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TECHNISCHES GEBIET
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Das technische Gebiet bezieht sich allgemein auf autonome/halbautonome Fahrzeuge, die autonome Fahrkarten für das Steuern eines Fahrzeugs verwenden. Zusätzlich betrifft das technische Gebiet Fahrzeugnavigationskarten.
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HINTERGRUND
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Fahrzeugnavigationssysteme werden verwendet, um einen Fahrer entlang einer bestimmten Strecke zu einem Ziel zu führen. Aktuelle Navigationssysteme sehen verschiedene auswählbare Streckenpräferenzeinstellungen vor, wie die vorzugsweise Nutzung von Autobahnen oder Landstraßen.
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Für die Erzeugung autonomer Fahrstreckendaten zur Unterstützung autonomer Fahreigenschaften, die üblicherweise als autonome Fahrkarten bezeichnet werden, werden Straßen vermessen. Derzeit werden die autonomen Straßendaten unter Verwendung von Vermessungstechniken erstellt, die eine LiDAR-Abtastung mit einem Differential-GPS kombinieren. Nicht alle Straßen wurden vermessen und somit fehlen solche präzisen autonomen Straßendaten. Solche ausführlichen autonomen Straßendaten können für die autonome Fahrzeugsteuerung verwendet werden.
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Mit der Zeit werden mehr und mehr Straßen vermessen, um die Straßen für autonome Fahrzeuge geeignet zu machen. Dementsprechend ist es wünschenswert, Navigationssysteme bereitzustellen, die für das Erkennen von Straßen geeignet sind, die für autonomes Fahren vermessen werden. Darüber hinaus ist es wünschenswert sicherzustellen, dass Navigationskarten und autonome Fahrkarten auf dem neuesten Stand gehalten werden. Außerdem werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung und den hinzugefügten Ansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und dem Hintergrund der Erfindung sichtbar.
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KURZDARSTELLUNG
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Es werden Verfahren und Vorrichtungen für die Navigation eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Navigationssystem: eine Kartendatenbank, umfassend: eine Kartenschicht autonomer Straßendaten und mindestens eine weitere Navigationskartendatenschicht; und einen Navigationsprozessor, der dazu konfiguriert ist, wenigstens eines von Folgendem durchzuführen: das Ermitteln einer Strecke für ein Fahrzeug zu einem Bestimmungsort, unter bevorzugter Verwendung von autonomen Straßen gemäß einer Einstellung für die bevorzugte Verwendung von autonomen Straßen und basierend auf der Kartenschicht autonomer Straßendaten und der wenigstens anderen Navigationskartendatenschicht; und das Anzeigen einer Anzeigekarte für ein Fahrzeug durch eine Navigationsanzeigeeinheit, die das Hervorheben von autonomen Straßen auf der Navigationsanzeigeeinheit beinhaltet, basierend auf der Kartenschicht autonomer Straßendaten zusammen mit der mindestens einen anderen Navigationskartendatenschicht.
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Figurenliste
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Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:
- 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugs, mit einem Navigationssystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 2 ist ein Datenflussdiagramm, das ein Navigationssystem gemäß den verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
- 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Navigationsprozessors, das Verarbeitungsschritte des Navigationssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
- 4 ist eine Darstellung eines Stapelns von Kartendaten in einer Kartendatenbank gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 5 ist eine Anzeige, die eine Client-Benutzeroberfläche gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt; und
- 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Navigationsverfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll die Anwendung und Verwendung in keiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Die hierin verwendeten Begriffe Modul und Einheit beziehen sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten. Insbesondere beinhalten die hierin beschriebenen Einheiten und Module mindestens ein Prozessor, einen Speicher und auf dem Speicher gespeicherte Computerprogrammanweisungen zum Implementieren der verschiedenen Funktionen und Prozesse, die in Bezug auf die Module und Einheiten beschrieben sind. Obwohl hierin einzelne Module und Einheiten beschrieben sind, schließt dies eine integrierte Topologie nicht aus.
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Erfindungsgemäße Ausführungen können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Eine Ausführungsform der Erfindung kann zum Beispiel verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, z. B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen einsetzen, die eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute erkennen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an Richtungssteuersystemen umgesetzt werden können und dass das beschriebene Fahrzeugsystem lediglich ein Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung ist.
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Der Kürze halber sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden sein können.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein System dargestellt, einschließlich eines Fahrzeugs 102, eines Fahrzeugsteuersystems 104, eines Navigationssystems 110, einer Netzwerkschnittstelle 108 und einem Fernserver 10. Das Navigationssystem 110 beinhaltet einen Navigationsprozessor 120, eine Navigationsanzeigeeinheit 140, eine Client-Benutzeroberfläche 130 und eine Kartendatenbank 150 mit Teilen, die an verschiedenen Datenspeicherorten 156 a, b gespeichert sind. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2 und 4 umfasst die Kartendatenbank 150 eine autonome Fahrkarte 152 und eine Navigationskarte 154.
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Der Navigationsprozessor 120 ist konfiguriert, um die Kartendaten von den zwei verschiedenen Quellen 152a, 152b zu verarbeiten, optional einen Streckenweg zu ermitteln und die Navigationsanweisungen an das Fahrzeugsteuersystem 104 zu senden, wenn sich das Fahrzeug 102 auf einer autonom fahrfähigen Straße befindet und/oder visuelle Daten an die Navigationsanzeigeeinheit 140 zu senden. Insbesondere ist der Navigationsprozessor 120 konfiguriert, um eine Schicht autonomer Straßendaten 151 aus der autonomen Fahrkarte 152 zu extrahieren und die Schicht autonomer Straßendaten 151 mit der mindestens einen anderen Kartendatenschicht 154 in einer visuellen Anzeige durch die Navigationsanzeigeeinheit 140 für das Betrachten durch einen Fahrer des Fahrzeugs 102 zu überlagern. Zusätzlich oder alternativ ist der Navigationsprozessor 120 konfiguriert, um eine Strecke von einer Startposition (z. B. dem aktuellen Standort des Fahrzeugs) zu einem Bestimmungsort auf eine Weise zu ermitteln, die autonome Straßen basierend auf der Identifikation autonom fahrfähiger Straßen in der Kartendatenbank 150 bevorzugt. Ob eine Straße der Navigationskarte 154 eine autonome Straße ist, wird basierend auf der autonomen Fahrkarte 152 bestimmt. Der Navigationsprozessor 120 gibt ein zusätzliches Gewicht, um solche Straßen in Navigationsalgorithmen zu bevorzugen. Die ermittelte Strecke kann dem Fahrer durch akustische Befehle und durch eine visuelle Anzeige auf der Navigationsanzeigeeinheit 140 mitgeteilt werden. Das Fahrzeug 102 kann durch befolgen der Navigationsanweisungen von dem Navigationsprozessor 120 zu einer autonomen Straße geleitet werden. Auf der autonomen Straße kann das Fahren des Fahrzeugs durch das Fahrzeugsteuersystem 104 (optional mit Unterstützung des Fahrers) unter Verwendung von Daten von der autonomen Fahrkarte gehandhabt werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist eine autonome Fahrkarte 152 in dem Datenspeicherort 156a gespeichert. Die autonome Fahrkarte ist eine Maschine-zu-Maschine-Karte, die durch das Fahrzeugsteuersystem 104 verwendet werden kann, um eine autonome oder halbautonome Fahrzeugsteuerung auszuführen. Die autonome Fahrkarte 152 wird aus detaillierten Vermessungen von Straßen, beispielsweise durch Entfernungsmessungs-Abtastvorrichtungen wie Lidar-Vorrichtungen und differentielle oder herkömmliche GPS-Messungen, erzeugt. Die Vermessungsdaten werden stark komprimiert, um die autonome Fahrkarte 152 zu bilden, die einen Bereich von Straßenattributen basierend auf den Vermessungsdaten beschreibt, die für den Betrieb einer autonomen oder halbautonomen Fahrzeugsteuerung durch das Fahrzeugsteuersystem 104 benötigt werden, die mit globalen Positionsmessungen korreliert sind.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist die Navigationskarte 154 in dem Datenspeicherort 156b gespeichert. Die Navigationskarte 154 ist eine Maschine-zu-Mensch-Karte, da sie konzipiert ist, um durch die Navigationsanzeigeeinheit 140 zum Verständnis und zur Visualisierung durch einen menschlichen Fahrer zum Zweck des Navigierens des Fahrzeugs 102 angezeigt wird. Die autonome Fahrkarte 152 ist zur Interaktion mit dem Fahrzeugsteuersystem 104 konfiguriert, wäre jedoch für einen Fahrer im Allgemeinen unverständlich, wenn sie angezeigt wird. Wie hierin weiter beschrieben wird, ist in einigen Ausführungsformen der Navigationsprozessor 120 für das Identifizieren autonomer Straßen von der autonomen Fahrkarte 152 konfiguriert. Basierend auf den identifizierten Straßen markiert eine Schicht autonomer Straßendaten die autonomen Straßen relativ zu anderen Schichten in der Navigationskarte 154, sodass die autonomen Straßen visuell unterschieden werden können, wenn sie durch die Navigationsanzeigeeinheit 140 angezeigt werden und/oder damit der Navigationsprozessor 120 dazu in der Lage ist, mit den bevorzugten autonomen Straßen zu navigieren.
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In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der Fernserver 10 ein Navigationssystem 110 mit einem Navigationsprozessor 120, einer Navigationsanzeigeeinheit 140 und einer Client-Benutzeroberfläche 130, eine Kartendatenbank 150. Mit anderen Worten kann der Fernserver 10 Merkmale des Navigationssystems 110 an dem Fahrzeug 102 spiegeln. Die Netzwerkschnittstelle 108 und der Fernserver 10 verbinden das Fahrzeug 102 mit einem Mobilkommunikationsnetzwerk. Dadurch ist es möglich, Daten von dem Fernserver 10 an die Netzwerkschnittstelle 108 des Fahrzeugs 102 zu senden, die mit dem Fahrzeugsteuersystem 104 verbunden ist. Insbesondere können die ermittelten Strecken- und/oder visuellen Anzeigedaten an das Fahrzeug 102 gesendet werden. Mit anderen Worten ist das Navigationssystem 110 auf dem Fernserver 10 oder dem Fahrzeug 102 oder beiden angeordnet. Zusätzlich können die autonomen Kartendaten 152 in dem Fahrzeug 102 von dem Fernserver 10 über die Netzwerkschnittstelle 108 und das Mobilfunknetz oder ein anderes Datenkommunikationsnetzwerk aktualisiert werden. Das heißt, wenn ein Netzwerk autonom fahrfähiger Straßen wächst, beispielsweise aufgrund fortgesetzter Vermessung mit autonomen Straßenkartenfahrzeugen, kann die Kartendatenbank 150 in dem Fahrzeug 102 von dem Fernserver 10 aktualisiert werden. Ferner können jegliche Aktualisierungen autonomer Straßenmerkmale für bereits bestehende autonome Straßen in der Kartendatenbank 150 von dem Fernserver 10 zu dem Fahrzeug 102 übertragen werden. In Ausführungsformen ist der Fernserver 10 durch eine Vielzahl von separaten Servern implementiert. Ein erster Fernserver kann die Navigationskarte 154 aktualisieren, ein zweiter Fernserver kann die autonome Fahrkarte 152 aktualisieren, und ein dritter Server kann das System auf neue Merkmale aktualisieren. Der erste, zweite und dritte Server nutzen das Mobilfunknetz.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist das autonome oder halbautonome Fahrzeugsteuersystem 104, das ein Fahrzeugerfassungsmodul 106 beinhaltet, für die Verarbeitung von Fahrzeugnavigationsbefehlen von dem Navigationssystem 110 konfiguriert. Dementsprechend kann, wenn sich das Fahrzeug auf einer autonomen Straße befindet, eine halbautonome oder autonome Fahrzeugsteuerung aktiviert werden, die die autonome Karte 152 verwendet. Das Fahrzeugsensormodul 106 beinhaltet Fahrzeugsensoren wie etwa eine LIDAR-Sensorvorrichtung, eine RADAR-Sensorvorrichtung, eine Kamera-Sensorvorrichtung und/oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug- und Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Vorrichtungen. Das Sensormodul ist in der Lage, die erfassten Daten zu verschmelzen und solche verschmolzenen Daten zu verarbeiten, um die Straße und Objekte um sie herum zu sehen. Das autonome Fahrzeugsteuersystem 104 verwendet das Sensormodul 106, die autonome Fahrkarte 152 und Navigationsanweisungen von dem Navigationssystem 110, um eine festgelegte Strecke sicher zu einem Bestimmungsort zu fahren.
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Das hierin beschriebene Fahrzeug 102 und das Fahrzeugsteuersystem 102, können ein Niveau an autonomer Fähigkeit aufweisen, das gemäß dem bekannten internationalen SAE-Klassifizierungsschema von Null bis Fünf reicht. In verschiedenen Ausführungsformen hat das Fahrzeug 102 auf ein Autonomieniveau von Eins bis Fünf. Dementsprechend kann das Fahrzeug 102 mindestens eine der folgenden autonomen Fahrfähigkeiten aufweisen: Abstandsregeltempomat (ACC), Einparkhilfe mit automatischer Lenkung, Spurhalteassistent (LKA) Typ II, autonome Steuerung von Beschleunigen, Bremsen und Lenken. Das Fahrzeug 102 kann es einem Fahrer ermöglichen, je nach Bedarf oder Wunsch, die Steuerung durch Beschleunigungs-, Brems- und Lenkschnittstellen zu übernehmen. Insbesondere auf Straßen, für die autonome Abbildungsdaten verfügbar sind, ist das Fahrzeug 102 in der Lage, autonom in einem Umfang zu arbeiten, dass ein Fahrer seine Aufmerksamkeit sicher von Fahraufgaben abwenden kann, aber dennoch bereit sein muss, bei Bedarf die Kontrolle zu übernehmen, oder in einem Umfang, in dem die Aufmerksamkeit des Fahrers nicht erforderlich ist, wohingegen auf Straßen, für die in der Kartendatenbank 150 keine autonomen Abbildungsdaten verfügbar sind, ein höherer Grad an Fahrerkontrolle erforderlich sein kann.
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Obwohl die hierin gezeigten Figuren ein Beispiel mit bestimmten Anordnungen von Elementen darstellen, können in tatsächlichen Ausführungsformen zusätzliche Zwischenelemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten vorhanden sein. Es sollte bedacht werden, dass 1 lediglich veranschaulichend und nicht maßstabsgetreu ist.
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Mit Bezug auf 2 ist eine detailliertere Ansicht der Komponenten eines exemplarischen Navigationssystems 110 von 1 dargestellt, einschließlich einer Kartendatenbank 150, einer Navigationsanzeigeeinheit 140, eines Navigationsprozessors 120 und einer Client-Benutzeroberfläche 130. Wie zuvor erörtert wurde, kann sich das Navigationssystem 110 auf dem Fernserver 10 oder an Bord des Fahrzeugs 102 befinden oder dazwischen verteilt sein. Wenn es sich auf dem Fernserver 10 befindet, können Anzeige- und Streckenausgaben von dem Navigationssystem 100 über das Mobilfunknetz an das Fahrzeug 102 übertragen werden.
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Die Kartendatenbank 150 umfasst eine autonome Fahrkarte 152 und eine Navigationskarte 154. Die autonome Fahrkarte 152 wird aus einer extremen Komprimierung von dreidimensionalen räumlichen Daten unter Verwendung einer Entfernungsmessvorrichtung und von globalen Positionierungsdaten erzeugt, um autonome Straßenmerkmale bereitzustellen, die mit globalen Positionsdaten für autonome Straßen korreliert sind. Die Informationen, aus denen die autonome Fahrkarte 152 gebildet ist, sind in dem Sinne dynamisch, als dass sie aktualisiert werden können. In einem Beispiel wird eine autonome Fahrkarte aus LiDAR-Vermessungsdaten und Differential-GPS erzeugt. Differential-GPS ist eine Verbesserung des GPS, die von der nominalen GPS-Genauigkeit von 15 Metern bei den besten Implementierungen eine verbesserte Ortungsgenauigkeit bis zu etwa 10 cm bietet. Die LiDAR-Vermessung stellt ein dreidimensionales, 360° Bild einer Straße bereit. Die LiDAR-Vermessung ergibt eine unpraktisch große Menge an Daten pro Meile, die in roher Form in die Kartendatenbank 150 aufgenommen werden sollen. Die Daten werden zu Deskriptoren und anderen Datenmerkmalen komprimiert, die einen autonomen Fahrbetrieb durch das Fahrzeugsteuersystem 104 ermöglichen. In einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform wird die autonome Fahrkarte aus Kameravermessungsdaten erzeugt, die mit Standard- oder Differential-GPS und mehreren wiederholten Abtastungen im Laufe der Zeit erhalten werden. Die autonome Fahrkarte 152 wird von dem Fahrzeugsteuersystem 104 für das autonome Steuern des Fahrzeugs verwendet, d. h. zum Führen des Fahrzeugs zu einem Bestimmungsort gemäß Anweisungen von dem Navigationssystem 110, wenn es sich auf einer autonomen Straße befindet, für die solche Daten verfügbar sind. Das Sensorsystem 106 des Fahrzeugs ermöglicht eine Objekterfassung, -verfolgung und -vermeidung.
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Die Navigationskarte 154 ist eine Summe von verschiedenen einzelnen Schichten, wie in dem Beispiel von 4 zu sehen ist. In dem gezeigten Beispiel enthalten die verschiedenen individuellen Schichten Bildbasisdaten 154a, Höhendaten 154b, Hydrographiedaten 154c, Grenzdaten 154d, Landnutzungsbereichsdaten 154e und Navigationsstraßen 154f. Die einzelnen Schichten sind aufeinander gestapelt. Dies bedeutet, dass die einzelnen Schichten georeferenziert, zueinander ausgerichtet und zu einer Navigationskarte zusammengeführt werden. Diese Navigationskarte 154 wird von dem Navigationsprozessor 120 verwendet, um unter Verwendung eines Navigationsalgorithmus eine Strecke von einem Startort zu einem Bestimmungsort zu ermitteln. Die Navigationskarte 154 ist für die menschliche Visualisierung durch die Navigationsanzeigeeinheit 140 ausgelegt. Die Navigationskarte 154 beinhaltet ferner als eine Überlagerung oder damit integriert eine zusätzliche Kartenschicht 151, die eine Straße identifiziert, für die autonome Abbildungsdaten in der autonomen Fahrkarte 152 verfügbar sind. Auf diese Weise kann die Navigationskarte 154 für Streckenführungszwecke mit autonomen Straßen als Teil von Navigationspräferenzen verwendet werden und/oder die Navigationskarte 154 ermöglicht es, dass autonome Straßen zusammen mit anderen herkömmlichen Navigationskartenmerkmalen visuell hervorgehoben werden.
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Die Kartendatenbank 150 kombiniert Daten von Straßen, die autonom befahren werden können, von der Kartenschicht autonomer Daten 151 mit den anderen Kartendatenschichten 154 (a-f). Diese zwei Karten können visuell gestapelt werden, d. h. die Kartenschicht autonomer Daten 151 kann auf der Navigationskarte überlagert werden, die dann durch die Navigationsanzeigeeinheit 140 angezeigt werden kann, wodurch dem Benutzer eine visuelle Referenz auf der mindestens einen anderen Schicht von Kartendaten 154 bereitgestellt wird, die Straßen anzeigt, die einen autonomen/halbautonomen Fahrzeugbetrieb erlauben. In dieser Hinsicht werden die zwei Karten georeferenziert und zueinander ausgerichtet. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Kartenschicht autonomer Daten 151 und mindestens eine weitere Kartendatenschicht 154 möglicherweise separate Karten und können für Zwecke der überlagerten Anzeige getrennt bleiben. In verschiedenen Ausführungsformen können die mindestens eine andere Kartendatenschicht 154 und die Kartenschicht autonomer Daten 151 von verschiedenen Speicherorten/Quellen 156a, 156b abgeleitet werden. In verschiedenen Ausführungsformen können die Kartendaten von den Navigations- und autonomen Straßenkarten auf eine stärker integrierte Weise kombiniert werden, wodurch die zwei Karten miteinander kommunizieren, sodass die Navigationskarte mit autonomen Straßendaten von der autonomen Fahrkarte 152 markiert werden kann, um nicht nur die Anzeige, sondern auch die Streckenermittlung aus den kombinierten Karten zu ermöglichen. Basierend auf der Strecke, die basierend auf der Kartenschicht autonomer Daten 151 und der mindestens einen anderen Kartendatenschicht 154a-f bestimmt wird, kann das Navigationssystem 110 Navigationsanweisungen an die Navigationsanzeigeeinheit 140 ausgeben, die das Fahrzeug 102 zu dem Bestimmungsort des Benutzers führt.
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Die Kartendatenbank 150 kann ursprünglich mit der Schicht autonomer Straßendaten 151 zusammen mit den Schichten anderer Navigationskartendaten 154 erstellt werden. Alternativ kann die Schicht autonomer Straßendaten 151 von der autonomen Fahrkarte 152 durch den Navigationsprozessor 120 oder durch einen Fernprozessor abgeleitet werden. Die Ableitung der Schicht autonomer Straßendaten 151 kann in Echtzeit durchgeführt werden, wenn eine Navigationsanzeige- oder Navigationsstrecken-Bestimmungsanforderung empfangen wird. Die Ableitung kann das Identifizieren autonomer Straßen basierend auf der autonomen Fahrkarte, das Georeferenzieren der autonomen Straßen von der autonomen Fahrkarte 152 und der Straßen in der Navigationskarte, und darauf basierend das Erzeugen der Schicht autonomer Straßendaten 151 beinhalten.
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In exemplarischen Ausführungsformen ist der Navigationsprozessor 120 eine Verarbeitungseinheit (siehe 3), die in einem Speicher (nichtflüchtigem Speicher) gespeicherte computerlesbare Anweisungen betreibt, die, in einer Ausführungsform, unter bevorzugter Verwendung von autonomen Straßen gemäß einer Einstellung für das bevorzugte Verwenden autonomer Straßen und basierend auf der Kartenschicht autonomer Straßendaten 151, eine Strecke für das Fahrzeug 102 zu einem Bestimmungsort bestimmt. Zusätzlich oder alternativ ist der Navigationsprozessor 120 konfiguriert, um eine Anzeige einer Strecke für ein Fahrzeug 102 durch eine Navigationsanzeigeeinheit 140 zu erzeugen, die das Hervorheben autonomer Straßen auf der Navigationsanzeigeeinheit 140 basierend auf der Kartenschicht autonomer Straßendaten 151 zusammen mit der mindestens einen anderen Kartendatenschicht 154 beinhaltet.
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In exemplarischen Ausführungsformen führt der Navigationsprozessor 120 das Überlagern der Daten von der Kartenschicht autonomer Daten 151 und der mindestens einen anderen Datenschicht 154 (Navigationskarte) durch. Ferner ist in Ausführungsformen der Navigationsprozessor 120 konfiguriert, um mindestens eine Navigationseinstellung von einem Benutzer zu empfangen, eine Strecke basierend auf den Navigationseinstellungen zu ermitteln und die Strecke auf einer Anzeigeeinheit anzuzeigen. Dies ist in 3 weiter veranschaulicht, die verschiedenen Module des Navigationsprozessors 120 und die externen Ein- und Ausgänge zeigt.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 3 ist eine exemplarische Ausführungsform eines Navigationsprozessors 120 gezeigt, die ein Kartenempfangsmodul 122, ein Kartenintegrationsmodul 124, ein Streckenermittlungsmodul 126, ein Anzeigenerzeugungsmodul 128 und ein Navigationseinstellungsmodul 130 beinhaltet. 3 zeigt ferner Hardwaremodule wie eine Client-Benutzeroberfläche 130, eine Navigationsanzeigeeinheit 140 und das autonome Fahrzeugsteuersystem 104.
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Das Kartenempfangsmodul 122 ist konfiguriert, um Daten 153 der autonomen Fahrkarte 152 und der Navigationskarte 154 zu empfangen. Die empfangenen Kartendaten 123 können aus zwei verschiedenen Quellen stammen, die dann an das Kartenintegrationsmodul 124 übertragen werden.
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In Ausführungsformen ist das Integrationsmodul 124 konfiguriert, um autonome Straßen von der autonomen Fahrkarte 124 zu identifizieren und eine Schicht autonomer Straßendaten 151 zu erzeugen. Das Integrationsmodul 124 ist so konfiguriert, dass es die Schichten 151, 154a-f der Kartendaten 123 georeferenziert, indem es die GPS-Koordinaten der jeweiligen Schichten 151, 154a-f korreliert. Das Integrationsmodul 124 ist konfiguriert, um die georeferenzierten Kartenschichten 151, 154a-f aufeinander auszurichten. In dem Kartenintegrationsmodul 124 werden die zwei referenzierten und ausgerichteten Karten dann gestapelt. In exemplarischen Ausführungsformen sind die zwei Karten visuell miteinander verbunden, z. B. wird die Kartenschicht autonomer Daten 151 auf der herkömmlichen Navigationskarte 154 überlagert, um dem Benutzer eine visuelle Bezugnahme auf der mindestens einen anderen Kartendatenschicht 154, deren Straßen einen autonomen/halbautonomen Fahrzeugbetrieb erlauben, zu ermöglichen. In Ausführungsformen ist das Integrationsmodul 124 konfiguriert, um die Kartenschichten 151, 154a-f weiter zu integrieren, sodass die mindestens eine andere Kartendatenschicht 154 autonome Straßen aufweist, die darin basierend auf der Kartenschicht autonomer Daten 151 markiert sind, um eine Streckenbestimmung durch einen Navigationsalgorithmus, wie weiter unten beschrieben, zu ermöglichen. Andere Verfahren zum Erzeugen einer Schicht autonomer Straßendaten 151 sind vorgesehen.
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In exemplarischen Ausführungsformen ist der Navigationsprozessor 120 konfiguriert, um ein Navigationseinstellungsmenü durch ein Navigationseinstellungsmodul 130 zu erzeugen, das von einer Client-Benutzeroberfläche 130 verwendet werden kann. Die Client-Benutzeroberfläche 130 kann in der Navigationsanzeigeeinheit 140 als ein Touch-Screen integriert sein oder kann eine andere Art von Schnittstelle zum Empfangen einer Eingabe von einem Benutzer an den Navigationsprozessor 120 sein. Das Navigationseinstellungsmodul 130 ist konfiguriert, um Navigationspräferenzen von dem Benutzer über das erzeugte Navigationseinstellungsmenü zu empfangen. Eine durch den Benutzer über die Client-Benutzeroberfläche 130 auswählbare Option des Navigationseinstellungsmenüs besteht darin, Strecken zu ermitteln, indem autonome Straßen bevorzugt werden. Die Client-Benutzeroberfläche 130 kann verwendet werden, um eine gewünschte Zieleingabe von einem Benutzer basierend auf einer Benutzerauswahl in dem Navigationseinstellungsmenü durch die Client-Benutzeroberfläche 130 zu empfangen, Präferenzdaten 131 werden erzeugt und an ein Streckenermittlungsmodul 126 gesendet.
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Das Streckenermittlungsmodul 126 ist konfiguriert, um eine Strecke zu einem gewünschten Ziel zu ermitteln. Neben der herkömmlichen Auflistung alternativer Strecken, die auf Navigationseinstellungen basieren, wie der Nutzung der Autobahn oder der Landstraße, der schnellsten im Vergleich zu der kürzesten Strecke hinsichtlich der Zeit, kann das Streckenermittlungsmodul 126 eine Strecke basierend auf der Präferenz der Verwendung einer autonom fahrfähigen Straße ermitteln. Das Streckenermittlungsmodul 126 verwendet einen Navigationsalgorithmus, um eine Strecke mit bevorzugten autonomen Straßen zwischen einem Start- und einem Zielort zu ermitteln. Autonom fahrfähige Straßen werden durch das Streckenermittlungsmodul 126 basierend auf den integrierten Kartendaten 123 identifiziert, die von dem Integrationsmodul 124 empfangen werden. In dieser Hinsicht ist es möglich, dass der Benutzer aus einer Liste von alternativen Strecken, wie der schnellsten Strecke oder der kürzesten Strecke und einer autonomen Strecke wählen kann, die auf den gestapelten Kartenschichtdaten 123 basiert. Die von dem Streckenermittlungsmodul 126 erzeugten Routendaten 127, die die bestimmte Strecke darstellen, die auf verschiedene exemplarische Arten verwendet werden können, wie nachstehend beschrieben.
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In einer exemplarischen Ausführungsform ist ein Anzeigenerzeugungsmodul 128 konfiguriert, um die Streckendaten 127 zu empfangen. Das Anzeigenerzeugungsmodul 128 ist konfiguriert, um eine Anzeige mit einer visuellen Anzeigekarte basierend auf der Navigationskarte 154 zu erzeugen und autonome Straßen basierend auf der Schicht autonomer Straßendaten 151 hervorzuheben sowie die bestimmte Strecke basierend auf den Streckendaten 127 hervorzuheben. Die visuelle Karte, die von dem Anzeigenerzeugungsmodul 128 erzeugt wird, wird zu einer Navigationsanzeigeeinheit 140 übertragen. Die Navigationsanzeigeeinheit 140 kann eine der herkömmlichen HMI-Anzeigen sein. Zusätzlich oder alternativ werden die Streckendaten 127 zu einem autonomen Fahrzeugsteuersystem 104 gesendet, wenn sich das Fahrzeug auf einer autonom fahrfähigen Straße befinden. Das autonome Fahrzeugsteuersystem 104 führt das Fahrzeug basierend auf der von dem Streckenermittlungsmodul 126 verarbeiteten Streckendaten und basierend auf autonomen Fahrzeugsteuerungsalgorithmen, die von Sensordaten des Sensormoduls 106 ermittelte Hindernisdaten berücksichtigen, zu dem gewünschten Bestimmungsort. Die Streckendaten 127 können in einer Ausführungsform als Ausgabe-Navigationsanweisungen an das autonome Fahrzeugsteuersystem 104 verstanden werden.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 4 ist ein Beispiel des Stapelns der Kartenschicht autonomer Straßendaten 151 und der anderen Kartendatenschichten (154a-f) gezeigt. Sie sind georeferenziert, ausgerichtet, gestapelt und anzeigbar. Wenn die integrierte Karte angezeigt wird, kann sie von einem Benutzer verwendet werden, um basierend auf autonomen Straßen zu navigieren, die auf einer Anzeige von mindestens einer anderen Kartendatenschicht 154 hervorgehoben sind (z. B. als eine Überlagerung). Zusätzlich oder alternativ kann die Integration derart sein, dass die Karten durch den Navigationsprozessor 120 verwendet werden, um eine Strecke wie oben beschrieben zu ermitteln, die autonome Straßen bevorzugt. Die ermittelte Strecke kann angezeigt und/oder an das autonome Fahrzeugsteuersystem 104 gesendet werden.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 5 ist eine exemplarische Darstellung einer Karte 500 gezeigt, die das Hervorheben autonomer Straßen 510 und nicht autonom fahrfähiger Straßen 505 (z. B. Straßen, für die keine autonome Karte verfügbar ist) in einer Client-Benutzeroberfläche auf der Navigationsanzeigeeinheit 140 umfasst. Die autonomen Straßen 510 sind auf visuell unterscheidbare Weise (z. B. gestrichelte Linie) von nicht autonom fahrfähigen Straßen 505 hervorgehoben. So könnten beispielsweise unterschiedliche Farben für autonome und nicht autonome Straßen verwendet werden. In einem anderen Beispiel können halbautonome Straßen auf noch eine andere visuell unterscheidbare Weise wie eine andere Farbe oder eine andere Art von Schattierung hervorgehoben werden. Die Navigationsanzeigeeinheit 140 kann eine gewöhnliche HMI-Anzeige sein. Die Client-Benutzeroberfläche 130 kann auf der Navigationsanzeigeeinheit angezeigt und mit einer Touchscreen-Funktionalität gesteuert werden. In einer anderen exemplarischen Ausführungsform kann die Client-Benutzeroberfläche eine mechanische Benutzeroberfläche umfassen. Die Kartendatenbank 150 wird auf verschiedene Arten mit dem Streckenplan der örtlichen Daten des Fahrzeugs angezeigt, wobei die Fahrzeugposition durch einen GPS-Sensor des Sensormoduls 106 bestimmt wird. Die autonome Straße 510 von der Kartenschicht autonomer Daten 151 wird auf der mindestens einen anderen Kartendatenschicht 154, d. h. den Straßen in der Umgebung der aktuellen Fahrzeugposition, beispielsweise in Rot, auf der Navigationsanzeigeeinheit 140 überlagert.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 6 ist ein Beispiel eines Navigationsverfahrens 600 gemäß verschiedenen Ausführungsformen gezeigt. In Schritt S10 wird eine Kartendatenbank, die eine Kartenschicht autonomer Daten 151 und mindestens eine Kartenschicht der Navigationsdaten 154 enthält, von dem Navigationssystem 110 über einen Navigationsprozessor 120 empfangen. Die Kartenschicht autonomer Daten 151 und die mindestens eine andere Kartendatenschicht 154 können vorab gestapelt sein, d. h. die autonome Kartenschicht autonomer Daten 151 und die mindestens andere Datenschicht 154 sind georeferenziert und zueinander ausgerichtet.
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Wenn die Kartenschicht autonomer Daten 151 und die mindestens eine weitere Datenschicht 154 nicht vorgestapelt sind, beinhaltet das Verfahren 600 einen optionalen Schritt S20, durch den die Kartenschicht autonomer Daten 151 von der autonomen Fahrkarte 152 abgeleitet wird. Die abgeleitete Kartenschicht autonomer Straßendaten 151 und die mindestens eine weitere Kartendatenschicht 154 sind integriert. Der Navigationsprozessor 120 referenziert die Kartenschichten 151, 154a-f aufeinander basierend auf GPS-Daten in den zwei Kartenschichten durch Identifizieren und Extrahieren globaler Positionierungsdaten bezüglich autonomer Straßen von der autonomen Straßenkarte 152. Ferner kann Schritt S20 das Ausrichten der georeferenzierten Kartenschichten 152, 154 für die Anzeige beinhalten. Des Weiteren kann der Schritt S20 das weitere Integrieren der georeferenzierten und ausgerichteten Kartenschichten 152, 154 umfassen, sodass die autonome Straßenschicht 151 die mindestens eine weitere Kartendatenschicht 154 mit autonomen Straßendaten markiert, um basierend darauf Strecken zu ermitteln.
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In einem weiteren Schritt S30 empfängt der Navigationsprozessor 120 über eine Client-Benutzeroberfläche 130 eine Navigationseinstellung einer autonomen Straßenpräferenz. So kann beispielsweise ein Fahrer aus verschiedenen Navigationseinstellungen auswählen, um eine Navigationsstrecke zu planen und/oder wie die Navigation angezeigt werden soll. GPS-basierte Navigationsgeräte ermöglichen es einem Benutzer, über eine Client-Benutzeroberfläche eine Zieladresse/einen Zielort einzugeben. Eine Startadresse/eine Startposition kann auch eingegeben werden, obwohl die aktuelle Position des Fahrzeugs 102 basierend auf einem GPS-Sensor des Sensormoduls 106 als die Startposition verwendet werden kann. Die Software berechnet anhand eines Navigationsalgorithmus basierend auf mindestens einer Navigationseinstellung eine optimale Strecke zwischen Start- und Zielort. Im Gegensatz zu herkömmlichen Navigationssystemen kann der Fahrer über die Client-Benutzeroberfläche 130 eine Präferenz für autonome Straßen für das Anzeigen der autonomen Straßen auf dem Display und/oder Ermitteln einer Streckenführung in einer Weise auswählen, die autonome Straßen bevorzugt. In einem anderen Beispiel kann die Navigationseinstellung für die vorzugsweise Verwendung von autonomen Straßen eine Standardeinstellung sein, sodass Schritt S30 optional ist.
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In einem optionalen nächsten Schritt S40 bestimmt der Navigationsprozessor 120 eine Strecke basierend auf der Navigationseinstellung des Benutzers unter Verwendung eines Navigationsalgorithmus und des Zielortes. In einem Beispiel wird der Navigationsprozessor 120 eine Strecke basierend auf einer Navigationseinstellung ermitteln, die autonom fahrfähige Straßen aus der Kartenschicht autonomer Daten 151 bevorzugt.
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In einem optionalen nächsten Schritt S50 kann die Strecke angezeigt werden. In einem anderen Beispiel können mehrere alternative Streckenwege angezeigt werden, die von einem Benutzer ausgewählt werden könnten. Die Anzeige kann hervorgehobene autonome Straßen und, falls festgelegt, die festgelegte Strecke von Schritt S30 umfassen. Es ist auch möglich, dass der Anzeigeschritt eine Karte für das Durchsuchen durch einen Benutzer anzeigt, die autonome Straßen basierend auf der Schicht autonomer Straßendaten 151 hervorhebt, ohne notwendigerweise eine Strecke zu ermitteln und anzuzeigen. Der Schritt S50 kann Abbiegeanweisungen enthalten, die sowohl angezeigt als auch hörbar sind. Um dies auszuführen wird der Fortschritt des Fahrzeugs entlang der bestimmten Strecke unter Verwendung des GPS-Sensors des Sensormoduls 106 verfolgt.
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In einem weiteren optionalen nächsten Schritt S60 sendet der Navigationsprozessor 120 Navigationsanweisungen an das Fahrzeugsteuersystem 104.
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In einem weiteren optionalen nächsten Schritt S70 verwendet das Fahrzeugsteuersystem 104 die Navigationsanweisungen in Kombination mit dem GPS-Sensor in dem Sensormodul 106, um das Fahrzeug autonom zu steuern, um die bestimmte Strecke zu fahren.
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Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.
