DE102017205939A1 - Automatic generation of infrastructure data for a route network - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Generierung von Infrastrukturdaten (18), insbesondere eines Streckennetzes, für mindestens ein Fahrzeug offenbart, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:Aufzeichnen (10) von mindestens einen Infrastrukturabschnitt betreffende Messdaten während mindestens einer Fahrt über die zu vermessende Infrastruktur,Übermitteln der aufgezeichneten Messdaten an mindestens eine, die weiteren Verfahrensschritte durchführende, Datenverarbeitungsvorrichtung,Nachbearbeiten (12) der zuvor aufgezeichneten Messdaten, mit Hilfe von Korrekturdaten (13),Aktualisieren (14) der Infrastrukturdaten aus den nachbearbeiteten Messdaten,Anreichern (16) der Infrastrukturdaten mit zusätzlichen Informationen, wobeidie generierten Infrastrukturdaten (18) den autonomen Fahrbetrieb des mindestens einen Fahrzeugs ermöglichen.A method for generating infrastructure data (18), in particular a route network, for at least one vehicle is disclosed, wherein the method comprises the following steps: recording (10) measurement data concerning at least one infrastructure section during at least one journey over the infrastructure to be measured, transmission the recorded measurement data to at least one, the further process steps performing, data processing device, reworking (12) the previously recorded measurement data by means of correction data (13), updating (14) the infrastructure data from the postprocessed measurement data, enriching (16) the infrastructure data with additional Information, wherein the generated infrastructure data (18) enable the autonomous driving operation of the at least one vehicle.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Generierung von Infrastrukturdaten, zur Beschreibung eines Streckennetzes, ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens, eine Vorrichtung sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a method for the automatic generation of infrastructure data, for describing a route network, a computer program product for carrying out the method, an apparatus and a system for carrying out the method.
Für den Betrieb von Schienenfahrzeugen auf Eisenbahnstrecken und für die Verwaltung, Instandhaltung und Instandsetzung streckenseitiger Infrastruktur ist eine datenbasierte Übersicht über die gesamte infrastruktur- und streckenbezogene Information notwendig.For the operation of rail vehicles on railway lines and for the management, maintenance and repair of trackside infrastructure, a data-based overview of the entire infrastructure and distance-related information is necessary.
Diese Daten werden konsistent, vollständig, einheitlich, mit entsprechendem Detailgrad und mit entsprechender Datenqualität benötigt. Heute gibt es für Schienennetze eine Vielzahl von infrastruktur- und streckenbezogenen Datensätzen in elektronischer Form, die historisch gewachsen sind, aus unterschiedlichen Quellen mit unterschiedlicher Genauigkeit stammen, oder fehlerbehaftet und unvollständig sind.This data is required to be consistent, complete, consistent, with the appropriate level of detail and data quality. Today, rail networks have a variety of infrastructure and distance-related datasets in electronic form that have grown historically, come from different sources with different accuracy, or are flawed and incomplete.
Diese verfügbaren Daten sind für die heutigen und zukünftigen Anforderungen an den Betrieb von Schienenfahrzeugen und an die Verwaltung, Instandhaltung und Instandsetzung ungenügend.These available data are insufficient for today's and tomorrow's rail vehicle operation and management, maintenance and repair requirements.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit der Durchführung von Messfahrten zur Aufzeichnung der Streckencharakteristika. Nachteilig bei diesem Verfahren der Datensammlung sind die relativ hohen Kosten, die während der Messfahrten entstehen. Aufgrund der hohen Anzahl von aufzuzeichnenden Parametern müssen die Fahrzeuge mit entsprechender Sensorik ausgestattet werden.Basically, there is the possibility of carrying out test drives for recording the route characteristics. A disadvantage of this method of data collection are the relatively high costs incurred during the test drives. Due to the high number of parameters to be recorded, the vehicles must be equipped with appropriate sensors.
Dieses bringt neben steigender Anfälligkeit und Komplexität auch den Nachteil mit sich, dass zur Betreuung der Messeinrichtung qualifiziertes Personal die Messfahrt begleiten muss.In addition to increasing susceptibility and complexity, this also entails the disadvantage that qualified personnel must accompany the test drive to support the measuring system.
Somit wird ein Vorgehen benötigt, welches die Kosten der Messfahrten senkt und die Möglichkeit bietet, eine Vielzahl von Informationen zu einem Schienennetz aufzunehmen und zu verarbeiten.Thus, a procedure is needed, which reduces the cost of the test drives and offers the opportunity to receive a variety of information on a rail network and process.
Zusätzlich können solche Überlegungen auch für andere Fahrzeuge und Streckennetze getroffen werden, die auf einer anderen Technologie, als der Schienenfahrzeugtechnologie basieren. Ähnliche Fragestellungen betreffen beispielsweise auch das Befahren von Straßen, bzw. die Erfassung der dortigen Infrastruktur und deren Aktualisierung.In addition, such considerations may also be made for other vehicles and route networks based on technology other than rail vehicle technology. Similar issues include, for example, the driving on roads, and the detection of the local infrastructure and their updating.
Nachfolgend wird die Erfindung daher relativ allgemein beschrieben, um eine Anwendbarkeit der Erfindung auch auf den Straßenverkehr sicherzustellen.In the following, therefore, the invention will be described relatively generally in order to ensure applicability of the invention also to road traffic.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Generierung von Infrastrukturdaten, welche ein Streckennetz beschreiben, ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens, eine Vorrichtung sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.The present invention is thus based on the object of providing a method for the automatic generation of infrastructure data which describe a route network, a computer program product for carrying out the method, an apparatus and a system for carrying out the method.
Diese Aufgabe wird mittels des Hauptanspruchs und der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by means of the main claim and the independent claims. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren zur Generierung von Infrastrukturdaten, insbesondere Infrastrukturdaten welche ein Streckennetz beschreiben, folgende Schritte auf:According to the invention, the method for generating infrastructure data, in particular infrastructure data which describe a route network, comprises the following steps:
In einem ersten Schritt werden Messdaten über mindestens ein Streckensegment während mindestens einer Fahrt über die zu vermessende Infrastruktur erfasst. Anschließend erfolgt eine Übermittlung der zuvor aufgezeichneten Messdaten an mindestens eine, die weiteren Verfahrensschritte durchführende Vorrichtung. In einem weiteren Schritt erfolgt die Nachbearbeitung der zuvor aufgezeichneten Messdaten, mit Hilfe von Korrekturdaten. Anschließend erfolgt eine Generierung der Infrastrukturdaten aus den nachbearbeiteten Messdaten. Abschließend werden die so generierten Infrastrukturdaten mit zusätzlichen Informationen angereichert, welche beispielsweise durch zusätzliche Erfassung oder durch weitere Datenquellen erschlossen werden. So werden den generierten Infrastrukturdaten beispielsweise Informationen zu Signalen, Haltestellen oder Objekten an oder auf der Strecke hinzugefügt.In a first step, measurement data for at least one route segment is acquired during at least one journey over the infrastructure to be measured. Subsequently, a transmission of the previously recorded measurement data to at least one, the further method steps performing device. In a further step, the post-processing of the previously recorded measurement data is carried out with the aid of correction data. Subsequently, the infrastructure data is generated from the post-processed measurement data. Finally, the infrastructure data generated in this way is enriched with additional information, which can be accessed, for example, by additional recording or by other data sources. For example, information about signals, stops, or objects on or on the route is added to the generated infrastructure data.
Vorzugsweise erfolgt das Aufzeichnen der Messdaten während mindestens einer, speziell dafür unternommenen Messfahrt, wobei diese Fahrt von einem speziell dafür ausgerüsteten Fahrzeug unternommen wird.Preferably, the recording of the measurement data is carried out during at least one, especially made for this test drive, this trip is undertaken by a specially equipped vehicle.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Aufzeichnen der Messdaten durch normale Fahrzeuge, welche üblicherweise auf dieser Strecke eingesetzt werden und dazu ausgestattet sind, das oben genannte Aufzeichnen der Messdaten zu übernehmen. Dies hat den Vorteil, dass keine speziellen Messfahrten unternommen werden müssen sondern die Messdaten während des normalen Betriebs aufgenommen werden können, wodurch Kosten und Kapazitäten auf der Strecke eingespart werden.In another advantageous embodiment of the invention, the measurement data are recorded by normal vehicles, which are usually used on this route and are equipped to take over the above-mentioned recording of the measured data. This has the advantage that no special test drives have to be undertaken, but the measurement data can be recorded during normal operation, which saves costs and capacity on the track.
Bei den aufgezeichneten Messdaten handelt es sich vorzugsweise um Daten die dazu geeignet sind, die zu vermessende Infrastruktur zu beschreiben.The recorded measurement data is preferably data that is suitable for this purpose are to describe the infrastructure to be surveyed.
Vorzugsweise liegen die Messdaten in Form von geeigneten Koordinaten vor, welche die Bewegungsverläufe des Fahrzeugs auf der entsprechenden Infrastruktur wiedergeben.Preferably, the measurement data are in the form of suitable coordinates, which reflect the movement patterns of the vehicle on the corresponding infrastructure.
Vorzugsweise beschreiben die Koordinaten die Bewegung des Fahrzeugs dreidimensional, wodurch zusätzlich zu den Verläufen der entsprechenden Infrastruktur auch Informationen über die geografische Höhe der entsprechenden Infrastruktur beschrieben werden.Preferably, the coordinates describe the movement of the vehicle three-dimensionally, which in addition to the progressions of the corresponding infrastructure also describes information about the geographical height of the corresponding infrastructure.
Ergebnis dieser Aufzeichnung sind vorzugsweise Trajektorien. Eine Trajektorie beschreibt vorzugsweise mittels der oben genannten Koordinaten die Bahn, welche ein Fahrzeug während des Aufzeichnens der Messdaten befahren hat. Trajektorien sind somit dazu geeignet, die befahrene Infrastruktur mittels der oben genannten Koordinaten zu beschreiben. Natürlich besteht die Möglichkeit, dass durch die Trajektorien nicht alle möglichen Wege eines Streckennetzes erfasst werden, da die erfolgten Messfahrten nicht über jeden möglichen Infrastrukturabschnitt des Streckennetzes durchgeführt wurden. Daher muss das Verfahren um weitere Erfassungsschritte ergänzt werden. Diese Trajektorien sind in der Regel mit Messfehlern oder Ungenauigkeiten behaftet, welche im weiteren Verfahren korrigiert werden müssen. Trajektorien aus unterschiedlichen Messfahrten, welche denselben Infrastrukturabschnitt beschreiben, liegen daher auch nicht zwangsläufig aufeinander. Dies stellt insbesondere bei der Identifizierung von einspurigen bzw. eingleisigen und mehreren parallel verlaufenden Infrastrukturabschnitten ein Problem dar.The result of this recording are preferably trajectories. A trajectory preferably describes, by means of the above-mentioned coordinates, the path traveled by a vehicle during the recording of the measured data. Trajectories are thus suitable for describing the infrastructure used by means of the above-mentioned coordinates. Of course, there is a possibility that the trajectories will not cover all possible routes of a route network, since the test drives have not been performed over every possible infrastructure section of the route network. Therefore, the process must be supplemented by further detection steps. These trajectories are usually associated with measurement errors or inaccuracies, which must be corrected in the further process. Trajectories from different test drives, which describe the same infrastructure section, are therefore not necessarily correlated. This is a problem especially in the identification of single-track or single-track and multiple parallel infrastructure sections.
Vorzugsweise werden die so aufgezeichneten Messdaten an mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung übermittelt, welche die weiteren Verfahrensschritte durchführt.Preferably, the measurement data recorded in this way are transmitted to at least one data processing device which carries out the further method steps.
Vorzugweise ist diese Vorrichtung dazu ausgebildet, Planungs-, Dokumentations- sowie Verwaltungsaufgaben des Streckennetzes durchzuführen.Preferably, this device is designed to perform planning, documentation and administrative tasks of the route network.
Zu diesem Zweck ist diese Vorrichtung vorzugsweise stationär in einem Planungsbüro zur Streckenverwaltung vorgesehen.For this purpose, this device is preferably provided stationarily in a planning office for route management.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, über eine geeignete Verbindung die zuvor aufgezeichneten Messdaten zu empfangen. Beispielsweise kann dies über eine internet- oder funkbasierte Datenverbindung mit dem Fahrzeug, oder mittels tragbarer Datenträger, wie USB-Sticks erfolgen.Preferably, the device is designed to receive the previously recorded measurement data via a suitable connection. For example, this can be done via an internet- or radio-based data connection with the vehicle, or by means of portable data carriers, such as USB sticks.
Die Nachbearbeitung der zuvor aufgezählten Messdaten erfolgt vorzugsweise mithilfe von Korrekturdaten, welche beispielsweise durch eine stationäre Beobachtungsstation, deren Koordinaten bekannt sind, zur Verfügung gestellt werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine Offset-Korrektur der vorliegenden Trajektorien.The post-processing of the previously enumerated measurement data is preferably carried out by means of correction data, which are made available, for example, by a stationary observation station whose coordinates are known. This allows, for example, an offset correction of the present trajectories.
Vorzugsweise kann bei Vorliegen mehrerer Daten, welche durch mehrere Messfahrten ermittelt wurden, in der Nachbearbeitung eine Mittelung oder Filterung erfolgen, wodurch Trajektorienverläufe einzelner Messungen korrigiert werden können, oder auch Messfahrten von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden.Preferably, in the presence of a plurality of data, which were determined by a plurality of measuring runs, in the post-processing an averaging or filtering, whereby Trajektorienverläufe individual measurements can be corrected, or even measuring trips are excluded from further processing.
Vorzugsweise verfügen die aufgezeichneten Messdaten über eine Information, die den Erfassungszeitpunkt beschreibt. Messdaten, die beispielsweise vor einem bekannten Streckenumbau aufgenommen wurden, können so sofort von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden.Preferably, the recorded measurement data have information that describes the detection time. Measurement data that were recorded, for example, before a known track modification can be immediately excluded from further processing.
Vorzugsweise wird anschließend aus den nachbearbeiteten Messdaten, die das zu vermessende Streckennetz beschreiben, ein neuer Streckengraph generiert. Dies erfolgt mittels der Zusammenführung der zuvor vermessenen Streckenabschnitte.Preferably, a new route graph is then subsequently generated from the post-processed measurement data which describe the route network to be measured. This is done by merging the previously measured sections.
In einem abschließenden Schritt wird vorzuweise ein Anreichern des generierten Streckengraphen mit zusätzlichen Informationen vorgenommen, wobei diese zusätzlichen Informationen Besonderheiten der Strecke beschreiben, wie beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzungen, Haltestellen, Signale oder dergleichen, wodurch der Informationsgehalt des generierten Streckengraphen erhöht wird und dieser als generierte Infrastrukturdaten zur Verfügung gestellt wird. Dabei werden diese Informationen zusätzlich während der Messung aufgenommen, oder aus anderen Datenquellen, wie beispielsweise einem Referenzdatensatz, erschlossen.In a final step, an enrichment of the generated route graph is provided with additional information, this additional information describing specifics of the route, such as speed limits, stops, signals or the like, thereby increasing the information content of the generated route graph and making it available as generated infrastructure data is provided. This information is additionally recorded during the measurement, or from other data sources, such as a reference data set opened.
Ergebnis dieses Verfahrens ist eine Datenbasis, welche durch die generierten Infrastrukturdaten gebildet wird und eine digitale Landkarte des vermessenen Streckennetzes bildet.The result of this procedure is a database, which is formed by the generated infrastructure data and forms a digital map of the measured route network.
Diese digitale Landkarte eines Streckennetzes ist die Grundlage für den Betrieb von Schienenfahrzeugen auf Eisenbahnstrecken und auch für die Verwaltung, Instandhaltung und Instandsetzung streckenseitiger Infrastruktur notwendig.This digital map of a route network is the basis for the operation of rail vehicles on railway lines and also for the management, maintenance and repair of trackside infrastructure necessary.
Das beschriebene Verfahren kann analog zum bereits beschriebenen Verfahren auch für die Aktualisierung eines Streckennetzes angewendet werden. Dies ist notwendig, beispielsweise nach Umbaumaßnahmen oder nach der Inbetriebnahme von Neubaustrecken.The method described can also be used for updating a route network analogously to the method already described. This is necessary, for example, after reconstruction or after the commissioning of new lines.
Im Folgenden erfolgt die Beschreibung vorteilhafter Weiterbildungen des Verfahrens. Below is the description of advantageous developments of the method.
Vorzugsweise liegen die Messdaten in Form von Koordinaten vor, die während mindestens einer Fahrt auf dem zu vermessenden Infrastrukturabschnitt aufgezeichnet wurden.Preferably, the measurement data are in the form of coordinates which have been recorded during at least one journey on the infrastructure section to be measured.
Vorzugsweise erfolgt die Erfassung der Messdaten durch Erfassung von Satellitennavigationsdaten. Beispielsweise lassen sich diese Daten anhand von GPS-Vorrichtungen erfassen, welche heute zum Stand der Technik gehören.Preferably, the acquisition of the measured data is carried out by detection of satellite navigation data. For example, this data can be captured using GPS devices that are state of the art today.
Vorzugsweise sind solche GPS-Vorrichtungen in den Fahrzeugen vorgesehen, um GPS-Daten zur Ortung und Navigation zu liefern, oder um die erfassten Daten weiteren im Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtungen zugänglich zu machen.Preferably, such GPS devices are provided in the vehicles to provide GPS data for location and navigation, or to make the acquired data accessible to other vehicle-mounted devices.
Vorzugsweise werden bei GPS-basierten Messungen die Korrekturdaten zur Nachbearbeitung der Messdaten ermittelt, indem durch eine stationären Beobachtungsstation, deren Koordinaten bekannt sind, die Bahnen, bzw. die Koordinaten der GPS-Satelliten erfasst werden. So kann die relative Koordinatenangabe zwischen den GPS-Satelliten und dem aufzeichnenden Fahrzeug durch den Abgleich dieser Koordinaten mit denen zwischen der stationären Beobachtungsstation und den GPS-Satelliten korrigiert werden. Durch diese Korrektur ist auch eine Angabe absoluter GPS-Koordinaten möglich.Preferably, in GPS-based measurements, the correction data for post-processing of the measurement data is determined by the tracks, or the coordinates of the GPS satellites are detected by a stationary observation station whose coordinates are known. Thus, the relative coordinate information between the GPS satellites and the recording vehicle can be corrected by comparing these coordinates with those between the stationary observation station and the GPS satellites. This correction also allows an indication of absolute GPS coordinates.
Vorzugsweise befindet sich die Beobachtungsstation in der Nähe des zu vermessenden Infrastrukturabschnittes, um eine möglichst hohe Genauigkeit der Korrekturdaten zu erzielen.Preferably, the observation station is located in the vicinity of the infrastructure section to be measured, in order to achieve the highest possible accuracy of the correction data.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Erfassung der Messdaten mittels eines inertialen Navigationssystems (INS), welches die Messdaten mittels Trägheitskräften erfasst. Der Hauptvorteil eines INS ist, dass dieses referenzlos betrieben werden kann, also unabhängig von jeglichen Ortungssignalen aus der Umgebung. So kann eine Erfassung von Infrastrukturdaten auch ohne eine bestehende GPS-Verbindung erfolgen. So ist auch die Erfassung von Infrastrukturabschnitten möglich, bei denen keine GPS-Verbindung hergestellt werden kann, wie z.B. Tunnels.In a further advantageous embodiment, the measurement data is acquired by means of an inertial navigation system (INS), which records the measurement data by means of inertial forces. The main advantage of an INS is that it can be operated without reference, ie independent of any localization signals from the environment. Thus, a collection of infrastructure data can also be done without an existing GPS connection. Thus, it is also possible to detect infrastructure sections where no GPS connection can be made, such as a GPS connection. Tunnel.
Nachteilig stellt sich bei dieser Form der Messung die systembedingte Drift der Sensoren heraus, welche in geeigneter Weise ausgeglichen werden muss.A disadvantage arises in this form of measurement, the systemic drift of the sensors, which must be compensated in a suitable manner.
Vorzugsweise wird die Drift durch geeignete Sensorik gering gehalten, oder durch geeignete Korrekturmodelle in der Nachbearbeitung der Messdaten korrigiert.Preferably, the drift is kept low by suitable sensors, or corrected by suitable correction models in the post-processing of the measured data.
Vorzugsweise lassen sich aus den aufgezeichneten Messdaten Trajektorien bilden, die den befahrenen Infrastrukturabschnitt beschreiben. Mehrere Trajektorien bilden dann eine Trajektorienschar. Somit ist eine grafische Darstellung der Messfahrt möglich.Preferably, trajectories can be formed from the recorded measurement data, which describe the traveled infrastructure section. Several trajectories then form a trajectory crowd. Thus, a graphical representation of the test drive is possible.
Vorzugsweise werden die Messdaten um weitere dynamische Informationen aus der mindestens einen Fahrt ergänzt.Preferably, the measurement data are supplemented by further dynamic information from the at least one journey.
Dynamische Informationen beschreiben dabei, wie der entsprechende Infrastrukturabschnitt befahren wurde. Beispielsweise enthalten diese Informationen zur Bewegungsrichtung, dem Geschwindigkeitsverlauf, Beschleunigungen und dergleichen.Dynamic information describes how the corresponding infrastructure section was traveled. For example, these contain information about the direction of movement, the course of the speed, accelerations and the like.
Vorzugsweise werden diese dynamischen Informationen in jede räumliche Richtung erfasst, wodurch zusätzliche Aussagen bei der weiteren Verarbeitung der Messdaten getroffen werden können.Preferably, this dynamic information is detected in each spatial direction, whereby additional statements can be made in the further processing of the measurement data.
Vorzugsweise sind mittels dieser dynamischen Informationen markante Streckenabschnitte oder Unstetigkeiten im Verlauf des entsprechenden Streckenabschnitts identifizierbar.By means of this dynamic information, it is preferable to be able to identify striking sections or discontinuities in the course of the corresponding route section.
Vorzugsweise enthalten die Messdaten zudem Informationen aus einer optischen Erfassung des Infrastrukturabschnitts. Dabei kann es sich um beispielsweise um die Erfassung mittels Kameras oder Radarsensoren handeln.Preferably, the measurement data also contain information from an optical detection of the infrastructure section. This may be, for example, the detection by means of cameras or radar sensors.
Vorzugsweise erfolgt auf diesem Weg die Erfassung von Objekten und für den Fahrbetrieb spezifischen Elementen, wie z.B. Weichen, Signalanlagen, Bahnhöfen, Schildern, Tunneln, Brücken, parallel verlaufenden Gleisen, Kreuzungspunkten und dergleichen.Preferably, in this way the detection of objects and elements specific to the driving operation, such as e.g. Switches, signal systems, stations, signs, tunnels, bridges, parallel tracks, crossing points and the like.
Vorzugsweise findet während der Anreicherung mit zusätzlichen Informationen zudem die Durchführung einer Erkennung statt, welche dazu ausgebildet ist, markante Streckenabschnitte zu ermitteln.Preferably, during the enrichment with additional information, the detection also takes place, which is designed to determine striking sections of the route.
Durch Abgleich des Informationsgehalts mehrerer nachbearbeiteter Messfahrten, wobei diese Fahrten für gewöhnlich beide Richtungen der Strecke durchgeführt wurden, ist die Erkennung vorzugweise in der Lage markante Streckenabschnitte, wie Kreuzungspunkte, Weichenbereiche, parallel laufende Streckenabschnitte oder markante Objekte zu identifizieren.By matching the information content of several post-processed measurement runs, these runs usually being made in both directions of the track, the recognition is preferably capable of identifying distinctive road sections such as intersections, points areas, parallel sections or landmark objects.
Ein Kreuzungspunkt stellt dabei einen Punkt dar, auf dem sich Streckenabschnitte kreuzen, Fahrzeuge jedoch nicht von dem einen auf den anderen Streckenabschnitt wechseln können.A crossing point represents a point on which sections intersect, However, vehicles can not change from one to the other section.
Vorzugsweise erfolgt die Identifizierung eines Kreuzungspunktes zweier Streckenabschnitte dadurch, dass die Trajektorien mindestens einer Fahrt auf einem ersten Streckenabschnitt mit denen einer Fahrt auf einem zweiten Streckenabschnitt verglichen werden.The identification of a crossing point of two route sections preferably takes place in that the trajectories of at least one journey on a first route section are compared with those of a trip on a second route section.
Vorzugsweise kann ein Kreuzungspunkt mittels der Schnittwinkel zweier Trajektorien ermittelt werden, wobei der Schnittwinkel eines Kreuzungspunktes zur Unterscheidung von einer Weiche möglichst stumpf ist. Überschreitet der Schnittwinkel also einen gewissen Wert, handelt es sich bei dem beobachteten Streckenabschnitt um einen Kreuzungspunkt.Preferably, a crossing point can be determined by means of the intersection angles of two trajectories, wherein the intersection angle of a crossing point is as obtuse as possible to distinguish it from a point. Thus, if the cutting angle exceeds a certain value, the observed road section is a crossing point.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird ein Kreuzungspunkt mittels der Trajektorienverläufe vor und nach einem vermeintlichen Kreuzungspunkt identifiziert. Ein Kreuzungspunkt lässt sich beispielsweise dadurch von einer Weiche unterscheiden, dass sich kreuzende Trajektorien vor und nach einem Kreuzungspunkt nicht aufeinander verlaufen. Bei einer Weiche sind die Trajektorien auf einer Seite der Weiche identisch und liegen aufeinander.In another advantageous embodiment, a crossing point is identified by means of the trajectory courses before and after a supposed crossing point. For example, a crossing point can be distinguished from a switch in that intersecting trajectories before and after a crossing point do not converge. In a switch, the trajectories on one side of the switch are identical and lie on each other.
Vorzugsweise lassen sich parallel verlaufende Streckenabschnitte durch ausreichend auflösende Messdaten aus den Trajektorien identifizieren.Preferably parallel track sections can be identified by sufficiently resolved measurement data from the trajectories.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Identifizierung parallel verlaufender Streckenabschnitte unter Einbeziehung von optisch erfassten Informationen, beispielsweise einem, den Trajektorien zugeordneten Video, wodurch mittels einer automatischen Bilderkennung oder durch einen Anwender, ein weiterer, parallel verlaufender Streckenabschnitt erkannt werden kann. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass ein Streckenabschnitt mit mehreren parallel verlaufenden Streckenabschnitten somit mit nur einer Fahrt in eine Richtung erfasst werden kann, wenn die weiteren parallel verlaufenden Streckenabschnitte durch das Video erfasst wurden. Auch andere markante Infrastrukturabschnitte, wie Kreuzungspunkte oder Weichen, welche beispielsweise nur selten befahren werden und somit auch nicht mit Sicherheit in den Messdaten erfasst wurden können auf diese Weise erfasst werden.In another advantageous embodiment, the identification of parallel running sections takes place with the inclusion of optically recorded information, for example a video associated with the trajectories, whereby an additional, parallel running section can be recognized by means of an automatic image recognition or by a user. This procedure has the advantage that a route section with several parallel route sections can thus be detected with only one trip in one direction if the further parallel route sections were detected by the video. Other prominent infrastructure sections, such as intersections or switches, which are rarely used, for example, and thus not recorded with certainty in the measured data can be detected in this way.
Dieses Vorgehen kann vorzugsweise auch für die Erkennung anderer markanter Streckenabschnitte eingesetzt werden. So kann die Erkennung von Kreuzungspunkten, Weichen oder anderen Objekten darüber erfolgen wodurch auch hier der Bedarf an benötigten Fahrten deutlich verringert werden kann.This procedure can preferably also be used for the detection of other significant sections of the route. Thus, the detection of intersection points, switches or other objects can be done about it which also here the need for required trips can be significantly reduced.
Vorzugsweise sind die derart generierten Infrastrukturdaten dazu geeignet, den autonomen Betrieb von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, auf den vermessenen Infrastrukturabschnitten zu gewährleisten, da sie die dafür benötigten Informationen erfassen und zur Verfügung stellen.Preferably, the infrastructure data generated in this way are suitable for ensuring the autonomous operation of vehicles, in particular rail vehicles, on the measured infrastructure sections, since they record and make available the information required for this purpose.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt das Verfahren in Form eines Computerprogrammprodukts mit auf einem Datenträger gespeicherten Programmcode zur Weitergabe und Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens vor.In a further advantageous embodiment of the invention, the method is in the form of a computer program product with program code stored on a data carrier for passing on and carrying out the method described above.
Dabei kann der Programmcode vorzugsweise auf einem USB-Stick oder einem anderen geeigneten Datenträger oder auf einem Server gespeichert sein, von dem der Programmcode vorzugsweise mit einer geeigneten Datenverbindung auf eine entsprechende Vorrichtung übertragen werden kann.In this case, the program code may preferably be stored on a USB stick or another suitable data carrier or on a server, from which the program code can preferably be transferred to a corresponding device with a suitable data connection.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt die Erfindung in Form einer Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens vor, wobei die Vorrichtung Schnittstellen aufweist, die dazu angepasst sind, die Messdaten selbstständig, und/oder mittels weiterer Vorrichtungen zu erfassen, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, in einem Fahrzeug verbaut zu werden.In a further advantageous embodiment, the invention is in the form of a device for carrying out the method described above, the device having interfaces which are adapted to detect the measurement data independently, and / or by means of further devices, the device being designed for this purpose to be installed in a vehicle.
Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über Schnittstellen, die als geeignete Sensorik ausgebildet sind, um die Messdaten selbstständig zu erfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um Sensoren zur Erfassung von Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten, Videokameras oder Radarsensoren handeln.Preferably, the device has interfaces that are designed as suitable sensors to detect the measurement data independently. These may be, for example, sensors for detecting position, speed and acceleration data, video cameras or radar sensors.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verfügt die Vorrichtung über Schnittstellen, die dazu ausgebildet sind, die Vorrichtung mit geeigneter Sensorik zu verbinden, wodurch die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, die benötigten Daten zu erfassen.In another advantageous embodiment of the invention, the device has interfaces which are designed to connect the device with suitable sensors, which enables the device to acquire the required data.
Vorzugsweise ist auch eine Vorrichtung denkbar, die zum Teil Schnittstellen aufweist, welche als geeignete Sensorik ausgebildet sind, um die Messdaten selbstständig zu erfassen und zum Teil Schnittstellen aufweist, welche dazu ausgebildet sind, die Vorrichtung mit geeigneter Sensorik zu verbinden, wodurch die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, die benötigten Daten zu erfassen.Preferably, a device is also conceivable, which partly has interfaces which are designed as suitable sensors to detect the measurement data independently and partly has interfaces which are designed to connect the device with suitable sensors, whereby the device in the Being able to capture the required data.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein System vorgesehen, welches mindestens eine Vorrichtung zur Erfassung der Messdaten aufweist und diese mindestens eine Vorrichtung die erfassten Messdaten an mindestens eine weitere Vorrichtung zur weiteren Abarbeitung des Verfahrens übermittelt.In a further advantageous embodiment of the invention, a system is provided which has at least one device for acquiring the measurement data and this at least one device has the acquired measurement data at least transmitted a further device for further processing of the method.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Vorrichtung zur Erfassung der Messdaten dazu ausgebildet in einem Fahrzeug verbaut zu werden.Preferably, the at least one device for detecting the measurement data is designed to be installed in a vehicle.
Vorzugsweise verfügt die mindestens eine Vorrichtung über Schnittstellen, die als geeignete Sensorik ausgebildet sind, um die Messdaten selbstständig zu erfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um Sensoren zur Erfassung von Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten, Videokameras oder Radarsensoren handeln.The at least one device preferably has interfaces which are designed as suitable sensors in order to detect the measurement data independently. These may be, for example, sensors for detecting position, speed and acceleration data, video cameras or radar sensors.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verfügt die mindestens eine Vorrichtung über Schnittstellen, die dazu ausgebildet sind, die Vorrichtung mit geeigneter Sensorik zu verbinden, wodurch die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, die benötigten Daten zu erfassen.In another advantageous embodiment of the invention, the at least one device has interfaces which are designed to connect the device with suitable sensors, which enables the device to acquire the required data.
Vorzugsweise ist auch eine Vorrichtung vorgesehen, die zum Teil Schnittstellen aufweist, welche als geeignete Sensorik ausgebildet sind, um die Messdaten selbstständig zu erfassen und zum Teil Schnittstellen aufweist, welche dazu ausgebildet sind, die Vorrichtung mit geeigneter Sensorik zu verbinden, wodurch die Vorrichtung in die Lage versetzt wird, die benötigten Daten zu erfassen.Preferably, a device is also provided, which partly has interfaces which are designed as suitable sensors to detect the measurement data independently and partly has interfaces which are designed to connect the device with suitable sensors, whereby the device in the Being able to capture the required data.
Im Folgenden erfolgt die Beschreibung der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.In the following, the description of the invention with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
Im Einzelnen zeigt:
-
1 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Verfahren eine erstmalige Erfassung eines Streckennetzes durchführt. -
2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Verfahren eine Aktualisierung eines bestehenden Streckennetzes durchführt. -
3 eine exemplarische Ermittlung einzelner markanter Streckenabschnitte aus bestehenden Messdaten.
-
1 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention, wherein the method performs a first detection of a route network. -
2 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention, wherein the method performs an update of an existing route network. -
3 an exemplary determination of individual marked sections from existing measurement data.
Im Schritt Aufzeichnen
Nach dem Aufzeichnen
Die vorzugsweise als Trajektorienschar, also als Menge mehrerer Trajektorien, aus mehreren Messfahrten vorliegenden Messdaten werden in der Nachbearbeitung
Die Korrekturdaten
Im Fall von inertialen Messverfahren können die Korrekturdaten
Auf diese Weise wird anschließend im Schritt Aktualisierung
Dieser Streckengraph wird anschließend in einem weiteren Schritt einer Anreicherung
Vorzugsweise erfolgt die Anreicherung
So fügt die Erkennung dem Streckengraphen Informationen bezüglich markanter Infrastrukturabschnitte hinzu, wie zum Beispiel Kreuzungspunkte, Weichen oder parallel verlaufende Streckenabschnitte. Zudem besteht die Möglichkeit durch eine Analyse zusätzlicher Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverläufe aus den Messungen Unstetigkeiten oder mögliche Unplausibilitäten im Streckenverlauf zu identifizieren. Beispielsweise ist denkbar, die aus den erfassten Positionsdaten ermittelten Höhenverläufe über die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverläufe zu plausibilisieren.For example, the recognition adds information about significant infrastructure sections to the route graph, such as intersection points, points or parallel sections. In addition, the possibility exists of an analysis of additional speed and acceleration characteristics from the measurements of discontinuities or to identify possible implausibilities in the route. For example, it is conceivable to plausibilize the height profiles determined from the acquired position data via the speed and acceleration profiles.
Aus optisch erfassten Zusatzinformationen wird der Streckengraph an dieser Stelle um weitere Informationen, wie beispielsweise Haltestellen, Signale oder Objekte auf oder an der Strecke ergänzt.From visually recorded additional information, the route graph is supplemented at this point by further information, such as stops, signals or objects on or at the track.
Als Endergebnis liegt anschließend eine aktualisierte digitale Landkarte eines Streckennetzes vor, welche die benötigten Infrastrukturdaten
Dabei bleibt der Ablauf des Verfahrens aus
Zu diesem Zweck werden die neu ermittelten Verläufe der Infrastruktur mit den bestehenden Infrastrukturdaten
Die bestehenden Infrastrukturdaten
Der Schritt Aufzeichnen
Zudem eignet sich der Abgleich mit bestehenden Infrastrukturdaten
Im oberen Teil zeigt
Die hier gezeigte Konstellation der Trajektorien entspricht der, nach der Nachbearbeitung
Im unteren Teil zeigt
Zunächst erfolgt die Untergliederung der aufgezeichneten Trajektorien in mehrere Abschnitte, A, B, C, D, E und F.First, the subdivision of the recorded trajectories into several sections, A, B, C, D, E and F.
Ein Fahrzeug, das von rechts oben nach links unten fährt wird sich dabei auf Abschnitt
Vorzugsweise findet das Befahren der Abschnitte
Die Erkennung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die Weichen
Aufgrund der Tatsache, dass die Trajektorie, bestehend aus den Abschnitten
Zu diesem Zweck kann die Erkennung beispielsweise zusätzliche Höheninformationen nutzen, welche beim Aufzeichnen
Vorzugsweise verfügt die Erkennung auch über eine Möglichkeit zur Bildanalyse, so dass ein solcher Kreuzungspunkt
Die Erkennung solcher Kreuzungspunkte
Stimmen die Höhendaten beider Trajektorien hingegen nicht überein, so handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um eine Unterführung, bei der ein Streckenabschnitt unter dem anderen hindurch geführt wird.On the other hand, if the height data of both trajectories do not agree, then it is most likely an underpass in which one section of track is passed underneath the other.
Vorzugsweise kann eine Unterführung ebenso durch optische Informationen bestätigt oder identifiziert werden.Preferably, an underpass can also be confirmed or identified by optical information.
Die Trajektorien bestehend aus den Abschnitten
Die Erkennung von parallelen Streckenabschnitten
Die Erkennung solcher paralleler Streckenabschnitte
Sollte eine solche Analyse, aufgrund von ungenauen Positionsdaten, nicht möglich sein, kann die Erkennung wiederum optisch erfasste Informationen zu Erkennung parallel verlaufende Streckenabschnitte
Die Erfindung ist nicht nur auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausführungsformen denkbar, welche sich aus einer Kombination von mindestens zwei der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ergeben.The invention is not limited only to the embodiments described above. Rather, further embodiments are conceivable, which result from a combination of at least two of the embodiments described above.
Vorzugsweise kann sich zudem die Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte ändern, so dass beispielsweise eine Erstellung des Streckengraphen erst nach der Anreicherung durchgeführt wird.In addition, the order of the individual method steps may preferably change, so that, for example, a creation of the line graph is performed only after the enrichment.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- AufzeichnenRecord
- 1212
- Nachbearbeitungpost processing
- 1313
- Korrekturdatencorrection data
- 1414
- AktualisierenTo update
- 1616
- Anreichernenrich
- 1818
- Infrastrukturdateninfrastructure data
- 2020
- bestehende Infrastrukturdatenexisting infrastructure data
- 3030
- Kreuzungspunktintersection
- 3232
- Weicheswitch
- 3333
- Weicheswitch
- 3434
- parallele Streckenabschnitteparallel sections of track
- AA
- Streckenabschnittstretch
- BB
- Streckenabschnittstretch
- CC
- Streckenabschnittstretch
- DD
- Streckenabschnittstretch
- Ee
- Streckenabschnittstretch
- FF
- Streckenabschnittstretch
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