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Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs mit einem Schritt des Übertragens einer aktuellen und/oder zukünftigen Grobposition des automatisierten Fahrzeugs, einem Schritt des Empfangens von Objektdatenwerten, einem Schritt des Erstellens einer hochgenauen Karte, einem Schritt des Bestimmens einer hochgenauen Position und einem Schritt des Betreibens des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von der hochgenauen Position.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs umfasst einen Schritt des Übertragens einer aktuellen und/oder zukünftigen Grobposition des automatisierten Fahrzeugs an einen externen Server, einen Schritt des Empfangens von Objektdatenwerten, abhängig von der aktuellen und/oder zukünftigen Grobposition, von dem externen Server, und einen Schritt des Erstellens einer hochgenauen Karte, abhängig von den Objektdatenwerten. Das Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt des Bestimmens einer hochgenauen Position, abhängig von der hochgenauen Karte, und einen Schritt des Betreibens des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von der hochgenauen Position.
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Unter einem automatisierten Fahrzeug ist ein Fahrzeug, welches gemäß einem der SAE-Level 1 bis 5 (siehe Norm SAE J3016) ausgebildet ist, zu verstehen.
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Unter einem Betreiben des automatisierten Fahrzeugs ist - abhängig von dem SAE-Level in dem das Fahrzeug betrieben wird - beispielsweise das Bestimmen einer Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug und/oder das Abfahren der Trajektorie mittels einer automatisierten Quer- und/oder Längssteuerung und/oder das Ausführen sicherheitsrelevanter Fahrfunktionen, wie beispielsweise einem Ausgeben eines Warnsignals (beispielsweise an einen Insassen des automatisierten Fahrzeugs), zu verstehen.
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Unter einer Grobposition ist beispielsweise eine Position des automatisierten Fahrzeugs zu verstehen, welche zwar ausreichend genau ist, um beispielsweise eine Position entlang eines Verkehrsweges zu beschreiben (beispielsweise mit einer Unschärfe in einer Größenordnung von etwa 10 Meter), aber nicht ausreichend genau ist, um beispielsweise bei einem mehrspurigen Verkehrsweg eine fahrspurgenaue Position zu beschreiben.
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Unter einer aktuellen Grobposition ist die tatsächliche Position des automatisierten Fahrzeugs zum Zeitpunkt des Übertragens zu verstehen. Unter einer zukünftigen Grobposition ist beispielsweise eine Position zu verstehen, welche das automatisierte Fahrzeug zu einem späteren Zeitpunkt erreichen wird, indem es einer vorgegebenen Trajektorie folgt. Dies ermöglicht beispielsweise, dass das automatisierte Fahrzeug bereits vorab eine hochgenaue Karte erstellen kann, für einen Bereich in dem diese erst zu einem späteren Zeitpunkt benötigt wird. Dies kann beispielsweise vorteilhaft genutzt werden, indem ein Bereich zum Übertragen der Grobposition bzw. Empfangen der Objektdaten genutzt wird, welcher eine zuverlässige (Funk-) Verbindung bzw. ein zuverlässiges Netz bereitstellt, wohingegen der Bereich für den die hochgenaue Karte benötigt wird, welcher keinen oder nur eingeschränkten Datenaustausch ermöglicht.
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Unter einer hochgenauen Position ist eine Position zu verstehen, welche innerhalb eines vorgegebenen Koordinatensystems, beispielsweise GNSS-Koordinaten, derart genau ist, dass diese Position eine maximal zulässige Unschärfe nicht überschreitet. Dabei kann die maximale Unschärfe beispielsweise von der Umgebung - beziehungsweise der Anzahl und/oder Ausgestaltung von Umgebungsmerkmale - abhängen. Weiterhin kann die maximale Unschärfe beispielsweise vom entsprechenden SAE-Level abhängen, indem das automatisierte Fahrzeug betrieben wird. Grundsätzlich ist die maximale Unschärfe so gering, dass insbesondere ein sicheres Betreiben des automatisierten Fahrzeugs gewährleistet ist. Für ein Betreiben gemäß SAE-Level 4 bzw. 5 liegt die maximale Unschärfe beispielsweise in einer Größenordnung von etwa 10 Zentimeter.
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Unter einem externen Server ist beispielsweise ein einzelner Server oder eine Cloud (also einem Verbund von Servern bzw. Recheneinheiten) zu verstehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren löst vorteilhafterweise die Aufgabe, sowohl eine hochgenaue als auch - in kurzer Zeit mit relativ geringem Datenvolumen - eine aktuelle Karte für ein automatisiertes Fahrzeug bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst, indem von dem automatisierten Fahrzeug weder die vollständige (hier: hochgenaue) Karte, welche bis zum tatsächlichen Zeitpunkt des Anwendens veraltet sein kann, umfasst wird, noch die vollständige Karte zum benötigten Zeitpunkt, was mit einer relativ hohen und Datenübertragungsrate (dies ist zum einen teuer und benötigt zum anderen viel Zeit) verbunden ist, übertragen wird. Vielmehr wird die hochgenaue Karte erfindungsgemäß während des Verfahrens erstellt, wobei hierzu nur die Objektdatenwerte empfangen werden. Dies ermöglicht das Bereitstellen einer hochgenauen und/oder ggf. hochaktuellen Karte zum Betreiben des automatisierten Fahrzeugs, wobei nur eine verhältnismäßig kleine Datenübertragungsrate notwendig ist. Unter einer hochaktuellen Karte ist hier beispielsweise eine Karte zu verstehen, welche abhängig von hochaktuellen Objektdatenwerten, beispielsweise ausgehend von weiteren Fahrzeugen, erstellt wird.
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Vorzugsweise umfassen die Objektdatenwerte eine Position und/oder eine Dimensionsangabe und/oder eine Orientierung von wenigstens einem Objekt in einer Umgebung der aktuellen und/oder zukünftigen Grobposition.
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Unter einem Objekt ist beispielsweise ein Verkehrszeichen und/oder eine Infrastruktureinrichtung (Tunnel, Brücke, Leitplanke, Begrenzungsmarkierungen einer Fahrbahn, bauliche Fahrbahnbegrenzungen, etc.) und/oder ein Gebäude und/oder sonstige Objekte zu verstehen.
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Unter einer Position eines Objekts ist beispielsweise eine Position in GNSS-Koordinaten zu verstehen. Unter einer Dimensionsangabe eines Objekts ist beispielsweise zu verstehen, ob das Objekt ein dreidimensionales Objekt (also ein Objekt, welches beispielsweise beim Erfassen mittels einer Umfeldsensorik mit Breite, Höhe und Tiefe erfasst werden kann, wie das beispielsweise bei einem Gebäude der Fall sein kann) oder ein zweidimensionales Objekt (also ein Objekt, welches beispielsweise beim Erfassen mittels einer Umfeldsensorik mit Breite und Höhe erfasst werden kann, wie das beispielsweise bei einem Verkehrszeichen der Fall sein kann) ist. Unter einer Orientierung ist beispielsweise die tatsächliche Lage eines Objekts, beispielsweise in Form einer Anordnung relativ zu einem Verkehrsweg, zu verstehen.
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Hierin zeigt sich der Vorteil, dass in kurzer Zeit und mit geringer Datenübertragungsrate die wesentlichen Merkmale von wenigstens einem Objekt empfangen werden, welche zum Erstellen einer hochaktuellen Karte notwendig sind.
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Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen der hochgenauen Position, abhängig von einem Abgleich der hochgenauen Karte mit Umgebungsdatenwerten, welche von dem automatisierten Fahrzeug erfasst werden.
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Unter einem Erfassen von Umgebungsdatenwerten ist beispielsweise zu verstehen, dass diese Umgebungsdatenwerte mittels einer Umfeldsensorik des automatisierten Fahrzeugs erfasst werden, wobei die Umgebungsdatenwerte Umgebungsmerkmale in der Umgebung des automatisierten Fahrzeugs zum Zeitpunkt des Erfassens repräsentieren. Unter einem Umgebungsmerkmal ist beispielsweise ein Verkehrszeichen und/oder eine Infrastruktureinrichtung (Tunnel, Brücke, Leitplanke, Begrenzungsmarkierungen einer Fahrbahn, bauliche Fahrbahnbegrenzungen, etc.) und/oder ein Gebäude und/oder sonstige Umgebungsmerkmale zu verstehen.
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Unter einer Umfeldsensorik ist beispielsweise wenigstens ein Video- und/oder wenigstens ein Radar- und/oder wenigstens ein Lidar- und/oder wenigstens ein Ultraschall- und/oder wenigstens ein weiterer Sensor zu verstehen, welcher dazu ausgebildet ist, eine Umgebung des automatisierten Fahrzeugs, insbesondere in Form von Umgebungsdatenwerten, zu erfassen. In einer Ausführungsform umfasst die Umfeldsensorik beispielsweise zusätzlich Auswertemittel (Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte, Software), welche dazu ausgebildet sind, die Umgebungsdatenwerte auszuwerten und so beispielsweise einzelne Umgebungsmerkmale in der Umgebung des automatisierten Fahrzeugs zu erfassen und/oder zu bestimmen.
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Hierin zeigt sich der Vorteil, dass schnell und zuverlässig die hochgenaue Position des automatisierten Fahrzeugs bestimmt werden kann. Dies ist essentiell für ein sicheres und zuverlässiges Betreiben, was letztendlich auch zu einer größeren Akzeptanz des automatisierten Fahrzeugs insgesamt führt.
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Vorzugsweise erfolgt das Erstellen der hochgenauen Karte abhängig von einer Basiskarte, welche von dem automatisierten Fahrzeug umfasst wird.
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Unter einer Basiskarte bzw. hochgenauen Karte ist beispielsweise eine digitale Karte zu verstehen, welche in Form von (Karten-) Datenwerten auf einem Speichermedium vorliegt. Die Karte ist beispielsweise derart ausgebildet, dass eine oder mehrere Kartenschichten umfasst werden, wobei eine Kartenschicht beispielsweise eine Karte aus der Vogelperspektive (Verlauf und Position von Straßen, Gebäuden, Landschaftsmerkmalen, etc.) zeigt. Dies entspricht beispielsweise einer Karte eines Navigationssystems. Eine weitere Kartenschicht umfasst beispielsweise eine Radarkarte, wobei die Umgebungsmerkmale, welche von der Radarkarte abgebildet werden, mit einer Radarsignatur hinterlegt sind. Eine weitere Kartenschicht umfasst beispielsweise eine Lidarkarte, wobei Umgebungsmerkmale, welche von der Lidarkarte abgebildet werden, mit einer Lidarpunktwolke und/oder -objekten hinterlegt sind. Eine weitere Kartenschicht umfasst beispielsweise eine Videokarte, wobei Umgebungsmerkmale, welche von der Videokarte abgebildet werden, mit von einem Videosensor erkennbaren Objekten hinterlegt sind.
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Die hochgenaue Karte ist insbesondere derart ausgebildet, dass sie sich zur Navigation eines Fahrzeugs, insbesondere eines automatisierten Fahrzeugs, eignet. Dazu umfassen die einzelnen Kartenschichten beispielsweise Umgebungsmerkmale mit einer GNSS-Position, wobei diese Position hochgenau bekannt ist. Die Umgebungsmerkmale repräsentieren dabei die Umgebung (des automatisierten Fahrzeugs) beispielsweise in Form von Gebäuden und/oder Landschaftsmerkmalen (Seen, Flüsse, Berge, Wälder, etc.) und/oder Verkehrsinfrastrukturmerkmalen und/oder weiteren Merkmalen.
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Hierin zeigt sich der Vorteil, dass schnell und mit relativ geringer Rechenleistung, welche in dieser Form leicht von einem automatisierten Fahrzeug umfasst werden kann, eine hochgenaue Karte erstellt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät, ist dazu eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens gemäß einem der Verfahrensansprüche zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs auszuführen.
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Die Vorrichtung ist beispielsweise als Steuergerät des automatisierten Fahrzeugs ausgebildet und umfasst eine Recheneinheit (Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte) sowie eine geeignete Software um das Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche auszuführen. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Sende- und/oder Empfangseinheit, welche dazu ausgebildet ist, Datenwerte - insbesondere mit einem externen Server bzw. einer Cloud und/oder einer Sende- und/oder Empfangseinheit des automatisierten Fahrzeugs - auszutauschen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Datenschnittstelle, welche dazu ausgebildet ist, mittels einer von dem automatisierten Fahrzeug umfassten Sende- und/oder Empfangseinheit Datenwerte - insbesondere mit einem externen Server bzw. einer Cloud - auszutauschen.
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Weiterhin umfasst die Vorrichtung beispielsweise eine Schnittstelle, zum Anfordern von Kartendatenwerten, welche eine Karte repräsentieren, und/oder zum Anfordern von Umgebungsdatenwerten, welche die Umgebung des automatisierten Fahrzeugs repräsentieren. In einer Ausführungsform wird die Karte von der Vorrichtung umfasst, indem diese beispielsweise auf der Festplatte gespeichert ist.
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Weiterhin wird ein Computerprogramm beansprucht, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs auszuführen. In einer Ausführungsform entspricht das Computerprogramm der von der Vorrichtung umfassten Software.
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Weiterhin wird ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, beansprucht.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung aufgeführt.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Ablaufdiagramms.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahren 300 zum Betreiben eines Fahrzeugs.
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In Schritt 301 startet das Verfahren 300, beispielsweise indem eine Fahrfunktion des Fahrzeugs eine hochgenaue Position zum Betreiben des Fahrzeugs benötigt und/oder anfordert.
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In Schritt 310 werden eine aktuelle und/oder zukünftige Grobposition des Fahrzeugs an einen externen Server überragen.
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In Schritt 320 werden Objektdatenwerte, abhängig von der aktuellen und/oder zukünftigen Grobposition, von dem externen Server empfangen.
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In Schritt 330 wird eine hochgenaue Karte, abhängig von den Objektdatenwerten, erstellt. Dies erfolgt beispielsweise indem die Objektdatenwerte in dreidimensionale Strukturen gerendert und anschließend in eine bereits von dem automatisierten Fahrzeug umfassten Karte eingefügt werden.
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In Schritt 340 wird eine hochgenaue Position, abhängig von der hochgenauen Karte, bestimmt. Dies erfolgt beispielsweise indem eine relative Position (Abstand und/oder Ausrichtung bzw. Winkel) des automatisierten Fahrzeugs zu einem oder mehreren Umgebungsmerkmalen bestimmt und anschließend, beispielsweise mittels Vektoraddition, ausgehend von der Position des einen Umgebungsmerkmals oder der mehreren Umgebungsmerkmale (Triangulation), die hochgenaue Position des automatisierten Fahrzeugs bestimmt wird.
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In Schritt 350 wird das automatisierte Fahrzeugs, abhängig von der hochgenauen Position, betrieben.
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In Schritt 360 endet das Verfahren 300.
