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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von mobilen Einheiten, wobei zumindest zeitweise eine Formation von einer Mehrzahl der mobilen Einheiten gebildet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium und ein elektronisches Steuergerät, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet sind.
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Stand der Technik
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In vielen Bereichen kommen bereits Robotersysteme zum Einsatz, die teilautonom oder autonom arbeiten und die auch im menschlichen Umfeld agieren. Beispiele hierfür sind Transportsysteme, die beispielsweise in industriellen Fertigungshallen eingesetzt werden, oder andere autonome Transportroboter oder Serviceroboter, die beispielsweise in Krankenhäusern oder anderen sozialen Einrichtungen eingesetzt werden. Neben Transportaufgaben können auch andere Aufgaben autonom oder teilautonom erledigt werden, beispielsweise das Führen von Menschen zu Zielorten.
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Derartige Robotersysteme können mehrere Roboter oder allgemein mehrere mobile Einheiten umfassen, die in der gleichen Umgebung eingesetzt werden, sodass eine größere Anzahl der anstehenden Aufträge durchgeführt werden können. Der Einsatz von mehreren mobilen Einheiten kann auch im Hinblick auf eine verbesserte Lokalisierung und Umfelderkennung von Vorteil sein. Zweckmäßigerweise wird das Verhalten der einzelnen mobilen Einheiten so aufeinander abgestimmt, dass die Aufträge optimal erfüllt werden können und es nicht zu wechselseitigen Blockaden kommt.
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Für den Fall, dass die einzelnen mobilen Einheiten für eine bestimmte Teilstrecke zur selben Zeit in die gleiche Richtung bewegt werden müssen, ist bereits eine Formationsbildung bekannt, wobei die mobilen Einheiten beispielsweise nebeneinander oder hintereinander fahren. Dies reduziert zum einen den benötigten Platzbedarf für die einzelnen mobilen Einheiten und führt zudem aufgrund der gleichartigen Bewegung dazu, dass die Formation der mobilen Einheiten von gegebenenfalls anwesenden Personen als eine bewegte, größere Einheit wahrgenommen wird, sodass die Akzeptanz oder gegebenenfalls die Rücksichtnahme gegenüber der Formation durch die anwesenden Personen erhöht wird.
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Da eine autonom sich bewegende mobile Einheit eine Gefahrenquelle für Personen, die sich in der Umgebung aufhalten, darstellt, ist es bereits bekannt, dass mobile Einheiten mit einer Warnvorrichtung ausgestattet sind, beispielsweise einer Warnleuchte, sodass die Wahrnehmung der mobilen Einheit für Personen in der Umgebung erhöht wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein neues Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von mobilen Einheiten bereit, wobei zumindest zeitweise eine Formation von einer Mehrzahl der mobilen Einheiten gebildet wird. Diese mobilen Einheiten sind jeweils mit wenigstens einem Signalausgabeelement ausgestattet. Erfindungsgemäß wird von den einzelnen mobilen Einheiten, die eine Formation bilden, eine aufeinander abgestimmte Ausgabe von Kommunikationssignalen über die Signalausgabeelemente an die Umgebung vorgenommen. Der Kernpunkt der Erfindung ist hierbei, dass die Wahrnehmbarkeit der gesamten Formation der mobilen Einheiten als gemeinsam bewegte Gesamteinheit durch eine übergeordnete und aufeinander abgestimmte Ausgabe der Kommunikationssignale an die Umgebung verbessert und gestärkt wird. Auf diese Weise ist es für anwesende Personen wesentlich leichter, beispielsweise zukünftige Bewegungen einzelner Einheiten korrekt und schnell verständlich zu erfassen, sodass die Formation der mobilen Einheiten für die anwesenden Personen berechenbarer wird und Kollisionen und Behinderungen vermieden werden. Durch die übergeordnete, insbesondere über die gesamte Formation räumlich verteilte Ausgabe von Kommunikationssignalen werden die mobilen Einheiten, die die Formation bilden, als mehr oder weniger feste Einheit wahrgenommen, wobei durch die abgestimmte Ausgabe der Kommunikationssignale weitergehende Informationen über das Verhalten oder die Eigenschaften der Formation kommuniziert werden können. Dies verdeutlicht für den Betrachter, dass die kommunizierte Kommunikation auf alle mobilen Einheiten gleichermaßen zutrifft. Dies hilft den anwesenden Personen, korrekte Annahmen darüber zu treffen, wie sich die mobilen Einheiten verhalten bzw. in naher Zukunft verhalten werden, wodurch die Berechenbarkeit für und damit auch im Allgemeinen die Akzeptanz durch die anwesenden Personen verbessert werden. Insgesamt kann dadurch die Sicherheit erhöht werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei den Kommunikationssignalen um optische (visuelle) Signale, insbesondere um Lichtsignale. Hierfür können beispielsweise Leuchtelemente, z. B. LED-Leisten, oder Displays als Signalausgabeelemente an den mobilen Einheiten vorgesehen sein. Der Vorteil von optischen Signalen liegt darin, dass die optischen Signale im Allgemeinen gut von anwesenden Personen wahrgenommen werden. Es sind jedoch auch andere Kommunikationssignale möglich, insbesondere auch akustische Signale, wie beispielsweise Hinweistöne, Warntöne oder Sprachausgaben. Es können auch Kombinationen von optischen Signalen und akustischen Signalen vorgesehen sein. Die Art der Signale ist an die Anwendung und den Einsatzort der mobilen Einheiten bzw. des gesamten Robotersystems anpassbar. Beispielsweise können die optischen und/oder akustischen Signale in einer industriellen Lagerhalle deutlich stärker ausgelegt werden als beispielsweise in einem Krankenhaus oder in einem Seniorenheim, wo solche starken Signale unter Umständen als sehr störend empfunden werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens signalisieren die Kommunikationssignale insbesondere den Zustand und/oder die Größe und/oder die Position und/oder eine geplante Bewegung und/oder eine geplante Aktion und/oder andere Merkmale der gesamten Formation oder gegebenenfalls der einzelnen mobilen Einheiten der Formation. Beispielsweise kann ein umlaufendes Lichtband vorgesehen sein, dass um die äußeren Seiten der gebildeten Formation umläuft. Hierdurch wird dem Betrachter die Größe der Formation verdeutlicht. Weiterhin kann ein Ein- und/oder Ausscheren von mobilen Einheiten in oder aus der Formation durch geeignete Kommunikationssignale angezeigt werden. Wenn beispielsweise ein umlaufendes Lichtband um die gesamte Formation vorgesehen ist, kann durch ein Abweichen von dieser Art der Signalgebung das Ein- oder Ausscheren einer einzelnen mobilen Einheit zu bzw. von der Formation verständlich kommuniziert werden. Weiterhin kann beispielsweise durch die Anzeige von Pfeilsignalen auf der Gesamtheit der mobilen Einheiten kommuniziert werden, dass die gesamte Formation demnächst abbiegen wird. Durch Pfeilsignale, die von einzelnen mobilen Einheiten angezeigt werden, kann beispielsweise angezeigt werden, dass die jeweilige mobile Einheit in Kürze abbiegen oder ausscheren wird.
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In bevorzugter Weise erfolgt die Steuerung des Verfahrens mittels einer zentralen Rechnereinheit, wobei die zentrale Rechnereinheit für eine Kommunikation mit den einzelnen mobilen Einheiten eingerichtet ist. Die zentrale Rechnereinheit kann sich beispielsweise auf einer der mobilen Einheiten befinden. Weiterhin ist es möglich, dass sich die zentrale Rechnereinheit räumlich getrennt an anderer Stelle befindet. Die zentrale Rechnereinheit passt die Ausgabe der Kommunikationssignale an den aktuellen Zustand der Formation, beispielsweise an die Größe, sowie beispielsweise an den aktuellen Ort der Formation, beispielsweise zur Verdeutlichung eines bestimmten Abstandes bis zur nächsten Kreuzung, an und kommuniziert mit den einzelnen mobilen Einheiten, um die tatsächliche Ausgabe der Kommunikationssignale über die einzelnen mobilen Einheiten zu steuern.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die mobilen Einheiten, die eine Formation bilden, miteinander synchronisiert. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch eine Synchronisation die von den einzelnen mobilen Einheiten ausgegebenen Kommunikationssignale genau, insbesondere auch zeitlich, aufeinander abgestimmt werden, sodass die Ausgabe eines übergreifenden Informationsgehalts durch die einzelnen Signale verbessert wird. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung dieses Aspektes des Verfahrens kann die Synchronisation durch eine Uhrensynchronisation der einzelnen mobilen Einheiten untereinander erfolgen. Gegebenenfalls kann auch die Uhr der zentralen Rechnereinheit mit den Uhren der mobilen Einheiten synchronisiert werden. Alternativ hierzu kann die Synchronisation und insbesondere die zeitliche Abstimmung bei der Ausgabe der Kommunikationssignale durch die einzelnen mobilen Einheiten beispielsweise auch von der zentralen Rechnereinheit gesteuert werden, indem die auszugebenden Signale von der zentralen Rechnereinheit zu deren Laufzeit bestimmt werden und für jeden Zeitpunkt an die mobilen Einheiten geschickt werden. Hierbei entfällt im Vergleich mit einer Uhrensynchronisation die Übermittlung von Vorgaben zur Aktualisierung an die einzelnen mobilen Einheiten. Voraussetzung hierfür ist jedoch im Allgemeinen, dass die Kommunikation zwischen der zentralen Rechnereinheit und den einzelnen mobilen Einheiten störungsfrei und ohne Verzögerungen abläuft, sodass die Signale zeitlich korrekt dargestellt werden können.
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Für die Steuerung des Verfahrens liegen vorzugsweise Informationen zu der aktuellen Lokalisation jeder einzelnen mobilen Einheit, die potentiell Bestandteil einer Formation sein kann, vor. Alternativ oder zusätzlich können Informationen zu der Umgebung, in der die mobilen Einheiten sich bewegen, beispielsweise Kartendaten, Bauplandaten oder Ähnliches, einbezogen werden. Alternativ oder zusätzlich können Informationen zu einer geplanten Navigation der mobilen Einheiten berücksichtigt werden. Beispielsweise kann hierbei berücksichtigt werden, dass eine der mobilen Einheiten der Formation demnächst abzubiegen hat, um an einen geplanten Einsatzort zu gelangen, sodass durch die übergeordnete Signalgebung ein zukünftiges Ausscheren der mobilen Einheit aus der Formation signalisiert werden kann.
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Vorzugsweise werden für die Steuerung des Verfahrens Bedingungen vorgegeben, unter denen die Ausgabe von Kommunikationssignalen ausgelöst wird. Diese Auslösebedingungen können beispielsweise die Formationsbildung als solche betreffen. Wenn beispielsweise zwei mobile Einheiten zu einer bestimmten Zeit denselben Weg zurückzulegen haben, was sich aus der aktuellen Lokalisation und der geplanten Navigation der mobilen Einheiten ableiten lässt, kann die dann durchzuführende Formationsbildung die Auslösebedingung für den Start der übergeordneten Kommunikationssignalgebung darstellen. Entsprechendes gilt auch für die Abbruchbedingungen zur Beendigung der Ausgabe der aufeinander abgestimmten Kommunikationssignale.
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In besonders bevorzugter Weise übermitteln die aufeinander abgestimmten Kommunikationssignale, die von den mobilen Einheiten der Formation abgegeben werden, in der Gesamtheit ablesbare Informationen an die Umgebung, wobei diese ablesbaren Informationen von den anwesenden Personen aufgenommen und entsprechend interpretiert werden können. Beispielsweise kann auf der rückwärtigen Ansicht der mobilen Einheiten, die eine Formation bilden, ein sich über die gesamte rückwärtige Ansicht bewegender Pfeil dargestellt werden, der eine Abbiegeabsicht der Formation signalisiert. Durch diese übergeordnete Pfeildarstellung wird die Formation in der Gesamtheit wahrgenommen. Hierbei wird die Darstellung beispielsweise des Pfeils von den mobilen Einheiten in der Gesamtheit übernommen, wobei die Signale der einzelnen mobilen Einheit nur in der Gesamtheit das vorgesehene Motiv erkennen lassen.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, das zur Durchführung der Schritte des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, das zur Durchführung der Schritte des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Bei diesem elektronischen Steuergerät kann es sich beispielsweise um die zentrale Rechnereinheit handeln oder dieses Steuergerät kann Bestandteil der zentralen Rechnereinheit sein, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren gesteuert wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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In den Zeichnungen zeigen
- 1 eine schematische Darstellung der mobilen Einheiten und der zentralen Rechnereinheit zur Illustrierung der Kommunikationswege zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 2A,B,C eine Vogelperspektive (A) und eine schematische Seitenansicht (B) auf eine Formation aus vier mobilen Einheiten zu verschiedenen Zeitpunkten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Aufsicht (C) auf eine der mobilen Einheiten.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 illustriert in beispielhafter Weise den Informationsfluss zwischen den mobilen Einheiten 1, 2 und der zentralen Rechnereinheit 10 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es können auch noch weitere mobile Einheiten 3 vorgesehen sein, die in das erfindungsgemäße Verfahren und in die Formationsbildung der mobilen Einheiten 1, 2 mit einbezogen werden. Prinzipiell können mobile Einheiten 1 - n und insbesondere in Formation fahrende einzelne mobile Einheiten oder Roboter 1 - n in das Verfahren einbezogen werden. Die mobilen Einheiten 1, 2 und gegebenenfalls 3 bis n sind jeweils mit wenigstens einem Signalausgabeelement ausgestattet, sodass sich an jeder mobilen Einheit eine entsprechende Hardware zur Signalausgabe, z. B. LED-Leisten als Leuchtelemente, befindet. Die zentrale Rechnereinheit 10 ist zur Steuerung der übergeordneten Signale vorgesehen und kommuniziert dazu mit den einzelnen mobilen Einheiten 1, 2, 3. Die zentrale Rechnereinheit 10 verfügt dazu über Informationen, welche Signalausgabeelemente die einzelnen mobilen Einheiten 1, 2, 3 besitzen. Diese einzelnen Signalausgabeelemente können für alle mobilen Einheiten 1, 2, 3 gleich sein. Dies ist jedoch keine zwingende Voraussetzung. Die zentrale Rechnereinheit 10 verfügt weiterhin über Informationen zu dem aktuellen Standort der jeweiligen mobilen Einheit, also zur Lokalisierung jeder einzelnen der mobilen Einheiten 1, 2, 3. Weiterhin verfügt die zentrale Rechnereinheit 10 über eine interne Karte der befahrenen Umgebung. Weiterhin ist eine vorausplanende und aufeinander abgestimmte Navigation für jede der mobilen Einheiten 1, 2, 3 entweder auf den Einheiten selbst oder gegebenenfalls auf anderen Rechnereinheiten, verfügbar, beispielsweise aus einer globalen und lokalen Pfadplanung. Es kann gegebenenfalls auch vorgesehen sein, dass die Navigation nur für eine mobile Einheit geplant ist und dass sich die restlichen mobilen Einheiten in definierten Abständen zu dieser Einheit ohne jeweils eigene Navigation bewegen. Weiterhin verfügt die zentrale Rechnereinheit 10 über die vorgesehenen Parameter zur Koordination der Navigation der Formation und zu Informationen zu den auszugebenden Kommunikationssignalen und zu deren jeweiligen Auslöse- und/oder Abbruchbedingungen. Alternativ dazu kann der zentralen Rechnereinheit beispielsweise von einer oder mehreren der mobilen Einheiten der Formation eine Information übermittelt werden, dass die Bedingungen für das Ausgeben der Kommunikationssignale erfüllt sind. Damit ist die zentrale Rechnereinheit 10 in der Lage, die jeweils vorgesehenen übergeordneten Kommunikationssignale auszuwählen und anzupassen und mit den mobilen Einheiten 1, 2, 3 in entsprechender Weise zu kommunizieren.
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Bei dem Betrieb der mobilen Einheiten 1, 2, 3 übermitteln diese Informationen an die zentrale Rechnereinheit 10. Diese Informationen beziehen sich insbesondere auf die Identifizierung der jeweiligen mobilen Einheit, also eine Übermittlung deren ID. Weiterhin können Informationen zu der aktuellen Lokalisierung der einzelnen mobilen Einheiten 1, 2, 3 oder Sensorinformationen der mobilen Einheiten 1, 2, 3, die für eine Lokalisierung ausgewertet werden können, übermittelt werden. Weiterhin können die mobilen Einheiten 1, 2, 3 Informationen im Hinblick auf eine Formation übermitteln, beispielsweise, ob ein Dazustoßen, ein Verbleiben oder ein Ausscheren zu einer Formation vorgesehen ist. Gegebenenfalls können zusätzliche Parameter hierfür übermittelt werden. Die zentrale Rechnereinheit 10 verarbeitet diese Informationen und prüft insbesondere, ob die Auslösebedingungen für eine übergeordnete bzw. aufeinander abgestimmte Ausgabe von Kommunikationssignalen erfüllt sind oder in Kürze erfüllt sein werden. Sind die Bedingungen für eine übergeordnete Ausgabe von Kommunikationssignalen durch die einzelnen mobilen Einheiten der Formation gegeben, werden von der zentralen Rechnereinheit 10 die beteiligten Signalausgabeelemente der einzelnen mobilen Einheiten 1, 2, 3, die die Formation bilden sowie deren Anordnung zueinander in der Formation ermittelt. Aus diesen Informationen werden die von den einzelnen mobilen Einheiten 1, 2, 3 abzugebenden Einzelsignale basierend auf Metainformationen zum vorgegebenen Gesamtsignal abgeleitet. Diese Informationen bzw. die auszuführenden Kommunikationssignale werden an die mobilen Einheiten 1, 2, 3 übermittelt, sodass die Signale ausgegeben werden können. Gegebenenfalls kann eine Rückbestätigung (gestrichelter Pfeil) durch die mobilen Einheiten 1, 2, 3 zurück an die zentrale Rechnereinheit 10 vorgesehen sein, wenn die Vorgaben zur Ausgabe von Kommunikationssignalen korrekt empfangen und/oder ausgeführt wurden.
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Während der Fahrt der Formation, die von den mobilen Einheiten in 1, 2, 3 gebildet wird, kann die zentrale Rechnereinheit 10 auf verschiedene Informationen zur Formation zurückgreifen und diese für die weitergehende Signalgebung verarbeiten. Hierbei ist insbesondere der Zustand der Formation relevant, beispielsweise, wie viele mobile Einheiten sich in der Formation befinden, in welcher räumlichen Anordnung diese zueinander aufgestellt sind, ob und wo und welche mobilen Einheiten die Formation demnächst zu welchem Zeitpunkt verlassen werden und ob und wann und wo und wie viele Einheiten demnächst zur Formation dazu stoßen werden und wie diese sich in der Formation positionieren werden. Weiterhin können Informationen zur Lokalisierung der einzelnen mobilen Einheiten in der internen Umgebungskarte sowie gegebenenfalls weitere Umgebungsinformationen, beispielsweise im Hinblick auf erkannte Hindernisse, berücksichtigt werden. Weiterhin kann die vorgesehene Bewegung der gesamten Formation oder von Teilen der Formation, beispielsweise von einzelnen mobilen Einheiten, die die Formation verlassen werden, berücksichtigt werden. Diese Informationen ergeben sich aus der übergeordneten Fahrtplanung für die einzelnen mobilen Einheiten und/oder für die gesamte Formation.
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Für die Ausgabe der übergeordneten bzw. aufeinander abgestimmten Kommunikationssignale liegen der zentralen Rechnereinheit 10 übergeordnete Informationen (Metainformationen) zur Erzeugung der Signale vor. Insbesondere ist hierbei zu berücksichtigen, wo bestimmte Signalanteile räumlich von der gesamten Formation auszugeben sind. Weiterhin sind gegebenenfalls Informationen zur Erzeugung animierter Signale, beispielsweise bestimmter Farben, Frequenzen, Grundmuster einer Animation, Animationsänderungen und Ähnliches relevant. Daraus kann die zentrale Rechnereinheit 10 für jede mobile Einheit 1, 2, 3 das korrekte über die Zeit auszugebende Kommunikationssignal ableiten. Sind die Bedingungen zur Ausgabe eines Kommunikationssignals erfüllt, ermittelt die zentrale Rechnereinheit zunächst, welche der mobilen Einheiten 1, 2, 3 sowie welche von deren Signalausgabeelementen an der Ausgabe des Kommunikationssignals beteiligt sind. Anschließend berechnet die zentrale Rechnereinheit aufgrund der Metainformationen für jede mobile Einheit 1, 2, 3 mit ihren betroffenen Signalausgabeelementen ein korrektes Signal sowie dessen Änderung über die Zeit. Diese Signale werden an die mobilen Einheiten 1, 2, 3 geschickt, wobei die mobilen Einheiten 1, 2, 3 diese Signale dann durch Aussendung von entsprechenden Kommunikationssignalen über deren Signalausgabeelemente umsetzen. Die zeitlich korrekte Abstimmung der auszugebenden Kommunikationssignale wird vorzugsweise durch eine Uhrensynchronisation sichergestellt.
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Eine konkrete Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der 2 illustriert. Hierbei ist eine 2 x 2 Formation dargestellt, die aus vier quaderförmigen mobilen Einheiten 11, 12, 13, 14 zusammengesetzt ist. 2A zeigt eine Aufsicht auf diese Formation, bestehend aus den mobilen Einheiten 11, 12, 13, 14. Die Formation wird demnächst rechts abbiegen (Pfeil). 2B zeigt eine seitliche Ansicht der Formation mit Illustrierung der aufeinander abgestimmten Kommunikationssignale zu verschiedenen Zeitpunkten (t, t+1, t+2, t+3). 2C zeigt einen Blick von oben auf die isolierte mobile Einheit 11 zur Verdeutlichung der Anordnung und Nummerierung der einzelnen Ausgabeelemente, die von 1 bis 36 durchnummeriert sind. In den Teilfiguren B und C ist die Fahrtrichtung mit Pfeilen angedeutet. Jede mobile Einheit 11, 12, 13, 14 verfügt über visuelle Signalausgabeelemente in Form von jeweils drei übereinander angeordneten LED-Leisten 110, 120, 130, 140. Die LED-Leisten umspannen jeweils den Körper der mobilen Einheit 11, 12, 13, 14 im oberen Bereich vollständig. Für die erfindungsgemäß aufeinander abgestimmte Ausgabe von Kommunikationssignalen der gesamten Formation ist es vorgesehen, dass zum Anzeigen der Abbiegeintention der Formation ein Pfeilsignal als Lauflicht in die entsprechende Richtung angezeigt wird. Das jeweils in Abbiegerichtung zeigende Pfeilsignal wird auf der vorderen und rückwärtigen Ansicht der Formation angezeigt. An den seitlichen Ansichten der Formation laufen die Pfeilsignale gegenläufig aufeinander zu. D. h. das Lauflicht geht nicht um die gesamten Außenseiten der Formation herum, sondern bewegt sich beispielsweise auf der hier rückwärtigen Ansicht von links nach rechts und auf der in dieser Darstellung nicht sichtbaren Vorderansicht der Formation in entgegengesetzter Richtung. Zur Erzeugung dieses Signals verfügt die zentrale Rechnereinheit über Informationen, die den Zustand der Formation betreffen und leitet daraus ab, welche Ausgabeelemente 110, 120, 130, 140 jeweils in der Formation nach außen gewandt sind. Weiterhin berücksichtigt die zentrale Rechnereinheit Informationen zur Lokalisierung und zu Umgebungsinformationen wie oben beschrieben, sowie zur Abbiegeabsicht. Hierbei fließen Informationen aus internen Karten sowie eine globale Pfadplanung für alle mobilen Einheiten und damit die Lage des geplanten Abbiegepfades ein. Die entsprechenden auszugebenden Kommunikationssignale (Lichtsignale) werden mittels übergeordneter Informationen ermittelt, aus denen die Beschreibung des darzustellenden Grundelements, also in diesem Beispiel eine Pfeildarstellung mit zugehörigen Pfadinformationen, dem Abstand mehrerer Grundelemente zueinander und der zeitlichen Fortbewegung der Grundelemente, in diesem Beispiel als Lauflicht, abgeleitet werden. Daraus berechnet die zentrale Rechnereinheit für alle mobilen Einheiten 11, 12, 13, 14 jeweils ein eigenes Lichtsignal und übermittelt dieses an die einzelnen Einheiten 11, 12, 13, 14. Optional kann eine Bestätigung des Empfangs von allen Einheiten 11, 12, 13, 14 vorgesehen sein, bevor die Ausgabe der Lichtsignale startet.
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Für das dargestellte Beispiel können die Ausgabeelemente beispielsweise durch eine entsprechende Indizierung korrekt angesprochen werden, die die genaue Position (Spalte/Reihe) eines Ausgabeelements angibt. 2C verdeutlicht die Nummerierung der einzelnen Ausgabeelemente der LED-Leisten für die isolierte mobile Einheit 11, wobei die einzelnen Ausgabeelemente spaltenweise für jede der drei Reihen umlaufend von 1 bis 36 durchnummeriert werden. So kann ein spezifisches Ausgabeelement beispielsweise mit dem Index 18,2 angesprochen werden. Dieses Ausgabeelement befindet sich dabei also in der Spalte 18 der Reihe 2 der LED-Leisten einer mobilen Einheit. Unter Annahme einer solchen Indizierung kann das in 2B dargestellte Pfeilsignal in der folgenden Metainformation vorliegen:
[(x, 1), (x, 3), (x+1,1), (x+1,2), (x+1,3), (x+2,2)].
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Die genaue Position der Spalte in Bezug auf die Zeit ist variabel. Auch die Position der mobilen Einheit innerhalb der Anordnung der Formation kann variieren, sodass dieser Wert in der Metainformation noch nicht genau definiert ist. Darüber hinaus können weitere Vorgaben zur Farbinformation für das auszugebende visuelle Grundelement, z. B. #FF9900, und weitere Informationen zur Animation und diesbezüglicher Parameter vorgegeben werden. Beispielsweise können ein Lauflicht mit einer Frequenz von 10 Schritten/s und ein Abstand zwischen zwei Elementen von 6 Schritten vorgesehen sein. Zusätzliche Spezifikationen können im Hinblick auf das Auseinandergehen oder Zusammentreffen der animierten Signale oder im Bezug auf eine Verkleinerung oder Vergrößerung der auszugebenden Signale vorgesehen sein.
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Die zentrale Rechnereinheit kann nun aufgrund der Anordnung der mobilen Einheiten 11, 12, 13, 14 innerhalb der Formation ableiten, welche Ausgabeelemente an der Ausgabe beteiligt sind und wie sie räumlich zueinander angeordnet sind. Die mobilen Einheiten 11, 12, 13, 14 können dabei ebenfalls über einheitliche Indizes angesprochen werden. In diesem Beispiel die mobile Einheit 11 (in Fahrtrichtung vorne links) mit (1.1), die mobile Einheit 12 (in Fahrtrichtung hinten links) mit (1.2), die mobile Einheit 13 (in Fahrtrichtung vorne rechts) mit (2.1) und die mobile Einheit 14 (in Fahrtrichtung hinten rechts) mit (2.2). Für jede mobile Einheit 11, 12, 13, 14 kann festgelegt werden, dass sich die Lage der Spalte 1 der Signalausgabeelemente 110, 120, 130, 140 an der linken vorderen Ecke an der Seitenwand befindet (siehe 2C). Pro Seite sind jeweils 9 Spalten bei den Signalausgabeelementen vorgesehen, sodass sich umlaufend entgegen dem Uhrzeigersinn eine Anzahl von 36 Spalten für jede Reihe ergibt. In diesem Beispiel leitet die zentrale Rechnereinheit aus der Anordnung nun ab, dass von der mobilen Einheit 12 (1.2) die Ausgabeelemente (1:18, 1:3) und anschließend von der mobilen Einheit 14 (2.2) die Ausgabeelemente (10:27, 1:3) beteiligt sind. Die Notation „:“ bedeutet dabei, dass alle Elemente zwischen den zwei Nummern einschließlich der Randnummern beteiligt werden. Dies gilt für die in Fahrtrichtung vorderen mobilen Einheiten 11, 13 entsprechend. Basierend auf der oben beschriebenen Information zur Signalbildung leitet die zentrale Rechnereinheit nun z. B. für den Zeitpunkt t folgende konkrete Signale ab:
- Für die mobile Einheit (1.2):
[(10,1), (10,3), (11,1), (11,2), (11,3), (12,2)],
[(16,1), (16,3), (17,1), (17,2), (17,3), (18,2)]
- Für die mobile Einheit (2.2):
[(13,1), (13,3), (14,1), (14,2), (14,3), (15,2)],
[(19,1), (19,3), (20,1), (20,2), (20,3), (21,2)]
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Auf Grundlage der Aktualisierungszeit sowie der Parameter der Animation wird bestimmt, wann die Spaltenindizes von jeder mobilen Einheit 11, 12, 13, 14 jeweils um +1 im Bereich der beteiligten Ausgabeelemente geändert werden und wann gegebenenfalls Anpassungen in dem Bereich notwendig sind, in welchem die animierten Signale aufeinander zulaufen oder auseinander gehen. Diese abgeleiteten Signale inklusive der Informationen zur Aktualisierung des Signals über die Zeit werden an jede mobile Einheit 11, 12, 13, 14 geschickt, sodass die Signale beispielsweise unter Nutzung einer Uhrensynchronisation zwischen den mobilen Einheiten und der zentralen Rechnereinheit zur gleichen Zeit ausgegeben werden.
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Zur Bestimmung des Zeitpunktes, zu dem die Formation die aufeinander abgestimmten Kommunikationssignale ausgibt, zieht die zentrale Rechnereinheit vorzugsweise für jedes Gesamtsignal entsprechende Auslösebedingungen heran. Beispielsweise kann als Auslösebedingung für das Gesamtsignal vorgesehen sein, dass mindestens eine mobile Einheit der Formation sich beispielsweise fünf Meter oder weniger von einem markanten Punkt, beispielsweise dem Beginn einer Gangkreuzung, befindet. Diese Vorgabe eines Abstands kann auch noch durch andere Faktoren, wie beispielsweise die Fahrtgeschwindigkeit oder eine vorhersehbare Zeitverzögerung aufgrund einer Rechnerauslastung, beeinflusst werden. Das Eintreten dieser Auslösebedingung stößt dann die Ausgabe des Gesamtsignals an. Alternativ oder zusätzlich kann eine vorgeordnete Bedingung, z. B. dass mindestens eine mobile Einheit sich acht Meter oder weniger vor dem markanten Punkt befindet, berücksichtigt werden, sodass dann bereits die zentrale Rechnereinheit die Vorausberechnung und Vorbereitung der Einzelsignale veranlassen kann. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch die erforderlichen Einzelsignale rechtzeitig an die mobilen Einheiten gesendet und ausgegeben werden können, sobald die tatsächliche Auslösebedingung eintritt.
