WO2020114987A1 - Method and sensor system for the autonomous operation of a vehicle combination - Google Patents

Method and sensor system for the autonomous operation of a vehicle combination Download PDF

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WO2020114987A1
WO2020114987A1 PCT/EP2019/083370 EP2019083370W WO2020114987A1 WO 2020114987 A1 WO2020114987 A1 WO 2020114987A1 EP 2019083370 W EP2019083370 W EP 2019083370W WO 2020114987 A1 WO2020114987 A1 WO 2020114987A1
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WO
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vehicle
information
autonomous operation
group
vehicles
Prior art date
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PCT/EP2019/083370
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Inventor
Stefan Traub
Mauro Cesar ZANELLA
Joao Curti
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0287—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles involving a plurality of land vehicles, e.g. fleet or convoy travelling
    • G05D1/0291—Fleet control
    • G05D1/0293—Convoy travelling
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
    • G—PHYSICS
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    • G06F18/241—Classification techniques relating to the classification model, e.g. parametric or non-parametric approaches
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    • G06F18/251—Fusion techniques of input or preprocessed data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/94—Hardware or software architectures specially adapted for image or video understanding
    • G06V10/95—Hardware or software architectures specially adapted for image or video understanding structured as a network, e.g. client-server architectures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/58—Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads

Definitions

  • the invention relates to a method and a sensor system for operating a vehicle network.
  • the present invention also relates to a control system for performing such a method.
  • the invention relates to a method for autonomously operating a group of vehicles.
  • the method is carried out off-road with a vehicle network, which has vehicles that are designed for working off-road.
  • the work away from roads can include the operation or work of the vehicle network on an agricultural area and / or construction site.
  • the vehicle group can be designed as an autonomous vehicle group.
  • the vehicle network can have at least two vehicles, which can be designed as autonomous vehicles.
  • the vehicles can be work machines.
  • the vehicles can be agricultural machines that can be operated autonomously on the agricultural area.
  • the vehicles can be agricultural machines or construction machines that are operated autonomously on the construction site can.
  • At least one vehicle of the vehicle network can be equipped with a loading area or a tool for carrying out work tasks in work operations away from roads.
  • the vehicle network can have a leading vehicle, which specifies the operation of at least one following vehicle.
  • the vehicle network can also be operated as a vehicle convoy with a vehicle in front and at least one vehicle behind.
  • the autonomous operation of the vehicle group can have an autonomous operation of one or more vehicles of the vehicle group according to one of the levels from level one to five of the classification of autonomous driving in Europe.
  • autonomous operation can also have driver assistance that supports a driver in operating a vehicle of the vehicle network.
  • the autonomous operation can also have a partially or fully automated operation of one or more vehicles of the vehicle network.
  • at least the following vehicles or the following vehicles can be operated without a driver.
  • the lead vehicle or the vehicle in front can also be operated without a driver.
  • the autonomous operation of the vehicle network can include at least one autonomous operating function.
  • Examples of an autonomous operating function can be an autonomous traversing of a trajectory, an autonomous detection and bypassing of obstacles in an autonomously driving route or the autonomous use of tools.
  • Operating the vehicle network away from roads can include so-called off-highway applications for a vehicle network. Operating the vehicle network away from roads excludes exclusive operation of the vehicle network on public roads. In contrast, operating the vehicle network on private roads may include operating the vehicle network away from roads.
  • the invention encompasses the acquisition of information using sensors present in the vehicle network to enable autonomous operation of the vehicle network. This is done away from roads.
  • the information can in principle be environment-based or vehicle-specific information, which can be used for the autonomous operation of the vehicle network.
  • the information can therefore be sensor information.
  • the environment-based information can be information about the environment as such and / or information about stationary or dynamic objects in the environment.
  • the vehicle-specific information can be operating parameters of at least one vehicle of the vehicle group or information about the location or the movement behavior of the at least one vehicle of the vehicle group.
  • the sensors in the vehicle network can comprise an environment detection system, which can have at least one sensor for detecting a vehicle environment. Such an environment detection system can be present on each of the vehicles of the vehicle network.
  • the sensors in the vehicle network can comprise a navigation system, which can have at least one sensor for navigating a vehicle of the vehicle network. Such a navigation system can be present on at least one of the vehicles in the vehicle network.
  • the invention further comprises communicating the acquired information within the vehicle network in order to maintain the autonomous operation of the vehicle network. This is done away from roads.
  • the communication of the detected information can include an exchange of information between at least two vehicles of the vehicle group.
  • the communication can therefore have a bidirectional communication of the acquired information between at least two vehicles.
  • the communicating can include the transmission of information from one vehicle to another vehicle of the vehicle network.
  • the communication can therefore have a unidirectional communication of the acquired information between at least two vehicles.
  • information acquired within the vehicle network is made available or shared across the vehicle network for the autonomous operation of a vehicle network away from roads.
  • a necessary intervention by a driver or operator of the vehicle network to maintain the autonomous operation of the vehicle network due to a lack of information can be avoided.
  • Failure of a sensor on a vehicle can thus be compensated for by the presence and information acquisition of a further sensor on another vehicle in the vehicle network.
  • sensors in the vehicle network can be saved by sharing recorded information.
  • the method has a redundant detection of information with the sensors present in the vehicle network and an at least partial communication of the redundantly recorded information within the vehicle network.
  • Redundantly recorded information can have a redundantly recorded environment of the vehicle group and / or redundantly recorded object information.
  • information recorded redundantly can have vehicle parameters or vehicle positions of a vehicle of the vehicle group that are recorded redundantly.
  • redundancy concepts can advantageously increase the reliability and safety of the autonomous operation of the vehicle network.
  • information available on a vehicle can be checked or improved in terms of quality with information that has been recorded by or is present on another. A malfunction of a sensor that may remain undetected without redundancy in the information acquisition can be detected in good time before the autonomous operation of the vehicle network can be disturbed or can lead to damage.
  • the method comprises acquiring information about the location of an object in the environment of the vehicle network with the environment detection sensor system present in the vehicle network.
  • the method also comprises communicating the acquired information to avoid a collision of the vehicle group with the object.
  • the detection of the vehicle environment can include point cloud-based detection and / or image-based detection of a vehicle environment with corresponding sensors on at least one vehicle of the vehicle group.
  • the sensor system can be, for example, at least one radar sensor, laser scanner and / or ultrasound sensor in order to detect a two- or three-dimensional point cloud of the surroundings.
  • An advantage of such an environment detection can be the detection of an obstacle in the route of the vehicle group in order to avoid a collision with the obstacle by an autonomous evasive maneuver of at least one vehicle of the vehicle group.
  • the capturing of information comprises capturing camera images of an environment of the vehicle group with cameras present in the vehicle group.
  • communicating the captured information comprises communicating the captured camera images within the vehicle network.
  • at least one camera can be arranged on each vehicle of the vehicle group, which camera is designed to capture the respective vehicle's own surroundings. Obstacles for collision avoidance can be reliably recognized in camera images by means of image processing. In addition to true color images, infrared images can also be used to recognize a living object.
  • the acquisition of information comprises an acquisition of position information of the vehicle group with the position detection sensor system present in the vehicle group.
  • communicating the acquired information comprises communicating the acquired information for navigating the group of vehicles.
  • Detected position information can have absolute vehicle positions in a cross-vehicle coordinate system and / or relative vehicle positions in a vehicle-specific coordinate system.
  • Acquisition of absolute position information can include satellite-based acquisition of vehicle positions with corresponding sensors on at least one vehicle in the vehicle network.
  • the sensor system can be, for example, a receiver for GNSS navigation signals in order to detect an absolute position or trajectory of a vehicle in the vehicle network.
  • a receiver can be, for example, a GPS antenna.
  • Detection of relative position information can include detection of a direction and / or a distance between two vehicles with corresponding sensors on at least one vehicle of the vehicle group.
  • the sensor system can be, for example, a laser scanner or an ultrasound sensor in order to detect a relative position of a vehicle in the vehicle network with respect to a vehicle equipped with the sensor system in the vehicle network.
  • the absolute position of the other vehicle can be calculated by means of polar appending.
  • the calculated absolute position can be communicated in the vehicle network.
  • An absolute position of a vehicle can also be recorded and communicated in the vehicle network without the vehicle's own sensors.
  • the communication of the recorded information within the vehicle network comprises a cross-vehicle transfer of recorded information for merging information from different vehicles within the vehicle network.
  • Merging information can include combining information.
  • the transmission of captured information can include supplementing information that can be captured by a vehicle with information that can be captured by another vehicle in the vehicle network.
  • the transmission of recorded information can include replacing information that cannot be recorded by a vehicle with information that can be recorded by another vehicle in the vehicle network.
  • the non-detectability of information can be due to a failure or the absence of a sensor on a vehicle.
  • An advantage of such information merging can be providing provide information regarding the environment or the position of a vehicle on it. This can be the case, although appropriate sensors for generating this information cannot be present or have failed on this vehicle.
  • the cross-vehicle transmission of recorded information for the merging of information can include access to a secondary data acquisition with a secondary sensor system within the vehicle network. This can be carried out due to a failure of a primary data acquisition with a primary sensor system within the vehicle network.
  • the primary and secondary data acquisition can represent redundant data acquisition. A termination of the autonomous operation of the vehicle network due to a sensor failure can thus be avoided in an advantageous manner.
  • Another embodiment of the method comprises transforming the communicated information into a vehicle-specific coordinate system.
  • the transform may comprise transforming information from one sensor coordinate system to another sensor coordinate system or a vehicle coordinate system.
  • a transformation can have a translation and / or a rotation. Transforming information captured in different coordinate systems into a common coordinate system can allow the information to be merged.
  • a further embodiment of the method includes taking into account a quality parameter of the communicated information when deciding whether to maintain the autonomous operation of the vehicle network.
  • the quality parameter can be an accuracy or reliability of the information recorded. For example, a detection accuracy of an object in the environment of the vehicle network or a position accuracy of a vehicle of the vehicle network can be taken into account for autonomous operation. Information recorded within the vehicle network can thus be taken into account with different weighting when deciding whether to maintain or terminate autonomous operation. In principle, each subset of the information recorded in the vehicle group can be used as the basis for a decision about maintaining the autonomous operation of the vehicle group.
  • An advantageous embodiment of the method has a decision about maintaining the autonomous operation of the vehicle network based on a neural network, which is based on the detected and / or communicated information as input values.
  • the quality parameters of the recorded and / or communicated information can be used as weightings within the neural network.
  • An output value of the neural network can be, for example, a collision probability of at least one vehicle in the vehicle network with an object in its environment.
  • the neural network can be used, for example, to make a decision about driving on, driving around an obstacle or stopping the vehicle network.
  • the invention further relates to a control system for vehicles of a vehicle network for performing the method for autonomous operation of a vehicle network away from roads or one of the embodiments of the method.
  • the control system has control devices on the vehicles of the vehicle association.
  • the control devices have at least one interface for reading in information which has been recorded with sensors present in the vehicle network to enable autonomous operation of the vehicle network.
  • the control devices also have interfaces for communicating the information read in within the group of vehicles in order to maintain the autonomous operation of the group of vehicles.
  • the control devices can have corresponding inputs or outputs or interfaces for carrying out further described method steps.
  • the invention also relates to a sensor system for the autonomous operation of a vehicle network off-road, which has vehicles that are designed for a work operation off-road.
  • the sensor system has a sensor system that can be arranged on vehicles of the vehicle group for detecting information to enable autonomous operation of the vehicle group.
  • the Sensor system also has communication means for communicating the acquired information within the vehicle network for maintaining the autonomous operation of the vehicle network and the control system.
  • the means of communication can be wireless means of communication.
  • FIG. 1 shows a plan view of a vehicle group to explain the method and the sensor system for autonomous operation of the vehicle group.
  • Fig. 2 shows a further plan view of the vehicle network to further explain the method and the sensor system for autonomous operation of the vehicle network.
  • FIG. 3 shows a plan view of vehicles of the vehicle group for explaining a fusion of acquired information.
  • FIG. 4 shows a neural network which is based on acquired information from a vehicle in the vehicle network.
  • Fig. 5 shows schematically a neural network, which is based on detected and communicated information of several vehicles of the vehicle network.
  • FIG. 6 shows a flowchart with method steps for carrying out the method for autonomously operating a group of vehicles.
  • FIG. 1 shows a group of vehicles 10 which comprises three vehicles 11.
  • the vehicles 11 are tractors which drive side by side in a group on an agricultural area.
  • an object 22 which is located in the route of the middle vehicle 11 and in the direction of travel thereof.
  • FIG. 1 there is a risk of a collision between the middle vehicle 11 and the object 22 if autonomous operation of the vehicle network 10 is maintained, that is to say if the vehicle network 10 continues to drive.
  • a camera 12 is arranged on each of the vehicles 11, each of which captures a camera image 13 of the environment 20.
  • the object 22 is not captured by the camera 12 of the middle vehicle 11 in its camera image 13.
  • the object 22 is in each case depicted.
  • the image coordinate systems of these camera images 13 are different, so that the object 22 is located at different positions in the respective camera image 13.
  • FIG. 2 shows that the camera image 13 of the middle vehicle 11 from FIG. 1 is replaced by a combination or fusion of the camera images 13 of the side vehicles 11 with a combined or fused camera image 15.
  • the camera images 13 of the side vehicles 11 are transmitted to the middle vehicle 11 by means of communication means 16 arranged thereon and are read by a control device 30 on this vehicle 11.
  • a missing environment detection on the middle vehicle 11 shown in FIG. 1 is then compensated for by the environment measurements on the adjacent vehicles 11.
  • a control device 30 on the middle vehicle 11 carries out such a combination of the camera images 13 to form the fused camera image 15.
  • Fig. 3 necessary steps for such a transformation of camera frames 13 are shown schematically.
  • object coordinates 23 of the object 22 which are present in a first image coordinate system with respect to a camera or in a vehicle coordinate system of a first vehicle (denoted by A)
  • the second vehicle 11 calculates transformed object coordinates 24 in its vehicle coordinate system 14 based on the transmitted object coordinates 23 and a measured distance between the two vehicles 11.
  • the transformed object coordinates 24 are compared with object coordinates 25 of the object 22, which relate to a second image coordinate system with respect to a camera or are present in a vehicle coordinate system of the second vehicle.
  • FIG. 4 shows a neural network 40.
  • Information that has been recorded on a vehicle 11 is used as input values.
  • position information 41, image-based environment information 42 and close-range information 43 about environment 20 are provided.
  • this information is passed on to a plurality of processing nodes 44 of the neural network 40.
  • the information processed in the processing node 44 is passed on to an output node 45.
  • the output node 45 contains data with which a collision between the vehicle 11 of the vehicle group 10 and the object 22 is predicted. This output value is then used to decide whether the autonomous operation of the vehicle 11 or of the vehicle network 10 is maintained or interrupted.
  • a further neural network 40 is shown in FIG. 5.
  • This neural network 40 is based on input values from various vehicles 1 1.
  • position information 41, environment information 42 and close-range information 43 of the surrounding area are neuronically networked within the vehicle and across vehicles with divergence.
  • respective vehicle processing nodes 44 are provided in the neural network 40.
  • the vehicle's own processing nodes 44 are neuronally networked with convergence to an output node 45.
  • the output node 45 provides a cross-vehicle output value with which a collision of a vehicle 11 of the vehicle group 10 with the object 22 is evaluated.
  • FIG. 6 shows method steps S1, S2, S3, S4 in a chronological sequence for carrying out the method for autonomously operating the vehicle group 10.
  • a first step S1 information is acquired.
  • the environment 20 is recorded with cameras 12 arranged on the vehicles 1 1.
  • Information communication takes place in a second step S2.
  • camera images 13 are transmitted across vehicles using communication means 16.
  • a third step S3 an information transformation takes place.
  • camera images 13 are combined to form a merged camera image 15 by means of transformation between camera coordinate systems or vehicle coordinate systems 14 to form a merged camera image 15.
  • a decision is made about maintaining the autonomous operation of the vehicle network 10. As shown in FIGS. 4 and 5, this is done by means of a neural network 40 which provides a decision as to whether a collision between a vehicle 11 and the Anlagenver bunds 10 and an object 22 in the environment 20 of the vehicle group 10 threatens.

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Abstract

The invention relates to a method for the autonomous operation of a vehicle combination off the road network, said method comprising: acquiring information with sensors present in the vehicle combination to allow autonomous operation of the vehicle combination, and communicating the information acquired within the vehicle combination to maintain the autonomous operation of the vehicle combination. The method is performed with a vehicle combination which comprises vehicles that are designed for working operation off the road network. The invention further relates to a sensor system for the autonomous operation of a vehicle combination off the road network, said sensor system having sensors which can be arranged on vehicles in the vehicle combination for acquiring information, communication means for communicating the information acquired within the vehicle combination, and a control system for performing the method.

Description

Verfahren und Sensorsvstem zum autonomen Betreiben eines Fahrzeugverbunds Method and sensor system for autonomous operation of a group of vehicles
Technisches Gebiet Technical field
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Sensorsystem zum Betreiben ei nes Fahrzeugverbunds. Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf ein Steuer system zum Durchführen eines derartigen Verfahrens. The invention relates to a method and a sensor system for operating a vehicle network. The present invention also relates to a control system for performing such a method.
Stand der Technik State of the art
Für einen Betrieb eines Fahrzeugs, ist es bekannt, Sensorik vorzusehen, mit welcher ein autonomer Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht werden kann. In der For the operation of a vehicle, it is known to provide sensors with which autonomous operation of the vehicle can be made possible. In the
DE 10 2014 216 257 A1 ist hierfür beschrieben, die Fahrstrategie eines einzelnen Fahr zeugs im Straßenverkehr an Bewegungen benachbarter Fahrzeuge anzupassen. DE 10 2014 216 257 A1 describes this for adapting the driving strategy of an individual vehicle in road traffic to movements of neighboring vehicles.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum autonomen Betreiben eines Fahrzeugverbunds. Das Verfahren wird abseits von Straßen mit einem Fahrzeugverbund durchgeführt, wel cher Fahrzeuge aufweist, die für einen Arbeitsbetrieb abseits von Straßen ausgebildet sind. Der Arbeitsbetrieb abseits von Straßen kann den Betrieb beziehungsweise das Ar beiten des Fahrzeugverbunds auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche und/oder Bau stelle umfassen. The invention relates to a method for autonomously operating a group of vehicles. The method is carried out off-road with a vehicle network, which has vehicles that are designed for working off-road. The work away from roads can include the operation or work of the vehicle network on an agricultural area and / or construction site.
Der Fahrzeugverbund kann als autonomer Fahrzeugverbund ausgebildet sein . Der Fahrzeugverbund kann mindestens zwei Fahrzeuge aufweisen, welche als autonome Fahrzeuge ausgebildet sein können. Bei den Fahrzeugen kann es sich um Arbeitsma schinen handeln. In einem Beispiel kann es sich bei den Fahrzeugen um Landmaschi nen handeln, welche auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche autonom betrieben werden können. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei den Fahrzeugen um Landmaschi nen oder Baumaschinen handeln, welche auf der Baustelle autonom betrieben werden können. Zumindest ein Fahrzeug des Fahrzeugverbunds kann zum Ausführen von Ar beitsaufgaben im Arbeits betrieb abseits von Straßen mit einer Ladefläche oder einem Werkzeug ausgerüstet sein. The vehicle group can be designed as an autonomous vehicle group. The vehicle network can have at least two vehicles, which can be designed as autonomous vehicles. The vehicles can be work machines. In one example, the vehicles can be agricultural machines that can be operated autonomously on the agricultural area. In another example, the vehicles can be agricultural machines or construction machines that are operated autonomously on the construction site can. At least one vehicle of the vehicle network can be equipped with a loading area or a tool for carrying out work tasks in work operations away from roads.
Der Fahrzeugverbund kann ein Leitfahrzeug aufweisen, welches den Betrieb zumindest eines Folgefahrzeugs vorgibt. Der Fahrzeugverbund kann auch als Fahrzeugkonvoi mit einem vorausfahrenden Fahrzeug und mindestens einem nachfolgenden Fahrzeug be trieben werden. The vehicle network can have a leading vehicle, which specifies the operation of at least one following vehicle. The vehicle network can also be operated as a vehicle convoy with a vehicle in front and at least one vehicle behind.
Das autonome Betreiben des Fahrzeugverbunds kann einen autonomen Betrieb von ei nem oder mehreren Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds gemäß einem der Level von Level eins bis fünf der Klassifizierung des autonomen Fahrens in Europa aufweisen.The autonomous operation of the vehicle group can have an autonomous operation of one or more vehicles of the vehicle group according to one of the levels from level one to five of the classification of autonomous driving in Europe.
Das autonome Betreiben kann dabei als niedrigste Autonomiestufe auch eine Fahreras sistenz aufweisen, welche einen Fahrer beim Betreiben eines Fahrzeugs des Fahrzeug verbunds unterstützt. Das autonome Betreiben kann ferner ein teil- oder vollautomati siertes Betreiben von einem oder mehreren Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds aufwei sen. Bei dem autonomen Betreiben des Fahrzeugverbunds können so zumindest die Folgefahrzeuge oder die nachfolgenden Fahrzeuge fahrerlos betrieben werden. Zusätz lich kann auch das Leitfahrzeug oder das vorausfahrende Fahrzeug fahrerlos betrieben werden. As the lowest level of autonomy, autonomous operation can also have driver assistance that supports a driver in operating a vehicle of the vehicle network. The autonomous operation can also have a partially or fully automated operation of one or more vehicles of the vehicle network. In the autonomous operation of the vehicle group, at least the following vehicles or the following vehicles can be operated without a driver. In addition, the lead vehicle or the vehicle in front can also be operated without a driver.
Der autonomen Betrieb des Fahrzeugverbunds kann mindestens eine autonome Be triebsfunktion umfassen. Beispiele für eine autonome Betriebsfunktion können ein auto nomes Abfahren einer Trajektorie, ein autonomes Erkennen und Umfahren von Hinder nissen in einem autonom abzufahrenden Fahrtweg oder der autonome Einsatz von Werkzeugen sein. The autonomous operation of the vehicle network can include at least one autonomous operating function. Examples of an autonomous operating function can be an autonomous traversing of a trajectory, an autonomous detection and bypassing of obstacles in an autonomously driving route or the autonomous use of tools.
Das Betreiben des Fahrzeugverbunds abseits von Straßen kann sogenannte Off- Highway-Anwendungen für einen Fahrzeugverbund umfassen. Das Betreiben des Fahr zeugverbunds abseits von Straßen schließt ein ausschließliches Betreiben des Fahr zeugverbunds auf öffentlichen Straßen aus. Ein Betreiben des Fahrzeugverbunds auf privaten Straßen kann dagegen von dem Betreiben des Fahrzeugverbunds abseits von Straßen umfasst sein. Die Erfindung umfasst ein Erfassen von Informationen mit im Fahrzeugverbund vorhan dener Sensorik zum Ermöglichen eines autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds. Dies wird abseits von Straßen durchgeführt. Bei den Informationen kann es sich grund sätzlich um umfeld basierte oder fahrzeugspezifische Informationen handeln, welche für den autonomen Betrieb des Fahrzeugverbunds verwendet werden können. Die Informa tionen können daher Sensorinformationen sein. Bei den umfeldbasierten Informationen kann es sich um Informationen zum Umfeld als solches und/oder um Informationen über stationäre oder dynamische Objekte im Umfeld handeln. Bei den fahrzeugspezifi schen Informationen kann es sich um Betriebsparameter von mindestens einem Fahr zeug des Fahrzeugverbunds oder um Information zum Aufenthaltsort oder zum Bewe gungsverhalten von dem mindestens einen Fahrzeug des Fahrzeugverbunds handeln. Operating the vehicle network away from roads can include so-called off-highway applications for a vehicle network. Operating the vehicle network away from roads excludes exclusive operation of the vehicle network on public roads. In contrast, operating the vehicle network on private roads may include operating the vehicle network away from roads. The invention encompasses the acquisition of information using sensors present in the vehicle network to enable autonomous operation of the vehicle network. This is done away from roads. The information can in principle be environment-based or vehicle-specific information, which can be used for the autonomous operation of the vehicle network. The information can therefore be sensor information. The environment-based information can be information about the environment as such and / or information about stationary or dynamic objects in the environment. The vehicle-specific information can be operating parameters of at least one vehicle of the vehicle group or information about the location or the movement behavior of the at least one vehicle of the vehicle group.
Die Sensorik im Fahrzeugverbund kann ein Umfelderfassungssystem umfassen, wel ches mindestens einen Sensor zum Erfassen eines Fahrzeugumfelds aufweisen kann. Ein derartiges Umfelderfassungssystem kann auf jedem der Fahrzeuge des Fahrzeug verbunds vorhanden sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorik im Fahrzeugver bund ein Navigationssystem umfassen, welches mindestens einen Sensor zum Navigie ren eines Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds aufweisen kann. Ein derartiges Navigati onssystem kann auf mindestens einem der Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds vorhan den sein. The sensors in the vehicle network can comprise an environment detection system, which can have at least one sensor for detecting a vehicle environment. Such an environment detection system can be present on each of the vehicles of the vehicle network. Alternatively or additionally, the sensors in the vehicle network can comprise a navigation system, which can have at least one sensor for navigating a vehicle of the vehicle network. Such a navigation system can be present on at least one of the vehicles in the vehicle network.
Die Erfindung umfasst ferner ein Kommunizieren der erfassten Informationen innerhalb des Fahrzeugverbunds zum Aufrechterhalten des autonomen Betriebs des Fahrzeug verbunds. Dies wird abseits von Straßen durchgeführt. Das Kommunizieren der erfass ten Informationen kann ein Austauschen von Informationen zwischen mindestens zwei Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds aufweisen. Das Kommunizieren kann daher ein bidirektionales Kommunizieren der erfassten Informationen zwischen mindestens zwei Fahrzeugen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Kommunizieren das Über mitteln von Informationen von einem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug des Fahr zeugverbunds aufweisen. Das Kommunizieren kann daher ein unidirektionales Kommu nizieren der erfassten Informationen zwischen mindestens zwei Fahrzeugen aufweisen. Für das Aufrechterhalten des autonomen Betriebs kann es erforderlich sein, die erfass ten und/oder kommunizierten Informationen zu kombinieren, zu verarbeiten und/oder auszuwerten. The invention further comprises communicating the acquired information within the vehicle network in order to maintain the autonomous operation of the vehicle network. This is done away from roads. The communication of the detected information can include an exchange of information between at least two vehicles of the vehicle group. The communication can therefore have a bidirectional communication of the acquired information between at least two vehicles. Alternatively or additionally, the communicating can include the transmission of information from one vehicle to another vehicle of the vehicle network. The communication can therefore have a unidirectional communication of the acquired information between at least two vehicles. In order to maintain autonomous operation, it may be necessary to combine, process and / or evaluate the acquired and / or communicated information.
Im Rahmen der Erfindung werden für das autonome Betreiben eines Fahrzeugverbunds abseits von Straßen von dem Fahrzeugverbund erfasste Informationen innerhalb des Fahrzeugverbunds fahrzeugübergreifend zur Verfügung gestellt beziehungsweise ge teilt. Dadurch kann ein notwendiges Eingreifen eines Fahrers oder Bedieners des Fahr zeugverbunds zum Aufrechterhalten des autonomes Betriebs des Fahrzeugverbunds aufgrund eines Mangels an Informationen vermieden werden. Ein Ausfallen eines Sen sors auf einem Fahrzeug kann so durch ein Vorhandensein und eine Informationserfas sung eines weiteren Sensors auf einem weiteren Fahrzeug im Fahrzeugverbund kom pensiert werden. Zudem können Sensoren im Fahrzeugverbund eingespart werden, in dem erfasste Informationen geteilt werden. Ein Grundgedanke der Erfindung kann somit darin gesehen werden, dass von Fahrzeugen eines autonomen Fahrzeugverbunds be reitgestellte Sensordaten fahrzeugübergreifend verwendet werden. Within the scope of the invention, information acquired within the vehicle network is made available or shared across the vehicle network for the autonomous operation of a vehicle network away from roads. As a result, a necessary intervention by a driver or operator of the vehicle network to maintain the autonomous operation of the vehicle network due to a lack of information can be avoided. Failure of a sensor on a vehicle can thus be compensated for by the presence and information acquisition of a further sensor on another vehicle in the vehicle network. In addition, sensors in the vehicle network can be saved by sharing recorded information. A basic idea of the invention can thus be seen in the fact that sensor data provided by vehicles of an autonomous group of vehicles are used across vehicles.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren ein redundantes Erfassen von Informatio nen mit der im Fahrzeugverbund vorhandenen Sensorik und ein zumindest teilweises Kommunizieren der redundant erfassten Informationen innerhalb des Fahrzeugver bunds auf. Redundant erfasste Informationen können ein redundant erfasstes Umfeld des Fahrzeugverbunds und/oder redundant erfasste Objektinformationen aufweisen. Al ternativ oder zusätzlich können redundant erfasste Informationen redundant erfasste Fahrzeug parameter oder Fahrzeugpositionen eines Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds aufweisen. Derartige Redundanzkonzepte können in vorteilhafter Weise die Zuverläs sigkeit und Sicherheit des autonomen Betriebs des Fahrzeugverbund steigern. Zudem können auf einem Fahrzeug vorhandene Informationen mit Informationen, welche von einem anderen erfasst worden sind oder auf diesem vorhanden sind, überprüft werden oder qualitativ verbessert werden. Eine ohne Redundanz in der Informationserfassung möglicherweise unerkannt bleibende Fehlfunktion eines Sensors kann so rechtzeitig er kannt werden, bevor der autonome Betrieb des Fahrzeugverbunds gestört werden kann oder zu einem Schaden führen kann. In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ein Erfassen von Information zum Aufenthaltsort eines Objekts im Umfeld des Fahrzeugverbunds mit im Fahrzeug verbund vorhandener Umfelderfassungssensorik auf. In dieser Ausführungsform weist das Verfahren zudem ein Kommunizieren der erfassten Information zum Vermeiden ei ner Kollision des Fahrzeugverbunds mit dem Objekt auf. Das Erfassen des Fahr zeugumfelds kann ein punktwolkenbasiertes Erfassen und/oder bildbasiertes Erfassen eines Fahrzeugumfelds mit entsprechender Sensorik auf mindestens einem Fahrzeug des Fahrzeugverbunds aufweisen. Bei der Sensorik kann es sich beispielsweise um mindestens einen Radarsensor, Laserscanner und/oder Ultraschallsensor handeln, um eine zwei- oder dreidimensionale Punktwolke des Umfelds zu erfassen. Ein Vorteil einer derartigen Umfelderfassung kann ein Erkennen eines Hindernisses im Fahrtweg des Fahrzeugverbunds sein, um eine Kollision mit dem Hindernis durch ein autonomes Aus weichmanöver von mindestens einem Fahrzeug des Fahrzeugverbunds zu vermeiden. In one embodiment, the method has a redundant detection of information with the sensors present in the vehicle network and an at least partial communication of the redundantly recorded information within the vehicle network. Redundantly recorded information can have a redundantly recorded environment of the vehicle group and / or redundantly recorded object information. Alternatively or additionally, information recorded redundantly can have vehicle parameters or vehicle positions of a vehicle of the vehicle group that are recorded redundantly. Such redundancy concepts can advantageously increase the reliability and safety of the autonomous operation of the vehicle network. In addition, information available on a vehicle can be checked or improved in terms of quality with information that has been recorded by or is present on another. A malfunction of a sensor that may remain undetected without redundancy in the information acquisition can be detected in good time before the autonomous operation of the vehicle network can be disturbed or can lead to damage. In a further embodiment, the method comprises acquiring information about the location of an object in the environment of the vehicle network with the environment detection sensor system present in the vehicle network. In this embodiment, the method also comprises communicating the acquired information to avoid a collision of the vehicle group with the object. The detection of the vehicle environment can include point cloud-based detection and / or image-based detection of a vehicle environment with corresponding sensors on at least one vehicle of the vehicle group. The sensor system can be, for example, at least one radar sensor, laser scanner and / or ultrasound sensor in order to detect a two- or three-dimensional point cloud of the surroundings. An advantage of such an environment detection can be the detection of an obstacle in the route of the vehicle group in order to avoid a collision with the obstacle by an autonomous evasive maneuver of at least one vehicle of the vehicle group.
In einer weiteren Ausführungsform weist das das Erfassen von Informationen ein Erfas sen von Kamerabildern eines Umfelds des Fahrzeugverbunds mit im Fahrzeugverbund vorhandenen Kameras auf. In dieser Ausführungsform weist das Kommunizieren der erfassten Informationen ein Kommunizieren der erfassten Kamerabilder innerhalb des Fahrzeugverbunds auf. Hierfür kann auf jedem Fahrzeug des Fahrzeugverbunds min destens eine Kamera angeordnet sein, welche dazu ausgebildet ist, das jeweilige fahr zeugeigene Umfeld zu erfassen. In Kamerabildern können Hindernisse für eine Kollisi onsvermeidung in zuverlässiger Weise mittels Bildverarbeitung erkannt werden. Neben Echtfarbenbildern können hierfür beispielsweise auch Infrarotbilder verwendet werden , um ein lebendes Objekt zu erkennen. In a further embodiment, the capturing of information comprises capturing camera images of an environment of the vehicle group with cameras present in the vehicle group. In this embodiment, communicating the captured information comprises communicating the captured camera images within the vehicle network. For this purpose, at least one camera can be arranged on each vehicle of the vehicle group, which camera is designed to capture the respective vehicle's own surroundings. Obstacles for collision avoidance can be reliably recognized in camera images by means of image processing. In addition to true color images, infrared images can also be used to recognize a living object.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Erfassen von Informationen ein Erfassen von Positionsinformationen des Fahrzeugverbunds mit im Fahrzeugverbund vorhande ner Positionserfassungssensorik auf. In dieser Ausführungsform weist das Kommunizie ren der erfassten Informationen ein Kommunizieren der erfassten Informationen zum Navigieren des Fahrzeugverbunds auf. Erfasste Positionsinformationen können abso lute Fahrzeugpositionen in einem fahrzeugübergreifenden Koordinatensystem und/oder relative Fahrzeugpositionen in einem fahrzeugeigenen Koordinatensystem aufweisen. Ein Erfassen von absoluten Positionsinformationen kann ein satellitengestütztes Erfas sen von Fahrzeugpositionen mit entsprechender Sensorik auf mindestens einem Fahr zeug des Fahrzeugverbunds aufweisen. Bei der Sensorik kann es sich beispielsweise um einen Empfänger für GNSS-Navigationssignale handeln, um eine absolute Position oder Trajektorie eines Fahrzeugs im Fahrzeugverbund zu erfassen. Ein derartiger Emp fänger kann beispielsweise eine GPS-Antenne sein. Ein Erfassen von relativen Positi onsinformationen kann ein Erfassen einer Richtung und/oder einer Distanz zwischen zwei Fahrzeugen mit entsprechender Sensorik auf mindestens einem Fahrzeug des Fahrzeugverbunds aufweisen. Bei der Sensorik kann es sich beispielsweise um einen Laserscanner oder einen Ultraschallsensor handeln, um eine relative Position eines Fahrzeugs im Fahrzeugverbund bezüglich eines mit der Sensorik ausgerüsteten Fahr zeugs im Fahrzeugverbund zu erfassen. In a further embodiment, the acquisition of information comprises an acquisition of position information of the vehicle group with the position detection sensor system present in the vehicle group. In this embodiment, communicating the acquired information comprises communicating the acquired information for navigating the group of vehicles. Detected position information can have absolute vehicle positions in a cross-vehicle coordinate system and / or relative vehicle positions in a vehicle-specific coordinate system. Acquisition of absolute position information can include satellite-based acquisition of vehicle positions with corresponding sensors on at least one vehicle in the vehicle network. The sensor system can be, for example, a receiver for GNSS navigation signals in order to detect an absolute position or trajectory of a vehicle in the vehicle network. Such a receiver can be, for example, a GPS antenna. Detection of relative position information can include detection of a direction and / or a distance between two vehicles with corresponding sensors on at least one vehicle of the vehicle group. The sensor system can be, for example, a laser scanner or an ultrasound sensor in order to detect a relative position of a vehicle in the vehicle network with respect to a vehicle equipped with the sensor system in the vehicle network.
Basierend auf einer erfassten absoluten Position eines Fahrzeugs sowie einer erfassten relativen Position eines weiteren Fahrzeugs bezüglich des Fahrzeugs, kann mittels po larem Anhängen die absolute Position von dem weiteren Fahrzeug berechnet werden. Die berechnete absolute Position kann im Fahrzeugverbund kommuniziert werden. So mit kann eine absolute Position eines Fahrzeugs auch ohne fahrzeugeigene Sensorik im Fahrzeugverbund erfasst und kommuniziert werden. Based on a sensed absolute position of a vehicle and a sensed relative position of another vehicle with respect to the vehicle, the absolute position of the other vehicle can be calculated by means of polar appending. The calculated absolute position can be communicated in the vehicle network. An absolute position of a vehicle can also be recorded and communicated in the vehicle network without the vehicle's own sensors.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist das Kommunizieren der erfass ten Informationen innerhalb des Fahrzeugverbunds ein fahrzeugübergreifendes Übertra gen erfasster Informationen zum Fusionieren von Informationen verschiedener Fahr zeuge innerhalb des Fahrzeugverbunds auf. Das Fusionieren von Informationen kann ein Kombinieren von Informationen aufweisen. Das Übertragen erfasster Informationen kann ein Ergänzen von Informationen, welche von einem Fahrzeug erfasst werden können, mit Informationen, welche von einem anderen Fahrzeug des Fahrzeugverbunds erfasst wer den können, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Übertragen erfasster Infor mationen ein Ersetzen von Informationen, welche von einem Fahrzeug nicht erfasst wer den können, mit Informationen, welche von einem anderen Fahrzeug des Fahrzeugver bunds erfasst werden können, aufweisen. Die Nichte rfassbarkeit von Informationen kann als Grund einen Ausfall oder ein Nichtvorhandensein eines Sensors auf einem Fahrzeug haben. Ein Vorteil eines derartigen Fusionierens von Informationen kann ein Bereitstellen von Informationen bezüglich des Umfelds oder der Position eines Fahrzeugs auf demsel ben ermöglichen. Dies kann der Fall sein, obwohl auf diesem Fahrzeug entsprechende Sensorik zum Erzeugen dieser Informationen nicht vorhanden oder ausgefallen sein kann. In a further embodiment of the method, the communication of the recorded information within the vehicle network comprises a cross-vehicle transfer of recorded information for merging information from different vehicles within the vehicle network. Merging information can include combining information. The transmission of captured information can include supplementing information that can be captured by a vehicle with information that can be captured by another vehicle in the vehicle network. As an alternative or in addition, the transmission of recorded information can include replacing information that cannot be recorded by a vehicle with information that can be recorded by another vehicle in the vehicle network. The non-detectability of information can be due to a failure or the absence of a sensor on a vehicle. An advantage of such information merging can be providing provide information regarding the environment or the position of a vehicle on it. This can be the case, although appropriate sensors for generating this information cannot be present or have failed on this vehicle.
Das fahrzeugübergreifende Übertragen von erfassten Informationen zum Fusionieren von Informationen kann ein Zugreifen auf eine sekundäre Datenerfassung mit einer se kundären Sensorik innerhalb des Fahrzeugverbunds aufweisen. Dies kann aufgrund ei nes Ausfalls einer primären Datenerfassung mit einer primären Sensorik innerhalb des Fahrzeugverbunds durchgeführt werden. Die primäre und sekundäre Datenerfassung können eine redundante Datenerfassung darstellen. Ein Abbruch des autonomen Be triebs des Fahrzeugverbunds aufgrund eines Sensorausfalls kann so in vorteilhafter Weise vermieden werden. The cross-vehicle transmission of recorded information for the merging of information can include access to a secondary data acquisition with a secondary sensor system within the vehicle network. This can be carried out due to a failure of a primary data acquisition with a primary sensor system within the vehicle network. The primary and secondary data acquisition can represent redundant data acquisition. A termination of the autonomous operation of the vehicle network due to a sensor failure can thus be avoided in an advantageous manner.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens weist ein Transformieren der kommuni zierten Informationen in ein fahrzeugspezifisches Koordinatensystem auf. Das Transfor mieren kann ein Transformieren von Information von einem Sensorkoordinatensystem in ein weiteres Sensorkoordinatensystem oder ein Fahrzeugkoordinatensystem aufwei sen. Eine Transformation kann eine Translation und/oder eine Rotation aufweisen. Ein Transformieren von in verschiedenen Koordinatensystemen erfassten Informationen in ein gemeinsames Koordinatensystem kann das Fusionieren der Informationen ermögli chen. Another embodiment of the method comprises transforming the communicated information into a vehicle-specific coordinate system. The transform may comprise transforming information from one sensor coordinate system to another sensor coordinate system or a vehicle coordinate system. A transformation can have a translation and / or a rotation. Transforming information captured in different coordinate systems into a common coordinate system can allow the information to be merged.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens weist ein Berücksichtigen eines Quali tätsparameters der kommunizierten Informationen bei einem Entscheiden über das Auf rechterhalten des autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds auf. Bei dem Qualitäts parameter kann es sich um eine Genauigkeit oder Zuverlässigkeit der erfassten Infor mationen handeln. So kann beispielsweise eine Erfassungsgenauigkeit eines Objekts im Umfeld des Fahrzeugverbunds oder eine Positionsgenauigkeit eines Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds für den autonomen Betrieb berücksichtigt werden. Innerhalb des Fahrzeugverbunds erfasste Informationen können so bei einer Entscheidung über das Aufrechterhalten oder Abbrechen des autonomen Betriebs mit unterschiedlicher Ge wichtung berücksichtigt werden. Grundsätzlich kann jede Teilmenge der im Fahrzeugverbund erfassten Informationen als Basis für ein Entscheiden über das Aufrechterhalten des autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds herangezogen werden . Eine vorteilhafte Ausführungsform des Ver fahrens weist ein Entscheiden über das Aufrechterhalten des autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds basierend auf einem neuronalen Netz auf, welches auf den erfass ten und/oder kommunizierten Informationen als Eingabewerte basiert. Zudem können die Qualitätsparameter der erfassten und/oder kommunizierten Informationen als Ge wichtungen innerhalb des neuronalen Netzes verwendet werden. Ein Ausgabewert des neuronalen Netzes kann beispielsweise eine Kollisionswahrscheinlichkeit von zumin dest einem Fahrzeug des Fahrzeugverbunds mit einem Objekt im Umfeld desselben sein. Mittels des neuronalen Netzes kann so beispielsweise eine Entscheidung über ein Weiterfahren, ein Umfahren eines Hindernisses oder ein Anhalten des Fahrzeugver bunds getroffen werden. A further embodiment of the method includes taking into account a quality parameter of the communicated information when deciding whether to maintain the autonomous operation of the vehicle network. The quality parameter can be an accuracy or reliability of the information recorded. For example, a detection accuracy of an object in the environment of the vehicle network or a position accuracy of a vehicle of the vehicle network can be taken into account for autonomous operation. Information recorded within the vehicle network can thus be taken into account with different weighting when deciding whether to maintain or terminate autonomous operation. In principle, each subset of the information recorded in the vehicle group can be used as the basis for a decision about maintaining the autonomous operation of the vehicle group. An advantageous embodiment of the method has a decision about maintaining the autonomous operation of the vehicle network based on a neural network, which is based on the detected and / or communicated information as input values. In addition, the quality parameters of the recorded and / or communicated information can be used as weightings within the neural network. An output value of the neural network can be, for example, a collision probability of at least one vehicle in the vehicle network with an object in its environment. The neural network can be used, for example, to make a decision about driving on, driving around an obstacle or stopping the vehicle network.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Steuersystem für Fahrzeuge eines Fahrzeug verbunds zum Durchführen des Verfahrens zum autonomen Betreiben eines Fahrzeug verbunds abseits von Straßen oder einer der Ausführungsformen des Verfahrens. Das Steuersystem weist hierfür Steuereinrichtungen auf den Fahrzeugen des Fahrzeugver bunds auf. Die Steuereinrichtungen weisen mindestens eine Schnittstelle zum Einlesen von Informationen, welche mit im Fahrzeugverbund vorhandener Sensorik zum Ermögli chen eines autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds erfasst worden sind, auf. Die Steuereinrichtungen weisen zudem Schnittstellen zum Kommunizieren der eingelese nen Informationen innerhalb des Fahrzeugverbunds zum Aufrechterhalten des autono men Betriebs des Fahrzeugverbunds auf. Zudem können die Steuereinrichtungen ent sprechende Eingänge oder Ausgänge beziehungsweise Schnittstellen zum Durchführen von weiteren beschriebenen Verfahrensschritten aufweisen. The invention further relates to a control system for vehicles of a vehicle network for performing the method for autonomous operation of a vehicle network away from roads or one of the embodiments of the method. For this purpose, the control system has control devices on the vehicles of the vehicle association. The control devices have at least one interface for reading in information which has been recorded with sensors present in the vehicle network to enable autonomous operation of the vehicle network. The control devices also have interfaces for communicating the information read in within the group of vehicles in order to maintain the autonomous operation of the group of vehicles. In addition, the control devices can have corresponding inputs or outputs or interfaces for carrying out further described method steps.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Sensorsystem zum autonomen Betreiben eines Fahrzeugverbunds abseits von Straßen, welcher Fahrzeuge aufweist, die für einen Ar beitsbetrieb abseits von Straßen ausgebildet sind. Das Sensorsystem weist eine auf Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds anordbare Sensorik zum Erfassen von Informatio nen für ein Ermöglichen eines autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds auf. Das Sensorsystem weist ferner Kommunikationsmitteln zum Kommunizieren der erfassten Informationen innerhalb des Fahrzeugverbunds für ein Aufrechterhalten des autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds und das Steuersystem auf. Bei den Kommunikations mitteln kann es sich um drahtlose Kommunikationsmittel handeln. The invention also relates to a sensor system for the autonomous operation of a vehicle network off-road, which has vehicles that are designed for a work operation off-road. The sensor system has a sensor system that can be arranged on vehicles of the vehicle group for detecting information to enable autonomous operation of the vehicle group. The Sensor system also has communication means for communicating the acquired information within the vehicle network for maintaining the autonomous operation of the vehicle network and the control system. The means of communication can be wireless means of communication.
Kurzbeschreibunq der Zeichnungen Brief description of the drawings
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Fahrzeugverbund zur Erläuterung des Verfahrens und des Sensorsystems zum autonomen Betreiben des Fahrzeugverbunds. 1 shows a plan view of a vehicle group to explain the method and the sensor system for autonomous operation of the vehicle group.
Fig. 2 zeigt eine weitere Draufsicht auf den Fahrzeugverbund zur weiteren Erläuterung des Verfahrens und des Sensorsystems zum autonomen Betreiben des Fahr zeugverbunds. Fig. 2 shows a further plan view of the vehicle network to further explain the method and the sensor system for autonomous operation of the vehicle network.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds zum Erläutern eines Fusionierens von erfassten Informationen. FIG. 3 shows a plan view of vehicles of the vehicle group for explaining a fusion of acquired information.
Fig. 4 zeigt ein neuronales Netz, welches auf erfassten Informationen eines Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds basiert. FIG. 4 shows a neural network which is based on acquired information from a vehicle in the vehicle network.
Fig. 5 zeigt schematisch ein neuronales Netz, welches auf erfassten und kommunizier ten Informationen mehrerer Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds basiert. Fig. 5 shows schematically a neural network, which is based on detected and communicated information of several vehicles of the vehicle network.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Durchführen des Verfah rens zum autonomen Betreiben eines Fahrzeugverbunds. 6 shows a flowchart with method steps for carrying out the method for autonomously operating a group of vehicles.
Beschreibung von Ausführunqsformen Description of embodiments
In Fig. 1 ist ein Fahrzeugverbund 10 gezeigt, welcher drei Fahrzeuge 1 1 umfasst. Bei den Fahrzeugen 11 handelt es sich um Traktoren, welche in einem Verbund auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche nebeneinander fahren. Im Umfeld 20 des Fahrzeugver bunds 10 befindet sich ein Objekt 22, welches sich im Fahrtweg des mittleren Fahr zeugs 11 und in dessen Fahrtrichtung befindet. Wie in Fig. 1 unten gezeigt, droht bei einem Aufrechterhalten eines autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds 10, das heißt hier bei einem Weiterfahren des Fahrzeugver bunds 10, eine Kollision zwischen dem mittleren Fahrzeug 11 und dem Objekt 22. 1 shows a group of vehicles 10 which comprises three vehicles 11. The vehicles 11 are tractors which drive side by side in a group on an agricultural area. In the environment 20 of the vehicle association 10 there is an object 22 which is located in the route of the middle vehicle 11 and in the direction of travel thereof. As shown in FIG. 1 below, there is a risk of a collision between the middle vehicle 11 and the object 22 if autonomous operation of the vehicle network 10 is maintained, that is to say if the vehicle network 10 continues to drive.
Auf den Fahrzeugen 11 ist jeweils eine Kamera 12 angeordnet, welche jeweils ein Ka merabild 13 des Umfelds 20 erfasst. Wie in Fig. 1 in der Mitte gezeigt, wird das Ob jekt 22 von der Kamera 12 des mittleren Fahrzeugs 11 in dessen Kamerabild 13 nicht erfasst. In den anderen mit den Kameras 12 der anderen Fahrzeuge 1 1 erfassten Ka merabildern 13 ist das Objekt 22 dagegen jeweils abgebildet. Die Bildkoordinatensys teme dieser Kamerabilder 13 sind verschieden, so dass das Objekt 22 sich im jeweili gen Kamerabild 13 an unterschiedlichen Positionen befindet. A camera 12 is arranged on each of the vehicles 11, each of which captures a camera image 13 of the environment 20. As shown in FIG. 1 in the middle, the object 22 is not captured by the camera 12 of the middle vehicle 11 in its camera image 13. In contrast, in the other camera images 13 captured with the cameras 12 of the other vehicles 11, the object 22 is in each case depicted. The image coordinate systems of these camera images 13 are different, so that the object 22 is located at different positions in the respective camera image 13.
In Fig. 2 ist gezeigt, dass das Kamerabild 13 des mittleren Fahrzeugs 11 von Fig. 1 durch eine Kombination beziehungsweise Fusion der Kamerabilder 13 der seitlichen Fahrzeuge 11 mit einem kombinierten beziehungsweise fusionierten Kamerabild 15 er setzt wird. Hierfür werden die Kamerabilder 13 der seitlichen Fahrzeuge 11 mittels auf diesen angeordneten Kommunikationsmitteln 16 auf das mittlere Fahrzeug 11 übertra gen und von einer Steuereinrichtung 30 auf diesem Fahrzeug 11 eingelesen . Eine in Fig. 1 gezeigte fehlende Umfelderfassung auf dem mittleren Fahrzeug 11 wird sodann durch die Umfelderfassungen auf den benachbarten Fahrzeugen 11 kompensiert. Für das Kombinieren der Kamerabilder 13, in welchen das Objekt 22 abgebildet ist, ist es erforderlich, die Kamerabilder 13 in ihrem jeweiligen Bildkoordinatensystem in ein ge meinsames Bildkoordinatensystem zu transformieren. Eine Steuereinrichtung 30 auf dem mittleren Fahrzeug 11 führt ein solches Kombinieren der Kamerabilder 13 zu dem fusionierten Kamerabild 15 durch. FIG. 2 shows that the camera image 13 of the middle vehicle 11 from FIG. 1 is replaced by a combination or fusion of the camera images 13 of the side vehicles 11 with a combined or fused camera image 15. For this purpose, the camera images 13 of the side vehicles 11 are transmitted to the middle vehicle 11 by means of communication means 16 arranged thereon and are read by a control device 30 on this vehicle 11. A missing environment detection on the middle vehicle 11 shown in FIG. 1 is then compensated for by the environment measurements on the adjacent vehicles 11. To combine the camera images 13 in which the object 22 is depicted, it is necessary to transform the camera images 13 in their respective image coordinate system into a common image coordinate system. A control device 30 on the middle vehicle 11 carries out such a combination of the camera images 13 to form the fused camera image 15.
In Fig. 3 sind notwendige Schritte für ein derartiges Transformieren von Kamerabil dern 13 schematisch aufgezeigt. In einem ersten Schritt können Objektkoordinaten 23 des Objekts 22, welche in einem ersten Bildkoordinatensystem bezüglich einer Kamera oder in einem Fahrzeugkoordinatensystem eines ersten Fahrzeugs (mit A bezeichnet) vorliegen, an ein zweites Fahrzeug (mit B bezeichnet) übermittelt werden. In einem zweiten Schritt berechnet das zweite Fahrzeug 11 transformierte Objektkoordinaten 24 in seinem Fahrzeugkoordinatensystem 14 basierend auf den übertragenen Objektkoor dinaten 23 und einer gemessenen Distanz zwischen den beiden Fahrzeugen 1 1. In ei nem dritten Schritt werden die transformierten Objektkoordinaten 24 mit Objektkoordi naten 25 des Objekts 22 verglichen, welche einem zweiten Bildkoordinatensystem be züglich einer Kamera oder in einem Fahrzeugkoordinatensystem des zweiten Fahr zeugs vorliegen. In Fig. 3 necessary steps for such a transformation of camera frames 13 are shown schematically. In a first step, object coordinates 23 of the object 22, which are present in a first image coordinate system with respect to a camera or in a vehicle coordinate system of a first vehicle (denoted by A), can be transmitted to a second vehicle (denoted by B). In a second step, the second vehicle 11 calculates transformed object coordinates 24 in its vehicle coordinate system 14 based on the transmitted object coordinates 23 and a measured distance between the two vehicles 11. In a third step, the transformed object coordinates 24 are compared with object coordinates 25 of the object 22, which relate to a second image coordinate system with respect to a camera or are present in a vehicle coordinate system of the second vehicle.
In Fig. 4 ist ein neuronales Netz 40 gezeigt. Als Eingabewerte werden Informationen verwendet, welche auf einem Fahrzeug 11 erfasst worden sind. Hierfür sind Positionsin formation 41 , bildbasierte Umfeldinformation 42 und Nahbereichsinformation 43 zum Umfeld 20 vorgesehen. In neuronaler Vernetzung mit Divergenz werden diese Informa tionen auf mehrere Verarbeitungsknoten 44 des neuronalen Netzes 40 weitergegeben.4 shows a neural network 40. Information that has been recorded on a vehicle 11 is used as input values. For this purpose, position information 41, image-based environment information 42 and close-range information 43 about environment 20 are provided. In neural networking with divergence, this information is passed on to a plurality of processing nodes 44 of the neural network 40.
In weiterer neuronaler Vernetzung mit Konvergenz werden die in den Verarbeitungskno ten 44 verarbeiteten Informationen an einen Ausgabeknoten 45 weitergegeben. Der Ausgabeknoten 45 enthält Daten, mit denen eine Kollision zwischen dem Fahrzeug 1 1 des Fahrzeugverbunds 10 mit dem Objekt 22 vorhergesagt wird. Mittels dieses Ausga bewerts wird dann darüber entschieden, ob der autonome Betrieb des Fahrzeugs 11 beziehungsweise des Fahrzeugverbunds 10 aufrechterhalten oder unterbrochen wird. In a further neural network with convergence, the information processed in the processing node 44 is passed on to an output node 45. The output node 45 contains data with which a collision between the vehicle 11 of the vehicle group 10 and the object 22 is predicted. This output value is then used to decide whether the autonomous operation of the vehicle 11 or of the vehicle network 10 is maintained or interrupted.
In Fig. 5 ist ein weiteres neuronales Netz 40 gezeigt. Dieses neuronale Netz 40 beruht auf Eingabewerten verschiedener Fahrzeuge 1 1 . Wie zu Fig. 4 beschrieben, werden Positionsinformation 41 , Umfeldinformation 42 und Nahbereichsinformation 43 des Um felds fahrzeugintern und fahrzeugübergreifend mit Divergenz neuronal vernetzt. Hierfür sind wie ferner zu Fig. 4 beschrieben jeweilige fahrzeugeigene Verarbeitungsknoten 44 im neuronalen Netz 40 vorgesehen. Die fahrzeugeigenen Verarbeitungsknoten 44 sind mit Konvergenz zu einem Ausgabeknoten 45 neuronal vernetzt. Der Ausgabeknoten 45 stellt einen fahrzeugübergreifenden Ausgabewert bereit, mit welchem eine Kollision ei nes Fahrzeugs 11 des Fahrzeugverbunds 10 mit dem Objekt 22 bewertet wird. A further neural network 40 is shown in FIG. 5. This neural network 40 is based on input values from various vehicles 1 1. As described in relation to FIG. 4, position information 41, environment information 42 and close-range information 43 of the surrounding area are neuronically networked within the vehicle and across vehicles with divergence. For this purpose, as described further with respect to FIG. 4, respective vehicle processing nodes 44 are provided in the neural network 40. The vehicle's own processing nodes 44 are neuronally networked with convergence to an output node 45. The output node 45 provides a cross-vehicle output value with which a collision of a vehicle 11 of the vehicle group 10 with the object 22 is evaluated.
In Fig. 6 sind Verfahrensschritte S1 , S2, S3, S4 in einer zeitlichen Abfolge zum Durch führen des Verfahrens zum autonomen Betreiben des Fahrzeugverbunds 10 gezeigt. In einem ersten Schritt S1 erfolgt eine Informationserfassung. Wie in Fig. 1 gezeigt, er folgt die Informationserfassung des Umfelds 20 mit auf den Fahrzeugen 1 1 angeordne ten Kameras 12. In einem zweiten Schritt S2 erfolgt eine Informationskommunikation. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden Kamerabilder 13 fahrzeugü bergreifend mittels Kommuni kationsmitteln 16 übertragen. In einem dritten Schritt S3 erfolgt eine Informationstrans formation. Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, werden Kamerabilder 13 zu einem fusio nierten Kamerabild 15 mittels Transformation zwischen Kamerakoordinatensystemen beziehungsweise Fahrzeugkoordinatensystemen 14 zu einem fusionierten Kamera bild 15 kombiniert. In einem vierten Schritt S4 erfolgt eine Entscheidung über eine Auf rechterhaltung des autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds 10. Wie in den Figu ren 4 und 5 gezeigt, erfolgt dies mittels eines neuronalen Netzes 40 welches eine Ent scheidung bereitstellt, ob eine Kollision zwischen einem Fahrzeug 11 des Fahrzeugver bunds 10 und einem Objekt 22 im Umfeld 20 des Fahrzeugverbunds 10 droht. 6 shows method steps S1, S2, S3, S4 in a chronological sequence for carrying out the method for autonomously operating the vehicle group 10. In a first step S1, information is acquired. As shown in FIG. 1, the environment 20 is recorded with cameras 12 arranged on the vehicles 1 1. Information communication takes place in a second step S2. As shown in FIG. 2, camera images 13 are transmitted across vehicles using communication means 16. In a third step S3, an information transformation takes place. As shown in FIGS. 2 and 3, camera images 13 are combined to form a merged camera image 15 by means of transformation between camera coordinate systems or vehicle coordinate systems 14 to form a merged camera image 15. In a fourth step S4, a decision is made about maintaining the autonomous operation of the vehicle network 10. As shown in FIGS. 4 and 5, this is done by means of a neural network 40 which provides a decision as to whether a collision between a vehicle 11 and the Fahrzeugver bunds 10 and an object 22 in the environment 20 of the vehicle group 10 threatens.
Durch Bereitstellen einer derart redundanten Informationserfassung mit in dem Fahr zeugverbund vorhandenen Kameras 12 und dem Einsatz künstlicher Intelligenz mittels des neuronalen Netzes 40 wird ein autonomer Betrieb des Fahrzeugverbunds 10 mit der Erfindung verbessert. By providing such a redundant information acquisition with cameras 12 present in the vehicle network and the use of artificial intelligence by means of the neural network 40, an autonomous operation of the vehicle network 10 is improved with the invention.
Bezuqszeichen Fahrzeugverbund Reference sign vehicle network
Fahrzeug vehicle
Kamera camera
Kamerabild Camera image
Fahrzeugkoordinatensystem Vehicle coordinate system
fusioniertes Kamerabild merged camera image
Kommunikationsmittel Means of communication
Umfeld environment
Objekt object
Objektkoordinaten Object coordinates
transformierte Objektkoordinaten transformed object coordinates
Objektkoordinaten Object coordinates
Steuereinrichtung Control device
neuronales Netz neural network
Positionsinformation Position information
Umfeldinformation Environment information
Nahbereichsinformation Short-range information
Verarbeitungsknoten Processing node
Ausgabeknoten Output node
Informationserfassung Information gathering
Informationskommunikation Information communication
Informationstransformation Information transformation
Betriebsaufrechterhaltung Business continuity

Claims

Patentansprüche Claims
1 . Verfahren zum autonomen Betreiben eines Fahrzeugverbunds (10), mit den abseits von Straßen durchzuführenden Schritten: 1 . Method for the autonomous operation of a group of vehicles (10), with the steps to be carried out off-road:
Erfassen (S1 ) von Informationen mit im Fahrzeugverbund (10) vorhandener Sensorik zum Ermöglichen eines autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds (10) und Detection (S1) of information with sensors in the vehicle group (10) to enable autonomous operation of the vehicle group (10) and
Kommunizieren (S2) der erfassten Informationen innerhalb des Fahrzeugverbunds (10) zum Aufrechterhalten des autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds (10), Communicating (S2) the acquired information within the group of vehicles (10) in order to maintain the autonomous operation of the group of vehicles (10),
wobei die Schritte mit einem Fahrzeugverbund (10) durchgeführt werden, welcher Fahr zeuge (1 1 ) aufweist, die für einen Arbeitsbetrieb abseits von Straßen ausgebildet sind. the steps being carried out with a vehicle network (10) which has driving tools (1 1) which are designed for work away from roads.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , mit den Schritten 2. The method according to claim 1, comprising the steps
redundantem Erfassen (S1 ) von Informationen mit der im Fahrzeugverbund (10) vor handenen Sensorik und redundant recording (S1) of information with the sensors and in the vehicle group (10)
zumindest teilweisem Kommunizieren (S2) der redundant erfassten Informationen in nerhalb des Fahrzeugverbunds (10). at least partially communicating (S2) the redundantly recorded information within the vehicle group (10).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten 3. The method according to claim 1 or 2, with the steps
Erfassen (S1 ) von Information zum Aufenthaltsort eines Objekts (22) im Umfeld (20) des Fahrzeugverbunds (10) mit im Fahrzeugverbund (10) vorhandener Umfelderfas sungssensorik und Acquisition (S1) of information on the location of an object (22) in the environment (20) of the vehicle group (10) with environmental sensor systems and
Kommunizieren (S2) der erfassten Information zum Vermeiden einer Kollision des Fahr zeugverbunds (10) mit dem Objekt (22). Communicating (S2) the detected information to avoid a collision of the vehicle group (10) with the object (22).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem 4. The method according to any one of the preceding claims, in which
der Schritt des Erfassens (S1 ) von Informationen ein Erfassen von Kamerabildern (13) eines Umfelds (20) des Fahrzeugverbunds (10) mit im Fahrzeugverbund (10) vorhande nen Kameras (12) aufweist und the step of capturing (S1) information comprises capturing camera images (13) of an environment (20) of the vehicle group (10) with cameras (12) present in the vehicle group (10) and
der Schritt des Kommunizierens (S2) der erfassten Informationen ein Kommunizieren der erfassten Kamerabilder (13) innerhalb des Fahrzeugverbunds (10) aufweist. the step of communicating (S2) the acquired information comprises communicating the captured camera images (13) within the vehicle group (10).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem 5. The method according to any one of the preceding claims, in which
der Schritt des Erfassens (S1 ) von Informationen ein Erfassen von Positionsinformatio nen des Fahrzeugverbunds (10) mit im Fahrzeugverbund (10) vorhandener Positionser fassungssensorik aufweist und the step of capturing (S1) information comprises capturing position information of the vehicle group (10) with position sensor sensors present in the vehicle group (10) and
der Schritt des Kommunizierens (S2) der erfassten Informationen ein Kommunizieren der erfassten Informationen zum Navigieren des Fahrzeugverbunds (10) aufweist. the step of communicating (S2) the acquired information comprises communicating the acquired information for navigating the group of vehicles (10).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem 6. The method according to any one of the preceding claims, in which
der Schritt des Kommunizierens (S2) erfasster Informationen innerhalb des Fahrzeug verbunds (10) ein fahrzeugübergreifendes Übertragen erfasster Informationen zum Fu sionieren von Informationen verschiedener Fahrzeuge (1 1 ) innerhalb des Fahrzeugver bunds (10) aufweist. the step of communicating (S2) recorded information within the vehicle network (10) has a cross-vehicle transmission of recorded information for fusing information from different vehicles (1 1) within the vehicle network (10).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt 7. The method according to any one of the preceding claims, with the step
Transformieren (S3) der kommunizierten Informationen in ein fahrzeugspezifisches Ko ordinatensystem (14). Transforming (S3) the communicated information into a vehicle-specific coordinate system (14).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt 8. The method according to any one of the preceding claims, with the step
Berücksichtigen eines Qualitätsparameters der kommunizierten Informationen bei ei nem Entscheiden über das Aufrechterhalten des autonomen Betriebs des Fahrzeugver bunds (10). Taking into account a quality parameter of the communicated information when deciding whether to maintain the autonomous operation of the vehicle network (10).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt 9. The method according to any one of the preceding claims, with the step
Entscheiden (S4) über das Aufrechterhalten des autonomen Betriebs des Fahrzeugver bunds (10) basierend auf einem neuronalen Netz (40), welches auf den erfassten und/oder kommunizierten Informationen als Eingabewerte basiert. Decide (S4) on maintaining the autonomous operation of the vehicle network (10) based on a neural network (40) which is based on the detected and / or communicated information as input values.
10. Steuersystem mit Steuereinrichtungen (30) für Fahrzeuge (11 ) eines Fahrzeugver bunds (10), welches zum Durchführen eines der Verfahren nach einem der vorherge henden Ansprüche eingerichtet ist, wobei die Steuereinrichtungen (30) 10. Control system with control devices (30) for vehicles (11) of a vehicle network (10), which is set up to carry out one of the methods according to one of the preceding claims, the control devices (30)
mindestens eine Schnittstelle zum Einlesen von Informationen, welche mit im Fahrzeug verbund (10) vorhandener Sensorik zum Ermöglichen eines autonomen Betriebs des Fahrzeugverbunds (10) erfasst worden sind, und at least one interface for reading in information which has been recorded with sensors in the vehicle network (10) to enable autonomous operation of the vehicle network (10), and
Schnittstellen zum Kommunizieren der eingelesenen Informationen innerhalb des Fahr zeugverbunds (10) zum Aufrechterhalten des autonomen Betriebs des Fahrzeugver bunds (10) aufweisen. Have interfaces for communicating the read information within the vehicle network (10) for maintaining the autonomous operation of the vehicle network (10).
1 1 . Sensorsystem zum autonomen Betreiben eines Fahrzeugverbunds (10) abseits von Straßen, welcher Fahrzeuge (1 1 ) aufweist, die für einen Arbeitsbetrieb abseits von Stra ßen ausgebildet sind, mit 1 1. Sensor system for autonomous operation of a vehicle network (10) away from roads, which has vehicles (1 1) that are designed for work away from roads with
einer auf den Fahrzeugen (1 1 ) des Fahrzeugverbunds (10) anordbaren Sensorik zum Erfassen von Informationen für ein Ermöglichen eines autonomen Betriebs des Fahr zeugverbunds (10), a sensor system that can be arranged on the vehicles (1 1) of the vehicle group (10) for recording information to enable autonomous operation of the vehicle group (10),
Kommunikationsmitteln (16) zum Kommunizieren der erfassten Informationen innerhalb des Fahrzeugverbunds (10) für ein Aufrechterhalten des autonomen Betriebs des Fahr zeugverbunds (10) und Communication means (16) for communicating the detected information within the vehicle network (10) for maintaining the autonomous operation of the vehicle network (10) and
einem Steuersystem nach Anspruch 10. a control system according to claim 10.
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