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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung Verfahren zum rechnergestützten Erzeugen einer virtuellen Zugumgebung.
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Videoüberwachungskameras werden in Zügen und auf Bahnsteigen verbaut, um die Sicherheit von Personen und Bahnanlagen zu schützen. Es können Übergriffe durch Sicherheitspersonal oder durch automatische Bildanalyseverfahren erkannt werden, oder es kann nach Überfällen Beweismaterial bereitgestellt werden. Es besteht ein Bedarf an Überwachungsinformation, die von Überwachungspersonal und Einsatzkräften einfach nutzbar ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine Überwachung einer Zugumgebung erleichtern.
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Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dargestellt.
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Gemäß eines ersten Aspekts betrifft die Erfindung ein Verfahren zum rechnergestützten Erzeugen einer virtuellen Zugumgebung mit folgenden Verfahrensschritten:
- - Erfassen von Messwerten einer Umgebung eines Zuges, wobei
- - die Messwerte Positionsdaten und Volumendaten von Objekten der Zugumgebung umfassen,
- - die Messwerte durch Sensoren erfasst werden;
- - Erzeugen der virtuellen Zugumgebung anhand der Messwerte der Objekte.
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Sofern es in der nachfolgenden Beschreibung nicht anders angegeben ist, beziehen sich die Begriffe „durchführen“, „berechnen“, „rechnergestützt“, „rechnen“, „feststellen“, „generieren“, „konfigurieren“, „rekonstruieren“ und dergleichen vorzugsweise auf Handlungen und/oder Prozesse und/oder Verarbeitungsschritte, die Daten verändern und/oder erzeugen und/oder die Daten in andere Daten überführen, wobei die Daten insbesondere als physikalische Größen dargestellt werden oder vorliegen können, beispielsweise als elektrische Impulse. Insbesondere sollte der Ausdruck „Computer“ möglichst breit ausgelegt werden, um insbesondere alle elektronischen Geräte mit Datenverarbeitungseigenschaften abzudecken. Computer können somit beispielsweise Personal Computer, Server, speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Handheld-Computer-Systeme, Pocket-PC-Geräte, Mobilfunkgeräte und andere Kommunikationsgeräte, die rechnergestützt Daten verarbeiten können, Prozessoren und andere elektronische Geräte zur Datenverarbeitung sein.
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Unter „rechnergestützt“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Implementierung des Verfahrens verstanden werden, bei dem insbesondere ein Prozessor mindestens einen Verfahrensschritt des Verfahrens ausführt.
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Unter einem Prozessor kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Maschine oder eine elektronische Schaltung verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor oder einen Mikrokontroller, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen, etc. handeln. Bei einem Prozessor kann es sich beispielsweise auch um einen IC (integrierter Schaltkreis, engl. Integrated Circuit), insbesondere einen FPGA (engl. Field Programmable Gate Array) oder einen ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung, engl. Application-Specific Integrated Circuit), oder einen DSP (Digitaler Signalprozessor, engl. Digital Signal Processor) oder einen Grafikprozessor GPU (Graphic Processing Unit) handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor, eine virtuelle Maschine oder eine Soft-CPU verstanden werden. Es kann sich beispielsweise auch um einen programmierbaren Prozessor handeln, der mit Konfigurationsschritten zur Ausführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüstet wird oder mit Konfigurationsschritten derart konfiguriert ist, dass der programmierbare Prozessor die erfindungsgemäßen Merkmale des Verfahrens, der Komponente, der Module, oder anderer Aspekte und/oder Teilaspekte der Erfindung realisiert.
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Unter einer „Speichereinheit“ oder „Speichermodul“ und dergleichen kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein flüchtiger Speicher in Form von Arbeitsspeicher (engl. Random-Access Memory, RAM) oder ein dauerhafter Speicher wie eine Festplatte oder ein Datenträger verstanden werden.
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Unter einem „Modul“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Prozessor und/oder eine Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen verstanden werden. Beispielsweise ist der Prozessor speziell dazu eingerichtet, die Programmbefehle derart auszuführen, damit der Prozessor Funktionen ausführt, um das erfindungsgemäße Verfahren oder einen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zu realisieren.
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Unter „Bereitstellen“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Laden oder ein Speichern, beispielsweise der virtuellen Zugumgebung bzw. eine Datenstruktur umfassend die virtuelle Zugumgebung, auf oder von einem Speichermodul verstanden werden.
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Unter „virtuelle Zugumgebung“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Darstellung der Zugumgebung als 3D-Modell oder 4D-Modell verstanden werden, wobei insbesondere ein solches Modell mittels einer Datenstruktur gebildet wird. Insbesondere werden mit einem solchen Modell die Objekte und/oder die Passagiere der Zugumgebung modelliert, indem die Datenstruktur die hierfür nötigen Daten umfasst, wie zum Beispiel Positionsdaten (z. B. X-, Y-, Z-Koordinaten), Volumendaten (z. B. Höhe, Breite, Tiefe), Orientierungsdaten (z. B. eine Blickrichtung/Orientierung nach Norden oder in Richtung der Z-Achse).
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Unter einer „Zugumgebung“ bzw. „Umgebung eines Zuges“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise der Außenbereich oder Außenelemente (z. B. Stromabnehmer, Kupplungen, Räder) des Zuges verstanden werden, ein Innenbereich oder Innenelemente (z. B. Sitzbänke, Alarmeinrichtungen, Führerhaus, Restaurant) des Zuges verstanden werden oder ein Bahnsteig mit/ohne Passanten/Passagiere verstanden werden.
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Unter „Objekten“ bzw. „Objekten in der Zugumgebung“ können im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise Elemente (z. B. Regenschutz für wartende Passagiere, Fahrkartenautomaten etc.) und/oder Passagiere und/oder Personen und/oder andere Objekte (z. B. Tiere in der Umgebung des Zuges) verstanden werden.
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Unter einem „Zug“ können im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise unterschiedliche Arten von Schienenfahrzeugen verstanden werden, dies sind insbesondere Personenwägen, Lokomotiven oder Wartungswägen.
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Unter einem „Rechner“ oder einem „Back-End“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Computer(system), ein Client, ein Smart-Phone, ein Gerät oder ein Server verstanden werden, die jeweils derart eingerichtet sind, um beispielsweise die Messwerte zu verarbeiten, damit die virtuelle Zugumgebung berechnet werden kann.
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Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, um insbesondere bei einer Überwachung eines Zuges oder eines Bahnsteiges mit Sensoren einem Operator mittels der Messwerte zu ermöglichen, sich dreidimensional durch den Zug oder über den Bahnsteig virtuell zu bewegen (in Echtzeit, oder ggf. nachträglich zur Aufklärung). Dadurch können sich insbesondere Einsatzkräfte bei einem Zwischenfall leichter in dem Schienenfahrzeug oder am Bahnsteig virtuell bewegen und sie können unterschiedliche Perspektiven einnehmen.
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Bei einer ersten Ausführungsform des Verfahrens sind die Sensoren von mindestens zwei unterschiedlichen Sensortypen.
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Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, um insbesondere die Messwerte unterschiedlicher Sensoren unterschiedlichen Typs zu kombinieren, damit beispielsweise die notwendigen Daten von den Objekten oder Passagieren erfasst werden und die virtuelle Zugumgebung berechnet werden kann. Hierzu können beispielsweise die Videodaten von mehreren CCTV-Kameras genutzt werden um die notwendigen Daten der Umgebung des Zuges zu ermitteln. Auch können diese Daten insbesondere mit Messwerten von beispielsweise Ultraschallsensoren oder Lidarsensoren verwendet werden, um die notwendigen Daten von den Objekten und/oder Passagieren zu erfassen, die für die Berechnung der virtuellen Zugumgebung nötig sind.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind die Sensoren vom Sensortyp 3D-Kamera, Ultraschallsensor, Radar-Sensoren, Lidar-Sensor, CCTV-Kamera oder einer Kombination von unterschiedlichen Sensortypen, wobei die Sensoren insbesondere mobil sind, wobei der Zug insbesondere eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen von mobilen Sensoren umfasst.
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Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, um insbesondere unterschiedliche Messwerte von unterschiedlichen Sensoren unterschiedlichen Sensortyps zu kombinieren. Es können hierbei insbesondere mobile Sensoren, z. B. eine Drohne mit einer 3D-Kamera, verwendet werden. Erfasst ein solcher mobiler Sensor Messwerte, können diese beispielsweis über eine drahtlose Kommunikationsverbindung (z. B. Wireless-LAN) übermittelt werden. Es ist auch denkbar, dass ein Zug insbesondere eine Aufnahmeeinrichtung (z. B. eine Dockingstation) umfasst. Von dieser Aufnahmeeinrichtung kann beispielsweise der mobile Sensor starten und nach der Messung zu diesem zurückkehren. Eine solche Aufnahmeeinrichtung kann dann beispielsweise einen Kommunikationsbus und/oder eine Ladevorrichtung umfassen. Ist der mobile Sensor beispielsweise an der Aufnahmeeinrichtung angedockt, können beispielsweise über den Kommunikationsbus die Messwerte übertragen werden. Die Ladevorrichtung kann beispielsweise einen Akku des mobilen Sensors aufladen, wenn der mobile Sensor angedockt ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die virtuelle Zugumgebung mittels einer Virtual Reality Brille genutzt, wobei insbesondere für eine Betrachtung der Umgebung des Zuges aus unterschiedlichen Blickwinkeln mittels der Virtual Reality Brille unterschiedliche Ansichten in der virtuellen Zugumgebung generiert werden.
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Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft um insbesondere die Zugumgebung möglichst realistisch zu betrachten.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden mittels der virtuellen Zugumgebung zu wartende Elemente identifiziert.
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Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft um insbesondere leichter zu erkennen, an welchen Stellen des Zuges oder des Bahnsteigs Wartungsarbeiten notwendig sind. Hierbei kann insbesondere ein unnötiges Inspizieren von funktionierenden Elementen am Zug oder am Bahnsteig verhindert werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind die zu wartenden Elemente Stromabnehmer des Zuges und/oder ein Dach des Zuges.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Sensoren an einem Innenbereich oder Außenbereich des Zuges angeordnet.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Messwerte an ein Back-End übertragen und das Back-End erzeugt die virtuelle Zugumgebung.
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Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, damit insbesondere die Messwerte zentral verarbeitet werden können, um möglichst schnell die virtuellen Zugumgebung zu berechnen oder die virtuelle Zugumgebung zentral durch das Back-End bereitzustellen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Messwerte drahtlos übertragen.
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Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, damit insbesondere die Messwerte möglichst schnell z. B. an das Back-End übermittelt werden, damit vorzugsweise eine Echtzeit-Darstellung der Umgebung des Zuges als virtuelle Zugumgebung bereitgestellt wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die virtuelle Zugumgebung ein 3D-Modell.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die virtuelle Zugumgebung ein 4D-Modell.
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Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft um insbesondere einen zeitlichen Verlauf, z. B. bei einem Unfallhergang, virtuell zu betrachten und damit insbesondere eine Ursachenermittlung eines Unfalls zu verbessern.
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Gemäß eines weiteren Aspekts betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum rechnergestützten Erzeugen einer virtuellen Zugumgebung aufweisend:
- - ein erstes Sensormodul zum Erfassen von Messwerten einer Umgebung eines Zuges, wobei
- - die Messwerte Positionsdaten und Volumendaten von Objekten der Zugumgebung umfassen,
- - die Messwerte durch Sensoren erfasst werden;
- - ein erstes Berechnungsmodul zum Erzeugen der virtuellen Zugumgebung anhand der Messwerte der Objekte.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung zumindest ein weiteres Modul oder mehrere weitere Module zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens (oder einer seiner Ausführungsformen) zum rechnergestützten Erzeugen einer virtuellen Zugumgebung.
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Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung der genannten erfindungsgemäßen Verfahren beansprucht, wobei mittels des Computerprogrammprodukts jeweils eines der erfindungsgemäßen Verfahren, alle erfindungsgemäßen Verfahren oder eine Kombination der erfindungsgemäßen Verfahren, durchführbar ist.
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Zusätzlich wird eine Variante des Computerprogrammproduktes mit Programmbefehlen zur Konfiguration eines Erstellungsgeräts, beispielsweise ein 3D-Drucker, ein Computersystem oder ein zur Erstellung von Prozessoren und/oder Geräten geeignete Herstellungsmaschine, beansprucht, wobei das Erstellungsgerät mit den Programmbefehlen derart konfiguriert wird, dass die genannte erfindungsgemäße Vorrichtung erstellt wird.
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Darüber hinaus wird eine Bereitstellungsvorrichtung zum Speichern und/oder Bereitstellen des Computerprogrammprodukts beansprucht. Die Bereitstellungsvorrichtung ist beispielsweise ein Datenträger, der das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt. Alternativ und/oder zusätzlich ist die Bereitstellungsvorrichtung beispielsweise ein Netzwerkdienst, ein Computersystem, ein Serversystem, insbesondere ein verteiltes Computersystem, ein cloudbasiertes Rechnersystem und/oder virtuelles Rechnersystem, welches das Computerprogrammprodukt vorzugsweise in Form eines Datenstroms speichert und/oder bereitstellt.
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Diese Bereitstellung erfolgt beispielsweise als Download in Form eines Programmdatenblocks und/oder Befehlsdatenblocks, vorzugsweise als Datei, insbesondere als Downloaddatei, oder als Datenstrom, insbesondere als Downloaddatenstrom, des vollständigen Computerprogrammprodukts. Diese Bereitstellung kann beispielsweise aber auch als partieller Download erfolgen, der aus mehreren Teilen besteht und insbesondere über ein Peer-to-Peer Netzwerk heruntergeladen oder als Datenstrom bereitgestellt wird. Ein solches Computerprogrammprodukt wird beispielsweise unter Verwendung der Bereitstellungsvorrichtung in Form des Datenträgers in ein System eingelesen und führt die Programmbefehle aus, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Computer zur Ausführung gebracht wird oder das Erstellungsgerät derart konfiguriert, dass es die erfindungsgemäße Vorrichtung erstellt.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen in schematischer Darstellung:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung als ein Ablaufdiagramm;
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung als Vorrichtung;
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist.
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Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele weisen, sofern nicht anders angegeben oder bereits angegeben, zumindest einen Prozessor und/oder eine Speichereinheit auf, um das Verfahren zu implementieren oder auszuführen.
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Auch sind insbesondere einem (einschlägigen) Fachmann in Kenntnis des/der Verfahrensanspruchs/Verfahrensansprüche alle im Stand der Technik üblichen Möglichkeiten zur Realisierung von Produkten oder Möglichkeiten zur Implementierung selbstverständlich bekannt, sodass es insbesondere einer eigenständigen Offenbarung in der Beschreibung nicht bedarf. Insbesondere können diese gebräuchlichen und dem Fachmann bekannten Realisierungsvarianten ausschließlich per Hardware(komponenten) oder ausschließlich per Software(komponenten) realisiert werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Fachmann im Rahmen seines fachmännischen Könnens weitestgehend beliebige erfindungsgemäße Kombinationen aus Hardware(komponenten) und Software(komponenten) wählen, um erfindungsgemäße Realisierungsvarianten umzusetzen.
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Eine erfindungsgemäße Kombination aus Hardware(komponenten) und Software(komponenten) kann insbesondere dann eintreten, wenn ein Teil der erfindungsgemäßen Wirkungen vorzugsweise ausschließlich durch Spezialhardware (z. B. einem Prozessor in Form eines ASIC oder FPGA) und/oder ein anderer Teil durch die (prozessor- und/oder speichergestützte) Software bewirkt wird.
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Insbesondere ist es angesichts der hohen Anzahl an unterschiedlichen Realisierungsmöglichkeiten unmöglich und auch für das Verständnis der Erfindung nicht zielführend oder notwendig, all diese Realisierungsmöglichkeiten zu benennen. Insofern sollen insbesondere all die nachfolgenden Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft einige Wege aufzeigen, wie insbesondere solche Realisierungen der erfindungsgemäßen Lehre aussehen könnten.
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Folglich sind insbesondere die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele nicht auf das jeweilige Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern beziehen sich insbesondere auf die Erfindung im Allgemeinen. Entsprechend können vorzugsweise Merkmale eines Ausführungsbeispiels auch als Merkmale für ein anderes Ausführungsbeispiel dienen, insbesondere ohne dass dies expliziert in dem jeweiligen Ausführungsbeispiel genannt sein muss.
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung als ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum rechnergestützten Erzeugen einer virtuellen Zugumgebung.
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Das Verfahren umfasst einen ersten Verfahrensschritt zum Erfassen 110 von Messwerten einer Umgebung eines Zuges, wobei die Messwerte Positionsdaten, Volumendaten und/oder Orientierungsdaten von Objekten der Zugumgebung umfassen und die Messwerte durch Sensoren erfasst werden. Hierbei können unterschiedliche Sensortypen zum Einsatz kommen. Z. B. können 3D-Kameras verwendet werden, um die notwendigen Daten über Objekte und Passagiere zu erfassen, damit ein dreidimensionales Modell der Umgebung des Zuges berechnet werden kann, das als virtuelle Zugumgebung genutzt werden kann.
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Es kann somit in einem zweiten Verfahrensschritt 120 die virtuelle Zugumgebung anhand der Messwerte der Objekte erzeugt werden. Insbesondere werden die Messwerte mehrerer Sensoren kombiniert um die virtuelle Zugumgebung zu erzeugen. Dabei können auch Messwerte von Sensoren verwendet werden, die von einem Sensortyp sind, die als Einzelsensor bzw. Einzelmesswert keine Volumendaten oder Positionsdaten bereitstellen. In einem solchen Fall können mehrere Messwerte von einem und/oder mehreren Sensoren kombiniert werden, um die Positionsdaten und/oder Volumendaten und/oder Orientierungsdaten der Objekte bzw. eines Objektes zu ermitteln.
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Anhand der Messwerte wird beispielsweise ein 3D-Modell berechnet und in ein Datenformat gebracht, das eine 3D-Engine (z. B. die Unity 3D Engine) verarbeiten kann. Die 3D-Engine rendert dann beispielsweise die virtuelle Zugumgebung und erlaubt insbesondere eine Bewegung in dem virtuellen Raum/virtuelle Zugumgebung.
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In einer Variante können weitere Daten verwendet werden, um die virtuelle Zugumgebung zu erzeugen. Dabei können insbesondere Konstruktionsdaten eines Zuges oder eines Bahnsteigs verwendet werden, um ein 3D-Modell zu berechnen. Dies hat den Vorteil, dass auch Bereiche im 3D-Modell (bzw. 4D-Modell) dargestellt bzw. ergänzt werden können, die durch Sensoren nicht oder nicht hinreichend genau erfasst sind. So kann z.B. ein nicht durch Sensoren erfasster Bereich ergänzt werden, oder es kann bei Ausfall von einzelnen Sensoren dennoch ein vollständiges 3D-Modell nachgebildet werden.
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Dabei ist es möglich, durch mindestens einen Sensor erfasste Bereiche anders dazustellen als die anhand von Konstruktionsdaten gebildeten Teilbereiche. Beispielsweise können die anhand von Konstruktionsdaten gebildeten Bereiche ausgegraut bzw. schraffiert dargestellt werden. Dadurch ist einfach erkennbar, welche Bereiche tatsächlich den durch Sensoren erfassten aktuellen Stand wiedergeben. In einer anderen Variante kann ein Abgleich zwischen Konstruktionsdaten und durch Sensoren erfassten Daten ermittelt und optisch hervorgehoben werden. Dies hat den Vorteil, dass z.B. Beschädigungen oder fehlende oder abgebrochene Komponenten einfach erfasst werden können.
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Mit anderen Worten können mehrere Überwachungssysteme (mehrere CCTV-Kameras, 3D-Kameras, Ultraschallsensoren, Radar, Lidar) kombiniert werden (bzw. deren Messwerte), um die (aktuelle) virtuelle Zugumgebung insbesondere in Form eines aktuellen 3D-Virtual-Reality-Modell zu berechnen. Dies kann insbesondere in Schienenfahrzeugen und auf Bahnsteigen angewendet werden.
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Dadurch wird ein aktuelles 3D-Modell des Zuges und des Bahnsteigs berechnet, durch das sich Überwachungskräfte bzw. Einsatzpersonal virtuell mittels einer VR-Brille, wie z. B. Microsoft Hololens, bewegen können.
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In einer Variante kann die Erfindung für eine Werkshalle, Industriewerk, Fertigungshalle, Umspannwerk, Windpark, in einer prozesstechnischen Anlage realisiert werden: Ein Servicetechniker, Werksleiter oder Abnahme-Verantwortlicher kann sich virtuell „live“ durch die Anlage in 3D bewegen, ohne tatsächlich vor Ort sein zu müssen.
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Mit der Erfindung können entsprechende Überprüfungen auch dann erfolgen, wenn die durchführenden Personen nicht vor Ort sind. Dadurch kann der Reiseaufwand verringert werden, und es sind Untersuchungen in gesundheitsgefährdenden Umgebungen möglich. Die Erfindung kann dazu in der Abstellung des Zuges genutzt werden, um Mängel im Fahrzeuginneren z. B. beschädigte Sitze, Armlehnen, Fensterscheiben, usw. zu erkennen.
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Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der ein Schienenfahrzeug mehrere 3D-Kameras umfasst, wobei dieses Ausführungsbeispiel eine konkrete Realisierung des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel für einen Zug sein kann.
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Im Einzelnen zeigt 2 ein Schienenfahrzeug 250 mit Sensoren insbesondere in Form von mehreren 3D-Kameras S (Time of Flight-Kameras), beispielsweise einer ersten 3D-Kamera S1, einer zweiten 3D-Kamera S2, einer dritten 3D-Kamera S3 und einer vierten 3D-Kamera S4. Es können jedoch auch herkömmliche Videokameras, Lidar, Radarsysteme, Ultraschall installiert werden, um Objekte und Passagiere zu erkennen.
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Die Sensoren können an der Fahrzeugdecke ebenso angebracht sein wie seitlich an der Innenwand oder Trennwänden oder unter Abdeckungen oder Sitzen (z.B. zur Erfassung von Objekten wie z. B. Gepäckstücken). Ebenso können die Sensoren außen angebracht sein, z. B. im Dachbereich (zur Beurteilung von Stromabnehmer oder Dachausrüstung), im Unterflurbereich (zur Beurteilung von Drehgestellen, Achsen oder Radaren).
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In einer weiteren Variante können mobile Sensoren oder mobile Überwachungssysteme verwendet werden, z. B. eine auf einer Drohne oder einem autonomen Fahrzeug montierten Sensor/en (z. B. eine 3D-Kamera, einen oder mehrere der anderen der erwähnten Sensortypen). So können beispielsweise im Innenraum des Zugs oder im Außenbereich des Zugs Vorrichtungen/Ermittlungen zur Aufnahme einer Drohne vorgesehen sein, die bei Bedarf zusätzliche Überwachungsinformation bereitstellen.
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Über ein Gateway 254, das hier beispielsweise über eine Vorverarbeitungsfunktion (z. B. Fehlerkorrektur oder Zeitkorrektur der Bilddaten/Messwerte) verfügt, werden die Messwerte an ein Back-End 510 (z. B. ein 3D-CCTV-Backend-Service) über ein Netzwerk 230 (z. B. über ein Mobilfunknetz, WLAN) übertragen. Dort wird ein 3D-Modell insbesondere in Form der virtuellen Zugumgebung (Virtual Reality Model) des Fahrgastraums erstellt. Optional erfolgt weiterhin eine Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs zum erstellen eines 4D-Modells (z. B. für ein 4D-VR-Modell). Von einem Überwachungsrechner 220 (z. B. Security-Operation Center) kann ein Bediener mittels einer VR-Brille sich dreidimensional im Zug bewegen und unterschiedliche Blickwinkel einnehmen. Er kann sich damit ebenso wie Sicherheitspersonal im Zug „umschauen“, z. B. unter einen Sitz schauen oder auf Gepäckablageflächen schauen. Dies kann „live“ (also z. B. in Echtzeit mit einem vorzugsweisen kurzen Zeitversatz von 5-120 Sekunden) erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die virtuelle Zugumgebung zur Analyse für gespeicherte aufgezeichnete Messwerte (z. B. 3D-Videodaten) verwendet werden. Dies kann insbesondere zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, wenn z. B. die Ursache eines Unfalls aufgeklärt werden soll.
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Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung als Vorrichtung zum rechnergestützten Erzeugen einer virtuellen Zugumgebung.
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Die Vorrichtung umfasst ein erstes Sensormodul 310 (z. B. mit mehreren Sensoren und/oder mehreren Sensoren mit unterschiedlichen Sensortypen), ein erstes Berechnungsmodul 320, eine optionale erste Kommunikationsschnittstelle 304 (z. B. zur Anbindung an das Netzwerk aus 2), die über einen ersten Bus 303 kommunikativ miteinander verbunden sind. In einer Variante ist es auch möglich, dass das erste Sensormodul 310 mit dem ersten Berechnungsmodul 320 anstatt über den ersten Bus 303 über einen weiteren Bus (z. B. das Netzwerk aus 2) kommunikativ verbunden ist.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise zusätzlich noch eine weitere oder mehrere weitere Komponente/n umfassen, wie beispielsweise einen Prozessor, eine Speichereinheit, ein Eingabegerät, insbesondere eine Computertastatur oder eine Computermaus, und ein Anzeigegerät (z. B. einen Monitor). Der Prozessor kann beispielsweise mehrere weitere Prozessoren umfassen, wobei beispielsweise die weiteren Prozessoren jeweils eines oder mehrere der Module realisieren. Alternativ realisiert der Prozessor insbesondere alle Module des Ausführungsbeispiels. Die weitere/n Komponente/n können beispielsweise ebenfalls über den ersten Bus 303 miteinander kommunikativ verbunden sein.
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Bei dem Prozessor kann es sich beispielsweise um einen ASIC handeln, der anwendungsspezifisch für die Funktionen eines jeweiligen Moduls oder aller Module des Ausführungsbeispiels (und/oder weiterer Ausführungsbeispiele) realisiert wurde, wobei die Programmkomponente bzw. die Programmbefehle insbesondere als integrierte Schaltkreise realisiert sind. Bei dem Prozessor kann es sich beispielsweise auch um einen FPGA handeln, der insbesondere mittels der Programmbefehle derart konfiguriert wird, dass der FPGA die Funktionen eines jeweiligen Moduls oder aller Module des Ausführungsbeispiels (und/oder weiterer Ausführungsbeispiele) realisiert.
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Das erste Sensormodul 310 ist zum Erfassen von Messwerten einer Umgebung eines Zuges eingerichtet, wobei die Messwerte Positionsdaten und Volumendaten von Objekten der Zugumgebung umfassen und die Messwerte durch Sensoren erfasst werden.
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Das erste Sensormodul 310 kann beispielsweise mittels des Prozessors, der Speichereinheit und einer ersten Programmkomponente realisiert werden, wobei beispielsweise durch ein Ausführen von Programmbefehlen der ersten Programmkomponente der Prozessor derart konfiguriert wird oder durch die Programmbefehle der Prozessor derart konfiguriert ist, dass die Messwerte durch die Sensoren erfasst werden.
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Das erste Berechnungsmodul 320 ist zum Erzeugen der virtuellen Zugumgebung anhand der Messwerte der Objekte eingerichtet.
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Das erste Berechnungsmodul 320 kann beispielsweise mittels des Prozessors, der Speichereinheit und einer zweiten Programmkomponente realisiert werden, wobei beispielsweise durch ein Ausführen von Programmbefehlen der zweiten Programmkomponente der Prozessor derart konfiguriert wird oder durch die Programmbefehle der Prozessor derart konfiguriert ist, dass die virtuelle Zugumgebung berechnet wird.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt, und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
