DE102018120336A1 - Kommunikation von infrastrukturinformationen an ein fahrzeug über bodendurchdringungsradar - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung sind für die Kommunikation von Infrastrukturinformationen an ein Fahrzeug über Bodendurchdringungsradar offenbart. Ein Fahrzeug, das eine Antenne, die dazu positioniert ist, Funkwellen unter dem Fahrzeug auszustrahlen, ein Bodendurchdringungsradarsystem und ein aktiven Sicherheitsmodul umfasst. Das Bodendurchdringungsradarsystem bestimmt Arten von Reflektoren und ein räumliches Verhältnis zwischen den Reflektoren auf Grundlage von Radarquerschnitten, die durch die Antenne detektiert werden, und erzeugt eine Signatur auf Grundlage der Formen und des räumlichen Verhältnisses. Das aktive Sicherheitsmodul bestimmt Umweltdaten auf Grundlage der Signatur und steuert das Fahrzeug autonom auf Grundlage der Umweltdaten.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen autonome Fahrzeuge und konkreter Kommunikation von Infrastrukturinformationen an ein Fahrzeug über Bodendurchdringungsradar.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Autonome Fahrzeuge und halbautonome Fahrzeuge übernehmen Fahrfunktionen des Fahrzeugs ohne direkte Fahrereingabe. Autonome Fahrzeuge übernehmen im Wesentlichen alle Fahrfunktionen, und halbautonome Fahrzeuge übernehmen einige Fahrfunktionen (manchmal als „Fahrerassistenz“ bezeichnet) (z. B. Spurhalteassistent, Autopilot, Ferneinparkassistent usw.). Herkömmlicherweise beinhalten diese Fahrzeuge Sensoren (z. B. standardmäßiger RADAR, LiDAR, Kameras, Ultraschallsensoren usw.), Kommunikationsmodule (z. B. Mobilfunkmodems, Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Module usw.) und Positionsdaten (z. B. über einen Empfänger eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) usw.), um Informationen in Bezug auf die Umgebung, in welcher das Fahrzeug fährt, bereitzustellen. Kameras weisen zum Beispiel Einschränkungen auf, die Spurverfolgung aufgrund von schlechten Lichtverhältnissen, verschlechterten Straßenmarkierungen und Umweltbedingungen (z. B. Schnee usw.), welche die Straßenmarkierungen überdecken können, beeinträchtigen können. Als anderes Beispiel können GPS-Signale in Straßenschluchten zum Bereitstellen einer ausreichend genauen Position des Fahrzeugs, um zu bestimmen, in welcher Spur sich das Fahrzeug auf einer mehrspurigen Straße befindet, unzuverlässig sein.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die beigefügten Ansprüche definieren diese Anmeldung. Die vorliegende Offenbarung fasst Aspekte der Ausführungsformen zusammen und soll nicht zur Einschränkung der Patentansprüche verwendet werden. Andere Umsetzungen sind in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Techniken vorgesehen, wie dem Durchschnittsfachmann bei der Durchsicht der folgenden Zeichnungen und detaillierten Beschreibung ersichtlich wird, und diese Umsetzungen sollen innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung liegen.
  • Beispielhafte Ausführungsformen sind für Kommunikation von Infrastrukturinformationen an ein Fahrzeug über Bodendurchdringungsradar offenbart. Ein Fahrzeug, das eine Antenne, die dazu positioniert ist, Funkwellen unter dem Fahrzeug auszustrahlen, ein Bodendurchdringungsradarsystem und ein aktives Sicherheitsmodul umfasst. Das Bodendurchdringungsradarsystem bestimmt Arten von Reflektoren und ein räumliches Verhältnis zwischen den Reflektoren auf Grundlage von Radarquerschnitten, die durch die Antenne detektiert werden, und erzeugt eine Signatur auf Grundlage der Formen und des räumlichen Verhältnisses. Das aktive Sicherheitsmodul bestimmt Umweltdaten auf Grundlage der Signatur und steuert das Fahrzeug autonom auf Grundlage der Umweltdaten.
  • Ein beispielhaftes Verfahren beinhaltet das Ausstrahlen von Funkwellen unter dem Fahrzeug mit einer Bodendurchdringungsradarantenne, die an einem Fahrzeug befestigt ist. Das Verfahren beinhaltet zudem das Bestimmen der Arten von Reflektoren und eines räumlichen Verhältnisses zwischen den Reflektoren auf Grundlage von Radarquerschnitten, die durch die Antenne detektiert sind. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren das Erzeugen einer Signatur auf Grundlage der Formen und des räumlichen Verhältnisses und das Bestimmen von Umweltdaten auf Grundlage der Signatur. Das Verfahren beinhaltet zudem autonomes Steuern des Fahrzeugs auf Grundlage der Umweltdaten.
  • Figurenliste
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung kann auf Ausführungsformen Bezug genommen werden, die in den folgenden Zeichnungen gezeigt sind. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht zwingend maßstabsgetreu und zugehörige Elemente können weggelassen sein oder in einigen Fällen können Proportionen vergrößert dargestellt sein, um die hier beschriebenen neuartigen Merkmale hervorzuheben und eindeutig zu veranschaulichen. Zusätzlich können Systemkomponenten, wie auf dem Fachgebiet bekannt, verschiedenartig angeordnet sein. Ferner sind in den Zeichnungen sich entsprechende Teile in den jeweiligen Ansichten durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
    • 1 veranschaulicht ein Fahrzeug, das gemäß den Lehren dieser Offenbarung betrieben wird.
    • 2 veranschaulicht beispielhafte Radarquerschnitte unterschiedlicher Formen von Reflektoren, die in einem Untergrund einer Straße eingebettet sind.
    • 3 veranschaulicht die dreidimensionale Platzierung der Reflektoren, die im Untergrund der Straße eingebettet sind.
    • 4 veranschaulicht eine beispielhafte Straße mit den Reflektoren, die im Untergrund der Straße eingebettet sind.
    • 5 ist ein Blockdiagramm elektronischer Komponenten des Fahrzeugs aus 1.
    • 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Kommunizieren von Infrastrukturinformationen an ein Fahrzeug aus 1, das durch die elektronischen Komponenten aus 5 umgesetzt werden kann.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Wenngleich die Erfindung in unterschiedlichen Formen ausgeführt werden kann, werden in den Zeichnungen einige beispielhafte und nicht einschränkende Ausführungsformen gezeigt und nachfolgend beschrieben, wobei es sich versteht, dass die vorliegende Offenbarung als Erläuterung der Erfindung anhand von Beispielen anzusehen ist und damit nicht beabsichtigt wird, die Erfindung auf die konkreten veranschaulichten Ausführungsformen zu beschränken.
  • Autonome und halbautonome Fahrzeuge verwenden Informationen in Bezug auf die Umgebung, um über Straßen in dieser Umgebung zu navigieren. Diese Informationen beinhalten Lagen und Richtungen von Spuren, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Warnungen (z. B. Schulzonen, Fußgängerüberwege in der Mitte eines Blocks, Krankenhäuser, scharfe Kurven, steile Neigungen usw.) und/oder Verkehrssteuerung (z. B. Ampeln, Stoppschilder, Vorfahrtsschilder usw.). Oft kann es einem sichtbasierten System oder einem wahrnehmungsbasierten System (z. B. Kameras, LiDAR, Vorderseiten-RADAR usw.) schwer fallen, Umgebungsmerkmale zu unterscheiden, besonders wenn Straßenbedingungen (z. B. Spurmarkierungen, Fußgängerüberwege, Haltelinien usw.) und/oder informierende Zeichen (z. B. Ampeln, Stoppschilder, Vorfahrtsschilder usw.) verdeckt sind (z. B. durch Wetter, durch Verschleiß usw.). Zusätzlich könnten GPS-Signale auf der kommerziellen Frequenz nicht ausreichend Genauigkeit bereitstellen, die zum Bestimmen, auf welcher Spur auf einer mehrspurigen Straße sich das Fahrzeug bewegt, ausreicht.
  • Fahrzeuge werden immer häufiger derart hergestellt, dass sie Kraftfahrzeugradarsysteme beinhalten, welche Radar-Transceiver beinhalten, die aufgrund von Funkfrequenzausbreitungsmerkmalen und -resolution typischerweise mit einer Frequenz von 77 Gigahertz (GHz) betrieben sind. Diese Radar-Transceiver sind in dem vorderen und hinteren Stoßfänger und/oder den Seiten des Fahrzeugs eingebettet. Wie nachstehend beschrieben, beinhaltet das Fahrzeug zusätzlich oder alternativ eine oder mehrere Bodendurchdringungsradar-(Ground Penetrating Radar - GPR-)Antennen, die an der Unterseite des Fahrzeugs derart positioniert sind, dass die Signale, welche durch die GPR-Antennen erzeugt sind, durch den Straßenbelag unter dem Fahrzeug ausgestrahlt werden. Die GPR-Antennen werden bei einer relativ niedrigen Frequenz (z. B. 10 Megahertz (MHz) bis 2,6 GHz) betrieben, um Bodendurchdringung zu erleichtern. In einigen Beispielen, wenn die Betriebsfrequenz der GPR-Antennen sehr niedrig ist (z. B. 10 MHz bis 100 MHz usw.), wird eine Nachbearbeitungstechnik (z. B. über Laplace-Filtern, unscharfe Maskierung, bilaterales Filtern usw.) angewendet, um die Resolution der Antwort zu schärfen. Die GPR-Antennen emittieren Funkfrequenzenergie und lesen dann Reflexionen von Reflektoren ab, um die Merkmale des dreidimensionalen Raums unter dem Fahrzeug zu bestimmen.
  • Wie nachstehend erläutert sind die Reflektoren im Untergrund der Straße eingebettet. Unter Verwendung der GPR-Antenne bestimmt das Fahrzeug die Merkmale der Reflektoren, die im Untergrund der Straße unter dem Fahrzeug eingebettet sind. Die Reflektoren weisen unterschiedliche Geometrien auf, die unterschiedliche Radarquerschnitte erzeugen, wenn die Funkwellen von den Reflektoren reflektiert werden. Zusätzlich sind zwei oder mehr Reflektoren in einem vorbestimmten dreidimensionalen Muster im Untergrund positioniert. Die Reflektoren weisen konkrete Reflexionsquerschnitte auf (manchmal als „Muster“ oder „Signaturen“ bezeichnet), die Abweichungen des Einfallwinkels standhalten können. Auf eine derartige Weise ändern Abweichungen aufgrund von Installation und Bewegung im Laufe der Zeit die dreidimensionalen Verhältnisse der Reflektoren nicht wesentlich. Ein aktives Sicherheitsmodul des Fahrzeugs detektiert die unterschiedlichen Tiefen und unterschiedlichen Radarquerschnitte, die das vordefinierte dreidimensionale Muster bilden. Das detektierte Muster wird mit einer Liste von bekannten Mustern verglichen, um die Informationen zu bestimmen, die durch das in dem Untergrund der Straße eingebettete Muster kommuniziert werden sollen. Die kommunizierbaren Informationen beinhalten einen Fahrtrichtungsidentifizierer (z. B. nach Norden, nach Süden usw.), einen Spuridentifizierer (z. B. eine rechte Spur, eine linke Spur, eine mittlere Spur, eine Abbiegespur, eine Auffahrt, eine Abfahrt usw.), Straßeninformationen (z. B. Straßenkrümmung, Fahrbahnneigung usw.), Geschwindigkeitsbegrenzungsinformationen, Verkehrskontrollinformationen (z. B. Stoppschilder, Ampeln, Vorfahrtsschilder, Haltelinien, Fußgängerüberwege in der Mitte eines Blocks usw.) und/oder Warnungsinformationen (z. B. Schulzonen, Krankenhauszonen usw.) usw. Diese Informationen werden an die autonomen Funktionen des Fahrzeugs weitergeleitet, um Informationen aus anderen Quelle (z. B. dem Fahrzeugradar, dem LiDAR, den Ultraschallsensoren, dem GPS-Empfänger usw.) zu ergänzen.
  • 1 veranschaulicht ein Fahrzeug 100, das in Übereinstimmung mit den Lehren dieser Offenbarung betrieben wird. Das Fahrzeug 100 des veranschaulichten Beispiels verwendet ein Bodendurchdringungsradar-(GPR-)System 102, um Muster der Reflektoren 104 zu detektieren, um Umgebungsdaten bezüglich einer Straße 106, auf der das Fahrzeug 100 fährt, zu bestimmen. Das Fahrzeug 100 kann ein standardmäßiges benzinbetriebenes Fahrzeug, ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug und/oder ein Fahrzeugtyp mit beliebiger anderer Antriebsart sein. Das Fahrzeug 100 beinhaltet Teile, die mit Antrieb in Verbindung stehen, wie z. B. einen Antriebsstrang mit einem Motor und/oder einem Elektromotor, einem Getriebe, einer Aufhängung, einer Antriebswelle und/oder Rädern usw. Das Fahrzeug 100 kann halbautonom (z. B. werden einige routinemäßige Fahrfunktionen durch das Fahrzeug 100 gesteuert) oder autonom (z. B. werden Fahrfunktionen durch das Fahrzeug 100 ohne direkte Fahrereingabe gesteuert) sein. In dem veranschaulichten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 100 eine Autonomieeinheit 108, das GPR-System 102 und ein aktives Sicherheitsmodul 110.
  • Die Autonomieeinheit 108 steht in Kommunikation mit den elektronischen Steuereinheiten (electrical control units - ECUs), welche die Bewegungsfunktionen (z. B. Lenken, Bremsen und Drossel usw.) des Fahrzeugs 100 steuern. Die Autonomieeinheit 108 beinhaltet Hardware und Firmware, um das Navigieren des Fahrzeugs 100 in verschiedenen Verkehrsszenarien autonom ohne Intervention des Fahrers unter Verwendung von Kamera(s), Bereichserkennungssystemen (z. B. Fahrzeugradar, LiDAR, Ultraschallsensoren usw.) und/oder Navigationsdaten/Fahrzeugpositionsdaten (z. B. Koordinaten von globalen Positionierungssystem-(GPS-)Empfängern, Horizontdaten, Fahrzeugstatusdaten von einer inertialen Messeinheit (inertial measurement unit - IMU) usw.) zu erleichtern. Zusätzlich verwendet die Autonomieeinheit in dem veranschaulichten Beispiel die Umgebungsdaten (z. B. einen Fahrtrichtungsidentifizierer, einen Spuridentifizierer, Straßeninformationen, Geschwindigkeitsbegrenzungsinformationen, Verkehrskontrollinformationen und/oder Warnungsinformationen usw.) aus dem aktiven Sicherheitsmodul 110.
  • Das GPR-System 102 ist an der Unterseite des Fahrzeugs 100 positioniert, um Funkfrequenz-(radio frequency - RF-)Wellen 112 zu der Straße 106 unter dem Fahrzeug 100 zu lenken. Im veranschaulichten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 100 eine Radarantenne oder eine Radargruppenantenne 114. Alternativ beinhaltet das GPR-System 102 in einigen Beispielen mehrere Radarantennen oder Radargruppenantennen 114, die sich an der Unterseite des Fahrzeugs 100 befinden. Die Betriebsfrequenz des GPR-Systems 102 ist eine niedrige Frequenz (z. B. zwischen 10 MHz bis 2,6 GHz), um Bodendurchdringung zu erleichtern. Das GPR-System 102 detektiert Merkmale der Straße 106 unter dem Fahrzeug 100.
  • In dem veranschaulichten Beispiel beinhaltet unter der Straße 106 eine Flächenschicht 116 (z. B. hergestellt aus Asphalt, Beton usw.), eine Grundschicht 118 (z. B. hergestellt aus Schotter, Schlacke, Beton oder Schiefer usw.) und eine Untergrundschicht 120 (z. B. zusammengesetzt aus Erde usw.). Die Reflektoren 104 sind in der Untergrundschicht 120 eingebettet. In einigen Beispielen weisen die Reflektoren ein räumliches Verhältnis auf, das mindestens teilweise dadurch definiert ist, dass einige der Reflektoren in einer Gruppe von Reflektoren in unterschiedlichen Tiefen in der Untergrundschicht eingebettet sind. Die Reflektoren 104 weisen unterschiedliche mögliche Geometrien auf (z. B. eine flache Platte, eine Kugel, einen Tetraeder, einen Winkelträger usw.), die, wenn sie durch das GPR-System 102 detektiert sind, unterschiedliche Radarquerschnitte aufweisen. 2 veranschaulicht unterschiedliche Radarquerschnitte 202, 204 und 206. Zum Beispiel ist ein Radarbeispiel des Querschnitts 202 das eines Reflektors 104, der wie eine flache Platte geformt ist. Ein weiterer Radarquerschnitt 204 ist der eines Reflektors 104, der eine Kugel ist. Ein weiterer Radarquerschnitt 206 ist der eines Reflektors 104, der ein Tetraeder ist. Unter erneuter Bezugnahme auf 1 sind die Reflektoren 104 innerhalb der Untergrundfläche 120 in einem vorbestimmten dreidimensionalen Muster positioniert. In einigen Beispielen beinhalten die dreidimensionalen Muster Reflektoren 104, die unterschiedliche Formen aufweisen, welche unterschiedliche Radarquerschnitte aufweisen (z. B. die Radarquerschnitte 202, 204 und 206 aus 2).
  • 3 veranschaulicht mehrere Reflektoren 104, die ein vorbestimmtes räumliches Verhältnis aufweisen. Das räumliche Verhältnis kann Komponenten auf der x-Achse, der y-Achse und/oder der z-Achse aufweisen. Zum Beispiel können einige Muster nur ein räumliches Verhältnis auf der x-Achse, der y-Achse oder der z-Achse aufweisen oder das räumliche Verhältnis kann Komponenten auf einer beliebigen der drei Achsen beinhalten. Die Querschnitte der Reflektoren 104 und das vorbestimmte räumliche Verhältnis werden einzeln durch das GPR-System 102 identifiziert. Das GPR-System 102 erzeugt eine Signatur auf Grundlage der Querschnitte der Reflektoren 104 und des vorbestimmten räumlichen Verhältnisses. Wenn das Fahrzeug 100 über eine Straße fährt, detektiert das GPR-System 102 die Muster der Reflektoren 104, das GPR-System 102 erzeugt eine Reihe von Signaturen.
  • Das aktive Sicherheitsmodul 110 steuert Funktionen des Fahrzeugs 100, die dem Fahrzeug 100 und/oder Fahrer helfen, sicher über die Straße 106 zu fahren. Diese Funktionen beinhalten ein Antiblockiersystem, elektronische Stabilitätssteuerung, Traktionssteuerung, Bremsunterstützung, adaptive Geschwindigkeitsregelung und/oder Kollisionsvermeidung usw. In einigen Beispielen kann das aktive Sicherheitsmodul 110 in autonomen Fahrzeugen mit der Autonomieeinheit 108 kombiniert sein. Zusätzlich können Fahrzeuge in einigen Beispielen nur das aktive Sicherheitsmodul 110 aufweisen. Das aktive Sicherheitsmodul 110 empfängt die Signaturen des GPR-Systems 102 und bestimmt die Umgebungsdaten, welche den Signaturen entsprechen, und leitet die Umgebungsdaten an die Autonomieeinheit 108 weiter. Das aktive Sicherheitsmodul 110 beinhaltet eine Datenbank und/oder eine Lookup-Tabelle, welche die Signaturen den Umgebungsdaten zuweist. Zum Beispiel kann eine bestimmte Signatur einer Geschwindigkeitsbegrenzung von 25 Meilen pro Stunde (mph) entsprechen. In einigen Beispielen koppelt sich das aktive Sicherheitsmodul 110 kommunikativ an ein externes Netzwerk (z. B. über ein Funkmodem usw.), um sich mit einem Server zu verbinden, der (a) die Datenbank und/oder die Lookup-Tabelle speichert und/oder (b) die Zuordnungen für die Datenbank und/oder die Lookup-Tabelle für den geografischen Bereich, in welchem sich das Fahrzeug 100 befindet, bereitstellt.
  • 4 veranschaulicht eine beispielhafte Straße mit den Reflektoren 104, die in der Untergrundschicht 120 der Straße 106 eingebettet sind. In dem veranschaulichten Beispiel sind die Reflektoren 104 in Mustern 400a-400f eingebettet. Die Muster 400a-400f können Reflektoren 104 beinhalten, die ein vorbestimmtes dreidimensionales räumliches Verhältnis aufweisen. In dem veranschaulichten Beispiel sind die Muster 400a-400f in der Straße eingebettet und sind mit den entsprechenden Spuren ausgerichtet. In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 100 seine Ausrichtung mit den Spuren auf Grundlage von Detektieren der Muster 400a-400f bestimmen. Unterschiedliche Signaturen, die aus den unterschiedlichen Mustern 400a-400f erzeugt sind, sind unterschiedlichen Umweltdaten in der Datenbank und/oder Lookup-Tabelle, die für das aktive Sicherheitsmodul 110 zugänglich sind, zugeordnet. Zum Beispiel kann ein Muster 400a einem linken Spuridentifizierer zugeordnet sein und ein anderes Muster 400b kann einem rechten Spuridentifizierer zugeordnet sein. Als anderes Beispiel kann ein Muster 400c dem Anfang einer Schulzone zugeordnet sein und ein anderes Beispiel 400d kann dem Ende einer Schulzone zugeordnet sein. Als anderes Beispiel kann ein Muster 400e einer Geschwindigkeitsbegrenzung zugeordnet sein. Als anderes Beispiel kann ein Muster 400f einer Ampel 402 zugeordnet sein. Die Muster 400a-400f befinden sich in der Nähe, die für die Informationen, die sie darstellen relevant ist.
  • 5 ist ein Blockdiagramm von elektronischen Komponenten 500 des Fahrzeugs 100 aus 1. In dem veranschaulichten Beispiel beinhalten die elektronischen Komponenten 500 das GPR-System 102, die Autonomieeinheit 108, das aktive Sicherheitsmodul 110, elektronische Steuereinheiten (ECUs) 502 und einen Fahrzeugdatenbus 504.
  • Das beispielhafte GPR-System 102 beinhaltet einen Prozessor oder eine Steuerung 506 und einen Speicher 508. Der Prozessor oder die Steuerung 506 kann jedes geeignete Verarbeitungsgerät oder Reihe von Verarbeitungsgeräten sein, wie etwa unter anderem: ein Mikroprozessor, eine mikrocontrollerbasierte Plattform, eine geeignete integrierte Schaltung, ein digitaler Signalprozessor (DSP), ein Grafikprozessor, ein oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs) und/oder eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs). Der Speicher 508 kann flüchtiger Speicher (z. B. RAM, der nichtflüchtigen RAM, magnetischen RAM, ferroelektrischen RAM und beliebige andere geeignete Formen beinhalten kann); nichtflüchtiger Speicher (z. B. Plattenspeicher, FLASH, EPROMs, EEPROMs, memristorbasierte nichtflüchtige Halbleiterspeicher usw.); unveränderbarer Speicher (z. B. EPROMs), Festwertspeicher und/oder Speichervorrichtungen mit hoher Kapazität (z. B. Festplatten, Halbleiterlaufwerke usw.) sein. In einigen Beispielen beinhaltet der Speicher 508 mehrere Speicherarten, insbesondere flüchtigen Speicher und nichtflüchtigen Speicher.
  • Bei dem Speicher 508 handelt es sich um computerlesbare Medien, auf denen ein oder mehrere Sätze von Anweisungen, wie etwa die Software zum Ausführen der Verfahren der vorliegenden Offenbarung, eingebettet sein können. Die Anweisungen können eines oder mehrere der Verfahren oder eine Logik, wie hier beschrieben, verkörpern. In einer bestimmten Ausführungsform können sich die Anweisungen während der Ausführung der Anweisungen vollständig oder mindestens teilweise innerhalb eines beliebigen oder mehrerer von dem Speicher 508, dem computerlesbaren Medium und/oder innerhalb des Prozessors 506 befinden.
  • Das beispielhafte aktive Sicherheitsmodul 110 beinhaltet einen Prozessor oder eine Steuerung 510 und einen Speicher 512. Der Prozessor oder die Steuerung 510 kann jedes geeignete Verarbeitungsgerät oder Reihe von Verarbeitungsgeräten sein, wie etwa unter anderem: ein Mikroprozessor, eine mikroprozessorbasierte Plattform, eine geeignete integrierte Schaltung, ein oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs) und/oder eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs). Der Speicher 512 kann flüchtiger Speicher (z. B. RAM, der nichtflüchtigen RAM, magnetischen RAM, ferroelektrischen RAM und beliebige andere geeignete Formen beinhalten kann); nichtflüchtiger Speicher (z. B. Plattenspeicher, FLASH, EPROMs, EEPROMs, memristorbasierte nichtflüchtige Halbleiterspeicher usw.); unveränderbarer Speicher (z. B. EPROMs), Festwertspeicher und/oder Speichervorrichtungen mit hoher Kapazität (z. B. Festplatten, Halbleiterlaufwerke usw.) sein. In einigen Beispielen beinhaltet der Speicher 512 mehrere Speicherarten, insbesondere flüchtigen Speicher und nichtflüchtigen Speicher. In einigen Beispielen ist die Datenbank und/oder Lookup-Tabelle für die Radarquerschnittsmustersignatur in dem Speicher 512 gespeichert.
  • Bei dem Speicher 512 handelt es sich um computerlesbare Medien, auf denen ein oder mehrere Sätze von Anweisungen, wie etwa die Software zum Ausführen der Verfahren der vorliegenden Offenbarung, eingebettet sein können. Die Anweisungen können eines oder mehrere der Verfahren oder eine Logik, wie hier beschrieben, verkörpern. In einer bestimmten Ausführungsform können sich die Anweisungen während der Ausführung der Anweisungen vollständig oder mindestens teilweise innerhalb eines beliebigen oder mehrerer von dem Speicher 512, dem computerlesbaren Medium und/oder innerhalb des Prozessors 510 befinden.
  • Die Begriffe „nichttransitorisches computerlesbares Medium“ und „physisches computerlesbares Medium“ sind so zu verstehen, dass sie ein einzelnes Medium oder mehrere Medien beinhalten, wie etwa eine zentralisierte oder verteilte Datenbank und/oder damit assoziierte Zwischenspeicher und Server, auf denen ein oder mehrere Sätze von Anweisungen gespeichert sind. Die Begriffe „nichttransitorisches computerlesbares Medium“ und „physisches computerlesbares Medium“ beinhalten zudem jedes beliebige physische Medium, das zum Speichern, Verschlüsseln oder Tragen eines Satzes von Anweisungen zum Ausführen durch einen Prozessor in der Lage ist oder das ein System dazu veranlasst, ein beliebiges oder mehrere der hier offenbarten Verfahren oder Vorgänge durchzuführen. Im hier verwendeten Sinne ist der Begriff „physisches computerlesbares Medium“ ausdrücklich so definiert, dass er jede beliebige Art von computerlesbarer Speichervorrichtung und/oder Speicherplatte beinhaltet und das Verbreiten von Signalen ausschließt.
  • Die ECUs 502 überwachen und steuern die Teilsysteme des Fahrzeugs 100. Die ECUs 502 kommunizieren über einen Fahrzeugdatenbus (z. B. den Fahrzeugdatenbus 504) und tauschen darüber Informationen aus. Zusätzlich können die ECUs 502 Eigenschaften (wie etwa Status der ECU 502, Sensormesswerte, Steuerzustand, Fehler- und Diagnosecodes etc.) an andere ECUs 502 kommunizieren und/oder Anforderungen von diesen empfangen. Einige Fahrzeuge 100 können siebzig oder mehr ECUs 502 aufweisen, die an verschiedenen Stellen um das Fahrzeug 100 herum angeordnet und durch den Fahrzeugdatenbus 504 kommunikativ gekoppelt sind. Die ECUs 502 sind eigenständige Sätze von elektronischen Bauteilen, die ihre eigene(n) Schaltung(en) (wie etwa integrierte Schaltungen, Mikroprozessoren, Speicher, Datenspeicher etc.) und Firmware, Sensoren, Aktoren und/oder Montagehardware beinhalten. Die ECUs 502 können eine Antriebsstrangsteuereinheit, eine Karosseriesteuereinheit, eine Lenkradsteuereinheit und/oder eine Telematikeinheit usw. beinhalten.
  • Der Fahrzeugdatenbus 504 koppelt die Autonomieeinheit 108, das aktive Sicherheitsmodul 110 und die ECUs 502 kommunikativ. In einigen Beispielen beinhaltet der Fahrzeugdatenbus 504 einen oder mehrere Datenbusse. Der Fahrzeugdatenbus 504 kann in Übereinstimmung mit einem Controller-Area-Network(CAN)-Bus-Protokoll laut der Definition der International Standards Organization (ISO) 11898-1, einem Media-Oriented-Systems-Transport-(MOST-)Bus-Protokoll, einem CAN-Flexible-Data-(CAN-FD-)Bus-Protokoll (ISO 11898-7) und/oder einem K-Leitungs-Bus-Protokoll (ISO 9141 und ISO 14230-1) und/oder einem Ethernet™-Bus-Protokoll IEEE 802.3 (ab 2002) usw. umgesetzt sein.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Kommunizieren von Infrastrukturinformationen an ein Fahrzeug 100 aus 1, das durch die elektronischen Komponenten 500 aus 5 umgesetzt werden kann. Anfangs strahlt das GPR-System 102 bei einem Block 602 RF-Wellen 112 aus und empfängt Reflexionen von Objekten (wie etwa den Reflektoren 104) in der Straße 106 unter dem Fahrzeug 100. Bei Block 604 bestimmt das GPR-System 102, ob die Reflexionen Radarquerschnitte (radar cross-section - RCS) (z. B. die vorstehenden Radarquerschnitte 202, 204 und 206 aus 2) von einem oder mehreren der Reflektoren 104 angeben. Wenn die detektierten RCSs einem oder mehreren der Reflektoren 104 entsprechen, fährt das Verfahren bei Block 606 fort. Andernfalls, wenn die detektierten RCSs nicht einem oder mehreren der Reflektoren 104 entsprechen, kehrt das Verfahren zu Block 602 zurück.
  • Bei Block 606 kategorisiert das GPR-System 102 die Reflektoren 104 auf Grundlage der bei Block 604 detektierten RCSs in ihre unterschiedlichen Formen (z. B. Platte, Kugel, Tetraeder usw.). Bei Block 608 bestimmt das GPR-System 102 die relativen Positionen der Reflektoren 104 in dreidimensionalem Raum. Bei Block 610 erzeugt das GPR-System 102 eine Signatur für das Muster, auf Grundlage der Formen der Reflektoren 104 und der relativen Positionen der Reflektoren 104 in dem dreidimensionalen Raum. Bei Block 612 bestimmt das aktive Sicherheitsmodul 110 die Umgebungsdaten, die der bei Block 610 erzeugten Signatur zugeordnet sind. Bei Block 614 teilt das aktive Sicherheitsmodul 110 die Umgebungsdaten mit anderen Modulen (z. B. der Autonomieeinheit 108, den ECUs 502 usw.), um die Funktionen des Fahrzeugs 100 zu steuern.
  • Das Ablaufdiagramm aus 6 ist repräsentativ für maschinenlesbare Anweisungen, die in einem Speicher (wie etwa dem Speicher 508 und 512 aus 5) gespeichert sind und ein oder mehrere Programme umfassen, die bei Ausführung durch einen Prozessor (wie etwa den Prozessor 506 oder 510 aus 5) das Fahrzeug 100 dazu veranlassen, das beispielhaften GPR-System 102 und oder die beispielhafte aktive Sicherheitseinheit 110 aus den 1 und 5 umzusetzen. Ferner können, obwohl das bzw. die beispielhafte(n) Programm(e) in Bezug auf das Ablaufdiagramm aus 6 beschrieben wird bzw. werden, viele andere Verfahren zum Implementieren des beispielhaften GPR-Systems 102 und der beispielhaften aktiven Sicherheitseinheit 110 alternativ verwendet werden. Zum Beispiel kann die Reihenfolge der Ausführung der Blöcke geändert werden, und/oder einige der beschriebenen Blöcke können verändert, beseitigt oder kombiniert werden.
  • In dieser Anmeldung soll die Verwendung der Disjunktion die Konjunktion einschließen. Die Verwendung von bestimmten oder unbestimmten Artikeln soll keine Kardinalität anzeigen. Insbesondere soll ein Verweis auf „den“ Gegenstand oder „einen“ Gegenstand auch einen aus einer möglichen Vielzahl derartiger Gegenstände bezeichnen. Ferner kann die Konjunktion „oder“ dazu verwendet werden, Merkmale wiederzugeben, die gleichzeitig vorhanden sind, anstelle von sich gegenseitig ausschließenden Alternativen. Anders ausgedrückt, sollte die Konjunktion „oder“ so verstanden werden, dass sie „und/oder“ beinhaltet. Im hier verwendeten Sinne beziehen sich die Ausdrücke „Modul“ und „Einheit“ auf Hardware mit Schaltkreisen zum Bereitstellen von Kommunikations-, Steuerungs- und/oder Überwachungsfähigkeiten, oft in Konjunktion mit Sensoren. „Module“ und „Einheiten“ können zudem Firmware beinhalten, welche auf dem Schaltkreis ausgeführt wird. Die Ausdrücke „beinhaltet“, „beinhaltend“ und „beinhalten“ sind inklusiv und verfügen über denselben Umfang wie „umfasst“, „umfassend“ bzw. „umfassen“.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und insbesondere etwaige „bevorzugte“ Ausführungsformen sind mögliche Beispiele für Umsetzungen und sind lediglich für ein eindeutiges Verständnis der Grundsätze der Erfindung dargelegt. Viele Variationen und Modifikationen können an der/den vorstehend beschriebenen Ausführungsform(en) vorgenommen werden, ohne wesentlich vom Geist und von den Grundsätzen der hier beschriebenen Techniken abzuweichen. Es ist beabsichtigt, dass sämtliche Modifikationen hier im Umfang dieser Offenbarung eingeschlossen und durch die folgenden Patentansprüche geschützt sind.
  • 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.
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    • ISO 11898-7 [0025]
    • ISO 9141 [0025]
    • ISO 14230-1 [0025]

Claims (16)

  1. Beansprucht wird:
  2. Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Antenne, die zum Ausstrahlen von Funkwellen unter dem Fahrzeug positioniert ist; ein Bodendurchdringungsradarsystem, zum: Bestimmen von Formen von Reflektoren und eines räumlichen Verhältnisses zwischen den Reflektoren auf Grundlage von Radarquerschnitten, die durch die Antenne detektiert sind; und Erzeugen einer Signatur auf Grundlage der Formen und des räumlichen Verhältnisses; und ein aktives Sicherheitsmodul, zum: Bestimmen von Umgebungsdaten auf Grundlage der Signatur; und autonomen Steuern der Fahrzeugs auf Grundlage der Umgebungsdaten.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Funkwellen eine Frequenz zwischen 10 MHz und 2,4 GHz aufweisen.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Radarquerschnitte mindestens zwei Arten von Reflektoren angeben.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Antenne die Reflektoren detektiert, die in einer Untergrundschicht einer Straße eingebettet sind.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Umgebungsdaten mindestens eine Fahrtrichtung und einen Spuridentifizierer für einen Abschnitt einer Straße beinhalten, auf dem das Fahrzeug fährt.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Signatur den Umgebungsdaten entspricht, die eines von Ampelinformationen, Geschwindigkeitsbegrenzungsinformationen oder Warnungsinformationen umfassen.
  8. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Radarquerschnitte durch die Reflektoren verursacht werden, die ausgewählt sind aus einer Gruppe aus einer flachen Platte, einer Kugel und einem Tetraeder.
  9. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei ein räumliches Verhältnis ein dreidimensionales räumliches Verhältnis ist, das angibt, dass mindestens zwei der Reflektoren in unterschiedlichen Tiefen in einer Untergrundschicht einer Straße eingebettet sind.
  10. Verfahren, das Folgendes umfasst: Ausstrahlen von Funkwellen unter dem Fahrzeug mit einer Bodendurchdringungsradarantenne, die an einem Fahrzeug befestigt ist; Bestimmen von Formen von Reflektoren und eines räumlichen Verhältnisses zwischen den Reflektoren auf Grundlage von Radarquerschnitten, die durch die Antenne detektiert werden, mit einem Prozessor; und Erzeugen einer Signatur auf Grundlage der Formen und des räumlichen Verhältnisses; und Bestimmen von Umgebungsdaten auf Grundlage der Signatur; und autonomes Steuern der Fahrzeugs auf Grundlage der Umgebungsdaten.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Funkwellen eine Frequenz zwischen 10 MHz und 2,4 GHz aufweisen.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Radarquerschnitte mindestens zwei Arten von Reflektoren angeben.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, einschließlich Detektieren der Reflektoren, die in einer Untergrundschicht einer Straße eingebettet sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Umgebungsdaten mindestens eine Fahrtrichtung und einen Spuridentifizierer für einen Abschnitt einer Straße beinhalten, auf dem das Fahrzeug fährt.
  15. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Radarquerschnitte durch die Reflektoren verursacht werden, die ausgewählt sind aus einer Gruppe aus einer flachen Platte, einer Kugel und einem Tetraeder.
  16. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das räumliche Verhältnis ein dreidimensionales räumliches Verhältnis ist, das angibt, dass mindestens zwei der Reflektoren in unterschiedlichen Tiefen in einer Untergrundschicht einer Straße eingebettet sind.
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