DE3217880A1

DE3217880A1 - Strassenkarten-anzeigesystem mit angabe von fahrzeugposition und fahrtziel

Info

Publication number: DE3217880A1
Application number: DE19823217880
Authority: DE
Inventors: Hidetaka Yokohama Kanagawa Suzuki; Haruta Tanaka; Kiyoshi Yamaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1982-05-12
Publication date: 1982-11-25
Also published as: GB2102259A; US4543572A; GB2102259B; JPS6355643B2; JPS57186111A

Description

i ι / υ υ υ

Straßenkarten-Anzeigesystem mit Angabe von Fahrzeugposition und Fahrtziel

Beschreibung

Die Erfindung betrifft im allgemeinen ein Straßenkarten-Anzeigesystem zur Anzeige einer Straßenkarte sowie Angaben der Fahrzeugposition auf der Straße und dem Bestimmungsort auf einem Schirm. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Straßenkarten-Anzeigesystem, mit dem eine Beziehung der Fahrzeugsposition und des Fahrzeugziels angezeigt wird und bei dem die Anzeige sich mit der Fahrzeugbewegung ändert.

Ein Anzeigesystem zum Anzeigen einer Straßenkarte und der Fahrzeugposition auf der dargestellten Karte hilft dem Kraftfahrer, seinen Weg zu finden. Ein Pilotsystem für ein Schiff ist in der JP-A 1 -Anmeldung Sho 52-159894 (Tokkai Sho 5^-89767, veröffentlicht am 17. Juli 1979) beschrieben. In dieser Druckschrift ist ein Verfahren zum Anzeigen einer Seekarte mit der Angabe der Schiffsposition offenbart. Die Seekarte wird auf der Anzeige gemäß dem zurückgelegten Reiseweg und der Reiserichtung des Schiffes bewegt. Bei diesem System werden die Koordinaten der dargestellten Seekarte bezüglich der Schiffsposition und der Fahrtrichtung des Schiffs modifiziert. Die Seekarte ist in einem Digitalspeicher in Form von aufgezeichneten Koordinaten gespeichert. Ein Mikrocomputer wird dazu verwendet, die Modifikationen der Seekarten-Koordinaten zu verarbeiten und die Schiffsposition basierend auf einem Sensor zu berechnen, der den Reiseweg mißt und die Schiffsrichtung feststellt.

Die japanische Patentanmeldung Tokkai Sho 52-141662, veröffentlicht am 26. November 1977, befaßt sich an-

O O 1 η ο ο ο

dererseits auf dem Gebiete des Kraftfahrzeugwesens mit einem Kartenanzeigesystem für ein Kraftfahrzeug- Bei diesem System wird ein Mikrofilm zur Speicherung der Karte verwendet. Die Anzeige der Fahrzeugposition bewegt sich mit dem zurückgelegten Weg und der Reiserichtung.

Bei einem derartigen Straßenkartensystem für ein Kraftfahrzeug wäre es zweckmäßig Anzeigen für die Fahrzeugposition und eine Markierung für da3 zu erreichende Ziel auf der angezeigten Karte zu haben. Noch bequemer wäre es, die Beziehung der Fahrzeugposition und des Ziels unter Anzeigen der Karte auf einem Schirm darzustellen, wobei das Koordinatensystem einen Ursprung 15

besitzt, der einem Punkt zwischen der Fahrzeugposition

und dem Bestimmungsort entspricht. Auch wäre es am einfachsten die Straßenkarte zu betrachten, wenn die y-Koordinate der Anzeige-Koordinaten immer auf die Fahr- _nr. zeug-Fahrtrichtung ausgerichtet ist.

Es ist somit ein Ziel der Erfindung, ein Straßenkarten-Anzeigesystem anzugeben, das Angaben oder Markierungen bezüglich der Fahrzeugposition und eines zu erreichenden Zieles auf der dargestellten Karte aufweist.

Ein weiteres und spezielleres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ein Straßenkarten-Anzeigesystem anzugeben, mit Anzeige-Koordinaten auf dem Anzeigeschirm, Q₀ deren Ursprung immer der zwischen der Fahrzeugposition und dem Ziel liegende Zwischenpunkt ist, so daß sehr .einfach die Beziehung zwischen der Fahrzeugposition und dem Ziel erkannt werden kann.

Zur Erreichung der vorgenannten und andere^ Ziele ist das erfindungsgemäße Straßenkarten-Anzeigesystem gekennzeichnet durch einen Karbenspeicher zum Speichern

JZ I / UO U

von Kartendaten, einem Sensor zum Peststellen eines Fahrzeug-Reiseweges und der Reiserichtung und zum Abgeben eines Signals entsprechend dem Drehwinkel für eine Drehung der Karte, eine arithmetische Vorrichtung zum Berechnen von Koordinaten eines Punktes der zwischen der Fahrzeugposition und dem Ziel liegt, eine Koordinatentransformationseinrichtung, die die Kartendaten und Anzeigekoordinaten für eine Zielmarkierung gemäß dem Signal zum Drehen der Karte transformiert, so daß der Zwischenpunkt an einer vorbestimmten Stelle auf dem Anzeigeschirm zu liegen kommt und eine Fahrzeugmarkierung, die die augenblickliche Position des in Vorwärtsrichtung schauenden Fahrzeugs angibt, in eine vorbestimmte Richtung gedreht wird, einen Anzeigespeieher in die transformierten Kartendaten-Koordinaten, die Fahrzeugmarkierung und die Zielmarkierung gespeichert sind, und eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der in dem Anzeigespeicher gespeicherten Fahrtinformationen auf dem Anzeigeschirm.

Im Prinzip stellt das Straßenkarten-Anzeigesystem gemäß der Erfindung eine in einem Kartenspeicher gespeicherte Straßenkarte zusammen mit Markierungen für Fahrzeugposition und eines Reiseziels dar. Auf der Anzeige ist die Fahrzeugmarkierung immer nach oben gerichtet, um in die Fahrzeug-Reiserichtung parallel zur y-Koordinate des Anzeigeschirms zu zeigen. Für diesen Zweck werden die Anzeigekoordinaten von Zeit zu Zeit gemäß den Änderungen der Fahrzeugreiserichtung transformiert. Ferner entspricht der Anzeigemittelpunkt immer einem Punkt zwischen der Fahrzeugposition und dem Ziel, so daß sehr einfach die Beziehung zwischen dem Restweg zum Erreichen des Zieles und die Fahrtrichtung

erkannt werden können.
35

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein Straßenkarten-Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug

'-; '"> 1 '^Ί Q C Π

einen ersten Straßenkartendeten gemäß ersten Kartenkoordinaten speichernden Speicher, einen ersten Sensor zum feststellen der Fahrzeugposition in den ersten Kartenkoordinaten und zum Erzeugen eines ersten Sensorsignals, das die festgestellten Ifahrzeugpositionskoordinaten angibt, einen zweiten Sensor zum Peststellen einer Fahrzeugreiserichtung und zum Erzeugen eines zweiten Signals, das den Versetzungswinkel der festgestellten

Richtung in Verbindung mit den ersten Kartenkoordinaten 10

darstellt, eine erste Vorrichtung zum Bestimmen von Koordinaten eines Zieles und zum Erzeugen eines dritten Signales, das die vorbestimmten Zielkoordinaten angibt, eine zweite Einrichtung zum Bestimmen des Mittelpunkts von zweiten Koordinaten bezüglich des ersten Sensorsignals und des dritten Signals sowie zum Ausrichten der y-Achse gemäß den zweiten Koordinaten parallel zur Fahrzeugreiserichtung, eine dritte Einrichtung z\*m Transformieren der Kartendaten in dem ersten Speicher bezüglich der zweiten Koordinaten, einem zweiten Speicher zum Speichern der transformierten Kartendaten und eine vierte Einrichtung einschließlich eines Anzeigeschirmes zum Anzeigen der Kartendaten gemäß der gespeicherten Kartendaten in dem zweiten Speicher und der ersten und _n_ dritten Signale zur Angabe der ^ahrzeugposition und des Reisezieles.

Gemäß einem anderen Ziel der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Anzeigen einer Straßenkarte mit Angaben einer

QQ Eahrzeugposition und eines Fahrzeugzieles auf dem Anzeigeschirm die Schrittespeichern erster Kartendaten der Straßenkarte bezüglich erster Koordinaten, Feststellen einer Fahrzeugposition und -reiserichtung bezüglich der ersten Koordinaten und Erzeugen eines ersten Signals, das die Fahrzeugkoordinaten in den ersten Koordinaten darstellt, Eingeben von Koordinaten eines Zieles bezüglich der ersten Koordinaten, Bestimmen von

z_ ι ι υυυ

zweiten Koordinaten auf der Basis der bestimmten Fahrzeugposition, der Fahrzeugreiserichtung und der Zielkoordinaten, Transformieren der ersten Kartendaten bezüglich der zweiten Koordinaten, so daß die zweiten Koordinaten derart gedreht werden, daß sie parallel zur Fahrzeugreiserichtung verlaufen und der Ursprung auf einen Punkt zwischen der Fahrzeugposition und der Reiserichtung zentriert wird, um zweite Kartendaten zu erhalten und Anzeigen der zweiten Kartendaten auf dem Anzeigeschirm mit Markierungen für die Fahrzeugposition und das Reiseziel.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des Straßenkarten-Anzeige- * systems,

Fig. 2 eine veranschaulichende Darstellung eines Anzeigeschirms für das Straßenkarten-Anzeigesystem der Fig. 1, 25

Fig. 3 eine Darstellung eines Anzeigespeichers in dem System der Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Anzeige-30

Speichers der Fig. 3» in der der Inhalt jeder Adresse in dem Anzeigespeicher veranschaulicht ist,

Fig. 5 die Transformation der Kartenkoordinaten, 35

Fig. 6 ein Blockschaltbild des Straßenkarten-Anzeigesystems der Fig. 1 und weitere Einzel-

-11-heiten,

Fig. 7 ein Blockdiagramm des Reiserichtungssensor in Fig. 6,

Fig. 8 eine grafische Darstellung zur "Veransch.au-

lichung der Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Reiserichtungssensors der Fig. 7 und der Fahrzeugreiserichtung,

Fig. 9 den Anzeigeschirm mit der ursprünglichen

Position der Anzeige mit Anfangsmarkierungen der Fahrzeugposition und des Ziels,

Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der

Arbeitsweise einer Anzeigesteuereinheit in dem Fahrtkarten-Anzeigesystem der Fig. 1,

Fig. 11 ein Zeitdiagramm, das die Zeitgabe für die

Übertragung der Kartendaten veranschaulicht,

Fig. 12 ein Zeitdiagramm, das eine Beziehung der Arbeitsweise der Anzeigesteuereinheit und einem _nt_ in einer Koordinaten-Transformationseinheit

der Fig. 1 durchgeführten Koordinaten-Transformationsprogramm veranschaulicht,

Fig. 13 ein Flußdiagramm eines Koordinaten-Transformationsprogramms, das in der Koordinaten-

Transformationseinheit der Fig. 1 ausgeführt wird,

Fig. 14· . eine in einem Karten speicher gespeicherte und auf dem Anzeigeschirm angezeigte ur

sprüngliche

V W * ν w · » „ _

-12-

Fig. 15 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 9 zur

Veranschaulichung des Bestimmens der Fahrzeug-Anfangsposition und des Zieles,

Fig. 16 eine tranformierte Karte, die auf dem Anzeigeschirm dargestellt ist,

Fig. 17 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Fahrtkarten-Anzeigesystems,

Fig. 18 ein Blockschaltbild der Koordinaten-Transformationseinheit in dem Fahrtkarten-Anzeigesystem der Fig. 17,

Fig. 19 den Versetzungswinkel in sin θ und cos θ

wie sie von einem Sinus- bzw. Cosinus-Signalgenerator in dem Fahrtkarten-Anzeigesystem der Fig. 18 erzeugt werden, und

Fig. 20 ein Blockschaltbild einer Zeitgabesteuerschaltung, die der Koordinaten-Transformationseinheit der Fig. I7 zugeordnet ist.

Es wird nun auf die Zeichnungen.und insbesondere Fig. 1 Bezug genommen, in der der allgemeine Aufbau des Strassenkarten-Anzeigesystems des ersten Ausführungsbeispiels veranschaulicht ist. Eine Straßenkarte ist in einem Kartenspeicher 10 gespeichert. Der Kartenspeicher 10 ist eine Digitalspeichereinheit zum Speichern von digitalisierten Kartendaten. Alle Kartendaten identifizieren Koordinaten aller Punkte der Straße. Die Kartendaten in dem Kartenspeicher 10 werden in einen Anzeigespeicher 20 über eine Koordinaten-Transformationseinheit 300 übertragen. Der Anzeigespeicher 20 kann zeitweilig die auf einem Anzeigeschirm 30 darzustellenden

OZi / O3

Kartendaten speichern. Die in dem Anzeigespeicher 20 gespeicherten Daten werden über die Koordinaten-Transformationseinheit 300 ausgelesen und an eine Anzeigesteuereinheit 200 übertragen. Die Anzeigesteuereinheit 200 steuert die Übertragung von Kartendaten von dem Kartenspeicher 10 zum Anζeigespeicher 20 und vom Anzeigespeicher 20 zum Anzeigeschirm 30.

Eine Fahrzeugpositionssensoreinheit 100 ist mit der Anzeigesteuereinheit 200 verbunden. Die Fahrzeugpositionsensoreinheit 100 kann einen vom Startpunkt zurückgelegten Reiseweg und eine Reiserichtung des Fahrzeugs bezüglich der Koordinatenachsen der in dem Kartenspeicher gespeicherten Karte feststellen. Die Fahrzeugpo-

sitionsensoreinheit 100 erzeugt ein Reisewegsignal S^ und ein Reiserichtungssignal S„, die Werte besitzen, welche dem vom Fahrzeug zurückgelegten Weg bzw. dem Versetzungswinkel der Fahrzeugreiserichtung bezüglich der Kartenkoordinaten entsprechen. Die Fahrzeugposi-

tionsensoreinheit 100 ist ferner mit der Koordinaten-Transformationseinheit 300 verbunden,, um Koordinatenachsen in der Fahrzeugrichtung darzustellen. Das Reiserichtungssignal Sq wird der Koordinaten-Transformations einheit 300 zur Verarbeitung der Kartendaten in dem

Anzeigespeicher zugeführt, um die auf dem Anzexgeschxrm durch Verschieben der Kartenkoordinaten-y-Achse in eine zur Fahrzeugrichtung parallele Achse anzupassen.

_o_ Die Koordinatentransformationseinheit 300 ist ferner ' mit einer Eingabeeinheit 400 verbunden, die zwei Einstellstäbe etwa nach Art eines Steuerknüppels zum Steuern von Zeigern umfaßt, von denen der eine in vertikaler Richtung auf dem Anzeigeschirm zum Bestimmen

Qj- der x-Koordinate der Fahrzeugposition und eines Reisezieles in den Kartenkoordinaten im Kartenspeicher und der andere in horizontaler Richtung auf dem Anzeige-

schirm zum Bestimmen der y-KoOrdinate der Fahrzeugposition und des Reiseziels bewegbar sind. Aufgrund der von der Eingabeinheit 4-00 bestimmten Zielposition

und der von der Fahrzeugpositionsensoreinheit 100 festem

gestellten Fahrzeugsposition und Reiserichtung bestimmt die Koordinaten-Transformationseinheit 300 Koordinatenachsen der darzustellenden Karte in Beziehung zu den Kartenkoordinatenachsen in dem Kartenspeicher.

In der Praxis wird ein Zwischenpunkt zwischen der Fahrzeugposition und dem Ziel oder Bestimmungsort als Ursprung des Anzeigemittelpunkts genommen, so daß die Eingabeeinheit 400 dazu dient, Daten entsprechend der anfänglichen Fahrzeugposition und des Zieles relativ

zu den Kartenkoordinaten einzugeben, die in dem Kartenspeicher 10 gespeichert sind.

Allgemeiner gesprochen jedoch ist es vorzuziehen, daß die Eingabeeinheit 400 mit der Anzeigesteuereinheit verbunden ist und die Anfangsfahrzeugsposition vom Anzeigemittelpunkt abweicht. Wie bereits angegeben, ist die Eingabeeinheit 400 auch mit der Koordinaten-Transforraationceinheit 300 zur Eingabe von Fahrzeugpositionsdaten verbunden.

Die Koordinaten-Transformationseinheit 300 transformiert nacheinander die Kartendaten, um die Koordinaten der Kartendaten an die vorbestimmten Anzeigekoordinaten für ₃q die Anzeige auf dem Anzeigeschirm 30 anzupassen. Wenn das Fahrzeug sich bewegt, dann erzeugt die Fahrzeugpositionssensoreinheit 100 laufend das Reisewegsignal Sjj_ und das Reiserichtungssignal S_ft gemäß der Fahrt des Fahrzeuges. Die Anzeigesteuereinheit 200 empfängt das £ Reisewegsignal Sj und das Reiserichtungssignal S_Q und verarbeitet sie, um die Koordinaten der augenblicklichen Fahrzeugposition zu bestimmen. Die Anzeigesteuerein-

heit 200 erzeugt ein Fahrzeugpositionssignal S_y entsprechend der x-Koordinate und y-Koordinate des Fahrzeugs in Anzeigekoordinaten und zwar in gegebenen Zeitabstanden. Das Fahrzeugpositionssignal S_ besitzt somit eine

x-Komponente und eine y-Komponente, die die x-Koordinaten (x_v) bzw. y-Koordinaten (y_v) der Fahrzeugposition darstellen, und wird der Koordinaten-Transformationseinheit 300 zugeführt. Diese empfängt auch auch das Reiserichtungssignal S~ von der Fahrzeugpositionssen-

^y

soreinheit 100. Unter Zugrundelegung des Fahrzeugpositionssignal S , des Drehsignals S_r und des voreingestellten in x- und y-Koordinaten in den Anzeigekoordinaten angegebenen Bestimmung berechnet die Koordinaten-Transformationseinheit 300 die Versetzung des Anzeige-

Mittelpunkts und verschiebt die Anzeigekoordinaten und dreht die Achsen der Koordinaten, um die y-Achse der Koordinaten auf die Fahrzeugreiserichtung auszurichten. Gemäß dem Verschieben und Drehen der Anzeigekoordinaten

werden die Kartenkoordinaten in der Koordinaten-Trans-20

formationseinheit 300 transformiert.

Nimmt man an, daß der Anzeigeschirm sich aus einer Vielzahl von Gitterpunkten p^,, p~ · * · z.B. in m-Eeihen

_o_ und η-Spalten zusammensetzt, wie dies Fig. 2 zeigt, dann werden die Daten jedes Gitterpunktes p^, p₂ ·-« in dem Anzeigespeicher 20 gespeichert. Der Anzeigespeicher 20 besitzt eine Vielzahl von Speicheradressen, wie dies Fig. 3 zeigt. Jede Adresse des Anzeigespei-

O₀ chers 20 besteht aus acht Bits (1 Byte) von Speicherstellen. Zu jeder Adresse können Daten von zwei horizontal benachbarten Gitterpunkten, z.B. p^, und Pp, gespeichert werden. Fig. 4 zeigt den Inhalt der Adresse O der Fig. 3, wobei die ersten 4- Bits Daten des Git-

Q₅ terpunktes p^. und die zweiten M- Bits Daten des Gitterpunktes ?2 speichern. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel gibt das erste der 4 Bits das Vor-

handensein oder Nichtvorhandensein einer Anzeige der darzustellenden Straße für jeden Gitterpunkt an, während die drei übrigen Bits die Farbe der Anzeige identifizieren.
5

In der Praxis bedeutet dies, daß bei einem Wert von "0" für das erste der vier Bits der Gitterpunkt nicht die Straße darstellt, sondern lediglich als Hintergrund dient, während bei einem Wert von "1" für das erste Bit ein Punkt der Straße dargestellt wird. Wie Fig. 3 zeigt, speichern aufeinanderfolgend die Adressen des Anzeigespeichers Anzeigedaten entsprechend den Gitterpunkten auf dem Anzeigeschirm 30. Bei dem besonderen Ausführungsbeispiel wird eine Farbfernsehröhre zur Darstellung der Karte verwendet. Somit ist eine Identifikation der anzuzeigenden Farbe erforderlich, was die drei Bits für Farbendaten notwendig macht. Es ist jedoch auch möglich, einen einfarbigen Anzeigeschirm zu verwenden. In diesem Falle wird jede Adres-

se durch ein Speicherbit dargestellt, das das Vorhandensein bzw. NichtVorhandensein von Kartendaten für den entsprechenden Gitterpunkt des Anzeigeschirm 30 identifiziert.

In ähnlicher Weise besitzt der Kartenspeicher 10 eine

Vielzahl von Speicheradressen zum entsprechenden Speichern von Anzeigedaten in Kartenkoordinaten. Wie zuvor angegeben, speichert der Kartenspeicher 10 die Karten-Q₀ daten nacheinander als digitale Daten.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird als Mittelpunkt der Anzeigekarte ein Zwischenpunkt zwischen der Fahrzeugposition und dem Ziel verwendet und die Anzeige gekoordinaten haben eine y-Achse, die immer parallel zur Fahrzeugreiserichtung ist. Es sei angenommen, daß die Fahrzeugpositionskoordinaten x und y und die Zielkoordinaten x, und x, sowie der Versetzungswinkel

-17-

der Fahrzeugreiserichtung bezüglich der Kartenkoordinaten in dem Kartenspeicher gleich θ ist, wobei die y-Achse der Karten-Koordinaten zum Nordpol zeigt. Der Ursprung des Anzeigemittelpunkts ergibt sich dann durch folgende Gleichungen:

_χ *d + *v

Nimmt man somit an, daß die Koordinaten eines Kartenaufzeichnungspunktes P„ gleich χ und y in Kartenkoon dinaten des KartenSpeichers 10 sind, dann werden die Koordinaten in die Anzeigekoordinaten durch folgende Gleichungen transformiert:

	■ ^(sa-	X₀) ·	cos	θ —	y₀)
20			^d ⁺	x_v
	. sin	θ
25	■ <^xa-	^ ·	sin ϊ, +	Q _	y_v)
	• COS	θ

sin 0

cos θ

Gemäß den voranstehenden Gleichungen transformiert die Koordinaten-Transformationseinheit 300 die Kartendaten für jeden Punkt der darzustellenden Karte für eine Anpassung an die Anzeigekoordinaten, wie dies Fig. 5 zeigt. Die transformierten Kartendaten werden jeweils in entsprechenden Adressen in dem Anzeigespeicher ge-

P Z J./ 0.

speichert. Es zeigt sich somit, daß der Transformationsvorgang in der Koordinaten-Transformationseinheit 300 m χ η-mal wiederholt wird, um die Kartendaten entsprechend in Anzeigegitterpunkte umzusetzen.

Fig. 6 zeigt ein Kartenanzeigesystem des bevorzugten Ausführungsbeispiels zur Veranschaulichung in detaillierterer Darstellung. Die Fahrzeugpositionssensoreinhext 100 besitzt einen Reisewegsensor 110 und einen Reiserichtungssensor 120. Der Reisewegsensor 110 kann benachbart zur Fahrzeugachse (oder einem Fahrzeugrad) angeordnet sein, um einen Impuls für jeden festen Umdrehungswert der Fahrzeugachse zu erzeugen. Die Impulse werden einem Signalformer 112 zugeführt und danach der Anseigesteuereinheit 200. Von den Signalen von dem Signalformer 112 wird die Vektorsumme gebildet, um eine Angabe des zurückgelegten Fahrzeugweges zu erreichen.

Andererseits kann der Reiserichtungssensor 120 eine beliebige von einer Anzahl von geeigneten Vorrichtungen sein, wie ein magnetischer Erdkompaß, ein Gyrokompaß, ein Gyroskop usw. Beispiele derartiger Reiserichtungssensor wie sie speziell für Kraftfahrzeuge geeignet sind, sind in dem SAE-Papier SP-80/4-58/S02.50, veröffentlicht von der Society of Automotive Engineering, als Nr. 800123 von H. Ito und anderen oder in 3-axis Rate Gyro Package Parts No. PG24-N1, veranschaulicht in dem Anweisungs-Handbuch von K.K. Hokushin Denki Seisakusho vom Februar 1979 angegeben. Beide Druckschriften werden hiermit zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht. Gemäß der ersten Druckschrift werden zwei Wicklungssensoren zur Erzeugung von Vx- und Vy-Komponenten-Richtungssignalen verwendet. Die y-Wicklung kann mit der Fahrzeugrichtung ausgerichtet sein, so daß der Winkel Θ, gegeben durch arctan (v/v ),

^χ y

die Richtung des Fahrzeugs relativ zum magnetischen

.32172.2

Nordpol angibt. Ein A/D-Wandler 128 wird zur Digitalisierung der Signale ν und ν verwem in Fig. 2 durch Sq dargestellt sind.

sierung der Signale ν und ν verwendet, die zusammen

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, umfaßt der Reiserichtungssensor 120 der bevorzugten Ausführungsform einen Richtungssensor 122 und einen Signalgenerator 124. Der Richtungssensor 122 umfaßt ein Gyroskop, das an sich allgemein bekannt ist. Das Ausgangssignal des Sensors 122 wird an den Signalgenerator 124 angelegt, der ein Reiserichtungssignal erzeugt in Form eines Analogsignales mit einem Wert entsprechend dem Verschiebewinkel der Fahrzeugreiserichtung bezüglich des Nordpols. Fig. 8

zeigt die Beziehung zwischen dem Verschiebungswinkel 15

bezüglich des Nordpols und dem Signalwert des Reiserichtungssignals. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, wird der Signalwert bei Verschiebung oder Versetzung der Reiserichtung im Uhrzeigersinn erhöht. Aus Fig. 6 ergibt sich, daß das Reisewegsignal S^ in Form von Impulsen und das Reiserichtungssignal Sq an eine Schnittstelle 202 angelegt und mittels einer CPU 204 in einem RAM-Speicher 206 gespeichert werden. Die CPU 204 berechnet programmgesteuert den zurückgelegten Weg durch Vektorsummierung der Wegimpulse bezüglich der Richtungsdaten von Sq. Es kann für verhältnismäßig kleine Entfernungen angenommen werden, daß die Richtungsdaten Sq konstant sind, so daß die Summe beispielsweise für zehn Sg-Impulse für einen konstanten S_fl-Winkel gebil-

_ori det werden kann. Die CPU 204 berechnet somit die

Winkeldaten ö aus den Signalen S_Q und führt dann folgende Summierung über eine konstante kleine Anzahl von Sp-Impulsen durch:

x_v = X₁ +/CS.. . cos

" ^yi

■J L·. i I

wobei (x., y.) die Anfangskartenposition des Fahrzeugs darstellt, die über die Eingabeeinheit 400 eingegeben wurde, und (χ , y_y) die augenblickliche Fahrzeugsposi*- tion darstellt. Der Summenwert wird zu dem Anfangswert addiert und ein neuer Summenwert wird mit einem aktualisierten θ gebildet und dieser neue Wert wird zu dem zuvor berechneten (x_v, x_v) addiert usw., so daß die Fahrzeugposition auf dem neuesten Stand gehalten wird. Auf der Basis des Ergebnisses der Fahrzeugpositionsberechnung erzeugt die zentrale Verarbeitungseinheit CPU 204 ein Signal, das die Koordinaten (x, y) der Fahrzeugposition in Kartenkoordinaten angibt und das nachstehend als Fahrzeugpositionssignal S_v bezeichnet sei. Das Fahrzeugpositionssignal S wird der Ko^v ordinatentransformationseinheit 500 über die Schnittstelle 202 zugeführt. Das Fahrzeugpositionssignal S_v wird dann an eine Schnittstelle 302 der Koordinaten-Tran sformationseinheit 300 angelegt. Das Reiserichtungssignal S_Q, das den Drehwinkel der Anzeigekoordinaten darstellt, wird über die Schnittstelle 302 eingegeben. Auf der Basis des Fahrzeugpositionssignals S und des Reiserichtun.gssignals S_Q führt die Bearbeitungseinheit 304 der Koordinaten-Transformationseinheit 300 ein Koordinaten-Transformationsprogramm durch, das in einem Koordinaten-Transformationsprogrammspeicher ROM 306 gespeichert ist. In die Koordinaten-Transformationseinheit 300 werden Signale entsprechend den Startkoordinaten und den Zielkoordinaten (x^, y^) eingegeben, die nachstehend als S- und S, bezeichnet werden. Diese Signale werden einem Register 308 in der Koordinatentransformationseinheit 300 über die Schnittstelle 302 zugeführt.

3g Der zentralen Verarbeitungseinheit 304 ist ein Zeitgeber 310 zugeordnet und diese CPTJ 304 führt periodisch das Koordinaten-Transformationsprogramm gemäß den vorstehend angegebenen Formeln durch. Die transformierten

...32Ί-7&80

Daten werden in dem AnzeigeSpeicher 20 gespeichert und periodisch, aktualisiert, um je jeweils gültige Fahrzeugposition zu berücksichtigen. Die Adressenstellen des AnzeigeSpeichers 20 entsprechen den Adressenstellen des Anzeigespeichers 240 in der Anzeigesteuereinheit 200. Diese Adressenstellen wiederum entsprechen den η χ m Spalten und Reihen für darzustellende Daten auf dem Anzeigeschirm 30.

Die Arbeitsweise der Anzeigesteuereinheit 200 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12 erläutert. Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm, das in der CPU 204 durchgeführt wird. In ersten Block 2040 wird nach Start die Sammelleitung 215 daraufhin geprüft, ob sie besetzt ist. Ist dies der Fall, dann geht das Programm in eine Schleife und prüft im Block 2040 wiederholt den Besetztzustand bis die Sammelleitung 215 frei wird. Ist dies der Fall, dann wird das Anzeigeprogramm in dem Programmspeicher 210 gemäß Block 2042 durchgeführt. Hierbei werden die transformierten Kartendaten aus dem Anzeigespeicher in den Anzeigespeicher 214 übertragen und die Daten werden auf dem Anzeigeschirm 30 dargestellt. Die Anzeige auf dem Schirm 30 und die Datenübertragung vom Speicher 20 in den Speicher 214 kann von Zeile zu Zeile verschachtelt erfolgen, so daß der Anzeigespeicher 214 ohne sichtbare Beeinträchtigung mit den auf dem Schirm dargestellten Daten aktualisiert werden kann. Fig. 11 zeigt die Zeitgabe für eine derartige Zeilenverschachtelung. Zwischen dem Zeitpunkt t„ und t,, wird die erste Anzeigezeile L^, der Daten von den Anzeigespeicher 20 zu dem Anzeigespeicher 214 über die Schnittstelle 302, die Sammelleitung 215, die Schnittstelle 202 und die CPU 204 übertragen. Diesen Daten werden in dem Speicher 214 gespeichert und mittels der Anzeigesteuerung 212 während der Zeitperiode zwischen t,. und tp angezeigt. Der Vorgang wiederholt sich für L_? während der Zeit zwischen tp und t-, und Lp wird während der

Zeit t^ und t^. angezeigt.

Alternativ dazu kann die Datenübertragung zwischen dem Speicher 20 und dem Speicher 214 auch ohne Verschachtelung der Anzeige stattfinden.

Fig. 10 zeigt, daß nach Durchführung des Blockes 2042 die zentrale Verarbeitungseinheit CPU 204· das Fahrzeugpositionsberechnungsprogramm im Block 2044 durchführt.

Hierbei wird grundsätzlich das Reisewegsignal S^ und das Reiserichtungssignal S_Q zu den Koordinaten S_y (x , y ) der Fahrzeugposition in Kartenkoordinaten gemäß den vorstehend angegebenen "Vektorsummengleichungen verarbeitet. Hierauf kehrt das Programm in Fig.10 in den Anfangsblock 2040 zurück.

Die Durchführung der Programme in der CPU 204 und das Arbeiten der CPU 304 der Koordinatentransformationseinheit 300 läßt sich durch ein Zeitdiagramm gemäß Fig. 12 veranschaulichen. Die Zeitgabe bei der Verarbeitung in der CPU der Koordinatentransformationseinheit wird durch einen Zeitgeber 310 gesteuert. Während der Zeitperiode zwischen T,, und Tp berechnet die CPU 304 die Koordinaten der Anzeigedaten (x ', y ') für jeden Punkt (x , y ) der Karte und die berechneten Anzeigedaten werden in den Anzeigespeicher 20 übertragen. Das Koordinaten-Transformationsprogramm wird in der CPU 304 ausgeführt, worauf die CPU 204 zur Durchführung der Blöcke 2042 und 2044 (vgl. Fig. 10) während

der Zeit zwischen T₂ und T, schreitet. Im allgemeinen ist die Periode zwischen T₀ und T- wesentlich kleiner als die Datentransformationszeit T,. - Tp, so daß sie in Fig. 12 gedehnt dargestellt ist. Obgleich nicht gezeigt, kann das Flußdiagramm der Fig. 10 zwischen den Zeitpunkten Tp und T^ vielmals durchlaufen werden. Um eine Prοgrammausführung durch die CPU 204 für die

? 7 .1. "⁷

Blöcke 2042 und 2044 während der Durchführung de3 Oatentransformationsprogramms durch die CPU $04 zu verhindern, wird die Sammelleitung 215 für besetzt erklärt, während die zentrale "Verarbeitungseinheit 304 der Koordinatentransformationseinheit 300 das Koordinaten-Transformationsprogramm ausführt. Solange die Sammelleitung 215 besetzt ist, läuft die CPU 204 durch eine Schleife gemäß Block 2040 und prüft wiederholt die Sammelleitung 215 auf ihren Besetztzustand. Nach Beendigung der augenblicklichen Berechnung und der Datenübertragung zum Anzeigespeicher 20 wird die Sammelleitung 215 von der CPU 304 freigegeben. Somit kann das Anzeigeprogramm wie vorstehend angegeben, in der CPU während des Zeitintervalls zwischen T₀ und T_x durchge- <- 0 führt werden. Zum Zeitpunkt T₇, liest die CPU 304 die augenblicklichen Eingangsdaten S . S_, S, und führt die Transformation der Kartenkoordinatendaten in Anzeigekoordinatendaten durch.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 13 "bis 16 wird nun der Transformationsvorgang in der Koordinaten-Transformationseinheit 300 im einzelnen beschrieben. Fig. 13 zeigt ein Flußdiagramm bezüglich der Arbeitsweise der Koordinaten-Transformationseinheit 300. In der Anfangsposition speichert der Kartenspeicher 10 die auf dem Anzeigeschirm darzustellenden Kartendaten gemäß Fig. Bei einer derartigen Darstellung der Straßenkarte in Form der Fig. 14 wird nun der Verschiebungsstab der Eingabeeinheit 400 betätigt, um die Zeiger 3^ auf dem Anzeigeschirm zu bewegen, damit sie die Koordinaten des Fahrzeugstartpunktes P und diejenigen des Zieles D auf dem Anzeigeschirm angeben (vgl. Fig. 15)- Da in der Praxis die y-Achse der in dem Kartenspeicher 10 gespeicherten Karte auf den Nordpol ausgerichtet ist, wird die etwa fünfeckige Fahrzeugpositionsmarkierung V, die mit ihrer Spitze in Fahrzeugrichtung zeigt, nicht immer

parallel zur Fahrzeugreiserichtung auf der Karte sein. Nimmt man an, daß die Koordinaten der identifizierten Fahrzeugposition P gleich χ , y und die Koordinaten

s s

des Zielpunktes D gleich x_d und y, sind, dann ergeben sich die Koordinaten x. und y. des Zwischenpunktes Kartenkoordinaten in dem Kartenspeicher 10 aus den' folgenden Gleichungen:

Nimmt man ferner an, daß das Fahrzeug nach Süden fährt, 15

■wie dies Fig. 15 zeigt, dann müssen die Koordinaten auf dem Anzeigeschirm um 180° gedreht werden, um die Beziehung der Fahrzeugreiserichtung und der Karte gemäß Fig. 16 herzustellen. Da gleichzeitig der Zwischenpunkt (x., y.) ir Kartenkoordinaten gleich der Ursprung und Mittelpunkt der Anzeigekoordinaten sein soll, müssen die Anzeigekoordinaten gemäß Fig. 5 wie beschrieben verschoben werden. In der Anfangsposition wird das Koordinaten-Transformationsprogramm unter Steuerung durch den Zeitgeber 310 durchgeführt.

Es ist zu beachten, daß die Fahrzeugpositions-Anfangskoordinaten (x , y ) und die Zielkoordinaten (x-,, y,)

SS CL Q.

in dem Register 308 in der Koordinaten-Transformations-3Q einheit 300 gespeichert sind und daß die augenblicklichen Fahrzeugspositionskoordinaten (x_y, y ) und die Fahrzeugreiserichtungsdaten, dargestellt durch das Reiserichtungssignal S_Q über die Schnittstelle 302 dem RAM-Speicher 312 zugeführt werden. Das Koordinatentransforraationsprogramm ist ferner in dem Transformationsprogrammspeicher 306 gespeichert und wird unter Steuerung durch den Zeitgeber 310 auf time-sharing-Ba-

1 ~> 1 "" C ? Π

sis ausgelesen. Der Zeitgeber steuert den Transformationsvorgang gemäß dem Zeitdiagramm,wie es aus Fig. ersichtlich ist. Unter Ansprechen auf das Zeitgabesignal S^ (Fig. 6) liest die CPU 304 der Koordinaten-Transformationseinheit 300 das Koordinaten-Transformationsprogramm aus und führt dieses durch, um die Koordinaten für jeden Punkt auf der Karte zu transformieren.

Unmittelbar nach dem Beginn der Ausführung des Koordinaten-Transformationsprogramms wird ein Register X und ein Register Y 316 im Block 3002 (Fig. 13) in den Anfangszustand gebracht. Im Block 3003 werden das die augenblicklichen Fahrzeugpositionskoordinaten x_v und y angebende Fahrzeugspositionssignal S und die Zielkoordinaten x. und y, aus dem RAM-Speicher 312 ausgelesen. Aufgrund der aus dem RAM-Speicher 312 ausgelesenen Daten wird der Ursprung der Koordinaten als Anzeigemittelpunkt in einem Block 3004 berechnet. Im Block 3004 verarbeitet die CPU 304 das Pahrzeugposi~

tionssignal S und das Zielsignal S-, gemäß folgender Gleichungen:

^xd

Ud.

Die Mittelkoordinaten x^ und y^ in Kartenkoordinaten OU

werden in dem RAM-Speicher 312 im Block 3005 gespeichert .

Im Block 3006 werden die in dem Kartenspeicher 10 gespeicherten Kartendaten das Reiserichtungssignal S_Q ^w

und die Mittelkoordinaten x_Q und y_Q ausgelesen. Aufgrund der ausgelesenen Daten transformiert die CPU

die Koordinaten für einen Kartenpunkt nach dem anderen, Im Block 3006 verarbeitet die CPU 304- die ausgelesenen Daten gemäß den folgenden Gleichungen:

x'_a = (x_a - X₁) x cos θ - (y_a - j_±) x sin θ

y'_a = (x_a - x_±) χ sin θ - (y_a - y_±) χ cos θ 10

Die Koordinatendaten x¹ und y¹ werden dem Anzeige

a a

Speicher 20 zugeführt und dort gespeichert.

Hiernach wird im Block 3008, die Adresse des Registers X 314- geprüft, um festzustellen, ob der erhaltene

Wert x_o" im Bereich 0 < x" ^L n-1 liegt, a a

Liegt die x"-Koordinate χ " innerhalb dieses Bereichs, dann wird die erhaltene y"-Koordinate y " im Block 3009 geprüft, ob sie innerhalb des Bereichs 0 ^ y " <C

-^z. m - 1 liegt. Ergibt sich im Block 3008 die Antwort "JA", dann werden die Koordinaten x ", y " in das

ο. Η

Register X 314- und das Register Y 316 eingeschrieben und die Kartendaten werden im Block 3010 in entsprechende Adressen des Anzeigespeichers 20 übertragen.

Nach Block 3ÖIO wird der Inhalt des Registers X 314-im Block 3OI2 um 1 erhöht. Dann wird der Adressenwert von X im Block 3014 geprüft, um festzustellen, ob er größer als (n-1) ist. Ist dies der Fall, dann wird der Vert X auf den Anfangszustand gebracht und der Y-Wert, der die Adresse des Y-Reginters angibt, wird im Block 3016 um 1 erhöht. Hierauf erfolgt im Block 3018 die Prüfung, ob der Y~Wert größer als (m - 1) ist; ist dies der Fall, dann läuft das Programm in die ENDE-Position.

- -- 32.-I-7BS0

Ist der Zustand entweder Im Block 3007 oder 3009 gleich. "NEIN", dann springt das Programm in den Block 3012, um den X-Wert zu erhöhen und nach dem Block 301A- überzugehen. In diesem Falle werden die Adressen x ", y " a a

nicht in die Register X 314 "bzw. Ύ 316 eingeschrieben. Ist der Zustand im Block 3014 gleich "NEIN", dann kehrt das Programm in den Block 3006 zurück und wiederholt den Vorgang der Blöcke 3007 Ms 3014. Wird der Registerwert X größer als (n - 1), dann verschiebt sich die Reihe in dem Aniseigenspeicher 20 zur benachbarten Reihe, was einer Erhöhung des Registerwertes X um 1 entspricht; der Registerwert X wird in den Anfangszustand gebracht, um die Datentransformation für die erste Spalte in der nächsten Reihe der Anzeigespeicheradressen im Block 3016 wieder zu beginnen. Ist im Block 3018 die angegebene Bedingung nicht erfüllt, dann kehrt das Programm zum Block 3006 zurück und führt die Transformation der nächsten Reihe durch.

Somit werden unter Durchführung des Koordinaten-Transformationspro gramms in dem Koordinaten-Transformationsprogrammspeicher 306 die Kartendaten in dem Anzeigespeicher 10 aktualisiert. Gemäß Pig. 13 wird unter An-

__ sprechen auf den Zustand "ENDE" des KOOrdinaten-TranS-formationsprogramms die Sammelleitung 215 freigegeben, so daß Kartendaten aus dem Anzeigespeicher 20 für eine Aktualisierung der Kartendaten in dem Anzeigespeicher 214 in der Anzeigesteuereinheit 200 übertragen werden,

₃Q wie dies Pig. 11 zeigt.

Es wird nun auf Pig. 17 bezuggenommen, die den allgemeinen Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels des Straßenkarten-Anzeigesystems veranschaulicht. Bei die-3g ser Ausführungsform ist die den Mikrocomputer verwen-* dende Koordinatentransformationseinheit 300 ersetzt durch eine Koordinatentransformationseinheit 500. Sonst

sind die Einheiten der Fig. 17 gleich den entsprechenden Fig. 1.

In gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Straßenkarte in einem Kartenspeicher 12 gespeichert. Die Kartendaten in dem Kartenspeicher 12 werden über die Koordinaten-Transformationseinheit 500 an den Anzeigespeicher 22 übertragen. Dieser kann die auf dem Anzeigeschirm anzuzeigenden Kartendaten zeitweilig speichern. Die in dem Anzeigespeicher 22 gespeicherten Daten werden über die Koordinatentransformationseinheit 500 ausgelesen und an eine Anzeigesteuereinheit 220 übertragen. Diese steuert die Übertragung der Kartendaten von dem Kartenspeicher 12 zu dem Anzeigespeicher sowie die Anzeige auf dem Anzeigeschirm 32.

Ein Fahrzeugpositionssensoreinheit 150 ist mit der Anzeigesteuereinheit 220 verbunden. Die Fahrzeugpositions-

2G sensoreinheit 150 kann den zurückgelegten Weg des Fahrzeugs vom Startpunkt und die Reiserichtung des Fahrzeugs bezüglich der Koordinatenachsen der in dem Kartenspeicher 12 gespeicherten Karte feststellen. Die Fahrzeugpositionssensoreinheit 150 erzeugt ein Reisewegsignal Sg und ein Reiserichtungssignal Sq, die die entsprechenden Werte für den zurückgelegten Weg des Fahrzeugs und den Versetzungswinkel der Fahrzeugreiserich— tung bezüglich der Kartenkoordinaten darstellen. Die Fahrzeugpositionssensoreinheit 150 ist ferner mit einem Koordinatendrehsignalgenerator 42 verbunden, um diesem das Reiserichtungssignal S_Q zuzuführen. Das Reiserichtungssignal Sq wird der Koordinatentransformationseinheit 500 zur Verarbeitung der Kartendaten in dem Anzeigespeicher 22 zugeführt, um diese auf dem Schirm 32 anzuzeigenden Daten durch Verschiebung der Kartenkoordinaten-y-Achse auf die Fahrtrichtung anzupassen.

-29-

Die Koordinaten-Transformationseinheit 500 ist ferner mit einer Eingäbeeinheit 450 zum Eingeben von Daten von Koordinaten der Fahrzeugposition und der Zielposition verbunden. Auf der Basis der festgelegten Koordinaten der Fahrzeugposition und des Zieles wird ein anfänglicher Mittelpunkt der Anzeige bestimmt. Wenn der anfängliche Anzeigemittelpunkt bestimmt ist und die Fahrzeugrichtung durch die Fahrzeugpositionssensoreinheit i50 festgestellt ist, dann bestimmt die Koordinatentransformationseinheit 500 die Koordinatenachsen für die darzustellende Karte in Bezug auf die Kartenkoordinatenachsen im Kartenspeicher 12.

Die Koordinatentränsformationseinheit 500 transformiert

laufend Kartendaten, um die Koordinaten aller Kartendaten für eine Anzeige auf dem Anzeigeschirin 52 auf die vorbestimmten Koordinatenachsen anzupassen. Während der Fahrt des Fahrzeuges erzeugt die Fahrzeugpositionssensoreinheit laufend Bewegimpulse Se und das Eeiserichtungssignal S_Q. Die Anzeigesteuereinheit 220 empfängt das Reisewegsignal S^ und das Reiserichtungssignal S_Q und verarbeitet diese, um Koordinaten der augenblicklichen Fahrzeugposition zu bestimmen. Die Anzeigesteuereinheit 220 erzeugt ein Fahrzeugpositionssignal S entsprechend der x- und y-Koordinate des Fahrzeugs in Anzeigekoordinaten in vorgegebenen Intervallen. Das Fahrzeugpositionssignal S besitzt somit eine x- und y-Komponente entsprechend den x-Koordinaten (x ) und der

QQ y-Koordinate (y ) der Fahrzeugposition und wird der Koordinatentransformationseinheit 500 zugeführt. Die Koordinatentransformationseinheit 500 empfängt auch ein Drehsignal S von dem Koordinatendrehsignalgenerator 4-2. Auf der Basis des Fahrzeugpositionssignals S und des Drehsignals S führt die Koordinatentransformationseinheit 500 eine Datentransformation durch, um den Anzeigemittelpunkt zu verschieben und hierbei die Anzeige-

-50-

koordinaten zu verschieben und die Achsen der Koordinaten derart zu drehen, daß die y-Achse der Koordinaten mit der Fahrzeugreiserichtung übereinstimmt.

Der Schaltungsaufbau und die Arbeitsweise der Koordinatentransformationseinheit 500 wird nun nachstehend anhand der Figuren 18 bis 20 beschrieben.

Pig. 18 ist ein Blockschaltbild, das in detaillierterer Darstellung den Schaltungsaufbau der Koordinatentransformationseinheit 500 der Fig. 17 zum Transformieren der Koordinaten im Kartenspeicher 12 und des Anzeigespeichers 22 veranschaulicht.

Zuerst werden mehrere Signale erzeugt und der .Koordinatentransformationseinheit zugeführt. Diese Signale umfassen ein Fahrzeugpositionssignal S , das von der Anseigesteuereinheit 200 erzeugt wird, ein Anfangsfahrzeugpositionssignal S,¹, das von der Eingabeein-

heit 400 erzeugt wird, und das Fahrzeugreiserichtungs-

signal S_fl, das von der Fahrzeugpositionssensoreinheit 100 erzeugt wird. Das Fahrzeugpositionssignal S^ hat eine x-Komponente χ und eine y-Komponente y , die in der AnZeigesteuereinheit 200 erzeugt werden und die ODER-Gliedern 501 und 502 zugeführt werden. In ähnlicher Weise hat das Fahrzeuganfangspositionssignal S ' eine x-Komponente x_v' und eine y-Komponente y_v', die von der Eingabeeinheit 400 erzeugt und den ODER-Gliedern 501 und 502 zugeführt werden. Die ODER-Glieder 30

501 und 502 sind entsprechend an Addierer 503 und 504-angeschlossen. An den Addierer wird die x-Komponente x, und y-Komponente y, eines Zielsignals Sj> das über die Eingabeeinheit 400 eingegeben wurde, entsprechend zugeführt. Somit berechnen die Addierer 503 und 504

y^. Die Ausgänge der Addierer 503 und 504 sind mit

Summen für χ oder χ ' und x, bzw. y oder y ' und

Teilern 505 und 506 verbunden. In den Teilern 505 und 506 werden die Ergebnissummen am Ausgang der Addierer 503 und 504 durch, 2 geteilt, damit sich Werte entsprechend den Zwischenkoordinaten zwischen der Fahrzeugposition und dem Zielort ergeben. Somit stellen die Ausgangssignale der Teiler 505 und 506 die x-Komponente x. bzw. die y-Komponente y. der Koordinaten des Zwischenpunktes zwischen der Fahrzeugposition und der Zielposition dar.

Andererseits wird das Fahrzeugrichtungssignal S_Q dem Cosinus-Generator 526 und dem Sinus-Generator 527 zugeführt. Diese haben eine Eingangs-ZAusgangs-Kennlinie, wie sie sich aus Fig. 19 ergeben. Die Kennlinie der Kurven A (sin Θ) und B (cos Θ) kann durch eine Eechteekwellen-Approximationsschaltung mit Dioden realisiert werden. Die Kurven A und B haben einen Ver~ setzungswert E/2, das korrigierte cos θ und sin θ ergibt sich durch Subtraktion des Digitalwertes entspre-20

chend E/2 durch die Subtrahierer 530 und 531 nach entsprechender Digitalumwandlung.

Fig. 18 zeigt nun, daß die Subtrahierer 532 und 533 die Werte (x_< - :
chung berechnen:

die Werte (x - x¹) und (y - y¹) nach folgender Gloi-& a

x_a ^! = (x_a - x_v) cos θ - (y_a - y_v) sin θ y ' = (x_ - x_ir) sin θ - (y - y ) cos θ

Λ el V el V

Die Ergebnisse werden Multiplizierern 534» 535» 536 bzw. 537 zugeführt, so daß sich die Ausdrücke (x - x )

et ν

cos Θ, (x_a - y_v) sin Θ, (y_& - y_y) cos θ und (y_& - y_y) sin θ ergeben. Als nächstes erfolgt eine Subtraktion in den Subtrahierern 538 und 539 mit dem Ergebnis:

-32-

(x_a - x_v) cos θ - (y_a - y_v) sin θ und

^{sin θ} " (^ya ~ ^yv^ ^cos

Die Positionsdaten χ ' und y ' in Anzeigekoordinaten

el El

in vergrößerter oder reduzierter Form, wie sie von den Multiplizierern 5^-2 und 5^3 abgegeben werden, werden nacheinander in einem χ '-Koordinatenregister 5^4- bzw.

St

einem y '-Koordinatenregister 54-5 gespeichert. Als

et

nächstes werden die Positionsdaten χ * und y ' Begrenzerschaltungen 5^-6 "bzw. 5^7 für eine Begrenzung des

Umfangs der Anzeigekoordinaten zugeführt, wobei geprüft 15

wird, ob die sich ergebenen oder transformierten Daten χ ' und y ' innerhalb der Abmessung des Anzeigeschirms von "m"-Reihen und "n"-Spalten liegen. Nur Daten (x ',

y ·), die innerhalb des Anzeigeschirmes liegen, werden

SL

von einem Adressenumwandler 5^9 in in dem Anzeigespei-20

eher 22 zu speichernden Adressendaten umgewandelt, um die Adresse in dem Anzeigespeicher 22 über eine Adressensammelleitungsschaltung 550 anzugeben.

Wenn ferner die Begrenzungsschaltungen 5^-6 und 5^-7 feststellen, daß die Daten (x ', y ') innerhalb der

a a

Anzeigekoordinaten liegen, gibt ein Speicheraufzeichnungssignalgenerator 5^zt-B einen Aufzeichnungsbefehl zum Aufzeichnen der Daten in die Adressen in dem Anzeige-₃q speicher 22, welche durch das Adressensignal von dem Adressenumwandler 5^9 angegeben werden.

Zum Auslesen von Daten aus dem Kartenspeicher 12 ist eine Auslesevorrichtung angeordnet, die einen Zahler X-551, der mit konstanter Periode angelegte Abtastimpulse S zählt und Daten χ abgibt, einen Diskris c όχι ει

minator 553, der feststellt, ob die Anzahl der Daten

? D. 1 T, Q c η

χ _? die wiederholt ausgegeben werden, mit einem vorbestimmten Wert übereinstimmt, und einen Ausgangsimpuls abgibt, wenn eine Konzidenz mit dem vorbestimmten Wert vorliegt, einen Y-Zähler 552, der die von dem Diskriminator 553 abgegebenen Impulse zählt, und Daten y abgibt, und ein ODER-Glied 54 aufweist, das den S-Zähler 551 rückstellt, wenn der von dem Diskriminator 553 abgegebene Impuls oder ein Rückstellimpuls ^S set angelegt wird. Der Y-Zähler 552 wird ebenfalls durch den Rückstellimpuls S _s .. rückgestellt.

Eine Einrichtung zum Erzeugen des Rückstellimpulses ^Sreset ^{und der} Abtastimpulse ^s _SCan ^zum Auslesen der

in dem Kartenspeicher 12 gespeicherten Daten ist wie 15

in Fig. 20 gezeigt aufgebaut.

In Fig. 20 erzeugt ein Zeitgeber 557 ein Impulssignal, das in regelmäßigen Intervallen zwischen einer Betriebsart für Transformation und Aufzeichnung der in dem Kartenspeicher 12 gespeicherten Daten in die Koordinaten des Anzeigespeichers 22 und eine andere Betriebsart zum Anzeigen der in dem Anzeigespeicher 22 gespeicherten Daten auf dem Anzeigeschirm 32 umschaltet. Somit wird von dem Ausgangsimpuls des Zeitgebers 557 ein Flip-Flop 558 gesetzt, wodurch ein Schalten auf die Übertragungs- und Aufzeichnungsbetriebsart erfolgt. Andererseits wird das Flip-Flop 558 durch den Ausgangsimpuls rückgestellt, wodurch ein Schalten auf die Be-

3Q triebsart für die Anzeige erfolgt. Bei Betätigung des Flip-Flops 558 gibt dieses ein Signal als Adressen-Sammellei tungs schalt signal an den Adressensammelleitungsschaltkreis 550 sowie eine Halteschaltung 556, die die darzustellenden Daten feststellt und hält, um die Aufzeichnung von Daten aus dem Kartenspeicher 12 in den Anzeigespeicher 22 in der durch die Zähler 54-6 und 54-5 angegebenen Adresse zu ermöglichen. Auf diese Weise werden die Datenbits aus dem Kartenspeicher 12 in

Adressen gespeichert, die den transformierten Koordinaten (χ ", j ") oder, wenn d ' = d ' = 0 den transa a -^y

formierten Koordinaten (χ ', y ') entsprechen. Die

a a

Daten in dem Anzeigespeicher 22 werden somit wirksam bezüglich der Daten in dem Kartenspeicher transformiert und gedreht.

Ein Impulsgenerator 559 wird durch das Setzausgangssignal des Flip-Flop 558 betätigt und er erzeugt eine Vielzahl von Abtastimpulsen S mit konstanter Periode, die der Anzeigesteuereinheit 220 zur Bildung von Abtastpunkten bezüglich der Koordinaten auf dem Anzeigeschirm 32 zugeführt werden. Ein Abwärtszähler 560 zählt abwärts von einem durch eine Wertvoreinstellschaltung 561 eingestellten Wert gemäß den Abtastimpulsen S___o_- Besitzt der Anzeigeschirm "m"-Reihen und "n"-Spalten, dann ist der eingestellte Wert "m χ η - 1". V/ird der Zählwert Null, dann wird ein Signal an eine Verzögerungsschaltung 562 angelegt, die mit einer Verzögerung um eine ²^ vorbestimmte Periode einen Impuls an das Flip-Flop anlegt, um dieses rückzustellen und die Betriebsart auf Anzeigen zu schalten. Die vorbestimmte Verzögerungsperiode in der Verzögerungsschaltung 562 gibt Zeit für die Beendigung der Aufzeichnung der Daten in dem An-Zeigespeicher 22.

Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig.1? wird nun beschrieben, wobei ein Beispiel gezeigt wird, bei dem die Fahrzeugposition sich in der Mitte befin-

det und der Maßstab verkleinert ist.

Zuerst soll die Beziehung zwischen dem Kartenspeicher 12, dem Anzeigespeicher 22 und dem Anzeigeschirm J2 mit "m"-Reihen und "n"-Spalten erläutert werden. Die Spei-

cherkapazität des Kartenspeichers 12 ist genügend groß, so daß sie viele Anzeigepunkte für den Anzeigeschirm

3.2-j.7-85-0

mit "in"-Reihen und "η"-Spalten entsprechend der Kapazität des Anzeigespeichers 22 umfaßt. Der Kartenspeicher 12 gibt Daten mit Nummern entsprechend jeder der "m χ η"-Positionen ab, die ausgelesen werden um die Fahrzeugposition als Mittelpunkt des Anzeigespeichers 22, so daß der Anzeigespeicher 22 die in ihm gespeicherten Daten ausliest und Signale zur Anzeige der Daten auf der Kathodenstrahlröhre abgibt.

Wenn der Anzeigeschirm 32 einer Vergrößerung unterworfen wird, dann wird ein Anzeigepunkt 32a (minimales Anzeigeelement des Anzeigeschirms 32) verbroitex't, wie dies Fig. 23 zeigt. Der Vergrößerungsfaktor für die

Vergrößerung der Karte sollte ausreichen, um die ver-15

größerte Darstellung für das bloße Auge als Kartenanzeige sichtbar zu machen, auch wenn der Anzeigepunkt 32a verbreitert ist.

Da der Zwischenpunkt zwischen der Fahrzeugposition und dem Ziel als Mittelpunkt der Anzeigekoordinaten genommen wird, werden die Signale x-^r und y·' von den Teilern 505 und 506 entsprechend auf Null transformiert.

_o_ Wird nun das Flip Flop 558 durch den Auspangsirapuls dea üb

Zeitgebers 557 gesetzt, wie dies Fig. 20 zeigt, dann wird die Betriebsart für die Transformation und Aufzeichnung der Daten wirksam, das Adressensammelleitungsschaltsignal wird gemäß dem Setzausgang des Flip-Flop 558 er-

₃q zeugt, was bewirkt, daß der Adressensammelleitungsschaltkreis 550 den Ausgang von dem Adressenumwandler 5^9 auswählt und gleichzeitig die Detektor-Halteschaltung 556 erregt. Ferner werden die Abtastimpulse S_„ an den Zähler Z 551 angelegt.

ok Immer wenn der Zähler X 551 einen Abtastimpuls S zählt, dann wird der gezählte Koordinatenwert χ an

cL

einen Adressenumwandler 555 angelegt, der die Daten in die Adresseninformation für den Kartenspeicher 12 in

Verbindung mit der gezählten Koordinate y vom Zähler

SL

Y 552 umwandelt, die gleichzeitig an den Umwandler 555 angelegt wird. Somit kann die in einer angegebenen Adresse gespeicherte Karteninformation (Anzeige- und Farbinformation) ausgelesen werden.

Ferner werden die gezählten Daten χ und y vom Zähler X 551 und dem Zähler Y 552 an die Subtrahierer 532 bzw. 533 angelegt, um die Daten von der Fahrzeugposition abzuzählen, wobei die Positionsdaten in Kartenkoordinaten angegeben r.ind, do daß sich die Werte (x - χ ) und (y - y_v) ergeben. In jedem Multiplizierer 534· bis 537 werden die subtrahierten Daten entsprechend mit cos Θ- und sin Θ-Signalen entsprechend dem Drehsignal S zwisehen den Kartenkoordinaten und den Anzeigekoordinaten multipliziert. Die transformierten Koordinaten in dem Anzeigekoordinatenregister 544- und dem Anzeigekoordinatenregister 54-5 sind die Adressendaten x" und y ", die

St CL

durch die Begrenzerschaltungen 546 bzw. 54-7 geprüft werden. Liegen die Adressendaten innerhalb ihrer Grenzen, dann werden die Daten in Adressendaten für den Anzeigespeicher 22 in dem Adressenumwandler 54-9 umgewandelt und gleichzeitig der Speicheraufzeichnungssignalgenera-

_2Ö tor 'j'\-Ö erregt, so daß er einen Impuls für die Aufzeichnung erzeugt. Gemäß diesem Impuls werden die Anzeigedaten aus dem Kartenspeicher 12 ausgelesen und durch die Detektorhalteschaltung 556 festgestellt, sowie in der spezifizierten Adresse in dem Anzeigespeicher 22 über den Adressensammelleitungsschaltkreis 50 aufgezeichnet.

Dieser Vorgang wird zur Aufzeichnung der Daten in dem Anzeigespeicher 22 für jede Zählung eines Abtastimpulses S durch den x-Koordinatenzahler 551 wiederholt.

SC 3.Xi

Wenn die in allen Adressen des KartenSpeichers 12 gespeicherten Daten vollständig ausgelesen sind, dann wird der Zähler X 551 und Y 552 durch Anlegen eines Rückstell-

'.} ~> 1¹T. ο Q η

impulses S . zurückgestellt. Die Kartendaten, die um den Vergrößerungsfaktor k vergrößert wurden und bei denen sich das Fahrzeug im Mittelpunkt befindet, werden

hierdurch in dem Anzeigespeicher 22 gespeichert. 5

Wird der Rückstellimpuls S . ausgegeben, dann schaltet der Adressensammelleitungsschaltkreis 550 auf eine Verbindung zur Anzeigesteuerschaltung 220 gemäß Fig. 15» so daß das Adressenanzeigesignal von der Anzei^esbeucrschaltung 220 abgegeben wird. Die in dem Anzeigespeicher 22 gespeicherten Daten werden somit ausgelesen, so daß die um den Vergrößerungsfaktor k vergrößerte Karte mit der Fahrzeugposition im Mittelpunkt auf der Kathodenstrahlröhre mit "m"-Reihen und "n"-Spalten angezeigt werden. Das Rückstellsignal gemäß Fig. 20 wird an die Anzeigesteuereinheit 220 angelegt, die unter Ansprechen darauf Adressensignale erzeugt, die dem Adressensammelleitungsschaltkreis 550 zugeführt werden sowie ein Lesesignal, das an den Anzeigespeicher 22 gelegt wird.

Claims

GRÜNECKER. KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE

EURO'S*N PATENT ATTORNEYS

A CiRUNECKER. on. INO DP H KINKELDEY. tm. ι~α OP W. STOCKMAIH. !»«.-.•«!.»e DR K SCHUMANN- ob.-fws

P. H JAKOB, an. in» O« G QEZOUD. ο*.·»«»· W MEISTER, on-·Να H HlLGERS. opt. IK» DH H MEVER-PLATI-I. on..ins

Ö(>OO MÜNCHEN 'JJ

MAX]UlLlAlSiSYRASiSH 43

12. Mai 1982 P 17 189-57/ar

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. 2 Takara-cho, Kanusawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

Straßenkarten-Anzeigesystem mit Angabe von Fahrzeugposition und Fahrtziel

Patentansprüche

Straßenkarten-Anzeigesystem für Kraftfahrzeuge, g e kennzeichnet durch

einen ersten Speicher (10) zum Speichern von Kartendaten gemäß ersten Kartenkoordinaten,

einen ersten Sensor (100) zum Feststellen einer Fahrzeugposition in den ersten Kartenkoordinaten und zum Erzeugen eines ersten Sensorsignals, das die festgestellten Fahrzeugpositionskoordinaten angibt,

L ι / Ö O U

einen zweiten Sensor (120) zum Feststellen einer Fahrzeugreiserichtung und zum Erzeugen eines zweiten Signals, das den Versetzungswinkel der festgestellten

Richtung in Verbindung mit den ersten Kartenkoordi-5

naten angibt,

eine erste Einrichtung (400) zum Bestimmen der Koordinaten eines Zielortes und zum Erzeugen eines dritten Signals entsprechend der bestimmten Zielort-Koordinaten,

eine zweite Einrichtung (308) zum Bestimmen eines Mittelpunktes zweiter Koordinaten in Beziehung zum ersten Sensorsignal und zum dritten Signal und zum Ausrichten der y-Achse der zweiten Koordinaten paral-

IeI zur Fahrzeugreiserichtung,

eine dritte Einrichtung (300) zum Transformieren der Kartendaten in dem ersten Speicher (10) bezüglich der zweiten Koordinaten,

einen zweiten Speicher (20) zum Speichern der transformierten Kartendaten, und

eine vierte Einrichtung (200) einschließlich eines Anzeigeschirms (30) zum Anzeigen der Kartendaten gemäß den in dem zweiten Speicher (20) gespeicherten 25

Kartendaten und gemäß den ersten und dritten Signalen zum Anzeigen der Fahrzeugposition und des Reisezielortes.

2. Anzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η 30

zeichnet, daß die Kartendatentränsforma-

tionseinrichtung (300) die Kartendaten unter Berücksichtigung des ersten Sensorsignals und des dritten Signals Lx'ansformiort, co daß ein Zwischenpunkt zwi_o_ sehen den Fahrzeugkoordinaten und den Zielkoordinaten als Ursprung in den zweiten Koordinaten gewählt wird.

3217330

3· Anzeigesystem Dach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die vierte Einrichtung (200) einen dritten Speicher (214) zum Speichern der transformierten Kartendaten umfaßt, um diese auf dem Anzeigeschirm (30) anzeigbar zu machen.

4. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die vierte Einrichtung durch eine Steuereinrichtung (212) gesteuert wird, die kooperativ der dritten Einrichtung (300) zugeordnet ist, um den Inhalt des dritten Speichers (214) mit den transformierten Kartendaten in dem zweiten Speicher mit einer vorbestimmten Zeitgabe bezüglich des Arbeitens der Kartendatentransfor-

mationseinrichtung 000) zu aktualisieren und die vierte Einrichtung bezüglich der Aktualisierung des dritten Speichers (214) zu steuern.

5. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Einrichtung (300) periodisch die Kartendaten in dem zweiten Speicher (20) aktualisiert und eine Unterscheidungseinheit aufweist, die prüft, ob die transformierten Kartendaten außerhalb der Anzeigekapazität der

Anzeigeeinheit (30) liegen und die die Aktualisierung des zweiten Speichers (20) unterdrückt, wenn die transformierten Kartendaten außerhalb der Anzeigekapazität der vierten Einrichtung (214) liegen.

6. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

. dadurch gekennzeichnet, daß der erste (10) und zweite Speicher (20) Digitalspeicher zum Speichern der Kartendaten in Digitalform sind, wobei die gespeicherten Kartendaten Koordinaten von Kartenadressen entsprechend der Adressen in der Anzeigeeinheit (30) darstellen.

7. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Karten datentransformationseinrichtung (300) wiederholt die Datentransformation und Prüfung für jeden Kartendatenwert in dem ersten Speicher (10) durchführt und die transformierten Kartendaten in die entsprechende Adres se in dem zweiten Speicher (20) einschreibt.

8. Verfahren zum Anzeigen einer Straßenkarte mit einer 10

Angabe einer Fahrzeugposition auf einem Anzeigeschirm, gekennzeichnet durch die Schritte

Speichern erster Kartendaten einer Straßenkarte in ersten Koordinaten,

Feststellen einer Fahrzeugposition und einer Reiserichtung bezüglich der ersten Koordinaten und Erzeugen eines ersten Signals entsprechend der Fahrzeugkoordinaten in ersten Koordinaten,

Eingeben von Zielortkoordinaten in ersten Koordi-

natenwerten,

Bestimmen zweiter Koordinaten auf der Grundlage der festgestellten Fahrzeugposition, der Fahrzeugreiserichtung und der Zielortkoordinaten,

Transformieren der ersten Kartendaten in zweite Koordinaten derart, daß die zweiten Koordinaten in eine Richtung parallel zur Fahrzeugreiserichtung gedreht und der Ursprung auf einem Zwischenpunkt zwischen der Fahrzeugposition und dem Zielort zentriert

wird, so daß sich zweite Kartendaten ergeben, und

Anzeigen der zweiten Kartendaten auf dem Anzeigeschirm mit einer Markierung für die Fahrzeugposition und dem Zielort.

9- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fahrzeuganfangsposition in ersten Koordinaten eingegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugposition durch Feststellen des zurückgelegten Fahrzeugwegs von einem Startpunkt aus festgestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch

gekennzeichnet , daß die Kartentransformationsschritte aufeinanderfolgend für jeden Kartendatenwert durchgeführt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch

gekennzeichnet , daß geprüft wird, ob transformierte zweite und dritte Kartendaten außerhalb eines Anzeigeschirms liegen, um die Aktualisierung der Anzeige mit den dritten Kartendaten außerhalb des Schirms zu verhindern.

13- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß alle dritten Kartendaten jeweils einer Adresse auf dem Anzeigeschirm entsprechen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Transformationsschritte für ein vorbestimmtes Auftreten entsprechend einer bestimmten Anzahl von Anzeigeschirmadressen wiederholt werden.