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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Straßenkartenanzeigevorrichtung,
die zur Verwendung in einer Navigationsvorrichtung für ein selbstbewegtes
Fahrzeug eingerichtet ist, und im besonderen auf eine Straßenkartenanzeigevorrichtung,
in der eine zweidimensionale Koordinate von Straßenkartendaten in eine Trapezoid-
bzw. Trapezkoordinate zur Anzeige einer perspektivischen Ansicht
umgewandelt wird, um eine Straßenkarte
nahe der momentanen Position des Fahrzeugs in einem vergrößerten Maßstab anzuzeigen,
und um eine entfernte Straßenkarte
in einem weiten Bereich anzuzeigen.
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Technischer
Hintergrund
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In
der Veröffentlichung
des japanischen Patents Nr. JP2869472B2, ausgegeben am 10. März 1999, wurde
eine Straßenkartenanzeigevorrichtung
vorgeschlagen, bei der ein Teil einer Straßenkarte durch Koordinatenumwandlung
perspektivisch in Form einer projizierenden Ansicht angezeigt wird,
die von einem virtuellen Standpunkt aus betrachtet ist, der oberhalb
des Teils der Straßenkarte
auf der Erdoberfläche
außerhalb
eines Fahrzeugs lokalisiert ist. Bei der Straßenkartenanzeigevorrichtung
wird eine projizierende Umwandlungsverarbeitung für einen
Koordinatenwert der Straßenkartendaten
zur Umwandlung von Straßenkartendaten
auf einer zweidimensionalen Ebene in Daten zur Anzeige einer Vogelperspektive
und zur Projektion des Koordinatenwerts der Straßenkartendaten auf einem Anzeigeschirm
durchgeführt.
Entsprechend ist bei der Straßenkartenanzeigevorrichtung
eine Berechnung einer trigonometrischen Funktion gemäß einem
Draufsichtswinkel erforderlich, und eine dreidimensionale Berechnung
ist unter Berücksichtigung
der Höhe
des Blickpunkts erforderlich. Aus diesem Grund wird die Koordinatenumwandlungsverarbeitung
der Straßenkartendaten
kompliziert. Dies führt
zu einem Anstieg der Verarbeitungslast der Straßenkarte und zu einer Verzögerung der
Umwandlungsverarbeitung der Daten für die Vogelperspektive und
führt so
zu Schwierigkeiten bei der Verwendung der Anzeigevorrichtung.
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Die
US-A-5 742 924 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Navigation
eines mobilen Körpers, wie
eines selbstbewegten Fahrzeugs entlang einer eingestellten Fahrtroute.
Dort wird eine Straßenkarte,
die in einer externen Speichereinheit großer Kapazität, wie einer CD-ROM gespeichert ist,
auf einer zweidimensionalen Ebene auf einem Anzeigerahmen eines
Anzeigeschirms mit einem Grad an Einzelheiten der Straßenkartendaten
graphisch gezeichnet, der gemäß einer
angezeigten Position des Bildschirms unter Berücksichtigung des Anzeigerahmens
geändert
wird, so dass die graphisch gezeichnete Straßenkarte in Form einer Vogelperspektive
dreidimensional mit einem Gefühl
der Tiefe betrachtet wird, das einem Betrachter vermittelt wird.
Im selben Maße
jedoch, wie die angezeigte Position auf dem Bildschirm im Hinblick
auf den Anzeigerahmen höher
wird, verringert sich der Grad der Einzelheiten.
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Kurzfassung der Erfindung
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Zur
Beseitigung der vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten wurde die
vorliegende Erfindung zur Bereitstellung einer Straßenkartenanzeigevorrichtung
geschaffen, die eine zweidimensionale Koordinate von Straßenkartendaten
schnell in eine Trapezoid- bzw. Trapezkoordinate zur Anzeige einer
perspektivischen Ansicht durch eine einfache Umwandlungsverarbeitung
ohne Ausführung
einer komplizierten Verarbeitung für eine Koordinatenumwandlung
umwandeln kann, so dass eine Straßenkarte in einer Fahrtrichtung
eines selbstbewegten Fahrzeugs in Form einer tiefenperspektivischen
Ansicht auf einem Schirm einer Anzeigeeinheit angezeigt wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Straßenkartenanzeigevorrichtung
bereitgestellt, die einen Straßenkarten-Informationsspeicher
zur Speicherung von Straßenkartendaten
in einer zweidimensionalen Koordinate, eine Erfassungseinrichtung
zur Erfassung einer momentanen Position und einer Fahrtrichtung
eines selbstbewegten Fahrzeugs, eine Ausleseeinrichtung zum Auslesen
der zweidimensionalen Koordinate der Straßenkartendaten aus dem Informationsspeicher
in Abhängigkeit
von der durch die Erfassungseinrichtung erfassten momentanen Position
und Fahrtrichtung des Fahrzeugs, und eine Bildanzeigeeinrichtung
zur Anzeige der ausgelesenen zweidimensionalen Koordinate in Form
einer ebenen Ansicht auf einem Anzeigeschirm umfasst, wobei eine
Koordinatenumwandlungseinrichtung zur Umwandlung der zweidimensionalen
Koordinate der Straßenkartendaten
in eine Trapezkoordinate zu einer derartigen Anzeige einer perspektivischen
Ansicht, dass eine Oberseite einer quadratischen zweidimensionalen
Koordinate relativ zu einer Unterseite der quadratischen zweidimensionalen
Koordinate zusammengezogen ist, bereitgestellt ist, wobei die Koordinatenumwandlungseinrichtung
zur Umwandlung der durch die Ausleseeinrichtung ausgelesenen zweidimensionalen
Koordinate in die Trapezkoordinate eingerichtet ist, und wobei die
Bildanzeigeeinrichtung zur Anzeige der umgewandelten Trapezkoordinate
in Form einer perspektivischen Ansicht auf dem Schirm eingerichtet
ist.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist eine Straßenkartenanzeigevorrichtung
bereitgestellt, die einen Straßenkarten-Informationsspeicher
zur Speicherung von Straßenkartendaten
in einer zweidimensionalen Koordinate, eine Erfassungseinrichtung
zur Erfassung einer momentanen Position und einer Fahrtrichtung eines
selbstbewegten Fahrzeugs, eine Ausleseeinrichtung zum Auslesen der
zweidimensionalen Koordinate der Straßenkartendaten aus dem Informationsspeicher
in Abhängigkeit
von der durch die Erfassungseinrichtung erfassten momentanen Position
und Fahrtrichtung des Fahrzeugs, und eine Bildanzeigeeinrichtung
zur Anzeige der ausgelesenen zweidimensionalen Koordinate in Form
einer ebenen Ansicht auf einem Anzeigeschirm umfasst, wobei die
Straßenkartenanzeigevorrichtung
eine Parameterspeichereinrichtung zur Speicherung der Trapezumwandlungsparameter,
die vorab auf einer Grundlage Umwandlungsformel zur Umwandlung der
zweidimensionalen Koordinate der Straßenkartendaten in eine Trapezkoordinate
zu einer derartigen Anzeige einer perspektivischen Ansicht bestimmt
werden, dass eine Oberseite einer quadratischen zweidimensionalen
Koordinate relativ zu einer Unterseite der quadratischen zweidimensionalen
Koordinate zusammengezogen ist, und eine Einführungseinrichtung zur Gewinnung
der Straßenkartendaten
umfasst, die in einer umgekehrten Trapezkoordinate enthalten sind,
die der Trapezkoordinate entspricht, die durch die aus der Parameterspeichereinrichtung
ausgelesenen Trapezumwandlungsparameter definiert ist, und zur Einführung der Straßenkartendaten
in die Trapezkoordinate, so dass die Straßenkartendaten in Form einer
perspektivischen Ansicht auf dem Schirm der Bildanzeigeeinrichtung
angezeigt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Straßenkartenanzeigevorrichtung
bereitgestellt, die einen Straßenkarten-Informationsspeicher
zur Speicherung von Straßenkartendaten
in einer zweidimensionalen Koordinate, eine Erfassungseinrichtung
zur Erfassung einer momentanen Position und einer Fahrtrichtung
eines selbstbewegten Fahrzeugs, eine Ausleseeinrichtung zum Auslesen
der zweidimensionalen Koordinate der Straßenkartendaten aus dem Informationsspeicher
in Abhängigkeit
von der durch die Erfassungseinrichtung erfassten momentanen Position
und Fahrtrichtung des Fahrzeugs, und eine Bildanzeigeeinrichtung
zur Anzeige der ausgelesenen zweidimensionalen Koordinate in Form
einer ebenen Ansicht auf einem Anzeigeschirm umfasst, wobei eine
Koordinatenumwandlungseinrichtung zur Umwandlung einer zweidimensionalen
Koordinate der Straßenkartendaten
in eine Trapezkoordinate zu einer derartigen Anzeige einer perspektivischen
Ansicht bereitgestellt ist, dass eine Oberseite einer quadratischen
zweidimensionalen Koordinate passend relativ zu einer Unterseite
der quadratischen zweidimensionalen Koordinate zusammengezogen ist
unter einer Bedingung, dass eine diagonale Linie, die das eine Ende
der Oberseite der zweidimensionalen Koordinate mit dem anderen Ende
der Unterseite der zweidimensionalen Koordinate verbindet, als Gerade
erhalten bleibt, wobei die Ausleseeinrichtung zum Auslesen der zweidimensionalen
Koordinate der Straßenkartendaten
eingerichtet ist, die einer auf dem Schirm der Bildanzeigeeinrichtung
anzuzeigenden, perspektivischen Ansicht entsprechen, und wobei die
Koordinatenumwandlungseinrichtung zur Umwandlung der durch die Ausleseeinrichtung
ausgelesenen zweidimensionalen Koordinate in die Trapezkoordinate
eingerichtet ist, und wobei die Bildanzeigeeinrichtung zur Anzeige
der umgewandelten Trapezkoordinate in Form einer perspektivischen
Ansicht auf dem Schirm eingerichtet ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Straßenkartenanzeigevorrichtung
bereitgestellt, die einen Straßenkarten-Informationsspeicher
zur Speicherung von Straßenkartendaten
in einer zweidimensionalen Koordinate, eine Erfassungseinrichtung
zur Erfassung einer momentanen Position und einer Fahrtrichtung
eines selbstbewegten Fahrzeugs, eine Ausleseeinrichtung zum Auslesen
der zweidimensionalen Koordinate der Straßenkartendaten aus dem Informationsspeicher
in Abhängigkeit
von der durch die Erfassungseinrichtung erfassten momentanen Position
und Fahrtrichtung des Fahrzeugs, und eine Bildanzeigeeinrichtung
zur Anzeige der ausgelesenen zweidimensionalen Koordinate in Form
einer ebenen Ansicht auf einem Anzeigeschirm umfasst, wobei die
Straßenkartenanzeigevorrichtung
eine Parameterspeichereinrichtung zur Speicherung von Trapezumwandlungsparametern,
die vorab bestimmt wurden auf einer Grundlage einer Umwandlungsformel
zur Umwandlung der zweidimensionalen Koordinate der Straßenkartendaten
in eine Trapezkoordinate zu einer derartigen Anzeige einer perspektivischen
Ansicht, dass eine Oberseite einer quadratischen zweidimensionalen
Koordinate relativ zu einer Unterseite der quadratischen zweidimensionalen Koordinate
zusammengezogen ist unter einer Bedingung, dass eine diagonale Linie,
die das eine Ende der Oberseite der zweidimensionalen Koordinate
mit dem anderen Ende der Unterseite der zweidimensionalen Koordinate
verbindet, als Gerade erhalten bleibt, und eine Einführungseinrichtung
zur Gewinnung der Straßenkartendaten,
die in einer umgekehrten Trapezkoordinate enthalten sind, die der
Trapezkoordinate entspricht, die durch die aus der Parameterspeichereinrichtung
ausgelesenen Trapezumwandlungsparameter definiert ist, und zur Einführung der
Straßenkartendaten
in die Trapezkoordinate umfasst, so dass die Straßenkartendaten
in Form einer perspektivischen Ansicht auf dem Schirm der Bildanzeigeeinrichtung
angezeigt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist ein zur Verwendung in einer Straßenkartenanzeigervorrichtung
eingerichtetes Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, das eine Straßenkarten-Informationsspeicher
zur Speicherung von Straßenkartendaten
in einer zweidimensionalen Koordinate, eine Erfassungseinrichtung
zur Erfassung einer momentanen Position und einer Fahrtrichtung
eines selbstbewegten Fahrzeugs, eine Ausleseeinrichtung zum Auslesen
der zweidimensionalen Koordinate der Straßenkartendaten aus dem Informationsspeicher
in Abhängigkeit
von der durch die Erfassungseinrichtung erfassten momentanen Position
und Fahrtrichtung des Fahrzeugs, und eine Bildanzeigeeinrichtung
zur Anzeige der ausgelesenen zweidimensionalen Koordinate in Form
einer ebenen Ansicht auf einem Anzeigeschirm, wobei das Aufzeichnungsmedium zur
Bestimmung von Trapezumwandlungsparametern auf einer Grundlage einer
Umwandlungsformel zur Umwandlung der zweidimensionalen Koordinate
der Straßenkartendaten
in eine Trapezkoordinate zu einer derartigen Anzeige einer perspektivischen
Ansicht programmiert ist, dass eine Oberseite einer quadratischen zweidimensionalen
Koordinate relativ zu einer Unterseite der quadratischen zweidimensionalen
Koordinate zusammengezogen und zum Auslesen der Straßenkartendaten,
die in einer umgekehrten Trapezkoordinate enthalten sind, die der
Trapezkoordinate entspricht, die durch die Trapezumwandlungsparameter
definiert ist aus der Parameterspeichereinrichtung zur Einführung der
Straßenkartendaten
in die Trapezkoordinate, so dass die Straßenkartendaten in Form einer
perspektivischen Ansicht auf dem Schirm der Bildanzeigeeinrichtung
angezeigt werden.
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In
der Straßenkartenanzeigevorrichtung
sind die vorab auf einer Grundlage einer Umwandlungsformel bestimmten
Trapezumwandlungsparameter in Form einer Tabelle gespeichert, so
dass die aus den Straßenkartendaten
gewonnene, zweidimensionale Koordinate in eine Trapezkoordinate
zur Anzeige einer perspektivischen Ansicht auf einfache Weise umgewandelt
werden kann und dass die in dem Straßenkarten-Informationsspeicher
gespeicherten Straßenkartendaten
schnell in Form einer tiefenperspektivischen Ansicht auf dem Schirm
der Anzeigeeinheit angezeigt werden können.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine
Schemadarstellung einer erfindungsgemäßen Straßenkartenanzeigevorrichtung
in Form eines Blockdiagramms,
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2(a) eine erklärende
Ansicht einer quadratischen, zweidimensionalen Koordinate, die zur
Gewinnung einer Umwandlungsformel zur Umwandlung einer zweidimensionalen Koordinate
in eine Trapezkoordinate verwendet wird,
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2(b) eine erklärende
Ansicht einer Trapezkoordinate zur Anzeige einer perspektivischen
Ansicht, aus der die zweidimensionalen Koordinate umgewandelt wird,
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3 eine
erklärende
Ansicht absoluter Koordinaten, die auf einer Grundlage einer erfassten
momentanen Position eines selbstbewegten Fahrzeugs bestimmt wird,
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4 eine
erklärende
Ansicht einer umgekehrten Trapezkoordinate, die auf einer Grundlage
einer umgekehrten Umrechnung der in 3 gezeigten,
absoluten Koordinaten definiert wird,
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5 eine
erklärende
Ansicht absoluter Koordinaten der in 4 gezeigten,
umgekehrten Trapezkoordinate,
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6 eine
erklärende
Ansicht einer Bedingung zur Gewinnung von Straßenkartendaten, die in der
absoluten Koordinate der in 5 gezeigten,
umgekehrten Trapezkoordinaten enthalten sind,
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7 eine
erklärende
Ansicht einer durch eine umgekehrte Umrechnungsformel definierten,
umgekehrten Trapezkoordinate zur Anzeige einer Straßenkarte
eines entfernten Bereichs in Form einer perspektivischen Ansicht,
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8 eine
erklärende
Ansicht absoluter Koordinaten der in 7 gezeigten,
umgekehrten Trapezkoordinate,
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9 eine
erklärende
Ansicht einer Bedingung zur Gewinnung von Straßenkartendaten, die in der
absoluten Koordinate der in 8 gezeigten,
umgekehrten Trapezkoordinaten enthalten sind,
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10 ein
Ablaufdiagramm eines Programms zur Anzeige von einer Straßenkarte,
das in der in 1 gezeigten zentralen Verarbeitungseinheit
ausgeführt
wird, und
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11 ein
Ablaufdiagramm eines Programms zur Anzeige in Form einer in 10 gezeigten,
perspektivischen Ansicht.
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Bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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Nachstehend
ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Straßenkartenanzeigevorrichtung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In 1 ist eine
Straßenkartenanzeigevorrichtung
gezeigt, die zur Verwendung in einer Navigationsvorrichtung für ein selbstbewegtes Fahrzeug
eingerichtet ist. Die Straßenkartenanzeigevorrichtung
enthält
eine Eingabevorrichtung 1, eine Erfassungsvorrichtung 2 zur
Erfassung einer momentanen Position und einer Fahrtrichtung eines
selbstbewegten Fahrzeugs, einen Straßenkarten-Informationsspeicher 3 zur
Speicherung von Straßenkartendaten,
eine Tabelle von Trapezumrechnungsparametern, eine Information zur
Führung
einer Fahrtroute, und ein Programm zur Anzeige einer Straßenkarte
und zur Führung
einer Fahrtroute, eine zentrale Verarbeitungseinheit 4 zur
Ausführung
einer Anzeigeverarbeitung der Straßenkarte, einer Suchverarbeitung
der Fahrtroute, einer zur Führung
der Fahrtroute erforderlichen, sprachgeführten Verarbeitung und einer
Steuerungsverarbeitung des gesamten Systems, eine Sendeempfängervorrichtung 5 zur Übertragung
und zum Empfang von für
die Fahrt des Fahrzeugs nützliche
Informationen, wie Straßeninformation, Verkehrsinformation
oder dergleichen, und zur Übertragung
und zum Empfang einer Information bezüglich einer momentanen Position
und einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs, und eine Ausgabevorrichtung 6,
die aus einer Bildanzeigevorrichtung und einem Lautsprecher zusammengesetzt
ist, zur Ausgabe der Information für die Führung der Fahrtroute.
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Die
Eingabevorrichtung 1 wird zur Auswahl einer Straßenkarte,
zur Eingabe eines Ziels und zur Zuführung einer Fahreranweisung
für eine
Navigationsverarbeitung an die zentrale Verarbeitungseinheit 4 verwendet.
Zur Ausführung
dieser Funktionen ist die Eingabevorrichtung 1 in Form
einer Fernsteuerung gebildet, wie eines Kontaktschalters, einer
Wählscheibe
oder dergleichen, die zur Eingabe eines Ziels mittels einer Telefonnummer
oder einer Koordinierung auf der Straßenkarte verwendet werden.
Die Erfassungsvorrichtung 2 besteht aus einem Positionssensor,
der ein globales Positionierungssystem (GPS, „Global Positioning System") zur Erfassung einer
momentanen Position des Fahrzeugs einsetzt, einem absoluten Orientierungssensor,
der den Erdmagnetismus zur Erfassung einer Fahrtroute des Fahrzeugs
in einer absoluten Orientierung oder einem relativen Ausrichtungssensor,
der einen Lenksensor und einen Kreiselsensor zur Erfassung einer Fahrtrichtung
in einer relativen Orientierung verwendet.
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Die
Karteninformationsspeichervorrichtung 3 ist in Form einer
externen Speichervorrichtung, wie einer CD-ROM zur Speicherung von
Straßenkartendaten
in Form eines Kartennetzes auf zweidimensionalen Koordinaten, einer
Tabelle von Trapezumwandlungsparametern, die zur Umwandlung der
zweidimensionalen Koordinaten zur Anzeige einer perspektivischen
Ansicht eingesetzt werden, einer Information zur Führung einer Fahrtroute
zur Suche von Daten der Fahrtroute, Kartenübereinstimmungsdaten, Zieldaten,
Registrierungspunktdaten, Bilddaten eines Abzweigungspunkts, wie
eines Kreuzungspunkt oder dergleichen, die für eine Navigationsverarbeitung
erforderlich sind, und zur Speicherung eines Programms zur Ausführung einer
Suchverarbeitung einer Fahrtroute, einem Programm zur Verarbeitung
einer nachstehend beschriebenen perspektivischen Anzeige, einem
Anzeigeausgabesteuerungsprogramm, das zur Führung einer Fahrtroute erforderlich ist,
und einem Sprachausgabesteuerungsprogramm gebildet, das zur Führung einer
Fahrtroute in Dialog durch die Spracheingabe erforderlich ist. Zusätzlich können für die Navigationsverarbeitung
erforderliche Daten in der zentralen Verarbeitungseinheit oder einer
optischen Diskette, wie einer DVD-ROM, oder einer magnetischen Diskette,
wie einer Floppy-Diskette, gespeichert werden.
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Die
zentrale Verarbeitungseinheit 4 besteht aus einer CPU zur
Ausführung
verschiedener Berechnungsverarbeitungen, einem Flashspeicher zur
Speicherung eines von der CD-ROM in den Karteninformationsspeicher 3 ausgelesenen
Programms, einem Programm zur Überprüfung des
Flashspeichers, einem ROM zur Speicherung eines Programms zur Ausführung des
Erneuerungsprozesses, und einem RAM zur temporären Speicherung einer gesuchten
Fahrtrouteninformation, wie einer Punktkoordinate eines Ziels, der
Nummer einer Straße
oder dergleichen, und der Daten zur Berechnungsverarbeitung. Die
zentrale Verarbeitungseinheit enthält ferner einen Rahmenspeicher
zur Speicherung von Daten zur Anzeige auf einem Anzeigeschirm der Anzeigevorrichtung,
einen Sprachprozessor zur Ausführung
von Dialogverarbeitung auf einer Grundlage einer Spracheingabe von
der Eingabevorrichtung 1 und zur Synthetisierung einer
Stimme, eines Satzteils und eines Satzes, die aus dem Straßenkarten-Informationsspeicher 3 als
Antwort auf ein Sprachsteuerungssignal von der CPU ausgelesen werden,
und zu deren Umwandlung in analoge Signale zur Ausgabe aus dem Lautsprecher,
eine Kommunikationsschnittstelle zur Ausgabe/Eingabe der Daten,
und eine Eingabeschnittstelle zu Eingabe von Erfassungssignalen,
die der Erfassungsvorrichtung 2 von den Sensoren zugeführt sind.
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Die
Navigationsvorrichtung beinhaltet einen Flashspeicher relativ großer Kapazität zum Auslesen
des Programms von der CD-ROM aus der externen Speichervorrichtung
und einen ROM kleiner Kapazität
zur Speicherung eines Programms zur Hochfahrverarbeitung des Programms
auf der CD-ROM. Der Flashspeicher ist in Form eines nicht-flüchtigen
Speichers gebildet, in dem gespeicherte Informationen selbst dann
beibehalten werden, wenn eine Elektrizitätsquelle abgeschnitten ist.
Bei Start der CD-ROM
wird das Programm des ROMs zur Überprüfung des
in dem Flashspeicher gespeicherten Programms ausgeführt.
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Die
Sendeempfängervorrichtung 5 besteht
aus einem GPS-Empfänger zum
Empfang von Informationen, die für
eine Navigation unter Verwendung eines globalen Positionierungssystems
(GPS) erforderlich sind, einem Empfänger zum Empfang von Verkehrsinformationen
von einem Fahrzeuginformations-/kommunikationssystem unter Verwendung
von FM-Mehrfachrundfunk, eines Funkfeuers, eines optischen Feuers
oder dergleichen, einer Datensendeempfangvorrichtung zur bilateralen
Kommunikation mit einem Informationszentrum oder einem anderen Fahrzeug
unter Verwendung eines tragbaren Telefons, eines Personalcomputers
oder dergleichen.
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Die
Ausgabevorrichtung 6 ist zur Ausgabe von in der zentralen
Verarbeitungseinheit 4 verarbeiteten Navigationsdaten bereitgestellt.
Die Ausgabevorrichtung 6 enthält einen Speicher zur Speicherung
von Bilddaten zur Anzeige der in der zentralen Verarbeitungseinheit
verarbeiteten Navigationsdaten und der in dem Straßenkarten-Informationsspeicher 3 gespeicherten
Daten, eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der in dem Speicher gespeicherten
Bilddaten auf einem Anzeigeschirm, einen Drucker zum Ausdrucken
der in der zentralen Verarbeitungseinheit 4 verarbeiteten
Daten und der in dem Straßenkarten-Informationsspeicher 3 gespeicherten
Daten, und einen Lautsprecher zur Spracherzeugung zur Führung der
Fahrtroute.
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Die
Anzeigeeinheit besteht aus einer Flüssigkristallanzeige zur Anzeige
einer vergrößerten Ansicht
einer Kreuzung, eines Zielnamens, einer Zeit, eines die Fahrtrichtung
anzeigenden Pfeils und dergleichen auf ihr auf einer Grundlage von
Anzeigedaten für
die Straßenkarte
und von Daten zur Führung
der in der zentralen Verarbeitungseinheit 4 verarbeiteten
Fahrtroute. Die auf der Anzeigeeinheit angezeigten Bilddaten sind
in Form eines Binärbilds,
das in einem angewiesenen Maß auf
dem Anzeigeschirm angezeigt ist, nachdem die Anzeigedaten der Straßenkarte
und die Daten zur Führung
der Fahrtroute durch die Ausgabevorrichtung 6 von der zentralen
Verarbeitungseinheit 4 über
Kommunikationsleitungen empfangen wurden und in dem Speicher der
Ausgabevorrichtung 6 gespeichert wurden. Die Anzeigeeinheit
ist auf einem Instrumentenbrett nahe dem Fahrersitz in dem Fahrzeugabteil
montiert und nützt
dem Fahrer zur Bestätigung
der momentanen Position des Fahrzeugs und zur Gewinnung von Informationen über die
Fahrtroute.
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Nachstehend
ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Verarbeitung zur Umwandlung einer zweidimensionalen Koordinate
in eine Trapezkoordinate zur Anzeigung einer tiefenperspektivischen
Ansicht beschrieben unter Bezugnahme auf die 2(a), 2(b) und 3 bis 6.
In diesem Ausführungsbeispiel werden
die nachstehenden Umwandlungsformeln zur Definition eines beliebigen
Punktes P (x, y) als ein Punkt P1 (sx, sy) in der Trapezkoordinate
nach Umwandlung berechnet, und wandeln dadurch die in 2(a) gezeigten, quadratischen, zweidimensionalen
Koordinaten in eine Trapezkoordinate zur Anzeige einer in 2(b) gezeigten, tiefenperspektivischen Ansicht
derart um, dass eine diagonale Linie, die ein Ende einer Oberseite
der quadratischen, zweidimensionalen Quadratkoordinate mit dem anderen
Ende einer tieferliegenden Seite einer zweidimensionalen, quadratischen
Koordinate verbindet, als Gerade beibehalten wird. In diesem Stadium
wird ein Paar oberer und unterer Dreiecke, die durch eine y-Achse
durch die diagonale Linie durch den Punkt P auf der quadratischen,
zweidimensionalen Koordinate definiert sind, ähnliche Figuren. Entsprechend
wird ein Verhältnis
in der Länge
der Dreiecke in der y-Achsenrichtung zu L-sy, sy wie in 2(b) gezeigt.
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Als
nächstes
wird die Länge
jeder Grundseite der Dreiecke wie nachstehend gewonnen. Wird das
Zusammenziehungsverhältnis
der Oberseite (bei einer Position von y = L) berücksichtigt, wird die Länge G vor Umwandlung
zu einer Länge
a nach Umwandlung zusammengezogen. Als Ergebnis wird eine Länge vor
Umwandlung zu a – Xa/g. Ähnlich wird
die Grundseite des tiefergelegenen Dreiecks b + Xw/g. Da das Verhältnis der
Seitenlängen ähnlicher
Dreiecke gleich ist, erhält
man eine Gleichung L-sy, wobei sy = a – Xa/g:b + Xb/g.
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Andererseits
ist eine Formel der diagonalen Linie vor der Umwandlung, wie nachstehend
beschrieben, dargestellt
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Wird
der Wert X aus vorstehender Formel gekürzt, erhält man nachstehende Gleichung.
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Auf
der Grundlage der vorstehenden Formeln wird eine Formel zur Gewinnung
eines Koordinatenwerts sx auf der x-Achse, wie nachstehend beschrieben,
hergeleitet. Die Hälfte
(1/2) der lateralen Breite der Trapezkoordinate an einer Position
y = sy ist wie nachstehend dargestellt.
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Wird
ein Zusammenziehungsverhältnis
an der Position von y = sy betrachtet, ist die Länge g vor Umwandlung nach der
Umwandlung wie vorstehend beschrieben definiert.
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Entsprechend
wird der Koordinatenwert x an der Position y = sy auf der x-Achse
vor Umwandlung als der Koordinatenwert sx auf der x-Achse nach Umwandlung
wie nachstehend beschrieben gewonnen.
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Daher
sind auf einer Grundlage der vorstehenden Umwandlungsformeln Trapezumwandlungsparameter
zur Anzeige einer perspektivischen Ansicht vorab bestimmt und in nachstehender
Tabelle aufgelistet.
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In
dieser Tabelle sind Trapezumwandlungsparameter zur Anzeige einer
perspektivischen Ansicht und Komprimierungsverhältnisse in der y-Achsenrichtung
in 10 Schritten bestimmt. Ist beispielsweise der Wert von a im ersten
Schritt klein, wohingegen der Wert b im ersten Schritt groß ist, werden
aus dem Karteninformationsspeicher 3 ausgelesene Straßenkartendaten
im oberen Bereich (ein entfernter Bereich) der Trapezkoordinate
komprimiert und im tiefergelegenen Bereich (ein nahegelegener Bereich)
der Trapezkoordinate vergrößert. Zusätzlich können die
Trapezumwandlungsparameter und die Komprimierungsverhältnisse
in der y-Achsenrichtung durch Auswahl der Trapezumwandlungsparameter
bei jedem Schritt passend verändert
werden.
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Unter
der Annahme, dass eine Anzeige einer perspektivischen Ansicht im
ersten Schritt durch einen Anwender unter einer Bedingung ausgewählt wurde,
dass die Trapezkoordinate zur Anzeige der perspektivischen Ansicht
wie vorstehend beschrieben bestimmt wurde, liest die zentrale Verarbeitungseinheit 4 absolute Koordinaten
der momentanen Position des Fahrzeugs aus, die durch die Erfassungseinrichtung 2 erfasst
werden. (siehe 3) In diesem Stadium wird die
momentane Position des Fahrzeugs in dem Zentrum des Anzeigeschirms
unter Steuerung der zentralen Verarbeitungseinheit angezeigt. Damit
ist das Zentrum des Anzeigeschirms als ein Basispunkt (0, 0) zur
Bildanzeige zur Definition von Koordinaten und vier Ecken des Anzeigeschirms
bestimmt, wie in 3 gezeigt. Werden die Straßenkartendaten,
die in Form eines rechteckigen Messnetzes der Straßenkarten
gespeichert sind, zur Anzeige einer perspektivischen Ansicht auf
dem Anzeigeschirm im ersten Schritt ausgelesen, ist das Auslesen
der Straßenkartendaten
in breitem Maß im
entfernten Bereich und in schmalem Maß im nahen Bereich erforderlich.
Das Lesemaß der
Straßenkartendaten
wird durch die nachstehende umgekehrte Umwandlungsformel auf einer
Grundlage der vorstehend beschriebenen Umwandlungsformel zur Anzeige
einer perspektivischen Ansicht bestimmt. In diesem Stadium werden
die Koordinaten an vier Ecken des in 4 gezeigten
Anzeigeschirms durch nachstehende umgekehrte Umwandlungsformel zur
Definition des Lesemaßes
der Straßenkartendaten
als eine umgekehrte Trapezkoordinate gewonnen.
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Nachfolgend
werden die Koordinaten an den vier Ecken des in 4 gezeigten
Anzeigeschirms in absolute Koordinaten zur Definition einer umgekehrten
Trapezkoordinate geändert,
und die in der umgekehrten Trapezkoordinate enthaltenen Straßenkartendaten
werden ausgelesen. (siehe 5 und 6)
Die absoluten Koordinaten in den Kartendaten werden zu Schirmkoordinaten
geändert
und für
die Umwandlungsformeln zur Anzeige der vorstehend beschriebenen,
perspektivischen Ansicht zur Umwandlung der Schirmkoordinaten in
Trapezkoordinaten zur Anzeige der in 2(b) gezeigten,
perspektivischen Ansicht ersetzt. Damit werden die Trapezkoordinaten
im Rahmenspeicher gespeichert und auf dem Anzeigeschirm angezeigt.
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Bei
der Trapezumwandlungsverarbeitung verändert sich die Lesemenge der
Kartendaten in der y-Achsenrichtung im Gegensatz zur ebenen Karte
nicht. Entsprechend wird zur Anzeige der Kartendaten in einem entfernteren
Bereich das Komprimierungsverhältnis
in der y-Achsenrichtung in der Tabelle vorab bestimmt und zur Ausweitung
der Schirmkoordinaten auf den oberen beiden Punkten in den in 4 gezeigten,
umgekehrten Trapezkoordinaten in der y-Achsenrichtung verwendet, wie in 7 dadurch
gezeigt, und wird zum Auslesen der Kartendaten in einem entfernteren
Bereich verwendet. Beispielsweise wird die Y-Koordinate der Schirmkoordinaten
bei den beiden oberen Punkten durch das Komprimierungsverhältnis von
0,46 in der y-Achsenrichtung im ersten Schritt zur Bestimmung eines
umgekehrten Trapezmaßes
geteilt, das durch gepunktete Linien in 7 gezeigt
ist. Bei der nachfolgenden Verarbeitung werden die Koordinaten an
den vier Ecken auf dem in 7 gezeigten
Anzeigeschirm zu absoluten Koordinaten geändert, wie in 8 gezeigt,
zum Auslesen von Straßenkartendaten,
die in einer durch die absoluten Koordinaten definierten, umgekehrten
Trapezkoordinate enthalten sind. (siehe 9) Die absoluten
Koordinaten in den ausgelesenen Straßenkartendaten werden zu Schirmkoordinaten
geändert
und mit 0,46 in der y-Achsenrichtung multipliziert. Danach werden
die Schirmkoordinaten für
die vorstehenden Formeln ersetzt und in die Trapezkoordinaten zur
Anzeige der in 2(b) gezeigten, perspektivischen
Ansicht umgewandelt. Damit wird die Trapezkoordinate auf dem Anzeigeschirm
der Anzeigeeinheit nach Speicherung im Rahmenspeicher angezeigt.
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Die
zentrale Verarbeitungseinheit 4 führt eine Verarbeitung eines
durch das Ablaufdiagramm in 10 und 11 gezeigten
Programms durch, wie nachstehend beschrieben. Unter der Annahme,
dass die Eingabevorrichtung 1 durch den Fahrer zur Anzeige
einer Straßenkarte
in Form einer ebenen Ansicht auf dem Schirm der Anzeigeeinheit bedient
wurde unter einer Bedingung, dass die zentrale Verarbeitungseinheit 4 durch
den Start der Navigationsvorrichtung zur Installierung des Programms
in Schritt S1 in 10 aktiviert wurde, liest die
zentrale Verarbeitungseinheit 4 in Schritt S2 die Straßenkartendaten
nahe der momentanen Position des Fahrzeugs aus dem Karteninformationsspeicher 3 gemäß der momentanen
Position und Fahrtrichtung des Fahrzeugs aus, die durch die Erfassungseinrichtung 2 erfasst
wurden, und wandelt die absoluten Koordinaten der ausgelesenen Straßenkartendaten
in Schirmkoordinaten um, um dadurch die Schirmkoordinaten auf dem
Schirm der Anzeigeeinheit anzuzeigen, nachdem sie im Rahmenspeicher
gespeichert wurden. In diesem Stadium bestimmt die zentrale Verarbeitungseinheit 4 eine „NEIN"-Antwort in Schritt
S3 in 10 und führt in Schritt S8 eine Verarbeitung
der Straßenkartendaten
aus. Nachfolgend führt
die zentrale Verarbeitungseinheit 4 in Schritt S5 die Zieleinstellungsverarbeitung
auf einer Grundlage von Daten einer Telefonnummer, einer Adresse,
Namen von Einrichtungen, einem Registrierungspunkt oder dergleichen
aus und führt
in Schritt S6 eine Suchverarbeitung einer Fahrtroute von der momentanen
Position zum Ziel aus. In dem nachfolgenden Schritt 57 führt die
zentrale Verarbeitungseinheit 4 eine Verarbeitung zur Führung und
Anzeige der Fahrtroute aus.
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Wird
die Eingabevorrichtung 1 durch den Fahrer zur Auswahl eines
Anzeigemodus einer perspektivischen Ansicht unter einer derartigen,
vorstehend beschriebenen Bedingung betrieben, bestimmt die zentrale Verarbeitungseinheit 4 eine „JA"-Antwort in Schritt
S3 und veranlasst das Programm zum Fortschreiten zu Schritt S4 zur
Anzeigeverarbeitung einer in 11 gezeigten,
perspektivischen Ansicht. Während
der Anzeigeverarbeitung der perspektivischen Ansicht liest die zentrale
Verarbeitungseinheit 4 in Schritt S11 vorbestimmte Trapezumwandlungsparameter
aus der Tabelle aus und bestimmt in Schritt S12 ein Zentrum des
Anzeigeschirm als einen Basispunkt der Bilddarstellung auf einer
Grundlage absoluter Koordinaten der momentanen Position des Fahrzeugs,
die von der Erfassungsvorrichtung 2 zur Definition von
Koordinaten bei den vier Ecken des Anzeigeschirms gewonnen wurden.
Nachfolgend berechnet die zentrale Verarbeitungseinheit 4 in Schritt
S13 Koordinaten an vier Ecken des Schirms auf einer Grundlage einer
umgekehrten Umwandlungsformel, die durch die Trapezumwandlungsparameter
definiert ist und bestimmt eine umgekehrte Trapezkoordinate auf
einer Grundlage der berechneten Koordinaten. Damit liest die zentrale
Verarbeitungseinheit 4 in Schritt S14 ein Kartennetz der
Straßenkartendaten
aus, die in der umgekehrten Trapezkoordinate von dem Karteninformationsspeicher 3 enthalten
sind, und ändert
in Schritt S15 absolute Koordinaten im Kartennetz zu Schirmkoordinaten.
Nachfolgend ersetzt die zentrale Verarbeitungseinheit 4 die
Schirmkoordinaten für
die vorstehende Umwandlungsformel zu deren Umwandlung in eine Trapezkoordinate
zur Anzeige der perspektivischen Ansicht und veranlasst in Schritt
S16 die Anzeigeeinheit zur Anzeige von Koordinaten in dem in die
Trapezkoordinate eingeführten
Kartennetz auf ihr. Obwohl sich bei der vorstehenden Beschreibung
der Basispunkt der Bildanzeige im Zentrum des Anzeigeschirms befindet,
kann sich der Basispunkt in einem tiefergelegenen Teil des Anzeigeschirms
befinden. Bei einer derartigen Anordnung des Basispunkts auf einer
Bildanzeige kann die Straßenkarte
in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs in weitem Ausmaß auf dem
Schirm der Anzeigeeinheit angezeigt werden.