DE102018204006A1 - Method and system for the secure collision avoidance of vehicles monitored on the infrastructure side - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist Verfahren zum Steuern mindestens eines Fahrzeugs auf einer Infrastruktur, wobei: eine Belegungskarte basierend auf Messdaten eines infrastrukturseitigen Sensorsystems erstellt wird, basierend auf der erstellten Belegungskarte von einer Steuereinheit ein von mindestens einem Fahrzeug kollisionsfrei befahrbarer Bereich ermittelt wird, ausgehend von einer durch das Sensorsystem ermittelten Position des mindestens einen Fahrzeugs und dem ermittelten kollisionsfrei befahrbaren Bereich eine Fahrfreigabe für das mindestens eine Fahrzeug durch die Steuereinheit berechnet und über eine Kommunikationsverbindung an das mindestens eine Fahrzeug übertragen wird, anhand der Fahrfreigabe der kollisionsfrei befahrbare Bereich durch das mindestens eine Fahrzeug befahren wird, Abweichungen des mindestens einen Fahrzeugs von der Fahrfreigabe durch eine fahrzeuginterne Pfadsteuerung geprüft werden und bei einer durch die Pfadsteuerung festgestellten Abweichung des mindestens einen Fahrzeugs von der Fahrfreigabe das mindestens eine Fahrzeug in einen sicheren Zustand versetzt wird. Des Weiteren ist ein System offenbart.Disclosed is a method for controlling at least one vehicle on an infrastructure, wherein: an occupancy map based on measurement data of an infrastructure-side sensor system is created based on the created occupancy map by a control unit of at least one vehicle collision-free passable area is determined, starting from a through the sensor system determined position of the at least one vehicle and the determined collision-free passable area is calculated driving permission for the at least one vehicle by the control unit and transmitted via a communication link to the at least one vehicle, based on the driving release the collision-free passable area is traveled by the at least one vehicle, Deviations of the at least one vehicle from the driving release by an in-vehicle path control are checked and at a detected by the path control deviation of the at least one vehicle ugs of the drive release, the at least one vehicle is placed in a safe state. Furthermore, a system is disclosed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern mindestens eines Fahrzeugs auf einer Infrastruktur sowie ein System zum infrastruktur-gestützten Führen mindestens eines Fahrzeugs.The invention relates to a method for controlling at least one vehicle on an infrastructure, and to a system for infrastructure-guided driving of at least one vehicle.
Stand der TechnikState of the art
In einem sogenannten AVP (Automated Valet Parking)-fähigen Parkhaus werden Informationen von der Parkhaus-Infrastruktur an das automatisiert zu parkende Fahrzeug übertragen. In einer bekannten AVP Ausführung übernimmt die Infrastruktur einen großen Teil der Systemintelligenz. Die Infrastruktur überwacht das zu parkende Fahrzeug und die Umgebung des zu parkenden Fahrzeugs durch im Parkhaus installierte Sensoren. Derartige Sensoren können beispielsweise Kameras sein.In a so-called AVP (Automated Valet Parking) -enabled parking garage, information is transferred from the parking garage infrastructure to the vehicle to be parked automatically. In a well-known AVP implementation, the infrastructure handles much of the system's intelligence. The infrastructure monitors the vehicle to be parked and the surroundings of the vehicle to be parked by sensors installed in the parking garage. Such sensors may be cameras, for example.
Die sensorbasiert ermittelten Informationen werden fahrzeugextern verarbeitet und Steuersignale über eine drahtlose Kommunikationsverbindung an das zu parkende Fahrzeug gesendet. Die zu parkenden Fahrzeuge sollen vorzugsweise eine möglichst geringe Anzahl an zusätzlichen Komponenten zum Ausführen der Steuerbefehle und zum Umsetzen des Parkvorgangs aufweisen. Somit können die zusätzlichen Kosten für eine Herstellung von AVP-fähigen Fahrzeugen oder entsprechender Umrüstungen niedrig bleiben.The sensor-based ascertained information is processed outside the vehicle and control signals are sent via a wireless communication link to the vehicle to be parked. The vehicles to be parked should preferably have the smallest possible number of additional components for executing the control commands and for implementing the parking operation. Thus, the additional cost of producing AVP-enabled vehicles or related conversions may be low.
Das Fahrzeug kann durch eine entsprechend ausgerüstete Infrastruktur in einem Parkhaus ohne eigene Sensorik unterwegs sein und ist ständig auf aktuelle Informationen von der Parkhaus-Infrastruktur angewiesen. Aufgrund der mangelnden oder geringen Anzahl an fahrzeuginternen Sicherheitssystemen sind hohe Sicherheitsanforderungen an derartige AVP-Systeme zu stellen.The vehicle can be through an appropriately equipped infrastructure in a car park without its own sensors on the road and is constantly on current information from the parking garage infrastructure dependent. Due to the lacking or low number of in-vehicle security systems, high security requirements have to be imposed on such AVP systems.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren und ein System zur sicheren Kollisionsvermeidung eines automatisiert fahrenden Fahrzeugs vorzuschlagen.The object underlying the invention can be seen to propose a method and a system for safe collision avoidance of an automated moving vehicle.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by means of the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of each dependent subclaims.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern mindestens eines Fahrzeugs auf einer Infrastruktur bereitgestellt. In einem Schritt wird eine Belegungskarte basierend auf Messdaten eines infrastrukturseitigen Sensorsystems erstellt.According to one aspect of the invention, a method for controlling at least one vehicle on an infrastructure is provided. In one step, an occupancy map is created based on measurement data of an infrastructure-side sensor system.
Basierend auf der erstellten Belegungskarte wird von einer Steuereinheit ein von mindestens einem Fahrzeug kollisionsfrei befahrbarer Bereich ermittelt.Based on the created occupancy card, a control unit determines a range which can be traveled by a collision-free vehicle by at least one vehicle.
Anschließend wird ausgehend von einer durch das Sensorsystem ermittelten Position des mindestens einen Fahrzeugs und dem ermittelten kollisionsfrei befahrbaren Bereich eine Fahrfreigabe für das mindestens eine Fahrzeug durch die Steuereinheit berechnet und über eine Kommunikationsverbindung an das mindestens eine Fahrzeug übertragen. Die Freigabe kann beispielsweise in Form einer Steueranweisung mit definierten Stellerparametern des Fahrzeugs ausgestaltet sein. Die definierten Stellerparameter können dabei an einen sicheren und erlaubten Betriebsbereich zum Einhalten des kollisionsfrei befahrbaren Bereichs angepasst sein.Subsequently, starting from a position of the at least one vehicle determined by the sensor system and the ascertained collision-free passable area, a driving release for the at least one vehicle is calculated by the control unit and transmitted to the at least one vehicle via a communication link. The release can be configured, for example, in the form of a control instruction with defined actuator parameters of the vehicle. The defined actuator parameters can be adapted to a safe and permissible operating range for maintaining the collision-free passable range.
Basierend auf der übertragenen Freigabe wird der kollisionsfrei befahrbare Bereich von dem mindestens einen Fahrzeug befahren. Während der Befolgung der Steueranweisung bzw. der Fahrfreigabe durch das Fahrzeug werden Abweichungen des mindestens einen Fahrzeugs von der Fahrfreigabe durch eine fahrzeuginterne Pfadsteuerung geprüft. Bei einer durch die Pfadsteuerung festgestellten Abweichung des mindestens einen Fahrzeugs von der Fahrfreigabe wird das mindestens eine Fahrzeug in einen sicheren Zustand versetzt. Die Pfadsteuerung kann alternativ oder zusätzlich als eine interne Überwachungsfunktion ausgestaltet sein. Durch die interne Überwachungsfunktion des Fahrzeugs werden die aktuellen Stellerparameter mit den mit der Fahrfreigabe übertragenen Stellerparametern verglichen. Bei einer durch die Überwachungsfunktion festgestellten Abweichung eines Stellerparameters des mindestens einen Fahrzeugs wird das mindestens eine Fahrzeug in einen sicheren Zustand versetzt.Based on the transmitted release, the collision-free passable area is traveled by the at least one vehicle. During the compliance of the control instruction or the drive release by the vehicle, deviations of the at least one vehicle from the drive release are checked by an in-vehicle path control. In the case of a deviation of the at least one vehicle from the driving release detected by the path control, the at least one vehicle is put into a safe state. The path control may alternatively or additionally be designed as an internal monitoring function. The internal monitoring function of the vehicle compares the current actuator parameters with the actuator parameters transmitted with the vehicle release. In the event of a deviation of a parameter of the at least one vehicle detected by the monitoring function, the at least one vehicle is put into a safe state.
Durch das Verfahren kann sichergestellt werden, dass beispielsweise ein AVP Fahrzeug keine Kollisionen weder mit statischen noch mit beweglichen Objekten und Hindernissen verursacht während dieses Fahrzeug fahrerlos durch eine Infrastruktur gesteuert wird. Die Infrastruktur kann beispielsweise ein Parkplatz, eine Pick-up- Zone, eine Drop-off Zone, eine Ladestation und dergleichen sein.The method can ensure that, for example, an AVP vehicle does not cause any collisions with either static or moving objects and obstacles while this vehicle is driverlessly controlled by an infrastructure. The infrastructure may be, for example, a parking lot, a pick-up zone, a drop-off zone, a charging station and the like.
Für autonome oder teilautonome Fahrzeuge ist die Sicherheit ein relevantes Thema. Da die zu parkenden Fahrzeuge eines AVP-Systems fahrerlos und mit einer minimalen Sensorik durch ein Parkhaus fahren, können derartige Fahrzeuge ein Unfall- und Verletzungsrisiko aufweisen. Durch die in das mindestens eine Fahrzeug integrierte Überwachungsfunktion kann eine effiziente Überwachungs- und Kontrolleinrichtung verwendet werden, welche sicherstellt, dass das mindestens eine zu parkende Fahrzeug im Sinne von erhöhten Sicherheitsanforderungen rechtzeitig in einen sicheren Zustand versetzt wird. Hierdurch können vor allem Verletzungen von Personen ausgeschlossen oder zumindest minimiert werden. Das zu parkende Fahrzeug kann alternativ oder zusätzlich auch ohne eine Parkabsicht an ein Zielort gesteuert bzw. geleitet werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transporter sein, welcher zu unterschiedlichen Zielpositionen von der Infrastruktur führbar ist.For autonomous or semi-autonomous vehicles, safety is a relevant topic. Since the vehicles to be parked an AVP system driverless and drive with a minimum of sensors through a parking garage, such vehicles may have an accident and injury risk. By integrated into the at least one vehicle monitoring function, an efficient monitoring and control device can be used, which ensures that the at least one vehicle to be parked in terms of increased Safety requirements is put in a timely manner in a safe state. As a result, especially injuries to persons can be excluded or at least minimized. The vehicle to be parked can alternatively or additionally also be controlled or directed without a parking intent to a destination. For example, the vehicle may be a transporter, which can be guided to different target positions by the infrastructure.
Das Verfahren ermöglicht eine infrastrukturseitige bzw. parkhausseitige Generierung von Belegungskarten. Die Belegungskarten können beispielsweise Gitterkarten mit markierten Hindernissen sein. Die nicht markierten Gitter können potentiell kollisionsfrei befahrbar sein. Die Hindernisse und die Belegungskarte werden basierend auf Messdaten des infrastrukturseitigen Sensorsystems ermittelt und können vorzugsweise nur für eine definierte Zeitdauer gültig sein. The method enables an infrastructure-side or parking-side generation of occupancy maps. The occupancy maps may be, for example, grid maps with marked obstacles. The unmarked grids can potentially be driven without collision. The obstacles and the occupancy map are determined based on measurement data of the infrastructure-side sensor system and can preferably be valid only for a defined period of time.
Das Sensorsystem kann aus einer Vielzahl an Sensoren, wie beispielsweise Kameras, Radar-Sensoren, LIDAR-Sensoren, Lichtschranken, Ultraschallsensoren und dergleichen, bestehen. Die Sensoren sind direkt oder über Schnittstellen mit der infrastrukturseitigen Steuereinheit gekoppelt. Das Sensorsystem kann dabei auch ein eigenes Steuergerät zum Erzeugen von Belegungskarten und zum Vorhersagen von zukünftigen Bewegungsbahnen dynamischer Objekte aufweisen. Alternativ können die vom Sensorsystem ermittelten Messdaten vollständig von der Steuereinheit ausgewertet werden.The sensor system may consist of a variety of sensors, such as cameras, radar sensors, LIDAR sensors, light barriers, ultrasonic sensors and the like. The sensors are coupled directly or via interfaces to the infrastructure-side control unit. The sensor system can also have its own control unit for generating occupancy maps and for predicting future trajectories of dynamic objects. Alternatively, the measurement data determined by the sensor system can be completely evaluated by the control unit.
Anhand der „freien“ bzw. nicht durch Hindernisse belegten Gitter können Fahrfreigaben für unterschiedliche Fahrzeuge generiert und anschließend an die jeweiligen Fahrzeuge drahtlos übertragen werden.On the basis of the "free" or not occupied by obstacles grid driving permits for different vehicles can be generated and then transmitted wirelessly to the respective vehicles.
In den jeweiligen Fahrzeugen können die Fahrfreigabe von der fahrzeugseitigen Pfadsteuerung interpretiert und durch direkte oder indirekte Ansteuerung von Aktuatoren in eine Fahrzeugbewegung umgesetzt werden. Dieser Vorgang von der Erstellung der Belegungskarte bis zur Generierung und Übertragung der Steueranweisungen an die Fahrzeuge kann in definierten zeitlichen Abständen wiederholt werden.In the respective vehicles, the drive release can be interpreted by the vehicle-side path control and converted into a vehicle movement by direct or indirect actuation of actuators. This process from the creation of the occupancy card to the generation and transmission of the control instructions to the vehicles can be repeated at defined time intervals.
Die Fahrfreigaben können über eine drahtlose Kommunikationsverbindung zum mindestens einen Fahrzeug gesendet werden. Die drahtlose Kommunikationsverbindung kann vorzugsweise verschlüsselt bzw. gesichert sein, sodass ein Risiko von Zugriffen Dritter reduziert wird. Die drahtlose Kommunikationsverbindung kann auf einem WLAN, UMTS, LTE, GSM und dergleichen drahtlosen Kommunikationsstandart basieren.The driving permits can be sent via a wireless communication link to at least one vehicle. The wireless communication link may preferably be encrypted, so that a risk of third-party access is reduced. The wireless communication link may be based on a WLAN, UMTS, LTE, GSM and the like wireless communication standard.
Aufgrund des einfachen Aufbaus der Wirkkette des Verfahrens können die sicherheitsrelevanten Bestandteile auf eine einfache Art und Weise mathematisch nachgewiesen und praktisch sichergestellt werden, da das Verfahren sich deterministisch verhält. Es ist lediglich eine einfache fahrzeugseitige Überwachungslogik notwendig, die leicht in ein Embedded-Steuergerät implementiert werden kann. Die eigentliche Pfadsteuerung (automatisierte Fahrzeugführung) des mindestens einen Fahrzeugs kann entkoppelt von der Überwachungslogik implementiert und appliziert werden. Wird von der Überwachungslogik eine Abweichung des Fahrzeugs von der Freigabe ermittelt, so wird das Fahrzeug unmittelbar in den sicheren Zustand versetzt. Derartige Abweichungen können beispielsweise über die Grenzwerte der Freigabe hinausgehende Lenkeinschläge oder Geschwindigkeiten sein. Des Weiteren kann eine Abweichung darin bestehen, dass eine zeitliche Gültigkeit des Steuerbefehls abläuft bevor ein neuer Steuerbefehl von der Steuereinheit an das mindestens eine Fahrzeug gesendet wurde. Des Weiteren können die Komponenten der Regelkette für die automatisierte Fahrzeugführung sowohl in der Infrastruktur bzw. im Parkhaus als auch in den Fahrzeugen entkoppelt oder unabhängig von der sicherheitsrelevanten Überwachungskette sein. Hierdurch kann das Verfahren unabhängig von einer Architektur der Fahrzeugbewegungsregelung unterschiedlicher Fahrzeughersteller ausgestaltet sein.Due to the simple structure of the chain of action of the method, the safety-relevant components can be mathematically detected and practically ensured in a simple manner, since the method behaves deterministically. All it takes is a simple on-board monitoring logic that can be easily implemented in an embedded controller. The actual path control (automated vehicle guidance) of the at least one vehicle can be implemented and applied decoupled from the monitoring logic. If a deviation of the vehicle from the release determined by the monitoring logic, the vehicle is immediately placed in the safe state. Such deviations may be, for example, steering angles or speeds exceeding the limits of release. Furthermore, a deviation may be that a temporal validity of the control command expires before a new control command has been sent from the control unit to the at least one vehicle. Furthermore, the components of the automated vehicle management control chain can be decoupled both in the infrastructure or in the parking garage and in the vehicles or can be independent of the security-relevant monitoring chain. As a result, the method can be configured independently of an architecture of the vehicle movement control of different vehicle manufacturers.
Die komplexen Berechnungen zum Erzeugen der Fahrfreigabe inklusive betriebssicherer Stellerparameter bleiben auf der Parkhaus-Seite und können vorzugsweise auf einer als Server mit einer hohen Rechenleistung ausgestalteten Steuereinheit durchgeführt werden. Die Signale der Fahrfreigabe bzw. die Steueranweisungen repräsentieren direkt die physikalischen Freiheitsgrade des mindestens einen Fahrzeugs. Der potenziell überfahrbare Bereich ist somit zu jedem Zeitpunkt eindeutig definiert.The complex calculations for generating the drive release including reliable actuator parameters remain on the parking garage side and can preferably be carried out on a control unit designed as a server with a high computing power. The signals of the drive release or the control instructions directly represent the physical degrees of freedom of the at least one vehicle. The potentially passable area is thus clearly defined at all times.
Das mindestens eine Fahrzeug kann hierbei ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Gabelstapler, Transportroboter und dergleichen sein. Das Verfahren ist hierbei nicht auf Parkhäuser, Parkplätze oder Parkflächen beschränkt, sondern kann analog in automatisierten Hallen oder Geländen, wie beispielsweise Betriebshöfen, angewandt werden.The at least one vehicle may be a passenger car, a truck, a forklift, transport robots and the like. The method is not limited to parking garages, parking lots or parking areas, but can be applied analogously in automated halls or premises, such as depots.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens wird während der Überführung des mindestens einen Fahrzeugs in einen sicheren Zustand ein Notbremsmanöver von dem mindestens einen Fahrzeug durchgeführt. Ein stehendes Fahrzeug kann als ein sicherer Zustand eines AVP Systems definiert werden. Der Zustand und die Überführung in den sicheren Zustand kann als ein sogenannter „Safety Stop“ bezeichnet werden.According to one embodiment of the method, an emergency braking maneuver is performed by the at least one vehicle during the transfer of the at least one vehicle to a safe state. A stationary vehicle can be defined as a safe state of an AVP system. The state and the transfer to the safe state can be referred to as a so-called "safety stop".
Bevorzugterweise kann das Auslösen des sicheren Zustands durch die Pfadsteuerung erfolgen. Die Pfadsteuerung kann dabei als eine separate oder in ein Steuergerät des Fahrzeugs integrierte Hardwarekomponente oder Softwarekomponente ausgeführt sein. Mit der Fahrfreigabe kann das Fahrzeug Grenzwerte oder Operationsrahmen erhalten, welche vom Fahrzeug eingehalten werden müssen, um innerhalb des kollisionsfrei befahrbaren Bereichs zu bleiben. Durch den kontinuierlichen Vergleich der tatsächlichen vom Fahrzeug ausgeführten Operationen bzw. Aktuatorbewegungen mit den Operationsrahmen der Fahrfreigabe kann bei einem Überschreiten oder Unterschreiten eines Wertes, wie beispielsweise eines Lenkeinschlags oder einer Geschwindigkeit, eine Vollbremsung initiiert werden. Preferably, the triggering of the safe state can be done by the path control. The path control can be embodied as a separate hardware component or software component integrated in a control unit of the vehicle. When the vehicle is released, the vehicle can receive limit values or operating frames which must be observed by the vehicle in order to remain within the range that can not be traveled over. Due to the continuous comparison of the actual operations carried out by the vehicle or actuator movements with the operation limits of the drive release, a full braking can be initiated when the value exceeds or falls below a value, such as a steering angle or a speed.
Die Fahraufgabe des mindestens einen Fahrzeugs und die Fahrzeugführung bzw. die Fahrfreigabe sind bevorzugterweise funktional und/oder räumlich voneinander getrennt und unabhängig voneinander ausgestaltet. Das mindestens eine Fahrzeug reagiert hierbei auf die infrastrukturseitig erstellte Fahrerlaubnis bzw. die Fahrfreigabe und übernimmt intern die Pfadsteuerungskette. Hierdurch könne Fahrzeuge ohne eine Erlaubnis für hochautomatisiertes Fahren aufgrund von präziser Infrastruktursensorik sicher und präzise durch die Infrastruktur gesteuert werden.The driving task of the at least one vehicle and the vehicle guidance or the driving release are preferably functionally and / or spatially separated from one another and configured independently of one another. The at least one vehicle reacts to the infrastructure-generated driving license or the driving release and internally assumes the path control chain. This would allow vehicles to be safely and accurately controlled by the infrastructure without permission for highly automated driving due to precise infrastructural sensing.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Fahrfreigabe einen Lenkwinkelbereich, eine von dem mindestens einen Fahrzeug einzuhaltende Geschwindigkeit und eine Zeitangabe auf. Hierdurch kann die Fahrfreigabe eine geringe Anzahl an Informationen aufweisen und mit einer geringen Bandbreite schnell und zuverlässig übertragbar sein. Beispielsweise können dabei ein maximal erlaubter Lenkeinschlag in eine Richtung, ein maximal erlaubter Lenkeinschlag in eine entgegengesetzte Richtung, eine Geschwindigkeit, und eine Zeitangabe bzw. eine maximale Gültigkeit des Steuerbefehls in Form einer Fahrfreigabe an das mindestens eine Fahrzeug übertragen werden. Die maximalen Lenkeinschläge können dabei in Form von erlaubten Krümmungsbereichen bei der Generierung der Fahrfreigabe anhand der Belegungskarte ausgestaltet sein. Der Lenkwinkelbereich und die entsprechende Fahrfreigabe kann bevorzugterweise sowohl eine Vorderachslenkung als auch eine Hinterachslenkung berücksichtigen.According to a further embodiment of the method, the drive release has a steering angle range, a speed to be maintained by the at least one vehicle, and a time specification. As a result, the drive release can have a small amount of information and can be transmitted quickly and reliably with a low bandwidth. For example, a maximum permitted steering angle in one direction, a maximum permitted steering angle in an opposite direction, a speed, and a time specification or a maximum validity of the control command in the form of a drive release to the at least one vehicle can be transmitted. The maximum steering angle can be configured in the form of allowed areas of curvature in the generation of the driving release based on the occupancy map. The steering angle range and the corresponding drive release can preferably take into account both a front axle steering and a rear axle steering.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Fahrfreigabe einen Zahnradwegbereich oder einen Drehbereich eines Lenkungsmotors und eine Radumdrehungszahl oder eine Wegstrecke auf. Alternativ kann die Fahrfreigabe basierend auf physikalischen Fahrzeugmodellen, welche in der Steuereinheit hinterlegt sind, die direkten Wirkgrößen der Aktuatoren oder Odometer beeinflussen bzw. definieren. Hierdurch kann die Fahrzeugtrajektorie präziser gesteuert bzw. durch die Steuereinheit ferngesteuert werden.According to a further embodiment of the method, the drive release has a gear path range or a rotation range of a steering motor and a wheel rotation speed or a travel distance. Alternatively, the drive release based on physical vehicle models, which are stored in the control unit, influence or define the direct action variables of the actuators or odometer. As a result, the vehicle trajectory can be controlled more precisely or remotely controlled by the control unit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Fahrfreigabe einen Krümmungsbereich auf. Hierdurch kann der Freigabebereich aus Sicht der Infrastruktur abstrakt und eindeutig definiert sein um die erlaubten Lenkwinkel-Steller Grenzen zu definieren. Das Fahrzeug kann dabei den maximalen und minimalen Krümmungsbereich fahrzeugintern in entsprechende maximale und minimale Lenkwinkel umrechnen, wodurch infrastrukturseitig kein Modell der spezifischen Fahrzeug-Lenkungsmechanik bekannt sein muss.According to a further embodiment of the method, the drive release has a curvature region. In this way, the release area can be abstractly and clearly defined from the point of view of the infrastructure in order to define the permitted steering angle position limits. The vehicle can thereby convert the maximum and minimum curvature range in-vehicle into corresponding maximum and minimum steering angles, as a result of which no model of the specific vehicle steering mechanism must be known on the infrastructure side.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der von dem mindestens einen Fahrzeug befahrbare Bereich basierend auf einem in der Steuereinheit hinterlegten Fahrzeugmodell berechnet. Das Fahrzeugmodell kann beispielsweise ein vereinfachtes physikalisches Fahrzeugmodell oder ein Fahrzeugmodell des durch das Sensorsystem eindeutig identifizierten Fahrzeugs sein. Anhand des Fahrzeugmodells können die Operationsgrenzen bzw. Stellerbegrenzungen der Fahrfreigabe derart berechnet werden, dass das Fahrzeug basierend auf der Fahrfreigabe kollisionsfrei fahren kann.According to a further embodiment of the method, the area which can be driven by the at least one vehicle is calculated on the basis of a vehicle model stored in the control unit. The vehicle model may be, for example, a simplified physical vehicle model or a vehicle model of the vehicle uniquely identified by the sensor system. Based on the vehicle model, the operation limits or actuator limits of the drive release can be calculated in such a way that the vehicle can drive without collision based on the drive release.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weisen die Fahrfreigabe und/oder der kollisionsfrei befahrbare Bereich eine zeitlich begrenzte Gültigkeit auf. Auf Basis der Belegungskarte bzw. des Belegungsgrids wird der erlaubte, kollisionsfreie Bewegungsbereich des Fahrzeugs innerhalb eines definierten Zeitbereichs errechnet. Die Belegungskarte kann hierbei eine einfache oder eine erweiterte Belegungskarte mit Berücksichtigung von dynamischen Objekten sein. Der Zeitbereich kann dabei eine oder mehrere Sekunden oder weniger als eine Sekunde betragen. Wurde ein vom Fahrzeug kollisionsfrei befahrbare Bereich vom Algorithmus des Sensorsystems oder der Steuereinheit gefunden, wird basierend darauf eine zeitlich befristete Fahrfreigabe erteilt und das Fahrzeug drahtlos übermittelt. Andernfalls wird keine Fahrfreigabe erteilt. Das Fahrzeug leitet bei fehlender Fahrfreigabe eine Vollbremsung ein und verbleibt bis zu einer Freigabe im sicheren Zustand.In accordance with a further embodiment of the method, the travel enable and / or the area which can be traveled without collision have a time-limited validity. On the basis of the occupancy map or occupancy grid, the permitted, collision-free range of movement of the vehicle is calculated within a defined time range. The occupancy card can be a simple or an extended occupancy card with consideration of dynamic objects. The time range can be one or more seconds or less than one second. If a range which can be traveled by the vehicle without collision has been found by the algorithm of the sensor system or the control unit, a time-limited driving release is issued based on this and the vehicle is transmitted wirelessly. Otherwise, no driving clearance will be granted. The vehicle initiates full braking in the absence of drive release and remains in the safe state until released.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird vor einem Ablauf der zeitlich begrenzten Gültigkeit eine neue Belegungskarte durch das infrastrukturseitige Sensorsystem erstellt und ein auf der neuen Belegungskarte basierender kollisionsfrei befahrbarer Bereich wird durch die Steuereinheit ermittelt. Abhängig von der Wiederholfrequenz des Verfahrens werden in definierten zeitlichen Abständen neue aktualisierte Belegungskarten mit entsprechend angepassten Fahrfreigaben infrastrukturseitig erstellt und an das Fahrzeug in Form von Fahrfreigaben gesendet. Hierdurch kann das mindestens eine Fahrzeug schrittweise zu einem Zielort von der Infrastruktur geführt werden. Jeder Schritt stellt dabei einen zeitlichen Abschnitt oder einen definierten begrenzten Streckenabschnitt in eine definierte Richtung mit einer definierten möglichen Lenkabweichung.In accordance with a further embodiment of the method, a new occupancy card is created by the infrastructure-side sensor system before a time-limited validity expires, and a collision-free passable area based on the new occupancy card is determined by the control unit. Depending on the repetition frequency of the process, new updated occupancy maps with correspondingly adapted travel approvals on the infrastructure side are produced at defined time intervals created and sent to the vehicle in the form of driving permits. As a result, the at least one vehicle can be guided gradually to a destination of the infrastructure. Each step sets a time segment or a defined limited section in a defined direction with a defined possible steering deviation.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das mindestens eine Fahrzeug nach einem zeitlichen Ablauf der Gültigkeit in den sicheren Zustand versetzt. Hierdurch kann verhindert werden, dass bei einer fehlerhaften Kommunikationsverbindung zwischen dem mindestens einem Fahrzeug und der Infrastruktur bzw. dem Parkplatz Schäden durch das Fahrzeug entstehen. Ohne aktuelle Fahrfreigaben verbleibt das Fahrzeug im sicheren Zustand.According to a further embodiment of the method, the at least one vehicle is put into the safe state after a time expiration of validity. In this way, it is possible to prevent damage being caused by the vehicle in the event of a faulty communication connection between the at least one vehicle and the infrastructure or the parking space. Without current driving permits, the vehicle remains in safe condition.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Bewegungen von dynamischen Hindernissen durch das Sensorsystem durch Abschätzen oder Durchführen einer Simulation bei der Erstellung der Belegungskarte berücksichtigt. Hierdurch können bei der Erstellung von Belegungskarten sowohl statische Hindernisse bzw. Objekte als auch dynamische und bewegliche Objekte, wie beispielsweise andere Fahrzeuge oder Personen, berücksichtigt werden.According to a further embodiment of the method, movements of dynamic obstacles by the sensor system are taken into account by estimating or performing a simulation in the preparation of the occupancy map. As a result, static obstacles or objects as well as dynamic and moving objects, such as other vehicles or people, can be taken into account when creating occupancy maps.
Die Belegungskarte enthält bei der Übermittlung an den Parkhausserver bzw. an die Steuereinheit nur statisch erfasste Objekte zum Zeitpunkt t0. Der mögliche Bewegungsbereich von dynamischen Hindernissen innerhalb einer Zeitdauer t, wie beispielsweise 1 s, kann vorzugsweise errechnet und in die Belegungskarte eingetragen bzw. dort bei der Ermittlung eines kollisionsfrei befahrbaren Bereichs berücksichtigt werden. Dynamische Hindernisse können beispielsweise in eine definierte Richtung oder in mehrere Richtungen vergrößert und somit weitere Zellen bzw. Gitter der Belegungskarte als „belegt“ markiert werden.The occupancy card contains only statically recorded objects at time t0 when being transmitted to the parking garage server or to the control unit. The possible range of movement of dynamic obstacles within a time period t, such as, for example, 1 s, can preferably be calculated and entered into the occupancy map or taken into account there during the determination of a collision-free passable area. Dynamic obstacles can be enlarged, for example, in a defined direction or in several directions and thus further cells or grids of the occupancy map can be marked as "occupied".
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der kollisionsfrei befahrbare Bereich an zumindest zwei Seiten durch gleich oder ungleich geformte Krümmungsradien oder Klothoiden begrenzt. Abhängig von einer Geschwindigkeit des zu steuernden Fahrzeugs können die Krümmungsradien ausgehend von einem Fahrzeugmittelpunkt oder einer Fahrzeuglenkachse größer oder kleiner gewählt werden. Auf einer geraden Strecke können die Krümmungsradien zum definieren maximaler Lenkeinschläge entgegengesetzt vom Fahrzeug weg ausgerichtet sein. Zum Befahren von Kurven können die Krümmungsradien in eine gleiche Richtung und vorzugsweise entsprechend dem Kurvenverlauf gerichtet sein. Durch die Verwendung von Klothoiden als zeitlich begrenzt gültige kollisionsfrei befahrbare Bereiche bzw. sogenannte „Safety Zone“ können diese Bereiche physikalisch präziser umgesetzt werden.According to a further embodiment of the method, the collision-free passable region is delimited on at least two sides by identically or unequally shaped radii of curvature or clothoids. Depending on a speed of the vehicle to be controlled, the radii of curvature can be selected larger or smaller starting from a vehicle center or a vehicle steering axle. On a straight line, the radii of curvature may be oriented away from the vehicle to define maximum steering angles. For driving on curves, the radii of curvature can be directed in a same direction and preferably according to the curve. The use of clothoids as time-limited valid collision-free passable areas or so-called "safety zone", these areas can be implemented physically precise.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Form der Krümmungsradien oder Klothoiden des kollisionsfrei befahrbaren Bereichs abhängig von einer Geschwindigkeit oder einer während der Gültigkeit des Steuerbefehls zurückgelegten Strecke des mindestens einen Fahrzeugs eingestellt. Es können somit an einen Streckenverlauf und an eine Fahrzeuggeschwindigkeit optimal angepasste kollisionsfrei befahrbare Bereiche ermittelt und in Form von Fahrfreigaben generiert werden.According to a further embodiment of the method, the shape of the radii of curvature or clothoids of the collision-free passable region is set as a function of a speed or a distance of the at least one vehicle covered during the validity of the control command. It can thus be determined on a route and a vehicle speed optimally adapted collision free passable areas and generated in the form of driving permits.
Alternativ oder zusätzlich können die Fahrfreigaben als Anhalteaufforderung anstatt als Fahrfreigaben ausgestaltet sein. Dabei können infrastrukturseitig Korrekturen und Bremsbefehle an das mindestens eine Fahrzeug gesendet werden. Des Weiteren können mehrere Steueranweisungen bzw. Freigaben an das mindestens eine Fahrzeug gesendet werden, wodurch definierte Steuervorgänge, wie Lenkbewegungen oder Bremsvorgänge präziser und mit stetiger Abstufung ausgeführt werden.Alternatively or additionally, the driving permits may be designed as a stop request instead of as drive releases. In the process, corrections and brake commands can be sent to the at least one vehicle on the infrastructure side. Furthermore, a plurality of control instructions or releases can be sent to the at least one vehicle, whereby defined control operations, such as steering movements or braking operations are performed more precisely and with continuous gradation.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System zum infrastrukturgestützten Führen mindestens eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das System weist eine Infrastruktur mit einem Sensorsystem zum Beobachten und Messen einer Infrastrukturumgebung und zum Erstellen von Belegungskarten der Infrastrukturumgebung auf. Eine Steuereinheit des Systems dient zum fahrzeugspezifischen Berechnen von kollisionsfrei befahrbaren Bereichen und zum Erstellen von fahrzeugspezifischen Fahrfreigaben. Das System weist mindestens eine Kommunikationsvorrichtung zum Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zu mindestens einem Fahrzeug und zum Übertragen von Steueranweisungen an das mindestens eine Fahrzeug auf. Des Weiteren weist das System mindestens ein Fahrzeug mit einer Pfadsteuerung zum Empfangen und Einhalten von Fahrfreigaben auf.According to a further aspect of the invention, a system is provided for infrastructure-assisted guidance of at least one vehicle. The system includes an infrastructure having a sensor system for monitoring and measuring an infrastructure environment and creating occupancy maps of the infrastructure environment. A control unit of the system is used for vehicle-specific calculation of collision-free passable areas and for creating vehicle-specific driving permits. The system includes at least one communication device for establishing a wireless communication link to at least one vehicle and for transmitting control instructions to the at least one vehicle. Furthermore, the system comprises at least one vehicle with a path control for receiving and maintaining driving permits.
Hierdurch kann ein System zum Führen von mindestens einem Fahrzeug entlang eines frei befahrbaren Bereichs zu mindestens einem Zielort umgesetzt werden, welches infrastrukturseitig alle rechenintensiven Planungsaufgaben und Berechnungsaufgaben ausführt und dem Fahrzeug eine minimale Anzahl an notwendigen Informationen liefert. Diese Informationen können von einer fahrzeugseitigen Pfadsteuerung schnell und unkompliziert geprüft werden, wobei das Fahrzeug bei einer negativen Prüfung der Fahrfreigaben in einen sicheren Zustand versetzt werden kann.In this way, a system for guiding at least one vehicle along a freely passable area to at least one destination can be implemented, which performs all the computing-intensive planning tasks and calculation tasks on the infrastructure side and provides the vehicle with a minimum amount of necessary information. This information can be checked quickly and easily by a vehicle-side path control, whereby the vehicle can be put into a safe state in the event of a negative test of the driving releases.
Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
-
1 eine schematische Darstellung eines Parkplatzes mit einem System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, -
2 schematische Darstellungen unterschiedlicher Safety Zonen gemäß Ausführungsformen der Erfindung und -
3 eine schematische Darstellung des Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 a schematic representation of a parking lot with a system according to an embodiment of the invention, -
2 schematic representations of different safety zones according to embodiments of the invention and -
3 a schematic representation of the system according to an embodiment of the invention.
In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.In the figures, the same constructive elements each have the same reference numerals.
In der
Es ist eine Trajektorie
Die
In der
Das Sensorsystem
Die erstellte Belegungskarte
Im Fahrzeug
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Legal Events
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