DE102018203665A1

DE102018203665A1 - Positions- und Geschwindigkeitsermittlung durch Kooperation zwischen einer Mehrzahl von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102018203665A1
Application number: DE102018203665.9A
Authority: DE
Inventors: Navid Nourani-Vatani; Andrew Palmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2019-09-12

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen (61, 62) beschrieben. Bei dem Verfahren wird einer Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation (P1,v) bezüglich mindestens eines ersten Fahrzeugs (61) durch mindestens ein zweites Fahrzeug (62) ermittelt. Es wird auch eine absolute Position (P1) und/oder eine absolute Geschwindigkeit (v1) des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) und/oder des mindestens einen zweiten Fahrzeugs (62) auf Basis der erfassten Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation (P1, v) bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) durch das mindestens eine zweite Fahrzeug (62) ermittelt. Weiterhin wird ein Zustandsermittlungssystem (60) beschrieben. Überdies wird ein Schienentransportsystem beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen. Überdies betrifft die Erfindung ein Zustandsermittlungssystem. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Schienentransportsystem.
Um ein Fahrzeug, beispielsweise ein Schienenfahrzeug, sicher betreiben zu können, werden zuverlässige Informationen über das aktuelle Fahrverhalten und die Position des Fahrzeugs benötigt. Messungen zur Ermittlung von Geschwindigkeiten von Fahrzeugen werden zum Beispiel mit Hilfe von Drehzahlmessern, Doppler-Radargeräten und GPS-Sensoren, Balise-Detektoren, Kameras, Lidar-Messgeräten usw. durchgeführt. Allerdings kann ein vorhandener Satz von Sensoren von Fahrzeug zu Fahrzeug sehr unterschiedlich ausfallen. Beispielsweise haben viele Schienenfahrzeuge keine Kameras oder Lidar-Geräte, mit denen die Umgebung beobachtet werden kann. Bei Fahrzeugen, welche Sensoren aufweisen, die die Umgebung beobachten können, ist der Sichtwinkel der Sensoren in vielen Fällen zu klein, um eine eindeutige Positionsschätzung durchführen zu können. Beispielsweise sind oft nicht alle vorhandenen Schienenstränge bei einer Mehrzahl von parallel verlaufenden Schienen auf einem Kamerabild einer Kameras eines Schienenfahrzeugs abgebildet, da der aufgenommene Bildausschnitt nicht groß genug ist.
Die Ermittlung der Position und des Fahrzustands eines Schienenfahrzeugs wird herkömmlich durch bordeigene Sensoren realisiert. In den meisten Fällen werden in Schienenfahrzeugen Sensoren genutzt, die globale Information, zum Beispiel von einem Satellitennavigationssystem, verwenden, um eine absolute Position längs eines Weges zu ermitteln. Falls das Satellitennavigationssystem nicht zur Verfügung steht oder ungenau ist, oder um redundante Informationen zu erhalten, müssen andere Arten von globalen Landmarken genutzt werden. Dieses können zum Beispiel Balisen oder Landmarken sein, die mit Hilfe von Bildsensoren, Lasersensoren oder Radarsensoren detektiert werden können. Zwischen diesen Landmarken wird die Länge des zurückgelegten Wegs von der zuletzt passierten Landmarke basierend auf einer Geschwindigkeitsmessung durch ein odometrisches System ermittelt. Allerdings leidet dieses Verfahren daran, dass eine Positionsschätzung zwischen zwei Landmarken, je weiter sich das Schienenfahrzeug von der letzten Landmarke entfernt, umso ungenauer wird. Daher werden bei Schienenfahrzeugen oft zusätzliche Balisen an Weichen angeordnet, damit gewährleistet werden kann, dass bekannt ist, welchen Weg das Schienenfahrzeug nimmt. Allerdings ist eine solche Vorgehensweise aufgrund der großen Anzahl an Weichen sehr teuer. Bei Strecken ohne ausreichend Balisen kann die Position eines Schienenfahrzeugs uneindeutig ermittelt werden, da sich das Fahrzeug anhand der Messdaten auf verschiedenen Strecken befinden könnte.
Andere Systeme ermitteln eine Position auf Basis einer bekannten Karte. Üblicherweise nutzen diese Systeme ein globales Satellitennavigationssystem, um zu ermitteln, in welchem Kartenabschnitt sich das Fahrzeug gerade befindet. Dabei können zusätzlich Informationen von anderen Sensoren, wie zum Beispiel Kameras oder von Landmarken, wie zum Beispiel Balisen, mit den vorgenannten Positionsdaten kombiniert werden. Allerdings treten bei diesen Systemen oft Uneindeutigkeiten darüber auf, auf welchem Streckenabschnitt sich das Schienenfahrzeug gerade befindet, weil die Ungenauigkeit bei der Positionsermittlung eines globalen Navigationssystems größer ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Schienenstrecken, oder eine Kamera eines Schienenfahrzeugs kann nicht alle parallele Strecken erfassen, insbesondere in Bahnhöfen mit vielen parallelen Gleisen. Dieses Problem tritt auch auf Autobahnen mit vielen Fahrspuren auf, denn dort kann eine Fahrzeugkamera nicht alle Spurmarkierungen beobachten und daher kann in diesem Fall nicht ermittelt werden, wieviel Spuren insgesamt vorhanden sind oder auf welcher Spur sich das Fahrzeug gerade befindet.
Es besteht also das Problem, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung der Position und des Fahrzustands eines Fahrzeugs zu entwickeln, mit denen die vorbeschriebenen Unsicherheiten und Ungenauigkeiten behoben werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen gemäß Patentanspruch 1, ein Zustandsermittlungssystem gemäß Patentanspruch 10 und ein Schienentransportsystem gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen wird eine Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation bezüglich mindestens eines ersten Fahrzeugs durch mindestens ein zweites Fahrzeug erfasst. Ein solches Erfassen von Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformationen kann sowohl durch Kommunikation als auch durch Erfassen von Sensorsignalen mit Hilfe von Sensoren, wie zum Beispiel Bildsensoren, RadarSensoren oder Lasersystemen erfolgen. Die Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation kann eine relative Position relativ zu dem jeweils anderen Fahrzeug oder einem anderen Bezugspunkt oder eine Relativgeschwindigkeit relativ zu der Bewegung des jeweils anderen Fahrzeugs oder eines anderen Bezugsobjekts umfassen, sie kann aber auch eine absolute Position oder eine Absolutgeschwindigkeit aufweisen. Die Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation kann auch Daten, zum Beispiel Sensordaten umfassen, mit deren Hilfe eine Position oder Geschwindigkeit, beispielsweise eine Relativposition oder eine relative Geschwindigkeit ermittelbar sind. Weiterhin wird eine absolute Position und/oder eine absolute Geschwindigkeit des mindestens einen ersten Fahrzeugs und/oder des mindestens einen zweiten Fahrzeugs auf Basis der erfassten Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs durch das mindestens eine zweite Fahrzeug ermittelt. Die erfasste Positions- oder Geschwindigkeitsinformation, die zum Beispiel Daten zur Berechnung einer Relativposition oder einer Relativgeschwindigkeit umfassen kann, wird also dazu genutzt, eine Absolutposition des ersten oder des zweiten Fahrzeugs zu ermitteln.
Vorteilhaft können durch die Kommunikation zwischen dem mindestens einen ersten Fahrzeug und dem mindestens einen zweiten Fahrzeug Informationen zur Positions- oder Geschwindigkeitsermittlung ausgetauscht werden und zur Positionsermittlung genutzt werden, insbesondere dann, wenn eines der Fahrzeuge nur geringe Fähigkeiten aufweist, um die eigene Position zu ermitteln. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Fahrzeug, dass selbst nicht ausreichend Fähigkeiten besitzt, die eigene Position zu ermitteln, mit Hilfe der erfassten Relativposition eines benachbarten Fahrzeugs und der Kenntnis der Absolutposition dieses Fahrzeugs seine eigene Absolutposition ermitteln. Andererseits kann ein Fahrzeug, dass zwar selbst seine Absolutposition ermitteln kann, aber einem Fahrzeug begegnet, das dazu nicht in der Lage ist, diesem helfen, dessen eigene Absolutposition zu ermitteln. In diesem Fall kombiniert es die ermittelte Relativposition des anderen Fahrzeugs mit der eigenen Absolutposition und übermittelt diese Daten an das andere Fahrzeug. Analog kann auch eine Geschwindigkeitsermittlung durchgeführt werden. Vorteilhaft können also fehlende Fähigkeiten zur Positions- oder Geschwindigkeitsermittlung einzelner Fahrzeuge durch Kommunikation zwischen den Fahrzeugen kompensiert werden.
Das erfindungsgemäße Zustandsermittlungssystem weist mindestens ein erstes Fahrzeug auf. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Zustandsermittlungssystem mindestens ein zweites Fahrzeug auf, welches eine Zustandsermittlungseinheit zum Ermitteln einer Positions- und/oder einer Geschwindigkeitsinformation bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs umfasst. Eine solche Zustandsermittlungseinheit kann zum Beispiel Sensoren zur Erfassung von Objekten und eine Auswertungseinheit zur Positionsermittlung aufweisen. Zudem ist Teil des erfindungsgemäßen Zustandsermittlungssystems auch eine globale Zustandsermittlungseinheit zum Ermitteln einer absoluten Position und/oder einer absoluten Geschwindigkeit des mindestens einen ersten Fahrzeugs und/oder des mindestens einen zweiten Fahrzeugs auf Basis der ermittelten Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs. Zur absoluten Positionsermittlung kann die globale Zustandsermittlungseinheit zusätzliche Einheiten zur Erfassung und Ermittlung von absoluten Positionen, wie zum Beispiel ein globales Satelliten-Navigationssystem, Sensoren und eine Auswertungseinheit zum Erkennen und Identifizieren von Landmarken und ähnliches aufweisen. Das erfindungsgemäße Zustandsermittlungssystem teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen.
Das erfindungsgemäße Schienentransportsystem weist das erfindungsgemäße Zustandsermittlungssystem auf. Das erfindungsgemäße Schienentransportsystem teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Zustandsermittlungssystems.
Einige Komponenten der erfindungsgemäßen Kalibrationseinrichtung können zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere Teile der Zustandsermittlungseinheit und der globalen Zustandsermittlungseinheit. Grundsätzlich können diese Komponenten gegebenenfalls nach einer Ergänzung durch Hardwareelemente, wie zum Beispiel Sensoren und/oder Sendeeinheiten und/oder Empfangseinheiten, aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.
Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher in einem Schienenfahrzeug vorhandene Rechnersysteme auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung eines solchen Rechnersystems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in dem Rechnersystem ausgeführt wird.
Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile, wie z.B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
Zum Transport zur Speichereinrichtung des Rechnersystems und/oder zur Speicherung an dem Rechnersystem kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z.B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie und deren Beschreibungsteilen weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung auch die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen umfasst der Erfassungsschritt das Ermitteln einer Positionsinformation bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs durch das erste Fahrzeug und das Übertragen der Positionsinformation an das mindestens eine zweite Fahrzeug. Diese Variante ist besonders bei Schienenfahrzeugen nützlich, wenn das erste Fahrzeug seine eigene Position zwar selbst ermitteln kann, aber keine Möglichkeiten zur Detektion der Position des zweiten Fahrzeugs aufweist. Die Kenntnis der Position des zweiten Fahrzeugs kann zum Beispiel zur Reduktion von Uneindeutigketen bei der Ermittlung der Position des ersten Fahrzeugs genutzt werden. Denn das erste Fahrzeug weiß, insbesondere bei Schienenfahrzeugen, nach Kenntnis der Position des zweiten Fahrzeugs, auf welchem Gleis es selbst aktuell nicht sein kann, da sich dort das zweite Fahrzeug befindet. Mithin kann per Ausschlussverfahren eine Positionsbestimmung eindeutig gemacht werden.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen umfasst das Erfassen einer Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation das Erfassen von Sensordaten bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs durch das mindestens eine zweite Fahrzeug und das Ermitteln einer Relativposition des ersten Fahrzeugs zu dem zweiten Fahrzeug auf Basis der Sensordaten. Weiterhin umfasst bei dieser Ausgestaltung das Ermitteln einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des mindestens einen ersten Fahrzeugs und/oder des mindestens einen zweiten Fahrzeugs das Ermitteln einer absoluten Position des zweiten Fahrzeugs durch das zweite Fahrzeug und das Berechnen einer absoluten Position des ersten Fahrzeugs auf Basis der ermittelten absoluten Position des zweiten Fahrzeugs und der ermittelten Relativposition des ersten Fahrzeugs zu dem zweiten Fahrzeug. Bei dieser Variante wird also die absolute Position des ersten Fahrzeugs auf Basis der ermittelten Relativposition des ersten Fahrzeugs und einer ermittelten absoluten Position des zweiten Fahrzeugs ermittelt. Diese Vorgehensweise ist besonders nützlich, wenn das erste Fahrzeug keine ausreichenden Mittel zur Positionsbestimmung aufweist. Vorteilhaft kann dann ein vorbeifahrendes zweites Fahrzeug dessen Position ermitteln und auf diese Weise eine Lokalisierung des ersten Fahrzeugs übernehmen.
In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen wird eine Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs dadurch ermittelt, dass die Relativposition des ersten Fahrzeugs zu dem zweiten Fahrzeug zu aufeinanderfolgenden Zeiten ermittelt wird, eine Relativgeschwindigkeit des ersten Fahrzeugs zu dem zweiten Fahrzeug auf Basis der zeitlichen Änderung der Relativposition des ersten Fahrzeugs ermittelt wird, und die absolute Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs auf Basis der ermittelten Relativgeschwindigkeit und einer absoluten Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs ermittelt wird. Bei dieser Variante erfolgt eine Ermittlung der absoluten Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs für den Fall, dass das erste Fahrzeug nicht ausreichend genau seine eigene Geschwindigkeit selbst ermitteln kann. Vorteilhaft werden fehlende Geschwindigkeitsdaten extern für das erste Fahrzeug erzeugt und so eine mangelnde Ausstattung des ersten Fahrzeugs für die Geschwindigkeitsmessung kompensiert.
In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen wird eine Geschwindigkeit des mindestens einen ersten Fahrzeugs dadurch ermittelt, dass die Relativgeschwindigkeit des mindestens einen ersten Fahrzeugs zu dem mindestens einen zweiten Fahrzeug durch das mindestens eine zweite Fahrzeug sensoriell erfasst wird, und die absolute Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs auf Basis der ermittelten Relativgeschwindigkeit und einer absoluten Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs ermittelt wird. Bei dieser Variante kann für die Ermittlung der Relativgeschwindigkeit des ersten Fahrzeugs relativ zu dem zweiten Fahrzeug die Geschwindigkeit direkt durch an dem zweiten Fahrzeug angebrachte Sensoren ermittelt werden. Hierfür eignen sich beispielsweise Doppler-Radar-Sensoren.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen umfasst das Erfassen einer Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs das Erfassen von Sensordaten bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs durch das mindestens eine zweite Fahrzeug und das Ermitteln, auf welcher Fahrstrecke sich das erste Fahrzeug befindet, durch das zweite Fahrzeug auf Basis der Sensordaten. Dabei wird die Information, auf welcher Fahrstrecke sich das mindestens eine erste Fahrzeug befindet, von dem mindestens einen zweiten Fahrzeug an das mindestens eine erste Fahrzeug übermittelt. Bei dieser Variante kann für den Fall, dass das zweite Fahrzeug nicht genügend Ressourcen zur Selbstlokalisation aufweist, zumindest die aktuelle Fahrstrecke, beispielsweise das aktuelle Gleis des beobachteten ersten Fahrzeugs ermittelt und diesem mitgeteilt werden. Beispielsweise erkennt das zweite Fahrzeug, dass sich das erste Fahrzeug auf dem zweiten Gleis von insgesamt drei parallel verlaufenden Gleisen befindet. Vorteilhaft kann das erste Fahrzeug, falls es selbst Einrichtungen zur Selbstlokalisation aufweist, die von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Informationen dazu nutzen, Uneindeutigkeiten bei der Selbstlokalisation zu reduzieren.
In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen wird eine absolute Positionsinformation bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs mit einer relativen Positionsinformation des ersten Fahrzeugs bezüglich des zweiten Fahrzeugs kombiniert, um eine absolute Position des zweiten Fahrzeugs zu ermitteln. Diese Variante ist besonders nützlich, wenn nur das erste Fahrzeug dazu in der Lage ist, seine absolute Position zu ermitteln und auch eine absolute Position des zweiten Fahrzeugs ermittelt werden soll.
In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen übermittelt das mindestens eine erste Fahrzeug seine Position per Rundfunk und das mindestens eine zweite Fahrzeug ermittelt seine Position auf Basis der über Rundfunk empfangenen Position des ersten Fahrzeugs. Beispielsweise kann die Rundfunkinformation zur Kompensation von Uneindeutigkeiten bei der Selbstlokalisierung des zweiten Fahrzeugs genutzt werden, wobei, insbesondere bei Schienenfahrzeugen, die aktuelle Position oder Fahrstrecke, welche von dem ersten Fahrzeug besetzt wird, für das zweite Fahrzeug ausgeschlossen werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen sind das mindestens eine erste Fahrzeug und das mindestens eine zweite Fahrzeug Schienenfahrzeuge.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Positionsermittlung von Fahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
2 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
3 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
4 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Selbstlokalisation eines sensoriell erfassten Schienenfahrzeugs mit Hilfe eines anderen Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
5 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Ermittlung einer Gleisposition von Schienenfahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
6 eine schematische Darstellung eines Systems zur Ermittlung einer Position oder einer Geschwindigkeit von Schienenfahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In 1 ist ein Flussdiagramm 100 gezeigt, welches ein Verfahren zum Ermitteln einer Absolutposition eines Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei dem Schritt 1.1 werden von einem ersten Schienenfahrzeug durch ein zweites Schienenfahrzeug Sensordaten SD erfasst. D.h., das zweite Schienenfahrzeug weist einen oder mehrere Sensoren, beispielsweise ein Radarsystem, auf, mit dem das erste Schienenfahrzeug sensoriell erfasst wird. Beide Schienenfahrzeuge befinden sich zum Zeitpunkt der Sensorerfassung ausreichend räumlich nahe beieinander, dass das erste Schienenfahrzeug durch das zweite Schienenfahrzeug erfasst werden kann. Auf Basis der erfassten Sensordaten SD wird nun bei dem Schritt 1.II in dem zweiten Fahrzeug eine Relativposition P1_rel des ersten Fahrzeugs relativ zu dem zweiten Fahrzeug ermittelt.
Weiterhin führt das zweite Fahrzeug bei dem Schritt 1.III eine Selbstlokalisierung durch, d.h. es ermittelt seine eigene absolute Position P2_abs . Dieser Vorgang erfolgt möglichst zeitnah zu der sensoriellen Erfassung des ersten Schienenfahrzeugs durch das zweite Schienenfahrzeug, vorzugsweise gleichzeitig dazu. Schließlich wird bei dem Schritt 1.IV auf Basis der ermittelten absoluten Position P2_abs des zweiten Schienenfahrzeugs und der Relativposition P1_rel des ersten Fahrzeugs relativ zu dem zweiten Fahrzeug eine absolute Position P1_abs des ersten Fahrzeugs durch das zweite Fahrzeug ermittelt. Die Information P1_abs über die aktuelle Position des ersten Fahrzeugs kann zum Beispiel anschließend von dem zweiten Fahrzeug an das erste Fahrzeug übermittelt werden, das sich mit Hilfe dieser Information P1_abs selbst lokalisiert.
In 2 ist ein Flussdiagramm 200 gezeigt, welches ein Verfahren zur Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei dem in 2 veranschaulichten Verfahren werden bei dem Schritt 2.1 Sensordaten SD(t₁), SD(t₂) zu einem ersten Zeitpunkt t₁ und einem zweiten Zeitpunkt t₂ von einem ersten Schienenfahrzeug durch ein zweites Schienenfahrzeug erfasst. Beispielsweise fahren die beiden Schienenfahrzeuge auf benachbarten Gleisen aneinander vorbei bzw. sie begegnen sich dabei. Die zu verschiedenen Zeiten t₁ , t₂ erfassten Sensordaten SD(t₁), SD(t₂), mit denen das erste Schienenfahrzeug erfasst wird, werden bei dem Schritt 2.II dazu genutzt, relative Positionsdaten P1_rel(t₁), P1_rel(t₂) zu ermitteln, welche eine Relativposition des ersten Schienenfahrzeugs zu dem zweiten Schienenfahrzeug zu verschiedenen Zeiten t₁ , t₂ angeben. Bei dem Schritt 2.III wird anschließend auf Basis der ermittelten relativen Positionsdaten P1_rel(t₁), P1_rel(t₂) eine Relativgeschwindigkeit v_rel des ersten Schienenfahrzeugs zu dem zweiten Schienenfahrzeug berechnet. Zudem wird bei dem Schritt 2.IV eine Ermittlung von absoluten Positionen P2_abs (t₁ ), P2_abs (t₂ ) des zweiten Schienenfahrzeugs zu den Zeiten t₁ , t₂ durchgeführt. Der Schritt 2.IV erfolgt also zeitlich parallel zu den Schritten 2.1 und 2.II. Auf Basis der ermittelten Absolutpositionen P2_abs (t₁ ), P2_abs (t₂ ) des zweiten Fahrzeugs wird dann bei dem Schritt 2.V eine absolute Geschwindigkeit v2_abs des zweiten Schienenfahrzeugs berechnet. Schließlich erfolgt bei dem Schritt 2.VI eine Berechnung einer Absolutgeschwindigkeit v1_abs des ersten Schienenfahrzeugs auf Basis der Relativgeschwindigkeit des ersten Schienenfahrzeugs relativ zu dem zweiten Schienenfahrzeug und auf Basis der absoluten Geschwindigkeit v2_abs des zweiten Schienenfahrzeugs.
In 3 ist ein Flussdiagramm 300 gezeigt, welches ein Verfahren zur Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Das in 3 veranschaulichte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel, dass bei dem Schritt 3.1 Sensordaten RSD, die ein erstes Schienenfahrzeug abtasten, mit Hilfe eines Dopplerradars eines zweiten Schienenfahrzeugs erfasst werden. Die Doppler-Sensordaten RSD werden bei dem Schritt 3.II direkt dazu genutzt, eine Relativgeschwindigkeit v_rel des ersten Schienenfahrzeugs zu dem zweiten Schienenfahrzeug zu ermitteln. Bei dem Schritt 3.III erfolgt eine Ermittlung einer absoluten Geschwindigkeit v2_abs des zweiten Schienenfahrzeugs durch das zweite Schienenfahrzeug. Die Ermittlung der absoluten Geschwindigkeit v2_abs des zweiten Schienenfahrzeugs kann zum Beispiel mit Hilfe eines Drehzahlmessers, eines Satellitennavigationssystems oder durch ein Doppler-Radargerät erfolgen. Bei dem Schritt 3.IV wird schließlich die Absolutgeschwindigkeit v1_abs des ersten Schienenfahrzeugs auf Basis der Relativgeschwindigkeit v_rel des ersten Schienenfahrzeugs bezüglich des zweiten Schienenfahrzeugs und der Absolutgeschwindigkeit v2_abs des zweiten Schienenfahrzeugs ermittelt.
In 4 ist ein Flussdiagramm 400 gezeigt, welches ein Verfahren zur Selbstlokalisation eines sensoriell erfassten Schienenfahrzeugs mit Hilfe eines anderen Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Dieses Ausführungsbeispiel kann nützlich sein, wenn dasjenige Schienenfahrzeug, welches das andere Schienenfahrzeug sensoriell erfasst, selbst seine eigene Absolutposition nicht hinreichend genau ermitteln kann. Bei dem Schritt 4.1 werden Sensordaten SD von einem ersten Schienenfahrzeug durch ein zweites Schienenfahrzeugs, welches dem ersten Schienenfahrzeug begegnet, erfasst. Die Sensordaten SD werden bei dem Schritt 4.II dazu genutzt, zu ermitteln, auf welchem Gleis FS1 sich das erste Schienenfahrzeug aktuell befindet. Diese Ermittlung erfolgt durch das zweite Schienenfahrzeug. Diese Positionsinformation FS1 wird nachfolgend bei dem Schritt 4.III von dem zweiten Schienenfahrzeug an das erste Schienenfahrzeug 61 (siehe 6), beispielsweise per Funk, übermittelt. Bei dem Schritt 4.IV nutzt das erste Schienenfahrzeug die Kenntnis seiner Gleisposition FS1 dazu, seine eigene aktuelle Position P1_abs zu ermitteln. Beispielsweise kann eine Uneindeutigkeit der Position des ersten Schienenfahrzeugs anhand der Kenntnis der Gleisposition FS1 behoben werden. Eine solche Uneindeutigkeit kann zum Beispiel die Frage betreffen, auf welchem Gleis sich das erste Schienenfahrzeug aktuell befindet. Diese Uneindeutigkeit kann zum Beispiel aufgrund einer ungenauen Selbstlokalisation des ersten Fahrzeugs mit Hilfe eines anderen Positionsermittlungsverfahrens, wie zum Beispiel Satellitennavigation, auftreten. Diese Ungenauigkeit kann nun mit Hilfe der durch das zweite Schienenfahrzeug ermittelten Positionsinformation FS1 behoben werden.
In 5 ist ein Flussdiagramm 500 gezeigt, welches ein Verfahren zur Ermittlung einer Gleisposition von Schienenfahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel soll auf der Basis der Kenntnis einer absoluten Gleisposition FS1_abs eines ersten Schienenfahrzeugs eine Gleisposition FS2_abs eines zweiten Schienenfahrzeugs ermittelt werden. Beispielsweise weisen beide Schienenfahrzeuge Kameras zur Positionsermittlung auf, die aber nur einen eingeschränkten Bildbereich erfassen können. In dem in 5 konkretisierten Ausführungsbeispiel besitzen beide Schienenfahrzeuge die Fähigkeit, exakt drei Fahrspuren bzw. Gleisstränge zu erfassen. Befinden sich die beiden Schienenfahrzeuge nun auf einer ausgedehnten Gleisanlage, beispielsweise mit 10 parallelen Gleisen, so kann es sein, dass eines der beiden Schienenfahrzeuge, beispielsweise das zweite Schienenfahrzeug, seine absolute Gleisposition FS2_abs mit Hilfe der Kamera nicht mehr ermitteln kann, weil der Bildausschnitt nicht ausreicht, um auch eines der beiden Außengleise zu erfassen. Stattdessen jedoch befindet sich das erste Schienenfahrzeug nur drei Gleise von dem zweiten Schienenfahrzeug entfernt, so dass es noch von der Kamera des zweiten Schienenfahrzeugs erfasst werden kann. Beispielsweise befindet sich das erste Schienenfahrzeug auf Gleis 2 und das zweite Schienenfahrzeug befindet sich auf Gleis 5. Nun reicht der beschränkte Bildausschnitt der Kamera des zweiten Schienenfahrzeugs nicht aus, Gleis 1 oder Gleis 10 zu detektieren und damit eine absolute Gleisposition FS2_abs des zweiten Schienenfahrzeugs zu ermitteln. Allerdings kann das zweite Schienenfahrzeug das drei Gleise weiter links befindliche erste Schienenfahrzeug gerade noch detektieren. Daher werden nun bei dem Schritt 5.1 Bilddaten SD1 von dem ersten Schienenfahrzeug durch die Kamera des zweiten Schienenfahrzeugs erfasst. Das zweite Schienenfahrzeug ermittelt nun bei dem Schritt 5.II auf Basis dieser Bilddaten SD1 eine Relativposition FS1_rel des ersten Schienenfahrzeugs zu dem zweiten Schienenfahrzeug. Beispielsweise wird ermittelt, dass sich das erste Schienenfahrzeug drei Gleise links von dem zweiten Schienenfahrzeug befindet. Bei dem Schritt 5.III wird nun das erste Schienenfahrzeug dazu aufgefordert, seine absolute Position FS1_abs zu ermitteln. Hierfür nimmt das erste Schienenfahrzeug bei dem Schritt 5.IV Bilddaten SD2 von seiner Umgebung, insbesondere von dem am Rand liegenden Gleis 1 auf und ermittelt auf Basis der Bilddaten SD2 bei dem Schritt 5.V seine eigene absolute Gleisposition FS1_abs , d.h., dass es sich auf Gleis 2 befindet. Diese Positionsinformation FS1_abs übermittelt das erste Schienenfahrzeug im Folgenden bei dem Schritt 5.VI an das zweite Schienenfahrzeug. Das zweite Schienenfahrzeug ermittelt schließlich bei dem Schritt 5.VII seine absolute Position FS2_abs auf Basis der empfangenen absoluten Positionsinformation FS1_abs des ersten Schienenfahrzeugs und der bei dem Schritt 5.II ermittelten relativen Positionsinformation FS1_rel . D.h., das zweite Schienenfahrzeug ermittelt, dass es sich auf Gleis 5 befindet.
In 6 ist eine schematische Darstellung eines Systems 60 zur Ermittlung einer Position oder einer Geschwindigkeit von Schienenfahrzeugen 61, 62, auch Zustandsermittlungssystem 60 genannt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Ein erstes Schienenfahrzeug 61 befindet sich auf einem ersten Gleis FS1 und ein zweites Schienenfahrzeug 62 ist auf einem Nachbargleis FS2 unterwegs. Das zweite Schienenfahrzeug 62 umfasst eine Detektionseinheit 63. Die Detektionseinheit 63 weist eine Sensoreinheit 63a, eine lokale Positionsermittlungseinheit 63b, eine Selbstlokalisierungseinheit 63c und eine globale Positionsermittlungseinheit 63d auf.
Das zweite Schienenfahrzeug 62 erfasst nun mit Hilfe der Sensoreinheit 63a Sensordaten SD von dem ersten Schienenfahrzeug 61. Die erfassten Sensordaten SD werden an die lokale Positionsermittlungseinheit 63b übermittelt, die anhand der Sensordaten SD eine Relativposition P1_rel des ersten Schienenfahrzeugs 61 zu dem zweiten Schienenfahrzeug 62 ermittelt. Eine absolute Position P2_abs des zweiten Schienenfahrzeugs 62 wird mit Hilfe der Selbstlokalisierungseinheit 63c, beispielsweise eine Empfangseinheit eines Satellitennavigationssystems, ermittelt. Die Relativposition P1_rel des ersten Schienenfahrzeugs 61 zu dem zweiten Schienenfahrzeug 62 sowie die absolute Position P2_abs des zweiten Schienenfahrzeugs 62 werden an die globale Positionsermittlungseinheit 63d übermittelt, die anhand dieser Daten eine absolute Position P1_abs des ersten Schienenfahrzeugs 61 ermittelt.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung von Fahrzeugen (61, 62), aufweisend die Schritte: - Erfassen einer Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation (P1_rel, v_rel) bezüglich mindestens eines ersten Fahrzeugs (61) durch mindestens ein zweites Fahrzeug (62), - Ermitteln einer absoluten Position (P1_abs) und/oder einer absoluten Geschwindigkeit (v1_abs) des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) und/oder des mindestens einen zweiten Fahrzeugs (62) auf Basis der erfassten Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation (P1_rel, v_rel) bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) durch das mindestens eine zweite Fahrzeug (62).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erfassen einer Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation (P1_rel, v_rel) umfasst: - Ermitteln einer Positionsinformation (P1_abs) bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) durch das erste Fahrzeug (61), - Übertragen der Positionsinformation (P1_abs) an das mindestens eine zweite Fahrzeug (62).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erfassen einer Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation (P1_rel, v_rel) umfasst: - Erfassen von Sensordaten (SD) bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) durch das mindestens eine zweite Fahrzeug (62), - Ermitteln einer Relativposition (P1_rel) des ersten Fahrzeugs (61) zu dem zweiten Fahrzeug (62) auf Basis der Sensordaten (SD), und das Ermitteln einer Position (P1_rel) und/oder einer Geschwindigkeit (v_rel) des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) und/oder des mindestens einen zwei Fahrzeugs (62) umfasst: - Ermitteln einer absoluten Position (P2_abs) des zweiten Fahrzeugs (62) durch das zweite Fahrzeug (62), - Berechnen einer absoluten Position (P1_abs) des ersten Fahrzeugs (61) auf Basis der ermittelten absoluten Position (P2_abs) des zweiten Fahrzeugs (62) und der ermittelten Relativposition (P1_rel) des ersten Fahrzeugs (61) zu dem zweiten Fahrzeug (62).
Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Geschwindigkeit (v1_abs) des ersten Fahrzeugs (61) dadurch ermittelt wird, dass - die Relativposition (P1_rel (t₁) , P1_rel (t₂)) des ersten Fahrzeugs (61) zu dem zweiten Fahrzeug (62) zu aufeinanderfolgenden Zeiten (t₁, t₂) ermittelt wird, - eine Relativgeschwindigkeit (v_rel) des ersten Fahrzeugs (61) zu dem zweiten Fahrzeug (62) auf Basis der zeitlichen Änderung der Relativposition (P1_rel (t₁) , P1_rel (t₂)) des ersten Fahrzeugs (61) ermittelt wird, und - die absolute Geschwindigkeit (v1_abs) des ersten Fahrzeugs (61) auf Basis der ermittelten Relativgeschwindigkeit (v_rel) und einer absoluten Geschwindigkeit (v2_abs) des zweiten Fahrzeugs (62) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Geschwindigkeit (v1_abs) des mindestens einen ersten Fahrzeugs dadurch ermittelt wird, dass - die Relativgeschwindigkeit (v_rel) des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) zu dem mindestens einen zweiten Fahrzeug (62) durch das mindestens eine zweite Fahrzeug (62) sensoriell erfasst wird, und - eine absolute Geschwindigkeit (v1_abs) des ersten Fahrzeugs (61) auf Basis der ermittelten Relativgeschwindigkeit (v_rel) und einer absoluten Geschwindigkeit (v2_abs) des zweiten Fahrzeugs (62) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erfassen einer Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation (P1_rel, v_rel) bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) umfasst: - Erfassen von Sensordaten (SD) bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) durch das mindestens eine zweite Fahrzeug (62), - Ermitteln, auf welcher Fahrstrecke (FS1) sich das erste Fahrzeug (61) befindet, durch das zweite Fahrzeug (62) auf Basis der Sensordaten (SD), und die Information, auf welcher Fahrstrecke (FS1) sich das mindestens eine erste Fahrzeug (61) befindet, von dem mindestens einen zweiten Fahrzeug (62) an das mindestens eine erste Fahrzeug (61) übermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine absolute Positionsinformation (FS1_abs) bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) mit einer relativen Positionsinformation (FS1_rel) des ersten Fahrzeugs (61) bezüglich des zweiten Fahrzeugs (62) kombiniert wird, um eine absolute Position (FS2_abs) des zweiten Fahrzeugs (62) zu ermitteln.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine erste Fahrzeug (61) seine Position (P1_abs) per Rundfunk übermittelt und das mindestens eine zweite Fahrzeug (62) seine Position (P2_abs) auf Basis der über Rundfunk empfangenen Position (P1_abs) des ersten Fahrzeugs (61) ermittelt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine erste Fahrzeug (61) und das mindestens eine zweite Fahrzeug (62) Schienenfahrzeuge sind.
Zustandsermittlungssystem (60), aufweisend: - mindestens ein erstes Fahrzeug (61), - mindestens ein zweites Fahrzeug (62), welches eine Zustandsermittlungseinheit (63b) zum Ermitteln einer Positionsinformation und/oder einer Geschwindigkeitsinformation bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) umfasst, - eine globale Zustandsermittlungseinheit (63d) zum Ermitteln einer absoluten Position und/oder einer absoluten Geschwindigkeit des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) und/oder des mindestens einen zweiten Fahrzeugs (62) auf Basis der erfassten Positions- und/oder Geschwindigkeitsinformation (P1_rel) bezüglich des mindestens einen ersten Fahrzeugs (61) .
Schienentransportsystem, aufweisend ein Zustandsermittlungssystem (60) nach Anspruch 10.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinheit eines Schienenfahrzeugs (61, 62) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn das Computerprogramm in dem Schienenfahrzeug (61, 62) ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.