DE102019100426A1

DE102019100426A1 - Verfahren und Steuersystem zur Absicherung eines Überwachungsbereichs

Info

Publication number: DE102019100426A1
Application number: DE102019100426.8A
Authority: DE
Inventors: Magnus ALBERT; Remi Mabon; Ralf Zimmermann
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2020-07-09

Abstract

Ein Verfahren zur Absicherung eines Überwachungsbereichs umfasst die folgenden Schritte:- Unterteilen des Überwachungsbereichs in mehrere Segmente,- Erfassen eines Eintretens einer Person in den Überwachungsbereich,- Berechnen einer zeitabhängigen Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in einem abgesicherten Segment der mehreren Segmente des Überwachungsbereichs,- Anpassen einer das abgesicherte Segment betreffenden Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuerungssystem zur Absicherung eines Überwachungsbereichs.
Verfahren und Steuerungssysteme zur Absicherung eines Überwachungsbereichs werden in der Automatisierungstechnik eingesetzt, um eine Gefährdung von Personen oder gesteuerten Prozessen durch einen Automatisierungsprozess zu verringern. Dabei wird üblicherweise die Anwesenheit von Personen oder Objekten in dem Überwachungsbereich durch einen oder mehrere Sensoren erfasst und gegebenenfalls eine Bewegung eines Aktors, welche die in dem Überwachungsbereich anwesenden Personen oder Objekte gefährden könnte, abgesichert. Zur Absicherung der Bewegung kann der Aktor beispielsweise stillgesetzt werden oder es kann ein sicherer Parameterbereich für die durch den Aktor auszuführenden Bewegungen vorgegeben werden, sobald eine Person oder ein Objekt in dem Überwachungsbereich detektiert wurde.
Die zur Absicherung des Überwachungsbereichs vorzunehmenden Sicherheitsmaßnahmen werden im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung der gesteuerten Anlage festgelegt. Dabei wird in der Regel für jede durch die Anlage ausgehende Gefährdung eine, typischerweise quantitative, Sicherheitsstufe ermittelt. Typischerweise wird die Sicherheitsstufe anhand einer Eintrittswahrscheinlichkeit und anhand eines Schadensausmaßes der betrachteten Gefahr, etwa der Schwere möglicher Verletzungen einer gefährdeten Person, festgelegt. Die Sicherheitsstufe bestimmt dann die Anforderungen an die zur Reduzierung der Gefährdung zu ergreifenden Sicherheitsmaßnahmen. Derartige Sicherheitsmaßnahmen werden auch als Sicherheitsfunktionen bezeichnet. Die bei der Gefährdungsbeurteilung anzuwendenden Methoden und die zur Reduzierung der Gefährdung zu ergreifenden Sicherheitsfunktionen sind in verschiedenen Normen festgelegt.
Steuerungssysteme zur Absicherung von Überwachungsbereichen werden unter anderem zur Steuerung von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) verwendet, beispielsweise in der automatisierten Lagerhaltung. Dabei umfasst der Überwachungsbereich typischerweise zumindest diejenigen Teile einer Lagerhalle, in denen sich die Fahrzeuge bewegen. Sind gleichzeitig mit den Fahrzeugen auch Personen in dem Überwachungsbereich anwesend, so können die Personen durch mögliche Kollisionen mit den Fahrzeugen gefährdet werden. Sicherheitsmaßnahmen zur Reduzierung der Gefährdung können unter anderem eine Fahrt der Fahrzeuge mit abgesicherter Geschwindigkeit, insbesondere eine abgesicherte Langsamfahrt der Fahrzeuge, umfassen.
Die zur Absicherung des Überwachungsbereichs ergriffenen Sicherheitsmaßnahmen reduzieren in der Regel die Verfügbarkeit oder Effizienz der durch den Automatisierungsprozess gesteuerten Anlage. Beispielsweise verringert eine Langsamfahrt eines fahrerlosen Transportfahrzeugs einen in der Anlage erzielbaren Durchsatz transportierter Güter. Insofern sollten lediglich die zur benötigten Reduktion der Gefährdung erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden und alle weitergehenden Maßnahmen nach Möglichkeit vermieden werden.
Die Sicherheitsmaßnahmen zur Absicherung des Überwachungsbereichs werden in der Regel statisch vorgegeben und sind üblicherweise an eine größte anzunehmende Gefährdung, die von der gesteuerten Anlage ausgehen kann, angepasst. Dies kann die Verfügbarkeit oder Effizienz der gesteuerten Anlage unnötig reduzieren, insbesondere dann, wenn die größte anzunehmende Gefährdung nur selten und/oder nur für kurze Dauer auftritt. Bei einer Absicherung eines von einem Fahrzeug befahrenen Überwachungsbereichs kann dies beispielsweise dazu führen, dass eine Langsamfahrt des Fahrzeugs immer dann ausgelöst wird, wenn eine Person in den Überwachungsbereich eintritt, unabhängig davon, wie nahe sich Person und Fahrzeug sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und ein Steuerungssystem zur Absicherung eines Überwachungsbereichs derart anzugeben, dass die zur Absicherung ergriffenen Sicherheitsmaßnahmen verbessert werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Steuerungssystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weiterbildungen sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Verfahren zur Absicherung eines Überwachungsbereichs umfasst die folgenden Schritte:

- Unterteilen des Überwachungsbereichs in mehrere Segmente,
- Erfassen eines Eintretens einer Person in den Überwachungsbereich,
- Berechnen einer zeitabhängigen Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in einem abgesicherten Segment der mehreren Segmente des Überwachungsbereichs,
- Anpassen einer das abgesicherte Segment betreffenden Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment.

Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass es zur Absicherung des Überwachungsbereichs nicht notwendig ist, ständig in dem gesamten Überwachungsbereich die gleichen Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen. Vielmehr reicht es aus, eine bestimmte Sicherheitsmaßnahme nur in denjenigen Teilbereichen bzw. Segmenten des Überwachungsbereichs zu ergreifen, in denen eine Anwesenheit der Person nicht mit hinreichender Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Ist dagegen die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment des Überwachungsbereichs hinreichend klein, so kann die das abgesicherte Segment betreffende Sicherheitsmaßnahme an die reduzierte Aufenthaltswahrscheinlichkeit angepasst und dadurch die Verfügbarkeit des gesteuerten Systems erhöht werden. Das Anpassen der das abgesicherte Segment betreffenden Sicherheitsmaßnahme ermöglicht es also, die ergriffene Sicherheitsmaßnahme an die in dem Überwachungsbereich vorliegende Gefährdungslage anzupassen.
Die das abgesicherte Segment betreffende Sicherheitsmaßnahme kann beispielsweise dadurch an die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment angepasst werden, dass die Sicherheitsmaßnahme nur dann ergriffen wird, wenn die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und dass die Sicherheitsmaßnahme nicht ergriffen wird, wenn die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person den vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Bei einem Unterschreiten des Schwellenwerts kann beispielsweise keine Sicherheitsmaßnahme, eine lediglich reduzierte Sicherheitsmaßnahme oder eine von der Sicherheitsmaßnahme verschiedene weitere Sicherheitsmaßnahme ergriffen werden. Die reduzierte oder die weitere Sicherheitsmaßnahme können beispielsweise eine Verfügbarkeit des gesteuerten Systems weniger beeinträchtigen als die bei Überschreiten des Schwellenwerts ergriffene Sicherheitsmaßnahme.
Die Sicherheitsmaßnahme kann beispielsweise dazu dienen, einen die Person in dem abgesicherten Segment gefährdenden Aktor eines Steuerungssystems abzusichern. Insbesondere kann die Sicherheitsmaßnahme dazu dienen, eine die Person in dem abgesicherten Segment gefährdende Bewegung des Aktors abzusichern. Beispielsweise kann ein in dem abgesicherten Segment angeordneter Roboter oder ein das abgesicherte Segment befahrendes Fahrzeug durch den Aktor angetrieben werden. Die Sicherheitsmaßnahme kann beispielsweise darin bestehen, die gefährdende Bewegung sicher zu unterbinden bzw. zu stoppen oder eine Bewegung nur in einem sicheren Parameterbereich, etwa mit sicher reduzierter Geschwindigkeit, Kraft, Beschleunigung oder ähnlichem, auszuführen. Die Sicherheitsmaßnahme kann beispielsweise darin bestehen, eine Höchstgeschwindigkeit für eine Geschwindigkeit der Bewegung des Aktors, insbesondere eines durch den Aktor angetriebenen Fahrzeugs, vorzugeben. Eine reduzierte Sicherheitsmaßnahme kann dann darin bestehen, eine weitere Höchstgeschwindigkeit für die Geschwindigkeit der Bewegung des Aktors vorzugeben, wobei die weitere Höchstgeschwindigkeit größer ist als die Höchstgeschwindigkeit bei Inkrafttreten der Sicherheitsmaßnahme.
Der Überwachungsbereich kann beispielsweise in einer Halle, etwa einer Lagerhalle oder einer Fabrikationshalle, angeordnet sein. Der Überwachungsbereich kann die gesamte Halle oder einen Teilbereich der Halle umfassen. Die Segmente des Überwachungsbereichs können insbesondere Gänge und/oder mehrere Gänge verbindende Kreuzungen des Überwachungsbereichs umfassen. Beispielsweise können alle in dem Überwachungsbereich angeordneten Gänge und/oder alle in dem Überwachungsbereich angeordneten Kreuzungen jeweils ein Segment des Überwachungsbereichs bilden. Die Gänge können beispielsweise zwischen Regalreihen der Halle angeordnet sein.
Das Eintreten der Person in den Überwachungsbereich kann beispielsweise durch einen Sensor, der an einem Eingang zu dem Überwachungsbereich angeordnet ist, erfasst werden. Die Segmente des Überwachungsbereichs können alle Teilbereiche des Überwachungsbereichs abdecken, in denen eine Gefahr für die in dem Überwachungsbereich anwesende Person besteht. Insbesondere können die Segmente des Überwachungsbereichs alle Teilbereiche abdecken, in denen ein Fahrzeug den Überwachungsbereich befährt.
Eine die Bewegung des Aktors steuernde Steuerung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die das abgesicherte Segment betreffende Sicherheitsmaßnahme nur dann anzupassen, beispielsweise die die Person in dem abgesicherten Segment gefährdende Bewegung nur dann auszuführen, wenn die Steuerung ein entsprechendes Kontrollsignal empfängt. In allen anderen Fällen kann die Steuerung dazu ausgebildet sein, die Sicherheitsmaßnahme nicht anzupassen. Steuert die Steuerung ein das Segment befahrendes Fahrzeug, so kann die Steuerung dazu ausgebildet sein, einen Eintritt des Fahrzeugs in das abgesicherte Segment mit ungesicherter Geschwindigkeit nur dann zu ermöglichen, wenn die Steuerung das Kontrollsignal erhalten hat, und ansonsten das Fahrzeugs standardmäßig mit einer auf die Höchstgeschwindigkeit sicher reduzierten Geschwindigkeit in das abgesicherte Segment eintreten zu lassen.
Die zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment kann beispielsweise mittels eines stochastischen Modells berechnet werden. Bei dem Berechnen der Aufenthaltswahrscheinlichkeit kann insbesondere eine Unsicherheit bei einem Erfassen einer Position der Person innerhalb des Überwachungsbereichs, beispielsweise eine Unsicherheit eines die Person erfassenden Sensors, etwa eine Messungenauigkeit oder Unzuverlässigkeit des Sensors, berücksichtigt werden. Insbesondere kann eine Unsicherheit bei dem Erfassen des Eintretens der Person in den Überwachungsbereich bzw. eine Unsicherheit eines das Eintreten der Person erfassenden Sensors bei dem Berechnen der Aufenthaltswahrscheinlichkeit berücksichtigt werden. Dadurch kann die Sicherheitsmaßnahme auch in Fällen, in denen nur partielle Informationen über die Position der Person vorliegen, situationsabhängig angepasst werden.
Um die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person zu berechnen, können beispielsweise Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den einzelnen Segmenten berechnet werden, wobei die Übergangswahrscheinlichkeiten eine Wahrscheinlichkeit angeben, dass sich die Person ausgehend von einem gegebenen Segment auf ein dem gegebenen Segment benachbart angeordnetes Nachbarsegment bewegt. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment kann dann anhand der Übergangswahrscheinlichkeiten ausgehend von einem Startsegment, in dem das Eintreten der Person in den Überwachungsbereich erfasst wurde, berechnet werden, indem die Übergangswahrscheinlichkeiten für alle das Startsegment mit dem abgesicherten Segment verbindenden Segmente berechnet werden.
Die zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment kann in diskreten Zeitschritten, beispielsweise in äquidistanten diskreten Zeitschritten, berechnet werden. Die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den einzelnen Segmenten können dann jeweils Übergangswahrscheinlichkeiten für einen Übergang während des Zeitschritts bezeichnen.
Die Übergangswahrscheinlichkeiten können auf Grundlage einer rein zufälligen Bewegung der Person entlang der Segmente des Überwachungsbereichs berechnet werden (Irrfahrt bzw. random walk). Für jedes Segment des Überwachungsbereichs können die Übergangswahrscheinlichkeiten für einen Übertritt auf alle dem betreffenden Segment benachbart angeordnete Nachbarsegmente gleich groß sein. Die Übergangswahrscheinlichkeiten für die Übertritte auf die Nachbarsegmente können insbesondere jeweils umgekehrt proportional zu der Anzahl der Nachbarsegmente sein. Die Übergangswahrscheinlichkeiten können aber auch auf Grundlage einer gerichteten Bewegung der Person entlang der Segmente berechnet werden. Die gerichtete Bewegung der Person kann beispielsweise von einer durch die Person anzusteuernden Zielposition bestimmt sein.
Die Übergangswahrscheinlichkeiten können für jedes betrachtete Segment unabhängig von einem Vorgängersegment vorgegeben sein. Das Vorgängersegment kann dasjenige Segment bezeichnen, von dem aus die Person während der Propagation auf das betrachtete Segment übergegangen ist. Die Übergangswahrscheinlichkeiten können für jedes betrachtete Segment aber auch abhängig von dem Vorgängersegment vorgegeben sein. Umfasst das betrachtete Segment eine Anzahl von an das betrachtete Segment angrenzenden Nachbarsegmenten, so kann jedes der Nachbarsegmente ein Vorgängersegment und/oder ein Nachfolgersegment des betrachteten Segments bilden und es können jeweils Übergangswahrscheinlichkeiten für alle möglichen paarweisen Kombinationen aus Vorgängersegmenten und Nachfolgersegmenten vorgegeben sein. Diese Übergangswahrscheinlichkeiten bezeichnen dann jeweils die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Person ausgehend von einem bestimmten Vorgängersegment über das betrachtete Segment auf ein bestimmtes Nachfolgersegment propagiert.
Bei dem Berechnen der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment können auch Aufenthaltsdauern der Person in den einzelnen Segmenten des Überwachungsbereichs berücksichtigt werden, wobei die Aufenthaltsdauern angeben, wie lange sich die Person jeweils in den einzelnen Segmenten aufhält. Die Aufenthaltsdauern der Person in den einzelnen Segmenten kann insbesondere die Zeitabhängigkeit einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in den einzelnen Segmenten bestimmen.
Bei dem Verfahren können auch mehrere Personen gleichzeitig innerhalb des Überwachungsbereichs anwesend sein. In diesem Fall kann, analog zu der im Folgenden für eine Person beschriebenen Berechnung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit, für jede Person eine zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit in dem abgesicherten Segment des Überwachungsbereichs berechnet werden. Dabei kann insbesondere jeweils das Eintreten der einzelnen Personen in den Überwachungsbereich erfasst werden. Die das abgesicherte Segment betreffende Sicherheitsmaßnahme kann dann in Abhängigkeit von einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit aller Personen in dem abgesicherten Segment, insbesondere in Abhängigkeit von einer Integration über die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten aller Personen in dem abgesicherten Segment, angepasst werden.
Im Rahmen des Verfahrens wird vorzugsweise für jedes Segment des Überwachungsbereichs eine zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit der in den Überwachungsbereich eintretenden Person oder Personen berechnet. Die zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person kann beispielsweise auf einer Steuerung des Steuerungssystems oder auf einer separaten Risikokontrolleinrichtung berechnet werden. Das Berechnen der zeitabhängigen Aufenthaltswahrscheinlichkeit kann auch als serverbasierter Dienst, beispielsweise als in einer Cloud bereitgestellter Dienst, erfolgen.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Überwachungsbereich von einem Fahrzeug befahren und die Sicherheitsmaßnahme umfasst ein Absichern einer Bewegung des Fahrzeugs, insbesondere eine Langsamfahrt des Fahrzeugs, innerhalb des abgesicherten Segments. Bei der Langsamfahrt wird das Fahrzeug derart in einem sicheren Parameterbereich gesteuert, dass es eine Höchstgeschwindigkeit nicht überschreitet. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein fahrerloses Fahrzeug, insbesondere um ein FTF, handeln.
Das Anpassen der das abgesicherte Segment betreffenden Sicherheitsmaßnahme kann dann insbesondere darin bestehen, dass die Bewegung des Fahrzeugs nicht abgesichert wird, insbesondere darin, dass das Fahrzeug das abgesicherte Segment mit erhöhter oder voller Geschwindigkeit befährt. Dadurch kann eine mittlere Geschwindigkeit des Fahrzeugs innerhalb des Überwachungsbereichs gegenüber einer kontinuierlichen Langsamfahrt erhöht werden und die Verfügbarkeit eines das Fahrzeug umfassenden Systems ist besonders groß.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment des Überwachungsbereichs mittels eines stochastischen Modells berechnet. Das Berechnen der Aufenthaltswahrscheinlichkeit mittels eines stochastischen Modells erlaubt es, Unsicherheiten bezüglich einer Position der Person, insbesondere Unsicherheiten bei dem Erfassen des Eintretens der Person in den Überwachungsbereich, zu berücksichtigen.
Das stochastische Modell kann insbesondere die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den einzelnen Segmenten vorgeben. Das stochastische Modell kann beispielsweise als eine Markow-Kette ausgebildet sein. Der Zustandsraum der Markow-Kette kann als einzelne Zustände eine Anwesenheit der Person in den einzelnen Segmenten des Überwachungsbereichs umfassen. Die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den einzelnen Segmenten bilden dann Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den Zuständen der Markow-Kette.
Der Zustandsraum der Markow-Kette kann als einzelne Zustände auch den einzelnen Segmenten zugeordnete Eintrittszustände umfassen, wobei die Eintrittszustände der einzelnen Segmente jeweils angeben, von welchem Vorgängersegment aus auf das betreffende Segment übergegangen wurde. Für alle Eintrittszustände der einzelnen Segmente können jeweils Übergangswahrscheinlichkeiten für jedes von den einzelnen Segmenten aus erreichbare Nachfolgersegment angegeben werden, wobei die einem Nachfolgersegment zugeordnete Übergangswahrscheinlichkeit eines Eintrittszustands eines betrachteten Segments die Wahrscheinlichkeiten dafür angibt, dass die Person von dem dem betreffenden Eintrittszustand zugeordneten Vorgängersegment über das betrachtete Segment auf das betreffende Nachfolgersegment propagiert. Weist ein Segment beispielsweise vier Nachbarsegmente auf, so können dem Segment beispielsweise insgesamt vier Eintrittszustände zugeordnet sein, einer für jedes mögliche Vorgängersegment. Jedem dieser vier Eintrittszustände können jeweils vier Übergangswahrscheinlichkeiten zugeordnet sein, eine für jedes mögliche Nachfolgersegment.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Anpassen der das abgesicherte Segment betreffenden Sicherheitsmaßnahme ein Verringern, vorzugsweise ein Aufheben, der Sicherheitsmaßnahme, wenn die Aufenthaltswahrscheinlichkeit einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Dadurch wird die Verfügbarkeit und Effizienz des durch die Sicherheitsmaßnahme abgesicherten Systems besonders groß.
Eine Weiterbildung des Verfahrens umfasst ein Erfassen von Sensordaten von einem Sensor, wobei die Sensordaten eine Anwesenheit der Person in einem durch den Sensor überwachten Segment des Überwachungsbereichs repräsentieren. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem überwachten Segment wird auf Grundlage der Sensordaten angepasst, insbesondere auf eins gesetzt, wenn die Anwesenheit der Person in dem überwachten Segment festgestellt wird. Zusätzlich kann die Aufenthaltswahrscheinlichkeit in allen übrigen Segmenten auf Null gesetzt werden. Dadurch kann die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in den Segmenten des Überwachungsbereichs während des Absicherns des Überwachungsbereichs an die tatsächliche Position der Person angepasst und so eine Genauigkeit des Berechnens der Aufenthaltswahrscheinlichkeit verbessert werden.
Das überwachte Segment kann das abgesicherte Segment oder jedes andere Segment des Überwachungsbereichs sein. Das überwachte Segment kann auch dasjenige Segment sein, in dem die Person in den Überwachungsbereich eintritt. Der Sensor kann statisch im Bereich des überwachten Segments angeordnet sein oder aber dynamisch innerhalb des Überwachungsbereichs bewegt werden. Der Sensor kann beispielsweise als eine Lichtschranke, als ein Lichtgitter, als ein Laserscanner oder Ähnliches ausgebildet sein. Der Sensor kann auch als ein Funksensor zur Erfassung eines an der Person angeordneten Senders, etwa als ein RFID-Leser oder -Scanner, ausgebildet sein. Der Sensor kann dazu ausgebildet sein, ein einzelnes Segment, mehrere Segmente oder alle Segmente des Überwachungsbereichs zu überwachen. Es können auch mehrere Sensoren an unterschiedlichen Positionen vorgesehen sein, die unterschiedliche Segmente des Überwachungsbereichs überwachen.
Bei dem Berechnen der zeitabhängigen Aufenthaltswahrscheinlichkeit können Unsicherheiten bei der Repräsentation der Position der Person durch die Positionsdaten bzw. eine aus den Positionsdaten lediglich teilweise ableitbare Kenntnis der Position der Person berücksichtigt werden. Insbesondere können eine Unzuverlässigkeit oder eine Messungenauigkeit des Sensors berücksichtigt werden. Derartige Unsicherheiten können beispielsweise als Eingangsdaten einem bei dem Berechnen der Aufenthaltswahrscheinlichkeit herangezogenen stochastischen Modells zugeführt werden.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist der Sensor an einem durch den Überwachungsbereich bewegbaren Gerät angeordnet und das durch den Sensor überwachte Segment wird zeitabhängig durch ein innerhalb eines Erfassungsbereichs des Sensors angeordnetes Segment gebildet. Bei dem Gerät kann es sich insbesondere um das den Überwachungsbereich befahrende Fahrzeug handeln. Der Sensor kann insbesondere als ein an dem Gerät angeordneter Kollisionssensor, insbesondere als ein Abstandssensor oder Laserscanner, ausgebildet sein.
Die Sensordaten können Positionsinformationen umfassen, welche es ermöglichen, den Sensordaten das durch den Sensor überwachte Segment des Überwachungsbereichs zuzuordnen. Die Positionsinformationen können beispielsweise eine Position des Sensors oder einen Zeitpunkt während des Erfassens der Sensordaten repräsentieren.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Überwachungsbereich Kreuzungspunkte und Wegsegmente, entlang derer sich die Person zwischen den Kreuzungspunkten bewegen kann. Das Berechnen der Aufenthaltswahrscheinlichkeit umfasst ein Berechnen von Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den an den Kreuzungspunkten jeweils miteinander verbundenen Wegsegmenten. Dadurch können Informationen darüber, auf welchen Wegen sich die Person in dem Überwachungsbereich voraussichtlich bewegen wird, bei dem Berechnen der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person berücksichtigt werden.
Die Kreuzungspunkte und die Wegsegmente können jeweils einzelne der Segmente des Überwachungsbereichs bilden. Insbesondere können die Segmente des Überwachungsbereichs aus den Kreuzungspunkten und den Wegsegmenten bestehen. Einzelne oder alle der Kreuzungspunkte und/oder der Wegsegmente können aber auch mehrere Segmente des Überwachungsbereichs umfassen. Die Kreuzungspunkte und Wegesegmente können derart angelegt sein, dass sich die Person ausschließlich entlang der Wegsegmente und Kreuzungspunkte durch den Überwachungsbereich bewegen kann. Beispielsweise können die Kreuzungspunkte und/oder die Wegsegmente baulich begrenzt sein, etwa durch Trennelemente wie Regale, Wände, Zäune oder dergleichen.
An den einzelnen Kreuzungspunkten können die Übergangswahrscheinlichkeiten für einen Übergang auf die an die betreffenden Kreuzungspunkte anschließenden Wegsegmente gleich groß sein. Insbesondere können an den einzelnen Kreuzungspunkten die Übergangswahrscheinlichkeiten für einen Übergang auf die an die einzelnen Kreuzungspunkte anschließenden Wegsegmente jeweils umgekehrt proportional zu der Anzahl der über den betreffenden Kreuzungspunkt miteinander verbundenen Wegsegmente sein. Die Übergangswahrscheinlichkeiten können aber auch auf Grundlage einer gerichteten Bewegung der Person entlang der Wegsegmente berechnet werden. Die gerichtete Bewegung der Person kann beispielsweise von einer durch die Person anzusteuernden Zielposition bestimmt sein.
Die Übergangswahrscheinlichkeiten können für die einzelnen Kreuzungspunkte auch in Abhängigkeit davon angegeben werden, von welchem Wegsegment aus die Person in den Kreuzungspunkt eintritt. Insofern können für jeden Kreuzungspunkt mehrere Kreuzungszustände definiert sein, jeweils ein Kreuzungszustand für jedes an den Kreuzungspunkt angrenzende und als Vorgängerwegsegment bzw. Eintrittswegsegment fungierende Wegsegment. Die Kreuzungszustände der einzelnen Kreuzungspunkte können jeweils den Eintrittszuständen der durch die einzelnen Kreuzungspunkte definierten Segmente entsprechen. Die an die einzelnen Kreuzungspunkte angrenzenden Wegsegmente können als Vorgängerwegsegmente jeweils Vorgängersegmenten und als Nachfolgerwegsegmente jeweils Nachfolgersegmenten der durch die einzelnen Kreuzungspunkte definierten Segmente entsprechen.
Beispielsweise kann eine gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit dafür, dass die Person an dem Kreuzungspunkt zurück auf das Vorgängerwegsegment übergeht, gering sein, beispielsweise nahe Null, etwa gleich Null. Eine erste weitere gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit dafür, dass die Person auf ein Wegsegment übergeht, welches ausgehend von dem Kreuzungspunkt in ähnlicher Richtung verläuft wie das Vorgängerwegsegment kann ebenfalls gering sein, beispielsweise nahe Null, etwa gleich Null. Die weitere gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit kann größer sein als die gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit für den Übergang zurück auf das Vorgängerwegsegment.
Eine zweite weitere gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit dafür, dass die Person auf ein Wegsegment übergeht, welches an dem Kreuzungspunkt dem Vorgängerwegsegment gegenüberliegt oder mit dem Vorgängerwegsegment einen stumpfen Winkel, etwa einen Winkel zwischen 90° und 180° einschließt, kann erhöht sein und damit größer als die gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit für den Übergang auf das Vorgängerwegsegment oder die erste weitere gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit. Eine dritte weitere gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit dafür, dass die Person an dem Kreuzungspunkt auf ein mit der Zielposition verbundenes Wegsegment übergeht, kann besonders groß sein, beispielsweise nahe Eins, etwa gleich Eins. Die dritte weitere gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit kann insbesondere größer als die gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit für einen Übergang auf das Vorgängerwegsegment und größer als die erste und zweite weitere gerichtete Übergangswahrscheinlichkeit sein.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Aufenthaltswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von einer durch die Person angestrebten Zielposition berechnet. Dies ermöglicht eine besonders genaue Berechnung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem Überwachungsbereich. Bei der Berechnung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Zielposition können beispielsweise mehrere oder alle zu der Zielposition führenden Pfade entlang der Segmente des Überwachungsbereichs betrachtet werden und die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den Segmenten des Überwachungsbereichs auf Grundlage der zu der Zielposition führenden Pfade angepasst werden. Insbesondere können die Übergangswahrscheinlichkeiten für die einzelnen Segmente in Abhängigkeit von der über die einzelnen Segmente jeweils führenden Pfade angepasst werden. Die Zielposition kann beispielsweise in Abhängigkeit von der eintretenden Person vorgegeben sein oder bei dem Eintreten der Person individuell festgelegt werden.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Zielposition durch eine von der Person in dem Überwachungsbereich auszuführende Aufgabe vorgegeben. Eine derartige Aufgabe kann beispielsweise in einem die Sicherheitsmaßnahme implementierenden Steuerungssystem hinterlegt sein oder in das Steuerungssystem eingegeben werden. Die Aufgabe kann auch von dem Steuerungssystem ermittelt werden, beispielsweise aufgrund einer in dem Steuerungssystem anstehenden Fehlermeldung. Die Fehlermeldung kann beispielsweise ein Segment des Überwachungsbereichs bezeichnen, in dem eine Reparaturmaßnahme, beispielsweise eine Reparatur eines in dem Segment befindlichen Geräts, insbesondere Fahrzeugs, notwendig ist.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Berechnen der Aufenthaltswahrscheinlichkeit ein Berechnen eines kürzesten Pfads entlang der Wegsegmente von einer Anfangsposition zu der Zielposition, wobei bei dem Berechnen der Aufenthaltswahrscheinlichkeit eine Pfadmenge möglicher Pfade herangezogen wird. Die Pfadmenge umfasst neben dem kürzesten Pfad eine Anzahl zusätzlicher Pfade zwischen der Anfangsposition und der Zielposition. Die Anzahl zusätzlicher Pfade umfasst einen weiteren Pfad, wenn eine Weglänge des weiteren Pfads eine durch den kürzesten Pfad vorgegebene minimale Weglänge höchstens um eine vorgegebene Obergrenze überschreitet.
Durch Vorgabe der Obergrenze kann die Anzahl der betrachteten Pfade begrenzt werden und die möglichen Pfade der Pfadmenge besonders effizient berechnet werden. Die Obergrenze kann derart vorgegeben sein, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Person einen Pfad zur Zielposition nimmt, der länger als durch die Obergrenze vorgegeben ist, hinreichend klein ist. Die Obergrenze kann insbesondere in Abhängigkeit einer Risikokategorie der abgesicherten Gefahr bzw. in Abhängigkeit einer mittels der Sicherheitsmaßnahme zu realisierenden Sicherheitsstufe vorgegeben sein. Die Obergrenze kann außerdem in Abhängigkeit von der minimalen Weglänge vorgegeben sein, beispielsweise nach der Formel Lmax = Lmin * (1 +x), wobei Lmax die Obergrenze, Lmin die minimale Weglänge und x einen vorgegebenen, beispielsweise von der Risikokategorie oder der Sicherheitsstufe abhängigen, Parameter bezeichnen.
Das Berechnen der Weglängen aller in dem Überwachungsbereich möglichen Pfade kann graphenbasiert erfolgen. Dabei kann der Überwachungsbereich als ein Graph betrachtet werden, wobei Knoten des Graphen die Kreuzungspunkte und Kanten des Graphen die Wegsegmente repräsentieren. Eine Gewichtung der Kanten kann eine Entfernung oder eine Wegzeit zwischen den durch die einzelnen Kanten verbundenen Kreuzungspunkten repräsentieren. Die Berechnung des kürzesten Pfads kann beispielsweise mittels des Dijkstra-Algorithmus erfolgen.
Als mögliche bzw. weitere Pfade können insbesondere nur alle einfachen Pfade, d. h. nur Pfade, die jeden Kreuzungspunkt höchstens einmal durchlaufen, herangezogen werden. Ferner können als mögliche bzw. weitere Pfade nur Pfade herangezogen werden, die höchstens eine vorgegebene Höchstzahl an Kreuzungspunkten durchlaufen. Dies reduziert jeweils den zur Berechnung der möglichen Pfade benötigten Rechenaufwand.
Umfasst der Überwachungsbereich ein blockiertes Wegsegment, entlang dem sich die Person zeitweilig oder dauerhaft nicht bewegen kann, so kann das blockierte Wegsegment bei der Berechnung der möglichen bzw. weiteren Pfade unberücksichtigt bleiben. Es können dann nur solche Pfade als mögliche bzw. weitere Pfade herangezogen werden, die das blockierte Wegsegment nicht umfassen.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird an den Kreuzungspunkten die Übergangswahrscheinlichkeit von einem ersten Wegsegment auf ein zweites Wegsegment in Abhängigkeit von einer Gesamtzahl der in der Pfadmenge enthaltenen Pfade, die von dem ersten Wegsegment auf das zweite Wegsegment führen, berechnet. Das erste Wegsegment kann insbesondere das Eintrittssegment bzw. ein Vorgängersegment bzw. ein Vorgängerwegsegment des Kreuzungspunkts und das zweite Wegsegment kann insbesondere ein Nachfolgersegment bzw. ein Nachfolgerwegsegment des Kreuzungspunkts bilden.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst die Übergangswahrscheinlichkeit von dem ersten Wegsegment auf das zweite Wegsegment an einem das erste und das zweite Wegsegment als ein Verbindungspunkt verbindenden Kreuzungspunkt einen Summanden, der durch eine vorgegebene Wahrscheinlichkeit für eine gerichtete Wahl eines nächsten Wegsegments multipliziert mit der Gesamtzahl der Pfade, die an dem Verbindungspunkt von dem ersten Wegsegment auf das zweite Wegsegment führen, und dividiert durch eine Gesamtzahl von Pfaden, die ausgehend von dem ersten Wegsegment über den Verbindungspunkt führen, gebildet wird. Dadurch wird der Übergangswahrscheinlichkeiten für den Übergang von dem ersten auf das zweite Wegsegment ein Anteil der vorgegebenen Wahrscheinlichkeit für die gerichtete Wahl des nächsten Wegsegments hinzugefügt, der proportional ist zur Anzahl der von dem ersten auf das zweite Wegsegment führenden Pfade.
Verbindet der Kreuzungspunkt als der Verbindungspunkt das erste Wegsegment, das zweite Wegsegment und weitere Wegsegmente miteinander, so können die einzelnen Übergangswahrscheinlichkeiten für einen Übergang von dem ersten Wegsegment auf die einzelnen weiteren Wegsegmente jeweils einen Summanden umfassen, der durch die vorgegebene Wahrscheinlichkeit für die gerichtete Wahl des nächsten Wegsegments jeweils multipliziert mit einer Gesamtzahl von Pfaden, die an dem Verbindungspunkt von dem ersten Wegsegment auf die einzelnen weiteren Wegsegmente führen, und dividiert durch die Gesamtzahl von Pfaden, die ausgehend von dem ersten Wegsegment über den Verbindungspunkt führen, gebildet wird. Einen analog gebildeten Summanden können auch Übergangswahrscheinlichkeiten für einen Übergang von dem zweiten Wegsegment oder für einen Übergang von den einzelnen weiteren Wegsegmenten auf die jeweils übrigen mit dem Verbindungspunkt verbundenen Wegsegmente umfassen.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst die Übergangswahrscheinlichkeit von dem ersten Wegsegment auf das zweite Wegsegment an dem Verbindungspunkt einen weiteren Summanden, welcher durch eine vorgegebene Wahrscheinlichkeit für eine zufällige Wahl des nächsten Wegsegments geteilt durch eine Gesamtzahl von mit dem Verbindungspunkt verbundenen Wegsegmenten gegeben ist. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit für die zufällige Wahl des nächsten Wegsegments gleichmäßig auf die mit dem Verbindungspunkt verbundenen Wegsegmente aufgeteilt.
Verbindet der Kreuzungspunkt als der Verbindungspunkt das erste Wegsegment, das zweite Wegsegment und weitere Wegsegmente miteinander, so können die Übergangswahrscheinlichkeiten für einen Übergang von dem ersten Wegsegment auf die weiteren Wegsegmente ebenfalls jeweils den Summanden umfassen, welcher durch die vorgegebene Wahrscheinlichkeit für die zufällige Wahl des nächsten Wegsegments geteilt durch die Gesamtzahl von mit dem Verbindungspunkt verbundenen Wegsegmenten gegeben ist. Analog können auch die Übergangswahrscheinlichkeiten für einen Übergang von dem zweiten Wegsegment oder für einen Übergang von den einzelnen weiteren Wegsegmenten auf die jeweils übrigen mit dem Verbindungspunkt verbundenen Wegsegmente den Summanden umfassen, der durch die vorgegebene Wahrscheinlichkeit für die zufällige Wahl des nächsten Wegsegments geteilt durch die Gesamtzahl von mit dem Verbindungspunkt verbundenen Wegsegmenten gegeben ist.
Es wird ein Steuerungssystem zur Absicherung eines Überwachungsbereichs angegeben, wobei der Überwachungsbereich in mehrere Segmente unterteilt ist. Das Steuerungssystem ist dazu ausgebildet, eine den Überwachungsbereich betreffende Sicherheitsmaßnahme auszuführen. Das Steuerungssystem umfasst einen Sensor und eine Risikokontrolleinrichtung. Der Sensor ist dazu ausgebildet, ein Eintreten einer Person in den Überwachungsbereich zu erfassen. Die Risikokontrolleinrichtung ist dazu ausgebildet, eine zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in einem abgesicherten Segment der mehreren Segmente des Überwachungsbereichs zu berechnen und eine das abgesicherte Segment betreffende Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment anzupassen.
Das Steuerungssystem kann insbesondere dazu ausgebildet sein, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Insbesondere beziehen sich alle im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Weiterbildungen und Vorteile auch auf das erfindungsgemäße Steuerungssystem.
Das Steuerungssystem kann eine Steuerung umfassen, um einen durch die Sicherheitsmaßnahme abgesicherten Aktor des Steuerungssystems zu steuern. Die Risikokontrolleinrichtung kann dazu ausgebildet sein, der Steuerung die zu ergreifende Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person in dem abgesicherten Segment vorzugeben. Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, die Sicherheitsmaßnahme standardmäßig zu ergreifen, es sei denn die Steuerung empfängt im Rahmen des Anpassens der Sicherheitsmaßnahme ein Kontrollsignal von der Risikokontrolleinrichtung, welches anzeigt, dass die Sicherheitsmaßnahme anzupassen, beispielsweise aufzuheben, ist.
Die Risikokontrolleinrichtung kann als eine sichere Einrichtung implementiert sein, beispielsweise auf einer sicheren Hardware und/oder mittels sicherer Software, wobei die sichere Einrichtung alle gemäß den einschlägigen Sicherheitsnormen erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen, wie beispielsweise Redundanz oder Diversität, verwirklicht. Ebenso können der Sensor und/oder der Aktor und/oder die Steuerung jeweils als sichere Einrichtung implementiert sein. Die Risikokontrolleinrichtung und die Steuerung können jeweils Logikeinheiten, beispielsweise als Mikrocontroller, FPGAs, ASICs oder dergleichen, ausgeführt sein. Die Risikokontrolleinrichtung und die Steuerung können als gemeinsame Einheit oder getrennt voneinander und über eine, insbesondere sichere, Datenverbindung miteinander verbunden ausgeführt sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Dabei zeigen in jeweils schematischer Darstellung:

1 einen in Segmente unterteilten Überwachungsbereich;
2 Kreuzungspunkte und Wegsegmente des Überwachungsbereichs;
3 ein Steuerungssystem zur Absicherung des Überwachungsbereichs;
4 einen Verbindungspunkt des Überwachungsbereichs mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Wegsegment und mit über den Verbindungspunkt führenden Pfaden; und
5 ein Verfahren zur Absicherung des Überwachungsbereichs.

1 zeigt einen in Segmente 2 unterteilten Überwachungsbereich 1. Der Überwachungsbereich 1 ist in einer Halle angeordnet und baulich in die Segmente 2 unterteilt. Dabei sind zwischen den Segmenten 2 jeweils Trennelemente 8, beispielsweise Wandelemente oder Regale, angeordnet, so dass die Segmente 2 zwischen den Trennelementen 8 verlaufende Gänge 60 und die Gänge 60 verbindende Kreuzungen 61 ausbilden. Entlang der Segmente 2 können sich ein Fahrzeug 12, beispielsweise ein als FTF ausgebildetes Fahrzeug 12, und eine Person 5 bewegen.
Zur Absicherung des Überwachungsbereichs 1, insbesondere zur Absicherung einer Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang der Segmente 2, wird ein Eintreten der Person 5 in den Überwachungsbereich 1 erfasst, eine zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person 5 in einem abgesicherten Segment des Überwachungsbereichs 1 berechnet und eine das abgesicherte Segment betreffende Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person 5 in dem abgesicherten Segment angepasst. Insbesondere können mehrere der Segmente 2, beispielsweise alle die Kreuzungen 61 umfassenden Segmente 2, oder jedes der Segmente 2 als abgesichertes Segment betrachtet und die Aufenthaltswahrscheinlichkeit in den mehreren oder in jedem Segment 2 des Überwachungsbereichs 1 berechnet, sowie für die mehreren oder jedes der Segmente 2 eine zugehörige Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der zugehörigen Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person 5 in dem betreffenden Segment 2 angepasst werden. Die Sicherheitsmaßnahmen können insbesondere jeweils eine Langsamfahrt des Fahrzeugs 12 in den abgesicherten Segmenten 5, insbesondere in den die Kreuzungen 61 umfassenden Segmenten 2, umfassen.
2 zeigt Kreuzungspunkte 3 und die Kreuzungspunkte 3 verbindende Wegsegmente 4 des Überwachungsbereichs 1. Die Kreuzungspunkte 3 sind in den die Kreuzungen 61 umfassenden Segmenten 2 und die Wegsegmente 4 sind in den die Gänge 60 umfassenden Segmenten 2 angeordnet. Das Eintreten der Person 5 in den Überwachungsbereich 1 wird mittels eines ersten Sensors 20 erfasst. Der erste Sensor 20 erfasst eine Anfangsposition 6 der Person 5. Die Anfangsposition 6 kann an einem der Kreuzungspunkte 3 angeordnet sein. Die Anfangsposition 6 ist in einem ein Startsegment bildenden Segment 2 des Überwachungsbereichs 2 angeordnet.
Ausgehend von der Anfangsposition 6 wird ein kürzester Pfad 31 berechnet, entlang dem sich die Person 5 ausgehend von der Anfangsposition 6 zu einer Zielposition 7 bewegt. Die Zielposition 7 kann von einem der Segmente 2 bzw. von einem der Kreuzungspunkte 3 des Überwachungsbereichs 1 gebildet werden. Außerdem wird eine Pfadmenge möglicher Pfade berechnet. Die Pfadmenge möglicher Pfade umfasst einen ersten weiteren Pfad 32, dessen Weglänge eine durch den kürzesten Pfad 31 vorgegebene minimale Weglänge um nicht mehr als eine vorgegebene Obergrenze überschreitet. Weisen der kürzeste Pfad 31 und der erste weitere Pfad 32 die gleiche Weglänge auf, so wird einer der Pfade 31, 32, beispielsweise zufällig, als der kürzeste Pfad 31 ausgewählt. Ein zweiter weiterer Pfad 33, dessen Weglänge größer ist als die vorgegebene Obergrenze ist, ist in der Pfadmenge möglicher Pfade nicht enthalten.
Neben dem ersten Sensor 20 sind in dem Überwachungsbereich 1 noch ein zweiter Sensor 22 und ein dritter Sensor 24 angeordnet. Der zweite Sensor 22 ist ortsfest innerhalb des Überwachungsbereichs 1 angeordnet und der dritte Sensor 24 wird dynamisch innerhalb des Überwachungsbereichs 1 bewegt. Insbesondere ist der dritte Sensor 24 an dem durch den Überwachungsbereich 1 bewegbaren Fahrzeug 12 angeordnet und als ein Kollisionssensor des Fahrzeugs 12 ausgebildet. Der erste, zweite und dritte Sensor 20, 22, 24 sind dazu ausgebildet, eine Anwesenheit der Person 5 in einem durch den ersten Sensor 20 überwachten Segment, in einem durch den zweiten Sensor 22 überwachten Segment bzw. in einem durch den dritten Sensor 24 überwachten Segment des Überwachungsbereichs 1 zu erfassen. Wird die Anwesenheit der Person 5 in dem durch den ersten Sensor 20 überwachten Segment, in dem durch den zweiten Sensor 22 überwachten Segment oder in dem durch den dritten Sensor 24 überwachten Segment festgestellt, so wird die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person 5 in dem betreffenden Segment angepasst, nämlich auf Eins gesetzt.
3 zeigt ein Steuerungssystem 200 zur Absicherung der überwachten Segmente 2 des Überwachungsbereichs 1. Das Steuerungssystem 200 umfasst eine Steuerung 210, welche Steuerinformationen 212 an einen das Fahrzeug 12 antreibenden Aktor übermittelt. Mittels der Steuerinformationen 212 kann beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 gesteuert werden. Die Steuerung 210 ist mit einer Risikokontrolleinrichtung 220 des Steuerungssystems 200 verbunden. Die Risikokontrolleinrichtung 220 ist dazu ausgebildet, der Steuerung 210 ein Kontrollsignal 221 zu übermitteln, welches die in den abgesicherten Segmenten 2 zu ergreifenden Sicherheitsmaßnahmen vorgibt. Insbesondere ist die Risikokontrolleinrichtung 220 dazu ausgebildet, die Sicherheitsmaßnahmen mittels des Kontrollsignals 221 anzupassen, beispielsweise aufzuheben.
Die Risikokontrolleinrichtung 220 ist ferner dazu ausgebildet, gemäß eines Modells 230 eine zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit 231 der Person 5 in den abgesicherten Segmenten 2 des Überwachungsbereichs 1 zu berechnen. Die zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit 231 wird abhängig von einem Eintreten der Person 5 in den Überwachungsbereich 1 berechnet. Hierzu ist die Risikokontrolleinrichtung 220 mit dem in 3 nicht dargestellten ersten Sensor 20 verbunden und empfängt von dem ersten Sensor 20 erste Sensordaten 201, welche das Eintreten der Person 5 in den Überwachungsbereich 1 anzeigen. Abhängig von den ersten Sensordaten 201 fügt die Risikokontrolleinrichtung 290 dem Modell 230 Anwesenheitsinformationen 224 hinzu, welche das Eintreten der Person 5 in den Überwachungsbereich 1 repräsentieren.
Wird die Anwesenheit der Person 5 in dem durch den in 3 nicht dargestellten zweiten Sensor 22 überwachten Segment oder in dem durch den in 3 ebenfalls nicht dargestellten dritten Sensor 23 überwachten Segment erfasst, so werden durch den zweiten Sensor 22 entsprechende zweite Sensordaten 202 oder durch den dritten Sensor 23 entsprechende dritte Sensordaten 203 an die Risikokontrolleinrichtung 220 übertragen. Die Risikokontrolleinrichtung 220 fügt dem Modell 230 in Abhängigkeit von den zweiten oder dritten Sensordaten 202, 203 jeweils Aufenthaltsinformationen 223 hinzu, welche den Aufenthalt der Person 5 in dem betreffenden überwachten Segment 2 des Überwachungsbereichs 1 repräsentieren. Auf Grundlage der Aufenthaltsinformationen 223 wird die zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Person 5 in dem betreffenden überwachten Segment 2 angepasst.
Die Risikokontrolleinrichtung 220 ist dazu ausgebildet, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit 231 der Person 5 in Abhängigkeit von der durch die Person 5 angestrebten Zielposition 7 zu berechnen. Hierzu fügt die Risikokontrolleinrichtung 220 dem Modell 230 Zielinformationen 220 hinzu, welche die Zielposition 7 repräsentieren. Die Zielposition 7 wird in Abhängigkeit von einer von der Person 5 in dem Überwachungsbereich 1 auszuführenden Aufgabe vorgegeben. Eine die Aufgabe repräsentierende Aufgabeninformation 214 wird von der Steuerung 210 an die Risikokontrolleinrichtung 220 übertragen. Auf Grundlage der Zielposition 7 kann mittels des Modells 230 die Pfadmenge möglicher Pfade 31, 32, entlang derer sich die Person 5 zu der Zielposition 7 bewegt, ermittelt werden und eine die Pfadmenge repräsentierende Pfadinformation 232 an die Risikokontrolleinrichtung 220 übermittelt werden.
4 zeigt einen der Kreuzungspunkte 3 des Überwachungsbereichs 1, welcher als ein Verbindungspunkt 40 ein erstes Wegsegment 41, ein zweites Wegsegment 42, ein drittes Wegsegment 43 und ein viertes Wegsegment 44 miteinander verbindet.
Das Modell 230 ordnet dem Verbindungspunkt 40 für jedes Wegsegment 41, 42, 43, 44 jeweils einen Kreuzungszustand zu. Insbesondere ordnet das Modell 230 dem Verbindungspunkt 40 einen ersten Kreuzungszustand, einen zweiten Kreuzungszustand, einen dritten Kreuzungszustand und einen vierten Kreuzungszustand zu. Der erste Kreuzungszustand repräsentiert einen Eintritt der Person 5 auf den Verbindungspunkt 40 ausgehend von dem ersten Wegsegment 41 als einem Eintrittswegsegment, der zweite Kreuzungszustand einen Eintritt ausgehend von dem zweiten Wegsegment 42 als dem Eintrittswegsegment, der dritte Kreuzungszustand einen Eintritt ausgehend von dem dritten Wegsegment 43 als dem Eintrittswegsegment und der vierte Kreuzungszustand einen Eintritt ausgehend von dem vierten Wegsegment 44 als dem Eintrittswegsegment.
Den einzelnen Kreuzungszuständen werden wiederum Übergangswahrscheinlichkeiten zugeordnet, wobei jedem Kreuzungszustand für jedes mit dem Verbindungspunkt 40 verbundene Wegsegment 41, 42, 43, 44 jeweils eine Übergangswahrscheinlichkeit zugeordnet wird. Für die einzelnen Kreuzungszustände bezeichnen die Übergangswahrscheinlichkeiten jeweils die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Person von den den einzelnen Kreuzungszuständen zugeordneten Eintrittswegsegmenten aus auf das der jeweiligen Übergangswahrscheinlichkeit zugeordnete Wegsegment 41, 42, 43, 44 übergeht.
Beispielsweise wird dem ersten Kreuzungszustand eine Übergangswahrscheinlichkeit für einen Übergang von dem ersten Wegsegment 41 zurück auf das erste Wegsegment 41, eine Übergangswahrscheinlichkeit für einen Übergang von dem ersten Wegsegment 41 auf das zweite Wegsegment 42, eine Übergangswahrscheinlichkeit für einen Übergang von dem ersten Wegsegment 41 auf das dritte Wegsegment 43 und eine Übergangswahrscheinlichkeit für einen Übergang von dem ersten Wegsegment 41 auf das vierte Wegsegment 44 zugeordnet.
Bildet das Modell 230 lediglich eine zufällige, ungerichtete Propagation der Person 5 entlang der Wegsegmente 4 ab und werden die Übergangswahrscheinlichkeiten insbesondere unabhängig von der Zielposition 7 berechnet, so weisen die Übergangswahrscheinlichkeiten der Kreuzungszustände des Verbindungspunkts 40 alle den gleichen Wert auf. Dieser Wert beträgt Eins durch die Anzahl der an dem Verbindungspunkt 40 miteinander verbundenen Wegsegmente 41, 42, 43, 44, also 1/4.
Werden die Übergangswahrscheinlichkeiten in Abhängigkeit von der Zielposition 7 vorgegeben, so geht in das Modell 230 eine Wahrscheinlichkeit p für eine gerichtete Wahl des nächsten Wegsegments ein. Eine Wahrscheinlichkeit q für eine zufällige, ungerichtete Wahl des nächsten Wegsegments ist dann gegeben durch q = (1-p). Die Übergangswahrscheinlichkeiten umfassen zunächst alle einen Summanden, welcher der Wahrscheinlichkeit q dividiert durch die Anzahl der mit dem Verbindungspunkt 40 verbundenen Wegsegmente 41, 42, 43, 44, also q/4, entspricht. Dieser Summand repräsentiert eine ungerichtete Bewegung der Person 5 entlang der Wegsegmente 41, 42, 43, 44.
Für jeden Kreuzungszustand des Verbindungspunkt 40 wird die Wahrscheinlichkeit p für den gerichteten Übergang derart auf die Übergangswahrscheinlichkeiten des betreffenden Kreuzungszustands aufgeteilt, dass der den einzelnen Übergangswahrscheinlichkeiten zugeteilte Anteil proportional zu einer Gesamtzahl derjenigen Pfade ist, die von dem dem Kreuzungszustand zugeordneten Eintrittswegsegment auf das der Übergangswahrscheinlichkeit zugeordnete Wegsegment führen, und umgekehrt proportional zu der Gesamtzahl an Pfaden, die ausgehend von dem dem Kreuzungszustand zugeordneten Eintrittswegsegment über den Verbindungspunkt 40 führen.
Durch den Verbindungspunkt 40 führen ausgehend von dem ersten Wegsegment 41 als Eintrittswegsegment zwei erste Pfade 51 der Pfadmenge möglicher Pfade, die auf das dritte Wegsegment 43 führen, und ein zweiter Pfad 52, der auf das vierte Wegsegment 44 führt. Außerdem führen durch den Verbindungspunkt 40 ausgehend von dem zweiten Wegsegment 42 als Eintrittswegsegment drei dritte Pfade 53, die auf das dritte Wegsegment 43 führen, und zwei vierte Pfade 54, die auf das vierte Wegsegment 44 führen. Nachdem ausgehend von dem dritten Wegsegment 43 und ausgehend von dem vierten Wegsegment 44 keiner der Pfade 51, 52, 53, 54 der Pfadmenge über den Verbindungspunkt 40 führt, werden den dem dritten Kreuzungszustand und dem vierten Kreuzungszustand zugeordneten Übergangswahrscheinlichkeiten keine weiteren Summanden hinzugefügt.
Der Übergangswahrscheinlichkeit des ersten Kreuzungszustands, die einen Übergang von dem ersten Wegsegment 41 auf das dritte Wegsegment 43 repräsentiert, wird ein Anteil von 2/3*p der Wahrscheinlichkeit p und der Übergangswahrscheinlichkeit des ersten Kreuzungszustands, die einen Übergang von dem ersten Wegsegment 41 auf das vierte Wegsegment 44 repräsentiert, wird ein Anteil von 1/3*p der Wahrscheinlichkeit p als Summand hinzugefügt. Der Übergangswahrscheinlichkeit des zweiten Kreuzungszustands, die einen Übergang von dem zweiten Wegsegment 42 auf das dritte Wegsegment 43 repräsentiert, wird ein Anteil von 3/5*p der Wahrscheinlichkeit p und der Übergangswahrscheinlichkeit des zweiten Kreuzungszustands, die einen Übergang von dem zweiten Wegsegment 42 auf das vierte Wegsegment 44 repräsentiert, wird ein Anteil von 2/5*p der Wahrscheinlichkeit p als Summand hinzugefügt.
Die Übergangswahrscheinlichkeiten für die Kreuzungszustände der übrigen Kreuzungspunkte 3 des Überwachungsbereichs 1 werden, mit Ausnahme der Übergangswahrscheinlichkeiten für die Kreuzungszustände des die Anfangsposition 6 bildenden Kreuzungspunkts 3 und des die Zielposition 7 bildenden Kreuzungspunkts 3, analog zu der beschriebenen Berechnung der Übergangswahrscheinlichkeiten der Kreuzungszustände des in 4 dargestellten Verbindungspunkts 40 berechnet. Nachdem die alle Pfade an der Anfangsposition 6 beginnen und kein gerichteter Eintritt auf die Anfangsposition 6 erfolgt, werden alle Eintrittswegsegmente der Kreuzungszustände des die Anfangsposition 6 bildenden Kreuzungspunkts 3 als Eintrittswegsegmente für alle Pfade der Pfadmenge behandelt.
Für den die Zielposition 7 bildenden Kreuzungspunkt 3 umfasst das Modell 230 einen Verweilparameter, welcher eine Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass die Person während einem der Zeitschritte des Modells 230 an der Zielposition 7 verweilt. Insofern parametrisiert der Verweilparameter eine Aufenthaltsdauer der Person 5 an der Zielposition 7. Die Übergangswahrscheinlichkeiten all derjenigen Kreuzungszustände des die Zielposition 7 umfassenden Kreuzungspunkts 3, deren Eintrittswegsegmente in einem der möglichen Pfade enthalten sind, werden mittels des Verweilparameters reduziert, um das Verweilen der Person 5 an der Zielposition 7 zu berücksichtigen.
5 zeigt ein Verfahren 100 zur Absicherung des Überwachungsbereichs 1. Das Verfahren 100 umfasst ein Unterteilen 101 des Sicherheitsbereichs 1 in die Segmente 2. Außerdem umfasst das Verfahren 100 ein Erfassen 105 des Eintretens der Person 5 in den Überwachungsbereich 1, ein Erfassen 107 einer Anwesenheit der Person 5 in den durch die Sensoren 20, 22, 24 überwachten Segmenten 2 des Überwachungsbereichs 1, ein Berechnen 110 der Aufenthaltswahrscheinlichkeit 231 der Person 5 in den abgesicherten Segmenten 2 des Überwachungsbereichs 1, sowie ein Anpassen 120 der die überwachten Segmente 2 jeweils betreffenden Sicherheitsmaßnahmen.
Das Berechnen 110 der Aufenthaltswahrscheinlichkeit 231 umfasst ein Berechnen 112 der Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den Segmenten 2 des Überwachungsbereichs 1, wobei für das Berechnen 112 der Übergangswahrscheinlichkeiten zunächst ein Berechnen 114 des kürzesten Pfades 31 von der Anfangsposition 6 zu der Zielposition 7, sowie ein Bestimmen 116 der Pfadmenge möglicher Pfade 31, 32 von der Anfangsposition 6 zu der Zielposition 7 erfolgt. Das Anpassen 120 der Sicherheitsmaßnahme umfasst ein Vergleichen 122 der Aufenthaltswahrscheinlichkeit 231 der Person 5 in den durch die Sicherheitsmaßnahme abgesicherten Segmenten 2 des Überwachungsbereichs 1 mit einem vorgegebenen Schwellenwert, sowie ein Verringern 124 der Sicherheitsmaßnahme, wenn die Aufenthaltswahrscheinlichkeit 231 den vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Außerdem umfasst das Anpassen 120 der Sicherheitsmaßnahme ein Beibehalten 125 der Sicherheitsmaßnahme, falls die Aufenthaltswahrscheinlichkeit 231 den vorgegebenen Schwellenwert nicht unterschreitet. Das Anpassen 120 der Sicherheitsmaßnahme umfasst weiterhin ein Ausgeben 130 des Kontrollsignals 221 an die Steuerung 210.
Bezugszeichenliste

1: Überwachungsbereich
2: Segment
3: Kreuzungspunkt
4: Wegsegment
5: Person
6: Anfangsposition
7: Zielposition
8: Trennelement
9: abgesichertes Segment
10: Gerät
12: Fahrzeug
20: erster Sensor
22: zweiter Sensor
24: dritter Sensor
30: Pfad
31: kürzester Pfad
32: erster weiterer Pfad
33: zweiter weiterer Pfad
40: Verbindungspunkt
41: erstes Wegsegment
42: zweites Wegsegment
43: drittes Wegsegment
44: viertes Wegsegment
51: erste Pfade
52: zweite Pfade
53: dritte Pfade
54: vierte Pfade
60: Gang
61: Kreuzung
100: Verfahren
101: Unterteilen
105: Erfassen eines Eintretens
107: Erfassen von Sensordaten
110: Berechnen einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit
112: Berechnen von Übergangswahrscheinlichkeiten
114: Berechnen eines kürzesten Pfades
116: Bestimmen einer Pfadmenge
120: Anpassen
122: Vergleichen
124: Verringern
125: Beibehalten
130: Ausgeben
200: Steuerungssystem
201: erste Sensordaten
202: zweite Sensordaten
203: dritte Sensordaten
210: Steuerung
212: Steuerinformationen
214: Aufgabeninformationen
220: Risikokontrolleinrichtung
221: Kontrollsignal
222: Zielinformationen
223: Aufenthaltsinformationen
224: Anwesenheitsinformationen
230: Modell
231: Aufenthaltswahrscheinlichkeit
232: Pfadinformation

Claims

Verfahren (100) zur Absicherung eines Überwachungsbereichs (1), umfassend die folgenden Schritte: - Unterteilen (101) des Überwachungsbereichs (1) in mehrere Segmente (2), - Erfassen (105) eines Eintretens einer Person (5) in den Überwachungsbereich (1), - Berechnen (110) einer zeitabhängigen Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) der Person (5) in einem abgesicherten Segment (2) der mehreren Segmente (2) des Überwachungsbereichs (1), - Anpassen (120) einer das abgesicherte Segment (2) betreffenden Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) der Person (5) in dem abgesicherten Segment (2).
Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei der Überwachungsbereich (1) von einem Fahrzeug (12) befahren wird, wobei die Sicherheitsmaßnahme ein Absichern einer Bewegung des Fahrzeugs (12), vorzugsweise eine Langsamfahrt des Fahrzeugs (12), innerhalb des abgesicherten Segments (2) umfasst.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufenthaltswahrscheinlichkeit (200) der Person (5) in dem abgesicherten Segment (2) des Überwachungsbereichs (1) mittels eines stochastischen Modells (230) berechnet wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anpassen (120) der das abgesicherte Segment (2) betreffenden Sicherheitsmaßnahme ein Verringern, vorzugsweise ein Aufheben, der Sicherheitsmaßnahme umfasst, wenn die Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (100) ein Erfassen (107) von Sensordaten (201, 202, 203) von einem Sensor (20, 22, 24) umfasst, wobei die Sensordaten (201, 202, 203) eine Anwesenheit der Person (5) in einem durch den Sensor (20, 22, 24) überwachten Segment (2) des Überwachungsbereichs (1) repräsentieren, wobei die Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) der Person (5) in dem überwachten Segment (2) auf Grundlage der Sensordaten (201, 202, 203) angepasst wird, insbesondere auf eins gesetzt wird, wenn die Anwesenheit der Person (5) in dem überwachten Segment (2) festgestellt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei der Sensor (20, 22, 24) an einem durch den Überwachungsbereich (1) bewegbaren Gerät (12) angeordnet ist, wobei das durch den Sensor (20, 22, 24) überwachte Segment (2) zeitabhängig durch ein innerhalb eines Erfassungsbereichs des Sensors (20, 22, 24) angeordnetes Segment (2) gebildet wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Überwachungsbereich (1) Kreuzungspunkte (3) und Wegsegmente (4), entlang derer sich die Person (5) zwischen den Kreuzungspunkten (3) bewegen kann, umfasst, wobei das Berechnen (110) der Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) ein Berechnen (112) von Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den an den Kreuzungspunkten (3) jeweils miteinander verbundenen Wegsegmenten (4) umfasst.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) in Abhängigkeit von einer durch die Person (5) angestrebten Zielposition (7) berechnet wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 8, wobei die Zielposition (7) durch eine von der Person (5) in dem Überwachungsbereich (1) auszuführende Aufgabe vorgegeben wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 7 und 8 oder nach Anspruch 7 und 9, wobei das Berechnen (110) der Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) ein Berechnen (114) eines kürzesten Pfads (31) entlang der Wegsegmente (4) von einer Anfangsposition (6) zu der Zielposition (7) umfasst, wobei bei dem Berechnen (110) der Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) eine Pfadmenge möglicher Pfade (31, 32) herangezogen wird, wobei die Pfadmenge neben dem kürzesten Pfad (31) eine Anzahl zusätzlicher Pfade (32) zwischen der Anfangsposition (6) und der Zielposition (7) umfasst, wobei die Anzahl zusätzlicher Pfade (32) einen weiteren Pfad (32, 33) umfasst, wenn eine Weglänge des weiteren Pfads (32, 33) eine durch den kürzesten Pfad (31) vorgegebene minimale Weglänge höchstens um eine vorgegebene Obergrenze überschreitet.
Verfahren (100) nach Anspruch 10, wobei an den Kreuzungspunkten (3) die Übergangswahrscheinlichkeit von einem ersten Wegsegment (4, 41) auf ein zweites Wegsegment (4, 42) in Abhängigkeit von einer Gesamtzahl der in der Pfadmenge enthaltenen Pfade (30), die von dem ersten Wegsegment (4) auf das zweite Wegsegment (4) führen, berechnet wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 11, wobei die Übergangswahrscheinlichkeit von dem ersten Wegsegment (4, 41) auf das zweite Wegsegment (4, 42) an einem das erste und das zweite Wegsegment (4, 41, 42) als ein Verbindungspunkt (40) verbindenden Kreuzungspunkt (3) einen Summanden umfasst, der durch eine vorgegebene Wahrscheinlichkeit für eine gerichtete Wahl eines nächsten Wegsegments (4) multipliziert mit der Gesamtzahl der Pfade (30), die an dem Verbindungspunkt (30) von dem ersten Wegsegment (4, 41) auf das zweite Wegsegment (4, 42) führen, und dividiert durch eine Gesamtzahl von Pfaden (30), die ausgehend von dem ersten Wegsegment (4, 41) über den Verbindungspunkt (40) führen, gebildet wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 12, wobei die Übergangswahrscheinlichkeit von dem ersten Wegsegment (4, 41) auf das zweite Wegsegment (4, 42) an dem Verbindungspunkt (40) einen weiteren Summanden umfasst, welcher durch eine vorgegebene Wahrscheinlichkeit für eine zufällige Wahl des nächsten Wegsegments (4) geteilt durch eine Gesamtzahl von mit dem Verbindungspunkt (40) verbundenen Wegsegmenten (4) gegeben ist.
Steuerungssystem (200) zur Absicherung eines Überwachungsbereichs (1), wobei der Überwachungsbereich (1) in mehrere Segmente (2) unterteilt ist, wobei das Steuerungssystem (200) dazu ausgebildet ist, eine den Überwachungsbereich (1) betreffende Sicherheitsmaßnahme auszuführen, wobei das Steuerungssystem (200) einen Sensor (20) und eine Risikokontrolleinrichtung (220) umfasst, wobei der Sensor (20) dazu ausgebildet ist, ein Eintreten einer Person (5) in den Überwachungsbereich (1) zu erfassen, wobei die Risikokontrolleinrichtung (220) dazu ausgebildet ist, eine zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) der Person (5) in einem abgesicherten Segment (2) der mehreren Segmente (2) des Überwachungsbereichs (1) zu berechnen, wobei die Risikokontrolleinrichtung (220) dazu ausgebildet ist, eine das abgesicherte Segment (2) betreffende Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der Aufenthaltswahrscheinlichkeit (231) der Person (5) in dem abgesicherten Segment (2) anzupassen.