Ein derartiges Gerät findet Anwendung insbesondere bei Kraft- fahrzeugen. Navigationsgeräte weisen eine Sensoranordnung zur Bestimmung einer Entfernung und einer Richtung auf. Zur Ent- fernungserkennung wird üblicherweise eine Tachometersignal oder eine Odometersignal verwendet und zur Richtungserkennung ein Gyroskop. Zusätzlich kann eine GPS-Ortung (Global Positi- oning System) eingesetzt werden. Die von der Sensoranordnung ermittelten Werte werden mittels eines Prozessors in eine Po- sition umgerechnet. Diese Position wird dann üblicherweise mit einer auf einem Speichermedium digitalisierten Straßen- karte verglichen. Die aktuelle Position wird dem Fahrer des Kraftfahrzeugs schließlich mittels einer Anzeige, z. B. einem Farb-LCD-Display, mitgeteilt.

Die digitalisierte Straßenkarte weist üblicherweise alle öf- fentlich befahrbaren Straßen auf. Private Anlagen, wie z. B.

Werksgelände oder Freizeitanlagen, sowie Parkhäuser, off road Gebiete mit deren Strassen und Wegen und dergleichen sind üb- licherweise nicht auf diesen digitalisierten Straßenkarten erfasst. Sollte sich das Kraftfahrzeug in derartigen nicht digitalisierten Gebieten bewegen, ist ein Abgleich der Senso- rik eines Navigationssystems mit den zu befahrenden Wegen nicht möglich. Dadurch entstehen durch Sensordrift, insbeson- dere beim Start des Systems, erhebliche Abweichungen der Fahrzeugausrichtung und Position. Sollte sich ein Fahrzeug in einem off-road Gebiet oder einem freien nicht erfaßten Gelän- de befinden, so kann die aktuelle Position mittels Satelli- tenortung (z. B. GPS) und/oder Ortung über Cellulare Netzwer- ke (GSM, UMTS) ermittelt werden und bei Wiedereintritt in das

digitalisierte Straßennetz synchronisiert werden. Die Senso- rik kann jedoch oft auch nicht durch diese Hilfsmitteö syn- chronisiert werden, da oftmals insbesondere bei Parkhäusern eine derartige Funktion nicht gewährleistet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah- ren und eine Vorrichtung zur Positionskorrektur bei einem Na- vigationssystem bei Befahren von nicht digitalisierten Gebie- ten mittels Koppelnavigation anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die vorliegende Erfindung macht sich die Eigenschaft zu Nut- ze, dass insbesondere in Parkhäusern sogenannte Vorzugsrich- tungen bestehen. Diese Vorzugsrichtungen sind nicht auf eine Ebene oder eine Ausrichtung beschränkt. Vorzugsrichtungen sind insbesondere längere Ein-und Ausfahrtstrecken. Das er- findungsgemäße Verfahren erkennt ein Verlassen des digitali- sierten Gebiets und bestimmt daraufhin eine derartige Vor- zugsrichtung, welche als Hauptachse oder Hauptachsenrichtung definiert wird. Bei Fahrt innerhalb des nicht digitalisierten Gebiets, z. B. eines Parkhauses, wird nun beobachtet, ob das Fahrzeug sich innerhalb einer vorbestimmten Grenze der zuvor definierten Hauptachsenrichtung bewegt. Ist dies der Fall, so wird bestimmt, ob eine Abweichung vorliegt und ggf. diese Ab- weichung auf die Hauptachsenrichtung korrigiert. Dadurch wer- den Fehler, die insbesondere von der Richtungserkennung ver- ursacht werden, kompensiert.

In einer Weiterbildung kann das System Ein-und Ausfahrtswege eine nicht digitalisierten Gebiets erfassen und Abspeichern.

Bei Einfahrt in ein nicht digitalisiertes Gebiet kann eine bestimmte definierbare Länge eines Einfahrtwegs dem nicht di- gitalisierten Gebiet zugeordnet und im Speicher abgespeichert werden. Das System arbeitet dann mit dem zuvor beschriebenen Verfahren. Sobald das System erkennt, dass das nicht digita- lisierte Gebiet verlassen wurde, kann eine vorbestimmte Länge

des zuletzt gefahrenen Wegs als Ausfahrtsweg abgespeichert werden. Sollte das Fahrzeug zu einem späteren Zeitpunkt das gleiche nicht digitalisierte Gebiet befahren, so kann dies durch Vergleich mit dem zuvor abgespeicherten Einfahrtsweg erkannt werden und die Positionsbestimmung deaktiviert wer- den. Das System wartet nun so lange bis die zuvor abgespei- cherte Ausfahrtsstrecke erkannt wird und aktiviert die Posi- tionsbestimmung von Neuem.

In einer weiteren Ausbildung kann die digitalisierte Straßen- karte um die neu befahrenen Strecken erweitert werden. Dabei werden diese neu erfaßten Strecken in ähnlicher Weise abge- speichert wie das bereits fest abgespeicherte Straßennetz.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten erge- ben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen : Figur 1 ein erfindungsgemäßes Navigationssystem, Figur 2 eine Darstellung eines Teils einer digitalisierten Straßenkarte sowie eines nicht digitalisierten Ge- biets und Figur 3 eine Darstellung der abzuspeichernden Ein-und Aus- fahrtswege eines nicht digitalisierten Gebiet.

In Figur 1 weist ein Navigationsgerät 1 einen Speicher 11, z.

B. ein RAM oder einen nichtflüchtigen Speicher, einen Mikro- prozessor 12, einen Eingang 13 für ein Tachometersignal oder einen Odometer 131 sowie einen Eingang 14 für ein Gyroskop 141 als Richtungsmesser auf. Des weiteren kann ein GPS 17 mit dem Mikroprozessor verbunden sein. Der Eingang 14 und das Gy- roskop 141 können auch im Gehäuse des Navigationsgeräts 1 an- geordnet sein. Das RAM 11, die Eingänge 13,14 und ein Mas- senspeicher, der als Laufwerk 16 für eine CD-ROM 161 oder ei- ne DVD (Digital Versatile Disk) ausgebildet ist, sind mit dem Mikroprozessor 12 über einen Eingang 18 mit einem Systembus 15 verbunden. Über den Eingang 13 erhält der Mikroprozessor

12 ein Entfernungssignal des Odometers 131 und über den Ein- gang 14 ein Richtungssignal des Gyroskops 141. Eine Anzeige 19, z. B. ein Farb-LCD-Schirm, stellt dem Fahrer eine digita- lisierte Straßenkarte 20 dar.

Die Signale werden in kurzen Abständen gemessen. Die jeweils gemessenen Entfernungen und Richtungen stehen für Vektoren, die zwecks Positionsbestimmung addiert werden. Nach einer Ad- dition oder nach einer Vielzahl von Additionen erfolgt ein Vergleich der errechneten Position mit einer wahrscheinlichen Position auf einer digitalisierten Straßenkarte 20, die auf der Disk 161 gespeichert ist.

Figur 2 zeigt eine Darstellung eines Straßennetz mit einem digitalisierten Gebiet 270 und mit einem nicht digitalisier- ten Gebiet 200. Das nicht digitalisierte Gebiet kann z. B. ein Parkhaus sein, welches in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 200 versehen ist. Der Anzeigenschirm 19 kann selbstverständ- lich lediglich die digitalisierte Straßenkarte anzeigen. Fi- gur 2 zeigt zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung eine Darstellung beider Gebiete, der digitalisierten und der nicht digitalisierten. Normalerweise bewegt sich das Fahrzeug auf öffentlichen Straßen, die durch die digitalisierte Straßen- karte 270 auf der CD-ROM 161 erfasst werden können. Mittels der Navigationssensoren 131,141,17 berechnet das Navigati- onsgerät 1 eine Position, die dann mittels Vergleich mit der digitalisierten Karte 270 (map-matching) einem wahrscheinli- chen Aufenthaltsort auf einer digitalisierten Straße 250 zu- geordnet wird. Die digitalisierte Karte 270 kann Informatio- nen enthalten, die den Beginn eines nicht digitalisierten Be- reichs anzeigen. Zum Beispiel kann eine Position 260 anzei- gen, dass ein nicht digitalisierter Bereich beginnt.

Sollte das Fahrzeug sich über den Punkt 260 hinausbewegen, so beginnt eine Routine zur Erfassung der Bewegung innerhalb ei- nes nicht digitalisierten Bereichs 200. Im vorliegenden Fall ist der nicht digitalisierte Bereich 200 ein Parkhaus. Im

Parkhaus 200 ist aufgrund der Umbauung kein GPS-Empfang mög- lich. Das Fahrzeug muss mit den Sensordaten positioniert wer- den. Zu diesem Zeitpunkt sind keinerlei Informationen über den nicht digitalisierten Bereich 200, nämlich das Parkhaus, vorhanden. Das Verfahren verwendet nun eine Zustandsmaschine, die den Bewegungszustand des Fahrzeugs detektiert. Maßgebend sind die Zustände Gerade und Kurve. Im Beispiel wird nach der Parkhauseinfahrt 210 eine lange Strecke als Gerade erkannt.

Dadurch erfüllt diese Strecke das Kriterium für eine Haupt- achse 220 und wird als solche gespeichert. Als Kriterium für eine Hauptachse kann auch ein gewisser Fensterbereich, wie er in Figur 2 angedeutet ist, verwendet werden, innerhalb dessen sich ein Fahrzeug fortbewegen muss um eine Hauptachse zu de- finieren. Als praktische Größe kann eine Länge von z. B. 30 m und eine Breite von 1,5 bis 2 Fahrzeugbreiten gewählt werden.

Von nun an kann sich das Fahrzeug beliebig durch das Parkhaus bewegen. Zum Beispiel kann es auf andere Parkebenen fahren, abgestellt werden usw.. Vor allem wenn länger geparkt wird, haben heutige Navigationssysteme Probleme mit der Positionie- rung. Die Fehler sind zum Großteil auf die Drift des Drehra- tensensors (Gyroskops) zurückzuführen. Die Folge sind haupt- schlich Fehler in der Ausrichtung des Fahrzeugs, die sich über die gefahrene Strecke zu Positionsfehlern aufsummieren.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Erfassung der Position und Richtungskorrektur innerhalb eines nicht digitalisierten Be- reichs näher beschrieben. Fährt das Fahrzeug eine hinreichend lange Strecke gerade, wird diese Strecke erkannt und deren Ausrichtung mit den gespeicherten Hauptachsen 220 verglichen.

Im vorliegenden Beispiel wird eine Gerade 230 erkannt und mit der gespeicherten Hauptachsenrichtung 220 verglichen. Es wird festgestellt, dass ein Winkelfehler a vorliegt. Liegt dieser Winkelfehler a innerhalb eines Grenzbereichs, z. B. 10°, so wird die Ausrichtung der erkannten Gerade auf die Ausrichtung der gespeicherten Hauptachse 220 um diesen Winkel a ange- passt. Durch die Korrektur wird ab nun die korrigierte Gerade 240 zur Positionserkennung weiter verwendet. Durch diese Maß-

nahme kann der Fehler, der durch die gestrichelte Gerade in Figur 2 angezeigt ist, vermieden werden, und eine korrekte Erkennung des Wiedereintritts in das digitalisierte Straßen- netz kann problemlos erfolgen.

Die Erkennung einer Hauptachse erfolgt mittels des Entfer- nungssensors 131 und des Richtungssensor 141. Fährt das Fahr- zeug eine gerade Strecke von z. B. mehr als 30 Metern mit Richtungsschwankungen, die wie zuvor beschrieben innerhalb eines vorgegebenen relativ engen Bereichs liegen, so wird ei- ne Hauptachsenrichtung erkannt und gespeichert. Mehrere die- ser Hauptachsen können definiert werden. Selbstverständlich sollte der Winkelunterschied zwischen den Hauptachsen deut- lich größer als der Grenzwinkel, innerhalb dessen eine Haupt- achse detektiert werden kann, liegen. Das Längenlimit zum Er- kennen einer geraden Strecke, die dem Vergleich mit den Hauptachsen dient, kann z. B. die Hälfte des Längenlimits zum Erkennen einer Hauptachse sein. Wird eine Vergleichsgerade erkannt, so wird diese mit den gespeicherten Hauptachsen ver- glichen. Stimmen die Ausrichtungen der Vergleichsgerade und einer Hauptachse bis auf einen Toleranzwinkel überein, wobei dieser ohne Orientierung also vorzeichenlos erfolgt, so wird die Ausrichtung des Fahrzeugs auf die passende Hauptachse korrigiert. Als Toleranzwinkel können z. B. wie zuvor be- schrieben 10° verwendet werden. Stimmt die Vergleichsachse nicht mit einer Hauptachse überein und hat die Vergleichsge- rade eine Länge, die größer als das Limit für eine Hauptachse ist, so kann eine neue zusätzliche Hauptachse generiert wer- den. Dadurch, dass die Ausrichtung des Fahrzeugs öfter auf die Hauptachsen des Parkhauses korrigiert wird, werden die Fehler der Koppelortung minimiert. Durch die kleineren Rich- tungsfehler bleiben auch die Positionsfehler klein, da sie sich aus dem Richtungsfehler und den zurückgelegten Weg erge- ben. Distanzfehler spielen dabei eine eher untergeordnete Rolle, da diese normalerweise fortlaufend korrigiert werden und der Aufenthalt in einem nicht digitalisierten Gebiet im Vergleich Aufenthalt im digitalisierten Gebiet relativ kurz

ist. Auch wenn Distanzfehler innerhalb des nicht digitali- sierten Gebiets nicht korrigiert werden können ist die Genau- igkeit der Entfernungsermittlung hinreichend genau.

Die während einer Fahrt in einem nicht digitalisierten Gebiet gesammelte Information kann diesen nicht digitalisierten Ge- biet zugeordnet werden und bei zukünftigen Fahrten im nicht digitalisierten Gebiet verwendet werden. Zum Beispiel können alle Informationen über sämtliche erfassten Hauptachsen die- sem Gebiet fest zugeordnet werden und im nichtflüchtigen Teil des Speichers 11 abgespeichert werden. Das nicht digitali- sierte Gebiet kann über kathesische Koordinaten, welche auf- grund der ersten Befahrung des nicht digitalisierten Gebiets abgeschätzt, werden, abgespeichert werden. Bei erneutem Ein- tritt in das nicht digitalisierte Gebiet können nun die zuvor gespeicherten Hauptachsen zur Positionskorrektur verwendet werden.

Da eine Positionserkennung innerhalb des nicht digitalisier- ten Gebiets nicht notwendig ist, kann in einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sowohl eine Einfahrtstrecke wie auch eine Ausfahrtsstrecke aus dem nicht digitalisierten Ge- biet mit einer jeweils vorbestimmten Länge definiert und ab- gespeichert werden. Gemäß Figur 3 wird zu diesem Zweck, z. B. beim Einfahren in das nicht digitalisierte Gebiet die Charak- teristik der Einfahrtsstrecke in das Parkhaus 200 erfasst und abgespeichert. Zur digitalen Erfassung werden z. B. die Koor- dinaten mehrere Punkte abgetastet und gespeichert. Die Länge dieser Strecke kann auf z. B. 30 Meter beschränkt sein.

Figur 3 zeigt mit dem Bereich 301 die digital erfasste Ein- fahrtsstrecke in das Parkhaus 200. Während des Aufenthalts im Parkhaus wird das zuvor beschriebene Verfahren zur Korrektur der Position verwendet. Dabei kann z. B. fortlaufend die Cha- rakteristik der letzten 30 Meter Wegstrecke, die das Fahrzeug zurückgelegt hat, temporär im Speicher gespeichert werden.

Wird erkannt, dass das Fahrzeug den nicht digitalisierten Be-

reich verlassen hat und sich wieder auf einer digitalisierten Straße befindet, so werden die zuletzt gespeicherte Charakte- ristik der letzten 30 Meter Fahrtstrecke als Ausfahrtstrecke des nicht digitalisierten Gebiets abgespeichert. Auf diese Weise werden charakteristische Daten eines nicht digitali- sierten Gebiets erfaßt.

Wird nun bei zukünftigen Fahrten dieses zuvor erfasste, nicht digitalisierte Gebiet erneut befahren, so erkennt das Naviga- tionsgerät anhand der zuvor abgespeicherten Charakteristik der Einfahrtstrecke 301 ein Befahren des nicht digitalisier- ten Bereichs. Eine genaue Positionserkennung und Fehlerkor- rektur kann nun deaktiviert werden. Das System überwacht nun lediglich die Charakteristik der befahrenen Strecke und ver- gleicht sie mit der zuvor gespeicherten Ausfahrtstrecke 302.

Wird ein Befahren der Ausfahrtstrecke 302 erkannt, so schal- tet das System auf normalen Navigationsbetrieb um. Als zu- sätzliche Sicherheitsmaßnahme kann z. B. der Grenzbereich des nicht digitalisierten Bereichs überwacht werden, um eine neue Synchronisation mit der digitalisierten Karte zu veranlassen, falls dieser Bereich verlassen wurde.

In einer einfacheren Ausführung kann die Erfassung von cha- rakteristischen Merkmalen der Einfahrtstrecke gänzlichen ent- fallen. Sollte eine digitalisierte Straßenkarte, wie z. B. in Fig. 2 gezeigt, einen Erfassungspunkt 260 abgespeichert ha- ben, so erkennt das System beim Überfahren dieses Punktes den Eintritt in ein nicht digitalisiertes Gebiet. Von nun an muß lediglich das Passieren des Ausfahrtwegs 302 abgewartet wer- den, um das System wieder mit der digitalisierten Straßenkar- te zu synchronisieren. Das Erfassen des Ausfahrtwegs erfolgt wie oben beschrieben.

In einer Weiterbildung kann eine digitalisierte Straßenkarte durch obiges Verfahren derart erweitert werden, das zusätzli- che digitale Erweiterungskarten durch Fahren in dem nicht di- gitalisierten Gebiet gebildet werden. Anstelle der Einfahrt-

und Ausfahrtwege werden nun alle befahrenen Wege/Strecken di- gital erfaßt. Diese können dann in einem nicht flüchtigen Speicher des Speicherbereichs 11 abgespeichert werden. Mittel dieses Verfahrens werden oft befahrene nicht digitalisierte Straßen und Wege abgespeichert und die verwendete fest vorge- gebene digitalisierte Straßenkarte kann ständig erweitert werden. So können z. B. Gebiete, wie Werksgelände oder Frei- zeitanlagen, die der Benutzer regelmäßig befährt, erkannt und fest gespeichert werden. Dadurch werden die Fehler beim Be- fahren dieser nicht digitalisierten Gebiete durch das selbst- lernende Verfahren minimiert. Werden diese neu erfassten Seg- mente an die bereits vorhandene digitalisierte Karte angebun- den, so kann die digitalisierte Karte dynamisch erweitert werden und die so erhaltenen Informationen können auch zum navigieren innerhalb von zuvor nicht digitalisierten Gebieten verwendet werden. Da diese Funktion erheblichen Speicherplatz benötigt, kann die Funktion nur für vom Fahrer gezielt ge- wünschte Gebiete mittels Bedienelementen am Navigationsgerät aktiviert werden.