DE3613195C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4 zur Fahrweganzeige, mittels deren der augenblickliche Standort eines sich bewegenden Körpers angezeigt wird.

Bei einem Versuch zu verhindern, daß ein Fahrer eines Fahrzeugs beim Fahren, z. B. an einem fremden Ort, den Weg verliert und vom gewünschten Fahrweg abweicht, ist eine Fahrweg-Anzeigevorrichtung entwickelt worden, die einen Entfernungsdetektor zum Detektieren einer Fahrstrecke in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einen Richtungsdetektor zum Detektieren der Fahrrichtung und des Betrages der Richtungsänderung von Zeit zu Zeit umfaßt. Bei dieser Fahrweg-Anzeigevorrichtung wird der augenblickliche Standort des Fahrzeugs in zweidimensionalen Koordinaten nacheinander aufgrund der entsprechenden Ergebnisse der oben beschriebenen Detektionen berechnet und der so berechnete Standort wird gespeichert und in Form einer sich fortwährend ändernden Darstellung kontinuierlicher Punktinformationen auf einer Bildschirmanzeige angezeigt, auf der zuvor eine Karte mit Straßen oder dergleichen angezeigt worden ist, so daß der Fahrer den augenblicklichen Standort des Fahrzeugs bestätigen kann. Bei einer derartigen Fahrweg-Anzeigevorrichtung ist es unvermeidlich, daß ein gewisser Fehler in der angezeigten Position auftreten kann, wenn das Fahrzeug fährt. Dies beruht auf Faktoren wie der Genauigkeit der Detektionen, wenn die Abstands- und/oder Richtungsdetektion ausgeführt werden, und ein derartiger Fehler in der angezeigten Position kann kumulativ zunehmen, wenn das Fahrzeug weiterfährt, so daß die augenblickliche örtliche Lage, d. h. der Standort, und der angezeigte Fahrweg von der korrekten Straße auf dem Plan bzw. der Karte abweichen können. Dann kann der Fahrer auf der Karte nicht mehr beurteilen, an welcher Stelle auf der Straße er fährt.

Es wurde bereits in der JP-OS 58-1 29 313 ein Verfahren zum Korrigieren eines derartigen Positionsfehlers auf der Basis einer Wechselbeziehung zwischen dem Verlauf von Straßen auf der Karte und dem Verlauf des Fahrweges vorgeschlagen. Um einen Straßenverlauf herauszufinden, der dem Verlauf eines Fahrwegs entspricht, längs dem das Fahrzeug gefahren ist, werden nach diesem Verfahren zuerst auf irgendeine Weise aus dem komplizierten Straßenmuster einige Routen ausgewählt, bezüglich deren erwogen wird, daß sie dem zurückgelegten Fahrweg entsprechen, und dann werden die Routen jeweils separat in bezug auf die Anwendbarkeit auf den Fahrweg überprüft. Hierbei wird diejenige der Routen angenommen, die den ähnlichsten Verlauf hat. Es wird somit von einer Straße, die einen dem Fahrweg am meisten ähnelnden Verlauf besitzt, angenommen, daß sie diejenige ist, durch die das Fahrzeug gefahren ist, und die Fahrroute wird auf dem entsprechenden Straßenteil auf der Karte angezeigt.

Ein derartiges Korrekturverfahren weist einen Nachteil in dem Fall auf, in dem eine Route, die als dem Fahrweg entsprechend angesehen wird, auf einer Karte herausgefunden werden soll, die kompliziert angeschlossene bzw. verknüpfte Straßen enthält. In einem solchen Fall können in der ersten Stufe eine Menge von Straßenmustern bzw. -routen ausgewählt werden und dementsprechend wird beträchtliche Zeit für die Verarbeitung benötigt, um die jeweils ausgewählten Straßenverläufe und den Fahrwegverlauf des Fahrzeugs zu vergleichen. In dem Fall, in dem das Fahrzeug durch eine Straße gefahren ist, die auf der Karte nicht gezeigt ist, ist es des weiteren unmöglich, den Vergleichs- bzw. Entsprechungsprozeß zwischen den Straßenverläufen und dem Fahrwegverlauf zu bewirken, so daß keine Korrektur ausgeführt werden kann. Insbesondere in dem Fall, in dem das Fahrzeug eine Straße durchfahren hat, die auf der Karte nicht gezeigt ist, oder wenn die Karte einen Fehler oder eine Verzerrung der Straße enthält, ist es unmöglich, eine Anpassung von Straßenverläufen auszuführen, so daß die Korrektur des Fahrweges gestört bzw. unterbrochen wird.

In der DE-OS 33 15 613 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art beschrieben, bei denen eine Anzeige des augenblicklichen Standortes eines Kraftfahrzeuges bewirkt wird. Insbesondere für den Fall komplizierter Straßenverläufe ist es vorgesehen, den Maßstab der Anzeige bereichsweise zu vergrößern. Weitere Maßnahmen zur Vermeidung der oben beschriebenen Anzeigefehler und -ungenauigkeiten sind nicht beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Anzeige des Fahrweges eines sich bewegenden Körpers zu schaffen, bei denen der zurückgelegte Fahrweg unter Verwendung einer Straßenkarte auf einfache Weise festgestellt und der augenblickliche Standort des sich bewegenden Körpers auf einer Bildschirmanzeige angezeigt wird, wobei ein Abweichen des zurückgelegten Fahrweges von einer auf einer Karte gezeigten Straße verhindert wird und eine Korrektur des zurückgelegten Fahrweges bezüglich der Straßenkarte insbesondere auch in dem Fall ermöglicht ist, in dem der sich bewegende Körper auf einer auf der Karte nicht gezeigten Straße fährt.

Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung bzw. bei einem Verfahren mit den im Anspruch 1 bzw. Anspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Erfindung ist es ermöglicht, den zurückgelegten Fahrweg sicher auf der Karte wiederzufinden bzw. die dort eingezeichneten Straßen zu identifizieren, soweit sie mit dem zurückgelegten Fahrweg zusammenfallen. Für das Auffinden einer Entsprechung zwischen dem in Liniensegmente mittels Polygonalapproximation unterteilten Fahrweg und der Karte wird zweckmäßig das Relaxationsverfahren, eine der Musterwiedererkennungstechniken, verwendet. Die Mustererkennung ist durch die Fahrwegunterteilung erleichtert, die einen Vergleich bzw. eine Abmusterung der Liniensegmente bzw. Straßenverläufe und ggf. eine Ergänzung und Korrektur des Straßenverlaufs ermöglicht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und der Zeichnung weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Fahrweg-Anzeigevorrichtung mit einem bekannten Aufbau zeigt;

Fig. 2 ein Beispiel einer durch die in Fig. 1 gezeigte Fahrweg-Anzeigevorrichtung erzeugten Anzeige;

Fig. 3 einen Zustand der Anzeige, wenn der Fahrweg von der Straße abgewichen ist;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das das die Erfindung verkörpernde Verfahren der Mustererkennung veranschaulicht;

Fig. 5 ein Diagramm, das den durch die Polygonalapproximation von den Liniensegmenten erhaltenen Fahrweg zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Straße auf der Karte zeigt, die der Polygonalapproximation durch die Liniensegmente unterworfen wird;

Fig. 7 ein Diagramm, das die entsprechende Beziehung zwischen den Liniensegmenten des Fahrweges und jenen der Straße veranschaulicht, wenn eine virtuelle Straße angenommen wird;

Fig. 8 ein Diagramm, das die entsprechende Beziehung zwischen dem Fahrweg und der Straße auf der Karte zeigt, die der Polygonalapproximation unterworfen worden sind;

Fig. 9 ein Diagramm, das ein Beispiel vorgeschlagener Liniensegmente auf der Karte zeigt; und

Fig. 10 ein Diagramm, das ein Beispiel eines auf einer auf der Karte eingesetzten virtuellen Straße angezeigten Fahrweges zeigt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert:

In Fig. 1 ist ein Beispiel für den Aufbau einer Fahrweg-Anzeigevorrichtung veranschaulicht, die gemäß der Erfindung verwendbar ist. Die wesentlichen Bestandteilfaktoren, d. h. Komponenten, umfassen einen Entfernungssensor 1 vom fotoelektrischen, elektromagnetischen, mechanischen Kontakttyp oder dergleichen, um Impulssignale bei jeder Entfernungseinheit zu erzeugen, die beispielsweise von der Drehung der Fahrzeugräder abhängt, einen Richtungssensor 2, um Signale proportional zur Größe der Änderung der Fahrrichtung des Fahrzeugs zu erzeugen, der beispielsweise aus einem Gyroskop zur Detektion der Änderung der Winkelgeschwindigkeit in der Pendelrichtung zu besteht, eine Signalverarbeitungseinheit 3, die dazu dient, die Anzahl der vom Entfernungssensor 1 ausgesandten Impulssignale zu zählen, um die Fahrstrecke des Fahrzeugs zu messen, und die Änderung der Fahrrichtung des Fahrzeugs auf der Basis des Ausgangssignals des Richtungssensors 2 zu bestimmen, um sukzessive den augenblicklichen Standort des Fahrzeugs in zweidimensionalen Koordinaten bei jeder Entfernungseinheit des Fahrzeugweges zu berechnen. Die Signalverarbeitungseinheit umfaßt außerdem eine CPU (Zentraleinheit), um eine zentralisierte Steuerung des gesamten Systems zu bewirken, ein programmierbares ROM, ein steuerndes RAM, etc. Zu den wesentlichen Bestandteilen zählen des weiteren eine Fahrweg-Speichereinrichtung 4 (RAM) zur sukzessiven Speicherung der Daten des sich fortwährend ändernden Standorts in zweidimensionalen Koordinaten, der durch die Signalverarbeitungseinheit erhalten worden ist, und zum Halten der Daten als endliche und fortwährende Standortinformationen, die den augenblicklichen Standorten des Fahrzeugs entsprechen, ein Karteninformationsspeichermedium 5, in dem eine Anzahl von Dateieinheiten der Karteninformationen vorab gespeichert sind, eine Speichermedium-Leseeinheit 6 zum selektiven Auslesen der gewünschten Kartendatei aus dem Speichermedium 5, eine Anzeigeeinheit 7 zur sukzessiven Erneuerung (Austausch) und Anzeige der augenblicklichen Standorte des Fahrzeugs, des Fahrweges und der augenblicklichen Fahrrichtung und weiterer Informationen auf derselben Bildschirmanzeige auf Basis der Standortdaten, die in der Speichereinheit 4 gespeichert sind, und eine manuelle Betätigungseinheit 8, um einen Befehl für eine Operation zur Signalverarbeitungseinheit 3 zu geben und um verschiedene Operationen zu bewirken, einschließlich der auf der Anzeigeeinheit 7 anzuzeigenden Karte, der Einstellung des Startpunktes des Fahrzeugs auf der angezeigten Karte, einer Richtungsänderung auf der angezeigten Karte und des Fahrweges, Verschiebung der angezeigten Position, eine Änderung der Einstellung der angezeigten Form, wie z. B. eine Teilvergrößerung der Anzeige der Karte und des Fahrweges, eine Auswahl eines Verkleinerungsmaßstabs und dergleichen.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird die selektiv ausgelesene Karte auf der Bildschirmanzeige der Anzeigeeinheit 7 angezeigt, während mittels der Signalverarbeitungseinheit 3 der augenblickliche Standort (x, y) in X-, Y-Koordinaten sukzessive im vorher eingestellten Verkleinerungsmaßstab der Karte berechnet wird, wenn das Fahrzeug von dem in der Karte eingestellten Startpunkt aus fährt. Das Ergebnis der Berechnung wird der Fahrweg-Speichereinheit 4 sukzessive zugeführt, so daß der Inhalt der Speicherung erneuert und ausgetauscht, fortwährend ausgelesen und der Anzeigeeinheit 7 zugeführt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besitzt die Anzeigeeinheit 7 eine Anzeigemarke M 1, die den augenblicklichen Standort des Fahrzeugs auf der auf der Bildschirmanzeige gezeigten Karte anzeigt. Eine Anzeigemarke M 2 zeigt die Fahrrichtung des Fahrzeugs am augenblicklichen Standort an und eine Anzeigemarke M 3 zeigt den Fahrweg vom Startpunkt S zum augenblicklichen Standort hin an. Diese Marken und Symbole simulieren den Fahrtzustand des Fahrzeugs.

Die soweit beschriebene Anordnung und Funktionsweise sind dieselben wie bei der herkömmlichen, anfangs beschriebenen Fahrweg-Anzeigevorrichtung.

Eine solche Fahrweg-Anzeigevorrichtung hat den oben beschriebenen Nachteil. Wenn das Fahrzeug fährt, werden somit die Fehler akkumuliert, so daß der augenblickliche Standort und der Fahrweg von der auf der Bildschirmanzeige angezeigten Straße abweichen, wie in Fig. 3 gezeigt ist, bis es für den Fahrer unmöglich wird, die Position auf der Karte zu beurteilen, bei der er tatsächlich fährt.

Mit der erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung wird ein derartiger Nachteil der herkömmlichen Vorrichtung eliminiert.

Eine Fahrweg-Anzeigevorrichtung dieser Art gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt, insbesondere in der Signalverarbeitungseinheit 3, eine Einrichtung zur Unterteilung der jeweiligen Verläufe der Straßen auf der Karte und des Fahrweges in Liniensegmente entsprechend einer Polygonalapproximation und zum Bewirken einer Mustererkennung, d. h. einer Identifizierung des Fahrwegverlaufes, und eine Einrichtung zur Erzeugung einer Anzeige des Fahrweges auf Basis der Liniensegmente der Straße, in bezug auf die eine Entsprechung durch die Mustererkennung erhalten worden ist.

Eine erfindungsgemäße Fahrweg-Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Variante der Erfindung umfaßt, insbesondere in der Signalverarbeitungseinheit 3, eine Einheit zur Unterteilung der jeweiligen Verläufe der Straßen auf der Karte und des Fahrweges in Liniensegmente entsprechend der Polygonalapproximation und zur Auswahl vorgeschlagener Liniensegmente der Straße entsprechend den charakteristischen Größen der Liniensegmente des Fahrweges, eine Einrichtung zum Vorsehen einer virtuellen Straße, wenn die vorgeschlagenen Liniensegmente nicht erhalten werden können, und zum Einstellen und Einsetzen vorgeschlagener Liniensegmente der virtuellen Straße, eine Einrichtung zur Mustererkennung, um eine Entsprechung der Liniensegmente des Fahrweges und der entsprechenden Liniensegmente der vorgeschlagenen Liniensegmente zu liefern, und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Anzeige des Fahrweges entsprechend den vorgeschlagenen Liniensegmenten, in bezug auf die eine Entsprechung durch die Mustererkennung erzielt worden ist.

In Fig. 4 sind die sukzessiven Schritte der Signalverarbeitungseinheit 3 gezeigt, wie sie oben beschrieben wurden. Der entsprechend obiger Beschreibung erhaltene Fahrweg wird in Liniensegmente unterteilt, um die Polygonalapproximation zu bewirken. Es wird eine Liste dieser Liniensegmente angefertigt. Dann wird die Liste mit einer Liste der Liniensegmente der Straßen auf der Karte verglichen, die vorher durch die Polygonalapproximation verarbeitet worden sind, und es wird eine Zahl vorgeschlagener Liniensegmente auf der Karte ausgewählt, die jenen des Fahrweges zu entsprechen scheinen.

Wenn das vorgeschlagene Liniensegment nicht gefunden werden konnte, wird festgestellt und beurteilt, daß das Fahrzeug auf einer Straße fährt, die auf der Karte nicht eingezeichnet ist, oder daß die Karte einen Darstellungsfehler, eine Verzerrung oder Deformation umfaßt, und es werden virtuelle vorgeschlagene Liniensegmente entsprechend den Liniensegmenten des Fahrweges gefunden.

Dann werden die jeweiligen vorgeschlagenen, auf der Karte ausgewählten Liniensegmente (einschließlich der virtuellen) und die Liniensegmente des Fahrweges der Musterwiedererkennung des Relaxationsverfahrens unterworfen, d. h. die Mustererkennung wird auf solche Weise bewirkt, daß die Entsprechung des augenblicklich der Mustererkennung unterzogenen Liniensegments erreicht wird, während die Verbindung des Liniensegments mit einem Liniensegment erwogen wird, in bezug auf das die Entsprechung zuvor erzielt worden ist. Durch die Berechnung wird ein Entsprechungsindex erhalten, der den Grad der Entsprechungsbeziehung der jeweiligen Liniensegmente anzeigt, und er wird entsprechend den Adaptionskoeffizienten erneuert. Der Entsprechungsindex sieht eine Wahrscheinlichkeit dafür vor, daß die Liniensegmente miteinander zusammenfallen können, und das Mustererkennungsverfahren wird wiederholt, bis das vorgeschlagene Liniensegment, das vollständig mit dem Liniensegment des Fahrweges zusammenfällt, unter den vorgeschlagenen Liniensegmenten gefunden worden ist, die auf der Karte ausgewählt worden sind.

Schließlich werden die Liniensegmente auf der Karte, von denen jedes vollständig jenen der Liniensegmente des Fahrweges entspricht, gesammelt und die Gruppe dieser Liniensegmente wird zur Anzeige des Fahrweges mit der Karte durch die Anzeigeeinheit 7 verwendet.

Die Liste der Liniensegmente des Fahrweges umfaßt Daten betreffend die Position des Startpunktes (Xsi, Ysi), den Steigungswinkel R i, die Länge Li, die Position des Endpunkts (Xei, Yei) eines jeden Liniensegments i (i=l∼m) des Fahrwegs, das der Polygonalapproximation unterworfen worden ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Diese Liste wird beispielsweise ausgeführt, wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt ist.

Tabelle 1

Diese Liste der Liniensegmente der Straßen auf der Karte umfaßt Daten betreffend die Position des Startpunkts (Xsj, Ysj), den Steigungswinkel R j, die Länge Lj, die Position des Endpunkts (Xej, Yej) eines jeden Liniensegments j (j=l∼m) der Straße, das der Polygonalapproximation unterworfen worden ist, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Diese Liste, zusammen mit der Nummer eines jeden mit dem Start- und Endpunkt verbundenen Liniensegments, ist beispielsweise ausgeführt, wie in der folgenden Tabelle 2 gezeigt ist. Es sei festgestellt, daß die Liste der Liniensegmente auf der Karte vorab angefertigt und in einem Speicher des Systems gespeichert worden ist.

Tabelle 2

Die Auswahl der vorgeschlagenen Liniensegmente auf der Karte, die dem Liniensegment i des Fahrweges entsprechen, wird wie folgt bewirkt. Es wird hierbei auf das Liniensegment i des Fahrweges und auf das Liniensegment j auf der Karte Bezug genommen und angenommen, daß die Differenz des Steigungswinkels d R, die Längendifferenz dL, der Abstand zwischen den Startpunkten dS und der Abstand zwischen den Endpunkten dE ist. Unter Verwendung vorbestimmter Toleranzwerte α 1, α 2, α 3 und α 4, die von entsprechenden charakteristischen Größen bzw. Werten abhängen, wie oben beschrieben wurde, werden als die vorgeschlagenen Liniensegmente die Liniensegmente auf der Karte ausgewählt, die sämtliche, durch die folgenden Gleichungen (1) bis (4) ausgedrückte Bedingungen erfüllen:

Wenn die vorgeschlagenen Liniensegmente auf der Karte, die den Liniensegmenten des Fahrweges entsprechen, nicht ausgewählt werden konnten, wird die Bestimmung der virtuellen vorgeschlagenen Liniensegmente auf die folgende Weise bewirkt. Es wird beispielsweise angenommen, daß es drei sich fortsetzende Liniensegmente a, b und c gibt, wie sie in Fig. 7 gezeigt sind, und daß die vorgeschlagenen Liniensegmente a 1, a 2 und a 3 auf der Karte in Verbindung (d. h. Zusammenhang) mit dem Liniensegment a ausgewählt worden sind und die vorgeschlagenen Liniensegmente c 1 und c 2 in Verbindung mit dem Liniensegment c auf der Karte ausgewählt worden sind, aber kein Liniensegment in Verbindung mit dem Liniensegmentb ausgewählt worden ist, da es keine entsprechende Straße auf der Karte gibt. In einem solchen Fall werden die Liniensegmente b 1 bis b 6, die die Endpunkte der vorgeschlagenen Liniensegmente a 1, a 2 und a 3 des vorhergehenden Liniensegments a und die Startpunkte der vorgeschlagenen Liniensegmente c 1 und c 2 des späteren Liniensegments c verbinden, als die vorgeschlagenen Liniensegmente der virtuellen Straße bestimmt.

Es sei angenommen, daß der Entsprechungsindex zwischen dem Liniensegment i des Fahrweges und dem vorgeschlagenen Liniensegment j auf der Karte Pi(j) ist. Der Wert dieses Index wird durch die folgende Operation erhalten.

Als erstes wird die Differenz zwischen den charakteristischen Größen zwischen dem Liniensegment des Fahrweges und dem vorgeschlagenen Liniensegment durch die folgende Gleichung bestimmt:

P′ i(j) = {1 - ω 1 × max (d R - β 1, 0) - ω 2 × max (dL - β 2, 0) - ω 3 × max (dS - β 3, 0) - ω 4 × max (dE - β 4, 0)} (5)

In Gleichung (5) stellen ω 1-ω 4 die Einfluß- bzw. Gewichtsfunktionswerte der entsprechenden charakteristischen Größen dar, die sich in Abhängigkeit vom Ausmaß von Fehlern bei den entsprechenden Sensoren 1 und 2 ändern, die bei der Fahrweg-Anzeigevorrichtung verwendet werden. β 1 bis β 4 zeigen die Fehlerbereiche an, die den kleinen Differenzen der entsprechenden charakteristischen Größen entsprechen.

Dann wird entsprechend der folgenden Gleichung normiert bzw. normalisiert, um den Entsprechungsindex Pi(j) zu bestimmen.

Der Adaptionskoeffizient zeigt zur Zeit der Erneuerung bzw. Auswechslung den Ähnlichkeitsgrad zwischen der Verbindungsrelation bzw. Anschlußbeziehung (Winkeldifferenz, Vorhandensein oder Fehlen eines Anschlusses der Start- und Endseiten des Liniensegments i) des Fahrweges und die Anschlußrelation der Start- und Endseite des vorgeschlagenen Liniensegments j auf der Karte. Der Adaptionskoeffizient Γ ik (j, l) auf der Startseite des Liniensegments j in bezug auf das Liniensegment i wird durch die folgende Gleichung bestimmt:

Γ ik (j, l) = {1 - ω r × max (| R i - R k | - |R j - R l 0)} × D (7)

Der Adaptionskoeffizient Γ im (j, n) auf der Endseite wird auf dieselbe Weise bestimmt.

In der obigen Gleichung ist ωγ ein Gewichtsfaktor, der den Adaptionskoeffizienten (d. h. den Koeffizienten des Adaptionsvermögens) betrifft, der sich in Abhängigkeit vom Fehlerausmaß der entsprechenden Sensoren 1 und 2 ändert, die in der Fahrweg-Anzeigevorrichtung verwendet werden. γ zeigt den Fehlerbereich in bezug auf den Adaptionskoeffizienten an und D zeigt den Verbindungs- bzw. Anschlußkoeffizienten an, dessen Wert bei Anschlußzustand l und bei nicht angeschlossenem Zustand D ist.

Die Erneuerung oder Ergänzung des Entsprechungsindex wird gemäß der Operation bewirkt, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist:

wobei

Es sei beispielsweise folgendes angenommen: Der Fahrweg ist durch die Liniensegmente a, b und c gebildet. Die vorgeschlagenen Liniensegmente (1), (2) und (3) sind in Verbindung mit dem Liniensegment a ausgewählt worden; die vorgeschlagenen Liniensegmente (4), (5) und (6) sind in Verbindung mit dem Liniensegment b und die vorgeschlagenen Liniensegmente (7), (8), (9) und (10) sind in Verbindung mit dem Liniensegment c ausgewählt worden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. In der Zeichnung bezeichnen A, B und C jeweils Wegabschnitte.

Wenn das Fahrzeug im Abschnitt A fährt, wird die Auswahl der vorgeschlagenen Liniensegmente bewirkt, wobei die Winkeldifferenz d R a und der Abstand dSa zwischen den Startpunkten als charakteristische Größen verwendet werden, und dann werden die Entsprechungsindizes Pa (1), Pa (2) und Pa (3) der entsprechenden vorgeschlagenen Liniensegmente (1), (2) und (3) in bezug auf das Liniensegment a bestimmt. Als Fahrweg wird das vorgeschlagene Liniensegment beurteilt, dessen Entsprechungsindex 100% wurde.

Wenn das Fahrzeug im Abschnitt B fährt:

1. In Verbindung mit dem Liniensegment a wird die Auswahl der vorgeschlagenen Liniensegmente bewirkt, wobei die Winkeldifferenz d R a, die Längendifferenz dLa, der Abstand dSa zwischen den Startpunkten und der Abstand dEa zwischen den Endpunkten als charakteristische Größen verwendet werden. Die Entsprechungsindizes P ⁰a (1), P ⁰a (2) und P ⁰a (3) der entsprechenden vorgeschlagenen Liniensegmente (1), (2) und (3) werden bestimmt.

2. In Verbindung mit dem Liniensegment b wird die Auswahl der vorgeschlagenen Liniensegmente bewirkt, wobei die Winkeldifferenz d R b und der Abstand bzw. die Entfernung dSb zwischen den Startpunkten als die charakteristischen Größen verwendet werden. Die Entsprechungsindizes P ⁰b (4), P ⁰b (5) und P ⁰b (6) der entsprechenden vorgeschlagenen Liniensegmente (4), (5) und (6) werden bestimmt.

Wenn ein vorbestimmtes Liniensegment mit einer 100%igen Entsprechung mit den Liniensegmenten a und b nicht erhalten werden kann, wird eine erste Erneuerung bzw. ein Austausch bewirkt.

P ¹a (1) = Γ ab (1,4) × P ⁰b (4) × P ⁰a (1) = Qa (1) × P ⁰a (1)

P ¹a (2) = Γ ab (2,4) × P ⁰b (4) × P ⁰a (2) = Qa (2) × P ⁰a (2)

wenn,

Γ ab (3,5) × P ⁰b (5) < Γ ab (3,6) × P ⁰b (6)

P ¹a (3) = Γ ab (3,5) × P ⁰b (5) × P ⁰a (3) = Qa (3) × P ⁰a (3)

wenn,

Γ ab (1,4) × P ⁰b (1) < Γ ab (2,4) × P ⁰b (2)

P ¹b (4) = Γ ab (2,4) × P ⁰a (2) × P ⁰b (4) = Qb (4) × P ⁰b (4)

P ¹b (5) = Γ ab (3,5) × P ⁰a (3) × P ⁰b (5) = Qb (5) × P ⁰b (5)

P ¹b (6) = Γ ab (3,6) × P ⁰a (3) × P ⁰b (6) = Qb (6) × P ⁰b (6)

Wenn ein vorbestimmtes Liniensegment mit einer 100%igen Entsprechung mit den Liniensegmenten a und b nicht erhalten werden kann, wird des weiteren ein zweiter Austausch bewirkt.

P ²a (1) = Γ ab (1,4) × P ¹b (4) × P ¹a (1) = Γ ab (1,4) × Qb (4) × P ⁰-b (4) × Qa (1) × P ⁰a (1) = {Qa (1)}² × Qb (4) × P ⁰a (1)

P ²a (2) = Γ ab (2,4) × P ¹b (4) × P ¹a (2) = Γ ab (2,4) × Qb (4) × P ⁰-b (4) × Qa (2) × P ⁰a (2) = {Qa (2)}² × Qb (4) × P ⁰a (2)

wenn,

Γ ab (3,5) × P ¹b (5) < Γ ab (3,6) × P ¹b (6)

P ²a (3) = Γ ab (3,5) × P ¹b (5) × P ¹a (3) = Γ ab (3,5) × Qb (5) × P ⁰b (5) × Qa (3) -× P ⁰a (3) = {Qa (3)}² × Qb (5) × P ⁰a (3)

wenn,

Γ ab (1,4) × P ¹b (1) < Γ ab (2,4) × P ¹b (2)

P ²b (4) = Γ ab (2,4) × P ¹a (2) × P ¹b (4) = Γ ab (2,4) × Qa (2) × P ⁰a (2) -× Qb (4) × P ⁰b (4) = {Qb (4)}² × Qa (2) × P ⁰b (4)

P ²b (5) = Γ ab (3,5) × P ¹a (3) × P ¹b (5) = Γ ab (3,5) × Qa (3) × P ⁰a (3) -× Qb (5) × P ⁰b (5) = {Qb (5)}² × Qa (3) × P ⁰b (5)

P ²b (6) = Γ ab (3,6) × P ¹a (3) × P ¹b (6) = Γ ab (3,6) × Qa (3) × P ⁰a (3) -× Qb (6) × P ⁰b (6) = {Qb (6)}² × Qa (3) × P ⁰b (6)

Wenn ein vorgeschlagenes Liniensegment mit einer 100%igen Entsprechung mit den Liniensegmenten a und b wieder nicht erhalten werden kann, dann werden der dritte, vierte . . . Austausch wiederholt. Es wird angenommen, daß das vorgeschlagene Liniensegment, bei dem schließlich eine 100%ige Entsprechung erhalten worden ist, der Fahrweg des Fahrzeugs ist.

Wenn das Fahrzeug im Abschnitt C fährt:

1. In Verbindung mit dem Liniensegment a wird die Auswahl der vorgeschlagenen Liniensegmente bewirkt, wobei die Winkeldifferenz d R a, die Längendifferenz dLa, der Abstand dSa zwischen den Startpunkten und der Abstand dEa zwischen den Endpunkten als charakteristische Größen verwendet werden. Die Entsprechungsindizes P ⁰a (1), P ⁰a (2) und P ⁰a (3) der entsprechenden vorgeschlagenen Liniensegmente (1), (2) und (3) werden bestimmt.

2. In Verbindung mit dem Liniensegment b wird die Auswahl der vorgeschlagenen Liniensegmente bewirkt, wobei die Winkeldifferenz d R b, die Längendifferenz dLb, der Abstand dSb zwischen den Startpunkten und der Abstand dEb zwischen den Endpunkten als die charakteristischen Größen verwendet werden. Die Entsprechungsindizes P ⁰b (4), P ⁰b (5) und P ⁰b (6) der entsprechenden vorgeschlagenen Liniensegmente (4), (5) und (6) werden bestimmt.

3. In Verbindung mit dem Liniensegment c wird die Auswahl des vorgeschlagenen Liniensegments bewirkt, wobei die Winkeldifferenz d R c und der Abstand dSc zwischen den Startpunkten als die charakteristischen Größen verwendet werden. Die Entsprechungsindizes P ⁰c (7), P ⁰c (8), P ⁰c (9) und P ⁰c (10) der ausgewählten vorgeschlagenen Liniensegmente (7), (8), (9) und (10) werden bestimmt.

Wenn ein vorgeschlagenes Liniensegment mit einer 100%igen Entsprechung mit den Liniensegmenten a und b nicht erhalten werden kann, wird ein erster Austausch bewirkt.

P ¹a (1) = Γ ab (1,4) × P ⁰b (4) × P ⁰a (1) = Qa (1) × P ⁰a (1)

P ¹a (2) = Γ ab (2,4) × P ⁰b (4) × P ⁰a (2) = Qa (2) × P ⁰a (2)

wenn,

Γ ab (3,5) × P ⁰b (5) < Γ ab (3,6) × P ⁰b (6)

P ¹a (3) = Γ ab (3,5) × P ⁰b (5) × P ⁰a (3) = Qa (3) × P ⁰a (3)

wenn,

Γ ab (1,4) × P ⁰a (1) < Γ ab (2,4) × P ⁰a (2) und

Γ bc (4,7) × P ⁰c (7) < Γ bc (4,8) × P ⁰c (8)

P ¹b (4) = Qb (4) × P ⁰b (4)

wobei

Qb (4) = 1/2 {Γ ab (2,4) × P ⁰a (2) + Γ bc (4,8) × P ⁰c (8)}

wenn,

Γ bc (5,9) × P ⁰c (9) < Γ bc (5,10) × P ⁰c (10)

P ¹b (5) = Qb (5) × P ⁰b (5)

wobei,

Qb (5) = 1/2 {Γ ab (3,5) × P ⁰a (3) + Γ bc (5,9) × P ⁰c (9)}

P ¹c (7) = Γ bc (4,7) × P ⁰b (4) × P ⁰c (7) = Qc (7) × P ⁰c (7)

P ¹c (8) = Γ bc (4,8) × P ⁰b (4) × P ⁰c (8) = Qc (8) × P ⁰c (8)

P ¹c (9) = Γ bc (5,9) × P ⁰b (5) × P ⁰c (9) = Qc (9) × P ⁰c (9)

P ¹c (10) = Γ bc (5,10) × P ⁰b (5) × P ⁰c (10) = Qc (10) × P ⁰c (10)

Wenn des weiteren ein vorgeschlagenes Liniensegment mit einer 100%igen Entsprechung mit den Linien a und b nicht erhalten werden kann, wird ein zweiter Austausch bewirkt.

P ²a (1) = Γ ab (1,4) × P ¹b (4) × P ¹a (1) = Γ ab (1,4) × Qb (4) × P ⁰b (4) -× Qa (1) × P ⁰a (1) = {Qa (1)}² × Qb (4) × P ⁰a (1)

P ²a (2) = Γ ab (2,4) × P ¹b (4) × P ¹a (2) = Γ ab (2,4) × Qb (4) × P ⁰b (4) -× Qa (2) × P ⁰a (2) = {Qa (2)}² × Qb (4) × P ⁰a (2)

P ²a (3) = Γ ab (3,5) × P ¹b (5) × P ¹a (3) = Γ ab (3,5) × Qb (5) × P ⁰b (5) -× Qa (3) × P ⁰a (3) = {Qa (3)}² × Qb (5) × P ⁰a (3)

P ²b (4) = Qb (4) × P ¹b (4)

wenn,

Γ ab (2,4) × P ¹a (2) < Γ ab (1,4) × P ¹a (2) und

Γ bc (4,8) × P ¹c (8) < Γ bc (4,7) × P ¹c (7),

Qb (4) = 1/2 {Γ ab (2,4) × P ¹a (2) + Γ bc (4,8) × P ¹c (8)}

P ²b (5) = Qb (5) × P ¹b (5)

wenn,

Γ bc (5,9) × P ¹c (9) < Γ bc (5,10) × P ¹c (10),

Qb (5) = 1/2 {Γ ab (3,5) × P ¹a (3) + Γ bc (5,9) × P ¹c (9)}

P ²c (7) = Γ bc (4,7) × P ¹b (4) × P ¹ c (7) = Qc (7) × P ¹c (7)

P ²c (8) = Γ bc (4,8) × P ¹b (4) × P ¹c (8) = Qc (8) × P ¹c (8)

P ²c (9) = Γ bc (5,9) × P ¹b (5) × P ¹c (9) = Qc (9) × P ¹c (9)

P ²c (10) = Γ bc (5,10) × P ¹b (5) × P ¹c (10) = Qc (10) × P ¹c (10)

Wenn wieder ein vorgeschlagenes Liniensegment mit einer 100%igen Entsprechung mit den Liniensegmenten a und b nicht erhalten werden kann, dann werden dritte, vierte . . . Austauschoperationen wiederholt. Es wird angenommen, daß das vorgeschlagene Liniensegment, mit dem schließlich eine 100%ige Entsprechung erhalten worden ist, der Fahrweg des Fahrzeugs ist.

Es ist ersichtlich, daß durch die Erfindung eine Anzeigevorrichtung geschaffen worden ist, die eine Einrichtung zur Unterteilung des Fahrweges des Fahrzeuges und von Straßen auf einer Karte jeweils in Liniensegmente umfaßt, um die Polygonalapproximation zu bewirken und Datenlisten der charakteristischen Größen der entsprechenden Liniensegmente anzufertigen, und die eine Einrichtung zum Bewirken einer Auswahl vorgeschlagener Liniensegmente auf der Karte in bezug auf Liniensegmente des Fahrweges entsprechend den Daten der Liste umfaßt, während ein durchgehendes bzw. kontinuierliches Liniensegment gebildet wird und die Mustererkennung über die gesamte Karte entsprechend dem Relaxationsverfahren bewirkt wird. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, eine Anzahl von Straßen auf einer Karte auszuwählen, die das Objekt der Muster- bzw. Straßenverlaufserkennung in bezug auf einen Fahrweg bilden, wie dies bei der herkömmlichen Vorrrichtung der Fall ist. Die Mustererkennung kann daher rasch und auf zuverlässige Weise ausgeführt werden, und ihre auf der Entsprechung von Liniensegmenten beruhende Präzision wird erhöht, wenn der Fahrweg des Fahrzeugs größer wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist des weiteren so aufgebaut, daß die Entsprechung der Liniensegmente, die durch die Polygonalapproximation verarbeitet worden sind, über die gesamte Karte bewirkt wird und demzufolge ist es in bezug auf ein Liniensegment des Fahrweges, zu dem keine Entsprechung erhalten werden konnte, möglich zu beurteilen, daß das Fahrzeug durch eine Straße gefahren ist, die auf der Karte nicht eingezeichnet ist.

Durch die Erfindung ist insbesondere eine Vorrichtung geschaffen worden, die so aufgebaut ist, daß, wenn ein vorgeschlagenes Liniensegment auf einer Karte entsprechend dem Liniensegment des Fahrweges nicht erhalten werden kann, eine virtuelle Straße R eingesetzt wird. Hierbei wird die Verbindung des Liniensegments des Fahrweges betrachtet, wie in Fig. 10 gezeigt ist, und es wird eine Entsprechung erhalten, während ein Liniensegment bestimmt wird, das ein vorhergehendes und ein nachfolgendes Liniensegment fortsetzt. Selbst wenn das Fahrzeug eine Straße entlangfährt, die auf der Karte nicht eingezeichnet ist, oder wenn in der Karte ein Darstellungsfehler oder eine Deformation ist, ist es somit möglich, der Straße effektiv zu folgen und fortgesetzt den Fahrweg zu korrigieren, ohne daß irgendeine Unterbrechung der Korrektur des Fahrweges erzeugt wird.

Wie aus obiger Beschreibung ersichtlich ist, ist durch die Erfindung eine Anzeigevorrichtung geschaffen worden, bei der der Verlauf der Straßen auf der Karte und der Verlauf des Fahrweges des Fahrzeuges in Liniensegmente für die Polygonalapproximation aufgeteilt werden und die Entsprechung durch die Mustererkennung unter Verwendung des Relaxationsverfahrens bewirkt wird, und bei der, wenn eine Entsprechung nicht erhalten werden kann, eine virtuelle Straße betreffende Liniensegmente eingesetzt werden, um die Entsprechung zu erzielen. Die Anzeige wird entsprechend den Liniensegmenten der Straße erzeugt, in bezug auf die die Entsprechung erhalten worden ist. Somit kann eine Entsprechung der Straßen auf der gesamten Karte und des Fahrweges des Fahrzeuges leicht erhalten werden. Insbesondere wenn das Fahrzeug eine Straße entlangfährt, die auf der Karte nicht eingezeichnet ist, ist es auch dann möglich, die Korrektur des Fahrweges fortlaufend zu bewirken.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung und das erfindungsgemäße Anzeigeverfahren des Fahrzeuges haben solche Vorteile wie, daß die Anzeige bewirkt werden kann, ohne daß ein Abweichen des Fahrweges von der auf der Karte eingezeichneten Straße verursacht wird und ohne daß der Fehler im Standort in Abhängigkeit von einer Zunahme der Fahrstrecke kumulativ zunimmt, wie dies bei der herkömmlichen Vorrichtung der Fall ist, und im Gegensatz hierzu wird der Fehler im Standort verringert, wenn das Fahrzeug weiterfährt, wodurch die Präzision des Fahrweges bzw. seiner Bestimmung verbessert wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Anzeige des Fahrweges eines sich bewegenden Körpers, umfassend eine Betätigungseinheit zur Eingabe von Daten wie dem Startpunkt des Fahrzeuges auf einer Karte, eine Speichereinheit für Fahrwegdaten und eine Anzeigeeinheit für die Karte und den augenblicklichen Standort, wobei ein sich fortlaufend ändernder augenblicklicher Standort des sich bewegenden Körpers sukzessive bestimmt wird und auf einer Bildschirmanzeige, auf der zuvor eine Karte angezeigt worden ist, entsprechend den Daten des so bestimmten Standorts angezeigt wird, gekennzeichnet durch

• - eine Einrichtung (3, 4, 5, 6), die die jeweiligen Verläufe der Straßen auf der Karte und des zurückgelegten Fahrweges des sich bewegenden Körpers jeweils in Liniensegmente (i, j) mittels Polygonalapproximation unterteilt, wobei die Liniensegmente mittels charakteristischer Größen betreffend die Positionsdifferenz zwischen den entsprechenden Liniensegmenten des Fahrweges und den entsprechenden Liniensegmenten der Straßen erfaßt sind,
• - einen Speicher (5), in dem vorab erstellte Liniensegmentdaten der Karte gespeichert sind,
• - wobei die die Straßen- und Fahrwegverläufe unterteilende Einrichtung (3, 4, 5, 6) Daten der Fahrwegliniensegmente mit Daten von Kartenliniensegmenten vergleicht und den Fahrwegliniensegmenten entsprechende Kartenliniensegmente ausgewählt und
• - wobei auf die Anzeigeeinheit (7) der augenblickliche Standort entsprechend den ausgewählten Kartenliniensegmenten angezeigt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Straßen- und Fahrwegverläufe unterteilende Einrichtung (3, 4, 5, 6) bei Nichtfeststellung einer Entsprechung verglichener Fahrweg- und Kartenliniensegmente dem jeweiligen Fahrwegliniensegment ohne entsprechendes Kartenliniensegment als ausgewähltes Kartenliniensegment ein virtuelles Kartenliniensegment zuordnet, das durch ein vorhergehendes und ein nachfolgendes ausgewähltes Kartenliniensegment jeweils festgelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein sukzessiver Vergleich der Fahrwegliniensegmente mit Kartenliniensegmenten und Zuordnung eines Kartenliniensegments zum jeweiligen Fahrwegliniensegment vorgesehen ist.

4. Verfahren zur Anzeige des Fahrweges eines sich bewegenden Körpers, bei dem der Startpunkt des Fahrzeuges auf einer Karte eingegeben wird und Fahrwegdaten gespeichert werden, ein sich fortlaufend ändernder augenblicklicher Standort des sich bewegenden Körpers sukzessive bestimmt wird und der augenblickliche Standort sukzessive ergänzt und auf einer Bildschirmanzeige, auf der zuvor eine Karte angezeigt worden ist, entsprechend den Daten des so bestimmten Standortes ergänzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - vorab die Straßen auf der Karte mittels Polygonalapproximation in Liniensegmente unterteilt und die Liniensegmentdaten gespeichert werden, wobei die Liniensegmente mittels charakteristischer Größen betreffend die Positionsdifferenz zwischen den entsprechenden Liniensegmenten des Fahrweges und den entsprechenden Liniensegmenten der Straßen erfaßt werden,
• - der zurückgelegte Fahrweg mittels Polygonalapproximation in Liniensegmente unterteilt wird, wobei die Liniensegmente mittels charakteristischer Daten (Xs, Ys, R, L, Xe, Ye) erfaßt werden,
• - die Daten der Fahrwegliniensegmente mit Kartenliniensegmentdaten verglichen werden, wobei für den Vergleich jeweils eine Anzahl von alternativen Kartenliniensegmenten sukzessive verwendet wird, um ein dem betreffenden Fahrwegliniensegment entsprechendes Kartenliniensegment auszuwählen, und
• - der zurückgelegte Fahrweg als Folge der ausgewählten Kartenliniensegmente festgelegt und angezeigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - wenn kein dem betreffenden Fahrwegliniensegment entsprechendes Kartenliniensegment gefunden worden ist, festgestellt wird, daß es keine dem Fahrwegliniensegment zuordenbare Straße gibt, und anschließend
• - ein dem betreffenden Fahrwegliniensegment entsprechendes virtuelles Kartenliniensegment unter Verwendung eines vorhergehenden und eines nachfolgenden ausgewählten Kartenliniensegments festgelegt und dem Fahrwegliniensegment als ausgewähltes Kartenliniensegment zugeordnet wird.