DE102019201698A1

DE102019201698A1 - Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019201698A1
Application number: DE102019201698.7A
Authority: DE
Inventors: Manuel Moosherr; Tobias Broghammer; Tommy Ikonen; Matthias Leiter; Manuel Denz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Bei einem Verfahren (V) zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs (F) innerhalb eines Arbeitsbereichs (1), wobei der Arbeitsbereich (1) in einem Off-Road-Bereich angeordnet ist, und wobei entlang einer Begrenzung (2) des Arbeitsbereichs (1) wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten (3) angeordnet sind, welche den Arbeitsbereich (1) mit Lichtschranken (4) umgrenzen, wird eine Unterbrechung eines Lichtsignals an wenigstens einer der Sende-Empfangs-Einheiten (3) ermittelt. Ausgehend von der Unterbrechung wird ein Warnsignal (W) an eine Steuereinrichtung (6) des Fahrzeugs (F) übermittelt. Die Steuereinrichtung (6) steuert ausgehend von dem Warnsignal (W) ein Antriebssystem (5) des Fahrzeugs (F) an. Das Antriebssystem (5) des Fahrzeugs (F) stoppt das Fahrzeug (F).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 6, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen nach Anspruch 7, ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 8 und ein System zum Festlegen eines Arbeitsbereichs mit den Merkmalen nach Anspruch 9.
Die Ermittlung der eigenen Position eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs auf einem Feld wird normalerweise über Globale Navigationssatelliten-Systeme (GNSS) realisiert. Abhängig von den angepflanzten Kulturen kann auch auf andere Lokalisierungsmethoden zurückgegriffen werden. Durch die Lokalisierung muss insbesondere bei autonom fahrenden landwirtschaftlichen Fahrzeugen sichergestellt werden, dass diese den zugewiesenen Arbeitsbereich nicht verlassen. Das Gebiet auf dem sich das landwirtschaftliche Fahrzeug bewegt und das es nicht verlassen darf, wird auch Safe Autonomous Operation Zone genannt. Meist ist die Absicherung der dazu notwendigen Algorithmen und Techniken mit sehr hohem Aufwand verbunden. So wird beispielsweise im Bereich der Gartenpflege ein Draht der an der Grundstücksgrenze vergraben und mit einer geeigneten Sensorik die Grundstücksgrenze erkannt und das Fahrzeug gestoppt oder gewendet. Weitere Möglichkeiten wären das Herstellen einer Abgrenzung wie sie durch Gräben, Mauern, Gewässer, Zäune und dergleichen realisiert werden können.
Ein kamerabasiertes erkennen der Feldgrenze gestaltet sich schwierig, da heutige Bildverarbeitungsalgorithmen oft durch KI-Algorithmen realisiert werden, die nach aktuellem Stand der Technik nicht für sicherheitsrelevante Funktionen eingesetzt werden dürfen, oder eine immense Anzahl von Test-Kilometer für die Freigabe benötigen. Auch ist je nach Gestaltung der Feldgrenze ein Erkennen dieser nur schwer möglich und auch vom Bewuchs der angebauten Pflanze abhängig. Beispielsweise unterscheidet sich die Farbe von Weizen, Roggen, oder ähnlichem in gewissen Stadien kaum von dem Gras am Rand. Zusätzlich kommen bei kamerabasierten Systemen noch witterungsbedingte Schwierigkeiten zum Tragen sowie der Umstand, dass die Systeme sowohl bei Tag als auch bei Nacht funktionieren müssen.
Aus DE4446867C2 ist eine Vorrichtung zur Erfassung von Grenzen zwischen von einem Messermechanismus gemähten und nichtgemähten Rasenfeldern zum autonomen Steuern eines Mähfahrzeugs bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine alternative Methode zum Betreiben eines Fahrzeugs innerhalb eines Arbeitsbereichs vorzuschlagen, welche die o. g. Probleme vermeidet.
Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung nach Anspruch 6, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 7, ein Fahrzeug nach Anspruch 8 und ein System zum Festlegen eines Arbeitsbereichs nach Anspruch 9 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs innerhalb eines Arbeitsbereichs, wobei der Arbeitsbereich in einem Off-Road-Bereich angeordnet ist, und wobei entlang einer Begrenzung des Arbeitsbereichs wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten angeordnet sind, welche den Arbeitsbereich mit Lichtschranken umgrenzen, wird eine Unterbrechung eines Lichtsignals an wenigstens einer der Sende-Empfangs-Einheiten ermittelt. Ausgehend von der Unterbrechung wird ein Warnsignal an eine Steuereinrichtung des Fahrzeugs übermittelt. Die Steuereinrichtung steuert ausgehend von dem Warnsignal ein Antriebssystem des Fahrzeugs an. Das Antriebssystem des Fahrzeugs stoppt das Fahrzeug.
Das Fahrzeug ist hierbei ein Off-Road-Nutzfahrzeug, z. B. ein landwirtschaftliches oder forstwirtschaftliches Fahrzeug, nämlich eine Landmaschine, oder eine Baumaschine, ein Flurförderfahrzeug, ein Pistenfahrzeug, ein Bergbaufahrzeug, eine Reinigungsmaschine, oder ein anderes Nutzfahrzeug. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein landwirtschaftliches Fahrzeug.
Das Fahrzeug ist dabei derart ausgeformt, dass es automatisierte Funktionen durchführen kann. Beispielsweise können automatisierte Funktionen des Fahrzeugs das autonome oder teilautonome Fahren sein. Zudem können automatisierte Funktionen sein: ein Ausbringen von Saatgut, Streugut, Schüttgut, Düngemittel, Herbiziden, Pestiziden, Fungiziden oder dergleichen; ein Ernten, Beschneiden oder Roden von Pflanzen o. ä.; ein Wenden, Lockern oder Abtragen von Erdreich; ein Befördern von Gütern.
Der Off-Road-Bereich bezeichnet denjenigen Bereich, der sich abseits von Straßen und Wegen befindet, beispielsweise landwirtschaftlich oder forstwirtschaftlich genutzte Flächen, Baustellenbereiche, Firmengelände o. ä.
Der Arbeitsbereich ist derjenige Bereich, innerhalb dessen sich das Fahrzeug aufhalten soll, um seine Arbeit zu verrichten. Handelt es sich beispielsweise um ein landwirtschaftliches Fahrzeug kann der Arbeitsbereich eine zu bearbeitende landwirtschaftliche Fläche, z. B. ein Feld oder eine Plantage sein. Der Arbeitsbereich weist eine Begrenzung auf, die diesen von der Umgebung abgrenzt. Diese Begrenzung kann beispielsweise durch eine Grundstücksgrenze, Feldgrenze oder Flurgrenze festgelegt sein. Alternativ dazu kann die Begrenzung in Richtung des Arbeitsbereichs parallel zur Grundstücksgrenze, Feldgrenze oder Flurgrenze verlaufen. Dadurch kann ein „Sicherheitsabstand“ zwischen dem Arbeitsbereich und der Grundstücksgrenze, Feldgrenze oder Flurgrenze geschaffen werden.
Entlang der Begrenzung sind wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten angeordnet. Diese umgrenzen den Arbeitsbereich mit Lichtschranken. Derartige Sende-Empfangs-Einheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Sende-Empfangs-Einheiten sind beispielsweise an Pfosten angebracht, die jeweils an den Ecken des Arbeitsbereichs aufgestellt sind. Die Sende-Empfangs-Einheiten sind dabei derart platziert, dass die Lichtschranken zu einem Untergrund einen ausreichenden Abstand aufweisen. Dieser Abstand ist so gewählt, dass eine Unterbrechung des Lichtsignals ausgelöst wird, wenn das Fahrzeug diese passiert. Außerdem ist der Abstand so gewählt, dass eine Unterbrechung des Lichtsignals ausgelöst wird, wenn ein Tier oder eine Person diese passiert. Dadurch kann ein Verlassen des Arbeitsbereichs oder ein Eindringen in den Arbeitsbereich ermittelt werden.
Die Sende-Empfangs-Einheiten sind mit einer Warneinrichtung verbunden. Diese kann eine fahrzeuginterne Warneinrichtung sein oder eine fahrzeugexterne Warneinrichtung. Die Verbindung kann kabellos oder kabelgebunden ausgeformt sein. Vorzugsweise ist die Verbindung kabellos ausgeformt. Die Sende-Empfangs-Einheiten können zu diesem Zweck jeweils wenigstens eine Schnittstelle aufweisen. Die Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Sobald wenigstens eine Sende-Empfangs-Einheit kein Lichtsignal mehr empfängt, liegt eine Unterbrechung in der Lichtschranke vor. Die Unterbrechung des Lichtsignals kann dabei entweder von dem Fahrzeug selbst verursacht sein, wenn dieses den Arbeitsbereich zu verlassen droht, oder von einer Person, einem Tier oder einem weiteren Fahrzeug, welches in den Arbeitsbereich eindringt. Wenn eine Störung an wenigstens einer der Sende-Empfangs-Einheiten vorliegt, kommt es ebenfalls zu einer Unterbrechung des Lichtsignals. All diese Fälle stellen eine Gefährdung dar. Dieser Signal-Abriss wird von der entsprechenden Sende-Empfangs-Einheit an die Warneinrichtung gemeldet.
Wenn die Warneinrichtung als fahrzeuginterne Warneinrichtung ausgeformt ist, kann diese als separate Warneinrichtung ausgebildet sein, aber auch als Teil der Steuereinrichtung. Wenn die Warneinrichtung als fahrzeugexterne Warneinrichtung ausgeformt ist, ist diese stets als separate Warneinrichtung ausgebildet. In jedem Fall ist die Warneinrichtung eine Einrichtung, die den Signal-Abriss an wenigstens einer der Sende-Empfangs-Einheiten registriert und daraus ein Warnsignal produziert. Dieses Warnsignal wird an die Steuereinrichtung des Fahrzeugs übermittelt. Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung mit der Warneinrichtung verbunden. Diese Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Die Verbindung kann kabellos oder kabelgebunden ausgeformt sein. Die Steuereinrichtung kann wenigstens eine Schnittstelle aufweisen, über welche diese Verbindung hergestellt werden kann. Die Warneinrichtung kann ebenfalls wenigstens eine Schnittstelle aufweisen, über welche diese Verbindung hergestellt werden kann. Die Steuereinrichtung kann z. B. als ECU oder Domain-ECU ausgebildet sein.
Die Steuereinrichtung dient beispielsweise u. a. dazu, eine Trajektorien-Planung für das Fahrzeug durchzuführen, damit dieses sich autonom innerhalb des Arbeitsbereichs bewegen kann. Dazu kann diese sich eines Computerprogrammprodukts bedienen. Die Steuereinrichtung legt in anderen Worten fest, welchen Streckenverlauf das Fahrzeug mit welcher Geschwindigkeit und mit welcher Beschleunigung zurücklegen soll. Weiterhin kann die Steuereinrichtung neben der Trajektorien-Planung auch eine Planung der weiteren automatisierten Funktionen durchführen, beispielsweise wann welche Arbeitsschritte durchgeführt werden sollen.
Die Steuereinrichtung weist wenigstens eine Schnittstelle auf, über welche sie mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs verbunden werden kann, so dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. In anderen Worten kann die Steuereinrichtung das Antriebssystem des Fahrzeugs ansteuern. Dieses Antriebssystems weist z. B. einen Motor, ein Getriebe, ein Lenksystem, ein Bremssystem o. ä. auf. Dadurch kann beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und eine Verzögerung des Fahrzeugs angepasst werden. Weiterhin können dadurch die Lenkwinkel an den Rädern des Fahrzeugs angepasst werden. Es wird also beispielsweise eine Lenkung, eine Bremskraft und eine Energiebereitstellung ausgehend von den Anforderungen durch die Steuereinrichtung beeinflusst.
Sobald die Steuereinrichtung das Warnsignal erhalten hat, steuert sie das Antriebssystem des Fahrzeugs an, so dass das Fahrzeug gestoppt wird. Beispielsweise fordert die Steuereinrichtung eine Geschwindigkeitsreduktion auf 0 km/h an. Daher wird mittels des Bremssystems eine Bremsung eingeleitet. Gleichzeitig wird das von dem Motor bereitgestellte Antriebsmoment auf 0 Nm reduziert. Zusätzlich dazu kann bei einem Fahrzeug, welches als Motor wenigstens einen Elektromotor zum Antreiben der Räder aufweist, der Elektromotor in einen generatorischen Betrieb umgeschaltet werden. Dadurch kann während des Bremsvorgangs Energie rekuperiert werden. Das Fahrzeug wird somit gestoppt, also zum Stillstand gebracht. Das Stoppen des Fahrzeugs kann gleichzeitig ein Beenden der weiteren automatisierten Funktionen neben dem autonomen Fahren beinhalten.
Vorteilhaft hierbei ist, dass stets sichergestellt ist, dass das Fahrzeug sobald es den Arbeitsbereich zu verlassen droht, gestoppt wird. Dadurch ist gewährleistet, dass das Fahrzeug nicht zu einem Unfallrisiko für eine Umgebung außerhalb des Arbeitsbereichs wird. Weiterhin ist von Vorteil, dass das Fahrzeug auch dann gestoppt wird, wenn eine Person, ein Tier oder ein anderes Fahrzeug in den Arbeitsbereich eindringt. Dadurch wird gewährleistet, dass das Fahrzeug nur dann automatisierte Funktionen durchführt, wenn das Fahrzeug einen freien Arbeitsbereich vorfindet. Dieses Stoppen ist auch bei Ausfall des GNSS und auch bei Ausfall fahrzeugeigener Umfeldsensorik möglich. Somit bildet der Arbeitsbereich eine sichere Zone aus, in der das Fahrzeug automatisierte Funktionen durchführen kann, ohne Personen, andere Fahrzeuge oder Tiere zu gefährden.
Nach einer weiterbildenden Ausführungsform wird zusätzlich eine Position des Fahrzeugs in Bezug zu den wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten ermittelt. Diese Position kann beispielsweise mittels eines Positionsbestimmungssystems ermittelt werden, wobei das Fahrzeug dieses Positionsbestimmungssystem aufweist. Dieses Positionsbestimmungssystem kann beispielsweise mittels GNSS eine globale Position des Fahrzeugs, d. h. die Koordinaten des Fahrzeugs bestimmen. Sind die Koordinaten der wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten bekannt, kann das Positionsbestimmungssystem die Position des Fahrzeugs in Bezug zu den wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten bestimmen. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und den jeweiligen Sende-Empfangs-Einheiten ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Positionsbestimmungssystem mit den wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten kommunizieren und dadurch direkt die Position des Fahrzeugs in Bezug zu den wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten ermitteln.
Das Positionsbestimmungssystem ist mit der Steuereinrichtung des Fahrzeugs verbunden. Zu diesem Zweck weisen sowohl das Positionsbestimmungssystem als auch die Steuereinrichtung wenigstens eine Schnittstelle auf. Die Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Die Verbindung kann kabellos oder kabelgebunden ausgeformt sein.
Mittels des Positionsbestimmungssystems kann somit ermittelt werden, wo sich das Fahrzeug im Arbeitsbereich aufhält. Beispielsweise kann festgestellt werden, ob das Fahrzeug die Lichtschranke kontaktiert hat oder ob sich das Fahrzeug noch innerhalb der Begrenzung aufhält und beabstandet ist zur Lichtschranke. Dadurch wird zusätzliche Sicherheit geschaffen, denn so kann ein Eindringen in den Arbeitsbereich von einer Person, einem Tier oder einem anderen Fahrzeug plausibilisiert werden.
Nach einer weiterbildenden Ausführungsform erfolgt eine erneute Inbetriebnahme des Fahrzeugs, wenn die Position des Fahrzeugs einen genügenden Abstand aufweist zu den wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten. Nachdem das Fahrzeug also mittels des Verfahrens gestoppt worden ist, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden ist, kann das Fahrzeug anschließend wieder in Betrieb genommen werden. Die Inbetriebnahme ist allerdings nur dann möglich, wenn der Abstand des Fahrzeugs zu der Begrenzung groß genug ist.
Dadurch wird sichergestellt, dass das Fahrzeug den Arbeitsbereich bei der erneuten Inbetriebnahme nicht verlässt. Dies ist dann von Vorteil, wenn das Fahrzeug gestoppt wurde aufgrund eines Eindringens einer Person, eines Tieres oder eines weiteren Fahrzeugs in den Arbeitsbereich. Die Inbetriebnahme erfolgt selbstverständlich erst dann, wenn diese Person, das Tier oder das weitere Fahrzeug den Arbeitsbereich wieder verlassen hat. Nach der erneuten Inbetriebnahme kann das Fahrzeug seine Arbeit wieder aufnehmen und automatisierte Funktionen durchführen.
Nach einer weiterbildenden Ausführungsform sind bei der erneuten Inbetriebnahme automatisierte Funktionen des Fahrzeugs bis Level 2 verfügbar. Level 2 bezieht sich hierbei auf die Autonomielevel nach SAE J3016. Hierbei bedeutet Level 2, dass ein Fahrer die Kontrolle über die automatisieren Funktionen hat und diese aufmerksam überwacht. Der Fahrer kann sich keinen Nebentätigkeiten zuwenden.
Der Automatisierungsgrad des Fahrzeugs wird in anderen Worten eingeschränkt. Dies ist vorteilhaft, wenn das Fahrzeug aufgrund eines Eindringens einer Person, eines Tieres oder eines weiteren Fahrzeugs in den Arbeitsbereich gestoppt wurde. Sollte sich diese Person, das Tier oder das weitere Fahrzeug noch innerhalb des Arbeitsbereichs befinden, kann so durch den Fahrer die Arbeit wieder aufgenommen werden. Die Gefährdung wird jedoch minimiert, da der Fahrer diese Person, das Tier oder das weitere Fahrzeug überwachen und beachten kann, bis der Arbeitsbereich wieder frei ist. Dadurch werden Stillstandzeiten des Fahrzeugs reduziert.
Die Steuereinrichtung für das Fahrzeug ist mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs und mit der Warneinrichtung verbindbar. Die Steuereinrichtung weist Mittel auf, um das Fahrzeug ausgehend von dem Warnsignal zu stoppen. Verbindbar heißt, dass die Steuereinrichtung mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs verbunden ist, wenn die Steuereinrichtung in einem Fahrzeug verwendet wird. Ebenso ist die Steuereinrichtung mit der Warneinrichtung verbunden, wenn die Steuereinrichtung in einem Fahrzeug verwendet wird.
Die Steuereinrichtung weist Mittel auf, um das Fahrzeug ausgehend von dem Warnsignal, das durch die Warneinrichtung an die Steuereinrichtung übermittelt wurde, zu stoppen. Diese Mittel können beispielsweise als Computerprogrammprodukt ausgeführt sein, das auf der Steuereinrichtung abläuft. Die Steuereinrichtung steuert ausgehend von dem Warnsignal das Antriebssystem des Fahrzeugs an und veranlasst einen Stopp des Fahrzeugs. Dies wurde bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben.
Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei einer Ausführung des Programms durch die bereits beschriebene Steuereinrichtung, das Verfahren ausführen, das ebenfalls bereits beschrieben worden ist. Das Computerprogrammprodukt kann einen Programmcode umfassen, der diese Befehle enthält. Der Programmcode kann beispielsweise auf einem Datenträger oder als ein herunterladbarer Datenstrom verkörpert sein.
Das Fahrzeug weist die Steuereinrichtung, die bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, und das Antriebssystem auf. Zusätzlich kann das Fahrzeug das Positionsbestimmungssystem aufweisen. Die Steuereinrichtung ist mit dem Antriebssystem verbunden. Zudem kann die Steuereinrichtung mit dem Positionsbestimmungssystem verbunden sen. Das Fahrzeug ist dazu eingerichtet, automatisierte Funktionen durchzuführen. Diese wurden bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben.
Ein System zum Festlegen des Arbeitsbereichs für das Fahrzeug weist die wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten auf, die auf einer Begrenzung des Arbeitsbereichs angeordnet sind. Selbstverständlich kann das System mehr als drei Sende-Empfangs-Einheiten aufweisen. Jede Sende-Empfangs-Einheit ist dabei vorzugsweise an einer Ecke des Arbeitsbereichs angeordnet. Die Sende-Empfangs-Einheiten sind derart zueinander angeordnet, dass diese eine Sichtverbindung zueinander aufweisen. Jede Sende-Empfangs-Einheit kann beispielsweise an einem Pfosten angebracht in einem ausreichenden Abstand zu einem Untergrund sein, was bereits beschrieben wurde.
Mittels der wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten sind Lichtschranken einrichtbar, die den Arbeitsbereich entlang seiner Begrenzung umgrenzen. Wenn die Sende-Empfangs-Einheiten in Betrieb genommen werden, wird zwischen je zwei der Sende-Empfangs-Einheiten eine Lichtschranke eingerichtet. Derartige Sende-Empfangs-Einheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Sende-Empfangs-Einheiten werden in anderen Worten dazu verwendet, den Arbeitsbereich für das Fahrzeug von einer Umgebung abzugrenzen.
Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs in einem Arbeitsbereich nach einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung des Fahrzeugs in dem Arbeitsbereich aus 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens für das Fahrzeug in dem Arbeitsbereich aus 1 und aus 2.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs F in einem Arbeitsbereich 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug F ist eine Landmaschine und weist eine Steuereinrichtung 6, ein Antriebssystem 5, eine fahrzeuginterne Warneinrichtung 7a und ein Positionsbestimmungssystem 8 auf. Die Steuereinrichtung 6 ist mit dem Antriebsystem 5 verbunden und kann dieses ansteuern. Das Antriebssystem 5 weist z. B. einen Motor zum Bereitstellen eines Antriebsmoments, ein Getriebe, ein Bremssystem, und ein Lenksystem auf. Die Steuereinrichtung 6 kann beispielsweise von dem Antriebssystem 5 einen Lenkwinkel, einen Bremsvorgang, eine Beschleunigung o. ä. anfordern. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 6 derart ausgeformt, dass diese das Fahrzeug F befähigt, automatisierte Funktionen, wie z. B. autonomes Fahren oder weitere autonome Funktionen durchzuführen.
Die Steuereinrichtung 6 ist mit der fahrzeuginternen Warneinrichtung 7a verbunden. Alternativ oder zusätzlich dazu ist die Steuereinrichtung mit einer fahrzeugexternen Warneinrichtung 7b verbunden. Jede Warneinrichtung 7a, 7b kann ein Warnsignal W an die Steuereinrichtung 6 senden, wenn es zu einer Unterbrechung eines Lichtsignals an einer der Lichtschranken 4 kommt.
Die Steuereinrichtung 6 ist zudem mit dem Positionsbestimmungssystem 8 verbunden. Mittels dieses Positionsbestimmungssystems 8 ist es möglich eine Position des Fahrzeugs F in Bezug zu den Sende-Empfangs-Einheiten 3 zu ermitteln.
Das Fahrzeug F befindet sich innerhalb eines Arbeitsbereichs 1. Der Arbeitsbereich 1 ist von einer Begrenzung 2 umgrenzt und somit von der Umgebung abgegrenzt. Innerhalb des Arbeitsbereichs 1 kann das Fahrzeug F automatisierte Funktionen ausführen, ohne eine Gefährdung darzustellen. Entlang der Begrenzung 2 sind parallel zur Begrenzung 2 Lichtschranken 4 errichtet. Diese Lichtschranken 4 sind mittels vierer Sende-Empfangs-Einheiten 3 errichtet. In jeder Ecke ist eine Sende-Empfangs-Einheit 3 angeordnet. Die Sende-Empfangs-Einheiten 3 an Pfosten angebracht, die in einem geringen Abstand zur Begrenzung 2 aufgestellt sind. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Fahrzeug F die Begrenzung 2 nicht verlässt, auch wenn es einen gewissen Bremsweg aufweist bis es zum Stillstand kommt.
In einem Normalbetrieb bewegt sich das Fahrzeug F innerhalb des Arbeitsbereichs 1 und kontaktiert keine der Lichtschranken 4. Wenn das Fahrzeug F allerdings eine der Lichtschranken 4 unterbricht, wie im hier dargestellten Fall, kommt es zwischen den beiden Sende-Empfangs-Einheiten 3, die diese Lichtschranke 4 errichten, zu einer Unterbrechung des Lichtsignals. Das Signal reißt in anderen Worten ab. Sobald dies geschieht, meldet die betroffene Sende-Empfangs-Einheit 3 dies an die fahrzeuginterne Warneinrichtung 7a und/oder an die fahrzeugexterne Warneinrichtung 7b. Diese Warneinrichtungen 7a, 7b können von sämtlichen Sende-Empfangs-Einheiten 3 Signale bezüglich einer Lichtsignal-Unterbrechung erhalten. Dies ist mittels der gestichelten Pfeile angedeutet.
Sobald der Signal-Abriss an eine der Warneinrichtungen 7a, 7b übermittelt wurde, sendet diese ein Warnsignal W an die Steuereinrichtung 6. Diese steuert daraufhin das Antriebssystem 5 des Fahrzeugs F an und fordert einen Stopp des Fahrzeugs F an. Dabei wird eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs F auf 0 km/h reduziert und das Fahrzeug F wird abgebremst. Dadurch wird sichergestellt, dass das Fahrzeug F die Begrenzung 2 nicht verlässt. Anschließend kann das Fahrzeug F seine automatisierte Arbeit wieder aufnehmen, wenn es zuvor wieder zurück in den Arbeitsbereich 1 bewegt wurde.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Fahrzeugs F in dem Arbeitsbereich 1 aus 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Es ist dasselbe Fahrzeug F in demselben Arbeitsbereich 1 dargestellt wir in 1. Allerding befindet sich das Fahrzeug F hier beabstandet zu der Begrenzung 2 und zu den Lichtschranken 4. Dies kann mittels des Positionsbestimmungssystems 8 ermittelt werden.
Allerdings betritt eine Person 9 den Arbeitsbereich 1 und unterbricht das Lichtsignal einer der Lichtschranken 4. Aufgrund dieser Unterbrechung, die an eine der Warneinrichtungen 7a, 7b übermittelt wird, sendet wenigstens eine der Warneinrichtungen 7a, 7b ein Warnsignal W an die Steuereinrichtung 6 das Fahrzeugs F.
Ausgehend von diesem Warnsignal W steuert die Steuereinrichtung 6, wie bereits in 1 beschrieben, das Antriebssystem 5 des Fahrzeugs F an und fordert einen Stopp des Fahrzeugs F an. Dadurch wird sichergestellt, dass das Fahrzeug F die Person 9 nicht gefährdet, solange diese sich im Arbeitsbereich 1 aufhält. Wenn die Person 9 den Arbeitsbereich 1 wieder verlassen hat, kann das Fahrzeug F seine automatisierte Arbeit wieder aufnehmen. Alternativ dazu kann das Fahrzeug F automatisierte Funktionen bis Level 2 ausführen, wobei diese von einem Fahrer überwacht werden müssen. Dadurch kann die Gefährdung für die Person 9 minimiert werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens V für das Fahrzeug in dem Arbeitsbereich aus 1 und aus 2. In einem ersten Schritt 101 wird eine Unterbrechung des Lichtsignals an wenigstens einer der Lichtschranken festgestellt. Dies wird an die fahrzeuginterne und/oder die fahrzeugexterne Warneinrichtung übermittelt.
In einem zweiten Schritt 102 generiert die jeweilige Warneinrichtung ein Warnsignal W, das an die Steuereinrichtung des Fahrzeugs übermittelt wird.
Daraufhin steuert die Steuereinrichtung in einem dritten Schritt 103 das Antriebssystem des Fahrzeugs an und fordert einen Stopp des Fahrzeugs an. Beispielsweise wird ein Abbremsen und eine Unterbrechung einer Antriebsmomentbereitstellung angefordert. Zusätzlich kann ja nach Antriebsform eine Rekuperation angefordert werden.
In einem vierten Schritt 104 wird das Fahrzeug mittels des Antriebssystems gestoppt. Nach dem Stoppen des Fahrzeugs kann dieses wieder in Betrieb genommen werden, wenn das Fahrzeug wieder zurück in den Arbeitsbereich bewegt wurde und/oder wenn die Person sich wieder aus dem Arbeitsbereich entfernt hat. Beispielsweise kann die Inbetriebnahme auch dann erfolgen, wenn die Person sich noch in dem Arbeitsbereich befindet. In diesem Fall ist jedoch eine Beschränkungen der automatisierten Funktionen auf Level 2 nötig.
Das hier dargestellte Verfahren läuft kontinuierlich ab. Wenn das Fahrzeug einmal mittels des Verfahrens gestoppt wurde, und anschließend wieder in Betrieb genommen wurde, kann das Verfahren erneut durchlaufen werden. In anderen Worten findet eine kontinuierliche Überwachung des Arbeitsbereichs mittels der Lichtschranken statt.
Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise können mehrere Sende-Empfangs-Einheiten pro Pfosten vorgesehen sein. Dadurch kann eine Funktion des Verfahrens sichergestellt werden, auch wenn eine einzelne Sende-Empfangs-Einheit defekt ist. In diesem Fall wird das Fahrzeug dann gestoppt, wenn das Lichtsignal an allen Sende-Empfangs-Einheiten eines Pfostens unterbrochen ist.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsbereich
2: Begrenzung
3: Sende-Empfangs-Einheit
4: Lichtschranke
5: Antriebssystem
6: Steuereinrichtung
7a: Warneinrichtung (fahrzeugintern)
7b: Warneinrichtung (fahrzeugextern)
8: Positionsbestimmungssystem
9: Person
101: erster Schritt
102: zweiter Schritt
103: dritter Schritt
104: vierter Schritt
105: fünfter Schritt
F: Fahrzeug
V: Verfahren
W: Warnsignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4446867 C2 [0004]

Claims

Verfahren (V) zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs (F) innerhalb eines Arbeitsbereichs (1), wobei der Arbeitsbereich (1) in einem Off-Road-Bereich angeordnet ist, und wobei entlang einer Begrenzung (2) des Arbeitsbereichs (1) wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten (3) angeordnet sind, welche den Arbeitsbereich (1) mit Lichtschranken (4) umgrenzen, wobei - eine Unterbrechung eines Lichtsignals an wenigstens einer der Sende-Empfangs-Einheiten (3) ermittelt wird, - ausgehend von der Unterbrechung ein Warnsignal (W) an eine Steuereinrichtung (6) des Fahrzeugs (F) übermittelt wird, - die Steuereinrichtung (6) ausgehend von dem Warnsignal (W) ein Antriebssystem (5) des Fahrzeugs (F) angesteuert, - das Antriebssystem (5) des Fahrzeugs (F) das Fahrzeug (F) stoppt.
Verfahren (V) nach Anspruch 1, wobei das Warnsignal (W) von einer fahrzeuginternen Warneinrichtung (7a) oder von einer externen Warneinrichtung (7b) übermittelt wird.
Verfahren (V) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zusätzlich eine Position des Fahrzeugs (F) in Bezug zu den wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten (3) ermittelt wird.
Verfahren (V) nach Anspruch 3, wobei eine erneute Inbetriebnahme des Fahrzeugs (F) erfolgt, wenn die Position des Fahrzeugs (F) einen genügenden Abstand aufweist zu den wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten (3).
Verfahren (V) nach Anspruch 4, wobei bei der erneuten Inbetriebnahme automatisierte Funktionen des Fahrzeugs (F) bis Level 2 verfügbar sind.
Steuereinrichtung (6) für ein Fahrzeug (F), wobei die Steuereinrichtung (6) mit einem Antriebssystem (5) des Fahrzeugs (F) und mit einer Warneinrichtung (7a, 7b) verbindbar ist, wobei die Steuereinrichtung (6) Mittel aufweist, um das Fahrzeug (F) ausgehend von einem Warnsignal (W) zu stoppen.
Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei einer Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung (6) nach Anspruch 6, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführen.
Fahrzeug (F) aufweisend eine Steuereinrichtung (6) nach Anspruch 6, und ein Antriebssystem (5), wobei die Steuereinrichtung (6) mit dem Antriebssystem (5) verbunden ist, wobei das Fahrzeug (F) dazu eingerichtet ist, automatisierte Funktionen durchzuführen.
System zum Festlegen eines Arbeitsbereichs (1) für ein Fahrzeug (F), aufweisend wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten (3), die auf einer Begrenzung (2) des Arbeitsbereichs (1) angeordnet sind, wobei mittels der wenigstens drei Sende-Empfangs-Einheiten (3) Lichtschranken (4) einrichtbar sind, die den Arbeitsbereich (1) entlang seiner Begrenzung (2) umgrenzt.