DE102019130947A1

DE102019130947A1 - Verfahren zum Zuordnen einer Verkehrsampel zu einer entsprechenden Fahrspur

Info

Publication number: DE102019130947A1
Application number: DE102019130947.6A
Authority: DE
Inventors: Brouk Wedajo; Romain Demarets
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-05-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuordnen einer oder mehrerer Verkehrsampeln (10a, 10b, 10c, 10d) eines Verkehrsampelsystems (10) zu einer entsprechenden Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d) einer Straße (12), mit den Schritten: Erfassen der einen oder der mehreren Verkehrsampeln (10a, 10b, 10c, 10d) durch ein Erfassungssystem eines Fahrzeugs (14) und Bestimmen jedes Zustands (T, F); Bestimmen einer Fahrspuranordnung einer oder mehrerer Fahrspuren (12a, 12b, 12c, 12d) durch ein Rechensystem;Erfassen eines Fahrverhaltens eines oder mehrerer Fahrzeuge (14, 16) in einer entsprechenden Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d) durch das Erfassungssystem;Zuordnen einer jeweiligen Verkehrsampel (10a, 10b, 10c, 10d) zu einer entsprechenden Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d), wobei der bestimmte Zustand (T, F) der jeweiligen Verkehrsampel (10a, 10b, 10c, 10d) zusammen mit dem Fahrverhalten des einen oder der mehreren Fahrzeuge (14, 16) verarbeitet wird. Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrunterstützungssystem, das eine Einrichtung zum Ausführen der Schritte des Verfahrens aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, das das Fahrunterstützungssystem aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm mit Anweisungen, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Datenträgersignal, das das Computerprogramm überträgt. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein computerlesbares Medium mit Anweisungen, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuordnen einer oder mehrerer Verkehrsampeln eines Verkehrsampelsystems zu einer entsprechenden Fahrspur einer Straße.
Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrunterstützungssystem mit einer Einrichtung zum Ausführen der Schritte des Verfahrens.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, das das Fahrunterstützungssystem aufweist.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm mit Anweisungen, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Datenträgersignal, das das Computerprogramm überträgt.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein computerlesbares Medium mit Anweisungen, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen.
Eine Schlüsselkomponente eines autonomen Fahrzeugs ist das Erfassungssystem, das es dem Fahrzeug ermöglicht, seine Umgebung während der Fahrt wahrzunehmen und zu interpretieren. Menschen haben Systeme entwickelt, die einen Erfassungsvorgang erleichtern. Beispielsweise sind auf die Straße aufgemalte Linien, die Fahrspuren definieren, Verkehrsampeln für den Vorrang an Kreuzungen, Bremslichter und Fahrtrichtungsanzeiger alles Merkmale, die dazu geeignet sind, den Erfassungsvorgang zu erleichtern. Ein autonomes Fahrzeug kann diese Fahrhilfen verwenden, aber in vielen Fällen sind sie in der Lage, alternative Erfassungstechniken wie Radar oder LiDAR anstelle visueller Bilder zu verwenden. Zusätzlich zu diesen anderen Erfassungstechniken können autonome Fahrzeuge häufig herkömmliche Karten nutzen, um die Online-Erfassung zu vereinfachen. Unter Verwendung einer herkömmlichen Karte, die Stoppschilder, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Fahrspuren usw. enthält, kann ein autonomes Fahrzeug seine Anforderungen an die Onboard-Erfassung wesentlich vereinfachen, nämlich auf das Problem der Schätzung seiner Position in Bezug auf die Karte, was eine Lokalisierung betrifft, und den Umgang mit dynamischen Hindernissen, wie z.B. anderen Fahrzeugen, was eine Erfassung betrifft.
Verkehrsampeln sind eine große Herausforderung für autonome Fahrzeuge. Es sind Anstrengungen unternommen worden, um Verkehrsampelzustände über Funk zu übertragen, dies erfordert jedoch erhebliche Investitionen in Infrastruktur. Während autonome Fahrzeuge häufig aktive Sensoren wie Radar und LiDAR verwenden können, um ihre Umgebung zu erfassen, wird der Zustand von Verkehrssignalen visuell erfasst. Obwohl jede Aufgabe zur visuellen Bilderfassung aufgrund der unterschiedlichen Außenbedingungen eine Herausforderung darstellen kann, wurden Verkehrsampeln so konstruiert, dass sie gut sichtbar sind.
Entwicklungen in diese Richtung sind beispielhaft im Dokument US 8712104 B2 dargestellt. Das Dokument betrifft allgemein das Aufbauen von Karten von Verkehrsampeln. Insbesondere können diese Karten verwendet werden, um eine Echtzeiterfassung des Zustands von Verkehrssignalen auszuführen. Ein Aspekt des Dokuments stellt ein Verfahren zum Bestimmen dreidimensionaler Positionen von Verkehrssignalen bereit. Das Dokument offenbart das Empfangen mehrerer Bilder, wobei jedem Bild der mehreren Bilder geografische Orts- und Orientierungsinformation zugeordnet ist; Auswählen eines oder mehrerer Bilder aus den mehreren Bildern, die den geografischen Orten in der Nähe von Verkehrskreuzungen zugeordnet sind, durch einen Computer; Identifizieren von roten, gelben und grünen Objekten innerhalb des ausgewählten Bildes durch den Computer für jedes ausgewählte Bild; Identifizieren zugeordneter roter, gelber und grüner Objekte in zwei oder mehr der ausgewählten Bilder basierend auf der geografischen Orts- und Orientierungsinformation der zwei oder mehr ausgewählten Bilder; Bestimmen der dreidimensionalen Positionen von Verkehrssignalen basierend auf den identifizierten Zuordnungen zwischen den zwei oder mehr ausgewählten Bildern und der geografischen Orts- und Orientierungsinformation der zwei oder mehr ausgewählten Bilder; und Speichern der dreidimensionalen Positionen der Verkehrssignale in einem Speicher, auf den der Computer zugreifen kann.
Obwohl das Dokument ein Verfahren zum Erfassen des Zustands einer Verkehrsampel offenbart, hat sich gezeigt, dass Fahrzeuge Schwierigkeiten haben, eine Verkehrsampel einer Fahrspur zuzuordnen. Daher besteht die Aufgabe, die für ein autonom fahrendes Fahrzeug gelöst werden muss, nicht nur darin, den Zustand der Verkehrsampel zu erfassen, sondern auch zu identifizieren, ob der Zustand der Verkehrsampel ein Fahrzeug anweist, anzuhalten oder zu fahren.
Bisher erfolgte die Zuordnung einer Verkehrsampel zu einer entsprechenden Fahrspur manuell. Das hat mehrere Nachteile. Dies Methode ist vor allem langsam und kostenintensiv.
Darüber hinaus ist dies keine reaktive Methode. Dies bedeutet, dass Änderungen in der Verkehrsanordnung nicht automatisch in das Zuordnungssystem integriert werden. Schließlich ist dies ein umständlicher Prozess, der eine große Datenmenge erfordert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Zuordnen einer oder mehrerer Verkehrsampeln eines Verkehrsampelsystems zu einer entsprechenden Fahrspur einer Straße, ein Fahrunterstützungssystem, ein Fahrzeug, ein Computerprogramm, ein Datenträgersignal und ein computerlesbares Medium anzugeben, die eine zuverlässige Zuordnung einer Verkehrsampel zur entsprechenden Fahrspur ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Insbesondere ist durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zuordnen einer oder mehrerer Verkehrsampeln eines Verkehrsampelsystems zu einer entsprechenden Fahrspur einer Straße angegeben, mit den Schritten:

Erfassen der einen oder mehreren Verkehrsampeln durch ein Erfassungssystem eines Ego-Fahrzeugs und Bestimmen jedes Zustands;
Bestimmen einer Fahrspuranordnung einer oder mehrerer Fahrspuren durch ein Rechensystem;
Erfassen eines Fahrverhaltens eines oder mehrerer Fahrzeuge in einer jeweiligen Fahrspur durch das Erfassungssystem;
Zuordnen einer jeweiligen Verkehrsampel zu einer entsprechenden Fahrspur, wobei der bestimmte Zustand der jeweiligen Verkehrsampel zusammen mit dem Fahrverhalten des einen oder der mehreren Fahrzeuge verarbeitet wird.

Vorzugsweise wird der letzte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens im Ego-Fahrzeug ausgeführt.
Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein Fahrunterstützungssystem mit einer Einrichtung zum Ausführen der Schritte des Verfahrens angegeben. Das Fahrunterstützungssystem kann ein Fahrunterstützungssystem zum Unterstützen von autonomem oder halbautonomem Fahren jeweiliger autonomer oder halbautonomer Fahrzeuge oder ein Fahrerassistenzsystem zum Unterstützen eines Fahrers des Fahrzeugs in verschiedenen Fahrsituationen aufweisen.
Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein Fahrzeug angegeben, das das Fahrunterstützungssystem aufweist. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Ego-Fahrzeug eines Fahrers.
Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein Computerprogramm angegeben, das Anweisungen enthält, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen. Ein Computerprogramm ist eine Sammlung von Anweisungen zum Ausführen einer spezifischen Aufgabe, die zum Lösen einer bestimmten Klasse von Problemen konzipiert ist. Die Anweisungen eines Programms sind dafür designt, durch einen Computer ausgeführt zu werden, und es ist erforderlich, dass ein Computer Programme ausführen kann, damit er funktioniert.
Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein Datenträgersignal angegeben, das das Computerprogramm überträgt.
Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein computerlesbares Medium angegeben, das Anweisungen enthält, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen.
Grundidee der Erfindung ist es, die Tatsache zu nutzen, dass bei einem Umschalten einer Verkehrsampel in einen Zustand, der ein Durchfahren eines Fahrzeugs erlaubt, dieses Fahrzeug entlang seiner Fahrspur durchfahren wird, so dass die Verkehrsampel der entsprechenden Fahrspur zugeordnet wird. Dies bedeutet, dass das Zuordnen von Verkehrsampel und entsprechender Fahrspur automatisiert werden kann. Das erfasste Fahrzeug kann das Ego-Fahrzeug oder ein Fahrzeug eines Dritten sein. Es gibt keine Einschränkung auf Autos, Autos sind aber bevorzugt. Autos haben den Vorteil, dass sie genügend Platz für die Systemkomponenten haben, so dass die ausreichend präzisen Systemkomponenten gut untergebracht und mit ausreichend Energie versorgt werden können. Dies bedeutet, dass das Ego-Fahrzeug und/oder das Fahrzeug eines Dritten irgendeine Art von Fahrzeug sein können. Vorzugsweise ist es ein Auto. Beispielsweise ist es auch möglich, dass das Fahrzeug eines Dritten ein Fahrrad, ein Motorrad oder eine andere mobile Einheit ist. Es ist wichtig, dass das Fahrverhalten des Objekts, die benutzte Fahrspur des Objekts und der Zustand der Verkehrsampel bestimmt werden können. Vorzugsweise wird diese Information an eine Datenbank übertragen.
Das Erfassen der einen oder mehreren Verkehrsampeln durch das Erfassungssystem eines Ego-Fahrzeugs und das Bestimmen jedes Zustands bedeutet, dass angenommen wird, dass jede Verkehrsampel mindestens einen Sollzustand aufweist. Dies ist beispielsweise notwendig, um sicherzustellen, dass eine defekte Verkehrsampel, d.h. eine ausgeschaltete Verkehrsampel, dauerhaft als grüne Verkehrsampel angenommen wird.
Das Bestimmen der Fahrspuranordnung einer oder mehrerer Fahrspuren durch das Rechensystem bedeutet, dass die Anzahl der vorhandenen Fahrspuren bekannt sein sollte. Dies ist erforderlich, um eine falsche Zuordnung von Verkehrsampeln und Fahrspuren zu vermeiden. Unter einer Fahrspuranordnung sind die Anzahl der Fahrspuren sowie deren geometrische Anordnung oder sonstige besondere Merkmale zu verstehen.
Das Erfassen des Fahrverhaltens eines oder mehrerer Fahrzeuge auf der jeweiligen Fahrspur durch das Erfassungssystem ist erforderlich, um ein entsprechendes Durchfahren erfassen zu können. Wenn kein Fahrzeuge vorhanden ist oder deren Fahrverhalten nicht zur Verfügung steht, gibt es keine auszuwertende Datenbasis.
Schließlich wird das Zuordnen der jeweiligen Verkehrsampel zur entsprechenden Fahrspur ausgeführt. Dabei wird der bestimmte Zustand der jeweiligen Verkehrsampel zusammen mit dem Fahrverhalten des einen oder der mehreren Fahrzeuge verarbeitet.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ego-Fahrzeug mit anderen Fahrzeugen oder mit Speichersystemen kommuniziert. Dies erfolgt insbesondere über eine Vehicle-to-Everything- (V2X) Kommunikation. Vehicle-to-Everything- (V2X) Kommunikation ist die Weitergabe von Information von einem Fahrzeug an irgendeine Entität, die das Fahrzeug beeinflussen kann, und umgekehrt. Es ist ein Fahrzeugkommunikationssystem, das andere spezifischere Kommunikationstypen wie Fahrzeug-zu-Infrastruktur, V2I, Fahrzeug-zu-Netzwerk, V2N, Fahrzeug-zu-Fahrzeug, V2V, Fahrzeug-zu-Fußgänger, V2P, Fahrzeug-zu-Gerät, V2D und Vehicle-to-Grid, V2G, beinhaltet. Die Hauptmotive für V2X sind Verkehrssicherheit, Verkehrseffizienz und Energieeinsparungen. Abhängig von der zugrunde liegenden Technologie werden zwei Typen von V2X-Kommunikationstechnologien verwendet, nämlich WLAN-basierte und zellenbasierte. Die Standardisierung von WLAN-basierten V2X-Systemen ersetzt die von zellenbasierten V2X-Systemen. IEEE veröffentlichte 2012 erstmals die Spezifikation für WLAN-basiertes V2X, IEEE 802.11 p. Sie unterstützt die direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen, V2V, und zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur, V2I. Diese Technologie wird als Dedicated Short Range Communication, DSRC, bezeichnet. DSRC verwendet die zugrunde liegende Funkkommunikation, die durch 802.11 p bereitgestellt wird.
Die Formulierung ein(e) oder mehrere ist äquivalent zu mindestens ein(e). Daher ist beispielsweise nur eine Verkehrsampel erforderlich, es können aber auch zwei, drei, vier oder mehr Verkehrsampeln zugeordnet werden.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Daten der Zuordnung zwischen einer relevanten Verkehrsampel und einer relevanten Fahrspur in einem Speichersystem gespeichert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zuordnung von Verkehrsampeln und Fahrspuren entsprechend gespeichert wird und jederzeit abgerufen werden kann. Optional kann dieses Speichersystem übertragen werden, so dass Fahrzeuge von den Daten profitieren können, auch wenn sie zum ersten Mal an eine neue Verkehrsampel heranfahren.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Speichersystem im Fahrzeug integriert ist. Dies stellt sicher, dass das Ego-Fahrzeug jederzeit auf die zugeordneten Daten zugreifen kann. Dies ist beispielsweise bei einem Ausfall der Mobilkommunikation von Vorteil. Das interne Speichersystem kann auch später weitergeleitet werden, so dass die mobile Verbindung in Echtzeit nicht beeinträchtigt wird. Das interne Speichersystem kann jedoch auch mit einem externen Speichersystem kombiniert werden.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Speichersystem ein Cloud-basiertes Speichersystem mit einer Crowd-basierten Datenbank ist. Auf diese Weise können Daten so umfassend wie möglich gesammelt und genutzt werden. Wenn ein Fahrzeug zum ersten Mal durch eine Region fährt, kann es von Zuordnungen profitieren, die zuvor von anderen Fahrzeugen vorgenommen wurden. Die erforderliche gesamte Speicherkapazität wird ebenfalls vermindert. Wenn jedes Fahrzeug jede Verkehrsampel in einem ausschließlich internen Speichersystem separat speichert, können die Daten einmal in einem Speichersystem gespeichert werden, wobei alle Verkehrsteilnehmer Zugriff auf diese Daten haben. Das externe Speichersystem kann jedoch auch mit einem internen Speichersystem kombiniert werden.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Daten der Zuordnung globale Satellitennavigationssystemdaten enthalten. Das globale Navigationssatellitensystem, GNSS, ist ein System zur Positionsbestimmung und Navigation auf der Erde und in der Luft durch Empfang von Signalen von Navigationssatelliten und Pseudoliten. Die Satelliten der GNSS-Satellitenkonstellation teilen ihre genaue Position und Zeit über Funkcodes mit. Um seine Position zu bestimmen, muss ein Empfänger gleichzeitig Signale von mindestens vier Satelliten empfangen. Der Empfänger misst die Pseudosignallaufzeiten von den Satelliten zur Empfangsantenne einschließlich Taktfehler des Empfängers und bestimmt die aktuelle Position einschließlich der Höhe und der Taktfehler. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der zugeordneten Daten. Liegt beispielsweise eine grundsätzliche Änderung aufgrund einer Verkehrsampel an einer Baustelle vor, kann ein Standortdatenvergleich ausgeführt werden, und bei Abweichungen kann darauf geschlossen werden, dass eine Änderung der Verkehrssituation aufgetreten ist. Dies erhöht auch die Sicherheit.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Fahrverhalten des Ego-Fahrzeugs erfasst wird und/oder das Fahrverhalten eines Fahrzeugs eines Dritten erfasst wird. Damit kann das eigene Fahrverhalten alleine zum Ausführen der Zuordnung herangezogen werden. Dies kann vorteilhaft sein, um sicherzustellen, dass Rotlichtverstöße durch Fahrzeuge Dritter nicht zu falschen Zuordnungen führen. Alternativ kann das Fahrverhalten eines Fahrzeugs eines Dritten zum Ausführung der Zuordnung verwendet werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise das Ego-Fahrzeug angehalten hat oder sogar geparkt hat, so dass die Zuordnung unauffällig im Hintergrund erfolgt. Insbesondere können beide Optionen kombiniert werden, um Daten möglichst umfassend zu sammeln und die Zuordnung entsprechend auszuführen.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Erfassungssystem mindestens eine Frontkamera aufweist. Eine Kamera ist ein fototechnisches Gerät, das statische oder bewegte Bilder elektronisch auf einem digitalen Speichermedium speichern oder über eine Schnittstelle übertragen kann. Der Vorteil ist, dass nur eine Frontkamera benötigt wird, da diese das Verkehrsampelsystem vor dem Fahrzeug und die umgebenden Fahrspuren ohne großen Aufwand erfassen kann.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Ego-Fahrzeug zum Ausführen des Verfahrens Einrichtungen zur Objekterkennung, zur Verkehrsampelerfassung und zum Erfassen des Fahrzeugstandorts, vorzugsweise mit einer Abweichungsgenauigkeit von weniger als 50 Zentimeter einschließlich, besonders bevorzugt weniger als 20 Zentimeter einschließlich, aufweist. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung solcher Komponenten eine gute Zuordnung von Verkehrsampeln zu Fahrspuren ermöglicht. Diese Genauigkeit ist für eine hochgradige Zuverlässigkeit ausreichend. Insbesondere können bei diesen Abständen Verwechslungen von Verkehrsampeln vermieden werden.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren während eines manuellen, eines halbautonomen oder eines autonomen Modus des Ego-Fahrzeugs ausgeführt wird. Im manuellen Modus erfolgt die Zuordnung ohne eigene Fahraktivität. Somit werden nur das Sicherheitsbewusstsein des Fahrers des Ego-Fahrzeugs und seine Intuition genutzt. Im halbautonomen Modus kann beispielsweise ein Lenkvorgang durch das Ego-Fahrzeug erfolgen, der Fahrer bestimmt jedoch, wann das Fahrzeug fährt oder anhält. Der Fahrer wird dadurch von Stress entlastet und hat immer noch die Kontrolle über das Durchfahren an einer Verkehrsampel. Im autonomen Modus kann beispielsweise das Ego-Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugen folgen, vorausgesetzt, dass das Ego-Fahrzeug erfasst, dass sich am Verkehrsampelzustand nichts ändert. Der Fahrer befindet sich somit in einer komfortablen Situation, und die Verkehrsampeln werden weiterhin der Fahrspur zugeordnet.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Zuordnen einer jeweiligen Verkehrsampel zu einer entsprechenden Fahrspur mittels eines Algorithmus erfolgt. Dies kann die Qualität der Zuordnung von Verkehrsampeln zu ihren entsprechenden Fahrspuren erhöhen. Beispielsweise kann das Speichern von Verkehrsampeln vermieden werden, wenn andere Umstände darauf hindeuten, dass die Verkehrsampel nur für einen kurzen Zeitraum vorhanden ist, z.B. an einer Baustelle oder bei einem Großereignis.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Algorithmus in jedem Fall einen Schwellenwert erzeugt, der überschritten werden muss, um die Zuordnung einer jeweiligen Verkehrsampel zu einer entsprechenden Fahrspur abzuschließen. So kann beispielsweise verhindert werden, dass ein roter Fahrer zu falschen Zuordnungen führt. Beispielsweise kann es sein, dass eine minimale Anzahl von Fahrzeugen während eines Verkehrsampelzustands anhalten oder durchfahren müssen. Oder es kann vorgesehen sein, dass insgesamt eine bestimmte Anzahl von Fahrzeugen zu unterschiedlichen Zeiten ein bestimmtes Fahrverhalten zeigen müssen. Dies bedeutet beispielsweise, dass mindestens ein Fahrzeug bei mindestens zwei identischen Zustände einer Verkehrsampel gefahren worden sein muss, jedoch zu unterschiedlichen Zeiten, um eine entsprechende Zuordnung vorzunehmen. Beispielsweise kann die Anzahl von Fahrzeugen ein solcher Schwellenwert sein.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bestimmen der Fahrspuranordnung einer oder mehrerer Fahrspuren unter Verwendung einer gespeicherten und abgerufenen Karte mit Fahrspurdaten ausgeführt wird. Beispielsweise kann Kartenmaterial von einem Navigationssystem verwendet werden. Dies vermindert die zu erfassende Datenmenge und damit die erforderliche Rechenkapazität. Darüber hinaus sind die Daten auch bei schwierigen Sichtverhältnissen wie verschneiten Straßen immer verfügbar.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bestimmen der Fahrspuranordnung einer oder mehrerer Fahrspuren auf der Grundlage von Fahrspurdaten erfolgt, die durch das Erfassungssystem in Echtzeit erfasst werden. Dies stellt sicher, dass immer die aktuellsten Daten verfügbar sind. Wenn zum Beispiel ein Navigationssystem über kein aktuelles Kartenmaterial oder keine aktuelle Anzahl der Fahrspuren verfügt, wird die Sicherheit des Fahrers durch eine falsche Anzahl von Fahrspuren nicht gefährdet.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verkehrsampeln mindestens zwei Zustände aufweisen, wobei ein Zustand das Durchfahren von Fahrzeugen erlaubt und der mindestens zweite Zustand das Durchfahren von Fahrzeugen verbietet. Dies kann eine Grünphase als Zustand zum Durchfahren und eine Rotphase als Zustand zum Anhalten sein. Um Rechenkapazität einzusparen, kann beispielsweise die Farbe Gelb einer Verkehrsampel als zusätzlicher Zustand ignoriert werden. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil Autofahrer an Verkehrsampeln mit der Farbe Gelb tendenziell unterschiedlich fahren. Eine zuverlässige Erfassung kann daher nicht garantiert werden. Die Farben sind nur als Beispiele erwähnt. Zum Schutz gilt das Prinzip und gelten nicht die Farben. Beispielsweise kann dieses Prinzip auch für alternative Verkehrsampelsysteme mit Zustandsinformation verwendet werden.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert. Einzelne Merkmale, die in den Ausführungsformen dargestellt sind, können für sich alleine oder in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden. Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform übertragen werden.
Es zeigen:

1 ein schematisches, komplexes Verkehrsampelsystem mit mehreren Verkehrsampeln;
2 eine Verkehrssituation, in der sich ein Ego-Fahrzeug vor einem Verkehrsampelsystem mit mehreren Verkehrsampeln auf einer mehrspurigen Straße befindet;
3 eine Verkehrssituation, die derjenigen von 2 ähnlich ist, wobei sich das Ego-Fahrzeug vor einer Verkehrsampel befindet und entlang seiner Fahrspur fährt, und wobei die Verkehrsampel einen Zustand aufweist, der es dem Ego-Fahrzeug erlaubt durchzufahren; und
4 eine Verkehrssituation, die derjenigen von 2 ähnlich ist, wobei sich ein Fahrzeug eines Dritten vor einer Verkehrsampel befindet und entlang seiner Fahrspur fährt, und wobei die Verkehrsampel einen Zustand aufweist, der es dem Fahrzeug des Dritten erlaubt, durchzufahren.

1 zeigt ein schematisches komplexes Verkehrsampelsystem 10 mit mehreren Verkehrsampeln 10a, 10b, 10c, 10d.
Die 2, 3 und 4 tragen dazu bei, zu verstehen, wie die einzelnen Verkehrsampeln 10a, 10b, 10c, 10d des komplexen Verkehrsampelsystems 10 den entsprechenden Fahrspuren 12a, 12b, 12c, 12d einer mehrspurigen Straße zugeordnet werden. Dies wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert.
Grundsätzlich basiert die Erfindung auf einem Verfahren zum Zuordnen einer oder mehrerer Verkehrsampeln 10a, 10b, 10c, 10d eines Verkehrsampelsystems 10 zu einer entsprechenden Fahrspur 12a, 12b, 12c, 12d einer Straße 12, mit den folgenden Schritten:

Erfassen der einen oder mehreren Verkehrsampeln 10a, 10b, 10c, 10d durch ein Erfassungssystem eines Ego-Fahrzeugs 14 und Bestimmen jedes Zustands T, F;
Bestimmen einer Fahrspuranordnung einer oder mehreren Fahrspuren 12a, 12b, 12c, 12d durch ein Rechensystem;
Erfassen eines Fahrverhaltens eines oder mehrerer Fahrzeuge 14, 16 in einer entsprechenden Fahrspur 12a, 12b, 12c, 12d durch das Erfassungssystem;
Zuordnen einer jeweiligen Verkehrsampel 10a, 10b, 10c, 10d zu einer entsprechenden Fahrspur 12a, 12b, 12c, 12d, wobei der bestimmte Zustand T, F der jeweiligen Verkehrsampel 10a, 10b, 10c, 10d zusammen mit dem Fahrverhalten des einen oder der mehreren Fahrzeuge 14, 16 verarbeitet wird.

Gemäß einer modifizierten, ausführlich dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Daten der Zuordnung zwischen einer relevanten Verkehrsampel 10a, 10b, 10c, 10d und einer relevanten Fahrspur 12a, 12b, 12c, 12d in einem Speichersystem gespeichert sind. Die zugeordneten Daten können daher auch zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sich ein Fahrzeug 14 wiederholt dem Verkehrsampelsystem 10 nähert. Dann kann die Zuordnung zwischen einer bestimmten Verkehrsampel 10a, 10b, 10c, 10d und ihrer entsprechenden Fahrspur 12a, 12b, 12c, 12d sofort abgerufen werden. Dies ermöglicht ein zuverlässiges, sicheres und unverzögertes teilautonomes oder sogar autonomes Fahren. Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Speichersystem im Fahrzeug integriert ist oder dass das Speichersystem ein Cloud-basiertes Speichersystem mit einer Crowd-basierten Datenbank ist.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Daten der Zuordnung globale Navigationssatellitensystemdaten enthalten. Insbesondere bei Betrachtung der 2, 3 und 4 zeigt sich, dass dies für eine zuverlässige Zuordnung eines Fahrzeugs 14, 16 zu einer Fahrspur 12a, 12b, 12c, 12d sowie für eine korrekte Zuordnung der erfassten Verkehrsampel 10a, 10b, 10c, 10d vorteilhaft ist.
Die 2, 3 und 4 zeigen mindestens ein Ego-Fahrzeug 14, das auf einer Straße 12 auf einer von insgesamt vier Fahrspuren 12a, 12b, 12c, 12d einer Straße 12 steht. Das Ego-Fahrzeug 14 steht vor einer von insgesamt vier Verkehrsampeln 10a, 10b, 10c, 10d eines Verkehrsampelsystems 10. Die linke Fahrspur 12a ist eine Linksabbiegespur. Die beiden mittleren Fahrspuren 12b, 12c sind Geradeausspuren. Die rechte Fahrspur 12d ist eine Rechtsabbiegespur. Die Pfeile auf den Fahrspuren 12a, 12b, 12c, 12d zeigen auch eine entsprechende Fahrspurbeschreibung. Die einzelnen Fahrspuren 12a, 12b, 12c, 12d sind durch gestrichelte Fahrspurbegrenzungslinien voneinander getrennt.
Die jeweiligen Verkehrsampeln 10a, 10b, 10c, 10d sind dementsprechend auch in eine Linksabbiege-Verkehrsampel 10a, zwei Geradeausfahrt-Verkehrsampeln 10b, 10c und eine Rechtsabbiege-Verkehrsampel 10d unterteilt.
Beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, weist jede Verkehrsampel 10a, 10b, 10c, 10d drei Zustände T, F auf, wobei nur zwei Zustände T, F berücksichtigt werden. Als ein Beispiel kann ein deutsches Verkehrsampelsystem verwendet werden. Dieses besteht aus drei übereinander angeordneten Lichtsignalen, nämlich oben Rot, in der Mitte Gelb und unten Grün, vergl. das Beispiel in den 1 und 2. Da das individuelle Fahrverhalten bei Gelb unterschiedlich sein kann und somit zu unzuverlässigen Erfassungen führen, wird nur Grün als ein Zustand T und nur Rot als zweiter Zustand T betrachtet. Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verkehrsampeln 10a, 10b, 10c, 10d mindestens zwei Zustände T, F aufweisen, einen Zustand T, der Grün ist und eine Durchfahrt von Fahrzeugen erlaubt, und den mindestens zweiten Zustand F, der Rot ist und eine Durchfahrt von Fahrzeugen verbietet. In den 3 und 4 ist für die Verkehrsampeln 10a, 10b, 10c, 10d oben ein rotes Verkehrsampelsignal und unten ein grünes Verkehrsampelsignal dargestellt.
2 zeigt eine allgemeine Situation, in der sich das Ego-Fahrzeug 14 dem Verkehrsampelsystem 12 nähert. In den 2, 3 und 4 befindet sich das Ego-Fahrzeug 14 auf der linken Fahrspur 12b der beiden Geradeausfahrspuren 12b, 12c.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Fahrverhalten des Ego-Fahrzeugs 14 erfasst wird. Dies geschieht insbesondere wie in 3 dargestellt. Die Verkehrsampel 10b schaltet auf grün T, so dass sich das auf der Fahrspur 12b befindliche Ego-Fahrzeug 14 nähert und eine entsprechende Erfassung im Hintergrund stattfindet, die zu einer Zuordnung der Verkehrsampel 10b zur Fahrspur 12b führt. Dies ist eine manuelle Fahrsituation. Dies bedeutet, dass in dem Ego-Fahrzeug 14 ein menschlicher Fahrer sitzt, der den Fahrvorgang steuert. Daher erfolgt die Zuordnung aktiv.
Optional kann die Zuordnung auch passiv erfolgen, z.B. mit einer entsprechenden Datenmenge. Dies bedeutet, dass eine Zuordnung zwischen einer Verkehrsampel 10b und der entsprechenden Fahrspur 12b vorgenommen werden kann, wenn das Ego-Fahrzeug 14 explizit vor der Verkehrsampel 10b anhält, die auf Rot F geschaltet ist, vergl. 4. Dies kann auch analog auf Fahrzeuge 16 Dritter angewendet werden. Daher ist es gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung und wie in 4 dargestellt ist, vorgesehen, dass das Fahrverhalten eines Fahrzeugs 16 eines Dritten erfasst wird. Das Ego-Fahrzeug 14 hat somit eine rote Verkehrsampel 10b vor sich und erfasst, dass ein Fahrzeug 16 eines Dritten auf der rechten Fahrspur 12d durchfährt, wobei an der Verkehrsampel 10d ein grünes Signal T aufleuchtet. Das Ego-Fahrzeug 14 hat eine rote Verkehrsampel 10b vor sich. Daher erfolgt eine entsprechende Zuordnung der rechten Verkehrsampel 10d zur rechten Fahrspur 12d.
Dies kann hilfreich sein, wenn beispielsweise die äußerste Verkehrsampel 10d der äußersten Fahrspur 12d zugeordnet werden kann. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, sondern optional. Die vorstehend erwähnte Erfassung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs 16 eines Dritten ist jedoch wichtig, damit die Zuordnung zuverlässig ausgeführt werden kann.
Das Fahren eines Fahrzeugs 14, 16 in einem Zustand T, der eine Durchfahrt erlaubt, ist in den 3 und 4 symbolisch durch einen Pfeil vor dem jeweiligen Fahrzeug 14, 16 dargestellt. In einem Zustand F, der eine Durchfahrt verbietet, zeigt 4 ein symbolisches Kreuz vor dem Ego-Fahrzeug 14.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung, die jedoch nicht dargestellt ist, ist es vorgesehen, dass das Erfassungssystem mindestens eine Frontkamera aufweist.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Ego-Fahrzeug 14 zum Ausführen des Verfahrens in den 3 und 4 Einrichtungen zur Objekterkennung, zur Verkehrsampelerfassung und zum Erfassen des Fahrzeugstandorts, vorzugsweise mit einer Abweichungsgenauigkeit von weniger als 50 cm einschließlich, besonders bevorzugt weniger als 20 cm einschließlich, aufweist.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren während eines manuellen, eines halbautonomen oder eines autonomen Modus des Ego-Fahrzeugs 14 ausgeführt wird. In den 3 und 4 wird der manuelle Modus als ein Beispiel verwendet.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zuordnung einer jeweiligen Verkehrsampel 10a, 10b, 10c, 10d zu einer entsprechenden Fahrspur 12a, 12b, 12c, 12d mittels eines Algorithmus erfolgt. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Algorithmus jeweils einen Schwellwert erzeugt, der überschritten werden muss, um die Zuordnung einer jeweiligen Verkehrsampel 10a, 10b, 10c, 10d zu einer entsprechenden Fahrspur 12a, 12b, 12c, 12d abzuschließen. Beispielsweise kann eine modifizierte Variante von 4 betrachtet werden. Es könnte also sein, dass das Fahrzeug 16 eines Dritten über Rot fährt. Ein solches Fehlverhalten droht die Zuverlässigkeit der Zuordnung zu mindern. Es ist daher sinnvoll, geeignet konfigurierte Algorithmen zu verwenden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
Gemäß einer modifizierten, jedoch nicht näher dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bestimmen der Fahrspuranordnung einer oder mehrerer Fahrspuren 12a, 12b, 12c, 12d unter Verwendung einer gespeicherten und abgerufenen Karte mit Fahrspurdaten erfolgt.
Gemäß einer alternativen modifizierten Ausführungsform der Erfindung, die jedoch nicht im Detail dargestellt ist, ist es vorgesehen, dass das Bestimmen der Fahrspuranordnung einer oder mehrerer Fahrspuren 12a, 12b, 12c, 12d unter Verwendung von Fahrspurdaten erfolgt, die durch das Erfassungssystem in Echtzeit erfasst werden.
Bezugszeichenliste

10: Verkehrsampelsystem
10a: erste Verkehrsampel
10b: zweite Verkehrsampel
10c: dritte Verkehrsampel
10d: vierte Verkehrsampel
12: Straße
12a: Fahrspur, die der ersten Verkehrsampel zugeordnet ist
12b: Fahrspur, die der zweiten Verkehrsampel zugeordnet ist
12c: Fahrspur, die der dritten Verkehrsampel zugeordnet ist
12d: Fahrspur, die der vierten Verkehrsampel zugeordnet ist
14: Ego-Fahrzeug
16: Fahrzeug eines Dritten
T: Zustand, der eine Durchfahrt von Fahrzeugen erlaubt
F: Zustand, der eine Durchfahrt von Fahrzeugen verbietet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8712104 B2 [0009]

Claims

Verfahren zum Zuordnen einer oder mehrerer Verkehrsampeln (10a, 10b, 10c, 10d) eines Verkehrsampelsystems (10) zu einer entsprechenden Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d) einer Straße (12), mit den Schritten: - Erfassen der einen oder der mehreren Verkehrsampeln (10a, 10b, 10c, 10d) durch ein Erfassungssystem eines Ego-Fahrzeugs (14) und Bestimmen jedes Zustands (T, F); gekennzeichnet durch - Bestimmen einer Fahrspuranordnung einer oder mehreren Fahrspuren (12a, 12b, 12c, 12d) durch ein Rechensystem; - Erfassen eines Fahrverhaltens eines oder mehrerer Fahrzeuge (14, 16) in einer entsprechenden Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d) durch das Erfassungssystem; - Zuordnen einer jeweiligen Verkehrsampel (10a, 10b, 10c, 10d) zu einer entsprechenden Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d), wobei der bestimmte Zustand (T, F) der jeweiligen Verkehrsampel (10a, 10b, 10c, 10d) zusammen mit dem Fahrverhalten des einen oder der mehreren Fahrzeuge (14, 16) verarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der Zuordnung zwischen einer relevanten Verkehrsampel (10a, 10b, 10c, 10d) und einer relevanten Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d) in einem Speichersystem gespeichert werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichersystem im Fahrzeug integriert ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichersystem ein Cloud-basiertes Speichersystem mit einer Crowd-basierten Datenbank ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der Zuordnung globale Navigationssatellitensystemdaten enthalten.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrverhalten des Ego-Fahrzeugs (14) erfasst wird und/oder das Fahrverhalten eines Fahrzeugs (16) eines Dritten wird erfasst.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem mindestens eine Frontkamera aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ego-Fahrzeug (14) zum Ausführen des Verfahrens Einrichtungen zur Objekterkennung, zur Verkehrsampelerfassung und zum Erfassen des Fahrzeugstandorts, vorzugsweise mit einer Abweichungsgenauigkeit von weniger als 50 cm einschließlich, besonders bevorzugt weniger als 20 cm einschließlich, aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während eines manuellen, eines halbautonomen oder eines autonomen Modus des Ego-Fahrzeugs (14) ausgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung einer jeweiligen Verkehrsampel (10a, 10b, 10c, 10d) zu einer entsprechenden Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d) mittels eines Algorithmus erfolgt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus jeweils einen Schwellenwert erzeugt, der überschritten werden muss, um die Zuordnung zwischen einer jeweiligen Verkehrsampel (10a, 10b, 10c, 10d) und einer entsprechenden Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d) abzuschließen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Fahrspuranordnung einer oder mehrerer Fahrspuren (12a, 12b, 12c, 12d) unter Verwendung einer gespeicherten und abgerufenen Karte mit Fahrspurdaten ausgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Fahrspuranordnung einer oder mehrerer Fahrspuren (12a, 12b, 12c, 12d) auf der Grundlage von Fahrspurdaten ausgeführt wird, die durch das Erfassungssystem in Echtzeit erfasst werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrsampeln (10a, 10b, 10c, 10d) mindestens zwei Zustände (T, F) aufweisen, wobei ein Zustand (T) eine Durchfahrt von Fahrzeugen erlaubt und der mindestens zweite Zustand (F) die Durchfahrt von Fahrzeugen verbietet.
Fahrunterstützungssystem mit einer Einrichtung zum Zuordnen einer oder mehrerer Verkehrsampeln (10a, 10b, 10c, 10d) eines Verkehrsampelsystems (10) zu einer entsprechenden Fahrspur (12a, 12b, 12c, 12d) einer Straße (12) zum Ausführen von Schritten eines Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug mit einem Fahrunterstützungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch.
Computerprogramm mit Anweisungen, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen.
Datenträgersignal, das das Computerprogramm nach dem vorhergehenden Anspruch überträgt.
Computerlesbares Medium mit Anweisungen, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen.