DE102019206582A1 - Device, system, method and computer program for speed control of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100), ein System (200), ein Verfahren und ein Computerprogram zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs (1). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (1) mit einer solchen Vorrichtung (100) zur Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs (1). Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf Arbeitsmaschinen, wie etwa ein Flurförderfahrzeug, eine Bau- oder eine Landmaschine.The present invention relates to a device (100), a system (200), a method and a computer program for regulating the speed of a vehicle (1). The invention also relates to a vehicle (1) with such a device (100) for regulating the speed of the vehicle (1). The invention preferably relates to work machines, such as an industrial truck, a construction machine or an agricultural machine.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System, ein Verfahren und ein Computerprogram zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs. Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf Arbeitsmaschinen, wie etwa ein Flurförderfahrzeug, eine Bau- oder eine Landmaschine.The present invention relates to a device, a system, a method and a computer program for regulating the speed of a vehicle. The invention also relates to a vehicle with such a device for regulating the speed of the vehicle. The invention preferably relates to work machines, such as an industrial truck, a construction machine or an agricultural machine.
Stand der TechnikState of the art
Zum Realisieren von Fahrerassistenzsystemen wird zum Erkennen von Umfeldsituationen häufig Umfeldsensorik auf einem Fahrzeug verwendet. Dies kann dem Fahrer bzw. dem Fahrzeug erlauben, Zustände im Fahrzeugumfeld zu erfassen, zu erkennen und entsprechend auf Gefahren zu reagieren. Heutige autonome Transportsysteme im Logistikbereich navigieren üblicherweise über 2D-Lidarsensoren. Letztere sind meistens oben am Transportsystem für eine gute Rundumsicht angebracht. Diese Sensoren dienen zur Lokalisierung, Kartenerstellung und Navigation. Hindernisse und Objekte unterhalb des Erfassungsbereichs des Sensors werden nicht erkannt. Deswegen werden im unteren Fahrzeugbereich üblicherweise zusätzliche Lasersensoren zur Fußgängererkennung angebracht, die beim Erkennen von Fußgängern eine Verzögerung beziehungsweise Stillstand des autonomen Transportsystems auslösen.To implement driver assistance systems, environmental sensors are often used on a vehicle to recognize situations in the surroundings. This can allow the driver or the vehicle to record and recognize conditions in the vehicle environment and to react accordingly to hazards. Today's autonomous transport systems in the logistics sector usually navigate using 2D lidar sensors. The latter are usually attached to the top of the transport system for a good all-round view. These sensors are used for localization, map creation and navigation. Obstacles and objects below the detection range of the sensor are not recognized. For this reason, additional laser sensors for pedestrian detection are usually attached in the lower area of the vehicle, which trigger a deceleration or standstill of the autonomous transport system when pedestrians are detected.
Aus der
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde es zu ermöglichen, dass Fahrzeuge möglichst schnell auf Objekte/Hindernisse reagieren können. Insbesondere sollen eine Vorrichtung, ein System, ein Verfahren und ein Computerprogram zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bereitgestellt werden, wobei die Geschwindigkeitsregelung möglichst in Echtzeit reagieren kann. Weiterhin soll ein entsprechendes Fahrzeug, vorzugsweise eine bereits genannte Arbeitsmaschine, mit einer solchen Geschwindigkeitsregelung bereitgestellt werden.The present invention is based on the object of enabling vehicles to react as quickly as possible to objects / obstacles. In particular, a device, a system, a method and a computer program are to be provided for regulating the speed of a vehicle, the speed regulation being able to react in real time as far as possible. Furthermore, a corresponding vehicle, preferably an already mentioned work machine, is to be provided with such a speed control.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung eines beladbaren Fahrzeugs mit einer Ermittlungseinheit zum Ermitteln, anhand von Sensordaten, von Umgebungsabstandsdaten betreffend Abstände zwischen dem Fahrzeug und den Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs und von Beladungsabstandsdaten betreffend Abstände zwischen einer Beladung des Fahrzeugs und Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs, und einer Steuereinheit zur Ermittlung und Ausgabe eines Steuersignals zur Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf den Umgebungsabstandsdaten, den Beladungsabstandsdaten und Fahrzeugdaten betreffend den Istwert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.In a first aspect, the invention relates to a device for regulating the speed of a loadable vehicle with a determination unit for determining, on the basis of sensor data, environmental distance data relating to distances between the vehicle and the objects in the vicinity of the vehicle and loading distance data relating to distances between a load of the vehicle and Objects in the vicinity of the vehicle, and a control unit for determining and outputting a control signal for regulating the speed of the vehicle based on the environmental distance data, the loading distance data and vehicle data relating to the actual value of the speed of the vehicle.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs, mit einer Ermittlungseinheit zum Ermitteln, anhand von Sensordaten, von Umgebungsabstandsdaten betreffend Abstände zwischen dem Fahrzeug und Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs, und einer Steuereinheit zur Ermittlung und Ausgabe eines Steuersignals zur Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf den Umgebungsabstandsdaten, Fahrzeugdaten und einer Latenzzeit betreffend eine Zeitdauer zum Erkennen eines Objekts durch einen Sensor und/oder eine Zeitdauer zur Ansteuerung einer Fahrzeugbremse des Fahrzeugs.In a further aspect, the invention relates to a device for controlling the speed of a vehicle, with a determination unit for determining, using sensor data, environmental distance data relating to distances between the vehicle and objects in the vicinity of the vehicle, and a control unit for determining and outputting a control signal for regulation the speed of the vehicle based on the environmental distance data, vehicle data and a latency period relating to a time period for detecting an object by a sensor and / or a time period for activating a vehicle brake of the vehicle.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein entsprechendes System zum Erkennen von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs und Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs, umfassend einen oder mehrere Sensoren zum Erkennen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs und eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Geschwindigkeitsregulierung des autonomen Fahrzeugs.In a further aspect, the invention relates to a corresponding system for detecting objects in the vicinity of a vehicle and speed control of the vehicle, comprising one or more sensors for detecting objects in the vicinity of the vehicle and a device according to one of the preceding claims for speed control of the autonomous vehicle Vehicle.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf einsprechende Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs.The present invention also relates to a corresponding method for speed control of a vehicle.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, umfassen Programm Codemittel, um einen Computer zu veranlassen, die Schritte des genannten Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem geeigneten nicht transitorischen Medium, wie beispielsweise einem optischen Speichermedium oder einem Festkörpermedium, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, gespeichert/verteilt werden, aber auch in anderer Form, beispielsweise über das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme.Furthermore, the present invention comprises a computer program, programs comprise code means for causing a computer to carry out the steps of the method mentioned when the computer program is carried out on the computer. The computer program can be stored / distributed on a suitable non-transitory medium, such as an optical storage medium or a solid-state medium, which is supplied together with or as part of other hardware, but also in other forms, for example via the Internet or other wired or wireless Telecommunication systems.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann grundsätzlich ein autonomes, teilautonomes oder nicht autonomes Fahrzeug sein. Das Fahrzeug kann fernes ein Fahrzeug sein, welches zum Transportieren von Personen und/oder Gütern ausgebildet ist. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein bemanntes oder unbemanntes Transportfahrzeug oder Arbeitsfahrzeug sein, beispielsweise aus dem Bereich der Logistik. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug ein autonomes Flurförderfahrzeug, also ein (führerlos fahrbares oder bemanntes) beladbares Fahrzeug. Ein derartiges Fahrzeug kann beispielsweise ein Gabelstapler sein.The present invention also relates to a vehicle with a device according to the invention for regulating the speed of the Vehicle. The vehicle can basically be an autonomous, partially autonomous or non-autonomous vehicle. The vehicle can also be a vehicle which is designed to transport people and / or goods. The vehicle can for example be a manned or unmanned transport vehicle or work vehicle, for example from the field of logistics. In one embodiment, the vehicle is an autonomous industrial truck, that is to say a (driverlessly drivable or manned) loadable vehicle. Such a vehicle can be a forklift, for example.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einerseits Kollisionen des Fahrzeugs mit Objekten in der Umgebung zu vermeiden und möglichst auf Gefahrensituationen in Echtzeit zu reagieren, und andererseits die Fahrzeit nicht unnötig zu verlängern. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Verwendung von Beladungsabstandsdaten und/oder Latenzzeiten zur Berechnung eines Steuersignals für die Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.The invention is based on the idea of, on the one hand, avoiding collisions of the vehicle with objects in the vicinity and, if possible, reacting to dangerous situations in real time, and, on the other hand, not unnecessarily extending the driving time. This is achieved according to the invention through the use of loading distance data and / or latency times to calculate a control signal for regulating the speed of the vehicle.
Beim Betreiben etwa eines Gabelstaplers ist das Vermeiden von Arbeitsunfällen mit Personen, welche sich im Umfeld des Gabelstaplers aufhalten, von besonderer Bedeutung, da so die Arbeitssicherheit im Umfeld des Gabelstaplers erhöht werden kann. Ferner soll für derartige Fahrzeuge die Fahrtgeschwindigkeit möglichst kontinuierlich angepasst werden, um Unfälle zu vermeiden. Häufig tritt die Situation auf, dass der Fahrweg nahezu die Fahrzeugbreite aufweist, d.h. nur wenige Zentimeter rechts und links vom Fahrzeug Platz ist. Dies kann insbesondere dann zum Problem werden, wenn die Fahrzeugbreite veränderlich ist, wie zum Beispiel bei einem Gabelstapler, der eine Last aufnimmt, die breiter als er selbst ist, oder bei einer Landmaschine, an die ein Arbeitsgerät mit größerer Breite als der Breite des eigentlichen Fahrzeugs angekoppelt hat.When operating a forklift truck, for example, it is particularly important to avoid accidents at work with people in the vicinity of the forklift truck, as this can increase work safety in the vicinity of the forklift truck. Furthermore, the speed of travel should be adjusted as continuously as possible for such vehicles in order to avoid accidents. Often the situation arises that the route is almost the width of the vehicle, i.e. there is only space a few centimeters to the right and left of the vehicle. This can be a problem in particular when the vehicle width is variable, such as with a forklift that picks up a load that is wider than it is itself, or with an agricultural machine to which an implement with a width greater than the width of the actual one is attached Has coupled the vehicle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst gemäß einem Aspekt eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln, anhand von Sensordaten, von Umgebungsabstandsdaten betreffend Abstände zwischen dem Fahrzeug und Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs. Bei den Objekten kann es sich sowohl um Gegenstände als auch Subjekte/Personen handeln, da es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, Kollisionen des Fahrzeugs mit jeglicher Art von Objekten zu vermeiden. Die Objekte befinden sich in einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei es sich vorzugsweise um ein Umfeld des Fahrzeugs (insbesondere in Fahrtrichtung vor und seitlich neben dem Fahrzeug) handelt, welches für Arbeitsmaschinen häufig einen geringen Abstand zwischen Wänden, Objekten, Fahrbahnbegrenzung und Fahrzeug aufweist.According to one aspect, the device according to the invention comprises a determination unit for determining, on the basis of sensor data, environmental distance data relating to distances between the vehicle and objects in the vicinity of the vehicle. The objects can be both objects and subjects / persons, since it is an aim of the present invention to avoid collisions of the vehicle with any type of object. The objects are located in the vicinity of the vehicle, which is preferably an environment of the vehicle (in particular in front of and to the side of the vehicle in the direction of travel) which, for work machines, often has a small distance between walls, objects, lane boundary and vehicle.
Die Ermittlungseinheit ermittelt weiterhin Beladungsabstandsdaten betreffend Abstände zwischen einer Beladung des Fahrzeugs und den Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs. Wie bereits zuvor erwähnt, handelt es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise um einen Gabelstapler, welcher eine Beladung von einem Ort A an einen Ort B transportiert, wobei die aufgrund der Beladung veränderliche Fahrzeugbreite ein Problem darstellen kann und die Geschwindigkeit je nach Beladung gegebenenfalls unterschiedlich geregelt werden muss, insbesondere wenn der Abstand zwischen Beladung und einem Objekt sich verringert.The determination unit also determines loading distance data relating to distances between a load on the vehicle and the objects in the vicinity of the vehicle. As already mentioned, the vehicle is, for example, a forklift truck that transports a load from a location A to a location B, whereby the vehicle width, which changes due to the load, can be a problem and the speed may be regulated differently depending on the load must, especially when the distance between the load and an object is reduced.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit zur Ermittlung und Ausgabe eines Steuersignals zur Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird basierend auf den Umgebungsabstandsdaten, Beladungsabstandsdaten und Fahrzeugdaten reguliert. Letztgenannte Fahrzeugdaten betreffen hierbei den Istwert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Bewegt sich beispielsweise ein autonomes Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von nur 5 km/h parallel durch einen Fahrweg mit 10 cm Abstand zwischen Wand/Fahrbahnbegrenzung und breitester Stelle des Fahrzeugs, bleiben bei plötzlicher Fahrtrichtungsänderung nur 0,07 Sekunden Reaktionszeit (umfassend insbesondere die Zeit für die Betätigung der Aktuatorik und die Bremszeit) um zu erkennen, dass das Fahrzeug angehalten werden muss, und um das Fahrzeug auch anzuhalten. Deshalb ist es wichtig für derartige beladbare Fahrzeuge, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht nur aufgrund der Umgebungsabstandsdaten und der Beladungsabstandsdaten, sondern auch unter Berücksichtigung der Fahrzeugdaten betreffend den Istwert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu regeln.The device further comprises a control unit for determining and outputting a control signal for regulating the speed of the vehicle. The speed of the vehicle is regulated based on the surrounding distance data, loading distance data and vehicle data. The last-mentioned vehicle data relate to the actual value of the speed of the vehicle. If, for example, an autonomous vehicle moves at a speed of only 5 km / h in parallel through a route with a 10 cm distance between the wall / lane boundary and the widest part of the vehicle, only 0.07 seconds of reaction time remain in the event of a sudden change in direction (including in particular the time for the Actuation of the actuators and the braking time) to recognize that the vehicle must be stopped and to stop the vehicle. It is therefore important for such loadable vehicles to regulate the speed of the vehicle not only on the basis of the environmental distance data and the loading distance data, but also taking into account the vehicle data relating to the actual value of the speed of the vehicle.
In einer Ausgestaltung bzw. in einem alternativen Aspekt ist die Steuereinheit der Vorrichtung ausgestaltet, das Steuersignal unter Berücksichtigung einer Latenzzeit zu ermitteln, die eine Zeitdauer zum Erkennen eines Objekts durch einen Sensor und/oder eine Zeitdauer zur Ansteuerung einer Fahrzeugbremse des Fahrzeugs umfasst. Die Zeitdauer zum Erkennen eines Objekts durch einen Sensor sowie die Zeitdauer zur Ansteuerung einer Fahrzeugbremse sind typischerweise stets ähnlich und in einem bestimmten Zeitbereich aufzufinden, sodass eine derartige Latenzzeit berücksichtigt werden kann, um das Steuersignal zur Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechen der Latenzzeit anzupassen.In one embodiment or in an alternative aspect, the control unit of the device is designed to determine the control signal taking into account a latency period that includes a period of time for detecting an object by a sensor and / or a period of time for actuating a vehicle brake of the vehicle. The time period for detecting an object by a sensor and the time period for activating a vehicle brake are typically always similar and can be found in a certain time range so that such a latency period can be taken into account in order to adapt the control signal for regulating the speed of the vehicle to the latency period.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinheit ferner ausgestaltet, das Steuersignal unter Berücksichtigung eines aktuellen Bremswegs des Fahrzeugs zu ermitteln. Da die Steuereinheit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter anderem basierend auf den Fahrzeugdaten betreffend den Istwert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs reguliert, ist die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs der Steuereinheit stets bekannt, sodass die Steuereinheit in der Lage ist, den aktuellen Bremsweg auf Basis der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Dieser Bremsweg wird kontinuierlich berücksichtigt, um das Steuersignal zur Regelung der Geschwindigkeit kontinuierlich anzupassen.According to a further embodiment, the control unit is also designed to determine the control signal taking into account a current braking distance of the vehicle. Since the control unit regulates the speed of the vehicle based on the vehicle data relating to the actual value of the speed of the vehicle, among other things, the current speed of the vehicle is Control unit always known, so that the control unit is able to determine the current braking distance based on the current speed of the vehicle. This braking distance is continuously taken into account in order to continuously adapt the control signal for regulating the speed.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinheit ausgestaltet, das Steuersignal unter Berücksichtigung von Beladungsmassedaten betreffend eine Masse der Beladung des Fahrzeugs zu ermitteln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs kann z.B. bei Arbeitsmaschinen, wie zum Beispiel einem Gabelstapler, eingesetzt werden, die eine große Masse an Beladung aufnehmen können. Die zusätzliche Masse der Beladung kann zu einer deutlich erhöhten Trägheit des Fahrzeugs führen, sodass der Bremsweg des Fahrzeugs sich dementsprechend ändert. Die Beladungsmassedaten können hierbei beispielsweise von einem Gewichtssensor ermittelt werden und von der Steuereinheit ausgewertet werden, um die Geschwindigkeit dementsprechend zu regulieren. Alternativ können Beladungsmassedaten auf von einem Benutzer eingegeben werden oder von der Beladung (etwa von einem an der Beladung angebrachten RFID Chip oder Barcode) übertragen werden.In a further embodiment, the control unit is designed to determine the control signal taking into account loading mass data relating to a mass of the vehicle's load. The device according to the invention for regulating the speed of the vehicle can e.g. be used in working machines, such as a forklift truck, that can take a large mass of load. The additional mass of the load can lead to a significantly increased inertia of the vehicle, so that the braking distance of the vehicle changes accordingly. The loading mass data can be determined here, for example, by a weight sensor and evaluated by the control unit in order to regulate the speed accordingly. Alternatively, load mass data can be entered by a user or transferred from the load (for example from an RFID chip or barcode attached to the load).
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Kommunikationsschnittstelle auf, die das Empfangen von Sensordaten eines oder mehrerer in der Umgebung des Fahrzeugs angeordneter Sensoren ermöglicht. Die Vorrichtung kann dabei so ausgestaltet sein, dass sie Sensordaten von Sensoren, die direkt am Fahrzeug angebracht sind, und/oder Sensordaten von Sensoren, die nicht direkt am Fahrzeug angeordnet sind, empfangen kann. Letztere Sensoren können dabei so ausgestaltet und angeordnet sein, dass sie in der Lage sind, Umgebungsbereiche zu vermessen bzw. zu beobachten, die durch die am Fahrzeug angebrachten Sensoren nicht vermessen bzw. zu beobachten werden können. Durch die von solchen Sensoren bereitgestellten Sensordaten über die Kommunikationsschnittstelle ist die Vorrichtung dann in der Lage, auf zunächst unvorhersehbare Hindernisse, Objekte und andere Gegebenheiten (beispielweise ein aus einer nicht einsehbaren Seitenstraße kommendes Fahrzeug) vorzeitig zu reagieren, um dementsprechend die Geschwindigkeit zu regulieren.In a further embodiment, the device has a communication interface that enables the reception of sensor data from one or more sensors arranged in the vicinity of the vehicle. The device can be configured in such a way that it can receive sensor data from sensors that are directly attached to the vehicle and / or sensor data from sensors that are not directly arranged on the vehicle. The latter sensors can be designed and arranged in such a way that they are able to measure or observe environmental areas that cannot be measured or observed by the sensors attached to the vehicle. Using the sensor data provided by such sensors via the communication interface, the device is then able to react ahead of time to initially unpredictable obstacles, objects and other conditions (e.g. a vehicle coming from a side street that is not visible) in order to regulate the speed accordingly.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinheit ausgestaltet, basierend auf den Umgebungsabstandsdaten die Abstände zwischen dem Fahrzeug und den Objekten in der Umgebung und/oder den Beladungsabstandsdaten die Abstände zwischen der Beladung des Fahrzeugs und den Objekten in der Umgebung jeweils mit einem vorbestimmten Referenzabstandswert zu vergleichen. Weiterhin ist die Steuereinheit in dieser Ausgestaltung ausgestaltet das Steuersignal zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln und auszugeben, falls mindestens einer der besagten Abstände kleiner als ein jeweiliger Referenzabstandswert ist.In a further embodiment, the control unit is designed to compare the distances between the vehicle and the objects in the vicinity and / or the loading distance data, based on the environmental distance data, to compare the distances between the loading of the vehicle and the objects in the vicinity with a predetermined reference distance value. Furthermore, the control unit in this embodiment is designed to determine and output the control signal for reducing the speed of the vehicle if at least one of the said distances is smaller than a respective reference distance value.
In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung benutzt die Steuereinheit Referenzabstandswerte für unterschiedliche Geschwindigkeitswerte zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Ist beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 5 km/h ein Abstand zwischen Fahrzeug und einem Objekt gemessen worden, welcher größer als ein bestimmter zugehöriger Referenzabstandswert ist, so wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht reduziert bzw. ggf. sogar erhöht. Allerdings würde bei einer größeren Geschwindigkeit von 10 km/h ein Steuersignal zur Reduzierung der Geschwindigkeit ermittelt werden, wenn der Abstand kleiner als der jeweilige Referenzabstandswert der Geschwindigkeit von 10 km/h ist.In a preferred further embodiment, the control unit uses reference distance values for different speed values to reduce the speed of the vehicle. If, for example, a distance between the vehicle and an object has been measured at a speed of 5 km / h, which is greater than a certain associated reference distance value, then the speed of the vehicle is not reduced or, if necessary, even increased. However, at a higher speed of 10 km / h, a control signal for reducing the speed would be determined if the distance is smaller than the respective reference distance value of the speed of 10 km / h.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinheit ausgestaltet, das Steuersignal zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln und auszugeben, falls anhand der Sensordaten ein Hindernis, eine Verengung des Fahrwegs, eine Abzweigung und/oder Kreuzung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs festgestellt wird. Der Fahrweg kann mithilfe von Sensoren dreidimensional erfasst werden. Die Sensordaten ermöglichen dann eine Unterscheidung, ob der Fahrweg zwei Begrenzungen hat und demnach eine Fahrspur ist oder ob es noch mehr Begrenzungen gibt und demnach eine Kreuzung vorliegt. Alternativ ist die Steuereinheit ausgestaltet, durch eine gesteuerte Logik und/oder ein neuronales Netzwerk zu erkennen, ob es sich um eine Kreuzung, Abzweigung, Hindernis oder Verengung des Fahrwegs in Fahrtrichtung des Fahrzeugs handelt.In a further refinement, the control unit is designed to determine and output the control signal for reducing the speed of the vehicle if an obstacle, a narrowing of the route, a junction and / or intersection in the direction of travel of the vehicle is determined using the sensor data. The route can be recorded three-dimensionally with the help of sensors. The sensor data then enable a distinction to be made as to whether the route has two boundaries and therefore is one lane or whether there are even more boundaries and therefore an intersection is present. Alternatively, the control unit is designed to use controlled logic and / or a neural network to recognize whether it is an intersection, junction, obstacle or narrowing of the route in the direction of travel of the vehicle.
Da die vorliegende Erfindung vorzugsweise in Arbeitsmaschinen verwendet wird, stellen in einer industriellen Umgebung insbesondere Personen, andere Maschinen, Paletten oder sonstige Arten von Objekten in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ein potentielles Hindernis dar. Eine Abzweigung oder Kreuzung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs kann dabei berücksichtigt werden, da Personen oder andere mobile Maschinen/Fahrzeuge in der Abzweigung oder Kreuzung plötzlich erscheinen können und demnach auch potentiell in Fahrtrichtung des Fahrzeugs eine Kollisionsgefahr darstellen. Ein vorteilhafter Effekt ist demnach die Reduzierung von Personenunfällen mit dem Fahrzeug sowie die Reduzierung von Kollisionen des Fahrzeugs mit weiteren Objekten.Since the present invention is preferably used in work machines, people, other machines, pallets or other types of objects in particular represent a potential obstacle in the direction of travel of the vehicle in an industrial environment. A junction or intersection in the direction of travel of the vehicle can be taken into account People or other mobile machines / vehicles can suddenly appear in the junction or intersection and therefore also potentially represent a risk of collision in the direction of travel of the vehicle. Accordingly, an advantageous effect is the reduction in personal accidents with the vehicle and the reduction in collisions between the vehicle and other objects.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich neben der Vorrichtung auf ein System zum Erkennen von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs und zur Geschwindigkeitsregelung des autonomen Fahrzeugs. Dieses System umfasst neben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner einen oder mehrere Sensoren zum Erkennen der Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs. In einer Ausgestaltung handelt es sich bei den einen oder mehreren Sensoren insbesondere um eine oder mehrere Kameras, einen oder mehrere Lidarsensoren und/oder einen oder mehrere Radarsensoren. Bei den Kameras handelt es sich vorzugsweise um 360°-Kameras.In addition to the device, the present invention relates to a system for recognizing objects in the vicinity of a vehicle and for regulating the speed of the autonomous vehicle Vehicle. In addition to a device according to the invention, this system also includes one or more sensors for recognizing the objects in the vicinity of the vehicle. In one embodiment, the one or more sensors are in particular one or more cameras, one or more lidar sensors and / or one or more radar sensors. The cameras are preferably 360 ° cameras.
In einer Ausgestaltung ist bzw. sind der eine oder die mehreren Sensoren in und/oder am Fahrzeug angeordnet. Dabei handelt es sich beispielsweise mindestens um einen auf dem Fahrzeug angeordneten Radarsensor, der eine Punktwolke erfasst, wobei die zumindest eine Punktwolke mindestens einen Punkt bezüglich eines Objekts in der Umgebung aufweist. Der Sensor kann ein eindimensional oder punktuell erfassender Sensor, ein zweidimensional oder fächerartig erfassender Sensor oder ein dreidimensional oder scannender Sensor sein. Die Punktwolke kann eine entsprechende Dimension aufweisen, wobei diese im eindimensionalen Fall bereits aus einem Punkt bestehen kann. Somit kann mit dem Sensor eine Kontur des Objekts diskret mit Einzelpunkten erfasst werden, wobei mit einem horizontal ausgerichteten fächerartigen Radarsensor eine Transversalwelle als Kontur der Person oder des Objekts erfassbar ist und mit einem vertikal ausgerichteten fächerartigen Radarsensor eine Sagittalebene oder eine Frontalebene als Kontur des Objekts erfassbar ist.In one embodiment, the one or more sensors is or are arranged in and / or on the vehicle. This is, for example, at least one radar sensor which is arranged on the vehicle and which detects a point cloud, the at least one point cloud having at least one point with respect to an object in the vicinity. The sensor can be a one-dimensional or point-wise detecting sensor, a two-dimensional or fan-like detecting sensor or a three-dimensional or scanning sensor. The point cloud can have a corresponding dimension, which in the one-dimensional case can already consist of one point. Thus, a contour of the object can be detected discretely with individual points with the sensor, a transverse wave as the contour of the person or the object can be detected with a horizontally aligned fan-like radar sensor and a sagittal plane or a frontal plane as the contour of the object can be detected with a vertically aligned fan-like radar sensor is.
Die Sensoren dienen weiterhin zum Bestimmen des Abstands des erkannten Objekts von dem Fahrzeug basierend auf dem mindestens einen Punkt der zumindest einer Punktwolke und ein Kennzeichnen des dem Objekts zugeordneten Bereichs in Abhängigkeit des bestimmten Abstands. Die Abstandsbestimmung kann basierend auf den auf dem Objekt erfassten Punkten, beispielsweise im Schwerpunkt dieser Punkte bezogen auf einen beliebigen Punkt des Fahrzeugs, erfolgen. Hiermit kann der Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug mit einer radarbasierten Entfernungsmessung bestimmt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, mindestens zwei Sensoren zu benutzen, um Radardaten und Bilddaten zu fusionieren, da somit auf Objekte reagiert werden kann, welche aufgrund ihres relativen Aufenthaltsortes zum sich bewegenden Fahrzeug eine Gefahr darstellen können. Basierend auf dem mindestens einen Punkt der Punktwolke bezüglich der Person kann auch deren Position relativ zum Fahrzeug in einem Fahrzeugkoordinatensystem ermittelt werden. Hierfür kann die Position und Ausrichtung des Radarsensors im Fahrzeugkoordinatensystem bestimmt sein oder mittels Kalibrierung festgelegt werden.The sensors also serve to determine the distance of the recognized object from the vehicle based on the at least one point of the at least one point cloud and to identify the area assigned to the object as a function of the determined distance. The distance can be determined based on the points recorded on the object, for example in the center of gravity of these points in relation to any point on the vehicle. This allows the distance between the object and the vehicle to be determined using a radar-based distance measurement. Furthermore, it is advantageous to use at least two sensors in order to merge radar data and image data, since it is thus possible to react to objects which, due to their location relative to the moving vehicle, can represent a danger. Based on the at least one point of the point cloud with respect to the person, their position relative to the vehicle can also be determined in a vehicle coordinate system. For this purpose, the position and alignment of the radar sensor can be determined in the vehicle coordinate system or can be established by means of calibration.
Alternativ oder zusätzlich zur radarbasierten Abstandsbestimmung kann basierend auf der kamerabasierten Bilderfassung ein Abstand zu einer mittels Bildverarbeitung erkannten Objekt oder dessen Position ermittelt werden. Hierzu können beispielsweise mittels der Sensoren Methoden der Stereophotogrammmetrie angewandt werden, wobei mindestens zwei Bilder derselben oder verschiedener Kameras von unterschiedlichen Bilderfassungsorten verwendet werden können. Vorzugsweise ist die Kamera eine 360°-Kamera, um den Bereich rund um das Fahrzeug zu erfassen. Als Kamera kann grundsätzlich jeglicher bildgebender Kamerasensor verwendet werden, wobei dieser beispielsweise eine RGB Kamera, eine Infrarotkamera oder eine 3D Kamera sein kann. Es kann sich weiterhin um eine Panoramakamera oder eine omnidirektionale Kamera handeln. Je nach Art der Kamera enthält das erfasste Bild demnach RGB Informationen, Wärmeinformationen und/oder Tiefeninformationen. Das Aufnehmen sowohl von statischen Bildern als auch Videos ist dabei möglich.As an alternative or in addition to the radar-based distance determination, a distance to an object recognized by means of image processing or its position can be determined based on the camera-based image acquisition. For this purpose, methods of stereo photogrammetry can be used, for example, by means of the sensors, it being possible to use at least two images of the same or different cameras from different image recording locations. The camera is preferably a 360 ° camera in order to capture the area around the vehicle. In principle, any imaging camera sensor can be used as the camera, this being for example an RGB camera, an infrared camera or a 3D camera. It can still be a panoramic camera or an omnidirectional camera. Depending on the type of camera, the captured image accordingly contains RGB information, heat information and / or depth information. It is possible to record both static images and videos.
FigurenlisteFigure list
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems entsprechend der vorliegenden Erfindung zum Erkennen von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs und zur Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs.1 shows a schematic representation of a system according to the present invention for recognizing objects in the vicinity of a vehicle and for regulating the speed of the vehicle. -
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zur Geschwindigkeitsregelung eines beladbaren Fahrzeugs.2 shows a schematic representation of an embodiment of a device according to the present invention for regulating the speed of a loadable vehicle. -
3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zur Geschwindigkeitsregelung eines beladbaren Fahrzeugs.3 shows a schematic representation of a further embodiment of the device according to the present invention for regulating the speed of a loadable vehicle. -
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs in einer perspektivischen Ansicht.4th shows an embodiment of a vehicle with a device for speed control of the vehicle in a perspective view. -
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Geschwindigkeit v1 in einer ersten Fahrsituation mit potentiellen Hindernissen.5 shows a schematic representation of a vehicle at speed v1 in a first driving situation with potential obstacles. -
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Geschwindigkeit v2 in einer zweiten Fahrsituation mit potentiellen Hindernissen.6th shows a schematic representation of a vehicle at speed v2 in a second driving situation with potential obstacles. -
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Geschwindigkeit v1 in einer dritten Fahrsituation mit potentiellen Hindernissen.7th shows a schematic representation of a vehicle at speed v1 in a third driving situation with potential obstacles. -
8 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Geschwindigkeit v2 in einer vierten Fahrsituation mit potentiellen Hindernissen.8th shows a schematic representation of a vehicle at speed v2 in a fourth driving situation with potential obstacles. -
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Geschwindigkeit v3 in einer fünften Fahrsituation mit potentiellen Hindernissen.9 shows a schematic representation of a vehicle at speed v3 in a fifth driving situation with potential obstacles. -
10 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Geschwindigkeit v1 in einer sechsten Fahrsituation mit potentiellen Hindernissen.10 shows a schematic representation of a vehicle at speed v1 in a sixth driving situation with potential obstacles. -
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Geschwindigkeit v2 in einer siebten Fahrsituation mit potentiellen Hindernissen.11 shows a schematic representation of a vehicle at speed v2 in a seventh driving situation with potential obstacles. -
12 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Geschwindigkeit v1 in einer achten Fahrsituation mit potentiellen Hindernissen.12 shows a schematic representation of a vehicle at speed v1 in an eighth driving situation with potential obstacles. -
13 zeigt eine schematische Darstellung eines beladenen Fahrzeugs mit Geschwindigkeit v2 in einer neunten Fahrsituation mit potentiellen Hindernissen.13 shows a schematic representation of a loaded vehicle at speed v2 in a ninth driving situation with potential obstacles.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsformDetailed description of embodiment
Im Folgenden werden zunächst die Sensoren
Beispielhaft sind in
Beispielhaft wird in
Ferner umfasst die Vorrichtung
Die Ermittlungseinheit
In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung
In einer Ausführungsform wird insbesondere das Steuersignal
In einer weiteren Ausführungsform erhält die Steuereinheit
In einer weiteren Ausführungsform erhält die Steuereinheit
In einer weiteren Ausführungsform erhält die Steuereinheit
Es sei angemerkt, dass in einer Ausführungsform die Steuereinheit
Die vorgeschlagene Vorrichtung
Die von den Sensoren
Die
Es sei angemerkt, dass für die folgende Erläuterung die Geschwindigkeit v1 größer als die Geschwindigkeit v2 und größer als die Geschwindigkeit v3 angenommen sein. In den
Weiterhin sind diverse Objekte
Bei den in den
In der in
In der in
In der in
Folgerichtig wird In der in
In der in
In der in
In der in
In der in
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es mit der erfindungsgemäßen Lösung möglich ist, die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs schnell und effizient zu regeln, um möglichst schnell auf Objekte und damit potentielle Gefahren zu reagieren und die Anzahl an Unfällen/Kollisionen zu reduzieren.In summary, it can be said that with the solution according to the invention it is possible to regulate the speed of a vehicle quickly and efficiently in order to react as quickly as possible to objects and thus potential dangers and to reduce the number of accidents / collisions.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Objektobject
- 33
- UmgebungSurroundings
- 44th
- Beladungloading
- 55
- FahrzeugbremseVehicle brake
- 88th
- KommunikationsschnittstelleCommunication interface
- 1010
- Sensorsensor
- 1212
- erster Erfassungsbereichfirst detection area
- 1414th
- zweiter Erfassungsbereichsecond detection area
- 2020th
- SensordatenSensor data
- 3030th
- ErmittlungseinheitInvestigation unit
- 3434
- UmgebungsabstandsdatenEnvironmental distance data
- 3838
- BeladungsabstandsdatenLoading distance data
- 4040
- SteuereinheitControl unit
- 5050
- SteuersignalControl signal
- 6060
- FahrzeugdatenVehicle data
- 6161
- erstes Signalfirst signal
- 6262
- zweites Signalsecond signal
- 6363
- drittes Signalthird signal
- 6464
- BeladungsmassedatenLoading mass data
- 100100
- Vorrichtungcontraption
- 120120
- Hindernisobstacle
- 130130
- Verengung der FahrbahnNarrowing the roadway
- 140140
- AbzweigungJunction
- 150150
- Kreuzungcrossing
- 200200
- Systemsystem
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102015209857 A1 [0003]DE 102015209857 A1 [0003]
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