專利名稱：用于求出街道坡度信息的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的用于求出街道坡度信息的方法和裝置。
技術(shù)背景
導(dǎo)航軟件在車輛中被越來越多地用作傳感器，例如用做駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS = 高級駕駛員輔助系統(tǒng))的傳感器。其目的是使用街道上的斜度或坡度信息或者說斜坡信息。為此，需參考由地圖提供商提供的數(shù)字地圖材料的斜坡數(shù)據(jù)。該斜坡數(shù)據(jù)現(xiàn)在大多數(shù)是僅能用于最重要的主交通路線，也就是說不能被全面覆蓋地加以應(yīng)用，并且在近幾年也不能在歐洲或者全世界使用。由此，利用地圖供應(yīng)商的斜坡數(shù)據(jù)的這種技術(shù)僅能受限地使用。發(fā)明內(nèi)容
以此為背景，通過本發(fā)明，根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求提出一種方法，此外還提出一種應(yīng)用該方法的設(shè)備，以及最后提出一種相應(yīng)的計算機(jī)程序產(chǎn)品。有利的設(shè)計方案由各個獨(dú)立權(quán)利要求和下面的描述給出。
本發(fā)明提出一種用于求出至少一個街道坡度信息的方法，該街道坡度信息對應(yīng)于數(shù)字街道地圖的街道曲線的至少一個部分區(qū)段的坡度，其中該方法包括下列步驟
-組合的步驟，該步驟將所述數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)組合，其中道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表示用于所述街道曲線的形狀點(diǎn)的坐標(biāo)，并且數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)表示所述街道曲線的區(qū)域中地形的測地學(xué)高度信息，其中通過該組合獲得具有用于所述街道曲線的街道曲線點(diǎn)的數(shù)字街道模型，在所述街道曲線中街道曲線點(diǎn)是在形狀點(diǎn)和測地學(xué)高度信息的基礎(chǔ)上確定的；以及
-確定的步驟，該步驟確定兩個街道曲線點(diǎn)之間的坡度，以求出至少一個街道坡度fn息ο
本發(fā)明還提出一種用于求出至少一個街道坡度信息的設(shè)備，所述街道坡度信息對應(yīng)于數(shù)字街道地圖的街道曲線的部分區(qū)段的坡度，其中所述設(shè)備具有下列特征
-一種用于組合的裝置，所述裝置用于將所述數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)相組合，其中路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表示用于街道曲線的形狀點(diǎn)的坐標(biāo)，并且數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)表示街道曲線的區(qū)域中地形的測地學(xué)高度信息，其中通過組合獲得具有用于所述街道曲線的街道曲線點(diǎn)的數(shù)字街道模型，其中所述街道曲線點(diǎn)是在形狀點(diǎn)和測地學(xué)高度信息的基礎(chǔ)上確定的；以及
-一種用于確定的裝置，所述裝置用于確定兩個街道曲線點(diǎn)之間的坡度，以求出至少一個街道坡度信息。
因此，本發(fā)明提出一種設(shè)備或一種控制器件，其被構(gòu)造用于執(zhí)行或?qū)嵤┮罁?jù)本發(fā)明的方法的步驟。特別地，該設(shè)備可以具有被構(gòu)造用于實施所述方法的步驟的裝置。通過本發(fā)明的控制器件形式的變型實施方式，可以快速并有效地實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
在這里，設(shè)備可以理解為一種電器件，該電器件處理傳感器信號，并且根據(jù)所述傳感器信號輸出坡度信息形式的控制信號或?qū)Ш捷o助信號。該設(shè)備可以具有被構(gòu)造為硬件式的和/或軟件式的接口。在構(gòu)造為硬件式的情況下，這些接口可以例如是所謂的系統(tǒng)ASIC 的一部分，該系統(tǒng)包含所述設(shè)備的各種功能。然而，接口還可以是固有的集成電路，或者至少部分由分立器件組成。在構(gòu)造為軟件式的情況下，所述接口可以是例如在微處理器上除了其他軟件模塊之外還設(shè)有的軟件模塊。
具有程序編碼的計算機(jī)程序產(chǎn)品是有利的，所述程序編碼被存儲在機(jī)器可讀的載體上，如半導(dǎo)體存儲器、硬盤存儲器或光學(xué)存儲器上，并且當(dāng)在控制器件上執(zhí)行程序時，計算機(jī)程序產(chǎn)品執(zhí)行根據(jù)前面所描寫的實施方式中的任意一種的方法。
在這里，路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)應(yīng)被理解為可由數(shù)字街道地圖讀出的數(shù)據(jù)，并且代表了儲存在數(shù)字街道地圖中的例如街道的支點(diǎn)或形狀點(diǎn)。隨后例如借助于支點(diǎn)或形狀點(diǎn)模擬這些存儲在數(shù)字街道地圖中的街道，從而使數(shù)字街道地圖中的街道的存儲需要盡可能小的存儲空間。在此，街道可以被完全常規(guī)地理解為車輛可行駛的路或只能步行的路，而與它是否為具有高或低的街道等級的路，例如高速公路或簡單的輔助街道無關(guān)。數(shù)字地形模型可以是地球表面或地球表面的一部分的例如地理高度模型或測地學(xué)高度模型，其例如可以是在執(zhí)行宇航任務(wù)時建立的并且是免費(fèi)開放使用的。在此數(shù)字地形模型中，將高度信息與地球表面或地球表面的一部分的確定的坐標(biāo)組合，所述高度信息代表了例如在所涉及的坐標(biāo)上的海平面上方的確定的高度。通過將數(shù)字街道模型與數(shù)字地形模型組合構(gòu)建出數(shù)字街道模型，在該模型中構(gòu)造了街道曲線點(diǎn)，以描繪街道的三維曲線。為此，將數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)或形狀點(diǎn)與數(shù)字地形模型的高度信息組合，以確定街道曲線點(diǎn)。這些街道曲線點(diǎn)隨后可以被用作街道模型的支點(diǎn)，在這些支點(diǎn)之間表現(xiàn)出街道曲線。在此，這些街道曲線點(diǎn)可以直接是路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)或數(shù)字街道地圖的形狀點(diǎn)，該數(shù)字街道地圖與數(shù)字地形模型的高度信息組合。此外，街道曲線點(diǎn)還可以是根據(jù)街道曲線被添加到數(shù)字街道地圖的形狀點(diǎn)之間的并且與數(shù)字地形模型的高度信息組合的另外的支點(diǎn)。在此，點(diǎn)與高度信息的組合可以是這些點(diǎn)的示圖的維度的擴(kuò)展，其中，例如將高度信息添加到二維坐標(biāo)中作為第三維。
在應(yīng)用這樣確定的街道曲線點(diǎn)的情況下，可以確定坡度，即兩個(最好是鄰近的) 街道曲線點(diǎn)之間的上升或降低。為此，例如將兩個被關(guān)注的街道曲線點(diǎn)的由高度信息表示的高度之間的差與這兩個被關(guān)注的街道曲線點(diǎn)之間的二維距離相關(guān)聯(lián)，其中兩個被關(guān)注的街道曲線點(diǎn)之間的二維距離可以由兩個街道曲線點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定。通過這種方式，可以通過數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與數(shù)字地形模型的高度信息的組合，以非常簡單的方式確定任意街道曲線點(diǎn)之間的坡度。
因此，本發(fā)明是以下列認(rèn)識為基礎(chǔ)的，可以借助于簡單的低成本獲得的數(shù)字地形模型(DTM = Digital Terrain Model)生成并使用斜度數(shù)據(jù)或普通的坡度數(shù)據(jù)或者說斜坡數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以被用在駕駛員輔助系統(tǒng)中，或者被用于對于良好經(jīng)濟(jì)性的行車方式的路線計算。數(shù)字地形模型如今在全球范圍可以大約30m的分辨率得以使用，這總體上滿足于在此提出的方案的實施。
本發(fā)明提供了下述優(yōu)點(diǎn)，即通過在此提出的解決方案，實現(xiàn)了將當(dāng)前可用的DTM 用于生成區(qū)域或街道類型的斜坡數(shù)據(jù)的應(yīng)用，在當(dāng)前并且在近幾年內(nèi)，數(shù)據(jù)提供商或地圖提供商不能全面覆蓋地在歐洲范圍或世界范圍內(nèi)提供這些斜坡數(shù)據(jù)。對應(yīng)地，為了節(jié)省能CN 102538754 A源的駕駛，例如在當(dāng)代可以完全實施上面所描述的技術(shù)。因為，如今數(shù)字地形模型數(shù)據(jù)已經(jīng)能全面覆蓋地使用，通過對數(shù)字地形模型數(shù)據(jù)的應(yīng)用以求得坡度數(shù)據(jù)或斜度數(shù)據(jù)對于在由此確定的坡度信息的基礎(chǔ)上確定有效的行車方式能得到更明顯的優(yōu)勢。此外，相應(yīng)地可以避免用于斜坡數(shù)據(jù)的更高的許可費(fèi)用，這些斜坡數(shù)據(jù)至今由地圖提供商提供，并且僅能通過額外收費(fèi)得以使用并且僅能用于確定的街道。
當(dāng)在組合的步驟中通過在兩個相鄰的用于街道曲線的形狀點(diǎn)之間添加街道曲線點(diǎn)將路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)組合時，是有利的，其中在添加時，為街道曲線點(diǎn)分配關(guān)于街道曲線點(diǎn)的測地學(xué)高度的信息，該信息是在數(shù)字地形模型的高度信息的基礎(chǔ)上確定的。本發(fā)明的這種實施方式提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即通過在兩個相鄰的形狀點(diǎn)之間添加另外的街道曲線點(diǎn)，可以在要形成的街道模型中更詳細(xì)地模擬實際的街道曲線。為此，可以應(yīng)用來自數(shù)字地形模型的信息，這些信息大多數(shù)作為在網(wǎng)格中的信息被提供，該網(wǎng)格與數(shù)字街道地圖的網(wǎng)格有所偏差。因此，通過將數(shù)字街道地圖的信息與數(shù)字地形模型的信息結(jié)合可以獲得附加的詳細(xì)程度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在組合的步驟中，將街道曲線點(diǎn)確定在由形狀點(diǎn)定義的線與以數(shù)字地形模型為基礎(chǔ)的地圖坐標(biāo)方格線的交點(diǎn)上。本發(fā)明的這種實施方式提供了下述優(yōu)點(diǎn)，即以能夠在技術(shù)上和數(shù)值上可非常簡單實施的方式在數(shù)字街道模型中形成附加的街道曲線點(diǎn)。
此外，在組合的步驟中，在應(yīng)用數(shù)字地形模型的兩個不同的高度信息的情況下通過插值得到關(guān)于街道曲線點(diǎn)的測地學(xué)高度的信息是有利的。本發(fā)明的這種實施方式的優(yōu)點(diǎn)是，通過在線路技術(shù)上和/或在數(shù)值上可非常簡單地實現(xiàn)的插值實現(xiàn)對數(shù)字地形模型的高度信息的評估，在高度信息的評估中，關(guān)于儲存在數(shù)字地形模型中的高度信息的實際坐標(biāo)并非位于數(shù)字街道地圖的兩個形狀點(diǎn)之間的直接連線上。
為了能夠非常有利地應(yīng)用坡度數(shù)據(jù)，還可以使用一種用于確定車輛在街道上的行駛的能源消耗信息的方法，其中該方法具有至少一個前面所描述的步驟，并且還具有在應(yīng)用街道坡度信息的情況下求出能源消耗信息的步驟。本發(fā)明的這種實施方式的提供了下述優(yōu)點(diǎn)，即相對于現(xiàn)有技術(shù)中普通地應(yīng)用數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的情況，即沒有應(yīng)用高度信息的情況，能明顯更精確地求出能源消耗信息。在此，能源消耗信息可以被理解為例如每公里汽油或柴油(單位為升)的燃料消耗，或者對于電動車的情況，應(yīng)理解為每公里千瓦時的燃料消耗。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，可以提出一種用于確定行駛路線的方法，其中該方法具有至少一個前面所描述的步驟，以及還具有在應(yīng)用街道坡度信息和行駛路線優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的情況下求出行駛路線的步驟。本發(fā)明的這種實施方式提供了下列優(yōu)點(diǎn)，即提前確定從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最佳行駛路線，其中現(xiàn)在通過考慮數(shù)字地形模型的高度信息可以考慮附加的信息。為此，能夠參考優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，例如特別少的能源或汽油消耗的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)更精確地確定需求出的行駛路線。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提出一種用于為車輛的駕駛員和/或駕駛員輔助系統(tǒng)輸出允許車輛滑行的指令的方法，其中所述方法具有根據(jù)前述所描述的步驟中的一項或多項，并且其中所述方法還具有當(dāng)需由所述街道坡度信息獲得所述街道坡度變化的下降超過預(yù)定閾值的指示時輸出指令的步驟。本發(fā)明的這種實施方式提供了下述優(yōu)點(diǎn)，為了優(yōu)化能源消耗，當(dāng)車輛在足夠陡的坡部，即足夠陡的下坡上也可以不用驅(qū)動地滑行時，還可以給出節(jié)省能源的可行性方案的指示。在這種情況下，可以向駕駛員或者駕駛員輔助系統(tǒng)指示允許滑行，由此對于所希望的行駛長度的通行消耗盡可能少的能源。
然而也可以根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式將對坡度信息的確定用于優(yōu)化在顯示器上街道曲線的示圖。至今的顯示系統(tǒng)為此應(yīng)用數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)，以用立體視圖顯示街道曲線。然而在此，路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的兩個相鄰的形狀點(diǎn)可以相互遠(yuǎn)離使得在將兩個形狀點(diǎn)直接連接用于顯示街道曲線時產(chǎn)生下述立體視圖，即街道例如在地區(qū)的下沉部上“懸空”或者穿入到山嶺或者山丘中。這可能一方面誤導(dǎo)僅短暫地看了一眼顯示器的駕駛員，并且另一方面在顯示器上形成非常過時的有棱角的圖像，這是任何導(dǎo)航裝置或顯示裝置的制造商都不愿引起的。為了避免這些缺點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，可以在兩個形狀點(diǎn)之間添加一個附加的街道曲線點(diǎn)，從而在應(yīng)用兩個形狀點(diǎn)和在這兩個形狀點(diǎn)之間的附加添加的街道曲線點(diǎn)的情況下能夠確定需在顯示器上顯示的街道曲線，其中該街道曲線被顯示為基本上接近地區(qū)表面。對于本發(fā)明的這種實施方式，所述方法還可以具有下述步驟
-計算輔助街道曲線點(diǎn)的高度，其中所述輔助街道曲線點(diǎn)被設(shè)置在地圖坐標(biāo)方格線與在兩個街道曲線點(diǎn)之間的街道曲線的交點(diǎn)上，并且其中以確定的坡度和所述地圖坐標(biāo)方格線離兩個街道曲線點(diǎn)中的一個之間的距離為基礎(chǔ)計算出所述輔助街道曲線點(diǎn)的高度；
-確定所述輔助街道曲線點(diǎn)的高度與所述數(shù)字地形模型的高度信息在所述地圖坐標(biāo)方格線與所述街道曲線之間的交點(diǎn)上的高度差(Hd)；以及
-在所述地圖坐標(biāo)方格線與所述街道曲線之間的交點(diǎn)上設(shè)置第三街道曲線點(diǎn)，其中為所述第三街道曲線點(diǎn)分配與數(shù)字地形模型的高度信息相符的高度，以及其中當(dāng)確定的高度差大于預(yù)先確定的高度差閾值時，設(shè)置所述第三街道曲線點(diǎn)。


借助于附圖對本發(fā)明進(jìn)行示例性的詳細(xì)解釋。其中
圖1以χ/ζ-圖示出了經(jīng)過一個地區(qū)的街道曲線的示圖，用于對附加的街道曲線點(diǎn)的添加進(jìn)行闡述；
圖2以χ/y-圖示出了經(jīng)過一個地區(qū)的街道曲線的示圖，用于對附加的街道曲線點(diǎn)的添加進(jìn)行闡述；
圖3以χ/ζ-圖示出了示圖以對附加的街道曲線點(diǎn)的添加進(jìn)行闡述；
圖4示出了本發(fā)明的實施例的流程圖；以及
圖5本發(fā)明的作為設(shè)備的實施例的框圖。
具體實施方式
在附圖中，相同的或類似的元素可以用相同的或類似的附圖標(biāo)記表示，其中省去了重復(fù)的描述。此外，附圖的示圖、對附圖的描寫以及權(quán)利要求包含大量相組合的特征。在此，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，這些特征可以被單獨(dú)考慮，或者可以被綜合為在此未詳盡描寫的其他組合。此外，在下面的描述中，可能在不同的比例和尺寸的情況下對本發(fā)明進(jìn)行闡述，其中，本發(fā)明應(yīng)理解為并不限于這些比例和尺寸。此外，依據(jù)本發(fā)明的方法步驟是可以被重復(fù)的并且可以以與所描述的順序不同的順序被執(zhí)行。如果實施例中在第一特征/ 步驟和第二特征/步驟之間包括“和/或”連接關(guān)系，則可以將此解讀為，該實施例根據(jù)一種實施方式既具有第一特征/步驟也具有第二特征/步驟，而根據(jù)另一種實施方式僅具有第一特征/步驟或僅具有第二特征/步驟。
下面的描述由具有下述目的的兩個部分組成
A)在離線方面解決與基于DTM(數(shù)字地形模型)建立的地圖的街道有關(guān)的標(biāo)記問題，以及
B)使用用于隨后的坡度計算的結(jié)合(Verschneidung)。
針對上述目的A所描述的用于確定坡度信息的方法在此是坡度數(shù)據(jù)生成的基礎(chǔ)。 但是在此，描述的焦點(diǎn)在于解決3D地圖顯示中的標(biāo)記問題。然而所描述的方法也能夠被用于從數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系和來自數(shù)字地形模型的高度信息確定坡度。由上述目的A和B所描述的方法是一種為了生成斜坡數(shù)據(jù)的可行的實施方式。
以下描述構(gòu)建本發(fā)明所基于的原理上的構(gòu)思
將一種數(shù)字地形模型(DTM = Digital Terrain Model)以存儲和獨(dú)立的方式轉(zhuǎn)移到數(shù)字街道地圖的RNW-數(shù)據(jù)(RWN=路線網(wǎng)絡(luò))上，該數(shù)字地形模型例如是可以免費(fèi)開放應(yīng)用的。此時，該RNW-數(shù)據(jù)沒有絕對高度信息，因此是純2D數(shù)據(jù)，即RNW-數(shù)據(jù)僅能在二維層面下(例如通過使用街道插值在其間的形狀點(diǎn))描述街道的走向。由此，應(yīng)在DTM上塑造出街道，用于將來自數(shù)字地形模型(DTM)的相應(yīng)高度信息與RNW-數(shù)據(jù)組合。為此，存在兩種方式
1.將街道作為2D數(shù)據(jù)繪制在一個(紋理_)圖像上，并且隨后在數(shù)字地形模型 (DTM)的圖形視圖上繪制出該(紋理_)圖像。
2.通過在DTM-數(shù)據(jù)中檢索計算出由RNW數(shù)據(jù)確定的街道曲線的拐點(diǎn)的測量高度并且隨后借助于拐點(diǎn)和相應(yīng)的高度以三維的方式繪制出街道。
第一方案能較快速且較容易地實現(xiàn)，然而對于陡峭的山嶺地形只能提供不是最理想的結(jié)果并且還可能導(dǎo)致描繪質(zhì)量降低。
第二種選擇在可以如何繪制街道(例如橋梁、隧道......)的方式和方法上提供了更多的靈活性，然而這在實施時具有更大的挑戰(zhàn)。此外，必須以某一種方式對RNW和DTM 進(jìn)行校正。第二種選擇可以用于產(chǎn)生街道的坡度信息，該坡度信息不能用于描繪，而是用于駕駛員輔助的使用情況，以例如實現(xiàn)滑行輔助或者計算出避免過多爬坡的路線，以降低車輛消耗。
本發(fā)明的一個重要的方面是，將來自數(shù)字街道地圖的數(shù)據(jù)與來自數(shù)字地形模型的高度信息組合。這意味著，向來自數(shù)字街道地圖的數(shù)據(jù)添加一個附加的分量，該附加分量還應(yīng)被稱為ζ-分量，根據(jù)對坐標(biāo)系中一個位置的高度的顯示，該分量通常由ζ坐標(biāo)構(gòu)成。因此，應(yīng)該計算出街道曲線點(diǎn)的ζ-分量，其中使用DTM的數(shù)據(jù)。
RNW-數(shù)據(jù)構(gòu)造在DTM上(或反之)是通過角點(diǎn)，即每個街道形狀點(diǎn)(以下也可以簡單地被稱為形狀點(diǎn))實現(xiàn)的。這種方案在形狀點(diǎn)間距小于DTM的網(wǎng)格間距的街道中能夠很好地起作用。然而，一些街道相對較長(總體上觀察)，使得拐點(diǎn)間距大于DTM的網(wǎng)格間距。圖1以應(yīng)用形狀點(diǎn)110(實心粗點(diǎn))的情況下的χ/ζ-圖示出了街道曲線100(連續(xù)的粗實線)的示圖。在此，圖1中的示圖對應(yīng)于一個二維示圖，在該二維示圖中，一個維度 (χ-維度，在橫坐標(biāo)上示出)對應(yīng)于通過數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)所描述的維度，在另一維度(ζ-維度，由縱軸線示出)中描繪了由數(shù)字地形模型得出的信息。由圖1可見，兩個形狀點(diǎn)110之間的間距120大于用于數(shù)字地形模型(DTM-模型)的網(wǎng)格的地圖坐標(biāo)方格線130 的間距120。現(xiàn)在，為了能夠?qū)?shù)字地形模型的信息，即高度信息與數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)組合，現(xiàn)在構(gòu)造街道曲線點(diǎn)，街道的街道曲線可以穿過所述街道曲線點(diǎn)插值。由此， 這些街道曲線點(diǎn)構(gòu)成支點(diǎn)，這些支點(diǎn)可以被用于在單個街道曲線點(diǎn)之間構(gòu)建街道曲線。這些附加的街道曲線點(diǎn)140(在圖1中被示作圓圈)可以確定在能夠從路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲得的街道曲線100與數(shù)字地形模型網(wǎng)格的地圖坐標(biāo)方格線130的交點(diǎn)上。此外，形狀點(diǎn)也可以被用作街道曲線點(diǎn)，因為這些形狀點(diǎn)同樣表現(xiàn)了街道曲線的特征并且因此可以被用作街道曲線的支點(diǎn)。
在此，添加附加的街道曲線點(diǎn)被用于下述目的，即獲取街道曲線在地形上的精確的地形信息。如果，例如街道100在對應(yīng)于圖1中細(xì)線的地表150的地形中延伸，則在輸出根據(jù)粗線(即根據(jù)僅使用路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時的信息)的街道曲線100時，街道延伸穿過山丘或山嶺160，而不是在山嶺160上方延伸。如果現(xiàn)在使用街道曲線點(diǎn)140—起來描述街道曲線，則因此能相對于僅以數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)本質(zhì)上更加精確地描述街道的實際變化。這提供了下述可行性，即一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對行駛路線確定的改善，因為現(xiàn)在能夠識別出街道100如其在考慮附加街道曲線點(diǎn)140之后所進(jìn)行的模型化一樣在山丘或山嶺 160上行進(jìn)，并且由此需克服爬坡，該爬坡相對于當(dāng)街道100被認(rèn)為是無坡度的或沒有大幅度坡度時(如在沒有應(yīng)用數(shù)字地形模型的高度信息時所實現(xiàn)的)，需要相應(yīng)更高的汽油消耗(或者，在電動車輛中需要更高的電池或蓄電池功率消耗)。此外，在應(yīng)用附加街道曲線點(diǎn)140的情況下的街道曲線示圖中，可以實現(xiàn)對街道的表現(xiàn)形式明顯的優(yōu)化，因為現(xiàn)在相對于通過在兩個遠(yuǎn)離彼此的形狀點(diǎn)之間插值而非常抽象和筆直地示出街道的情況，可以將街道顯示得更加接近實際的地表。即，街道可以被顯示得更加接近現(xiàn)實，這符合明顯更先進(jìn)的表現(xiàn)形式。通過這種方式也能夠避免在地形下降區(qū)域或虛假穿過山嶺或山丘的街道曲線上的“懸空街道”，從而當(dāng)駕駛員看顯示器時進(jìn)一步為駕駛員避免誤解的危險。
下面，還應(yīng)該更為詳細(xì)地示出如何能夠?qū)NW-數(shù)據(jù)與數(shù)字地形模型(DTM)的數(shù)據(jù)相接合。為此，可以應(yīng)用例如地表的電子模型作為數(shù)字地形模型，如由NASA在宇航任務(wù)時通過對地表的掃描和對單個區(qū)域(例如在海面上)的相應(yīng)的測地學(xué)高度信息的標(biāo)記所獲取的以及被免費(fèi)開放應(yīng)用的數(shù)字模型。這種數(shù)字DTM-地形模型本身在在線地圖應(yīng)用中作為三維的三角網(wǎng)格示出。圖2示出了地形區(qū)段在χ和y方向的二維示圖，其中使用了如圖 1的示圖中也作為基礎(chǔ)的坐標(biāo)系。然而，在圖2中，在此描繪的信息包含在圖1的街道曲線點(diǎn)的數(shù)據(jù)中未示出的方向上。現(xiàn)在，為了能夠獲得附加的街道曲線點(diǎn)140，要以通過三角形邊緣形成的DTM-網(wǎng)格邊界為基礎(chǔ)形成缺少的角點(diǎn)(即，附加的街道曲線點(diǎn)140)。為此，在 RNW-數(shù)據(jù)模型化的街道曲線100和地圖坐標(biāo)方格線130之間構(gòu)成交線。對于離線算法，應(yīng)使用同樣的三角測量步驟，以確保最新添加的角點(diǎn)的正確位置。為了確定被分配給附加的街道曲線點(diǎn)140的具體的地形高度，參考數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被分配給該模型的地圖坐標(biāo)方格線130上的確定的(測量)點(diǎn)，并且這些數(shù)據(jù)表明了這些點(diǎn)的測量高度。地形模型可以例如通過對相鄰的(測量)點(diǎn)插值而獲得，由此能夠建立連續(xù)的模型。附加的街道曲線點(diǎn)的高度信息可以這樣確定，即執(zhí)行對高度信息的插值，該插值臨近于地形模型的地圖坐標(biāo)方格線與模型化的街道曲線100之間的交點(diǎn)。
一種在線軟件僅提供了用于三角測量和高度掃描的算法。在離線軟件中新發(fā)展的算法代表了在線部分與三角邊緣之間的交點(diǎn)。如果通過(模型化的街道曲線100的)交點(diǎn)識別出邊緣，則應(yīng)為該交點(diǎn)確定高度，這例如可通過在兩個邊緣角點(diǎn)高度之間插值而得以實現(xiàn)。
為了盡可能真實地示出街道曲線并且由此使要示出的街道盡可能貼近需描繪的地表，可以用在這個位置上由角點(diǎn)300和310之間的斜度給出的高度對插值高度進(jìn)行校正， 如參考圖3詳細(xì)闡述的。在此，角點(diǎn)300是形狀點(diǎn)110(或另一個街道曲線點(diǎn))，該形狀點(diǎn)模仿了街道曲線100，其中角點(diǎn)310表示一個附加的街道曲線點(diǎn)140，該點(diǎn)在圖3中標(biāo)記出了街道在街道曲線的山嶺上或山丘上的最大點(diǎn)。圖3的示圖又大致與圖1的示圖相對應(yīng)。如果在僅考慮在地圖坐標(biāo)方格線130與(在角點(diǎn)300和角點(diǎn)310之間插值的)街道曲線330 之間的交點(diǎn)320的情況下得到的高度差是大于值Hd的高度，所述值Hd僅由用于在RNW-數(shù)據(jù)的街道曲線100和數(shù)字地形模型的地圖坐標(biāo)方格線之間的該交點(diǎn)的數(shù)字地形模型獲得， 則應(yīng)在該交點(diǎn)位置添加一個新的角點(diǎn)340。該新的角點(diǎn)340隨后獲得高度信息，該高度信息對應(yīng)于由數(shù)字地形模型在與由RNW-數(shù)據(jù)模型化的街道曲線的交點(diǎn)上獲得的地形高度。通過這種方式可以確保，為了加速確定街道曲線，例如僅每第χ個(例如每第二或每第三個) 街道曲線點(diǎn)被用于產(chǎn)生顯示數(shù)據(jù)，然而其中通過前面所描述的方式，還可以確保當(dāng)確定的要示出的街道曲線與實際街道曲線出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，使得當(dāng)駕駛員短暫地看到顯示時會引起該駕駛員的誤解時，則添加另一個街道曲線點(diǎn)作為模型化的街道曲線的支點(diǎn)。為了校正需示出的街道曲線，在此同樣需考慮在兩個關(guān)注的街道曲線點(diǎn)(在此為角點(diǎn)300和310)之間的街道曲線的坡度，從而在屏幕上需顯示的街道曲線的最優(yōu)化代表了本發(fā)明的一種有利的應(yīng)用。
DTM可能比用于RNW-數(shù)據(jù)的網(wǎng)格(在該網(wǎng)格中，例如路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)僅具有為(每高度單位)4級的高度信息)提供更多種每高度單位(例如每高度米)的分辨率級(例如 15)。因此，相同的街道被構(gòu)建在不同的DTM級上。由此，應(yīng)對于每個可用RNW-分辨率級執(zhí)行算法。此外，應(yīng)添加以用于所選街道細(xì)節(jié)水平的分辨率最高的DTM級為基礎(chǔ)的角點(diǎn)。
在此設(shè)想的算法可以被優(yōu)化，以減少角點(diǎn)的數(shù)量，從而使斜度變化大于值X，由此添加新的角點(diǎn)。這是可行的，因為街道角點(diǎn)與DTM相比具有更大的ζ值從而確保了在于圖形庫(OpenGL)方面確定ζ時不會導(dǎo)致沖突。此時，為全部的地圖元素(包含街道)應(yīng)用 +20m(相對于DTM高度)的高度偏差，以使ζ-沖突的作用最小化。在離線軟件中可以對(可設(shè)置的)該值進(jìn)行考慮(Hd-差)，以減少新提供的形狀點(diǎn)(街道曲線點(diǎn))的數(shù)量。
下列優(yōu)化可行性方案是可行的
1.考慮地圖高度偏差；在這種情況下，因為Hd可以不等于0，所以實現(xiàn)了減少新的角點(diǎn)(即街道曲線點(diǎn))。
2.考慮實際情況，正的Hd值(進(jìn)入到山嶺中的街道)比負(fù)的Hd值(“懸空街道” 效應(yīng))更重要，在這種情況下，負(fù)的Hd值導(dǎo)致關(guān)于新的角點(diǎn)更大的差別。
3.如果通過DTM-構(gòu)建添加標(biāo)記角點(diǎn)，則對這些標(biāo)記角點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；這種解決方案提供了下述優(yōu)點(diǎn)，即圖畫不是僅以二維示出的(即，通過每角點(diǎn)的Bit或新的角點(diǎn)作為注釋)。
前面所描述的行駛路線優(yōu)化或能源消耗優(yōu)化被看作坡度確定的方案的另一種應(yīng)用領(lǐng)域。
同時，數(shù)據(jù)提供服務(wù)商收集關(guān)于街道斜度的信息。這些數(shù)據(jù)的可用性相對較小 (僅有歐洲中部的重要街道)。DTM-數(shù)據(jù)可以以每像素30m的高分辨率用于整個歐洲。在使用額外添加的街道曲線點(diǎn)的情況下也可以使用前面所描述的用于確定斜率的算法，以基于用于RNW-數(shù)據(jù)的DTM-斜度信息產(chǎn)生街道曲線數(shù)據(jù)，這些街道曲線數(shù)據(jù)具有精確的高度信息并且可以用于數(shù)字街道地圖的非常多的街道。雖然精確度可能小于所選街道的特定的斜度信息，然而能立即并且全面覆蓋地使用這些數(shù)據(jù)。
通過組合RNW-注釋(例如指示出街道行進(jìn)到一個確定的穿過隧道或在一個橋上經(jīng)過的區(qū)段)來替代僅應(yīng)用DTM-高度，可以對DTM不包含隧道與橋梁的實際情況進(jìn)行補(bǔ)償，以校正坡度，否則這些坡度就需根據(jù)DTM-數(shù)據(jù)以不完善的方式進(jìn)行確定。
還提出，為坡度信息設(shè)置標(biāo)記，標(biāo)記出是否在此為“高精確度”-數(shù)據(jù)。對于某些應(yīng)用情況，并非強(qiáng)制性地要求很高的精確性，使得如今可以實現(xiàn)完全的可用性。
特別地，本發(fā)明提供了一種用于求出至少一個街道坡度信息的方法400，如在圖4 中示出的本發(fā)明的實施例的流程圖。在此方法中，街道坡度信息可以對應(yīng)于來自數(shù)字街道地圖的街道曲線的至少部分區(qū)段的坡度。方法400包括組合的步驟410，此步驟將數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)組合，其中路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表示用于街道曲線的形狀點(diǎn)的坐標(biāo)，并且數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)表示街道曲線的區(qū)域中的地形的測地學(xué)高度信息，其中通過組合獲得具有用于街道曲線的街道曲線點(diǎn)的數(shù)字街道模型，在街道曲線中在形狀點(diǎn)和測地學(xué)高度信息的基礎(chǔ)上確定街道曲線點(diǎn)。此外，該方法400還包括確定的步驟 420，此步驟確定兩個街道曲線點(diǎn)之間的坡度，以求出至少一個街道坡度信息。
為了將本發(fā)明例如用在車輛中，可以在車輛中執(zhí)行本發(fā)明。為此，如在圖5中作為框圖示意性示出的車輛500可以具有用于確定坡度信息的裝置510，這個裝置510可以例如與地圖數(shù)據(jù)存儲器520連接，在該存儲器中存儲有用于要駛過的區(qū)域的RNW-數(shù)據(jù)。此外，可以將裝置510與地形數(shù)據(jù)存儲器530連接，在該地形數(shù)據(jù)存儲器中存有具有相應(yīng)高度信息的數(shù)字地形模型。隨后，在用于確定坡度信息的裝置510中，執(zhí)行地圖存儲器520的RNW-數(shù)據(jù)與地形數(shù)據(jù)存儲器530的高度信息的組合，例如在單元510a中組合，以得到數(shù)字街道模型，該數(shù)字街道模型除了 RNW-數(shù)據(jù)外還包含關(guān)于街道曲線點(diǎn)的地理測量高度的信息。該數(shù)字街道模型隨后被轉(zhuǎn)移到用于確定坡度信息的單元510b中，以確定兩個街道曲線點(diǎn)之間的坡度，也就是說用于確定街道的一個部分區(qū)段上的坡度，以得到查找的坡度信息。用于街道曲線的部分區(qū)段的坡度信息可以隨后提供給顯示單元540和/或行駛線路計算單元550 和/或滑行輔助裝置560，所述一個或多個裝置具有前面所描述的功能性，即立體地顯示地形中的街道曲線的功能性、確定能源最佳的行駛路線的功能性或輸出與當(dāng)存在一定程度的最小坡度時駕駛員能夠省油地使車輛滑行的可能性有關(guān)的信息的功能性。
權(quán)利要求
1.一種用于求出至少一個街道坡度信息的方法G00)，所述街道坡度信息對應(yīng)于數(shù)字街道地圖的街道曲線(100、160)的至少一個部分區(qū)段的坡度，其中所述方法(400)包括下列步驟組合的步驟G10)，該步驟將所述數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)組合，其中所述路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表示用于所述街道曲線(100)的形狀點(diǎn)(110)的坐標(biāo)，并且所述數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)表示所述街道曲線(100)的區(qū)域中地形的測地學(xué)高度信息，其中通過組合獲得具有用于所述街道曲線(100、160)的街道曲線點(diǎn)(110、140)的數(shù)字街道模型，在所述街道曲線中所述街道曲線點(diǎn)(110，140)在所述形狀點(diǎn)(110)和所述測地學(xué)高度信息的基礎(chǔ)上確定的；以及確定的步驟G20)，該步驟確定兩個街道曲線點(diǎn)(110，140)之間的坡度，以求出至少一個街道坡度信息。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法G00)，其特征在于，在所述組合的步驟010)中，通過在用于所述街道曲線的兩個臨近的形狀點(diǎn)(110)之間添加街道曲線點(diǎn)(140)，其中在添加時為所述街道曲線點(diǎn)(140)分配以所述數(shù)字地形模型的高度信息為基礎(chǔ)確定的、關(guān)于所述街道曲線點(diǎn)的測地學(xué)高度的信息，從而使所述路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與所述數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)相組合。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法000)，其特征在于，在所述組合的步驟010)中，將所述街道曲線點(diǎn)確定在由所述形狀點(diǎn)(110)確定的線(100)和以所述數(shù)字地形模型為依據(jù)的地圖坐標(biāo)方格線(130)之間的交點(diǎn)上。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的方法000)，其特征在于，在所述組合的步驟010)中， 在應(yīng)用數(shù)字地形模型的兩個不同的高度信息的情況下通過插值獲得關(guān)于所述街道曲線點(diǎn) (410)的測地學(xué)高度的信息。
5.用于為車輛(500)在街道上的行駛確定能源消耗信息的方法，其特征在于，所述方法具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的步驟(410、420)，并且還具有在應(yīng)用所述街道坡度信息的情況下求出能源消耗信息的步驟。
6.用于確定行駛路線的方法，其特征在于，所述方法具有根據(jù)權(quán)利要求5所述的步驟以及在應(yīng)用所述能源消耗信息和行駛路線優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的情況下求出行駛路線的步驟。
7.用于為車輛的駕駛員和/或駕駛員輔助系統(tǒng)輸出允許車輛滑行的指令的方法，其特征在于，所述方法具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的步驟，并且所述方法還具有當(dāng)由所述街道坡度信息獲得所述街道曲線的下降超過預(yù)定閾值的指示時，輸出指令的步驟。
8.按照上述權(quán)利要求中任意一項所述的方法G00)，其特征在于，所述方法還包括下列步驟計算輔助街道曲線點(diǎn)(300)的高度，其中所述輔助街道曲線點(diǎn)(300)被設(shè)置在地圖坐標(biāo)方格線(130)與在兩個街道曲線點(diǎn)(110、140)之間的街道曲線(100)的交點(diǎn)上，并且其中以確定的坡度和所述地圖坐標(biāo)方格線(130)離兩個街道曲線點(diǎn)(110，140)中的一個之間的距離為基礎(chǔ)計算出所述輔助街道曲線點(diǎn)(300)的高度；確定所述輔助街道曲線點(diǎn)(300)的高度與所述數(shù)字地形模型的高度信息在所述地圖坐標(biāo)方格線(130)與所述街道曲線(100)之間的交點(diǎn)上的高度差(Hd)；以及在所述地圖坐標(biāo)方格線(130)與所述街道曲線(100)之間的交點(diǎn)上設(shè)置第三街道曲線點(diǎn)(340)，其中為所述第三街道曲線點(diǎn)(340)分配一個與數(shù)字地形模型的高度信息相符的高度，以及其中當(dāng)確定的高度差(Hd)大于預(yù)先確定的高度差閾值時，設(shè)置所述第三街道曲線點(diǎn)(340)。
9.一種用于求出至少一個街道坡度信息的設(shè)備(510)，所述街道坡度信息對應(yīng)于數(shù)字街道地圖的街道曲線的部分區(qū)段的坡度，其中所述設(shè)備具有下列特征用于組合的裝置(510a)，所述裝置用于將所述數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)組合，其中所述路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表示用于所述街道曲線的形狀點(diǎn)的坐標(biāo)，并且所述數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)表示所述街道曲線的區(qū)域中地形的測地學(xué)高度信息，其中通過所述組合獲得具有用于所述街道曲線的街道曲線點(diǎn)的數(shù)字街道模型，其中所述街道曲線點(diǎn)是在所述形狀點(diǎn)和所述測地學(xué)高度信息的基礎(chǔ)上確定的；以及用于確定的裝置(510b)，所述裝置用于確定兩個街道曲線點(diǎn)之間的坡度，以求出至少一個街道坡度信息。
10.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計算機(jī)程序產(chǎn)品具有程序編碼，用于在設(shè)備中執(zhí)行程序時，實施按照前述權(quán)利要求1至8中任意一項所述的方法(400)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于求出街道坡度信息的方法和設(shè)備。本發(fā)明提出了一種用于求出至少一個街道坡度信息的方法(400)，所述街道坡度信息對應(yīng)于數(shù)字街道地圖的街道曲線(100、160)的至少一個部分區(qū)段的坡度。所述方法包括將所述數(shù)字街道地圖的路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)組合的步驟(410)，其中所述路線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表示用于所述街道曲線(100)的形狀點(diǎn)(110)的坐標(biāo)，并且所述數(shù)字地形模型的數(shù)據(jù)表示所述街道曲線(100)的區(qū)域中地形的測地學(xué)高度信息，其中通過組合獲得具有用于所述街道曲線(100、160)的街道曲線點(diǎn)(110、140)的數(shù)字街道模型，在所述街道曲線中在所述形狀點(diǎn)(110)和所述測地學(xué)高度信息的基礎(chǔ)上確定所述街道曲線點(diǎn)(110、140)。此外該方法還包括確定兩個街道曲線點(diǎn)(110、140)之間的坡度的步驟(420)，以求出至少一個街道坡度信息。
文檔編號G01C21/26GK102538754SQ201110307318
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月6日
發(fā)明者C·紐曼 申請人:羅伯特·博世有限公司