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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Kollisionshindernisses. Zudem betrifft die Erfindung ein automatisiertes Antikollisionssystem.
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Fahrerassistenzsysteme und Fahrzeugautomatisierungstechnologien für Straßenfahrzeuge und Schienenfahrzeuge benötigen Informationen bezüglich der Umgebung, in der sie sich bewegen, um die aktuelle Verkehrssituation zu erfassen und zu interpretieren. Hierzu werden mit Hilfe von Sensorsystemen eine Abbildung der Umwelt und eine Erzeugung von bearbeitbaren Daten vorgenommen. Auf Basis einer Auswertung der Daten werden Objekte wahrgenommen und es wird versucht, deren Relevanz für die eigene Fortbewegung anhand von verschiedenen Bewertungsmethoden und Klassifikationen zu ermitteln. Mittels spezialisierter Sensorik oder Auswertung wir eine explizite Erkennung von Objekten durchgeführt. Diese Objekte werden dann in Relation zur eigenen Position bzw. Fortbewegung gesetzt und bezüglich ihrer Relevanz bewertet. Um eine solche Objektdetektion zu ermöglichen, muss dem betreffenden Sensorsystem die Situation vorab beschrieben werden. Dies kann z.B. durch mathematische Modelle und Klassifikatoren erfolgen. Ein weiterer Ansatz, welcher auch ohne eine spezifische Klassifizierung erkannter Objekte auskommen kann, wird über eine gitterbasierte Belegungskarte, im Englischen auch als „Occupancy grid map“ bezeichnet, realisiert. Hierbei werden alle vom Sensor erkannten Objekte einem umliegenden Raster zugeordnet. Belegte Rasterzellen sind dann bezüglich Relevanz für die eigene Bewegungstrajektorie zu bewerten.
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Die beschriebenen Herangehensweisen haben alle das Problem gemeinsam, dass Objekte in der Umgebung explizit erkannt werden müssen. Allerdings ist dies nie absolut zuverlässig möglich. Außerdem steigt bei erhöhten Anforderungen der Rechenaufwand für die herkömmlichen Verfahren.
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Es besteht daher das Problem, ein Verfahren und eine entsprechende Einrichtung zur Hinderniserkennung zu entwickeln, welche wenig Aufwand erfordern und zuverlässig sind.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Detektion eines Kollisionshindernisses gemäß Patentanspruch 1 und durch ein automatisiertes Antikollisionssystem gemäß Patentanspruch 12 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Detektion eines Kollisionshindernisses werden zunächst ortsabhängig Sensordaten von einem Umgebungsbereich eines Fahrzeugs mit Hilfe einer Sensoreinheit erfasst. Der Umgebungsbereich kann z.B. einen vor dem Fahrzeug befindlichen Bereich umfassen. Dieser vor dem Fahrzeug befindliche Bereich soll auf jeden Fall den Bereich der Fahrtrichtung umfassen. Zusätzlich kann der Umgebungsbereich auch rechts und links von der Fahrtrichtung befindliche Abschnitte und seitlich zum Fahrzeug gelegene Bereiche umfassen. Weiterhin kann der Umgebungsbereich auch links und rechts hinter dem Fahrzeug befindliche Bereiche und auch einen direkt hinter dem Fahrzeug vorhandenen Bereich aufweisen. Beispielsweise kann ein sich bewegendes Kollisionsobjekt hinter dem Fahrzeug zu einem Überholvorgang ansetzen oder bei einem Abbiegemanöver des Fahrzeugs mit diesem auf Kollisionskurs liegen.
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Als Fahrzeug kann z.B. ein streckengebundenes Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug verwendet werden. Die Sensoreinheit zur sensoriellen Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs kann z.B. an dem jeweiligen Fahrzeug angeordnet sein. Die Sensordaten können aber auch mit Hilfe von stationären streckenseitig angeordneten Sensoren ermittelt werden, welche in ein streckenseitiges Überwachungssystem eingebunden sind, das mit dem Fahrzeug kommunizieren kann.
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Weiterhin wird ein den erfassten Sensordaten entsprechender Referenz-Sensordatensatz in Abhängigkeit vom Ort ermittelt. D.h., es wird ein Referenz-Sensordatensatz gesucht, dessen Referenz-Sensordaten denselben Positionen zugeordnet sind, an denen auch die aktuell erfassten Sensordaten aufgenommen wurden. Denn nur in diesem Fall betreffen die Daten denselben Ortsbereich bzw. denselben Aufnahmebereich und lassen sich die beiden Datensätze auch vergleichen. Im einfachsten Fall genügt es, wenn die Referenz-Sensordaten an derselben Stelle einer Fahrstrecke aufgenommen wurden wie die aktuell erfassten Sensordaten. Dabei wird z.B. bei einer fahrzeugseitigen Anordnung der Sensoren davon ausgegangen, dass das Fahrzeug bzw. die Sensoren des Fahrzeugs bei der aktuellen Aufnahme der Sensordaten genauso orientiert sind, wie bei der Aufnahme der Referenz-Sensordaten. In einer verbesserten Ausgestaltung werden Abweichungen der Orientierung des Fahrzeugs bzw. der Sensoren, falls fahrzeugseitige Sensoren vorhanden sind, bei dem Vergleich der Sensordaten mit den Referenz-Sensordaten mitberücksichtigt.
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Zudem wird geprüft, ob ein Kollisionshindernis auftritt. Diese Prüfung erfolgt auf Basis eines Vergleichs der erfassten ortsabhängigen Sensordaten mit dem ermittelten Referenz-Sensordatensatz. Bei dem Vergleich werden Unterschiede zwischen dem Referenz-Sensordatensatz und dem aktuellen Sensordatensatz als Hinweis auf ein mögliches Kollisionshindernis gedeutet.
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Vorteilhaft müssen die aufgenommenen Sensordaten nicht unbedingt interpretiert werden. Es ist also keine explizite Objekterkennung durch die Sensorik notwendig. Es genügt ein Vergleich der Sensordaten mit Referenzdaten, um Anhaltspunkte für ein vorhandenes Kollisionshindernis zu erhalten. Die Sensordaten sowie die Referenzdaten können z.B. als Rohdaten vorliegen. Alternativ oder zusätzlich können die Sensordaten und die Referenzdaten auch bereits ausgewertet und bearbeitet, beispielsweise interpretiert worden sein und semantische Zusatzinformationen umfassen. Änderungen in der Umwelt können durch das Ermitteln von Unterschieden zwischen den Sensordaten und den Referenz-Sensordaten ermittelt werden. Mithin wird der benötigte Rechenaufwand für die Auswertung der erfassten Sensordaten reduziert.
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Das erfindungsgemäße automatisierte Antikollisionssystem für ein Fahrzeug weist eine Sensoreinheit zum ortsabhängigen Erfassen von Sensordaten von einem Umgebungsbereich eines Fahrzeugs auf. Teil des erfindungsgemäßen automatisierten Antikollisionssystems ist auch eine Referenz-Sensordatensatz-Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines den erfassten Sensordaten entsprechenden Referenz-Sensordatensatzes in Abhängigkeit vom Ort. Das erfindungsgemäße Antikollisionssystem umfasst außerdem eine Prüfeinheit zum Prüfen, ob ein Kollisionshindernis auftritt, wobei die Prüfung auf Basis eines Vergleichs der erfassten ortsabhängigen Sensordaten mit dem ermittelten Referenz-Sensordatensatz erfolgt.
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Einige wesentliche Komponenten des erfindungsgemäßen automatisierten Antikollisionssystems können in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere die Referenz-Sensordatensatz-Ermittlungseinheit und die Prüfeinheit.
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Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein.
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Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Steuerungseinrichtungen von Fahrzeugen, welche z.B. automatisierte Assistenzsysteme umfassen, auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, welches direkt in einen Speicher einer Steuerungseinrichtung ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuerungseinrichtung ausgeführt wird.
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Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z.B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten auch Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
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Zum Transport zu der Steuerungseinrichtung und/oder zur Speicherung an oder in der Steuerungseinrichtung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit einlesbaren und ausführbaren Programmbschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z.B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen. Auch eine drahtlose Übertragung des Computerprogramms ist möglich.
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Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie und deren Beschreibungsteilen weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
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In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Erfassen der Sensordaten mindestens eine der folgenden Sensorarten eingesetzt:
- - Radar,
- - LiDAR,
- - ein Laserscanner,
- - eine Kamera,
- - ein Kamerasystem.
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Radar kann zum Beispiel besonders bei schlechten Sichtverhältnissen eingesetzt werden, um sich ein Bild von der Umgebung eines Fahrzeugs machen zu können. Auf Laser basierende Sensorsysteme eignen sich für eine besonders exakte Vermessung einer Umgebung eines Fahrzeugs. Kameras ermöglichen eine hochaufgelöste Abtastung der Umgebung mit einem relativ geringen technischen Aufwand.
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Besonders bevorzugt wird bei dem ortsabhängigen Erfassen der Sensordaten die geographische Position des Fahrzeugs ermittelt. Die Kenntnis der geographischen Position des Fahrzeugs ermöglicht bereits eine grundlegende örtliche Zuordnung der erfassten Sensordaten zu einer Absolutposition. Wie bereits erwähnt, können die Sensoren bei der Aufnahme der Referenz-Sensordaten anders ausgerichtet sein und bei einer fahrzeugseitigen Sensoranordnung kann auch das Fahrzeug unterschiedlich orientiert sein. Für eine weitere Präzisierung kann daher zusätzlich eine Relativposition von den Sensordaten zugeordneten Objekten zum Fahrzeug ermittelt werden. Die Relativposition kann z.B. durch eine Ausrichtung der Sensoren sowie den Abstand zwischen Sensor und Objekt gegeben sein. Schließlich wird ein den Sensordaten zugeordneter Ort auf Basis der ermittelten geographischen Position des Fahrzeugs und der ermittelten Relativposition ermittelt.
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Im günstigsten Fall erfolgt bei der Erfassung der Sensordaten eine Art dreidimensionaler Bildaufnahme, so dass einzelnen Bildpunkten Relativpositionen zur Sensoreinheit zugeordnet werden können. Um einen Vergleich mit einem Referenzbild durchführen zu können, genügt auch bereits die Kenntnis der Position des Fahrzeugs und des Ausrichtungswinkels der Sensoren. Sind die Sensoren starr oder streckenseitig angeordnet, so genügt bereits eine Kenntnis der Position und gegebenenfalls Orientierung des Fahrzeugs. Durch die genannten zusätzlichen Informationen kann die Wahl eines geeigneten Referenz-Sensordatensatzes erleichtert werden. Eventuell können auch aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommene Sensordaten entsprechend korrigiert bzw. umgerechnet werden, um mit einem Referenz-Sensordatensatz besser vergleichbar gemacht zu werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei dem Ermitteln des Referenz-Sensordatensatzes eine Datenbank durchsucht, welche eine Mehrzahl von ortsabhängig erfassten Referenz-Sensordatensätzen umfasst. Eine Datenbank kann z.B. als fahrzeugseitiger nicht-flüchtiger Datenspeicher ausgebildet sein. Sie kann auch stationär als zentraler Datenspeicher ausgebildet sein, die mit einem oder mehreren automatisierten Antikollisionssystemen kommuniziert. Aus der Datenbank wird derjenige Referenz-Sensordatensatz entnommen, dessen zugeordnete Position der den aktuell erfassten Sensordaten zugeordneten Position am nächsten kommt. Vorteilhaft entsprechen die aus der Datenbank entnommenen Referenz-Sensordaten den aktuellen Sensordaten weitgehend für den Fall, dass sich seit der Aufnahme der Referenz-Sensordaten das Szenario an derselben Position nicht geändert hat. Unterschiede zwischen den aktuell aufgenommenen Sensordaten und den Referenz-Sensordaten liefern mithin Hinweise auf ein Auftreten von möglichen Kollisionshindernissen.
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In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden für den Fall, dass die Position der aktuell erfassten Sensordaten und/oder die Position der einzelnen Referenz-Sensordaten der Datenbank nicht exakt bekannt sind, der richtige Referenz-Sensordatensatz auf Basis eines Vergleichs mehrerer Referenz-Sensorkandidatensätze mit den aktuell erfassten Sensordaten ermittelt. Bei dieser Variante wird dann eine Wahl eines geeigneten Referenz-Sensordatensatzes nach einer Ähnlichkeit der aktuellen Sensordaten mit den jeweiligen Sensordaten der Referenz-Sensordatensätze getroffen. Beispielsweise wird zu aktuell erfassten Sensordaten derjenige Referenz-Sensordatensatz aus der Datenbank ausgewählt, dessen Sensordaten die geringste Abweichung zu den aktuell aufgenommenen Sensordaten aufweist. Mithin kann auch bei einer nur ungenau bekannten Ortsabhängigkeit der aktuell aufgenommenen Sensordaten und/oder der Referenz-Sensordaten ein geeigneter Referenz-Sensordatensatz aus der Datenbank ausgewählt werden.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei dem Prüfen, ob ein Kollisionshindernis auftritt, ein oder mehrere Kollisionshindernis-Kandidaten an Positionen ermittelt, an denen eine Differenz zwischen den aktuell erfassten Sensordaten und den Referenz-Sensordaten vorliegt. D.h., es werden anhand der Sensordaten räumliche Positionen, beispielsweise Bildpositionen, ermittelt, an denen Unterschiede zwischen den aktuell aufgenommenen Sensordaten und den Referenz-Sensordaten vorliegen. Die diesen Positionen zugeordneten Sensordatenbereiche, beispielsweise Bildbereiche, werden dann als Kollisionshindernis-Kandidaten eingestuft und einer eingehenden Analyse unterzogen. Vorteilhaft müssen bei dieser Variante nur wenige Sensordatenbereiche, beispielsweise Bildbereiche, näher untersucht werden, so dass der Rechenaufwand für die Auswertung der Sensordaten stark reduziert ist.
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In einer besonders effektiven Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Referenz-Sensordaten durch ortsabhängiges Erfassen von Sensordaten entlang einer hindernisfreien Fahrstrecke ermittelt. Vorteilhaft erfolgt bei dieser Variante eine Zuordnung der Referenz-Sensordaten zu den Positionen, an denen die Referenz-Sensordaten aufgenommen wurden.
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Mithin können zu später aufgenommenen Sensordaten geeignete Referenz-Sensordaten, welche der Position der später aufgenommenen Sensordaten entsprechen, zielgerichtet herausgesucht werden, ohne dass für die Wahl eines geeigneten Referenz-Sensordatensatzes ein Sensordatenvergleich vorgenommen werden muss. Weiterhin erfolgt die Aufnahme der Referenz-Sensordaten bei Abwesenheit von Kollisionshindernissen, so dass Unterschiede bei später aufgenommenen Sensordaten zu den Referenz-Sensordaten als mögliche Kollisionshindernisse eingestuft werden können.
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Die Referenz-Sensordaten können beim Durchführen einer Testfahrt mit einem Fahrzeug entlang der hindernisfreien Fahrstrecke gewonnen werden, wobei Sensordaten von einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs mit Hilfe einer fahrzeugseitigen Sensoreinheit ortsabhängig erfasst werden. Diese Variante ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn auch bei späteren Fahrten im regulären Betrieb der Umgebungsbereich durch fahrzeugseitige Sensoren erfasst wird. Mithin sind die Referenz-Sensordaten mit den später aufgenommenen Sensordaten aufgrund derselben Aufnahmeperspektive leicht vergleichbar.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zu verschiedenen Zeitpunkten Sensordaten von dem Umgebungsbereich des Fahrzeugs mit Hilfe einer Sensoreinheit erfasst. Zudem wird eine Mehrzahl von den zu verschiedenen Zeitpunkten erfassten Sensordaten entsprechenden Referenz-Sensordatensätzen ermittelt bzw. aus einer Datenbank herausgesucht. Hierfür kann z.B. die Kenntnis einer zu den verschiedenen Zeitpunkten eingenommene Position des Fahrzeugs genutzt werden. Schließlich wird geprüft, ob ein Kollisionshindernis auftritt. Die Prüfung erfolgt auf Basis eines Vergleichs der zu verschiedenen Zeitpunkten erfassten ortsabhängigen Sensordaten mit den ermittelten Referenz-Sensordatensätzen. Vorteilhaft werden bei dieser Variante Informationen über die Dynamik eines Umgebungsszenarios eines Fahrzeugs mit einbezogen, so dass eine Einschätzung bezüglich einer Kollision eines bewegten Fahrzeugs mit einem möglicherweise selbst beweglichen Hindernis präzisiert werden kann.
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In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Prüfung, ob ein Kollisionshindernis auftritt, ein geschätzter Fahrweg in Abhängigkeit von der Zeit ermittelt. D.h., es wird eine künftige Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt. Die zukünftige Trajektiorie kann z.B. anhand einer Streckenführung, basierend auf einem Straßenverlauf oder einem Gleisverlauf sowie auf Basis einer aktuellen Fahrtrichtung und eines aktuellen Lenkeinschlags ermittelt werden. Dann wird eine Position eines Kollisionshindernis-Kandidaten mit dem geschätzten Fahrweg verglichen. Bei dieser Variante wird das dynamische Verhalten des Fahrzeugs mit in die Abschätzung einer Kollision mit einbezogen. Vorteilhaft kann bei dieser Variante eine Ermittlung von Kollisionshindernissen genauer erfolgen als ohne eine Berücksichtigung des künftigen Fahrwegs des Fahrzeugs.
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Bevorzugt wird bei der Prüfung, ob ein Kollisionshindernis auftritt, eine zeitabhängige Trajektorie eines Kollisionshindernis-Kandidaten ermittelt und es wird der geschätzte Fahrweg in Abhängigkeit von der Zeit mit der ermittelten Trajektorie des Kollisionshindernis-Kandidaten verglichen.
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Bei dieser Variante wird zusätzlich das dynamische Verhalten der Kollisionshindernis-Kandidaten mit in die Ermittlung von Kollisionshindernissen miteinbezogen, so dass eine exaktere Ermittlung, insbesondere von bewegten Kollisionshindernissen erfolgen kann.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Prüfung, ob ein Kollisionshindernis auftritt, Objekteigenschaften eines Kollisionshindernis-Kandidaten ermittelt. Vorteilhaft kann auf Basis der Objekteigenschaften eine Bewertung potentieller Kollisionshindernisse bezüglich ihrer Gefährlichkeit erfolgen. Diese Bewertung kann zu einer Anpassung einer Reaktion auf ein spezielles Hindernis genutzt werden.
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Bei dem angewendeten Vergleichsverfahren basiert die Gefahrenbewertung auf der Differenzinformation zwischen Soll- und Ist-Sensorsignal bzw. Sensordaten und Referenz-Sensordaten. Um eine Bewertung oder Güte festzustellen, wird in einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine geeignete Kombination verschiedener durch Vergleich ermittelter Parameter herangezogen: z.B. die zeitliche Entwicklung der Differenz zwischen den Sensordaten und den Referenz-Sensordaten, ein geometrischer Wert (Ort, Ausdehnung ...), die eigene Trajektorie, die Trajektorie des vermeintlichen Hindernisses, Ortsinformationen usw. Diese Werte dienen der Ermittlung eines Vertrauensintervalls. Die ermittelte Güte bzw. das ermittelte Vertrauensintervall werden dann dazu genutzt, zu ermitteln, ob ein Unterschied direkt in eine Gefahrenbewertung einfließt oder einem weiteren Klassifikations-/Bewertungsschritt unterzogen wird.
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In einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Position des Fahrzeugs, beispielsweise durch Selbstlokalisierung des Fahrzeugs, ermittelt. Hierzu kann z.B. mindestens eine der folgenden Technologien genutzt werden:
- - ein globales ziviles Satellitennavigationssystem,
- - Echtzeitkinematik,
- - mobilfunkbasierte Verfahren,
- - lokale Sende/Empfangssysteme,
- - sensorbasierte Technologien.
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Auf Echtzeitkinematik basierende Verfahren arbeiten ebenfalls mit Hilfe von Satellitensignalen von globalen zivilen Satellitennavigationssystemen. Dabei werden Satellitensignale simultan empfangen. Auf Basis von phasenbasierten Korrekturverfahren werden dabei größere Genauigkeiten erreicht als bei einer einfachen Satellitennavigation.
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Mobilfunknetze sind üblicherweise in Zellen eingeteilt. Mobile Sende/Empfangsgeräte lassen sich einer Zelle, in der sie sich gerade aufhalten, zuordnen und so lokalisieren.
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Lokale Sende/Empfangssysteme umfassen beispielsweise RFID-Systeme, Beacon-Systeme und andere auf kurzreichweitiger Kommunikation basierende Geräte.
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Sensorbasierte Technologien umfassen bildgebende Systeme oder auch mit zusätzlichen Emissionseinheiten ausgerüstete Systeme, wie z.B. LiDAR oder Radar.
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Die genannten Technologien können auch in Kombination eingesetzt werden, um eine erhöhte Redundanz bei der Selbstlokalisierung zu erzielen und die Kollisionswarnung noch robuster zu gestalten.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Wegstücks, auf dem sich ein Fahrzeug mit einem Kollisionswarnsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bewegt,
- 2 ein Flussdiagramm, mit dem die Akquisition von Referenz-Sensordaten veranschaulicht wird,
- 3 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Detektion eines Kollisionshindernisses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
- 4 ein Flussdiagramm, welches einen Vergleichsschritt des in 3 veranschaulichten Verfahrens im Detail zeigt,
- 5 eine schematische Darstellung eines Kollisionswarnsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In 1 ist ein Eisenbahnstreckenabschnitt 10 gezeigt, auf dem sich eine Lokomotive 11 bewegt. Die Lokomotive 11 umfasst ein als Kollisionswarnsystem 50 ausgebildetes Antikollisionssystem mit einer Sensoreinheit 12, mit der sie einen vor ihr liegenden Umgebungsbereich BU abtastet, und einer als Auswertungseinrichtung dienenden Kollisionswarneinrichtung 50a. Die bei der Abtastung ermittelten Sensordaten SD werden in dem Kollisionswarnsystem 50 ausgewertet, wie es im Zusammenhang mit 4 beschrieben ist. In dem in 1 gezeigten Szenario befindet sich ein Objekt O am Rand des von der Sensoreinheit 12 abgetasteten Umgebungsbereich BU. Gelangt das Objekt O in den abgetasteten Umgebungsbereich BU, so wird es mit Hilfe des Kollisionswarnsystems 50 erkannt und es wird an den Fahrer der Lokomotive 11 ein Warnhinweis ausgegeben, dass sich ein Hindernis auf der Fahrstrecke der Lokomotive 11 befindet.
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In 2 ist ein Flussdiagramm 200 gezeigt, mit dem eine Testfahrt, bei der ein Streckenabschnitt ohne vorhandene Kollisionshindernisse abgefahren wird, veranschaulicht wird. Bei dieser Testfahrt befindet sich eine Lokomotive 11 (siehe 1) auf einem Gleisabschnitt 10 und fährt eine vorbestimmte Fahrtroute ab. Bei dem Schritt 2.I wird zunächst eine Position P der Lokomotive auf der Strecke ermittelt. Die Position P kann z.B. anhand von Markierungen am Rand der Strecke abgelesen werden oder mit Hilfe eines anderen Selbstlokalisierungsverfahrens ermittelt werden. Bei dem Schritt 2.II werden dann an der ermittelten Position P Sensordaten SD von einem vor der Lokomotive 11 befindlichen Umgebungsbereich BU der Lokomotive 11 mit Hilfe einer Sensoreinheit 12 erfasst. Anschließend werden bei dem Schritt 2.III die erfassten Daten SD zusammen mit der ermittelten Position P der Lokomotive 11 in einer Datenbank DB als Referenz-Sensordatensatz R-SD abgespeichert. Bei dem Schritt 2.IV wird ermittelt, ob die Lokomotive 11 am Ende EoT des zu erfassenden Streckenabschnitts 10 bzw. am Endpunkt der Testfahrt angekommen ist. Falls das Ende EoT noch nicht erreicht ist, was in 2 mit „n“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 2.I zurückgekehrt und erneut eine Position P der fahrenden Lokomotive 11 ermittelt usw.. Falls das Ende EoT des Streckenabschnitts erreicht ist, was in 2 mit „j“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 2.V übergegangen und die Testfahrt beendet.
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In 3 ist ein Flussdiagramm gezeigt, mit dem ein Verfahren zum Detektieren eines Kollisionshindernisses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht wird. Bei dem Schritt 3.I wird zunächst eine Position P der Lokomotive auf der Strecke ermittelt. Anschließend werden bei dem Schritt 3.II an der ermittelten Position P Sensordaten SD von einem vor der Lokomotive 11 befindlichen Umgebungsbereich BU der Lokomotive 11 mit Hilfe einer Sensoreinheit 12 erfasst. Nachfolgend werden bei dem Schritt 3.III Daten betreffend eine Ausrichtung SA der Sensoren ermittelt. Weiterhin wird bei dem Schritt 3.IV eine Datenbank DB nach einem entsprechenden Referenz-Sensordatensatz SD durchsucht. Bei dem Schritt 3.V wird dann durch Vergleich der Sensordaten SD mit dem Referenz-Sensordatensatz R-SD ermittelt, ob ein oder mehrere Kollisionshindernisse KH vorhanden sind. Für den Fall, dass keine Kollisionshindernisse KH ermittelt wurden, was in 3 mit „n“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 3.I zurückgekehrt und das Verfahren weitergeführt. Werden dagegen ein oder mehrere Kollisionshindernisse KH ermittelt, was in 3 mit „j“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 3.VI übergegangen und es werden Informationen zu der Art und Position der Kollisionshindernisse KH ausgegeben und ein Warnhinweis W ausgegeben.
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In 4 ist ein Flussdiagramm 400 gezeigt, mit dem der Vergleichsschritt 3.V ausführlicher veranschaulicht wird. Bei einem Teilschritt 3.Va werden zunächst Kollisionshindernis-Kandidaten K-KH auf Basis des Vergleichs zwischen den Sensordaten SD und einem Referenz-Sensordatensatz R-SD über mehrere Zeitpunkte ermittelt. Anschließend werden bei dem Teilschritt 3.Vb Trajektorien T(K-KH) der Kollisionshindernis-Kandidaten K-KH ermittelt. Weiterhin wird bei dem Teilschritt 3.Vc ein Fahrweg der Lokomotive 10 ermittelt. Schließlich erfolgt bei dem Teilschritt 3.Vd ein Vergleich zwischen den Trajektorien T(K-KH) der Kollisionshindernis-Kandidaten K-KH und dem ermittelten Fahrweg FW. Für den Fall, dass sich mindestens eine der Trajektorien T(K-KH) eines der Kollisionshindernis-Kandidaten K-KH mit dem ermittelten Fahrweg FW trifft, was in 4 mit „j“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 3.VI übergegangen und es werden Kollisionshindernisse KH sowie eine entsprechende Warnung W ausgegeben. Wird dagegen kein Kollisionshindernis KH ermittelt, was in 4 mit dem „n“ gekennzeichnet ist, so wird, wie auch in 3 gezeigt, zu dem Schritt 3.I zurückgekehrt.
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Für den Fall, dass ein Kollisionshindernis erkannt wurde, können zusätzlich auch automatisierte Gegenmaßnahmen, wie z.B. das Einleiten eines Bremsmanövers durchgeführt werden.
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In 5 ist ein automatisiertes Kollisionswarnsystem 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das automatisierte Kollisionswarnsystem 50 kann z.B. Teil eines automatisierten Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs 11 sein, wie es in 1 gezeigt ist. Das automatisierte Kollisionswarnsystem 50 umfasst eine Sensoreinheit 12 und eine Kollisionswarneinrichtung 50a. Die Sensoreinheit 12, in diesem Ausführungsbeispiel ein Kamerasystem, erfasst Sensordaten SD von der Umgebung des Fahrzeugs und sendet die Sensordaten SD an die Kollisionswarneinrichtung 50a. Mit dem Kamerasystem wird ein vor dem Fahrzeug befindlicher Umgebungsbereich des Fahrzeugs bildlich erfasst. Die Kollisionswarneinrichtung 50a umfasst eine Sensordaten-Eingangsschnittstelle 51, welche die Sensordaten SD von der Sensoreinheit 12 empfängt. Die in diesem Ausführungsbeispiel Bilddaten umfassenden Sensordaten SD werden über die Sensordaten-Eingangsschnittstelle 51 an eine Referenz-Sensordaten-Ermittlungseinheit 54 übermittelt. Die Referenz-Sensordaten-Ermittlungseinheit 54 empfängt über eine Positionsermittlungseinheit 52 Positionsinformationen P bezüglich einer aktuellen Position des Fahrzeugs.
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Weiterhin empfängt die Referenz-Sensordaten-Ermittlungseinheit 54 auch Daten SA bezüglich einer Ausrichtung SA der Kamera über eine Sensorausrichtung-Datenerfassungseinheit 53, mit deren Hilfe eine Ortsabhängigkeit der Sensordaten SD ermittelt wird. Auf Basis dieser Daten SD, SA, P werden dann von der Referenz-Sensordaten-Ermittlungseinheit 54 aus einer Datenbank DB Referenz-Sensordaten R-SD herausgesucht und zusammen mit den Sensordaten SD an eine Prüfeinheit 55 übermittelt. Die Prüfeinheit 55 prüft auf Basis der empfangenen Daten R-SD, SD, ob ein Kollisionshindernis KH auftritt, wobei sie einen Vergleich der erfassten ortsabhängigen Sensordaten SD mit dem ermittelten Referenz-Sensordatensatz R-SD durchführt. Für den Fall, dass ein Kollisionshindernis KH ermittelt wurde, werden die entsprechenden Information KH über eine Ausgangsschnittstelle 56 ausgegeben. Zusätzlich kann das Ergebnis KH auch zum Einleiten von automatisierten Gegenmaßnahmen, wie z.B. das Durchführen eines Bremsmanövers, verwendet werden.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. So wurden das Verfahren und die Vorrichtung in erster Linie im Zusammenhang mit dem Einsatz von Schienenfahrzeugen erläutert. Das genannte Verfahren und das beschriebene Kollisionswarnsystem sind jedoch nicht auf die Anwendung auf Eisenbahnzüge beschränkt, sondern können auch im Zusammenhang mit Straßenfahrzeugen oder anderen Umgebungen, wie z.B. freiem Gelände abseits von Straßen oder anderen Fahrzeugen, wie z.B. Geländefahrzeugen oder Straßenbahnen eingesetzt werden. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die ggf. auch räumlich verteilt sein können.
