DE10115444A1 - Navigationsverfahren und -vorrichtung für ein autonomes Fahrzeug - Google Patents
Navigationsverfahren und -vorrichtung für ein autonomes FahrzeugInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Navigation eines autonomen Fahrzeugs, das einer Route zu einem Ziel autonom folgen kann. Eine Aufgabe der Erfindung ist, daß sie Baukosten von Navigationssystemanlagen senkt und für langfristige Zuverlässigkeit des Navigationssystems sorgt. Die Erfindung stellt ein System mit den folgenden Schritten bereit: Ausbilden einer Route für ein autonomes Fahrzeug mit mehreren Informationsspeicherelementen, die an spezifischen Standorten auf einer Linie entlang einer Fahrbahn plaziert sind, wobei jede Bake ihre eigenen Standortinformationen auf der Route speichert, Anordnen eines Informationsabrufabschnitts am autonomen Fahrzeug, so daß bei der Fahrt des Fahrzeugs der Informationsabrufabschnitt den Informationsspeicherelementen nacheinander ausreichend nahe kommt, Übertragen von Funkwellen zwischen dem Informationsabrufabschnitt und einem Informationsspeicherelement, mittels Übertragung der Funkwelle erfolgendes Zuführen von Elektrizität vom Fahrzeug zum Informationsspeicherelement, um es zu aktivieren, durch den Informationsabrufabschnitt erfolgendes Abrufen von Standortinformationen aus dem Informationsspeicherelement, aus denen die aktuelle Position des Fahrzeugs hervorgeht, und Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage dieser Fahrzeugpositionsinformationen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Navigieren ei
nes autonomen Fahrzeugs, mit dem das autonome Fahrzeug einer
Route auf Fahrbahnen zu einem vorbestimmten Ziel genau folgen
und auf der Route autonom fahren kann. Ferner betrifft die
Erfindung eine dieses Navigationsverfahren verwendende Vor
richtung zum Navigieren eines autonomen Fahrzeugs sowie ein
autonomes Fahrzeug, das mit der das Navigationsverfahren ver
wendenden Navigationsvorrichtung versehen ist.
Auf verschiedenen Gebieten der Industrie besteht aner
kannter Bedarf an sogenannten autonomen Fahrzeugen. Das auto
nome Fahrzeug verfügt über ein durch Sensoren geführtes
selbstgetriebenes Fahrzeug mit einer Stromquelle zum automa
tischen Zustellen von Gütern zu festgelegten Standorten ent
lang von Routen auf Fahrbahnen in Innenräumen oder im Freien,
und einem mobilen Wagen als Teil von Robotersystemen. Aller
dings müssen die folgenden Anforderungen zum Navigieren eines
solchen autonomen Fahrzeugs erfüllt sein:
- 1. Das Fahrzeug sollte selbständig seine aktuelle Posi tion messen und erkennen können;
- 2. das Fahrzeug sollte selbständig einer Route auf Fahrbahnen genau folgen können, die es zu einem Ziel führen; und
- 3. das Fahrzeug sollte sich selbständig auf der ermit telten Route autonom führen können.
Zum Navigieren autonomer Fahrzeuge sind folgende her
kömmliche Navigationsverfahren bekannt:
- a) Das Fahrzeug ist mit einer Kamera oder einem Ultra schallsensor zum visuellen Beobachten und Analysieren der Fahrzeugumgebung versehen und bestimmt aufgrund des Ergebnis ses der Analyse eine zu folgende Route, die es zu einem Ziel führt (visuelles Bilderkennungsverfahren).
- b) Trassen bzw. Linien aus lichtreflektierendem Band sind entlang von Fahrbahnen aufgebracht. Das Fahrzeug ist mit einer lichtemittierenden Vorrichtung zum Anleuchten des lichtreflektierenden Bands und einer lichterfassenden Vor richtung zum Erfassen der Lichtreflexion des lichtreflektie renden Bands versehen, wodurch das Fahrzeug dem lichtreflek tierenden Band folgen kann. Die lichtreflektierenden Bänder können in Abständen an Fahrbahnen entlang verlegt sein. Bei der Fahrzeugfahrt zählt das Fahrzeug durch einen am Fahrzeug angeordneten Zähler die Anzahl passierter Bänder und berech net die Distanz, die das Fahrzeug zurückgelegt hat (Bandver fahren).
- c) Elektromagnetische Wellen erzeugende Kabel sind kon tinuierlich an Fahrbahnen entlang verlegt. Ein Empfänger für elektromagnetische Wellen zum Verfolgen der Kabel ist am Fahrzeug angeordnet (elektromagnetisches Wellen-/Kabelverfah ren).
- d) Gleise sind entlang von Fahrbahnen verlegt. Das Fahrzeug fährt auf den Gleisen entlang (Gleisverfahren).
Allerdings ist beim visuellen Bilderkennungsverfahren
problematisch, daß es eine hochqualitative Bildverarbeitungs
vorrichtung zum Analysieren komplexer Hintergründe und Kontu
ren der Fahrzeugumgebung erfordert. Das Bandverfahren hat ein
anderes Problem darin, daß die Bänder im Laufe der Jahre der
Nutzung nicht mehr erfaßbar werden, da das Band z. B. durch
Schmutzansammlung seine Güte ändert. Beim elektromagnetischen
Wellen-/Kabelverfahren entstehen erhebliche Kosten für die
Kabelverlegung. Auch beim Gleisverfahren sind die Kosten der
Verlegung von Schienen hoch, wozu kommt, daß die Gleise
leicht zu Hindernissen für andere Verkehrsarten werden.
Andererseits ist ein weiteres Verfahren unter Verwendung
einer RFID (Radio Frequency Identification Device - Hochfre
quenz-Identifizierungsvorrichtung) bekannt. Bei der RFID han
delt es sich um eine Vorrichtung, die elektromagnetische
Kurzwellen (KW) verwendet, die zwischen einem Informations
speicherelement und einem Informationsabrufabschnitt auszu
tauschen sind, wenn sie sich einander nähern, wodurch Elek
trizität vom Informationsabrufabschnitt zum Informationsspei
cherelement geführt und dieses aktiviert wird, was darin ge
speicherte Informationen (z. B. Standortdaten) zum Informati
onsabrufabschnitt überträgt, wo die Daten dann erkannt wer
den.
Ein Beispiel für dieses RFID-Verfahren ist in der JP-A-62-501671
offenbart. Der Aufbau der RFID in dieser Anmeldung
ähnelt dem als Blockschaltbild in Fig. 7 gezeigten Aufbau. In
Fig. 7 bezeichnet die Zahl 71 ein Informationsspeicherelement
mit einem Speicher 711, der vielfältige Informationen spei
chert (z. B. Standortdaten über den Standort auf einer Route,
wobei diese Daten auch in der vorliegenden Erfindung erfor
derlich sind), einer Stromschaltung 712, einer Steuerschal
tung 713, einer Modulationsschaltung 714, einer Antennenspule
(Antenne) 715 usw. Der Abschnitt mit der Steuerschaltung 713
und der Modulationsschaltung 714 kann als Sende-/Empfangs
schaltung 11a betrachtet werden. Die Zahl 72 be
zeichnet einen Informationsabrufabschnitt mit einem Schwing
kreis 721, einer Demodulationsschaltung 722, einer Antennen
spule (Antenne) 723 usw. Der aus dem Schwingkreis 721 und der
Demodulationsschaltung 722 bestehende Abschnitt kann als wei
tere Sende-/Empfangsschaltung 11b betrachtet werden. Obwohl
das Informationsspeicherelement 71 und der Informationsab
rufabschnitt 72 in der Zeichnung mit einem Abstand dazwischen
dargestellt sind, kommen ihre Antennenspulen 715 bzw. 723 im
Gebrauch in nahe zueinander. Die Zahl 73 bezeichnet eine In
formationsverarbeitungseinheit (Rechner) zum Verarbeiten von
Informationen (Daten), die der Informationsabrufabschnitt 72
aus dem Speicher 711 abruft.
Damit der Informationsabrufabschnitt 72 im Speicher 711
des Informationsspeicherelements 71 gespeicherte Informatio
nen abrufen kann, muß Elektrizität vom Informationsabrufab
schnitt 72 zum Informationsspeicherelement 71 geführt werden.
Dazu werden die Antennenspulen 715 und 723 zunächst ausrei
chend nahe zueinander geführt, und der Schwingkreis 721 des
Informationsabrufabschnitts 72 wird aktiviert, um zu schwin
gen, wodurch hochfrequenter elektrischer Strom zu Antennen
spule 723 übertragen wird. Als Reaktion darauf erzeugt die
Antennenspule 723 Kurzwellen zur Antennenspule 715 des Infor
mationsspeicherelements 71. Dadurch werden die Antennenspulen
723 und 715 elektromagnetisch verbunden, wodurch der hochfre
quente elektrische Strom über die Antennenspule 715 induziert
wird. Nach Umwandlung in der Stromschaltung 712 wird der
elektrische Strom zum Informationsspeicherelement 71 in Form
von Elektrizität geführt. Diese Elektrizität aktiviert die
Steuerschaltung 713, um im Speicher 711 gespeicherte Informa
tionen (z. B. Standortdaten) abzurufen. Danach werden diese
Informationen durch die Modulationsschaltung 714 in hochfre
quenten elektrischen Strom als Darstellung der Informationen
umgewandelt (moduliert) und von der Antennenspule 715 zur An
tennenspule 723 in Funkwellenform gesendet. Die durch die An
tennenspule 723 des Informationsabrufabschnitts 72 empfangene
Funkwelle wird anschließend durch die Demodulationsschaltung
722 zu den aus dem Speicher 711 abgerufenen ursprünglichen
Informationen (z. B. Standortdaten) demoduliert. Danach wer
den die demodulierten Informationen zum Rechner 73 gesendet,
wo die abgerufenen Informationen mit einer vorab im Rechner
gespeicherten Gruppe von Informationen (z. B. über Standorte
von Informationsspeicherelementen entlang von Fahrbahnen)
verglichen und so verarbeitet werden, daß die Informationen
vom Speicher 711 erkannt und zum Erzeugen von Steuersignalen
verwendet werden.
Die Erfindung betrifft die Navigation eines autonomen
Fahrzeugs und löst die Probleme der vorgenannten herkömmli
chen Navigationsverfahren. Eine Aufgabe der Erfindung besteht
darin, die Baukosten von Anlagen für Navigationssysteme zu
senken und dabei für langfristige Zuverlässigkeit des Naviga
tionssystems zu sorgen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, daß sie bei dro
hendem Verlassen einer Route durch ein Fahrzeug einen solchen
Zustand schnell erfaßt und die Fahrzeugabweichung von der
Route verhindert und daß sie zudem Navigationsfehler infolge
von Interferenzen von Navigationsfunkwellen verhindern kann.
Diese Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen fest
gelegten Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß erfolgt die Navigation eines autonomen
Fahrzeugs auf einer Route unter Verwendung der Funktionskon
zepte der Hochfrequenz-Identifizierungsvorrichtung (RFID).
Das Navigationsverfahren der Erfindung weist die folgenden
Schritte auf:
Bereitstellen einer Route für ein Fahrzeug, die mit meh reren Elementen ausgebildet ist, die jeweils dem Informati onsspeicherelement 71 der RFID entsprechen, auf einer Linie auf Fahrbahnen, auf denen das Fahrzeug fährt, wobei jedes der Informationsspeicherelemente einen Speicher 711 hat, der sei ne eigenen Standortinformationen auf der Route vorab spei chert;
Anordnen einer Komponente, die dem Informationsabrufab schnitt 72 der RFID entspricht, am Fahrzeug, so daß bei der Fahrt des Fahrzeugs der Informationsabrufabschnitt 72 nach einander den mehreren Informationsspeicherelementen 71 aus reichend nahe kommt;
Übertragen von Funkwellen zwischen dem Informationsab rufabschnitt 72 und einem Informationsspeicherelement 71;
durch Übertragung der Funkwelle erfolgendes Zuführen von Elektrizität vom Fahrzeug zum entlang der Route plazierten Informationsspeicherelement 71, um das Informationsspeicher element 71 zu aktivieren;
durch den Informationsabrufabschnitt 72 des Fahrzeugs erfolgendes Abrufen der im Informationsspeicherelement ge speicherten Standortinformationen, aus denen die aktuelle Po sition des Fahrzeugs hervorgeht; und
Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Positionsinformationen, um das Fahrzeug auf der Route zu einem Ziel zu leiten.
Bereitstellen einer Route für ein Fahrzeug, die mit meh reren Elementen ausgebildet ist, die jeweils dem Informati onsspeicherelement 71 der RFID entsprechen, auf einer Linie auf Fahrbahnen, auf denen das Fahrzeug fährt, wobei jedes der Informationsspeicherelemente einen Speicher 711 hat, der sei ne eigenen Standortinformationen auf der Route vorab spei chert;
Anordnen einer Komponente, die dem Informationsabrufab schnitt 72 der RFID entspricht, am Fahrzeug, so daß bei der Fahrt des Fahrzeugs der Informationsabrufabschnitt 72 nach einander den mehreren Informationsspeicherelementen 71 aus reichend nahe kommt;
Übertragen von Funkwellen zwischen dem Informationsab rufabschnitt 72 und einem Informationsspeicherelement 71;
durch Übertragung der Funkwelle erfolgendes Zuführen von Elektrizität vom Fahrzeug zum entlang der Route plazierten Informationsspeicherelement 71, um das Informationsspeicher element 71 zu aktivieren;
durch den Informationsabrufabschnitt 72 des Fahrzeugs erfolgendes Abrufen der im Informationsspeicherelement ge speicherten Standortinformationen, aus denen die aktuelle Po sition des Fahrzeugs hervorgeht; und
Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Positionsinformationen, um das Fahrzeug auf der Route zu einem Ziel zu leiten.
Eine weitere von bevorzugten Ausführungsformen der Er
findung betrifft ein Navigationsverfahren zum Navigieren ei
nes autonomen Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Bakentrasse bzw. -linie, die mit mehreren Routenbaken ausgebildet ist, die auf einer Linie entlang einer Fahrbahn plaziert sind, wobei jede Bake auf weist: einen Speicher, der seine eigenen Standortinformatio nen auf der Route eines Fahrzeugs speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Stromschaltung zum Umwandeln der durch die Antenne empfangenen Funkwelle und ih rem Zuführen als Elektrizität; und eine Sende-/Empfangsschal tung mit der Antenne zum Empfangen der Funkwelle, durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Bakenstandortinforma tionen aus dem Speicher und Senden der Bakenstandortinforma tionen durch die Antenne in Form von Funkwellen, wobei die Baken an spezifischen Standorten plaziert sind, die ihren je weiligen Standortinformationen entsprechen;
am Fahrzeug mit Antriebsrädern und einer Lenkeinrichtung zum Steuern seiner Bewegungsrichtung erfolgendes Anordnen ei ner Sende-/Empfangsschaltung mit einer Antenne zum Senden/Empfangen von Funkwellen, zum Senden einer Funkwelle zur Rou tenbake und zum Empfangen einer ihre Standortinformationen enthaltenden Funkwelle, wodurch die aktuellen Positionsinfor mationen des Fahrzeugs von ihr erhalten werden; und einer Stromquelle zum Betreiben der Sende-/Empfangsschaltung, der Antriebsräder und der Lenkeinrichtung zum Steuern einer Bewe gungsrichtung des Fahrzeugs;
weiteres Versehen des Fahrzeugs mit einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken zu einem Ziel vorab gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Vergleich der abgerufenen Fahrzeugpositionsinforma tionen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken;
Steuern der Lenkeinrichtung, um die Bewegungsrichtung auf der Grundlage eines Berechnungsergebnisses zu steuern;
mittels Übertragung der Funkwelle von der Sende-/Emp fangsschaltung des Fahrzeugs nacheinander erfolgendes Zufüh ren von Elektrizität vom Fahrzeug zu den Baken, wenn das Fahrzeug autonom fährt, wodurch gespeicherte Standortinforma tionen aus dem Speicher der Routenbake abgerufen werden;
nacheinander erfolgendes Senden einer die Standortinfor mationen enthaltenden Funkwelle zur Sende-/Empfangsschaltung des Fahrzeugs;
durch die Sende-/Empfangsschaltung des Fahrzeugs erfol gendes Empfangen der die Standortinformationen enthaltenden Funkwelle und Erhalten der aktuellen Fahrzeugpositionsinfor mationen aus ihr;
durch den Rechner erfolgendes Durchführen von Berechnun gen mit einem Vergleich der aktuellen Fahrzeugpositionsinfor mationen mit den Informationen über Standorte der Routenba ken; und
Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses, um der Linie der Rou tenbaken zu folgen, wodurch das autonome Fahrzeug auf der Route zum Ziel geführt wird.
Bereitstellen einer Bakentrasse bzw. -linie, die mit mehreren Routenbaken ausgebildet ist, die auf einer Linie entlang einer Fahrbahn plaziert sind, wobei jede Bake auf weist: einen Speicher, der seine eigenen Standortinformatio nen auf der Route eines Fahrzeugs speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Stromschaltung zum Umwandeln der durch die Antenne empfangenen Funkwelle und ih rem Zuführen als Elektrizität; und eine Sende-/Empfangsschal tung mit der Antenne zum Empfangen der Funkwelle, durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Bakenstandortinforma tionen aus dem Speicher und Senden der Bakenstandortinforma tionen durch die Antenne in Form von Funkwellen, wobei die Baken an spezifischen Standorten plaziert sind, die ihren je weiligen Standortinformationen entsprechen;
am Fahrzeug mit Antriebsrädern und einer Lenkeinrichtung zum Steuern seiner Bewegungsrichtung erfolgendes Anordnen ei ner Sende-/Empfangsschaltung mit einer Antenne zum Senden/Empfangen von Funkwellen, zum Senden einer Funkwelle zur Rou tenbake und zum Empfangen einer ihre Standortinformationen enthaltenden Funkwelle, wodurch die aktuellen Positionsinfor mationen des Fahrzeugs von ihr erhalten werden; und einer Stromquelle zum Betreiben der Sende-/Empfangsschaltung, der Antriebsräder und der Lenkeinrichtung zum Steuern einer Bewe gungsrichtung des Fahrzeugs;
weiteres Versehen des Fahrzeugs mit einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken zu einem Ziel vorab gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Vergleich der abgerufenen Fahrzeugpositionsinforma tionen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken;
Steuern der Lenkeinrichtung, um die Bewegungsrichtung auf der Grundlage eines Berechnungsergebnisses zu steuern;
mittels Übertragung der Funkwelle von der Sende-/Emp fangsschaltung des Fahrzeugs nacheinander erfolgendes Zufüh ren von Elektrizität vom Fahrzeug zu den Baken, wenn das Fahrzeug autonom fährt, wodurch gespeicherte Standortinforma tionen aus dem Speicher der Routenbake abgerufen werden;
nacheinander erfolgendes Senden einer die Standortinfor mationen enthaltenden Funkwelle zur Sende-/Empfangsschaltung des Fahrzeugs;
durch die Sende-/Empfangsschaltung des Fahrzeugs erfol gendes Empfangen der die Standortinformationen enthaltenden Funkwelle und Erhalten der aktuellen Fahrzeugpositionsinfor mationen aus ihr;
durch den Rechner erfolgendes Durchführen von Berechnun gen mit einem Vergleich der aktuellen Fahrzeugpositionsinfor mationen mit den Informationen über Standorte der Routenba ken; und
Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses, um der Linie der Rou tenbaken zu folgen, wodurch das autonome Fahrzeug auf der Route zum Ziel geführt wird.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist
eine Navigationsvorrichtung zum Navigieren eines autonomen
Fahrzeugs mit:
mehreren Routenbaken, wobei jede Bake folgendes auf weist: einen Speicher, der seine eigenen Standortinformatio nen im Hinblick auf eine Route des Fahrzeugs speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Strom schaltung zum Umwandeln der durch die Antenne empfangenen Funkwelle und ihrem Zuführen als Elektrizität; und eine Sen de-/Empfangsschaltung mit einer Antenne zum Empfangen einer Funkwelle und durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Bakenstandortinformationen aus dem Speicher und Senden der Bakenstandortinformationen durch die Antenne in Form von Funkwellen;
einer Routenbakenlinie, die mit den Routenbaken ausge bildet ist, die an spezifischen Standorten entsprechend ihrer jeweiligen Standortinformationen plaziert sind;
einem Fahrzeug mit Antriebsrädern und einer Lenkeinrich tung zum Steuern seiner Bewegungsrichtung;
einer mobilen Sende-/Empfangsschaltung mit einer Funk wellen sendenden/empfangenden Antenne zum Senden und Empfan gen von Funkwellen zu und von den Routenbaken und Abrufen der Bakenstandortinformationen, um eine aktuelle Fahrzeugposition von ihnen zu erhalten;
einer Stromquelle zum Betreiben der mobilen Sende-/Emp fangsschaltung, der Antriebsräder und der Lenkeinrichtung; und
einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken zu einem Ziel gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Vergleich der erhaltenen Fahrzeug positionsinformationen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken, wodurch eine Bewegungsrichtung der Lenkein richtung gesteuert wird, wobei die Navigationsvorrichtung für das autonome Fahrzeug dient, an dem die mobile Sende-/Emp fangsschaltung und die Stromquelle angeordnet sind.
mehreren Routenbaken, wobei jede Bake folgendes auf weist: einen Speicher, der seine eigenen Standortinformatio nen im Hinblick auf eine Route des Fahrzeugs speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Strom schaltung zum Umwandeln der durch die Antenne empfangenen Funkwelle und ihrem Zuführen als Elektrizität; und eine Sen de-/Empfangsschaltung mit einer Antenne zum Empfangen einer Funkwelle und durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Bakenstandortinformationen aus dem Speicher und Senden der Bakenstandortinformationen durch die Antenne in Form von Funkwellen;
einer Routenbakenlinie, die mit den Routenbaken ausge bildet ist, die an spezifischen Standorten entsprechend ihrer jeweiligen Standortinformationen plaziert sind;
einem Fahrzeug mit Antriebsrädern und einer Lenkeinrich tung zum Steuern seiner Bewegungsrichtung;
einer mobilen Sende-/Empfangsschaltung mit einer Funk wellen sendenden/empfangenden Antenne zum Senden und Empfan gen von Funkwellen zu und von den Routenbaken und Abrufen der Bakenstandortinformationen, um eine aktuelle Fahrzeugposition von ihnen zu erhalten;
einer Stromquelle zum Betreiben der mobilen Sende-/Emp fangsschaltung, der Antriebsräder und der Lenkeinrichtung; und
einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken zu einem Ziel gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Vergleich der erhaltenen Fahrzeug positionsinformationen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken, wodurch eine Bewegungsrichtung der Lenkein richtung gesteuert wird, wobei die Navigationsvorrichtung für das autonome Fahrzeug dient, an dem die mobile Sende-/Emp fangsschaltung und die Stromquelle angeordnet sind.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist
ein autonomes Fahrzeug mit einer Navigationsvorrichtung mit:
einer mobilen Sende-/Empfangsschaltung zum Senden einer Funkwelle zu mehreren Routenbaken, wobei jede Routenbake auf weist: einen Speicher, der Standortinformationen über seinen eigenen Standort auf einer Fahrbahn speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Stromschaltung zum Umwandeln der durch die Antenne empfangenen Funkwelle in Elektrizität und ihrem Zuführen als Strom; und eine Sende-/Empfangs schaltung zum Empfangen einer Funkwelle, durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Standortinformationen aus dem Speicher und ihrem Senden durch die Antenne in Form von Funkwellen, wobei die mobile Sende-/Empfangsschaltung zum Empfangen der Funkwelle von der Routenbake und Erhalten der aktuellen Fahrzeugpositionsinformationen daraus dient;
einer Stromquelle, die zum Betreiben der mobilen Sende-/Empfangs schaltung, von Antriebsrädern und einer Lenkeinrich tung des Fahrzeugs zum Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs erforderlich ist; und
einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken auf der Fahrbahn zu einem Ziel gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Vergleich der ak tuellen Fahrzeugpositionsinformationen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken, wodurch die Lenkeinrichtung gesteuert wird.
einer mobilen Sende-/Empfangsschaltung zum Senden einer Funkwelle zu mehreren Routenbaken, wobei jede Routenbake auf weist: einen Speicher, der Standortinformationen über seinen eigenen Standort auf einer Fahrbahn speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Stromschaltung zum Umwandeln der durch die Antenne empfangenen Funkwelle in Elektrizität und ihrem Zuführen als Strom; und eine Sende-/Empfangs schaltung zum Empfangen einer Funkwelle, durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Standortinformationen aus dem Speicher und ihrem Senden durch die Antenne in Form von Funkwellen, wobei die mobile Sende-/Empfangsschaltung zum Empfangen der Funkwelle von der Routenbake und Erhalten der aktuellen Fahrzeugpositionsinformationen daraus dient;
einer Stromquelle, die zum Betreiben der mobilen Sende-/Empfangs schaltung, von Antriebsrädern und einer Lenkeinrich tung des Fahrzeugs zum Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs erforderlich ist; und
einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken auf der Fahrbahn zu einem Ziel gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Vergleich der ak tuellen Fahrzeugpositionsinformationen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken, wodurch die Lenkeinrichtung gesteuert wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine zusammengefaßte Draufsicht auf ein autonomes
Fahrzeug, das mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Navigationsvorrichtung ausgestattet
ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht des autonomen Fahrzeugs von
Fig. 1;
Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Navigations
verfahrensabläufe, die durch die Navigationsvorrichtung des
autonomen Fahrzeugs von Fig. 1 und 2 abgearbeitet werden;
Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Navigations
verfahrensabläufe, die durch eine Navigationsvorrichtung ge
mäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
abgearbeitet werden;
Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung der Navigations
verfahrensabläufe, die durch eine Navigationsvorrichtung ge
mäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
abgearbeitet werden;
Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Navigations
verfahrensabläufe, die durch eine Navigationsvorrichtung ge
mäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
abgearbeitet werden; und
Fig. 7 eine Darstellung des Aufbaus von RFID-Schaltun
gen.
Die oben genannten sowie weitere Aufgaben, Aspekte und
Vorteile gehen aus der nachfolgenden näheren Beschreibung be
vorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der beige
fügten Zeichnungen klarer hervor.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen
beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen gezeigt
sind. Fig. 1 und 2 sind eine Draufsicht bzw. Querschnittsei
tenansicht eines erfindungsgemäßen autonomen Fahrzeugs. In
Fig. 1 und 2 bezeichnen Zahlen A1, A2, A3 . . . An . . . Routen
baken, die in regelmäßigen Abständen entlang von Fahrbahnen
in Innenräumen oder im Freien plaziert sind, die zu einem
Ziel führen. Die Routenbaken sind auf eine Fahrbahnoberfläche
R geklebt oder unterirdisch verlegt. Diese Routenbaken A1,
A2, A3 . . . An . . . sind ähnlich wie das Informationsspeicher
element 71 der anhand von Fig. 7 beschriebenen RFID aufge
baut. Jede Bake ist mit einer integrierten Schaltung verse
hen, die aufweist: einen Speicher 711; eine Stromschaltung
712; eine Sende-/Empfangsschaltung 11a (Steuerschaltung 713
und Modulationsschaltung 714); und eine Antennenspule 715.
Außerdem speichert der Speicher 711 jeder der Baken A1, A2,
A3 . . . An . . . seine eigenen Standortinformationen (Standort
daten) über seine Position (auf der Route).
In Fig. 1 und 2 bezeichnen Zahlen 1 ein Fahrgestell bzw.
einen Wagen, an dem Antriebsräder 2 angeordnet sind, 3 ange
triebene Räder, 4 einen Motor zum Antreiben der Antriebsrä
der, 5 einen Motorantrieb zum Steuern des Motors 4, 6 einen
Lenkmechanismus zum Steuern der Bewegungsrichtung des Wagens
1, 7 eine Steuerung zum Steuern des Lenkmechanismus 6 und 8
eine Stromquelle.
Ferner ist der Wagen 1 ausgerüstet mit einer Wagennavi
gationsvorrichtung B; einem Rechner C; und einer Funkkommuni
kationseinheit 9 zum Kommunizieren mit einem Leitrechner, der
nicht am Wagen 1 angeordnet ist. Der Rechner C speichert In
formationen über Standorte der Routenbaken auf der Route zum
Ziel. Die Wagennavigationsvorrichtung B entspricht dem Infor
mationsabrufabschnitt 72 der anhand von Fig. 7 beschriebenen
RFID. Die Wagennavigationsvorrichtung B weist einen Antennen
abschnitt 10 und eine Sende-/Empfangsschaltung 11 auf. Der
Antennenabschnitt 10 besteht aus zwei KW-Antennenspulen (An
tennen) 101, 102, die benachbart zueinander plaziert sowie
links und rechts in Bewegungsrichtung des Wagens 1 positio
niert sind. Die Sende-/Empfangsschaltung 11 besteht aus zwei
mobilen Sende-/Empfangsschaltungen 111, 112, die mit den KW-
Antennen 101 bzw. 102 verbunden sind.
Fährt der Wagen 1 auf der Route auf der Fahrbahn, kommt
der Antennenabschnitt 10 (die KW-Antennenspulen 101, 102)
nacheinander in die Nähe einer Antennenspule 715 der jeweili
gen Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . . Bei jeder Begegnung
werden Funkwellen zwischen den Mikrowellen-Antennenspulen
101, 102 und der Antennenspule 715 gesendet und empfangen,
wodurch Elektrizität von der Wagennavigationsvorrichtung B
nacheinander zu jeder Routenbake An (71) geführt wird und die
mobilen Sende-/Empfangsschaltungen 111, 112 Standortinforma
tionen abrufen, die im Speicher 711 der Routenbake An (71)
gespeichert sind, d. h. die aktuellen Positionsinformationen
des Wagens 1 (der mobilen Einheit). Danach führt der Rechner
C Berechnungen durch, u. a. einen Vergleich dieser abgerufe
nen Standortinformationen mit seinen eigenen Standortinforma
tionen über Standorte der Routenbaken, und verwendet ein Be
rechnungsergebnis, um den Motorantrieb 5, den Motor 4, die
Steuerung 7 und den Lenkmechanismus 6 zu steuern, wodurch der
Wagen 1 der mit den Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . . gebil
deten Route auf der Fahrbahn folgen kann, was den Wagen 1 au
tonom zum Ziel navigiert. Die Stromquelle 8 dient zur Elek
trizitätsversorgung für verschiedene Komponenten und Vorrich
tungen, u. a. den Motor 4, die Wagennavigationsvorrichtung B,
den Rechner C und die Funkkommunikationseinheit 9, sowie zur
Elektrizitätsversorgung jeder Routenbake An über die Anten
nenspulen 101, 102 (723), 715.
Fig. 3 zeigt das Verfahren, in dem die Antennenspulen
101, 102 des am Wagen 1 angeordneten Antennenabschnitts 10
die im Speicher 711 einer Routenbake An (71) gespeicherten
Standortinformationen über deren Antennenspule 715 abrufen.
In diesem Verfahren kann jede der Antennenspulen 101, 102 des
Antennenabschnitts 10 Informationen innerhalb eines begrenz
ten Bereichs abrufen, der durch ihre Empfindlichkeit festge
legt ist. Beispielsweise können sie in Routenbaken A1 und A2
gespeicherte Standortinformationen innerhalb ihrer kombinier
ten Informationsabrufbereiche (d. h. der Funkwellenempfangs
bereiche) 101s, 102s gemäß Fig. 3 abrufen. Die Antennenspulen
101, 102 sind mit einem kleinen Abstand dazwischen eng neben
einander so angeordnet, daß der Informationsabrufbereich des
Antennenabschnitts 10 aus den Informationsabrufbereichen 101s
und 102s, die separat durch die Antennenspulen 101 bzw. 102
abgedeckt sind, und aus einem überlappenden Informationsab
rufbereich 103s besteht, der durch beide Antennenspulen 101,
102 abgedeckt ist. Deutlich ist, daß Standortinformationen
anderer Routenbaken, die sich außerhalb dieser Informations
abrufbereiche 101s, 102s und 103s befinden, nicht durch den
Antennenabschnitt 10 abgerufen werden können.
Die Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . . sind an jeweiligen
Standorten der Route auf der Fahrbahn zum Ziel plaziert. Emp
fängt eine Routenbake An eine von den Antennenspulen 101, 102
der am Wagen 1 angeordneten Wagennavigationsvorrichtung B ge
sendete Funkwelle, wandelt eine Stromquellenschaltung 712 der
Routenbake An die Funkwelle in Elektrizität um. Die Elektri
zität aktiviert eine Steuerschaltung 713, die die im Speicher
711 gespeicherten Standortinformationen der Routenbake An
ausliest und die Standortinformationen von einer Antennenspu
le 715 in Form von Funkwellen zur Wagennavigationsvorrichtung
B sendet. Wird die gesendete Funkwelle in den Funkwellenemp
fangsbereichen (den Informationsabrufbereichen) der Antennen
spulen 101, 102 der Wagennavigationsvorrichtung B erfaßt, so
werden die Standortinformationen der Routenbake An durch die
Antennenspulen 101, 102 abgerufen. Danach werden diese Stand
ortinformationen vom Rechner C berechnet, und das Berech
nungsergebnis wird zur korrekten Navigation des Wagens 1 zum
Ziel genutzt.
Fährt der Wagen 1 direkt über einer Bakenlinie N, auf
der die Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . . plaziert sind,
sollte jede Routenbake An in den überlappenden Informations
abrufbereich 103s gelangen, der durch beide Antennenspulen
101, 102 abgedeckt ist, so daß beide Antennenspulen 101, 102
die Standortinformationen derselben Routenbake An gleichzei
tig auslesen.
Weicht die Bewegungsrichtung des Wagens 1 von der Baken
linie N, auf der die Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . . pla
ziert sind, nach links ab, gelangt die Routenbake An in den
Informationsabrufbereich 102s, der nur von der Antennenspule
102 abgedeckt ist, wodurch die Standortinformationen der Rou
tenbake An nur durch die Antennenspule 102 abgerufen werden.
Weicht dagegen die Bewegungsrichtung des Wagens 1 von
der Bakenlinie N, auf der die Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . .
plaziert sind, nach rechts ab, gelangt die Routenbake An
in den Informationsabrufbereich 101s, der nur von der Anten
nenspule 101 abgedeckt ist, wodurch die Standortinformationen
der Routenbake An nur durch die Antennenspule 101 abgerufen
werden.
Somit läßt sich eine Abweichung der Fahrtrichtung des
Wagens 1 von einer festgelegten Route anhand des Informati
onsabrufbereichs erfassen, in dem die Bakenstandortinforma
tionen abgerufen werden. Die Steuerung 7 steuert den Lenkme
chanismus 6 so, daß der Wagen 1 wieder auf den richtigen Kurs
gelenkt wird, um den Wagen korrekt und autonom zum Ziel zu
führen. Die Standortinformationen des Ziels und Informationen
über die Standorte aller Routenbaken auf einer Route zum Ziel
können vorab im Rechner C gespeichert sein, der am Wagen 1
angeordnet ist. Bei der Fahrt des Wagens 1 werden die Stand
ortinformationen jeder der Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . .
ausgelesen und mit den Informationen des Rechners C über
Standorte der Routenbaken nacheinander verglichen, wodurch
der Wagen 1 einer Linie der Routenbaken folgen und damit
selbst autonom zum Ziel navigieren kann.
Da in der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungs
form zwei Antennenspulen 101, 102 benachbart zueinander pla
ziert sind, empfängt die eine Funkwellen, die von der anderen
gesendet werden. Daher ist es möglich, daß die Antennenspulen
101, 102 die Standortinformationen einer Routenbake An wegen
Störungen der benachbarten elektrischen Felder nicht korrekt
auslesen, die durch die interferierenden Funkwellen verur
sacht sind. Lösen läßt sich dieses Problem, indem man den An
tennenspulen unterschiedliche Schwingungsfrequenzen zuweist.
Die Interferenz zwischen den Funkwellen läßt sich auch durch
Betreiben der mobilen Sende-/Empfangsschaltungen 111, 112 auf
zeitgestaffelter Grundlage verhindern, um einen gleichzeiti
gen Betrieb der mobilen Sende-/Empfangsschaltungen 111, 112
auszuschließen.
Fig. 4 zeigt einen Wagennavigationsabschnitt der Naviga
tionsvorrichtung für ein autonomes Fahrzeug gemäß einer zwei
ten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Aus
führungsform ist die Wagennavigationsvorrichtung B gemäß Fig. 1
bis 3 zusätzlich zu den Antennenspulen 101, 102 und den mo
bilen Sende-/Empfangsschaltungen 111, 112 mit einer dritten
Antennenspule 104 zwischen den Antennenspulen 101, 102 und
einer mit der dritten Antennenspule 104 verbundenen dritten
mobilen Sende-/Empfangsschaltung (in der Zeichnung nicht ge
zeigt) versehen. Somit haben gemäß Fig. 4 die Antennenspulen
101, 102, 104 Informationsabrufbereiche (Funkwellenempfangs
bereiche) 101s, 102s bzw. 104s. Fährt daher der Wagen 1 di
rekt über der Routenbakenlinie N, auf der die Routenbaken A1,
A2, A3 . . . An . . . plaziert sind, werden die Standortinforma
tionen einer Routenbake An durch die zusätzliche mittlere An
tennenspule 104 abgerufen. Weicht die Bewegungsrichtung des
Wagens 1 von der Routenbakenlinie N, auf der die Routenbaken
A1, A2, A3 . . . An . . . plaziert sind, nach links ab, werden
die Standortinformationen einer Routenbake An durch die An
tennenspule 102 abgerufen, die sich auf der rechten Seite in
Bewegungsrichtung des Wagens befindet. Weicht dagegen die Be
wegungsrichtung des Wagens 1 von der Routenbakenlinie N, auf
der die Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . . plaziert sind, nach
rechts ab, werden die Standortinformationen einer Routenbake
An durch die Antennenspule 101 auf der linken Seite in Bewe
gungsrichtung des Wagens abgerufen. In Abhängigkeit davon,
welche der drei Antennenspulen 101, 102, 104 die Standortin
formationen der Routenbake An abruft, läßt sich so eine Ab
weichung des Wagens 1 von der festgelegten Route erfassen.
Folglich steuert die Steuerung 7 den Lenkmechanismus 6 so,
daß er den Wagen 1 wieder auf den richtigen Kurs lenkt, wo
durch sie den Wagen 1 korrekt und autonom zum Ziel navigiert.
Fig. 5 zeigt einen Wagennavigationsabschnitt der Naviga
tionsvorrichtung für ein autonomes Fahrzeug gemäß einer drit
ten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Wagennavi
gationsvorrichtung B von Fig. 1 bis 3 ist mit einer einzelnen
Antennenspule 101 und einem mit der Antenne verbundenen Sen
der/Empfänger (in der Zeichnung nicht gezeigt) versehen. Wie
ein Pfeil Q darstellt, dreht sich die Antennenspule 101 nach
rechts und links in Bewegungsrichtung des Wagens 1, um die
Standortinformationen von Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . .
abzurufen, die eine Routenbakenlinie N bilden. Weicht daher
die Bewegungsrichtung des Wagens 1 von der Routenbakenlinie
N, auf der die Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . . plaziert
sind, nach rechts oder links ab, werden die Standortinforma
tionen einer Routenbake An durch die Antennenspule 101 abge
rufen, wenn sie sich nach links oder nach rechts dreht. Damit
wird die Abweichung des Wagens 1 von der festgelegten Route
erfaßt. Die Steuerung 7 betätigt den Lenkmechanismus 6, um
den Wagen wieder auf den richtigen Kurs zu lenken und den Wa
gens 1 korrekt und autonom zum Ziel zu navigieren.
Fig. 6 zeigt einen Wagennavigationsabschnitt der Naviga
tionsvorrichtung für ein autonomes Fahrzeug gemäß einer vier
ten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Aus
führungsform sind mehrere Bakenlinien mit Routenbaken A1, A2,
A3 . . . An . . . parallel zueinander entlang einer Fahrbahn an
geordnet, wobei jede Bake ihre eigenen Standortinformationen
speichert (in Fig. 6 sind zwei Linien L, M dargestellt). Eine
einzelne Antennenspule 101 ruft die Standortinformationen
gleichzeitig von den beiden Linien von Routenbaken A1, A2, A3
An . . . ab. Fährt der Wagen 1, wobei beide Routenbakenli
nien L, M mit den Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . . abgeta
stet werden, ruft die Antennenspule 101 die Standortinforma
tionen von Routenbaken beider Bakenlinien L, M ab. Weicht
aber die Bewegungsrichtung des Wagens 1 von den Routenbaken
linien L, M mit den Routenbaken A1, A2, A3 . . . An . . . ab, be
wegt sich die Antennenspule 101 zu dem mit Zahlen 101', 101''
in Fig. 6 bezeichneten Ort und ruft keine Standortinformatio
nen von den Bakenlinien L oder M ab.
Aufgrund der Anzahl von Bakenlinien, von denen die An
tennenspule 101 Standortinformationen abrufen kann, läßt sich
daher eine Abweichung des Wagens 1 von der Fahrbahnroute er
fassen. Die Abweichung kann durch die Steuerung 7 korrigiert
werden, die den Richtungsnavigationsmechanismus 6 so steuert,
daß er den Wagen 1 wieder auf den richtigen Kurs lenkt, und
dadurch den Wagen 1 korrekt und autonom zum Ziel navigiert.
Wie aus den zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungs
formen deutlich wird, ergeben sich gemäß dem Navigationsver
fahren für ein autonomes Fahrzeug, der Navigationsvorrichtung
sowie einem autonomen Fahrzeug mit der Navigationsvorrichtung
der Erfindung verschiedene Vorteile. Zum Beispiel beinhaltet
dieses Navigationsverfahren keine komplexen Bildverarbei
tungs- oder Bildanalysetechniken und erfordert nicht, daß fe
ste Navigationskabel oder -gleise über die gesamten Fahrbah
nen verlegt werden. Daher lassen sich die Kosten für den In
frastrukturaufbau erheblich senken. Da zudem die Erfindung
keine Komponentenmaterialien verwendet, die im Verlauf der
Jahre schnell beeinträchtigt werden, z. B. Bänder, läßt sich
ein sehr zuverlässiger autonomer Navigationsbetrieb langfri
stig aufrechterhalten. Durch Anwendung des RFID-Konzepts in
Routenbaken werden weiterhin Schaltungen zum Abrufen von Ba
kenstandortinformationen automatisch nur aktiviert, wenn das
Fahrzeug vorbeifährt. Daher lassen sich Energieverluste in
der Navigationsanlage in Bereitschaftsperioden erheblich re
duzieren.
Obzwar die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungs
formen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß die
Erfindung mit Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs der
beigefügten Ansprüche praktisch umgesetzt werden kann.
Claims (20)
1. Navigationsverfahren für ein autonomes Fahrzeug mit den
Schritten:
Bereitstellen einer Route für das Fahrzeug, die mit meh reren Informationsspeicherelementen auf einer Linie ent lang von Fahrbahnen ausgebildet ist, auf denen das Fahr zeug fährt, wobei jedes der Informationsspeicherelemente seine eigenen Standortinformationen auf der Route vorab speichert;
Anordnen eines Informationsabrufabschnitts am Fahrzeug, so daß bei der Fahrt des Fahrzeugs der Informationsab rufabschnitt den mehreren Informationsspeicherelementen nacheinander ausreichend nahe kommt;
Übertragen von Funkwellen zwischen dem Informationsab rufabschnitt und einem Informationsspeicherelement; mittels Übertragung der Funkwelle erfolgendes Zuführen von Elektrizität vom Fahrzeug zum entlang der Route pla zierten Informationsspeicherelement, um das Informati onsspeicherelement zu aktivieren;
durch den Informationsabrufabschnitt des Fahrzeugs er folgendes Abrufen der im Informationsspeicherelement ge speicherten Standortinformationen, aus denen die aktuel le Position des Fahrzeugs hervorgeht; und
Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Positionsinformationen, um das Fahrzeug auf der Route zu einem Ziel zu führen.
Bereitstellen einer Route für das Fahrzeug, die mit meh reren Informationsspeicherelementen auf einer Linie ent lang von Fahrbahnen ausgebildet ist, auf denen das Fahr zeug fährt, wobei jedes der Informationsspeicherelemente seine eigenen Standortinformationen auf der Route vorab speichert;
Anordnen eines Informationsabrufabschnitts am Fahrzeug, so daß bei der Fahrt des Fahrzeugs der Informationsab rufabschnitt den mehreren Informationsspeicherelementen nacheinander ausreichend nahe kommt;
Übertragen von Funkwellen zwischen dem Informationsab rufabschnitt und einem Informationsspeicherelement; mittels Übertragung der Funkwelle erfolgendes Zuführen von Elektrizität vom Fahrzeug zum entlang der Route pla zierten Informationsspeicherelement, um das Informati onsspeicherelement zu aktivieren;
durch den Informationsabrufabschnitt des Fahrzeugs er folgendes Abrufen der im Informationsspeicherelement ge speicherten Standortinformationen, aus denen die aktuel le Position des Fahrzeugs hervorgeht; und
Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Positionsinformationen, um das Fahrzeug auf der Route zu einem Ziel zu führen.
2. Navigationsverfahren zum Navigieren eines autonomen
Fahrzeugs, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Bakenlinie, die mit mehreren Routen baken ausgebildet ist, die auf einer Linie entlang von Fahrbahnen plaziert sind, wobei jede Bake aufweist: ei nen Speicher, der seine eigenen Standortinformationen auf der Route eines Fahrzeugs speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Strom schaltung zum Umwandeln einer durch die Antenne empfan genen Funkwelle und ihrem Zuführen als Elektrizität; und eine Sende-/Empfangsschaltung mit der Antenne zum Emp fangen einer Funkwelle, durch die Stromschaltung gespei sten Abrufen der Bakenstandortinformationen aus dem Speicher und Senden der Bakenstandortinformationen durch die Antenne in Form von Funkwellen, wobei die Baken an spezifischen Standorten plaziert sind, die ihren jewei ligen Standortinformationen entsprechen;
am Fahrzeug mit Antriebsrädern und einer Lenkeinrichtung zum Steuern seiner Bewegungsrichtung erfolgendes Anord nen einer Sende-/Empfangsschaltung mit einer Antenne zum Senden/Empfangen von Funkwellen, zum Senden einer Funk welle zur Routenbake und zum Empfangen einer ihre Stand ortinformationen enthaltenden Funkwelle, wodurch die ak tuellen Positionsinformationen des Fahrzeugs von ihr er halten werden; und einer Stromquelle zum Betreiben der Sende-/Empfangsschaltung, der Antriebsräder und der Lenkeinrichtung zum Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs;
weiteres Versehen des Fahrzeugs mit einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken zu ei nem Ziel vorab gespeichert sind, zum Durchführen von Be rechnungen mit einem Vergleich der abgerufenen Fahrzeug positionsinformationen mit den Informationen über Stand orte der Routenbaken;
Steuern der Lenkeinrichtung, um die Bewegungsrichtung auf der Grundlage eines Berechnungsergebnisses zu steu ern;
mittels Übertragung der Funkwelle von der Sende-/Emp fangsschaltung des Fahrzeugs nacheinander erfolgendes Zuführen von Elektrizität vom Fahrzeug zu den Baken, wenn das Fahrzeug autonom fährt, wodurch die gespeicher ten Standortinformationen aus dem Speicher der Routenba ke abgerufen werden;
nacheinander erfolgendes Senden einer die Standortinfor mationen enthaltenden Funkwelle zur Sende-/Empfangs schaltung des Fahrzeugs;
durch die Sende-/Empfangsschaltung des Fahrzeugs erfol gendes Empfangen der die Standortinformationen enthal tenden Funkwelle und Erhalten der aktuellen Fahrzeugpo sitionsinformationen aus ihr;
durch den Rechner erfolgendes Durchführen von Berechnun gen mit einem Vergleich der aktuellen Fahrzeugpositions informationen mit den Informationen über die Standorte der Routenbaken; und
Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses, um der Linie der Routenbaken zu folgen, wodurch das autonome Fahrzeug auf der Route zum Ziel geführt wird.
Bereitstellen einer Bakenlinie, die mit mehreren Routen baken ausgebildet ist, die auf einer Linie entlang von Fahrbahnen plaziert sind, wobei jede Bake aufweist: ei nen Speicher, der seine eigenen Standortinformationen auf der Route eines Fahrzeugs speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Strom schaltung zum Umwandeln einer durch die Antenne empfan genen Funkwelle und ihrem Zuführen als Elektrizität; und eine Sende-/Empfangsschaltung mit der Antenne zum Emp fangen einer Funkwelle, durch die Stromschaltung gespei sten Abrufen der Bakenstandortinformationen aus dem Speicher und Senden der Bakenstandortinformationen durch die Antenne in Form von Funkwellen, wobei die Baken an spezifischen Standorten plaziert sind, die ihren jewei ligen Standortinformationen entsprechen;
am Fahrzeug mit Antriebsrädern und einer Lenkeinrichtung zum Steuern seiner Bewegungsrichtung erfolgendes Anord nen einer Sende-/Empfangsschaltung mit einer Antenne zum Senden/Empfangen von Funkwellen, zum Senden einer Funk welle zur Routenbake und zum Empfangen einer ihre Stand ortinformationen enthaltenden Funkwelle, wodurch die ak tuellen Positionsinformationen des Fahrzeugs von ihr er halten werden; und einer Stromquelle zum Betreiben der Sende-/Empfangsschaltung, der Antriebsräder und der Lenkeinrichtung zum Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs;
weiteres Versehen des Fahrzeugs mit einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken zu ei nem Ziel vorab gespeichert sind, zum Durchführen von Be rechnungen mit einem Vergleich der abgerufenen Fahrzeug positionsinformationen mit den Informationen über Stand orte der Routenbaken;
Steuern der Lenkeinrichtung, um die Bewegungsrichtung auf der Grundlage eines Berechnungsergebnisses zu steu ern;
mittels Übertragung der Funkwelle von der Sende-/Emp fangsschaltung des Fahrzeugs nacheinander erfolgendes Zuführen von Elektrizität vom Fahrzeug zu den Baken, wenn das Fahrzeug autonom fährt, wodurch die gespeicher ten Standortinformationen aus dem Speicher der Routenba ke abgerufen werden;
nacheinander erfolgendes Senden einer die Standortinfor mationen enthaltenden Funkwelle zur Sende-/Empfangs schaltung des Fahrzeugs;
durch die Sende-/Empfangsschaltung des Fahrzeugs erfol gendes Empfangen der die Standortinformationen enthal tenden Funkwelle und Erhalten der aktuellen Fahrzeugpo sitionsinformationen aus ihr;
durch den Rechner erfolgendes Durchführen von Berechnun gen mit einem Vergleich der aktuellen Fahrzeugpositions informationen mit den Informationen über die Standorte der Routenbaken; und
Steuern einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses, um der Linie der Routenbaken zu folgen, wodurch das autonome Fahrzeug auf der Route zum Ziel geführt wird.
3. Navigationsverfahren für ein autonomes Fahrzeug nach An
spruch 2, wobei das Fahrzeug eine einzelne mobile Sen
de-/Empfangsschaltung mit einer Antenne zum Empfangen
einer Funkwelle von einer Routenbake hat; und
die Antenne nach rechts und links in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gedreht wird, wodurch die Funkwelle von der Routenbake erfaßt wird.
die Antenne nach rechts und links in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gedreht wird, wodurch die Funkwelle von der Routenbake erfaßt wird.
4. Navigationsverfahren für ein autonomes Fahrzeug nach An
spruch 2 oder 3, wobei zwei Linien vorhanden sind, die
jeweils mit den Baken ausgebildet und parallel zueinan
der plaziert sind;
wobei das Fahrzeug eine einzelne mobile Sende-/Empfangs schaltung mit einer Antenne zum Empfangen einer Funkwel le von einer Routenbake hat; und
aufgrund einer Phase der einzelnen Sende-/Empfangsschal tung, in der die Funkwelle von einer Routenbake empfan gen wird, die aktuelle Position des Fahrzeugs und seine Bewegungsrichtung erfaßt werden.
wobei das Fahrzeug eine einzelne mobile Sende-/Empfangs schaltung mit einer Antenne zum Empfangen einer Funkwel le von einer Routenbake hat; und
aufgrund einer Phase der einzelnen Sende-/Empfangsschal tung, in der die Funkwelle von einer Routenbake empfan gen wird, die aktuelle Position des Fahrzeugs und seine Bewegungsrichtung erfaßt werden.
5. Navigationsverfahren für ein autonomes Fahrzeug nach An
spruch 2, wobei mehrere Sende-/Empfangsschaltungen vor
handen sind, wobei jede Schaltung eine Antenne zum Emp
fangen einer Funkwelle von einer Routenbake aufweist;
und
aufgrund von Phasen jeweiliger Sende-/Empfangsschaltun gen, in denen die Funkwelle von einer Routenbake empfan gen wird, die aktuelle Position des Fahrzeugs und seine Bewegungsrichtung erfaßt werden.
aufgrund von Phasen jeweiliger Sende-/Empfangsschaltun gen, in denen die Funkwelle von einer Routenbake empfan gen wird, die aktuelle Position des Fahrzeugs und seine Bewegungsrichtung erfaßt werden.
6. Navigationsverfahren für ein autonomes Fahrzeug nach An
spruch 5, wobei eine einzelne, mit Routenbaken ausgebil
dete Linie vorhanden ist, das Fahrzeug zwei Sende-/Emp
fangsschaltungen hat, wobei jede Schaltung eine Antenne
zum Empfangen einer Funkwelle von einer Routenbake auf
weist, und aufgrund von Phasen der beiden Sende-/Emp
fangsschaltungen, in denen die Funkwelle von jeder Rou
tenbake empfangen wird, die aktuelle Position des Fahr
zeugs und seine Bewegungsrichtung erfaßt werden.
7. Navigationsverfahren für ein autonomes Fahrzeug nach An
spruch 5 oder 6, wobei den mehreren Sende-/Empfangs
schaltungen jeweils unterschiedliche Schwingungsfrequen
zen zugewiesen sind, wobei jede Schaltung eine Antenne
zum Empfangen einer Funkwelle von einer Routenbake auf
weist, so daß Funkwelleninterferenz zwischen den mehre
ren Sende-/Empfangsschaltungen verhindert ist.
8. Navigationsverfahren für ein autonomes Fahrzeug nach An
spruch 5 oder 6, wobei die mehreren Sende-/Empfangs
schaltungen auf zeitgestaffelter Grundlage betrieben
werden, um einen gleichzeitigen Betrieb der Sende-/Emp
fangsschaltungen auszuschließen, so daß Funkwelleninter
ferenz zwischen den mehreren Sende-/Empfangsschaltungen
verhindert ist.
9. Navigationsvorrichtung für ein autonomes Fahrzeug mit:
mehreren Routenbaken, wobei jede Bake aufweist: einen Speicher, der seine eigenen Standortinformationen im Hinblick auf eine Route des Fahrzeugs speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Stromschaltung zum Umwandeln der durch die Antenne emp fangenen Funkwelle und ihrem Zuführen als Elektrizität;
und eine Sende-/Empfangsschaltung mit einer Antenne zum Empfangen einer Funkwelle, zum durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Bakenstandortinformationen aus dem Speicher und zum Senden der Bakenstandortinformatio nen durch die Antenne in Form von Funkwellen;
einer Routenbakenlinie, die mit den Routenbaken ausge bildet ist, die an spezifischen Standorten entsprechend ihrer jeweiligen Standortinformationen plaziert sind;
einem Fahrzeug mit Antriebsrädern und einer Lenkeinrich tung zum Steuern seiner Bewegungsrichtung;
einer mobilen Sende-/Empfangsschaltung mit einer Funk wellen sendenden/empfangenden Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen zu und von den Routenbaken und Abrufen der Bakenstandortinförmationen, um eine aktuelle Fahrzeugposition von ihnen zu erhalten;
einer Stromquelle zum Betreiben der mobilen Sende-/Emp fangsschaltung, der Antriebsräder und der Lenkeinrich tung; und
einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Baken zu einem Ziel gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Vergleich der erhaltenen Fahrzeugpositionsinformationen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken, wodurch eine Bewegungs richtung der Lenkeinrichtung gesteuert wird, wobei die Navigationsvorrichtung für das autonome Fahrzeug dient, wobei die mobile Sende-/Empfangsschaltung und die Strom quelle daran angeordnet sind.
mehreren Routenbaken, wobei jede Bake aufweist: einen Speicher, der seine eigenen Standortinformationen im Hinblick auf eine Route des Fahrzeugs speichert; eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Stromschaltung zum Umwandeln der durch die Antenne emp fangenen Funkwelle und ihrem Zuführen als Elektrizität;
und eine Sende-/Empfangsschaltung mit einer Antenne zum Empfangen einer Funkwelle, zum durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Bakenstandortinformationen aus dem Speicher und zum Senden der Bakenstandortinformatio nen durch die Antenne in Form von Funkwellen;
einer Routenbakenlinie, die mit den Routenbaken ausge bildet ist, die an spezifischen Standorten entsprechend ihrer jeweiligen Standortinformationen plaziert sind;
einem Fahrzeug mit Antriebsrädern und einer Lenkeinrich tung zum Steuern seiner Bewegungsrichtung;
einer mobilen Sende-/Empfangsschaltung mit einer Funk wellen sendenden/empfangenden Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen zu und von den Routenbaken und Abrufen der Bakenstandortinförmationen, um eine aktuelle Fahrzeugposition von ihnen zu erhalten;
einer Stromquelle zum Betreiben der mobilen Sende-/Emp fangsschaltung, der Antriebsräder und der Lenkeinrich tung; und
einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Baken zu einem Ziel gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Vergleich der erhaltenen Fahrzeugpositionsinformationen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken, wodurch eine Bewegungs richtung der Lenkeinrichtung gesteuert wird, wobei die Navigationsvorrichtung für das autonome Fahrzeug dient, wobei die mobile Sende-/Empfangsschaltung und die Strom quelle daran angeordnet sind.
10. Navigationsvorrichtung für ein autonomes Fahrzeug nach
Anspruch 9, wobei
eine einzelne mobile Sende-/Empfangsschaltung vorhanden
ist, auf der eine Antenne so gestützt wird, daß sie sich
nach rechts und links in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs
dreht.
11. Navigationsvorrichtung für ein autonomes Fahrzeug nach
Anspruch 9 oder 10, wobei
zwei zueinander parallel plazierte Bakenlinien vorhanden
sind, jede Linie mit den Routenbaken ausgebildet ist und
eine einzelne mobile Sende-/Empfangsschaltung vorhanden
ist.
12. Navigationsvorrichtung für ein autonomes Fahrzeug nach
Anspruch 9, wobei mehrere mobile Sende-/Empfangsschal
tungen vorhanden sind.
13. Navigationsvorrichtung für ein autonomes Fahrzeug nach
Anspruch 9 oder 12, wobei eine einzelne Bakenlinie vor
handen ist, die mit den Routenbaken ausgebildet ist; und
zwei mobile Sende-/Empfangsschaltungen vorhanden sind.
14. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei
den mehreren mobilen Sende-/Empfangsschaltungen jeweils
unterschiedliche Schwingungsfrequenzen zugewiesen sind.
15. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei
die mehreren Sende-/Empfangsschaltungen auf zeitgestaf
felter Grundlage betrieben werden, um einen gleichzeiti
gen Betrieb der Sende-/Empfangsschaltungen auszuschlie
ßen.
16. Autonomes Fahrzeug mit einer Navigationsvorrichtung mit:
einer mobilen Sende-/Empfangsschaltung zum Senden einer Funkwelle zu mehreren Routenbaken, wobei jede Routenbake aufweist: einen Speicher, der Standortinformationen über seinen eigenen Standort auf einer Fahrbahn speichert;
eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Stromschaltung zum Umwandeln der durch die Antenne empfangenen Funkwelle in Elektrizität und ihrem Zuführen als Elektrizität; und eine Sende-/Empfangsschaltung zum Empfangen einer Funkwelle und durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Standortinformationen aus dem Speicher und ihrem Senden durch die Antenne in Form von Funkwellen, wobei die mobile Sende-/Empfangsschaltung zum Empfangen der Funkwelle von der Routenbake und Er halten der aktuellen Fahrzeugpositionsinformationen dar aus dient;
einer Stromquelle, die zum Betreiben der mobilen Sende-/Empfangs schaltung, von Antriebsrädern und einer Lenkein richtung des Fahrzeugs zum Steuern einer Bewegungsrich tung des Fahrzeugs erforderlich ist; und
einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken auf der Fahrbahn zu einem Ziel gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Ver gleich der aktuellen Fahrzeugpositionsinformationen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken, wo durch die Lenkeinrichtung gesteuert wird.
einer mobilen Sende-/Empfangsschaltung zum Senden einer Funkwelle zu mehreren Routenbaken, wobei jede Routenbake aufweist: einen Speicher, der Standortinformationen über seinen eigenen Standort auf einer Fahrbahn speichert;
eine Antenne zum Senden und Empfangen von Funkwellen; eine Stromschaltung zum Umwandeln der durch die Antenne empfangenen Funkwelle in Elektrizität und ihrem Zuführen als Elektrizität; und eine Sende-/Empfangsschaltung zum Empfangen einer Funkwelle und durch die Stromschaltung gespeisten Abrufen der Standortinformationen aus dem Speicher und ihrem Senden durch die Antenne in Form von Funkwellen, wobei die mobile Sende-/Empfangsschaltung zum Empfangen der Funkwelle von der Routenbake und Er halten der aktuellen Fahrzeugpositionsinformationen dar aus dient;
einer Stromquelle, die zum Betreiben der mobilen Sende-/Empfangs schaltung, von Antriebsrädern und einer Lenkein richtung des Fahrzeugs zum Steuern einer Bewegungsrich tung des Fahrzeugs erforderlich ist; und
einem Rechner, in dem Informationen über Standorte der Routenbaken auf der Fahrbahn zu einem Ziel gespeichert sind, zum Durchführen von Berechnungen mit einem Ver gleich der aktuellen Fahrzeugpositionsinformationen mit den Informationen über Standorte der Routenbaken, wo durch die Lenkeinrichtung gesteuert wird.
17. Mit einer Navigationsvorrichtung versehenes autonomes
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei
die Navigationsvorrichtung mit einer einzelnen mobilen
Sende-/Empfangsschaltung versehen ist und eine Antenne
der mobilen Sende-/Empfangsschaltung so gestützt wird,
daß sich die Antenne nach rechts und links in Bewegungs
richtung des Fahrzeugs dreht.
18. Mit einer Navigationsvorrichtung versehenes autonomes
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei die Navigationsvorrich
tung mit mehreren mobilen Sende-/Empfangsschaltungen
versehen ist.
19. Mit einer Navigationsvorrichtung versehenes autonomes
Fahrzeug nach Anspruch 18, wobei den mehreren mobilen
Sende-/Empfangsschaltungen jeweils unterschiedliche
Schwingungsfrequenzen zugewiesen sind.
20. Mit einer Navigationsvorrichtung versehenes autonomes
Fahrzeug nach Anspruch 18, wobei die mehreren Sende-/Empfangs
schaltungen auf zeitgestaffelter Grundlage be
trieben werden, um einen gleichzeitigen Betrieb der Sen
de-/Empfangsschaltungen auszuschließen.
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