NL8901695A - Werkwijze voor het weergeven van navigatiegegevens voor een voertuig in een omgevingsbeeld van het voertuig, navigatiesysteem voor het uitvoeren van de werkwijze, alsmede voertuig voorzien van een navigatiesysteem. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Werkwijze voor het weergeven van navigatiegegevens voor een voertuig ineen omgevingsbeeld van het voertuig, navigatiesysteem voor het uitvoerenvan de werkwijze, alsmede voertuig voorzien van een navigatiesysteem.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

De uitvinding betreft een werkwijze voor het weergevenvan navigatiegegevens voor een voertuig in een omgevingsbeeld van het voertuig.

De uitvinding betreft verder een navigatiesysteemgeschikt voor het uitvoeren van zulk een werkwijze, alsmede een voertuigvoorzien van een dergelijk navigatiesysteem.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het artikel "Newfrontiers for Detroit's Big Three", Ronald K. Jurgen, IEEE Spectrum,oktober 1988, pagina 32.

Hierin wordt een werkwijze beschreven waarbij navigatiegegevens voor eenvoertuig, zoals digitale snelheidsaanduiding, brandstofreserve etcetera,op de voorruit worden geprojecteerd en op die wijze voor deautobestuurder met een omgevingsbeeld worden gecombineerd. Informatievan een aantal sensoren wordt door een elektronische module verwerkt totsignalen die worden toegevoerd aan een vacuum-fluorescentie buis, waarnaoptische elementen het licht van geactiveerde segmenten van de buis opde voorruit van het voertuig projecteren. De bestuurder ziet virtuelebeelden die in de buurt van de voorzijde van het voertuig schijnen tezweven,

Nadeel van een dergelijke werkwijze is, dat ze in mogelijkheden beperktis. De navigatiegegevens kunnen slechts in een klein gebied wordenweergegeven, omdat het weergeven in een gebied dat het blikveld van debestuurder bestrijkt, bijvoorbeeld een gebied met afmetingen van eenvoorruit van een auto, moeilijk realiseerbaar is en duur. Het bestrijkenvan de gehele voorruit vraagt met name een grote openingshoek van hetoptische systeem en is daardoor problematisch en duur.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Het is onder andere een doel van de uitvinding tevoorzien in een werkwijze voor het weergeven van navigatiegegevens vooreen voertuig in een omgevingsbeeld van het voertuig, waarbij op eenvoudige wijze een gebruikersvriendelijke, gemakkelijk teinterpreteren weergave van de navigatiegegevens wordt gerealiseerd.Daartoe is een werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat vande omgeving een omgevingsbeeld wordt gegenereerd door eenbeeldopneemeenheid, welk omgevingsbeeld op een weergeefeenheid wordtgetoond, waarbij een uit de navigatiegegevens gevormd indicatiesignaalop het omgevingsbeeld wordt gesuperponeerd.

De beeldopneemeenheid registreert naar keuze van de bestuurder de meestrelevante omgeving, bijvoorbeeld het weggedeelte vóór het voertuig,en levert zodoende een zeer realistisch omgevingsbeeld op eenweergeefeenheid. Dit omgevingsbeeld blijkt gebruikersvriendelijker tezijn dan een abstracte weergave, bijvoorbeeld in de vorm vanpictogrammen. Door de superpositie van een uit de navigatiegegevensgevormd indicatiesignaal, overlapt dit het omgevingsbeeld op deweergeefeenheid. De navigatiegegevens duiden bijvoorbeeld snelheid ofresterende tankinhoud aan, maar kunnen ook bestaan uit één of meerpijlen die een te volgen richting aangeven.

Volgens een uitvoeringsvorm is een werkwijze volgens deuitvinding, waarbij de navigatiegegevens door een navigatiesysteemworden gegenereerd op grond van meetgegevens van sensoren en/oftopografische gegevens uit een datastructuur, gekenmerkt, doordat denavigatiegegevens worden getransformeerd in overeenstemming met eenpositie van de beeldopneemeenheid ten opzichte van de omgeving, alvorenshet indicatiesignaal wordt gevormd.

Hierdoor kunnen de navigatiegegevens zodanig met het omgevingsbeeldgecombineerd worden, dat de gebruiker in één oogopslag optimaalgeïnformeerd wordt. Zo kan bijvoorbeeld bij het naderen van eenkruising de door het autonavigatiesysteem berekende te volgen richtingworden aangeduid door een pijl het te volgen weggedeelte op deweergeefeenheid te laten overlappen. De verkeerssituatie is zodoendebijzonder snel en gemakkelijk te interpreteren.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm is een werkwijzevolgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de navigatiegegevens wordengetransformeerd door middel van een perspectief-transformatie.

Door de navigatiegegevens in perspectief op het omgevingsbeeld tesuperponeren ontstaat een gebruikersvriendelijke, met de realiteitovereenkomende en eenvoudig te interpreteren weergave.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm is een werkwijzevolgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de weergeefeenheid denavigatiegegevens onderscheidend weergeeft.

Dit verhoogt de duidelijkheid van de weergave.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is een werkwijzevolgens de uitvinding, waarbij de navigatiegegevens door eennavigatiesysteem worden gegenereerd op grond van meetgegevens vansensoren en topografische gegevens uit een datastructuur, waarin wegenzijn gerepresenteerd door coördinaten van hun hartlijnen, gekenmerkt,doordat vóór de vorming van het indicatiesignaal uit denavigatiegegevens de representatie van de wegen wordt geconverteerd naareen representatie door polygonen.

Gebruik makend van deze polygoon-representatie kan het indicatiesignaalbeter worden aangepast aan het omgevingsbeeld; de ware breedte van dewegen komt tot uiting. Zo kunnen bijvoorbeeld pijlen die de te volgenrichting aangeven op het midden van de te berijden rijstrook worden afgebeeld.

Een navigatiesysteem geschikt voor het uitvoeren van eenwerkwijze volgens de uitvinding is volgens de uitvinding gekenmerkt,doordat het navigatiesysteem is voorzien van een beeldopneemeenheid dieeen omgevingsbeeld genereert, een transformatiemodule voor hettransformeren van door het navigatiesysteem gegenereerdenavigatiegegevens, een video-generator voor het genereren van eenindicatiesignaal uit de getransformeerde navigatiegegevens, eencombinatiemodule voor het combineren van het omgevingsbeeld en hetindicatiesignaal tot een combinatiesignaal, en een weergeefeenheid voorhet weergeven van het combinatiesignaal.

KORTE FIGUURBESCHRIJVING

Figuur 1 geeft een stroomdiagram van een werkwijzevolgens de uitvinding; figuur 2 geeft schematisch de opbouw weer van eennavigatiesysteem geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens deuitvinding; figuur 3 toont voorbeelden van een op een weergeefeenheidweer te geven omgevingsbeeld gecombineerd met navigatiegegevens; figuur 4 illustreert de gebruikte datastructuur; figuur 5 illustreert het sorteren van de verbindingen; figuur 6 illustreert de conversie naar polygonen.

FIGUURBESCHRIJVING

Figuur 1 geeft een stroomdiagram weer van een werkwijzevolgens de uitvinding. In blok 11 wordt met behulp van eenbeeldopneemeenheid, zoals bijvoorbeeld een video-camera, een beeld vande omgeving gegenereerd. In blok 12, bekend uit het artikel "CARIN, acar Information and navigation system" van M.L.G. Thoone, PhilipsTechnical Review, vol. 43, no. 11/12, p. 317-329, december 1987, wordende daarin weer te geven navigatiegegevens gegenereerd, waaruit in blok13, bijvoorbeeld met behulp van een bekende video-generator, eenindicatiesignaal wordt gevormd, dat in blok 14, bijvoorbeeld met behulpvan een video-combinatie module, gesuperponeerd wordt op hetomgevingsbeeld. In blok 15 wordt de combinatie weergegeven op eenweergeefeenheid, zoals bijvoorbeeld een video-display, een TV of eenmonitor.

Figuur 2 geeft schematisch de opbouw weer van eennavigatiesysteem geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens deuitvinding. Module 21 is een bekend autonavigatiesysteem, zoalsbijvoorbeeld CARIN, beschreven in bovengenoemd artikel van M.L.G.

Thoone, dat op basis van meetgegevens van sensoren en topografischegegevens in een datastructuur navigatiegegevens levert, zoalscoördinaten die de actuele positie van het voertuig geven encoördinaten die een berekende optimale te volgen route representeren.

In module 22 ondergaan deze navigatiegegevens een transformatie inovereenstemming met de positie van de beeldopneemeenheid 24 ten opzichtevan de omgeving: het relevante gebied van de datastructuur met detopografische gegevens wordt "bekeken" vanuit het gezichtspunt van debeeldopneemeenheid, zoals beschreven in de eerder ingediende, nietvóórgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage no. 8900056 (=PHN12.810). Af te beelden navigatiegegevens, zoals indicaties van de tevolgen route, corresponderen zodoende met de wegen in hetomgevingsbeeld. Module 23 is een video-generator die uit degetransformeerde navigatiegegevens een indicatiesignaal vormt:bijvoorbeeld een stylistische aanduiding van de te volgen route.Beeldopneemeenheid 24 (een video-camera of TV-camera) levert een omgevingsbeeld door de omgeving te registreren. In combinatie-module 25 worden het indicatiesignaal en het omgevingsbeeld gecombineerd tot een combinatiesignaal, dat op weergeefeenheid 26 (een video-display, TV of monitor) wordt weergegeven.

Figuur 3 geeft een voorbeeld van een weergave van een omgevingsbeeld gecombineerd met een gestyleerd navigatiegegeven. De pijl « geeft de te volgen richting aan zoals die door het navigatiesysteem isberekend: in dit geval een indicatie linksaf te slaan die op het tevolgen weggedeelte ligt. Door de navigatiegegevens onderscheidend weerte geven, bijvoorbeeld knipperend of met een kader eromheen, of met eenfelle of ten opzichte van de rest van het beeld onderscheidende kleur,wordt voor de gebruiker in één oogopslag duidelijk hoe hij moethandelen.

In de CARIN database zijn wegen gerepresenteerd door de coördinatenvan hun hartlijnen. Voor een realistische weergave op eenweergeefeenheid of kortweg display is het van belang deze representatieom te zetten in een representatie door middel van polygonen, die pastbij de realistische weergave van de omgeving. Daartoe wordt de structuurin de CARIN database omgezet in een nieuwe structuur, met alsbelangrijkste klassen: - knopen (P), elk gerepresenteerd door twee coördinaten (of driecoördinaten indien de database ook informatie over de hoogte bevat); - wegen (R), elk gerepresenteerd door het aantal en de locatie van desamenstellende knopen; - verbindingen (L), elk gerepresenteerd door de bijbehorende weg endiens richting; - intersecties (I), elk gerepresenteerd door het aantal en de locatievan de samenstellende verbindingen.

De klasse verbindingen wordt uitgebreid tot p-verbindingen (PL) doortevens de linker en de rechter wegkant op te nemen; de lijst met wegenen knopen neemt zodoende in omvang toe (de linker en de rechter wegkantvormen elk apart ook een weg, gedefinieerd door knopen) maar destructuur blijft hetzelfde. Zie figuur 4.

Vervolgens worden voor elke intersectie de hierop aansluitendeverbindingen linksomdraaiend gesorteerd. Dit gaat als volgt: de eersteverbinding LO waarnaar verwezen wordt geldt als referentie. Als de hoektussen deze verbinding LO en de eerstvolgende, L1, groter is dan de hoek tussen LO en de daar weer opvolgende verbinding L2, dan wordt in delijst van verbindingen L1 en L2 verwisseld. Zie figuur 5.

De cosinus en de sinus van de hoek aO die verbinding LO maakt met depositieve X-as zijn: cos(aO) = (xOB - xOA) / SQRT ((xOB - xOA)2 + (yOB - yOA)2);sin(aO) = (yOB - yOA) / SQRT {(xOB - xOA)2 + (yOB - yOA)2);analoog voor de verbindingen L1 en L2.

Daaruit volgt: cos(a10) = cos(al-aO) = cos(a1)*cos(aO) + sin(a1)*sin(aO);sin(a10) = sin(al-aO) = sin(a1)*cos(aO) - cos(a1)*sin(aO);analoog voor cos(a20) en sin(a20).

De volgorde wordt nu als volgt bepaald:als sin(a10) > 0dan als sin(a20) > 0 dan als cos(a10) > cos(a20)dan niet wisselenanders wel wisselenanders niet wisselenanders als sin(a20) > 0dan wel wisselenanders als cos(a10) < cos(a20)dan niet wisselenanders wel wisselen

Vervolgens wordt, voor iedere intersectie, voor alleverbindingen die vanuit de intersectie vertrekken de hartlijn omgevormdtot een polygoon: zie figuur 6.

Voor alle punten, behalve de eindpunten, wordt hetsnijpunt berekend van aansluitende linker resp. rechter wegranden.

De vector met lengte D1, loodrecht op PQ, wordt gegeven door: (xpqfypq) met xpq = -(yq-yp)*gpq en ypq = (xq-xp)*gpq, waarbijgpq = D1 / SQRT((xq-xp)2 + (yq-yp)2).

Voor de vector loodrecht op QR met lengte D2 geldt een analogeuitdrukking: (xqr,yqr) met xqr = -(yr-yq)*gqr en yqr = (xr-xq)*gqr, waarbij gqr =D2 / SQRT((xr-xq)2 + (yr-yq)2).

Het gezochte snijpunt (xs,ys) is het snijpunt van de lijn tussen(xp+xpq,yp+ypq) en (xq+xpq,yq+ypq) en de lijn tussen (xq+xqr,yq+yqr) en (xr+xqr,yr+yqr).

Er geldt: xs = xpq+n*xp+(1-n)*xq en ys = ypq+n*yp+(1-n)*yq ;xs = xqr+m*xq+(1-m)*xr en ys = yqr+m*yq+(1-m)*yr ;oplossing van deze vergelijkingen geeft voor parameter n:n = C (yq-yr)*(xpq+xq-xqr-xr) - (xq-xr)*(ypq+yq-yqr-yr) ] / ...

...II (xq-xr)*(yp-yq) - (yq-yr)*(xp-xq) ]

Als de noemer nul is liggen de twee lijnstukken in eikaars verlengde enwordt parameter n gelijkgesteld aan nul.

Hiermee is het snijpunt (xs,ys) gevonden.

Zodoende is elke hartlijn aangevuld tot een "echte" straat met eenbepaalde breedte.

Tenslotte worden al de zo gevonden polygonen aan debijbehorende intersecties gekoppeld. Doordat de verbindingen allinksomdraaiend gesorteerd zijn, wordt telkens het snijpunt berekend vande linkerrand van een verbinding met de rechterrand van de eerstvolgendeverbinding. De berekeningen gaan volkomen analoog aan de bovenstaande.

Hiermee is het wegennet bestaande uit "streepjeswegen"omgezet in een wegennet met "echte" wegen, De navigatiegegevens kunnennu beter in overeenstemming met het omgevingsbeeld gepositioneerdworden.

Claims (7)

1. Werkwijze voor het weergeven van navigatiegegevens vooreen voertuig in een omgevingsbeeld van het voertuig, met het kenmerk,dat van de omgeving een omgevingsbeeld wordt gegenereerd door eenbeeldopneemeenheid, welk omgevingsbeeld op een weergeefeenheid wordtgetoond, waarbij een uit de navigatiegegevens gevormd indicatiesignaalop het omgevingsbeeld wordt gesuperponeerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij denavigatiegegevens door een navigatiesysteem worden gegenereerd op grondvan meetgegevens van sensoren en/of topografische gegevens uit eendatastructuur, met het kenmerk, dat de navigatiegegevens wordengetransformeerd in overeenstemming met een positie van debeeldopneemeenheid ten opzichte van de omgeving, alvorens hetindicatiesignaal wordt gevormd.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat denavigatiegegevens worden getransformeerd door middel van een perspectief-transformatie.

4. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 3,met het kenmerk, dat de weergeefeenheid de navigatiegegevensonderscheidend weergeeft.

5. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 4,waarbij de navigatiegegevens door een navigatiesysteem wordengegenereerd op grond van meetgegevens van sensoren en tr^narafischegegevens uit een datastructuur, waarin wegen zijn gerepresenteerd doorcoördinaten van hun hartlijnen, met het kenmerk, dat vóór devorming van het indicatiesignaal uit de navigatiegegevens derepresentatie van de wegen wordt geconverteerd naar een representatiedoor polygonen.

6. Navigatiesysteem geschikt voor het uitvoeren van eenwerkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat het navigatiesysteem is voorzien van een beeldopneemeenheiddie een omgevingsbeeld genereert, een transformatiemodule voor hettransformeren van door het navigatiesysteem gegenereerdenavigatiegegevens, een video-generator voor het genereren van eenindicatiesignaal uit de getransformeerde navigatiegegevens, eencombinatiemodule voor het combineren van het omgevingsbeeld en hetindicatiesignaal tot een combinatiesignaal, en een weergeefeenheid voorhet weergeven van het combinatiesignaal.

7. Voertuig voorzien van een navigatiesysteem volgens conclusie 6.