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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verkehrsleitinfrastruktur, bei dem mittels einer Servereinrichtung eine Solltrajektorie für ein Kraftfahrzeug bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verkehrsleitinfrastruktur zum Bestimmen einer Solltrajektorie für zumindest ein Kraftfahrzeug.
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Die
DE 10 2014 224 077 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum assistierten Führen eines Fahrzeugs. Dabei wird eine auf einem Parkplatz abzufahrende Solltrajektorie für das Fahrzeug abhängig von einem Fahrzeugtyp des Fahrzeugs ermittelt und über ein Kommunikationsnetzwerk an das Fahrzeug gesendet. Es wird auch eine digitale Karte des Parkplatzes an das Fahrzeug gesendet, sodass das Fahrzeug basierend auf der Solltrajektorie und der digitalen Karte autonom auf dem Parkplatz fahren kann, wobei es während seiner autonomen Fahrt auf dem Parkplatz mittels eines fahrzeugexternen Überwachungssystems überwacht wird. Die digitale Karte kann Sensordaten einer Umfeldsensorik, mittels welcher das Fahrzeug sein Umfeld sensorisch erfasst, ergänzen. Ein mittels der Umfeldsensorik des Fahrzeugs detektiertes Problem kann über das Kommunikationsnetzwerk an einen Teilnehmer des Kommunikationsnetzwerks gemeldet werden, bei dem es sich beispielsweise um einen Parkplatzverwaltungsserver handeln kann. Dieser kann Gegenmaßnahmen ermitteln oder planen, um das Problem zu lösen oder zu umgehen. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Überwachen des Fahrzeugs, dass eine Ist-Trajektorie des Fahrzeugs auf eine Abweichung von der Solltrajektorie hin überwacht wird. Es kann dann eine Ausgleichsroute ermittelt werden, durch die die Abweichung ausgeglichen werden kann. Das Fahrzeug kann seine autonome Fahrt basierend auf einer über das Kommunikationsnetzwerk empfangenen Umfahrungsroute anpassen.
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Aus der
DE 10 2008 054 207 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Führung eines Fahrzeugs entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie bekannt. Dabei werden Positionsdaten der Solltrajektorie für einen vorgebbaren Streckenabschnitt außerhalb des Fahrzeugs generiert und über eine Funkverbindung zu dem Fahrzeug übertragen. Die Solltrajektorie kann an einen Fahrstreifen verengende Hindernisse angepasst werden. Weiterhin können Korrekturdaten zu einer Korrektur von mittels eines satellitengestützten globalen Positionsbestimmungssystems ermittelter Positionsdaten generiert und an das Fahrzeug übertragen werden. Wird bei einem Vergleich der aktuellen Position des Fahrzeugs mit der Solltrajektorie eine Abweichung von dieser festgestellt, so kann eine Warnung an einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs generiert werden.
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Die
DE 10 2014 224 124A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs. Dabei meldet sich der Fahrzeug nach Ankunft an einer befahrbaren Infrastruktur bei einem Infrastrukturverwaltungsserver über ein Kommunikationsnetzwerk für eine Fahrt auf der Infrastruktur an. Nach der Anmeldung empfängt das Fahrzeug für die Fahrt relevante Daten, basierend auf welchen das Fahrzeug auf der Infrastruktur von einer Startposition zu einer Zielposition fährt. Zumindest ein Teil der Fahrt kann mittels eines Überwachungssystems überwacht und/oder dokumentiert werden. In einer anderen Ausführungsform können während der Fahrt fahrzeuginterne Daten überwacht und/oder dokumentiert werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Optimierung eines Verkehrsflusses anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betrieb einer Verkehrsleitinfrastruktur, welche eine Servereinrichtung mit einer Speichereinrichtung und einer Kommunikationsschnittstelle zum Datenaustausch mit zumindest einem Kraftfahrzeug umfasst. Bei dem Verfahren erfolgt ein Bestimmen einer Solltrajektorie für das zumindest eine Kraftfahrzeug mittels der Servereinrichtung in Abhängigkeit von in der Speichereinrichtung gespeicherten, eine Umgebung des Kraftfahrzeugs betreffenden Daten. Weiterhin erfolgt bei dem Verfahren ein Übermitteln der Solltrajektorie an das Kraftfahrzeug über die Kommunikationsschnittstelle. Diese Übermittlung sowie auch der Datenaustausch zwischen dem zumindest einem Kraftfahrzeug und der Verkehrsleitinfrastruktur, insbesondere der Servereinrichtung, kann beispielsweise über ein Kommunikationsnetzwerk erfolgen, wobei entsprechende Daten über kabellose und/oder kabelgebundene Datenverbindungen übertragen und ausgetauscht werden können. Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass die Solltrajektorie in Abhängigkeit von einem Kriterium bestimmt wird, welches einen Verkehrsfluss aus mehreren aktiven Verkehrsteilnehmern charakterisiert. Mit anderen Worten wird die Solltrajektorie hier also in Abhängigkeit von dem Verkehrsfluss oder unter Berücksichtigung des Verkehrsflusses bestimmt. Es können beispielsweise Relativbewegungen zwischen dem zumindest einen Kraftfahrzeug und einem oder mehreren der aktiven Verkehrsteilnehmer bei der Bestimmung der Solltrajektorie berücksichtigt werden.
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Aktive Verkehrsteilnehmer können Verkehrsteilnehmer des fließenden Verkehrs sein. Derartige aktive Verkehrsteilnehmer können dabei sowohl in Bewegung sein als auch, beispielsweise bedingt durch eine Verkehrssituation, stillstehen oder warten, wobei sie aber dennoch von dem ruhenden Verkehr unterschieden sind, welcher beispielsweise geparkte Fahrzeuge umfasst. Als aktive Verkehrsteilnehmer im Sinne der vorliegenden Erfindung können beispielsweise Kraftfahrzeuge, insbesondere Kraftwagen, aber beispielsweise ebenso Fahrradfahrer und/oder Fußgänger gelten. Auch das zumindest eine Kraftfahrzeug kann ein aktiver Verkehrsteilnehmer sein. Vorteilhaft kann durch die vorliegende Erfindung eine in einem realen Verkehrsgeschehen gegebene Komplexität berücksichtigt werden, welche sich aus der gleichzeitigen Präsenz, insbesondere aus einem gleichzeitigen Zusammenwirken oder Zusammenspiel, mehrerer aktiver Verkehrsteilnehmer ergibt. Es können bei der Bestimmung der Solltrajektorie also Netzwerkeffekte des Verkehrsflusses oder des Verkehrsgeschehens berücksichtigt werden. Dadurch kann vorteilhaft eine situationsabhängige Bestimmung oder Anpassung der Solltrajektorie vorgenommen oder realisiert werden. Durch die dieser Art bestimmte Solltrajektorie wird dem Kraftfahrzeug also ermöglicht, sich - je nach konkreter Ausprägung des verwendeten Kriteriums - beispielsweise besonders schnell, besonders sicher, besonders gleichmäßig und/oder besonders energie- oder kraftstoffsparend entlang der Solltrajektorie in der jeweiligen Verkehrssituation oder durch das jeweilige Verkehrsgeschehen oder den jeweiligen Verkehrsfluss zu bewegen.
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Durch die Berücksichtigung des Verkehrsflusses, das heißt also beispielsweise der Positionen und/oder Bewegungen der anderen aktiven Verkehrsteilnehmer, sowie den Datenaustausch erfolgt effektiv eine Vernetzung der Verkehrsteilnehmer, wodurch eine ganzheitliche Optimierung des Verkehrsflusses - zumindest hinsichtlich des gewählten Kriteriums - ermöglicht wird. Dies stellt eine deutliche Weiterentwicklung und einen wesentlichen Vorteil gegenüber bekannten Verfahren dar, welche beispielsweise lediglich eine starre Infrastruktur, beispielsweise ein Layout oder eine Anordnung von Fahrwegen auf einem Parkplatz, berücksichtigen. Bei der vorliegenden Erfindung kann eine gegebene Infrastruktur, beispielsweise ein Verlauf jeweiliger Straßen oder Fahrwege als Rahmen- oder Randbedingungen verwendet werden, während die innerhalb oder unter Berücksichtigung dieser Randbedingung bestimmte Solltrajektorie dynamisch an den zum jeweiligen Zeitpunkt gegebenen Verkehrsfluss angepasst werden beziehungsweise von diesem abhängig sein und sich somit situationsbedingt verändern kann. Mit anderen Worten können für ein und denselben Streckenabschnitt zu unterschiedlichen Zeiten, zu denen jeweils unterschiedliche Verkehrsflüsse oder Verkehrssituationen herrschen oder gegeben sind, die jeweils bestimmten Solltrajektorien unterschiedlich sein.
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Die Bewegungen des Kraftfahrzeugs und der übrigen aktiven Verkehrsteilnehmer können sich gegenseitig beeinflussen. Aus diesem Grund kann eine fahrzeugindividuell und lediglich auf dem Einzelfahrzeug zugänglichen oder zur Verfügung stehenden Daten bestimmte Solltrajektorie hinsichtlich des gesamten Verkehrsfluss nicht optimal sein.
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Das Kriterium kann auch eine Transportleistung der jeweils von dem Kraftfahrzeug befahrenen Infrastruktur oder Verkehrswege berücksichtigen oder charakterisieren. Mit anderen Worten kann die Solltrajektorie also auch in Abhängigkeit von einer Transportleistung oder einem maximalen Fahrzeug- oder Verkehrsteilnehmerdurchsatz des jeweiligen Streckenabschnitts bestimmt werden. Als Kriterium kann dann beispielsweise eine Auslastung beziehungsweise eine Vergrößerung, Verkleinerung oder Optimierung der Auslastung des jeweiligen Streckenabschnitts verwendet werden.
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Das Kriterium kann den Verkehrsfluss auch indirekt charakterisieren. Hier kann beispielsweise eine Feinstaub- oder Schadstoffbelastung des jeweiligen Streckenabschnitts, welche abhängig ist von dem Verkehrsfluss, als Kriterium verwendet werden. Dementsprechend kann die Solltrajektorie dann derart bestimmt werden, dass diese Belastung reduziert, erhöht oder optimiert wird, wenn das Kraftfahrzeug ihr folgt. Dies kann beispielsweise durch ein Vorgeben der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erreicht werden. Durch eine entsprechend angepasste und vorgegebene Geschwindigkeit können beispielsweise Wartezeiten an einer Ampel oder dergleichen vermieden oder minimiert werden. Ebenso kann das Kraftfahrzeug durch die Solltrajektorie beispielsweise um einen besonders stark belasteten Bereich herumgeführt werden.
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Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Kraftfahrzeug und/oder bei den aktiven Verkehrsteilnehmern oder bei zumindest einem oder einigen der aktiven Verkehrsteilnehmer um autonom oder teilautonom fahrende oder betriebene Fahrzeuge, insbesondere Kraftwagen, handeln. Vorteilhaft kann dann die Solltrajektorie unter Berücksichtigung der jeweiligen technischen Eigenschaften und Möglichkeiten des Kraftfahrzeugs und/oder der Verkehrsteilnehmer bestimmt werden. So kann beispielsweise die Solltrajektorie unter Berücksichtigung einer jeweiligen Reaktions- oder Ansprechzeit einer Steuereinrichtung, durch welche das Kraftfahrzeug autonom gesteuert oder geführt wird, bestimmt werden, wobei insbesondere eine bei einem nicht autonomen Betrieb relevante Reaktionszeit eines jeweiligen menschlichen Fahrzeugführers außer Acht gelassen werden kann. Dadurch kann beispielsweise ein von dem Kraftfahrzeug gegenüber Hindernissen und/oder Verkehrsteilnehmern einzuhaltender Abstand minimiert werden. Hierdurch wiederum kann vorteilhaft beispielsweise eine Auslastung des jeweiligen Verkehrsweges erhöht und/oder durch eine Minimierung eines Luftwiderstands oder einer Luftreibung eine Energie- oder Kraftstoffeinsparung erreicht werden. Beispielsweise kann eine Anordnung aus mehreren, in geringem Abstand voneinander fahrenden Fahrzeugen aufgrund derartiger Effekte einen geringeren Gesamtkraftstoffverbrauch aufweisen als die Summe der Einzelfahrzeuge, wenn diese unabhängig voneinander, insbesondere in größerem Abstand voneinander fahren. Auch dieser Vorteil kann durch die Berücksichtigung des jeweiligen Verkehrsflusses bei der Bestimmung der Solltrajektorie besonders effizient, gezielt und umfangreich realisiert werden.
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Eine Trajektorie - und damit auch die Solltrajektorie kann im Sinne der vorliegenden Erfindung - kann ein Datensatz sein oder durch einen Datensatz beschrieben werden, welcher einen Weg oder eine Bahn angibt. Der Datensatz kann auch eine auf oder entlang dieser Bahn einzuhaltende Geschwindigkeit oder ein entsprechendes Geschwindigkeitsprofil beziehungsweise einen Geschwindigkeitsverlauf an- oder vorgeben. Der Datensatz kann auch einen oder mehrere Zeitstempel und/oder eine oder mehrere Zeitvorgaben umfassen, mittels welchen beispielsweise angegeben werden kann, in welchem Zeitraum oder für welchen Zeitraum die Solltrajektorie gilt und/oder zu welchem Zeitpunkt oder in welchem Zeitraum eine bestimmte Position oder Stelle der Solltrajektorie zu erreichen oder einzunehmen ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Solltrajektorie in Abhängigkeit von mittels einer Umgebungssensorik der Verkehrsleitinfrastruktur und/oder des Kraftfahrzeugs und/oder eines der Verkehrsteilnehmer erfassten und über die Kommunikationsschnittstelle von der Servereinrichtung empfangenen Umgebungsdaten bestimmt wird. Mit anderen Worten kann die Umgebungssensorik also ein Teil der Verkehrsleitinfrastruktur sein, sie kann aber ganz oder teilweise auch Teil des Kraftfahrzeugs und/oder eines oder mehrerer der anderen Verkehrsteilnehmer sein. In jedem Fall ist die Verkehrsleitinfrastruktur dazu ausgebildet und eingerichtet, die mittels der Umgebungssensorik erfassten Umgebungsdaten zu empfangen, insbesondere von der Umgebungssensorik direkt oder indirekt anzufordern beziehungsweise abzurufen.
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Die Umgebungssensorik kann beispielsweise ganz oder teilweise stationär in oder an der Verkehrsinfrastruktur oder im Bereich der Verkehrsinfrastruktur, in oder auf welcher sich der Verkehrsfluss bewegt, angeordnet sein. Insbesondere kann die Umgebungssensorik eine Vielzahl von gleichartigen und/oder unterschiedlichen Sensoren und/oder Erfassungseinrichtungen umfassen, welche auch räumlich verteilt angeordnet sein können. So kann die Umgebungssensorik beispielsweise wenigstens eine Kamera umfassen, mittels welcher beispielsweise der jeweilige Streckenabschnitt, auf dem sich das Kraftfahrzeug bewegt, erfasst oder beobachtet wird. Eine solche Kamera kann beispielsweise an einem im Bereich einer Straße angeordneten Pfosten, einem Verkehrszeichen, einer Signalanlage oder an einem im Bereich der Straße befindlichen Bauwerk oder Gebäude angeordnet sein. In entsprechender Art und Weise können beispielsweise auch Bewegungssensoren, Belastungssensoren, induktive Sensoren, Lidarsensoren, Radarsensoren, Ultraschallsensoren oder dergleichen angeordnet sein.
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Es kann möglich sein, zur Bestimmung der Solltrajektorie sowohl Umgebungsdaten zu verwenden, welche mittels stationärer Sensoren oder Erfassungseinrichtungen gewonnen wurden als auch Umgebungsdaten, welche mittels an oder in dem Kraftfahrzeug und/oder zumindest einem anderen Verkehrsteilnehmer angeordneter Sensoren oder Erfassungseinrichtungen gewonnen wurden. Vorteilhaft können so besonders flexibel möglichst viele, auch unterschiedliche, Umgebungsdaten berücksichtigt und bei der Bestimmung der Solltrajektorie berücksichtigt, also verarbeitet werden. Durch die Verwendung unterschiedlicher und/oder an verschiedenen Positionen angeordneter Teile, das heißt also Sensoren und/oder Erfassungseinrichtungen, der Umgebungssensorik können vorteilhaft Daten in die Bestimmung der Solltrajektorie einfließen, welche mittels eines einzigen Sensors oder von einer einzigen Position aus nicht erfassbar sind. Vorteilhaft können so bei der Bestimmung der Solltrajektorie beispielsweise Daten über den Verkehrsfluss in einem Bereich berücksichtigt werden, welcher von einem jeweiligen aktuellen Standort des Kraftfahrzeugs nicht einsehbar ist. Vorteilhaft kann es ebenso möglich sein, durch die Verwendung fahrzeugeigener Sensoren oder Erfassungseinrichtungen bei der Bestimmung der Solltrajektorie Umgebungsdaten zu berücksichtigen, welche - beispielsweise aufgrund von einer unvollständigen Abdeckung der Verkehrsinfrastruktur durch einen Erfassungsbereich stationärer Sensoren oder Erfassungseinrichtungen oder beispielsweise aufgrund einer temporären Verdeckung - nicht mittels der stationären Sensoren oder Erfassungseinrichtungen gewonnen werden können.
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Besonders vorteilhaft kann dabei auch eine Redundanz der Sensoren der Umgebungssensorik und/oder in den Umgebungsdaten sein. Insbesondere bei besonders hohem Verkehrsaufkommen kann eine Sicherheit oder Zuverlässigkeit der Umgebungsdaten besonders relevant und vorteilhaft sein. Aufgrund der durch die Verwendung vieler Sensoren einzelner Verkehrsteilnehmer gegebenen Redundanz kann eine besonders gute Absicherung der Umgebungsdaten erreicht werden. Dabei können jeweilige Redundanz- und/oder Absicherungsanforderungen auch dann erfüllt werden, wenn beispielsweise nicht jeder Verkehrsteilnehmer für sich genommen durch eine entsprechende Ausstattung mit redundanten Sensoren diese Anforderungen erfüllen würde. Hierdurch können vorteilhaft also Kosten-, Bauteil- und Herstellungsaufwände der Umgebungssensorik und/oder der einzelnen Verkehrsteilnehmer beziehungsweise Fahrzeuge reduziert werden. Mit anderen Worten kann also insgesamt unnötige Redundanz in der Umgebungssensorik eingespart werden, da die geforderte Redundanz über die Vernetzung der Verkehrsteilnehmer erreicht wird.
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Die von der Umgebungssensorik erfassten Umgebungsdaten können vorteilhaft eine besonders gut räumlich und zeitlich lokalisierte Datengrundlage oder -basis zur Bestimmung der Solltrajektorie darstellen, da bedarfsgerecht und insbesondere auch situationsabhängig dynamische Umgebungsdaten mit besonders geringem Sensoraufwand erfasst werden können.
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Die Umgebungsdaten können regelmäßig, permanent, in vorgegebenen Zeitabständen und/oder gezielt bei Bedarf über jeweilige Datenverbindungen an die Servereinrichtung gesendet und von dieser empfangen werden. Hierfür kann ebenfalls die Kommunikationsschnittstelle verwendbar sein. Es können jedoch alternativ mehrere Kommunikationsschnittstellen vorgesehen sein. Stationäre Teile der Umgebungssensorik können beispielsweise kabelgebunden mit der Verkehrsleitinfrastruktur verbunden, das heißt an diese angeschlossen sein. Zusätzlich oder alternativ können die Umgebungsdaten beispielsweise über eine jeweilige 4G-, 5G-, LTE-, WLAN- und/oder Bluetooth-Verbindung oder dergleichen übertragen werden.
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Mittels der Umgebungssensorik kann eine jeweilige Umfelderkennung oder Umfelderfassung durchgeführt werden. Die Umgebungsdaten können beispielsweise jeweilige Positionen, Größen, Geschwindigkeiten, Bewegungsrichtungen und/oder dergleichen mehr von Verkehrsteilnehmern, Hindernissen und/oder Infrastrukturelementen umfassen oder angeben.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass über die Kommunikationsschnittstelle von dem Kraftfahrzeug gesendete Abweichungsdaten empfangen werden, welche eine Abweichung einer tatsächlich von dem Kraftfahrzeug befahrenen Trajektorie von der Solltrajektorie in einem bestimmten räumlichen Bereich angeben. Diese Abweichungsdaten werden erfindungsgemäß dann bei einer zukünftigen Bestimmung einer Solltrajektorie für diesen räumlichen Bereich berücksichtigt. Mit anderen Worten kann also beispielsweise das Kraftfahrzeug mittels fahrzeugeigener Sensoren ein lokales Hindernis oder eine lokale Gefahr oder Gefahrensituation erkennen, wodurch eine Abweichung von der empfohlenen, mittels der Servereinrichtung der Verkehrsleitinfrastruktur bestimmten Solltrajektorie notwendig wird - beispielsweise um eine Kollision zu vermeiden. Die entsprechenden Daten bezüglich des Hindernisses oder der Gefahr können Teil der Umgebungsdaten sein.
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Die das Hindernis oder die Gefahr betreffenden Daten können von dem Kraftfahrzeug an die Verkehrsleitinfrastruktur beziehungsweise an die Servereinrichtung übermittelt und von dieser empfangen werden. Das Kraftfahrzeug kann dann selbstständig, autonomen oder teilautonomen das Hindernis oder die Gefahr umfahren und dabei die tatsächlich befahrene oder zurückgelegte Trajektorie, beispielsweise mittels einer, insbesondere fahrzeugeigenen, Trajektorienverfolgungseinrichtung, bestimmen. Auf Basis der das Hindernis beschreibenden Umgebungsdaten und/oder den empfangenen Abweichungsdaten und/oder der tatsächlich befahrenen Trajektorie kann die Servereinrichtung dann zukünftige Solltrajektorien bestimmen, welche eine Kollision mit dem jeweiligen Hindernis oder der jeweiligen Gefahr vermeiden, indem sie beispielsweise um das Hindernis herum führen.
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Besonders vorteilhaft ist hier, dass durch die Berücksichtigung der tatsächlich vor Ort von dem Kraftfahrzeug selbst ermittelten Abweichungsdaten, welche notwendigerweise eine befahrbare Bahn beschreiben oder direkt angeben, auch auf unvorhergesehene oder Ausnahmesituationen sinnvoll und korrekt reagiert werden kann. Beispielsweise kann die Situation entstehen, dass zum Umfahren des Hindernisses ein Fahrstreifen verlassen und ein während eines regulären Verkehrsgeschehens nicht zum Befahren vorgesehener Bereich der Straße oder der Verkehrsinfrastruktur befahren werden muss. Eine Solltrajektorie, welche über derartige Bereiche führt, kann in der Regel ohne die Berücksichtigung der von dem Kraftfahrzeug erfassten und übermittelten Abweichungsdaten nicht sicher und zuverlässig, insbesondere zeitnah, bestimmt werden. Somit werden also auch in Ausnahmesituationen Wartezeiten minimiert und/oder eine Aufrechterhaltung des Verkehrsflusses ermöglicht.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der bestimmten Solltrajektorie mittels der Servereinrichtung zusätzlich wenigstens eine zur Erfüllung des Kriteriums auf diese Solltrajektorie abgestimmte zweite Solltrajektorie für wenigstens einen - von dem Kraftfahrzeug verschiedenen - der Verkehrsteilnehmer, welcher sich innerhalb eines vorgegebenen Entfernungsbereiches um das Kraftfahrzeug befindet, bestimmt und an den wenigstens einen Verkehrsteilnehmer übermittelt wird. Mit anderen Worten werden also wenigstens zwei Solltrajektorien für unterschiedliche Verkehrsteilnehmer bestimmt, welche jedoch nicht unabhängig voneinander sind. Dadurch kann der Verkehrsfluss vorteilhaft besonders gezielt und präzise gesteuert werden.
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Explizit können auch eine Vielzahl weiterer Solltrajektorien für weitere Verkehrsteilnehmer bestimmt werden, welche jeweils auf eine oder mehrere der übrigen Solltrajektorien abgestimmt, an diese angepasst und/oder von diesen abhängig sind. Dadurch kann vorteilhaft der Verkehrsfluss zumindest in dem vorgegebenen Entfernungsbereiches ganzheitlich, besonders bevorzugt unter Berücksichtigung aller für den Verkehrsfluss in dem jeweiligen Bereich relevanter Verkehrsteilnehmer, gesteuert werden. Der Entfernungsbereich kann beispielsweise abhängig von einer verfügbaren Rechenkapazität und/oder einer Zeitskala und/oder -dauer, für die die Solltrajektorien vorgegeben werden sollen, festgelegt sein. Der Entfernungsbereiches kann zusätzlich oder alternativ beispielsweise abhängig sein von einer Verkehrsdichte, einem Abstand zwischen zwei oder mehreren Verkehrsteilnehmern, durch welchen eine gegenseitige Beeinflussung oder Beeinflussungsmöglichkeit bestimmt ist, von einer durch entsprechende Verkehrsregeln vorgegebenen Verkehrsführung oder dergleichen. So können beispielsweise Solltrajektorien für sich innerhalb einer geschlossenen Ortschaft bewegende Verkehrsteilnehmer zwar aufeinander abgestimmt oder voneinander abhängig, dabei gleichzeitig aber unabhängig sein von Solltrajektorien für sich außerhalb der geschlossenen Ortschaft bewegende Verkehrsteilnehmer. Ebenso können Solltrajektorien für Verkehrsteilnehmer voneinander unabhängig sein, wenn sich die Verkehrsteilnehmer auf voneinander getrennten Verkehrswegen bewegen, zwischen denen ein Wechsel innerhalb einer vorgegebenen zeitlichen und/oder räumlichen Entfernung nicht möglich ist. Ebenso kann es vorgesehen sein, Solltrajektorien lediglich für Bereiche mit besonders hohem Verkehrsaufkommen und/oder für Bereiche um Unfallschwerpunkte oder Gefahrenstellen zu bestimmen und/oder vorzugeben.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass als Kriterium zur Bestimmung der Solltrajektorie beziehungsweise der Solltrajektorien eine relative Anordnung des Kraftfahrzeugs und der Verkehrsteilnehmer zueinander dient, wobei das Kraftfahrzeug und die Verkehrsteilnehmer durch ein Befahren der jeweiligen Solltrajektorien zu einer geschlossenen Kolonne zusammengeführt werden. Mit anderen Worten können also die Solltrajektorie für das Kraftfahrzeug und, gegebenenfalls optional, auch die Solltrajektorien für den oder die anderen Verkehrsteilnehmer, so bestimmt beziehungsweise aufeinander abgestimmt sein, dass das Kraftfahrzeug und zumindest einer der weiteren Verkehrsteilnehmer zu einem Blocken zusammengeführt und zusammengefasst werden und sich dann entlang der jeweiligen Solltrajektorien als, insbesondere geschlossene, Kolonne, das heißt also in Kolonnenfahrt, bewegen. Es können auch mehrere Solltrajektorien für verschiedene Verkehrsteilnehmer bestimmt und vorgegeben werden, durch welche mehrere voneinander beabstandete Blöcke oder geschlossenen Kolonnen aus jeweils mehreren Verkehrsteilnehmern, insbesondere Kraftfahrzeugen, gebildet oder erzeugt werden. Vorteilhaft kann durch eine Kolonnenbildung eine besonders effiziente, schnelle, sichere und übersichtliche Bewegung mehrerer Verkehrsteilnehmer erreicht werden. Insbesondere können dabei nicht nur die Wege oder Bahnen der jeweiligen Solltrajektorien, sondern auch die entsprechenden Geschwindigkeiten aufeinander abgestimmt bestimmt oder vorgegeben werden. Besonders vorteilhaft kann eine derartige Kolonne auch für sich nicht in einem automatischen, autonomen Fahrbetrieb bewegende Verkehrsteilnehmer erkennbar sein, wodurch eine besonders einfache und sichere Verhaltensweise im Verkehrsgeschehen erleichtert wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Anzahl der zu der geschlossenen Kolonne mit dem Kraftfahrzeug zusammengeführten Verkehrsteilnehmer in Abhängigkeit von einer zeitlichen Länge einer Signalphase einer Lichtsignalanlage und/oder in Abhängigkeit von einer Verkehrsdichte in einer vorgegebenen Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Beispielsweise können also gerade so viele Verkehrsteilnehmer zu der Kolonne zusammengefasst oder zusammengeführt werden, dass diese während einer einzigen Grünphase einer Ampelanlage diese Ampelanlage passieren kann. Dadurch kann vorteilhaft der Verkehrsfluss optimiert werden, insbesondere hinsichtlich einer Sicherheit und/oder eines Transportvolumens oder Durchsatzes von Fahrzeugen beziehungsweise Verkehrsteilnehmern im Bereich der jeweiligen Lichtsignalanlage. Bei besonders niedriger oder geringer Verkehrsdichte können beispielsweise kürzere Kolonnen gebildet werden, wodurch sich eine höhere Flexibilität im Verkehrsfluss oder in der Steuerung des Verkehrsflusses ergeben kann, da es beispielsweise zwischen den Kolonnen mehr Passiergelegenheiten für kreuzenden Quervekehr gibt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass auf einer von der geschlossenen Kolonne befahrenen Fahrbahn eine Markierung angezeigt wird, welche eine zu der zeitlichen Länge der Signalphase korrespondierende maximale räumliche Länge der geschlossenen Kolonne anzeigt. Insbesondere kann die Markierung sich zeitlich mit einem jeweils aktuellen Zustand der Signalphase verändernd und/oder mit der geschlossenen Kolonne mitbewegt angezeigt werden. Beispielsweise kann also eine grüne Fläche auf die Fahrbahn projiziert werden, deren Größe und/oder Position mit der zeitlichen Länge und/oder einer jeweils aktuellen Phase der Signalphase korrespondiert. Beispielsweise kann die Markierung oder der markierte Bereich gerade so groß sein, dass Fahrzeuge oder Verkehrsteilnehmer, welche sich innerhalb der Markierung oder des Bereiches aufhalten, die jeweilige Lichtsignalanlage während der jeweiligen Signalphase passieren können. Dabei kann die Größe oder Position der Markierung beispielsweise unter Berücksichtigung einer jeweils aktuellen Durchschnittsgeschwindigkeit des Verkehrsflusses im Bereich der Lichtsignalanlage und/oder einer dort zulässigen Höchstgeschwindigkeit festgelegt sein oder werden.
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Alternativ kann hierbei eine als Teil der Solltrajektorien vorgegebene oder bestimmte Sollgeschwindigkeit von Verkehrsteilnehmern im Bereich der Lichtsignalanlage zu Grunde gelegt werden. Durch eine derartige Markierung kann anderen Verkehrsteilnehmern und Passanten besonders intuitiv, einfach und anschaulich das Verkehrsgeschehen oder der Verkehrsfluss verdeutlicht werden, was beispielsweise insbesondere in unübersichtlichen Bereichen ein Verständnis der jeweiligen Situation fördern und somit eine Sicherheit im Verkehrsgeschehen erhöhen kann. Ebenso können auch nicht mit einer jeweiligen Solltrajektorie versorgte Verkehrsteilnehmer, beispielsweise Fahrer von manuell geführten Fahrzeugen, ihre Verhaltensweisen und Reaktionen hierdurch besonders gut, vorausschauend und zuverlässig planen oder abstimmen, wodurch beispielsweise eine Stressbelastung reduziert und somit ebenfalls die Sicherheit im Verkehrsgeschehen erhöht werden kann. So kann beispielsweise ein Fahrer unmittelbar erkennen, ob er durch ein Aufschließen zu einem vorausfahrenden Fahrzeug sein Fahrzeug noch innerhalb der Markierung positionieren kann, um die Lichtsignalanlage während der jeweiligen Signalphase passieren zu können oder nicht. Auch für Fußgänger wird es leichter erkennbar, wann eine sichere Überquerung der Straße möglich ist, da das jeweilige Verhalten der Verkehrsteilnehmer besser erkennbar und abschätzbar ist. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die Verkehrsteilnehmer in einer geschlossenen Kolonne zusammengefasst sind, da so unmittelbar erkennbar ist, welche Fahrzeuge beispielsweise die Lichtsignalanlage noch passieren werden. So wird eine Unklarheit darüber vermieden, ob ein bestimmtes Fahrzeug anhalten wird oder nicht.
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Die Markierung kann beispielsweise mittels einer stationären, beispielsweise an der Lichtsignalanlage angeordneten, Projektionseinrichtung auf die Fahrbahn projiziert werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Markierung auch mittels jeweiliger Projektionseinrichtungen der Verkehrsteilnehmer auf die Fahrbahn projiziert werden. Zusätzlich oder alternativ können beispielsweise entlang der Fahrbahn eine Vielzahl von Leuchtelementen angeordnet sein, welche dynamisch aktiviert und deaktiviert werden können, um den entsprechenden Bereich zu markieren.
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Durch eine Vorgabe gleicher Geschwindigkeiten für alle Fahrzeuge der Kolonne kann vorteilhaft der Verkehrsfluss optimiert, insbesondere besonders gleichmäßig gestaltet, werden, da ein Aufschwingen der Kolonne, das heißt eine sukzessive Veränderung, insbesondere Vergrößerung, der Abstände zwischen den einzelnen Fahrzeugen der Kolonne vermieden wird. Auch ohne dass ein Hindernis vorläge, ist ein derartiges, beispielsweise durch verzögerte Reaktionen auf einen Bremsvorgang verursachtes Aufschwingen eine typische Stauursache, welche durch die vorliegende Erfindung also vorteilhaft vermieden werden kann.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass als das Kriterium, in Abhängigkeit von welchem die Solltrajektorie bestimmt wird, eine Verkehrsdichte in einer vorgegebenen Umgebung des Kraftfahrzeugs verwendet wird. So kann das Kraftfahrzeug beispielsweise durch die Solltrajektorie um einen Bereich mit besonders hoher Verkehrsdichte herumgeführt werden oder durch eine angepasste, insbesondere verringerte, Geschwindigkeit den entsprechenden Bereich später erreichen, um eine Entzerrung des Verkehrsflusses zu erzielen. Die Berücksichtigung der Verkehrsdichte und die zentrale Bestimmung der Solltrajektorien durch die fahrzeugexterne Servereinrichtung ist besonders vorteilhaft, da innerhalb des einzelnen Kraftfahrzeugs üblicherweise keine ausreichenden Daten vorhanden sind, um - insbesondere bei überdurchschnittlicher Verkehrsdichte - das Kraftfahrzeug so zu steuern, dass ein optimaler Verkehrsfluss erreicht wird. Die Verkehrsdichte kann beispielsweise ermittelt werden durch eine Auswertung von mittels einer das Verkehrsgeschehen beobachtenden Kamera erfasster Bilddaten, durch eine Einrichtung oder Sensorik zur Zählung von Verkehrsteilnehmern und/oder durch eine permanente oder regelmäßige Übermittlung und einen entsprechenden Empfang von jeweiligen Positionsdaten der Verkehrsteilnehmer.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass zusammen mit der Solltrajektorie jeweilige Steuerungsanweisungen übermittelt werden, durch welche das Kraftfahrzeug autonom entlang der Solltrajektorie geführt wird. Die Steuerungsanweisungen können also über die nur zur Beschreibung der Solltrajektorie notwendigen Daten hinausgehen. Beispielsweise können konkrete Vorgaben bezüglich Beschleunigungswerten, Lenkwinkeln oder dergleichen übermittelt werden. Durch die autonome Führung des Kraftfahrzeugs durch die von der Servereinrichtung übermittelten Steuerungsanweisungen kann vorteilhaft besonders zuverlässig sichergestellt werden, dass das Kraftfahrzeug tatsächlich der Solltrajektorie folgt, das heißt die Solltrajektorie befährt oder einhält. Besonders vorteilhaft kann dabei eine Konsistenz zwischen den Steuerungsanweisungen und den Daten der Solltrajektorie sichergestellt werden, wodurch sich eine erhöhte Zuverlässigkeit und Sicherheit beim Führen des Kraftfahrzeugs ergibt. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Steuerungsanweisungen durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs, beispielsweise unter Berücksichtigung von lokalen Sensordaten, plausibilisiert werden. Alternativ kann eine direkte und unmittelbare Fernsteuerung des Kraftfahrzeugs durch die Servereinrichtung vorgesehen sein. Dabei kann aber diese Fernsteuerung - beispielsweise aufgrund von lokal mittels einer fahrzeugeigenen Sensorik erfasster Daten, beispielsweise bezüglich eines Hindernisses - aufgehoben oder überstimmt werden, sodass auch in unvorhergesehenen Situationen eine maximale Sicherheit gegeben ist.
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Alternativ kann es möglich sein, dass entsprechende, zum autonomen Führen des Kraftfahrzeugs geeignete, Steueranweisungen auf Basis der Solltrajektorie durch das Steuergerät des Kraftfahrzeugs selbst generiert werden. Dadurch können vorteilhaft verzögerungsfrei lokale, mittels einer fahrzeugeigenen Sensorik erfasste Daten und/oder fahrzeugspezifische Eigenschaften oder Besonderheiten und/oder beispielsweise durch einen jeweiligen Fahrzeuginsassen gemachte individuelle Vorgaben beim Befahren oder Befolgen der Solltrajektorie berücksichtigt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Warnung vor dem sich auf der Solltrajektorie nähernden Kraftfahrzeug an sich in einem Bereich der Solltrajektorie aufhaltende Verkehrsteilnehmer gesendet oder übermittelt wird. Mit anderen Worten können also Verkehrsteilnehmer mit zeitlichem Vorlauf darauf hingewiesen werden, dass sich das Kraftfahrzeug nähert. Dies kann beispielsweise an unübersichtlichen oder schwierig einsehbaren Stellen, wie beispielsweise Einmündungen mit angrenzender Bebauung, besonders vorteilhaft sein, um Unfälle oder eine Gefährdung der Verkehrsteilnehmer zu vermeiden. Besonders vorteilhaft kann eine derartige Warnung beispielsweise eingesetzt werden, um vor batterieelektrischen Fahrzeugen zu warnen, welche aufgrund ihres gegenüber herkömmlichen, mit Verbrennungskraftmaschinen betriebenen Fahrzeugen deutlich geringeren Betriebsgeräusches schwieriger wahrnehmbar sind. Besonders vorteilhaft kann eine derartige Warnung beispielsweise zur Erhöhung der Sicherheit von Personen mit eingeschränktem Wahrnehmungsvermögen, beispielsweise aufgrund von Blindheit oder Taubheit, sein. Durch die gezielte Übermittlung der Warnung an sich in dem jeweiligen vorgegebenen Bereich an der Solltrajektorie aufhaltende Verkehrsteilnehmer kann eine unnötige Belästigung übriger, nicht potentiell gefährdeter Verkehrsteilnehmer vermieden werden. Eine solche Belästigung könnte sich beispielsweise durch eine nicht diskriminierende, omnidirektionale Ausstrahlung einer akustischen Warnung ergeben könnte. Die Warnung kann beispielsweise über ein Kommunikationsnetzwerk beziehungsweise eine Datenverbindung an ein von dem zu warnenden Verkehrsteilnehmer mitgeführtes mobiles elektronisches Endgerät übermittelt werden. Die empfangene Warnung kann durch das mobile Endgerät beispielsweise optisch, akustisch und/oder haptisch, das heißt beispielsweise durch eine Vibration, signalisiert werden.
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Eine erfindungsgemäße Verkehrsleitinfrastruktur zum Bestimmen einer Solltrajektorie für zumindest ein Kraftfahrzeug umfasst eine Servereinrichtung, welche eine zum Speichern und Bereitstellen von eine Umgebung des zumindest einen Kraftfahrzeugs betreffenden Daten eingerichtete Speichereinrichtung umfasst. Die Verkehrsleitinfrastruktur umfasst weiterhin eine Kommunikationseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Solltrajektorie über eine Kommunikationsschnittstelle an das zumindest eine Kraftfahrzeug zu übermitteln. Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass die Servereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Solltrajektorie in Abhängigkeit von einem Kriterium zu bestimmen, welches einen Verkehrsfluss aus mehreren aktiven Verkehrsteilnehmern charakterisiert.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verkehrsleitinfrastruktur, die Merkmale und Vorteile aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verkehrsleitinfrastruktur hier nicht noch einmal explizit beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Verkehrsszene, in der ein Kraftfahrzeug einer durch einen fahrzeugexternen Server bestimmten Solltrajektorie folgt;
- 2 einen schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zum Betrieb einer Verkehrsleitinfrastruktur.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verkehrsszene. Hierin ist ein Abschnitt einer Straße 1 dargestellt, auf der sich mehrere Verkehrsteilnehmer 2 befinden. Zu diesen Verkehrsteilnehmern gehören ein Kraftfahrzeug 3, ein weiteres Kraftfahrzeug, welches hier als Zweitfahrzeug 4 bezeichnet werden soll, und ein Fußgänger 5. Die Fahrzeuge 3, 4 weisen jeweils eine für eine bidirektionale Kommunikation ausgelegte Sende- und Empfangseinrichtung 6 auf. Der Fußgänger 5 kann beispielsweise ein mobiles elektronisches Endgerät, beispielsweise ein Mobiltelefon (Smartphone) mitführen, welches ebenfalls eine Kommunikation, insbesondere einen Datenempfang oder einen Datenaustausch, ermöglicht. An der Straße 1 ist vorliegend auch eine Lichtsignalanlage 7 angeordnet. An dieser ist eine Projektionseinrichtung 8 vorgesehen, mittels welcher beispielsweise vor der Lichtsignalanlage 7 situationsabhängig eine Markierung oder auch unterschiedliche Markierungen auf einen Fahrbahnbereich der Straße 1 projiziert werden können.
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Weiterhin dargestellt ist eine Verkehrsleitinfrastruktur 9, welche hier insbesondere eine Servereinrichtung umfasst, welche kurz als Server 10 bezeichnet wird. Die Verkehrsleitinfrastruktur dient dem Leiten und/oder Steuern eines Verkehrsflusses zumindest auf oder im Bereich der Straße 1. Die Verkehrsleitinfrastruktur 9 kann außer dem Server 10 noch weitere Elemente oder Einrichtungen umfassen und/oder verteilt aufgebaut beziehungsweise angeordnet sein.
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Der Server 10 kann im Bereich der Straße 1 oder räumlich hiervon entfernt oder beabstandet - beispielsweise in einem Rechenzentrum - angeordnet sein. Über jeweilige, hier schematisch angedeutete, Datenverbindungen 11 kann eine Kommunikation, insbesondere eine Übermittlung oder ein Austausch von Daten, zwischen dem Server 10 sowie den Verkehrsteilnehmern 2 und der Lichtsignalanlage 7 stattfinden. Dazu kann beispielsweise eine, zumindest teilweise, kabellose Kommunikation über ein Mobilfunknetz, eine jeweilige Bluetooth- oder WLAN-Verbindung oder dergleichen ablaufen.
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Der Server 10 ist eine oder ist ein Teil einer Verkehrsleitinfrastruktur, mittels welcher ein Verkehrsfluss auf der Straße 1 - gegebenenfalls zuzüglich weiterer, hier nicht dargestellter Straßen oder Straßenbereiche - gesteuert werden kann. Ein Betrieb dieser Verkehrsleitinfrastruktur wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Dazu zeigt 2 schematisch einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Betrieb einer Verkehrsleitinfrastruktur, welche beispielsweise den Server 10 umfassen kann.
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Heutzutage wird vor dem Hintergrund und mit dem Zielgedanken einer Reduzierung von Unfällen im Straßenverkehr sowie einer Erhöhung eines Komforts und Kundennutzens an einer Entwicklung autonom fahrender Kraftfahrzeuge gearbeitet. Dabei können beispielsweise jeweilige fahrzeugeigene Sensoren verwendet werden, um eine jeweilige Umgebung oder ein jeweiliges Umfeld des Kraftfahrzeugs zu erfassen und basierend auf den entsprechenden Sensordaten eine Trajektorie für das Kraftfahrzeug sowie entsprechende Steuerungsanweisungen zur Längs- und/oder Querführung des Kraftfahrzeugs entlang der Trajektorie zu bestimmen. Diese Trajektorien werden also fahrzeugintern oder fahrzeugautark individuell für das jeweilige Kraftfahrzeug bestimmt oder berechnet. Auch in einem Verkehrsgeschehen oder in einer Verkehrssituation, in der sich viele derartige autonome Kraftfahrzeuge in einem begrenzten Bereich bewegen, findet bei heutzutage bekannten Systemen und Verfahren also eine dezentrale Trajektorienberechnung statt. Dabei können beispielsweise eine Bahn und Geschwindigkeit, das heißt also eine Bewegung - oder eben die Trajektorie - des jeweiligen individuellen Kraftfahrzeugs hinsichtlich eines individuellen Komforts und einer individuellen Sicherheit bestimmt oder optimiert werden.
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Um den gesamten Verkehrsfluss auf der Straße 1 ganzheitlich, das heißt unter Berücksichtigung aller Verkehrsteilnehmer 2, zumindest aber der Fahrzeuge 3 und 4, hinsichtlich zumindest eines Kriteriums zu optimieren, ist es vorliegend vorgesehen, dass zumindest eine Solltrajektorie 13 durch die Verkehrsleitinfrastruktur, beispielsweise mittels des Servers 10, bestimmt wird. Vorliegend ist die Solltrajektorie 13 dem Kraftfahrzeug 3 zugeordnet, welches bestimmungsgemäß also der Solltrajektorie 13 folgen, das heißt sich entlang der Solltrajektorie 13 bewegen soll.
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Dazu wird zunächst in einem Verfahrensschritt S1 das Verfahren zum Betrieb der Verkehrsleitinfrastruktur gestartet, indem zum Beispiel der Server 10 in Betrieb genommen wird. In einem Verfahrensschritt S2 werden beispielsweise einer Berechnungs- oder Prozessoreinrichtung des Servers 10 eine Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 betreffende Daten bereitgestellt. Diese Daten können beispielsweise von einer Speichereinrichtung des Servers 10 und/oder von externen Datenquellen empfangen oder abgerufen werden. Derartige Datenquellen können beispielsweise jeweilige elektronische Einrichtungen der Lichtsignalanlage 7, der Verkehrsteilnehmer 2 und/oder weiterer, hier nicht dargestellter Anlagen oder Einrichtungen sein. Die Daten können beispielsweise statische oder unveränderliche Daten, wie beispielsweise jeweilige Positionen von Infrastrukturelementen wie der Fahrbahn, der Lichtsignalanlage 7 und dergleichen umfassen. Die Daten können ebenfalls dynamische oder situationsabhängige, die jeweilige aktuelle Verkehrssituation beschreibende Daten umfassen. Dies kann beispielsweise eine jeweilige Position, Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit der Verkehrsteilnehmer 2 und/oder einen jeweiligen aktuellen Schaltzustand der Lichtsignalanlage 7 umfassen. Diese Daten können beispielsweise mittels jeweiliger Sensoreinrichtungen, insbesondere Umfeldsensoriken, der Verkehrsteilnehmer 2, insbesondere der Fahrzeuge 3 und 4, erfasst werden. Ebenso kann ein Umgebungs- oder Umfeldsensor, beispielsweise eine Kamera, ein Lidar- oder Radarsensor oder dergleichen, , mittels welchem die Verkehrssituation erfassbar ist, beispielsweise an der Lichtsignalanlage 7 angeordnet sein.
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Durch die zentrale Erfassung und Verarbeitung dieser Daten kann in einem Verfahrensschritt S3 die Solltrajektorie 13 für das Kraftfahrzeug 3 auf Basis einer Datengrundlage bestimmt werden, welche über die lokal in dem Fahrzeug 3 erfassbaren oder zur Verfügung stehenden Daten hinausgehen kann. Dementsprechend wird die Solltrajektorie 13 vorteilhaft also hinsichtlich der Optimierung des gesamten Verkehrsflusses bestimmt. Zu diesem Verkehrsfluss können die Verkehrsteilnehmer 2 sowie weitere, hier nicht dargestellte Verkehrsteilnehmer beitragen. Dadurch können beispielsweise eine durchschnittliche Geschwindigkeit aller Verkehrsteilnehmer 2, eine jeweilige individuelle durchschnittliche und/oder maximale Wartezeit aller Verkehrsteilnehmer 2 minimiert oder begrenzt, eine durchschnittlich zum Erreichen eines jeweiligen individuellen Ziels benötigte Zeitdauer für alle Verkehrsteilnehmer 2 minimiert und dabei gleichzeitig eine Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer 2 erhöht werden. Die Erhöhung der Sicherheit kann sich beispielsweise daraus ergeben, dass die Solltrajektorie 13 für das Kraftfahrzeug 3 unter Berücksichtigung einer Bewegung eines von der jeweiligen aktuellen Position des Kraftfahrzeugs 3 nicht sichtbaren oder sensorisch erfassbaren weiteren Verkehrsteilnehmers bestimmt werden kann.
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Vorliegend kann das Kraftfahrzeug 3 durch Befahren oder Befolgen der Solltrajektorie 13 beispielsweise in eine hier angedeutet dargestellte Zielposition 14 geführt werden. Die Zielposition 14 kann eine statische oder dynamische Position sein. Mit anderen Worten kann die Zielposition 14 beispielsweise eine bestimmte feste Position in einem weltfesten Koordinatensystem angeben. Es ist aber ebenso möglich, dass die Zielposition 14 beispielsweise relativ zu dem Zweitfahrzeug 4 definiert oder vorgegeben ist und sich somit entsprechend der Bewegung des Zweitfahrzeugs 4 verändert, das heißt mit dem Zweitfahrzeug 4 mitbewegt. Die Fahrzeuge 3, 4 können also in eine geschlossene Kolonne zusammengeführt werden, in der sie sich, beispielsweise in einem besonders geringen Abstand zueinander, besonders effizient durch die Verkehrssituation bewegen beziehungsweise bewegen können.
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Vorliegend ist auf die Fahrbahn der Straße 1 durch die Projektionseinrichtung 8 ein Markierungsbereich 12 projiziert, welcher beispielsweise mit einer jeweiligen Signalphase der Lichtsignalanlage 7 korrespondieren kann. Beispielsweise kann der Markierungsbereichs 12 dynamisch jeweils denjenigen Bereich markieren, für den gilt, dass sich in ihm aufhaltende Fahrzeuge 3, 4 die Lichtsignalanlage 7 während einer aktuellen Grünphase passieren können. Beispielsweise kann durch die Solltrajektorie 13 die Bewegung des Kraftfahrzeugs 3 derart vorgegeben sein, dass das Kraftfahrzeug 3 noch während der aktuellen Grünphase der Signalanlage 7 in den Markierungsbereich 12 gelangt, wodurch ein unnötiges und gegebenenfalls unnötig heftiges Abbremsen des Kraftfahrzeugs 3 vermieden und somit der Verkehrsfluss optimiert werden kann.
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Es kann also beispielsweise möglich sein, mehrere Fahrzeuge 3, 4 zu einem Block zusammenzufassen. Durch solche geschlossenen Kolonnen oder Blöcke sowie entsprechende Abstände zwischen zwei geschlossenen Kolonnen oder Blöcken kann insbesondere ein Kreuzungsverkehr oder ein Querverkehr optimiert werden. Hierbei können mit maximalem Durchsatz und mit minimalen Wartezeiten ohne sicherheitskritische Ambiguität Bewegungen auch von sich in unterschiedlichen Richtungen bewegenden Verkehrsströmen aufeinander abgestimmt oder aneinander angepasst gesteuert werden.
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In einem Verfahrensschritt S4 kann mittels des Servers 10 ermittelt werden, ob und gegebenenfalls welche der Verkehrsteilnehmer 2 sich in einem vorgegebenen Gefahrenbereich um die Solltrajektorie 13 aufhalten und somit potentiell mit dem Kraftfahrzeug 3 direkt in Kontakt kommen oder interagieren können. Dies kann vorliegend beispielsweise den Fußgänger 5 betreffen, welcher bei mangelnder Aufmerksamkeit potentiell durch das Kraftfahrzeug 3 gefährdet sein kann. In einem Verfahrensschritt S5 kann dementsprechend den im Verfahrensschritt S4 ermittelten Verkehrsteilnehmern, hier also dem Fußgänger 5, eine Warnung oder ein Hinweis bezüglich des sich auf der Solltrajektorie 13 nähernden Kraftfahrzeugs 3 übermittelt werden.
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Beispielsweise parallel zu dem Verfahrensschritt S4 kann die Solltrajektorie 13 in einem Verfahrensschritt S6 an das Kraftfahrzeug 3 übermittelt werden. Besonders bevorzugt können durch den Server 10, beispielsweise im Verfahrensschritt S3, auch noch weitere Solltrajektorien, beispielsweise für das Zweitfahrzeug 4, bestimmt werden beziehungsweise bestimmt worden sein. Diese kann beziehungsweise können in dem Verfahrensschritt S6 an die entsprechenden Verkehrsteilnehmer, hier also beispielsweise an das Zweitfahrzeug 4, übermittelt werden.
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Es kann möglich sein, dass - beispielsweise aufgrund eines Hindernisses im Bereich der Solltrajektorie 13 - das Kraftfahrzeug 3 dieser Solltrajektorie 13 nicht in der vorgesehenen Art und Weise folgen kann. In diesem Fall kann das, beispielsweise mittels der fahrzeugeigenen Sensorik des Kraftfahrzeugs 3 erfasste und erkannte, Hindernis von dem Kraftfahrzeug 3 autonom umfahren werden. Eine dabei tatsächlich befahrene oder befolgte Trajektorie des Kraftfahrzeugs 3 kann beispielsweise mittels einer fahrzeugeigenen Trajektorienverfolgungseinrichtung erfasst werden. Diese tatsächliche Trajektorie und/oder eine Differenz oder Abweichung zu der Solltrajektorie 13 kann an den Server 10 übermittelt und von diesem in einem Verfahrensschritt S7 empfangen werden. Dabei können ebenso Daten bezüglich des Hindernisses übermittelt werden, durch welche beispielsweise eine Art und/oder eine genaue Position und/oder Ausdehnung beschrieben oder charakterisiert sein kann.
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Beispielsweise bei einem erneuten Durchlauf des Verfahrens, bei dem eine weitere Solltrajektorie bestimmt wird, welche im Bereich des Hindernisses verläuft, können in einem Verfahrensschritt S8 die in dem Verfahrensschritt S7 empfangenen Daten in die Bestimmung dieser Solltrajektorie einfließen, also bei der Bestimmung berücksichtigt werden. Dadurch kann vorteilhaft das jeweilige Fahrzeug bereits durch die nunmehr unter Berücksichtigung des Hindernisses serverseitig bestimmte oder angepasste Solltrajektorie um das Hindernis herum geführt werden. Es ist dabei möglich, dass zunächst eine Abfrage von Sensor- oder Umgebungsdaten von dem jeweiligen Fahrzeug erfolgt, um zu ermitteln, ob das Hindernis weiterhin besteht.
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Die Kommunikation zwischen dem Server 10 und den Verkehrsteilnehmern 2 kann über jeweilige bidirektionale Kommunikationsschnittstellen erfolgen. Dabei kann von dem Server 10 an den jeweiligen Verkehrsteilnehmer 2 eine jeweilige für diesen bestimmte Verkehrsfluss optimale soll Position und in Gegenrichtung von dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer 2 zu dem Server 10 jeweilige Umfeld Daten und/oder eine Abweichung von der Verkehrsfluss optimalen Position übermittelt werden. Die Verkehrsfluss optimalen soll Positionen können also durch die Verkehrsleitinfrastruktur, beispielsweise durch den als ein zentrales Beckenrand dienenden Server 10, berechnet werden.
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Durch die zentrale Bestimmung der Solltrajektorien 13 kann vorteilhaft ein Zeit- und/oder Komfortgewinn durch einen optimierten Verkehrsfluss, eine Verringerung eines Unfallrisikos, ein geringerer Treibstoff- oder Energieverbrauch der Fahrzeuge 3, 4 und weiterer hier nicht dargestellter Fahrzeuge mit einer einhergehenden Emissionsreduzierung einer gesamten Fahrzeugflotte sowie eine gesteigerte Transportleistung der Straße 1 und gegebenenfalls weiterer Verkehrswege erreicht werden. Durch die Berücksichtigung redundanter Daten von jeweiligen individuellen Sensoriken mehrerer Verkehrsteilnehmer 2 kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit der zur Bestimmung der Solltrajektorien 13 verwendeten Datengrundlage verbessert werden. Dabei kann vorteilhaft gegebenenfalls auf redundante Sensorik in jedem einzelnen Fahrzeug 3, 4 oder Verkehrsteilnehmer 2 verzichtet werden, wodurch sich vorteilhaft eine Kostenersparnis, eine verringerte Komplexität sowie ein jeweiliges geringeres Gewicht ergeben können. Bei einer konsequenten und umfassenden Umsetzung des beschriebenen Konzepts kann vorteilhaft der gesamte Verkehrsfluss zentral gesteuert werden, sodass bisher zur Steuerung des Verkehrsflusses notwendige Infrastruktur, wie beispielsweise die Lichtsignalanlage 7 und/oder sonstige Verkehrszeichen zumindest teilweise entfallen können. Dies kann vorteilhaft eine erhebliche Reduzierung von Kosten und Aufwand eines Aufbaus und einer Instandhaltung der entsprechenden Verkehrsinfrastruktur mit sich bringen.
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Es kann möglich sein, bestimmte Wegpunkte und/oder Bereiche der Straße 1 für autonom fahrende und/oder durch eine Solltrajektorie geführte Fahrzeuge 3, 4 beziehungsweise Verkehrsteilnehmer 2 vorzugeben, insbesondere zu reservieren, wodurch beispielsweise während eines Übergangszeitraumes zu einer vollständigen Umsetzung des beschriebenen Konzepts, eine erhöhte Sicherheit erreicht werden kann. Dabei ist es auch denkbar, dass beispielsweise eine zumindest teilweise Verlagerung einer Haftung auf einen Betreiber der Verkehrsleitinfrastruktur vorgesehen sein kann, sodass die individuellen Verkehrsteilnehmer 2 entlastet werden können.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie durch die Erfindung ein Verkehrsfluss optimiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014224077 A1 [0002]
- DE 102008054207 A1 [0003]
- DE 102014224124 A1 [0004]
