen wird.

Es ist also nicht so, daß die jeweiligen Abstände zwischen der Flottenzentrale und den einzelnen Baken errechnet werden, um eine Bake herauszusuchen, die die kürzeste Entfernung zur Flottenzentrale aufweist. Vielmehr sagt diese Druckschrift nur, daß eine Nachstellung der Fahrzeugposition an den jeweiligen Baken erfolgt.

Ein weiteres Fahrzeugnavigationssystem ist aus der GB 21 11 204 A bekannt. Dort wird dem Fahrer erst dann eine Fahrtrichtung angezeigt, wenn er sich innerhalb bestimmter Gebiete befindet, die auf Schnittpunkte zentriert sind. Diese Schnittpunkte liegen auf der voreingestellten Fahrtroute. Befindet sich also das Fahrzeug neben der voreingestellten Fahrtroute, so kann überhaupt kein Fahrtrichtungshinweis erzeugt werden. Nimmt man an, daß die momentane Fahrzeugposition mit dem Startschnittpunkt übereinstimmt, wird dem Fahrer die Fahrtrichtung zum nächsten voreingestellten Schnittpunkt überhaupt nicht angezeigt, da er sich noch nicht in demjenigen Bereich befindet, der zum nächsten voreingestellten Schnittpunkt zentriert ist. Befindet sich die Fahrzeugposition in diesem Bereich, jedoch nicht direkt an dem zu ihm gehörenden Schnittpunkt, so wird dem Fahrer allenfalls eine Fahrtrichtung zum übernächsten Schnittpunkt angezeigt und nicht zum zuerst genannten Schnittpunkt, so daß er nicht auf kürzestem Wege zur voreingestellten Fahrtroute gelangen kann.

Die DE-OS 33 41 679 beschreibt ein Navigationsverfahren für Fahrzeuge mit Anzeige des durch eine Koppelnavigation ermittelten augenblicklichen Standorts in einem Lageplan. Um das Durchfahren einer vorgegebenen Route zu erleichtern, wird vor Fahrtbeginn mittels eines Codierstifts die Fahrtroute auf einer Karte durchfahren und diese Route durch eine Vielzahl von Koordinatenpunkten abgespeichert. Während der Fahrt wird auf einer Anzeige der Standort des Fahrzeugs und wenigstens dessen Umgebungsausschnitt aus der gespeicherten Route zusammen dargestellt. Zumindest an kritischen Verkehrspunkten werden nicht zu fahrende Straßen als solche gekennzeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Navigationsvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es nicht mehr erforderlich ist, zum ursprünglich bestimmten bzw. ausgewählten Startschnittpunkt zurückzufahren, wenn dieser vom Fahrer verfehlt worden ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Bei der Navigationsvorrichtung nach der Erfindung ist eine siebte Einrichtung vorhanden, die der Reihe nach die Abstände zwischen den voreingestellten Schnittpunkten und der durch die erste Einrichtung gelieferten momentanen Fahrzeugposition vergleicht und denjenigen voreingestellten Schnittpunkt als Startschnittpunkt bestimmt, der am dichtesten an der momentanen Fahrzeugposition liegt. Ferner ist die vierte Einrichtung weiterhin so ausgebildet, daß durch sie auf der fünften Einrichtung die Fahrtrichtung zum so bestimmten Startschnittpunkt anzeigbar ist.

Vorteilhaft ist auf der fünften Einrichtung die Form des nächsten Schnittpunkts anzeigbar.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Navigationsvorrichtung für Straßenfahrzeuge,

Fig. 2 und 3 die Einteilung von Straßenkartendaten in einer Landkartendaten-Speichereinheit nach Fig. 1,

Fig. 4 (A) bis 4 (E) ein Flußdiagramm zur Fahrzeugnavigation mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Navigationsvorrichtung,

Fig. 5 ein auf einer Anzeigeeinheit dargestelltes Bild zur Erläuterung der dem Flußdiagramm nach den Fig. 4 (A) bis 4 (E) zugrundeliegenden Theorie, und

Fig. 6 und 7 weitere Diagramme zur Erläuterung der Theorie der Fahrzeugnavigation entlang einer voreingestellten Fahrtroute mit Hilfe des in den Fig. 4 (A) bis 4 (E) dargestellten Programms.

Im folgenden wird auf die Zeichnung Bezug genommen, um die Erfindung genauer erläutern zu können.

Die Fig. 1 stellt ein Blockdiagramm einer Schaltung der Navigationsvorrichtung für Straßenfahrzeuge dar.

Die in Fig. 1 gezeigte Navigationsvorrichtung enthält eine arithmetische Stufe 11, die in der Praxis ein Mikroprozessor sein kann. Die arithmetische Stufe 11 enthält ihrerseits eine arithmetische Einheit 12 und einen Speicher 13. Eingangsseitig ist die arithmetische Stufe 11 mit einer Detektorschaltung 16 zur Überwachung bzw. Ermittlung der aktuellen Fahrzeugposition anhand der Ausgangssignale eines Abstandssensors 14 und eines Richtungssensors 15, mit einer Einstell- bzw. Vorgabeeinrichtung 17 zum Empfang bzw. zur Lieferung einer Information über die momentane bzw. aktuelle Fahrzeugposition und über das Reiseziel des Fahrzeugs, mit einer Landkartendaten- bzw. Straßenkartendaten- Speichereinheit 18 sowie mit einem Rücksprung- bzw. Umkehrschalter 21 verbunden. Durch den Richtungssensor 15 wird der Winkel zwischen der Richtung des Erdmagnetfelds bzw. der Richtung zum magnetischen Nordpol und der Orientierungsrichtung des Fahrzeugs erfaßt.

Eine Ausgangsstufe (z. B. eine ausgangsseitige Schnittstellenschaltung der arithmetischen Stufe 11) ist mit einer Anzeigeeinheit 20, z. B. mit einer Kathodenstrahlröhre, zur Darstellung eines Bildes der Straßenkarte und dergleichen, über eine Bildspeichereinheit 19 verbunden, in der vorübergehend Bildinformationssignale speicherbar sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen, wie beispielsweise innerhalb der Straßenkartendaten-Speichereinheit 18 nach Fig. 1 gespeicherte Straßenkartendaten unterteilt sein können. Beispielsweise ist jede regionale Straßenkarte, etwa die nationale japanische, die von Hokkaido, von Tohoku, Kanto, Central, Kansai, Chugoku, Shikoku, Kyushu usw. zusätzlich in eine Mehrzahl von einzelnen Regionen unterteilt. Die Straßenkarteninformation für jede einzelne Region ist darüber hinaus stufenweise unterteilt von einem oberen Abschnitt bis zu einem unteren Abschnitt, wobei der obere Abschnitt Nationalstraßen enthält (beispielsweise Autobahnen und dergleichen), während der untere Abschnitt regionale Straßen enthält (beispielsweise Kreisstraßen und Stadtstraßen).

Der Speicherbereich innerhalb der Speichereinheit 18 ist in eine Mehrzahl von Blöcken unterteilt, die den regionalen Bereichen 31 entsprechen, in die die Landkarte gemäß Fig. 2 unterteilt ist. Jeder Block ist darüber hinaus in eine Mehrzahl von Schnittpunktbereichen unterteilt, in denen jeweils Information über einen Schnittpunkt gespeichert ist. Jeder Schnittpunktbereich enthält dabei Information über die Form des Schnittpunkts, ob es sich also beispielsweise um einen T-förmigen Schnittpunkt oder um einen Kreuzungspunkt handelt, über die X-Y-Koordinaten zur Bestimmung der Lage des Schnittpunkts, über den Schnittpunktnamen und über die Schnittpunktnummer, über die Nummer einer den Schnittpunkt verbindenden Straße sowie über ihre Richtung, und über den Abstand des Schnittpunkts von allen benachbarten Hauptschnittpunkten.

Die Fig. 4 (A) bis 4 (D) zeigen ein Flußdiagramm eines Programms zur Steuerung der in Fig. 1 dargestellten Navigationsvorrichtung.

Dieses Flußdiagramm nach den Fig. 4 (A) bis 4 (D) ist grob in zwei Programmblöcke unterteilt, und zwar

a) in einen Anfangsprogrammblock, in dem das Fahrzeug unter einer ausgewählten Richtung zu einem Startschnittpunkt geführt wird (Schritt 101 bis 107), der auf der voreingestellten Fahrtroute liegt, und von dem an die Fahrzeugnavigation erfolgen soll, und
b) in einen Endprogrammblock, in dem die Fahrzeugnavigation entlang der voreingestellten Fahrtroute erfolgt.

Zur Auswahl der Fahrtroute des Fahrzeugs wird die Einstelleinrichtung 17 verwendet, um den Startpunkt des Fahrzeugs vorzugeben, d. h. seine momentane Position, und das Reiseziel des Fahrzeugs (Schritt 101). Als nächstes wird aus der Menge der Schnittpunkte, die dem Startpunkt benachbart liegen, der zum Startpunkt nächstliegende Startschnittpunkt ausgewählt, sowie aus der Menge der Schnittpunkte, die dem Reiseziel benachbart liegen, derjenige Schnittpunkt ausgewählt, den das Fahrzeug zuletzt passieren soll (Schritt 102). Dann wird automatisch die kürzeste Fahrtstrecke zwischen diesen beiden Schnittpunkten aufgesucht, wonach der Einstellprozeß bzw. Anfangsprozeß beendet wird (Schritt 103).

In Schritt 104 wird eine Richtungsanzeige in Betrieb genommen, um das Fahrzeug zum Startschnittpunkt zu führen.

Die Richtungsanzeige zur Anzeige der Richtung zum Startschnittpunkt wird anhand des Unterprogramm-Flußdiagramms nach Fig. 4 (E) beschrieben, wobei die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Diagramme zur Erläuterung der dem Programm zugrundeliegenden Theorie dienen.

Im folgenden sei angenommen, daß die Koordinaten des Startschnittpunkts die Koordinaten (X_S,Y_S) sind, während die Koordinaten der vorliegenden Fahrzeugposition (Startpunkt (25)) die Koordinaten (X, Y) und die Koordinaten des N-ten Schnittpunkts entlang der voreingestellten Fahrtroute 26 die Koordinaten (X_N, Y_N) sind.

Nach dem Start des in Fig. 4 (E) dargestellten Programms wird in Schritt 1041 derjenige Schnittpunkt 24, der dem Startschnittpunkt 22 nach Fig. 5 folgt, mit dem Wert N=0 versehen, was bedeutet, daß dieser Schnittpunkt 24 der erste Schnittpunkt ist, der zu einem Abstandsvergleich mit Bezug auf den Startschnittpunkt 22 herangezogen wird.

Im nachfolgenden Schritt 1042 wird dann der Abstand zwischen der momentanen Position (X, Y) und dem Startschnittpunkt (X_S, Y_S) mit demjenigen Abstand zwischen der momentanen Position (X, Y) und dem in Rede stehenden Schnittpunkt verglichen, also mit demjenigen Schnittpunkt, der den laufenden Wert N aufweist. Ist der Abstand zwischen der momentanen Position und dem Startschnittpunkt gleich oder kleiner als der andere erwähnte Abstand, gilt also

so wird der Wert des Zählers N um +1 erhöht, und zwar in Schritt 1043. Auf diese Weise wird für alle folgenden zweiten, dritten, vierten usw. Schnittpunkte, gezählt vom Startschnittpunkt 22 an, der Abstandsvergleich mit Bezug auf den Startpunkt 25 durchgeführt.

Liegt keiner der ersten bis zehnten Schnittpunkte näher an der Fahrzeugposition als der Startschnittpunkt 22, so wird der Zähler in Schritt 1045 gelöscht, nachdem auch der zehnte Schnittpunkt in Schritt 1044 überprüft worden ist. Wird der Startschnittpunkt 22, der in der Anfangsstufe ausgewählt worden ist, direkt als Startschnittpunkt erkannt, so wird die Richtung vom Fahrzeug zum voreingestellten Startschnittpunkt angezeigt bzw. überlagert auf einem Bildschirm dargestellt, und zwar in der oberen linken Ecke des Bildschirms, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Zur Anzeige kommen hier ein Fahrzeugsymbol oder ein entsprechendes Bild sowie ein pfeilförmig ausgebildetes Anzeigesegment. Durch dieses Anzeigesegment wird dem Fahrer die Richtung angegeben, die er einschlagen muß, um das Fahrzeug zum Startschnittpunkt 22 zu führen.

Liegt dagegen andererseits irgendein anderer der zehn überprüften Schnittpunkte näher am ursprünglich ausgewählten Startschnittpunkt 22, was in Schritt 1042 überprüft wird, so werden die Koordinaten des Startschnittpunkts (X_S, Y_S) durch die Koordinaten (X_N, Y_N) dieses Schnittpunkts ersetzt, so daß der oben beschriebene näherliegende Schnittpunkt als neuer Startschnittpunkt in Schritt 1047 angesehen bzw. gesetzt wird. Die Richtung zum neu gesetzten Startschnittpunkt wird dann, in gleicher Weise wie bereits oben beschrieben, in Schritt 1046 auf dem Bildschirm angezeigt.

Anschließend wird der Anzeigeprozeß gemäß Schnitt 106 so lange wiederholt, bis in Schritt 105 festgestellt worden ist, daß sich das Fahrzeug innerhalb eines Abstands von 300 m zum gesetzten Startschnittpunkt befindet. Derjenige Schnittpunkt, der von den Schnittpunkten N=0 (erster Schnittpunkt), bis N=10 (zehnter Schnittpunkt) am dichtesten am Fahrzeug liegt, wird im zuletzt genannten Fall als Startschnittpunkt verwendet. Die Richtung zu diesem Startschnittpunkt wird ebenfalls kontinuierlich angezeigt.

Nähert sich das Fahrzeug dem Startschnittpunkt, und befindet es sich in einem Abstand von weniger als 300 m zu diesem, so wird die räumliche Beziehung zwischen der momentanen Annäherungsrichtung des Fahrzeugs an den Startschnittpunkt und derjenigen angenommenen Richtung, unter der sich das Fahrzeug wieder von diesem Startschnittpunkt entfernt, in der oberen Ecke des Bilds graphisch angezeigt, das in Fahrtrichtung des Fahrzeugs orientiert ist, und zwar in Schritt 106.

Wird unter diesen Umständen in Schritt 107 festgestellt, daß der Startschalter gedrückt worden ist, so beginnt die automatische Führung bzw. Navigation des Fahrzeugs entlang der Fahrtroute, und zwar von demjenigen Startschnittpunkt an, der durch die oben beschriebenen Schritte ausgewählt worden ist.

Das Fahrzeug kann also in jedem Fall einen Startschnittpunkt erreichen. Selbst wenn das Fahrzeug nicht den ursprünglich ausgewählten Startschnittpunkt erreichen kann, weil der Fahrer die Fahrtrichtung verloren hat, so kann doch eine Navigation entlang der ausgewählten Fahrtroute erfolgen, und zwar von irgendeinem anderen Schnittpunkt an, den das Fahrzeug erreichen kann, vorausgesetzt, daß es sich hierbei um einen gespeicherten Schnittpunkt innerhalb der Straßenkartendaten-Speichereinheit 18 handelt und der Startschalter an diesem Ort gedrückt wird. Der Fahrer ist daher nicht gezwungen, in umständlicher Weise zurück zum ursprünglich ausgewählten Startschnittpunkt zu fahren oder die gesamte Fahrtroute zurückzusetzen.

Im nachfolgenden Schritt 201 werden die Koordinaten (X_S, Y_S) des Startschnittpunkts als Koordinaten (X₀, Y₀) des ersten Schnittpunkts verwendet, um bei späteren Berechnungen durch die arithmetische Einheit 12 zur Verfügung zu stehen.

In Schritt 202 wird ein Unterbrechungsprogramm gestartet, das zur Erneuerung bzw. Aktualisierung der vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrtstrecke (vgl. auch Schritt 400 in Fig. 4 (B)) dient. Das Unterbrechungsprogramm nach Fig. 4 (B) wird unabhängig vom Navigationsprogramm gestartet, so daß nicht notwendigerweise eine bestimmte Beziehung zwischen dem zeitlichen Ablauf des Navigationsprogramms und dem Erreichen des Schritts 202 bestehen muß.

Mit Hilfe des Unterbrechungsprogramms wird die akkumulierte und vom Fahrzeug zurückgelegte Entfernung, ausgehend vom Anfangspunkt mit den Koordinaten (X₀, Y₀) berechnet. Da das Unterbrechungsprogramm jeweils nach einem vorbestimmten Intervall ΔD der zurückgelegten Fahrtstrecke des Fahrzeugs gestartet wird, läßt sich die vom Fahrzeug zurückgelegte Entfernung, ausgehend vom Startpunkt oder vom zuletzt passierten Schnittpunkt, durch die Summe aller ΔD's ausdrücken, die nachfolgend als "zurückgelegte Gesamtentfernung ∫ΔD" bezeichnet werden soll. Dies erfolgt in Schritt 400 des Unterbrechungsprogramms. Ebenfalls in Schritt 400 werden die augenblicklichen bzw. momentanen Fahrzeugpositionskoordinaten (X, Y) innerhalb des dargestellten Landkartenkoordinatensystems entsprechend den nachfolgenden Gleichungen ermittelt:

X = X₀+∫(ΔD×cos R),
Y = Y₀+∫(ΔD×sin R).

Die erhaltene zurückgelegte Gesamtentfernung ∫ΔD und die momentane Fahrzeugposition (X, Y) werden in den Pufferspeicher 19 der Anzeigeeinheit 20 übertragen, um das Fahrzeugpositionssymbol auf der dargestellten Landkarte zu erneuern. Dies geschieht im letzten Schritt 401.

Im Schritt 203 werden Daten für die nächsten beiden Schnittpunkte aus dem Datenspeicher 13 ausgelesen. Diese Daten enthalten die Abstandsdaten bezüglich des Abstands D vom ersten Schnittpunkt zum nächsten Schnittpunkt sowie die bekannten Koordinaten (X_N, Y_N) des nächsten Schnittpunkts innerhalb des abgebildeten Landkartenkoordinatensystems. In Schritt 204 werden Richtungsdaten bezüglich derjenigen Richtung, unter der sich das Fahrzeug dem nächsten Schnittpunkt vom zuletzt passierten Schnittpunkt nähert, und die nachfolgend eine "Eintrittsrichtung R_ein" definieren, sowie Richtungsdaten bezüglich der Richtung, unter der sich das Fahrzeug von diesem Schnittpunkt wieder entfernt, und die nachfolgend eine "Austrittsrichtung R_aus" definieren, ausgelesen.

Im darauffolgenden Schritt 205 werden Kriterien zur Erkennung eines Schnittpunkts bestimmt. Diese Kriterien enthalten einen Erneuerungsrichtungswert R_r, der aus der Eintrittsrichtung R_ein und der Austrittsrichtung R_aus gebildet wird. Der Erneuerungsrichtungswert R_r gibt im wesentlichen die Winkelhalbierende desjenigen Winkels an, der zwischen der Eintrittsrichtung R_ein und der Austrittsrichtung R_aus liegt. Er wird in folgender Weise erhalten:

Ist der Absolutwert der Differenz ΔR zwischen der Eintrittsrichtung R_ein und der Austrittsrichtung R_aus kleiner als 180°, so ergibt sich der Erneuerungsrichtungswert bzw. die Erneuerungsrichtung zu

R_r = (R_ein+R_aus)/2.

Ist dagegen die Differenz ΔR größer als 180°, so ergibt sich der Erneuerungsrichtungswert bzw. die Erneuerungsrichtung zu

R_r = (R_ein+R_aus)/2+180.

Ebenfalls in Schritt 205 wird eine Erneuerungszone festgelegt, die den nächsten Schnittpunkt (X₁, Y₁) umgibt und sich ausgehend von diesem bis zu einem vorgegebenen Abstand erstreckt. Die Form der Erneuerungszone hängt vom Abstand D zwischen der ersten Erneuerungszone oder dem Startpunkt und der nächsten Erneuerungszone ab. Diese Form der Erneuerungszone wird durch den Schnittbereich eines Kreises und eines langgestreckten Rechtecks definiert, wobei Kreis und Rechteck jeweils auf den nächsten Schnittpunkt (X₁, Y₁) zentriert sind. Der Radius des Kreises um den nächsten Schnittpunkt beträgt 0,1 D. Die kleinere Achse des Rechtecks hat eine Ausdehnung von 0,06 D, wobei der Schnittpunkt in der Mitte der kleinen Achse liegt. Dagegen hat die große Achse des Rechtecks eine Länge, die größer als der Radius des Kreises ist. Die kleine Achse liegt dabei parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Die genannte Figur ist im Grunde genommen das geometrische Ergebnis zweier Kriterien, mit deren Hilfe erkannt werden kann, daß die Fahrzeugposition mit der Position des Schnittpunkts übereinstimmt. Diese Kriterien bestehen darin, daß (1) die momentan detektierte Fahrzeugposition innerhalb eines Bereichs von 0,1 D vom Schnittpunkt liegt, und daß (2) die zurückgelegte Gesamtentfernung ∫ΔD sich innerhalb eines Bereichs von ±0,03 D des bekannten Abstands zwischen den beiden in Rede stehenden Schnittpunkten befindet. Es sei darauf hingewiesen, daß die relativ hohe Genauigkeit des Entfernungssensors im Wert 0,03 D zum Ausdruck kommt, während die relativ niedrige Richtungsgenauigkeit ihren Niederschlag im Wert 0,1 D findet.

In Schritt 205 wird ferner eine Fehlerzone eingestellt. Die Fehlerzone weist die Form eines Rechtecks auf, das sich vom ersten Schnittpunkt oder dem Startpunkt zum nächsten Schnittpunkt erstreckt. Die in Längsrichtung liegenden Enden des Rechtecks sind ferner als Kreisabschnitte mit einem Radius von 1,1 D ausgebildet, wobei der Radius jeweils zum entfernteren der beiden Schnittpunkte gehört. Das Rechteck ist 0,5 D breit, so daß die Fehlerzone einen Korridor von 0,25 D an jeder Seite einer Linie bedeckt, durch die die Schnittpunkte miteinander verbunden werden. Ferner erstreckt sich das Rechteck um jeweils 0,1 D über die beiden Schnittpunkte hinaus. Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Bereich bzw. die Fehlerzone die Erneuerungszone vollständig überdeckt. Hierdurch wird erreicht, daß die Fahrtroute, entlang der sich das Fahrzeug bewegt, nicht mehr als 0,25 D von einer geraden Linie abweichen kann. Dies erfordert allerdings bei speziell gekrümmten Straßen die Voreinstellung zusätzlicher Schnittpunkte.

In Schritt 206 werden die Landkarten und das Fahrzeugpositionssymbol auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 20 abgebildet, so daß auf diese Weise die Darstellung für den nächsten Schnittpunkt erneuert wird. Anschließend wird in Schritt 207 geprüft, ob der nächste Schnittpunkt derjenige Schnittpunkt ist, der am dichtesten am Reiseziel liegt. Derjenige Schnittpunkt, der am dichtesten am Reiseziel liegt, wird nachfolgend als "Targetschnittpunkt" bzw. Zielschnittpunkt bezeichnet. Ist der nächste Schnittpunkt der Targetschnittpunkt, so wird auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 20 die Mitteilung "Annäherung an Reiseziel" abgebildet. Ist die Frage in Schritt 207 mit NEIN zu beantworten, so wird nachfolgend Schritt 209 erreicht. Dieser Schritt 209 wird auch ausgehend von Schritt 208 erreicht. In Schritt 209 wird die Fahrtroute daraufhin überprüft, ob sich das Fahrzeug durch den nächsten Schnittpunkt entlang einer Geraden bewegt oder nicht.

Bewegt sich das Fahrzeug durch den nächsten Schnittpunkt entlang einer Gerade, so wird in Schritt 210 ein Steuerkennzeichen FLG zurückgesetzt. Dieses Steuerkennzeichen FLG wird dann auf den Wert Null gesetzt. Andernfalls erreicht das Programm ausgehend von Schritt 209 den Schritt 301 in Fig. 4 (D), wie später noch beschrieben wird. Nachdem das Steuerkennzeichen FLG in Schritt 210 zurückgesetzt worden ist, prüft das Programm anschließend in Schritt 211, ob sich das Fahrzeug in der Erneuerungszone befindet. Befindet sich das Fahrzeug in der Erneuerungszone, so wird nachfolgend Schritt 212 erreicht. Andernfalls geht das Programm zu Schritt 218 in Fig. 4 (C).

In Schritt 212 wird die zurückgelegte Reiseentfernung ∫ΔD vom letzten Schnittpunkt mit dem bekannten Abstand D zwischen den beiden Erneuerungspunkten bzw. Schnittpunkten verglichen. Ist der gemessene Abstand ∫ΔD gleich dem bekannten Abstand D in Schritt 212, so erreicht das Programm anschließend Schritt 215 in Fig. 4 (C), in dem die Fahrzeugpositionskoordinaten (X, Y) durch die Koordinaten (X₁, Y₁) des momentanen Schnittpunktes ersetzt werden. Anschließend wird Schritt 216 erreicht, in dem die zurückgelegte Entfernung ∫ΔD zwischen den Schnittpunkten auf den Wert Null zurückgesetzt wird. In einem nächsten Schritt 217 (vgl. Fig. 4 (B)) werden die Daten, die die beiden momentanen Schnittpunkte beschreiben, erneuert bzw. heraufgesetzt, um einen nächsten Streckenabschnitt entlang der voreingestellten Fahrtroute auszuwählen. Das Programm springt dann anschließend nach Schritt 203.

Ist andererseits die Differenz zwischen dem gemessenen Abstand ∫ΔD und dem bekannten Abstand D ungleich Null in Schritt 212, so wird das Steuerkennzeichen FLG in Schritt 213 gesetzt bzw. nimmt den Wert 1 an. Das Steuerprogramm springt dann zurück zu Schritt 211. Die Schritte 211, 212 und 213 werden so lange wiederholt, bis das Fahrzeug die Erneuerungszone verläßt oder die Differenz zwischen dem berechneten Abstand ∫ΔD und dem bekannten Abstand D den Wert Null annimmt, was in Schritt 212 überprüft wird, also das Fahrzeug den Schnittpunkt erreicht.

Wird in Schritt 211 festgestellt, daß sich das Fahrzeug außerhalb der Erneuerungszone befindet, so wird in Schritt 218 in Fig. 4 (C) überprüft, ob das Steuerkennzeichen FLG gesetzt worden ist. Ist das Steuerkennzeichen FLG gesetzt worden bzw. gleich 1, so werden in einem nachfolgenden Schritt 219 die Koordinaten (X_N, Y_N) des betreffenden bzw. letzten Schnittpunkts dazu verwendet, die Koordinaten (X₀, Y₀) zu ersetzen. Tritt mit anderen Worten das Fahrzeug in eine Erneuerungszone ein, und ist das Steuerkennzeichen FLG auf den Wert 1 gesetzt, so wird angenommen, daß das Fahrzeug diesen Schnittpunkt erreicht hat, selbst wenn der bekannte Abstand zwischen den Schnittpunkten nicht mit dem gemessenen Abstand ∫ΔD, den das Fahrzeug zurückgelegt hat, übereinstimmt. Der gemessene Abstand ∫ΔD wird dann in Schritt 220 auf den Wert Null zurückgesetzt, wonach das Steuerprogramm zu Schritt 217 zurückspringt.

Wird in Schritt 218 festgestellt, daß das Steuerkennzeichen FLG nicht gesetzt worden ist bzw. nach wie vor den Wert Null annimmt, so prüft das Programm in einem nachfolgenden Schritt 221 in Fig. 4 (D), ob sich das Fahrzeug noch innerhalb der Fehlerzone befindet. Befindet sich das Fahrzeug bereits außerhalb der Fehlerzone, so wird in Schritt 220 auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 20 die Mitteilung "Kurs verlassen" abgebildet. Anschließend endet das Programm. Wird andererseits in Schritt 221 festgestellt, daß sich das Fahrzeug noch innerhalb der Fehlerzone befindet, so prüft das Programm anschließend in Schritt 223, ob die LÖSCH-Taste der Einstelleinrichtung 17 betätigt worden ist. Wurde die LÖSCH-Taste in Schritt 223 gedrückt, so springt das Programm zurück zum Anfangsschritt 101. Andernfalls wird das Programm mit Schritt 210 fortgesetzt.

Wird in Schritt 209 in Fig. 4 (B) festgestellt, daß sich die Richtung des Fahrzeugs signifikant geändert hat, so wird nachfolgend Schritt 301 erreicht, in dem geprüft wird, ob sich das Fahrzeug in der Erneuerungszone bzw. innerhalb des Testkreises befindet. Ist dies der Fall, so wird die geplante Route durch den momentanen Schnittpunkt graphisch auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 20 dargestellt, um auf diese Weise den Fahrer in diesem kritischen Punkt zu unterstützen. Das in Schritt 302 auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 20 erzeugte Bild enthält eine Anzahl von Hinweissegmenten, von denen jedes einer bestimmten, vom Fahrzeug zurückgelegten Entfernung entlang der voreingestellten Fahrtroute zugeordnet ist, wobei Hinweissegmente sowohl bezüglich der Eintrittsrichtung als auch bezüglich der Austrittsrichtung vorhanden sind. In Schritt 303 wird die gemessene zurückgelegte Entfernung ∫ΔD mit dem bekannten Abstand D verglichen. Ist die Differenz kleiner als 100 m, so wird in Schritt 305 ein pfeilförmig ausgebildetes Kurvenanzeigesegment auf dem Bildschirm im Blinkbetrieb betrieben, um dem Fahrer anzuzeigen, daß das Fahrzeug eine Kurve durchfahren soll. Vor der 100-m-Marke werden die Hinweis- bzw. Abstandssegmente nach und nach ausgeschaltet, und zwar in Übereinstimmung mit dem vom Fahrzeug zurückgelegten Weg bei Annäherung an den Schnittpunkt. Die Abschaltung der Abstandssegmente erfolgt in Schritt 304. Anschließend wird wiederum Schritt 303 erreicht. Im Anschluß an Schritt 305 wird in Schritt 306 die Fahrtrichtung des Fahrzeugs gemessen bzw. ausgelesen. Die in Schritt 306 ermittelte Fahrtrichtung wird mit der Eintrittsrichtung R_ein, mit der Austrittsrichtung R_aus und mit der Rücksetz- bzw. Erneuerungsrichtung R_r verglichen, was jeweils in den Schritten 308, 307 und 309 erfolgt. Wird in einem dieser Schritte festgestellt, daß die Fahrzeugrichtung falsch ist bzw. nicht mit den genannten Richtungen übereinstimmt, so wird in einem nachfolgenden Schritt 312 geprüft, ob sich das Fahrzeug noch innerhalb der Erneuerungszone B bzw. innerhalb des Testkreises befindet. Ist dies nicht der Fall, so springt das Programm zurück zu Schritt 220, in dem auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 20 die Mitteilung "Kurs verlassen" abgebildet wird. Andernfalls springt das Programm zurück zu Schritt 307. Die Programmschritte 307, 308, 309 und 312 werden so lange wiederholt durchlaufen, bis das Fahrzeug sich weit genug gedreht hat, so daß die Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit der Rücksetz- bzw. Erneuerungsrichtung R_r übereinstimmt. In diesem Fall springt das Programm von Schritt 309 zu den Schritten 310 und 311, die identisch zu den Schritten 215 und 216 sind. Die Schritte 310 und 311 werden nacheinander durchlaufen. Anschließend wird wiederum Schritt 217 erreicht.

Wird andererseits in Schritt 301 festgestellt, daß sich das Fahrzeug nicht mehr innerhalb der Erneuerungszone bzw. innerhalb des Testkreises befindet, so wird anschließend in einem Schritt 313 geprüft, ob die Fahrzeugposition noch innerhalb der Fehlerzone liegt.

Wird in Schritt 313 festgestellt, daß die Fahrzeugposition schon außerhalb der Fehlerzone liegt, so wird im nachfolgenden Schritt 220 die Mitteilung "Kurs verlassen" auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 20 abgebildet. Liegt dagegen die Fahrzeugposition noch innerhalb der Fehlerzone in Schritt 313, so wird in einem nachfolgenden Schritt 314 geprüft, ob die LÖSCH-Taste gedrückt worden ist. Ist die LÖSCH-Taste gedrückt worden, so springt das Programm zurück zum Anfangsschritt 101. Andernfalls erreicht das Programm wiederum Schritt 301.

Wie oben beschrieben, wird derjenige Schnittpunkt als Startschnittpunkt verwendet, der am dichtesten an der gegenwärtigen Fahrzeugposition liegt.

Nähert sich das Fahrzeug dem ausgewählten Startschnittpunkt, und befindet es sich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von diesem, der z. B. 300 m beträgt, so wird die Richtung zum voreingestellten Startschnittpunkt mit Bezug auf das Fahrzeug kontinuierlich angezeigt. Zusätzlich wird, wenn sich das Fahrzeug innerhalb des vorbestimmten Abstandes befindet, der räumliche Verlauf der Fahrtroute des Fahrzeugs im Bereich des ausgewählten Startschnittpunkts angezeigt. Insbesondere werden die Richtung der Fahrtroute bei Annäherung des Fahrzeugs an den Startschnittpunkt und die Richtung der Fahrtroute bei Entfernung des Fahrzeugs vom Startschnittpunkt abgebildet.

Wurde der ursprünglich ausgewählte Startschnittpunkt verfehlt, so braucht der Fahrer nicht mehr zum ursprünglichen und auf der voreingestellten Fahrtroute liegenden Startschnittpunkt zurückzufahren. Der Navigationsprozeß entlang der ausgewählten Fahrtroute kann vielmehr vom nächsten Schnittpunkt aus erfolgen, der am dichtesten an der momentanen Fahrzeugposition liegt. Mit Hilfe des Navigationssystems und Navigationsverfahrens nach der Erfindung ist es also möglich, das Fahrzeug vom dichtesten Schnittpunkt an entlang der ausgewählten Fahrtroute zum Reiseziel zu führen, ohne daß der Fahrer gezwungen wird, zum Startschnittpunkt zurückzufahren und die Fahrt dort erneut zu beginnen.

Der Aufbau der bereits beschriebenen Fehlerzone ist in Fig. 6 nochmals genauer dargestellt. Diese Fehlerzone erstreckt sich in Richtung der ausgewählten Fahrtstrecke und überdeckt jeweils zwei aufeinanderfolgende Schnitt- bzw. Erneuerungspunkte. Die Fig. 7 zeigt die Fahrzeugführung im Bereich eines Schnitt- bzw. Erneuerungspunkts 72 entlang einer Geraden (ohne wesentliche Richtungsänderung) sowie im Bereich eines Schnitt- bzw. Erneuerungspunkts 73, in dem eine signifikante Richtungsänderung der Fahrtroute vorhanden ist. Der Schnitt- bzw. Kreuzungspunkt 71 liegt in Fahrtrichtung vor dem Schnitt- bzw. Kreuzungspunkt 72. Die Abstände D₁ und D₂ stellen jeweils die bekannten Abstände zwischen den genannten Schnittpunkten dar. Dagegen geben die Kreise 75 und 76 Erneuerungszonen an. Der Kreis 74 kann z. B. den 100-m-Abstand markieren.

Claims

1. Navigationsvorrichtung für Straßenfahrzeuge, mit

a) einer ersten Einrichtung (14, 15, 16) zur Überwachung der vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrtstrecke und der Fahrtrichtung sowie zur Ermittlung der momentanen Fahrzeugposition in Abhängigkeit der zurückgelegten Fahrtstrecke und der Fahrtrichtung,
b) einer zweiten Einrichtung (18) zur Speicherung von Land- bzw. Straßenkarten, die Daten über eine Mehrzahl bekannter Verzweigungs- bzw. Schnittpunkte umfassen,
c) einer dritten Einrichtung (17) zur Voreinstellung einer Fahrtroute von einem als Startschnittpunkt dienenden ersten bekannten Schnittpunkt zu einem letzten bekannten Schnittpunkt,
d) einer vierten Einrichtung, durch die in Abhängigkeit eines Startbefehls eine Navigation des Fahrzeugs entlang der voreingestellten Fahrtroute vom Startschnittpunkt zum letzten bekannten Schnittpunkt mit Hilfe von Richtungsanzeigern auf einem Display durchführbar ist,
e) einer fünften Einrichtung (19, 20), durch die jeweils bei Annäherung des Fahrzeugs an einen voreingestellten Schnittpunkt die Fahrtroute durch diesen Schnittpunkt hindurch anzeigbar ist, und
f) einer sechsten Einrichtung, die bei Betätigung durch einen Fahrzeugführer den Startbefehl zur vierten Einrichtung liefert,

dadurch gekennzeichnet, daß

g) eine siebte Einrichtung (11) vorhanden ist, die der Reihe nach die Abstände zwischen den voreingestellten Schnittpunkten und der durch die erste Einrichtung (14, 15, 16) gelieferten momentanen Fahrzeugposition vergleicht und denjenigen voreingestellten Schnittpunkt als Startschnittpunkt bestimmt, der am dichtesten an der momentanen Fahrzeugposition liegt, und
h) die vierte Einrichtung weiterhin so ausgebildet ist, daß durch sie auf der fünften Einrichtung (19, 20) die Fahrtrichtung zum so bestimmten Startschnittpunkt anzeigbar ist.

2. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der fünften Einrichtung (19, 20) die Form des nächsten Schnittpunkts anzeigbar ist.