CN113382905A - 在安全的工作区域内自主操作车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在安全的工作区域内自主操作车辆(1)。因此尤其提出了一种处理器单元(2)，该处理器单元包括接口(6)，该处理器单元(2)能够藉由接口访问由用于确定位置的模块(3)通过全球定位确定的车辆(1)的位置并且访问由传感器单元(7)生成的车辆(1)的周围环境检测。处理器单元(4)被适配成基于通过全球定位确定的车辆(1)的位置并且基于由传感器单元(7)生成的车辆(1)的周围环境检测来控制车辆(1)。处理器单元(4)例如能够在第一检查步骤中检查由用于确定位置的模块(3)确定的位置是否位于工作区域(2)内，其中工作区域(2)被预定义为车辆(1)的安全的自主工作区域。此外，处理器单元(4)能够被适配成在第二检查步骤中检查周围环境检测是否反映至少一个潜在的碰撞对象(12)，并且基于这两个检查步骤的结果来控制车辆(1)。其他的权利要求旨在一种对应的系统和一种方法以及一种计算机程序产品(8)和一种车辆(1)。

Description

在安全的工作区域内自主操作车辆
本发明涉及用于在安全的工作区域内自主操作车辆的一种处理器单元、一种系统、一种方法和一种计算机程序产品。
相关标准(例如ISO 18497)针对尤其用于农业用途的自主行驶的机械要求避免碰撞功能，该避免碰撞功能被设置在机械上并且应使机械在面临碰撞时转变到安全状态(在大多数情况下为静止状态)。然而这种措施不能防止不期望地离开机械操作和自主行驶的自主工作区域。因此，可能与其他的交通参与方发生碰撞，这些交通参与方可能驶向意外出现的机械。
在目前的法律框架条件下，仅允许在封锁的区域中操作自主行驶的作业机械，其中封锁的结构方式和方法尚不明确，并且因此无法确保封锁会在机械无意离开时阻止该机械。已知用于定义虚拟围栏(“地理围栏(Geo-Fencing)”)的方法。在此，典型地使用全球导航卫星系统(英文：Global Navigation Satellite System；简称：GNSS)。GNSS是用于通过接收尤其来自导航卫星的信号来在地面和空中进行位置确定和导航的系统。GNSS结合地图(DTM)来定义安全的工作区域(英语：Autonomous Operating Zone，简称：AOZ)，机械可以在该工作区域内操作并且自主行驶。
GNSS尤其具有准确性(没有额外的措施)、可用性(阴影)和易受攻击(欺骗)的问题。
可以看出本发明的目的在于提供一种对自主工作区域的稳定并且安全的监测。
该目的通过专利独立权利要求的主题来实现。有利的实施方式是从属权利要求、下文的说明以及附图的主题。
根据本发明，提出用于解决问题的方法，根据该方法使车辆或机械的全球定位和局部定位相互结合。通过这种结合的定位可以实现，可以在全球和局部水平上监测车辆位于安全的自主工作区域内，并且如果不是或在可预见的未来不再是这种情况，则可以启动适当的警告或应对措施。
在这个意义上，根据本发明的第一方面提供一种用于在安全的工作区域内自主操作车辆的处理器单元。所述处理器单元包括接口，所述处理器单元能够藉由所述接口访问由用于确定位置的模块通过全球定位确定的车辆的位置并且访问由传感器单元生成的所述车辆的周围环境检测。接口是可以实现交换数据、尤其(一方面)处理器单元与(另一方面)用于确定车辆位置的模块以及传感器单元之间交换数据的通信接口。所述处理器单元还被适配成基于通过全球定位确定的所述车辆的位置并且基于由所述传感器单元生成的所述车辆的周围环境检测来控制所述车辆。
根据本发明的第二方面，类似地提出一种用于在安全的工作区域内自主操作车辆的系统。所述系统包括用于确定车辆位置的模块、用于检测车辆的周围环境的传感器单元以及处理器单元。所述用于确定位置的模块被适配成借助于全球定位来确定车辆的位置，并且所述传感器单元被适配成生成所述车辆的周围环境检测。此外，所述处理器单元被适配成基于通过全球定位确定的所述车辆的位置并且基于由所述传感器单元生成的所述车辆的周围环境检测来控制所述车辆。
根据本发明的第三方面，提出一种用于在安全的工作区域内自主操作车辆(例如越野车辆)的对应方法。所述方法可以包括以下步骤：
-由用于确定位置的模块借助于全球定位确定车辆的位置，
-由传感器单元生成所述车辆的周围环境检测，
-借助于处理器单元基于通过全球定位确定的所述车辆的位置并且基于由所述传感器单元生成的所述车辆的周围环境检测控制所述车辆。
根据本发明的第四方面还类似地提出一种计算机程序产品，其中当所述计算机程序产品在处理器单元上执行时，所述计算机程序产品指示所述处理器单元：
-借助于接口访问由用于确定位置的模块通过全球定位确定的车辆的位置，
-借助于所述接口访问至少一个由传感器单元生成的所述车辆的周围环境检测，并且
-基于通过全球定位确定的所述车辆的位置并且基于由所述传感器单元生成的所述车辆的周围环境检测控制所述车辆。
根据本发明的第五方面提供一种车辆、尤其越野车辆。车辆可以包括根据本发明的第一方面的处理器单元。替代性地或附加地，车辆可以包括根据本发明的第二方面的系统。
以下实施方式同样适用于根据本发明的第一方面的处理器单元、根据本发明的第二方面的系统、根据本发明的第三方面的方法、根据本发明的第四方面的计算机程序产品和根据本发明的第五方面的车辆。
车辆可以借助于处理器单元而受到控制。“受到控制”或“控制”可以被理解为：车辆可以自主操作，即车辆例如可以自动转向、加速和制动，包括为此所需的所有控制器，尤其车辆的动力传动系、转向装置和信号发送装置的控制器。
车辆可以是越野车辆。越野车辆可以被理解为主要使用区域不是道路的车辆(在是的情况下例如是乘用机动车辆、公共汽车或载重机动车辆)，而是例如农业区域(例如待耕种的田地或森林区)或采矿区(例如露天采矿)或工业区(例如生产车间或贮存仓库内)。例如，越野车辆可以是农用车辆，例如联合收割机或拖拉机。此外，车辆可以是地面运输工具，例如叉车或拖车。
处理器单元可以集成到车辆的驾驶员辅助系统中，或者与驾驶员辅助系统通信连接。处理器单元可以被适配成如果由用于确定位置的模块确定的位置不位于被预定义为安全的工作区域内，则启动将车辆转变到安全状态。就此而言，“启动”可以被理解为：处理器单元将命令传输至车辆的驾驶员辅助系统，因此驾驶员辅助系统使车辆转变到安全状态。例如，驾驶员辅助系统可以在转变到安全状态时使车辆进入静止状态。
传感器单元被适配成检测车辆的局部周围环境。在此产生的记录或帧得出周围环境检测。因此，当相机或相机系统被用作传感器时，周围环境检测例如可以是图像。此外，当使用例如雷达或激光雷达时，周围环境检测可以是帧。记录(例如图像或帧)各自覆盖车辆周围的有限区域。这是特征“局部”的含义。车辆的局部周围环境因此是在外部围绕车辆延伸的有限区域。车辆的局部周围环境优选地位于工作区域内。换言之，局部周围环境可以是工作区域的子区域。
局部周围环境的有效范围或延伸尺寸可以根据所使用的传感器类型而异并且在必要时进行调整。在本申请的范围内公开的传感器系统被适配成被布置(例如紧固)在车辆上，使得该传感器系统可以检测车辆的局部周围环境。涉及的传感器在此检测的环境的区域还可以被称为所谓的“视场(Field of View)”。根据所使用的传感器，这个区域可以是一维、二维或三维的。可以实现的是，可以通过传感器检测的区域可以包括车辆的环境的一部分，例如在车辆的前部区域、侧面区域或后部区域的扇区。此外，所涉及的传感器还可以被适配成检测车辆的整个环境，例如在使用所谓的环视系统时。
车辆的局部周围环境可以细分。例如，传感器单元的特定传感器可以检测车辆周围的特定区域。传感器的这个检测区域例如可以分为靠近车辆的内部区域(“安全的局部工作区域”)和远离车辆的外部区域。根据传感器单元检测到并且通过处理器单元从对应的周围环境检测中提取到潜在的碰撞对象的区域，可以启动适当的应对措施，以防止与已识别的潜在的碰撞对象碰撞。如果例如在外部区域内检测并且提取到一棵树，则处理器单元例如可以使车辆的速度仅略微降低，因为树离车辆还相对较远。然而如果例如在内部区域内检测并且提取到一棵树，则处理器单元例如可以使车辆的速度大幅度降低或者停止车辆，因为树在这种情况下相对靠近车辆。
“安全的工作区域”可以理解为车辆可以自主运行的工作区域，其中可以以较高的可能性排除车辆与对象、尤其与其他车辆、物体或人或动物的碰撞。换言之，在被定义为安全的工作区域内，很可能没有与车辆发生碰撞的对象。工作区域可以是静态的区域，即这个区域在地点上是无法改变的。例如，该区域可以覆盖田地或田地的一部分。田地或田地的一部分可以被确定为由车辆进行农业操作。例如，车辆可以具有能够在工作区域内执行特定操作的装置，例如在田地中犁地或者收割作物。
由传感器单元检测的车辆的局部周围环境在工作区域内。因此，局部周围环境可以是工作区域的子区域。局部周围环境可以取决于车辆的位置。根据车辆当前所处的位置，局部周围环境或视场发生改变，并且传感器单元将检测其他特征并且/或者针对与车辆的不同的相对位置检测之前已经检测过的特征。
处理器单元被适配成分析周围环境检测。周围环境检测例如可以是车辆的局部周围环境的记录。例如，处理器单元被适配成从由传感器单元生成的记录或帧中提取对象。例如，处理器单元可以分析传感器单元的相机的图像，并且因此确定图像是否反映(即包含或展示)潜在的碰撞对象。
如果车辆例如在第一时刻时位于第一车辆位置，则传感器单元例如可以检测到处于相对于第一车辆位置的第一树位置中的树。如果现在车辆进一步运动，则该车辆在第二时刻时位于与第一车辆位置不同的第二车辆位置，并且从第二车辆位置检测到的车辆的周围环境与第一车辆位置不同。从这个第二车辆位置开始，车辆根本不能再检测到之前检测到的树，或者检测到处于相对于第二车辆位置的第二树位置中的该树，其中第二树位置与第一树位置不同。此外，车辆可以从第二位置开始检测例如另外的特征，例如树篱，该车辆从第一位置还无法检测到该树篱，例如因为树篱之前并不在车辆的视场中。
在一个实施方式中，所述处理器单元被适配成在第一检查步骤中检查由所述用于确定位置的模块确定的位置是否位于工作区域内，其中所述工作区域被预定义为所述车辆的安全的自主工作区域。此外，在这个实施方式中，所述处理器单元被适配成在第二检查步骤中检查所述周围环境检测是否反映至少一个潜在的碰撞对象，并且基于所述两个检查步骤的结果来控制所述车辆。
基于这两个检查步骤来控制车辆可以包含：如果在第一检查步骤中确定由用于确定位置的模块确定的位置在工作区域外，则启动将车辆转变到安全状态。如果在第二检查步骤中确定周围环境检测反映至少一个潜在的碰撞对象，则也可以替代性或附加地启动转变到安全状态。潜在的碰撞对象可以是位于车辆的检测的局部周围环境内的物体(位置固定的或可运动的，例如树或其他车辆)、人或动物。
根据本发明，因此提出基于两级监测的车辆控制。在第一监测的范围内，基于用于确定车辆位置的模块的数据检查车辆是否位于安全的预定义的工作区域内，在该工作区域内提供并且允许车辆的自主操作。在第二检查的范围内，基于传感器系统的数据获取工作区域内的子区域或路径，在该子区域或路径内车辆可以运行，即，既可以自主移动又可以执行其实际任务，例如耕作、收割或播种。
通过将周围环境检测包括在内，车辆的监测是特别安全并且稳定的。如果全球定位失效或者提供不准确的结果，则可以通过对周围环境检测进行检查来获得潜在的碰撞对象，该碰撞对象可能位于工作区域之内或之外，并且可以采取适当的应对措施以避免碰撞。即使当车辆要因此自主地行驶离开其被预定义为安全的工作区域，也可以避免潜在的碰撞对象在工作区域外与车辆碰撞。当车辆在工作区域内自主行驶时，周围环境检测可以有助于以特别安全的方式自主控制车辆，从而避免对环境、车辆和生物的损害。
全球定位可以提供如下结果：车辆位于被定义为安全的工作区域内并且因此不太可能与对象发生碰撞。然而如果潜在的碰撞对象位于工作区域内，则仅通过全球定位无法排除与这些对象的碰撞。以下描述的实施方式从此开始并且可以识别被定义为安全的工作区域内的潜在的碰撞对象，并且启动适当的应对措施来避免碰撞。在这个意义上，在一个实施方式中，所述处理器单元被适配成如果同时满足以下两个条件，即：第一，由所述用于确定位置的模块确定的位置在所述被预定义为安全的工作区域内；并且第二，所述周围环境检测反映至少一个潜在的碰撞对象，则使所述车辆转变到安全状态并且/或者降低所述车辆的速度并且/或者给出视觉或听觉警告。
当车辆在设置的工作区域内正常运行并且/或者自主行驶时，并且当在被预定义为安全的工作区域内由传感器单元识别到应避免碰撞的对象，例如位于工作区域内的物体或植物(例如树列)、然而也有例如人员或动物时，这种情况例如可以出现。当车辆在工作区域内自主行驶时，这种实施方式提高了工作区域内的安全性，其方式为例如降低车辆的速度，或者警告位于工作区域内车辆前方的人员或动物。
视觉或听觉警告例如可以输出至车辆的局部周围环境，例如通过车辆的喇叭、鸣音器、扬声器或照明装置。视觉或听觉警告可以由位于车辆附近的人员和动物感知到。以这种方式可以警告靠近自主行驶的车辆的人员并且避免碰撞。
在最好的情况下，所描述的检查步骤可以提供如下结果：车辆位于被预定义为安全的工作区域内，并且此外在车辆的局部周围环境中不存在潜在的碰撞对象。在这种情况下，车辆应尽可能不受限制地运行并且可以自主行驶。在这个意义上，根据另一个实施方式提出，所述处理器单元被适配成如果第一，由所述用于确定位置的模块确定的位置位于所述被预定义为安全的工作区域内，并且如果第二，所述周围环境检测未反映潜在的碰撞对象，则允许所述车辆不受限制地自主操作。“不受限制”就此而言可以被理解为：车辆可以在第一工作区域内在第二工作区域内速度不受限制地自主移动。
根据另一个实施方式提出，所述处理器单元被适配成在所述被定义为安全的工作区域内定义外部边缘地带。如果所述车辆位于这个边缘地带内(这例如可以借助于GPS定位在第一检查步骤的范围内确定)，则所述处理器单元还被适配成启动视觉或听觉警告(如上所述)。以这种方式可以警告位于被定义为安全的工作区域外在车辆前方的人员和动物，该车辆尽管还在工作区域内，然而可能将很快离开该工作区域，因为车辆已经位于被定义为安全的工作区域的外部边缘地带内。这种实施方式有助于避免车辆与在附近但仍在工作区域外的人员和动物发生碰撞。
在一个实施方式中，所述用于确定位置的模块被适配成借助于全球导航卫星系统执行所述车辆的位置确定。全球导航卫星系统(英语：Global Navigation SatelliteSystem；简写：GNSS)是用于通过接收尤其来自导航卫星的信号在地面和空中进行位置确定和导航的系统。全球导航卫星系统的示例是NAVSTAR GPS或Galileo。
此外，所述用于确定位置的模块可以被适配成借助于用于同时定位并且测绘的方法来执行所述车辆的位置确定。用于同时定位并且测绘的算法是已知的。在专业用语中，典型地使用英文术语“Simultaneous Localization And Mapping(同步定位和建图)”(或简写为：“SLAM”)。SLAM算法大多集中在由传感器检测到的数据上。这些算法可以应用于传感器帧的扫描以提取各个点。各个点可以在接下来的扫描中被再次识别。这些各个点在连续的传感器帧之间的平移和旋转可以用于计算车辆的自主运动并且建立特征地图。此外，可以使用已知的特征组合的再次识别以在之前建立的地图内执行车辆的定位。
例如，可以借助于用于检测车辆的周围环境的传感器单元从车辆的局部环境中提取特征，并且在SLAM方法的范围内用于定位并且测绘。例如，可以使用车辆的局部环境中的明显标志(即尤其从传感器帧中提取的)，例如电线杆和塔。替代性地或附加地，可以使用专门针对执行SLAM方法而建立在田地边缘处的标志。此外，可以使用产生图像的方法，以获得例如田地的边界，例如与其他邻接的田地或路径进行区分。
用于检测所述车辆的周围环境的所述传感器单元可以包括以下传感器中的至少一种传感器，即：图像处理传感器(例如相机)、雷达传感器、基于激光的传感器和里程表。
图像处理传感器(例如相机)可以借助于图像处理和图像分析的已知方法被适配成记录环境区域的图像并且在图像中识别特征。
基于雷达的传感器可以被适配成在检测到的车辆的周围环境中识别特征。基于雷达的传感器例如可以测量与在检测到的周围环境内的对象的间距。此外，基于雷达的传感器例如还可以测量方位角值、高度值(仰角)、强度值和径向速度值。基于雷达的传感器检测或者以所描述的方式测量车辆的周围环境的对应测量周期在此可以被称为“帧”。基于雷达的传感器可以因此在N维上扫描或者检测周围环境，由此可以生成点云。基于雷达的传感器可以从检测到的点云中提取特征。例如当还考虑强度和径向速度时，点云可以对应地包括多个维度(N维点云)。
基于激光的传感器(例如激光雷达传感器)可以被适配成在检测到的车辆的周围环境中识别特征。基于激光的传感器例如可以在检测到的周围环境内测量基于激光的传感器的笛卡尔坐标系的x方向、y方向和z方向中的强度。基于激光的传感器检测或者以所描述的方式测量周围环境的对应测量周期在此可以被称为“帧”。基于激光的传感器可以在N维上扫描或者检测周围环境，由此可以生成点云。基于激光的传感器可以从检测到的点云中提取特征。点云可以对应地包括多个维度(N维点云)。
里程表可以实现获取车辆的相对位置。里程表可以被适配成对车辆的车轮在两个测量时刻之间的转数进行计数，并且藉由车辆的车轮的已知半径获取车辆在这些测量时刻之间已经行驶过的距离。里程表尤其可以被适配成藉由车辆的车轮的不同转速并且/或者藉由车辆的车轮的转向角来获取车辆的运动方向。此外，由惯性测量单元(IMU)生成的值或车辆数据(例如速度或偏航率)同样可以用于确定车辆的姿态和运动。在机动车辆中，可以使用呈公里计数器形式的里程表，该公里计数器典型地可以访问来自底盘的测量变量，尤其测量到的车轮转数和转向数据(例如车轮转向角度或方向盘角度)。
所述传感器单元可以被适配成检测所述车辆的周围环境中的以下特征中的至少一个特征，即：行驶轨迹(Fahrspur)、种植行、树列和作业路径。行驶轨迹可以位于田地中，并且例如是由先前的播种造成的。种植行是涉及的种植产品(例如玉米或葡萄树)的行。例如可以在果树种植园(例如苹果种植园)中见到树列。例如在采矿中见到作业路径。
下面将借助示意性的附图更详细地阐述本发明的实施例，其中相同或相似的元件设有相同的附图标记。在附图中：
图1示出了工作区域的俯视图，车辆被允许在该工作区域内自主行驶，
图2示出了行驶路径的俯视图，根据图1的车辆被允许在该行驶路径上行驶，
图3示出了根据图1的工作区域和根据图2的行驶路径的重叠的俯视图，
图4示出了替代性的作业路径的俯视图，根据图1的车辆被允许在该作业路径上行驶，
图5示出了根据图1的工作区域和根据图4的作业路径的重叠的俯视图，以及
图6示出了用于控制根据图1的车辆的方法的流程图。
图1示出了农用机械。机械例如可以是农用机械，例如联合收割机。可以自主操作机械。这意味着，机械可以尤其执行其主功能(例如收割作物)并且继续自主行驶，而没有控制机械的乘员，或者没有远程控制机械的操作员。在下文中这种机械被称为术语“车辆”，并且在附图中设有附图标记“1”。
车辆1包括用于在安全的工作区域内自主操作车辆1的系统18。在示出的实施例中，系统18包括GPS模块3作为用于确定车辆1的位置的模块。此外，系统18可以包括处理器单元4、存储器单元5、通信接口6和传感器单元7。计算机程序产品8可以存储在存储器单元5中。当在处理器单元4上执行计算机程序产品8时，计算机程序产品指示处理器单元4执行下面描述的功能或方法步骤。
车辆1应在被预定义为安全的工作区域2(自主操作区域，Autonomous OperatingZone，简写：AOZ)中自主操作。非自主区域9位于工作区域2外(例如工作区域2周围)，例如不期望车辆1自主行驶到区域9中的人员、动物和其他车辆可能位于该非自主区域中。应避免车辆1自主地移出被预定义为安全的工作区域2并且自主地驶入非自主区域9。工作区域2被存储在地图(例如车辆1的导航系统)中，处理器单元4可以访问该地图。
在第一步骤100中，执行对车辆1的全球定位。在步骤100中，全球定位可以借助于不同的方法进行，例如借助于GNSS。这可以借助于GPS模块3进行。GPS模块3可以借助于GNSS连续确定车辆1的位置。处理器单元4可以藉由通信接口6访问这些位置。这些位置可以借助于处理器单元4与(存储在地图中的)工作区域2进行比较(参见下面的步骤300)。替代性地，还可以使用用于确定车辆1的位置的SLAM方法，其中在这种情况下，可以与(具有全球坐标的)内部地图进行平衡。为了执行SLAM方法，可以借助于传感器单元5检测并且提取车辆1的环境中的显著标志(例如电线杆和塔)。替代性地，还可以使用专门为此而(例如在田地边缘处)建立的标志。此外，可以使用产生图像的方法，以获得例如田地的边界，例如与其他邻接的田地或路径的边界。
在第二步骤200中，借助于传感器单元7执行局部定位(图2和图4)。步骤100和200可以并行地(如通过图6示出)或彼此相继地进行。在步骤200期间，传感器单元7检测车辆1的局部周围环境10内的特征。为此，传感器单元7例如可以包括相机、激光雷达传感器、雷达传感器或里程计设备。传感器单元7例如可以包括具有多个相机的环视系统，这些相机可以检测几十米范围内的视场。通信接口6可以访问由传感器单元7在车辆1的局部周围环境10中检测到的特征。局部定位基于车辆1的局部周围环境10的局部特征。
就此而言，图2示出了具有四个树列11的第一示例，这些树列包括多棵树12(在图2中树仅示例性地设有附图标记“12”)。传感器单元7已经检测了车辆1的周围环境10。从对应的周围环境检测(例如从传感器单元7的相机的图像)中可以提取树列11的树12。例如可以由车辆1的处理器单元4进行提取。替代性地，传感器单元7可以包括可以实施提取的另一个处理器单元。
传感器单元7还可以检测行驶轨迹13。在行驶轨迹上没有任何潜在的碰撞对象。车辆1因此可以在行驶轨迹13上无碰撞地自主行驶。应避免与树列11的树12碰撞，以避免对车辆1和树12的损坏。处理器单元4可以在步骤200中检查在检测到的周围环境10内是否有潜在的碰撞对象(例如树12)。如果处理器单元4确定在检测到的车辆1的周围环境10内有例如树12，则处理器单元可以在步骤300中促使车辆1例如更慢地行驶或甚至进入静止状态。此外，处理器单元4可以通过对周围环境检测的合适分析来确定潜在的碰撞对象(例如树12)距离车辆1有多远，并且对应于所获得的距离来启动适当的措施。例如如果探测到树12特别靠近车辆1，则控制单元7可以促使车辆1猛烈制动。另一方面，如果识别到树12在车辆1的已识别的周围环境10内相对远离车辆1时，处理器单元4可以促使车辆1例如仅稍微制动。
此外，在步骤200中，位于局部周围环境10内并且位于已识别的行驶轨迹13内的区域14可以被处理器单元4定义为安全的局部工作区域。车辆1被允许在安全的局部工作区域14内行驶，优选地不降低车辆1的速度。相比之下，已识别到的树12所在的局部周围环境10的区域不被定义为安全的工作区域。局部工作区域14例如可以在通过图4示出的车辆1的位置中围绕车辆1延伸几米。局部工作区域14不是静态的，而是随车辆1的运动而运动。
图4示出了具有作业路径15的另一个示例，该作业路径典型地在采矿(露天采矿)中可见。作业路径15由传感器单元7检测。作业路径15例如可以被预定义为安全的工作区域。传感器单元7还可以检测作业路径15不远处的对象，例如岩壁16，这些岩壁例如可以竖直地并且侧向地沿作业路径15延伸。应避免与岩壁16的碰撞，以避免对车辆1和岩壁16的损坏。为了可以实现这一点，在步骤200中，位于已识别的作业路径15内的区域14可以被处理器单元4定义为安全的工作区域。车辆1被允许在工作区域14内行驶。相比之下，已识别的岩壁16所在的区域不被定义为安全的工作区域。安全的工作区域14例如可以在通过图4示出的车辆的位置中围绕车辆1延伸1m。安全的工作区域14不是静态的，而是随车辆1的运动而一起运动。
在第三步骤300中，基于全球定位(步骤100)并且基于局部定位(步骤200)执行局部和全球的AOZ监测。因此，车辆1的全球定位(车辆1的实际位置)可以与先前定义的具有允许的位置(理论区域)的地图进行比较。这个理论区域形成被预定义为安全的工作区域2(“全球工作区域”)。当车辆1位于全球工作区域2的边缘地带或边缘区域17并且试图无意地离开全球工作区域2时，车辆1可以转变到定义的安全状态。
在第三步骤300中，叠加步骤100和200的结果，这可以实现组合式监测。图3示出了根据图1的全球定位与根据图2的局部定位的叠加。对应地，图5示出了根据图1的全球定位与根据图4的局部定位的叠加。
通过组合，现在得到车辆1可以如何自主行驶或受到自主控制的例如三个区域或选项：
1.局部AOZ和全球AOZ的叠加得出：车辆1位于全球工作区域2内，并且没有潜在的碰撞对象12、14位于局部工作区域14内。这种情况通过图3和图5展示。在这种情况下，可以始终允许自主行驶。处理器单元4不必启动应对措施(例如降低速度或停止车辆1)来防止碰撞。
2.局部VZ和全球AOZ的叠加得出：车辆1位于全球工作区域2内。然而已经确定，潜在的碰撞对象12、14位于车辆1的局部周围环境10内。这个潜在的碰撞对象12、14例如可以位于局部工作区域14内，但仍远离车辆1，例如通过图2示出(根据图2，树12位于车辆1的局部周围环境10内)。在这种情况下，处理器单元4可以使车辆1进入安全状态。替代性地，处理器单元4还可以促使车辆1的速度降低，或者可以激活视觉或听觉警告。
3.局部AOZ和全球AOZ的叠加得出：车辆1不在全球工作区域2内，并且此外确定了潜在的碰撞对象12、14在车辆1的局部周围环境10内。这个潜在的碰撞对象12、14例如可以位于局部工作区域14内，但仍远离车辆1，例如通过图2示出，根据该图，树12位于车辆1的局部周围环境10内。在这种情况下，处理器单元4可以促使车辆1直接进入安全状态，即车辆1优选立刻进入静止状态。
附图标记清单
1 车辆
2 车辆的全球工作区域
3 GPS模块
4 处理器单元
5 存储器单元
6 通信接口
7 传感器单元
8 计算机程序产品
9 非自主区域
10 车辆的局部周围环境
11 树列
12 树
13 行驶轨迹
14 车辆的局部工作区域
15 作业路径
16 岩壁
17 全球工作区域的边缘区域
18 用于自主操作车辆的系统
100 方法步骤
200 方法步骤
300 方法步骤

Claims (15)

1.一种用于在安全的工作区域内自主操作车辆(1)的处理器单元(4)，其中所述处理器单元(4)包括接口(6)，其中所述处理器单元(4)被适配成：
-借助于所述接口(6)访问由用于确定位置的模块(3)通过全球定位确定的车辆(1)的位置，
-借助于所述接口(6)访问由传感器单元(7)生成的所述车辆(1)的周围环境检测，
-基于通过全球定位确定的所述车辆(1)的位置并且基于由所述传感器单元(7)生成的所述车辆(1)的周围环境检测来控制所述车辆(1)。
2.根据权利要求1所述的处理器单元(4)，其中所述处理器单元(4)被适配成：
-在第一检查步骤中检查由所述用于确定位置的模块(3)确定的位置是否位于工作区域(2)内，其中所述工作区域(2)被预定义为所述车辆(1)的安全的自主工作区域，
-在第二检查步骤中检查所述周围环境检测是否反映至少一个潜在的碰撞对象(12，16)，并且
-基于所述两个检查步骤的结果来控制所述车辆(1)。
3.根据权利要求2所述的处理器单元(4)，其中所述处理器单元(4)被适配成启动以下措施中的至少一项，即
-使所述车辆(1)转变到安全状态，
-降低所述车辆(1)的速度，并且
-给出视觉或听觉警告，
上述至少一项措施在如下条件下发生：
-由所述用于确定位置的模块(3)确定的位置位于所述工作区域(2)内，并且
-所述周围环境检测反映至少一个潜在的碰撞对象(12，16)。
4.根据权利要求2或3所述的处理器单元(4)，其中所述处理器单元(4)被适配成如果由所述用于确定位置的模块(3)确定的位置位于所述工作区域(2)内并且如果所述周围环境检测未反映潜在的碰撞对象(12，16)，则允许所述车辆(1)不受限制地自主操作。
5.根据权利要求2至4之一所述的处理器单元(4)，其中所述处理器单元(4)被适配成定义所述工作区域(2)的外部边缘地带(17)，并且当所述车辆(1)位于所述边缘地带(17)内时启动视觉或听觉警告。
6.一种用于在安全的工作区域内自主操作车辆(1)的系统(18)，所述系统(18)包括：
-用于确定车辆(1)的位置的模块(3)，
-用于检测所述车辆(1)的周围环境(10)的传感器单元(7)，以及
-根据权利要求1至5之一所述的处理器单元(4)，
其中
-所述用于确定位置的模块(3)被适配成借助于全球定位来确定车辆(1)的位置，
-所述传感器单元(7)被适配成生成所述车辆(1)的周围环境检测，并且
-所述处理器单元(4)被适配成基于通过全球定位确定的所述车辆(1)的位置并且基于由所述传感器单元(7)生成的所述车辆(1)的周围环境检测来控制所述车辆(1)。
7.根据权利要求6所述的系统(18)，其中所述处理器单元(4)被适配成：
-在第一检查步骤中检查由所述用于确定位置的模块(3)确定的位置是否位于工作区域(2)内，其中所述工作区域(2)被预定义为所述车辆(1)的安全的工作区域，
-在第二检查步骤中检查由所述传感器单元(7)生成的所述车辆(1)的周围环境检测是否反映至少一个潜在的碰撞对象(12，16)，并且
-基于所述两个检查步骤的结果来控制所述车辆(1)。
8.根据权利要求6或7所述的系统(18)，其中所述用于确定位置的模块(3)被适配成借助于全球导航卫星系统来确定所述车辆(1)的位置。
9.根据权利要求6至8之一所述的系统(18)，其中所述用于确定位置的模块(3)被适配成借助于用于同时定位并且测绘的方法执行所述车辆(1)的位置。
10.根据权利要求6至9之一所述的系统(18)，其中用于检测所述车辆(1)的周围环境(10)的所述传感器单元(7)包括以下传感器中的至少一种传感器，即
-图像处理传感器，
-雷达传感器，
-基于激光的传感器，和
-里程表。
11.根据权利要求6至10之一所述的系统(18)，其中所述传感器单元(7)被适配成检测所述车辆的周围环境(10)中的以下特征中的至少一个特征，即
-行驶轨迹(13)，
-种植行，
-树列(11)，和
-作业路径(15)。
12.一种用于在安全的工作区域内自主操作车辆(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
-由用于确定位置的模块(3)借助于全球定位确定车辆(1)的位置，
-由传感器单元(7)生成所述车辆(1)的周围环境检测，
-借助于处理器单元(4)基于通过全球定位确定的所述车辆(1)的位置并且基于由所述传感器单元(7)生成的所述车辆(1)的周围环境检测控制所述车辆(1)，其中所述处理器单元(4)根据权利要求1至5之一形成。
13.一种计算机程序产品(8)，其中当所述计算机程序产品(8)在根据权利要求1至5之一所述的处理器单元(4)上执行时，所述计算机程序产品指示所述处理器单元(4)：
-借助于接口(6)访问由用于确定位置的模块(3)通过全球定位确定的车辆(1)的位置，
-借助于所述接口(6)访问至少一个由传感器单元(7)生成的所述车辆(1)的周围环境检测，并且
-基于所述两个检查步骤的结果来控制所述车辆(1)。
14.根据权利要求13所述的计算机程序产品(8)，其中当所述计算机程序产品(8)在处理器单元(4)上执行时，所述计算机程序产品指示所述处理器单元(4)：
-在第一检查步骤中检查由所述用于确定位置的模块(3)确定的位置是否位于工作区域(2)内，其中所述工作区域(2)被预定义为所述车辆(1)的安全的工作区域，
-在第二检查步骤中检查所述周围环境检测是否反映至少一个潜在的碰撞对象(12，16)，
-基于所述两个检查步骤的结果来控制所述车辆(1)。
15.一种车辆(1)，所述车辆(1)包括根据权利要求1至5之一所述的处理器单元(4)和/或根据权利要求6至11之一所述的系统(18)。
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