EP3298600B1

EP3298600B1 - Erkennen von fahrspurenden auf strassen

Info

Publication number: EP3298600B1
Application number: EP16715531.6A
Authority: EP
Inventors: Reinhard Jurk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2036-04-11
Also published as: DE102015209360A1; WO2016184611A1; EP3298600A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen der Änderung einer Fahrspurkonfiguration, insbesondere des Beginns oder Endes einer Fahrspur, sowie eine entsprechend eingerichtete elektronische Rechenvorrichtung.
Heutzutage ist es wohlbekannt, über Informationen von zentralen Stellen wie der Polizei oder durch floating car data den Verkehrsfluss auf Straßen und insbesondere Autobahnen zu bestimmen. Diese Informationen werden in zentralen Datenbanken in digitalen Straßenkarten abgelegt und über drahtlose Datenverbindungen wie UMTS oder LTE Mobilfunk an am Straßenverkehr teilnehmende Fahrzeuge (insbesondere PKW und LKW) verteilt.
Temporäre Fahrbahnverengungen, durch die einzelne Fahrspuren geschlossen werden, treten im Straßenverkehr beispielsweise durch Wanderbaustellen auf Autobahnen, Veranstaltungen oder durch Unfälle heutzutage häufig auf. Diese Ereignisse werden heutzutage nicht oder wenig in zentralen Datenbanken hinterlegt. Gleichzeitig stellen auch diese Informationen für den Fahrer eines Fahrzeugs wichtige Informationen dar und können eine besondere Aufmerksamkeit des Fahrers und Fahrmanöver benötigen, um eine sichere Teilnahme am Verkehr zu ermöglichen. Um für die Bewältigung der Fahraufgabe besonders hilfreich zu sein, müssen diese Informationen möglichst aktuell sein.
Zukünftige Fahrerassistenzfunktionen eines Fahrzeugs (beispielsweise PKWs) benötigen exakte Informationen über ihre Umwelt, die über den von Sensoren des Fahrzeugs erfassbaren Bereich hinausgehen. Diese sensorisch nicht erfassbaren Informationen können über digitale Straßenkarten eingeholt werden. Für viele Fahrerassistenzfunktionen müssen diese Informationen allerdings fortlaufend aktualisiert werden. Dazu kann eine im Fahrzeug gespeicherte digitale Straßenkarte mit einer aktuell gehaltenen digitalen Straßenkarten in einem Server bzw. Backend abgeglichen und aktualisiert werden. Die Informationen, die aktuell gehalten werden müssen betreffen beispielsweise Baustellen, Straßenverlaufsveränderungen oder den Verkehrsfluss. Diese Informationen müssen einerseits initial aufgebaut werden und andererseits fortlaufend verifiziert oder korrigiert werden.
Dokument US 2013/107054 A1 offenbart eine Informationsverteilungsvorrichtung für Fahrzeuge. Dokument EP 2703873 A2 offenbart ein Verfahren zur Informationsbereitstellung für Fahrzeuge. Dokument JP 2004 272839 A offenbart eine Technologie zur Erfassung von Verkehrsstörungen und Verkehrsverzögerungen auf einer Straße.
Aus der DE 10 2013 220 430 A1 ist ein Verfahren bekannt, nach dem Sensoren des Fahrzeugs Messwerte erfassen und andere Fahrzeuge mittels Hinweisen vor Gefahren warnen.
Aus der DE 10 2012 223 890 A1 ist bekannt, dass ein Fahrzeug Informationen über seinen Zustand an einen zentralen Server senden kann.
Um die Informationen hinsichtlich Fahrbahnverengungen und Spurschließungen möglichst aktuell zu halten bieten sich prinzipiell Messungen an, die von am Straßenverkehr teilnehmenden Fahrzeugen geliefert werden. Dies müssen keine speziellen Messfahrzeuge sein, sondern können auch in Privatnutzung befindliche PKW sein.
Eine Schwierigkeit bei der Verwendung von typischen PKW ist, dass nur wenige dieser PKW beispielswiese mit ausreichend genauen und zuverlässigen Kameras ausgestattet sind, die zur Erkennung von Fahrspuren geeignet sind.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, das Ende von Fahrspuren mithilfe von statistischen Auswertungen von Messungen von am Straßenverkehr teilnehmenden Fahrzeugen zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erkennen der Änderung der Fahrspurkonfiguration, insbesondere des Endes oder Beginns einer Fahrspur: Empfangen von Aktivierungshinweisen von Fahrzeugen; wobei die Hinweise Angaben zum Ort des Fahrzeugs umfassen, an dem der Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs aktiviert ist; Berechnen von räumlichen Verteilungen für die Ortsangaben; Erkennen des Endes oder Beginns einer Fahrspur anhand der Verteilungen. Als Aktivierung kann die erstmalige Aktivierung des Fahrtrichtungsanzeigers verstanden werden, oder wenn der Fahrtrichtungsanzeiger wieder deaktiviert wird. Im letzteren Fall kann auch die Dauer der Aktivierung vom Hinweis umfasst sein. Ferner kann als eine Aktivierung auch nur dann angenommen werden, wenn der Fahrtrichtungsanzeiger aktiviert ist und eine Len kradbewegung oder Fahrzeugbewegung auf das Wechseln einer Fahrspur hindeutet. Der Ort wird entsprechend dem Erfüllen dieser Aktivierungskriterien bestimmt. Der Ort kann mittels Satellitennavigation (GPS, Glonass, Galileo) bestimmt werden. Die Verfahren werden typischerweise von einer zentralen Recheneinheit (auch Server oder Backend genannt) ausgeführt. Das erkannte Ende oder der erkannte Beginn kann in einer digitalen Straßenkarte vermerkt werden. Fahrtrichtungsanzeiger werden manchmal auch Blinker genannt. Eine räumliche Verteilung kann durch die Häufigkeit von Hinweisen mit denselben oder im selben Bereich (von mehreren Bereichen) befindlichen Ortsangaben gebildet werden. Der Begriff "räumlich" bedeutet hierin eine Unterteilung in einer Raumdimension ("Straßen-km"), zwei Raumdimensionen oder drei Raumdimensionen Abschnitte, muss also nicht zwingend dreidimensional sein. Als Fahrspurkonfiguration wird hierin die Anzahl der Fahrspuren für eine Fahrtrichtung verstanden und in manchen Implementierungen auch, ob es sich um Fahrmanövergebundene Fahrspu ren (rechts/links Abbiegespuren) handelt.
Hierin wird also vorgeschlagen, die Aktivierung des Fahrtrichtungsanzeigers von Fahrzeugen zusammen mit dem Ort der Aktivierung an eine zentrale Stelle zu übertragen. Diese zentrale Stelle nimmt eine statistische Auswertung der Hinweise vor, in dem die Verteilung der Aktivierungen der Fahrtrichtungsanzeiger hinsichtlich des Ortes der Aktivierung ausgewertet wird (in manchen Implementierungen auch hinsichtlich der Zeit). Diese Verteilung wird daraufhin untersucht, ob sie auf das Ende oder den Beginn einer Fahrspur hinweist. Auf einem Straßenabschnitt mit sich nicht verändernden Fahrspuren sind die Aktivierungen von Fahrtrichtungsanzeigern im Wesentlichen gleichverteilt. Am oder vor dem Ende einer Fahrspur werden die Fahrzeuge auf der endenden Fahrspur jedoch diese Fahrspur verlassen. Am Beginn einer Fahrspur werden Fahrzeuge auf die beginnende Fahrspur wechseln. Dies bedeutet, dass es vor und am Ende bzw. nach und am Beginn einer Fahrspur eine Häufung von Aktivierungen von Fahrtrichtungsanzeigern auftritt. Diese Anomalie in der räumlichen Verteilung der Aktivierung der Fahrtrichtungsanzeiger wird verwendet um das Ende oder den Beginn einer Fahrspur zu bestimmen.
Die Verteilung kann auf Häufungen von Aktivierungen in Straßenabschnitten von 5m, 10m, 15m, 20m, 50m oder 100m oder mehr untersucht werden. Fahrtrichtungsanzeiger sind in allen Fahrzeugen vorhanden. Gleichzeitig werden in Zukunft (auch gefördert durch den obligatorischen e-Call der EU, 2013/0165(COD)) im Prinzip alle Fahrzeug über eine drahtlose Datenverbindung verfügen. Dies ermöglicht, dass eine hohe Anzahl an Fahrzeugen an dem Verfahren teilnehmen kann und Hinweise zum Ort und der Aktivierung von Fahrtrichtungsanzeigern an eine zentrale Stelle senden kann. Der Verbau von zusätzlicher aufwändiger und teurer Hard- oder Software (beispielsweise Kameras) ist nicht nötig. Hierdurch wird einerseits die Genauigkeit der Erkennung erhöht, andererseits der zeitliche Verzug zwischen Änderungen der Fahrspurkonfiguration auf einer Straße (eine Fahrspur endet plötzlich) und der Erkennung an der zentralen Stelle verringert.
Die Bereitstellung von aktuellen Informationen über die vorhandenen und auf der Route zukünftig befahrbaren Fahrspuren ist sowohl für einen menschlichen Fahrer als auch beim hochautomatisierten Fahren eine wichtige Information. Manche Fahrerassistenzfunktionen können keinen selbständigen Spurwechsel durchführen und die Kenntnis eines nahenden Spurenendes kann daher zur Notifizierung des Fahrers und Herstellung dessen voller Aufmerksamkeit und gegebenenfalls Übernahme der vollen Fahrzeugkontrolle genutzt werden.
Die notwendige permanente Überwachung des Straßennetzes im Hinblick auf neu auftretende Spurenden und Spurbeginne und Spuranzahlinformationen kann kostengünstig umgesetzt werden, da keine spezielle Sensorik (streng genommen überhaupt keine Sensorik) notwendig ist. Mit dem Fahrtrichtungsanzeiger wird stattdessen ein Signal verwendet, welches ohnehin verfügbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erkennen des Endes oder Beginns einer Fahrspur: Empfangen von Hinweisen von Fahrzeugen; wobei die Hinweise Angaben zum Ort des Fahrzeugs umfassen und der Aktivierungsrichtung, nämlich der Richtung in der der Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs an dem Ort aktiviert ist; Berechnen von räumlichen Verteilungen für die Ortsangaben und die Aktivierungsrichtung; Erkennen des Endes oder Beginns einer Fahrspur anhand der Verteilungen.
In einer Implementierung wird beim Erkennen also berücksichtigt, ob die Hinweise mit Ortsangaben im selben räumlichen Bereich im Wesentlichen dieselbe Aktivierungsrichtung aufweisen. An Randspuren (ganz links oder ganz rechts beispielsweise) müssen die Fahrzeuge am Ende einer Fahrspur stets in eine Richtung die Fahrspur wechseln. Eine derartige Anomalie der Verteilung deutet also auf eine Sperrung der rechten oder linken Randspur hin. Eine Häufung von Fahrtrichtungsaktivierungen in beide Richtungen deutet auf das Ende einer mittleren Fahrspur hin. Entsprechendes gilt für beginnende Fahrspuren an den Fahrbahnrändern, wobei die Aktivierungsrichtungen natürlich umgekehrt sind.
Typischerweise sind den Hinweisen Zeitstempel zugeordnet, wobei das Berechnen umfasst: Berechnen der räumlichen und zeitlichen Verteilung für die Ortsangaben und der Aktivierungsrichtung. Die Zeitstempel können von den Fahrzeugen vergeben werden oder beim Empfangen der Zeitstempel am Backend. Das Verfahren ist besonders geeignet temporäre und plötzlich auftretende Veränderungen (Enden von Fahrspuren) beispielsweise durch Unfälle oder Wanderbaustellen zu erkennen. Hierzu werden für (regelmäßige) Zeitabschnitte (beispielsweise 1s, 5s, 30s, 1min, 5 min, 10min oder mehr) räumliche Verteilungen basierend auf den in diesen Zeitabschnitten empfangenen Hinweisen erstellt. Ebenso können räumliche Verteilungen jeweils nach dem Empfang einer bestimmten Anzahl an Hinweisen erstellt werden. Die nacheinander erstellten Verteilungen werden auf Veränderungen untersucht. In manchen Implementierungen werden Anomalien (bzw. die Erkennung von Spurenden) anhand der zeitlichen Änderung von Verteilungen identifiziert, also basierend auf einer Änderung der Häufungen von Aktivierungen der Fahrtrichtungsanzeiger. Es wird eine Grundverteilung (oder falls beispielsweise die Aktivierungsrichtungen berücksichtigt werden sollen, mehrere Grundverteilungen) bspw. für über einen längeren Zeitraum empfangene Hinweise errechnet. Bereiche oder Orte der für einen Zeitabschnitt errechneten Verteilung werden mit dem entsprechenden Bereich oder Ort der Grundverteilung verglichen. Erfüllt die im Vergleich ermittelte Abweichung ein Kriterium (ist sie beispielsweise größer als ein vorbestimmter Schwellwert) so wird für den Ort oder Bereich ein Spurende oder Spurbeginn angenommen.
Hierin wird offenbart, keinen "Sensor" zur Erfassung der Spuranzahl zu verwenden, sondern eine temporal-spatiale Analyse von Blinkersignalen. Der Algorith mus im Backend errechnet eine zeitliche und räumliche Verteilung von Blinkersignalen. Die Erkennung von Spurenden kann auf mehreren Effekten beruhen: (1) allgemeines Blinken links/rechts bei Überhol- bzw. Einschervorgängen, (2) Blinken mit Häufung in einer Richtung bei einem Spurende und (3) zeitlich plötzlich auftretende Änderung der Verteilung der Blinksignale aufgrund einer plötzlich auftretenden Änderung im Straßennetz, z.B. ein durch eine Baustelle verursachtes Spurende.
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner: Bestimmen eines Ortes, an dem das Ende bzw. der Beginn einer Fahrspur vermutet wird; Senden einer Aufforderung im Bereich dieses Ortes Ortsangaben in Hinweisen genauer anzugeben und/oder in diesem Bereich (häufiger) Hinweise zu senden. Die zentrale Stelle kann aufgrund von Auswertungen von Hinweisen oder über Angaben von Behörden vermuten, dass in einem Bereich eine Fahrspur endet bzw. beginnt. In diesem Fall kann die zentrale Stelle Fahrzeuge im Bereich des vermuteten Endes bzw. vermuteten Beginns, oder Fahrzeuge, die diesen Bereich passieren werden, anweisen genauere Ortsangaben zu senden. Ebenso kann im Verfahren vorgesehen sein, dass nicht alle Fahrzeuge bei jeder Aktivierung des Fahrtrichtungsanzeigers einen Hinweis senden (zur Reduktion des zu übertragenden Datenvolumens). In einem solchen Fall kann die zentrale Stelle die Anweisung geben, dass mehr oder alle Fahrzeug im Bereich oder die den Bereich passieren werden, zu jeder Aktivierung Hinweise senden sollen.
Die erfindungsgemäßen Verfahren können auch verwendet werden, um die in digitalen Straßenkarten verzeichneten Spuranzahlen zu aktualisieren. Dazu umfassen die Verfahren ferner: Bereitstellen einer digitalen Straßenkarte, die zumindest einige Straßen auch die Anzahl der Fahrspuren angibt; Zuordnen des erkannten Endes einer Fahrspur zu einer Position auf einer Straße; Verwenden des erkannten Endes einer Fahrspur zur insbesondere temporären Neu-Bestimmung der Anzahl der Fahrspuren an der Position der Straße. Auf diese Weise kann die Bestimmung des Endes einer Fahrspur dazu verwendet werden, die Gesamtanzahl an Fahrspuren zu bestimmen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Recheneinheit, die zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist.
Aus Fahrzeugsicht wird folgendes erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt: Bestimmen des Ortes einer Aktivierung des Fahrtrichtungsanzeigers durch ein Fahrzeug; Senden eines Aktivierungshinweises umfassend die Ortsangabe eine zentrale Stelle (über eine drahtlose Datenverbindung). Wann ein Fahrtrichtungsanzeiger als aktiviert gilt ist oben beschrieben. Die Feststellung der Aktivierung wird auch vom Fahrzeug ausgeführt. Ein weiterer Aspekt betrifft das Fahrzeug, das zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt schematisch eine Verkehrssituation und elektronische Rechenmittel gemäß einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 1 zeigt schematisch eine Verkehrssituation und elektronische Rechenmittel gemäß einem Ausführungsbeispiel. Eine Straße 2 umfasst zwei Fahrspuren für eine Fahrtrichtung. Ein Fahrzeug 5 ist auf der rechten Fahrspur verunfallt und blockiert diese Fahrspur, so dass diese Fahrspur kurz vor dem Fahrzeug 5 endet. Dies Störung ist temporaler Art und plötzlich aufgetreten.
Der Server 1 unterhält eine digitale Straßenkarte, in der neben dem Verkehrsfluss auch die Anzahl der Fahrspuren jeder Straße abgebildet wird. Die Daten der digitalen Straßenkarte werden wiederum an fahrende Fahrzeuge verteilt, einerseits um Fahrer frühzeitig auf unerwartete Ereignisse aufmerksam zu machen, andererseits um die Funktion von Fahrerassistenzsystemen zu verbessern.
Der Server 1 empfängt Aktivierungshinweise von den am Straßenverkehr teilnehmenden Fahrzeugen. Hierin soll angenommen werden, dass das Fahrzeug 5 keine Mitteilung an den Server 1 versendet hat, dass es verunfallt ist und die rechte Fahrspur blockiert. Die anderen Fahrzeuge 3a, 3b, 3c und 4 sind dazu eingerichtet bei Aktivierung des Fahrtrichtungsanzeigers diese Aktivität mit einem Hinweis umfassend auch den Ort der Aktivierung und die Aktivierungsrichtung an den Server 1 zu senden. In Fig. 1 senden die Fahrzeuge 3a, 3b und 3c einen Aktivitätshinweis an den Server, weil ihr Fahrtrichtungsanzeiger aktiviert ist. Fahrzeug 4 sendet in der in Fig. 1 gezeigten Situation keinen Hinweis.
Im Betrieb errechnet der Server 1 aus den für einen längeren Zeitraum (1h, 3h, 5h, 1 Tag, 2 Tage, 1 Woche oder länger) empfangenen Aktivierungshinweisen eine räumliche Grundverteilung von Aktivierungen in eine Richtung (beispielsweise rechts) und eine räumliche Grundverteilung von Aktivierungen in die andere Richtung. Die Raumunterteilung findet in 10m Abschnitten der Straße statt, d.h. alle Ortshinweise, die innerhalb eines 10m Abschnitts befindet, werden als diesem Abschnitt zugehörig angesehen. Werden beispielsweise 5 Aktivierungsmeldungen mit je einer Ortsangabe empfangen, die innerhalb eines vorbestimmten 10m-Abschnitts liegt, so weist die Grundverteilung für diesen Abschnitt die Häufigkeit 5 auf.
Die gesamte Verteilung bildet zur Reduktion des Speicherbedarfs und der Komplexität nur Bereich von 50m, 100m, 200m, 500m oder größer der Straße ab.
Zur aktuellen Bestimmung, ob ein bisher unbekanntes Fahrspurende entstanden ist, errechnet der Server 1 aus den in den letzten 10min empfangenen Hinweisen eine räumliche Verteilung für jede Aktivierungsrichtung. Für jeden Abschnitt und jede Aktivitätsrichtung (also jede Verteilung) wird die Differenz zwischen der Häufigkeit der aktuellen Verteilung zur Häufigkeit des entsprechenden Abschnitts und Aktivitätsrichtung der Grundverteilung bestimmt. Übersteigt die Differenz einen Schwellwert (beispielsweise 3 oder 4) so wird ein neues Fahrspurende erkannt. Aufgrund der Aktivierungsrichtung der Verteilung, die den Schwellwert überschreitet, wird erkannt, ob es sich um die rechte oder linke Fahrspur handelt, die endet. Das neue Fahrspurende wird in der digitalen Straßenkarte vermerkt.
Alternativ zum obigen Vorgehen, kann die Grundverteilung und die aktuelle Verteilung auch nur für die Aktivierung insgesamt (also ohne Unterscheidung nach links und rechts) berechnet werden. In diesem Fall wird lediglich die Information erzeugt, dass eine Fahrspur weniger zur Verfügung steht.

Claims

Verfahren zum Erkennen der Fahrspurkonfiguration einer Straße, umfassend:
Empfangen von Aktivierungshinweisen von Fahrzeugen; wobei die Hinweise Angaben zum Ort des Fahrzeugs umfassen, an dem der Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs aktiviert ist;

Berechnen von räumlichen Verteilungen für die Ortsangaben;

Erkennen des Endes oder Beginns einer Fahrspur anhand der Verteilungen. dadurch gekennzeichnet, dass
- die Hinweise auch eine Angabe zur Aktivierungsrichtung umfassen, nämlich der Richtung, in der der Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs an dem Ort aktiviert ist;

- die räumlichen Verteilungen auch für die Aktivierungsrichtungen berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Erkennen berücksichtigt wird, ob die Hinweise mit Ortsangaben im selben räumlichen Bereich im Wesentlichen dieselbe Aktivierungsrichtung aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Erkennen die Häufung von Hinweisen mit Ortsangaben im selben räumlichen Bereich berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den Hinweisen Zeitstempel zugeordnet sind, wobei das Berechnen umfasst:
Berechnen der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Ortsangaben.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Erkennen umfasst:
Erkennen einer zeitlichen Änderung der Verteilung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
Bestimmen eines Ortes, an dem das Ende oder der Beginn einer Fahrspur vermutet wird;

Senden einer Aufforderung im Bereich dieses Ortes Ortsangaben in Hinweisen genauer anzugeben und/oder in diesem Bereich Hinweise zu senden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
Bereitstellen einer digitalen Straßenkarte, die zumindest einige Straßen auch die Anzahl der Fahrspuren angibt;

Zuordnen des erkannten Endes oder Beginns einer Fahrspur zu einer Position auf einer Straße;

Verwenden des erkannten Endes oder Beginns einer Fahrspur zur insbesondere temporären Neu-Bestimmung der Anzahl der Fahrspuren an der Position der Straße.
Elektronische Rechenmittel, die zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet sind.