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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeugsysteme und insbesondere auf Systeme und Verfahren, die das Vorhandensein einer oder mehrerer Induktionsschleifen in einer Fahrbahn detektieren.
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HINTERGRUND
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Kraftfahrzeuge und andere Fahrzeuge stellen für kommerzielle, staatliche und private Entitäten einen signifikanten Anteil für den Transport bereit. Viele Fahrzeugfahrbahnen enthalten Induktionsschleifensysteme, die z. B. den Verkehrsfluss messen und die Fahrzeugpositionen auf der Fahrbahn abtasten, wie z. B. ein Fahrzeug abtasten, das wartet, um in eine Linksabbiegespur einzubiegen, oder an einer Zufahrt zu einer Brücke oder an einer Fernstraßenauffahrt wartet. Um das genaue Abtasten durch das Induktionsschleifensystem sicherzustellen, ist es notwendig, dass die Fahrzeuge geeignet positioniert sind, wenn sie über die oder in der Nähe der Induktionsschleifen fahren. Um zusätzlich die Funktionalität der Fahrerunterstützungssysteme und/oder der Systeme zum autonomen Fahren zu unterstützen, ist es wichtig, die Induktionsschleifen zu detektieren, so dass die Fahrerunterstützungssysteme und die Systeme zum autonomen Fahren das Fahrzeug richtig positionieren können, damit es durch die Induktionsschleifensysteme abgetastet wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es werden nicht einschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bezüglich der folgenden Figuren beschrieben, in denen sich überall in den verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile beziehen, wenn es nicht anders spezifiziert ist.
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1 ist ein Blockschaltplan, der eine Ausführungsform eines Fahrzeugsteuersystems veranschaulicht, das ein System zum automatischen Fahren/Unterstützungssystem enthält.
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2A und 2B veranschaulichen beispielhafte Induktionsschleifensysteme, die in einer Fahrbahn installiert sind.
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3 ist eine graphische Darstellung in Draufsicht, die eine Ausführungsform eines Fahrzeugs mit mehreren Kameras veranschaulicht.
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4 ist ein Ablaufplan, der eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Identifizieren und Verteilen von Informationen, die dem Ort von Induktionsschleifen zugeordnet sind, veranschaulicht.
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5 ist ein Ablaufplan, der eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Einstellen der Trajektorie eines Fahrzeugs, um eine nahende Induktionsschleife zu aktivieren, veranschaulicht.
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6 ist ein Ablaufplan, der eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Identifizieren der Abbiegespurinformationen und des Ortes einer Induktionsschleife innerhalb der Abbiegespur veranschaulicht.
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7 ist ein Blockschaltplan, der eine Darstellung einer Ausführungsform eines Induktionsschleifendetektors veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden und in denen spezifische beispielhafte Ausführungsformen, in denen die Offenbarung praktiziert werden kann, zur Veranschaulichung gezeigt sind. Diese Ausführungsformen werden in ausreichender Ausführlichkeit beschrieben, um es den Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die hier offenbarten Konzepte zu praktizieren, wobei es selbstverständlich ist, dass an den verschiedenen offenbarten Ausführungsformen Modifikationen ausgeführt werden können und dass andere Ausführungsformen verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinn auszulegen.
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Überall in dieser Beschreibung bedeutet die Bezugnahme auf "eine Ausführungsform", "irgendeine Ausführungsform", "ein Beispiel" oder "irgendein Beispiel", dass ein spezielles Merkmal, eine spezielle Struktur oder eine spezielle Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform oder dem Beispiel beschrieben wird, in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Folglich beziehen sich die Vorkommen der Ausdrücke "in einer Ausführungsform", "in irgendeiner Ausführungsform", "ein Beispiel" oder "irgendein Beispiel" an verschiedenen Stellen überall in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform oder dasselbe Beispiel. Weiterhin können die speziellen Merkmale, Strukturen, Datenbanken oder Eigenschaften in irgendwelchen geeigneten Kombinationen und/oder Unterkombinationen in einer oder mehreren Ausführungsformen oder Beispielen kombiniert sein. Zusätzlich sollte erkannt werden, dass die hiermit bereitgestellten Figuren für Erklärungszwecke für die Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet sind und dass die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind.
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Die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können als eine Vorrichtung, ein Verfahren oder ein Computerprogrammprodukt verkörpert sein. Entsprechend kann die vorliegende Offenbarung die Form einer völlig aus Hardware bestehenden Ausführungsform, einer völlig aus Software bestehenden Ausführungsform (einschließlich Firmware, speicherresistenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausführungsform, die Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, die hier alle im Allgemeinen als eine "Schaltung", ein "Modul" oder ein "System" bezeichnet werden können, annehmen. Weiterhin können die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das in irgendeinem greifbaren Ausdrucksmedium verkörpert ist, das einen in dem Medium verkörperten computerverwendbaren Programmcode aufweist.
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Es kann irgendeine Kombination aus einem oder mehreren computerverwendbaren oder computerlesbaren Medien verwendet werden. Ein computerlesbares Medium kann z. B. eine tragbare Computer-Diskette und/oder eine Festplatte und/oder eine Schreib-Lese-Speichervorrichtung (RAM-Vorrichtung) und/oder eine Festwertspeichervorrichtung (ROM-Vorrichtung) und/oder eine löschbare programmierbare Festwertspeichervorrichtung (EPROM- oder Flash-Speichervorrichtung) und/oder einen tragbaren Kompaktplatten-Festwertspeicher (CD-ROM) und/oder eine optische Speichervorrichtung und/oder eine Magnetspeichervorrichtung enthalten. Der Computerprogrammcode zum Ausführen der Operationen der vorliegenden Offenbarung kann in irgendeiner Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben sein. Derartiger Code kann von einem Quellcode zu einer computerlesbaren Assemblersprache oder einem Maschinencode kompiliert werden, die bzw. der für die Vorrichtung oder den Computer geeignet ist, in der bzw. dem der Code ausgeführt wird.
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Die Ausführungsformen können außerdem in Cloud-Computing-Umgebungen implementiert sein. In dieser Beschreibung und den folgenden Ansprüchen kann "Cloud-Computing" als ein Modell zum Ermöglichen eines allgegenwärtigen, bequemen Netzzugriffs auf Anforderung auf einen gemeinsam benutzten Pool von konfigurierbaren Computerbetriebsmitteln (z. B. Netzen, Servern, Speicher, Anwendungen und Diensten), die schnell über eine Virtualisierung bereitgestellt und mit einem minimalen Managementaufwand oder einen minimalen Zusammenwirken mit dem Diensteanbieter freigegeben werden und dann entsprechend skaliert werden können. Ein Cloud-Modell kann aus verschiedenen Eigenschaften (z. B. einer Selbstbedienung auf Anforderung, einem breiten Netzzugriff, der Bündelung von Betriebsmitteln, einer schnellen Elastizität und einem gemessenen Dienst), Dienstmodellen (z. B. Software als ein Dienst ("SaaS"), Plattform als ein Dienst ("Paas") und Infrastruktur als ein Dienst ("Iaas")) und Einsatzmodellen (z. B. private Cloud, Gemeinschafts-Cloud, öffentliche Cloud und Hybrid-Cloud) zusammengestellt sein.
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Die Ablaufpläne und die Blockschaltpläne in den beigefügten Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb der möglichen Implementierungen der Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Ablaufplänen oder den Blockschaltplänen ein Modul, ein Segment oder einen Anteil des Codes repräsentieren, der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) umfasst. Es wird außerdem angegeben, dass jeder Block der Blockschaltpläne und/oder der Ablaufpläne und die Kombinationen der Blöcke in den Blockschaltplänen und/oder den Ablaufplänen durch hardware-basierte Spezialsysteme, die spezifizierte Funktionen oder Handlungen ausführen, oder durch Kombinationen aus Spezial-Hardware und Computeranweisungen implementiert sein können. Diese Computerprogrammanweisungen können außerdem in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung steuern kann, in einer speziellen Weise zu funktionieren, so dass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsartikel erzeugen, der Anweisungsmittel enthält, die die Funktion/Handlung implementieren, die in dem Block oder den Blöcken des Ablaufplans und/oder des Blockschaltplans spezifiziert ist.
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Der Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zum automatisierten oder unterstützten Fahren und bezieht sich insbesondere auf die Identifikation und Navigation bezüglich der Induktionsschleifen in einer Fahrbahn, einer Parkfläche oder einer anderen Fläche. Die Induktionsschleifen (die außerdem als "Induktionsschleifen" bezeichnet werden) werden verwendet, um Fahrzeuge zu detektieren, die einen speziellen Punkt auf einer Fahrbahn oder anderen Fläche überfahren oder an einem speziellen Punkt auf einer Fahrbahn oder anderen Fläche ankommen. Induktionsschleifen werden z. B. verwendet, um Fahrzeuge zu detektieren, die sich einer Kreuzung nähern, in eine Linksabbiegespur einfahren und in eine Autobahnauffahrt einfahren. Zusätzlich werden Induktionsschleifen verwendet, um den Verkehrsfluss und die Verkehrsdichte durch das Zählen der Anzahl der Fahrzeuge, die während eines speziellen Zeitraums über eine Induktionsschleife fahren, zu überwachen. Diese Verkehrsfluss- und Verkehrsdichteinformationen sind beim Dosieren des Flusses von neuem Verkehr auf einer Fahrbahn und beim Umleiten von Verkehr zu anderen Fahrbahnen, wenn die Verkehrsdichte ein spezielles Niveau übersteigt, nützlich.
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Eine Induktionsschleife ist eine elektrisch leitende Schleife, die in dem Fahrbahnbelag oder einer anderen Fahroberfläche installiert ist. Ein Datensammelsystem (oder eine andere Vorrichtung) überträgt Energie in die leitende Schleife. Wenn ein Fahrzeug über die Induktionsschleife fährt oder über der Induktionsschleife stoppt, verursacht das Fahrzeug eine Abnahme der Induktivität, die durch das Datensammelsystem abgetastet wird. In einigen Situationen muss ein Fahrzeug bezüglich der Induktionsschleife genau positioniert sein, um die Schleife zu "aktivieren", so dass das Datensammelsystem das Fahrzeug abtastet. Eine Induktionsschleife, die vorgesehen ist, um die an einem Lichtsignal wartenden Fahrzeuge zu detektieren, erfordert z. B., dass ein Fahrzeug wenigstens teilweise über der Induktionsschleife positioniert ist. Falls sich das Fahrzeug zu weit entfernt von der Induktionsschleife befindet (das Fahrzeug z. B. nicht nah genug an das Lichtsignal gefahren ist), scheitert das Fahrzeug, die Induktionsschleife zu aktivieren, wobei das Vorhandensein des wartenden Fahrzeugs durch das Datensammelsystem niemals detektiert wird. Folglich ist es für autonome und fahrerunterstützte Fahrzeuge wichtig, den Ort der Induktionsschleifen zu kennen, so dass das Fahrzeug navigiert werden kann, um die Aktivierung der geeigneten Induktionsschleifen sicherzustellen.
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Die vorliegende Offenbarung beschreibt Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zum Detektieren von Induktionsschleifen in einer Fahrbahn oder einer anderen Oberfläche. Gemäß einer Ausführungsform empfängt ein Verfahren Bilddaten von wenigstens einer Kamera eines Fahrzeugs. Das Verfahren bestimmt außerdem eine geographische Position des Fahrzeugs. Basierend auf den Bilddaten und der geographischen Position des Fahrzeugs bestimmt das Verfahren einen Ort einer Induktionsschleife in einer Fahrbahn. Der Ort der Induktionsschleife wird in einer Speichervorrichtung innerhalb des Fahrzeugs gespeichert. Der Ort der Induktionsschleife kann außerdem zu einem zentralen Speichersystem, das für mehrere andere Fahrzeuge zugänglich ist, übertragen werden.
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1 ist ein Blockschaltplan, der eine Ausführungsform eines Fahrzeugsteuersystems 100 veranschaulicht, das verwendet werden kann, um die Induktionsschleifen in einer Fahrbahn zu detektieren. Ein System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 kann verwendet werden, um den Betrieb eines Fahrzeugs zu automatisieren oder zu steuern oder um einem menschlichen Fahrer eine Unterstützung bereitzustellen. Das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 kann eines oder mehrere des Bremsens, des Lenkens, der Beschleunigung, der Beleuchtung, der Alarmsignale, der Fahrerbenachrichtigungen, des Radios oder irgendwelcher anderer Hilfssysteme des Fahrzeugs steuern. In einem weiteren Beispiel kann das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 nicht imstande sein, irgendeine Steuerung des Fahrens (z. B. des Lenkens, der Beschleunigung oder des Bremsens) bereitzustellen, wobei es aber Benachrichtigungen und Alarmsignale bereitstellen kann, um einen menschlichen Fahrer beim sicheren Fahren zu unterstützen. Das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 kann einen Induktionsschleifendetektor 104 enthalten, der ein neuronales Netz oder ein anderes Modell oder einen anderen Algorithmus verwendet, um zu bestimmen, dass eine Induktionsschleife in einer Fahrbahn vorhanden ist, und kann außerdem den Ort der Induktionsschleife bestimmen. In einer Ausführungsform kann das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 ein Fahrmanöver oder einen Fahrweg bestimmen, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug die Induktionsschleife aktiviert, wenn das Fahrzeug über die Induktionsschleife fährt.
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Das Fahrzeugsteuersystem 100 enthält außerdem ein oder mehrere Sensorsysteme/-vorrichtungen zum Detektieren eines Vorhandenseins von Objekten in der Nähe oder zum Bestimmen eines Orts eines Stammfahrzeugs (z. B. eines Fahrzeugs, das das Fahrzeugsteuersystem 100 enthält). Das Fahrzeugsteuersystem 100 kann z. B. die Radarsysteme 106, ein oder mehrere LIDAR-Systeme 108, ein oder mehrere Kamerasysteme 110, ein globales Positionierungssystem (GPS) 112 und/oder die Ultraschallsysteme 114 enthalten. Das Fahrzeugsteuersystem 100 kann einen Datenspeicher 116 zum Speichern relevanter oder nützlicher Daten für die Navigation und die Sicherheit, wie z. B. Kartendaten, einer Fahrhistorie oder anderer Daten, enthalten. Das Fahrzeugsteuersystem 100 kann außerdem einen Sender/Empfänger 118 zur drahtlosen Kommunikation mit einem Mobilfunk- oder drahtlosen Netz, anderen Fahrzeugen, der Infrastruktur oder irgendeinem anderen Kommunikationssystem enthalten. In der Ausführungsform nach 1 kann der Sender/Empfänger 118 Daten zu einem und von einem zentralen Speichersystem 126 übertragen, wie z. B. die Daten, die den Induktionsschleifen oder anderen fahrbahnbezogenen Informationen zugeordnet sind.
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Das Fahrzeugsteuersystem 100 kann die Fahrzeugsteuer-Aktuatoren 120 enthalten, um verschiedene Aspekte des Fahrens des Fahrzeugs zu steuern, wie z. B. Elektromotoren, Schalter oder andere Aktuatoren, um das Bremsen, die Beschleunigung, das Lenken oder dergleichen zu steuern. Das Fahrzeugsteuersystem 100 kann außerdem eine oder mehrere Anzeigen 122, einen oder mehrere Lautsprecher 124 oder andere Vorrichtungen enthalten, so dass einem menschlichen Fahrer oder Insassen Benachrichtigungen bereitgestellt werden können. Eine Anzeige 122 kann eine Head-up-Anzeige, eine Instrumententafelanzeige oder einen Instrumententafelindikator, einen Anzeigeschirm oder irgendeinen anderen visuellen Indikator enthalten, der durch einen Fahrer oder Insassen eines Fahrzeugs gesehen werden kann. Die Lautsprecher 124 können einen oder mehrere Lautsprecher eines Tonsystems eines Fahrzeugs enthalten oder können einen für die Fahrerbenachrichtigung dedizierten Lautsprecher enthalten.
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Es wird erkannt, dass die Ausführungsform nach 1 lediglich beispielhaft angegeben ist. Andere Ausführungsformen können weniger oder zusätzliche Komponenten enthalten, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich können die veranschaulichten Komponenten ohne Einschränkung mit anderen Komponenten kombiniert sein oder in anderen Komponenten enthalten sein.
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In einer Ausführungsform ist das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 konfiguriert, das Fahren oder die Navigation eines Stammfahrzeugs zu steuern. Das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 kann die Fahrzeugsteuer-Aktuatoren 102 steuern, um einen Weg auf einer Straße, einer Parkfläche, einer Zufahrt oder einem anderen Ort zu fahren. Das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 kann einen Weg basierend auf den Informationen oder den Wahrnehmungsdaten, die durch irgendwelche der Komponenten 106–118 bereitgestellt werden, bestimmen. Die Sensorsysteme/-vorrichtungen 106–110 und 114 können verwendet werden, um Echtzeit-Sensordaten zu erhalten, so dass das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 in Echtzeit einen Fahrer unterstützen oder ein Fahrzeug fahren kann. Das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 kann einen Algorithmus implementieren oder ein Modell, wie z. B. ein tiefes neuronales Netz, verwenden, um die Sensordaten zu verarbeiten und ein Vorhandensein und einen Ort einer Induktionsschleife zu identifizieren.
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Die 2A und 2B veranschaulichen beispielhafte Induktionsschleifensysteme, die in einer Fahrbahn installiert sind. 2A veranschaulicht eine Fahrbahn 200, die einen Fahrstreifen 202 enthält, der durch die Fahrstreifenmarkierungen 204 und 206 begrenzt ist. In diesem Beispiel trennt die Fahrstreifenmarkierung 204 den Verkehr in einem entgegenkommenden Fahrstreifen, während die Fahrstreifenmarkierung 206 den Rand der Fahrbahn 200 identifiziert. Eine Induktionsschleife 208 ist in der Mitte des Fahrstreifens 202 positioniert, so dass die Fahrzeuge, die in dem Fahrstreifen 202 fahren, die Induktionsschleife 208 aktivieren, wenn sie über die Induktionsschleife fahren. Ein Datensammelsystem 210 ist an die Induktionsschleife 208 gekoppelt und tastet die Fahrzeuge ab, die über die Induktionsschleife 208 fahren oder stoppen, so dass sich das Fahrzeug über wenigstens einem Abschnitt der Induktionsschleife 208 befindet. In einigen Ausführungsformen zählt das Datensammelsystem 210 die Anzahl der Fahrzeuge, die während eines speziellen Zeitraums über die Induktionsschleife 208 fahren. In anderen Ausführungsformen tastet das Datensammelsystem 210 ab, wenn ein Fahrzeug über wenigstens einem Anteil der Induktionsschleife 208 stoppt, wobei es in Reaktion ein Lichtsignal, ein Tor, eine Zuflussregelungsanlage und dergleichen aktiviert.
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2B veranschaulicht eine Fahrbahn 220, die einen Fahrstreifen 222 enthält, der durch die Fahrstreifenmarkierungen 224 und 226 begrenzt ist. In diesem Beispiel trennt die Fahrstreifenmarkierung 224 den Verkehr in einem entgegenkommenden Fahrstreifen, während die Fahrstreifenmarkierung 226 den Rand der Fahrbahn 220 identifiziert. In der Mitte des Fahrstreifens 222 sind zwei Induktionsschleifen 228 und 230 positioniert, so dass die in dem Fahrstreifen 222 fahrenden Fahrzeuge die Induktionsschleifen 228 und 230 aktivieren, wenn das Fahrzeug über die Induktionsschleife fährt. Ein Datensammelsystem 232 ist an die Induktionsschleifen 228 und 230 gekoppelt. Das Datensammelsystem 232 tastet die Fahrzeuge ab, die über die Induktionsschleifen 228 und 230 fahren oder stoppen, so dass sich das Fahrzeug über wenigstens einem Abschnitt der Induktionsschleife 228 oder 230 befindet.
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Obwohl die 2A und 2B spezielle Formen und Positionen der Induktionsschleifen veranschaulichen, können andere Ausführungsformen Induktionsschleifen enthalten, die irgendeine Form aufweisen und in irgendeinem Teil einer Fahrbahnoberfläche positioniert sind. Die Induktionsschleifen können z. B. eine Form aufweisen, die rund, oval, quadratisch, rechteckig oder ein Fünfeck, ein Sechseck, ein Achteck und dergleichen ist. Zusätzlich kann die Form einer Induktionsschleife unregelmäßig sein. In einigen Ausführungsformen ist eine Induktionsschleife in mehreren Fahrstreifen einer Fahrbahn positioniert. Ferner kann irgendeine Anzahl von Induktionsschleifen in dichter Folge positioniert sein. Wie in 2B gezeigt ist, sind die beiden Induktionsschleifen 228 und 230 dicht aneinander positioniert. In anderen Ausführungsformen kann irgendeine Anzahl von Induktionsschleifen nah beieinander positioniert sein.
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3 ist eine graphische Darstellung in Draufsicht, die eine Ausführungsform eines Fahrzeugs 300 mit mehreren Kameras veranschaulicht. In der Ausführungsform nach 3 weist das Fahrzeug 300 vier Kameras 302, 304, 306 und 308 auf. Wie gezeigt ist, ist die Kamera 302 eine nach vorn gerichtete Kamera, die Bilder der Fahrbahn vor dem Fahrzeug 300 aufnimmt. Die Kameras 304 und 306 sind zur Seite gerichtete Kameras, die Bilder auf der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs 300 aufnehmen. Die Kamera 304 kann z. B. Bilder des benachbarten Fahrstreifens auf der linken Seite des Fahrzeugs 300 aufnehmen, während die Kamera 306 Bilder des benachbarten Fahrstreifens auf der rechten Seite des Fahrzeugs 300 aufnehmen kann. In einer speziellen Ausführungsform sind die Kameras 304 und 306 in den Seitenspiegeln (oder in der Nähe der Seitenspiegel) des Fahrzeugs 300 angebracht. Die Kamera 308 ist eine nach hinten gerichtete Kamera, die Bilder der Fahrbahn hinter dem Fahrzeug 300 aufnimmt. Die Kamera 308 kann außerdem als eine Rückfahrkamera bezeichnet werden. Die Kameras 302, 304, 306 und 308 sind an das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102 gekoppelt, wie hier erörtert ist.
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Obwohl in 3 die vier Kameras 302–308 gezeigt sind, kann ein spezielles Fahrzeug irgendeine Anzahl von Kameras aufweisen, die an irgendeinem Ort des Fahrzeugs positioniert sind. Die Kameras 302–308 können Bilder einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug 300 fährt, aufnehmen. Diese aufgenommenen Bilder können analysiert werden, um die in der Fahrbahn positionierten Induktionsschleifen zu identifizieren, wie hier erörtert ist.
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In einigen Ausführungsformen nehmen eine oder mehrere der Kameras 302–308 kontinuierlich Bilder der Fahrbahn in der Nähe auf, während das Fahrzeug 300 fährt. Diese aufgenommenen Bilder werden analysiert, um die Induktionsschleifen in der Fahrbahn zu identifizieren und den geographischen Ort der Induktionsschleifen basierend auf den GPS-Daten aufzuzeichnen. Wie hier erörtert ist, werden diese aufgezeichneten Informationen hinsichtlich der Induktionsschleifen zu einem zentralen Speichersystem 126 für die Verwendung durch andere Fahrzeuge übertragen. In anderen Ausführungsformen werden die aufgenommenen Bilddaten und die GPS-Daten zu einem zentralen Speichersystem 126 übertragen, wobei ein dem zentralen Speichersystem 126 zugeordnetes Computersystem (z. B. ein Server) die aufgenommenen Bilder analysiert, um die Induktionsschleifen in den aufgenommenen Bilddaten zu identifizieren. Im Lauf der Zeit entwickelt das zentrale Speichersystem 126 eine Datenbank der Induktionsschleifeninformationen für die Straßen in einer ganzen Region oder in einem gesamten Land. Diese Induktionsschleifeninformationen werden durch mehrere Fahrzeuge verwendet, um die Annäherung an die Induktionsschleifen zu identifizieren und die Induktionsschleifen entlang einer geplanten Route des Fahrzeugs zu lokalisieren. Folglich tragen mehrere Fahrzeuge zu der Datenbank der Induktionsschleifeninformationen bei, wobei sie den Vorteil der durch andere Fahrzeuge erzeugten Induktionsschleifeninformationen erhalten.
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4 ist ein Ablaufplan, der eine Ausführungsform eines Verfahrens 400 zum Identifizieren und Verteilen der dem Ort der Induktionsschleifen zugeordneten Informationen veranschaulicht. Anfangs empfängt bei 402 ein Induktionsschleifendetektor (z. B. der in 1 gezeigte Induktionsschleifendetektor 104) die Bilddaten von einer oder mehreren Fahrzeugkameras. Der Induktionsschleifendetektor empfängt außerdem bei 404 die dem Fahrzeug zugeordneten geographischen Positionsinformationen. Die durch das GPS 112 bereitgestellten geographischen Positionsinformationen können z. B. zu dem Zeitpunkt, zu dem die Bilddaten aufgenommen werden, bestimmt und den Bilddaten zugeordnet werden. Der Induktionsschleifendetektor empfängt bei 406 außerdem die Fahrzeugraddrehzahldaten. Die Fahrzeugraddrehzahldaten können von dem CAN-Bus (Controller-Bereichsnetz-Bus) des Fahrzeugs oder direkt von einem Raddrehzahlsensor an dem Fahrzeug verfügbar sein.
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Der Induktionsschleifendetektor speichert bei 408 die Bilddaten, die geographischen Positionsinformationen und die Raddrehzahldaten. Die Daten und die Informationen können z. B. in einer Speichervorrichtung innerhalb des Fahrzeugs gespeichert werden und/oder können in einem zentralen Speichersystem 126 gespeichert werden. Der Induktionsschleifendetektor bestimmt außerdem bei 410 einen Ort einer Induktionsschleife in einer Fahrbahn basierend auf den Bilddaten und den geographischen Positionsinformationen. Eine Kamera kann z. B. die Bilddaten der Fahrbahn aufnehmen, wobei ein GPS gleichzeitig einen Ort des Fahrzeugs bestimmt. In einigen Ausführungsformen ist die Orientierung der Kamera bekannt, so dass sich der in den Bilddaten aufgenommene Bereich der Fahrbahn in einer speziellen Entfernung und einem speziellen Winkel von dem Fahrzeug befindet. Eine spezielle Kamera kann z. B. so orientiert sein, dass sie einen Bereich etwa 5–8 Fuß hinter einem Fahrzeug aufnimmt.
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Das Verfahren 400 geht bei 412 weiter, wenn der Induktionsschleifendetektor den Ort der Induktionsschleife, die Bilddaten, die geographischen Positionsinformationen und die Raddrehzahldaten zu einem zentralen Speichersystem überträgt. Der Ort der Induktionsschleife in der Fahrbahn wird bei 414 von dem zentralen Speichersystem zu anderen Fahrzeugen verteilt, wobei dadurch ermöglicht wird, dass andere Fahrzeuge den Ort der Induktionsschleifen kennen und so fahren, dass das Fahrzeug die gewünschten Induktionsschleifen richtig aktiviert.
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In einigen Ausführungsformen können die beschriebenen Systeme und Verfahren außerdem eine Kategorie, die einer speziellen Fahrbahn zugeordnet ist, wie z. B. eine Fernverkehrsstraße, eine Auffahrt, eine Brücke, eine Linksabbiegespur, eine Landstraße und eine Kreuzung, bestimmen. Diese Kategorieinformationen werden an die Bilddaten angehängt (oder anderweitig den Bilddaten zugeordnet), wobei sie es unterstützen, einen "Typ" der Induktionsschleife zu identifizieren. Eine Induktionsschleife in einer Fahrspur einer Fernverkehrsstraße wird wahrscheinlich verwendet, um den Verkehrsfluss oder die Verkehrsdichte der Fernverkehrsstraße zu überwachen. Eine Induktionsschleife in einer Auffahrt wird wahrscheinlich verwendet, um den Verkehr zu dosieren (d. h., die Rate zu begrenzen, mit der die Fahrzeuge auf die Auffahrt fahren). Eine Induktionsschleife in einer Linksabbiegespur oder in der Nähe einer Kreuzung mit einem Lichtsignal wird wahrscheinlich verwendet, um das Lichtsignal zu benachrichtigen, dass ein Fahrzeug wartet, um abzubiegen oder durch eine Kreuzung weiterzufahren.
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In einigen Ausführungsformen können die beschriebenen Systeme und Verfahren tiefe neuronale Netze verwenden, die es lernen, Induktionsschleifen innerhalb der durch mehrere Fahrzeuge aufgenommenen Bilddaten zu identifizieren. Die tiefen neuronalen Netze können z. B. unter Verwendung mehrerer Bilder (z. B. beispielhafter Induktionsschleifenbilder), die verschiedene Typen von Induktionsschleifen repräsentieren, trainiert werden. Wenn die tiefen neuronalen Netze trainiert sind und weitere Daten sammeln, werden sie beim Identifizieren von Induktionsschleifen innerhalb der aufgenommenen Bilddaten genauer. In speziellen Implementierungen werden die tiefen neuronalen Netze durch eine menschliche Bedienungsperson mit Kenntnis des Bildinhalts trainiert. Die menschliche Bedienungsperson kann den Ort irgendeiner Induktionsschleife in jedem Bild identifizieren. Die während des Trainings verwendeten Bilddaten enthalten Induktionsschleifen mit verschiedenen Formen, Größen, Orientierungen und Positionen innerhalb der Fahrstreifen einer Fahrbahn.
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Nachdem die tiefen neuronalen Netze trainiert worden sind, werden sie in einem speziellen Fahrzeug und/oder einem separaten Computersystem (z. B. einem Server) implementiert, um die Induktionsschleifen in einem Bild zu identifizieren. In einigen Ausführungsformen identifiziert ein Induktionsschleifen-Erkennungsalgorithmus zuerst die Fahrstreifen in einem Bild einer Fahrbahn, z. B. unter Verwendung von Fahrstreifen-Detektionsalgorithmen, digitaler Karten und Fahrhistorieinformationen. Basierend auf den identifizierten Fahrstreifeninformationen definiert der Algorithmus einen interessanten Bereich (z. B. den Bereich zwischen den Linien, die den Fahrstreifen definieren), wo sich die Induktionsschleifen wahrscheinlich befinden. Dieser interessante Bereich wird einem tiefen neuronalen Netz bereitgestellt, das spezifisch trainiert ist, um Induktionsschleifen zu identifizieren. Das tiefe neuronale Netz stellt dann eine Angabe dessen bereit, ob sich eine Induktionsschleife innerhalb des interessanten Bereichs befindet. Falls eine Induktionsschleife detektiert wird, stellt das tiefe neuronale Netz die Positionsinformationen (d. h., den spezifischen Ort der Induktionsschleife innerhalb des interessanten Bereichs) bereit.
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Viele der hier erörterten beispielhaften Implementierungen verwenden die durch eine oder mehrere Fahrzeugkameras aufgenommenen Bilder, um die Induktionsschleifen in einer Fahrbahn zu detektieren. In alternativen Ausführungsformen können andere Fahrzeugsensoren verwendet werden, um Induktionsschleifen zu detektieren, wie z. B. Radar, LIDAR (Lichtortung und -abstandsmessung), Ultraschall und dergleichen. In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Fahrzeugsensoren und/oder eine Fahrzeugkamera in Kombination verwendet werden, um Induktionsschleifen zu detektieren. Eine Fahrzeugkamera kann z. B. in Kombination mit einem LIDAR-System des Fahrzeugs verwendet werden, um die Genauigkeit des Detektierens der Induktionsschleifen in einer Fahrbahn und des Bestimmens des spezifischen Orts der Induktionsschleifen in der Fahrbahn zu verbessern.
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5 ist ein Ablaufplan, der eine Ausführungsform eines Verfahrens 500 zum Einstellen der Trajektorie eines Fahrzeugs, um eine geeignete Induktionsschleife zu aktivieren, veranschaulicht. Anfangs empfängt ein Fahrzeug bei 502 Informationen, die die Induktionsschleifen in der Nähe des Fahrzeugs und entlang der geplanten Route des Fahrzeugs identifizieren. In einigen Ausführungsformen empfängt das Fahrzeug die Induktionsschleifeninformationen, die den geographischen Ort der Induktionsschleife enthalten, von dem zentralen Speichersystem 126. Ein System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem in dem Fahrzeug bestimmt bei 504 eine oder mehrere Induktionsschleifen, denen sich das Fahrzeug nähert. Basierend auf dem aktuellen Ort und der aktuellen Trajektorie (oder der geplanten Route) des Fahrzeugs kann das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem z. B. bevorstehende Induktionsschleifen, die für das Fahrzeug von Interesse sind, basierend auf seiner geplanten Route identifizieren.
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Das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem bestimmt bei 506, ob die aktuelle Trajektorie des Fahrzeugs eine nahende Induktionsschleife aktivieren wird. Falls das Fahrzeug bei 508 die Induktionsschleife aktivieren wird, kehrt das Verfahren zu 504 zurück, wo das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem die nahenden Induktionsschleifen weiterhin identifiziert. Falls das Fahrzeug bei 508 die Induktionsschleife nicht aktivieren wird, stellt das System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem bei 510 die Trajektorie des Fahrzeugs ein, um die Aktivierung der nahenden Induktionsschleife zu ermöglichen. Falls sich das Fahrzeug z. B. einem Lichtsignal nähert, stellt das Verfahren 500 sicher, dass das Fahrzeug eine Induktionsschleife, die für das Abtasten des Fahrzeugs und das Ändern des Lichtsignals, um es dem Fahrzeug zu erlauben, durch eine Kreuzung weiterzufahren, verantwortlich ist, richtig aktiviert.
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6 ist ein Ablaufplan, der eine Ausführungsform eines Verfahrens 600 zum Identifizieren von Abbiegespurinformationen und des Orts einer Induktionsschleife innerhalb der Abbiegespur veranschaulicht. Anfangs empfängt bei 602 ein Induktionsschleifendetektor Bilddaten von einer oder mehreren Fahrzeugkameras. Der Induktionsschleifendetektor empfängt außerdem bei 604 geographische Positionsinformationen, die dem Fahrzeug zugeordnet sind. Zusätzlich empfängt der Induktionsschleifendetektor bei 606 die Fahrzeugraddrehzahldaten. Die Bilddaten, die geographischen Positionsinformationen und die Raddrehzahldaten werden bei 608 durch den Induktionsschleifendetektor gespeichert.
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Das Verfahren 600 geht bei 610 weiter, wenn der Induktionsschleifendetektor eine nahende Linksabbiegespur in einer Fahrbahn identifiziert. Obwohl das Beispiel nach 6 eine Linksabbiegespur erörtert, können ähnliche Verfahren bezüglich Rechtsabbiegespuren, Zuflussregelungsspuren, Brückenzufahrtsspuren, Lichtsignalen an Kreuzungen und dergleichen verwendet werden. Hinsichtlich der identifizierten Linksabbiegespur bestimmt der Induktionsschleifendetektor bei 612 einen Ort einer Induktionsschleife in der Linksabbiegespur basierend auf den Bilddaten. Ferner bestimmt der Induktionsschleifendetektor bei 614 eine Länge der Linksabbiegespur basierend auf den Raddrehzahldaten.
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Obwohl dies in 6 nicht gezeigt ist, kann der Induktionsschleifendetektor den Ort der Induktionsschleife, die Länge der Linksabbiegespur und andere Daten zu einem zentralen Speichersystem übertragen. Der Ort der Induktionsschleife und die Länge der Linksabbiegespur werden dann von dem zentralen Speichersystem zu anderen Fahrzeugen verteilt, wobei dadurch ermöglicht wird, dass die anderen Fahrzeuge den Ort der Induktionsschleifen und die Länge der Linksabbiegespur kennen, so dass das Fahrzeug die gewünschten Induktionsschleifen richtig aktiviert.
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7 ist ein Blockschaltplan, der eine Darstellung einer Ausführungsform des Induktionsschleifendetektors 104 veranschaulicht. Wie in 7 gezeigt ist, enthält der Induktionsschleifendetektor 104 einen Kommunikationsmanager 702, einen Prozessor 704 und einen Speicher 706. Der Kommunikationsmanager 702 ermöglicht es dem Induktionsschleifendetektor 104, mit anderen Systemen, wie z. B. dem System zum automatisierten Fahren/Unterstützungssystem 102, zu kommunizieren. Der Prozessor 704 führt verschiedene Anweisungen aus, um die durch den Induktionsschleifendetektor 104 bereitgestellte Funktionalität zu implementieren. Der Speicher 706 speichert sowohl diese Anweisungen als auch andere durch den Prozessor 704 verwendete Daten und andere in dem Induktionsschleifendetektor 104 enthaltene Module.
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Zusätzlich enthält der Induktionsschleifendetektor 104 ein Bildanalysemodul 708, das Induktionsschleifen, Fahrstreifengrenzen und andere Informationen aus den durch eine oder mehrere an dem Fahrzeug angebrachte Kameras aufgenommenen Bildern identifiziert. Ein Modul 710 für die geographische Position bestimmt einen geographischen Ort eines Fahrzeugs, wenn ein Bild durch eine Kamera aufgenommen wird, und ordnet den geographischen Ort dem aufgenommenen Bild zu. Ein Raddrehzahl-Analysemodul 712 identifiziert eine Raddrehzahl des Fahrzeugs und bestimmt basierend auf der Raddrehzahl und den Bilddaten eine Größe einer Abbiegespur oder eines anderen Abschnitts einer Fahrbahn. Ein Fahrmanövermanager 714 bestimmt, welche Änderungen der Trajektorie eines Fahrzeugs, wenn überhaupt, notwendig sind, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug eine oder mehrere Induktionsschleifen aktiviert.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung hinsichtlich bestimmter bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden andere Ausführungsformen für die Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet in Anbetracht des Vorteils dieser Offenbarung offensichtlich sein, einschließlich der Ausführungsformen, die nicht alle der hier dargelegten Vorteile und Merkmale bereitstellen, die sich außerdem innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung befinden. Es ist selbstverständlich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
