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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Koordinieren eines Verkehrs mehrerer Kraftfahrzeuge innerhalb eines vorbestimmten Infrastrukturbereichs, beispielsweise eines Parkhauses. Das Verfahren kann durch eine zentrale Servervorrichtung durchgeführt werden. Zu der Erfindung gehören auch die Servervorrichtung, ein Kraftfahrzeug, das durch die Servervorrichtung mit einem anderen Kraftfahrzeug koordiniert werden kann, sowie ein System aus der Servervorrichtung und zumindest einen Kraftfahrzeug.
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Für ein Parkhaus kann vorgesehen sein, dass nicht der Fahrer selbst sein Kraftfahrzeug auf einen Parkplatz des Parkhauses manövrieren muss, sondern er vor dem Parkhaus oder an dessen Einfahrt aussteigen kann und das Kraftfahrzeug durch einen Autopiloten vollautomatisiert in dem Parkhaus zu einem freien Parkplatz geführt oder manövriert wird. Diese Funktionalität wird auch als „Automatic Valet Parking“ (AVP) bezeichnet und ist beispielsweise in der
DE 10 2015 204 861 A1 beschrieben. Darin ist auch beschrieben, dass ein solches vollautomatisch geführtes Kraftfahrzeug mit seiner Sensorik Probleme bekommen kann, weil beispielsweise Radarechos oder Abschattungen einen Einblick in einen Bereich des Parkhauses unmöglich machen. Damit hier ein vollautomatisch geführtes Kraftfahrzeug seine Planung der Fahrtrajektorie anpassen kann, ist vorgesehen, dass eine Servervorrichtung des Parkhauses den Autopiloten des Kraftfahrzeugs über solche problematischen Bereiche informiert. Ein Problem, dass hiermit nicht gelöst werden kann, sind problematische Bereiche, die dynamisch entstehen, nämlich durch den Verkehr mehrerer vollautomatisch geführter Kraftfahrzeuge und/oder durch sich im Parkhaus bewegende Fußgänger oder Radfahrer.
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Aus der
DE 10 2014 224 124 A1 ist hierzu bekannt, dass eine Servervorrichtung auch das Fernsteuern eines Fahrzeugs übernehmen kann, um dieses zu führen oder dessen Autopiloten Anweisungen zu geben. Eine solche Fernsteuerung eines vollautomatisch geführten Kraftfahrzeugs ergibt das Problem, dass bei einer Beschädigung des Kraftfahrzeugs die Schuldfrage schwierig zu klären ist.
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Aus der
DE 10 2013 207 231 A1 ist im Zusammenhang mit der Koordination von Kraftfahrzeugen bekannt, dass eine Servervorrichtung typische Wegverläufe von Kraftfahrzeugen statistisch erfasst und dann Kraftfahrzeugen eine statistische Beschreibung dieser typischen Wegverläufe zur Verfügung stellt, damit sich die Kraftfahrzeuge auf mögliche Fahrzeugbewegungen anderer Kraftfahrzeuge einstellen können. Eine solche statistische Beschreibung weist den Nachteil auf, dass sie eine aktuelle Fahrsituation nur statistisch beschreibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, innerhalb eines vorbestimmten Infrastrukturbereichs den Verkehr von Kraftfahrzeugen zu koordinieren.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Koordinieren eines Verkehrs mehrerer Kraftfahrzeuge innerhalb eines vorbestimmten Infrastrukturbereichs bereitgestellt. Das Verfahren kann durch eine zentrale Servervorrichtung ausgeführt werden. Der Infrastrukturbereich kann beispielsweise ein Parkhaus oder ein mehrere Parkplätze aufweisendes Parkplatzgelände sein. Die Servervorrichtung empfängt aus den Kraftfahrzeugen jeweils wiederholt einen jeweiligen aktuellen Fahrstatus und eine jeweilige aktuelle Fahrintention des Kraftfahrzeugs. Der Fahrstatus kann beispielsweise die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs im Infrastrukturbereich und/oder eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (Betrag und/oder Richtung) umfassen. Die Fahrintention kann beispielsweise die Angabe einer geplanten Fahrtrajektorie oder Fahrroute und/oder eines geplanten Fahrziels sein. Die Fahrintention kann beispielsweise durch einen Autopiloten des Kraftfahrzeugs berechnet sein oder (bei fahrergeführtem Kraftfahrzeug) durch ein Navigationsgerät des Kraftfahrzeugs oder eine statistische Fahrroutenanalyse bereitgestellt sein. Die Servervorrichtung ermittelt dann für jedes der Kraftfahrzeuge jeweils ein aktuelles Koordinationsergebnis, das angibt, wo dem Kraftfahrzeug ausgehend von seinem aktuellen Fahrstatus seine Fahrintention oder allgemein das Fahren verboten ist, weil gemäß einer vorbestimmten Verkehrsregelung ein anderes der Kraftfahrzeuge aufgrund von dessen jeweiligem Fahrstatus und/oder dessen jeweiliger Fahrintention Vorfahrt gebührt oder die Servervorrichtung zunächst eines der anderen Kraftfahrzeuge passieren lassen möchte. Die Verkehrsregelung kann durch ein Gesetz oder eine Hausordnung und/oder durch eine Verkehrsplanung der Servervorrichtung vorgegeben sein. Abhängig von dem jeweiligen Koordinationsergebnis wird für jedes der Kraftfahrzeuge eine jeweilige aktuelle, erlaubte Verhaltensweise ermittelt. Die erlaubte Verhaltensweise beschreibt, wohin das jeweilige Kraftfahrzeug innerhalb des Infrastrukturbereichs überall fahren darf. Es handelt sich hierbei nicht um die Vorgabe einer Fahrtrajektorie, sondern um die Angabe all derjenigen Fahrflächen oder Fahralternativen, die das Kraftfahrzeug gemäß der Verkehrsregelung benutzen darf oder entlang fahren darf. Das Kraftfahrzeug hat also selbst die Wahl, welche Fahrtrajektorie es fährt. An die Kraftfahrzeuge wird dann die jeweils ermittelte, in dem Infrastrukturbereich für das jeweilige Kraftfahrzeug aktuell erlaubte Verhaltensweise als eine Koordinationsmitteilung signalisiert. Diese Koordinationsmitteilung dient dazu, dass jedes der Kraftfahrzeuge selbstständig seine Fahrintention an die erlaubte Verhaltensweise anpasst. Mit anderen Worten wird mittels der Koordinationsmitteilung jedem Kraftfahrzeug nur mitgeteilt, welche Fahrmöglichkeiten oder Freiräume oder befahrbare Flächen ihm aktuell in dem Infrastrukturbereich zur Verfügung stehen. Wie das Kraftfahrzeug darauf reagiert, kann es selbst durch Anpassen oder beibehalten seiner Fahrintention festlegen.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass bewegte Kraftfahrzeuge, also der Verkehr mehrerer Kraftfahrzeuge, in dem Infrastrukturbereich durch eine zentrale Servervorrichtung koordiniert wird, ohne dass hierbei die Verantwortung für das Führen der einzelnen Kraftfahrzeuge auf die Servervorrichtung übergeht. Die Servervorrichtung signalisiert lediglich, welche Planungsfreiräume den Kraftfahrzeugen für das selbstständige Ermitteln von Fahrintentionen, also zum Beispiel Fahrrouten oder Fahrtrajektorien, zur Verfügung stehen, wobei die den Kraftfahrzeugen jeweils erlaubten Verhaltensweisen durch die Servervorrichtung aufeinander abgestimmt sind. Jedes Fahrzeug kann somit frei innerhalb der ihm erlaubten Verhaltensweise planen, ohne dass hierbei Kollisionsgefahr mit einem der anderen Kraftfahrzeuge besteht.
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Zu der Erfindung gehören auch vorteilhafte Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Um die erlaubte Verhaltensweise einem Kraftfahrzeug zu signalisieren, wird bevorzugt mittels der Koordinationsmitteilung zumindest ein aktuell frei von dem Kraftfahrzeug befahrbares Areal oder ein frei von dem Kraftfahrzeug befahrbares Flächenstück signalisiert. Innerhalb dieses frei befahrbaren Areals kann das Kraftfahrzeug dann selbstständig eine Fahrtrajektorie planen. Ein frei befahrbares Areal ist also von dem Infrastrukturbereich ein Teilbereich oder Segment oder Teilstück, innerhalb welchem mehrere mögliche Fahrtrajektorien festgelegt oder geplant werden können. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Kraftfahrzeug selbstständig die Trajektorienplanung durchführen kann. Durch die Koordinationsmitteilung kann zusätzlich oder alternativ dazu auch zumindest ein für das Kraftfahrzeug gesperrtes Areal oder Flächenstück signalisiert werden. Das Kraftfahrzeug ist dann darüber informiert, dass es bei der Trajektorienplanung seine geplante Fahrtrajektorie um dieses gesperrte Areal herum oder an diesem vorbei legen oder festlegen muss.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Servervorrichtung mit zumindest einem der Kraftfahrzeuge jeweils eine gemeinsame digitale Umgebungskarte nutzt. Beispielsweise kann in der Servervorrichtung und in dem Kraftfahrzeug jeweils eine Kopie der digitalen Umgebungskarte vorgesehen sein oder die Servervorrichtung und das Kraftfahrzeug greifen auf eine gemeinsame Repräsentation der Umgebungskarte zu. Die besagte Koordinationsmitteilung an das Kraftfahrzeug enthält dann zum Beschreiben der erlaubten Verhaltensweise zumindest eine Referenz auf die Umgebungskarte. Hierdurch kann die Koordinationsmitteilung mit einem geringen Datenvolumen bereitgestellt werden. Denn die Beschreibung der Umgebung ist bereits in der Umgebungskarte vorhanden, sodass die Koordinationsmitteilung lediglich durch die Referenz eine Angabe zum Beispiel eines frei befahrbaren Areals und/oder eine Angabe eines gesperrten Areals mit Bezug auf die Umgebungskarte angeben muss. Beispielsweise kann eine Nummer oder eine Koordinate oder eine Identifikationsnummer eines jeweiligen Areals angegeben werden.
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Besonders effizient kann dies ausgeführt werden, indem zum Ermitteln der aktuell erlaubten Verhaltensweise zumindest ein Teil des Infrastrukturbereichs, also ein Teilgebiet oder auch der ganze Infrastrukturbereich, in Flächensegmente eingeteilt wird. Ein solches Flächensegment kann zum Beispiel eine Größe in einem Bereich von 0,5 m2 bis 2 m2 aufweisen. Die Servervorrichtung stellt dann zu jedem Flächensegment einen jeweiligen Befahrbarkeitsstatus ein. Der Befahrbarkeitsstatus wird in Abhängigkeit von dem aktuellen Koordinationsergebnis eingestellt. Das Koordinationsergebnis gibt in der beschriebenen Weise an, wo sich für ein Kraftfahrzeug ein Verbot ergibt, weil ein anderes Kraftfahrzeug zum Beispiel Vorfahrt hat und plant, dort entlang zu fahren. Als Befahrbarkeitsstatus wird für jeden Flächensegment einer der beiden Werte „Befahren erlaubt“ und „Befahren verboten“ eingestellt. Mittels der Koordinationsmitteilung signalisiert dann die Servervorrichtung einen jeweiligen aktuell eingestellten Befahrbarkeitsstatus zumindest eines der Flächensegmente an das jeweilige Kraftfahrzeug. Beispielsweise kann für all diejenigen Flächensegmente, über welche das Kraftfahrzeug gemäß seiner Fahrintention zu fahren plant, der Befahrbarkeitsstatus angegeben werden. Zusätzlich kann zum Planen einer alternativen Fahrroute für das Kraftfahrzeug auch der Befahrbarkeitsstatus von angrenzenden Flächensegmenten angegeben werden.
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Das bisher beschriebene Verfahren verlässt sich darauf, dass die Kraftfahrzeuge korrekt ihren aktuellen Fahrstatus selbstständig ermitteln. Aber nicht alle Fehlfunktionen oder Fehlinterpretationen können durch ein vollautomatisiert geführtes Fahrzeug selbst erkannt werden. Bevorzugt wird deshalb durch die Servervorrichtung von zumindest einem der Kraftfahrzeuge dessen aktueller Fahrstatus, d.h. zum Beispiel dessen Position und/oder Fahrgeschwindigkeit, mittels einer Überwachungssensorik des Infrastrukturbereichs zusätzlich durch die Servervorrichtung selbst erfasst. Die Überwachungssensorik ist also fahrzeugextern, also nicht Teil der Kraftfahrzeuge. Die Servervorrichtung überprüft anhand von Sensordaten der Überwachungssensorik, ob ein vorbestimmtes Sicherheitsproblem vorliegt, und löst bei erkanntem Sicherheitsproblem eine vorbestimmte Schutzmaßnahme aus. Somit kann also eine Fehlfunktion in der Fahrzeugsensorik eines Kraftfahrzeugs kompensiert oder dieser mittels der Schutzmaßnahme entgegengewirkt werden. Die Überwachungssensorik kann zum Beispiel eine Kamera und/oder einen Radar und/oder eine Lichtschranke und/oder ein Lidar und/oder einen Ultraschallsensors umfassen.
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Durch die Servervorrichtung kann hierdurch zum Beispiel eine bevorstehende Kollision vermieden werden. Die Servervorrichtung prognostiziert hierzu eine jeweilige Bewegung zumindest eines der Kraftfahrzeuge ausgehend von dessen jeweiligem aktuellen Fahrstatus mittels eines Bewegungsmodells. Das Bewegungsmodell kann auch die von dem Kraftfahrzeug signalisierte Fahrintention berücksichtigen. Das Bewegungsmodell kann auch zum Beispiel eine Massenträgheit des Kraftfahrzeugs berücksichtigen, um zum Beispiel eine Bremsweglänge oder einen benötigten Mindestkurvenradius zu ermitteln. Als Sicherheitsproblem wird dann erkannt, dass aufgrund der prognostizierten Bewegung eine Kollision mit einem Verkehrsobjekt bevorsteht, also zum Beispiel mit einem anderen der Kraftfahrzeuge oder mit einem stationären Objekt, wie beispielsweise einer Säule oder einem Straßenschild oder einer Leitplanke, oder mit einem Fußgänger oder mit einem Radfahrer. Hier kann dann die Schutzmaßnahme ausgelöst werden.
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Die Servervorrichtung kann als Sicherheitsproblem auch erkennen, dass der von dem Kraftfahrzeug empfangende aktuelle Fahrstatus und der selbst erfasste Fahrstatus des Kraftfahrzeugs eine Abweichung aufweisen, die größer als ein vorbestimmter Mindestwert ist. Mit anderen Worten erkennt die Servervorrichtung einen Defekt und/oder eine Messstörung in der Fahrzeugsensorik des Kraftfahrzeugs. Hierbei kann durch Festlegen des Mindestwerts auch eine Toleranz vorgesehen werden, um einen Fehlalarm oder eine Fehlauslösung der Schutzmaßnahme zu vermeiden.
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Die Schutzmaßnahme umfasst insbesondere, dass an zumindest eines der Kraftfahrzeuge ein Nothaltbefehl ausgesendet wird. Das Kraftfahrzeug hält dann in Reaktion auf den Nothaltbefehl an. So kann innerhalb des Infrastrukturbereichs oder auch nur innerhalb einer Teilregion des Infrastrukturbereichs der Verkehr oder einige oder eines der Kraftfahrzeuge angehalten werden. Hierzu wird eine akute Aufforderung zum Nothalt an jedes in der Region befindliche Kraftfahrzeug und/oder auf die Region zufahrende Kraftfahrzeug ausgesendet. Ein solcher Nothaltbefehl kann auch für andere Anwendungsfälle vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Servervorrichtung den Nothaltbefehl aussenden, wenn in dem Infrastrukturbereich zum Beispiel ein Feueralarm ausgelöst wird oder ein Krankenwagen in den Infrastrukturbereich einfahren soll.
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Aus den Kraftfahrzeugen können der jeweilige Fahrstatus und die jeweilige Fahrintention zum Beispiel mittels einer Funkverbindung übertragen werden, die beispielsweise auf der Grundlage von WLAN (Wireless Local Area Network) und/oder einer Mobilfunkverbindung, zum Beispiel LTE (Long Term Evolution) bereitgestellt sein kann. Die Servervorrichtung muss nun in der Lage sein, einen über eine solche Funkverbindung empfangenen Fahrstatus einem Kraftfahrzeug zuzuordnen, das in Sensordaten der Überwachungssensorik detektiert wird. Dies kann zum Beispiel wie folgt durchgeführt werden. Aus zumindest einem der Kraftfahrzeuge wird jeweils zumindest einmal zusammen mit dem Fahrstatus und/oder der Fahrintention eine jeweilige Fahrzeugidentifikationsangabe des Kraftfahrzeugs empfangen. Eine Fahrzeugidentifikationsangabe kann zum Beispiel eine Zeichenkette und/oder eine Zahl umfassen. Es kann sich beispielsweise um die Fahrgestellnummer des Kraftfahrzeugs (VIN - Vehicle Identifcation Number) handeln. Zumindest eines der Kraftfahrzeuge wird dann in Sensordaten der Überwachungssensorik detektiert. Beispielsweise kann in Bilddaten einer Kamera durch einen Algorithmus für eine Objekterkennung ein Kraftfahrzeug identifiziert und klassifiziert werden. Nun ist die Frage, welche Fahrzeugidentifikationsangabe dieses in den Sensordaten detektierte Kraftfahrzeug innehat oder aufweist. Die Servervorrichtung kann hierzu ein Aufforderungssignal zum Ausführen einer vorbestimmten Erkennungshandlung an eine empfangene Fahrzeugidentifikationsangabe adressieren und an die Kraftfahrzeuge aussenden. Es fordert also dasjenige Kraftfahrzeug, welches die Fahrzeugidentifikationsangabe aufweist oder innehat, dazu auf, die vorbestimmte Erkennungshandlung durchzuführen. Die Erkennungshandlung kann zum Beispiel darin bestehen, dass das Kraftfahrzeug ein vorbestimmtes Manöver fährt und/oder eine Außenleuchteinrichtung gemäß einem vorbestimmten Muster aktiviert, zum Beispiel das Tagfahrlicht für eine vorbestimmte Zeitdauer einschaltet und/oder ausschaltet. In den Sensordaten erkennt dann die Servervorrichtung, welches darin detektierte Kraftfahrzeug die Erkennungshandlung ausführt. Mit anderen Worten wird anhand der Sensordaten erkannt, welches Kraftfahrzeug auf das Aufforderungssignal reagiert. Die Servervorrichtung ordnet dann dem Kraftfahrzeug, welches die Erkennungshandlung ausführt, die Fahrzeugidentifikationsangabe zu, an die das Aufforderungssignal adressiert war. Hierdurch kann ein über Funk empfangener Fahrstatus zu einem in Sensordaten der Überwachungssensorik detektierten Kraftfahrzeug zugeordnet werden.
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Bisher wurde nur die Koordination der Kraftfahrzeuge untereinander beschrieben. Bevorzugt wird aber beim Ermitteln des Koordinationsergebnisses zumindest ein weiterer Verkehrsteilnehmer (zum Beispiel ein Fremdfahrzeug, das seinen Fahrstatus nicht der Servervorrichtung meldet, und/oder ein Fußgänger und/oder ein Radfahrer) ebenfalls berücksichtigt, indem eine jeweilige voraussichtliche Bewegungsbahn des zumindest einen Verkehrsteilnehmers ermittelt wird und diese dann mit der Fahrintention des jeweiligen Kraftfahrzeugs, für welches das Koordinationsergebnis zu ermitteln ist, abgeglichen wird. Zum Ermitteln der Bewegungsbahn kann die Überwachungssensorik genutzt werden und dann ein darin erkannter Verkehrsteilnehmer klassifiziert werden, also zum Beispiel als Fremdfahrzeug oder Fußgänger oder Radfahrer erkannt werden, und dann mittels eines Bewegungsmodells für die erkannte Objektklasse die Bewegungsbahn des erkannten Verkehrsteilnehmer prognostiziert werden. Ein Bewegungsmodell für einen Fußgänger kann beispielsweise die Kinematik oder Dynamik eines Fußgängers nachbilden und hierbei mit Bewegungsdaten, die anhand der Sensordaten der Überwachungssensorik ermittelt werden, initialisiert werden. Gleiches gilt für einen Fahrradfahrer und ein Fremdfahrzeug.
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Um in dem Infrastrukturbereich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können, ist durch die Erfindung einer Servervorrichtung zum Koordinieren eines Verkehrs mehrerer Kraftfahrzeuge bereitgestellt. Die Servervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller aufweisen. Die Prozessoreinrichtung kann einen Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Die Servervorrichtung kann beispielsweise als Computer oder Computerverbund bereitgestellt sein. Zum Kommunizieren mit den Kraftfahrzeugen kann die Servervorrichtung eine Kommunikationseinrichtung aufweisen, die beispielsweise einen WLAN-Router und/oder ein Mobilfunkmodul aufweisen kann.
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Die Erfindung stellt auch ein Kraftfahrzeug bereit, das in dem Infrastrukturbereich betrieben werden kann und sich hierbei durch die Servervorrichtung koordinieren lässt. Das Kraftfahrzeug weist eine Autopiloteinrichtung zum vollautomatischen Führen (Längsführung und Querführung) oder Manövrieren des Kraftfahrzeugs auf. Um den Autopiloten mit dem Verkehr im Infrastrukturbereich zu koordinieren, ist eine Kommunikationseinrichtung bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, einen aktuellen Fahrstatus und eine von der Autopiloteinrichtung geplante Fahrintention (zum Beispiel eine Fahrroute oder eine Fahrtrajektorie) an die Servervorrichtung auszusenden und zumindest eine Koordinationsmitteilung aus der Servervorrichtung zu empfangen. In der Koordinationsmitteilung ist eine dem Kraftfahrzeug in dem Infrastrukturbereich aktuell erlaubte Verhaltensweise signalisiert. Diese erlaubte Verhaltensweise gibt dabei keine Fahrtrajektorie vor, sondern die Gesamtheit der dem Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Fahrmöglichkeiten oder Auswahlmöglichkeiten, also eine Vielzahl von möglichen Fahrtrajektorien. Die Autopiloteinrichtung kann dann eine Fahrintention auf der Grundlage der durch die Koordinationsmitteilung signalisierte erlaubte Verhaltensweise selbstständig neu planen. Beispielsweise kann die erlaubte Verhaltensweise zumindest ein Areal angeben, innerhalb welchem das Kraftfahrzeug durch die Autopiloteinrichtung frei geführt werden kann. Für dieses Areal plant dann die Autopiloteinrichtung eine Fahrtrajektorie zum Durchfahren oder Überfahren des Areals, falls die ursprüngliche Fahrintention nicht durchführbar ist, also von der erlaubten Verhaltensweise ausgeschlossen ist.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgestaltet.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sieht vor, dass die Autopiloteinrichtung das Kraftfahrzeug anhält, falls aus der Servervorrichtung ein Nothaltebefehl empfangen wird.
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Durch Kombinieren der erfindungsgemäßen Servervorrichtung mit Kraftfahrzeugen der beschriebenen Art ergibt sich ein System, das ebenfalls Bestandteil der Erfindung ist.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.
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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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Die Figur zeigt ein System 10 mit einer Servervorrichtung 11 und Kraftfahrzeugen 12, 13. Die Kraftfahrzeuge 12, 13 fahren in einem Infrastrukturbereich 14, bei dem es sich zum Beispiel um ein Parkhaus oder ein Parkplatzgelände handeln kann. Die Servervorrichtung 11 kann hierbei den Verkehr oder die Fahrweise der Kraftfahrzeuge 12, 13 koordinieren. Die Servervorrichtung 11 kann zum Beispiel durch einen Computer oder einen Computerverbund gebildet sein, der in dem Infrastrukturbereich 14 installiert sein kann. Die Servervorrichtung 11 kann eine Kommunikationseinrichtung 15 und eine Prozessoreinrichtung 16 aufweisen. Die Kommunikationseinrichtung 15 kann dazu eingerichtet sein, eine jeweilige Funkverbindung 17, 18 zu einer jeweiligen korrespondierenden Kommunikationseinrichtung 19 der Kraftfahrzeuge 12, 13 zu betreiben. Die Kommunikationseinrichtung 15 kann beispielsweise ein WLAN-Router und/oder ein Mobilfunkmodul umfassen. Die Kommunikationseinrichtungen 19 der Kraftfahrzeuge 12, 13 können entsprechend ebenfalls einen WLAN-Router und/oder ein Mobilfunkmodul umfassen.
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Durch die Prozessoreinrichtung 16 kann eine Verkehrskoordination 20 bereitgestellt sein, die beispielsweise auf der Grundlage eines Programmcodes für die Prozessoreinrichtung 16 gebildet sein kann.
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Die Kraftfahrzeuge 12, 13 können jeweils beispielsweise vollautomatisiert durch einen jeweiligen Autopiloten oder eine Autopiloteinrichtung 21 in dem Infrastrukturbereich 14 geführt werden. Jede Autopiloteinrichtung 21 kann über die jeweilige Kommunikationsverbindung 17, 18 an die Servervorrichtung 11 einen aktuellen Fahrstatus 22 und eine Fahrintention 23 übermitteln oder aussenden. Die Koordinationseinrichtung 20 kann auf der Grundlage des jeweiligen Fahrstatus 22 jedes Kraftfahrzeugs 12, 13 und der Fahrintention 23 jedes Kraftfahrzeug 12, 13 ermitteln, wie sich die Kraftfahrzeuge 12, 13 in dem Infrastrukturbereich 14 bewegen. Die Fahrintention 23 kann beispielsweise eine jeweilige von der Autopiloteinrichtung 21 des jeweiligen Kraftfahrzeugs 12, 13 geplante Fahrtrajektorie 24, 25 darstellen. In dem veranschaulichten Beispiel ist gezeigt, dass sich die Fahrtrajektorien 24, 25 des Kraftfahrzeugs 12 einerseits und der Kraftfahrzeuge 13 andererseits schneiden. Dies würde zu einer Kollision führen, falls keine Koordination erfolgt. Für den Infrastrukturbereich 14 kann eine Verkehrsregelung 26 gelten, die zum Beispiel angeben kann, welches der Kraftfahrzeuge 12, 13 in dem beschriebenen Fall Vorfahrt hat. Im weiteren ist die Koordination für das Kraftfahrzeug 12 beschrieben. Die Koordinationseinrichtung 20 kann für das Kraftfahrzeug 12 eine Koordinationsmitteilung 26 auf der Grundlage von einem auf Grundlage der Verkehrsregelung 26 ermittelten Koordinationsergebnis an das Kraftfahrzeug 12 signalisieren.
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Hierzu kann beispielsweise der Infrastrukturbereich 14 in Flächensegmente 28, 28' eingeteilt sein, von denen in der Figur der Übersichtlichkeit halber nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind. Es kann sich bei einem Flächensegment 28, 28' beispielsweise jeweils um ein rechteckigen Bereich oder eine rechteckige Fläche handeln. Diejenigen Flächensegmente 28', entlang welchen oder auf welchen die Kraftfahrzeuge 13 entlang fahren werden und die deshalb von dem Kraftfahrzeug 12 nicht befahren werden dürfen, können gemäß der Koordinationsmitteilung 27 für das Kraftfahrzeug 12 einen Befahrbarkeitsstatus „Befahren verboten“ eingestellt haben. In der Figur ist dies durch eine Schraffur des jeweiligen Flächensegments 28' veranschaulicht. Diejenigen Flächensegmente 28, welche das Kraftfahrzeug 12 befahren darf, können einen Befahrbarkeitsstatus „Befahren erlaubt“ für das Kraftfahrzeug 12 aufweisen. Die Summe der mit dem Befahrbarkeitsstatus „Befahren erlaubt“ markierten oder eingestellten Flächensegmente 28 stellt die erlaubte Verhaltensweise für das Kraftfahrzeug 12 dar. Darstellt ist der Inhalt der Koordinationsmitteilung 27 für das Kraftfahrzeug 12. Die Koordinationsmitteilungen für die anderen Kraftfahrzeuge 13 sehen natürlich anders aus, da diese die Vorfahrt für die Kraftfahrzeuge 13 bezüglich des Kraftfahrzeugs 12 signalisieren.
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Auf Grundlage der Koordinationsmitteilung 27 kann die Autopiloteinrichtung 21 die geplante Fahrroute 24 umplanen und auf frei befahrbaren Flächensegmenten 28 eine alternative, geänderte Fahrroute 24' planen und diese befahren.
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Die Servervorrichtung 14 kann mittels einer Überwachungssensorik 29 unabhängig von einer jeweiligen fahrzeugeigenen Sensorik der Kraftfahrzeuge 12, 13 Sensordaten 30 ermitteln, durch welche ein jeweiliger aktueller Fahrstatus der Kraftfahrzeuge 12, 13 ermittelt werden kann.
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Des Weiteren kann durch die Servervorrichtung 11 auch zum Beispiel ein Nothaltbefehl 31 an die Kraftfahrzeuge 12, 13 ausgesendet werden, durch welchen die Autopiloteinrichtungen 21 der Kraftfahrzeuge 12, 13 zum Anhalten angesteuert werden. Dies ist also im Unterschied zum freien Planen einer alternativen Fahrroute 24' durch die Autopiloteinrichtungen 21 selbst eine Fremdsteuerung der Autopiloteinrichtungen 21 durch die Servervorrichtung 11.
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Allgemein ist somit ein Infrastruktursystem eines Infrastrukturbereichs mit einer Überwachungslösung gekoppelt. Dabei wird eine Trennung von koordinativen und sicherheitskritischen Kommandos auf verschiedenen Ebenen abgebildet, weil die Servervorrichtung 11 nur koordiniert und die eigentliche Steuerung der Kraftfahrzeuge 12, 13 weiterhin deren Autopiloteinrichtung überlassen bleibt.
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Die Informationen über bewegte Objekte, d.h. die Kraftfahrzeug und optional zumindest ein weiterer Verkehrsteilnehmer, werden als Basis für drei elementare Koordinations- und Absicherungsvorgänge verwendet:
- 1) Ein Fahrzeug steht in einem Dialog mit dem durch die Servervorrichtung gebildeten Zentralsystem, indem es seine Fahrintention (z.B. Fahrtroute) und seinen Fahrstatus (z.B. Position und Geschwindigkeit) mitteilt und umgekehrt eine vom Zentralsystem verantwortete Aussage zu aktuell erlaubten Verhaltensweisen (z.B. frei befahrbaren Zonen oder Flächensegmenten 28 innerhalb des Erfassungsbereichs). Dazu können sich Zentralsystem und Fahrzeug einer gemeinsamen a-priori-Informationsbasis (z.B. einer digitalen Karte) bedienen, um die Bezeichnung von Bereichen und Elementen innerhalb der Infrastruktur beiderseits auflösen zu können.
- 2) Bei einem Sicherheitsproblem, z.B. in Situationen unmittelbarer Gefährdung, kann als Schutzmaßnahme anstelle dieser Koordinationsmitteilungen eine akute Aufforderung zum Nothalt seitens des Zentralsystems an ein oder mehrere Fahrzeuge gesendet werden.
- 3) Das Zentralsystem vergleicht empfangene Statusnachrichten der Teilnehmer mit seinen eigenen Erkenntnissen aus dem Überwachungssystem, d.h. der Überwachungssensorik. Damit können Abweichungen außerhalb bestimmter Toleranzen (z.B. in Position oder Geschwindigkeit) festgestellt werden.
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Der Betrieb von Infrastrukturbereichen mit automatisierten Fahrzeugen wird auch ohne eine manuelle Überwachung durch Personal möglich. Es wird eine klare Verantwortungslage mit nachvollziehbaren Handlungen auf Seiten des Zentralsystems und des Fahrzeugs geschaffen. Durch einen Abgleich zwischen Fahrzeug- und Überwachungssystemsicht kann ein fehlerhaftes Fahrzeug angehalten und bis auf weiteres vom automatisierten Fahrbetrieb ausgeschlossen werden.
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Eine bevorzugte technische Umsetzung sieht Folgendes vor.
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Ein Fahrzeug verbindet sich vor Aktivierung vollautomatischer Fahrt über eine Kommunikationsschnittstelle der Kommunikationseinrichtung 15 (z.B. Funktechnologie wie pWLAN oder LTE) mit einem bestehenden Zentralsystem. Dies erfasst über eine angeschlossene Überwachungssensorik (z.B. Kameras) alle bewegten Objekte innerhalb seiner lokalen Grenzen (Erfassungsbereich) und kann ihre Bewegungen verfolgen oder tracken und mittels Klassifikation und Bewegungsmodellen auch in die Zukunft prognostizieren.
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Zwischen beiden Entitäten (Fahrzeug und Zentralsystem) werden über ein Protokoll beidseitig Informationen ausgetauscht, die sich wiederum auf beiden bekannte a-priori-Informationen (z.B. aus einer digitalen Karte) beziehen können. Das Fahrzeug gibt seine Intention in Form des geplanten Fahrtweges an das Zentralsystem. Des Weiteren werden wiederholt Statusdaten an das Zentralsystem gesendet, die u.a. Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs beinhalten.
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Das Zentralsystem enthält eine Logik 31, die die Informationen aus der Überwachungssensorik mit den Intentions- und Statusmeldungen der Fahrzeuge abgleicht und Verhaltensvorgaben und Kommandos zum Nothalt generiert.
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Im Regelfall wird die Position von Fremdobjekten zu einem bestimmten automatisierten Fahrzeug, der Zustand von Infrastrukturelementen (z.B. Schranken) und die Intention anderer automatisierter Fahrzeuge verwendet, um Bereiche zu berechnen, in denen sich das betreffende Fahrzeug sicher bewegen kann oder die gemieden werden sollten. Die geometrischen Informationen und der Befahrbarkeitsstatus dieser Bereiche (Flächensegmente) werden dem Fahrzeug entweder direkt oder als eine Referenz auf Elemente einer gemeinsamen Wissensbasis (z.B. a-priori-Karte) über die Kommunikationsverbindung 17 mitgeteilt. Die Fahrzeugfunktion enthält Algorithmik, die auf Basis der Informationen aus dem Zentralsystem ein korrektes Fahrzeugverhalten (z.B. innerhalb der als sicher deklarierten Grenzen) umsetzen.
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Wird über die Bewegungsdaten der erfassten Objekte eine drohende Kollision erkannt oder tritt eine anderweitig durch das Zentralsystem erkennbare Notsituation auf (z.B. Ausfall von Teilsystemen wie Überwachungssensorik) wird zur Kommunikation ein dediziertes Nothaltekommando an ein oder mehrere Fahrzeuge gesendet, das mit höherer Priorität in Versand und Verarbeitung behandelt werden kann und im Fahrzeug ohne weiteren Interpretationsbedarf direkt umgesetzt wird.
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Des Weiteren werden die Eigenzustandsmeldungen von Fahrzeugen im Zentralsystem kontinuierlich mit der Objekterkennung aus der Überwachungssensorik verglichen. Da ein automatisiertes Fahrzeug dort auch als bewegtes Objekt erkannt wird, kann durch ein Tracking und eine geeignete Initialisierung bei der Einfahrt in die Infrastruktur eine korrekte Zuordnung von Kommunikationsteilnehmern und ihrer Erkennung im Überwachungssystem sichergestellt werden (z.B. durch mittels Aufforderungssignal 32 angeforderte Handlungen, die durch die Überwachungssensorik nachvollzogen werden können). Fällt der durch das Überwachungssystem erkannte Zustand (z.B. Position oder Geschwindigkeit) eines automatisierten Fahrzeugs aus einer definierten Toleranz zu dessen eigenen Statusmeldungen, so kann dies erkannt werden und dem Zentralsystem steht die Möglichkeit zur Verfügung, durch eine Sonderbehandlung (z.B. Nothalt des entsprechenden Fahrzeugs und eventuell weiterer Fahrzeuge in seiner Umgebung) potenzielle durch fehlerhafte automatisierte Fahrzeuge verursachte Schäden von anderen Verkehrsteilnehmern abzuwenden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung pilotierte Fahrzeuge in einem aktiven Infrastrukturbereich koordiniert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015204861 A1 [0002]
- DE 102014224124 A1 [0003]
- DE 102013207231 A1 [0004]
