DE102018119469A1

DE102018119469A1 - System und verfahren zur verbesserten hinderniserkennung unter verwendung eines v2x-kommunikationssystems

Info

Publication number: DE102018119469A1
Application number: DE102018119469.2A
Authority: DE
Inventors: Eilon Riess; Tal Philosof; Yohay Buchbut
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2019-02-14
Also published as: US20190049992A1; US10613547B2; CN109387211A

Abstract

Ein System und Verfahren wird für die gemeinsame Fahrzeuge-zu-allen-(V2X)-Kommunikationen gelehrt, um die Fahrleistung in einer heterogenen Fähigkeitsumgebung durch das Teilen von Fähigkeiten zwischen verschiedenen Fahrzeugen sowohl in autonomen als auch in nicht autonomen Fahrzeugen zu verbessern. Insbesondere sind das System und das Verfahren in der Lage, benachbarte Verkehrsteilnehmer zu lokalisieren und den Standort, die Geschwindigkeit und die Richtung des benachbarten Verkehrsteilnehmers über die V2X-Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern zu teilen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeuge, die durch automatisierte Antriebssysteme gesteuert werden, insbesondere jene, die konfiguriert sind, um die Fahrzeuglenkung, die Beschleunigung und das Bremsen während eines Antriebszyklus ohne menschliches Eingreifen automatisch zu steuern. Insbesondere lehrt die vorliegende Offenbarung ein System und Verfahren für die gemeinsame Fahrzeuge-zu-allen-(V2X)-Kommunikationen, um die autonome Fahrleistung in einer heterogenen Fähigkeitsumgebung durch die gemeinsame Nutzung von Fähigkeiten zwischen verschiedenen Fahrzeugen zu verbessern.
EINLEITUNG
Der Betrieb von modernen Fahrzeugen wird zunehmend automatisierter, d. h. Fahrzeuge übernehmen die Fahrsteuerung mit geringerem Eingriff des Fahrers. Die Fahrzeugautomatisierung wurde kategorisiert nach nummerischen Ebenen von null, entsprechend keiner Automatisierung mit voller menschlicher Kontrolle, bis Fünf, entsprechend der vollen Automatisierung ohne menschliche Kontrolle. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise Geschwindigkeitsregelung, adaptive Geschwindigkeitsregelung und Parkassistenzsysteme, entsprechen niedrigeren Automatisierungsebenen, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge mit höheren Automatisierungsebenen übereinstimmen.
Ein angemessenes Situationsbewusstsein ist aus Sicherheitsgründen für das autonome Fahren unerlässlich. Obwohl es wünschenswert ist, alle verfügbaren Informationen in den autonomen Fahrentscheidungsprozess zu bringen, sollten für die praktische Implementierung Eingabedaten für das System jedoch begrenzt und überschaubar sein, daher muss es gut auf Effizienz und ausreichende Entscheidungsfähigkeit ausgelegt sein. Ein autonomes Fahrzeug muss im Allgemeinen eine Datenstruktur erzeugen, um Situationen um das Fahrzeug herum wahrzunehmen. Einige Bereiche sind jedoch von den Fahrzeugsensoren nicht wahrnehmbar und können daher in der Lokalisierung und Kartierung nicht exakt umgesetzt werden. Darüber hinaus verwenden einige Fahrzeuge und andere Objekte keine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und können daher von einigen Fahrzeugen in einem angrenzenden Bereich nicht erkannt werden. Es wäre wünschenswert, diese Einschränkungen zu überwinden, um ein verbessertes Situationsbewusstsein und eine verbesserte Wegplanung zu erzeugen.
KURZDARSTELLUNG
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen eine Reihe von Vorteilen bereit. So können Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung eine unabhängige Validierung von Steuerbefehlen autonomer Fahrzeuge ermöglichen, um die Diagnose von Software- oder Hardwarezuständen im primären Steuersystem zu erleichtern. Somit können Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung robuster sein, wodurch die Kundenzufriedenheit erhöht wird.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Fahrzeugsteuerungssystem, das einen ersten Sensor zum Erfassen eines benachbarten Objekts, einen zweiten Sensor zum Bestimmen einer Position eines Trägerfahrzeugs, einen Prozessor zum Bestimmen einer Position des benachbarten Objekts als Reaktion auf das Erfassen des benachbarten Objekts und der Position des Trägerfahrzeugs und einen Sender zum Übertragen der Position des benachbarten Objekts an ein zweites Fahrzeug umfasst.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung beschreibt eine Vorrichtung, die einen ersten Sensor zum Erfassen eines benachbarten Verkehrsteilnehmers, einen zweiten Sensor zum Bestimmen eines Standorts der Vorrichtung, einen Prozessor zum Bestimmen des Standorts des benachbarten Verkehrsteilnehmers als Reaktion auf den Standort der Vorrichtung und das Erfassen des benachbarten Verkehrsteilnehmers und zum Bestimmen, ob der Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers durch den benachbarten Verkehrsteilnehmer übertragen wurde, und einen Sender zum Übertragen des Standorts des benachbarten Verkehrsteilnehmers als Reaktion auf den Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers, der nicht durch den benachbarten Verkehrsteilnehmer übertragen wurde, umfasst.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung beschreibt ein Verfahren, welches das Bestimmen eines Standorts eines benachbarten Verkehrsteilnehmers, das Bestimmen, ob der Standort durch den benachbarten Verkehrsteilnehmer übertragen wurde, und das Übertragen des Standorts des benachbarten Verkehrsteilnehmers als Reaktion auf den Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers, der nicht durch den benachbarten Verkehrsteilnehmer übertragen wurde, umfasst.
Die vorstehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Kommunikationssystems, das ein autark gesteuertes Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform beinhaltet.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines automatisierten Antriebssystems (ADS) für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform.
3 veranschaulicht eine exemplarische Umgebung für den Datenaustausch zwischen Fahrzeugen.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren für den Datenaustausch zwischen Fahrzeugen darstellt.
5 veranschaulicht eine exemplarische Umgebung zur kooperativen Erkennung und Bilderzeugung.
6 stellt eine exemplarische Anzeige zur kooperativen Erkennung und Bilderzeugung dar.
7 zeigt ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Methode zum Anzeigen der zwischen den Fahrzeugen ausgetauschten Daten darstellt.
8 zeigt eine exemplarische Umgebung zur Auflösung von Pfadplanungskonflikten mittels V2X-Kommunikation.
9 zeigt ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zur Auflösung der Pfadplanungskonflikten mittels V2X-Kommunikation darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als Einschränkung zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage. Die verschiedenen Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, können mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.
1 veranschaulicht schematisch eine Betriebsumgebung, die ein mobiles Fahrzeugkommunikations- und Steuersystem 10 für ein Kraftfahrzeug 12 umfasst. Das Kommunikations- und Steuersystem 10 für das Fahrzeug 12 beinhaltet im Allgemeinen ein oder mehrere Drahtlosträgersysteme 60, ein Festnetz 62, einen Computer 64, eine vernetzte drahtlose Vorrichtung 57, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ein Smartphone, Tablet oder eine tragbare Vorrichtung, wie beispielsweise eine Uhr, und eine Fernzugriffszentrale 78.
Das Fahrzeug 12, das in 1 schematisch dargestellt ist, beinhaltet ein Antriebssystem 13, das in verschiedenen Ausführungsformen einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine, wie beispielsweise einen Traktionsmotor und/oder ein Brennstoffzellenantriebssystem beinhalten kann. Das Fahrzeug 12 ist in der dargestellten Ausführungsform als Pkw dargestellt, es ist jedoch zu beachten, dass jedes andere Fahrzeug, einschließlich Motorräder, Lastwagen, Geländelimousinen (SUVs), Wohnmobile (RVs), Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge usw. ebenfalls verwendet werden kann.
Das Fahrzeug 12 beinhaltet zudem ein Getriebe 14, das so konfiguriert ist, dass es Leistung vom Antriebssystem 13 auf eine Vielzahl von Fahrzeugrädern 15 gemäß wählbaren Drehzahlverhältnissen überträgt. Nach verschiedenen Ausführungsformen kann das Getriebe 14 ein Stufenverhältnis-Automatikgetriebe, ein stufenlos verstellbares Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe beinhalten. Das Fahrzeug 12 beinhaltet zusätzlich Radbremsen 17, die so konfiguriert sind, dass sie ein Bremsmoment an die Fahrzeugräder 15 liefern. Die Radbremsen 17 können in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, ein regeneratives Bremssystem, wie z. B. eine Elektromaschine und/oder andere geeignete Bremssysteme, beinhalten.
Das Fahrzeug 12 beinhaltet zudem ein Lenksystem 16. Während in einigen Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zur Veranschaulichung als ein Lenkrad dargestellt, kann das Lenksystem 16 kein Lenkrad beinhalten.
Das Fahrzeug 12 beinhaltet ein drahtloses Kommunikationssystem 28, das konfiguriert ist, um drahtlos mit anderen Fahrzeugen („V2V“) und/oder Infrastruktur („V2I“) zu kommunizieren. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das drahtlose Kommunikationssystem 28 konfiguriert, um über ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) unter Verwendung des IEEE 802.11-Standards oder mittels einer mobilen Datenkommunikation zu kommunizieren. Im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung werden jedoch auch zusätzliche oder alternative Kommunikationsverfahren, wie beispielsweise ein dedizierter Nahbereichskommunikations-(DSRC)-Kanal, berücksichtigt. DSRC-Kanäle beziehen sich auf Einweg- oder Zweiwege-Kurzstrecken- bis Mittelklasse-Funkkommunikationskanäle, die speziell für den Automobilbau und einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards entwickelt wurden.
Das Antriebssystem 13, das Getriebe 14, das Lenksystem 16 und die Radbremsen 17 stehen mit oder unter der Steuerung von mindestens einer Steuereinheit 22 in Verbindung. Obgleich zu Veranschaulichungszwecken als eine einzige Einheit dargestellt, kann die Steuereinheit 22 zusätzlich eine oder mehrere andere „Steuereinheiten“ beinhalten. Die Steuerung 22 kann einen Mikroprozessor, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder eine grafische Verarbeitungseinheit (GPU), beinhalten, die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder Medien in Verbindung steht. Computerlesbare Speichergeräte oder Medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Aufrechterhaltungsspeicher („Keep-Alive-Memory, KAM“) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichergeräte oder Medien können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl an bekannten Speichergeräten, wie beispielsweise PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichergeräten implementiert sein, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuereinheit 22 beim Steuern des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung 22 beinhaltet ein automatisiertes Antriebssystem (ADS) 24 zum automatischen Steuern verschiedener Stellglieder im Fahrzeug. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das ADS 24 ein sogenanntes Level-Vier- oder Level-Fünf-Automatisierungssystem. In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt das autonome Fahrsystem ein Notrufsignal und sendet das Notrufsignal an ein Kommunikationssystem, nachdem das Fahrzeug in den vorbestimmten Zustand gebracht wurde und wenn das Bedienerunfähigkeitsauslösesignal noch für eine vorbestimmte Zeitdauer vorhanden ist oder falls der Bediener nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer reagiert. Ein Level-Fünf-System zeigt eine „Vollautomatisierung“ an und verweist auf die Vollzeitleistung eines automatisierten Fahrsystems aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter allen Fahrbahn- und Umgebungsbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer verwaltet werden können. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das ADS 24 so konfiguriert, dass es das Antriebssystem 13, das Getriebe 14, das Lenksystem 16 und die Radbremsen 17 steuert, um die Fahrzeugbeschleunigung, das Lenken und das Bremsen ohne menschliches Eingreifen über eine Vielzahl von Stellgliedern 30 in Reaktion auf Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren 26, wie z. B. GPS, RADAR, LIDAR, optischen Kameras, thermischen Kameras, Ultraschallsensoren und/oder zusätzlichen Sensoren, zu steuern.
1 veranschaulicht mehrere vernetzte Geräte, die mit dem drahtlosen Kommunikationssystem 28 des Fahrzeugs 12 kommunizieren können. Eines der vernetzten Geräte, das über das drahtlose Kommunikationssystem 28 mit dem Fahrzeug 12 kommunizieren kann, ist das drahtlose vernetzte Gerät 57. Das drahtlose vernetzte Gerät 57 kann eine Computerverarbeitungsfähigkeit, einen Sender-Empfänger, der mit einem drahtlosen Nahbereichsprotokoll kommunizieren kann, und eine visuelle Anzeige 59 beinhalten. Die Computerverarbeitungsfähigkeit beinhaltet einen Mikroprozessor in Form einer programmierbaren Vorrichtung, die eine oder mehrere in einer internen Speicherstruktur gespeicherte Befehle beinhaltet und angewendet wird, um binäre Eingaben zu empfangen und binäre Ausgaben zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das drahtlose vernetzte Gerät 57 ein GPS-Modul, das GPS-Satellitensignale empfangen und GPS-Koordinaten basierend auf diesen Signalen erzeugen kann. In weiteren Ausführungsformen beinhaltet das drahtlose vernetzte Gerät 57 eine Mobilfunk-Kommunikationsfunktionalität, wodurch das drahtlose vernetzte Gerät 57, wie hierin erläutert, Sprach- und/oder Datenkommunikationen über das Mobilfunkanbietersystem 60 unter Verwendung eines oder mehrerer Mobilfunk-Kommunikationsprotokolle durchführt. Die visuelle Anzeige 59 kann zudem einen Berührungsbildschirm als grafische Benutzeroberfläche beinhalten.
Das Mobilfunkanbietersystem 60 ist vorzugsweise ein Mobiltelefonsystem, das eine Vielzahl von Mobilfunktürmen 70 (nur einer dargestellt), eine oder mehrere Mobilvermittlungsstellen (MSCs) 72, sowie alle anderen Netzwerkkomponenten beinhaltet, die zum Verbinden des Mobilfunkanbietersystems 60 mit dem Festnetz 62 erforderlich sind. Jeder Mobilfunkturm 70 beinhaltet Sende- und Empfangsantennen und eine Basisstation, wobei die Basisstationen von unterschiedlichen Mobilfunktürmen mit der MSC 72 entweder direkt oder über zwischengeschaltete Geräte, wie z. B. eine Basisstationssteuereinheit, verbunden sind. Das Drahtlosträgersystem 60 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie implementieren, beispielsweise digitale Technologien, wie CDMA (z. B. CDMA2000), LTE (z. B. 4G LTE oder 5G LTE), GSM/GPRS oder andere aktuelle oder neu entstehende drahtlose Technologien. Andere Mobilfunkturm/Basisstation/MSC-Anordnungen sind möglich und könnten mit dem Mobilfunkanbietersystem 60 verwendet werden. So könnten sich beispielsweise die Basisstation und der Mobilfunkturm an derselben Stelle oder entfernt voneinander befinden, jede Basisstation könnte für einen einzelnen Mobilfunkturm zuständig sein oder eine einzelne Basisstation könnte verschiedene Mobilfunktürme bedienen, oder verschiedene Basisstationen könnten mit einer einzigen MSC gekoppelt werden, um nur einige der möglichen Anordnungen zu nennen.
Abgesehen vom Verwenden des Mobilfunkanbietersystems 60 kann ein unterschiedliches Mobilfunkanbietersystem in der Form von Satellitenkommunikation verwendet werden, um unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem Fahrzeug 12 bereitzustellen. Dies kann unter Verwendung von einem oder mehreren Kommunikationssatelliten 66 und einer Uplink-Sendestation 67 erfolgen. Bei der unidirektionalen Kommunikation kann es sich beispielsweise um Satellitenradiodienste handeln, worin die Programmierinhalte (Nachrichten, Musik usw.) von der Sendestation 67 empfangen, für das Hochladen gepackt und anschließend an den Satelliten 66 gesendet wird, der die Programmierung an die Teilnehmer ausstrahlt. Bei der bidirektionalen Kommunikation kann es sich beispielsweise um Satellitentelefondienste handeln, die den Satelliten 66 verwenden, um Telefonkommunikationen zwischen dem Fahrzeug 12 und der Station 67 weiterzugeben. Die Satellitentelefonie kann entweder zusätzlich oder anstelle des Mobilfunkanbietersystems 60 verwendet werden.
Das Festnetz 62 kann ein herkömmliches landgebundenes Telekommunikationsnetzwerk sein, das mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden ist und das Mobilfunkanbietersystem 60 mit der Fernzugriffszentrale 78 verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz 62 ein öffentliches Telekommunikationsnetz (PSTN) beinhalten, wie es beispielsweise verwendet wird, um fest verdrahtete Telefonie, paketvermittelte Datenkommunikationen und die Internetinfrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente des Festnetzes 62 könnten durch Verwenden eines normalen drahtgebundenen Netzwerks, eines Lichtleiter- oder eines anderen optischen Netzwerks, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderen drahtlosen Netzwerken, wie z. B. drahtlosen lokalen Netzwerken (WLANs) oder Netzwerken, die drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen oder einer Kombination derselben implementiert sein. Weiterhin muss die Fernzugriffszentrale 78 nicht über das Festnetz 62 verbunden sein, sondern könnte Funktelefonausrüstung beinhalten, sodass sie direkt mit einem drahtlosen Netzwerk, wie z. B. dem Mobilfunkanbietersystem 60, kommunizieren kann.
Obgleich in 1 als ein einziges Gerät dargestellt, kann der Computer 64 eine Anzahl an Computern beinhalten, die über ein privates oder öffentliches Netzwerk, wie z. B. das Internet, zugänglich sind. Jeder Computer 64 kann für einen oder mehrere Zwecke verwendet werden. In einer exemplarischen Ausführungsform kann der Computer 64 als ein Webserver konfiguriert sein, der durch das Fahrzeug 12 über das drahtlose Kommunikationssystem 28 und den Mobilfunkanbieter 60 zugänglich ist. Zu anderen derart zugänglichen Computern 64 können beispielsweise gehören: ein Computer in einer Reparaturwerkstatt, der Diagnoseinformationen und andere Fahrzeugdaten vom Fahrzeug über das drahtlose Kommunikationssystem 28 oder einen Speicherort eines Drittanbieters hochgeladen werden können oder aus welchem Fahrzeugdaten oder sonstigen Informationen, entweder durch Kommunikation mit dem Fahrzeug 12, der Fernzugriffszentrale 78, dem drahtlosen vernetzten Gerät 57 oder einer Kombination aus diesen bereitgestellt werden. Der Computer 64 kann eine durchsuchbare Datenbank und ein Datenbankverwaltungssystem instandhalten, das die Eingabe, Löschung und Änderung von Daten, sowie den Empfang von Anfragen ermöglicht, um Daten innerhalb der Datenbank zu lokalisieren. Der Computer 64 kann zudem für die Bereitstellung von Internetverbindungen, wie z. B. DNS-Diensten, oder als Netzwerkadressenserver verwendet werden, der DHCP oder ein anderes geeignetes Protokoll verwendet, um dem Fahrzeug 12 eine IP-Adresse zuzuweisen.
Die Fernzugriffszentrale 78 ist konzipiert, um das drahtlose Kommunikationssystem 28 des Fahrzeugs 12 mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Systemfunktionen bereitzustellen, und beinhaltet nach der in 1 gezeigten exemplarischen Ausführungsform im Allgemeinen einen oder mehrere Switches 80, Server 82, Datenbanken 84, Live-Berater 86 sowie ein automatisiertes Sprachausgabesystem (VRS) 88. Diese verschiedenen Komponenten der Fernzugriffszentrale sind bevorzugt miteinander über ein verdrahtetes oder drahtloses lokales Netzwerk 90 gekoppelt. Der Switch 80, der als Nebenstellenanlagen (PBX)-Switch genutzt werden kann, leitet eingehende Signale weiter, sodass Sprachübertragungen gewöhnlich entweder zum Live-Berater 86 über das reguläre Telefon oder automatisiert zum Sprachausgabesystem 88 unter Verwendung von VolP gesendet werden. Das Live-Berater-Telefon kann auch VoIP verwenden, wie durch die gestrichelte Linie in 1 angezeigt. VoIP und andere Datenkommunikation durch den Switch 80 werden über ein Modem (nicht dargestellt) implementiert, das zwischen dem Switch 80 und Netzwerk 90 verbunden ist. Datenübertragungen werden über das Modem an den Server 82 und/oder die Datenbank 84 weitergegeben. Die Datenbank 84 kann Kontoinformationen, wie beispielsweise Teilnehmerauthentisierungs-Informationen, Fahrzeugkennungen, Profildatensätze, Verhaltensmuster und andere entsprechende Teilnehmerinformationen, speichern. Datenübertragungen können zudem durch drahtlose Systeme, wie z. B. 802.11x, GPRS und dergleichen, erfolgen. Obwohl die veranschaulichte Ausführungsform beschrieben wurde, als ob sie in Verbindung mit einer bemannten Fernzugriffszentrale 78 verwendet werden würde, die den Live-Berater 86 einsetzt, ist es offensichtlich, dass die Fernzugriffszentrale stattdessen VRS 88 als einen automatisierten Berater verwenden kann, oder eine Kombination von VRS 88 und dem Live-Berater 86 verwendet werden kann.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das ADS 24 mehrere verschiedene Steuersysteme, einschließlich mindestens eines Wahrnehmungssystem 32 zum Feststellen des Vorhandenseins, der Position, der Klassifizierung und der Bahn der erkannten Eigenschaften oder Objekte in der Nähe des Fahrzeugs. Das Wahrnehmungssystem 32 ist so konfiguriert, dass es Eingaben, wie beispielsweise in 1 veranschaulicht, von einer Vielzahl von Sensoren 26 empfängt und Sensoreingaben synthetisiert und verarbeitet, um Parameter zu erzeugen, die als Eingaben für andere Steueralgorithmen des ADS 24 verwendet werden.
Das Wahrnehmungssystem 32 umfasst ein Sensorfusions- und Vorverarbeitungsmodul 34, das die Sensordaten 27 aus der Vielzahl der Sensoren 26 verarbeitet und synthetisiert. Das Sensorfusions- und Vorverarbeitungsmodul 34 führt eine Kalibrierung der Sensordaten 27 durch, einschließlich, aber nicht beschränkt auf LIDAR-zu-LIDAR-Kalibrierung, Kamera-zu-LIDAR-Kalibrierung, LIDAR-zu-Chassis-Kalibrierung und LIDAR-Strahlintensitätskalibrierung. Das Sensorfusions- und Vorverarbeitungsmodul 34 gibt vorverarbeitete Sensorausgaben 35 aus.
Ein Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 empfängt die vorverarbeitete Sensorausgabe 35 und führt Objektklassifizierung, Bildklassifizierung, Ampelklassifizierung, Objektsegmentierung, Bodensegmentierung und Objektverfolgungsprozesse durch. Die Objektklassifizierung beinhaltet, ist aber nicht beschränkt auf die Identifizierung und Klassifizierung von Objekten in der Umgebung, einschließlich Identifizierung und Klassifizierung von Verkehrssignalen und -zeichen, RADAR-Fusion und -verfolgung, um die Platzierung und das Sichtfeld (FoV) des Sensors und die falsche positive Ablehnung über die LIDAR-Fusion zu berücksichtigen, um die vielen falschen Positiven zu beseitigen, die in einer städtischen Umgebung existieren, wie zum Beispiel Schachtabdeckungen, Brücken, in die Fahrbahn ragende Bäume oder Lichtmasten und andere Hindernisse mit einem hohen RADAR-Querschnitt, die aber nicht die Fähigkeit des Fahrzeugs beeinflussen, entlang seines Kurses zu fahren. Zusätzliche Objektklassifizierungs- und Verfolgungsprozesse, die durch das Klassifizierungs- und Segmentierungsmodell 36 durchgeführt werden, beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf Freespace-Erkennung und High-Level-Tracking, die Daten von RADAR-Spuren, LIDAR-Segmentierung, LIDAR-Klassifizierung, Bildklassifizierung, Objektform-Passmodellen, semantischen Informationen, Bewegungsvorhersage, Rasterkarten, statischen Hinderniskarten und andere Quellen verschmelzen, um qualitativ hochwertige Objektspuren zu erzeugen.
Das Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 führt zusätzlich eine Verkehrssteuerungs-Klassifizierungs- und Verkehrssteuerungsvorrichtungsverschmelzung mit Spurassoziations- und Verkehrssteuerungsvorrichtungsverhaltensmodellen durch. Das Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 erzeugt eine Objektklassifizierungs- und Segmentierungsausgabe 37, die eine Objektidentifikationsinformation enthält.
Ein Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 verwendet die Objektklassifizierungs- und Segmentierungsausgabe 37, um Parameter zu berechnen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Schätzungen der Position und Orientierung des Fahrzeugs 12 in sowohl typischen als auch anspruchsvollen Antriebsszenarien. Zu diesen anspruchsvollen Antriebsszenarien gehören unter anderem dynamische Umgebungen mit vielen Autos (z. B. dichter Verkehr), Umgebungen mit großflächigen Obstruktionen (z. B. Fahrbahnbaustellen oder Baustellen), Hügel, mehrspurige Straßen, einspurige Straßen, eine Vielzahl von Straßenmarkierungen und Gebäuden oder deren Fehlen (z. B. Wohn- und Geschäftsbezirke) und Brücken und Überführungen (sowohl oberhalb als auch unterhalb eines aktuellen Straßensegments des Fahrzeugs).
Das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 enthält auch neue Daten, die als Ergebnis von erweiterten Kartenbereichen erfasst werden, die durch fahrzeugeigene Abbildungsfunktionen erhalten werden, die durch das Fahrzeug 12 während des Betriebs ausgeführt werden, und Kartierungsdaten, die über das drahtlose Kommunikationssystem 28 an das Fahrzeug 12 „geschoben“ werden. Das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 aktualisiert die vorherigen Kartendaten mit den neuen Informationen (z. B. neue Spurmarkierungen, neue Gebäudestrukturen, Hinzufügen oder Entfernen von Baustellenzonen usw.), während unbeeinflusste Kartenbereiche unverändert bleiben. Beispiele von Kartendaten, die erzeugt oder aktualisiert werden können, beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf die Ausweichspurkategorisierung, die Spurgrenzerzeugung, die Spurverbindung, die Klassifizierung von Neben- und Hauptstraßen, die Klassifizierung der Links- und Rechtskurven und die Kreuzungsspurerstellung.
In einigen Ausführungsformen verwendet das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 Simultanlokalisierungs- und Abbildungs-(„SLAM“)-Techniken, um Karten der Umgebung zu entwickeln. SLAM ist die Abkürzung für simultane Fehlerlokalisierung und Kartierung. SLAM-Techniken konstruieren eine Karte einer Umgebung und verfolgen die Position eines Objekts innerhalb der Umgebung. GraphSLAM, eine Variante von SLAM, verwendet sparsame Matrizen, die zum Erstellen eines Graphen mit Beobachtungsabhängigkeiten verwendet werden.
Die Objektposition innerhalb einer Karte wird durch eine Gaußsche Wahrscheinlichkeitsverteilung dargestellt, die sich um den vorhergesagten Pfad des Objekts zentriert. SLAM verwendet in seiner einfachsten Form drei Einschränkungen: eine anfängliche Standortbeschränkung; eine relative Bewegungseinschränkung, die der Pfad des Objekts ist; und eine relative Messeinschränkung, die eine oder mehrere Messungen eines Objekts zu einer Landmarke ist.
Die anfängliche Bewegungseinschränkung ist die Ausgangsposition (z. B. Position und Orientierung) des Fahrzeugs, die sich aus der Position des Fahrzeugs im zweidimensionalen oder dreidimensionalen Raum einschließlich Neigungs-, Drehungs- und Gierdaten zusammensetzt. Die relative Bewegungseinschränkung ist die Verschiebung des Objektes, die eine gewisse Flexibilität zur Anpassung an die Kartenkonsistenz enthält. Die relative Messeinschränkung beinhaltet eine oder mehrere Messungen von den Objektsensoren bis zu einer Landmarke. Die anfängliche Positionsbeschränkung, die relative Bewegungseinschränkung und die relative Messeinschränkung sind typischerweise Gaußsche Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Objektortungsverfahren innerhalb einer sensorerzeugten Karte verwenden typischerweise Kalman-Filter, verschiedene statistische Korrelationsverfahren wie die Pearson-Produkt-Moment-Korrelation und/oder Partikelfilter.
Ein Fahrzeug-Odometrie-Modul 46 empfängt Daten 27 von den Fahrzeugsensoren 26 und erzeugt eine Fahrzeug-Odometrie-Ausgabe 47, die beispielsweise Fahrzeugkurs- und Geschwindigkeits- und Entfernungsinformationen beinhaltet. Ein absolutes Positionierungsmodul 42 empfängt die Lokalisierungs- und Abbildungsausgabe 41 und die Fahrzeug-Odometrieinformation 47 und erzeugt eine Fahrzeugpositionsausgabe 43, die in getrennten Berechnungen verwendet wird, wie unten erörtert wird.
Ein Objektvorhersagemodul 38 verwendet die Objektklassifizierungs- und Segmentierungsausgabe 37, um Parameter zu erzeugen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Position eines erkannten Hindernisses relativ zum Fahrzeug, einen vorhergesagten Weg des erkannten Hindernisses relativ zum Fahrzeug und eine Position und Orientierung der Fahrbahnen relativ zum Fahrzeug. Bayes'sche Modelle können in einigen Ausführungsformen verwendet werden, um die Absicht eines Fahrers oder Fußgängers basierend auf semantischen Informationen, vorheriger Trajektorien und unmittelbarer Pose vorherzusagen, wobei die Pose die Kombination von Position und Orientierung eines Objekts ist.
Der Bayes'sche Satz, in der Robotik verbreitet genutzt, auch als Bayes'scher Filter bezeichnet, ist eine Form der bedingten Wahrscheinlichkeit des Bayes'schen Theorems, das häufig rekursiv verwendet wird, wenn es iteriert wird. Bei jeder neuen Iteration wird der vorherige Posterior zu dem vorhergehenden, um einen neuen Posterior zu erzeugen, bis die Iteration abgeschlossen ist. Daten über den vorhergesagten Weg von Objekten (einschließlich Fußgänger, umliegende Fahrzeuge und andere bewegte Objekte) werden als Objektvorhersageausgabe 39 ausgegeben und in getrennten Berechnungen verwendet, wie unten erörtert wird.
Das ADS 24 beinhaltet auch ein Beobachtungsmodul 44 und ein Interpretationsmodul 48. Das Beobachtungsmodul 44 erzeugt eine Beobachtungsausgabe 45, die vom Interpretationsmodul 48 empfangen wird. Das Beobachtungsmodul 44 und das Interpretationsmodul 48 erlauben den Zugriff durch die Fernzugriffszentrale 78. Ein Live-Experte oder Berater, z.B. der in 1 dargestellte Berater 86 kann optional die Objektvorhersageausgabe 39 überprüfen und zusätzliche Eingabe- und/oder Übersteuerungsautomatik-Fahrvorgänge bereitstellen und den Betrieb des Fahrzeugs annehmen, falls dies durch eine Fahrzeugsituation gewünscht oder erforderlich ist. Das Beobachtungs- und Interpretationsmodul 48 erzeugt eine interpretierte Ausgabe 49, die eine zusätzliche Eingabe durch den Live-Experten beinhaltet, falls vorhanden. Das Interpretationsmodul kann einen kognitiven Prozessor beinhalten, der einen Arbeitsspeicher und ein episodisches Gedächtnis enthält. Der kognitive Prozessor ist in der Lage, ein effizientes Situationsbewusstsein und ein System zum Speichern und Abrufen von Situationsbewusstsein aus früheren Erfahrungen bereitzustellen.
Ein Wegplanungsmodul 50 verarbeitet und synthetisiert die Objektvorhersageausgabe 39, die interpretierte Ausgabe 49 und zusätzliche Kursinformationen 79, die von einer Online-Datenbank oder der Fernzugriffszentrale 78 empfangen werden, um einen Fahrzeugweg zu ermitteln, der verfolgt werden soll, um das Fahrzeug unter Beachtung der Verkehrsgesetze und Vermeidung von erkannten Hindernissen auf dem gewünschten Kurs zu halten. Das Wegplanungsmodul 50 verwendet Algorithmen, die konfiguriert sind, um beliebige erkannte Hindernisse in der Nähe des Fahrzeugs zu vermeiden, das Fahrzeug in einer gegenwärtigen Fahrspur zu halten und das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs zu halten. Das Wegplanungsmodul 50 nutzt Positions-Graph-Optimierungstechniken, einschließlich der nichtlinearen kleinstquadratischen Positions-Graph-Optimierung, um die Karte der Fahrzeugtrajektorien in sechs Freiheitsgraden zu optimieren und Wegfehler zu reduzieren. Das Wegplanungsmodul 50 gibt die Fahrzeugweginformationen als Wegplanungsausgabe 51 aus. Der Wegplanungsausgangswert 51 beinhaltet eine vorgegebene Fahrzeugroute auf der Grundlage der Route, eine Fahrzeugposition relativ zu der Route, Position und Orientierung der Fahrspuren und das Vorhandensein und den Weg erfasster Hindernisse.
Ein erstes Steuermodul 52 verarbeitet und synthetisiert die Wegplanungsausgabe 51 und die Fahrzeugpositionsausgabe 43 zum Erzeugen einer ersten Steuerausgabe 53. Das erste Steuermodul 52 enthält auch die Kursinformation 79, die von der Fernzugriffszentrale 78, im Falle einer Fernübernahmebetriebsart des Fahrzeugs bereitgestellt wird.
Ein Fahrzeugsteuermodul 54 empfängt die erste Steuerausgabe 53 sowie die Geschwindigkeits- und Kursinformation 47, die von der Fahrzeug-Odometrie 46 empfangen wird, und erzeugt einen Fahrzeugsteuerausgabe 55. Die Fahrzeugsteuerausgabe 55 beinhaltet einen Satz Stellgliedbefehle, um den befohlenen Weg vom Fahrzeugsteuermodul 54 zu erreichen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf einen Lenkbefehl, einen Schaltbefehl, einen Drosselbefehl und einen Bremsbefehl.
Die Fahrzeugsteuerausgabe 55 wird an die Stellglieder 30 übermittelt. In einer exemplarischen Ausführungsform beinhalten die Stellglieder 30 eine Lenksteuerung, eine Schaltsteuerung, eine Drosselsteuerung und eine Bremssteuerung. Die Lenksteuerung kann beispielsweise ein Lenksystem 16 steuern, wie in 1 veranschaulicht. Die Gangschaltsteuerung kann beispielsweise ein Getriebe 14 steuern, wie in 1 veranschaulicht. Die Drosselklappensteuerung kann beispielsweise ein Antriebssystem 13 steuern, wie in 1 veranschaulicht. Die Bremssteuerung kann beispielsweise die Radbremsen 17 steuern, wie in 1 veranschaulicht.
Es versteht sich, dass das offenbarte Verfahren mit einer beliebigen Anzahl an unterschiedlichen Systemen verwendet werden kann und nicht speziell auf die hierin dargestellte Betriebsumgebung einschränkt ist. Die Architektur, der Aufbau, die Konfiguration und der Betrieb des Systems 10 und dessen einzelne Komponenten sind allgemein bekannt. Darüber hinaus können weitere hier nicht dargestellte Systeme ebenfalls die offenbarten Verfahren verwenden.
Beim Erzeugen der lokalen Übersichtskarte beschränkt sich das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 auf die Daten, die von den Sensoren gesammelt werden und im Allgemeinen Echtzeitdaten beinhalten, die für den Bereich um das Fahrzeug herum relevant sind, sowie Daten, die über das drahtlose Kommunikationssystem von einem zentralen Datenprovider empfangen und weniger häufig aktualisiert werden. Das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul kann jedoch keine Bereiche wahrnehmen, die für die Sensoren nicht in Echtzeit sichtbar sind. In einigen Fällen variieren die Fähigkeiten (Sensorik, Rechenleistung, Netzwerkleistung) des Fahrzeugsystems je nach Produktkostenbetrachtung oder Technologieverfügbarkeit. So können beispielsweise einige Fahrzeuge aus Kostengründen 16 Linien-LiDAR vs. 64 Linien-LiDAR verwenden. Einige Fahrzeuge verwenden möglicherweise Prozessoren mit geringeren Fähigkeiten, wodurch die Datenmenge, die verarbeitet werden kann, geringer ist. Es wäre wünschenswert, verfügbare Daten in Echtzeit an Fahrzeuge weiterzugeben, die traditionell keinen Zugang zu diesen Daten haben.
Nun unter Bezugnahme auf 3 ist ein exemplarisches System 300 für den Datenaustausch zwischen Fahrzeugen dargestellt. Das System kann Fahrzeug-zu-Fahrzeug-(V2V), Fahrzeug-zu-Infrastruktur-(V2I), Fahrzeug-zu-Fußgänger-(V2P) oder Fahrzeug-zu-Wolke-(V2C)-Kommunikationen verwenden. Über V2X (einschließlich V2V, V2I und V2C) können die verschiedenen autonomen fahrenden Fahrzeuge ihre einzigartigen Fähigkeiten teilen, was zu einer Verbesserung der Gesamtleistung des Systems führt, von der Erfassung über das Verschmelzen bis hin zur Planung und dem Zustandsmanagement. In dem exemplarischen Informationsverteilungssystem sendet ein erstes Fahrzeug 310 eine V2X-Sicherheitsmeldung an ein zweites Fahrzeug 320. Die Sicherheitsmeldung kann Standort, Geschwindigkeit, Richtung und Objekttyp beinhalten. Neben der eigenen V2X-Sicherheitsmeldung kann das erste Fahrzeug 320 auch Sicherheitsmeldungen von anderen Verkehrsteilnehmern 330 senden, die es durch die Fahrzeugsensoren erfasst. Somit kann die Übertragung 335 einen Übertragungsblock beinhalten, der andere Verkehrsteilnehmer mit Informationen wie Standort, Geschwindigkeit, Richtung, Typ usw. identifiziert, oder das erste Fahrzeug kann eine V2X-Sicherheitsmeldung für jeden erfassten Verkehrsteilnehmer 330 erzeugen, wenn keine V2X-Sicherheitsmeldung für diesen Verkehrsteilnehmer vorliegt. Dieses System und Verfahren bewirkt den erwünschten Effekt, die Durchdringungsrate der Sicherheitsmeldungen pro gegebener V2X-Hardware zu verbessern, da ein Fahrzeug V2X-Sicherheitsmeldungen von mehreren Verkehrsteilnehmern meldet.
Nun unter Bezugnahme auf 4 ist ein exemplarisches Verfahren 400 für den Datenaustausch zwischen Fahrzeugen dargestellt. Das Verfahren dient zunächst dem Bestimmen der Information 410 über einen benachbarten Verkehrsteilnehmer. Die Informationen können den Standort des Verkehrsteilnehmers, Geschwindigkeit und Fahrtrichtung, Art des Verkehrsteilnehmers, Wahrnehmungsfähigkeiten des Verkehrsteilnehmers, autonome Fähigkeiten des Verkehrsteilnehmers und dergleichen beinhalten. Das Verfahren dient dann dazu, zu bestimmen, ob eine Sicherheitsmeldung vom Verkehrsteilnehmer 420 gesendet oder übertragen wurde. Wenn eine Sicherheitsmeldung erfasst wurde, kehrt das Verfahren zum Bestimmen der Information 410 über einen Verkehrsteilnehmer zurück. Diese Informationen können zur Implementierung der Datenkarte des Trägerfahrzeugs und als Eingabe in das autonome Steuerungssystem des Trägerfahrzeugs verwendet werden.
Wenn das Verfahren keine Sicherheitsmeldung des benachbarten Verkehrsteilnehmers erfasst hat, dient das Verfahren dazu, eine Sicherheitsmeldung mit den Informationen über den benachbarten Verkehrsteilnehmer 430 zu erzeugen. Diese Sicherheitsmeldung kann eine Meldung sein, die nur Informationen über den benachbarten Verkehrsteilnehmer enthält, oder eine Ergänzung zur Sicherheitsmeldung des Trägerfahrzeugs. Die ausführlichen Informationselemente, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Standort des Verkehrsteilnehmers, Geschwindigkeit und Fahrtrichtung, Art des Verkehrsteilnehmers, Erfassungsfähigkeiten des Verkehrsteilnehmers, autonome Fähigkeiten des Verkehrsteilnehmers und dergleichen, werden von den Sensoren und Verarbeitungseinheiten des lokalen Fahrzeugs unter Verwendung entsprechender Algorithmen erfasst und abgeleitet. Die Sicherheitsmeldung kann einen Hinweis darauf beinhalten, dass die Sicherheitsmeldung nicht vom benachbarten Verkehrsteilnehmer erzeugt wurde. Das Verfahren dient dann dazu, die Sicherheitsmeldung 440 zu übermitteln und zum Überwachen der benachbarten Verkehrsteilnehmer zurückzukehren.
Nun unter Bezugnahme auf 5 ist eine exemplarische Umgebung zum kooperativen Erkennen und zur Bilderzeugung 500 dargestellt. Das von einem ersten Fahrzeug 510 eingesetzte System ist in der Lage, mittels eines Kamerasystems, Sensorsystems oder eines anderen Erkennungssystems Bilder und Objekte, wie beispielsweise Fahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer, in dessen unmittelbarer Nähe zu erfassen, Bilder und andere Daten von anderen Verkehrsanwendungen zu empfangen und diese Bilder und Daten zu kombinieren. Das System kann weiterhin zur Anzeige der kombinierten Daten eingesetzt werden.
In einer exemplarischen Ausführungsform wird das erste Fahrzeug 510, das ein 360-Grad-Kamera-Erkennungssystem nutzt, wenn es in einem Ballungsgebiet unterwegs ist, eine klare Sichtlinie zu einigen benachbarten Objekten 520, 530, 535 und eine versperrte Sicht 550 zu einigen anderen benachbarten Objekten 540, 545 aufweisen. Das System verwendet die erfassten Informationen, um eine Hinderniskarte des lokalen Bereichs zu erstellen, wobei jedoch einige Bereiche als unsicher eingestuft werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass sich Objekte in einem versperrten Bereich befinden, wenn projizierte Pfadalgorithmen von zuvor erfassten Objekten implementiert werden. Wenn beispielsweise ein sich langsamer bewegendes Fahrzeug vor einem benachbarten Fahrzeug erfasst wurde und dann das sich zwischen dem Fahrzeug und dem sich langsamer bewegenden Fahrzeug bewegt, kann davon ausgegangen werden, dass sich das sich langsamer bewegende Fahrzeug auf der anderen Seite des benachbarten Fahrzeugs befindet. Darüber hinaus kann das benachbarte Fahrzeug eine Hinderniskarte in Bezug auf die nächste Fahrzeugposition erstellen und diese dann über ein V2X-System oder ein dediziertes Nahbereichskommunikations-(DSRC)-System an andere Fahrzeuge senden. Auf diese Weise konnte das erste Fahrzeug 510 das Fahrzeug 540, 545, das sich in einer versperrten Sicht 550 bis zum ersten Fahrzeug 510 befindet, erfassen und wahrnehmen, indem es die intelligente Verschmelzungsfunktion zwischen v2x-Kommunikation und Ego-Sensortechnologie, wie zum Beispiel einer Kamera, genutzt hat.
Die erweiterte Hinderniskarte kann als Draufsicht dargestellt werden, wie in 5 gezeigt, wobei die Darstellung von Hindernissen in der Karte dargestellt wird, sodass der Benutzer oder das autonome Fahrzeug ein vollständigeres Bild der benachbarten Objekte erhält. Die erweiterte Hinderniskarte kann Objekte anzeigen, die von anderen Fahrzeugen als eine andere Farbe oder ein anderes Unterscheidungsmerkmal erkannt wurden. Die erweiterte Hinderniskarte kann außerdem Bereiche mit einer behinderten Ansicht 550 anzeigen, wodurch ein Hinweis darauf gegeben wird, dass sich Objekte im versperrten Sichtbereich befinden können, die nicht durch die erweiterte Hinderniskarte berücksichtigt werden können.
Nun unter Bezugnahme auf 6 ist eine exemplarische Anzeige zum kooperativen Erkennen und zur Bilderzeugung 600 dargestellt. Die vom Fahrzeug empfangenen erweiterten Hindernisinformationen können in einer erweiterten Fahreransicht dargestellt werden. In dieser exemplarischen Ausführungsform können Bilder, die von einem nach vorne gerichteten Kamerasystem auf dem Trägerfahrzeug aufgenommen wurden, in einer lichtundurchlässigen Art und Weise dargestellt werden, wobei erweiterte Kamerabilder von anderen Fahrzeugen in einer stabilen Weise dargestellt werden. So kann beispielsweise ein LKW 620, der in der Kameraansicht vom Trägerfahrzeug aus erfasst wurde, als transparent dargestellt werden, während ein PKW 630 vor dem LKW 620, der von der Kamera auf einem LKW erfasst wurde, mit dem über DSRC übertragenen Video als solide dargestellt werden kann. Die Fahrbahnoberfläche 610 kann angezeigt und/oder computergeneriert werden und kann Fahrbahnmarkierungen oder Fahrbahngefahren 612 anzeigen, wobei Daten bezüglich der Fahrbahnmarkierungen oder Fahrbahngefahren 612 durch ein alternatives Übertragungsverfahren, wie beispielsweise die Mobilfunkübertragung, empfangen werden. Eine weiteres Verfahren zum Anzeigen ist eine Vogelperspektive oder ein Bild von oben nach unten, das die wahrgenommenen Verkehrsteilnehmer, die im ersten Bild bzw. im zweiten Bild vorhanden sind, kombiniert. Dieses Bild aus der Vogelperspektive kann zur Implementierung der Datenkarte des Trägerfahrzeugs und als Eingabe in das autonome Steuerungssystem des Trägerfahrzeugs verwendet werden
Nun unter Bezugnahme auf 7 ist ein exemplarisches Verfahren 700 zum Anzeigen von zwischen Fahrzeugen geteilten Daten dargestellt. Das Verfahren dient zunächst zur Datenerfassung 710 von bordeigenen Sensoren, wie beispielsweise Kameras, LiDAR-Sensoren und Radar. Die gesammelten Daten können eine Frontansicht von einer Kamera beinhalten. Das Verfahren dient dann zum Empfangen von Daten aus anderen Quellen 720, wie beispielsweise benachbarten Fahrzeugen oder Infrastrukturen. Die empfangenen Daten können eine Kameraansicht von einem benachbarten Fahrzeug sein. Das Verfahren kombiniert dann die gesammelten Daten mit den empfangenen Daten und erzeugt eine perspektivische Ansicht 730. Die perspektivische Ansicht kann gemeinsame Markierungen innerhalb des Videos oder Bildes verwenden, um die gesammelten Daten und die empfangenen Daten 730 auszurichten. Darüber hinaus können Korrelation und Ähnlichkeit von Nachbarvektoren in beiden Domänen verwendet werden, um das Fahrzeug (Vi) im V2X-Raum und das Fahrzeug (Wi) im Kameraraum zu bestimmen. Das Verfahren dient dann zum Anzeigen der perspektivischen Ansicht 740, wobei die gesammelten Daten in einer undurchsichtigen Weise und die empfangenen Daten in einer soliden Weise angezeigt werden. Diese perspektivische Ansicht kann auf einem Videobildschirm, einem aktiven Rückspiegel, einer Windschutzscheibe oder einem Fenster angezeigt werden.
Nun unter Bezugnahme auf 8 ist eine exemplarische Umgebung für die Auflösung von Pfadplanungskonflikten über die V2X-Kommunikation 800 dargestellt. Das durch das vorgeschlagene System behandelte Problem besteht darin, wie der Pfadplanungskonflikt gelöst werden kann, wenn sich mehrere Fahrzeuge an die gleiche Position bewegen wollen, ohne dass eine komplexe DLNN-Intentionsschätzung erforderlich ist. Das vorgeschlagene System ist eine dezentrale, selbstorganisierende V2X-Kommunikation zur Auflösung eines derartigen Konflikts.
Im vorgeschlagenen System ist die Fahrbahn aus Gründen der Skalierbarkeit in Straßenabschnitte 810 unterteilt. Innerhalb jedes Abschnitts wird basierend auf einem vorgegebenen Maß, wie beispielsweise dem bevorzugten Hash-Wert der Fahrzeug-VIN-Nummer oder anderen ähnlichen Maßen, ein Leitfahrzeug 830 gewählt. Jedes Fahrzeug 820, 825, 835 innerhalb des Abschnitts 810 sendet Informationen über seinen aktuellen Standort und seine kinematischen Informationen sowie seinen geplanten Weg. Das Leitfahrzeug kann seine eigenen Informationen an die anderen Fahrzeuge senden oder auch nicht. Die Informationen können über DSRC, V2X-Kommunikation oder über ein drahtloses Netzwerk, wie beispielsweise WiFi oder ein mobiles Kommunikationsnetzwerk, übertragen werden. Wenn ein Konflikt zwischen dem beabsichtigten Weg von zwei oder mehr Fahrzeugen besteht, ist das Leitfahrzeug 830 in der Lage, jeden vorhersehbaren Konflikt zu schlichten und einen Hinweis auf den Konflikt an alle Fahrzeuge zu übermitteln, Anweisungen für ein Fahrzeug, den beabsichtigten Weg nicht zu benutzen, und/oder Anweisungen für einen alternativen Weg, der den Konflikt löst, zu übermitteln. Fahrzeuge in den angrenzenden Abschnitten 835 würden sich mit einem anderen Leitfahrzeug verbinden. Wenn ein Anführer aus einem definierten Straßenabschnitt auszieht, wird ein neuer Anführer innerhalb des Abschnitts etabliert und der Anführer wird in den angrenzenden Abschnitt aufgenommen.
Das vorgeschlagene System kann eine visuell verbesserte V2V-Anordnung verwenden, die sich auf einem Trägerfahrzeug befindet, wobei Kamerasysteme die erfassten Fahrzeuge überwachen und bedingt miteinander kommunizieren. Der Längs- und Seitenversatz des Zielfahrzeugs zum Trägerfahrzeug wird in einen globalen Koordinatenrahmen konvertiert. Das System dient dazu, Objektüberlappungen zwischen V2V und einer Kamera zu erkennen und die Informationen in einer gemeinsamen Datenstruktur, wie beispielsweise einer benachbarten Objektkarte, zusammenzuführen. Das System kommuniziert dann bedingt eine Ersatzmeldung, wie beispielsweise die Basisdienstmeldung 1 (BSM Teil 1), um für andere V2V-Fahrzeuge Details zum Situationsbewusstsein bereitzustellen. Darüber hinaus kann das System eingesetzt werden, um das BSM Teil 2 bei einer harten Bremsung oder anderen erkannten Ereignissen zu kommunizieren.
Nun unter Bezugnahme auf 9 ist ein Verfahren für die Auflösung von Pfadplanungskonflikten über die V2X-Kommunikation 900 dargestellt. Das Verfahren dient zunächst dem Bestimmen eines Straßenabschnitts und dem Bestimmen von Verkehrsteilnehmern innerhalb des Straßenabschnitts 910. Ein Straßenabschnitt kann als Reaktion auf den Standort zwischen zuvor gewählten Anführern oder als Reaktion auf feste geografische Standorte, wie beispielsweise alle 1 km der Straße, bestimmt werden. Alternativ kann sich ein Straßenabschnitt je nach Verkehrsfluss bewegen, beispielsweise kann ein 1-Kilometer-Abschnitt mit einer Geschwindigkeit von 60 Meilen pro Stunde eine Autobahn entlang fahren. Damit würden Fahrzeuge, die mit der Höchstgeschwindigkeit fahren, im gleichen Abschnitt bleiben. Der Abschnitt kann durch eine Infrastrukturvorrichtung oder durch ein gewähltes Fahrzeug innerhalb des Abschnitts geschlichtet werden.
Das Verfahren dient dann dazu, Daten von jedem Fahrzeug 920 zu empfangen. Innerhalb des Abschnitts sendet jedes Fahrzeug eine Meldung, die Informationen wie den aktuellen Standort und kinematische Informationen sowie Informationen zur Wegplanung enthält. Die Informationen zur Wegplanung können die Absicht des nächsten Schrittes, ausführlichere Routeninformationen oder gewünschte Leistungsanforderungen beinhalten, wie beispielsweise den Wunsch, zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort anzukommen oder eine gewünschte Route zu verwenden.
Das Verfahren dient dann dazu, zu bestimmen, ob ein Konflikt wahrgenommen 930 wird. Wenn kein Konflikt wahrgenommen wird, ist das Verfahren in der Lage, zu den empfangenen Daten von jedem Fahrzeugschritt 920 zurückzukehren. Wenn ein Konflikt wahrgenommen wird, ist das Verfahren in der Lage zu bestimmen, ob sich der bisherige Abschnittsanführer noch innerhalb des Abschnitts 940 befindet. Wenn sich der bisherige Anführer nicht mehr im Abschnitt befindet oder nicht mehr in der Lage ist, die Führungsaufgaben wahrzunehmen, wird in diesem Abschnitt ein zeitgerechter Wahlprozess basierend auf einem bestimmten Wahlmechanismus durchgeführt 950. Der Wahlmechanismus kann den frühesten Zeitstempel beinhalten, z. B. das früheste Fahrzeug im Abschnitt, die Fahrzeugidentifikationsnummer, die maximalen Fähigkeiten, die meisten verfügbaren Ressourcen oder dergleichen. Der ausgewählte Anführer des Abschnitts vermittelt zwischen den Konfliktparteien über den zuvor vereinbarten Rahmenbedingungen. Ein einfaches Schiedsverfahren könnte den sonst komplizierten Ansatz des tief lernenden neuronalen Netzes ersetzen/verbessern. Der ausgewählte Anführer ist weiterhin in der Lage, jeden vorhersehbaren Konflikt über die V2X-Kommunikation zu lösen.
Wenn ein Abschnittsleiter festgelegt wird, entweder durch den Wahlprozess 950 oder durch die vorherige Abschnittsführung, dann wirkt das Verfahren, um den Konflikt 960 zu schlichten, wenn das System als Abschnittsleiter bestimmt wird. Nach dem Auflösen des wahrgenommenen Konflikts ist das Verfahren in der Lage, zum Bestimmen eines Straßenabschnitts 910 zurückzukehren.
Das Verfahren und System eines einzelnen autonomen oder nicht autonomen Fahrzeugs kann einen ersten Satz der erfassten Verkehrsteilnehmer durch Ego-Sensoren, wie beispielsweise Kamerasensoren oder Lidar-/Radar-Sensoren, zusammen mit einem zweiten Satz der erfassten Verkehrsteilnehmer überlagern, indem es die V2X-Kommunikation durch diese Verkehrsteilnehmer sendet. Die überlagerte Karte für das Situationsbewusstsein kann den Fahrern oder Fahrgästen zur Erhöhung der Sicherheit angezeigt werden. Darüber hinaus können diese Informationen zur Implementierung der Datenkarte des Trägerfahrzeugs und als Eingabe in das autonome Steuerungssystem des Trägerfahrzeugs verwendet werden.
Wie Fachleuten hinreichend bekannt ist, können sich die hierin zur Beschreibung der Erfindung erörterten mehreren und unterschiedlichen Schritte und Verfahren auf Vorgänge beziehen, die von einem Computer, einem Prozessor oder anderen Geräten zur elektronischen Berechnung verwendet werden, die unter Zuhilfenahme elektrischer Vorgänge Daten manipulieren und/oder verändern. Diese Computer und elektronischen Geräte können unterschiedliche flüchtige und/oder nichtflüchtige Speicher beinhalten, zu denen ein nichttransitorisches computerlesbares Medium mit einem ausführbaren darauf gespeicherten Programm, einschließlich verschiedenen Codes oder ausführbaren Anweisungen gehört, die in der Lage sind, von Computern oder Prozessoren ausgeführt zu werden, wobei es sich bei dem Speicher und/oder dem computerlesbaren Medium um sämtliche Formen und Arten von Speicher und sonstigen computerlesbaren Medien handeln kann.
Die vorhergehende Diskussion offenbart und beschreibt lediglich exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fachleute werden aus der besagten Abhandlung und aus den beigefügten Zeichnungen und Patentansprüchen leicht erkennen, dass ohne von dem in den folgenden Patentansprüchen definierten Erfindungsgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen an derselben vorgenommen werden können.

Claims

Vorrichtung, umfassend: - einen ersten Sensor zum Erfassen eines benachbarten Verkehrsteilnehmers; - einen zweiten Sensor zum Bestimmen des Standorts der Vorrichtung; - einen Prozessor zum Bestimmen des Standorts des benachbarten Verkehrsteilnehmers als Reaktion auf den Standort der Vorrichtung und das Erfassen des benachbarten Verkehrsteilnehmers und zum Bestimmen, ob der Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers durch den benachbarten Verkehrsteilnehmer übertragen wurde; und - einen Sender zum Übertragen des Standorts des benachbarten Verkehrsteilnehmers als Reaktion auf den Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers, der vom benachbarten Verkehrsteilnehmer nicht übertragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers an einen zweiten Verkehrsteilnehmer übermittelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Prozessor ferner tätig ist, um eine Hinderniskarte als Reaktion auf den Standort der Vorrichtung und den Standort des benachbarten Benutzers zu erzeugen, und worin der Sender wirksam ist, um die Hinderniskarte an einen zweiten Verkehrsteilnehmer zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Sender weiterhin wirksam ist, um den Standort der Vorrichtung und den Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Sender weiterhin wirksam ist, um den Standort der Vorrichtung und den Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers an einen zweiten Verkehrsteilnehmer zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Prozessor weiterhin wirksam ist, um eine Richtung des benachbarten Verkehrsteilnehmers und eine Geschwindigkeit des benachbarten Verkehrsteilnehmers zu bestimmen, und wobei der Sender weiterhin wirksam ist, um die Richtung des benachbarten Verkehrsteilnehmers und die Geschwindigkeit des benachbarten Verkehrsteilnehmers als Reaktion darauf zu übertragen, dass der Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers nicht vom benachbarten Verkehrsteilnehmer übertragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Prozessor weiterhin wirksam ist, um eine Richtung des benachbarten Verkehrsteilnehmers und eine Geschwindigkeit des benachbarten Verkehrsteilnehmers zu bestimmen, und wobei der Sender weiterhin wirksam ist, um die Richtung des benachbarten Verkehrsteilnehmers und die Geschwindigkeit des benachbarten Verkehrsteilnehmers als Reaktion darauf zu übertragen, dass die Richtung des benachbarten Verkehrsteilnehmers und die Geschwindigkeit des benachbarten Verkehrsteilnehmers nicht vom benachbarten Verkehrsteilnehmer übertragen wird.
Verfahren, umfassend: - das Bestimmen eines Standorts eines benachbarten Verkehrsteilnehmers; - das Bestimmen, ob der Standort vom benachbarten Verkehrsteilnehmer übertragen wurde; und - Übertragen des Standorts des benachbarten Verkehrsteilnehmers als Reaktion auf den Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers, der vom benachbarten Verkehrsteilnehmer nicht übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, worin der Standort des benachbarten Verkehrsteilnehmers an einen zweiten Verkehrsteilnehmer übertragen wird.
Fahrzeugsteuerungssystem, umfassend: - einen ersten Sensor zum Erfassen eines benachbarten Objekts; - einen zweiten Sensor zum Bestimmen eines Standorts eines Trägerfahrzeugs; - einen Prozessor zum Bestimmen eines Standorts des benachbarten Objekts als Reaktion auf das Erfassen des benachbarten Objekts und des Standorts des Trägerfahrzeugs; und - einen Sender zum Übertragen des Standorts des benachbarten Objekts an ein zweites Fahrzeug.