DE102018009716A1

DE102018009716A1 - Verfahren zur Bereitstellung von Kartendaten einer digitalen Karte und einer Fahrtroute

Info

Publication number: DE102018009716A1
Application number: DE102018009716.2A
Authority: DE
Inventors: Axel Blumenstock; Alexander Bracht; Stefan Maisenbacher; Roland Ortloff
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-18
Also published as: WO2020119987A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Kartendaten (D) einer digitalen Karte (K2) und einer Fahrtroute (R) für Fahrzeuge (2). Erfindungsgemäß wird vor einem Fahrbeginn eines Fahrzeugs (2) eine Fahrtroute (R) zu einer Zielposition mittels einer fahrzeugexternen zentralen Recheneinheit (3) anhand aktueller Kartendaten (D) ermittelt, die Fahrtroute (R) gemeinsam mit einer Bezeichnung einer Version (V) der zugehörigen Kartendaten (D) an das Fahrzeug (2) übermittelt und fahrzeugseitig eine Version (V) von im Fahrzeug (2) hinterlegten Kartendaten (D) mit der übermittelten Version (V) verglichen. Bei Vorliegen von Kartendaten (D) mit einer neuen Version (V) von für die Fahrtroute (R) und für eine vorgegebene Umgebung der Fahrtroute (R) relevanten aktuellen Kartendaten (D) werden diese Kartendaten (D) von der zentralen Recheneinheit (3) abgerufen. Bei Vorliegen von ein Fahrverhalten des Fahrzeugs (2) beeinflussenden Kartenänderungen auf der zentralen Recheneinheit (3) erfolgt während der Fahrt des Fahrzeugs (2) auf der ermittelten Fahrtroute (R) eine Anpassung der Fahrtroute (R), wobei von den Kartenänderungen betroffene Streckenabschnitte auf der Fahrtroute (R) umfahren werden. Wenn eine Umfahrung zumindest aus wirtschaftlichen und/oder fahrzeugbetrieblichen Gründen nicht möglich ist, wird das Fahrzeug (2) gestoppt, mittels der fahrzeugexternen zentralen Recheneinheit (3) wird eine neue Fahrtroute (R) anhand die Kartenänderungen enthaltener aktueller Kartendaten (D) ermittelt und das Fahrzeug (2) ruft die geänderten Kartendaten (D) von der zentralen Recheneinheit (3) ab.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Bereitstellung von Kartendaten einer digitalen Karte und einer Fahrtroute für Fahrzeuge.
Die DE 10 2018 005 970.8 beschreibt ein Verfahren zur Aktualisierung von Kartendaten einer digitalen Karte für Fahrzeuge, wobei mittels einer fahrzeugeigenen Sensorik eines Fahrzeugs eine Fahrzeugumgebung erfasst wird. Dabei werden erfasste Umgebungsdaten mit den Kartendaten verglichen und Abweichungen der Umgebungsdaten von den Kartendaten an eine fahrzeugexterne Recheneinheit übermittelt. Weiterhin werden erfasste Umgebungsdaten an die fahrzeugexterne Recheneinheit übermittelt und die übermittelten Abweichungen als dynamische Kartendaten innerhalb der fahrzeugexternen Recheneinheit gespeichert. Mittels der fahrzeugexternen Recheneinheit werden anhand eines Vergleichs der übermittelten Umgebungsdaten mit den Kartendaten die Abweichungen ermittelt und mittels der fahrzeugexternen Recheneinheit hinsichtlich ihrer Auswirkung bei Verwendung in einem Fahrzeug während eines autonomen oder teilautonomen Fahrbetriebs klassifiziert. Die Klassifizierung erfolgt in Abhängigkeit eines Automatisierungsgrads eines die Kartendaten verwendenden Fahrzeugs. In Abhängigkeit der Klassifizierung wird ein autonomer oder teilautonomer Fahrbetrieb deaktiviert und eine Fahraufgabe wird an einen Fahrer übergeben. Alternativ oder zusätzlich wird ein die Abweichungen aufweisender Streckenabschnitt umfahren und/oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird angepasst. Bei Vorliegen einer gegenüber einer installierten Version neuen Version von Kartendaten wird ausschließlich vor Fahrtbeginn eines Fahrzeugs die neue Version an das Fahrzeug übermittelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Bereitstellung von Kartendaten einer digitalen Karte und einer Fahrtroute für Fahrzeuge anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In dem Verfahren zur Bereitstellung von Kartendaten einer digitalen Karte und einer Fahrtroute für Fahrzeuge wird vor einem Fahrbeginn eines Fahrzeugs eine Fahrtroute zu einer Zielposition mittels einer fahrzeugexternen zentralen Recheneinheit anhand aktueller Kartendaten ermittelt, die Fahrtroute gemeinsam mit einer Bezeichnung einer Version der zugehörigen Kartendaten an das Fahrzeug übermittelt und fahrzeugseitig eine Version von im Fahrzeug hinterlegten Kartendaten mit der übermittelten Version verglichen. Bei Vorliegen von Kartendaten mit einer neuen Version von für die Fahrtroute und für eine vorgegebene Umgebung der Fahrtroute relevanten aktuellen Kartendaten werden diese Kartendaten von der zentralen Recheneinheit abgerufen. Bei Vorliegen von ein Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinflussenden Kartenänderungen auf der zentralen Recheneinheit während der Fahrt des Fahrzeugs auf der ermittelten Fahrtroute erfolgt eine Anpassung der Fahrtroute, wobei von den Kartenänderungen betroffene Streckenabschnitte auf der Fahrtroute umfahren werden. Wenn eine Umfahrung zumindest aus wirtschaftlichen und/oder fahrzeugbetrieblichen Gründen nicht möglich ist, wird das Fahrzeug gestoppt und mittels der fahrzeugexternen zentralen Recheneinheit eine neue Fahrtroute anhand die Kartenänderungen enthaltener aktueller Kartendaten ermittelt, wobei das Fahrzeug die geänderten Kartendaten von der zentralen Recheneinheit abruft.
Das Verfahren ermöglicht, dass eine Fahrt eines autonom betriebenen Fahrzeugs auf jeden Fall mit dem neuesten Kartenstand beginnt und eine Anzahl von Kartenaktualisierungen und damit verbundene Fahrzeughalte während der autonomen Fahrt des Fahrzeugs verringert werden. Vielmehr werden das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinflussende Kartenänderungen, insbesondere kurzfristige, das Verhalten des autonom fahrenden Fahrzeugs beeinflussende Kartenänderungen, durch Anpassung der Fahrtroute abgedeckt und das Fahrzeug wird nur dann angehalten, wenn eine solche Anpassung nicht mehr möglich ist. Somit wird im Kontext einer Steuerung autonom betriebener Fahrzeuge ein Zielkonflikt zwischen Kartenaktualität und -stabilität optimal aufgelöst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Kartendaten einer digitalen Karte und einer Fahrtroute für Fahrzeuge.

In der einzigen 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Bereitstellung von Kartendaten D einer digitalen Karte K2 und einer Fahrtroute R für ein Fahrzeug 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine als Steuerzentrale ausgebildete fahrzeugexterne zentrale Recheneinheit 3, auch als Backend-Server bezeichnet.
Ein fahrerloser, d. h. autonomer Fahrbetrieb von Fahrzeugen 2 im öffentlichen Verkehr erfordert eine vergleichsweise enge Kopplung des entsprechenden Fahrzeugs 2 mit der zentralen Recheneinheit 3 über eine Kommunikationsverbindung 4, beispielweise ein Funknetzwerk. Zu Steueraufgaben der Recheneinheit 3 zählen beispielsweise eine Planung und Übermittlung einer Fahrtroute R von der Recheneinheit 3 an das Fahrzeug 2.
Eine Planung und Ermittlung der Fahrtroute R erfolgt dabei nicht lokal im Fahrzeug 2, sondern wird mittels der Recheneinheit 3 fahrzeugextern durchgeführt. Hierdurch wird insbesondere erzielt, dass ein Betreiber des Fahrzeugs 2 oder einer Fahrzeugflotte, das Fahrzeug 2 bzw. die Fahrzeugflotte überwachen und kurzfristig kontrollieren kann. Weiterhin können in der zentralen Recheneinheit 3 Messdaten aus dem Fahrzeug 2 oder der Fahrzeugflotte mit Informationen aus anderen Quellen zu einem dynamischen Modell einer relevanten Verkehrsumgebung zusammengefügt werden, welches wiederum eine Wahl der Fahrtroute R beeinflusst. Die Informationen umfassen beispielsweise Meldungen zu Staus, zu Unfällen, zu Wetterereignissen, zu Ausfällen von Mobilfunkzellen oder generell zu Änderungen in einer Umgebung, die von Fahrzeugen 2 als potenzielle Fehlerquellen detektiert werden.
Ist eine Fahrtroute R an das Fahrzeug 2 übertragen, wird sie dort anhand einer hochauflösenden, unter anderem exakte Spurgeometrien enthaltenden, digitalen Karte K1 interpretiert, um daraus auf einen kleinen Zeithorizont bezogene Fahrhandlungen abzuleiten.
In einer möglichen Ausgestaltung wird aus Gründen der Effizienz die Fahrtroute R dabei nicht als Folge absoluter Geopositionen repräsentiert, sondern sie referenziert Objekte, wie beispielsweise Fahrstreifen, in der digitalen Karte K1, K2. Um diese Referenzen korrekt auflösen zu können, müssen Versionen V der Karten K1, K2 und von deren Kartendaten D im Fahrzeug 2 und der zentralen Recheneinheit 3 übereinstimmen.
Weiterhin werden von der zentralen Recheneinheit 3 als Randbedingungen Informationen über so genannte disruptive Kartenänderungen berücksichtigt, welche beispielsweise aus Änderungen von Vorfahrtsregeln, neue oder entfallenden Fahrstreifen, verschobenen Fahrstreifen und anderen Änderungen resultieren können. Aufgrund solcher Änderungen können sich auch Identifikatoren (kurz: IDs) von Kartenobjekten ändern. Aus Gründen einer Handhabbarkeit sind die digitalen Karten K1, K2 in Planquadrate, so genannte Kacheln, unterteilt, und es werden auch nur aktuell benötigte Kacheln an das Fahrzeug 2 übertragen. Die Kacheln werden dabei unabhängig voneinander aktualisiert, das heißt eine Aktualisierung in einer Kachel lässt andere Kacheln typischerweise unberührt. Wird während einer Fahrt des Fahrzeugs 2 eine Kachelgrenze überschritten, müssen die Kacheln konsistent sein, das heißt derselben Version V einer ungekachelten Basiskarte entspringen.
Die digitale Karte K2 der zentralen Recheneinheit 3 ändert sich aufgrund von Informationen der Fahrzeugflotte, eines Kartenanbieters und/oder Informationen von Drittanbietern häufig. Eine Aktualisierung der digitalen Karte K1 des Fahrzeugs 2 während der Fahrt sollte vermieden werden, da sich Versionen V aktueller und gegebenenfalls nachfolgender Kacheln nicht ändern dürfen und eine Änderung erfordern würde, dass das Fahrzeug 2 gestoppt werden muss, um Kartendaten D zu aktualisieren und somit seinen Planungshorizont neu zu befüllen.
Um dies zu erreichen, ist vorgesehen, dass eine Version V der Kartendaten D zumindest für die Dauer einer Fahrt im Fahrzeug 2 stabil gehalten wird.
Hierzu wird vor einem Fahrtbeginn die Fahrtroute R mittels der zentralen Recheneinheit 3 anhand aktueller Kartendaten D, das heißt anhand einer neuesten verfügbaren Version V der digitalen Karte K2, ermittelt. Die zugehörigen Versionen V der Kacheln der digitalen Karte K2, welche zusammen eine konsistente Karte ergeben, werden als Versionssatz für die Dauer der Fahrt des Fahrzeugs 2 fixiert.
Eine Bezeichnung dieses fixierten Versionssatzes, das heißt eine Bezeichnung einer Version V von Kartendaten D von Kacheln der digitalen Karte K2, wird zusammen mit der Fahrtroute R an das Fahrzeug 2 übermittelt. Das Fahrzeug 2 vergleicht die Bezeichnung der Version V mit Versionen lokal im Fahrzeug 2 vorhandener Kacheln der digitalen Karte K1 und ruft gegebenenfalls aktuelle Kartendaten D von Kacheln von der Recheneinheit 3 ab, so dass die gesamte Fahrtroute R und eine vorgegebene Umgebung der Fahrtroute R als Sicherheitsrand abgedeckt sind.
Ist während der Fahrt des Fahrzeugs 2 eine Neuberechnung der Fahrtroute R erforderlich, so erfolgt diese mittels der zentralen Recheneinheit 3 anhand des eingangs fixierten Versionssatzes, so dass Kartenänderungen im Fahrzeug 2 während der Fahrt vermieden werden.
Verlässt eine neu berechnete Fahrtroute R ein Gebiet, das im Fahrzeug 2 aktuell durch Kartenkacheln abgedeckt ist, ruft das Fahrzeug 2 Kartendaten D von entsprechend benötigten Kacheln in konsistenter Version V ab. Aufgrund des initial beachteten Sicherheitsrands ist dies im Regelfall rechtzeitig möglich. Schlägt dies fehl oder erfolgt der Abruf zu spät, muss die Fahrt des Fahrzeugs 2 unterbrochen werden, bis der Abruf vollständig erfolgt ist.
Um dies zu vermeiden und weitere Abrufe von Kartendaten D bei zukünftigen Fahrten zu minimieren, ist in einer möglichen Ausgestaltung vorgesehen, dass dann, wenn eine ausreichende Bandbreite und/oder Zeit zum Abruf der Kartendaten D zu Verfügung stehen bzw. steht, auch Kartendaten D bzw. Kartenkacheln abgerufen werden, welche nicht zwingend für die Befahrung der aktuellen Fahrtroute R relevant sind und sich in einem relativ großen Umkreis um die Fahrtroute R befinden.
In der zentralen Recheneinheit 3 eingehende Kartenfehler und Kartenänderungen werden anhand einer Liste von Regeln dahingehend klassifiziert, ob sie Einfluss auf das Fahrverhalten haben. Dies erfolgt beispielsweise analog zu der Beschreibung der DE 10 2018 005 970.8 .
Kartenänderungen mit Einfluss auf das Fahrverhalten sind beispielsweise erhebliche Geometrieänderungen, Geschwindigkeitsbeschränkungen mit geringeren zulässigen Höchstgeschwindigkeiten, Änderungen einer Vorfahrtsregelung, Änderungen einer Fahrtrichtung, eine vergrößerte oder verringerte Anzahl von Lichtsignalanlagen auf der Fahrtroute R und/oder weitere mögliche Kartenänderungen.
Änderungen ohne zwingenden Einfluss auf das Fahrverhalten sind beispielsweise - Geometrieänderungen im Bereich weniger Zentimeter, Geschwindigkeitsbeschränkungen mit höheren zulässigen Höchstgeschwindigkeiten, eine vergrößerte oder verringerte Anzahl von Lokalisierungsmerkmalen auf der Fahrtroute R und/oder weitere mögliche Kartenänderungen.
Haben in der zentralen Recheneinheit 3 eingegangene Kartenänderungen Einfluss auf das Fahrverhalten, sperrt die Recheneinheit 3 in den für die in Fahrt befindlichen Fahrzeuge 2 vorgehaltenen Versionssätzen die betroffenen Streckenabschnitte. Alle Fahrzeuge 2, auf deren Hauptroute sich ein betroffener Streckenabschnitt befindet, werden daraufhin wie folgt bearbeitet:

- Existiert eine, insbesondere unter wirtschaftlichen und fahrzeugbetrieblichen Gesichtspunkten akzeptable Alternativroute, die die betroffenen Streckenabschnitte meidet, so wird diese Alternativroute auf dem fahrzeugspezifischen Versionssatz berechnet und an das entsprechende Fahrzeug 2 übermittelt.
- Existiert keine solche Alternative, muss das entsprechende Fahrzeug 2 anhalten und abwarten, bis eine Fahrtroute R anhand aktueller Kartendaten D einer neuesten Kartenversion mittels der Recheneinheit 3 ermittelt und an das Fahrzeug 2 übermittelt wurde sowie die Kartendaten D der betroffenen Kartenkacheln im Fahrzeug 2 aktualisiert wurden.

Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Fahrzeug
3: Recheneinheit
4: Kommunikationsverbindung
D: Kartendaten
K1: digitale Karte
K2: digitale Karte
R: Fahrtroute
V: Version

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018005970 [0002, 0023]

Claims

Verfahren zur Bereitstellung von Kartendaten (D) einer digitalen Karte (K2) und einer Fahrtroute (R) für Fahrzeuge (2), dadurch gekennzeichnet, dass - vor einem Fahrbeginn eines Fahrzeugs (2) eine Fahrtroute (R) zu einer Zielposition mittels einer fahrzeugexternen zentralen Recheneinheit (3) anhand aktueller Kartendaten (D) ermittelt wird, - die Fahrtroute (R) gemeinsam mit einer Bezeichnung einer Version (V) der zugehörigen Kartendaten (D) an das Fahrzeug (2) übermittelt wird, - fahrzeugseitig eine Version (V) von im Fahrzeug (2) hinterlegten Kartendaten (D) mit der übermittelten Version (V) verglichen wird und bei Vorliegen von Kartendaten (D) mit einer neuen Version (V) zumindest von für die Fahrtroute (R) und für eine vorgegebene Umgebung der Fahrtroute (R) relevanten aktuellen Kartendaten (D) diese Kartendaten (D) von der zentralen Recheneinheit (3) abgerufen werden, - bei Vorliegen von ein Fahrverhalten des Fahrzeugs (2) beeinflussenden Kartenänderungen auf der zentralen Recheneinheit (3) während der Fahrt des Fahrzeugs (2) auf der ermittelten Fahrtroute (R) eine Anpassung der Fahrtroute (R) erfolgt, wobei von den Kartenänderungen betroffene Streckenabschnitte auf der Fahrtroute (R) umfahren werden, und - dann, wenn eine Umfahrung zumindest aus wirtschaftlichen und/oder fahrzeugbetrieblichen Gründen nicht möglich ist, das Fahrzeug (2) gestoppt wird, mittels der fahrzeugexternen zentralen Recheneinheit (3) eine neue Fahrtroute (R) anhand die Kartenänderungen enthaltener aktueller Kartendaten (D) ermittelt wird und das Fahrzeug (2) die geänderten Kartendaten (D) von der zentralen Recheneinheit (3) abruft.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kartenänderungen als „ein Fahrverhalten des Fahrzeugs (2) beeinflussend“ klassifiziert werden, wenn - erhebliche Geometrieänderungen, - Geschwindigkeitsbeschränkungen mit geringeren zulässigen Höchstgeschwindigkeiten, - Änderungen einer Vorfahrtsregelung, - Änderungen einer Fahrtrichtung und/oder - eine vergrößerte oder verringerte Anzahl von Lichtsignalanlagen auf der Fahrtroute (R) vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kartenänderungen als „ein Fahrverhalten des Fahrzeugs (2) nicht beeinflussend“ klassifiziert werden, wenn - Geometrieänderungen im Bereich weniger Zentimeter, - Geschwindigkeitsbeschränkungen mit höheren zulässigen Höchstgeschwindigkeiten und/oder - eine vergrößerte oder verringerte Anzahl von Lokalisierungsmerkmalen auf der Fahrtroute (R) vorliegen.