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Die Erfindung betrifft ein Folgefahrzeug mit einer Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von ersten und zweiten fahrzeugrelevanten Daten, wobei die ersten fahrzeugrelevanten Daten und die zweiten fahrzeugrelevanten Daten redundant zueinander sind, wobei das Folgefahrzeug autonom im Verbund auf der Spur eines Leitfahrzeuges nachführbar ist, mit einer Datenübertragungs-Schnittstelle zum Empfangen der ersten fahrzeugrelevanten Daten über ein erstes drahtloses Übertragungsmedium, mit einer Datenempfangs-Schnittstelle zum Empfangen der zweiten fahrzeugrelevanten Daten über ein zweites drahtloses Übertragungsmedium, wobei das erste drahtlose Übertragungsmedium unterschiedlich zum zweiten drahtlosen Übertragungsmedium ausgebildet ist, und wobei das zweite drahtlose Übertragungsmedium als optische Verbindung ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeugverbund, ein Verfahren zum Betreiben des Folgefahrzeugs, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium.
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Autonome Fahrzeuge verfügen bereits über mehrere Kommunikationsschnittstellen, mittels welchen die Fahrzeuge untereinander oder mit entfernt positionierten Zentralrechnern oder Servern kommunizieren können. Die Kommunikation der Fahrzeuge untereinander erfolgt dabei üblicherweise über Funk und wird als car-to-car (Fahrzeug-zu-Fahrzeug)-Kommunikation bezeichnet. In diese Kommunikation können auch Infrastruktureinrichtungen eingebunden werden. Die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastruktureinrichtungen wird als car-to-X(Fahrzeug-zu-Infrastruktur)-Kommunikation bezeichnet.
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Die
DE 4133882 A1 beschreibt ein Verfahren zum selbsttätigen Nachführen eines Fahrzeugs auf der Spur eines vorausfahrenden Fahrzeugs (Führungsfahrzeugs), wobei mittels einer fahrzeugseitig angeordneten elektronischen Kamera laufend Bildsignale für signifikante Heckbereiche des Führungsfahrzeugs erzeugt, daraus durch elektronische Bildauswertung laufend der in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs gemessene Abstand zwischen diesem und dem Führungsfahrzeug sowie der Seitenversatz desselben gegen die Längsachse des Fahrzeugs ermittelt und die erforderlichen Werte des Lenkwinkels errechnet werden.
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Die
DE 10 2007 044 936 B4 offenbart eine Fahrzeuglichtanlage mit einem Leuchtmittel zur Ausleuchtung, Beleuchtung oder Signalisierung, dessen abgestrahltes Licht in Lichtstärke, spektraler Zusammensetzung oder beidem ausgehend von einem Ausgangswert veränderbar und auf den Ausgangswert wieder rückführbar ist, mit ersten Ein- und Ausschaltdauern, für welche das menschliche Auge Helligkeitsschwankungen bzw. Farbschwankungen wahrnimmt, und mit zweiten Ein- und Ausschaltdauern, welche deutlich kürzer sind, so dass das menschliche Auge keine Helligkeitsschwankungen beziehungsweise Farbschwankungen wahrnimmt, und einer mit dem Leuchtmittel gekoppelten Schalteinheit, die innerhalb der zweiten Ein- und Ausschaltdauern das Leuchtmittel abhängig von einem kodierten Signal in Lichtstärke, spektraler Zusammensetzung oder beidem ausgehend von einem Ausgangswert verändert und auf den Ausgangswert wieder zurückführt.
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Die
US 8078390 B2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit fahrzeugrelevanten Informationen, die über die Kommunikationsmittel und Empfangsmittel zur Ortsbestimmung empfangen werden, diese über Mittel zur Koordinierung der Interaktion ausgewertet und durch Mittel zur drahtlosen Funkvernetzung von im Fahrzeug geführten mobilen Endgeräten innerhalb der Displays dieser mobilen Endgeräte wiedergegeben werden.
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Die
US 8352111 B2 offenbart ein Verfahren zum Steuern von mehreren Fahrzeugen, um die mehreren Fahrzeuge in einer Kolonne zu betreiben, wobei das Verfahren umfasst: innerhalb eines Leitfahrzeugs, das aus den mehreren Fahrzeugen ausgewählt ist: Überwachen einer jeweiligen tatsächlichen Position von jedem der mehreren Fahrzeuge, das nicht das Leitfahrzeug ist, durch eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation auf der Basis von Daten von einer jeweiligen globalen Positionsbestimmungsvorrichtung in jedem der mehreren Fahrzeuge, das nicht das Leitfahrzeug ist; Bestimmen eines jeweiligen minimalen erwünschten Abstandes zwischen den Fahrzeugen auf der Basis der tatsächlichen Position von jedem der mehreren Fahrzeuge für jedes der mehreren Fahrzeuge; Bestimmen eines maximal kraftstoffeffizienten Abstandes zwischen den Fahrzeugen auf der Basis der tatsächlichen Position von jedem der Fahrzeuge für jedes der mehreren Fahrzeuge; und Auswählen einer jeweiligen befohlenen Fahrzeugposition für jedes der mehreren Fahrzeuge auf der Basis des maximalen der minimalen erwünschten Abstände zwischen den Fahrzeugen für alle der mehreren Fahrzeuge und des jeweiligen maximal kraftstoffeffizienten Abstandes zwischen den Fahrzeugen; Übertragen jeder entsprechenden befohlenen Fahrzeugposition zum jeweiligen der mehreren Fahrzeuge, das nicht das Leitfahrzeug ist; und Betreiben von jedem entsprechenden der mehreren Fahrzeuge, das nicht das Leitfahrzeug ist, auf der Basis der jeweiligen befohlenen Fahrzeugposition.
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Die
DE 102012208256 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zum autonomen Nachführen eines Folgefahrzeugs auf der Spur eines Leitfahrzeugs, bei welchem das Leitfahrzeug von einem Fahrer gesteuert wird und vom Leitfahrzeug mittels Fahrzeug-zu-X-Kommunikation eine Leitbotschaft gesendet wird, welche die Bereitschaft zum autonomen Nachführen von Folgefahrzeugen signalisiert und mindestens eine Fahrzeugidentifikationsinformation und eine Routeninformation des Leitfahrzeugs umfasst. Die Leitbotschaft wird vom Folgefahrzeug mittels Fahrzeug-zu-X-Kommunikation empfangen und von diesem abgelehnt oder mit einer Folgebotschaft, welche zumindest eine Fahrzeugidentifikationsinformation des Folgefahrzeugs umfasst, bestätigt. Nach einem Empfang der Folgebotschaft werden vom Leitfahrzeug bis zu einem Ende des autonomen Nachführens mittels Fahrzeug-zu-X-Kommunikation erste Koordinationsinformationen zur Koordination des autonomen Nachführens an das Folgefahrzeug gesendet. Zweite Koordinationsinformationen werden zur Koordination des autonomen Nachführens mittels Umfeldsensoren des Folgefahrzeugs auf Basis von Fahrbewegungen des Leitfahrzeugs erfasst, wobei die ersten und die zweiten Koordinationsinformationen vom Folgefahrzeug abgeglichen werden, wobei bei übereinstimmendem Abgleichergebnis das den ersten und zweiten Koordinationsinformationen entsprechende autonome Nachführen ausgeführt wird und wobei bei abweichendem Abgleichergebnis das autonome Nachführen beendet wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer Kommunikationseinrichtung anzugeben, mit welchen eine zuverlässige Kommunikation einer autonomen Folgefahrt eines oder mehrerer Fahrzeuge im Straßenverkehr auch über längerem Zeitraum möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Folgefahrzeug mit einer Kommunikationseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeugverbund mit den Merkmalen des Anspruchs 9, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 als auch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 16 sowie ein computerlesbares Speichermedium mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
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Die auf das Fahrzeug bezogene Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Folgefahrzeugs mit einer Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von ersten und zweiten fahrzeugrelevanten Daten, wobei die ersten fahrzeugrelevanten Daten und die zweiten fahrzeugrelevanten Daten redundant zueinander sind, wobei das Folgefahrzeug autonom im Verbund auf der Spur eines Leitfahrzeuges nachführbar ist, mit einer Datenübertragungs-Schnittstelle zum Empfangen der ersten fahrzeugrelevanten Daten über ein erstes drahtloses Übertragungsmedium, mit einer Datenempfangs-Schnittstelle zum Empfangen der zweiten fahrzeugrelevanten Daten über ein zweites drahtloses Übertragungsmedium, wobei das erste drahtlose Übertragungsmedium unterschiedlich zum zweiten drahtlosen Übertragungsmedium ausgebildet ist, und wobei das zweite drahtlose Übertragungsmedium als optische Verbindung ausgebildet ist.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zweite Datenempfangs-Schnittstelle dazu ausgebildet ist, während des autonomen Nachführens die zweiten fahrzeugrelevanten Daten direkt von einem dem nachgeführten Folgefahrzeug unmittelbar vorausfahrenden Verbundfahrzeug und permanent parallel zu den ersten fahrzeugrelevanten Daten zu empfangen.
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Leitfahrzeuge bietet durch eine Leitbotschaft, welche mittels einer Fahrzeug-zu-X-Kommunikation gesendet werden kann, anderen Fahrzeugen die Möglichkeit an, von dem Leitfahrzeug autonom als Folgefahrzeug nachgeführt zu werden.
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Dabei versteht man unter nachgeführtem Folgefahrzeug ein Fahrzeug, das auf der Spur des Leitfahrzeugs autonom bzw. selbsttätig nachgeführt wird, wobei das Leitfahrzeug hingegen beispielsweise vorzugsweise von einem Fahrer gesteuert wird und/oder im autonomen oder teilautonomen Fahrmodus (keinem vorausfahrenden Leitfahrzeug autonom folgend) betrieben wird. Anders ausgedrückt, wird ein Folgefahrzeug vom Fahrerassistenzsystem autonom als Folgefahrzeug im Verbund gesteuert, wobei die Ausdrucksweise „auf der Spur eines Leitfahrzeugs“ nicht wortwörtlich zu verstehen ist, sondern sinngemäß so zu verstehen ist, dass ein Folgefahrzeug einem Leitfahrzeug bzw. innerhalb einer Kolonne / eines Konvois einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt.
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Unter Verbundfahrzeug kann ein weiteres Folgefahrzeug oder das Leitfahrzeug selber verstanden werden.
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Während des Fahrzeugverbundes sind die autonomen Fahrzeuge über eine Kommunikationseinrichtung verbunden. Über diese Kommunikationseinrichtung können die Fahrzeuge kommunizieren und somit den Fahrzeugverbund ausbilden. Das Leitfahrzeug steuert die Bewegung der nachgeführten Folgefahrzeuge, bzw. veranlasst via car-to-car-Kommunikation übertragenen fahrzeugrelevanten Steuerungsdaten die im Verbund nachfolgenden Fahrzeuge entsprechend nachzuführen.
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Unter erste und zweite fahrzeugrelevante Daten sind Steuerungsdaten zur autonomen Nachführung zu verstehen.
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Unter Übertragungsmedium sind die Übertragungsverbindung zu verstehen, mit denen Daten übertragen werden können. Dies kann beispielsweise Funk, Radar, oder optische Übertragungsverbindungen wie, optischer Richtfunk, insbesondere Licht oder Infrarot sein. Die entsprechende Datenempfangs-Schnittstelle ist dazu ausgebildet, die entsprechende Daten zu empfangen, zu verwerten bzw. zu entschlüsseln.
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Unter einer permanenten parallelen Datenübertragung wird hier eine permanente synchrone Datenübertragung verstanden, wobei die Ausdrucksweise „synchron“ nicht wortwörtlich zu verstehen ist, sondern sinngemäß in der Art zu verstehen ist, dass die Datenübertragung in einem zeitlichen Zusammenhang erfolgt, beispielsweise aufgrund theoretischer oder praktischer unterschiedlicher Übertragungsraten der unterschiedlichen Schnittstellen. Die fahrzeugrelevanten Steuerungsdaten vom Leitfahrzeug müssen in den Folgefahrzeugen nicht zwangsläufig zeitsynchron ausgeführt werden, sondern beispielsweise mit einem gewissen fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Zeitversatz, um insbesondere den Abstand zwischen den Fahrzeugen und der fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Fahrstrecke pro Zeiteinheit zu kompensieren / auszugleichen, sodass letztendlich eine genauere Übereinstimmung der einzelnen Fahrzeug-Fahrspurverläufe erzielt wird.
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Die Erfindung bewirkt durch eine redundante, parallele Datenübertragung durch zwei unterschiedliche drahtlose Übertragungsmedien bei einem sporadischen Ausfall oder einer Störung des ersten Übertragungsmediums zumindest eine vorübergehende Fahrzeugführung innerhalb des Fahrzeugverbundes, basierend auf den fahrzeugrelevanten Steuerungsdaten, übermittelt via dem zweiten Übertragungsmedium. Es ist hierbei zu beachten, dass es sich bei den ersten und zweiten Daten bei allen nachgeführten Folgefahrzeugen eines Verbundes um die gleichen Daten handelt. So werden die zweiten Daten zwar direkt ein dem vorausfahrenden, beispielsweise Folgefahrzeug, übertragen; es handelt sich jedoch um die gleichen Daten wie die ersten Daten, welche lediglich durch ein anderes Übertragungsmedium übertragen werden. Die Folgefahrzeuge werden daher in indirekter und direkter Weise mit denselben Daten, welche vom Leitfahrzeug generiert werden, versorgt. Insbesondere ist die Erfindung so zu verstehen, dass jedes beliebige Folgefahrzeug im Verbund in indirekter und direkter Weise mit denselben Daten, welche vom Leitfahrzeug generiert werden, versorgt wird. Es ist daher, im Gegensatz zum Stand der Technik, nicht notwendig, dass eines der Folgefahrzeuge die zweiten Daten aus Fahrbewegungen des vorausfahrenden Fahrzeugs erzeugt.
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Da es sich bei den ersten Daten und zweiten Daten um redundante Daten handelt, ist auch eine Umrechnung von den ersten Daten in die zweiten Daten bzw. vice versa nicht notwendig.
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Durch die Erfindung kann sichergestellt werden, dass bei einer sporadischen Störung der Datenübertragungs-Schnittstelle, beispielsweise bei einer funkbasierten Datenübertragungs-Schnittstelle durch Störsender oder durch andere Frequenzen, welche von anderen Systemen, die im gleichen Frequenzbereich operieren oder von Mischfrequenzen und Oberwellen, die von anderen Systemen erzeugt werden und/oder von nicht entstörten bzw. fehlerhaft arbeitenden Systemen, immer noch ersatzweise die zweite Datenempfangs-Schnittstelle zum Empfang der zweiten redundante Daten zur Verfügung steht. Mit der zusätzlichen zweiten Datenempfangs-Schnittstelle kann eine ersatzweise Kommunikation unmittelbar ohne Zeitverlust erfolgen, da die zweite Datenempfangs-Schnittstelle bereits im Nicht-Störfall zwischen den unmittelbar aufeinanderfolgenden Fahrzeugen miteinbezogen ist, und eine permanente parallele Datenübertragung gewährleistet. Dies trägt zur zuverlässigeren Fahrsicherheit im Verbund bei.
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Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass die optische Verbindung als Lichtverbindung oder optische Richtfunkverbindung oder Infrarot (IF) -Verbindung ausgestaltet ist. Diese optischen Verbindungen weisen vorteilhafterweise einen sehr schnellen Verbindungsaufbau, eine hohe Datensicherheit, einen geringeren Einfluss von Regen und Schnee auf die Übertragung sowie keine Interferenzprobleme auf.
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Bevorzugt bewerkstelligen in einem Normalbetrieb die ersten fahrzeugrelevanten Daten und in einem Störbetrieb die zweiten fahrzeugrelevanten Daten den autonomen Fahrbetrieb im Verbund. Dabei wird unter Normalbetrieb verstanden, dass die Datenübertragungs-Schnittstelle funktionsfähig ist und das nachgeführte Folgefahrzeug die ersten Daten empfängt. Unter Störbetrieb wird eine Störung oder ein Ausfall der Datenübertragungs-Schnittstelle oder des ersten Übertragungsmediums verstanden.
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Bevorzugt ist die erste Datenempfangs-Schnittstelle bidirektional ausgebildet. Weiterhin bevorzugt ist die zweite Datenempfangs-Schnittstelle zumindest unidirektional ausgebildet. Dadurch kann das Kommunikationsprotokoll deutlich einfacher ausgestaltet sein, was den Aufwand der Kommunikationsverarbeitung reduziert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste drahtlose Übertragungsmedium als eine Funk-Verbindung ausgebildet. Diese kann beispielsweise eine WLAN-Verbindung oder eine Nahfeldkommunikationsverbindung sein. Die Funkverbindung ermöglicht eine vergleichsweise sichere Datenübertragung bei hoher Datenübertragungsrate.
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Weiterhin bevorzugt ist eine Frontkamera vorgesehen, welche die zweite Datenempfangs-Schnittstelle ausbildet. Dies hat den Vorteil, dass die Frontkamera bei einem autonomen Betrieb ohnehin verwendet wird. Die Frontkamera kann beispielsweise von einer Lichtanlage des vorausfahrenden Fahrzeugs die zweiten Daten als kodierte Signale empfangen. Diese kodierten Signale werden von dem nachgeführten Fahrzeug wieder als zweite Daten enkodiert.
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Dazu kann die Lichtanlage des vorausfahrenden Fahrzeugs Steuersignale aussenden, welche keine für das menschliche Auge wahrnehmbaren Helligkeits- oder Farbschwankungen enthalten. Dies kann beispielsweise durch eine komplementäre Ansteuerung erzielt werden, indem beispielsweise bei einer aktiven Beleuchtung (Licht eingeschaltet), die Kodierung mit „kurzzeitlichen“ Low-Signalen erfolgt, und bei einer inaktiven Beleuchtung (Licht ausgeschalten), die Kodierung mit „kurzzeitlichen“ High-Signalen erfolgt.
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Bevorzugt weist das Folgefahrzeug eine Datensende-Schnittstelle auf. Diese können durch zumindest zwei Heckleuchten und/oder eine Rückleuchte und/oder eine Schlussleuchte und/oder einen Rückstrahler ausgebildet sein.
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Weiterhin bevorzugt sind als fahrzeugrelevanten Daten zumindest Steuerungsdaten zur Längs- und Querführung des nachgeführten Folgefahrzeugs vorgesehen.
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Weiterhin bevorzugt ist die Kommunikationseinrichtung in einem Fahrerassistenzsystem vorgesehen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeugverbund mit mindestens zwei, wie oben beschriebene Folgefahrzeuge, wobei die mindestens zwei Folgefahrzeuge in einem Verbund auf der Spur eines Leitfahrzeuges nachgeführt werden, wobei das erste Folgefahrzeug während des autonomen Nachführens die zweiten fahrzeugrelevanten Daten direkt vom vorausfahrenden Leitfahrzeug über die Datenempfangs-Schnittstelle empfängt und wobei das mindestens zweite Folgefahrzeug während des autonomen Nachführens die zweiten fahrzeugrelevanten Daten direkt vom unmittelbar vorausfahrenden Folgefahrzeug über die Datenempfangs-Schnittstelle empfängt. Weiterhin bevorzugt ist eine Frontkamera vorgesehen, welche die Datenempfangs-Schnittstelle ausbildet und zumindest zwei Heckleuchten und/oder eine Rückleuchte und/oder eine Schlussleuchte und/oder ein Rückstrahler, welche die Datensende-Schnittstelle ausbilden. Bei einem Ausfall des ersten drahtlosen, insbesondere funkbasierten Übertragungsmediums, werden ersatzweise die zweiten Daten genutzt, um das Folgefahrzeug sicher und zuverlässig weiter nachzuführen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Folgefahrzeugs, mit einer Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von ersten fahrzeugrelevanten Daten und zweiten fahrzeugrelevanten Daten, wobei die ersten fahrzeugrelevanten Daten und die zweiten fahrzeugrelevanten Daten redundant zueinander ausgebildet sind, wobei das Folgefahrzeug autonom im Verbund auf der Spur eines Leitfahrzeuges nachgeführt wird, mit den Schritten:
- - Bereitstellen einer Datenübertragungs-Schnittstelle zum Empfangen der ersten fahrzeugrelevanten Daten über ein erstes drahtloses Übertragungsmedium,
- - Bereitstellen einer Datenempfangs-Schnittstelle zum Empfangen der zweiten fahrzeugrelevanten Daten über ein zweites drahtloses Übertragungsmedium, und wobei das erste drahtlose Übertragungsmedium unterschiedlich zum zweiten drahtlosen Übertragungsmedium ausgebildet wird, wobei das zweite drahtlose Übertragungsmedium als optische Verbindung ausgebildet wird,
- - Empfangen der zweiten fahrzeugrelevanten Daten permanent parallel zu den ersten fahrzeugrelevanten Daten direkt vom unmittelbar vorausfahrenden Verbundfahrzeug durch die Datenempfangs-Schnittstelle während des autonomen Nachführens.
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Bevorzugt wird ein Abgleichen der ersten fahrzeugrelevanten Daten mit den zweiten fahrzeugrelevanten Daten durchgeführt, wobei eine Ausführung des autonomen Nachführens bei übereinstimmenden Abgleichergebnis und ein Beenden des autonomen Nachführens bei abweichenden Abgleichergebnis erfolgt. Dies trägt zu verbesserten Sicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens bei.
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Bevorzugt ist bei einer Störung oder einem Ausfall des ersten drahtlosen Übertragungsmediums oder der Datenübertragungs-Schnittstelle eine Überprüfung vorgesehen, ob die autonome Fahrweise als nachgeführtes Folgefahrzeug fortgeführt wird oder ob ein Wechsel auf eine Fahrweise als Einzelfahrzeug erfolgt. Dabei versteht man unter Überprüfung, ob anhand der zweiten Daten ein sicheres und zuverlässiges Nachführen des Folgefahrzeugs gewährleistet werden kann. Dazu ist beispielsweise die permanente zuverlässige Übertragung der zweiten Daten notwendig.
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Unter autonomen Einzelfahrzeug wird derjenige Zustand verstanden, indem die Fahrzeuge keinen Fahrzeugverbund ausbilden und das Fahrzeug in einer teilautonomem oder autonomem Betriebsweise fährt. Unter teilautonom wird hierbei verstanden, dass das Fahrerassistenzsystem eine oder mehrere Fahrfunktionen des Fahrers übernimmt. Dabei kann unter einer Fahrfunktion das Lenken, das Beschleunigen, das Bremsen oder gegebenenfalls die Gangwahl verstanden werden. Unter autonom wird hierbei verstanden, dass das Fahrerassistenzsystem im Wesentlichen alle Fahrfunktionen ausführt. Alternativ hierzu kann auch ein Wechsel auf eine Fahrweise als Einzelfahrzeug erfolgen, bei dieser der Fahrer die Fahraufgaben teilweise oder vollständig übernimmt, beispielsweise in dem Fall, wenn im Folgefahrzeug ein Defekt oder eine Störung der Kamera vorliegt, und dadurch das zweite drahtlose Übertragungsmedium nicht zuverlässig funktioniert.
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Weiterhin bevorzugt unterliegt die Nutzungsdauer der zweiten Daten einer zeitlichen Limitierung. Dabei versteht man unter Nutzungsdauer die Zeitdauer, in der das Nachführen des Folgefahrzeugs anhand der zweiten Daten stattfindet. Unter zeitlicher Limitierung ist zu verstehen, dass keine dauerhafte Fortführung des Fahrzeugs als nachgeführtes Folgefahrzeug lediglich anhand der zweiten Daten stattfindet. Dadurch wird die Fahrsicherheit im Verbund erhöht. Die Zeitdauer, in der ein Ausfall der ersten Daten, aufgrund beispielsweise einer Störung oder eines Ausfalls des ersten Übertragungsmediums und/oder der Datenübertragungs-Schnittstelle, durch die Verwendung der zweiten Daten kompensiert wird, ist beispielsweise vorab in der Kommunikationseinrichtung eingestellt. Überschreitet die Verwendung der zweiten Daten, die vorab eingestellte Zeitdauer, so wird auf Einzelfahrzeugbetrieb umgeschaltet, das heißt, das Fahren im Verbund wird beendet.
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Bevorzugt werden in einem Normalbetrieb die ersten fahrzeugrelevanten Daten und in einem Störbetrieb die zweiten fahrzeugrelevanten Daten für den autonomen Fahrbetrieb im Verbund verwendet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch den Computer diesen veranlassen, das wie oben beschriebene Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm erweitert ein autonomes Fahrzeug mit einem, wie oben beschriebenen Verfahren nachträglich. Diese nachträgliche Erweiterung kann beispielsweise extern durch den Fahrzeughersteller erfolgen. Alternativ ist eine Implementierung des Verfahrens durch den Fahrzeughersteller bereits bei der Fahrzeugherstellung möglich.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein computerlesbares Speichermedium umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch den Computer diesen veranlassen, das wie oben beschriebene Verfahren auszuführen.
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Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:
- 1: einen erfindungsgemäßen Fahrzeugverbund mit mehreren erfindungsgemäßen Folgefahrzeugen in Seitenansicht, und
- 2: schematisch das erfindungsgemäße Verfahren, und
- 3: einen erfindungsgemäßen Fahrzeugverbund in Draufsicht.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.
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1 zeigt einen Fahrzeugverbund 1 mit einem Leitfahrzeug 2 und zwei auf der Spur des Leitfahrzeuges 1 nachgeführten Folgefahrzeugen 3, 4. Dabei folgt das Folgefahrzeug 3 dem Leitfahrzeug 2 und das Folgefahrzeug 4 dem Folgefahrzeug 3. Die erfindungsgemäßen Fahrzeuge 2,3,4 verfügen jeweils über eine Datenübertragungs-Schnittstelle, welche hier vereinfacht als Antenne 5 ausgebildet ist. Das Leitfahrzeug 1 überträgt erste fahrzeugrelevante Daten mittels der Antenne 5 und einem ersten drahtlosen Übertragungsmedium, hier einer Funkverbindung 6, sowohl an die Antenne 5 des zweiten Folgefahrzeugs 3 und an die Antenne 5 des dritten Folgefahrzeugs 4. Die fahrzeugrelevanten Daten umfassen dabei Steuerungsdaten zur Längs- und Querführung der nachgeführten Folgefahrzeuge 3,4. Die Funkverbindung 6 ist dabei als bidirektionale Datenschnittstelle ausgebildet.
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Ferner verfügt jedes der Fahrzeuge 2,3,4 über eine optische Datenempfangs-Schnittstelle, welche hier als Frontkamera 7 ausgebildet ist, wobei eine solche Frontkamera 7 in der Regel ohnehin verwendet wird. Die Nutzung der Frontkamera 7 als optische Datenempfangs-Schnittstelle beeinträchtigt jedoch nicht ihre ursprüngliche Funktion. Weiterhin verfügt jedes Fahrzeug 2,3,4 über eine optische Datensende-Schnittstelle, welche hier die Heckleuchten 8 sind.
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Die Frontkamera 7 und die Heckleuchten 8 des vorausfahrenden Fahrzeugs bildet die unidirektionale optische Datenübertragung-Schnittstelle aus. Das zweite drahtlose Übertragungsmedium ist als Lichtverbindung 10, insbesondere als optische Richtfunkverbindung, Licht- oder IF(Infrarot)-Verbindung ausgestaltet. Über die Frontkamera 7 können die zweiten Daten über das zweite drahtlose Übertagungsmedium von den Heckleuchten 8 des vorausfahrenden Fahrzeugs empfangen werden.
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Dazu überträgt das von den Heckleuchten 8 abgestrahlte Licht die zweiten Daten entsprechend kodiert. Diese Kodierung kann beispielsweise in Form von Helligkeits- oder Farbschwankungen vorgenommen werden, welche die ursprüngliche Funktion der Lichtanlage des Fahrzeugs nicht beeinträchtigen.
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Diese, durch Heckleuchten 8 und Frontkamera 7 ausgebildete unidirektionale optische Datenübertragung-Schnittstelle verfügt dabei über einen sehr schnellen Aufbau. Zudem weist die optische Datenübertragung-Schnittstelle eine hohe Datensicherheit, einen geringen Einfluss von Regen und Schnee auf die Übertragung sowie keine Interferenzprobleme auf. Dies kann in vorteilhafter Weise durch eine komplementäre Ansteuerung erzielt werden, indem beispielsweise bei einer aktiven Beleuchtung (Licht eingeschaltet), die Kodierung mit „kurzzeitlichen“ Low-Signalen („Licht-Aus-Signalen“) erfolgt, und bei einer inaktiven Beleuchtung (Licht ausgeschalten), die Kodierung mit „kurzzeitlichen“ High-Signalen („Licht-Ein-Signalen“) erfolgt.
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Die zweiten Daten werden bei Betrieb des Fahrzeugverbundes 1 permanent parallel zu den ersten Daten, das heißt synchron, bzw. in einem zeitlichen Zusammenhang, übertragen. Dies bedeutet, dass die optische Verbindung zwischen den jeweils unmittelbar aufeinanderfolgenden Fahrzeugen bereits im Nicht-Störfall eingerichtet ist. Die ersten und zweiten Daten werden daher redundant an die nachgeführten Folgefahrzeuge 3, 4 übertragen. In einem Normalbetrieb des Fahrzeugverbundes 1, das heißt, es liegt keine Störung der Funkverbindung 6 vor, werden die ersten Daten zur Herstellung und Aufrechterhaltung der Nachführung verwendet.
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Fällt die Funkverbindung 6 kurzzeitig aus, beispielsweise durch einen Ausfall einer der Antennen 5, beispielsweise der zur Funkverbindung erforderlichen Elektronikkomponenten, oder durch eine Störung der Funkverbindung 6 durch beispielsweise Störsender, so kann unmittelbar und ohne Zeitverlust auf die zweiten Daten zurückgegriffen werden, um die autonome Fahrzeugführung im Verbund aufrechtzuerhalten. Somit können sporadische Störungen der funkbasierten Kommunikation zeitlich mittels der zweiten Daten überbrückt werden, sodass nicht jede sporadisch auftretende Störung zu einer Störung des gesamten Fahrzeugverbundes führt.
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Weiterhin werden die redundant übertragenen ersten und zweiten Daten zueinander abglichen. Dadurch werden die ersten Daten durch die zweiten Daten verifiziert. Bei nicht übereinstimmendem Abgleichergebnis wird die Nachführung kurzfristig beendet oder der Fahrbetrieb im Verbund nicht freigegeben. Bei übereinstimmenden Abgleichergebnis wird die autonome Nachführung ausgeführt bzw. weitergeführt. Dies trägt zur erhöhten Fahrsicherheit bei.
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2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren in einer ersten Ausführung. Hierbei wird in einem ersten Schritt S 1 ein Fahrzeug durch den Fahrer in Betrieb gesetzt. In einem zweiten Schritt S 2 wird ermittelt, ob das Fahrzeug in einer autonomen oder teilautonomen Betriebsweise betrieben wird.
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Befindet sich das Fahrzeug in einer autonomen oder teilautonomen Betriebsweise, so wird in einem weiteren Schritt S 3 überprüft, ob das Fahrzeug als nachgeführtes Folgefahrzeug 3,4 betrieben wird.
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Soll das Fahrzeug 1 als nachgeführtes Folgefahrzeug 3, 4 betrieben werden, so werden vom einem Leitfahrzeug 2 erste Daten und zweite Daten an das nachzuführende Folgefahrzeug 3,4 gesendet. Diese Daten umfassen zumindest Steuerungsdaten zur Längs- und Querführung des nachgeführten Folgefahrzeugs 3,4.
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Dabei werden die ersten Daten über die bidirektionale Funkverbindung 6 gesendet. Die zweiten Daten werden über die unidirektionale optische Datenübertragung-Schnittstelle gesendet. Dabei fungiert die Frontkamera 7 des nachgeführten Folgefahrzeugs 3,4 als Datenempfangs-Schnittstelle und die Heckleuchten 8 des vorausfahrenden Folgefahrzeugs 3 oder des Leitfahrzeugs 2 als Datensende-Schnittstelle.
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Die ersten und zweiten empfangenen Daten werden vom nachgeführten Folgefahrzeug 3,4 abglichen. Erst nach übereinstimmenden Abgleichergebnis wird das Nachführen des Folgefahrzeugs 3,4 ausgeführt. In einem Schritt S 7 wird das Fahrzeug 3,4 nachgeführt.
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Die ersten und zweiten Daten werden im Fahrbetrieb als Verbund permanent parallel, hier synchron gesendet. Ferner sind die ersten und zweiten Daten redundant zueinander. Im Normalbetrieb, das bedeutet, ohne Störung der Funkverbindung 6 werden die ersten und zweiten Daten permanent verglichen. Bei übereinstimmenden Abgleichergebnis wird in einem Schritt S 9 das Nachführen des Folgefahrzeugs 3,4 fortgeführt.
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Bei nicht übereinstimmenden Abgleichergebnis wird das autonome Nachführen beendet und es wird in Schritt S 10 das Fahren im Verbund beendet. Es kann auf teil-/autonomen Einzelfahrbetrieb oder auf manuellen Fahrbetrieb gewechselt werden.
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Tritt in einem Schritt S 4 eine Störung oder ein Ausfall der Funkverbindung 6 (1) auf, so wird überprüft, ob die zweiten Daten eine sichere Fortführung des autonomen Fahrbetriebs im Verbund gewährleisten können. Können die zweiten Daten zur Fortführung des autonomen Nachführens verwendet werden, so wird der Fahrbetrieb mit diesen zweiten Daten in einem Schritt S 5 fortgeführt. Dabei ist diese Fortführung zeitlich auf eine gewisse Zeitdauer begrenzt. In einem Schritt S 6 wird geprüft, ob die Fortführung des autonomen Nachführens anhand der zweiten Daten noch innerhalb dieser Zeitdauer liegt. Liegt die Fortführung des autonomen Nachführens noch innerhalb der Zeitdauer, so findet in dem Schritt S 9 eine Fortführung des autonomen Nachführens anhand der zweiten Daten statt.
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Liegt die Fortführung des autonomen Nachführens außerhalb der Zeitdauer oder können die zweiten Daten nicht zur Nachführung herangezogen werden, wird in Schritt S 10 das Fahren im Verbund beendet. Es kann auf teil-/autonomen Einzelfahrbetrieb oder auf manuellen Fahrbetrieb gewechselt werden. Die Zeitdauer wird dabei bevorzugt einer bereits vorhandenen Datenbank entnommen.
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Somit können sporadische Störungen der funkbasierten Datenübertragung-Schnittstelle oder Störungen der Funkverbindung mittels der zweiten Daten überbrückt werden, sodass nicht jede sporadisch auftretende Störung zu einer Störung des gesamten Fahrzeugverbundes führt.
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Befindet sich das Fahrzeug nicht in einer teilautonomen oder autonomen Betriebsweise, so befindet sich das Fahrzeug in der manuellen Betriebsweise S 8 und wird durch den Fahrer manuell gesteuert.
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Das Verfahren wird beendet, wenn die Fahrt in einem Schritt S 11 beendet wird.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugverbundes 1 mit einem erfindungsgemäßen Leitfahrzeug 2 und einem nachgeführten Folgefahrzeug 3 in Draufsicht. Hier wird der Fahrzeugverbund 1 in der Mitte dreier Fahrbahnen geführt. Das erste Übertragungsmedium ist als Funkverbindung 6 ausgeführt. Die optische Datenempfangs-Schnittstelle ist als Frontkamera 7 ausgebildet; die optische Datensende-Schnittstelle als Heckleuchten 8 des vorausfahrenden Leitfahrzeugs 2. Dabei weist die Frontkamera 7 einen Sendeempfangswinkel 9 auf, welche die Heckleuchten 8 des vorausfahrenden Leitfahrzeugs 2 optisch erfasst. Der Sendeempfangswinkel 9 gewährleistet einen zuverlässigen Empfang der zweiten Daten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugverbund
- 2
- Leitfahrzeug
- 3
- Erstes nachgeführtes Folgefahrzeug
- 4
- Zweites nachgeführte Folgefahrzeug
- 5
- Antenne
- 6
- Funkverbindung
- 7
- Frontkamera
- 8
- Heckleuchten
- 9
- Sendeempfangswinkel
- 10
- Lichtverbindung
- S
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4133882 A1 [0003]
- DE 102007044936 B4 [0004]
- US 8078390 B2 [0005]
- US 8352111 B2 [0006]
- DE 102012208256 A1 [0007]
