DE102005058628A1 - Navigation system for e.g. lorry, has evaluation unit provided for combining position data sets of vehicle, where combination includes comparison of two data sets for verification and/or determination of result-position data set - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Navigationssystem sowie ein entsprechendes Verfahren für ein Mobil mit N unabhängigen Sensoreinrichtungen zur Bestimmung von N unabhängigen Ortsdatensätzen des Mobils in einem Weltkoordinatensystem und mit einer Auswerteeinrichtung, die programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zur Verknüpfung der N Ortsdatensätze des Mobils zur Bildung eines Ergebnis-Ortsdatensatzes ausgebildet ist.The The invention relates to a navigation system and a corresponding Procedure for a mobile with N independent Sensor devices for determining N independent location data sets of Mobils in a world coordinate system and with an evaluation device, the program technology and / or circuitry for linking the N place records the mobile is trained to form a result location record is.
Für Fahrzeuge und mobile Systeme sind eine Vielzahl von Lösungen für Fahrerassistenzsysteme und sogar für autonome Fahrsysteme bekannt. Übliche Vorrichtungen verwenden GPS-Systeme, Transponder-IDs oder andere Sensoriksysteme zur Positionsbestimmung und/oder zur Kollisionsvermeidung mit anderen Fahrzeugen.For vehicles and mobile systems are a variety of solutions for driver assistance systems and even for autonomous driving systems known. usual Devices use GPS systems, transponder IDs or others Sensor systems for position determination and / or collision avoidance with other vehicles.
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Die
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe ist es, die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zu verbessern, insbesondere soll für mobile und sich autonom und/oder assistiert frei bewegende Systeme eine Lösung zur verlässlichen Positionsbestimmung gefunden werden.The The object underlying the invention is the known devices and to improve procedures, in particular intended for mobile and autonomous and / or Free-moving systems assist a solution to reliable Position determination can be found.
Diese Aufgabe wird durch ein Navigationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte und/oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.These Task is achieved by a navigation system with the features of the claim 1 and solved by a method having the features of claim 18. The under claims relate to advantageous and / or preferred embodiments of the invention.
Der erfindungsgemäße Gegenstand kann generell für jegliche Mobile, also mobile Systeme oder Objekte, eingesetzt werden, z.B. für Lastkraftwagen, Busse oder Personenkraft wagen. Insbesondere ist das Navigationssystem für Autonomie- und/oder Assistenzfunktionen bei Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, für Rangier- oder Andockfunktionen für Lastkraftwagen, Lastkraftwagen mit Auflieger (Sattelzug) oder Lastkraftwagen mit Anhänger (Gliederzug) einsetzbar. Bevorzugt wird das Navigationssystem auf Betriebshöfen oder Werksgeländen verwendet.Of the inventive object can generally for any mobile, mobile systems or objects are used, e.g. For Trucks, buses or passenger cars. In particular the navigation system for Autonomy and / or Assistance functions in vehicles, in particular commercial vehicles, for shunting or docking functions for Lorries, lorries with semi-trailers (lorry) or lorries with trailer (Articulated train) can be used. Preferably, the navigation system is on depots or factory premises used.
Das Navigationssystem weist N, also eine natürliche Anzahl, von Sensoreinrichtungen auf, wobei jede Sensoreinrichtung unabhängig von einer anderen Sensoreinrichtung als Einrichtung zur Positionsermittlung der eigenen Position und/oder der Position des Mobils ausgebildet ist. Auf Basis der Positionsbestimmung sind Ortsdatensätze des Mobils bestimmbar. Jede der N Sensoreinrichtungen ist zur Bestimmung eines Ortsdatensatzes ausgebildet, wobei N unabhängige und/oder unabhängig ermittelte Ortsdatensätze bestimmbar sind. Die Ortsdatensätze beschreiben die Lage des Mobils in einem Weltkoordinatensystem, welches insbesondere als stationäres Koordinatensystem ausgebildet ist.The Navigation system has N, ie a natural number of sensor devices each sensor device being independent of another sensor device as a device for determining the position of the own position and / or the position of the mobile is formed. Based on the position determination are place records of the mobile determinable. Each of the N sensor devices is for determination a location data set formed, where N independent and / or independently determined Place records are determinable. The location records describe the location of the mobile in a world coordinate system, which in particular as a stationary coordinate system is trained.
Die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, um die N Ortsdatensätze miteinander zu verknüpfen, insbesondere derart dass jeder Ortsdatensatz bei der Verknüpfung vorzugsweise quantitativ bewertet wird, und um einen Ergebnis-Ortsdatensatz zu erstellen. Der Ergebnis-Ortsdatensatz beschreibt insbesondere die tatsächliche oder die wahrscheinlichste Lage des Mobils in dem Weltkoordinatensystem.The Evaluation device is designed to the N local data sets with each other to link, in particular such that each location record preferably is in the link is evaluated quantitatively, and to a result location record create. The result location record describes in particular the actual or the most likely location of the mobile in the world coordinate system.
Erfindungsgemäß umfasst die Verknüpfung ergänzend einen Vergleich von mindestens zwei aus den N Ortsdatensätzen zur Verifizierung und/oder Ermittlung des Ergebnis-Ortsdatensatzes. Bevorzugt wird der Vergleich in einer echten Teilmenge aller N Ortsdatensätze durchgeführt, wobei die Teil menge eine Anzahl und/oder Mächtigkeit kleiner als N von Ortsdatensätzen aufweist. Bevorzugt weist die Teilmenge mindestens zwei der N Ortsdatensätze auf. Der Vergleich ist also vorzugsweise als ein mindestens zweifacher unabhängiger, also ein 2-aus-N, Vergleich ausgebildet.According to the invention the link in addition one Comparison of at least two of the N location records for Verification and / or determination of the result location record. Preferably, the comparison is carried out in a real subset of all N local data sets, wherein the subset has a number and / or thickness less than N of location records. The subset preferably has at least two of the N location data sets. Of the Comparison is therefore preferably as at least two times more independent, So a 2-out-N, comparison formed.
Insbesondere besteht die erfindungemäße Lösung darin, N aber mindestens zwei, unabhängige Einrichtungen zur Positionsbestimmung, also Sensoreinrichtungen, z.B. Antennen oder Sensoren, so am Fahrzeug insbesondere räumlich getrennt anzuordnen, dass diese unabhängig voneinander (aktiv oder passiv) Signale der Umgebung aufnehmen und ihre eigene Position bestimmen. Auf diese Weise werden die Positionen der Koordinatensysteme der Sensoreinrichtungen in dem Weltkoordinatensystem erfasst. Über Ausnutzung der Kenntnis der relativen Lagen der Koordinatensysteme der Sensoreinrichtungen einerseits und dem Fahrzeugkoordinatensystem andererseits wird sensoreinrichtungsspezifisch jeweils die Lage des Fahrzeugkoordinatensystems in Bezug zum Weltkoordinatensystem ermittelt. Durch mindestens zweifachen unabhängigen Vergleich der auf diese Weise unabhängig ermittelten Fahrzeugpositionen und bei ausreichend genauer Übereinstimmung der mindestens zwei Positionsergebnisse wird von einer verlässlichen Positionsbestimmung ausgegangen. Es handelt sich mit anderen Worten um eine diversitär und/oder redundante Bestimmung der Fahrzeugposition im Weltkoordinatensystem.In particular, the solution according to the invention consists in arranging N, but at least two independent devices for position determination, that is to say sensor devices, eg antennas or sensors, so as to be spatially separated on the vehicle such that they are independent of one another (active or non-stationary) passive) pick up signals from the environment and determine their own position. In this way, the positions of the coordinate systems of the sensor devices in the world coordinate system are detected. By utilizing the knowledge of the relative positions of the coordinate systems of the sensor devices on the one hand and the vehicle coordinate system on the other hand, the position of the vehicle coordinate system with respect to the world coordinate system is determined in each case in a sensor device-specific manner. By at least two independent comparison of independently determined in this way vehicle positions and sufficiently accurate match the at least two position results is based on a reliable position determination. In other words, it is a diversified and / or redundant determination of the vehicle position in the world coordinate system.
Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zu Grunde, dass bislang keine Lösung für eine tatsächlich verlässliche Positionsbestimmung eines mobilen, sich autonom oder assistiert frei bewegenden Systems existiert.Of the Invention is the consideration reason that so far no solution for one indeed reliable Positioning a mobile, becoming autonomous or assisted freely moving system exists.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ortsdatensätze jeweils Ortsinformationen des Mobils und dessen Ausrichtung in Weltkoordinaten umfassen. Vorzugsweise ist jeder der N Ortsdatensätze in der Datenstruktur identisch aufgebaut.It is preferably provided that the location records each location information of the mobile and its orientation in world coordinates. Preferably is each of the N place records structured identically in the data structure.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Sensoreinrichtungen zur aktiven und/oder passiven Aufnahme von Signalen aus der Umgebung ausgebildet, wobei eine passive Aufnahme von Signalen vorzugsweise als Empfangsbetrieb und eine aktive Aufnahme als Sende- und Empfangsbetrieb ausgebildet sind. Im einfachsten Fall umfassen die Sensoreinrichtungen unabhängige Antennen/Empfängerkombinationen, die unabhängig Positionssignale von geeigneten Sendern empfangen und daraus die eigene Position berechnen. Beispiele hierfür sind GPS, DGPS oder das sogenannte Laser-GPS, wobei mehrere fest installierte Laser-Sender in der Umgebung, beispielsweise in einem Betriebshof oder Werksgelände, installiert werden und ständig Signale senden.at A preferred embodiment of the invention are the sensor devices for active and / or passive recording of signals from the environment formed, wherein a passive recording of signals preferably as receive mode and active recording as transmit and receive operation are formed. In the simplest case, the sensor devices comprise independent Antenna / receiver combinations, the independent Receive position signals from suitable transmitters and from the calculate your own position. Examples are GPS, DGPS or the so-called Laser GPS, with several permanently installed laser transmitters in the area, For example, in a depot or factory premises, installed be and constantly Send signals.
Alternativ sind die Sensoreinrichtungen ausgebildet, um unabhängig Merkmale der Umgebung zu erfassen, mit Merkmalen einer Karte zu vergleichen, deren Position zur Sensoreinrichtung zu vermessen und daraus die Position des Fahrzeugs in Weltkoordinaten zu bestimmen. Die Merkmale können als natürliche Merkmale oder auch als künstliche Merkmale wie z.B. Reflektormarken ausgebildet sein.alternative The sensor devices are designed to be independent of features to capture the environment, to compare with characteristics of a map, to measure their position to the sensor device and from the Determine position of the vehicle in world coordinates. The characteristics can as natural Characteristics or as artificial features such as. Reflector marks be formed.
Bevorzugt sind die Sensoreinrichtungen als Kollisionssensoren ausgebildet, die in dem Mobil vorgesehen sind und auf diese Weise doppelt genutzt werden können. Alternativ oder ergänzend sind die Sensoreinrichtungen jeweils als ein Lasermesssystem ausgebildet, die unabhängig und parallel als Multifunktionssensoren, z.B. als Umgebungssensoren und Kollisionssensoren zur fahrzeugbezogenen Hinderniserkennung, Winkelmessung oder ähnlichem, arbeiten.Prefers the sensor devices are designed as collision sensors, which are provided in the mobile and are used in this way twice can. Alternative or supplementary the sensor devices are each designed as a laser measuring system, the independent and in parallel as multifunctional sensors, e.g. as environmental sensors and Collision sensors for vehicle-related obstacle detection, angle measurement or similar, work.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens eine der Sensoreinrichtungen als eine Gruppe von mindestens zwei Sensorsystemen ausgebildet. Diese gruppenweise Kombination von Sensorsystemen weist bevorzugt ein Sensorsystem für die globale Positionsbestimmung und ein weiteres Sensorsystem für die lokale Verfeinerung der Positionsbestimmungen auf. Ein mit einer Kombination von Sensorsystemen als Sensoreinrichtung bestimmter Ortsdatensatz wird analog wie ein Ortsdatensatz einer anderen Sensoreinrichtung behandelt, insbesondere wird der Ortsdatensatz mit den Ortsdatensätzen der N-1 weiteren Sensoreinrichtungen verknüpft.at An advantageous development is at least one of the sensor devices as a group of at least two sensor systems. This groupwise combination of sensor systems is preferred a sensor system for the global positioning and another sensor system for the local Refinement of the position determinations. One with a combination of sensor systems as a sensor device specific location record becomes analogous to a location record of another sensor device In particular, the location record with the location records of the N-1 other sensor devices connected.
Besonders bevorzugt ist eine gruppenweise Kombination eines Ortungsempfängers, insbesondere eines GPS-Empfängers, mit einem Lasermesssystem. Bei dieser Kombination ist das Navigationssystem insbesondere pro Gruppe so ausgebildet, dass die Grobbestimmung der Position über den Ortungsempfänger und die Feinbestimmung der Position über mindestens einen Lasersensor beispielsweise mittels künstlicher Reflektormarken und/oder aus der Bestimmung natürlicher Landmarken oder Raumkonturen erfolgt. Auf diese Weise wird eine kostengünstige, zentimeter-genaue und sichere Positionsbestimmung ermöglicht.Especially preferred is a group-wise combination of a tracking receiver, in particular a GPS receiver, with a laser measuring system. In this combination is the navigation system in particular per group designed so that the coarse determination the position over the locator and the fine determination of the position via at least one laser sensor for example by means of artificial Reflective marks and / or from the determination of natural landmarks or contours he follows. In this way, a cost-effective, centimeter-accurate and secure position determination allows.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung umfassen die Sensoreinrichtungen und/oder umfasst die Kombination von Sensorsystemen ein Sensorsystem mit einer Empfangseinrichtung für lokale Positionssignale, mit der Signale von lokalen Positionssendern empfangen werden können (DGPS-Ergänzung). Die genannten lokalen Positionssender werden beispielsweise entlang von insbesondere kritischen Fahrwegen oder Fahrflächen (Kreuzungen, Rangierflächen, automatisierte Betriebshöfe etc.) installiert. Diese Weiterbildung führt zu einer höheren Sicherheit bzw. erlaubt eine höhere Geschwindigkeit des Mobils bei unverminderter Fahrsicherheit.at In a preferred development, the sensor devices comprise and / or the combination of sensor systems comprises a sensor system with a receiving device for local position signals used to receive signals from local position transmitters can be (DGPS supplement). The said local position transmitters are, for example, along particularly critical roads or driving surfaces (intersections, maneuvering, automated depots etc.) installed. This training leads to a higher level of security or allows a higher Speed of the vehicle with undiminished driving safety.
Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, so dass die Verifizierung und/oder Bestimmung des Ergebnis-Ortsdatensatzes durch Mehrheitsauswahl und/oder Abstimmung insbesondere innerhalb der Teilmenge erfolgt. Die verlässliche Positionsbestimmung wird also durch ein unabhängiges Voting von unabhängig ermittelten Positionsergebnissen und/oder Ortsdatensätzen realisiert. Diese Ausbildung liegt der Vorteil zu Grunde, dass auf Grund der diversitären, unabhängigen Positionsbestimmung mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden kann, dass wenn mindestens zwei unabhängig und ausreichend genau ermittelte Positionswerte auch ausreichend genau übereinstimmen, diese Positionswerte mit hoher Wahrscheinlichkeit den tatsächlichen Positionswerten entsprechen. Ausreichend gute Übereinstimmung liegt beispielsweise vor, wenn der Unterschied zwischen den ermittelten Positionswerten in der Größenordnung der Sensorungenauigkeit liegt.Preferably, the evaluation device is designed so that the verification and / or determination of the result location data set by majority vote and / or vote takes place in particular within the subset. The reliable position determination is thus realized by an independent voting of independently determined position results and / or location records. This training is based on the advantage that due to the diverse, independent Positionsbe It can be assumed with very high probability that if at least two independently and sufficiently accurately determined position values also agree sufficiently precisely, these position values with high probability correspond to the actual position values. Sufficient good match exists, for example, if the difference between the determined position values is on the order of magnitude of the sensor inaccuracy.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung realisiert, so dass mehrere Teilmengen gebildet werden und die als jeweiliges Gesamtergebnis ermittelten Positionswerte der einzelnen Teilmengen in eine geordnete Reihenfolge gebracht werden (Ranking). Die Ordnung der Reihenfolge wird bevorzugt durch die Unterschiede zwischen den Positionswerten in einer Teilmenge bestimmt, wobei der Teilmenge mit den geringsten Unterschieden und/oder dem wahrscheinlichsten Positionsergebnis der vorderste Platz in der Reihenfolge zugeordnet wird.at a preferred embodiment the evaluation device is realized, so that several subsets are formed and determined as the respective overall result Position values of the individual subsets are brought into an ordered sequence be (ranking). The order of the order is preferred the differences between the position values in a subset determined, wherein the subset with the least differences and / or the most likely position result the foremost place in is assigned to the order.
Bei einer Weiterbildung des Navigationssystems ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, so dass das Voting, also die Mehrheitsauswahl und/oder Abstimmung und/oder der Vergleich, in mehreren, insbesondere zwei Ebenen, erfolgt, wobei in einer ersten Ebene ein Voting für eine globale, insbesondere grobe Positionsbestimmung und in einer zweiten Ebene eine lokale, insbesondere feine Positionsbestimmung erfolgt. Umgesetzt wird dies beispielsweise, indem A mindestens jedoch zwei globale Positionssignale und B mindestens jedoch zwei lokale Positionssignale ermittelt werden und ein Zwei-Ebenen-Voring mit einem 2-aus-A-Voting für die grobe, aber verlässliche Positionsbestimmung zur Bestimmung eines Umgebungs- oder Kartenkontextes und darauf aufbauend im lokalen Kartenkontext ein 2-aus-B-Voting für die letztlich genau verlässliche Positionsbestimmung erfolgt. Bevorzugt werden als A Sensoreinrichtungen GPS/DGPS-Empfänger und als B Sensoreinrichtungen Lasersensoren eingesetzt.at a development of the navigation system is the evaluation trained so that the voting, so the majority vote and / or vote and / or the comparison, in several, in particular two levels, takes place, wherein in a first level a voting for a global, in particular rough position determination and in a second level a local, in particular fine positioning is carried out. This is implemented for example, by giving A at least two global position signals and B, however, at least two local position signals are detected and a two-level Voring with a 2-out-of-a-voting for the rough, but reliable Position determination for determining an environment or map context and building on this in the local map context a 2-out-of-B voting for the Ultimately, exactly reliable position determination he follows. Are preferred as A sensor devices GPS / DGPS receiver and as B sensor devices laser sensors used.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Navigationssystems ist die Auswerteeinrichtung zur Überprüfung von positions- und/oder ortsbezogenen Vorgaben in Bezug auf den Ergebnis-Ortsdatensatz ausgebildet. Derartige Vorgaben sind insbesondere als Attribute zu geometrischen Beschreibungen der Umgebung in Weltkoordinaten hinterlegt. Beispielsweise sind die geometrischen Beschreibungen mit den Attributen als Punkte, Linien, Trajektorien, Fahrspuren, Polygone, Fahrwege, Begrenzungen, virtuelle Wände, Fahrflächen, -räume, Polyeder mit Vorgaben hinterlegt.at an advantageous development of the navigation system is the Evaluation device for checking position and / or location-related defaults with respect to the result location record formed. Such specifications are especially as attributes to geometric Descriptions of the environment deposited in world coordinates. For example are the geometric descriptions with the attributes as points, Lines, trajectories, lanes, polygons, driveways, boundaries, virtual walls, Runway, -spaces Polyhedra with specifications deposited.
Bei der Überprüfung der Vorgaben wird vorzugsweise neben der Mobilposition und der -ausrichtung die Mobilkonfiguration, also die räumliche Abmessung des Mobils und die Fahrgeometrie, sowie optional ein definierbarer Sicherheitsabstand um das Mobil berücksichtigt.at the review of Preferences will preferably be in addition to the mobile position and orientation the mobile configuration, ie the spatial dimension of the mobile and the driving geometry, as well as optionally a definable safety distance considered for the mobile.
Auf Basis der Ergebnisse der überprüften positionsbezogenen Vorgaben werden bevorzugt Sollwerte für die Ansteuerung des Mobils und/oder Warnhinweise für einen Bediener des Mobils erzeugt. Anders ausgedrückt, wird der verifizierte und/oder ermittelte Ergebnis-Datensatz ständig und unabhängig in Hinblick auf die positionsbezogenen Vorgaben unter Berücksichtigung der geometrischen Abmaße des Mobils ausgewertet und daraus die notwendige Ansteuerung des Mobils zur Einhaltung der Vorgaben durchgeführt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird durch die Überprüfung bevorstehende etwaige Verletzungen der Vorgaben ermittelt, indem zur Mobilkonfiguration und/oder Fahrgeometrie die aktuelle Hüllkurve im Raum berechnet, mit Erwartungswerten zeitlich fortgeschrieben und mit den Vorgaben überprüft wird.On Based on the results of the verified item-related Presets are preferred setpoints for the control of the mobile and / or warnings for generates an operator of the mobile. In other words, will the verified and / or determined result record constantly and independent in Considering the positional constraints under consideration the geometric dimensions evaluated the mobile and from it the necessary control of the Mobils to comply with the specifications. In a preferred embodiment will be forthcoming by the review identify any violations of the defaults by going to Mobile Configuration and / or driving geometry calculates the current envelope in space, updated with expected values and checked with the specifications.
Mit dieser Weiterbildung der Erfindung ist es für das Mobil möglich, autonom die dem Mobil aktuell zur Verfügung stehende Fahrfläche/Fahrraum effizient unter der Einhaltung von positionsbezogenen Vorgaben oder Randbedingungen zu nutzen. Dies gilt insbesondere für die Berücksichtigung von nicht sichtbaren virtuellen Wänden, Fahrflächen oder das Einhalten virtueller Spuren. Somit erlaubt die Erfindung das Einhalten von räumlichen – auch von temporären, also zeitlich begrenzten – Vorgaben zur Umsetzung von Autonomie- und Assistenzfunktionen und schafft damit die Grundlage für den praktischen und sicheren Einsatz von Navigationssystemen insbesondere auf Betriebshöfen, Werkshöfen und in Werkshallen.With this development of the invention, it is possible for the mobile, autonomous currently available to the mobile standing running area / driving space efficient in compliance with positional requirements or To use boundary conditions. This applies in particular to the consideration of invisible virtual walls, running surfaces or adherence to virtual tracks. Thus, the invention allows the Adherence to spatial - also from temporary, So temporary - specifications to implement autonomy and assistance functions and creates thus the basis for the practical and safe use of navigation systems in particular in depots, Factory farms and in factory halls.
Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Navigationssystem zur Verwendung mit einem als kinematische Kette realisierten Mobil ausgebildet. Diese kinematischen Ketten sind mechanisch gekoppelte Systeme mit veränderlichen geometrischen Abmaßen wie z.B. Sattelzüge oder Gliederzüge und weisen eine veränderliche Gesamt-Fahrzeugkonfiguration auf. Deren Fahrgeometrie, Hüllkonturen und/oder Hüllkurven werden bei der Überprüfung der aktuellen und beabsichtigten Position und deren zeitlicher Fortschreibung berücksichtigt, indem die kinematisch veränderliche Kontur und die daraus resultierende veränderliche Hüllkurve für die prädiktiv geplante und/oder berechnete Bewegung der gesamten kinetischen Kette betrachtet wird. Die als kinematische Ketten ausgebildete Mobile werden also in das Navigationssystem einbezogen, indem die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, um eine sichere Überwachung der Hüllkontur und/oder der Hüllkurve und/oder der zeitlichen Entwicklung der Hüllkurve hinsichtlich ortsbezogener Vorgaben, insbesondere hinsichtlich Kollisionen vorgegebener virtueller Wände, Fahrwege, Sicherheitsbereiche, Arbeitsräume etc. durchzuführen.In a further embodiment of the invention, the navigation system is designed for use with a mobile realized as a kinematic chain. These kinematic chains are mechanically coupled systems of varying geometric dimensions, such as articulated or articulated trains, and have a variable overall vehicle configuration. Their driving geometry, envelope contours and / or envelopes are taken into account in the review of the current and intended position and their temporal continuation by considering the kinematically variable contour and the resulting variable envelope for the predictively planned and / or calculated movement of the entire kinetic chain. The trained as kinematic chains mobile so are included in the navigation system by the evaluation is designed to ensure safe monitoring of the envelope contour and / or the envelope and / or the development over time of the envelope with regard to location-specific specifications, in particular with regard to collisions of predetermined virtual walls, driveways, security areas, work spaces, etc.
Die Überwachung des als kinematische Kette ausgebildeten Mobils erfolgt im einfachsten Fall vorzugsweise indem die Auswerteeinrichtung so ausgebildet ist, dass die mechanisch gekoppelten Glieder, also z.B. Fahrzeug und Anhänger, wie einzelne, unabhängige Mobile behandelt werden und für jedes Teilfahrzeug eine erfindungsgemäße Positionsbestimmung durchgeführt wird. Bevorzugt wird aus den einzelnen Positionsbestimmungen die Hüllkontur und/oder Hüllkurve des Gesamtfahrzeugs ermittelt und diese mit den ortsbezogenen Vorgaben verglichen.The supervision the trained as a kinematic chain is done in the simplest Case preferably in that the evaluation device is designed that the mechanically coupled members, e.g. Vehicle and Pendant, like individual, independent Mobile are treated and for Each vehicle a position determination according to the invention is carried out. Preference is given to the envelope contour and / or from the individual position determinations envelope of the entire vehicle and this with the location-related specifications compared.
Alternativ weist nur ein Teilfahrzeug mindestens eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auf und die Lage eines zweiten, angekoppelten Teilfahrzeugs wird durch einen Knickwinkelsensor ermittelt, wobei der Knickwinkelsensor als redundantes und/oder diversitäres Messsystem ausgebildet ist.alternative only one partial vehicle has at least one sensor device according to the invention on and the location of a second, coupled sub-vehicle is determined by a kink angle sensor, wherein the kink angle sensor designed as a redundant and / or diversified measuring system is.
Als weitere Alternative weist jedes Teilfahrzeug genau oder mindestens ein erfindungsgemäßes Sensorsystem zur Posi tionsbestimmung auf, wobei die Sicherheit der Positionsbestimmung durch einen Knickwinkelsensor erhöht wird. Im Sinne der Erfindung wird eine erste Sensoreinrichtung aus einer Kombination des Sensorsystems eines ersten Teilfahrzeugs mit dem Knickwinkelsensor gebildet und die Position und Ausrichtung der kinematischen Kette bestimmt und eine zweite Sensoreinrichtung aus einer Kombination des Sensorsystems eines zweiten Teilfahrzeugs mit dem gleichen Knickwinkelsensor gebildet und die Position und Ausrichtung der kinematischen Kette nochmals bestimmt. In einem weiteren Schritt werden die Ergebnisse verglichen.When another alternative, each sub-vehicle has exactly or at least an inventive sensor system for determining the position, the safety of the position determination is increased by a kink angle sensor. Within the meaning of the invention becomes a first sensor device from a combination of the sensor system a first partial vehicle formed with the bending angle sensor and the Position and orientation of the kinematic chain determined and a second sensor device from a combination of the sensor system a second sub-vehicle formed with the same kink angle sensor and the position and orientation of the kinematic chain again certainly. In a further step, the results are compared.
Bei einer Weiterführung dieses Gedankens ist das Mobil als eine kinematische Kette mit Fahrzeuganbauten wie z.B. Kräne, Roboterarme, Manipulatoren o.ä. ausgebildet. Bevorzugt erfolgt die Bestimmung der Position und Ausrichtung des eigentlichen Mobils über mehrere Sensoreinrichtungen bevorzugt im 3D-Raum. Die Bestimmung und Überwachung des TCP (Tool Center Points) der Fahrzeuganbauten erfolgt durch Auswertung von redundanten Messgebersystemen in der kinematischen Kette in den Fahrzeuganbauten.at a continuation This idea is the mobile as a kinematic chain with vehicle attachments such as. cranes, Robotic arms, manipulators or similar educated. Preferably, the determination of the position and orientation the actual mobile over several sensor devices preferably in 3D space. The determination and monitoring of the TCP (Tool Center Points) of the vehicle attachments is carried out by Evaluation of redundant encoder systems in the kinematic Chain in the vehicle attachments.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur verlässlichen Positionsbestimmung und optional sicherer Einhaltung ortsbezogener fahrzeugspezifischer steuerungs- und sicherheitsrelevanter Vorgaben unter bestimmungsgemäßer Verwendung des erfindungsgemäßen Navigationssystems.The The invention also relates to a method for reliable position determination and optionally secure compliance with location-specific vehicle-specific control and safety-relevant specifications under intended use of the navigation system according to the invention.
Ferner wird eine Navigationsanlage mit einem erfindungsgemäßen Navigationssystem und Sendern und/oder Reflektormarken und/oder Mobil wie oben beschrieben sowie ein Mobil mit einem Navigationssystem offenbart.Further is a navigation system with a navigation system according to the invention and transmitters and / or reflector marks and / or mobile as described above as well as a mobile with a navigation system disclosed.
Weitere Merkmale oder Vorteile oder Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele sowie den Figuren. Dabei zeigen:Further Features or advantages or invention will be apparent from the following DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS as well as the figures. Showing:
In den Figuren sind gleiche oder entsprechende Teile oder Größen jeweils mit den selben Bezugszeichen versehen.In the figures are the same or corresponding parts or sizes respectively provided with the same reference numerals.
Die
Die
Auswerteeinheit
Bei
der Überprüfung der
positionsabhängigen
Vorgaben wird die Fahrzeugkonfiguration und/oder ein Sicherheitsabstand
von dem Fahrzeug
Die
In
einem nächsten
Schritt werden die N Datensätze
einem Vergleicher
In
einem weiteren Schritt wird in einem Prüfer
Auf
Basis des oder der Ergebnisse des Prüfers
Bei
dem dargestellten Verfahrensablauf wird aus den N verschiedenen
Sensorsystemen
Sollte
trotz der beschriebenen redundanten Positionsbestimmung keine Übereinstimmungen
von Datensätzen
von verschiedenen Sensorsystemen
Bevorzugt
wird der aktuelle „Sicherheitslevel", also ein Maß für die Zuverlässigkeit
der Positionsbestimmung, angezeigt und/oder bei der autonomen Fahrzeugführung verwendet.
Dieser nominale Systemzustand über
die verlässliche
Positionsbestimmung und die Einhaltung der Vorgaben wird beispielsweise
verwendet, um im autonomen Fahrbetrieb eine höhere Fahrgeschwindigkeit oder
im assistierten Fahrbetrieb einen Eingriff in die aktive Lenkung
zu autorisieren. Im Gegenzug führt
ein Erkennen eines sicheren nominalen Systemzustands zu einer Verweigerung
von Maßnahmen
des Bedieners, die in einer fehlerhaften Führung des Fahrzeugs
Für den Fall, dass die Positionsbestimmung nicht ausreichend verlässlich oder sicher ermittelt werden kann und beispielsweise eine vorgegebene Grenzzeit ohne sichere Positionsbestimmung überschritten ist, geht das System in eine dafür bestimmte Rückfallebene mit sicherem Zustand zurück. Die Grenzzeit wird beispielsweise als Time-Out-Zeit über einen Watchdog überwacht. Insbesondere für den Fall des autonomen Betriebs wird die Rückfallebene durch Langsamfahrt, Abbremsen des Fahrzeugs zum Stillstand, Nothalt oder die Signalisierung der Beendigung des sicheren Zustands an eine Überwachungsinstanz gegebenenfalls mit manueller Übernahme im nicht-sicheren Zustand repräsentiert. Insbesondere für den Fall im assistierten Fahrbetrieb wird ein Signal an den Bediener übermittelt, dass der sichere Zustand nicht mehr garantiert werden kann, so dass der Bediener die aktive und vollständige Fahrzeugkontrolle übernimmt.In the case, that the position determination is not sufficiently reliable or can be determined safely and, for example, a predetermined time limit goes without secure position determination, that works System in one for that certain fallback level back in safe condition. The time limit, for example, as a time-out over a time Watchdog monitors. Especially for the case of autonomous operation becomes the fallback by slow driving, Braking the vehicle to a standstill, emergency stop or signaling the termination of the safe state to a monitoring entity, if necessary with manual takeover represented in the non-safe state. Especially for in the case of assisted driving, a signal is sent to the operator, that the safe state can no longer be guaranteed so that the operator takes over the active and complete vehicle control.
Die
Die
Das
Zugfahrzeug
Die
Die
Die
Die
Es
ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung in keiner Weise auf die
ausführlich
dargestellten Ausführungsbei spiele
beschränkt
ist. Nachfolgend werden weitere mögliche Anwendungen und Ausgestaltungen
der Erfindung beispielhaft aufgelistet:
Die Erfindung ist für Autonomie-
und Assistenzfunktionen bei Fahrzeugen insbesondere Nutzfahrzeugen, für Rangier-
und Andockfunktionen für
Lkw, Lkw mit Auflieger (Sattelzug) und Lkw mit Anhänger (Gliederzug)
auf Betriebshöfen
oder Werksgelände,
für Busse,
Pkw, fahrerlose Transportsysteme, darüber hinaus generell für alle mobilen
Systeme mit erforderlicher Einhaltung ortsbezogener Vorgaben für Fahrzeugstellgrößen und
Fahrzeugverhalten anwendbar, insbesondere für Fahrzeuge, die sich frei
autonom oder assistiert in Umgebungen mit Verhaltensvorgaben und
Sicherheitsanforderungen bewegen oder bewegt werden.It should be noted that the invention is in no way limited to the Ausführungsbei games shown in detail. Hereinafter, further possible applications and embodiments of the invention are listed by way of example:
The invention is for autonomy and assistance functions in vehicles, especially commercial vehicles, for maneuvering and docking functions for trucks, trucks with semitrailer (semitrailer) and trucks with trailer (train) on depots or factory premises, for buses, cars, driverless transport systems, beyond general applicable to all mobile systems requiring compliance with location constraints for vehicle control variables and behavior, particularly for vehicles that move or move freely autonomously or assisted in behavioral and safety requirements environments.
Die Erfindung dient u.a. zur Einhaltung von Fahrspuren und Fahrprofilen auf Fahrspuren, zum sicheren Anfahren von Stellpositionen oder zum Rangieren auf begrenzten Freiflächen bei positionskontrollierter freier Navigation, vollautomatisiert als Autonomiefunktion oder teilautomatisiert als Assistenzfunktion. Sie dient dazu, räumlich-zeitliche Sicherheitsvorgaben unabhängig von rein fahrzeugbezogenen Sicherheitsvorgaben verlässlich einzuhalten. Derartige Verhaltensvorgaben werden beispielsweise repräsentiert durch: Virtuelle Fahrwege, Virtuelle Wände, Fahrflächen mit Sicherheitsvorgaben.The Invention is used i.a. to comply with lanes and driving profiles on lanes, for safe approach of parking positions or for Maneuvering on limited open spaces in position-controlled free navigation, fully automated as an autonomy function or partially as an assistance function. It serves spatial-temporal Security requirements independent to strictly comply with purely vehicle-related safety specifications. such Behavioral requirements are represented, for example, by: virtual routes, Virtual walls, Runway with security requirements.
Nachfolgend eine Sammlung von Anwendungsbeispielen:Below is a collection of application examples:
Im autonomen Betriebsfall, d.h. für autonome, die Position selbst verändernde Systeme, dient die Lösung zum Verhindern von Fehlern der Maschine. Der nominale automatisierte Ablauf wird gegenüber Störungen abgesichert.in the autonomous operating case, i. For autonomous, the position self-changing systems, serves the solution for preventing errors of the machine. The nominal automated Expiration is opposite disorders hedged.
Im teilautonomen Betriebsfall, d.h. für teilautonome Systeme, die durch einen Menschen kommandiert werden, dient die Lösung auch zum Verhindern von Fehlern des Bedieners in Bezug auf das Verhalten im räumlichen Umfeld des Fahrzeugs. Ein Fahrer kann keine vergleichbare ausreichend genaue und verlässliche Positionsbestimmung leisten. Das System verhindert fehlerhafte Bedienung und fehlerhafte Kommandierung des Fahrzeugs sowie fehlerhafte Fahrzeugführung soweit diese erfindungsgemäß mit Vorgaben abgesichert sind.in the semi-autonomous operating case, i. for semi-autonomous systems, the Commanded by a human, the solution also serves for preventing operator error in terms of behavior in the spatial Environment of the vehicle. A driver can not do a comparable job accurate and reliable Position determination afford. The system prevents incorrect operation and incorrect commanding of the vehicle as well as faulty vehicle guidance so far this invention with specifications are hedged.
Ortsbezogene Beschränkung der Bedienung: Nur am jeweiligen Ort zulässige Kommandos werden ausgeführt, nur Autonomie- oder Assistenzfunktionen, die erlaubt sind.location-based restriction Operation: Only commands permissible at the respective location are executed, only Autonomy or assistance functions that are allowed.
Virtuelle Fahrwege, Trajektorien, Spurführung ermöglicht das Einhalten von Vorzugsspuren, Richtungsspuren, Einhalten eines Spurschlauchs, Rückführung auf Vorzugsspuren durch Attraktion und aktive Lenkung, Beschränkung von Freiheitsgraden der Steuerung, z.B. Lenkwinkel, ortsbezogene Geschwindigkeitsvorgaben v (t, s), Fahrprofile und Profilsicherheit, Bremsrampenvorgaben etc., Trajektorienabschnitte auf denen Spurwechsel erlaubt oder nicht erlaubt sind.virtual Trajectories, trajectories, tracking allows the observance of preferential tracks, directional traces, adherence to a Spur hose, return on Preferential tracks through attraction and active steering, restriction of Degrees of freedom of control, e.g. Steering angle, location-specific speed specifications v (t, s), driving profiles and profile safety, braking ramp specifications etc., Trajektorienabschnitte on which lane change allowed or not allowed are.
Virtuelle Wände, Virtuelle Begrenzungen von Fahrflächen, Einhalten von Rangierflächen, Führungstrichter vor Zielobjekten, Laderampen, Waschstraßen, etc. zum vereinfachten assistierten Anfahren, Andocken, Unterfahren, insbesondere von festen nicht mobilen Einrichtungen.virtual Walls, Virtual limits of driving surfaces, compliance with maneuvering areas, guide funnels in front of target objects, loading ramps, car washes, etc. for simplified Assisted approach, docking, underride, especially of fixed non-mobile facilities.
Fahrflächen, Regionen: autonom freie Navigation mit ortsbezogenen Vorgaben in einem gegebenen Fahrraumbereich mit sicherer virtueller Begrenzung. Einhalten räumlich-zeitlicher Vorgaben auf definierten Fahrflächen und an deren Rändern für Autonomie- und Assistenzfunktionen, Funktionsbeschränkungen, wie Rangiererlaubnis, Parkerlaubnis, Mindest-, Richt-, Höchstgeschwindigkeit (Beschränkungen von Autonomiefunktionen für Rangierflächen auf Betriebshöfen, etc.). Analog zum Einhalten von Geschwindigkeitsprofilen auf Spuren, ist auf Flächen das Einhalten von 2D-Geschwindigkeitsprofilen nutzbar. Bewegungsraumbegrenzungen (2D oder 3D) für Fahrzeuge mit kinematischen Ketten.Ride areas, regions: autonomous free navigation with location-specific specifications in a given area of the road with safe virtual terrain limitation. Comply with spatio-temporal requirements on defined driving surfaces and along their edges for autonomy and assistance functions, functional restrictions, such as maneuvering permission, parking permit, minimum, top speed and maximum speed (restrictions on autonomous functions for maneuvering areas in depots, etc.). Similar to adhering to velocity profiles on tracks, the adherence to 2D velocity profiles can be used on surfaces. Movement space limitations (2D or 3D) for vehicles with kinematic chains.
Ortsbezogen unterschiedliche Anforderungen: Unterstützung im öffentlichen Verkehr mit GPS-Genauigkeit auf Betriebshof mit Lasersensor-Genauigkeit. Zuschaltung der erfindungsgemäßen Funktionen mit verlässlicher Positionsbestimmung und Überwachung der Vorgaben ortsbezogen nur in relevanten oder gefährdeten Bereichen, Betriebshof, Tanklager, Raffinerie, nur wo erforderlich. Hiermit lässt sich realisieren, dass ein System an unterschiedlichen Orten unterschiedliche Sicherheitsanforderungen erfüllt, ortsabhängige Höchstgeschwindigkeit, Sicherheitsabstände Lenkwinkelbeschränkungen.territoriality different requirements: public transport support with GPS accuracy on depot with laser sensor accuracy. Connection of the functions according to the invention with reliable Position determination and monitoring the place-related only in relevant or vulnerable Areas, depot, tank farm, refinery, only where necessary. Herewith let yourself Realize that a system in different places different Safety requirements met, location-dependent Top speed, safety distances Steering angle limitations.
Unterschiedliche Fahrzeuge mit unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen an gleichen Orten: z.B. Unterfahren abhängig von Fahrzeugbreite, Fahrzeughöhe oder Aufbauten (Solo-Lkw oder Gliederzug, etc.). Der Ort kann unterschiedliche Vorgaben individualisiert auf unterschiedliche Fahrzeuge machen. Sicherheitsattribute können generell gelten oder auf Fahrzeuge individuell zugewiesen sein, ortsbezogen unterschiedlicher Sicherheitsabstand.different Vehicles with different safety requirements at the same Places: e.g. Underride dependent of vehicle width, vehicle height or superstructures (solo truck or articulated train, etc.). The place can be different Making individualized specifications for different vehicles. Security attributes can generally apply or be assigned to vehicles individually, location-related different safety distance.
Für einige Anwendungen sind neben den rein räumlichen Vorgaben insbesondere auch räumlich-zeitliche Vorgaben von Bedeutung. Die Vorgaben können sich zeitlich beispielsweise tageszeitlich ändern (z.B. Stoßzeiten auf Betriebshöfen mit veränderlichen tageszeitlichen Beschränkungen, etc.). Die autorisiert gespeicherten Vorgaben können zeitlich sicher umgeschaltet werden.For some Applications are in addition to the purely spatial requirements in particular also spatio-temporal Specifications of importance. The specifications can be timed, for example change daily (for example, rush hours in depots with changeable daytime restrictions, Etc.). The authorized stored defaults can be safely switched over in time become.
Autorisierung der Vorgaben: Alle Vorgaben und Änderung von Vorgaben bei denen es sich um Sicherheitsvorgaben handelt, dürfen nur in autorisierter Form eingegeben und gespeichert werden. Es muss nachvollziehbar sein, wer für grundlegende Sicherheitsvorgaben verantwortlich ist.authorization the specifications: All specifications and changes of defaults which are safety requirements, may only be entered and stored in authorized form. It must be comprehensible, who for basic safety requirements.
Prädiktives Verhalten: Die Abstände der Konturen der Fahrzeuge zu den Vorgaben der Karte und die Bewertung der Fahrabsichten werden prädiktiv zur Steuerung des Fahrzeugs genutzt (rechtzeitiges Bremsen, Lenken, etc.). Z.B. wichtig: an Grenzen vorher Abbremsen. Die Nähe zur Entscheidungskontur bestimmt die Geschwindigkeit (fahrtrichtungsabhängig). Wenn auf eine virtuelle Wand zugefahren wird, wird die Geschwindigkeit fahrzeugabhängig zwangsweise so reduziert, dass das Fahrzeug vor dieser Wand sicher zum Stehen kommt, Vor einem Arbeitsraum mit einer bestimmten Geschwindigkeit, eben diese, etc. Das Einhalten wird überwacht.predictive Behavior: The distances the contours of the vehicles to the specifications of the map and the rating the driving intentions become predictive used to control the vehicle (timely braking, steering, Etc.). For example, important: braking at limits before. The proximity to the decision contour determines the speed (direction dependent). If on a virtual Wall is closed, the speed is vehicle-dependent forcibly Reduced so that the vehicle stops safely in front of this wall comes, in front of a workroom with a certain speed, even these, etc. Compliance is monitored.
Positionsbezogene verlässliche Aufmerksamkeitssteuerung, z.B. Ausrichtung aktiver Sensoren auf sicherheitskritische Flächen wie Fußgängerüberwege, Kreuzungen, Andockbereiche auf Werksgelände etc.positional reliable Attention control, e.g. Alignment of active sensors safety-critical surfaces like pedestrian crossings, Intersections, docking areas on factory premises etc.
Assistenz auf öffentlichen Straßen durch virtuelle Spuren. Sicheres Einhalten von dynamisch und individuell zugewiesenen Fahrspuren, beispielsweise Überwachung von Geschwindigkeitsprofilen auf den Spuren, Überwachung Überholverbot, beispielsweise als Warnsystem mit Feedback.assistance on public streets through virtual tracks. Safe adherence to dynamic and individual assigned lanes, for example, monitoring of speed profiles on the tracks, surveillance overtaking ban, for example as a warning system with feedback.
Assistenz beim Rangieren: Wird beispielsweise ein Lkw mit einer Fernbedienung rückwärts rangiert, so soll das Fahrzeug nicht nur einen Sicherheitsabstand zu Gebäuden einhalten, sondern auch zu anderen virtuell abgegrenzten Arbeitsbereichen, Fahren auf vorgegebenem Weg, Gleiten an virtueller Wand, Rangieren auf vorgegebener begrenzter Fläche, Einhalten von Geschwindigkeiten, Lenkwinkelbegrenzungen (beispielsweise auch mit Feedback an den Fahrer), Signalisierung der Nähe zu virtuellen Wänden und Reduzierung der Geschwindigkeit, intuitive Warnung. Mögliche Reaktionen: automatisierter Lenkwinkeleinschlag, Einschränkung der vom Nutzer steuerbaren Freiheitsgrade, d.h. vom haptischen Feedback bis Lenkeingriff. Attraktion auf virtuelle Fahrspuren durch Beschränkung der steuerbaren Freiheitsgrade.assistance when maneuvering: For example, a truck with a remote control ranked backwards, so the vehicle should not only maintain a safe distance to buildings, but also to other virtual work areas, driving on a predetermined path, gliding on a virtual wall, maneuvering up given limited area, Adherence to speeds, steering angle limitations (for example also with feedback to the driver), signaling proximity to virtual walls and Speed reduction, intuitive warning. Possible reactions: Automated steering angle, limitation of user controllable Degrees of freedom, i. from haptic feedback to steering intervention. attraction on virtual lanes by limiting the controllable degrees of freedom.
Automatisierter Betriebshof: Mit der Erfindung können alle sicherheitsrelevanten Vorgaben für das Rangieren, Einfahren, Durchfahren, Andocken bezogen auf immobile bekannte Einrichtungen wie Laderampen, Gebäudeeinfahrten, Waschstraßen, Tankstellen sowie vorgegebener Ordnungsprinzipien wie Fahrspuren, Rangierflächen, dem Fahrzeug vorgegeben und sicher eingehalten werden, unabhängig und zusätzlich zur fahrzeugbezogenen Kollisionsvermeidung, insbesondere auf Betriebshöfen, Werksgelände bei hoher Fahrzeugdichte auf begrenzter Fläche. Es kann sich auch um sichere Fahrspuren zu Abstellflächen handeln, an denen dann ein Wechsel in einen erkennerbasierten Modus zum Andocken an mobile Objekte wie Hänger oder Wechselbrücken mit Visual-Servoing-Verfahren erfolgt. Beim Verlassen der Fläche wird wieder auf sichere Fahrspuren übergegangen.automated Depot: With the invention can all safety-related guidelines for maneuvering, driving in, Driving through, docking based on immobile known facilities like loading ramps, building entrances, Car washes, petrol stations as well as given order principles such as lanes, Rangierflächen, the Vehicle specified and safely adhered to, independent and additionally for vehicle-related collision avoidance, especially at depots, factory premises high vehicle density on a limited area. It can also be secure Lanes to parking areas act, in which then a change into a recognizer-based mode for docking with mobile objects such as hangers or swap bodies with visual-servoing procedures he follows. When leaving the area is switched back to safe lanes.
Automatisierte spurgeführte Systeme: Diese Anwendung einer sicheren Spurführung auf virtuellen Spuren ist insbesondere für Einsatzfälle wie automatisierter fahrerloser Busverkehr oder automatisierter fahrerloser Güterzubringerverkehr von Vorteil, insbesondere durch die erfindungsgemäße verlässliche Positionsbestimmung gegenüber den bekannten Nachteilen induktiver oder optischer Spurführung. Die verlässliche Positionsbestimmung für spurgeführte Systeme (Busse, Lkw, Pkw) ist eine zukunftsorientierte Anwendung, die kostengünstig realisierbar ist, da gegenüber bekannten Lösungen wesentlich geringere Infrastrukturkosten erforderlich sind. Virtuelle Spuren sind problemlos änderbar (aber autorisiert). Die virtuelle Spurführung ist nutzbar für den öffentlichen Verkehr und dessen sichere Beeinflussung, beispielsweise auf schrittweise ausgerüsteten Strassen, Geländen, Fahrwegen, Buslinien im Nahverkehr, z.B. mittels GPS/DGPS und Reflektoren oder natürlichen Landmarken im beschriebenen Sinne. Die Eignung betrifft den öffentlichen, den nichtöffentlichen und den wechselweisen Verkehr. Dies betrifft auch den automatisierten Güterzubringerverkehr in Erweiterung des automatisierten Werksverkehrs, wobei man sukzessive zwischen Werken auch öffentliche Verkehrswege einbeziehen kann. Diese öffentlichen Fahrwege können, ohne zusätzliche Infrastrukturkosten erkennerfreundlich im Sinne der verlässlichen Positionsbestimmung gestaltet sein. Ortsabhängig kann die verlässliche Spurführung auch mit verlässlicher Anfahrt einer Ziel-, Stell-, Halteposition (beispielsweise eine Bushaltestelle) und auch mit verlässlicher freier Navigation für autonome Fahrmanöver auf vorgegebenen Fahrflächen genutzt werden. Diese Funktionen liefern kurzfristig das Potenzial für sichere Autonomiefunktionen auf abgeschlossenen Geländen und ausgewählten öffentlichen Fahrwegen einschließlich einer Verbesserung von Assistenzfunktionen im allgemeinen öffentlichen Verkehr, mittelfristig sind damit auch Autonomiefunktionen schrittweise im öffentlichen Verkehr einsetzbar.Automated Track Guided Systems: This application of secure lane guidance on virtual lanes is particularly useful in applications such as automated driverless bus traffic or automated Driverless Güterzubringerverkehr advantage, in particular by the inventive reliable position determination over the known disadvantages of inductive or optical tracking. The reliable position determination for track-guided systems (buses, trucks, cars) is a future-oriented application that can be implemented cost-effectively, as compared to known solutions significantly lower infrastructure costs are required. Virtual tracks are easily changeable (but authorized). The virtual tracking system can be used for public transport and its safe influence, for example, on gradually equipped roads, grounds, driveways, bus lines in local traffic, eg by means of GPS / DGPS and reflectors or natural landmarks in the sense described. Suitability concerns public, non-public and alternate traffic. This also applies to automated goods feeder traffic as an extension of automated plant traffic, whereby successive public transport routes can be included between factories. These public driveways can, without additional infrastructure costs, be designed so as to be recognizable in the sense of reliable positioning. Depending on the location, the reliable guidance can also be used with reliable access to a destination, parking, holding position (for example, a bus stop) and also with reliable free navigation for autonomous maneuvers on predetermined driving surfaces. These functions will provide short-term potential for safe autonomy functions on enclosed areas and selected public roads, including an improvement in assistance functions in general public transport, and in the medium term, autonomy functions will gradually be used in public transport.
Einbindung objektbezogener Vorgaben: Mobile Objekte werden üblicherweise lediglich durch einheitliche fahrzeugbezogene Vorgaben, wie geschwindigkeitsabhängigen Sicherheitsabstand zur Kollisionsvermeidung behandelt. Die vorliegende Erfindung betrifft die verlässliche Einhaltung umgebungsbezogener Vorgaben, d.h. die Einhaltung autorisierter Vorgaben mit festem Bezug in Weltkoordinaten. Die diesbezüglichen Anwendungen wurden beschrieben. Die Erfindung ist mit gewissen Einschränkungen aber auch erweiterbar auf die zusätzliche Einbeziehung der verlässlichen Einhaltung von objektbezogenen Vorgaben mobiler Objekte, aber nicht auf sich in der Bewegung befindliche Objekte, sondern Objekte wie abgestellte Fahrzeuge, Anhänger, Wechselbrücken, Container, etc. Mit einem erfindungsgemäß ausgestatteten Fahrzeug kann dadurch auch eine verbesserte Sicherheit bei der Berücksichtigung mobiler Objekte erreicht werden, indem die Position dieses Objektes redundant mit mindestens zwei Sensoren verlässlich in Weltkoordinaten bestimmt wird, die objektspezifischen Vorgaben vorübergehend für den Prozess (des Rangierens, der freien Navigation) in Weltkoordinaten ortsfest definiert werden und als solche bei gleichzeitiger erfindungsgemäßer verlässlicher Positionsbestimmung genutzt werden, z.B. als Objekt mit Sicherheitshülle bereits bei der Rangierplanung, spezielle virtuelle Wände um das Objekt oder als Führungshilfen zum Andocken an mobile Objekte. Die Autorisierung dieser Vorgaben beschränkt sich dann allerdings auf den Objektbezug. Mit dieser Erweiterung kann der erfindungsgemäße Ansatz dahingehend ergänzt werden, dass entsprechend der verlässlichen Positionsbestimmung sowohl die generellen Vorgaben als auch die objektbezogenen Vorgaben überprüft werden, wobei die jeweils restriktiveren Vorgaben maßgebend sind. Eine Führungsbegrenzung vor einem Objekt würde beispielsweise durch eine generelle Flächenbegrenzung eingeschränkt.integration Object-related specifications: Mobile objects are usually only through uniform Vehicle-related specifications, such as speed-dependent safety distance treated for collision avoidance. The present invention relates the reliable one Compliance with environmental constraints, i. compliance with authorized Presets with fixed reference in world coordinates. The relevant ones Applications have been described. The invention has certain limitations but also expandable to the additional inclusion of reliable Compliance with object-related specifications of mobile objects, but not on Objects in motion, but objects like parked objects Vehicles, trailers, swap bodies, containers, etc. equipped with an inventive Vehicle can thereby also provide improved safety when considering Mobile objects are achieved by the position of this object redundant with at least two sensors reliably determined in world coordinates is the object-specific specifications temporarily for the process (of shunting, free navigation) in world coordinates and as such with simultaneous reliable position determination according to the invention be used, e.g. as an object with a safety cover already during shunting planning, special virtual walls around the object or as a guide for docking with mobile objects. The authorization of these specifications limited but then on the object reference. With this extension can the approach of the invention to this extent added be that according to the reliable positioning Both the general requirements and the object-related requirements are checked, where the more restrictive requirements prevail. A guide limit in front of an object would For example, limited by a general area limitation.
Vorteile der Erfindung sind eine verbesserte Fahrerunterstützung und Verkürzung von Bedienzeiten, durch Berücksichtigung ortsbezogener Vorgaben zur Entlastung des Fahrers und dadurch höherer Komfort für Assistenzfunktionen. Schadensvermeidung durch höhere Sicherheit und Fehlervermeidung insbesondere auch Fehlervermeidung bei der Bedienung, Vermeidung von Personen- und Sachschäden. Verlässliche Einhaltung von Sicherheitsvorgaben für Autonomie- und Assistenzfunktionen für Pkw und Nutzfahrzeuge. Die Verfahren bilden die Grundlage für neue Autonomie- und Assistenzfunktionen in Personen- und Nutzfahrzeugen mit erweiterten Anwendungsmöglichkeiten.advantages The invention provides improved driver assistance and shortening of service times, by consideration location-specific guidelines to relieve the driver and thus higher comfort for assistance functions. Damage prevention by higher ones Security and error avoidance, especially error prevention during operation, avoidance of personal injury and property damage. reliable Compliance with security requirements for autonomy and assistance functions for cars and commercial vehicles. The procedures form the basis for new autonomy and assistance functions in passenger and commercial vehicles with extended Applications.
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