DE102018222200A1 - Bereitstellung von fahrzeugbasiert ermittelten Umfeldinformationen an Diensteinheiten - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Steuern mindestens einer fahrzeugexternen Diensteinheit durch ein Steuergerät eines Fahrzeugs, wobei Positionsdaten und Dienstleistungsdaten der Diensteinheit über eine Kommunikationsverbindung von dem Steuergerät empfangen werden, abhängig von den Dienstleistungsdaten ein Zielort am Fahrzeug ermittelt wird, eine Trajektorie basierend auf den Positionsdaten zum ermittelten Zielort berechnet wird, und die berechnete Trajektorie über die Kommunikationsverbindung von dem fahrzeugseitigen Steuergerät an die Dienstleistungseinheit übertragen wird. Des Weiteren sind ein Verfahren zum Durchführen von mindestens einer Dienstleistung an einem Fahrzeug durch ein Steuerelement einer Diensteinheit, ein Steuergerät, eine Steuereinheit, eine Fahrzeuganordnung, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium offenbart.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern mindestens einer fahrzeugexternen Diensteinheit durch ein Steuergerät eines Fahrzeugs, ein Verfahren zum Durchführen von mindestens einer Dienstleistung an einem Fahrzeug durch ein Steuerelement einer Diensteinheit, ein Steuergerät, ein Steuerelement, eine Fahrzeuganordnung, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium.
  • Stand der Technik
  • Es sind Fahrzeuge mit automatisierten Fahrfunktionen bekannt, welche ab einem bestimmten Automatisierungsgrad autonom und ohne einen Fahrer betrieben werden. Derartige Fahrzeuge können beispielsweise automatisch einem Straßenverlauf folgen, andere Verkehrsteilnehmer oder Hindernisse selbständig erkennen und die entsprechenden Steuerbefehle im Fahrzeug berechnen sowie die Steuerbefehle an Aktuatoren im Fahrzeug weiterleiten, wodurch der Fahrverlauf des Fahrzeugs korrekt beeinflusst wird. Die Erkennung von Hindernissen erfolgt durch Umfeldsensoren, die eine Umgebung des Fahrzeugs abtasten.
  • Des Weiteren sind verschiedene Dienstleistungen im Fahrzeugbereich bekannt. Derartige Dienstleistungen werden üblicherweise durch Fachpersonal ausgeführt können Tankvorgänge, Reifenwechsel, Reparaturen und Aufladevorgänge von Batterien aufweisen.
  • Diese Dienstleistungen können auch automatisiert durch Maschinen bzw. Diensteinheiten ausgeführt werden. Hierfür sind jedoch Diensteinheiten mit Umfeldsensoren und Steuerelementen zum Auswerten der Messdaten der Umfeldsensoren und Ansteuern von entsprechenden Aktuatoren notwendig.
  • Aufgrund der notwendigen Umfeldsensoren und der entsprechenden Auswerteeinheiten bzw. Steuerelemente sind derartige Diensteinheiten kostenintensiv in der Herstellung.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, insbesondere ein Verfahren und ein Steuergerät zum Reduzieren der Kosten bei automatisierten Dienstleistungen im Fahrzeugbereich vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern mindestens einer fahrzeugexternen Diensteinheit durch ein Steuergerät eines Fahrzeugs bereitgestellt.
  • In einem Schritt werden Positionsdaten und Dienstleistungsdaten der Diensteinheit über eine Kommunikationsverbindung von dem Steuergerät empfangen.
  • Anschließend wird abhängig von den Dienstleistungsdaten ein Zielort am Fahrzeug ermittelt. Hierbei wird geprüft, welche Dienstleistung die Diensteinheit durchführen kann, um die entsprechenden Positionen am Fahrzeug auszuwählen. Beispielsweise kann bei einem Tankvorgang als Dienstleistung die Tankklappe, bei einem Reifenwechsel die jeweiligen Reifen als Zielort angegeben werden.
  • Eine Trajektorie wird basierend auf den Positionsdaten zum ermittelten Zielort berechnet. Die berechnete Trajektorie wird über die Kommunikationsverbindung von dem fahrzeugseitigen Steuergerät an die Dienstleistungseinheit übertragen. Insbesondere kann die Trajektorie von dem fahrzeugseitigen Steuergerät oder in einer alternativen Ausgestaltung von dem fahrzeugexternen Steuerelement der Diensteinheit basierend auf übermittelten Messdaten von mindestens einem fahrzeugseitigen Umfeldsensor fahrzeugextern berechnet werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Durchführen von mindestens einer Dienstleistung an einem Fahrzeug durch ein Steuerelement einer Diensteinheit bereitgestellt.
  • In einem Schritt werden Positionsdaten und Dienstleistungsdaten der Diensteinheit über eine Kommunikationsverbindung an ein Steuergerät des Fahrzeugs übertragen.
  • Eine durch das fahrzeugseitige Steuergerät berechnete Trajektorie wird von dem Steuerelement empfangen.
  • Es werden Steuerbefehle zum Befahren der Trajektorie durch das Steuerelement ausgegeben. An einem Zielort am Fahrzeug werden Steuerbefehle zum Durchführen der Dienstleistung durch das Steuerelement ausgegeben.
  • Basierend auf den Steuerbefehlen können Aktuatoren der Diensteinheit durch das Steuerelement gesteuert werden, wodurch die Diensteinheit die Trajektorie befahren und vordefinierte Aktionen zum Durchführen von Dienstleistungen ausführen kann.
  • Die Aktionen zum Durchführen der Dienstleistungen können ebenfalls Bestandteil der Trajektorie sein. Insbesondere können bei Erreichen des Zielorts dienstleistungsspezifische Automatisierungsschritte durch die Diensteinheit ausgeführt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät bereitgestellt, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren zum Steuern mindestens einer fahrzeugexternen Diensteinheit durch ein Steuergerät auszuführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuerelement bereitgestellt, wobei das Steuerelement dazu eingerichtet ist, das Verfahren zum Durchführen von mindestens einer Dienstleistung an einem Fahrzeug durch ein Steuerelement einer Diensteinheit auszuführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Fahrzeuganordnung bereitgestellt. Die Fahrzeuganordnung weist mindestens ein Fahrzeug mit einem Steuergerät und einer Fahrzeugsensorik auf. Des Weiteren weist die Fahrzeuganordnung mindestens eine Diensteinheit mit einem Steuerelement auf. Zwischen dem Fahrzeug und der Diensteinheit ist eine Kommunikationsverbindung herstellbar.
  • Darüber hinaus wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer oder ein Steuergerät diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist.
  • Durch das Verfahren kann eine automatisierbar betreibbare Maschine bzw. Diensteinheit im Umfeld des Fahrzeugs ermittelt bzw. lokalisiert werden. Die Diensteinheit kann zum Ermitteln der Dienstleistung referenziert werden. Dies kann beispielsweise durch Erkennen einer Beschilderung oder einer Form der Diensteinheit erfolgen. Alternativ kann die Diensteinheit die ausübbare Dienstleistung in Form von Daten an das Steuergerät übermitteln.
  • Dabei kann die Verwendung der Umfeldsensorik des Fahrzeuges für die Bereitstellung eines Mehrwertdienstes bzw. der Dienstleistung durch die Diensteinheit bereitgestellt werden. Hierdurch kann die Onboardsensorik der Diensteinheit entfallen oder zumindest reduziert eingesetzt werden.
  • Es kann somit eine Automatisierung fahrzeugnaher Werkzeuge bzw. Diensteinheiten ermöglicht werden, wobei die Sensoren des Fahrzeugs für die Durchführung der Dienstleistungen den Diensteinheiten überlassen oder mit den Diensteinheiten geteilt werden.
  • Durch die Verfahren können die folgenden Vorteile realisiert werden:
    • - Die kostenintensiven Umfeldsensoren des Fahrzeugs können mehrfach bzw. für erweiterte Dienstleistungen verwendet werden.
    • - Fahrzeugnahe Dienstleistungen können mit geringeren Kosten automatisiert werden, da die Umfeldsensorik eingespart wird.
  • Das Fahrzeug kann als ein automatisiert und/oder teilautomatisiert betreibbares Fahrzeug ausgeführt sein. Insbesondere kann das Fahrzeug gemäß der SAE J3016 Norm assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert bzw. fahrerlos betreibbar sein.
  • Insbesondere kann das Fahrzeug als ein Shuttle, ein Robotaxi, ein Nutzfahrzeug, ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Transporter, ein Baustellenfahrzeug, ein Bus, ein Flugzeug, ein Boot, ein Schienenfahrzeug und dergleichen ausgestaltet sein.
  • Die Diensteinheit kann beispielsweise ein Betankungsroboter, ein Roboter zum Aufladen von Fahrzeugbatterien, ein Gabelstapler bzw. Belade- und Entladefahrzeug, ein Schlepper, eine Wartungseinheit, eine Reparatureinheit und dergleichen sein.
  • Beispielsweise kann die Diensteinheit, gestützt durch die Fahrzeugsensorik, ein als Transporter ausgestaltetes Fahrzeug beladen oder entladen. Des Weiteren kann die Diensteinheit die Umfeldsensoren beispielsweise dazu einsetzen, ein Flugzeug zu einem Abstellplatz zu befördern oder im Bereich der Schifffahrt ein Schiff in Kombination mit mindestens einer weiteren als ein Schlepper ausgestalteten Diensteinheit in einem Hafen zu manövrieren. Somit kann durch die Verwendung „fremder“ bzw. externer Sensoren eine Automatisierung der mindestens einen Diensteinheit erreicht werden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel werden Messdaten von mindestens einem Umfeldsensor empfangen, wobei anhand der Messdaten die Diensteinheit lokalisiert wird. Alternativ zu einer Übermittlung von Positionsdaten, kann eine initiale Position der Diensteinheit durch die Sensorik des Fahrzeugs ermittelt werden. Die Position entspricht hierbei einer relativen Position der Diensteinheit gegenüber dem Sensor. Bei einer derartigen Lokalisierung der Diensteinheit kann auch eine Erkennung bzw. Referenzierung der Diensteinheit durchgeführt werden, wobei die Dienstleistung der Diensteinheit ermittelt wird.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden aus Messdaten ermittelte Positionsdaten der Diensteinheit über die Kommunikationsverbindung von dem Steuergerät an das Steuerelement der Diensteinheit übertragen. Hierdurch können die Messdaten bzw. die Verwendung der Umfeldsensoren der Diensteinheit zur Verfügung gestellt werden. Das Fahrzeug kann dabei auch relevante Informationen, wie beispielsweise Fahrzeugkontur, Positionen relevanter Fahrzeugkomponenten, wie Tankstutzen, an die Diensteinheit senden.
  • Insbesondere können Umfeldinformationen der Fahrzeugumgebung sensorbasiert durch die Fahrzeugsensoren ermittelt und anschließend oder in Echtzeit der mindestens einen Diensteinheit zur Verfügung gestellt werden.
  • Basierend auf den gesendeten Daten kann das Steuerelement alternativ zum Steuergerät die für die Dienstleistung benötigte Trajektorie zum Fahrzeug selbst berechnen.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Dienstleistung an einem als eine dreidimensionale Position an einer Fahrzeugkomponente ausgestalteten Zielort und/oder an einem als eine Position im Umfeld des Fahrzeugs ausgeführten Zielort durchgeführt. Dabei ist das Umfeld als ein Handlungsfeld oder als eine Reichweite von Manipulatoren der Diensteinheit definierbar.
  • Je nach Aufgabe der Diensteinheit kann eine Trajektorie berechnet werden, die in einer dreidimensionalen Zielposition am Fahrzeug endet. Die Diensteinheit kann die Trajektorie abfahren und im Anschluss die entsprechende Tätigkeit zw. Dienstleistung ausüben.
  • Die Zielposition kann hierbei von der Dienstleistungsart abhängen. Beispielsweise kann die Position eines Tankstutzens als eine Zielposition bei einem Tankroboter eingesetzt werden. Bei einem Reifenwechselroboter können die Positionen der Reifen des Fahrzeugs als Zielpositionen berücksichtigt werden. Eine Fahrzeugkontur kann als eine Vielzahl an Zielpositionen verwendet werden, wenn die Diensteinheit als ein Reinigungsroboter ausgestaltet ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Trajektorie zum Zielort basierend auf empfangenen Positionsdaten des Fahrzeugs durch das Steuerelement berechnet. Diese Ausgestaltung kann eine alternative oder zusätzliche Ausführungsform darstellen. Dabei wird die benötigte Trajektorie zum zuvor übermittelten Zielort am Fahrzeug von der Diensteinheit zur Umsetzung der benötigten Dienstleistungen berechnet.
  • Im Folgenden wird anhand von einer stark vereinfachten schematischen Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
  • Hierbei zeigt die 1 eine schematische Draufsicht auf eine Fahrzeuganordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei werden die Verfahren gemäß den Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
  • Die Fahrzeuganordnung 1 weist ein Fahrzeug 2 und eine Diensteinheit 4 auf. Das Fahrzeug 2 weist ein Steuergerät 6 auf, welches mit einem Umfeldsensor 8 datenleitend verbunden ist.
  • Der Umfeldsensor 8 ist hierbei als ein LIDAR-Sensor ausgestaltet. Der Umfeldsensor 8 weist einen Abtastbereich 10 auf, welcher mit Infrarotstrahlen abgetastet wird. Dabei kann der Umfeldsensor 8 basierend auf einer Laufzeitanalyse die Position der Diensteinheit 4 ermitteln. Die Diensteinheit 4 kann relativ zum eigenen Koordinatensystem des Fahrzeugs 2 ermittelt und referenziert werden.
  • Die Messdaten des Umfeldsensors 8 werden von dem Steuergerät 6 empfangen und ausgewertet.
  • Die Diensteinheit 4 ist als ein Tankroboter bzw. automatisierte Maschine ausgeführt, welcher sich im Umfeld des Fahrzeugs 2 bewegen und das Fahrzeug 2 in Form einer Dienstleistung betanken kann.
  • Hierzu weist die Diensteinheit 4 ein Steuerelement 12 auf. Das Steuerelement 12 der Diensteinheit 4 ist datenleitend mit dem fahrzeugseitigen Steuergerät 6 verbindbar. Dabei kann eine drahtlose Kommunikationsverbindung 14 zwischen dem Steuergerät 6 und dem Steuerelement 12 hergestellt werden.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die drahtlose Kommunikationsverbindung 14 als eine sogenannte Car-to-X Kommunikationsverbindung basierend auf dem WLAN Übertragungsstandard ausgeführt.
  • Über die drahtlose Kommunikationsverbindung 14 können Daten zwischen dem Steuergerät 6 und dem Steuerelement 12 ausgetauscht werden. Insbesondere können Positionsdaten und Dienstleistungsdaten der Diensteinheit 4 über die Kommunikationsverbindung 14 übertragen werden. Die Positionsdaten der Diensteinheit 4 können alternativ durch Auswerte der Messdaten des Umfeldsensors 8 fahrzeugseitig ermittelt werden.
  • Als Dienstleistungsdaten können gemäß dem Ausführungsbeispiel die Betankungsmöglichkeiten des Fahrzeugs 2 an das Steuergerät 6 gesendet werden. Somit kann als Zielort eine als ein Tankstutzen ausgestaltete Fahrzeugkomponente 16 vom Steuergerät 6 ermittelt werden.
  • Durch das Steuergerät 6 wird eine Trajektorie 18 von der initialen Position der Diensteinheit zum Tankstutzen 16 berechnet. Die Trajektorie 16 wird über die Kommunikationsverbindung 14 an das Steuerelement 12 der Diensteinheit 4 übermittelt.
  • Das Steuerelement 12 kann basierend auf der übermittelten Trajektorie 18 alle relevanten Steuerungsschritte vornehmen, um die Diensteinheit 4 zum Tankstutzen 16 zu bewegen und die Dienstleistung in Form der Betankung des Fahrzeugs 2 durchzuführen. Anschließend kann die Diensteinheit 4 zurück zur initialen Position gefahren werden.
  • Der Einfachheit halber sind Aktuatoren und Manipulatoren der Diensteinheit 4 nicht dargestellt. Diese können jedoch von dem Steuerelement 12 angesteuert und kontrolliert werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Steuern mindestens einer fahrzeugexternen Diensteinheit (4) durch ein Steuergerät (6) eines Fahrzeugs (2), wobei - Positionsdaten und Dienstleistungsdaten der Diensteinheit (4) über eine Kommunikationsverbindung (14) von dem Steuergerät (6) empfangen werden, - abhängig von den Dienstleistungsdaten ein Zielort am Fahrzeug (2) ermittelt wird, - eine Trajektorie (18) basierend auf den Positionsdaten zum ermittelten Zielort berechnet wird, und - die berechnete Trajektorie (18) über die Kommunikationsverbindung (14) von dem fahrzeugseitigen Steuergerät (6) an die Diensteinheit (4) übertragen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Messdaten von mindestens einem Umfeldsensor (8) empfangen werden, wobei anhand der Messdaten die Diensteinheit (4) lokalisiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei aus Messdaten ermittelte Positionsdaten der Diensteinheit (4) über die Kommunikationsverbindung (14) von dem Steuergerät (6) an ein Steuerelement (12) der Diensteinheit (4) übertragen werden.
  4. Verfahren zum Durchführen von mindestens einer Dienstleistung an einem Fahrzeug (2) durch ein Steuerelement (12) einer Diensteinheit (4), wobei - Positionsdaten und Dienstleistungsdaten der Diensteinheit (4) über eine Kommunikationsverbindung (14) an ein Steuergerät (6) des Fahrzeugs (2) übertragen werden, - eine durch das fahrzeugseitige Steuergerät (6) berechnete Trajektorie (18) empfangen wird, - Steuerbefehle zum Befahren der Trajektorie (18) durch das Steuerelement (12) ausgegeben werden, - an einem Zielort am Fahrzeug (2) Steuerbefehle zum Durchführen der Dienstleistung durch das Steuerelement (12) ausgegeben werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Dienstleistung an einem als eine dreidimensionale Position an einer Fahrzeugkomponente (16) ausgestalteten Zielort und/oder an einem als eine Position im Umfeld des Fahrzeugs (2) ausgeführten Zielort durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Trajektorie (18) zum Zielort basierend auf empfangenen Positionsdaten des Fahrzeugs (2) durch das Steuerelement (12) berechnet wird.
  7. Steuergerät (6), wobei das Steuergerät (6) dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen.
  8. Steuerelement (12), wobei das Steuerelement (12) dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 auszuführen.
  9. Fahrzeuganordnung (1) aufweisend mindestens ein Fahrzeug (2) mit einem Steuergerät (6) und einer Fahrzeugsensorik (8) und aufweisend mindestens eine Diensteinheit (4) mit einem Steuerelement (12), wobei zwischen dem Fahrzeug (2) und der Diensteinheit (4) eine Kommunikationsverbindung (14) herstellbar ist.
  10. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, ein Steuerelement (12) oder ein Steuergerät (6) diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
  11. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 10 gespeichert ist.
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