DE102020214516A1 - Method and device for locating a vehicle moving within an infrastructure - Google Patents

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Abstract

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Lokalisieren eines sich innerhalb einer Infrastruktur (50) bewegenden Fahrzeugs (1), insbesondere eines zumindest teilautomatisiert geführten Fahrzeugs, vorgeschlagen, wobei mindestens ein Infrastruktursensor (12a, 12b, 12c) innerhalb der Infrastruktur (50) angeordnet ist, mit den Schritten:- Bestimmen und dauerhaftes Abspeichern einer absoluten räumlichen Position und einer Ausrichtung jedes Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c);- Erfassen relativer Attribute (15) des Fahrzeugs (1) und gegebenenfalls weiterer detektierbarer Merkmale (17) der Umwelt durch mindestens einen der Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c);- Bestimmen einer absoluten Position des Fahrzeugs abhängig von den erfassten relativen Attributen (15) des Fahrzeugs (1) und/oder von den weiteren Merkmalen (17) der Umwelt und der absoluten Position des mindestens einen Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) bzw. der absoluten Positionen der mehreren beteiligten Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c);- Übermitteln einer Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs (1) und/oder Übermitteln einer Information der absoluten Positionen der Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c) in Verbindung mit den erfassten relativen Attributen (15) und insbesondere gegebenenfalls den weiteren erfassten Merkmalen (17) der Umwelt an das Fahrzeug (1) und/oder an weitere Verkehrsteilnehmer.According to a first aspect of the invention, a method for locating a vehicle (1) moving within an infrastructure (50), in particular an at least partially automated vehicle, is proposed, wherein at least one infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) within the infrastructure (50 ) is arranged, with the steps: - determining and permanently storing an absolute spatial position and an orientation of each infrastructure sensor (12a, 12b, 12c); - detecting relative attributes (15) of the vehicle (1) and, if necessary, other detectable features (17) the environment by at least one of the infrastructure sensors (12a, 12b, 12c); - determining an absolute position of the vehicle depending on the detected relative attributes (15) of the vehicle (1) and/or on the other features (17) of the environment and the absolute position of the at least one infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) or the absolute positions of the plurality of infrastructure involved infrastructure sensors (12a, 12b, 12c);- transmission of information comprising the absolute position of the vehicle (1) and/or transmission of information on the absolute positions of the infrastructure sensors (12a, 12b, 12c) in connection with the detected relative attributes (15) and in particular, if necessary, the further detected features (17) of the environment to the vehicle (1) and/or to other road users.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren eines sich innerhalb einer Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs, insbesondere eines zumindest teilautomatisiert geführten Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines sich innerhalb einer Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs.The invention relates to a method for locating a vehicle moving within an infrastructure, in particular a vehicle that is at least partially automated. The invention also relates to a device for locating a vehicle moving within an infrastructure.

Stand der TechnikState of the art

Für die absolute Lokalisierung von Fahrzeugen werden heutzutage verschiedene Systeme bzw. Technologien eingesetzt. So sind beispielsweise globale Navigationssatellitensysteme zur Positionsbestimmung, wie GPS (Global Positioning System) zur Positionsbestimmung bekannt.Various systems and technologies are used today for the absolute localization of vehicles. For example, global navigation satellite systems for position determination, such as GPS (Global Positioning System) for position determination are known.

Ferner ist das sogenannten SLAM Verfahren bekannt, bei dem eine autonome mobile Einheit gleichzeitig eine Karte ihrer Umgebung erstellt und ihre Pose innerhalb dieser Karte schätzt.The so-called SLAM method is also known, in which an autonomous mobile unit simultaneously creates a map of its surroundings and estimates its pose within this map.

Es sind ferner sogenannte VMPS („„Vehicle Motion and Position Sensor‟) und Road Signature Verfahren bekannt. Diese basieren darauf, dass zumindest teilautomatisiert geführte Fahrzeuge, insbesondere hochautomatisierte Fahrzeuge oder autonome Fahrzeuge ohne Fahrer stets ihre genaue Position kennen müssen. Dazu kann die Kombination von zwei unabhängigen Technologien zur absoluten Ortsbestimmung, deren Stärken sich ergänzen verwendet werden: sensor- und die satellitenbasierte Lösung im Zusammenspiel mit „Road Signature“-Daten, basierend auf Crowdsourcing-Daten von Kameras und Radaren. Damit können Fahrzeuge bis in den Dezimeterbereich genau lokalisiert werden.So-called VMPS (“Vehicle Motion and Position Sensor”) and road signature methods are also known. These are based on the fact that vehicles that are at least partially automated, in particular highly automated vehicles or autonomous vehicles without a driver, must always know their exact position. The combination of two independent technologies for absolute location determination, whose strengths complement each other, can be used for this: sensor-based and satellite-based solutions in combination with "road signature" data, based on crowdsourcing data from cameras and radars. This means that vehicles can be precisely localized down to the decimeter range.

Dennoch kann es Bereiche geben, in denen satelliten- bzw. sensorbasierte Lokalisierungsverfahren scheitern oder nicht die, insbesondere für das hochautomatisierte oder autonome Fahren, benötigte Genauigkeit der Lokalisierung liefern können.Nevertheless, there can be areas in which satellite or sensor-based localization methods fail or cannot provide the localization accuracy required, in particular for highly automated or autonomous driving.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2018 107 738 A1 zeigt Systeme und Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs. In einem Beispiel beinhaltet ein Fahrzeug einen Empfänger, der im Fahrzeug installiert ist. Der Empfänger ist dafür konfiguriert, Standortinformationen von einem Infrastrukturelement in der Nähe des Fahrzeugs zu empfangen. Ein im Fahrzeug installierter Prozessor ist dafür konfiguriert, eine Position des Fahrzeugs über die Standortinformationen vom Infrastrukturelement zu ermitteln.The disclosure document DE 10 2018 107 738 A1 shows systems and methods for determining a position of a vehicle. In one example, a vehicle includes a receiver installed in the vehicle. The receiver is configured to receive location information from an infrastructure element in the vicinity of the vehicle. A processor installed in the vehicle is configured to determine a position of the vehicle via the location information from the infrastructure element.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2017 125 965 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrzeugortung auf Grundlage von WLAN-Knoten. Ein beispielhaftes offenbartes Fahrzeug weist eine drahtlose Netzwerksteuerung und eine Ortungseinrichtung auf. Als Reaktion auf den Verlust des Empfangs von GPS-Signalen sucht die Ortungseinrichtung über die drahtlose Netzwerksteuerung nach Drahtlosnetzwerkknoten und bestimmt, wenn zweite Positionen der Drahtlosnetzwerkknoten im Speicher gespeichert werden, einen aktuellen Standort des Fahrzeugs auf Grundlage einer Partikelfiltertechnik und Messungen empfangener Signalstärken von dem Drahtlosnetzwerkknoten.The disclosure document DE 10 2017 125 965 A1 shows a method and a device for vehicle location based on WLAN nodes. An exemplary disclosed vehicle includes a wireless network controller and a location device. In response to loss of reception of GPS signals, the locator searches for wireless network nodes via the wireless network controller and, when second locations of the wireless network nodes are stored in memory, determines a current location of the vehicle based on particulate filter technology and measurements of received signal strengths from the wireless network node.

Es kann somit als eine Aufgabe der Erfindung betrachtet werden, eine sichere und genaue Lokalisierung für ein sich innerhalb einer Infrastruktur bewegendes Fahrzeug, insbesondere ein zumindest teilautomatisiert geführtes Fahrzeug, anzugeben.It can thus be seen as an object of the invention to specify reliable and precise localization for a vehicle moving within an infrastructure, in particular a vehicle that is at least partially automated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Lokalisieren eines sich innerhalb einer Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs, insbesondere eines zumindest teilautomatisiert geführten Fahrzeugs, vorgeschlagen, wobei mindestens ein Infrastruktursensor innerhalb der Infrastruktur angeordnet ist, mit den Schritten:

  • - Bestimmen und dauerhaftes Abspeichern einer absoluten räumlichen Position und einer Ausrichtung jedes Infrastruktursensors;
  • - Erfassen relativer Attribute des Fahrzeugs und insbesondere weiterer detektierbarer Merkmale der Umwelt durch mindestens einen der Infrastruktursensoren;
  • - Bestimmen einer absoluten Position des Fahrzeugs abhängig von den erfassten relativen Attributen des Fahrzeugs und/oder der weiteren Merkmale der Umwelt und der absoluten Position des mindestens einen Infrastruktursensors bzw. der absoluten Positionen der mehreren beteiligten Infrastruktursensoren;
  • - Übermitteln einer Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs und/oder Übermitteln einer Information der absoluten Positionen der Infrastruktursensoren in Verbindung mit den erfassten relativen Attributen und insbesondere gegebenenfalls den weiteren Merkmalen der Umwelt an das Fahrzeug und/oder an weitere Verkehrsteilnehmer.
According to a first aspect of the invention, a method for locating a vehicle moving within an infrastructure, in particular an at least partially automated guided vehicle, is proposed, with at least one infrastructure sensor being arranged within the infrastructure, with the steps:
  • - determining and permanently storing an absolute spatial position and an orientation of each infrastructure sensor;
  • - Detecting relative attributes of the vehicle and in particular other detectable features of the environment by at least one of the infrastructure sensors;
  • - Determining an absolute position of the vehicle depending on the detected relative attributes of the vehicle and / or the other features of the environment and the absolute position of the at least one infrastructure sensor or the absolute positions of the plurality of infrastructure sensors involved;
  • - Transmission of information comprising the absolute position of the vehicle and / or transmission of information on the absolute positions of the infrastructure sensors in connection with the detected relative attributes and in particular, where appropriate, the other features of the environment to the vehicle and / or other road users.

Bei der Infrastruktur kann es sich um eine Infrastruktur handeln, innerhalb derer sich Fahrzeuge bewegen, z.B. eine oder mehrere der folgenden Infrastrukturen: Parkhaus, Parkplatz, Straßenknotenpunkt, insbesondere Kreuzung, Kreisverkehr und/oder Einmündung, Autobahnauffahrt, Autobahnabfahrt, allgemein eine Auffahrt, allgemein eine Abfahrt, Autobahn, Landstraße, Baustelle, Mautstelle und Tunnel.The infrastructure can be an infrastructure within which vehicles move, e.g. one or more of the following infrastructures: multi-storey car park, parking lot, road junction, in particular intersection, roundabout and/or junction, freeway entrance, freeway exit, generally a driveway, generally a Departure, highway, country road, construction site, tollbooth and tunnel.

Der oder die Infrastruktursensoren sind beispielsweise Umfeldsensoren wie Kameras, Radarsensoren, Lidarsensoren, Ultraschallsensoren, die ausgebildet sind Objekte, sowie weitere Merkmale der Umwelt basierend auf technologieabhängige Erkennungsmöglichkeiten (wie z.B. die Erkennung einer Straßenmarkierung durch eine Kamera, etc.) innerhalb eines bestimmten Erfassungsbereichs zu detektieren, zu klassifizieren und Eigenschaften (Attribute) der erfassten Objekte bzw. weitere detektierte Merkmale der Umwelt zu bestimmen.The infrastructure sensor or sensors are, for example, environment sensors such as cameras, radar sensors, lidar sensors, ultrasonic sensors that are designed to detect objects and other features of the environment based on technology-dependent detection options (such as detecting a road marking by a camera, etc.) within a specific detection area To classify and to determine properties (attributes) of the detected objects or other detected features of the environment.

Das Bestimmen und dauerhafte Abspeichern einer absoluten räumlichen Position und einer Ausrichtung jedes Infrastruktursensors erfolgt bevorzugt bei der Installation des jeweiligen Infrastruktursensors. Hierbei kann die räumliche Position des Infrastruktursensors genau vermessen werden und beispielsweise in Form von geographischen Koordinaten und einer Höhenangabe gespeichert werden. Weiterhin kann bei der Installation des Infrastruktursensors dessen Ausrichtung, also z.B. die Position und räumliche Ausdehnung des Empfangsbereichs des Infrastruktursensors relativ zu einer zu überwachenden Fahrbahn, mit einer sehr hohen Genauigkeit (< 2cm) genau bestimmt und gespeichert werden. Dieses Bestimmen und dauerhafte Abspeichern einer absoluten räumlichen Position und einer Ausrichtung jedes Infrastruktursensors kann einmalig, z.B. während der Installation eines Infrastruktursensors, erfolgen in bestimmten zeitlichen Abständen wiederholt bzw. überprüft werden, um z.B. Witterungseinflüsse oder Alterungsprozesse auf die absolute räumliche Position und die Ausrichtung des Infrastruktursensors zu berücksichtigen.The determination and permanent storage of an absolute spatial position and an orientation of each infrastructure sensor preferably takes place when the respective infrastructure sensor is installed. The spatial position of the infrastructure sensor can be precisely measured and stored, for example, in the form of geographic coordinates and an indication of altitude. Furthermore, when installing the infrastructure sensor, its alignment, e.g. the position and spatial extent of the reception area of the infrastructure sensor relative to a roadway to be monitored, can be determined and stored with a very high level of accuracy (< 2cm). This determination and permanent storage of an absolute spatial position and an orientation of each infrastructure sensor can be done once, e.g. during the installation of an infrastructure sensor, repeated or checked at certain time intervals, e.g to consider.

So kann sichergestellt werden, dass die die absolute räumliche Position und die Ausrichtung des Infrastruktursensors stets mit ausreichender Genauigkeit (z.B. wenige Zentimeter) bekannt ist.This ensures that the absolute spatial position and orientation of the infrastructure sensor is always known with sufficient accuracy (e.g. a few centimeters).

Insbesondere umfasst das Bestimmen einer Ausrichtung eines Infrastruktursensors ein Bestimmen von Fahrbahnabmessungen und/oder Fahrspurinformationen, so dass der Infrastruktursensor ein erfasstes Objekt einer Fahrspur zuordnen kann.In particular, determining an orientation of an infrastructure sensor includes determining roadway dimensions and/or lane information, so that the infrastructure sensor can assign a detected object to a lane.

Das dauerhafte Speichern der absoluten räumlichen Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors kann beispielsweise auf einer Speichereinheit des Infrastruktursensors erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der Infrastruktursensor datentechnisch über ein Kommunikationsnetzwerk oder über eine direkte Datenverbindung mit einer externen Einrichtung, z.B. einer Backend-Einrichtung verbunden sein, so dass die absolute räumliche Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors auf einer Speichereinheit der externen Einrichtung abgelegt und von dort abgefragt werden können.The absolute spatial position and alignment of the infrastructure sensor can be permanently stored, for example, on a storage unit of the infrastructure sensor. Alternatively or additionally, the infrastructure sensor can be connected to an external device, e.g. a backend device, via a communication network or a direct data connection, so that the absolute spatial position and orientation of the infrastructure sensor can be stored on a storage unit of the external device and queried from there be able.

Des Weiteren ist es möglich, dass die Berechnung der absoluten Position des Fahrzeugs und/oder die Speicherung der absoluten räumlichen Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors auf einer jeweiligen Road Side Unit (RSU) erfolgt. Es muss nicht zwingend eine Übermittlung an ein Backend stattfinden. Es kann beispielsweise jedem Infrastruktursensor eine separate RSU zugeordnet sein. Alternativ kann eine einzige RSU vorgesehen sein, auf der die Berechnung der absoluten Position des Fahrzeugs und/oder die Speicherung der absoluten räumlichen Positionen und Ausrichtungen der Infrastruktursensoren erfolgt. Die so verfügbaren, möglichst genauen räumlichen Positionen und Ausrichtungen der beteiligen Infrastruktursensoren können nun erfindungsgemäß genutzt werden, um eine absolute Position eines sich innerhalb der Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.Furthermore, it is possible for the absolute position of the vehicle to be calculated and/or the absolute spatial position and orientation of the infrastructure sensor to be stored on a respective roadside unit (RSU). It does not necessarily have to be transmitted to a backend. For example, each infrastructure sensor may have a separate RSU associated with it. Alternatively, a single RSU can be provided on which the absolute position of the vehicle is calculated and/or the absolute spatial positions and orientations of the infrastructure sensors are stored. The spatial positions and alignments of the infrastructure sensors involved that are available in this way and are as precise as possible can now be used according to the invention to determine an absolute position of a vehicle moving within the infrastructure with high accuracy.

Die durch den oder die Infrastruktursensoren erfassten relativen Attribute des Fahrzeugs umfassen beispielsweise einen Abstand des Fahrzeugs zum Infrastruktursensor, eine laterale und/oder longitudinale Position des Fahrzeugs relativ zu dem Infrastruktursensor, eine Geschwindigkeit bzw. eine Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs und/oder eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs. Die weiterer detektierbaren Merkmale der Umwelt umfassen beispielsweise Markierungen oder eine Beschaffenheit (Oberfläche, Nässe, Eis,..) der Fahrbahnoberfläche.The relative attributes of the vehicle detected by the infrastructure sensor(s) include, for example, a distance of the vehicle from the infrastructure sensor, a lateral and/or longitudinal position of the vehicle relative to the infrastructure sensor, a speed or a speed component of the vehicle and/or a direction of movement of the vehicle. The other detectable features of the environment include, for example, markings or a condition (surface, wetness, ice,...) of the road surface.

Erfindungsgemäß wird nun eine absolute Position des Fahrzeugs abhängig von den erfassten relativen Attributen des Fahrzeugs, gegebenenfalls der weiteren Merkmale der Umwelt und der absoluten Position des Infrastruktursensors oder der absoluten Positionen der Infrastruktursensoren bestimmt.According to the invention, an absolute position of the vehicle is now determined as a function of the recorded relative attributes of the vehicle, possibly the other features of the environment and the absolute position of the infrastructure sensor or the absolute positions of the infrastructure sensors.

Eine Information, die die so ermittelte absolute Position des Fahrzeugs umfasst, wird an das Fahrzeug oder an andere Verkehrsteilnehmer übermittelt. Die übermittelte Information kann weiterhin einen Zeitstempel umfassen, der es dem Fahrzeug ermöglicht, zu berücksichtigen, zu welchem Zeitpunkt es die ermittelte absolute Position eingenommen hat. So können vorteilhaft zeitliche Verzögerungen zwischen dem Erfassen und dem Übermitteln bzw. dem Empfangen der absoluten Position ausgeglichen werden.Information that includes the absolute position of the vehicle determined in this way is transmitted to the vehicle or to other road users. The transmitted information can also include a time stamp that enables the vehicle to take into account the point in time at which it took up the determined absolute position. In this way, time delays between the detection and the transmission or reception of the absolute position can advantageously be compensated for.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Informationen über die absolute Position des Fahrzeugs bestimmt, in dem die erfassten relativen Attribute an eine interne Recheneinheit des erfassenden Infrastruktursensors übermittelt werden, wobei die interne Recheneinheit mittels der erfassten relativen Attribute und der absoluten räumlichen Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors eine absolute Position des Fahrzeugs berechnet.In a preferred exemplary embodiment, information about the absolute position of the vehicle is determined by transmitting the recorded relative attributes to an internal processing unit of the recording infrastructure sensor the, the internal processing unit using the detected relative attributes and the absolute spatial position and orientation of the infrastructure sensor calculates an absolute position of the vehicle.

Damit werden die Datenübertragungswege kurz gehalten und es kann vorteilhaft eine geringe Zeitverzögerung zwischen Erfassung des Fahrzeugs durch den Infrastruktursensor und Bereitstellung der absolute Position des Fahrzeugs erzielt werden.The data transmission paths are thus kept short and a short time delay between the detection of the vehicle by the infrastructure sensor and the provision of the absolute position of the vehicle can advantageously be achieved.

Besonders bevorzugt wird dabei die Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs durch eine Kommunikationseinheit des Infrastruktursensors an das Fahrzeug übermittelt. Damit wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass dem Fahrzeug unmittelbar die benötigte Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs bereitgestellt wird und zeitliche Verzögerungen vermieden werden können.The information including the absolute position of the vehicle is particularly preferably transmitted to the vehicle by a communication unit of the infrastructure sensor. In particular, this brings about the technical advantage that the vehicle is immediately provided with the required information, including the absolute position of the vehicle, and time delays can be avoided.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden alternativ oder zusätzlich Informationen über die absolute Position des Fahrzeugs bestimmt, indem die erfassten relativen Attribute und die absolute räumliche Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors an eine externe Einrichtung, insbesondere eine Backend-Einrichtung, übermittelt werden, wobei die externe Einrichtung mittels einer externen Recheneinheit mittels der erfassten relativen Attribute und der absoluten räumlichen Position des Infrastruktursensors eine absolute Position des Fahrzeugs berechnet. Die Übermittlung kann beispielsweise über ein Datennetzwerk oder eine direkte Datenverbindung erfolgen.In a further preferred embodiment, information about the absolute position of the vehicle is alternatively or additionally determined by the detected relative attributes and the absolute spatial position and orientation of the infrastructure sensor to an external device, in particular a backend device, are transmitted, the external device an absolute position of the vehicle is calculated by means of an external computing unit using the detected relative attributes and the absolute spatial position of the infrastructure sensor. The transmission can take place, for example, via a data network or a direct data connection.

Damit wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine durch die externe Einrichtung zur Verfügung gestellte hohe Rechenleistung zur Berechnung der absoluten Position des Fahrzeugs genutzt werden kann. Ferner können verteilte Systeme genutzt werden, so dass stets genug Rechenleistung für eine unmittelbare Berechnung der absoluten Position des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden kann.In particular, this brings about the technical advantage that the high computing power made available by the external device can be used to calculate the absolute position of the vehicle. Furthermore, distributed systems can be used so that sufficient computing power can always be made available for a direct calculation of the absolute position of the vehicle.

Hierbei kann insbesondere die so berechnete absolute Position des Fahrzeugs durch eine Kommunikationseinheit der externen Einrichtung an das Fahrzeug übermittelt werden, insbesondere über eine V2N-Verbindung.In particular, the absolute position of the vehicle calculated in this way can be transmitted to the vehicle by a communication unit of the external device, in particular via a V2N connection.

Durch die Vernetzung der Infrastruktursensoren kann außerdem eine zeitliche Synchronisierung erzielt werden.By networking the infrastructure sensors, time synchronization can also be achieved.

Es ist auch denkbar, dass die externe Einrichtung durch das Fahrzeug selbst repräsentiert ist. Mit anderen Worten können die erfassten Attribute und die absolute räumliche Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors an das Fahrzeug übermittelt werden, wobei das Fahrzeug mittels einer Recheneinheit, die im Fahrzeug implementiert ist, mittels der erfassten relativen Attribute und der absoluten räumlichen Position des Infrastruktursensors eine absolute Position des Fahrzeugs berechnet.It is also conceivable that the external device is represented by the vehicle itself. In other words, the detected attributes and the absolute spatial position and orientation of the infrastructure sensor can be transmitted to the vehicle, with the vehicle using a computing unit implemented in the vehicle using the detected relative attributes and the absolute spatial position of the infrastructure sensor an absolute position of the vehicle is calculated.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist eine Mehrzahl von Infrastruktursensoren innerhalb der Infrastruktur derart angeordnet, dass die jeweils zu überwachenden Bereiche der Infrastruktursensoren überlappen oder aneinander angrenzen, wobei das Erfassen relativer Attribute des Fahrzeugs sukzessive durch diejenigen Infrastruktursensoren erfolgt, in deren Empfangsbereichen sich das Fahrzeug bewegt. Das Fahrzeug bewegt sich also durch die Erfassungsbereiche der Infrastruktursensoren hindurch, wobei es zu keinem Zeitpunkt nicht von mindestens einem der Infrastruktursensoren erfasst wird. So wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass das Fahrzeug lückenlos lokalisiert werden kann.In a particularly preferred embodiment of the invention, a plurality of infrastructure sensors are arranged within the infrastructure in such a way that the areas of the infrastructure sensors to be monitored overlap or adjoin one another, with the relative attributes of the vehicle being detected successively by those infrastructure sensors in whose reception areas the vehicle is emotional. The vehicle thus moves through the detection ranges of the infrastructure sensors, without being detected by at least one of the infrastructure sensors at any point in time. In particular, this results in the technical advantage that the vehicle can be located without any gaps.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines sich innerhalb einer Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs, insbesondere eines zumindest teilautomatisiert geführten Fahrzeugs vorgeschlagen, die ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen. Die Vorrichtung umfasst dazu

  • - mindestens einen Infrastruktursensor, der innerhalb der Infrastruktur anordbar ist, und der ausgebildet ist, relative Attribute eines sich durch die Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs zu erfassen,
  • - eine Speichereinheit, auf der eine absolute räumliche Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors abgelegt sind,
  • - eine Recheneinheit, die ausgebildet ist, eine absolute Position des Fahrzeugs abhängig von den erfassten relativen Attributen des Fahrzeugs und der absoluten Position des Infrastruktursensors zu bestimmen,
  • - eine Kommunikationseinheit, die ausgebildet ist, eine Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs an das Fahrzeug bzw. an weitere Verkehrsteilnehmer zu übermitteln.
According to a second aspect of the invention, a device for locating a vehicle moving within an infrastructure, in particular an at least partially automatically guided vehicle, is proposed, which is designed to carry out a method according to the first aspect of the invention. The device includes to
  • - at least one infrastructure sensor which can be arranged within the infrastructure and which is designed to detect relative attributes of a vehicle moving through the infrastructure,
  • - a memory unit on which an absolute spatial position and orientation of the infrastructure sensor are stored,
  • - a computing unit that is designed to determine an absolute position of the vehicle depending on the detected relative attributes of the vehicle and the absolute position of the infrastructure sensor,
  • - A communication unit which is designed to transmit information comprising the absolute position of the vehicle to the vehicle or to other road users.

Die Infrastruktursensoren können insbesondere als Videosensoren und/oder als Radarsensoren und/oder als Lidarsensoren und/oder als Ultraschallsensoren ausgebildet sein.The infrastructure sensors can be embodied in particular as video sensors and/or as radar sensors and/or as lidar sensors and/or as ultrasonic sensors.

Die Recheneinheit und/oder die Speichereinheit können in den Infrastruktursensor integriert ausgebildet sein.The computing unit and/or the memory unit can be integrated into the infrastructure sensor.

Die Recheneinheit und/oder die Speichereinheit können alternativ oder zusätzlich außerhalb des Infrastruktursensors als Teil einer externen Einrichtung, insbesondere einer Backend-Einrichtung, ausgebildet sein.Alternatively or additionally, the computing unit and/or the memory unit can be embodied outside of the infrastructure sensor as part of an external device, in particular a backend device.

Die externe Einrichtung kann insbesondere mindestens eine Kommunikationseinheit aufweisen, die zum Empfangen von einer absoluten räumlichen Position und Ausrichtung mindestens eines Infrastruktursensors und/oder zum Empfangen von erfassten relativen Attributen des Fahrzeugs und/oder zum Senden einer Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs an das Fahrzeug ausgebildet ist.In particular, the external device can have at least one communication unit that is used to receive an absolute spatial position and orientation of at least one infrastructure sensor and/or to receive detected relative attributes of the vehicle and/or to send information comprising the absolute position of the vehicle to the vehicle is trained.

Die Formulierung „zumindest teilautomatisiertes Führen“ bzw. „zumindest teilautomatisiert geführt“ umfasst einen oder mehrere der folgenden Fälle: assistiertes Führen, teilautomatisiertes Führen, hochautomatisiertes Führen, vollautomatisiertes Führen, autonomes Fahren.The phrase "at least partially automated driving" or "at least partially automated guided" includes one or more of the following cases: assisted driving, partially automated driving, highly automated driving, fully automated driving, autonomous driving.

Assistiertes Führen bedeutet, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs dauerhaft entweder die Quer- oder die Längsführung des Kraftfahrzeugs ausführt. Die jeweils andere Fahraufgabe (also ein Steuern der Längs- oder der Querführung des Kraftfahrzeugs) wird automatisch durchgeführt. Das heißt also, dass bei einem assistierten Führen des Kraftfahrzeugs entweder die Quer- oder die Längsführung automatisch gesteuert wird.Assisted driving means that a driver of the motor vehicle continuously carries out either the lateral or the longitudinal guidance of the motor vehicle. The respective other driving task (that is, controlling the longitudinal or lateral guidance of the motor vehicle) is carried out automatically. This means that when driving the motor vehicle with assistance, either the lateral or the longitudinal guidance is controlled automatically.

Teilautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) und/oder für einen gewissen Zeitraum eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss aber das automatische Steuern der Längs- und Querführung dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Der Fahrer muss jederzeit zur vollständigen Übernahme der Kraftfahrzeugführung bereit sein.Partially automated driving means that in a specific situation (for example: driving on a motorway, driving within a parking lot, overtaking an object, driving within a lane defined by lane markings) and/or for a certain period of time, a longitudinal and a Lateral guidance of the motor vehicle are controlled automatically. A driver of the motor vehicle does not have to manually control the longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle. However, the driver must constantly monitor the automatic control of the longitudinal and lateral guidance in order to be able to intervene manually if necessary. The driver must be ready to take full control of the vehicle at any time.

Hochautomatisiertes Führen bedeutet, dass für einen gewissen Zeitraum in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Bei Bedarf wird automatisch eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer zur Übernahme des Steuerns der Längs- und Querführung ausgegeben, insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve ausgegeben. Der Fahrer muss also potenziell in der Lage sein, das Steuern der Längs- und Querführung zu übernehmen. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. Bei einem hochautomatisierten Führen ist es nicht möglich, in jeder Ausgangssituation automatisch einen risikominimalen Zustand herbeizuführen.Highly automated driving means that for a certain period of time in a specific situation (for example: driving on a freeway, driving in a parking lot, overtaking an object, driving in a lane defined by lane markings), longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle be controlled automatically. A driver of the motor vehicle does not have to manually control the longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle. The driver does not have to constantly monitor the automatic control of the longitudinal and lateral guidance in order to be able to intervene manually if necessary. If necessary, a takeover request is automatically issued to the driver to take over control of the longitudinal and lateral guidance, in particular with a sufficient time reserve. The driver must therefore potentially be able to take over control of the longitudinal and lateral guidance. Limits of the automatic control of the lateral and longitudinal guidance are recognized automatically. With highly automated guidance, it is not possible to automatically bring about a risk-minimum state in every initial situation.

Vollautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Vor einem Beenden des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung erfolgt automatisch eine Aufforderung an den Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe (Steuern der Quer- und Längsführung des Kraftfahrzeugs), insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve. Sofern der Fahrer nicht die Fahraufgabe übernimmt, wird automatisch in einen risikominimalen Zustand zurückgeführt. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. In allen Situationen ist es möglich, automatisch in einen risikominimalen Systemzustand zurückzuführen.Fully automated driving means that in a specific situation (for example: driving on a freeway, driving within a parking lot, overtaking an object, driving within a lane defined by lane markings), longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle are automatically controlled. A driver of the motor vehicle does not have to manually control the longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle. The driver does not have to monitor the automatic control of the longitudinal and lateral guidance in order to be able to intervene manually if necessary. Before the automatic control of the lateral and longitudinal guidance is ended, the driver is automatically prompted to take over the driving task (controlling the lateral and longitudinal guidance of the motor vehicle), in particular with a sufficient time reserve. If the driver does not take over the task of driving, the system automatically returns to a risk-minimum state. Limits of the automatic control of the lateral and longitudinal guidance are recognized automatically. In all situations it is possible to automatically return to a risk-minimum system state.

Autonomes Fahren bedeutet, dass das Kraftfahrzeug eine Fahraufgabe vollständig eigenständig durchführt, ohne Zutun eines menschlichen Fahrers.Autonomous driving means that the motor vehicle performs a driving task completely independently, without the intervention of a human driver.

Die Erfindung ermöglicht eine absolute Lokalisierung eines Fahrzeugs, auch innerhalb eines Bereichs, in dem ein Satellitennavigationssignal gestört oder fehlerhaft ist. Weitere Vorteile umfassen, dass die Erfindung eine Möglichkeit Plausibilisierung der Verhaltensgenerierung insbesondere für hochautomatisiert geführte oder autonome Fahrzeuge bieten kann. Aus der erfindungsgemäß übermittelten absoluten Position des Fahrzeugs kann eine hochgenaue Verhaltensgenerierung des Fahrzeuges abgeleitet werden. Die Verhaltensgenerierung seitens Infrastruktur stellt dabei zu jedem Zeitpunkt die aktuelle und prädizierte Bewegungstrajektorie des Ego-Fahrzeugs in einem globalen Koordinatensystem für das Fahrzeug oder für andere Verkehrsteilnehmer bereit. Dabei wird das generierte Verhalten über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle an die anderen Verkehrsteilnehmer im GPS gestörten Bereich übermittelt.The invention enables absolute localization of a vehicle, even within an area in which a satellite navigation signal is disturbed or faulty. Further advantages include the fact that the invention can offer a possibility of plausibility checking of the behavior generation, in particular for highly automated or autonomous vehicles. A highly precise behavior generation of the vehicle can be derived from the absolute position of the vehicle transmitted according to the invention. The behavior generation on the part of the infrastructure provides the current and predicted movement trajectory of the ego vehicle in a global coordinate system for the vehicle or other road users at any time. The generated behavior is based on wireless communication interface to the other road users in the GPS disturbed area.

Zusätzlich kann die erfindungsgemäß bestimmte hochgenaue Position innerhalb einer hochgenauen Karte referenziert werden. Weiterhin kann ein globales Koordinatensystems für eine „Collective Perception“ mehrerer Entitäten (verschieden Fahrzeuge, Infrastruktur,...) bereitgestellt werden. Unter „Collective Perception“ versteht man hierbei die Verwendung von V2X-Informationen im Ego-Fahrzeug, welche in einem weiteren Verarbeitungsschritt innerhalb des Ego Fahrzeugs mit durch Sensoren des Ego-Fahrzeugs erfassten Sensordaten fusioniert werden.In addition, the high-precision position determined according to the invention can be referenced within a high-precision map. Furthermore, a global coordinate system for a "Collective Perception" of multiple entities (different vehicles, infrastructure,...) can be provided. “Collective perception” means the use of V2X information in the ego vehicle, which is fused in a further processing step within the ego vehicle with sensor data recorded by sensors of the ego vehicle.

Figurenlistecharacter list

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.

  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in einem Tunnel als Infrastruktur ausgebildet ist.
  • 2 zeigt zwei Varianten eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in einem Tunnel als Infrastruktur ausgebildet ist.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Embodiments of the invention are described in detail with reference to the attached figures.
  • 1 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention, which is designed as infrastructure in a tunnel.
  • 2 shows two variants of a second embodiment of a device according to the invention, which is designed in a tunnel as infrastructure.
  • 3 shows a flow chart of a method according to an embodiment of the invention.

Bevorzugte Ausführungen der ErfindungPreferred Embodiments of the Invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the exemplary embodiments of the invention, the same elements are denoted by the same reference symbols, with a repeated description of these elements being dispensed with if necessary. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

In 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, dass durch einen Tunnel 50 fährt. Innerhalb des Tunnels 50 sind Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c angebracht, die in diesem Beispiel als Kameras ausgebildet sind. Die Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c sind in diesem Beispiel ortsfest innerhalb des Tunnels 50 an der Tunneldecke 52 so angebracht, dass die jeweiligen Erfassungsbereich 20a, 20b, 20c der Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c auf die Fahrbahn 51 gerichtet sind und sich entweder paarweise überschneiden oder zumindest direkt aneinander angrenzen. Das Fahrzeug 1 bewegt sich zumindest teilautomatisiert durch den Tunnel, wo es sich während der gesamten Fahrt immer im Erfassungsbereich 20a, 20b, 20c zumindest eines der Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c befindet.In 1 a vehicle 1 is shown driving through a tunnel 50 . Inside the tunnel 50 infrastructure sensors 12a, 12b, 12c are attached, which are designed as cameras in this example. In this example, the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c are fixed in place within the tunnel 50 on the tunnel ceiling 52 in such a way that the respective detection areas 20a, 20b, 20c of the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c are directed towards the roadway 51 and either overlap in pairs or at least directly adjacent to each other. The vehicle 1 moves at least partially automatically through the tunnel, where it is always in the detection range 20a, 20b, 20c of at least one of the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c throughout the journey.

Gemäß der Erfindung wird jeder der Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c nach seiner jeweiligen ortsfesten Installation hinsichtlich seiner absoluten räumlichen Position genau vermessen. Die daraus erhaltenen absoluten Geoinformationen werden dem Infrastruktursensor übergeben bzw. in einer Speichereinheit 22a, 22b, 22c des jeweiligen Infrastruktursensors 12a, 12b, 12c abgespeichert, so dass die jeweilige absolute räumliche Position jedes Infrastruktursensors 12a, 12b, 12c bis auf wenige cm genau bekannt und abrufbar verfügbar ist. Ebenso werden die Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c in ihrer jeweiligen Ausrichtung zu der Fahrbahn 51 vermessen, so dass beispielsweise damit die Fahrbahnabmessungen dem Sensor bekannt sind. Damit können erkannte Objekte korrekt einer bestimmten Fahrspur zugeordnet werden . Auch diese Information wird auf der jeweiligen Speichereinheit 22a, 22b, 22c des jeweiligen Infrastruktursensors 12a, 12b, 12c abgelegt. Des Weiteren ist jeder Infrastruktursensor 12a, 12b, 12c mittels einer Kommunikationsverbindung 28a, 28b, 28c an eine Backend-Einrichtung 30 angebunden und kann somit seine absoluten Geoinformationen bereitstellen. Auf der Backend-Einrichtung 30 können die absoluten Geoinformationen, also die absoluten räumlichen Positionen und Ausrichtungen jedes Infrastruktursensors12a, 12b, 12c, auf einer Speichereinheit 32 der Backend-Einrichtung 30 abgelegt sein.According to the invention, each of the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c is precisely measured with regard to its absolute spatial position after its respective stationary installation. The absolute geo-information obtained from this is transferred to the infrastructure sensor or stored in a memory unit 22a, 22b, 22c of the respective infrastructure sensor 12a, 12b, 12c, so that the respective absolute spatial position of each infrastructure sensor 12a, 12b, 12c is known with an accuracy of a few cm and is available for retrieval. The infrastructure sensors 12a, 12b, 12c are also measured in their respective orientation to the roadway 51, so that the roadway dimensions are known to the sensor, for example. In this way, detected objects can be correctly assigned to a specific lane. This information is also stored on the respective storage unit 22a, 22b, 22c of the respective infrastructure sensor 12a, 12b, 12c. Furthermore, each infrastructure sensor 12a, 12b, 12c is connected to a backend device 30 by means of a communication connection 28a, 28b, 28c and can thus provide its absolute geoinformation. The absolute geo-information, ie the absolute spatial positions and alignments of each infrastructure sensor 12a, 12b, 12c, can be stored on a storage unit 32 of the backend device 30 on the backend device 30 .

Der Infrastruktursensor 12a, 12b, 12c in dessen Erfassungsbereich 20a, 20b, 20c sich das Fahrzeug 1 gerade bewegt, erfasst relative Attribute 15, z.B. die longitudinale Position, die laterale Position, eine Geschwindigkeit, etc. des Fahrzeugs 1. Weiterhin erfasst der Infrastruktursensor 12a weitere detektierbare Merkmale 17 der Umwelt, in diesem Beispiel eine Fahrbahnmarkierung 55. Die erfassten relative Attribute 15 sowie die Merkmale 17 werden durch den erfassenden Sensor mittels der Kommunikationsverbindung 28a, 28b, 28c an die Backend-Einrichtung 30 gesendet. Dort kann mittels einer Recheneinheit 34 unter Zuhilfenahme der bekannten absoluten Geoinformationen des erfassenden Infrastruktursensors 12a, 12b, 12c das erkannte Fahrzeug 1 in dem Infrastruktursensor 12a, 12b, 12c absolut lokalisiert werden und diese Information an den Infrastruktursensor 12a, 12b, 12c zurückgesendet werden.The infrastructure sensor 12a, 12b, 12c, in whose detection range 20a, 20b, 20c the vehicle 1 is currently moving, detects relative attributes 15, e.g. the longitudinal position, the lateral position, a speed, etc. of the vehicle 1. The infrastructure sensor 12a also detects further detectable features 17 of the environment, in this example a road marking 55. The detected relative attributes 15 and the features 17 are sent to the backend device 30 by the detecting sensor using the communication link 28a, 28b, 28c. There, the recognized vehicle 1 can be absolutely localized in the infrastructure sensor 12a, 12b, 12c by means of a computing unit 34 with the aid of the known absolute geo-information of the detecting infrastructure sensor 12a, 12b, 12c and this information can be sent back to the infrastructure sensor 12a, 12b, 12c.

In einem weiteren Schritt sendet der Infrastruktursensor 12a, 12b, 12c über eine direkte V2V-Verbindung die absolute Position an das Fahrzeug 1, das dazu eine Kommunikationseinheit 18 aufweist. Ebenso wäre denkbar, dass die absolute Lokalisierung über die Backend-Einrichtung 30 dem Fahrzeug 1 und/oder weitere Verkehrsteilnehmern bereitgestellt werden kann, z.B. mittels einer V2N-Verbindung.In a further step, the infrastructure sensor 12a, 12b, 12c sends the absolute position to the vehicle 1 via a direct V2V connection, which has a communication unit 18 for this purpose. It would also be conceivable for the absolute localization to be provided to the vehicle 1 and/or other road users via the backend device 30, e.g. by means of a V2N connection.

Mit den Daten der absoluten Lokalisierung kann nun das Fahrzeug im Rahmen einer zumindest teilautomatisierten Führung hochgenau gesteuert werden und weiterhin die gleiche Performance wie außerhalb des Tunnels 50 bieten, obwohl innerhalb des Tunnels 50 gegebenenfalls kein Satellitennavigationssignal zur Verfügung steht.With the data of the absolute localization, the vehicle can now be controlled with high precision as part of an at least partially automated guidance and continue to offer the same performance as outside the tunnel 50, although there may be no satellite navigation signal available inside the tunnel 50.

Alternativ oder zusätzlich könnten die Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c die bestimmten relativen Attribute zusammen mit der jeweiligen absoluten Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors 12a, 12b, 12c direkt an das Fahrzeug 1 senden. Die Berechnung der absoluten Position des Fahrzeugs 1 könnte dann durch eine Recheneinheit des Fahrzeugs 1 erfolgen.Alternatively or additionally, the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c could send the determined relative attributes together with the respective absolute position and orientation of the infrastructure sensor 12a, 12b, 12c directly to the vehicle 1. The absolute position of the vehicle 1 could then be calculated by a computing unit of the vehicle 1 .

Die in den 2a und 2b dargestellten Varianten eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung unterscheiden sich von der Ausführungsform gemäß 1 darin, dass keine Backend-Einrichtung vorgesehen ist. Stattdessen umfasst die Vorrichtung 2 im Ausführungsbeispiel gemäß 2a für jeden der Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c eine zugeordnete RSU (Road-Side-Unit) 27a, 27b, 27c. Jede der RSUs 27a, 27b, 27c weist eine Speichereinheit 42a, 42b, 42c auf, in der die jeweilige absolute räumliche Position und Ausrichtung des zugeordneten Infrastruktursensors 12a, 12b, 12c abgelegt ist. Weiterhin weist jede der RSUs 27a, 27b, 27c eine Recheneinheit 44a, 44b, 44c auf, die ausgebildet ist, eine absolute Position des Fahrzeugs 1 abhängig von den durch den zugeordneten Infrastruktursensor 12a, 12b, 12c erfassten relativen Attributen 15 des Fahrzeugs und der absoluten Position des jeweiligen Infrastruktursensors 12a, 12b, 12c und gegebenenfalls von weiteren detektierten Merkmalen 17 der Umwelt, wie der Fahrbahnmarkierung 55, zu bestimmen. Jede der RSUs 27a, 27b, 27c weist außerdem eine Kommunikationseinheit 38a, 38b, 38c auf, die jeweils ausgebildet ist, eine Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs 1 und/oder eine Information umfassend die absoluten Positionen der Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c in Verbindung mit den erfassten relativen Attributen 15 und gegebenenfalls den weiteren erfassten Merkmalen 17 der Umwelt an das Fahrzeug 1 und/oder an weitere Verkehrsteilnehmer zu übermitteln. Die RSUs 27a, 27b, 27c sind jeweils als separate, autarke Systeme ausgebildet, die insbesondere in räumlicher Nähe der Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c angeordnet sind, wobei jede der RSUs 27a, 27b, 27c insbesondere eine direkte Kabelverbindung zu dem ihr zugeordneten Infrastruktursensor 12a, 12b, 12c aufweist. Damit ist auch bei Ausfall einer einzelnen RSU 27a, 27b, 27c zumindest ein Teilbetrieb der Vorrichtung 2 weiter möglich.The in the 2a and 2 B illustrated variants of an alternative embodiment of the invention differ from the embodiment according to 1 in that no backend facility is provided. Instead, the device 2 comprises in the embodiment according to 2a an associated RSU (Road Side Unit) 27a, 27b, 27c for each of the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c. Each of the RSUs 27a, 27b, 27c has a memory unit 42a, 42b, 42c in which the respective absolute spatial position and orientation of the associated infrastructure sensor 12a, 12b, 12c is stored. Furthermore, each of the RSUs 27a, 27b, 27c has a computing unit 44a, 44b, 44c, which is designed to calculate an absolute position of the vehicle 1 depending on the relative attributes 15 of the vehicle detected by the associated infrastructure sensor 12a, 12b, 12c and the absolute Position of the respective infrastructure sensor 12a, 12b, 12c and, if necessary, of other detected features 17 of the environment, such as the road marking 55 to determine. Each of the RSUs 27a, 27b, 27c also has a communication unit 38a, 38b, 38c, each of which is designed to transmit information comprising the absolute position of the vehicle 1 and/or information comprising the absolute positions of the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c in To transmit connection with the detected relative attributes 15 and optionally the other detected features 17 of the environment to the vehicle 1 and / or to other road users. The RSUs 27a, 27b, 27c are each designed as separate, self-sufficient systems, which are arranged in particular in the spatial vicinity of the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c, with each of the RSUs 27a, 27b, 27c in particular having a direct cable connection to the infrastructure sensor 12a assigned to it , 12b, 12c. This means that at least partial operation of the device 2 is still possible even if a single RSU 27a, 27b, 27c fails.

Im Gegensatz dazu ist im Ausführungsbeispiel gemäß 2b nur eine RSU 27 vorgesehen, mit der alle Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c direkt, beispielsweise über eine jeweilige Kabelverbindung verbunden sind. Die RSU 27 weist eine Speichereinheit 42 auf, in der die jeweilige absolute räumliche Position und Ausrichtung jedes Infrastruktursensors 12a, 12b, 12c abgelegt ist. Weiterhin weist die RSU 27 eine Recheneinheit 44 auf, die ausgebildet ist, eine absolute Position des Fahrzeugs 1 abhängig von den durch die Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c erfassten relativen Attributen 15 des Fahrzeugs 1 und der absoluten Position des jeweiligen Infrastruktursensors 12a, 12b, 12c und gegebenenfalls von weiteren detektierten Merkmalen 17 der Umwelt, wie z.B. der Fahrbahnmarkierung 55, zu bestimmen. Die RSU 27 weist außerdem eine Kommunikationseinheit 48 auf, die ausgebildet ist, eine Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs 1 und/oder eine Information umfassend die absoluten Positionen der Infrastruktursensoren 12a, 12b, 12c in Verbindung mit den erfassten relativen Attributen 15 und gegebenenfalls den weiteren erfassten Merkmalen 17 der Umwelt an das Fahrzeug 1 und/oder an weitere Verkehrsteilnehmer zu übermitteln.In contrast, in accordance with the embodiment 2 B only one RSU 27 is provided, to which all infrastructure sensors 12a, 12b, 12c are connected directly, for example via a respective cable connection. The RSU 27 has a memory unit 42 in which the respective absolute spatial position and orientation of each infrastructure sensor 12a, 12b, 12c is stored. Furthermore, the RSU 27 has a computing unit 44 which is designed to determine an absolute position of the vehicle 1 depending on the relative attributes 15 of the vehicle 1 detected by the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c and the absolute position of the respective infrastructure sensor 12a, 12b, 12c and optionally from other detected features 17 of the environment, such as the road marking 55 to determine. The RSU 27 also has a communication unit 48 which is designed to transmit information comprising the absolute position of the vehicle 1 and/or information comprising the absolute positions of the infrastructure sensors 12a, 12b, 12c in connection with the detected relative attributes 15 and, if applicable, the to transmit further detected features 17 of the environment to the vehicle 1 and/or to other road users.

3 zeigt den Ablauf eines Verfahrens zum Lokalisieren eines sich innerhalb einer Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei mindestens ein Infrastruktursensor 12a, 12b, 12c innerhalb der Infrastruktur angeordnet ist. In einem ersten Schritt 200 wird eine absolute räumliche Position und eine Ausrichtung jedes Infrastruktursensors erfasst und abgespeichert. in Schritt 210 erfolgt ein Erfassen relativer Attribute des Fahrzeugs durch mindestens einen der Infrastruktursensoren. In Schritt 220 erfolgt ein Bestimmen einer absoluten Position des Fahrzeugs abhängig von den erfassten relativen Attributen des Fahrzeugs und der absoluten Position des Infrastruktursensors oder der absoluten Positionen der Infrastruktursensoren. In Schritt 230 wird eine Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs an das Fahrzeug übermittelt. 3 shows the sequence of a method for locating a vehicle moving within an infrastructure according to an exemplary embodiment of the invention, with at least one infrastructure sensor 12a, 12b, 12c being arranged within the infrastructure. In a first step 200, an absolute spatial position and an orientation of each infrastructure sensor is recorded and stored. in step 210, relative attributes of the vehicle are detected by at least one of the infrastructure sensors. In step 220 an absolute position of the vehicle is determined depending on the detected relative attributes of the vehicle and the absolute position of the infrastructure sensor or the absolute positions of the infrastructure sensors. In step 230, information comprising the absolute position of the vehicle is transmitted to the vehicle.

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Claims (15)

Verfahren zum Lokalisieren eines sich innerhalb einer Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs (1), insbesondere eines zumindest teilautomatisiert geführten Fahrzeugs, wobei mindestens ein Infrastruktursensor (12a, 12b, 12c) innerhalb der Infrastruktur angeordnet ist, mit den Schritten: - Bestimmen und dauerhaftes Abspeichern einer absoluten räumlichen Position und einer Ausrichtung jedes Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c); - Erfassen relativer Attribute (15) des Fahrzeugs (1) und insbesondere weiterer detektierbarer Merkmale (17) der Umwelt durch mindestens einen der Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c); - Bestimmen einer absoluten Position des Fahrzeugs (1) abhängig von den erfassten relativen Attributen (15) des Fahrzeugs und/oder den weiteren erfassten Merkmalen (17) der Umwelt und der absoluten Positionen der Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c); - Übermitteln einer Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs (1) und/oder Übermitteln einer Information der absoluten Positionen der Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c) in Verbindung mit den erfassten relativen Attributen (15) und insbesondere den weiteren erfassten Merkmalen (17) der Umwelt an das Fahrzeug (1) und/oder an weitere Verkehrsteilnehmer.Method for locating a vehicle (1) moving within an infrastructure, in particular an at least partially automated guided vehicle, wherein at least one infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) is arranged within the infrastructure, with the steps: - Determining and permanently storing an absolute spatial position and an orientation of each infrastructure sensor (12a, 12b, 12c); - Detecting relative attributes (15) of the vehicle (1) and in particular other detectable features (17) of the environment by at least one of the infrastructure sensors (12a, 12b, 12c); - Determining an absolute position of the vehicle (1) depending on the detected relative attributes (15) of the vehicle and / or the other detected features (17) of the environment and the absolute positions of the infrastructure sensors (12a, 12b, 12c); - Transmitting information comprising the absolute position of the vehicle (1) and/or transmitting information about the absolute positions of the infrastructure sensors (12a, 12b, 12c) in connection with the detected relative attributes (15) and in particular the other detected features (17) the environment to the vehicle (1) and/or to other road users. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Informationen über die absolute Position des Fahrzeugs (1) bestimmt werden, in dem die erfassten relativen Attribute (15) an eine interne Recheneinheit des erfassenden Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) übermittelt werden, wobei die interne Recheneinheit mittels der erfassten relativen Attribute (15) und der absoluten räumlichen Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) eine absolute Position des Fahrzeugs (1) berechnet.procedure after claim 1 , Information about the absolute position of the vehicle (1) being determined in which the detected relative attributes (15) are transmitted to an internal processing unit of the detecting infrastructure sensor (12a, 12b, 12c), the internal processing unit using the detected relative attributes (15) and the absolute spatial position and orientation of the infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) calculates an absolute position of the vehicle (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs (1) durch eine Kommunikationseinheit (28a, 28b, 28c) eines Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) an das Fahrzeug (1) übermittelt wird.Procedure according to one of Claims 1 or 2 , wherein the information comprising the absolute position of the vehicle (1) is transmitted to the vehicle (1) by a communication unit (28a, 28b, 28c) of an infrastructure sensor (12a, 12b, 12c). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Informationen über die absolute Position des Fahrzeugs (1) bestimmt werden, in dem die erfassten relativen Attribute (15) und die absolute räumliche Position und Ausrichtung des Infrastruktursensors an eine externe Einrichtung (30, 27), insbesondere eine Backend-Einrichtung (30) oder eine RSU (27), übermittelt werden, wobei die externe Einrichtung (30, 27) mittels einer externen Recheneinheit (34, 44) mittels der erfassten relativen Attribute (15) und der absoluten räumlichen Position des Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) und insbesondere der weiteren erfassten Merkmalen (17) der Umwelt, eine absolute Position des Fahrzeugs (1) berechnet.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , wherein information about the absolute position of the vehicle (1) is determined by transmitting the detected relative attributes (15) and the absolute spatial position and alignment of the infrastructure sensor to an external device (30, 27), in particular a backend device (30 ) or an RSU (27), with the external device (30, 27) using an external computing unit (34, 44) using the detected relative attributes (15) and the absolute spatial position of the infrastructure sensor (12a, 12b, 12c ) and in particular the other detected features (17) of the environment, an absolute position of the vehicle (1) is calculated. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs durch eine Kommunikationseinheit (38, 48) der externen Einrichtung (30) an das Fahrzeug (1) übermittelt wird, insbesondere über eine V2N-Verbindung.procedure after claim 4 , wherein the information comprising the absolute position of the vehicle is transmitted to the vehicle (1) by a communication unit (38, 48) of the external device (30), in particular via a V2N connection. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die relativen Attribute (15) einen Abstand des Fahrzeugs (1) zum Infrastruktursensor (12a, 12b, 12c) und/oder eine laterale und/oder longitudinale Position des Fahrzeugs (1) relativ zu dem Infrastruktursensor (12a, 12b, 12c) und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs (1) und/oder eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (1) umfassen.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , The relative attributes (15) being a distance of the vehicle (1) from the infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) and/or a lateral and/or longitudinal position of the vehicle (1) relative to the infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) and/or a speed and/or a speed component of the vehicle (1) and/or a direction of movement of the vehicle (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die weiteren detektierbaren Merkmale der Umwelt Fahrbahnmarkierungen (55) und/oder Straßenbegrenzungen und/oder eine Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn (51) umfassen.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , wherein the further detectable features of the environment include roadway markings (55) and/or road boundaries and/or a surface condition of the roadway (51). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die absolute räumliche Position und die Ausrichtung eines Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) absolute geographische Koordinaten und/oder eine Ausrichtung des Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) relativ zu einer Fahrbahn (51) umfassen.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , wherein the absolute spatial position and the alignment of an infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) include absolute geographic coordinates and/or an alignment of the infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) relative to a roadway (51). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Mehrzahl von Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c) innerhalb der Infrastruktur derart angeordnet sind, dass die jeweils zu überwachenden Bereiche (20a, 20b, 20c) der Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c) überlappen oder aneinander angrenzen, wobei das Erfassen relativer Attribute (15) des Fahrzeugs (1) sukzessive durch diejenigen Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c) erfolgt, in deren Empfangsbereichen (20a, 20b, 20c) sich das Fahrzeug (1) bewegt.Procedure according to one of Claims 1 until 8th , wherein a plurality of infrastructure sensors (12a, 12b, 12c) are arranged within the infrastructure in such a way that the areas (20a, 20b, 20c) of the infrastructure sensors (12a, 12b, 12c) to be monitored overlap or adjoin one another, the detection relative attributes (15) of the vehicle (1) successively through those infrastructure sensors (12a, 12b, 12c) in whose reception ranges (20a, 20b, 20c) the vehicle (1) is moving. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bestimmen einer Ausrichtung eines Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) ein Bestimmen von Fahrbahnabmessungen und/oder Fahrspurinformationen umfasst, so dass der jeweilige Infrastruktursensor (12a, 12b, 12c) ein erfasstes Objekt einer Fahrspur zuordnen kann.Procedure according to one of Claims 1 until 9 , wherein the determination of an orientation of an infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) comprises a determination of roadway dimensions and/or lane information, so that the respective infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) can assign a detected object to a lane. Vorrichtung zum Lokalisieren eines sich innerhalb einer Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs (1), insbesondere eines zumindest teilautomatisiert geführten Fahrzeugs, nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend - mindestens einen Infrastruktursensor (12a, 12b, 12c), der innerhalb der Infrastruktur anordbar ist, und der ausgebildet ist, relative Attribute (15) eines sich durch die Infrastruktur bewegenden Fahrzeugs (1) und insbesondere weitere detektierbare Merkmale der Umwelt zu erfassen, - eine Speichereinheit (22a, 22b, 22c, 32), auf der eine absolute räumliche Position und Ausrichtung jedes Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) abgelegt sind, - eine Recheneinheit (24, 24a, 24b, 24c, 34, 44a, 44b, 44c, 44), die ausgebildet ist, eine absolute Position des Fahrzeugs (1) abhängig von den erfassten relativen Attributen (15) des Fahrzeugs und der absoluten Position des Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) und insbesondere der weiteren detektierbaren Merkmale der Umwelt zu bestimmen, - eine Kommunikationseinheit (28a, 28b, 28c, 38), die ausgebildet ist, eine Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs (1) und/oder eine Information umfassend die absoluten Positionen der Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c) in Verbindung mit den erfassten relativen Attributen (15) und insbesondere von weiteren erfassten Merkmalen (17) der Umwelt an das Fahrzeug (1) und/oder an weitere Verkehrsteilnehmer zu übermitteln.Device for locating a vehicle (1) moving within an infrastructure, in particular an at least partially automated guided vehicle, according to a method according to one of Claims 1 until 10 , comprising - at least one infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) which can be arranged within the infrastructure and which is designed to record relative attributes (15) of a vehicle (1) moving through the infrastructure and in particular other detectable features of the environment, - a storage unit (22a, 22b, 22c, 32) on which an absolute spatial position and orientation of each infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) are stored, - a computing unit (24, 24a, 24b, 24c, 34, 44a, 44b, 44c, 44) which is designed to determine an absolute position of the vehicle (1) depending on the recorded relative attributes (15) of the vehicle and the absolute position of the infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) and in particular the other detectable features of the environment, - a communication unit (28a, 28b , 28c, 38), which is designed, information comprising the absolute position of the vehicle (1) and / or information comprising the absolute positions of the infrastructure sensors (12a, 12b, 12c) in connection with the detected ssten relative attributes (15) and in particular of other detected features (17) of the environment to the vehicle (1) and / or to other road users. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der oder die Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c) als Videosensoren und/oder als Radarsensoren und/oder als Lidarsensoren und/oder als Ultraschallsensoren ausgebildet sind.device after claim 11 , wherein the infrastructure sensor or sensors (12a, 12b, 12c) are designed as video sensors and/or as radar sensors and/or as lidar sensors and/or as ultrasonic sensors. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Recheneinheit und/oder die Speichereinheit (22a, 22b, 22c) in den Infrastruktursensor (12a, 12b, 12c) integriert ausgebildet ist/sind.device after claim 11 or 12 , wherein the computing unit and/or the memory unit (22a, 22b, 22c) is/are integrated into the infrastructure sensor (12a, 12b, 12c). Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, wobei die Recheneinheit (34, 44a, 44b, 44c, 44) und/oder die Speichereinheit (32, 42a, 42b, 42c, 42) außerhalb des Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) als Teil einer externen Einrichtung, insbesondere einer Backend-Einrichtung (30) und/oder einer Road-Side-Unit (27), ausgebildet ist/sind.device after claim 11 until 13 , The computing unit (34, 44a, 44b, 44c, 44) and/or the storage unit (32, 42a, 42b, 42c, 42) outside the infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) as part of an external device, in particular a backend - Device (30) and / or a road-side unit (27) is / are formed. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die externe Einrichtung (30) mindestens eine Kommunikationseinheit (38, 48) aufweist, die zum Empfangen von einer absoluten räumlichen Position und Ausrichtung mindestens eines Infrastruktursensors (12a, 12b, 12c) und/oder zum Empfangen von erfassten relativen Attributen (15) des Fahrzeugs (1) und/oder zum Empfangen von weiteren erfassten Merkmalen (17) der Umwelt und/oder zum Senden einer Information umfassend die absolute Position des Fahrzeugs (1) an das Fahrzeug (1) und/oder zum Senden einer Information der absoluten Positionen der Infrastruktursensoren (12a, 12b, 12c) in Verbindung mit den erfassten relativen Attributen (15) und insbesondere den weiteren erfassten Merkmalen (17) der Umwelt an das Fahrzeug (1) ausgebildet ist.device after Claim 14 , wherein the external device (30) has at least one communication unit (38, 48) for receiving an absolute spatial position and orientation of at least one infrastructure sensor (12a, 12b, 12c) and/or for receiving detected relative attributes (15) of the vehicle (1) and/or for receiving further detected features (17) of the environment and/or for sending information comprising the absolute position of the vehicle (1) to the vehicle (1) and/or for sending information on the absolute Positions of the infrastructure sensors (12a, 12b, 12c) in connection with the detected relative attributes (15) and in particular the other detected features (17) of the environment on the vehicle (1) is formed.
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