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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen eines Kraftfahrzeugs zu einer Station, die mehrere Durchfahrten zum Durchqueren der Station auf einer Fahrbahn aufweist, sowie ein Verfahren zum Wegführen des Kraftfahrzeugs von einer solchen Station. Die Erfindung betrifft außerdem eine zur Durchführung zumindest eines dieser Verfahren ausgeführte Vorrichtung.
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Es sind Stationen für Kraftfahrzeuge bekannt, die mehrere Durchfahrten zum Durchqueren der Station aufweisen. Eine solche Station kann beispielsweise eine Mautstation oder ein Fähranleger oder eine Tankstelle oder eine Schrankenanlage eines Parkraumes sein.
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An solchen Stationen stellt sich für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs häufig die Frage, welche der Durchfahrten für das Kraftfahrzeugs überhaupt geeignet sind, beispielsweise auf Grund von Höhenbeschränkungen oder Zahlungsmöglichkeiten. Außerdem stellt sich häufig die Frage, welche der geeigneten Durchfahrten sinnvollerweise genutzt werden soll, beispielsweise auf Grund von Fahrzeugschlangen oder anderen Hindernissen auf dem Weg zu der Station. Dies gilt entsprechend für ein autonomes Kraftfahrzeug.
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Aus der
US 8,060,303 B2 und der
JP 2009 031205 A2 sind Systeme bekannt, mittels denen ein Kraftfahrzeug zu einer geeigneten Durchfahrt einer Mautstation geführt werden kann. Diese Systeme basieren auf einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation (V2I = „Vehicle to Infrastructure“) oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V = „Vehicle to Vehicle“). Es ist daraus nicht bekannt, wie eine geeignete Trajektorie ermittelt wird, um zu der geeigneten Durchfahrt und davon weg zu gelangen.
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Aus der
JP 4090770 B2 ist ein weiteres Systeme bekannt, mittels dessen ein Kraftfahrzeug zu einer bestimmten Durchfahrt einer Mautstation geführt werden kann. Das System basiert auf magnetischen Markierungen, die in die Fahrbahn eingelassen sind. Durch Betätigung der zu einer Durchfahrt korrespondierenden Markierungen lässt sich das Kraftfahrzeug zu genau dieser Durchfahrt führen.
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Beispielsweise aus der
DE 10 2015 221 626 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Trajektorie zum Führung eines Fahrzeugs bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen angegebenen Gegenstände gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar.
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Dementsprechend wird ein Verfahren vorgeschlagen, zum Führen eines Kraftfahrzeugs zu einer Station, die mehrere Durchfahrten zum Durchqueren der Station auf einer Fahrbahn aufweist.
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Außerdem wird dementsprechend ein Verfahren vorgeschlagen, zum Führen eines Kraftfahrzeugs von einer Station weg, die auf einer Fahrbahn mehrere Durchfahrten zum Durchqueren der Station aufweist. Die Fahrbahn verengt sich dabei nach der Station auf weniger Fahrspuren als bei der Station.
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Außerdem wir dementsprechend eine Vorrichtung zur Durchführung zumindest eines dieser Verfahren vorgeschlagen.
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Ausgegangen wird von einem Kraftfahrzeug, das sich an eine Station mit mehrere Durchfahrten zum Durchqueren der Station annähert. Es wird nun genau eine Trajektorie ermittelt, die das Fahrzeug zu einer bestimmten und möglichst optimalen Durchfahrt der Station führt. Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Ermittlung in Abhängigkeit davon erfolgt, welche der Durchfahrten überhaupt für das Kraftfahrzeug geeignet sind und welche Hindernisse sich für das Kraftfahrzeug ergeben, um dorthin zu gelangen. Hierzu wird eine (begrenzte) Anzahl von geeigneten Trajektorien ermittelt, entlang derer das Kraftfahrzeug führbar ist, um zu der oder den geeigneten Durchfahrten zu gelangen. Es werden diejenigen Hindernisse für das Kraftfahrzeug erkannt, die im Bereich der ermittelten Trajektorien liegen und die somit einen Weg zu der oder den geeigneten Durchfahrten erschweren. Anhand dieser Informationen wird eine Bestimmte der ermittelten Trajektorie ausgewählt, die dann zum Führen des Kraftfahrzeugs dient.
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Das vorgeschlagene Verfahren weist also genau oder zumindest die folgenden Schritte auf:
- a) Erkennen zumindest einer Geeigneten der Durchfahrten der Station, die für das Kraftfahrzeug zum Durchqueren der Station geeignet ist.
- b) Ermitteln mehrerer Trajektorien zum Führen des Kraftfahrzeugs zu der zumindest einen geeigneten Durchfahrt.
- c) Erkennen von Hindernissen auf den mehreren Trajektorien.
- d) Auswählen einer der mehreren ermittelten Trajektorien in Abhängigkeit von der Anzahl und/oder Art der erkannten Hindernisse.
- e) Führen des Fahrzeugs entlang der ausgewählten Trajektorie.
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Unter einer solchen Station wird insbesondere eine Einrichtung auf der Fahrbahn verstanden, an der eine Vereinzelung der sich auf der Fahrbahn bewegenden Kraftfahrzeuge durchgeführt wird. Die Vereinzelung findet insbesondere zur Durchführung eines Bezahlvorganges statt. Für die Kraftfahrzeuge sind zum Durchqueren der Station die verschiedenen Durchfahrten vorgesehen. Bei den Durchfahrten werden die Kraftfahrzeuge insbesondere eingereiht und nacheinander abgefertigt. Jede der Durchfahrten der Station kann über eine eigene Fahrspur verfügen. Diese kann beispielsweise in Fahrtrichtung unmittelbar vor und nach der Station auf der Fahrbahn markiert sein. Jede der Durchfahrten der Station kann über eine Vereinzelungsanlage zur Regulierung des Durchfahrvorgangs verfügen, wie beispielsweise eine Schrankenanlage und/oder eine Lichtsignalanlage. Es ist allerdings auch möglich, dass auf solche Vereinzelungsanlagen bei zumindest einigen der Durchfahrten verzichtet wird. Insbesondere sind die einzelnen Durchfahrten der Station baulich voneinander getrennt, beispielsweise durch Leitplanken oder Wände. Insbesondere sind die Breiten der Durchfahrten so gewählt, dass darin lediglich ein Kraftfahrzeug Platz findet.
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Bei einer solchen Station handelt es sich insbesondere um eine Mautstation oder eine Zollstation oder einen Fähranleger oder eine Schrankenanlage eines Parkraumes, wie beispielsweise eines Parkplatzes oder Parkhauses. Solche Stationen können allerdings auch bei einer Tankstelle oder an anderen Orten vorgesehen sein, wo eine Vereinzelung des Verkehrsstroms erforderlich ist.
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Insbesondere weitet sich die Fahrbahn in Fahrtrichtung vor der Station von einer oder wenigen Fahrspuren auf mehrere Fahrspuren der Station auf, die dann zu den einzelnen Durchfahrten führen. Insbesondere verengt sich die Fahrbahn in Fahrtrichtung nach der Station von den mehreren Durchfahrten der Station auf eine oder weniger Fahrspuren. Insbesondere befinden sich im Bereich der Aufweitung und/oder Verengung der Fahrbahn keine Fahrbahnmarkierungen zwischen den einzelnen Fahrspuren.
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Zum Erkennen der zumindest einen geeigneten Durchfahrt können Schilder oder Anzeigetafeln dienen, die in Fahrtrichtung vor der Station an der Fahrbahn und/oder unmittelbar an der Station angeordnet sind. Das Erkennen kann also mittels einer geeigneten Sensorvorrichtung erfolgen. Dies kann insbesondere ein bildgebendes System sein, wie beispielsweise ein Kamerasystem. Alternativ oder zusätzlich kann dies ein LIDAR-System (LIDAR = „light detection and ranging“) sein. Alternativ oder zusätzlich kann dies ein RADAR-System (RADAR = „radio detection and ranging“) sein. Die Sensorvorrichtung kann also genau einen solchen Sensor umfassen, wie insbesondere eine bildgebende Kamera oder ein LIDAR-Gerät oder ein RADAR-Gerät. Die Sensorvorrichtung kann also stattdessen auch mehrere einzelne solcher Sensoren umfassen. Die dann von den mehreren Sensoren im Einzelnen bereitgestellten Daten können dann zusammengeführt werden, beispielsweise um ein umfassendes Bild der Umgebung zu erhalten.
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Alternativ oder zusätzlich können Informationen über die Station verwendet werden, die in einer Datenbank für das Kraftfahrzeug gespeichert sind und die daraus bereitgestellt werden. Hierbei kann es sich um Informationen eines Navigationssystems handeln. Die Informationen können an Bord des Kraftfahrzeugs gespeichert sein oder außerhalb. Alternativ oder zusätzlich können die Informationen von einer Infrastruktur an der Fahrbahn, beispielsweise von der Station selbst, an das Kraftfahrzeug per Datenübertragung übersendet werden (V21-Kommunikation) und/oder von anderen Kraftfahrzeugen an das Kraftfahrzeug per Datenübertragung übersendet werden (V2V-Kommunikation).
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Das Erkennen der zumindest einen geeigneten Durchfahrt (Schritt a) erfolgt bevorzugt anhand zumindest eines Parameters. Solche Parameter können insbesondere sein:
- • eine Abmessung des Kraftfahrzeugs, wie insbesondere eine Höhe und/oder eine Breite des Kraftfahrzeugs (beispielsweise wenn Durchfahrten nur bestimmte Abmessungen von Kraftfahrzeugen erlauben),
- • ein Gewicht des Kraftfahrzeugs, wie insbesondere ein zulässiges Gesamtgewicht oder ein tatsächliches Gesamtgewicht oder eine Achslast (beispielsweise wenn Durchfahrten nur bestimmte Gewichte von Kraftfahrzeugen erlauben),
- • ein Typ des Kraftfahrzeugs, wie insbesondere ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Omnibus oder Zweirad (beispielsweise wenn Durchfahrten nur bestimmte Typen an Kraftfahrzeugen erlauben),
- • ein jeweiliger Öffnungszustand (Öffnungszeiten) der Durchfahrten,
- • eine Zahlungsmöglichkeit des Kraftfahrzeugs und/oder der Durchfahrten, wie beispielsweise die Möglichkeit zur elektronischen Bezahlung oder mittels eines ETC-Systems (ETC = „electronic toll collection“) (beispielsweise wenn Durchfahrten nur bestimmte Zahlungsmöglichkeiten erlauben),
- • eine dem Kraftfahrzeug übermittelte Länge einer Warteschlange an den Durchfahrten und/oder eine dem Kraftfahrzeug übermittelte Wartezeit an den Durchfahrten,
- • eine Schadstoffklasse oder eine Antriebsarten des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug (beispielsweise wenn Durchfahrten nur bestimmte Schadstoffklassen oder Antriebsarten von Kraftfahrzeugen erlauben).
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Es können anstelle oder neben diesen Parametern bedarfsweise noch weitere, hier nicht explizit genannte Parameter herangezogen werden, um die zumindest eine geeignete Durchfahrt für das Kraftfahrzeug zu erkennen.
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Das Erkennen der zumindest einen geeigneten Durchfahrt kann in mehreren Unterschritten erfolgen, wie beispielsweise Erfassen aller erfassbaren Durchfahrten der Station, beispielsweise mittels der Sensorvorrichtung, und Ermitteln derjenigen der erfassten Durchfahrten, die für das Kraftfahrzeug geeignet sind. Dieses Ermitteln kann mittels einer Ermittlungsvorrichtung erfolgen. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein dazu ausgebildetes Steuergerät oder eine andere Art von dazu ausgebildetem Computer mit entsprechender Software.
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Wenn zumindest eine geeignete Durchfahrt für das Kraftfahrzeug erkannt wurde, werden (Schritt b) mehrere Trajektorien ermittelt, die alle zu dieser zumindest einen geeigneten Durchfahrt führen. Insbesondere wird nur eine begrenzte Anzahl an solchen Trajektorien ermittelt. Falls mehrere geeignete Durchfahrten erkannt wurden, kann entweder genau eine Trajektorie für jede geeignete Durchfahrt ermittelt werden oder es können mehrere Trajektorien für jede geeignete Durchfahrt ermittelt werden.
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Die Trajektorien führen jeweils zu der geeigneten Durchfahrt (wenn nur eine erkannt wurde) oder zu einer der geeigneten Durchfahrten (wenn mehrere erkannt wurden). Ausgangspunkt der Trajektorien bildet bevorzugt eine aktuelle Position des Fahrzeugs auf der Fahrbahn. Die Trajektorien führen dann also jeweils von der aktuellen Position des Fahrzeugs zu einer spezifischen geeigneten Durchfahrt.
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Insbesondere werden nur geeignete Trajektorien ermittelt, um das Kraftfahrzeug zu der jeweiligen Durchfahrt zu führen. Somit können unsinnige Trajektorien oder Trajektorien, die absehbar mit einem unzulässig großen Umweg verbunden sind, ausgeschlossen werden.
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Bei der Ermittlung der Trajektorien können eine oder mehrere bestimmte Randbedingungen berücksichtigt werden. Somit kann sichergestellt werden, dass nur geeignete Trajektorien für das Kraftfahrzeug ermittelt werden. Solche Randbedingungen sind insbesondere:
- • Fahrbahnmarkierungen; diese können beispielsweise von dem Kraftfahrzeug selbst erkannt werden oder in der Datenbank gespeichert sein,
- • Fahrbahnbegrenzungen; diese können beispielsweise von dem Kraftfahrzeug selbst erkannt werden oder in der Datenbank gespeichert sein,
- • Fahrzeugparameter, wie insbesondere ein maximaler Wendekreis und/oder eine maximal zulässige Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs,
- • eine maximale Zeitdauer, die das Kraftfahrzeug maximal benötigen soll, um die Trajektorie zurückzulegen,
- • eine maximale Länge, die die Trajektorie aufweisen darf.
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Es können neben diesen Randbedingungen bedarfsweise andere oder noch weitere, hier nicht explizit genannte Randbedingungen herangezogen werden, um die Trajektorien für zu ermitteln.
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Unter einer solchen Trajektorie wird ein Pfad oder eine Bahnkurve verstanden, die zum Führen des Kraftfahrzeugs geeignet ist, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der gewählten Randbedingungen. Sie führt demnach von einer Position, wie insbesondere der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs, zu einem Endpunkt, wie insbesondere der Durchfahrt. Die Trajektorie kann als Aneinanderreihung von SollPositionen aufgefasst werden, die das Kraftfahrzeug einnehmen soll, um zu dem gewünschten Endpunkt zu gelangen. Die Trajektorie bedingt somit beispielsweise einen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs während es die Trajektorie abfährt. Die Vorgehensweise zur Ermittlung einer geeigneten Trajektorie für ein Kraftfahrzeug ist an sich bereits bekannt, beispielsweise aus dem eingangs genannten Stand der Technik.
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Es werden (Schritt c) Hindernisse auf den mehrerer Trajektorien erkannt. Als ein solches Hindernis wird insbesondere ein Objekt angesehen, das sich (offenbar) auf der Trajektorie befindet und das verhindert, dass das Kraftfahrzeug entlang der Trajektorie geführt werden kann. Als Hindernis werden beispielsweise ein anderes Kraftfahrzeug oder eine Person oder eine Absperrung angesehen. Zur Erkennen der Hindernisse werden insbesondere in Gänze oder zumindest teilweise dieselben Mittel eingesetzt, wie zum Erkennen der zumindest einen geeigneten Durchfahrt. Dies sind also insbesondere die Sensorvorrichtung und/oder die bereitgestellten Informationen über die Station. Das Ergebnis dieses Schrittes kann auch sein, dass kein oder genau ein Hindernis auf einer oder mehreren oder allen der ermittelten Trajektorien erkannt wurde.
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Dies (Schritt c) umfasst insbesondere auch die Erkennung einer Art des jeweiligen Hindernisses, auch Typisierung der Hindernisse genannt. Den an sich bereits erkannten Hindernissen wird dann also anhand von vorgegebenen Bedingungen eine bestimmte Hindernisart zugeordnet. Dies erfolgt insbesondere durch eine Auswertung der Informationen von der Sensorvorrichtung und/oder der bereitgestellten Informationen der Datenbank mittels der bereits genannten Ermittlungsvorrichtung.
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Beispielsweise kann somit zwischen einem stationären Hindernis, beispielsweise einer festen Absperrung oder einem stehenden Kraftfahrzeug, sowie einem mobilen Hindernis, beispielsweise einem fahrenden Kraftfahrzeug oder einer sich bewegenden Person, unterschieden werden. Somit kann eine sich fortbewegende Schlange von Kraftfahrzeugen von einer sich nicht bewegenden Schlange von Kraftfahrzeugen unterschieden werden. Ebenso ist es möglich, die Hindernisse nach ihrer jeweiligen Eigengeschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung zu unterscheiden, also entsprechenden Hindernisarten zuzuordnen. Wenn das Hindernis als Kraftfahrzeug identifiziert wurde, kann auch eine Zuordnung des Typs des Kraftfahrzeugs erfolgen, also beispielsweise eine Zuordnung als Personenkraftwagen oder als Lastkraftwagen oder als Omnibus oder als Zweirad.
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Es wird (Schritt d) genau eine der mehreren ermittelten Trajektorien ausgewählt. Dies erfolgt in Abhängigkeit von der Anzahl der erkannten Hindernisse und/oder von der Art der erkannten Hindernisse. Demnach kann zur Auswahl der Trajektorie im einfachsten Fall die Anzahl der Hindernisse herangezogen werden. Dann wird also diejenige der Trajektorien ausgewählt, die die wenigsten Hindernisse aufweist. Es wird dann davon ausgegangen, dass diese Trajektorie das Kraftfahrzeug am besten zu der jeweiligen Durchfahrt führt. Eine verbesserte Auswahl findet dann statt, wenn neben der Anzahl auch die Art der Hindernisse berücksichtigt wird. Somit kann beispielsweise eine Trajektorie gewählt werden, die eine sich schnell bewegende Warteschlange großer Länge aufweist, anstatt einer Trajektorie, die eine unbewegte kurze Warteschlange aufweist. Ebenso kann eine Trajektorie gewählt werden, die zwar einen kleinen Umweg aufweist, die jedoch auf Grund der darauf befindlichen Fahrzeugtypen ein schnelleres Durchkommen zu der zumindest einen geeigneten Durchfahrt erwarten lässt.
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Sofern auf keiner der ermittelten Trajektorien ein Hindernis erkannt wurde, oder sofern dieselbe Anzahl/Art an Hindernissen auf den Trajektorien erkannt wurde, kann beispielsweise die kürzeste Trajektorie ausgewählt werden oder diejenige Trajektorie, die voraussichtlich in kürzester Zeit zu der zumindest einen geeigneten Durchfahrt führt.
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Die Auswahl der Trajektorie aus den mehreren ermittelten Trajektorien erfolgt insbesondere in einem künstlichen neuronalen Netzwerk der Ermittlungsvorrichtung. Dieses hat den Vorteil, dass es selbstlernend ist und somit mit zunehmender Erfahrung bessere Ergebnisse liefert.
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Es erfolgt (Schritt e) das Führen des Kraftfahrzeugs entlang der ausgewählten Trajektorie. Dies kann umfassen, dass entsprechende Signale ausgegeben werden, beispielsweise an Aktoren des Kraftfahrzeugs. Dadurch ist das Kraftfahrzeug zumindest teilweise autonom entlang der Trajektorie führbar. Alternativ dazu kann das Führen auch lediglich ein Anleiten eines Fahrers des Kraftfahrzeugs entlang der Trajektorie sein. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass dem Fahrer entsprechende Signale optisch oder akustisch übermittelt werden. Somit kann beispielsweise die ausgewählte Trajektorie auf einem Bildschirm für den Fahrer angezeigt werden, damit dieser sie selbst abfahren kann. Insbesondere dienen die Signale zur Betätigung einer Lenkung des Kraftfahrzeugs. Außerdem können die Signale zur Betätigung eines Traktionsmotors des Kraftfahrzeugs dienen.
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Durch diese Vorgehensweise kann ein einfaches und sicheres Führen des Kraftfahrzeugs zu einer der für das Kraftfahrzeug geeigneten Durchfahrten der Station erfolgen.
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Bevorzugt findet vorab (vor Schritt a) ein Abgleich zwischen den erkannten Durchfahrten der Station und erwarteten Durchfahrten der Station statt. Die erwarteten Durchfahrten sind hierbei solche Durchfahrten, die das Kraftfahrzeug (insbesondere die Ermittlungsvorrichtung) bereits kennt, bevor es die Durchfahrten selbst erkennt. Das Wissen zu den erwarteten Durchfahrten kann insbesondere in den von der Datenbank bereitgestellten Informationen vorliegen. Da sich bei solchen Stationen stets Änderungen ergeben können, beispielsweise durch Umbaumaßnahmen, ist es von Vorteil, wenn ein solcher Abgleich stattfindet. Im Rahmen dieses Abgleichs kann die Datenbank mit den erkannten Durchfahrten aktualisiert werden, falls sich Abweichungen dazu ergeben.
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Der Abgleich beinhaltet insbesondere eine Zuordnung der erkannten Durchfahrten zu den erwarteten Durchfahrten. Somit können von der Datenbank bereitgestellte spezifische Informationen zu den einzelnen Durchfahrten den bereits erkannten Durchfahrten jeweils zugewiesen werden. Somit können erkannte Informationen für die Durchfahrten mit den bereitgestellten Informationen der Datenbank ergänzt oder komplettiert werden. Dies ist dann besonders von Vorteil, wenn nicht alle zum Durchqueren der Station notwendigen Informationen an den einzelnen Durchfahrten selbst erkennbar sind, beispielsweise wegen schlechter Sichtverhältnisse oder auf Grund einer Verdeckung durch Hindernisse. In diesem Fall können die fehlenden (nicht erkannten) Informationen durch die bereitgestellten Informationen aus der Datenbank ergänzt oder komplettiert werden.
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Das Verfahren kann zu einem beliebigen geeigneten Zeitpunkt gestartet werden. Beispielsweise kann es in einem vorbestimmten Abstand in Fahrtrichtung vor der Station gestartet werden. Das Verfahren kann auch beim Erkennen einer bestimmten Markierung an oder auf der Fahrbahn vor der Station gestartet werden. Das Verfahren kann auch dann gestartet werden, wenn zumindest eine oder mehrere der Durchfahrten der Station erkannt wurden.
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Wie bereits erläutert, kann sich in Fahrtrichtung hinter der Station die Fahrbahn wieder verengen. Die Anzahl der Fahrspuren nimmt somit auf weniger Fahrspuren als unmittelbar bei der Station ab. Demnach ist die Anzahl der weiterführenden Fahrspuren geringer als die Anzahl der Durchfahrten der Station. Dies kann auch bedeuten, dass nur eine einzige weiterführende Fahrspur vorhanden ist. Dementsprechend muss der Verkehrsstrom zu der oder den weiterführenden Fahrspuren kanalisiert werden. Auch dies stellt eine Problemstellung dar. Diese Problemstellung kann unabhängig von der Problemstellung sein, wie das Kraftfahrzeug zu einer der geeigneten Durchfahrten durch die Station geführt wird. Beide Problemstellungen werden bei den hier vorgeschlagenen Verfahren analog zueinander gelöst.
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Bevorzugt sieht die vorgeschlagene Lösung zum Führen des Kraftfahrzeugs weg von der Station also vor, dass das Kraftfahrzeug mittels einer weiteren Trajektorie zu einer geeigneten weiterführenden Fahrspur geführt wird. Diese weiterführende Fahrspur führt das Kraftfahrzeug also nach dem Durchqueren der Durchführung der Station wieder von der Station weg.
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Das entsprechende Verfahren sieht demnach vor, dass sich die Fahrbahn in Fahrtrichtung nach der Station auf weniger Fahrspuren als bei der Station verengt. Das Verfahren sieht nun genau oder zumindest die folgenden Schritte vor:
- f) Erkennen zumindest einer geeigneten weiterführenden Fahrspur, die für das Kraftfahrzeug zum Weitefahren nach der Station geeignet ist,
- g) Ermitteln mehrerer weiterführenden Trajektorien zum Führen des Kraftfahrzeugs zu der zumindest einen geeigneten weiterführenden Fahrspur,
- h) Erkennen von Hindernissen auf den mehrerer weiterführenden Trajektorien,
- i) Auswählen einer der mehreren weiterführenden Trajektorien in Abhängigkeit von der Anzahl und/oder Art der erkannten Hindernisse,
- j) Führen des Fahrzeugs entlang der ausgewählten Trajektorie.
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Die vorliegenden Erläuterungen zu den Schritten a) bis e) gelten entsprechend für die Schritte f) bis j). Analog zum Schritt a) können also auch beim Schritt f) bestimmte Parameter berücksichtig werden. In diesem Fall sind dies Parameter der weiterführenden Fahrspuren. Beispielsweise kann somit berücksichtigt werden, dass manche Fahrspuren nur für bestimmte Kraftfahrzeuge vorgesehen sind, wie beispielsweise solche mit einer Fahrgemeinschaft, oder nur für spezifische Kraftfahrzeugtypen vorgesehen sind, wie beispielsweise Sonderfahrstreifen für Omnibusse oder Taxen oder Elektrofahrzeuge.
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Prinzipiell kann das Verfahren zum Führen des Kraftfahrzeugs hin zu der geeigneten weiterführenden Fahrspur (also weg von der Station) unabhängig oder als Ergänzung zu dem Verfahren zum Führen des Fahrzeugs hin zu der Durchfahrt der Station (also hin zu der Station) durchgeführt werden.
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In einer Weiterbildung der Verfahren werden diese in bestimmten Zeitabständen (also zeitabhängig) oder laufend oder zu bestimmten Zeitpunkten (also ereignisabhängig) erneut durchgeführt. Dies umfasst, dass lediglich bestimmte Schritte der Verfahren erneut durchgeführt werden. Dies können insbesondere die Schritte b) bis e) sein (vor Durchqueren der Station) beziehungsweise die Schritte g) bis j) sein (nach Durchqueren der Station). Hierdurch kann das Kraftfahrzeug auf unvorhergesehene Situationen reagieren. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, wenn ein sich vorher bewegendes Hindernis plötzlich stehen bleibt, oder wenn eine vorher geöffnete Durchfahrt plötzlich geschlossen wird.
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Vorgeschlagen wird auch die Vorrichtung die zur Durchführung zumindest eines der vorgeschlagenen Verfahren ausgebildet ist. Hierzu weist die Vorrichtung zumindest die Sensorvorrichtung und die Ermittlungsvorrichtung auf. Dazu kann gelten:
- • Die Ermittlungsvorrichtung und die Sensorvorrichtung sind dazu ausgebildet, zumindest die Geeignete der Durchfahrten zu erkennen, die für das Kraftfahrzeug zum Durchqueren der Station geeignet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Ermittlungsvorrichtung und die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet sein, die zumindest eine Geeignete der weiterführen Fahrspuren für das Kraftfahrzeug nach der Station zu erkennen.
- • Die Ermittlungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die mehreren Trajektorien zum Führen des Kraftfahrzeugs zu der zumindest einen geeigneten Durchfahrt zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Ermittlungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, die mehreren Trajektorien zum Führen des Kraftfahrzeugs zu der zumindest einen geeigneten weiterführen Fahrspur zu ermitteln.
- • Die Ermittlungsvorrichtung und die Sensorvorrichtung sind dazu ausgebildet, die Hindernisse auf den mehreren Trajektorien zu erkennen.
- • Die Ermittlungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die eine der mehreren Trajektorien in Abhängigkeit von der Anzahl und/oder Art der erkannten Hindernisse auszuwählen.
- • Die Ermittlungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die Signale auszusenden, mittels derer das Kraftfahrzeug entlang der ausgewählten Trajektorie führbar ist.
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In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist zumindest eine, vorzugsweise sind jedoch beide von Ermittlungsvorrichtung und Sensorvorrichtung zur Anordnung an dem Kraftfahrzeug ausgebildet. Dementsprechend kann dann das Kraftfahrzeug das Ermittlungsvorrichtung und/oder die Sensorvorrichtung aufweisen. Wenn das Kraftfahrzeug beide aufweist, kann das Kraftfahrzeug vollkommen selbständig die Trajektorie ermitteln und auswählen, mittels derer es zu der Station und davon weg geführt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Kraftfahrzeug vollständig autonom agieren kann, um die Station zu durchqueren.
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Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass zumindest eine, vorzugsweise jedoch beide von Ermittlungsvorrichtung und Sensorvorrichtung zur Anordnung an der Station oder im Bereich der Station ausgebildet sind. Dementsprechend kann dann die Station die Ermittlungsvorrichtung und/oder die Sensorvorrichtung aufweisen. Wenn diese beide aufweist, kann die Station vollkommen selbständig die Trajektorie ermitteln und auswählen, mittels derer es das Kraftfahrzeug zu der Station und davon weg geführt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Station die Trajektorien unterschiedlicher Kraftfahrzeuge miteinander in Einklang bringen kann.
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Sofern eines von Ermittlungsvorrichtung und Sensorvorrichtung an der Station angeordnet ist und das andere von Ermittlungsvorrichtung und Sensorvorrichtung an dem Kraftfahrzeug, ist eine Einrichtung zur Datenverbindung zwischen diesen beiden Mitteln vorgesehen. Über diese Datenverbindung erfolgt dann der entsprechende Informationsaustausch.
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Wie bereits oben angemerkt, weist die Ermittlungsvorrichtung bevorzugt ein künstliches neuronales Netzwerk auf, das zumindest zur Auswahl der einen aus den mehreren ermittelten Trajektorien dient.
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Die Erfindung kann sich auch auf ein Computerprogrammprodukt mit Befehlen beziehen, das das vorgeschlagene Verfahren ausführt, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Recheneinheit, wie beispielsweise auf einem Computer oder Mikrocontroller, ausgeführt wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur (1) näher erläutert, aus der weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind.
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine Station 1, wie insbesondere einer Mautstation. Die Station befindet sich auf einer Fahrbahn 2 für Kraftfahrzeuge 4, 4A. Die Station 1 verfügt über mehrere Durchfahrten 3 auf der Fahrbahn 2. Diese dienen für die Kraftfahrzeuge 4, 4A zum Durchqueren der Station 1. In 1 sind der Übersicht halber nicht alle Kraftfahrzeuge mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Die Durchfahrten 3 sind beispielhaft mit den Buchstaben A, B, C, D markiert, um sie im Folgenden einfacher auseinanderhalten zu können. Die Kraftfahrzeuge 4, 4A werden an den Durchfahrten 3 bevorzugt vereinzelt. Dazu kann eine entsprechende Vereinzelungsanlage an zumindest einer oder einigen der Durchfahrten 3 vorgesehen sein. Hierdurch kann ein Bezahlvorgang für die Kraftfahrzeuge 4, 4A an der Station vereinfacht werden.
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In Fahrtrichtung 5 vor der Station ist ein Aufweitungsbereich 6 vorgesehen, in dem sich die Fahrbahn 2 von wenigen (hier beispielsweise zwei) Fahrspuren hin zu den Durchfahrten 3 (hier beispielsweise vier) aufweitet. In Fahrtrichtung 5 nach der Station ist ein Verengungsbereich 7 vorgesehen, in dem sich die Fahrbahn 2 von den Durchfahrten 3 hin zu weniger weiterführenden Fahrspuren (hier beispielsweise wieder zwei) verengt. Im Bereich der Station 1 ist für jede der Durchfahrten 3 eine eigene Fahrspur vorgesehen. Die Fahrspuren sind auf der Fahrbahn 2 markiert, sodass diese für die Fahrzeuge 4, 4A erkennbar sind. Insbesondere im Bereich des Aufweitungsbereichs 6 und des Verengungsbereich 7 kann es vorkommen, dass keine Fahrbahnmarkierungen vorhanden sind, wie in 1 gezeigt.
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Die Durchfahrten 3 weisen jeweils spezifische Parameter auf, die zu berücksichtigen sind, wenn die Kraftfahrzeuge 4, 4A die Durchfahrten 3 durchquert möchten. Insbesondere weisen die Durchfahrten 3 jeweils einen bestimmten Öffnungszustand auf (offen oder geschlossen); und/oder es sind nur bestimmte Zahlungsmöglichkeiten bei den Durchfahrten 3 jeweils vorgesehen (beispielsweise nur für eine Bezahlung per ETC = „electronic toll collection“); und/oder die Durchfahrten 3 sind jeweils nur für bestimmte Kraftfahrzeugtypen vorgesehen (beispielsweise nur für Personenkraftwagen oder nur für Lastkraftwagen).
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Vorliegend sind beispielhaft die Durchfahren A, C, D geöffnet. Durchfahrt B ist geschlossen. Durchfahrten A und C sind nur zum Durchqueren von Personenkraftwagen ausgeführt. Lastkraftwagen dürfen demnach die Durchfahrten A und C nicht benutzen. Durchfahrt D erlaubt ausschließlich eine Bezahlung per ETC. Die Durchfahrten 3 können auch andere oder weitere Parameter aufweisen, die entsprechend zu berücksichtigen sind.
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1 zeigt auch ein Kraftfahrzeug 4A das gerade im Begriff ist, die Station 1 zu durchqueren, im Folgenden auch Ego-Fahrzeug 4A genannt. An Ego-Fahrzeug 4A wird im Folgenden exemplarisch erläutert, wie die vorgeschlagene Vorgehensweise zum Durchqueren der Station 1 ausgeführt kann.
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Das Ego-Fahrzeug 4A kann zumindest teilautonom betrieben werden, insbesondere kann es selbständig die Station 1 durchqueren, also ohne einen Eingriff durch einen Fahrer des Ego-Fahrzeugs 4A. Hierzu verfügt das Ego-Fahrzeug 4A über eine Sensorvorrichtung 8 und eine Ermittlungsvorrichtung 9. Die Sensorvorrichtung 8 ist mit der Ermittlungsvorrichtung 9 gekoppelt, sodass diese Informationen austauschen können. Beispielhaft ist ein Erfassungsbereich 8A der Sensorvorrichtung 8 in 1 eingezeichnet.
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Die Sensorvorrichtung 8 und die Ermittlungsvorrichtung 9 sind dazu ausgebildet, Informationen von der Station 1 zu erkennen oder zu erhalten und entsprechend zu deuten. Dies sind insbesondere Informationen zu den Parametern der einzelnen Durchfahrten 3. Diese können beispielsweise in Form von Schildern an der Station 1 selbst oder an der Fahrbahn 2 angeordnet sein und/oder von einer Datenbank bereitgestellt werden. Außerdem sind sie dazu ausgebildet, Informationen zu Hindernissen im Umfeld des Ego-Fahrzeugs 4A zu erkennen und entsprechend zu deuten. Solche Hindernisse können beispielsweise andere Kraftfahrzeuge 4 oder Absperrungen 10 sein. Außerdem sind sie bevorzugt auch dazu ausgebildet, die Fahrbahnen im Umfeld des Ego-Fahrzeugs 4A zu erkennen und entsprechend zu deuten.
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Die besagte Datenbank kann sich an Bord des Ego-Fahrzeugs 4A befinden oder außerhalb. Auch kann sich nur ein Teil der Datenbank an Bord des Ego-Fahrzeugs 4A befinden und ein anderer Teil außerhalb. Die Datenbank kann Teil der Ermittlungsvorrichtung 9 sein. Die Datenbank kann sich in einem Rechenzentrum außerhalb des Ego-Fahrzeugs 4A befinden, mit dem die Ermittlungsvorrichtung 9 dann per Datenübertragung gekoppelt ist.
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Damit das Ego-Fahrzeug 4A zur der Station 1 geführt wird, erfolgen folgende Schritte:
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 und die Sensorvorrichtung 8 erkennen anhand der bekannten und/oder erkannten Parameter der Durchfahrten 3 zumindest eine Geeignete der Durchfahrten 3. Diese ist für das Ego-Fahrzeug 4A zum Durchqueren der Station 1 grundlegend geeignet. Vorliegend sind dies beispielhaft die Durchfahrten A und C.
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 ermittelt mehrere geeignete Trajektorien 11, 11A zum Führen des Ego-Fahrzeugs 4A zu diesen geeigneten Durchfahrten 3. In 1 sind diese Trajektorien 11, 11A in gepunkteten und gestrichelten Linien eingezeichnet. Diese Ermittlung der Trajektorien 11, 11A erfolgt bevorzugt unter Berücksichtigung zumindest einer oder einigen der vorgenannten Randbedingungen.
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 und die Sensorvorrichtung 8 erkennen die sich auf den ermittelten Trajektorien 11, 11A befindlichen Hindernisse 4, 10. Die Ermittlungsvorrichtung 9 ordnet die Hindernisse 4, 10 einer bestimmten Hindernisart zu.
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 wählt genau eine der mehreren Trajektorien 11, 11A in Abhängigkeit von der Anzahl und der Art der erkannten Hindernisse 4, 10 aus. In 1 ist dies die in gestrichelter Linie eingezeichnete Trajektorie 11A. Diese führt in dem gezeigten Beispiel zur Durchfahrt A.
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 senden Signale an Aktoren des Ego-Fahrzeugs 4A aus, beispielsweise an eine Lenkung und einen Traktionsmotor. Dadurch wird das Ego-Fahrzeug 4A entlang der ausgewählten Trajektorie 11A zu der entsprechenden Durchfahrt A geführt.
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Nachdem das Ego-Fahrzeug 4A die entsprechende Durchfahrt 3 durchquert hat, kann es auch zu einer der weiterführenden Fahrspuren geführt werden. Dies wird durch den Verengungsbereich 7 erschwert. In 1 sind die weiterführenden Fahrspuren beispielhaft mit X und Y markiert.
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Es wird nun vorgeschlagen, dass das Ego-Fahrzeug 4A analog zu der oben aufgeführten Vorgehensweise zum Führen des Fahrzeugs hin zu den Durchfahrten 3 nun auch zu einer der geeigneten weiterführenden Fahrspur X, Y geführt wird. Dies erfolgt bevorzugt ebenfalls mit den zur Verfügung stehenden Mitteln 8, 9. Hierbei finden also folgende Schritte statt:
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 und die Sensorvorrichtung 8 erkennen anhand bekannter und/oder erkannter Parameter zumindest eine Geeignete der weiterführenden Fahrspuren X, Y. Diese ist für das Ego-Fahrzeug 4A zum Befahren grundlegend geeignet. Vorliegend sind dies beispielhaft beide Fahrspuren X und Y.
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 ermittelt mehrere geeignete Trajektorien 11, 11A zum Führen des Ego-Fahrzeug 4A zu diesen geeigneten weiterführenden Fahrspuren X, Y. Diese Ermittlung der Trajektorien 11, 11A erfolgt ebenfalls bevorzugt unter Berücksichtigung zumindest einer oder einigen der vorgenannten Randbedingungen.
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 und die Sensorvorrichtung 8 erkennen die sich auf den ermittelten Trajektorien 11, 11A befindlichen Hindernisse 4 und 10. Die Ermittlungsvorrichtung 9 ordnet auch hier die Hindernisse 4, 10 einer bestimmten Hindernisart zu.
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 wählt genau eine (Trajektorie 11A) der mehreren Trajektorien 11, 11A in Abhängigkeit von der Anzahl und der Art der erkannten Hindernisse 4, 10 aus. Diese ausgewählte Trajektorie 11A führt in dem gezeigten Beispiel zur weiterführenden Fahrspur X.
- • Die Ermittlungsvorrichtung 9 senden Signale an Aktoren des Ego-Fahrzeugs 4A aus, beispielsweise an die Lenkung und einen Traktionsmotor. Dadurch wird das Ego-Fahrzeug 4A entlang der ausgewählten Trajektorie 11A zu der entsprechenden weiterführenden Fahrspur X geführt.
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Diese Vorgehensweise zum Führen des Kraftfahrzeugs 4, 4A zu einer der weiterführenden Fahrspuren X, Y kann zusätzlich oder alternativ zu der Vorgehensweise zum Führen des Kraftfahrzeugs 4, 4A zu einer der Durchfahrten 3 der Station 1 erfolgen.
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Somit werden einfache Möglichkeiten bereitgestellt, mit der ein Kraftfahrzeug 4, 4A zu einer bestimmten der Durchfahrten 3 einer solchen Station 1 hingeführt werden kann und auch wieder davon weggeführt werden kann.
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Um auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren zu können, können die erläuterten Vorgehensweisen bedarfsweise wiederholt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Station
- 2
- Fahrbahn
- 3
- Durchfahrten
- 4
- Kraftfahrzeug, Hindernis
- 4A
- Ego-Fahrzeug
- 5
- vorgesehene Fahrtrichtung
- 6
- Aufweitungsbereich
- 7
- Verengungsbereich
- 8
- Sensorvorrichtung
- 8A
- Erfassungsbereich
- 9
- Ermittlungsvorrichtung
- 10
- Absperrung, Hindernis
- 11
- ermittelte Trajektorien
- 11A
- ausgewählte Trajektorie
- A
- Durchfahrt
- B
- Durchfahrt
- C
- Durchfahrt
- D
- Durchfahrt
- X
- Fahrspur
- Y
- Fahrspur
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8060303 B2 [0004]
- JP 2009031205 A2 [0004]
- JP 4090770 B2 [0005]
- DE 102015221626 A1 [0006]
