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Die Erfindung betrifft ein System zum Ermöglichen einer manuellen Fahrzeugführung eines Fahrzeugs durch einen menschlichen Fahrer in einer Verkehrsumgebung für vollautomatisierte Fahrzeuge, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen System.
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In einer gegenwärtigen Straßenverkehrsumgebung typischerweise verwendeten Markierungen von Fahrbahnen, Straßenverkehrsschilder wie für Geschwindigkeitsbeschränkungen und Ortsschilder, markierte Fahrspurbegrenzungen und festgelegte Verkehrsregeln sind praktisch ausschließlich für manuelles Fahren und menschliche Verkehrsteilnehmer ausgelegt. So sind beispielsweise Verkehrsschilder gut im sichtbaren Lichtbereich erkennbar, da sie markante und kontrastreiche Farben und reflektierende Oberflächen aufweisen. Ähnliches gilt für Fahrbahnmarkierungen, die durch die meist weißen oder gelben und damit aus den meisten natürlichen Farben hervorstechenden Oberflächen leicht zu erkennen sind. Statische Verkehrsregeln betreffen invariable und für Menschen leicht nachvollziehbare Regeln über Vorfahrtsberechtigungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen und das Befahren einer vorgeschriebenen Fahrbahnseite bei mehrspurigen Straßen mit Gegenverkehr. Für vollautomatisierte und autonome Fahrzeuge sind jedoch sowohl die Straßenverkehrsschilder als auch die Spurmarkierungen sowie insbesondere die statischen Verkehrsregeln nicht optimal. Es könnte daher erwartet werden, dass zukünftig Straßenverkehrsumgebungen auf vollautomatisierte Fahrzeuge ausgelegt werden. Eine solche Verkehrsumgebung, die für automatisiertes Fahren (SAE Level 4 + 5) ausgelegt ist, mag befahrbare Straßen, Wege und Flächen aufweisen, aber darüber hinausgehend nur wenige bis keine Hilfsmittel für menschliche Fahrer. Denn in einer für das automatisierte Fahren ausgelegten Verkehrsumgebung sind die aktuellen Verkehrsregeln und die aufgeführten Elemente nicht nötig für das manuelle Fahren, da automatisierte Fahrzeuge auch anderweitig über aktuell herrschende oder vereinbarte Regeln informiert werden können. Dabei kann auch davon ausgegangen werden, dass anstatt der statischen Verkehrsregeln ein dynamischer Ablauf zu Vorfahrtsregeln, Ausweichen und Benutzung von Fahrspuren dadurch optimiert wird, dass Fahrzeuge untereinander kommunizieren und die global beste Lösung für alle in einem Bereich aufeinander treffender Verkehrsteilnehmer gefunden wird. In einer solchen Umgebung ist es jedoch für einen Fahrer eines manuell geführten Fahrzeugs ausgesprochen schwierig, sich mit den anderen, größtenteils automatisierten Fahrzeugen zu koordinieren und den verfügbaren Straßenverkehrsraum optimal auszunutzen. Erschwerend ist besonders, dass mit einem menschlichen Verkehrsteilnehmer die oben erläuterte Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation entfällt und somit dynamische Verkehrsregeln und optimierte Auflösungen von (möglichen) Kollisionsbereichen nicht möglich sind.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs die visuell wahrgenommene Realität mit zusätzlichen Informationen zu augmentieren. Dabei bleibt für den Fahrer des Fahrzeugs der Blick auf die Realität bestehen, es werden jedoch zusätzliche Informationen beispielsweise in Form von Zahlen oder Symbolen angezeigt, die insbesondere gezielt so positioniert werden, dass sie scheinbar einem Objekt der Umgebung überlagert sind und ortsbekannt mit diesem Objekt bewegt werden oder in beabsichtigter Relativgeschwindigkeit zum Objekt verschoben werden.
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In diesem Zusammenhang betrifft die
DE 10 2014 204 559 A1 ein Verfahren zum sicheren Führen eines Fahrzeugführers, um eine Linkskurve durchzuführen, umfassend: Erfassen einer Linkskurve basierend auf einer Nähe und einer Geschwindigkeit für ein Fahrzeug; Bestimmen einer gegenwärtigen Position und eines relativen Vektors für ein entgegenkommendes Fahrzeug in einer Fahrspur für Gegenverkehr, welches sich der Linkskurve nähert; dreidimensionales Abbilden einer Sicht nach vorne, welche das entgegenkommende Fahrzeug umfasst; und räumliches Überlagern einer erweiterten-Realität-Anzeige auf einem volumetrischen Head-Up-Display für einen Fahrer von dem Fahrzeug durch Projizieren eines Zielwegs von dem entgegenkommenden Fahrzeug basierend auf dem Vektor und dem relativen Vektor und durch Projizieren eines Linkskurvenwegs.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine manuelle Fahrzeugführung in einer Verkehrsumgebung für voll automatisierte Fahrzeuge zu vereinfachen.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Ermöglichen einer manuellen Fahrzeugführung eines Fahrzeugs durch einen menschlichen Fahrer in einer Verkehrsumgebung für vollautomatisierte Fahrzeuge, aufweisend eine Recheneinheit, eine Kommunikationseinheit zum Erfassen von Daten von sich im Umfeld des eigenen Fahrzeugs befindlichen vollautomatisierten Fahrzeugen, und eine Augmentierungseinheit zum visuellen Überlagern von Informationen über die vom menschlichen Fahrer betrachtete Realität, wobei die Recheneinheit dazu ausgeführt ist, auf Basis der Daten anderer vollautomatisierter Fahrzeuge über deren aktuelle oder geplante Trajektorien oder auf Basis der zwischen einem anderen vollautomatisierten Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug automatisch ausgehandelten jeweiligen Trajektorien einen vorgegebenen Bewegungspfad für das eigene Fahrzeug zu ermitteln und die Augmentierungseinheit so anzusteuern, dass für den menschlichen Fahrer des eigenen Fahrzeugs der vorgegebene Bewegungspfad und unterstützende Symbole der Realität überlagert angezeigt werden.
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Die manuelle Fahrzeugführung betrifft insbesondere die Führung von Fahrzeugen durch einen menschlichen Fahrer. Besonders bevorzugt betrifft dies Fahrzeuge mit SAE Level < 4. Fahrzeuge des SAE Levels 3, die mit der beschriebenen exklusiven Verkehrsumgebung für automatisierte Fahrzeuge nicht kompatibel sind, müssen insbesondere auf manuelle Fahrzeugführung umgestellt werden können. Vollautomatisierte Fahrzeuge betreffen dagegen alle Fahrzeuge, die sich autark nach den dynamischen Verkehrsregeln (sicher) fortbewegen können, insbesondere Fahrzeuge mit SAE Level ≥ 4.
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Die Kommunikationseinheit dient insbesondere dazu, die von anderen vollautomatisierten Fahrzeugen übermittelten Informationen über die jeweilige aktuelle oder geplante Trajektorie des jeweils anderen vollautomatisierten Fahrzeugs zu erhalten, oder alternativ dazu auf Basis der Informationen über das eigene geplante Ziel zwischen einem anderen vollautomatisierten Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug Trajektorien zu vereinbaren, insbesondere durch Bestätigung/Ablehnung von Anfragen zur Anpassung der Bahnführung auf einem bestimmten Bewegungspfad. Das Aushandeln der jeweiligen Trajektorien des eigenen Fahrzeugs und des jeweiligen anderen vollautomatischen Fahrzeugs erfolgt dabei bevorzugt ohne Zutun des menschlichen Fahrers des eigenen Fahrzeugs, sondern vielmehr mithilfe der Recheneinheit des eigenen Fahrzeugs sowie durch entsprechende Rechner der vollautomatisierten Fahrzeuge in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs. Zu diesen Verhandlungen wird die Kommunikationseinheit herangezogen, um entsprechende Daten von geplanten Routen und dafür eingeplante Bewegungspfade auszutauschen und einen Konsens zur gemeinschaftlichen und kollisionsfreien Nutzung des gemeinsamen Verkehrsraums zu finden. Die Kommunikation über die Kommunikationseinheit kann auch Datenströme zwischen den anderen vollautomatisierten Fahrzeugen und einer Verkehrszentrale sowie zwischen dem eigenen Fahrzeug und der Verkehrszentrale umfassen. Bevorzugt verwendete Protokolle sind insbesondere mittels 4G und 5G, sowie ähnliche Standards. Da die jeweilige Kommunikation jedoch zeitkritisch ist, sollte Wert auf Echtzeitfähigkeit der Kommunikation gelegt werden.
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Die Recheneinheit ist bevorzugt zusammen mit der Kommunikationseinheit und der Augmentierungseinheit im Fahrzeug selbst angeordnet, es kann jedoch auch die Kommunikationseinheit und die Augmentierungseinheit im Fahrzeug angeordnet sein während die Recheneinheit zumindest teilweise Module einer Verkehrszentrale aufweist und nutzt, insbesondere um den Bewegungspfad für das eigene Fahrzeug zu ermitteln. Die für die Ansteuerung der Augmentierungseinheit zuständigen Module der Recheneinheit sind dagegen bevorzugt im Fahrzeug angeordnet.
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Die Recheneinheit ermittelt auf Basis dieser Daten einen vorgegebenen Bewegungspfad für das eigene Fahrzeug. Ein solcher Bewegungspfad würde sonst intuitiv vom menschlichen Fahrer auf Grundlage von Fahrbahnmarkierungen und den lokal geltenden Verkehrsregeln (beispielsweise Verbot des Überfahrens einer durchgezogenen Linie, Rechtsfahrgebot auf einer mehrspurigen Straße, etc.;) vorgenommen werden, wäre die Verkehrsumgebung vollständig für manuell geführte Fahrzeuge ausgelegt. Dieser ermittelte vorgegebene Bewegungspfad umfasst damit koordinierende Planungen, die der Ausgabe des vorgegebenen Bewegungspfads vorausgegangen sind. Solche koordinierten Planungen erlauben die optimale gemeinsame Ausnutzung des lokalen Verkehrsraums beim Aufeinandertreffen mit anderen vollautomatisierten Fahrzeugen. Die Recheneinheit stellt beim Vorgeben des Bewegungspfads für das eigene Fahrzeug damit auch sicher, dass keine Kollisionen mit den anderen vollautomatisierten Fahrzeugen erfolgen.
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Ein solcher vorgegebener Bewegungspfad unterscheidet sich hierbei von der lokalen Routenführung, die z.B. ein heutiges Navigationsgerät berechnet, da es in der Verkehrsumgebung für vollautomatisierte Fahrzeuge keine fest definierten Fahrstreifen gibt. Ein vorgegebener Bewegungspfad umfasst vielmehr die genauen geometrischen Angaben, wie z.B. Mittellinie plus Breite des virtuellen Fahrstreifens, die sich aus der berechneten optimalen Trajektorie ergibt.
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Die Augmentierungseinheit hilft, dem Fahrer die Realität zu erweitern, sodass der Fahrer zusätzliche digitale Kennzeichnungen und andere Informationen wahrnehmen kann. Ein Beispiel hierfür ist eine VR-Brille, die in den Brillengläsern derartige Einblendungen vornimmt, dass es für den Fahrer so aussieht als wären diese in der realen Welt tatsächlich existent, wie z.B. Fahrstreifenmarkierungen auf (unmarkiertem) Asphalt. Zum Betrieb der VR-Brille ist ein genaues Tracking der Kopfhaltung notwendig. Für die Umsetzung der Echtzeitberechnungen, um die spezifische Darstellung für den Fahrer zu ermöglichen, muss zusätzlich ausreichend Rechenkapazität zur Verfügung stehen, entweder mit einem entsprechenden Gerät, wie z.B. ein Hochleistungs-Smartphone oder extern per Cloud-Computing. Weitere Beispiele für mögliche Augmentierungseinheiten sind VR-Kontaktlinsen, ein Projektor auf die Frontscheibe (ein sog. Head-Up-Display), eine direkte neuronale Schnittstelle, oder eine Darstellung auf einem Bildschirm des Fahrzeugs, auf dem insbesondere Kamerabilder der Umgebung des eigenen Fahrzeugs mit den zusätzlichen Informationen dargestellt werden. Für eine Anwendung auf eingegrenzte Verkehrsräume, wie z.B. auf Firmengelände, Parkplätze, Rollfelder etc. können der vorgegebene Bewegungspfad und/oder die unterstützenden Symbole auch von festinstallierten (Tageslicht-)Projektoren direkt auf die Verkehrsflächen projiziert werden. Insbesondere auf Rollfeldern können menschliche Fahrer auf großen Freiflächen durch virtuelle Fahrstreifenmarkierungen sicher mit genügend Abstand zu vollautomatisierten Fahrzeugen manövrieren. Mit virtuellen Lichtsignalanlagen kann der menschliche Fahrer gestoppt werden, um z.B. anderen vollautomatisierten Fahrzeugen zwingend Vorfahrt zu gewähren.
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Das Ziel der Augmentierungseinheit ist es, dass sich der Fahrer in der Umgebung für vollautomatisierte Fahrzeuge ohne reale Verkehrszeichen sicher und wie gewohnt manövrieren kann. Gewohnt in der Hinsicht, dass durch die Augmentierung virtuelle Verkehrszeichen und virtuelle Markierungen hinzugefügt werden, so dass für ihn scheinbar die alten und gewohnten Verkehrsregeln gelten. Scheinbar, weil diese nur exklusiv für den manuellen Fahrer gelten. Die automatisierten Fahrzeuge sind losgelöst davon und fahren nach anderen Kriterien durch diese Verkehrsumgebung. Der vorgegebene Bewegungspfad wird bevorzugt durch virtuelle Fahrstreifenmarkierungen auf der linken und rechten Seite realisiert, sodass der Fahrer weiß, dass er dazwischen fahren kann/soll/muss. Es können zur besseren Übersicht Pfeile die Fahrtrichtung auf der Straße hervorheben. Zusätzlich können virtuelle Leitplanken an den Fahrstreifenrändern eingeblendet werden, um ein höheres Sicherheitsgefühl zu vermitteln, falls automatisierte Fahrzeuge z.B. auf der linken und rechten Seite des manuellen Fahrers entgegen kommen. Auch virtuelle Verkehrsschilder können als augmentierte Information eingeblendet werden, insbesondere wenn diese über eine längere Strecke gelten. Ein typisches Beispiel ist die Höchstgeschwindigkeit. Andere Verkehrszeichen, wie z.B. Parkverbotschilder, oder an (virtuellen) Kreuzungen die dortigen Vorfahrtsregeln, können als virtuelle Schilder an einer solchen Position eingeblendet werden, als wären sie in der realen Welt aufgestellt worden. Für virtuelle Lichtsignalanlagen können in der Augmentierung vorderhalb positionierte Haltelinien eingeblendet werden. Die Ampel an sich kann ebenfalls eingeblendet werden oder als vereinfachtes Symbol dargestellt werden. Der Anzeigestatus (farbiges Licht) der Ampel wird jedoch bevorzugt von einer Verkehrszentrale gesteuert, um einen optimierten effizienten Verkehrsfluss gewährleisten zu können.
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Bevorzugt ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, beim Vorgeben des Bewegungsapparates zu berücksichtigen, dass der manuelle Fahrer sich eher passiv verhält, indem er auf die Aktionen der vollautomatisierten Fahrzeuge eher reagiert. Dies liegt insbesondere daran, dass der manuelle Fahrer eventuelle Änderungen des vorgegebenen Bewegungspfads nur über eine angepasste Augmentierung erhält. Dadurch wird der manuelle Fahrer sich prinzipiell anders verhalten als ein automatisiertes Fahrzeug, was in der Routenplanung ebenfalls für die automatisierten Fahrzeuge berücksichtigt werden muss. Automatisierte Fahrzeuge sollten sich in der Nähe des manuellen Fahrers wie menschliche Fahrer verhalten und dort sich an die „klassischen Verkehrsregeln“ halten. Das betrifft vor allem Abstandsregeln und Geschwindigkeitsbegrenzungen. Zusätzlich kann es sein, dass der manuelle Fahrer abgelenkt ist oder sonst nicht vorhersehbare Manöver einschlägt, sodass die automatisierten Fahrzeuge mit erhöhter Risikobereitschaft in dessen Nähe fahren sollten.
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Zur vollständigen Koordination zwischen den vollautomatisierten Fahrzeugen und zwischen einem jeweiligen vollautomatisierten Fahrzeug und dem eigenen manuell geführten Fahrzeug sowie zur Ausführung des vorgegebenen Bewegungspfads und zur korrekten Darstellung von in der Augmentierung dargestellten ortsbezogenen Objekten wird vorteilhaft eine Ortungseinheit zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs verwendet. Bevorzugt wird eine satellitengestützte Ortungseinheit verwendet, die per Galileo, Glonass, Beidou oder IRNS ggf. ergänzt durch weitere Sensoren, wie z.B. Beschleunigungssensoren und Kompass, um die Positionierungsgenauigkeiten zu erhöhen, insbesondere die aktuelle Position, die aktuelle Fahrrichtung, Geschwindigkeit, und Beschleunigung, Verzögerung, zumindest des manuell geführten Fahrzeugs bestimmt, und bevorzugt diese Werte über die Kommunikationseinheit an die anderen vollautomatisierten Verkehrsteilnehmer und gegebenenfalls eine Verkehrszentrale übermittelt.
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Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass das System manuell geführten Fahrzeugen erlaubt, sicher in einer Verkehrsumgebung für automatisierte Fahrzeuge ohne statische Verkehrsregeln oder Verkehrsschilder zu agieren. Dies ist besonders vorteilhaft für manuell geführte Rettungsfahrzeuge und noch verbleibende manuell geführte Fahrzeuge in einer für automatisierte Fahrzeuge optimierten Verkehrslandschaft.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt ist zu erkennen, ob sich das Fahrzeug aktuell in einer Verkehrsumgebung für vollautomatisierte Fahrzeuge ohne Ausstattung und Regeln für manuell geführte Fahrzeuge befindet, sodass die Augmentierungseinheit nur dann von der Recheneinheit angesteuert wird, für den menschlichen Fahrer des eigenen Fahrzeugs den vorgegebenen Bewegungspfad und unterstützende Symbole der Realität überlagert anzuzeigen, wenn eine Verkehrsumgebung für vollautomatisierte Fahrzeuge ohne Ausstattung und Regeln für manuell geführte Fahrzeuge erkannt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Augmentierungseinheit ein Head-Up-Display.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Bewegungspfad durch virtuelle Fahrbahnbegrenzungsmarkierungen oder durch eine mittige Bahnkurve angezeigt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, über die Kommunikationseinheit an zumindest ein weiteres vollautomatisiertes Fahrzeug die aktuell für den menschlichen Fahrer des Fahrzeugs geltenden Verkehrsregeln mitzuteilen, sodass das jeweilige weitere vollautomatisierte Fahrzeug auf das manuell geführte Fahrzeug reagieren kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfassen die unterstützenden Symbole zumindest eines aus den Folgenden: Virtuelle Verkehrszeichen, virtuelle Warnbaken, virtuelle Ampeln, virtuelle physische Fahrbahnbegrenzungen, Fahrbahnmarkierungen mit verkehrslenkender und reglementierender Bedeutung, virtuelle Leitplanken, Geschwindigkeitsbeschränkungen, Benachrichtigungen, geplanten Trajektorien eines jeweiligen anderen vollautomatisierten Fahrzeugs, Hervorhebungen eines jeweiligen anderen vollautomatisierten Fahrzeugs.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, nach Definition eines vorgegebenen Zielorts eine Route vorzugeben und für die vorgegebene Route statische Verkehrsregeln für den manuellen Fahrer festzulegen, um die statischen Verkehrsregeln mithilfe der unterstützende Symbole auszugeben.
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Gibt der der menschliche Fahrer dagegen keinen Zielort vor, übermittelt bevorzugt eine Verkehrszentrale Informationen über Abzweigungen an Module der Recheneinheit zum Anzeigen mehrerer Möglichkeiten und ggf. virtueller Abbiegespuren, sodass die anderen vollautomatisierten Fahrzeuge möglichst schnell auf die Entscheidung des manuellen Fahrers reagieren können, ohne den Verkehrsfluss zu stören. Dies wäre vor allem für den urbanen Bereich von Interesse. Der Algorithmus muss entsprechend angepasst werden, sodass die anderen vollautomatisierten Fahrzeuge bei der Begegnung mit einem manuellen Fahrzeug genügend Platz für wechselnde Entscheidung lassen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine stationäre Verkehrszentrale Teil der Recheneinheit und dazu ausgeführt, den vorgegebenen Bewegungspfad für das eigene Fahrzeug auf Basis der zwischen einem anderen vollautomatisierten Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug automatisch ausgehandelten Trajektorien zu ermitteln, indem von der Verkehrszentrale die relativen Trajektorien aller vollautomatisierten Fahrzeuge untereinander und zwischen einem jeweiligen vollautomatisierten Fahrzeug und dem manuell geführten Fahrzeug koordiniert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Verkehrszentrale dazu ausgeführt, eine virtuelle Ampelanlage anzusteuern, wobei der jeweils aktuelle Signalzustand der Ampelanlage von der Augmentierungseinheit ausgegeben wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Verkehrszentrale dazu ausgeführt, zur Ermittlung des vorgegebenen Bewegungspfads für das eigene Fahrzeug sowie zur Koordination der relativen Trajektorien zwischen einem jeweiligen vollautomatisierten Fahrzeug und dem manuell geführten Fahrzeug ein Fahrermodell des menschlichen Fahrers zu verwenden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, die Augmentierungseinheit bei Anwesenheit eines Einsatzfahrzeugs im Umfeld des eigenen Fahrzeugs nur zum Ausgeben von geplanten Trajektorien der anderen vollautomatisierten Fahrzeuge unter/oder des Einsatzfahrzeugs anzusteuern, ohne dass unterstützende Symbole im Bezug auf Verkehrsregeln oder Fahrstreifenmarkierungen angezeigt werden.
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Da bei einem Einsatzfahrzeug ein manueller Fahrer eine deutliche höhere Kritikalität akzeptiert und sich die geplanten/ausgeführten Manöver stark von den Fähigkeiten des Fahrers abhängen ist hier ein modifizierter Ansatz vorgeschlagen. Die benötigte Hardware ist jedoch identisch wie in anderen Ausführungsformen. Ein Unterschied ist, dass die Route nicht von der Verkehrszentrale berechnet wird. Die Position, Richtung und Geschwindigkeit des Einsatzfahrzeugs wird bevorzugt lediglich an alle automatisierten Fahrzeuge in der Nähe über die Verkehrszentrale übertragen. Diese reagieren darauf. Es werden hierbei keine Verkehrsregeln oder Fahrstreifenmarkierungen angezeigt. Es werden aber die geplanten Trajektorien der vollautomatisierten Fahrzeuge eingeblendet, sodass der manuelle Fahrer sich darauf einstellen kann, um sich schneller und sicherer in der Verkehrsumgebung bewegen zu können. Optional können aber die Teile der Fahrbahn virtuell markiert werden, die bei der aktuellen Geschwindigkeit des manuellen Fahrzeugs, sicher oder nicht sicher befahrbar sind. D.h. Flächen mit niedriger Kritikalität können z.B. grün und mit hoher Kritikalität z.B. rot eingefärbt werden. Ist der Zielort bekannt, können dennoch vorgeschlagene Richtungspfeile und optional Fahrstreifenmarkierungen eingeblendet werden, die das System als optimale Route berechnet hat. Die anderen vollautomatisierten Fahrzeuge werden bevorzugt auf Kommando der Verkehrszentrale hin so umgeleitet oder aus dem (vermutlichen) Weg des Einsatzfahrzeugs gefahren, sodass hier nach Möglichkeiten stets Rettungsgassen gebildet werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem System wie oben und im Folgenden beschrieben.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Fahrzeugs ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen System vorstehend gemachten Ausführungen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1: Eine reale und hypothetische Situation beim Linksabbiegen manuell bzw. automatisch geführter Fahrzeuge.
- 2: Eine hypothetische Situation auf breiten Straßen für automatische geführte Fahrzeuge.
- 3: Ein Fahrzeug als Teil eines Systems zum Ermöglichen einer manuellen Fahrzeugführung in einer Verkehrsumgebung für vollautomatisierte Fahrzeuge gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 4: Eine Augmentierung der Realität im System der 3.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 und 2 zeigen typische Szenarien im Straßenverkehr im Vergleich für manuell geführte Fahrzeuge und vollautomatisierte Fahrzeuge. 1 zeigt eine Abbiegesituation eines Fahrzeugs vor einem entgegenkommenden Fahrzeug. In Teilbild (A) sind hierbei zwei manuell geführte Fahrzeuge dargestellt. Beim links Abbiegen würde sich eine potentielle Kollisionsgefahr ergeben, da sich die geplanten Trajektorien der Fahrzeuge überschneiden. Nach statischen Verkehrsregeln ist jedoch festgelegt, wer von den beiden manuell geführten Fahrzeugen zu warten hat und dem anderen Fahrzeug Vorfahrt zu gewähren hat. Im Teilbild (B) dagegen ist eine mögliche zukünftige Situation mit zwei vollautomatisierten Fahrzeugen gezeigt. Durch eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation können Trajektorien ausgehandelt werden, die für beide Fahrzeuge optimal sind, sodass keines der beiden Fahrzeuge warten muss. Vielmehr können die beiden Fahrzeuge aneinander vorbeifahren. Die geplanten Trajektorien der vollautomatisierten Fahrzeuge überschneiden sich hierbei nicht. Dies wird durch dynamische Verkehrsregeln erreicht, die durch eine automatische Kommunikation der beiden vollautomatisierten Fahrzeuge ermöglicht wird. Statische Verkehrsregeln sind hierbei Verkehrsregeln, die jedem menschlichen Fahrer bekannt sind und invariant sind.
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Dynamische Verkehrsregeln dagegen sind speziell für automatisierte Fahrzeuge erdacht und können sich jederzeit der Situation anpassen, um beispielsweise den Verkehrsfluss zu optimieren. Teilbild (B) erfolgt in einer zukünftigen Verkehrsumgebung, die für das automatisierte Fahren (SAE Level 4 + 5) ausgelegt ist. Hierbei können lediglich die befahrbaren Straßen, Wege und Flächen vorhanden sind, aber keine Markierungen, Verkehrszeichen oder Lichtsignalanlagen. Denn in einer für das automatisierte Fahren ausgelegten Verkehrsumgebung sind die aktuellen Verkehrsregeln und die aufgeführten Elemente nicht nötig für das manuelle Fahren, da automatisierte Fahrzeuge auch anderweitig über aktuell herrschende Regeln informiert werden können. Auch kann durch das Ersetzen sämtlicher oder teilweiser statischer Regelungen durch dynamische und individualisierte Regelungen, die an die aktuelle Situation angepasst werden, der Verkehrsfluss gesteigert werden. Ist diese Technik in einem solchen Reifegrad etabliert, sodass alle Fahrzeuge individuelle Routen bekommen, kann es von außen betrachtet chaotisch aussehen und nach unvorhersehbaren Fahrmanövern. In einer solchen Umgebung wäre es für menschliche Fahrer nicht möglich sicher zu fahren, da die anderen Verkehrsteilnehmer nicht eingeschätzt werden können bzw. die anderen automatisierten Verkehrsteilnehmer können nur schätzen, was der menschliche Fahrer macht, sodass die Effizienz verloren geht. 2 zeigt ein weiteres Beispiel zur dynamischen Fahrstreifenanpassung für vollautomatisierte Fahrzeuge auf autobahnähnlichen Strecken, wie es für manuell geführte Fahrzeuge nicht möglich wäre: Liegt eine geringe Verkehrsdichte vor, wird das Geschwindigkeitslimit erhöht und die Zahl der Fahrspuren minimiert (linkes Teilbild). Mit zunehmendem Verkehrsaufkommen (mittleres und rechtes Teilbild) wird das Geschwindigkeitslimit verringert und die Zahl der Fahrspuren erhöht. Die Fahrbahnmarkierungen sind dabei nur zur Anschaulichkeit eingezeichnet und werden den automatisierten Fahrzeugen sinngemäß mitgeteilt, sind jedoch nicht physisch auf der Straße vorhanden.
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3 zeigt ein Fahrzeug 3 in einem System 1. Eine stationäre Verkehrszentrale ist Teil der Recheneinheit 5, die auch eine fahrzeugseitige Komponente aufweist, um eine Augmentierungseinheit 9 des Fahrzeugs 3 anzusteuern. Mittels der Kommunikationseinheit 7 identifiziert sich der Fahrer bei der Verkehrszentrale, welche ein zentrales Rechenzentrum ist und das Zusammenspiel zwischen den Verkehrsteilnehmern koordiniert und kontrolliert. Dazu muss diese mit den Verkehrsteilnehmern kommunizieren können. Dazu gehört auch die Planung wie die Verkehrsführung definiert werden muss, um bspw. den Verkehrsfluss z.B. in Einbahnstraßen eventspezifisch zu definieren - zu einem Stadion vor einem großen Fußballspiel und nach dem Fußballspiel wieder in die entgegengesetzte Richtung, sodass Staus schon vor dem Anstieg des Verkehrsaufkommens vermieden werden können. Anschließend gibt der menschliche Fahrer den Zielort z.B. über Smartphone vor, der zusammen mit der aktuellen Position des Fahrzeugs 3 und mit Fahrzeugdaten an die Verkehrszentrale über die Kommunikationseinheit 7 übermittelt wird. Die Verkehrszentrale ist damit in Kenntnis gesetzt, dass es sich bei dem Fahrzeug 3 um ein manuell geführtes Fahrzeug handelt, und berechnet eine optimale Route unter den aktuellen Bedingungen für das anfragende Fahrzeug 3. Eine empfohlene bzw. vorgegebene Geschwindigkeit bzw. Höchstgeschwindigkeiten werden dabei mit berechnet und diese in die Routenoptimierung einbezogen. Statische Verkehrsregeln für den manuellen Fahrer werden entlang der Route festgelegt und mit der Route an das manuell geführte Fahrzeug 3 übertragen. Dies umfasst auch die streckenweise vorgegebenen Bewegungspfade die mithilfe der fahrzeugseitigen Recheneinheit 5 ausgegeben werden. Die vorgegebenen Bewegungspfade werden jedoch bei Bedarf aktualisiert mit dem aktuellen Wissen über andere vollautomatisierter Fahrzeuge und deren aktuelle oder geplante Trajektorien, welche auch ausgehandelt werden können. So können Verkehrsregeln und mit ihnen vorgegebene Bewegungspfade angepasst werden. Die Anpassung von bereits sichtbaren Elementen kann jedoch nicht so dynamisch wie für automatisierte Fahrzeuge geschehen, damit der Fahrer ausreichend Zeit hat darauf zu reagieren. Dennoch kann in einem gewissen Rahmen, der z.B. von der Reaktionszeit bestimmt wird, sogar die Führung des Fahrstreifens geändert werden. Eine kontinuierliche Änderung ist hierbei einer diskreten Änderung zu bevorzugen. Verkehrsregeln, die in der für manuelle Fahrer ausgelegten Verkehrsumgebung mit Schildern angezeigt werden, können schneller geändert werden, wenn es die aktuelle Situation erfordert oder der Bewegungspfad dadurch optimiert werden kann. Dazu würde dann das entsprechende Verkehrszeichen über das AR- Device eingeblendet werden. Die für die Augmentierung einzublendenden Elemente werden mit der aktuellen Position des manuell geführten Fahrzeugs und ggf. Blickwinkel des Fahrers abgeglichen und berechnet, wie die statischen Verkehrsregeln für das entsprechende AR-Device eingeblendet werden muss, z.B. Fahrstreifenmarkierungen und Geschwindigkeitsbeschränkungen. Für den menschlichen Fahrer des eigenen Fahrzeugs 3 werden der vorgegebene Bewegungspfad und unterstützende Symbole der Realität überlagert angezeigt, siehe hierzu 4.
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4 zeigt in Teilbild (A) die Ego-Perspektive aus einem manuell geführten Fahrzeug 3 auf einer Landstraße. Auf der linken Straßenseite, jedoch in gleicher Fahrtrichtung fährt ein voll automatisiertes Fahrzeug voraus. Die Elemente der Augmentierungseinheit 9 sind im Teilbild (B) gezeigt. Mithilfe eines Head-Up-Displays wird der menschliche Fahrer des Fahrzeugs 3 durch eingespiegelte künstliche Markierungen zum Darstellen des vorgegebenen Bewegungspfads um das vollautomatisierte Fahrzeug herumgeleitet. Außerdem werden Verkehrszeichen als unterstützende Symbole eingeblendet, die unter anderem ein Tempolimit angeben.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 3
- Fahrzeug
- 5
- Recheneinheit
- 7
- Kommunikationseinheit
- 9
- Augmentierungseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014204559 A1 [0004]
