DE10000919A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs mit Hilfe einer Leitzentrale - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs mit Hilfe einer Leitzentrale

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs mit Hilfe einer Leitzentrale und einer Funkverbindung zur Kommunikation zwischen Kraftfahrzeug und Leitzentrale, bei welchem die Position des Kraftfahrzeugs in der Leitzentrale überwacht wird und das Kraftfahrzeug beim Verlassen eines vorgesehenen Fahrwegs mit Hilfe eines Steuersignals von der Leitzentrale angehalten wird. Die Aufgabe der Erfindung eine automatische Überwachung von Testfahrten bei einem Verzicht auf eine Videoüberwachung wird dadurch gelöst, daß die Position des Kraftfahrzeugs von der Leitzentrale mit einer auf einer digitalen Karte vorgegebenen Sollposition verglichen wird und das Kraftfahrzeug bei einem Abweichen der Position um eine Strecke s von der Sollposition automatisch von der Leitzentrale durch das Steuersignal angehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überwachung eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs mit Hilfe einer Leitzentrale und einer Funkverbindung zur Kommunikation zwischen Leitzentrale und Kraftfahrzeug, bei welchem die Position des Kraftfahrzeugs in der Leitzentrale überwacht wird und das Kraftfahrzeug beim Verlassen eines vorgesehenen Fahrwegs mit Hilfe eines Steuersignals von der Leitzentrale angehalten wird.
Zu Testzwecken werden Kraftfahrzeuge auf Teststrecken für Testfahrten über große Distanzen eingesetzt. Dabei müssen die Kraftfahrzeuge die Teststrecke viele Male passieren, so daß ein Eindruck darüber gewonnen werden kann, ob die Kraftfahrzeuge die gewünschten Eigenschaften auch im Dauerbetrieb aufweisen. Da diese Testfahrten sehr eintönig sind, werden die Kraftfahrzeuge mit Mitteln bestückt, die einen autonomen Fahrbetrieb ermöglichen.
Da ein hundertprozentig fehlerfreier Betrieb der Steuereinrichtungen nicht gewährleistet werden kann, müssen die Kraftfahrzeuge während des Testbetriebs permanent überwacht werden. Dies wird heutzutage über eine Videoüberwachung realisiert. Dazu werden an der Teststrecke Kameras aufgebaut, die die gesamte Teststrecke visuell erfassen. Die Videosignale werden über Funk an eine Leitzentrale gesendet und dort auf Monitoren angezeigt. Dort werden diese Informationen durch Aufsichtspersonal überwacht und die Kraftfahrzeuge im Fehlerfall wiederum per Funk unmittelbar angehalten. Zusätzlich zu der Videoüberwachung werden Streckenposten eingesetzt, welche die Testfahrten direkt an der Teststrecke überwachen und in Gefahrensituationen die Kraftfahrzeuge über Funk ausschalten.
Das Problem bei dieser Art von Testüberwachung ist, daß sie sehr zeit- und kostenintensiv ist. Ein weiteres Problem ist, daß die Streckenposten sowie das Personal in der Leitzentrale permanent mit höchster Konzentration arbeiten müssen, um im Fehlerfall direkt reagieren zu können. Dies stellt höchste Anforderungen an das Personal und schließt menschliche Fehler nicht aus.
Außerdem ist diese visuelle Überwachung an eine ausreichende Beleuchtung der Teststrecke gebunden. Somit können Testfahrten entweder nur tagsüber durchgeführt werden oder die gesamte Teststrecke muß beleuchtet werden.
Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik ergibt sich somit die Aufgabe, eine automatische Überwachung von Testfahrten zur Verfügung zu stellen, die einen Verzicht auf eine Videoüberwachung zuläßt.
Die Erfindung löst die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe dadurch, daß die Position des Kraftfahrzeugs von der Leitzentrale mit einer auf einer digitalen Karte vorgegebenen Sollposition verglichen wird und das Kraftfahrzeug bei einem Abweichen der Position um eine Strecke s von der Sollposition automatisch von der Leitzentrale durch das Steuersignal angehalten wird.
Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Überwachung durch Aufsichtspersonal in der Leitzentrale, da die Position des Kraftfahrzeugs automatisch mit der Sollposition verglichen wird und im Fehlerfall das Kraftfahrzeug angehalten wird. Dies bringt enorme Kostenvorteile mit sich und reduziert die Gefahr menschlicher Fehler auf ein Minimum.
Daß die Strecke s dynamisch adaptiert wird, ist eine Ausgestaltung der Erfindung. Dadurch ist es möglich, auf die äußeren Umstände dynamisch zu reagieren. So ist es zum Beispiel erforderlich, die Abweichung s von der Sollposition auf einem Teilstück, welches sehr schmal ist, geringer zu halten als auf einem breiten Teilstück. Außerdem muß auch in Kurven und im Fall von entgegenkommenden Kraftfahrzeugen die Strecke s klein gehalten werden.
Daß die Strecke s programmiert wird ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Dadurch kann zu Beginn einer jeden Testfahrt festgelegt werden, wie groß die Abweichung der Position des Kraftfahrzeugs von der Sollposition auf dem jeweiligen Streckenabschnitt sein darf.
Daß Signale eines Satellitenortungssystems vom Kraftfahrzeug empfangen werden, daß aus den empfangenen Signalen Positionsangaben errechnet werden und die ermittelten Positionsangaben vom Kraftfahrzeug an die Leitzentrale gesendet werden, ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei sind insbesondere die Satellitenortungssysteme des Global Positioning Systems (GPS), des GLONASS Systems, des NAVSTAR GPS Systems und des GNSS-2 Systems einsetzbar.
Um eine genaue Aussage über die Position des Kraftfahrzeugs treffen zu können, werden Signale von mindestens 4 Satelliten zur Ermittlung einer Anfangsposition des Kraftfahrzeugs genutzt und es werden Signale von mindestens 3 Satelliten zur Ermittlung der folgenden Positionen des Kraftfahrzeuges genutzt. Bei einer konstanten Höhe des Testgeländes kann, ausgehend von der genauen Anfangsposition, die Position des Kraftfahrzeugs mit Hilfe von mindestens 3 Satellitensignalen ermittelt werden.
Zur Verbesserung der Aussagekraft der Positionsangabe wird vorgeschlagen, daß zur Ermittlung der Position des Kraftfahrzeugs Signale von mindestens 3 Satelliten, sowie die Zeit einer im Kraftfahrzeug angeordneten Uhr genutzt werden. Eine genaue Zeit liefert hier insbesondere eine Cäsium-Frequenznormal-Uhr.
Eine differenzielle Auswertung der empfangenen Satellitensignale liefert sehr genaue Positionsangaben, die mitunter eine maximale Toleranz von wenigen Zentimetern aufweisen. Hierzu wird vorgeschlagen, daß die dynamisch veränderlichen Verschlechterungen der Navigationsinformationen eines jeden Satelliten am Standort berechnet werden, daß die errechneten Daten an das Kraftfahrzeug übermittelt werden und daß aus den empfangenen Daten mit Hilfe der von den Satelliten empfangenen Signalen die Position des Kraftfahrzeugs im Kraftfahrzeug errechnet wird.
Daß die Position des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines inertialen, lasergestützten Kreiselsystems ermittelt wird und die so ermittelte Position an die Leitzentrale gesendet wird, ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Bei diesem inertialen, lasergestützten Kreiselsystem handelt es sich um ein trägheitsgestütztes, optisches Positioniersystem. Ausgehend von einer Anfangsposition kann mit Hilfe von Beschleunigungsinformationen, die durch das trägheitsgestützte Kreiselsystem ermittelt werden, die Fahrtrichtung, die Geschwindigkeit und die Position des Kraftfahrzeugs bezogen auf die Anfangsposition berechnet werden. Auch hierbei kann unabhängig von der Beleuchtung der Teststrecke gearbeitet werden. Außerdem liefert dieses Kreiselsystem sehr genaue Positionsangaben.
Daß Kennungssignale vom Kraftfahrzeug ausgesendet werden, die Kennungssignale von der Leitzentrale empfangen werden, Radarimpulse von der Leitzentrale ausgesendet werden, die Kraftfahrzeuge die Radarimpulse reflektieren, die reflektierten Radarimpulse von der Leitzentrale empfangen werden, in der Leitzentrale eine Laufzeitmessung der Radarimpulse durchgeführt wird, die Position mit Hilfe der Laufzeitmessung ermittelt wird und die Position mit Hilfe des Kennungssignals genau einem Kraftfahrzeug zugeordnet wird, ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei kann mit Hilfe eines Radarsystems eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen erfaßt werden und ihre Position bestimmt werden. Dadurch, daß die Kraftfahrzeuge Kennungssignale aussenden und diese Kennungssignale mittels Richtantennen den einzelnen Kraftfahrzeugen zugeordnet werden können, ist eine genaue Positionsbestimmung der einzelnen Kraftfahrzeuge möglich. Hierbei ist wiederum zu beachten, daß diese Positionsbestimmung der Kraftfahrzeuge vollkommen automatisiert abläuft, was den Einsatz von Streckenposten unnötig macht. Außerdem ist auch hier die Positionsbestimmung der Kraftfahrzeuge unabhängig von äußeren Einflüssen.
Neben der Radarortung wird vorgeschlagen, daß die Kraftfahrzeuge von der Leitzentrale mit Hilfe eines Funkortungsverfahrens geortet werden. Ein Funkortungsverfahren hat den Vorteil, daß das Kraftfahrzeug sich nicht im Radarkegel befinden muß, um geortet werden zu können. Dieser permanente Zugriff wird insbesondere durch Multilaterations- und Trilaterationsverfahren sowie mit Hyperbelortungsverfahren gewährleistet. Die dabei verwendeten Antennen sind insbesondere Rundstrahl- oder Sektorantennen.
Daß die ermittelte Position des Kraftfahrzeugs auf einer digitalen Karte graphisch dargestellt wird, ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei ist die Teststrecke kartographisch erfaßt und diese Informationen sind digital abgespeichert. Die ermittelte Position des Kraftfahrzeugs kann nun auf dieser digitalen Karte dargestellt werden. Somit ist eine Anzeige der Kraftfahrzeugposition auf einem Monitor möglich. Außerdem kann die Strecke s, um die das Kraftfahrzeug von der Sollposition abgewichen ist, direkt aus den Daten der digitalen Karte sowie der ermittelten, aktuellen Position des Kraftfahrzeugs errechnet werden. Vorteilhaft ist hier nicht nur die Möglichkeit der optischen Darstellung, sondern daß die Daten digital vorliegen und somit für eine digitale Nachbearbeitung zur Verfügung stehen.
Daß das Kraftfahrzeug über eine funkbasierte Telemetrie angehalten wird, ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei wird über einen reservierten Funkkanal das Kraftfahrzeug angesteuert. Im Fehlerfall kann nun über diesen Funkkanal das Kraftfahrzeug unmittelbar angehalten werden. Es ist von Vorteil, daß der Kanal für die funkbasierte Notansteuerung des Kraftfahrzeugs reserviert ist, da im Fehlerfall ein sofortiges Anhalten des Kraftfahrzeugs erforderlich ist.
Eine Vorrichtung zur Überwachung eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs mit einer Leitzentrale und einer Funkverbindung zur Kommunikation zwischen Leitzentrale und Kraftfahrzeug, wobei die Position durch die Leitzentrale überwachbar ist und das Kraftfahrzeug beim Verlassen eines vorgegebenen Fahrwegs von der Leitzentrale durch ein Steuersignal anhaltbar ist, insbesondere zur Verwirklichung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Kraftfahrzeugs in der Leitzentrale mit einer auf einer digitalen Karte vorgegebenen Sollposition vergleichbar ist und das Kraftfahrzeug bei einem Abweichen um eine Strecke s von der Sollposition von der Leitzentrale durch das Steuersignal anhaltbar ist, stellt einen weiteren Gegenstand der Erfindung dar. Durch diese Vorrichtung können Streckenposten und Aufsichtspersonal in der Leitzentrale eingespart werden und menschliche Fehler verhindert werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die Leitzentrale mobil ist, stellt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dar. Mit dieser mobilen Leitzentrale ist es möglich, auf verschiedenen Teststrecken eine automatische Überwachung der Kraftfahrzeuge durchzuführen. Für eine digitale Nachbearbeitung müssen die Teststrecken als digitale Informationen vorliegen. Nachdem die Leitzentrale den vorgesehenen Standort eingenommen hat, können die Testfahrten durchgeführt werden.
Die folgenden Figuren sowie das Ausführungsbeispiel sollen eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung aufzeigen, ohne daß sie beschränkend oder ausschließend sein soll. Eine Vielzahl weiterer Ausführungsbeispiele ist denkbar.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild mit Leitzentrale und Kraftfahrzeug;
Fig. 2 zeigt die dynamische Adaptierung der Strecke s.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, besteht eine erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer Leitzentrale 101 und einem Kraftfahrzeug 102. Die Position des Kraftfahrzeugs 102 wird auf einer digitalen Karte 103 abgebildet. Die Differenz zwischen der tatsächlichen Position des Kraftfahrzeugs 102 und der Sollposition, welche im Speicher 104 abgespeichert ist, wird über die Logik 106 errechnet. Der maximale Wert der Abweichung wird in der Logik 105, abhängig von äußeren Parametern, bestimmt. Die für den Vergleich notwendigen Daten über die tatsächliche Kraftfahrzeugposition werden über die Funkeinrichtung 108 an die Vergleichslogik 106 gesendet. Die Leitzentrale 101 ist über die Funkverbindung 109, 110 mit dem Kraftfahrzeug 102 verbunden. Die Position des Kraftfahrzeugs 102 wird mittels einer Positioniereinrichtung 111 im Kraftfahrzeug 102 errechnet und über die Funkeinrichtung 112 an die Leitzentrale 101 gesendet.
Für den Fall, daß die tatsächliche Position des Kraftfahrzeugs 102 von der Sollposition weiter abweicht als durch die adaptierbare Strecke s vorgegeben, wird die Notausabschaltung des Kraftfahrzeugs 102 über die Kontrolleinrichtung 107 ausgelöst. Dazu wird von der Kontrolleinrichtung 107 ein Notaussignal mittels der Funkeinrichtung 109, 110 an das Kraftfahrzeug 102 gesendet. Im Kraftfahrzeug 102 wird bei Empfang des Notaussignals die Notausabschaltung 113 aktiviert. Daraufhin wird das Kraftfahrzeug 102 unmittelbar angehalten.
In Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Abweichung s des Kraftfahrzeugs von dem Fahrweg 201 an die Streckenverhältnisse angepaßt werden kann. So ist zum Beispiel die maximal erlaubte Abweichung s im Fall 202 gering, da der Fahrweg 201 eine scharfe Kurve beinhaltet. Im Fall 203 ist die maximal erlaubte Abweichung s erheblich größer, da hier der Fahrweg 201 gerade ist. Im Fall 204 ist die maximal erlaubte Abweichung s etwas geringer als im Fall einer Geraden, da das Kraftfahrzeug durch eine leichte Kurve fahren muß. Die Abweichung s kann entweder zu Beginn einer Testfahrt auf einer Teststrecke programmiert werden, oder sich dynamisch an die Gegebenheiten der Teststrecke anpassen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Überwachung eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs mit Hilfe einer Leitzentrale und einer Funkverbindung zur Kommunikation zwischen Leitzentrale und Kraftfahrzeug, bei welchem die Position des Kraftfahrzeugs in der Leitzentrale überwacht wird und das Kraftfahrzeug beim Verlassen eines vorgesehen Fahrwegs mit Hilfe eines Steuersignals von der Leitzentrale angehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Kraftfahrzeugs von der Leitzentrale mit einer auf einer digitalen Karte vorgegebenen Sollposition verglichen wird und das Kraftfahrzeug bei einem Abweichen der Position um eine Strecke s von der Sollposition automatisch von der Leitzentrale durch das Steuersignal angehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke s dynamisch adaptiert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke s programmiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Signale eines Satellitenortungssystems vom Kraftfahrzeug empfangen werden, daß aus den empfangenen Signalen Positionsangaben errechnet werden und die ermittelten Positionsangaben vom Kraftfahrzeug an die Leitzentrale gesendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Signale von mindestens 4 Satelliten zur Ermittlung einer Anfangsposition des Kraftfahrzeugs genutzt werden und daß zur Ermittlung der folgenden Positionen des Kraftfahrzeugs Signale von mindestens 3 Satelliten genutzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß daß zur Ermittlung der Position des Kraftfahrzeugs Signale von mindestens 3 Satelliten sowie die Zeit einer im Kraftfahrzeug angeordneten Uhr genutzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der mindestens 3 Satelliten an einem ortsfesten Standort gemessen werden, daß die am Standort gemessenen Satellitensignale mit dem vom Kraftfahrzeug gemessenen, an den Standort übermittelten Signalen verglichen werden, daß die dynamisch veränderlichen Verschlechterungen der Navigationsinformationen eines jeden Satelliten am Standort berechnet werden, daß die errechneten Daten an das Kraftfahrzeug übermittelt werden und daß aus den empfangenen Daten mit Hilfe der von dem Satelliten empfangenen Signalen die Position des Kraftfahrzeugs im Kraftfahrzeug errechnet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines inertialen, lasergestützten Kreiselsystems ermittelt wird, und die so bestimmte Position an die Leitzentrale gesendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kennungssignale vom Kraftfahrzeug ausgesendet werden, die Kennungssignale von der Leitzentrale empfangen werden, Radarimpulse von der Leitzentrale ausgesendet werden, die Kraftfahrzeuge die Radarimpulse reflektieren, die reflektierten Radarimpulse von der Leitzentrale empfangen werden, in der Leitzentrale eine Laufzeitmessung der Radarimpulse durchgeführt wird, die Position mit Hilfe der Laufzeitmessung ermittelt wird und die Position mit Hilfe des Kennungssignals genau einem Kraftfahrzeug zugeordnet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftfahrzeuge von der Leitzentrale mit Hilfe eines Funkortungsverfahrens geortet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Position des Kraftfahrzeugs auf einer digitalen Karte graphisch dargestellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfahrzeug über eine funkbasierte Telemetrie angehalten wird.
13. Vorrichtung zur Überwachung eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs mit einer Leitzentrale, wobei die Position durch die Leitzentrale überwachbar ist, Kommunikation zwischen Leitzentrale und Kraftfahrzeug über Funk möglich ist und das Kraftfahrzeug beim Verlassen eines vorgegebenen Fahrwegs von der Leitzentrale durch ein Steuersignal anhaltbar ist, insbesondere zur Verwirklichung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Kraftfahrzeugs in der Leitzentrale mit einer auf einer digitalen Karte vorgegebenen Sollposition vergleichbar ist und das Kraftfahrzeug bei einem Abweichen um eine dynamisch adaptierbare, programmierbare Strecke s von der Sollposition von der Leitzentrale durch das Steuersignal anhaltbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitzentrale mobil ist.
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