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Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem zum Ermitteln wenigstens einer Verkehrssituation auf zumindest einem Fahrbahnbereich, sowie ein Verfahren zum Ermitteln wenigstens einer Verkehrssituation auf zumindest einem Fahrbahnbereich mittels des Sensorsystems.
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Im Zuge einer Digitalisierung des Straßenverkehrs und einer bevorstehenden Einführung eines hochautomatisierten Fahrens (HAF) beziehungsweise autonomen Fahrens ist eine robuste und größtmögliche Umfelderfassung, insbesondere für Verkehrsteilnehmer, wünschenswert. Sowohl für eine grundsätzliche Funktionalität des hochautomatisierten beziehungsweise autonomen Fahrens und insbesondere für sicherheitskritische Applikationen bietet die heutige, überwiegend fahrzeugbasierte Sensorik weder eine ausreichende Robustheit noch eine Reichweite oder eine Dynamik bei der Erfassung des Umfelds, welche den zukünftig benötigten Anforderungen genügen. Ferner können insbesondere sogenannte Blindbereiche nicht, insbesondere vollständig, bei der Umfelderfassung abgedeckt werden. Mit anderen Worten ist insbesondere die lokale Umfelderfassung von Fahrzeugen auf ihren lokalen Bereich beschränkt. Diese Problematik betrifft im Grunde das gesamte Straßennetz und dadurch Fahrbahnbereiche, insbesondere auf Autobahnen, Landstraßen und Kreuzungsbereichen.
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Nach aktuellem Stand der Technik bilden Fahrerassistenzsysteme eine erste Grundlage in Richtung hochautomatisierten beziehungsweise autonomen Fahren. Jedoch sind die Fahrerassistenzsysteme mit ihrer fahrzeugseitigen Sensorik hinsichtlich eines Erfassungsbereichs, einer Datenaggregation und Interpretation von, insbesondere weitsichtigen beziehungsweise globalen, Verkehrssituationen limitiert. Stand der Technik sind fahrzeugbasierte Radarsensoren, welche eine Abstandsregelung zum direkten Vordermann oder ein Erfassen der Objekte in einem toten Winkel beherrschen. Diese bilden eines der wichtigsten Teile aktueller Sensorsysteme. Ferner werden Lidarsensoren für eine Geometrieerfassung im Nahbereich eines Fahrzeugs verwendet. Für eine Objektklassifizierung und/oder einen Spurhalteassistenten sind verschiedene Kamerasysteme im Einsatz, welche ebenfalls nur die lokale Verkehrssituation erfassen können.
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Seitens einer Verkehrsinfrastruktur sind ebenso Radarsysteme und/oder Kamerasysteme verfügbar, welche in erster Linie für das Erfassen einer lokalen Verkehrssituation eingesetzt werden. Das Erfassen beziehungsweise Ermitteln der lokalen Verkehrssituation mit den soeben genannten Systemen beschränkt sich beispielsweise auf die Überwachung von Tunnels und/oder generell neuralgischen Punkten der Verkehrsinfrastruktur. Durch das Erfassen gewonnene Informationen laufen typischerweise in einer Verkehrsleitzentrale zusammen, wo anschließend eine manuelle und/oder (teil-)automatisierte Datenauswertung stattfindet. Ein Nachteil der beschriebenen infrastrukturseitigen Erfassung von Verkehrssituationen ist das Fehlen eines direkten Rückkanals zu den Verkehrsteilnehmern, um die Verkehrsteilnehmer auf jeweilige Verkehrssituationen, insbesondere in Echtzeit, aufmerksam machen zu können. Ferner ist bei der aktuellen infrastrukturseitigen Erfassung und/oder Regelung von Verkehrssituationen meist nur eine punktuelle, lokal beschränkte Abdeckung der Erfassung gegeben, welche in erster Linie auf lokale Beeinflussung (z.B. Ampelschaltung) ohne Berücksichtigung der Gesamtverkehrslast beschränkt ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zu schaffen, wenigstens eine Verkehrssituation auf zumindest einem Fahrbahnbereich besonders vorteilhaft zu erfassen beziehungsweise zu ermitteln.
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Diese Aufgabe wird durch ein Sensorsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Sensorsystem zum Ermitteln wenigstens einer Verkehrssituation auf zumindest einem Fahrbahnbereich.
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Um nun die wenigstens eine Verkehrssituation besonders vorteilhaft ermitteln zu können, weist das Sensorsystem eine Mehrzahl von Sensoreinheiten auf, welche entlang des Fahrbahnbereiches angeordnet und jeweils dazu ausgebildet sind, wenigstens eine die Verkehrssituation charakterisierende Messgröße zu erfassen und die erfasste Messgröße charakterisierende Messdaten bereitzustellen. Ferner weist das Sensorsystem wenigstens eine Kommunikationseinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, die von den Sensoreinheiten bereitgestellten Messdaten zu empfangen und an eine Verarbeitungseinrichtung des Sensorsystems zu übermitteln. Die Verarbeitungseinrichtung ist dazu ausgebildet, die Messdaten von der Kommunikationseinrichtung zu empfangen, zu aggregieren und auszuwerten, um dadurch die Verkehrssituation, insbesondere des zumindest einen Fahrbahnbereichs, anhand der Messdaten zu ermitteln.
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Mit anderen Worten umfasst das erfindungsgemäße Sensorsystem mehrere Sensoreinheiten, welche, insbesondere flächendeckend, entlang eines beispielsweise als Autobahn und/oder Landstraße und/oder Kreuzungsbereich ausgebildeten Fahrbahnbereiches, montiert beziehungsweise angeordnet sind. Dabei kann der Fahrbahnbereich beispielsweise einen Seitenstreifen und/oder einen Fahrbereich sowie wenigstens eine Fahrspur umfassen. Die jeweilige einzelne Sensoreinheit kann auch als Sensorknoten bezeichnet werden. Die Verarbeitungseinrichtung, welche als Hintergrundsystem bezeichnet werden kann, dient insbesondere der Datenaggregation der durch die Sensoreinheiten bereitgestellten Messdaten. Aus diesen Messdaten leitet die Verarbeitungseinrichtung, insbesondere globale, Verkehrssituationen beziehungsweise Verkehrszustände ab, mittels welcher beispielsweise Rückschlüsse auf eine Entwicklung eines Verkehrsflusses, insbesondere durch das Sensorsystem, gewonnen werden beziehungsweise gewonnen werden können.
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Die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung des Sensorsystems, welche als Kommunikationsknoten bezeichnet werden kann, dient in erster Linie dazu, Messdaten zwischen den Sensoreinheiten und der Verarbeitungseinrichtung auszutauschen. Dazu kann die Kommunikationseinrichtung wenigstens eine erste Kommunikationsschnittstelle für eine Kommunikation mit den Sensoreinheiten aufweisen, welche beispielsweise die durch die Sensoreinheiten bereitgestellten Messdaten empfängt. Darüber hinaus kann die Kommunikationseinrichtung eine weitere Kommunikationsschnittstelle aufweisen, welche für eine Kommunikation zwischen Verarbeitungseinrichtung und Kommunikationseinrichtung ausgebildet ist.
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Somit ist das Sensorsystem dazu ausgebildet, eine flächenmäßige Echtzeiterfassung und Echtzeitkommunikation der globalen Verkehrssituation durchzuführen, das gilt insbesondere wenn eine besonders große Anzahl von Sensoreinheiten dem Sensorsystem zugeordnet ist.
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Die Sensoreinheiten sind vorteilhafterweise so an dem wenigstens einem Fahrbahnbereich beziehungsweise entlang des Fahrbahnbereiches ausgerichtet beziehungsweise angeordnet, dass eine vollflächige Umfelderfassung des Fahrbahnbereiches, insbesondere dessen Fahrspuren und eines eventuell vorhandenen Standstreifen sowie angrenzende Randbereiche innerhalb und außerhalb der Fahrspuren ermöglicht wird. Ein Sichtbereich der jeweiligen Sensoreinheit kann entsprechend einer lokalen, örtlichen Beschaffenheit eines Aufstellungsortes der Sensoreinheit und/oder je nach einer Zielapplikation beispielsweise schmal ausgebildet sein. Ferner kann eine jeweilige Sensoreinheit bezüglich des Fahrbahnbereiches in einem beliebigen Winkel relativ zur Fahrspur ausgerichtet sein oder auch so ausgelegt sein, dass eine vollflächige Abdeckung mit Überlapp zu einer benachbarten Sensoreinheit entsteht. Der Erfassungsbereich des Sensorsystems kann darüber hinaus durch Variation der Anzahl der Sensoreinheiten beliebig erweitert oder reduziert werden.
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Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein mittels einer geeigneten Kommunikationsplattform mit einem Verkehrsleitsystem bidirektional zu kommunizieren.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorsystem dazu ausgebildet, die Ergebnisdaten, welche die ermittelte Verkehrssituation charakterisieren, und insbesondere durch die Verarbeitungseinheit erstellt wurden, direkt an wenigstens ein Fahrzeug zu übermitteln, wobei sich das Fahrzeug als Verkehrsteilnehmer insbesondere auf dem Fahrbahnbereich befindet oder sich diesem nähert. Unter der direkten Übermittlung ist insbesondere zu verstehen, dass die Ergebnisdaten von dem Sensorsystem direkt und nicht etwa unter Vermittlung einer von dem Sensorsystem und dem Fahrzeug unterschiedlichen Recheneinrichtung an das Fahrzeug übermittelt werden.
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Mit anderen Worten kann das Sensorsystem die von ihm ermittelten Ergebnisdaten und somit die Verkehrssituation direkt einem Fahrzeug, welches sich insbesondere auf dem Fahrbahnbereich befindet, bereitstellen. Die Kommunikation zwischen dem Sensorsystem und dem wenigstens einem Fahrzeug kann, dank der zunehmenden Verbreitung von Fahrerassistenzsystemen, welche bereits eine Vielzahl an Sensoren bereitstellen, einfach realisiert werden. Die Sensoren des Fahrerassistenzsystems können die Grundlage für eine Kommunikation mit dem Sensorsystem bereitstellen. Die Umsetzung der Kommunikation kann deshalb in der Regel durch einfache Modifikation der vorhandenen Sensorik beziehungsweise Sensoren des Fahrzeugs erfolgen, beispielsweise durch ein Softwareupdate, womit sich der Aufwand einer Implementierung des erfindungsgemäßen Sensorsystems in die Verkehrsinfrastruktur auf das infrastrukturseitige Sensorsystem beschränkt. Im direkten Gegensatz dazu existiert im Stand der Technik ein sogenannter Car2X-Standard, welcher zwar die Möglichkeit eines Rückkanals beispielsweise von einer Verkehrsleitzentrale an ein Fahrzeug vorsieht, jedoch setzt dabei eine flächenmäßige Erfassung von globalen Verkehrszuständen eine nahezu vollständige Marktdurchdringung dieser Funktechnik auf Fahrzeugseite voraus. Das Sensorsystem kann so ausgebildet sein, dass die Kommunikation beziehungsweise Übermittlung der Daten zwischen Sensorsystem und Fahrzeug mittels Car2X und/oder beispielweise G5 erfolgen kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorsystem dazu ausgebildet, die Ergebnisdaten von der Verarbeitungseinrichtung direkt an das wenigstens eine Fahrzeug zu übermitteln.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorsystem dazu ausgebildet, die Ergebnisdaten von wenigstens einer der Sensoreinheiten direkt an das wenigstens eine Fahrzeug zu übermitteln.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorsystem dazu ausgebildet die Ergebnisdaten von wenigstens der einen Kommunikationseinrichtung direkt an das wenigstens eine Fahrzeug zu übermitteln.
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Durch die Möglichkeit mit dem wenigstens einem Fahrzeug über die jeweilige Sensoreinheit und/oder die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung und/oder die Verarbeitungseinrichtung zu kommunizieren, ergibt sich der Vorteil, einer Schaffung einer flächendeckenden, insbesondere je nach Anzahl der Sensoreinheiten und darüber hinaus der Anzahl der Kommunikationseinrichtungen, Kommunikationsstruktur, welche beispielsweise bidirektional ausgebildet sein kann.
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Mittels solch einer Kommunikationsstruktur ist das Sensorsystem dazu ausgebildet dem wenigstens einem Fahrzeug, das heißt dem wenigstens einen Verkehrsteilnehmer, die Verkehrssituation charakterisierende Daten, insbesondere Ergebnisdaten, beziehungsweise Informationen besonders vorteilhaft zu übermitteln. Durch die oben genannten Möglichkeiten, dass sowohl die jeweilige einzelne Sensoreinheit und/oder die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung und/oder die Verarbeitungseinheit die durch das Sensorsystem gewonnenen, die Verkehrssituation charakterisierenden Ergebnisdaten und/oder die Messdaten der jeweiligen Sensoreinheit jeweils direkt an das wenigstens eine Fahrzeug übermitteln können, können Informationen beziehungsweise Daten über die Verkehrssituation an beliebiger Stelle entlang des Fahrbahnbereiches an das wenigstens eine Fahrzeug beziehungsweise den Verkehrsteilnehmer übermittelt werden, dadurch ist beispielsweise ein Erfassungsbereich eines jeden Fahrzeugs virtuell beliebig erweiterbar.
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Wie aus der Beschreibung hervorgeht, kann die Kommunikation, welche insbesondere Information über beziehungsweise die Daten des Sensorsystems enthält, zwischen dem Sensorsystem und dem wenigstens einem Fahrzeug auf verschiedene Wege erfolgen. Die erste Möglichkeit ist die direkte Kommunikation von wenigsten einer Sensoreinheit und dem wenigsten einem Fahrzeug, insbesondere sobald sich das Fahrzeug im Sichtbereich der Sensoreinheit befindet. Auf diese Weise können Informationen, insbesondere Messdaten, an das wenigstens eine Fahrzeug übermittelt werden. Diese Messdaten können beispielsweise einen relativen Abstand des Fahrzeugs zu einem Fahrbahnrand charakterisieren.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorsystem dazu ausgebildet, Daten direkt von dem wenigstens einen Fahrzeug zu empfangen. Das heißt, das wenigstens eine Fahrzeug kann, insbesondere direkt, bidirektional mit der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung kommunizieren, um beispielsweise Zugriff auf die Messdaten der mit der Kommunikationseinrichtung verbunden beziehungsweise zugewiesenen Sensoreinheiten zu erhalten. Ferner können mittels der Kommunikationseinrichtung die in der Verarbeitungseinrichtung aggregierten Daten, insbesondere Ergebnisdaten, an das Fahrzeug übermitteln und dem wenigstens einen Fahrzeug so beispielsweise Informationen über eine möglichst große, globale Verkehrssituation bereitgestellt werden.
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Eine lokale Aggregation der Daten kann beispielsweise über eine Verkettung der Sensoreinheiten zu einem gemeinsamen Kommunikationsnetz erfolgen. So kann beispielsweise eine Sensoreinheit, welche beispielsweise aufgrund ihres Aufstellungsortes nicht direkt mit der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung in Verbindung steht, Daten über eine weitere Sensoreinheiten an die Kommunikationseinrichtung übermitteln, das heißt das Sensorsystem kann so ausgebildet sein, dass die Sensoreinheiten ein sogenanntes vermaschtes Netz beziehungsweise Mesh-Netz ausbilden. Ferner kann das Sensorsystem so ausgebildet sein, dass die jeweilige Sensoreinheit direkt mit der Verarbeitungseinrichtung kommuniziert, beispielsweise aufgrund des jeweiligen Aufstellungsortes der jeweiligen Sensoreinheit beziehungsweise des Aufstellungsortes der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung insbesondere im Bezug zum Standort der Verarbeitungseinrichtung.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die jeweilige Sensoreinheit wenigstens eine Messeinrichtung auf, welche für eine simultane Messung von Entfernungen und/oder eine jeweilige Bewegung charakterisierende Eigenschaft und/oder eine jeweilige Größe von sich auf dem Fahrbahnbereich befindenden Objekten, insbesondere Fahrzeugen, ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die Sensoreinheit dazu ausgebildet, simultane Messungen, beispielsweise mittels Radarsensorik und/oder Lidarsensorik, von beispielweise Relativentfernungen und Winkeln zu mehreren Objekten, das heißt Fahrzeugen beziehungsweise Verkehrsteilnehmern, zu erfassen, wodurch beispielsweise die Geschwindigkeit der Objekte erfasst werden kann. Ein solches Objekt wird durch eine Mehrzahl an Messgrößen charakterisiert, welche die Eigenschaften des Objekts beschreiben und zumindest teilweise aus Messungen der wenigstens einen Messeinrichtung abgeleitet werden können, wie beispielsweise eine zeitabhängige Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung. Ferner kann eine außenumfangseitige Größe des Objekts, insbesondere Fahrzeugs, insbesondere mittels Radarsensorik und/oder Lidarsensorik erfasst werden. Darüber hinaus ist, durch die regelmäßige Messung der Entfernung, dabei bedeutet regelmäßig beispielsweise in kleinen Zeitintervallen, eine Bewertung beziehungsweise Bestimmung einer Trajektorie des Objekts möglich. Dabei ist die Trajektorie aufgrund der Mehrzahl der Sensoreinheiten über weite Bereiche, beziehungsweise von der Mehrzahl der Sensoreinheiten erfassten Bereiche, des Fahrbahnbereiches bestimmbar. Die, insbesondere simultane, Messung hat den Vorteil, dass sie Messdaten generiert beziehungsweise liefert, welche beispielsweise von der Verarbeitungseinrichtung derart auszuwerten sind beziehungsweise ausgewertet werden können, dass dadurch die Verkehrssituation gut beschrieben werden kann. Mit anderen Worten kann die wenigstens eine jeweilige Messgröße beispielsweise eine Relativentfernung, ein Relativwinkel, eine Radialgeschwindigkeit sein, welche insbesondere direkt mit der jeweiligen Sensoreinheit messbar ist. Daraus können durch verschiedene Auswertungen zusätzlich die Messgrößen x/y-Position des Fahrzeugs, x/y-Größe, x/y-Geschwindigkeit, Ausrichtung (Heading) und damit auch die Trajektorie und Spurzuordnung extrahiert werden. Eine simultane Messung mit mehreren Sensoreinheiten trägt dazu bei, diese sogenannten Zusatzgrößen robust zu extrahieren, die Genauigkeit sämtlicher Messgrößen weiter zu verbessern und eine Latenz der jeweils nächsten Sensoreinheit bei der Objekterkennung zu reduzieren.
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Bei dieser Ausführungsform umfasst beziehungsweise ist die Messgröße die jeweilige Entfernung. Alternativ oder zusätzlich kann die Messgröße beispielsweise eine Anzahl von sich auf oder in dem Fahrbahnbereich befindenden Fahrzeugen, insbesondere bezogen auf eine Fläche, und/oder Abstände zwischen solchen Fahrzeugen und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung umfassen, mit welcher beispielsweise ein oder mehrere Fahrzeuge den Fahrbahnbereich passieren beziehungsweise überfahren oder zurücklegen. Insgesamt ist es denkbar, dass die Messgröße eine Verkehrsdichte umfasst, die beispielsweise eine Anzahl von sich auf oder in dem Fahrbahnbereich befindenden Fahrzeugen pro Fläche charakterisiert. Alternativ oder zusätzlich kann die Messgröße jeweilige Größen von sich auf oder in dem Fahrbahnbereich befindenden Fahrzeugen und/oder eine Richtung umfassen, entlang welcher sich Fahrzeuge in oder auf dem Fahrbahnbereich bewegen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die jeweilige Sensoreinheit wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten von der jeweiligen Messeinrichtung bereitgestellten und die jeweiligen Entfernungen charakterisierenden Daten auf. Mittels der Datenverarbeitungseinrichtung ist bereits in der Sensoreinheit die Möglichkeit gegeben, die Messdaten der jeweils wenigstens einen Messeinrichtung auszuwerten und somit zumindest die Verkehrssituation für den lokalen Sichtbereich der Sensoreinheit lokal zu charakterisieren. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die jeweilige Sensoreinheit diese Daten ohne Umweg über die Kommunikationseinrichtung und/oder die Verarbeitung Einrichtung direkt einem Fahrzeug mitteilen kann, was insbesondere beispielsweise bei einem Ausfall der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung und/oder der Verarbeitungseinrichtung zumindest einen Teilbetrieb des Sensorsystems gewährleistet.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Verarbeitungseinrichtung wenigstens eine Schnittstelle auf und ist dazu ausgebildet, über die Schnittstelle Daten für eine die ermittelte Verkehrssituation charakterisierende Datenvisualisierung und/oder Datenauswertung an ein von dem Sensorsystem unterschiedliches elektronisches Datenverarbeitungssystem bereitzustellen. Durch die Schnittstelle kann die Verarbeitungseinrichtung Informationen, insbesondere Daten, welche beispielsweise die von den jeweiligen Sensorsystemen übermitteln Messdaten und/oder die ermittelte Verkehrssituation beschreibende Ergebnisdaten sind, wenigstens einem Datenverarbeitungssystem bereitstellen. Die Daten können von dem Datenverarbeitungssystem, welches beispielsweise als App und/oder Weboberfläche und/oder Software-Tool ausgebildet sein kann, für einen Dienstanbieter und/oder einen Endbenutzer bereitgestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass ein, insbesondere einfacher, Zugang zu Informationen über die auf dem zumindest einen Fahrbahnbereich ermittelte Verkehrssituation möglich ist. Die Schnittstelle kann so ausgebildet sein, dass eine Kommunikation in beide Richtungen erfolgt, einerseits um die Messdaten beispielsweise über das elektronische Datenverarbeitungssystem beispielsweise an eine Verkehrsleitechnik zu melden, andererseits um aggregierte Informationen, beispielsweise eine Stausituation, zurück an die Fahrzeuge beziehungsweise Objekte beziehungsweise Verkehrsteilnehmer zu melden. Die Datenverarbeitung innerhalb des Sensorsystems kann dabei auf der Verarbeitungseinrichtung, das heißt auf dem Hintergrundsystem durchgeführt werden und/oder verteilt stattfinden, das heißt beispielsweise auf der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung in der jeweiligen Sensoreinheit. Dadurch, dass die Verarbeitungseinrichtung über, insbesondere global, aggregierte Messdaten verfügt beziehungsweise verfügen kann, können zusätzliche globale Verkehrsinformationen gewonnen werden und entsprechende Informationen generiert und zurück an die Fahrzeuge beziehungsweise Verkehrsteilnehmer gesendet werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein bidirektionaler Datentausch zwischen der Kommunikationseinrichtung und der jeweiligen Sensoreinheit vorgesehen. Dadurch kann beispielsweise eine besonders vorteilhafte Übertragung der Messdaten zwischen einzelnen Sensoreinheiten über die Kommunikationseinrichtung erfolgen, sodass diese beispielsweise über eine Sensoreinheit, welche im Sichtbereich beziehungsweise im Kommunikationsbereich des wenigstens einen Fahrzeug ist, Informationen bereitgestellt werden, welche eine sich nicht im Sichtbereich des Fahrzeugs befindenden Sensoreinheit aggregiert hat.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein kabelloser Datenaustausch zwischen der jeweiligen Sensoreinheit und der Kommunikationseinrichtung und/oder zwischen der Kommunikationseinrichtung und der Verarbeitungseinrichtung und/oder der jeweiligen Sensoreinheit und der Verarbeitungseinrichtung vorgesehen ist. Das heißt, dass ein Datenaustausch statt mittels einer kabelgebunden Ausführungsform des Sensorsystems ohne eine kabelgebundene Verbindung zwischen den jeweiligen Sensoreinheiten und der Kommunikationseinrichtung und/oder zwischen der Kommunikationseinrichtung und der Verarbeitungseinrichtung erfolgen kann, wodurch eine besonders einfache Abdeckung eines Verkehrsbereichs mittels des Sensorsystems möglich ist, da auf, insbesondere teure, Kabelverbindungen verzichtet werden kann und somit ein besonders einfacher und kostenreduzierter Betrieb des Sensorsystems möglich ist.
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In weitere Ausgestaltung der Erfindung ist die jeweilige Sensoreinheit in eine Infrastruktur des Fahrbahnbereichs, wie beispielsweise Leitpfosten, Leitplanken, Brücken etc. integriert. So kann die jeweilige Sensoreinheit derart ausgebildet sein, dass sie beispielsweise direkt in einen Leitpfosten des Fahrbahnbereichs integriert werden kann, insbesondere derart dass die Sensoreinheit möglichst wenig sichtbar ist.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln wenigstens einer Verkehrssituation auf zumindest einem Fahrbahnbereich mittels eines Sensorsystems, wobei das Sensorsystem eine Mehrzahl von entlang des Fahrbahnbereiches angeordneten Sensoreinheiten aufweist, welche wenigstens eine die Verkehrssituation charakterisierende Messgröße erfassen und die erfasste Messgröße charakterisierende Messdaten bereitstellen. Ferner umfasst das Sensorsystem wenigstens eine Kommunikationseinrichtung, welche die von den Sensoreinheiten bereitgestellten Messdaten empfängt und an eine Verarbeitungseinrichtung des Sensorsystems übermittelt. Die Verarbeitungseinrichtung empfängt die Messdaten von der Kommunikationseinrichtung, aggregiert und wertet die empfangenen Messdaten aus, wodurch die Verkehrssituation anhand der Messdaten ermittelt wird.
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Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Mittels des erfindungsgemäßen Sensorsystems mit seinen, insbesondere flächendeckend, entlang des Fahrbahnbereichs verteilten Sensoreinheiten und der wenigstens einen Kommunikationseinrichtung sowie der Verarbeitungseinrichtung, welches beispielsweise über die oben genannte Schnittstelle an eine Verkehrsleitzentrale angebunden ist, kann die Datenaggregation, wenigstens durch die Verarbeitungseinrichtung ausgeführt werden. Die aus den aggregierten Daten abgeleitete Verkehrssituation kann derart eingesetzt werden, dass das erfindungsgemäße Sensorsystem zu einer Optimierung des Verkehrsflusses verwendet werden kann. Mit der Möglichkeit der Kommunikation mit wenigsten einem Fahrzeug beziehungsweise Verkehrsteilnehmer kann direkt Einfluss auf den Verkehrsfluss genommen werden.
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Um das Sensorsystem besonders vorteilhaft betreiben zu können, können die jeweiligen Sensoreinheiten möglichst kostengünstig hergestellt werden, sodass ein möglichst großer Fahrbahnbereich mit den Sensoreinheiten abgedeckt ist beziehungsweise werden kann und ein möglichst großer Bereich des Verkehrs erfasst werden kann.
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Die Sensoreinheiten dienen insbesondere der Umfelderfassung und können flächendeckend in der Verkehrsinfrastruktur verteilt werden, daraus ergibt sich der Vorteil, dass sich Sensoren zur Umfelderfassung nicht exklusiv lokal im Fahrzeug befinden, folglich kann das Umfeld umfänglich erfasst und daraus Informationen über die globale Verkehrssituation gewonnen werden. Dabei kann der Formfaktor der Sensoreinheiten derart gewählt werden, dass eine beispielsweise unsichtbare Integration in bereits vorhandene Verkehrsinfrastruktur erfolgen kann, beispielsweise in Schutzplanken, Leitpfosten und/oder Laternenmasten entlang des Fahrbahnbereiches. Besonders vorteilhaft kann das Sensorsystem betrieben werden, wenn durch eine große Anzahl an Sensoreinheiten eine flächenmäßige große Abdeckung des Fahrbahnbereichs erfolgt, dafür ist es von Vorteil, wenn die jeweilige wenigstens eine Messeinrichtung der jeweiligen Sensoreinheit besonders kostengünstige Sensoren aufweist und nutzen kann. Dadurch lässt sich im Gegensatz zu wenigen aber überdurchschnittlich teuren und möglicherweise präziseren Sensoren ein wesentlich größerer Erfassungsbereich realisieren, wodurch ein besonders gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis, insbesondere im Hinblick auf Kosten pro Erfassungsbereichsfläche beziehungsweise Erfassungsbereichsraum, erzielt werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Nutzung von verteilten Sensoreinheiten, insbesondere durch die gegebene Kommunikationsmöglichkeit zwischen einzelnen Sensoreinheiten direkt und/oder über die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung und dadurch die Kommunikation mit der Verarbeitungseinrichtung eine besonders kleine Latenz bei der Ermittlung der Verkehrssituation und somit die Möglichkeit einer möglichst nahe an eine Echtzeiterfassung der Verkehrssituation kommenden Kommunikation. Durch die umfängliche Echtzeiterfassung und Vermaschung mit bekannten Latenzen kann, die bei der Kommunikation entstehende Latenz durch Prädiktion von Trajektorien der Objekte, insbesondere Fahrzeuge auf dem Fahrbahnbereich, ausgeglichen werden.
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Die durch das Sensorsystem geschaffene, insbesondere neuartige Funktionalität der Erfassung beziehungsweise Ermittlung von wenigstens einer Verkehrssituation kann die Grundlage für verschiedenste Anwendungen zur Verkehrsüberwachung liefern, insbesondere mit dem Ziel einer erhöhten Verkehrssicherheit und der Erfassung von einem möglichst globalen Verkehrssituation beziehungsweise von globalen Verkehrslastzuständen, wodurch beispielsweise eine Effizienzsteigerung des Verkehrs beziehungsweise eine Reduktion einer Umweltbelastung durch eine gezielte Steuerung von beispielsweise Lichtsignalen erfolgen kann. Ferner können die für das autonome beziehungsweise das hochautomatisierte Fahren benötigten Informationen bereitgestellt werden, womit das Sensorsystem einen wichtigen Beitrag für die Zukunft der Mobilität liefern kann. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorsystems, welches zwei an einem Fahrbahnbereich angeordnete Sensoreinheiten sowie ein Kommunikationseinrichtung und eine Verarbeitungseinrichtung umfasst, wobei die Sensoreinheiten und die Kommunikationseinrichtung ein Subsystem des Sensorsystem ausbilden und sich eine Fahrzeug auf einer Fahrspur des Fahrbahnbereichs befindet;
- 2 einen schematischen Aufbau der jeweiligen Sensoreinheit gemäß 1;
- 3 einen schematischen Aufbau der Kommunikationseinrichtung gemäß 1;
- 4 einen schematischen Aufbau der Verarbeitungseinrichtung gemäß 1;
- 5 eine schematische Darstellung eines jeweiligen Sichtbereichs zweier Sensoreinheiten in einer ersten beispielhaften Anordnung;
- 6 eine schematische Darstellung eines jeweiligen Sichtbereichs zweier Sensoreinheiten in einer zweiten beispielhaften Anordnung;
- 7 eine schematisches Darstellung eines jeweiligen Sichtbereichs mehrerer Sensoreinheiten und eines Sichtbereichs eines Fahrzeugsensors des Fahrzeugs in einer dritten beispielhaften Anordnung;
- 8 eine schematische Darstellung einer direkten Kommunikation zwischen der Sensoreinheit und dem Fahrzeug;
- 9 eine schematische Darstellung einer direkten Kommunikation zwischen der Kommunikationseinrichtung und dem Fahrzeug;
- 10 eine schematische Darstellung einer Kommunikation zwischen mehrerer Sensoreinheiten;
- 11 eine schematische Darstellung einer direkten Kommunikation zwischen der Sensoreinheit und der Verarbeitungseinrichtung; und
- 12 eine schematische Darstellung einer Kommunikation zwischen der Sensoreinheiten und der Verarbeitungseinheit mittels der Kommunikationseinrichtung.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Sensorsystems 10, welches wenigstens zwei an einem Fahrbahnbereich 12 angeordnete Sensoreinheiten 14 sowie ein Kommunikationseinrichtung 16 und eine Verarbeitungseinrichtung 18 umfasst, wobei die Sensoreinheiten 14 und die Kommunikationseinrichtung 16 ein Subsystem 20 des Sensorsystem 10 ausbilden und sich ein Fahrzeug 22 auf einer Fahrspur 24 des Fahrbahnbereichs 12 befindet.
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Mittels des gezeigten Sensorsystems 10 kann wenigstens eine Verkehrssituation auf dem Fahrbahnbereich 12 besonders vorteilhaft erfasst beziehungsweise ermittelt werden, dazu sind die Sensoreinheiten 14, welche entlang des Fahrbahnbereichs 12 angeordnet sind jeweils dazu ausgebildet, wenigstens eine die Verkehrssituation charakterisierende Messgröße zu erfassen und die erfasste Messgröße charakterisierende Messdaten bereitzustellen. Die Kommunikationseinrichtung 16 ist dazu ausgebildet, die von den Sensoreinheiten 14 bereitgestellten Messdaten zu empfangen und an die Verarbeitungseinrichtung 18 des Sensorsystems 10 zu übermitteln. Die Verarbeitungseinrichtung 18 ist dazu ausgebildet, die Messdaten von der Kommunikationseinrichtung 16 zu empfangen, zu aggregieren und auszuwerten, um dadurch die Verkehrssituation anhand der Messdaten zu ermitteln. Die Verarbeitungseinrichtung 18 kann als sogenanntes Hintergrundsystem bezeichnet werden beziehungsweise englisch als Back-End. Der Verarbeitungseinrichtung 18 können beliebig viele Subsysteme 20, welche jeweils wenigstens eine Kommunikationseinrichtung 16 und wenigstens jeweils eine Sensoreinheit 14 beziehungsweise nur wenigstens jeweils eine Sensoreinheit 14 umfassen, zugeordnet werden wodurch die Verkehrssituation für einen vergrößerten Fahrbahnbereich als den gezeigten Fahrbahnbereich 12 ermittelbar ist beziehungsweise werden kann, beziehungsweise können von der Verarbeitungseinrichtung 18 verschiedene Fahrbahnbereiche 12, an denen jeweils ein Subsystem 20 angeordnet ist, überwacht, das heißt die jeweilige Verkehrssituation ermittelt, werden. Ferner kann die jeweiligen Sensoreinheit 14 die Kommunikationseinrichtung 16 umfassen und/oder es ist wenigstens eine Kommunikationseinrichtung 16 vorgesehen, welche nicht Teil der Sensoreinheit 14 ist und mit den Sensoreinheiten 14 kommuniziert.
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Damit die Sensoreinheiten 14 und die Kommunikationseinrichtung 16 sowie die Verarbeitungseinrichtung 18 untereinander auf vorteilhafte Weise kommunizieren, das heißt Daten, insbesondere die ermittelten Messdaten, austauschen können, ist jedem der soeben Genannten wenigstens ein Übertragungselement 26 zugeordnet. Damit ein Datenaustausch zwischen der jeweiligen Sensoreinheiten 14 und der Kommunikationseinrichtung 16 und/oder zwischen der Kommunikationseinrichtung 16 und der Verarbeitungseinrichtung 18 und/oder zwischen der jeweiligen Sensoreinheit 14 und der Verarbeitungseinrichtung 18, insbesondere mittels des jeweiligen Übertragungselement 26 besonders einfach realisiert werden kann, kann der Datenaustausch kabellos, beispielsweise über ein Mobilfunknetz, erfolgen. Die Kommunikation mittels der jeweiligen Übertragungselemente 26 beziehungsweise der Datenaustausch ist bidirektionale, das heißt jeweils in beide Richtungen von einem Übertragungselement 26 auf ein anderes Übertragungselement 26 möglich. Die Übertragungselemente können in einer Ausführungsform untereinander verkabelt, das heißt mittels Kabel verbunden, sein, womit eine kabelgebundene Kommunikation realisierbar ist. Eine Kombination aus kabelloser und kabelgebundener Kommunikation kann in einer weiteren Ausführungsform des Sensorsystems realisiert werden, damit könnten beispielsweise in vorteilhafter Weise geographische Gegebenheiten und/oder vorhanden Infrastruktur berücksichtigt werden.
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Damit die jeweilige Sensoreinheit 14 die Messgröße, insbesondere vorteilhaft, aufnehmen und somit Messdaten bereitstellen kann, weist die jeweilige Sensoreinheit 14 wenigstens eine Messeinrichtung 28 auf. Die Messeinrichtung 28 ist beispielsweise so ausgebildet, dass sie simultane Messungen von Entfernungen von sich auf dem Fahrbahnbereich 12 befindenden Objekten, wie etwa dem Fahrzeug 22, insbesondere relativ zu der Sensoreinheit 14 erlaubt.
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Durch die simultane Messung von Entfernungen und/oder eine eine jeweilige Bewegung charakterisierende Eigenschaft und/oder eine jeweilige Größe von mehreren Objekten ist es möglich, für jedes Objekt, beispielsweise das Fahrzeug 22, charakterisierende Eigenschaften, sogenannte Objekteigenschaften zu bestimmen. Alleine durch eine kontinuierliche Messung der Entfernung zwischen Objekt (Fahrzeug 22) und Sensoreinheit 14, kann beispielsweise der Ort des Fahrzeugs 22, dessen Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung gemessen werden, wodurch beispielsweise eine Trajektorie des Fahrzeugs 22 ermittelbar ist. Zudem können durch geschickte Fusion der Daten, insbesondere Messdaten, mehrerer Sensoreinheiten 14 beispielsweise Zusatzinformationen über den globalen Verkehrszustand und/oder eine Erhöhung der Genauigkeit beziehungsweise Auflösung durch beispielsweise Bildung einer sogenannten synthetischen Apertur erreicht werden.
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Eine weitere Eigenschaft des Fahrzeugs 22, welche die ermittelbare Verkehrssituation des Fahrbahnbereichs 12 charakterisiert, ist beispielsweise eine, insbesondere außenumfangseitige, Größe des Fahrzeugs 22. Je nach Ausbildung der Messeinrichtung 28, das heißt nach Art der verwendeten Sensorik beziehungsweise Messtechnik, ist eine Bestimmung der Größe des Fahrzeugs 22 einfach zu realisieren. So ist beispielsweise für die, insbesondere simultane, Messung von Entfernungen von sich auf dem Fahrbahnbereich 12 befindenden Objekten, welche neben dem Fahrzeug 22 beispielsweise ein andere Verkehrsteilnehmer und/oder Personen und/oder Tiere sein können, eine Verwendung eines Radarsensors und/oder Lidarsensors vorteilhaft. Durch die Verwendung eines Radarsensors und/oder Lidarsensors kann die außenumfangseitige Größe quasi bei der Bestimmung beziehungsweise Messung von Entfernungen mitbestimmt werden. Durch die genannten sammelbaren Informationen über die Eigenschaften beziehungsweise Objekteigenschaften des wenigstens einen Objekts, ist ein Ermitteln der Verkehrssituation, insbesondere durch die Verarbeitungseinrichtung 18 des Sensorsystems 10 besonders vorteilhaft möglich.
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Das Fahrzeug 22 kann so ausgebildet sein, dass es ein Fahrerassistenzsystem aufweist, welches zumindest ein teilautonomes Fahren ermöglicht, dazu umfasst das Fahrerassistenzsystem beispielsweise einen Fahrzeuglidar 30 und einen Fahrzeugradar 32.
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Mit dem gezeigten Sensorsystem 10 ist eine flächenmäßige Echtzeiterfassung und Echtzeitkommunikation der, insbesondere globalen, Verkehrssituationen möglich. Damit die Verkehrssituation positiv beeinflussbar ist, ist eine Kommunikation mit dem wenigstens einen Fahrzeug 22 durch das Sensorsystem 10 vorgesehen. Dafür kann die flächenmäßige Echtzeiterfassung der globalen Verkehrssituation durch das Sensorsystem 10 einsetzen werden. Dazu ist das Sensorsystem 10 so ausgebildet, dass Ergebnisdaten, welche die ermittelte Verkehrssituation charakterisieren, direkt an das Fahrzeug 22 übermittelt werden können. Die Übermittlung kann insbesondere dann stattfinden, wenn das Fahrzeug 22 auf dem Fahrbahnbereich 12 fährt oder sich diesem nähert. Um die Übermittlung der Ergebnisdaten, beziehungsweise weiterer für das Fahrzeug 22 relevanter Informationen, direkt und in möglichst vielen Bereichen beziehungsweise Abschnitten des Fahrbahnbereichs 12 realisieren zu können, ist das Sensorsystem 10 so ausgebildet, dass die Ergebnisdaten von der Verarbeitungseinrichtung 18 und/oder der Kommunikationseinrichtung 16 und/oder der jeweiligen Sensoreinheiten 14 direkt an das Fahrzeug 22 übermittelbar sind beziehungsweise übermittelt werden.
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2 zeigt einen schematischen Aufbau der jeweiligen Sensoreinheit 14 gemäß 1. Die Sensoreinheit 14 umfasst das Übertragungselement 26 sowie die Messeinrichtung 28, welche beispielsweise als Messaufnehmer ausgebildet ist und ein Radarsystem 34 aufweist und/oder diesem zugeordnet ist. Die Messeinrichtung 28 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel einer Datenverarbeitungseinrichtung 36 der Sensoreinheit 14 zugeordnet, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung 36 ein Verarbeiten der von der Messeinrichtung 28 bereitgestellten und beispielweise die jeweilige Entfernung charakterisierenden Daten verarbeitet beziehungsweise verarbeiten kann.
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Dem Übertragungselement 26 ist ein Kommunikationselement 38 zugeordnet, welches eine Datenweitergabe, insbesondere der Messdaten von der Datenverarbeitungseinrichtung 36 an das Übertragungselement 26 und somit an eine weitere Sensoreinheiten 14 und/oder die wenigstens eine Kommunikationseinrichtung 16 und/oder die Verarbeitungseinrichtung 18 realisiert. Das Radarsystem 34 der Messeinrichtung 28 weist einen Sichtbereich 40 auf, welcher durch einen Sichtbereichsöffnungswinkel 42 bestimmt ist.
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3 zeigt einen schematischen Aufbau der Kommunikationseinrichtung 16 gemäß 1. Die Kommunikationseinrichtung 16 umfasst das Übertragungselement 26, welches mit dem zugeordneten Kommunikationselement 38 eine Kommunikationsschnittstelle zum Erfassen der Daten, welche durch die wenigstens eine Sensoreinheiten 14 wenigstens eine der Sensoreinheiten 14 bereitgestellt werden, ausbildet. Ferner kann das Übertragungselement 26 zur Kommunikation mit der Verarbeitungseinrichtung 18 verwendet werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 26 der Kommunikationseinrichtung ermöglicht ein Verarbeiten, der durch die Sensoreinheiten 14 bereitgestellten Daten.
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Ferner weist die Kommunikationseinrichtung 16 eine Datenverarbeitungseinrichtung 36 auf, welche ein Verarbeitung der Daten, welche beispielsweise von wenigstens einer der jeweiligen Sensoreinheiten 14 bereitgestellt und durch das Übertragungselement 26 der Kommunikationseinrichtung 16 empfangen und von deren Kommunikationselement 38 weitergeleiteten werden, durchführen kann.
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Die Kommunikationseinrichtung 16 ist zusammengefasst so ausgebildet, dass sie als eine Kommunikationsschnittstelle zur Erfassung der Daten mehrerer Sensoreinheiten 14 und für die Kommunikation, insbesondere Weitergabe der Daten, mit der Verarbeitungseinrichtung 18 verwendbar ist.
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4 zeigt einen schematischen Aufbau der Verarbeitungseinrichtung 18 gemäß 1. Die Verarbeitungseinrichtung 18 umfasst das Übertragungselement 26, welchem ein weiteres Kommunikationselement 38 zugeordnet ist, somit ist die Verarbeitungseinrichtung 18 dazu ausgebildet, Messdaten zu empfangen oder zu senden und beispielsweise empfangene Messdaten an die der Verarbeitungseinrichtung 18 zugeordnete Datenverarbeitungseinrichtung 36 weiterzuleiten.
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Die Datenverarbeitungseinrichtung 26 der Verarbeitungseinrichtung 18 ist so ausgebildet, dass sie Messdaten einer jeden zum Sensorsystem 10 gehörenden Sensoreinheit 14 empfangen und aggregieren und/oder beispielsweise auch speichern kann. Dabei kann der Empfang der Messdaten mittelbar über die Kommunikationseinrichtung 16 und/oder unmittelbar von der jeweiligen Sensoreinheit 14 erfolgen. Die Datenverarbeitungseinrichtung 36 ist ferner dazu ausgebildet, aus den, insbesondere gesamten, gesammelten Daten die Verkehrssituation anhand der Messdaten auf den durch die Sensoreinheiten 14 abgedeckten Fahrbahnbereich 12 zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Datenverarbeitungseinrichtung 36 der Verarbeitungseinrichtung 18 für eine globale Datenverarbeitung der Daten sämtlicher aggregierte Sensoreinheiten 14 ausgebildet.
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Über eine Schnittstelle 44 kann die Verarbeitungseinrichtung 18 Daten für eine die ermittelte Verkehrssituation charakterisierende Datenvisualisierung und/oder Datenauswertung an ein von dem Sensorsystem 10 unterschiedliches elektronisches Datenverarbeitungssystem bereitstellen.
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Dadurch, dass sowohl die Sensoreinheit 14 und die Kommunikationseinrichtung 16 sowie die Verarbeitungseinrichtung 18 jeweils eine eigene Datenverarbeitungseinrichtung 36 aufweisen können, wobei diese bezüglich ihrer Kapazität bei der Datenverarbeitung unterschiedlich ausgebildet sein können, ist eine zumindest teilweise Redundanz von Informationen bezüglich der ermittelten Verkehrssituation vorhanden.
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Durch die Redundanz ist beispielsweise eine hohe Ausfallsicherheit des Sensorsystems 10 gewährleistet, wozu ferner die Kommunikationsmöglichkeiten des Sensorsystems 10 beitragen. Darüber hinaus ist eine hohe Verfügbarkeit des Sensorsystems 10 gegeben, da beispielsweise bei einem Ausfall einer Sensoreinheit 14 das Sensorsystem 10 trotzdem die Verkehrssituation charakterisierende Daten bereitstellen kann.
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Da insbesondere, wie 10 bis 12 zeigen, eine Kommunikation der einzelnen Sensoreinheiten 14 untereinander und/oder jeweils mit der Kommunikationseinrichtung 16, sowie der Verarbeitungseinrichtung 18, das heißt zwischen Subsystem 20 und Verarbeitungseinrichtung 18, möglich ist und diese jeweiligen soeben genannten Komponenten jeweils mit einem Fahrzeug 22 kommunizieren können, kann ein Risiko eines Verlust von Informationen klein gehalten beziehungsweise minimiert werden. Im Falle des Verlusts von Informationen bietet die Redundanz eine Rückfalleben, wodurch trotz des Verlustes Informationen generiert werden können.
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Das Subsystem 20 kann ein sogenanntes Mesh-Netz bilden und kann darüber hinaus nach außen kommunizieren, beispielsweise mit der Verarbeitungseinrichtung 18. Dabei kann das Mesh-Netz so ausgebildet sein, dass möglichst viele Sensoreinheiten 14 des Subsystems 20 direkt jeweils mit einer möglichst großen Anzahl von jeweils anderen Sensoreinheiten 14 des gleichen Subsystems 20 miteinander kommunizieren. Somit kann bei einem Ausfall beispielsweise einer Sensoreinheit 14 beziehungsweise bei einem Ausfall der wenigsten einen Kommunikationseinrichtung 16 trotzdem Informationen über die Verkehrssituation an das Fahrzeug 22 geleitet werden, wobei bei einem Ausfall der Verarbeitungseinrichtung 18 keine globalen, sondern nur noch lokale Verkehrssituationen, welche beispielsweise durch den jeweiligen Sichtbereich 40 der jeweiligen Sensoreinheiten 14 erfasst werden, möglich sind. Selbst diese eingeschränkten lokalen Informationen können, wie 7 zeigt, trotzdem den Sichtbereich des Fahrzeugs 22 erweitern.
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Die 5 und die 6 zeigen jeweils eine schematische Darstellung der jeweiligen Sichtbereiche 40 zweier Sensoreinheiten 14 in einer ersten und zweiten beispielhafte Anordnung. Dabei haben die beiden in 5 gezeigten Sensoreinheiten 14 einen flächenmäßig gleichgroßen Sichtbereich 40 da die jeweiligen Sichtbereichsöffnungswinkel 42 der jeweiligen Messeinrichtung 28 gleich sind. Die jeweilige Sensoreinheiten 14 ist so an einem Fahrbahnrand 46 des Fahrbahnbereichs 12 angeordnet das die jeweilige Winkelhalbierende des jeweiligen Sichtbereichsöffnungswinkel 42 senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Fahrspur 24 ist, beziehungsweise ist eine Blickrichtung des jeweiligen Sichtbereichs der Sensoreinheit 14 senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Fahrbahnbereichs 12. Ein Abstand 48 zwischen den beiden Sensoreinheiten 14 ist dabei so gewählt, dass sich die Sichtbereiche nicht überlappen. Der Abstand ergibt sich beispielweise aus einer geforderten Abdeckung bei der Erfassung, das heißt Sichtbereiche werden in der Praxis häufig nicht überlappen, wie 6 zeigt jedoch möglich.
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Im Gegensatz dazu ist in 6 nur die untere der beiden Sensoreinheiten 14 so am Fahrbahnrand 46 angeordnet wie jeweils eine der beiden Sensoreinheiten 14 in 5. Die obere Sensoreinheit 14 ist so angeordnet, dass die Winkelhalbierende des Sichtbereichsöffnungswinkels 42 nicht senkrecht auf der Längserstreckungsrichtung der Fahrspur 24 steht, des Weiteren ist der Sichtbereichsöffnungswinkel 42 bei dieser Sensoreinheit 14 größer. Dies hat zur Folge, dass es zu einer Überlappung 50 der beiden Sichtbereiche 40 der beiden Sensoreinheiten 14 kommt. Die Ausführungsbeispiele sollen zeigen, dass die jeweilige Sensoreinheit 14 nicht senkrecht zur Fahrspur 24 angeordnet sein muss, beispielsweise kann eine jeweilige Sensoreinheit 14 zur Fahrspur 24 gedreht sein, insbesondere in Abhängigkeit der zu messenden Daten und/oder lokaler Gegebenheiten.
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Die Sensoreinheiten 14 sind derart ausgerichtet, dass auf der Strecke, welche sich auf der Fahrspur 24 zwischen den beiden im Abstand 48 angeordneten Sensoreinheiten 14 kommt, eine vollflächige Umfeld Erfassung der Fahrspur 24 möglich ist. Die Überlappung 50 kann eine Erhöhung der Genauigkeit beziehungsweise der Auflösung der Messdaten dieses Ausschnitts des Fahrbahnbereichs 12 bewirken. Ferner kann die Überlappung 50 eine lückenlose Erkennung von Objekten ermöglichen, das heißt es kann eine Doppelerkennung vermieden werden, welche beispielsweise auftreten kann, wenn ein Fahrzeug sich mittig zwischen zwei Sensoreinheiten 14 befindet, sodass ein der Sensoreinheiten 14 ein Heck des Fahrzeugs und die andere der Sensoreinheiten 14 eine Front des Fahrzeugs erfasst.
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Je nach Anordnung der Sichtbereich 40 können Blindbereiche eliminiert und ein Sichtbereich des Fahrzeugs 22 praktisch unbegrenzt virtuell erweitert werden. Die eliminieren Blindbereiche können neben den Fahrspuren, einen Standstreifen und/oder angrenzende Randbereiche umfassen. Der Sichtbereich 40 der jeweiligen Sensoreinheiten 14 kann entsprechend der lokalen Gegebenheit, insbesondere in einem beliebigen Winkel relativ zur Fahrspur, ausgerichtet sein und/oder so angeordnet werden, dass eine vollflächige Abdeckung mit Überlappung 50 zu benachbarten Sensoreinheiten 14 entsteht. Dies kann je nach gewünschter Genauigkeit beziehungsweise einer Einschätzung einer Gefahrenstelle des Fahrbahnbereichs 12 variiert werden, ferner ist das eine Kostenfrage.
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7 zeigt eine schematische Darstellung der jeweiligen Sichtbereichs 40 mehrere Sensoreinheiten 14 und eines Sichtbereichs eines Fahrzeugsensors beziehungsweise einen Fahrzeugsichtbereich 52 des Fahrzeugs 22 in einer dritten beispielhaften Anordnung. Die Anordnung der einzelnen Sensoreinheiten 14 ist die gleiche in 5, auch sind die jeweiligen Sichtbereich 40 der jeweiligen Sensoreinheiten 14 gleich. Durch den Teilbereich 54 des Fahrbahnbereichs 12 ist angedeutet, dass die Anordnung der Sensoreinheiten 14 über die beiden unteren, analog zu 5, angeordneten Sensoreinheiten 14 hinausreicht und somit ein großer Fahrbahnbereich 12 durch das Sensorsystem 10 erfasst wird. Indem entfernt erfasste Messdaten, beispielsweise aus dem Teilbereich 54 an das Fahrzeug 22 übermittelt werden, wird der Sichtbereich praktisch virtuell erweitert. So kann beispielsweise das Fahrzeug 22 beziehungsweise dessen Benutzer auf eine Stausituation hingewiesen werden, wenn beispielsweise ein durch eine 5 km entfernt Sensoreinheit 14, erfasstes Stauende, insbesondere in Echtzeit, an das sich dem Stauende nähernden Fahrzeug 22 gemeldet werden kann. Dadurch kann das Fahrzeug 22 frühzeitig beispielsweise Maßnahmen einer kontrollierten Verlangsamung einleiten beziehungsweise durchführen. Das Sensorsystem 10 unterstützt damit die vorhandene Fahrzeugsensorik hinsichtlich einer Robustheit und stellt für sicherheitskritische Anwendungen weitere Redundanz bereit.
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8 zeigt eine schematische Darstellung einer direkten Kommunikation zwischen der jeweiligen Sensoreinheit 14 und dem Fahrzeug 22, wobei die Kommunikation zwischen Sensorsystem 10 und Fahrzeug 22 auf verschiedenen Wegen erfolgen kann. Eine erste Möglichkeit ist beispielsweise die direkte Kommunikation von Sensoreinheit 14 und Fahrzeug 22, insbesondere sobald sich das Fahrzeug 22 im jeweiligen Sichtbereich 40 der jeweiligen Sensoreinheit 14 befindet. Auf diese Weise können beispielsweise Informationen zu einem relativ Abstand des Fahrzeugs 22 zum Fahrbahnrand 46 übermittelt werden.
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9 zeigt eine schematische Darstellung einer direkten Kommunikation zwischen der Kommunikationseinrichtung 16 und dem Fahrzeug 22. Das Fahrzeug 22 kann sie mit der Kommunikationseinrichtung 16 austauschen, um beispielsweise Zugriff auf die in der Kommunikationseinrichtung 16 aggregierten Sensordaten und/oder durch die Verarbeitungseinrichtung 18 in der Kommunikationseinrichtung 16 bereitgestellten Daten, insbesondere die globale Verkehrssituationen, zu bekommen.
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10 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommunikation zwischen mehreren Sensoreinheiten 14.
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11 zeigt eine schematische Darstellung einer direkten Kommunikation zwischen der jeweiligen Sensoreinheit 14 und der Verarbeitungseinrichtung 18.
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12 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommunikation zwischen der jeweiligen Sensoreinheit 14 und der Verarbeitungseinrichtung 18 mittels der Kommunikationseinrichtung 16. Die lokale Aggregation der Daten durch die Verarbeitungseinrichtung 18 erfolgt, wie in 10, 11 und 12 zu sehen, beispielsweise über eine Verkettung der Sensoreinheiten 14 (10). Durch die Verkettung sind die Sensoreinheiten 14 zu einem gemeinsamen Kommunikationsnetz mittels kabelgebundener und/oder kabelloser Verbindung zwischen den jeweiligen Übertragungselemente 26 verbunden. Die Daten werden dabei, insbesondere mittels sogenanntem Hopping, zu der Kommunikationseinrichtung 16 weitergeleitet, welche wiederum mit der Verarbeitungseinrichtung 18 verbunden ist, wie 12 zeigt. 11 zeigt die Möglichkeit, dass eine direkte Kommunikation zwischen der jeweiligen Sensoreinheit 14 und der Verarbeitungseinrichtung 18 stattfindet, welche beispielsweise über Mobilfunk oder eine andere Funktechnik realisiert sein kann. Alternativ können auch mehr als zwei Sensoreinheiten 14 jeweils zu einem Subsystem 20 zusammengefasst sein, um eine Verbindung mit der Verarbeitungseinrichtung 18 über nur eine Sensoreinheit 14, welche damit als sogenanntes Gateway dient, und/oder über eine dedizierte Kommunikationseinrichtung 16 herzustellen.
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Die gezeigten Ausführungsformen des Sensorsystems 10 lassen neuartige Funktionalitäten zu, beispielsweise: verschiedenste Anwendungen zur Verkehrsüberwachung, insbesondere mit dem Ziel einer erhöhten Verkehrssicherheit, beispielweise Hinderniserkennung von verlorener Ladung, Erkennung liegengebliebener Fahrzeuge, Erfassung von globalen Verkehrszuständen und/oder Stauenden, Verkehrsstatistiken, Effizienzsteigerungen beziehungsweise Reduktion der Umweltbelastung durch gezielte Steuerung von zum Beispiel Lichtsignalen, Routenempfehlungen sowie Bereitstellung von für das autonome Fahren essenziellen Informationen.
