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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Generierung von Infrastrukturdaten, zur Beschreibung eines Streckennetzes, ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens, eine Vorrichtung sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens.
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Für den Betrieb von Schienenfahrzeugen auf Eisenbahnstrecken und für die Verwaltung, Instandhaltung und Instandsetzung streckenseitiger Infrastruktur ist eine datenbasierte Übersicht über die gesamte infrastruktur- und streckenbezogene Information notwendig.
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Diese Daten werden konsistent, vollständig, einheitlich, mit entsprechendem Detailgrad und mit entsprechender Datenqualität benötigt. Heute gibt es für Schienennetze eine Vielzahl von infrastruktur- und streckenbezogenen Datensätzen in elektronischer Form, die historisch gewachsen sind, aus unterschiedlichen Quellen mit unterschiedlicher Genauigkeit stammen, oder fehlerbehaftet und unvollständig sind.
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Diese verfügbaren Daten sind für die heutigen und zukünftigen Anforderungen an den Betrieb von Schienenfahrzeugen und an die Verwaltung, Instandhaltung und Instandsetzung ungenügend.
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Grundsätzlich besteht die Möglichkeit der Durchführung von Messfahrten zur Aufzeichnung der Streckencharakteristika. Nachteilig bei diesem Verfahren der Datensammlung sind die relativ hohen Kosten, die während der Messfahrten entstehen. Aufgrund der hohen Anzahl von aufzuzeichnenden Parametern müssen die Fahrzeuge mit entsprechender Sensorik ausgestattet werden.
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Dieses bringt neben steigender Anfälligkeit und Komplexität auch den Nachteil mit sich, dass zur Betreuung der Messeinrichtung qualifiziertes Personal die Messfahrt begleiten muss.
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Somit wird ein Vorgehen benötigt, welches die Kosten der Messfahrten senkt und die Möglichkeit bietet, eine Vielzahl von Informationen zu einem Schienennetz aufzunehmen und zu verarbeiten.
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Zusätzlich können solche Überlegungen auch für andere Fahrzeuge und Streckennetze getroffen werden, die auf einer anderen Technologie, als der Schienenfahrzeugtechnologie basieren. Ähnliche Fragestellungen betreffen beispielsweise auch das Befahren von Straßen, bzw. die Erfassung der dortigen Infrastruktur und deren Aktualisierung.
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Nachfolgend wird die Erfindung daher relativ allgemein beschrieben, um eine Anwendbarkeit der Erfindung auch auf den Straßenverkehr sicherzustellen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Generierung von Infrastrukturdaten, welche ein Streckennetz beschreiben, ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens, eine Vorrichtung sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mittels des Hauptanspruchs und der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß weist das Verfahren zur Generierung von Infrastrukturdaten, insbesondere Infrastrukturdaten welche ein Streckennetz beschreiben, folgende Schritte auf:
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In einem ersten Schritt werden Messdaten über mindestens ein Streckensegment während mindestens einer Fahrt über die zu vermessende Infrastruktur erfasst. Anschließend erfolgt eine Übermittlung der zuvor aufgezeichneten Messdaten an mindestens eine, die weiteren Verfahrensschritte durchführende Vorrichtung. In einem weiteren Schritt erfolgt die Nachbearbeitung der zuvor aufgezeichneten Messdaten, mit Hilfe von Korrekturdaten. Anschließend erfolgt eine Generierung der Infrastrukturdaten aus den nachbearbeiteten Messdaten. Abschließend werden die so generierten Infrastrukturdaten mit zusätzlichen Informationen angereichert, welche beispielsweise durch zusätzliche Erfassung oder durch weitere Datenquellen erschlossen werden. So werden den generierten Infrastrukturdaten beispielsweise Informationen zu Signalen, Haltestellen oder Objekten an oder auf der Strecke hinzugefügt.
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Vorzugsweise erfolgt das Aufzeichnen der Messdaten während mindestens einer, speziell dafür unternommenen Messfahrt, wobei diese Fahrt von einem speziell dafür ausgerüsteten Fahrzeug unternommen wird.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Aufzeichnen der Messdaten durch normale Fahrzeuge, welche üblicherweise auf dieser Strecke eingesetzt werden und dazu ausgestattet sind, das oben genannte Aufzeichnen der Messdaten zu übernehmen. Dies hat den Vorteil, dass keine speziellen Messfahrten unternommen werden müssen sondern die Messdaten während des normalen Betriebs aufgenommen werden können, wodurch Kosten und Kapazitäten auf der Strecke eingespart werden.
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Bei den aufgezeichneten Messdaten handelt es sich vorzugsweise um Daten die dazu geeignet sind, die zu vermessende Infrastruktur zu beschreiben.
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Vorzugsweise liegen die Messdaten in Form von geeigneten Koordinaten vor, welche die Bewegungsverläufe des Fahrzeugs auf der entsprechenden Infrastruktur wiedergeben.
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Vorzugsweise beschreiben die Koordinaten die Bewegung des Fahrzeugs dreidimensional, wodurch zusätzlich zu den Verläufen der entsprechenden Infrastruktur auch Informationen über die geografische Höhe der entsprechenden Infrastruktur beschrieben werden.
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Ergebnis dieser Aufzeichnung sind vorzugsweise Trajektorien. Eine Trajektorie beschreibt vorzugsweise mittels der oben genannten Koordinaten die Bahn, welche ein Fahrzeug während des Aufzeichnens der Messdaten befahren hat. Trajektorien sind somit dazu geeignet, die befahrene Infrastruktur mittels der oben genannten Koordinaten zu beschreiben. Natürlich besteht die Möglichkeit, dass durch die Trajektorien nicht alle möglichen Wege eines Streckennetzes erfasst werden, da die erfolgten Messfahrten nicht über jeden möglichen Infrastrukturabschnitt des Streckennetzes durchgeführt wurden. Daher muss das Verfahren um weitere Erfassungsschritte ergänzt werden. Diese Trajektorien sind in der Regel mit Messfehlern oder Ungenauigkeiten behaftet, welche im weiteren Verfahren korrigiert werden müssen. Trajektorien aus unterschiedlichen Messfahrten, welche denselben Infrastrukturabschnitt beschreiben, liegen daher auch nicht zwangsläufig aufeinander. Dies stellt insbesondere bei der Identifizierung von einspurigen bzw. eingleisigen und mehreren parallel verlaufenden Infrastrukturabschnitten ein Problem dar.
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Vorzugsweise werden die so aufgezeichneten Messdaten an mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung übermittelt, welche die weiteren Verfahrensschritte durchführt.
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Vorzugweise ist diese Vorrichtung dazu ausgebildet, Planungs-, Dokumentations- sowie Verwaltungsaufgaben des Streckennetzes durchzuführen.
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Zu diesem Zweck ist diese Vorrichtung vorzugsweise stationär in einem Planungsbüro zur Streckenverwaltung vorgesehen.
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Vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, über eine geeignete Verbindung die zuvor aufgezeichneten Messdaten zu empfangen. Beispielsweise kann dies über eine internet- oder funkbasierte Datenverbindung mit dem Fahrzeug, oder mittels tragbarer Datenträger, wie USB-Sticks erfolgen.
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Die Nachbearbeitung der zuvor aufgezählten Messdaten erfolgt vorzugsweise mithilfe von Korrekturdaten, welche beispielsweise durch eine stationäre Beobachtungsstation, deren Koordinaten bekannt sind, zur Verfügung gestellt werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine Offset-Korrektur der vorliegenden Trajektorien.
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Vorzugsweise kann bei Vorliegen mehrerer Daten, welche durch mehrere Messfahrten ermittelt wurden, in der Nachbearbeitung eine Mittelung oder Filterung erfolgen, wodurch Trajektorienverläufe einzelner Messungen korrigiert werden können, oder auch Messfahrten von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden.
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Vorzugsweise verfügen die aufgezeichneten Messdaten über eine Information, die den Erfassungszeitpunkt beschreibt. Messdaten, die beispielsweise vor einem bekannten Streckenumbau aufgenommen wurden, können so sofort von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden.
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Vorzugsweise wird anschließend aus den nachbearbeiteten Messdaten, die das zu vermessende Streckennetz beschreiben, ein neuer Streckengraph generiert. Dies erfolgt mittels der Zusammenführung der zuvor vermessenen Streckenabschnitte.
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In einem abschließenden Schritt wird vorzuweise ein Anreichern des generierten Streckengraphen mit zusätzlichen Informationen vorgenommen, wobei diese zusätzlichen Informationen Besonderheiten der Strecke beschreiben, wie beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzungen, Haltestellen, Signale oder dergleichen, wodurch der Informationsgehalt des generierten Streckengraphen erhöht wird und dieser als generierte Infrastrukturdaten zur Verfügung gestellt wird. Dabei werden diese Informationen zusätzlich während der Messung aufgenommen, oder aus anderen Datenquellen, wie beispielsweise einem Referenzdatensatz, erschlossen.
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Ergebnis dieses Verfahrens ist eine Datenbasis, welche durch die generierten Infrastrukturdaten gebildet wird und eine digitale Landkarte des vermessenen Streckennetzes bildet.
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Diese digitale Landkarte eines Streckennetzes ist die Grundlage für den Betrieb von Schienenfahrzeugen auf Eisenbahnstrecken und auch für die Verwaltung, Instandhaltung und Instandsetzung streckenseitiger Infrastruktur notwendig.
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Das beschriebene Verfahren kann analog zum bereits beschriebenen Verfahren auch für die Aktualisierung eines Streckennetzes angewendet werden. Dies ist notwendig, beispielsweise nach Umbaumaßnahmen oder nach der Inbetriebnahme von Neubaustrecken.
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Im Folgenden erfolgt die Beschreibung vorteilhafter Weiterbildungen des Verfahrens.
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Vorzugsweise liegen die Messdaten in Form von Koordinaten vor, die während mindestens einer Fahrt auf dem zu vermessenden Infrastrukturabschnitt aufgezeichnet wurden.
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Vorzugsweise erfolgt die Erfassung der Messdaten durch Erfassung von Satellitennavigationsdaten. Beispielsweise lassen sich diese Daten anhand von GPS-Vorrichtungen erfassen, welche heute zum Stand der Technik gehören.
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Vorzugsweise sind solche GPS-Vorrichtungen in den Fahrzeugen vorgesehen, um GPS-Daten zur Ortung und Navigation zu liefern, oder um die erfassten Daten weiteren im Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtungen zugänglich zu machen.
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Vorzugsweise werden bei GPS-basierten Messungen die Korrekturdaten zur Nachbearbeitung der Messdaten ermittelt, indem durch eine stationären Beobachtungsstation, deren Koordinaten bekannt sind, die Bahnen, bzw. die Koordinaten der GPS-Satelliten erfasst werden. So kann die relative Koordinatenangabe zwischen den GPS-Satelliten und dem aufzeichnenden Fahrzeug durch den Abgleich dieser Koordinaten mit denen zwischen der stationären Beobachtungsstation und den GPS-Satelliten korrigiert werden. Durch diese Korrektur ist auch eine Angabe absoluter GPS-Koordinaten möglich.
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Vorzugsweise befindet sich die Beobachtungsstation in der Nähe des zu vermessenden Infrastrukturabschnittes, um eine möglichst hohe Genauigkeit der Korrekturdaten zu erzielen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Erfassung der Messdaten mittels eines inertialen Navigationssystems (INS), welches die Messdaten mittels Trägheitskräften erfasst. Der Hauptvorteil eines INS ist, dass dieses referenzlos betrieben werden kann, also unabhängig von jeglichen Ortungssignalen aus der Umgebung. So kann eine Erfassung von Infrastrukturdaten auch ohne eine bestehende GPS-Verbindung erfolgen. So ist auch die Erfassung von Infrastrukturabschnitten möglich, bei denen keine GPS-Verbindung hergestellt werden kann, wie z.B. Tunnels.
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Nachteilig stellt sich bei dieser Form der Messung die systembedingte Drift der Sensoren heraus, welche in geeigneter Weise ausgeglichen werden muss.
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Vorzugsweise wird die Drift durch geeignete Sensorik gering gehalten, oder durch geeignete Korrekturmodelle in der Nachbearbeitung der Messdaten korrigiert.
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Vorzugsweise lassen sich aus den aufgezeichneten Messdaten Trajektorien bilden, die den befahrenen Infrastrukturabschnitt beschreiben. Mehrere Trajektorien bilden dann eine Trajektorienschar. Somit ist eine grafische Darstellung der Messfahrt möglich.
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Vorzugsweise werden die Messdaten um weitere dynamische Informationen aus der mindestens einen Fahrt ergänzt.
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Dynamische Informationen beschreiben dabei, wie der entsprechende Infrastrukturabschnitt befahren wurde. Beispielsweise enthalten diese Informationen zur Bewegungsrichtung, dem Geschwindigkeitsverlauf, Beschleunigungen und dergleichen.
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Vorzugsweise werden diese dynamischen Informationen in jede räumliche Richtung erfasst, wodurch zusätzliche Aussagen bei der weiteren Verarbeitung der Messdaten getroffen werden können.
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Vorzugsweise sind mittels dieser dynamischen Informationen markante Streckenabschnitte oder Unstetigkeiten im Verlauf des entsprechenden Streckenabschnitts identifizierbar.
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Vorzugsweise enthalten die Messdaten zudem Informationen aus einer optischen Erfassung des Infrastrukturabschnitts. Dabei kann es sich um beispielsweise um die Erfassung mittels Kameras oder Radarsensoren handeln.
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Vorzugsweise erfolgt auf diesem Weg die Erfassung von Objekten und für den Fahrbetrieb spezifischen Elementen, wie z.B. Weichen, Signalanlagen, Bahnhöfen, Schildern, Tunneln, Brücken, parallel verlaufenden Gleisen, Kreuzungspunkten und dergleichen.
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Vorzugsweise findet während der Anreicherung mit zusätzlichen Informationen zudem die Durchführung einer Erkennung statt, welche dazu ausgebildet ist, markante Streckenabschnitte zu ermitteln.
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Durch Abgleich des Informationsgehalts mehrerer nachbearbeiteter Messfahrten, wobei diese Fahrten für gewöhnlich beide Richtungen der Strecke durchgeführt wurden, ist die Erkennung vorzugweise in der Lage markante Streckenabschnitte, wie Kreuzungspunkte, Weichenbereiche, parallel laufende Streckenabschnitte oder markante Objekte zu identifizieren.
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Ein Kreuzungspunkt stellt dabei einen Punkt dar, auf dem sich Streckenabschnitte kreuzen, Fahrzeuge jedoch nicht von dem einen auf den anderen Streckenabschnitt wechseln können.
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Vorzugsweise erfolgt die Identifizierung eines Kreuzungspunktes zweier Streckenabschnitte dadurch, dass die Trajektorien mindestens einer Fahrt auf einem ersten Streckenabschnitt mit denen einer Fahrt auf einem zweiten Streckenabschnitt verglichen werden.
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Vorzugsweise kann ein Kreuzungspunkt mittels der Schnittwinkel zweier Trajektorien ermittelt werden, wobei der Schnittwinkel eines Kreuzungspunktes zur Unterscheidung von einer Weiche möglichst stumpf ist. Überschreitet der Schnittwinkel also einen gewissen Wert, handelt es sich bei dem beobachteten Streckenabschnitt um einen Kreuzungspunkt.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird ein Kreuzungspunkt mittels der Trajektorienverläufe vor und nach einem vermeintlichen Kreuzungspunkt identifiziert. Ein Kreuzungspunkt lässt sich beispielsweise dadurch von einer Weiche unterscheiden, dass sich kreuzende Trajektorien vor und nach einem Kreuzungspunkt nicht aufeinander verlaufen. Bei einer Weiche sind die Trajektorien auf einer Seite der Weiche identisch und liegen aufeinander.
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Vorzugsweise lassen sich parallel verlaufende Streckenabschnitte durch ausreichend auflösende Messdaten aus den Trajektorien identifizieren.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Identifizierung parallel verlaufender Streckenabschnitte unter Einbeziehung von optisch erfassten Informationen, beispielsweise einem, den Trajektorien zugeordneten Video, wodurch mittels einer automatischen Bilderkennung oder durch einen Anwender, ein weiterer, parallel verlaufender Streckenabschnitt erkannt werden kann. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass ein Streckenabschnitt mit mehreren parallel verlaufenden Streckenabschnitten somit mit nur einer Fahrt in eine Richtung erfasst werden kann, wenn die weiteren parallel verlaufenden Streckenabschnitte durch das Video erfasst wurden. Auch andere markante Infrastrukturabschnitte, wie Kreuzungspunkte oder Weichen, welche beispielsweise nur selten befahren werden und somit auch nicht mit Sicherheit in den Messdaten erfasst wurden können auf diese Weise erfasst werden.
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Dieses Vorgehen kann vorzugsweise auch für die Erkennung anderer markanter Streckenabschnitte eingesetzt werden. So kann die Erkennung von Kreuzungspunkten, Weichen oder anderen Objekten darüber erfolgen wodurch auch hier der Bedarf an benötigten Fahrten deutlich verringert werden kann.
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Vorzugsweise sind die derart generierten Infrastrukturdaten dazu geeignet, den autonomen Betrieb von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, auf den vermessenen Infrastrukturabschnitten zu gewährleisten, da sie die dafür benötigten Informationen erfassen und zur Verfügung stellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt das Verfahren in Form eines Computerprogrammprodukts mit auf einem Datenträger gespeicherten Programmcode zur Weitergabe und Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens vor.
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Dabei kann der Programmcode vorzugsweise auf einem USB-Stick oder einem anderen geeigneten Datenträger oder auf einem Server gespeichert sein, von dem der Programmcode vorzugsweise mit einer geeigneten Datenverbindung auf eine entsprechende Vorrichtung übertragen werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt die Erfindung in Form einer Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens vor, wobei die Vorrichtung Schnittstellen aufweist, die dazu angepasst sind, die Messdaten selbstständig, und/oder mittels weiterer Vorrichtungen zu erfassen, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, in einem Fahrzeug verbaut zu werden.
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Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über Schnittstellen, die als geeignete Sensorik ausgebildet sind, um die Messdaten selbstständig zu erfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um Sensoren zur Erfassung von Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten, Videokameras oder Radarsensoren handeln.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verfügt die Vorrichtung über Schnittstellen, die dazu ausgebildet sind, die Vorrichtung mit geeigneter Sensorik zu verbinden, wodurch die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, die benötigten Daten zu erfassen.
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Vorzugsweise ist auch eine Vorrichtung denkbar, die zum Teil Schnittstellen aufweist, welche als geeignete Sensorik ausgebildet sind, um die Messdaten selbstständig zu erfassen und zum Teil Schnittstellen aufweist, welche dazu ausgebildet sind, die Vorrichtung mit geeigneter Sensorik zu verbinden, wodurch die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, die benötigten Daten zu erfassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein System vorgesehen, welches mindestens eine Vorrichtung zur Erfassung der Messdaten aufweist und diese mindestens eine Vorrichtung die erfassten Messdaten an mindestens eine weitere Vorrichtung zur weiteren Abarbeitung des Verfahrens übermittelt.
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Vorzugsweise ist die mindestens eine Vorrichtung zur Erfassung der Messdaten dazu ausgebildet in einem Fahrzeug verbaut zu werden.
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Vorzugsweise verfügt die mindestens eine Vorrichtung über Schnittstellen, die als geeignete Sensorik ausgebildet sind, um die Messdaten selbstständig zu erfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um Sensoren zur Erfassung von Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten, Videokameras oder Radarsensoren handeln.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verfügt die mindestens eine Vorrichtung über Schnittstellen, die dazu ausgebildet sind, die Vorrichtung mit geeigneter Sensorik zu verbinden, wodurch die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, die benötigten Daten zu erfassen.
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Vorzugsweise ist auch eine Vorrichtung vorgesehen, die zum Teil Schnittstellen aufweist, welche als geeignete Sensorik ausgebildet sind, um die Messdaten selbstständig zu erfassen und zum Teil Schnittstellen aufweist, welche dazu ausgebildet sind, die Vorrichtung mit geeigneter Sensorik zu verbinden, wodurch die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, die benötigten Daten zu erfassen.
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Im Folgenden erfolgt die Beschreibung der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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Im Einzelnen zeigt:
- 1 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Verfahren eine erstmalige Erfassung eines Streckennetzes durchführt.
- 2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Verfahren eine Aktualisierung eines bestehenden Streckennetzes durchführt.
- 3 eine exemplarische Ermittlung einzelner markanter Streckenabschnitte aus bestehenden Messdaten.
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1 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Verfahren eine erstmalige Erfassung eines Streckennetzes durchführt.
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Im Schritt Aufzeichnen 10 erfolgt die Erfassung der Messdaten, die einen zu vermessenden Infrastrukturabschnitt betreffen. Die Erfassung kann dabei während einer Fahrt über die zu vermessende Infrastruktur stattfinden, welche speziell zu diesem Zweck unternommen wird, oder die Erfassung findet während dem normalen Betrieb eines Fahrzeugs statt, welches sich ohnehin auf der entsprechenden Infrastruktur bewegt.
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Nach dem Aufzeichnen 10 der Messdaten erfolgt die Übermittlung dieser Messdaten zur Nachbearbeitung 12.
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Die vorzugsweise als Trajektorienschar, also als Menge mehrerer Trajektorien, aus mehreren Messfahrten vorliegenden Messdaten werden in der Nachbearbeitung 12 unter Einbeziehung von Korrekturdaten 13 nachbearbeitet. Dabei werden mögliche Positionsfehler mittels eines festen Bezugssystems korrigiert oder mögliche Sensorabweichungen berichtigt.
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Die Korrekturdaten 13 können im Fall einer GPS-basierten Messung beispielsweise durch eine stationäre Beobachtungsstation erhalten werden, welche es ermöglicht, die relativen Koordinaten zwischen GPS-Satellit und Fahrzeug zu korrigieren.
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Im Fall von inertialen Messverfahren können die Korrekturdaten 13 beispielsweise aus einem geeigneten Rechenmodell stammen, das die Drift der Messung korrigiert.
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Auf diese Weise wird anschließend im Schritt Aktualisierung 14 ein Streckengraph erstellt, welcher auf mindestens eine Messung zurückgeht. Liegen mehrere Messungen vor, so wird in diesem Schritt der Streckengraph durch Fusionierung der einzelnen nachbearbeiten Messfahrten erstellt. Ergebnis der Aktualisierung 14 ist ein Streckengraph, welcher das vorhandene Streckennetz vollständig mit allen möglichen Wegen beschreibt.
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Dieser Streckengraph wird anschließend in einem weiteren Schritt einer Anreicherung 16 unterzogen. Dabei wird der Streckengraph automatisiert mit zusätzlichen Informationen angereichert, welche mittels einer Erkennung und/oder mittels zusätzlicher Sensorik erfasst wurden. Zudem besteht die Möglichkeit, dass Anwender den Streckengraph mit zusätzlichen Informationen durch händische Eingaben anreichern.
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Vorzugsweise erfolgt die Anreicherung 16 mittels spezifischer Informationen wie z.B. Weichen, Signalanlagen, Bahnhöfen, Schildern, Tunneln, Brücken.
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So fügt die Erkennung dem Streckengraphen Informationen bezüglich markanter Infrastrukturabschnitte hinzu, wie zum Beispiel Kreuzungspunkte, Weichen oder parallel verlaufende Streckenabschnitte. Zudem besteht die Möglichkeit durch eine Analyse zusätzlicher Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverläufe aus den Messungen Unstetigkeiten oder mögliche Unplausibilitäten im Streckenverlauf zu identifizieren. Beispielsweise ist denkbar, die aus den erfassten Positionsdaten ermittelten Höhenverläufe über die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverläufe zu plausibilisieren.
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Aus optisch erfassten Zusatzinformationen wird der Streckengraph an dieser Stelle um weitere Informationen, wie beispielsweise Haltestellen, Signale oder Objekte auf oder an der Strecke ergänzt.
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Als Endergebnis liegt anschließend eine aktualisierte digitale Landkarte eines Streckennetzes vor, welche die benötigten Infrastrukturdaten 18 beinhaltet, welche für den weiteren Betrieb geeignet sind. In diesem Flussdiagramm wurde die initiale Erstellung einer derartigen aktualisierten Landkarte beschrieben. Das Verfahren ist jedoch ebenso dazu geeignet bestehende Infrastrukturdaten 20 mittels weiterer Messdaten zu aktualisieren.
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2 zeigt daher ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Verfahren eine Aktualisierung bestehender Infrastrukturdaten 20 durchführt.
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Dabei bleibt der Ablauf des Verfahrens aus 1 unverändert, es wird lediglich ein zusätzlicher Schritt ergänzt. So erfolgt die Aktualisierung 14 des Streckengraphen unter Einbeziehung der bestehenden Infrastrukturdaten 20.
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Zu diesem Zweck werden die neu ermittelten Verläufe der Infrastruktur mit den bestehenden Infrastrukturdaten 20 abgeglichen und Unterschiede beispielsweise in Form von Koordinatendifferenzen festgehalten.
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Die bestehenden Infrastrukturdaten 20 können dabei als Basis der zu generierenden Infrastrukturdaten 18 genutzt werden, wobei sich die Aktualisierung auch nur auf einen Teil des Streckennetzes beschränken kann, welcher beispielsweise lokal beschränkt aufgrund von Bauarbeiten verändert wurde.
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Der Schritt Aufzeichnen 10 kann in dieser Situation derart durchgeführt werden, dass lediglich dieser infrage kommende Streckenabschnitt vermessen wird und einer Aktualisierung im weiteren Verlauf dieses Verfahrens unterzogen wird.
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Zudem eignet sich der Abgleich mit bestehenden Infrastrukturdaten 20 dazu, die neu erfassten Messdaten zu plausibilisieren. Ist Beispielsweise bekannt, dass sich ein Streckenabschnitt nicht verändert hat, so kann mittels einer Messfahrt über diesen Abschnitt eine Plausibilisierung der erfassten Messdaten mittels eines Abgleichs der bestehenden Infrastrukturdaten 20 erfolgen, wodurch eine Überprüfung der verbauten Sensorik möglich ist.
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3 zeigt eine exemplarische Ermittlung einzelner markanter Streckenabschnitte aus bestehenden Messdaten.
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Im oberen Teil zeigt 3 eine typische Infrastruktursituation, welche durch vier Trajektorien dargestellt ist. Es handelt sich dabei um zwei parallel verlaufende Infrastrukturabschnitte, welche von rechts oben nach links unten verlaufen. Zudem zweigt im Verlauf dieser Infrastrukturabschnitte ein weiterer Abschnitt mittels einer Weiche ab, welcher im Folgenden nach rechts unten verläuft. Auch dieser Abschnitt wird wiederum aus zwei parallel laufenden Infrastrukturabschnitten gebildet.
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Die hier gezeigte Konstellation der Trajektorien entspricht der, nach der Nachbearbeitung 12 bzw. der Aktualisierung 14. Anhand dieser Konstellation wird nun die Anreicherung 16 des Streckengraphen mittels der Erkennung mit zusätzlichen Informationen beschrieben.
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Im unteren Teil zeigt 3, wie die Erkennung markante Infrastrukturabschnitte selbstständig identifiziert.
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Zunächst erfolgt die Untergliederung der aufgezeichneten Trajektorien in mehrere Abschnitte, A, B, C, D, E und F.
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Ein Fahrzeug, das von rechts oben nach links unten fährt wird sich dabei auf Abschnitt A bewegen und anschließend auf Abschnitt C wechseln, also auf einer geradlinigen Strecke durch den entsprechenden Infrastrukturbereich fahren. Für dieses Fahrzeug besteht jedoch auch die Möglichkeit, von Abschnitt A auf Abschnitt E zu wechseln. Dies wird durch eine Weiche 32 ermöglicht, welche sich am Ende von Abschnitt A befindet.
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Vorzugsweise findet das Befahren der Abschnitte B, D und F in umgekehrter Weise zu den Abschnitten A, C und E statt. Ein Fahrzeug bewegt sich also entweder von Abschnitt D oder Abschnitt F aus auf Abschnitt B zu, und erreicht diesen durch Überfahren einer Weiche 33 in dem Bereich, in dem Abschnitt D und F zusammenlaufen.
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Die Erkennung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die Weichen 32, 33 mittels einer Analyse der Trajektorien erkennen kann. Diese können vorzugsweise durch Abgleich der zusammenlaufenden Trajektorien erfolgen. Eine Weiche 32, 33 ist also schon allein dadurch charakterisiert, dass auf einer Seite der Weiche 32, 33 lediglich eine Trajektorie vorhanden ist, wie zu sehen in den Abschnitten A und B, wobei auf der anderen Seite der weiche jeweils zwei Abschnitte vorhanden sind, wie in diesem Beispiel die Abschnitte C und E bzw. D und F.
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Aufgrund der Tatsache, dass die Trajektorie, bestehend aus den Abschnitten A und E die Trajektorie aus den Abschnitten B und D schneiden muss, ist die Erkennung derart ausgebildet, dass sie in dem Schnittpunkt der Trajektorien erkennen kann, ob es sich bei dem Schnittpunkt um einen Kreuzungspunkt 30 handelt.
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Zu diesem Zweck kann die Erkennung beispielsweise zusätzliche Höheninformationen nutzen, welche beim Aufzeichnen 10 mit erfasst wurden. Stimmen bei beiden Trajektorien die Höheninformationen überein, also verlaufen beide Trajektorien an dieser Stelle auf derselben Höhe, so handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um einen Kreuzungspunkt 30, welcher als solcher in der Anreicherung des Streckengraphs berücksichtigt wird. Zusätzlich kann eine Bestätigung des Kreuzungspunkts 30 mittels optischer Informationen, wie beispielsweise Kamerabilder, welche den entsprechenden Abschnitt bildlich erfasst haben, erfolgen.
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Vorzugsweise verfügt die Erkennung auch über eine Möglichkeit zur Bildanalyse, so dass ein solcher Kreuzungspunkt 30 automatisch erkannt wird.
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Die Erkennung solcher Kreuzungspunkte 30 ist entscheidend für die weitere Verwendung der generierten Infrastrukturdaten, um beispielsweise auch den autonomen Betrieb auf der Strecke zu gewährleisten. Ein Kreuzungspunkt 30 stellt diesbezüglich eine Risikostelle dar, da hier Fahrzeuge tatsächlich miteinander kollidieren können. Er muss also zweifelsfrei dokumentiert sein.
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Stimmen die Höhendaten beider Trajektorien hingegen nicht überein, so handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um eine Unterführung, bei der ein Streckenabschnitt unter dem anderen hindurch geführt wird.
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Vorzugsweise kann eine Unterführung ebenso durch optische Informationen bestätigt oder identifiziert werden.
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Die Trajektorien bestehend aus den Abschnitten A und C bzw. B und D verlaufen in dieser Darstellung parallel. Vorzugsweise werden dabei Fahrzeuge von Abschnitt A nach C bzw. von Abschnitt D nach B bewegt. Die Trajektorien verlaufen im Wesentlichen parallel, wobei sich Fahrzeuge dabei in entgegengesetzte Richtungen aneinander vorbei bewegen können. Sie bilden somit parallele Streckenabschnitte 34.
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Die Erkennung von parallelen Streckenabschnitten 34 im Gegensatz zu eingleisigen Streckenabschnitten, auf denen sich Fahrzeuge sowohl in die eine als auch in die andere Richtung bewegen, ist essenziell für den sicheren Betrieb und die sichere Nutzung der generierten Infrastrukturdaten, da so auf eine Kollisionsgefahr geschlossen werden kann.
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Die Erkennung solcher paralleler Streckenabschnitte 34 kann beispielsweise mittels der Analyse der Positionsdaten erfolgen. Sind diese in einer hinreichend genauen Auflösung vorhanden, so kann allein aus dem Verlauf der Trajektorien auf zwei parallel verlaufende Streckenabschnitte 34 geschlossen werden.
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Sollte eine solche Analyse, aufgrund von ungenauen Positionsdaten, nicht möglich sein, kann die Erkennung wiederum optisch erfasste Informationen zu Erkennung parallel verlaufende Streckenabschnitte 34 nutzen.
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Die Erfindung ist nicht nur auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausführungsformen denkbar, welche sich aus einer Kombination von mindestens zwei der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ergeben.
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Vorzugsweise kann sich zudem die Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte ändern, so dass beispielsweise eine Erstellung des Streckengraphen erst nach der Anreicherung durchgeführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Aufzeichnen
- 12
- Nachbearbeitung
- 13
- Korrekturdaten
- 14
- Aktualisieren
- 16
- Anreichern
- 18
- Infrastrukturdaten
- 20
- bestehende Infrastrukturdaten
- 30
- Kreuzungspunkt
- 32
- Weiche
- 33
- Weiche
- 34
- parallele Streckenabschnitte
- A
- Streckenabschnitt
- B
- Streckenabschnitt
- C
- Streckenabschnitt
- D
- Streckenabschnitt
- E
- Streckenabschnitt
- F
- Streckenabschnitt
