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Die Erfindung betrifft einen Datenträger oder ein Datenträgersignal mit reduzierten Kartendaten, ein Verfahren zum automatisierten Steuern eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Generieren eines Datenträgers oder eines Datenträgersignals.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem Steuergerät sowie ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln.
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Um ein Fahrzeug von einem Ort zu einem anderen zu navigieren, sind digitale Karten heutzutage unerlässlich. Ein Positionssensor erkennt hierfür typischerweise die aktuelle Position des Fahrzeugs innerhalb der Karte und ein Navigationssystem bestimmt anhand der aktuellen Position des Fahrzeugs den kürzesten Weg zu einem Zielort.
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Für das autonome bzw. teilautonome Fahren sind digitale Karten zudem wichtig, um Entscheidungen über Fahrmanöver zu treffen. Es werden typischerweise hochaufgelöste digitale Karten verwendet, die eine Vielzahl an Informationen beinhalten, beispielsweise die Straßenbeschaffenheit und nahegelegene markante Merkmale.
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Um diese hochaufgelösten Kartendaten zu generieren, sind allerdings meistens eine Vielzahl an Fahrten auf einem entsprechenden Kartenabschnitt und eine hochaufgelöste Diagnostik notwendig. Dadurch sind die hochaufgelösten Kartendaten sehr teuer. Durch die Größe der Kartendaten ist es außerdem sehr aufwendig, neue Kartendaten an entsprechende Nutzer zu verteilen.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beseitigen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Datenträger oder ein Datenträgersignal mit reduzierten Kartendaten, die ein Netz von Straßen mit mindestens einer Fahrspur enthalten. Die Straßen werden in den Kartendaten durch Straßenabschnitte repräsentiert, wobei jeder Straßenabschnitt zumindest durch die Lage genau einer Fahrspurmarkierung bestimmt ist.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass es ausreichend ist, Kartendaten bereitzustellen, die nur eine minimale Darstellung des Netzes von Straßen umfassen. Das Netz von Straßen ist in Straßenabschnitte unterteilt, die wiederum durch die Koordinaten der Fahrspurmarkierung bestimmt sind. Dadurch, dass die Kartendaten nur die essenziell notwendigen Informationen umfassen, werden Kartendaten bereitgestellt, die nur eine geringe Datengröße aufweisen und sehr einfach generiert werden können. Diese Kartendaten sind daher sehr kostengünstig.
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Beispielsweise können die Kartendaten aus einem Satellitenbild und/oder Bewegungsdaten von Fahrzeugen generiert werden.
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Unter einer Straße wird erfindungsgemäß der Bereich verstanden, in dem Fahrzeuge in dieselbe Richtung fahren. Außerdem wird unter einer Fahrspur ein gekennzeichneter Teil der Straße verstanden, den ein Fahrzeug für sich benötigt. Dementsprechend kann eine Straße mehrere Fahrspuren aufweisen.
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Unter einem Straßenabschnitt wird im Rahmen dieser Erfindung ein zusammenhängender Abschnitt einer Straße verstanden, der die gleiche Anzahl an Fahrspuren und gegebenenfalls die gleichen weiteren Parameter aufweist.
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Die Kartendaten beinhalten ausschließlich Straßen, auf denen ein Fahrzeug fahren kann, sodass die Kartendaten zumindest eine Straßenkarte repräsentieren.
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Die Fahrspurmarkierung ist insbesondere eine Straßenbegrenzungsmarkierung, wie etwa die Straßenbegrenzungsmarkierung am Rand der Straße. Auf diese Weise ist die Fahrspurmarkierung gleichzeitig, zumindest einseitig, eine Begrenzung des befahrbaren Bereichs für das Fahrzeug.
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Die Straßenbegrenzungsmarkierung kann eine durchgezogene Linie auf der Straße sein. Die durchgezogenen Linien sind besonders gut zu erkennen, sodass das Generieren der Kartendaten vereinfacht wird.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Straßenabschnitt zusätzlich durch wenigstens einen Parameter bestimmt. Somit werden zusätzliche Informationen zu dem Straßenabschnitt bereitgestellt.
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Der Parameter ist beispielsweise die Anzahl an Fahrspuren, die maximal zulässige Geschwindigkeit auf diesem Straßenabschnitt, weitere Verkehrsanweisungen und/oder die Länge des Straßenabschnittes.
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Die Länge des Straßenabschnittes kann durch die Haversine-Formel bestimmt werden, also durch die Distanz zwischen zwei Punkten auf einem Großkreis. Ein Großkreis ist dabei ein Kreis um die Erdoberfläche, dessen Mittelpunkt mit dem Erdmittelpunkt übereinstimmt. Auf diese Weise wird die Länge des Straßenabschnittes sehr genau bestimmt.
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Der Straßenabschnitt ist zum Beispiel dadurch charakterisiert, dass sich der Parameter bzw. die Parameter in dem Straßenabschnitt unverändert bleiben.
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Beispielsweise ist die Anzahl an Fahrspuren und/oder die maximal erlaubte Geschwindigkeit in dem Straßenabschnitt unverändert. Somit können viele Informationen der Straße mit einem Minimum an Kartendaten charakterisiert werden.
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Ebenso können die reduzierten Kartendaten eine Verknüpfungsgröße aufweisen, die die Übergänge zwischen zwei oder mehr Straßenabschnitten charakterisiert, insbesondere wobei die Verknüpfungsgröße eine Zuweisung aneinandergrenzender Straßenabschnitte und/oder Fahrspuren umfasst. Auf diese Weise sind die Kartendaten aneinander angrenzender Straßenabschnitte miteinander verbunden.
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Um die Lage der Fahrspurmarkierung mit möglichst wenig Speicherplatz zu beschreiben, kann jeder Straßenabschnitt durch einen Polygonzug beschrieben sein. Dabei repräsentiert der Polygonzug den Verlauf der Fahrspurmarkierung, insbesondere der Straßenbegrenzungsmarkierung.
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Es ist denkbar, dass die Anzahl an Knotenpunkten des Polygonzugs pro Längeneinheit je nach Krümmung der Fahrbahnmarkierung unterschiedlich ist.
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Beispielsweise hat der Polygonzug also in einer Kurve viele Knotenpunkte, um den Verlauf der Kurve genau zu beschreiben, und in einem geraden Abschnitt nur sehr wenige Knotenpunkte. Auf diese Weise wird eine minimale Repräsentation der Straße ermöglicht, die dennoch sehr genau ist.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum automatisierten Steuern eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, das auf einer Fahrspur eines Straßenabschnittes fährt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Erhalten von reduzierten Kartendaten durch das Steuergerät,
- - Empfangen von Positionsdaten durch das Steuergerät, wobei die Positionsdaten durch den Positionssensor bestimmt werden, und
- - Bestimmen der Fahrspur, auf der sich das Fahrzeug befindet, auf Grundlage der reduzierten Kartendaten anhand der Positionsdaten und/oder anhand von Sensordaten durch das Steuergerät.
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Auf diese Weise kann ein Fahrzeug anhand der reduzierten Kartendaten automatisiert gesteuert werden. Insbesondere ist es sehr einfach die Kartendaten des Fahrzeugs zu erneuern, da diese nur eine sehr geringe Datengröße aufweisen.
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Die reduzierten Kartendaten werden insbesondere durch einen erfindungsgemäßen Datenträger oder ein erfindungsgemäßes Datenträgersignal bereitgestellt. Hinsichtlich der Merkmale und Vorteile des Datenträgers oder des Datenträgersignals wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Der Positionssensor kann ein Empfänger für globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) sein. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung der aktuellen Position des Fahrzeugs.
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Ebenso kann das Steuergerät die reduzierten Kartendaten von einem Server erhalten und hierfür eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, beispielsweise eine WLAN-, Bluetooth- und/oder Mobilfunk-Schnittstelle. Die reduzierten Kartendaten werden dann auf dem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert. Dies ermöglicht eine einfache Aktualisierung der Kartendaten des Fahrzeugs.
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Um die aktuelle Position des Fahrzeugs in das Koordinatensystem der reduzierten Kartendaten zu überführen, kann die Bestimmung der aktuellen Position des Fahrzeugs in den reduzierten Kartendaten anhand der Querprojektion der Position des Fahrzeugs auf die Fahrspurmarkierung erfolgen.
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Die Querprojektion erfolgt dabei vor allem in Querrichtung zum Fahrzeug und stellt den kürzesten Abstand zwischen den Kartendaten und den aktuellem Positionsdaten des Fahrzeugs dar.
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Beispielsweise ist die Querprojektion eine Orthogonalprojektion bzw. Lotprojektion der aktuellen Positionsdaten auf den Polygonzug der Kartendaten. Dabei wird das Fahrzeug als punktförmig angenommen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren zum automatisierten Steuern eines Fahrzeugs die folgenden weiteren Schritte:
- - Erhalten eines Zielortes für das Fahrzeug durch das Steuergerät, und
- - Ermitteln der Straßenabschnitte eines möglichen Wegs, insbesondere des kürzesten Wegs, zwischen der aktuellen Position in den reduzierten Kartendaten und dem Zielort.
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Auf diese Weise kann das Fahrzeug mittels der reduzierten Kartendaten zu dem Zielort navigiert werden.
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Um eine schnelle Bestimmung des kürzesten Weges zu ermöglichen, können die Straßenabschnitte in Graphen angeordnet und der kürzeste Weg innerhalb des Graphen anhand des Algorithmus von Dijkstra bestimmt werden.
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Beispielsweise werden verbotene Fahrspuren und/oder Fahrspurwechsel anhand der ermittelten Straßenabschnitte bestimmt.
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Jeder Fahrspur kann ein Kostenwert durch das Steuergerät zugewiesen werden, insbesondere wobei der Kostenwert eine bevorzugte Fahrspur ausweist. Somit können die Kartendaten verwendet werden, um Entscheidungen für Fahrmanöver zu treffen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Kostenwert die Anzahl an notwendigen Fahrspurwechsel in dem Straßenabschnitt und/oder im nächsten Straßenabschnitt. Auf diese Weise können mittel- und langfristige Entscheidungen über Fahrmanöver durch das Steuergerät getroffen werden.
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Im Allgemeinen ist es auch denkbar, dass das Steuergerät alle Straßenabschnitte bis zur nächsten Abzweigung berücksichtigt.
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Es kann ein weiterer Sensor vorgesehen sein, der Fahrspurmarkierungen und/oder Verkehrszeichen erfasst und entsprechende Sensordaten an das Steuergerät übermittelt. Auf diese Weise kann das Fahrzeug durch innerhalb des Fahrzeugs angeordnete Sensoren autonom gesteuert werden und die Kartendaten unterstützen die Bestimmung des nächsten Fahrmanövers des Fahrzeugs.
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Beispielsweise ist der weitere Sensor eine Kamera, die die Fahrspurmarkierungen und/oder Verkehrszeichen optisch erfasst.
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Ferner wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Generieren eines Datenträgers oder eines Datenträgersignals mit reduzierten Kartendaten mittels eines Fahrzeugs, das ein Steuergerät, einen Positionssensor und zumindest einen weiteren Sensor aufweist, insbesondere einen optischen Sensor. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Erhalten der Positionsdaten durch das Steuergerät, wobei die Positionsdaten durch den Positionssensor bereitgestellt werden,
- - Erhalten von Sensordaten durch das Steuergerät, wobei die Sensordaten durch den weiteren Sensor bereitgestellt werden,
- - Erkennen von zumindest einer Fahrspurmarkierung in den Sensordaten,
- - Bestimmen der absoluten Position der Fahrspurmarkierung durch das Steuergerät, und
- - Erstellen eines Straßenabschnittes der reduzierten Kartendaten anhand der absoluten Position der Fahrspurmarkierung.
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Auf diese Weise können die reduzierten Kartendaten anhand der Fahrt des Fahrzeugs generiert werden, sodass eine einfache und dadurch kostengünstige Bereitstellung der Kartendaten ermöglicht wird.
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Das Verfahren ist insbesondere dazu ausgebildet, reduzierte Kartendaten für einen vorhergehend beschriebenen Datenträger oder ein vorhergehend beschriebenes Datenträgersignal bereitzustellen. Hinsichtlich der Merkmale und Vorteile des Datenträgers oder des Datenträgersignals wird auf die vorhergehenden Erläuterungen verwiesen.
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Beispielsweise werden die Fahrspurmarkierungen als Polygonzug, Polynom und/oder Polynomzug, also als Spline, gespeichert. Dies ermöglicht eine effiziente Verarbeitung der Fahrspurmarkierungen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung erkennt das Steuergerät Straßenabschnitte, beispielweise durch das Erkennen von Verkehrszeichen und/oder Abzweigungen der Straße. Auf diese Weise wird das Netz von Straßen einfach in Straßenabschnitte segmentiert.
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Es ist denkbar, dass der optische Sensor auch Verkehrszeicheninformationen bereitstellt, also Verkehrszeichen erkennt und deren Anweisungen durch ein Signal an das Steuergerät übergibt.
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Um eine schnelle und effiziente Aktualisierung der Kartendaten zu ermöglichen, kann das Steuergerät die reduzierten Kartendaten, insbesondere die Straßenabschnitte der reduzierten Kartendaten, mit weiteren Kartendaten vergleichen und Unterschiede bestimmen.
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Beispielsweise werden die Unterschiede dazu benutzt, um zentrale Kartendaten, zum Beispiel auf einem Server im Internet hinterlegte Kartendaten, zu erneuern.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung übermittelt das Steuergerät die Kartendaten an einen Server. Dadurch können die Kartendaten zentral verwaltet werden und einfach an eine Vielzahl an Fahrzeugen verteilt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Steuergerät für ein Fahrzeug zum Steuern des Fahrzeugs und/oder zum Generieren von Kartendaten gelöst, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, eines der oder beide erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale wird auf die obigen Erläuterungen bezüglich der erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, die gleichermaßen für das Steuergerät gelten.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät und wenigstens einem Positionssensor zur Erfassung der aktuellen Position des Fahrzeugs. Es ergeben sich die bereits bezüglich des Steuergeräts ausgeführten Vorteile und Merkmale, die gleichermaßen für das Fahrzeug gelten.
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Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln gelöst, um die Schritte eines der oder beider erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, insbesondere einer Recheneinheit eines erfindungsgemäßen Steuergeräts. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale wird auf die obigen Erläuterungen bezüglich der erfindungsgemäßen Verfahren und des erfindungsgemäßen Steuergeräts verwiesen, die gleichermaßen für das Computerprogramm gelten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine schematische Draufsicht einer Straße, auf der sich ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät befindet,
- - 2 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Datenträgers mit Kartendaten,
- - 3 ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Datenträgers aus 2 zur Veranschaulichung einer Verknüpfungsgröße,
- - 4 ein schematisches Blockschaltbild der Kartendaten aus 2 mit zugewiesen Kostenwerten,
- - 5 eine Detaildarstellung des Details A aus 4, und
- - 6 ein schematisches Blockschaltbild des Algorithmus zur Routenplanung.
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Die 1 zeigt eine Draufsicht eines Teils eines Netzes 10 von Straßen 14, 16 mit einem Fahrzeug 12, das sich in der 1 von links nach rechts bewegt. Die Bewegung des Fahrzeugs 12 ist durch einen Pfeil dargestellt.
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Das Netz 10 hat zumindest eine erste Straße 14 und eine zweite Straße 16, wobei die erste Straße 14 in drei Straßenabschnitte 18 und die zweite Straße 16 in zwei Straßenabschnitte unterteilt ist.
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Die erste Straße 14 ist eine mehrspurige Straße 14, die zwei Fahrspuren 20 aufweist, auf denen das Fahrzeug 12 in eine Richtung fahren kann. Die erste Straße 14 ist also beispielsweise eine Autobahn und/oder Kraftfahrstraße.
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Die zweite Straße 16 ist eine einspurige Straße 16, die eine Fahrspur 20 aufweist. Dementsprechend ist die zweite Straße 16 beispielsweise eine Autobahnauffahrt oder -abfahrt.
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Das in der 1 gezeigte Ende der zweiten Straße 16 grenzt seitlich an die erste Straße 14 an, sodass die erste Straße 14 und die zweite Straße 16 im mittleren Straßenabschnitt 18 miteinander verbunden sind und insgesamt drei Fahrspuren 20 aufweisen.
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In der 1 ist jede Fahrspur 20 seitlich durch Fahrspurmarkierungen 22 und jede Straße 14, 16 seitlich durch Straßenbegrenzungsmarkierungen 24 begrenzt.
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Die Fahrspurmarkierungen 22 begrenzen also die Fahrspur 20 auf der sich das Fahrzeug 12 längs der Fahrspur 20 bewegen kann und die Straßenbegrenzungsmarkierungen 24 entsprechend die Straßen 14, 16.
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Das Fahrzeug 12 umfasst einen Positionssensor 26, ein Steuergerät 28 und einen weiteren Sensor 30.
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Das Fahrzeug 12 ist zum Beispiel ein Kraftfahrzeug für den Straßenverkehr, wie ein Lkw oder ein Pkw.
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Der Positionssensor 26 bestimmt Positionsdaten G des Fahrzeugs 12 und übergibt diese an das Steuergerät 28.
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Beispielsweise ist der Positionssensor 26 ein Empfänger für GNSS und stellt ein oder mehrere Positionssignale der GNSS als Positionsdaten G bereit.
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Der weitere Sensor 30 stellt Sensordaten S bereit und übergibt diese an das Steuergerät 28.
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In der Ausführungsform der 1 ist der weitere Sensor 30 ein optischer Sensor 32, also beispielsweise eine Kamera, und dazu ausgebildet, Bilddaten B der Fahrzeugumgebung bereitzustellen und an das Steuergerät 28 zu übergeben.
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Insbesondere umfassen die Bilddaten B die Straßen 14, 16 mit den Straßenbegrenzungsmarkierungen 24 und/oder die Fahrspuren 20 mit den Fahrspurmarkierungen 22.
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Das Steuergerät 28 weist einen Datenträger 34 und ein Kartendatengenerierungsmodul 36 auf.
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Der Datenträger 34 hat, wie in dem Blockschaltbild der 2 zu sehen ist, reduzierte Kartendaten 38, die das Netz 10 von Straßen 14, 16 der 1 repräsentieren.
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In der 2 ist zu sehen, dass in den reduzierten Kartendaten 38 die aneinander angrenzenden Straßenabschnitte 18 der Straßen 14, 16 zu einem Straßenabschnitt 18 zusammengefasst sind und dass die reduzierten Kartendaten 38 sonst die gleiche Anzahl an Straßenabschnitten 18 aufweisen wie das Netz 10 der 1.
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Jeder Straßenabschnitt 18 der reduzierten Kartendaten 38 hat Lageinformationen L und zumindest einen Parameter P. Die Verknüpfung benachbarter Straßenabschnitte 18 ist durch eine Verknüpfungsgröße V beschrieben.
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In den Lageinformationen L ist die Lage genau einer Fahrspurmarkierung 22 abg espeich ert.
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Beispielsweise ist die Lage der in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 linken Straßenbegrenzungsmarkierung 24 in den Lageinformationen L hinterlegt.
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Genauer gesagt sind die Koordinaten einzelner Knotenpunkte 40 (siehe 1) entlang der Fahrspurmarkierung 22 des jeweiligen Straßenabschnitts 18 in den Lageinformationen L der reduzierten Kartendaten 38 hinterlegt.
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Dabei ist der Abstand zwischen den Knotenpunkten 40 abhängig von der Krümmung der Fahrspurmarkierung 22.
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Anders ausgedrückt ist die Anzahl an Knotenpunkten 40 je Längeneinheit abhängig von der Krümmung der Fahrspurmarkierung 22.
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Dies ist in 1 beispielhaft gezeigt. Die erste Straße 14 verläuft im Wesentlichen gerade, sodass insgesamt nur sechs Knotenpunkte 40 für die Straßenbegrenzungsmarkierung 24 der gesamten ersten Straße 14 verwendet werden.
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Der auf der rechten Seite der 1 angeordnete Straßenabschnitt 18 der zweiten Straße 16 ist hingegen kurvig, sodass für diesen Straßenabschnitt 18 insgesamt sieben Knotenpunkte 40 verwendet werden.
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Die Fahrspurmarkierung 22 wird in den reduzierten Kartendaten 38 dann als Polygonzug zusammengesetzt, d. h. die einzelnen Knotenpunkte 40 werden durch Geraden verbunden.
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Im Allgemeinen ist es natürlich denkbar, dass die Knotenpunkte 40 Stützstellen für Polynome oder Polynomzüge, sogenannte Splines, darstellen.
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Die reduzierten Kartendaten 38 weisen also, wie in 2 dargestellt, die Knotenpunkte 40 für jeden Straßenabschnitt 18 auf.
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Der Parameter P umfasst zusätzliche Informationen zu dem jeweiligen Straßenabschnitt 18.
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In der Ausführungsform der 2 weist der Parameter P die Anzahl an Fahrspuren des jeweiligen Straßenabschnitts 18 auf, die maximal zulässige Geschwindigkeit des Straßenabschnitts 18, weitere Verkehrsanweisungen des Straßenabschnittes 18, wie Informationen zu Überholverboten und Steigungs- bzw. Gefälleinformationen, und/oder die Länge des Straßenabschnittes 18.
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Dabei ist die Länge des Straßenabschnittes 18 beispielsweise mit der Haversine-Formel bestimmt.
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Die Verknüpfungsgröße V charakterisiert die Übergänge zwischen aneinander angrenzenden Straßenabschnitten 18.
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Dies ist beispielhaft in dem Blockschaltbild der 3 gezeigt, in der exemplarisch die Fahrspuren 20 jedes Straßenabschnittes 18 dargestellt sind. Die Verknüpfungsgröße V beschreibt also, dass die erste Fahrspur 20 des ersten Straßenabschnittes 18 in die erste Fahrspur 18 des zweiten Straßenabschnittes 18, die zweite Fahrspur 20 des ersten Straßenabschnittes 18 in die zweite Fahrspur 20 des zweiten Straßenabschnittes 18, etc. übergeht. Dies ist in 3 durch einen Pfeil illustriert.
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Dabei ist die Verknüpfungsgröße V beispielsweise als eindeutige Funktion in den reduzierten Kartendaten 38 hinterlegt.
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Die reduzierten Kartendaten 38 enthalten somit in speicherplatzsparender Weise eine vollständige Beschreibung des Netzes 10.
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Das Kartendatengenerierungsmodul 36 des Steuergeräts 28 (siehe 1) ist dazu ausgebildet, die reduzierten Kartendaten 38 für einen Straßenabschnitt 18 zu generieren und diese als Datenträgersignal D an den Datenträger 34 zu übergeben.
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Genauer gesagt ist das Steuergerät 28 dazu ausgebildet, ein Verfahren zum Generieren des Datenträgers 34 oder des Datenträgersignals D mit den reduzierten Kartendaten 38 durchzuführen. Dieses Verfahren wird im Folgenden anhand der 1 erläutert.
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Mit anderen Worten ausgedrückt weist das Steuergerät 28 ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln auf, um das Verfahren auszuführen.
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In einem ersten Schritt stellt der Positionssensor 26 die Positionsdaten G bereit und übergibt diese an das Steuergerät 28. Dies ist in 1 durch einen Pfeil dargestellt. Das Steuergerät 28 erhält also die Positionsdaten G des Positionssensor 26.
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Zusätzlich erhält das Steuergerät 28 die Sensordaten S des weiteren Sensors 30, also beispielsweise die Bilddaten B des optischen Sensors 32.
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Das Steuergerät 28 erkennt anschließend zumindest eine Fahrspurmarkierung 22 in den Sensordaten S.
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Hierfür kann das Steuergerät 28 ein künstliches neuronales Netz aufweisen, dass dazu trainiert ist, Fahrspurmarkierungen 22 und/oder Straßenbegrenzungsmarkierungen 24 in den Bilddaten B zu erkennen.
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Anschließend bestimmt das Steuergerät 28 die absolute Position der Fahrspurmarkierung 22 anhand der aktuellen Position des Fahrzeugs 12, also anhand der Positionsdaten G.
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Zu diesem Zweck kann jedem Pixel der Bilddaten B ein relativer Abstand zum Fahrzeug 12 zugeordnet sein, sodass die absolute Position der Fahrspurmarkierung 22 anhand der aktuellen Position des Fahrzeugs 12 und dem hinterlegten relativen Abstand berechnet werden kann.
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Das Steuergerät 28 speichert die absolute Lage der Fahrspurmarkierung 22 beispielsweise in einem flüchtigen Speicher zwischen und bestimmt aus den Sensordaten S den Parameter P, also die Anzahl an Fahrspuren 20, die maximale Geschwindigkeit und/oder andere Verkehrszeichen.
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Insbesondere erkennt das Steuergerät 28 falls sich ein Wert des Parameters P ändert und kann aus der zwischengespeicherten Lage der Fahrspurmarkierung 22 einen Straßenabschnitt 18 der Kartendaten 38 generieren.
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In einem nächsten Verfahrensschritt nähert das Steuergerät 28 die Lage der Fahrspurmarkierung 22 in dem Straßenabschnitt 18 durch einen Polygonzug, ein Polynom oder ein Polynomzug an. Das Steuergerät 28 bestimmt also die Knotenpunkte 40 entlang der Fahrspurmarkierung 22.
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Im Allgemeinen ist es natürlich denkbar, dass das Steuergerät 28 die Knotenpunkte 40 direkt bestimmt und/oder dass das Steuergerät 28 den Straßenabschnitt 18 ohne das Zwischenspeichern der absoluten Lage der Fahrspurmarkierung 22 generiert.
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Das Steuergerät 28 generiert also das Datenträgersignal D für den Straßenabschnitt 18, auf dem das Fahrzeug 12 gerade fährt.
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Das Datenträgersignal D wird anschließend in dem Datenträger 34 des Steuergeräts 28 abgespeichert und/oder mit bereits bestehenden reduzierten Kartendaten 38 für diesen Straßenabschnitt 18 verglichen.
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Das Steuergerät 28 vergleicht insbesondere die erzeugten reduzierten Kartendaten 38 mit den bereits bestehenden reduzierten Kartendaten 38 auf dem Datenträger 34 und bestimmt die Unterschiede in den beiden Kartendaten 38.
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Die Unterschiede werden anschließend beispielsweise an einen zentralen Server 46 (4), auf dem zentrale Kartendaten 38 hinterlegt sind, übermittelt.
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Außerdem ist das Steuergerät 28 dazu ausgebildet, das Fahrzeug 12 automatisiert zu steuern. Dies wird anhand der 4 bis 6 erläutert.
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Die 4 zeigt dabei wieder ein schematisches Blockschaltbild des Netzes 10 von Straßen 14, 16 mit dem Fahrzeug 12 der 1. Im Unterschied zu der vorhergehenden Ausführungsform ist in 4 ein Server 46 gezeigt, der den Datenträger 34 mit den reduzierten Kartendaten 38 aufweist.
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Außerdem ist in 5 zu sehen, die das Detail A der 4 zeigt, also das Fahrzeug 12, dass das Steuergerät 28 eine Kommunikationsschnittstelle 48, ein Ortungsmodul 50, ein Navigationsmodul 52 und ein Fahrassistenzsystem 54 hat.
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Für das folgende Beispiel der autonomen Steuerung des Fahrzeugs 12 durch das Steuergerät 28 wird angenommen, dass sich das Fahrzeug 12 zu Beginn in dem in 4 linken Straßenabschnitt 18 befindet, der somit der Start-Straßenabschnitt 42 ist. Das Fahrzeug 12 soll zu einem Zielort, dargestellt durch einen Ziel-Straßenabschnitt 44 gesteuert werden. Der Ziel-Straßenabschnitt 44 ist dabei mit der Straße 16 verbunden.
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Anschaulich ausgedrückt muss das Fahrzeug 12 also auf die in der 4 unterste Fahrspur 20 wechseln, um zu dem Ziel-Straßenabschnitt 44 zu fahren.
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Die genauen Schritte des Verfahrens werden im Folgenden anhand der 4 bis 6 erläutert.
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Zunächst erhält das Steuergerät 28 die reduzierten Kartendaten 38.
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In dem in 4 dargestellten Beispiel erhält die Kommunikationsschnittstelle 48 des Steuergeräts 28 das Datenträgersignal D, das die reduzierten Kartendaten 38 umfasst.
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Die Kommunikationsschnittstelle 48 stellt beispielsweise über eine WLAN-, Bluetooth- und/oder Mobilfunk-Schnittstelle eine drahtlose Verbindung zwischen Server 46 und Steuergerät 28 her.
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Das Datenträgersignal D wird anschließend an das Ortungsmodul 50 übergeben, das zusätzlich die Positionsdaten G von dem Positionssensor 26 erhält.
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Das Ortungsmodul 50 bestimmt die aktuelle Position des Fahrzeugs 12 innerhalb der Kartendaten 38.
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Hierfür bestimmt das Ortungsmodul 50 die Querprojektion des Fahrzeugs 12 bzw. des durch die Positionsdaten G bestimmen Ortes auf den durch die Kontenpunkte 40 des Straßenabschnitts 18 definierten Polygonzug.
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Das Ortungsmodul 50 bestimmt also eine Querprojektionsposition Q der aktuellen Position des Fahrzeugs 12 innerhalb der reduzierten Kartendaten 38 auf den nächstliegenden Polygonzug. Die Querprojektionsposition Q ist somit die Position des Fahrzeugs 12 im Netz 10.
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Weitere, detaillierte Daten, wie hochauflösende Karten, sind somit nicht nötig, um die Position des Fahrzeugs 12 im Netz 10 zu bestimmen.
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Außerdem bestimmt das Ortungsmodul 50 die aktuelle Fahrspur 20 des Fahrzeugs 12. Hierfür verwendet das Ortungsmodul 50 beispielsweise die Sensordaten S des weiteren Sensors 30.
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Beispielsweise bestimmt das Ortungsmodul 50 den Abstand zu der durch die Knotenpunkte 40 dargestellten Fahrspurmarkierung 22 anhand der Bilddaten B des optischen Sensors 32.
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Das Ortungsmodul 50 übergibt anschließend die Querprojektionsposition Q an das Navigationsmodul 52, das basierend auf der Querprojektionsposition Q den kürzesten Weg zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs 12 und dem Zielort bestimmt.
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Genauer gesagt bestimmt das Navigationsmodul 52 die Straßenabschnitte 18 des kürzesten Wegs zwischen dem Start-Straßenabschnitt 42 und dem Ziel-Straßenabschnitt 44.
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Dies ist beispielhaft in 6 dargestellt, die ein Blockschaltbild des Netzes 10 zeigt. Das Netz 10 von Straßen hat dabei insgesamt elf Straßenabschnitte 18.
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Wie in 6 dargestellt, ordnet das Navigationsmodul 52 die Straßenabschnitte 18 des Netzes 10 in einem Graphen an. Die einzelnen Straßenabschnitte 18 werden mittels Pfeilen verbunden, wobei jedem Pfeil der Abstand d zwischen den Mittelpunkten aneinander angrenzender Straßenabschnitte 18 zugewiesen wird.
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Um den kürzesten Weg in dem Graphen der 6 zu bestimmen, verwendet das Navigationsmodul 52 beispielsweise den Algorithmus von Dijkstra.
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In 6 ist der kürzeste Weg mit durchgezogenen Pfeilen dargestellt und mögliche andere Wege mit gestrichelten Pfeilen.
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Basierend auf dem kürzesten Weg wird, wie in 4 dargestellt, jeder Fahrspur 20 der zwischen dem Start-Straßenabschnitt 42 und dem Ziel-Straßenabschnitt 44 gelegenen Straßenabschnitte 18 ein Kostenwert K zugewiesen.
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Beispielsweise umfasst der Kostenwert K die innerhalb des Straßenabschnittes 18 notwendigen Spurwechsel.
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Für das in der 4 dargestellte Beispiel bestimmt das Navigationsmodul 52 den Kostenwert -1 für die Fahrspur 20 auf der sich das Fahrzeug 12 befindet, da ein Fahrspurwechsel auf die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 gesehene rechte Fahrspur 20 des Straßenabschnittes 18 nötig ist, um im darauffolgenden Straßenabschnitt 18 einen weiteren Fahrspurwechsel nach rechts vorzunehmen und auf die Straße 16 zu gelangen.
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Das Navigationsmodul 52 übergibt diesen Kostenwert K an das Fahrassistenzsystem 54 des Steuergeräts 28, das basierend auf den Sensordaten S und dem Kostenwert K der aktuellen Fahrspur 20 des Fahrzeugs 12 ein Fahrmanöver plant und entsprechende Steuersignale an die Steuereinrichtungen des Fahrzeugs 12 übermittelt.
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Der Kostenwert K kann auch die notwendigen Fahrspurwechsel auf der entsprechenden Straße 14, 16 umfassen, sodass auch die nachfolgenden Straßenabschnitte 18 berücksichtigt werden.
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Insbesondere ist der Kostenwert K abhängig von der Distanz zu dem Straßenabschnitt 18, in dem ein Fahrspurwechsel erfolgen muss, um auf dem kürzesten Weg zu bleiben.
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Im Allgemeinen ist es auch denkbar, dass das Navigationsmodul 52 verbotenen Fahrspuren ermittelt.
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Beispielsweise bestimmt das Navigationsmodul 52, dass sich das Fahrzeug 12 am Ende des mittleren Straßenabschnittes 18 nicht auf einer der beiden oberen Fahrspuren 20 der 4 befinden soll und erhöht den Kostenwert K für diese Fahrspuren 20.
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Das Fahrassistenzsystem 54 ist anschließend dazu ausgebildet, auf die Fahrspur 20 zu wechseln, die den geringsten Kostenwert K aufweist. Somit würde das Fahrassistenzsystem 54 einen Fahrspurwechsel vornehmen, falls sich das Fahrzeug 12 nicht auf der Fahrspur mit dem geringsten Kostenwert K befindet.
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Mittels der Sensordaten S erfasst das Fahrassistenzsystem 54 die benachbarten Fahrzeuge und Verkehrsanweisungen und führt den Fahrspurwechsel durch, falls dieses Fahrmanöver möglich ist.
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In den 1 und 5 sind Steuergeräte 28 für das Fahrzeug 12 gezeigt, die unterschiedliche Module aufweisen. Die Darstellung ist natürlich nur beispielhaft zu verstehen.
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Es ist daher denkbar, dass das Steuergerät 28 der 1 zusätzlich alle Module des Steuergeräts 28 der 5 aufweist und umgekehrt.
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Im Allgemeinen hat das Steuergerät 28 noch eine Vielzahl an weiteren Modulen und die Darstellungen der 1 und 5 sind daher nur Minimalrepräsentationen des Steuergeräts 28.
