DE69434693T2

DE69434693T2 - Fahrzeugzielführungsvorrichtung und -verfahren unter Verwendung einer Anzeigeeinheit

Info

Publication number: DE69434693T2
Application number: DE69434693T
Authority: DE
Inventors: Akio Yokohama-shi Kosaka; Okihiko Yokohama City Nakayama; Yoshitaka Zama-shi Yatsugi; Norimasa Yokohama-shi Kishi; Masaki Yokohama-shi Watanabe; Kiyomichi Yamada; Masayasu Sagamihara City Iwasaki; Hiroshi Yokohama City Tsuda
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2014-12-23
Also published as: EP0660290A1; US5748109A; DE69434693D1; US5945927A; DE69425234T2; KR0169153B1; DE69425234D1; EP0932133B1; EP0660290B1; KR950019136A; EP0932133A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Navigieren eines Fahrzeugs zu einem Ziel, zu dem ein Fahrzeuginsasse gelangen möchte, unter Verwendung einer Anzeigeeinheit.
Es wurden verschiedene Typen von Fahrzeugnavigationssystemen (auch als Fahrzeugroutenführungsvorrichtungen bezeichnet) vorgeschlagen, bei denen eine optimale Reiseroute für das Fahrzeug von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt gesucht und erhalten wird, wobei sowohl die optimale Route wie die aktuelle Position des Fahrzeugs auf einem Anzeigebildschirm einer Anzeigeeinheit angezeigt werden.
1A stellt ein angezeigtes Bild in einem der oben genannten Fahrzeugnavigationssysteme dar.
Wie in 1A gezeigt, wird die aktuelle Position des Fahrzeugs angegeben, indem eine Pfeilmarkierung auf dem Anzeigebildschirm angezeigt wird, wobei die Umgebung der durch den Pfeil markierten aktuellen Position durch eine Strichlinie eingekreist ist. Wenn ein Bediener dann einen vorbestimmten Schalter betätigt, wird der durch die Strichlinie eingekreiste Bereich wie in 1B gezeigt vergrößert angezeigt. Dadurch kann ein Bediener die Straßen- bzw. Verkehrssituation in der Umgebung der aktuellen Position im Detail betrachten. Dabei ist es jedoch immer erforderlich, den vorbestimmten Schalter zu betätigen, um zwischen den Ansichten von 1A und 1B zu wechseln, was die Bedienung unpraktisch macht.
In einem anderen der oben genannten Navigationssysteme werden Straßenkarten mit verschiedenen Maßstäben gleichzeitig auf dem Anzeigebildschirm dargestellt, wobei die unterschiedlichen Ansichtsformen wie in 2 gezeigt einander überlappen.
2 zeigt den Anzeigebildschirm des anderen Navigationssystems aus dem Stand der Technik, wobei die Kreuzungen in der Umgebung der aktuellen Position des Fahrzeugs in der rechten oberen Ecke des Anzeigebildschirms in einer vergrößerten Form angezeigt werden. Dieses Navigationssystem bietet dem Fahrzeuginsassen eine Straßenkarte für einen größeren Bereich, wobei die aktuelle Position des Fahrzeugs im Zentrum ist, sowie eine detaillierte Ansicht der Straßen- bzw. Verkehrssituation in der Umgebung der aktuellen Position des Fahrzeugs.
Weil jedoch bei dem in 2 gezeigten Anzeigebildschirm ein Teil der Straßenkarte in vergrößerter Form in der rechten oberen Ecke angezeigt wird, kann die eigentliche Straßenkarte in der rechten oberen Ecke des Anzeigebildschirms nicht betrachtet werden (weil sie durch den vergrößerten Teil der Straßenkarte verdeckt wird). Wenn der Fahrzeugfahrer zum Beispiel nach rechts zu dem nicht angezeigten Teil der Straßenkarte abbiegen will, dann kann der Fahrzeugfahrer eine vor ihm liegende Straßen- bzw. Verkehrssituation nicht betrachten, was für den Fahrzeugfahrer unpraktisch ist.
EP-A-378 271 A1 gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 gibt eine Navigationsvorrichtung an, die für ein Verfahren zum perspektivischen Anzeigen eines Teils einer topographischen Karte geeignet ist und einen Speicher zum Speichern von topgraphischen Informationen umfasst. Weiterhin ist eine Erfassungseinrichtung zum Bestimmen der aktuellen Position des Fahrzeugs vorgesehen. Es ist eine Auswahleinrichtung zum Auswählen eines relevanten Teils der topographischen Informationen auf der Basis der Position des Fahrzeugs durch das Durchführen einer Auswahloperation vorgesehen. Eine Umwandlungseinrichtung führt eine Koordinatenumwandlung auf den ausgewählten Informationen durch, und eine Anzeigeeinrichtung zeigt das durch die Umwandlung erzeugte perspektivische Bild an.
EP 0 059 435 A2 gibt eine Bildanzeigevorrichtung einschließlich einer ersten Speichereinheit und einer zweiten Speichereinheit an, wobei eine Verschiebungsschaltung die Positionen aller in der zweiten Speichereinheit gespeicherten Wörter und Markierungen zu solchen wandelt, die um einen Winkel in Entsprechung zu einem Befehlssignal aus einem Signalerzeuger gedreht sind. Eine Bildsteuereinheit steuert die Anzeige von grafischen Mustern, die um den Winkel in Entsprechung zu dem Befehlssignal aus dem Signalerzeuger gedreht sind, auf der Bildschirmeinheit und steuert die Überlagerung von wenigstens einem Wort und einer Markierung aus der zweiten Speichereinheit auf die Position des durch die Verschiebungsschaltung verschobenen Grafikmusters.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Navigieren eines Fahrzeugs anzugeben, die das Fahren des Fahrzeugs einfach macht.
Gemäß der Erfindung speichert eine Straßenkarte-Speichereinrichtung Straßenkartendaten einschließlich von auf die Straßenkarte bezogenen Straßennetz-Bilddaten und Zeichendaten, wobei die Straßennetz-Bilddaten und die Zeichendaten auf der Anzeigeeinheit zusammen mit einem Vogelperspektivenbild der Straßenkarte angezeigt werden, wobei die Zeichendaten über die Straßennetz-Bilddaten gelagert werden, die auf der Anzeigeeinheit in der Vogelperspektive angezeigt werden. Die Zeichendaten und die Straßennetz-Bilddaten werden separat in der Straßenkartenspeichereinrichtung gespeichert. Die Straßennetz-Bilddaten werden auf die Zeichendaten in einem Anzeigebereich in einer unteren Hälfte der Anzeigeeinheit geschrieben, und die Zeichendaten werden auf die Straßennetz-Bilddaten in einem Anzeigebereich in einer oberen Hälfte der Anzeigeeinheit geschrieben. Weil die Straßennetz-Bilddaten auf die Zeichendaten auf der Straßenkarte in dem Anzeigebereich in der unteren Hälfte des Anzeigebildschirms geschrieben werden, in dem der Umgebungsbereich um die aktuelle Position des Fahrzeugs angezeigt wird, kann das Straßennetz im Detail betrachtet und erkannt werden, auch wenn die Zeichendaten und die Straßennetz-Bilddaten übereinander gelagert sind. Weil die Zeichendaten auf die Straßennetz-Bilddaten in dem Anzeigebereich des Anzeigebildschirms geschrieben werden, in dem die Richtung des Ziels angegeben wird, kann der Richtungsteil des Ziels anhand des Zeichens erkannt werden.
Eine weitere Ausführungsform ist in dem Unteranspruch definiert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
1A und 1B sind erläuternde Ansichten von beispielhaften Straßenkarten auf einem Anzeigebildschirm einer Anzeigeeinheit in dem ersten bekannten Navigationssystem, das oben mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben wurde.
2 ist eine erläuternde Ansicht von anderen beispielhaften Straßenkarten, die gleichzeitig auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit in dem zweiten bekannten Navigationssystem angezeigt werden, das oben mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben wurde.
3A ist eine schematische erläuternde Ansicht einer Ansicht aus der Vogelperspektive von einem bestimmten Sichtpunkt aus, um die Vogelperspektive zu erläutern, die für die Vorrichtung und das Verfahren zum Navigieren eines Fahrzeugs unter Verwendung einer Anzeigeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.
3B ist eine schematische erläuternde Ansicht einer Vogelperspektive in einem dreidimensionalen Koordinatensystem mit einem Sichtpunkt auf der Z-Achse.
4 ist eine erläuternde Ansicht eines beispielhaften Anzeigebildschirms, auf dem die aktuelle Position des Fahrzeugs und eine optimale Reiseroute zu einem Zielpunkt in der Vogelperspektive von 3 angezeigt sind.
5 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm der Vorrichtung zum Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Anzeigeeinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation der in 5 gezeigten Navigationsvorrichtung erläutert.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Subroutine von Schritt S5 in 6 erläutert.
8 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Bildschirmansicht auf einem Anzeigebildschirm der ersten Ausführungsform zeigt.
9 ist eine erläuternde Ansicht, die das Anzeigeverfahren darstellt, das in der Subroutine von Schritt S5 in 7 ausgeführt wird.
10 ist ein Flussdiagramm der Navigationsvorrichtung in einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine erläuternde Ansicht einer beispielhaften Bildschirmansicht der Vogelperspektive in der zweiten Ausführungsform von 10.
12 ist ein Flussdiagramm einer Subroutine von Schritt S5 in 6 gemäß einer dritten Ausführungsform der Fahrzeug-Navigationsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine erläuternde Ansicht zu der Positionsbeziehung zwischen einem Sichtpunkt und der aktuellen Position des Fahrzeugs gemäß der dritten Ausführungsform von 12.
14 ist eine erläuternde Ansicht zu der Beziehung zwischen der Sichtlinienrichtung und dem auf der Anzeigeeinheit angezeigten Bereich der Straßenkarte gemäß der dritten Ausführungsform.
15 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm des Fahrzeug-Navigationssystems gemäß einer vierten Ausführungsform aus dem Stand der Technik zu der vorliegenden Erfindung.
16A und 16B bilden ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Navigationsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform von 15 erläutert.
17A ist eine erläuternde Ansicht der Vogelperspektive, wobei die Anzeigefarbe von Gitterlinien derjenigen einer Straße mit einer niedrigen Priorität entspricht.
17B ist eine erläuternde Ansicht der Vogelperspektive mit einer Vielzahl von über die Straßenkarte gelagerten Punkten gemäß einer Modifikation der vierten Ausführungsform.
18 ist eine erläuternde Ansicht einer beispielhaften Abtönung des Hintergrunds der Straßenkarte.
19 ist eine erläuternde Ansicht für eine weitere beispielhafte Abtönung des Hintergrunds der Straßenkarte.
20A und 20B sind Flussdiagramme eines Anzeigesteuerprogramms der Straßenkarte gemäß einer Modifikation der vierten Ausführungsform von 16A und 16B.
21 ist eine erläuternde Ansicht eines Anzeigebeispiels gemäß der vierten Ausführungsform, wobei die Abtönungen auf die Hintergrundszenerie angewendet werden.
22 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm der Fahrzeug-Navigationsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
23 ist eine erläuternde Vorderansicht eines Anzeigepaneels gemäß der fünften Ausführungsform von 22.
24A, 24B und 24C sind aufeinander folgende erläuternde Ansichten, die eine Reihe von Operationen des Joysticks 10 von 22 zeigen.
25 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der CPU von 22 zeigt.
26A ist eine erläuternde Ansicht eines dreidimensionalen Koordinatensystems, das die Bewegung des Sichtpunkts in der fünften Ausführungsform von 22 zeigt.
26B ist eine erläuternde Ansicht eines dreidimensionalen Koordinatensystems, das die Bewegung der Spitze des Sichtlinienvektors in einer sechsten Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
27A bis 27E sind erläuternde Ansichten des dreidimensionalen Koordinatensystems, die Bewegungen des Sichtpunkts und der Sichtlinienrichtung in einer siebten Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigen.
28 ist eine erläuternde Ansicht eines Anzeigepaneels ohne Joystick als Alternative zu der fünften, sechsten, siebten und achten Ausführungsform der Fahrzeug-Navigationsvorrichtung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen.
Bevor die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Navigieren eines Fahrzeugs mit einer Anzeigeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert werden, wird das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 3A, 3B und 4 beschrieben.
3A und 3B zeigen Ansichten, die eine Vogelperspektive (E) von einer vorbestimmten Position im Himmel nach unten auf eine Straßenkarte als Sichtpunkt erläutern, der für die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
Die Anzeige der Vogelperspektive wird so durchgeführt, als ob die Straßenkarte vom Himmel aus nach unten betrachtet wird. Eine derartige Vogelperspektive wird häufig und zum Beispiel in der Flugsimulation verwendet.
In 3A gibt eine Ebene M eine Straßenkarte an, während eine rechteckige Form a, b, c und d einen durch eine Anzeigeeinheit 5 angezeigten Bereich angibt. Es soll angenommen werden, dass der Sichtpunkt (E) wie in 3A und 3B gezeigt an einer Position gesetzt ist, so dass der Bereich der Straßenkarte, der durch die rechteckige Form a, b, c und d betrachtet werden kann, einem ebenfalls in 3A und 3B gezeigten trapezförmigen Bereich A, B, C und D entspricht. Von der Position des Sichtpunkts aus können also Kartendaten in einem Bereich betrachtet werden, der wesentlich größer ist als diejenige der rechteckigen Form a, b, c und d. Die Vogelperspektive wird also auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 so angezeigt, als ob der trapezförmige Bereich A, B, C und D von dem Sichtpunkt E in 3A und 3B aus betrachtet werden würde.
4 zeigt ein Beispiel für die Ansicht der Straßenkarte aus der Vogelperspektive in der Umgebung einer optimal gesetzten Reiseroute von der aktuellen Position des Fahrzeugs zum Ziel (zu einer Position auf der Straßenkarte, die das Fahrzeug erreichen soll).
Wie in 4 gezeigt, ist der Sichtpunkt (E) an der vorbestimmten Position im Himmel in einer zu dem gesetzten Ziel entgegen gesetzten Richtung positioniert, so dass von diesem Sichtpunkt (E) aus die Zielrichtung in der Sichtlinie liegt. Wenn der Sichtpunkt an einer wie oben beschriebenen Position positioniert ist, kann wie in 4 gezeigt ein Bild der Straßenkarte angezeigt werden, wobei der Vergrößerungsfaktor von der Zielrichtung zu der aktuellen Position des Fahrzeugs hin kontinuierlich zunimmt. Das heißt, dass die optimal gesetzte Reiseroute bis zur Zielrichtung hin angezeigt werden kann, während gleichzeitig die Umgebung der aktuellen Position vergrößert dargestellt wird.
(Erste Ausführungsform)
5 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung zum Navigieren eines Fahrzeugs mit einer Anzeigeeinheit 5 gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
In 5 ist ein Richtungssensor 1 mit einer Schnittstellenschaltung 10 verbunden und angeordnet, um zum Beispiel den Erdmagnetismus an einer aktuellen Position des Fahrzeugs auf der Basis der Nordrichtung festzustellen, um die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs zu bestimmen. Der Richtungssensor 1 wird in dem US-Patent 4, 442, 609 vom 17. April 1984 beschrieben (das hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist).
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 ist mit der Schnittstellenschaltung 10 verbunden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 ist auf einer Leistungsübertragungswelle vorgesehen und gibt ein Impulsfolgensignal aus, dessen vorbestimmte Impulszahl in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert. Ein Straßenkartenspeicher 3 dient dazu, Straßenkartendaten mit Kreuzungsnetzdaten zu speichern, wobei die Straßenkartendaten weiterhin Positionsinformation mit Knoten für Kreuzungen, Kurven usw., Weglängen von Verbindungsstraßen und Zeichendaten für Ortsnamen umfassen können.
Eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 4 ist mit der Schnittstellenschaltung 10 verbunden, um die Anzeigedaten für die Ansicht der Straßenkarte aus der Vogelperspektive in Übereinstimmung mit einer Verarbeitungsabfolge vorzubereiten, die weiter unten mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben wird.
Ein ROM (Festwertspeicher) 6 ist mit der Schnittstellenschaltung 10 verbunden und wird verwendet, um ein Steuerprogramm für zum Beispiel die in 6 und 7 gezeigte Verarbeitung durch die CPU 4 zu speichern.
Ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 7 ist mit der Schnittstellenschaltung 10 verbunden und wird verwendet, um eine Reihe von durch die CPU 4 erhaltenen Berechnungsergebnissen zu speichern.
Ein V-RAM (Video-RAM) 9 ist mit der Schnittstellenschaltung 10 verbunden und wird verwendet, um die durch die CPU 4 vorbereiteten Anzeigedaten für die Ansicht aus der Vogelperspektive sowie den Sichtpunkt und die Sichtlinie der Vogelperspektive zu speichern, die auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigt und in Übereinstimmung mit dem Inhalt des V-RAM 9 geändert werden.
Ein Bedienungsfeld 8 ist mit der Schnittstellenschaltung 10 verbunden. Die Schnittstellenschaltung 10 ist mit jedem der oben beschriebenen peripheren Computerschaltungselemente verbunden.
Dabei ist zu beachten, dass die CPU 4 die in 6 gezeigte Steuerroutine startet, wenn der Bediener (der Fahrzeugfahrer oder ein anderer Fahrzeuginsasse) den Zündungsschlüssel im Zündschloss des Fahrzeugs zu der Akku-, Zündungs- oder Startposition betätigt.
Im folgenden wird der Betrieb der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben.
In Schritt S1 von 6 liest die CPU 4 das Ziel, bei dem das Fahrzeug ankommen soll und das über das Bedienungsfeld 8 eingegeben wird.
In Schritt S2 von 6 misst die CPU 4 die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 ausgegebene Anzahl der Impulse pro Zeit oder eine Impulsperiode der Impulsfolge des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 2, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen. Die CPU 4 misst weiterhin die Anzahl der Impulse, um die zurückgelegte Fahrdistanz des Fahrzeugs zu bestimmen. Als nächstes berechnet die CPU in Schritt S2 einen Fahrweg auf der Basis der durch den Richtungssensor 1 festgestellten Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs und der zurückgelegten Fahrdistanz des Fahrzeugs und spezifiziert die aktuelle Position des Fahrzeugs mit Hilfe einer Kartenvergleichstechnik zwischen dem Fahrweg und den im Straßenkartenspeicher 3 gespeicherten Straßenkartendaten.
In Schritt S3 berechnet die CPU 4 eine optimale Reiseroute für das Fahrzeug von einem in Schritt S2 bestimmten Startpunkt zu dem Ziel mit Hilfe der bekannten Dikustra-Technik, indem die Wege für die Route vom Startpunkt zum Ziel gesucht werden. Die Dikustra-Technik wird in der japanischen Erstveröffentlichung (nicht geprüft) eines Patents mit der Nummer Showa 62-86499 vom 20. April 1987 (oder in US-5557522 vom 9. September 1994, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist) beschrieben.
In Schritt S4 werden die Straßenkartendaten in der Umgebung der gesuchten optimalen Reiseroute durch die CPU 4 auf der Basis der berechneten optimalen Reiseroute aus dem Straßenkartendatenspeicher 3 ausgelesen und im RAM 7 gespeichert.
In Schritt S5 bestimmt die CPU 4 eine Position für den Sichtpunkt, um die Ansicht aus der Vogelperspektive mit Hilfe der in 7 gezeigten Verarbeitungsabfolge anzuzeigen. Wenn der Schritt S5 verarbeitet wurde, wird der auf der Anzeigeeinheit 5 anzuzeigende Straßenkartenbereich bestimmt.
In Schritt S6 wandelt die CPU 4 die Straßenkartendaten zu Daten für die Ansicht aus der Vogelperspektive um.
Das heißt, dass die CPU 4 wie in 3A gezeigt die Straßenkartendaten innerhalb des trapezförmigen Bereichs A, B, C und D in Übereinstimmung mit der Positionsbeziehung zwischen der Position des Sichtpunkts E, der Position der rechteckigen Form a, b, c und d und der Position der Straßenkarte zu Daten für die Ansicht aus der Vogelperspektive umwandelt, die auf der Anzeigeinheit 5 angezeigt werden.
Die Umwandlung des Koordinatensystems sieht vor, dass ein der Seite BC entsprechender Teil der Straßenkarte auf der unteren Seite der Anzeigeeinheit 5 angezeigt wird, ein der Seite AD entsprechender Teil der Straßenkarte auf der oberen Seite der Anzeigeeinheit 5 angezeigt wird und weiterhin der Vergrößerungsfaktor von dem der Seite AD entsprechenden Teil des Bildes zu dem der Seite BC entsprechenden Teil des Bildes hin erhöht wird.
Dabei ist zu beachten, dass die horizontale Distanz der Position des Sichtpunkts E zu der Position M und die Höhe in der Richtung der Z-Achse derart definiert sind, dass die Seiten BC und AB jeweils tatsächliche Entfernungen von 300 m bzw. 10 km wiedergeben und die Distanz von der Seite CD zu der Seite AD eine tatsächliche Entfernung von 10 km wiedergibt.
In Schritt S7 speichert die CPU 7 die in Schritt S6 vorbereiteten Daten für die Ansicht aus der Vogelperspektive im V-RAM 9. Folglich können die Straßenkartendaten innerhalb des trapezförmigen Bereichs ABCD von 3A auf der Anzeigeeinheit (Anzeige) 5 wie in 8 gezeigt angezeigt werden.
In Schritt S8 liest die CPU 4 Zeichendaten für zum Beispiel Ortsnamen und Kreuzungsnamen, die in den Straßenkartendaten innerhalb des trapezförmigen Bereichs ABCD von 3A und 3B enthalten sind, und speichert dieselben temporär im V-RAM 9, um Zeicheninformation wie etwa für Ortsnamen auf der Straßenkarte auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 5 anzuzeigen.
In Schritt S9 berechnet die CPU 4 die aktuelle Position des Fahrzeugs aus der zurückgelegten Fahrdistanz, der Vorwärtsrichtung und der in Schritt S2 unter Verwendung des Richtungssensors 1 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 2 festgestellten Position.
In Schritt S10 wird das in Schritt S9 berechnete Koordinatensystem der aktuellen Position des Fahrzeugs genauso wie in Schritt S6 umgewandelt, so dass die durch die Fahrzeugmarkierungsdaten angegebene aktuelle Position des Fahrzeugs im V-RAM 9 gespeichert wird.
Folglich wird wie in 11 oder 4 gezeigt die durch einen Pfeil markierte aktuelle Position des Fahrzeugs angezeigt.
In Schritt S11 wird die Bewegungsvektorgröße des Fahrzeugs nach der Anzeige der Straßenkarte in Schritt S7, d.h. die Bewegungsrichtung und Bewegungsdistanz festgestellt, und wenn die Bewegungsvektorgröße eine vorbestimmte Größe überschreitet, dann geht die Routine zu Schritt S4, so dass eine Aktualisierung der Ansicht aus der Vogelperspektive auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 durchgeführt wird. Folglich wird die Umgebung der aktuellen Position des Fahrzeugs immer im unteren Endbereich des Anzeigebildschirms der Anzeigeeinheit 5 in vergrößerter Form angezeigt, wobei das Neuschreiben der Ansicht aus der Vogelperspektive für die Anzeige auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 5 während der Fahrt des Fahrzeugs auf der gesetzten Reiseroute durchgeführt wird.
7 zeigt ein detailliertes Verarbeitungsflussdiagramm des Schritts S5 von 6.
9 zeigt beispielhafte Straßenkartendaten, die in dem oben beschriebenen Schritt S4 aus dem Straßenkartenspeicher 3 gelesen wurden, wobei eine Straße mit einer Haarnadelkurve, d.h. mit einem U-förmigen Verlauf, in der zum gesetzten Ziel entgegen gesetzten Richtung auf der gesetzten (optimalen) Reiseroute zum gesetzten Ziel durch eine fette Linie wiedergegeben wird.
7 wird im folgenden mit Bezug auf 9 erläutert.
In Schritt S21 von 7 bestimmt die CPU 4 die Richtung eines Liniensegments OD, das wie in 9 gezeigt die in Schritt S2 festgestellte aktuelle Position des Fahrzeugs O mit dem in Schritt S1 gelesenen gesetzten Ziel D verbindet.
In Schritt S22 von 7 bestimmt die CPU 4 die Richtung der in 9 gezeigten geraden Linie (V), die senkrecht zu dem Liniensegment OD ausgerichtet ist und durch die aktuelle Position des Fahrzeugs verläuft, die in 9 durch O wiedergegeben wird.
In Schritt S23 stellt die CPU 4 die Position eines Kreuzungspunktes Dc zwischen der geraden Linie (V) und der optimalen Reiseroute L fest.
In Schritt S24 von 7 erhält die CPU 4 die Flächen Sm eines dreieckigen Bereichs ODcD, wobei jeweils ein Knoten Dm (1 ≤ m ≤ n, wobei n die Gesamtzahl der Knoten wiedergibt) auf dem Teil der gesetzten (optimalen) Reiseroute zwischen der aktuellen Position O des Fahrzeugs und dem Kreuzungspunkt Dc die Spitze des dreieckigen Bereichs ist und das Liniensegment ODc die Basisseite ist.
In Schritt S25 bestimmt die CPU 4 den Maximalwert der in Schritt S24 erhaltene Fläche Sm (1 ≤ m ≤ n) und erhält die Höhe des entsprechenden dreieckigen Bereichs, aus welcher der oben beschriebene Maximalwert bestimmt wird, wobei die maximale Höhe als die vertikale Distanz vom Liniensegment ODc zum Knoten Dm definiert wird.
In Schritt S26 bestimmt die CPU 4 eine Position eines Punktes Dh max, der von der aktuellen Position des Fahrzeugs O entfernt ist und dessen Richtungswinkel 180 Grad zu dem gesetzten Ziel versetzt ist.
In Schritt S27 bestimmt die CPU 4, ob ein Punkt vorhanden ist, bei dem das Liniensegment ODh durch die gesetzte Reiseroute L geschnitten wird.
Weil in 9 das Liniensegment ODh durch die gesetzte Reiseroute L im Punkt K geschnitten wird, wird in Schritt S27 ein positives Bestimmungsergebnis erhalten und zu Schritt S28 weitergegeben.
In Schritt S28 erhält die CPU 4 die Flächen S1m eines dreieckigen Bereichs ODhDm, wobei jeweils ein Knoten Dm links von dem Liniensegment ODh die Spitze ist (1 ≤ m ≤ p, wobei p die Gesamtzahl der Knoten links von dem Liniensegment ODh wiedergibt). Weiterhin erhält die CPU 4 die Flächen eines anderen dreieckigen Bereichs ODhDm, wobei das Liniensegment ODh die Basisseite und jeweils ein Knoten Dm die Spitze ist (1 ≤ m ≤ q, wobei q die Gesamtzahl der Knoten rechts von dem Liniensegment ODh wiedergibt).
In Schritt S29 von 7 bestimmt die CPU 7 die Maximalwerte der Flächen S1 m (wobei 1 ≤ m ≤ p) und der Flächen Srm (wobei 1 ≤ m ≤ q). Die CPU 4 bestimmt dann die Höhen w1 und wr der bestimmten dreieckigen Bereiche und erhält eine Summe W der Höhen w1 und wr. Dann geht die Subroutine zu Schritt S30.
In Schritt S30 von 7 wird der Sichtpunkt (E) der Ansicht aus der Vogelperspektive an einer Position im Himmel gesetzt, von welcher aus die Straßenkarte mit dem dreieckigen Bereich X, in dem die in Schritt S29 oder S32 erhaltene Summe W die Längs- oder Querrichtung ist, betrachtet werden kann.
Wenn zum Beispiel wie in 9 gezeigt die Höhe w2 größer ist als die Höhe w1, dann wird wie in 9 gezeigt der Himmel über dem Punkt (E) rechts vom Liniensegment ODh als Sichtpunkt (E) für die Vogelperspektive gesetzt, damit der gesamte dreieckige Bereich X betrachtet werden kann.
Wie oben beschrieben variiert in der ersten Ausführungsform die Sichtlinie vom Sichtpunkt (E) der Vogelperspektive in Übereinstimmung mit der Länge und Richtung der Haarnadelkurve auf der gesetzten Reiseroute, wobei die Ansicht aus der Vogelperspektive auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 dementsprechend angezeigt wird. Es können also alle Haarnadelkurven auf dem Anzeigebildschirm dargestellt werden.
Während in der ersten Ausführungsform der Sichtpunkt (E) derart positioniert wird, dass das gesamte Rechteck, das die Haarnadelkurve umschließt, betrachtet werden kann, können die Höhe des Sichtpunktes und die Richtung der Sichtlinie alternativ dazu in Übereinstimmung mit der Länge und der Richtung der Haarnadelkurve variieren.
Wenn zum Beispiel die Haarnadelkurve relativ lange ist, dann wird der angezeigte Bereich, in dem die Richtung des gesetzten Ziels angezeigt werden kann, schmäler, wenn alle Haarnadelkurven der gesetzten Reiseroute angezeigt werden. In diesem Fall kann zum Beispiel wie in 4 gezeigt nur ein Teil des anzeigbaren Bereichs der Haarnadelkurve angezeigt werden.
Alternativ dazu kann ein besonderer Schalter installiert sein, der verwendet wird, um zu bestimmen, ob der Bediener möchte, dass die Anzeigeeinheit 5 den Haarnadelkurvenbereich anzeigt, wobei der Schalter mit der Schnittstellenschaltung 10 verbunden ist.
Außerdem kann anstelle des Bedienungsfeldes 8 ein in der Anzeigeeinheit 5 integrierter Berührungsbildschirm verwendet werden. Weiterhin kann das Bedienungsfeld 8 dazu dienen, das gesetzte Ziel direkt in die Schnittstellenschaltung 10 einzugeben.
Während die vorliegende Erfindung in der Ausführungsform unter Verwendung des Richtungssensors 1 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 2 spezifiziert ist, kann die aktuelle Position des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einer über das Bedienungsfeld 8 eingegebenen Information bestimmt werden. Alternativ dazu kann das GPS (Global Positioning Sys tem) verwendet werden, das elektromagnetische Wellen von einer Vielzahl von Satelliten verwendet, um die aktuelle Position des Fahrzeugs zu bestimmen.
Während in der Ausführungsform die optionale (gesetzte) Reiseroute durch die Berechnung der CPU 4 erhalten wird (Schritt S3 von 6), kann das Fahrzeug auch in Übereinstimmung mit einer über das Bedienungsfeld 8 eingegebenen vorbereiteten Reiseroute geführt werden, wobei eine dementsprechende Ansicht aus der Vogelperspektive angezeigt wird.
10 zeigt eine Subroutine von Schritt S5 in einer Ausführungsform der Fahrzeug-Navigationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Es ist zu beachten, dass die Hauptroutine der Ausführungsform identisch mit derjenigen von 6 ist, wobei der Hardwareaufbau identisch mit demjenigen von 5 ist.
In Schritt S210 von 10 unterteilt die CPU 4 die in Schritt S6 umgewandelten Koordinatendaten in zwei Klassen, nämlich in Straßennetz-Bilddaten und Zeichendaten zum Wiedergeben von Ortsnamen und speichert diese jeweils im RAM 7. Dabei werden auch die Koordinatenpositionsinformationen gespeichert, die angeben, an welcher Position auf dem Anzeigebildschirm die entsprechenden Daten angezeigt werden.
In Schritt S220 von 10 bestimmt die CPU 4, ob bereits alle in einer unteren Hälfte der Anzeige anzuzeigenden Zeichendaten aus den im RAM 7 gespeicherten Zeichendaten auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 angezeigt wurden.
Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Subroutine zu Schritt S230, wo die noch nicht auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 anzuzeigenden Zeichendaten in einem vorbestimmten Bereich des V-RAM 9 gespeichert werden, der der Anzeigeposition der Anzeigeeinheit 5 entspricht. Es ist zu beachten, dass der Speicherbereich des V-RAM 9 exakt dem Anzeigebereich des Bildschirms der Anzeigeeinheit 5 entspricht. Wenn die Daten in dem vorbestimmten Bereich des V-RAM 9 gespeichert werden, werden die darin gespeicherten Daten auf dem Teil des Anzeigebereichs angezeigt, der dem oben genannten Speicherbereich entspricht. In der Verarbeitung von Schritt S230 werden also die Zeichendaten an vorbestimmten Bereichen in der unteren Hälfte des Anzeigebildschirms angezeigt.
Wenn die Verarbeitung von Schritt S230 beendet wird oder wenn alle Zeichendaten in der unteren Hälfte des Anzeigebildschirms angezeigt wurden, kehrt die Routine zu Schritt S240 zurück. In Schritt S240 speichert die CPU 4 einen Teil der im RAM 7 gespeicherten Straßennetz-Bilddaten, die in der unteren Hälfte des Anzeigebildschirms angezeigt werden sollen, in dem entsprechenden Bereich des V-RAM 9. Folglich werden die Straßennetz-Bilddaten wie in 11 gezeigt auf die an der Anzeigeeinheit 5 angezeigten Zeichendaten geschrieben.
In Schritt S250 bestimmt die CPU 4, ob alle in der unteren Hälfte des Anzeigebildschirms anzuzeigenden Straßennetz-Bilddaten auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 angezeigt wurden. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt die Subroutine zu Schritt S240 zurück. Und wenn dies der Fall ist, geht die Subroutine zu Schritt S260.
In Schritt S260 bestimmt die CPU 4, ob der Teil der Straßennetz-Bilddaten, der in der oberen Hälfte des Anzeigebildschirms angezeigt werden soll, bereits auf dem Anzeigebildschirm angezeigt wurde.
Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Subroutine zu Schritt S270, wo die noch nicht auf dem Anzeigebildschirm angezeigten Straßenkarten-Bilddaten in einem entsprechenden Bereich des V-RAM 9 gespeichert werden.
Wenn der Prozess von Schritt S270 beendet wird, kehrt die Subroutine zu Schritt S260 zurück, wo die CPU 4 bestimmt, dass die Straßennetz-Bilddaten in der oberen Hälfte des Anzeigebildschirms angezeigt wurden, worauf die Subroutine zu Schritt S280 geht.
In Schritt S280 werden die in der oberen Hälfte des Anzeigebildschirms anzuzeigenden Zeichendaten in dem entsprechenden Bereich des V-RAM 9 gespeichert. Folglich werden die Zeichendaten auf die Straßennetz-Bilddaten geschrieben, die wie in 11 gezeigt bereits auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 angezeigt werden.
In Schritt S290 bestimmt die CPU 4, ob alle in der oberen Hälfte des Anzeigebildschirms anzuzeigenden Zeichendaten bereits angezeigt wurden. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt die Subroutine zu Schritt S280 zurück. Wenn dies der Fall ist, wird die Verarbeitung von 10 beendet.
Weil in der Ausführungsform die Straßennetz-Bilddaten über die Zeichendaten auf der Straßenkarte in dem Anzeigebereich der unteren Hälfte des Anzeigebildschirms geschrieben werden, in dem die Umgebung um die aktuelle Position des Fahrzeugs angezeigt wird, kann das Straßennetz im Detail betrachtet und erkannt werden, auch wenn die Zeichendaten und die Straßennetz-Bilddaten übereinander gelagert sind. Weil weiterhin die Zeichendaten auf die Straßennetz-Bilddaten in dem Anzeigebereich in der oberen Hälfte des Anzeigebildschirms geschrieben werden, in dem die Richtung des gesetzten Ziels angegeben wird, kann die Richtung zu dem gesetzten Ziel anhand des Zeichens erkannt werden. 11 zeigt ein Beispiel für die Vogelperspektivenansicht auf die Straßenkarte gemäß der zweiten Ausführungsform.
In der Ausführungsform wird die Überlagerungsreihenfolge für die obere Hälfte zwischen den Straßennetz-Bilddaten und den Zeichendaten geschaltet, wobei das Schalten an einer Position mit Ausnahme der Zwischenposition (d.h. in der oberen oder unteren Hälfte) erfolgen kann. Die Position für das Schalten kann aber auch willkürlich oder automatisch in Übereinstimmung mit der Dichte der auf dem Bildschirm anzuzeigenden Straßennetze und dem Kartenbereich gewählt werden.
Weiterhin kann die Überlagerungsreihenfolge in Übereinstimmung mit zum Beispiel einer Distanz zu der aktuellen Position des Fahrzeugs gewechselt werden.
Das heißt, wenn ein Teil der Straßenkarte von der aktuellen Position innerhalb einer vorbestimmten Distanz angezeigt werden soll, können die Straßennetz-Bilddaten über die Zeichendaten geschrieben werden, und wenn ein die vorbestimmte Distanz überschreitender Teil der Straßenkarte angezeigt werden soll, können die Zeichendaten über die Straßennetz-Bilddaten geschrieben werden. Es ist zu beachten, dass die oben genannte vorbestimmte Distanz der Grenze zwischen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte des Anzeigebildschirms entsprechen kann.
Es ist weiterhin zu beachten, dass wenn die Straßennetz-Bilddaten über die Zeichendaten geschrieben werden, die Zeichendaten nicht einfach erkannt bzw. gelesen werden können. Deshalb kann die Anzeigefarbe der Straßennetz-Bilddaten in den überlagerten Teilen derart geändert werden, dass sich die Farbe der Zeichenkarten von der Farbe der Straßenkarten-Bilddaten an dieser Position unterscheidet.
In der Ausführungsform wird die Vogelperspektive auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit angezeigt, wobei das Fahrzeug einfach gelenkt werden kann, indem die Straßennetz-Bilddaten für die Umgebung zu der aktuellen Position des Fahrzeugs mit einer Priorität angezeigt werden, wenn eine normale Draufsicht auf die Straßenkartendaten anstelle der Vogelperspektive angezeigt wird.
(Dritte Ausführungsform)
14 zeigt eine Ansicht, die erläutert, wie der auf dem Anzeigebildschirm angezeigte Bereich der Straßenkarte variiert wird, wenn die Richtung der Sichtlinie der Vogelperspektive um jeweils 30° verschoben wird. Jeder der trapezförmigen Bereiche EFGH, IJKL und MNOP gibt einen auf dem Anzeigebildschirm anzuzeigenden Bereich der Straßenkarte für jede der Sichtlinien in den Ansichten aus der Vogelperspektive wieder.
Obwohl die in 12 gezeigte maximale Länge der Distanz der gesetzten Reiseroute LL, die auf dem Bildschirm angezeigt wird, dem in 13 (oder in 3A und 3B) gezeigten trapezförmigen Bereich ABCD entspricht, variiert die Länge der gesetzten Reiseroute, die innerhalb jedes trapezförmigen Bereichs angezeigt wird, wenn sich die allgemein Richtung der gesetzten Reiseroute unterscheidet. Wenn also die Vogelperspektive ohne Rücksicht auf die allgemeine Richtung der gesetzten Reiseroute angezeigt wird, kann die gesetzte Reiseroute nicht mit einer ausreichenden Länge angezeigt werden.
12 zeigt eine Subroutine des in 6 gezeigten Schrittes S5 in einer dritten Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Die Hauptroutine der dritten Ausführungsform ist mit der in 6 gezeigten Hauptroutine der ersten Ausführungsform identisch, und auch der Hardwareaufbau der Vorrichtung zum Navigieren eines Fahrzeugs in der dritten Ausführungsform ist mit dem in 5 gezeigten identisch.
Dabei ist zu beachten, dass die CPU 4 in Schritt S6 von 6 die Umwandlung des Koordinatensystems der Straßenkartendaten innerhalb des trapezförmigen Bereichs ABCD zu den auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 anzuzeigenden Daten in Übereinstimmung mit der Position des Sichtpunktes E und der Positionsbeziehung zwischen der Position des rechteckigen Bereichs abcd und der Position der Straßenkarte durchführt. Insbesondere wird der Teil der Straßenkarte an der Seite BC auf der unteren Seite des Anzeigebildschirms der Anzeigeeinheit 5 und der Teil der Straßenkarte an der Seite AD auf der oberen Seite des Anzeigebildschirms angezeigt. Außerdem wird der Vergrößerungsfaktor von der Seite AD zu der Seite BC hin größer. Dabei ist zu beachten, dass die Position des Sichtpunktes und die Höhe des Sichtpunktes derart definiert sind, dass zum Beispiel die Seiten BC und AB tatsächliche Entfernungen von jeweils 300 m und 10 km wiedergeben und dass die Distanz zwischen der Seite CD und der Seite AB eine tatsächliche Entfernung von 10 km wiedergibt.
Wenn weiterhin die in 12 gezeigte Verarbeitungsabfolge ausgeführt wird, wird der Sichtpunkt S wie in 11 gezeigt im Himmel in einer Richtung von (180° + θ°), wobei die Nordrichtung der Straßenkarte θ = 0° ist, über einem Punkt T gesetzt, der eine vorbestimmte Distanz von der aktuellen Position des Fahrzeugs G entfernt ist. Dann wird der rechteckige Bereich abcd, der den Anzeigebereich angibt, an einer vorbestimmten Position zwischen dem Sichtpunkt S und der aktuellen Position des Fahrzeugs G gesetzt.
In Schritt S21A von 12 initialisiert die CPU 4 derart, dass θ = 0° und die Gesamtwerte Lθ (wobei θ = 0°, 30°, –, 300°) der Weglängen der Routenverbindungen alle auf null gesetzt werden. Der Begriff Routenverbindung bezeichnet Straßen (Verbindungen), die benachbarte Knoten auf der gesetzten Reiseroute verbinden. In der Ausführungsform werden die m Routenverbindungen auf der gesetzten Reiseroute durch I1 bis Im in der Reihenfolge von der aktuellen Position zum Ziel hin angegeben.
In Schritt S22A wird eine Variable n auf null gesetzt. Die Variable n gibt eine der Routenverbindungen auf der gesetzten Reiseroute an. Das heißt, In gibt die n-te Routenverbindung von der aktuellen Position des Fahrzeugs an.
In Schritt S23A liest die CPU 4 die Straßenkartendaten in einem Bereich der Straßenkarte, der durch den rechteckigen Bereich abcd betrachtet werden kann, wobei die Sichtlinie in der Richtung θ zu der Position des Sichtpunktes ausgerichtet ist.
Das heißt, die CPU 4 liest die Straßenkartendaten in dem in 13 gezeigten trapezförmigen Bereich ABCD.
In Schritt S24A bestimmt die CPU 4, ob die in Schritt S23A gelesenen Daten für die Routenverbindung In in den Straßenkartendaten – d.h. ob die Routenverbindung In – auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 angezeigt werden kann, wenn die Ansicht aus der Vogelperspektive in der mit θ gesetzten Richtung der Sichtlinie angezeigt wird.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S24A positiv ist, geht die Subroutine zu Schritt S25A, wo die Weglänge von In zu dem Gesamtwert der Routenpfadlänge Lθ addiert wird. Dann geht die Subroutine zu Schritt S26A. Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt S24A nicht positiv ist, geht die Subroutine zu Schritt S26A, wo eins zu der Variable n addiert wird.
In Schritt S27A bestimmt die CPU 4, ob die Variable n größer als m ist, das die Gesamtanzahl der Routenverbindungen angibt.
Wenn in Schritt S27A NEIN bestimmt wird, geht die Subroutine zu Schritt S24A, und wenn JA bestimmt wird, geht die Subroutine zu Schritt S28A. In Schritt S28A werden 30° zu der Richtung θ der Sichtlinie addiert.
In Schritt S29A bestimmt die CPU, ob θ = 360°. Wenn in Schritt S29A NEIN bestimmt wird, kehrt die Subroutine zu Schritt S22A zurück. Wenn in Schritt S29A JA bestimmt wird, geht die Subroutine zu Schritt S30A. In Schritt S30A wählt die CPU 4 den größten der Gesamtwerte aus den entsprechenden Routenlängen L0, L30, L60, –, L330 aus. Der entsprechende Winkel von θ wird im RAM 7 gespeichert. Damit schließt diese Subroutine ab.
In der in 12 gezeigten dritten Ausführungsform wird die Richtung der Sichtlinie jeweils um 30 Grad variiert, wobei die Gesamtwerte der Routenweglängen der auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 angezeigten Routenverbindungen für die entsprechenden Richtungen der Sichtlinien erhalten werden und wobei automatisch die Richtung für die Sichtlinie ausgewählt wird, die die längste Anzeige der gesetzten Reiseroute vorsieht.
In der in 12 gezeigten Ausführungsform wird der Vergleich der Gesamtwerte Lθ der Routenlängen der gesetzten Reiseroute durchgeführt, wobei die Richtungen der Sichtlinien jeweils um 30° variiert werden, wobei dieser Winkelwert jedoch nicht notwendiger mit 30° festgelegt sein muss.
Die Alternativen zu der dritten Ausführungsform sind allgemein dieselben wie die für die erste Ausführungsform beschriebenen
(Vierte Ausführungsform)
15 zeigt die Fahrzeug-Navigationsvorrichtung in einer vierten Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Die Fahrzeug-Navigationsvorrichtung von 15 ist allgemein mit derjenigen von 5 identisch, wobei im Folgenden der Hardware-Aufbau mit Bezug auf 15 erläutert wird.
Ein GPS-Empfänger 1A ist mit einer Steuereinrichtung 6A verbunden, um die aktuelle Position des Fahrzeugs unter Verwendung eines GPS-Navigationsverfahrens durch das Empfangen von elektrischen Signalwellen von Satelliten zu bestimmen. Der GPS-Empfänger 1A entspricht den US-Patenten Nr. 4, 743, 913 vom 10. Mai 1988 und Nr. 4, 899, 285 (die hier unter Bezugnahme eingeschlossen sind) und dient hier dazu, die aktuelle Position des Fahrzeugs, die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs und die Fahrgeschwindigkeit zu bestimmen.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2A entspricht dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 von 5. Der Richtungssensor 3A entspricht dem Richtungssensor 1 von 5. Eine CD-ROM 4A speichert Straßenkartendaten und entspricht dem Straßenkartenspeicher 3 von 5. Ein Tastaturabschnitt 5A entspricht der Tastatur 8 von 5 und umfasst verschiedene Betätigungsglieder zum Einstellen der aktuellen Position, zum Einstellen des Ziels und zum Verändern des Bildausschnitts der angezeigten Straßenkarte.
Die Steuereinrichtung 6A ist mit der Anzeigeeinheit 7A, dem ROM 8A, dem RAM 9A und dem V-RAM 10 verbunden.
Die Steuereinrichtung 6A umfasst einen Mikrocomputer und dessen peripheren Einrichtungen.
In der vierten Ausführungsform wird eine Farbklassifikation derart durchgeführt, dass Autobahnen blau, Fernschnellstraßen rot, Schnellstraßen grün, Hauptstraßen gelb und normale Straßen grau angezeigt werden, so wie dies gewöhnlich in einem normalen Straßenatlas der Fall ist, wobei die Anzeigepriorität der wie oben klassifizierten Straßen in der gleichen Reihenfolge gestaffelt ist: Autobahnen, Fernschnellstraßen, Schnellstraßen, Hauptstraßen und normale Straßen.
Außerdem werden in der vierten Ausführungsform sogenannte Gitterlinien mit einem vorbestimmten Raumabstand über die in der Vogelperspektive auf dem Anzeigebildschirm angezeigte Straßenkarte gelagert.
Es ist zu beachten, dass die Gitterlinien in der Vogelperspektivenansicht nicht parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei die Abstände zwischen den Gitterlinien schmäler werden, wenn der angezeigte Teil in der Vogelperspektivenansicht von der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernt ist, während die Anzeigedichte der Gitterlinie an dem Teil des Anzeigebildschirms in der Nähe zu dem gesetzten Ziel höher wird. An dem dem gesetzten Ziel entsprechenden Teil des Anzeigebildschirms wird also für den Betrachter der Anzeigeeinheit 7A der Hintergrund der Straßenkarte durch die Anzeigefarbe der Gitterlinien überlagert. Die Abstände zwischen den Gitterlinien können beliebig in Übereinstimmung mit dem auf der Anzeigeeinheit 7A angezeigten Bereich der Straßenkare gesetzt werden. Zum Beispiel sind Abstände von 100 mm geeignet.
Weiterhin entspricht in der vierten Ausführungsform die Anzeigefarbe der Gitterlinien derjenige der Straßen mit der niedrigsten Anzeigepriorität. Zum Beispiel wird der mit der niedrigsten Anzeigepriorität assoziierte Straßenrang der normalen Straßen ebenso wie die Gitterlinien grau angezeigt.
Wie oben genannt, wird die Anzeigedichte der Anzeigefarbe der Gitterlinien an dem Teil des Anzeigebildschirms nahe dem gesetzten Ziel in der Vogelperspektivenansicht hoch, sodass dieser Teil des Anzeigebildschirms für den Betrachter vollständig grau erscheint. Deshalb werden die grau dargestellten Straßen durch die ebenfalls grau gezeigten Gitterlinien überdeckt, sodass der Betrachter in diesem Teil des Anzeigebildschirms keine normalen Straßen erkennen kann.
16A und 16B bilden ein Flussdiagramm für die Anzeigesteuerung in der vierten Ausführungsform.
Wenn ein Hauptschalter des Tastaturabschnitts 5A eingeschaltet wird, startet der Mikrocomputer der Steuereinrichtung 6A die Ausführung des in 16A und 16B gezeigten Programms.
In Schritt S21A von 16A berechnet der Mikrocomputer die aktuelle Position des Fahrzeugs mittels eines selbständigen Navigationsverfahrens und/oder mithilfe des GPS-Navigationsverfahrens.
In Schritt S2A von 16A vergleicht der Mikrocomputer die zum aktuellen Zeitpunkt berechnete aktuelle Position des Fahrzeugs mit der zu einem vorausgehenden Zeitpunkt berechneten Position, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug bewegt hat.
Wenn der Mikrocomputer bestimmt hat, dass sich das Fahrzeug bewegt hat, geht die Routine zu Schritt S3A. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt die Routine zu Schritt S1A zurück.
In Schritt S3A liest der Mikrocomputer die Straßenkartendaten in der Umgebung zu der aktuellen Position des Fahrzeugs von der CD-ROM 4A. Es ist zu beachten, dass der von der CD-ROM 4A gelesene Bereich der Straßenkarte zuvor in Übereinstimmung mit dem anzeigbaren Bereich (der Größe) der Anzeigeeinheit 7A und den Speicherkapazitäten des RAM 9A und des V-RAM 10A festgelegt wurde.
In Schritt S4A werden die gelesenen Straßenkartendaten für die Umgebung zu der aktuellen Position des Fahrzeugs in einer vorbestimmten Darstellungsform in den RAM 9A geschrieben. Dabei werden die Straßen auf der Straßenkarte in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Rang der Straßen in verschiedene Farben klassifiziert.
In Schritt S5A werden die Gitterlinien mit dem vorbestimmten Abstand in grauer Farbe über die Straßenkarte in dem RAM 9A geschrieben.
Die Anzeigefarbe der Gitterlinien entspricht derjenigen der normalen Straßen, die in dem Teil des Anzeigebildschirms der Anzeigeeinheit 7A in der Vogelperspektivenansicht verschwinden, der von der aktuellen Position entfernt ist (dem gesetzten Ziel nahe ist).
In Schritt S6A berechnet der Mikrocomputer den Sichtpunkt (E), die Sichtlinienrichtung (EF) und den Sichtfeldwinkel der Vogelperspektive, um die Straßenkarte in der Vogelperspektive zu zeichnen. In der vierten Ausführungsform werden die Sichtpunktposition und der Sichtfeldwinkel derart gesetzt, dass die aktuelle Position des Fahrzugs in Zentrum in der horizontalen Richtung (nach links und rechts) des Anzeigebildschirms der Anzeigeeinheit 7A und an einer Position in der Nähe des unteren Rands in der vertikalen Richtung (nach oben und unten) des Anzeigebildschirms der Anzeigeeinheit 7A platziert wird. Es ist zu beachten, dass die Sichtlinienrichtung der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs oder der Richtung zu dem gesetzten Ziel entspricht.
In Schritt 7A wandelt der Mikrocomputer das Koordinatensystem der Straßenkarte in Übereinstimmung mit dem Sichtpunkt, dem Sichtfeldwinkel und der Sichtlinienrichtung um, die in Schritt S6A gesetzt wurden.
In Schritt S8A wird das gewandelte Koordinatensystem der Straßenkarte in dem RAM 10A gespeichert. In Schritt S9A werden die Markierungen für die aktuelle Position des Fahrzeugs in die gewandelte Straßenkarte geschrieben.
In Schritt S10A wird die in den RAM 10A geschriebene Straßenkarte auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 7A dargestellt, wobei die Routine dann zu Schritt S1A zurückkehrt.
17A zeigt eine Anzeigebildschirmansicht gemäß der vierten Ausführungsform.
Wie in 17A gezeigt, entspricht die Anzeigefarbe der über der Straßenkarte in der Vogelperspektivenansicht geschriebenen Gitterlinien der Anzeigefarbe der normalen Straßen mit der niedrigsten Anzeigepriorität. Deshalb werden wie in 17A gezeigt die entfernt zu der aktuellen Position befindlichen normalen Straßen im wesentlichen durch die Gitterlinien verdeckt und sind nicht klar zu erkennen, wodurch die Straßenkarte leichter zu lesen ist.
Alternativ hierzu kann sich die Anzeigefarbe der Gitterlinien auch von derjenigen des Straßenrangs mit der niedrigeren Anzeigepriorität unterscheiden, wobei die Anzeigefarbe jedes Kreuzungspunkts der Gitterlinien derjenigen des Straßenrangs mit der niedrigsten Anzeigepriorität entsprechen kann. Auf diese Weise kann der Straßenrang mit der niedrigsten Anzeigepriorität von den Gitterlinien in dem Teil der Straßenkarte um die aktuelle Position des Fahrzeugs herum unterschieden werden, während die Kreuzungspunkte der Gitterlinien in dem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten Teil der Straßenkarte konzentriert sind, sodass dort die Straßen mit der niedrigsten Anzeigepriorität durch die Kreuzungspunkte verdeckt werden, wodurch die Straßenkarte leichter zu lesen ist.
Wenn wie in 17B gezeigt keine Gitterlinien auf der Straßenkarte angezeigt werden, kann eine Vielzahl von Punkten mit derselben Farbenreihe wie wenigstens ein Straßenrang in dem Teil der Straßenkarte um die aktuelle Position des Fahrzeugs herum mit großen Abständen dargestellt werden und in dem zu der aktuellen Position der Fahrzeugs entfernten Teil der Straßenkarte feinen Abständen dargestellt werden. Auf diese Weise können die Vielzahl von Punkten von den Straßen mit der niedrigsten Anzeigeprorität in dem Teil der Straßenkarte um die aktuelle Position des Fahrzeugs herum unterschieden werden. Dagegen wird der Hintergrund der Straßenkarte in dem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten restlichen Teil der Anzeige durch die Anzeigefarbe der Vielzahl von Punkten überdeckt, sodass die Straßen mit der niedrigsten Anzeigepriorität durch die Vielzahl von Punkten verdeckt werden. Auf diese Weise kann die Straßenkarte einfach gelesen werden.
18 und 19 zeigen Modifikationen der vierten Ausführungsform, in der eine Abstufung der Farbtöne derart durchgeführt wird, dass sich die Hintergrundfarbe der Straßenkarte in dem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten Teil des Anzeigebildschirms der Farbreihe der Straßen mit der niedrigsten Anzeigepriorität annähert.
Eine derartige Abstufung kann in der Richtung der Sichtlinien wie in 18 gezeigt vorgesehen werden.
Die Abtönung kann aber auch in einer konzentrischen Form um die aktuelle Position des Fahrzeugs herum wie in 19 gezeigt vorgesehen werden.
Der Hardware-Aufbau der oben beschriebenen Modifikationen ist derselbe wie in 15.
20A und 20B bilden ein Flussdiagramm für die Anzeigesteuerung in den Modifikationen der vierten Ausführungsform der Fahrzeug-Navigationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Es ist zu beachten, dass die Schritte von 20A und 20B weitgehend denjenigen von 16A und 16B entsprechen, wobei hier der sich unterscheidende Schritt S21B beschrieben wird.
Nachdem der Mikroprozessor in Schritt S2A bestimmt, dass sich das Fahrzeug bewegt hat, geht die Routine zu Schritt S21B.
In Schritt S21B wird eine Abstufung wie in 18 oder 19 durchgeführt, um den Hintergrund der Straßenkarte auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 7A zu verarbeiten, bevor die Straßenkarte auf dem Bildschirm angezeigt wird. Es ist zu beachten, dass die Anzeigeeinheit 7A genauso wie in der vierten Ausführungsform eine Vollfarben-Flüssigkristallanzeige umfasst.
Sobald die Verarbeitung des Hintergrunds abgeschlossen ist, geht die Routine zu Schritt S3A, wo dieselbe Verarbeitungsabfolge wie in 16A und 16B gezeigt durchgeführt wird. In den Modifikationen werden jedoch keine Gitterlinien auf die Straßenkarte gezeichnet.
In den Modifikationen der vierten Ausführungsform erhält die Hintergrundfarbe der Straßenkarte die Abstufung von einem der Farbtöne, wenn der Teil des Anzeigebildschirms von der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernt ist. Die Hintergrundfarbe nähert sich dabei der Anzeigefarbreihe der normalen Straßen mit der niedrigsten Anzeigepriorität an. Wie in Fig. 21 gezeigt, werden die zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten Straßenteile in der angezeigten Straßenkarte durch den Hintergrund der Straßenkarte verdeckt, sodass die Straßenkarte leichter zu lesen ist.
Weil wie oben beschrieben in der vierten Ausführungsform die Gitterlinien mit einer derselben Anzeigefarbreihen wie wenigstens ein Straßenrang auf der Straßenkarte in der Vogelperspektivenansicht dargestellt werden, in der die Straßen mit verschiedenen Anzeigefarben in Übereinstimmung mit dem Straßenrang angezeigt werden, werden die Straßen des Rangs mit derselben Farbreihe wie die Gitterlinien in dem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten Teil des Anzeigebildschirms der Anzeigeeinheit durch die Gitterlinien verdeckt, so als ob dieser Straßenrang dort nicht angezeigt werden würde. Mit anderen Worten kann an dem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten Teil des Anzeigebildschirms ein bestimmter Straßenrang, der nicht angezeigt werden soll, verdeckt werden. Folglich ist es nicht erforderlich, diesen Straßenrang von dem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten Teil der Bildschirmanzeige zu löschen. Die Straßenkarte in der Vogelperspektivenansicht kann also eine angepasste Straßendichte von dem Teil der Straßenkarte um die aktuelle Position des Fahrzeugs herum zu dem gesetzten Ziel hin vorsehen.
Weil wie oben beschrieben in der vierten Ausführungsform die Gitterlinien mit derselben Anzeigefarbreihe wie der Straßenrang mit der niedrigsten Anzeigepriorität angezeigt werden, können auch die Straßen mit der niedrigsten Anzeigepriorität visuell in dem Teil des Anzeigebildschirms um die aktuelle Position herum erkannt werden, während in dem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten restlichen Teil des Anzeigebildschirms die anderen Straßenränge wie etwa die Autobahnen und Fernschnellstraßen deutlich zu erkennen sind und der Straßenrang mit der niedrigsten Anzeigepriorität durch die Gitterlinien verdeckt wird.
Weil wie oben beschrieben in der vierten Ausführungsform die Gitterlinien auf der Straßenkarte in der Vogelperspektivenansicht mit Kreuzungspunkten in derselben Anzeigefarbreihe wie wenigstens ein Straßenrang dargestellt werden, werden die Straßen mit der gleichen Anzeigefarbreihe wie die Kreuzungspunkte der Gitterlinien in dem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten Teil des Anzeigebildschirms durch die Gitterlinien verdeckt, sodass dieser Straßenrang dort nicht visuell erkannt werden kann. Dadurch werden dieselben Vorteile wie oben genannt erzielt.
Außerdem werden in der vierten Ausführungsform die Kreuzungspunkte der Gitterlinien mit derselben Anzeigefarbreihe wie der Straßenrang mit der niedrigsten Anzeigepriorität dargestellt. Dadurch werden dieselben Vorteile wie oben genannt erzielt.
Außerdem wird in der vierten Ausführungsform der Hintergrund der Straßenkarte in der derselben Anzeigefarbreihe von wenigstens einem Straßenrang dargestellt. Dadurch werden dieselben Vorteile wie oben beschrieben erzielt.
Außerdem wird in der vierten Ausführungsform der Hintergrund der Straßenkarte in derselben Anzeigefarbreihe wie der Straßenrang mit der niedrigsten Anzeigepriorität dargestellt. Dadurch werden dieselben Vorteile wie oben genannt erzielt.
Außerdem wird in der vierten Ausführungsform der Hintergrund in der Farbabstufung (Farbton) derart dargestellt, dass die Hintergrundfarbe in dem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten Teil der angezeigten Straßenkarte dieselbe Anzeigefarbreihe aufweist wie wenigstens ein Straßenrang. Dadurch werden dieselben Vorteile wie oben genannt erzielt.
Außerdem werden in der vierten Ausführungsform die Vielzahl von Punkten auf der Straßenkarte in der Vogelperspektivenansicht derart dargestellt, dass die Punkte in einem Teil um die aktuelle Position des Fahrzeugs herum mit großen Abständen dargestellt und in einem zu der aktuellen Position des Fahrzeugs entfernten Teil feinen Abständen dargestellt werden. Dadurch werden dieselben Vorteile wie oben genannt erzielt.
Weiterhin werden in der vierten Ausführungsform die Vielzahl von Punkten auf der Straßenkarte in der Vogelperspektive derart dargestellt, dass sie die gleiche Anzeigefarbreihe wie der Straßenrang mit der niedrigsten Anzeigepriorität aufweisen. Dadurch werden dieselben Vorteile wie oben genannt erzielt.
(Fünfte Ausführungsform)
22 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer fünften Ausführungsform der Fahrzeug-Navigationsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Der Hardware-Aufbau der fünften Ausführungsform von 22 ist allgemein identisch mit demjenigen der ersten Ausführungsform von 5, wobei jedoch zusätzlich ein Joystick 100 vorgesehen ist.
Der Joystick 100 ist dafür vorgesehen, den Ausschnitt der Straßenkartendaten auf dem Anzeigebildschirm 80 der Anzeigeeinheit 5 wie in 23 gezeigt zu verschieben. Die Anzeigeeinheit 5 ist mit der Tastatur 8 neben dem Anzeigebildschirm 80 und dem Joystick 100 versehen, wobei die Tastatur 8 zum Eingeben des Ziels dient.
Wie in 23 gezeigt, ist ein elastisches Gummiglied oder eine Feder 11 an einem unteren Ende des Joysticks 100 angebracht, der mit einer oberen Fläche eines Anzeigepaneels 12 verbunden ist. Ein kugelförmiger Griff 13 ist an einer Spitze des Joysticks 100 vorgesehen.
Der Joystick 100 kann mit seinem unteren Ende als Zentrum innerhalb eines halbkugelförmigen Bereichs gedreht werden. Durch die Drehung können verschiedene Betriebsvariablen in der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse angegeben werden.
Zum Beispiel soll angenommen werden, dass der Joystick 100 über einen Winkel θ in Bezug auf die Z-Achse und über einen Winkel φ in Bezug auf die X-Achse gedreht wird.
Dabei werden die Betriebsvariable ΔX in der Richtung der X-Achse und die Betriebsvariable ΔY in der Richtung der Y-Achse durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt. ΔX = L·sinθ·cosφ (1) ΔY = L·sinθ·sinφ (2)
Wenn außerdem der Joystick 100 in der Richtung der Z-Achse betätigt wird, wird das elastische Glied 11 an dem unteren Ende des Joysticks 100 gedehnt oder komprimiert, sodass die Betriebsvariable in der Richtung der Z-Achse in Übereinstimmung mit einer Verschiebung des Joysticks 100 angegeben wird, die durch eine Dehnung oder Komprimierung des elastischen Glieds 11 verursacht wird.
Wenn der Joystick 100 zum Beispiel durch Z1 in der zu der Richtung der Z-Achse umgekehrten Richtung, d.h. wie in 24B gezeigt um Z1 zu dem Anzeigepaneel 12 gedrückt wird, wird die Betriebsvariable ΔZ des Joysticks 100 wie folgt ausgedrückt: ΔZ = Z1 (3)
25 zeigt ein Flussdiagramm für die durch die CPU 4 in der fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführte Operation.
Wenn wie in der ersten Ausführungsform der Zündschlüssel zu der zu der Akku-, Zündungs- oder Startposition gedreht wird, wird das in 25 gezeigte Programm gestartet, wobei der Bediener zuerst das Ziel über die in 22 gezeigte Tastatur eingibt.
Die Schritte S1B, S2B und S3B von 25 entsprechen jeweils den Schritten S1, S2 und S3 von 6.
Wie in 27A gezeigt, spezifiziert die CPU 4 in Schritt S4B von 25 den Sichtpunkt E und die Sichtlinienrichtung EF, wenn die Vogelperspektivenansicht angezeigt werden soll.
Für die Betätigung des Joysticks 100 wird angenommen, dass die aktuelle Position des Fahrzeugs auf der Straßenkarte als eine Spitze F der Sichtlinienrichtung gesetzt ist und eine Position am Himmel in einer zu dem gewählten Ziel und in Bezug auf die Position des Fahrzeugs entgegen gesetzten Richtung, von der über die aktuelle Position des Fahrzeugs nach unten geblickt wird, als Sichtpunkt E gesetzt ist, sodass wie in 3B gezeigt die empfohlene Reiseroute mit einer maximalen Länge der Fahrtstrecke betrachtet werden kann.
In der fünften Ausführungsform wird ein die Richtung der Sichtlinie EF angebender Vektor als Sichtlinienvektor bezeichnet, wobei ein Unterstrich vorgesehen ist, um die Vektorgröße wiederzugeben und von einer skalaren Größe zu unterscheiden.
In Schritt S5B berechnet die CPU 4 den Bereich der auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 5 angezeigten Straßenkarte. Das heißt, die CPU 4 bestimmt, welchem Teil der Straßenkarte das Trapezoid ABCD von 3B entspricht.
In Schritt S6B liest die CPU 4 die Straßenkartendaten in dem in Schritt S5B berechneten Bereich aus dem Straßenkartenspeicher 3.
In Schritt S7B wandelt die CPU 4 die in Schritt S6B gelesenen Straßenkarten zu Anzeigedaten für die Vogelperspektivenansicht um. Die CPU 4 wandelt die Straßenkartendaten innerhalb des Bereichs des Trapezoids von 3A zu Bilddaten um, um die Bilddaten zu reduzieren innerhalb des den Anzeigebereich wiedergebenden Rechtecks abcd von 3B anzuzeigen. Die empfohlene Reiseroute wird dabei durch Bilddaten in einer sich von den normalen Straßenkartendaten (Straßenkarte in der Draufsicht) unterscheidenden Farbe wiedergegeben, und die der aktuellen Position des Fahrzeugs entsprechende Position in der Vogelperspektivenansicht wird durch eine Fahrzeugpfeilmarkierung angegeben, die mit den Daten für die Vogelperspektivenansicht synthetisiert wird.
In Schritt S8B von 25 werden die in Schritt S7B vorbereiteten Bilddaten zu dem V-RAM 7 übertragen. Die Straßenkartendaten innerhalb des Trapezoids ABCD werden also zu Anzeigedaten für die Vogelperspektivenansicht gewandelt und auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 5 angezeigt.
In Schritt S9B bestimmt die CPU, ob das Fahrzeug sich um die vorbestimmte Distanz bewegt hat.
Wenn in Schritt S9B mit JA entschieden wird, kehrt die Routine zu Schritt S4B zurück, in dem die CPU 4 denselben Sichtpunkt E und die Sichtlinienrichtung wählt wie in der Vogelperspektivenansicht, die zum Zeitpunkt unmittelbar vor dem Anhalten des Fahrzeugs angezeigt wurde.
Wenn in Schritt S9B mit NEIN entschieden wird, geht die Routine zu einem Schritt S10B, in dem die CPU 4 bestimmt, ob der Joystick 100 betätigt wurde. Wenn in Schritt S10B mit NEIN entschieden wird, kehrt die Routine zu Schritt S9B zurück.
Wenn in Schritt S10B mit NEIN entschieden wird, geht die Routine zu Schritt S11B.
In Schritt S11B berechnet die CPU 4 die Betätigungsvariablen (ΔX, ΔY, ΔZ) des Joysticks auf der Basis der Berechnungsformeln (1) bis (3).
Danach berechnet die CPU 4 die Ausschnittsverschiebungsgröße (Sx, Sy, Sz) auf der Basis der folgenden Formeln (4) bis (6). Es ist zu beachten, dass der Koeffizient k1 in den Formeln (4) bis (6) eine positive Konstante wiedergibt. Sx = k1·ΔX (4) Sy = k1·ΔY (5) Sz = k1·ΔZ (6)
In den Formeln (4) bis (6) wird der gemeinsame Koeffizient k1 mit ΔX, ΔY, ΔZ multipliziert. Alternativ hierzu kann für jede Richtung ein anderer Koeffizient multipliziert werden, was wie folgt ausgedrückt wird: Sx = kx·ΔX (7) Sy = kx·ΔY (8) Sz = kx·ΔZ (9)
In Schritt S12B leitet die CPU den Sichtpunkt E durch die in Schritt S11B berechnete Ausschnittsverschiebungsgröße ab.
Wenn der Joystick 100 zum Beispiel um ΔX in der Richtung der X-Achse betätigt wird, wird ein Punkt Ex, zu dem der Sichtpunkt E um Sx in der Richtung der X-Achse bewegt wird, wie in 26A gezeigt als Position des Sichtpunkts gesetzt.
Außerdem ist die Richtung der Sichtlinie in diesem Fall ein Vektor ExFx von 26A, der parallel zu der alten Richtung der Sichtlinie EF ist. Wenn der Joystick 100 in der Richtung der Y-Achse und in der Richtung der Z-Achse betätigt wird, wird der Sichtpunkt E entsprechend wie in 26A gezeigt zu Ey und Ez bewegt.
Wenn der Prozess in Schritt S12B beendet wird, kehrt die Routine zu Schritt S5B zurück, in dem die CPU 4 die Anzeige in der Vogelperspektivenansicht neu schreibt.
In der fünften Ausführungsform wird die Position des Sichtpunkts E in Übereinstimmung mit der Betätigung durch den Joystick 100 abgeleitet, sodass der Sichtpunkt E willkürlich variiert werden kann, wobei die Straßenkarte mit einem willkürlichen Bereich auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 angezeigt werden kann.
Weil außerdem die Richtung der Sichtlinie in Übereinstimmung mit der Betätigung des Joysticks 100 verschoben werden kann, kann der auf dem Anzeigebildschirm anzuzeigende Kartenbereich für verschieden gesetzte Punkte gemeinsam sein. Folglich können die Distanzbeziehung auf der Reiseroute und zu dem Ziel einfach erfasst werden.
Weiterhin wird in der fünften Ausführungsform der Sichtpunkt E in der Richtung bewegt, in welcher der Joystick 100 betätigt wird, sodass die Vogelperspektivenansicht dem Gefühl des Bedieners entspricht und eine Anzeige gemäß den Absichten des Bedieners vorgesehen werden kann.
(Sechste Ausführungsform)
In einer sechsten Ausführungsform wird die Position der Spitze F des Sichtlinienvektors EF in Übereinstimmung mit der Bewegung des Joysticks 100 variiert.
Der Aufbau und der Ablauf der sechsten Ausführungsform sind identisch wie in der fünften Ausführungsform, mit Ausnahme des Schrittes S12B von 25.
26B zeigt die Bewegung der Spitze F des geraden Sichtlinienvektors EF in dem Fall der sechsten Ausführungsform.
Wenn die Bewegung des Joysticks 100 die Ausschnittsverschiebungsgröße Sx in der Richtung der X-Achse angibt, wird der Punkt Fx, zu dem die Spitze F des Sichtlinienvektors in der Richtung der X-Achse um Sx bewegt wird, wie in 26B gezeigt zu einer neuen Spitze F des Sichtlinienvektors. Wenn der Joystick weiterhin um ΔX und ΔZ in der Y-Richtung und in der Z-Richtung bewegt wird, wird die Spitze F des Sichtlinienvektors entsprechend zu Fy und Fz bewegt.
In der sechsten Ausführungsform wird die Sichtlinie in Übereinstimmung mit der Betätigung des Joysticks 100 variiert, wobei der Sichtpunkt fixiert bleibt. Dies ist für einen Betrachter (Fahrzeuginsassen) praktisch, der zum Beispiel die Straßenkarte in der Umgebung der aktuellen Position des Fahrzeugs an der Anzeigeeinheit 5 betrachten möchte.
Weil außerdem die Betätigungsrichtung des Joysticks 100 mit der Bewegungseinrichtung der Spitze des Sichtlinienvektors übereinstimmt, entspricht dies dem Gefühl des Bedieners, sodass eine Anzeige gemäß den Absichten des Bedieners vorgesehen werden kann.
(Siebte Ausführungsform)
In einer siebten Ausführungsform des Fahrzeug-Navigationssystems wird der Sichtpunkt in Übereinstimmung mit der Betätigung des Joysticks 100 gedreht und ist eine Modusschalteinrichtung vorgesehen. Wenn der Modus mithilfe der Modusschalteinrichtung gewechselt wird, wird die Spitze F des Sichtlinienvektors in Übereinstimmung mit der Betätigung des Joysticks 100 bewegt (verschoben) oder gedreht.
Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich nur durch den Schritt S12B in 25 von der sechsten und siebten Ausführungsform.
27A, 27B, 27C und 27D zeigen ein Betätigungsbeispiel des Joysticks sowie das Koordinatensystem des Sichtpunkts und des Sichtlinienvektors, um die Betätigung in der siebten Ausführungsform zu erläutern.
Es soll angenommen werden, dass in 27A bis 27D die X-Achsenkomponente des Sichtlinienvektors EF gleich null ist und die Y-Achsenkomponente des Sichtlinienvektors EF gleich R ist.
In der siebten Ausführungsform wird der Sichtpunkt E entlang eines Außenumfangs (gepunkteter Teil von 27A) eines Kreises C mit einem Radius R parallel zu der Position XY wie in 27A gezeigt gedreht.
Insbesondere wenn der Joystick 100 um ΔX in der positiven Richtung der X-Achse betätigt wird, wird der Sichtpunkt E entlang des Kreises C in einer negativen Richtung der X-Achse um k2 ΔX (k2 > 0) gedreht. Es soll weiterhin angenommen werden, dass ein Liniensegment, das den Sichtpunkt E' nach der Drehung mit einem Punkt F verbindet, der neue Sichtlinienvektor E'Y ist.
Weil in der siebten Ausführungsform der Sichtpunkt E in der Richtung gedreht wird, die der Betätigungsrichtung des Joysticks 100 entgegen gesetzt ist, stimmt die Sichtlinienrichtung immer mit der Betätigungsrichtung des Joysticks 100 überein.
Wenn der Joystick 100 dagegen in der Richtung der Z-Achse betätigt wird, wird der Sichtpunkt E auf einer Verlängerung des Sichtlinienvektors EF bewegt.
Wenn zum Beispiel der Joystick 100 in einer negativen Richtung der Z-Achse betätigt wird, d.h. wenn der Joystick 100 zu dem Anzeigepaneel 12 gedrückt wird, wird der Sichtpunkt E zu einer Position in der Nähe des Punktes F bewegt, zum Beispiel zu dem Punkt A in 27B. Wenn die auf den Joystick 100 wirkende Drückkraft größer wird, wird die Straßenkarte vergrößert. Wenn der Joystick 100 dagegen in der positiven Richtung der Z-Achse gezogen wird, wird der Sichtpunkt E von dem Punkt F weg bewegt. Wenn also die auf den Joystick 100 wirkende Zugkraft größer wird, wird die Straßenkarte verkleinert.
Wenn außerdem der Joystick 100 etwas in der positiven Richtung der Z-Achse gezogen wird, wird der Sichtpunkt E in der positiven Richtung der Z-Achse, d.h. zu dem Punkt B von 27B verschoben. Folglich zeigt die Anzeigeeinheit 5 die Straßenkarte so an, wie sie aus dem Himmel senkrecht über der Straßenkarte gesehen wird, d.h. eine normale Draufsicht auf die Straßenkarte.
27C zeigt eine Situation, in der der auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 5 angezeigte Bereich der Straßenkarte in Übereinstimmung mit einer Betätigung des Joysticks 100 in der Richtung der Z-Achse variiert wird.
Wenn der Sichtpunkt jeweils an den Punkten A, E und B von 27B platziert wird, werden die in 27C durch A1, B1 und E1 angegebenen Bereiche der Straßenkarte angezeigt.
Der Verkleinerungsprozentsatz der Vogelperspektivenansicht wird in Übereinstimmung mit der Betätigung des Joysticks 100 in der Richtung der Z-Achse variiert. Wenn der Joystick 100 etwas von dem Anzeigepaneel weg gezogen wird, wird die Straßenkarte aus einer Richtung im Himmel nahe zu der Senkrechten über der Straßenkarte, d.h. in einer annähernden Draufsicht betrachtet.
Nachdem der Joystick 100 in der Richtung der –Y oder +Y betätigt wird, wird er in der Richtung der Z-Achse betätigt. Dabei wird die Spitze F des Sichtlinienvektors in Übereinstimmung mit den Betätigungsvariablen des Joysticks 100 anstelle des Sichtpunkts E verschoben Im Detail wird der Moduswechsel in Übereinstimmung mit der Betätigung des Joysticks 100 in der Richtung der Y-Achse angewiesen, während das Ausschnittsverschiebungsverfahren variiert wird, wenn der Joystick 100 in der Richtung der X-Achse betätigt wird.
Wenn zum Beispiel des Joystick 100 in der Richtung der X-Achse um ΔX betätigt wird, wird die Spitze F des Sichtlinienvektors wie in 27D gezeigt um k3 ΔX in der Richtung der X-Achse parallel zu der X-Achse verschoben. Wenn also die Position des Sichtpunkts E fixiert ist, kann nur die Position der Spitze F des Sichtlinienvektors variiert werden.
Es ist zu beachten, dass anstelle einer Verschiebung der Position der Spitze F des Sichtlinienvektors auch eine Drehung der Spitze F des Sichtlinienvektors in Übereinstimmung mit der Betätigung des Joysticks 100 wie in 27E vorgesehen werden kann.
Weil wie oben beschrieben die Betätigung des Joysticks 100 eine Drehung des Sichtpunkts E, eine Verschiebung des Sichtpunkts E auf dem Sichtlinienvektor und eine Verschiebung der Spitze F des Sichtlinienvektors gestattet, kann in der siebten Ausführungsform eine flexiblere Ausschnittsverschiebung erreicht werden.
Weil außerdem durch nur die Betätigung des Joysticks 100 in der Richtung der X-Achse eine Drehung des Sichtpunkts E ermöglicht wird, kann der Sichtpunkt E auch dann gedreht werden, wenn ein kostengünstiger Joystick verwendet wird, der nur eine Verschiebung in der X-Achse gestattet. Folglich kann eine kostengünstige Fahrzeugnavigationsvorrichtung erzielt werden.
Weil weiterhin der Moduswechsel in Übereinstimmung mit einer spezifischen Betätigung veranlasst werden kann, etwa indem der Joystick 100 in der Y-Achse betätigt wird, ist kein Schalter für das Wechseln des Modus erforderlich, sodass eine kostengünstige Fahrzeugnavigationsvorrichtung erzielt werden kann.
(Achte Ausführungsform)
In einer achten Ausführungsform wird die Ausschnittsverschiebung der angezeigten Straßenkarte in Übereinstimmung mit einer Größe der auf den Joystick wirkenden Drehkraft (nachfolgend als Drehgröße bezeichnet) bewerkstelligt.
24C zeigt die Kontur des Joysticks 100A in der achten Ausführungsform.
Der Joystick 100A weist dasselbe Profil auf wie der Joystick 100 der fünften bis siebten Ausführungsformen, kann jedoch um die Z-Achse gedreht werden. Die CPU 4 kann die Drehgröße des Joysticks 100A erfassen. Die Drehgröße kann erfasst werden, indem die Anzahl von Impulsen in einem Impulssignal gezählt wird, das an einem Impulserzeugungsglied an einem unteren Ende des Joysticks 100A erzeugt wird, wenn der Joystick 100A um eine vorbestimmte Größe gedreht wird.
Die achte Ausführungsform unterscheidet sich durch den Schritt S12B von 25 von der fünften Ausführungsform.
In der achten Ausführungsform wird die Position des Sichtpunkts E wie in der oben beschriebenen fünften Ausführungsform in Übereinstimmung mit den Betätigungsvariablen des Joysticks 100A verschoben.
Wenn jedoch in der achten Ausführungsform der Joystick 100A um die Drehgrößer Δθ gedreht wird, wird die Spitze F des Sichtlinienvektors um k4·Δθ (in Radianten) gedreht.
Wie oben beschrieben, wird die Position des Sichtpunkts E in Übereinstimmung mit der Betätigung des Joysticks 100A variiert, außer wenn eine Drehung auf den Joystick 100A wirkt.
Wenn der Joystick 100A die Drehgröße erfährt (gedreht wird), wird die Spitze F des Sichtlinienvektors gedreht. Weil also sowohl der Sichtpunkt E als auch die Spitze F des Sichtlinienvektors verschoben werden können, kann eine flexiblere Ausschnittsverschiebung erzielt werden.
Obwohl in der achten Ausführungsform die Spitze F des Sichtlinienvektors in Übereinstimmung mit der auf den Joystick 100A wirkenden Drehgröße gedreht wird, kann der Sichtpunkt E in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Drehgröße gedreht werden.
Dieselbe Ausschnittsverschiebung kann wie in der sechsten oder siebten Ausführungsform durchgeführt werden, in denen der Joystick ähnlich betätigt wird, wobei er jedoch nicht gedreht wird.
Während in der fünften bis achten Ausführungsform ein Joystick 100A (100) verwendet wird, der über einen willkürlichen Winkel betätigt werden kann, kann auch ein anderer Typ von Joystick verwendet werden, der zum Beispiel nur in einer vorbestimmten Richtung betätigt werden kann, wie zum Beispiel in der Richtung einer Acht. Alternativ hierzu kann wie in 28 gezeigt eine Schaltergruppe 15 mit einer Vielzahl von Schaltern verwendet werden, um die Ausschnittsverschiebungsrichtung anzugeben, wobei ein Schalter 16 zum Angeben einer Änderung des Verkleinerungsfaktors in Kombination mit dem Joystick verwendet werden kann, um die Ausschnittsverschiebungsrichtung anzugeben.
In der fünften bis achten Ausführungsform wird die Ausschnittsverschiebungsgröße nicht nur in Übereinstimmung mit der Betätigungsrichtung des Joysticks, sondern auch in Übereinstimmung mit den Betätigungsvariablen des Joysticks bestimmt. Statt dessen kann die Drehgröße jedoch auch konstant bleiben, sodass nur die Betätigungsrichtung des Joysticks und nicht die Betätigungsvariablen des Joysticks anhand der Betätigungsrichtung des Joysticks erfasst werden.
Weiterhin können die Betätigung des Modusschalters und eine spezielle Betätigung des Joysticks die Auswahl von einer der in der fünften bis achten Ausführungsform beschriebenen Ausschnittsverschiebungsoperationen gestatten.
Weil wie zuvor beschrieben in der Fahrzeugnavigationsvorrichtung und den Verfahren der vorliegenden Erfindung die Vogelperspektivenansicht der Straßenkarte auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit derart angezeigt wird, dass der Sichtpunkt in dem Himmel in der zu dem gesetzten Ziel entgegen gesetzten Richtung mit der aktuellen Position des Fahrzeugs als Bezugsposition gesetzt ist und die Straßenkarte um die aktuelle Position des Fahrzeugs herum von diesem Sichtpunkt aus betrachtet wird, wird der Teil der Straßenkarte um die aktuelle Position des Fahrzeugs herum erweitert und wird die gesetzte optimale Reiseroute bis zu einer Position in der Nähe des gesetzten Ziels in einem Bildmuster mit einem kontinuierlichen Verkleinerungsfaktor angezeigt. Deshalb muss kein Schalter vorgesehen werden, um den Verkleinerungsfaktor zu ändern, und ist der Anzeigebereich der Straßenkarte nicht begrenzt.
Die Erfindung umfasst verschiedene mögliche Ausführungsformen und Modifikationen an den gezeigten Ausführungsformen, wobei der Erfindungsumfang durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

Vorrichtung zum Navigieren eines Fahrzeugs unter Verwendung einer Anzeigeeinheit (5) mit: a) einer Straßenkarten-Speichereinrichtung (3) zum Speichern von Straßenkartendaten für eine Straßenkarte, b) einer Fahrzeugpositions-Feststellungseinrichtung (1, 2) zum Feststellen der aktuellen Position des Fahrzeugs, c) einer Fahrzeugziel-Setzeinrichtung (8), mit der ein Ziel auf der Straßenkarte gesetzt wird, das durch das Fahrzeug erreicht werden soll, d) einer Startpunkt-Setzeinrichtung (1, 2), mit der auf der Basis der festgestellten aktuellen Position des Fahrzeugs die Position eines Startpunkts auf der Straßenkarte gesetzt wird, von der aus das Fahrzeug starten soll, e) einer Reiserouten-Setzeinrichtung zum Setzen einer Reiseroute auf der Straßenkarte von dem Startpunkt zu dem gesetzten Ziel, und f) einer Anzeigesteuereinrichtung (4, 9) zum Steuern eines Bildes der Straßenkarte in der Umgebung der gesetzten Reiseroute, das auf der Anzeigeeinheit (5) in der Form einer Ansicht aus der Vogelperspektive angezeigt wird, wobei der Sichtpunkt (E) für die Vogelperspektive an einer vorbestimmten Position in einer Ebene über der Straßenkarte und in der Richtung gesetzt wird, die der Richtung von der aktuellen Position zu dem gesetzten Ziel entgegengesetzt ist, wobei die Straßenkarte in der Umgebung der gesetzten Reiseroute derart angezeigt wird, dass es so wirkt, als ob ein Benutzer aus der Vogelperspektive nach unten auf die Straßenkarte blickt, dadurch gekennzeichnet, dass die Straßenkarten-Speichereinrichtung (3) die Straßenkartendaten einschließlich von Straßennetz-Bilddaten und Zeichendaten für die Straßenkarte speichert, wobei die Straßennetz-Bilddaten und die Zeichendaten auf der Anzeigeeinheit (5) zusammen mit der Vogelperspektivenansicht der Straßenkarte angezeigt werden, und die Straßennetz-Bilddaten in einer unteren Hälfte der Anzeigeeinheit (5) derart über die Zeichendaten geschrieben werden, dass das Straßennetz im Detail betrachtet und erkannt werden kann, während die Zeichendaten in einer oberen Hälfte der Anzeigeinheit (5) über die Straßennetz-Bilddaten geschrieben werden.
Vorrichtung zum Navigieren eines Fahrzeugs unter Verwendung einer Anzeigeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Straßennetz-Bilddaten in der Vogelperspektivenansicht der Straßenkarte auf der Anzeigeeinheit (5) angezeigt werden, wobei die Zeichendaten als plane Daten mit einer konstanten Größe unabhängig von der Position auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit (5) in Bezug auf die aktuelle Position des Fahrzeugs angezeigt werden.