DE102019208744A1

DE102019208744A1 - Central control of a plurality of vehicles

Info

Publication number: DE102019208744A1
Application number: DE102019208744.2A
Authority: DE
Inventors: Lukas Rottkamp
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-17

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Mehrzahl von Fahrzeugen, bei dem eine stationäre Steuereinrichtung eine definierte Umgebung der stationären Steuereinrichtung dauerhaft überwacht, sowie System zum Steuern eines Verkehrsflusses.Method for controlling a plurality of vehicles, in which a stationary control device permanently monitors a defined environment of the stationary control device, and a system for controlling a traffic flow.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Mehrzahl von Fahrzeugen, bei dem eine stationäre Steuereinrichtung eine definierte Umgebung der stationären Steuereinrichtung dauerhaft überwacht. Ferner betrifft die Erfindung ein System zum Steuern eines Verkehrsflusses.The invention relates to a method for controlling a plurality of vehicles, in which a stationary control device permanently monitors a defined environment of the stationary control device. The invention also relates to a system for controlling a traffic flow.

Ein autonomes, d. h. selbstfahrendes, Fahrzeug umfasst ein Steuergerät, ein mit dem Steuergerät verbundenes Navigationsgerät, ein mit dem Steuergerät verbundenes Antriebssystem, ein mit dem Steuergerät verbundenes Drahtloskommunikationsmodul sowie eine Mehrzahl von mit dem Steuergerät verbundenen Sensoren zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs und ist konfiguriert, in einem autonomen Fahrmodus ein vorbestimmtes Fahrziel ohne manuelles Steuern eines Fahrers und unter Beachtung geltender Vorschriften selbständig zu erreichen.An autonomous, i.e. H. self-driving vehicle comprises a control device, a navigation device connected to the control device, a drive system connected to the control device, a wireless communication module connected to the control device and a plurality of sensors connected to the control device for detecting the surroundings of the vehicle and is configured in an autonomous driving mode to reach a predetermined destination independently without manual control of a driver and in compliance with applicable regulations.

Zum Erreichen des Fahrziels nutzt das autonome Fahrzeug gewöhnlich einen Verkehrsraum, d. h. ein Straßennetz, welcher einerseits zeitlich wechselnden Einflüssen, beispielsweise durch Wetter oder Baustellen, unterliegt und andererseits gleichzeitig von weiteren autonomen Fahrzeugen und auch herkömmlichen nicht-autonomen Fahrzeugen genutzt wird. Das gemeinsame Nutzen des Straßennetzes durch eine Mehrzahl von Fahrzeugen wird allgemein Straßenverkehr genannt. In dem Straßenverkehr kann das autonome Fahrzeug während einer Fahrt in eine Fahrsituation geraten, in welcher ein Verbleiben des autonomen Fahrzeugs in dem autonomen Fahrmodus mit einer hohen Unfallgefahr einhergeht.To reach the destination, the autonomous vehicle usually uses a traffic space, i. H. a road network which on the one hand is subject to temporally changing influences, for example due to weather or construction sites, and on the other hand is used simultaneously by other autonomous vehicles and also conventional non-autonomous vehicles. The sharing of the road network by a plurality of vehicles is commonly called road traffic. In road traffic, the autonomous vehicle can get into a driving situation while driving in which if the autonomous vehicle remains in the autonomous driving mode, there is a high risk of an accident.

In einer solchen Fahrsituation kann die Unfallgefahr für das autonome Fahrzeug dadurch verringert werden, dass ein Fahrer des autonomen Fahrzeugs auf Anforderung durch das Fahrzeug manuell in das Steuern des Fahrzeugs eingreift. Es ist aber wünschenswert, dass das autonome Fahrzeug in einer gefährlichen Fahrsituation auch in Abwesenheit eines Fahrers oder zumindest ohne manuelles Eingreifen eines anwesenden Fahrers sicher gesteuert wird.In such a driving situation, the risk of an accident for the autonomous vehicle can be reduced by a driver of the autonomous vehicle manually intervening in the control of the vehicle when requested by the vehicle. However, it is desirable that the autonomous vehicle is safely controlled in a dangerous driving situation even in the absence of a driver or at least without manual intervention by a driver who is present.

So offenbart DE 10 2016 213 300 A1 ein Verfahren zum Steuern eines autonomen Fahrzeugs. Bei dem Verfahren erfasst das autonome Fahrzeug sensorisch eine kritische Fahrsituation, übermittelt Situationsdaten an eine stationäre Zentraleinheit und fordert von der stationären Zentraleinheit eine Steuerinstruktion an. Die stationäre Zentraleinheit erzeugt die angeforderte Steuerinstruktion abhängig von den übermittelten Situationsdaten und ggf. von weiteren von anderen Fahrzeugen empfangenen Situationsdaten und übermittelt die Steuerinstruktion an das autonome Fahrzeug, welches die Steuerinstruktion befolgt. Dank dem Eingreifen der Zentraleinheit kann ein manuelles Eingreifen eines Fahrers entfallen.So revealed DE 10 2016 213 300 A1 a method for controlling an autonomous vehicle. In the method, the autonomous vehicle senses a critical driving situation, transmits situation data to a stationary central unit and requests a control instruction from the stationary central unit. The stationary central unit generates the requested control instruction as a function of the transmitted situation data and possibly further situation data received from other vehicles and transmits the control instruction to the autonomous vehicle, which follows the control instruction. Thanks to the intervention of the central unit, manual intervention by the driver is no longer necessary.

WO 2015/134152 A1 offenbart ein ähnliches Verfahren, bei dem das autonome Fahrzeug in einer vorbestimmten Fahrsituation, beispielsweise bei einem Linksabbiegen an einer Ampelkreuzung ohne separate Linksabbiegerampel, insbesondere von einer entfernten Person ferngesteuert wird. WO 2015/134152 A1 discloses a similar method in which the autonomous vehicle is remotely controlled in a predetermined driving situation, for example when turning left at a traffic light intersection without separate left-turn traffic lights, in particular by a distant person.

Ferner offenbart JP 2018 067 140 A ein Verfahren zum Steuern einer Mehrzahl von Fahrzeugen. Bei dem Verfahren erfasst eine einer Straßenkreuzung zugeordnete stationäre Steuereinrichtung eine Mehrzahl autonomer Fahrzeuge im Bereich der Straßenkreuzung und übermittelt an zumindest eines der erfassten Fahrzeuge eine Steuerinstruktion, um ein drohendes Zusammenstoßen von erfassten Fahrzeugen zu verhindern.Also disclosed JP 2018 067 140 A a method of controlling a plurality of vehicles. In the method, a stationary control device assigned to an intersection detects a plurality of autonomous vehicles in the area of the intersection and transmits a control instruction to at least one of the detected vehicles in order to prevent detected vehicles from colliding.

Autonome Fahrzeuge erfassen mittels ihrer Sensoren und empfangen mittels ihrer Drahtloskommunikationsmodule eine Vielzahl von Fahrzeugdaten, welche sie überdies auf einfache Weise übermitteln können. Zudem ist in dem autonomen Fahrmodus die Präzision der Steuerung größer als bei einer manuellen Steuerung durch einen Fahrer. Herkömmliche Vorrichtungen zum Steuern eines Verkehrsflusses, d. h. eines gleichzeitigen Fahrens einer Mehrzahl von Fahrzeugen, beispielsweise Ampelanlagen an Straßenkreuzungen, lassen diesen Vorteil autonomer Fahrzeuge ungenutzt.Autonomous vehicles use their sensors to record and receive a large number of vehicle data via their wireless communication modules, which they can also transmit in a simple manner. In addition, the precision of the control is greater in the autonomous driving mode than in the case of manual control by a driver. Conventional devices for controlling traffic flow, i. H. Simultaneous driving of a plurality of vehicles, for example traffic lights at road crossings, leave this advantage of autonomous vehicles unused.

Angesichts allgemein steigender Fahrzeugzahlen sowie insbesondere eines zunehmenden Anteils an Fahrzeugen, welche einen immer höheren Grad an Autonomie aufweisen, besteht daher auch abseits kritischer Fahrsituationen autonomer Fahrzeuge ein Bedarf an Verfahren zum effizienten Steuern einer Mehrzahl von Fahrzeugen.In view of the generally increasing number of vehicles and, in particular, an increasing proportion of vehicles that have an ever higher degree of autonomy, there is therefore a need for methods for efficient control of a plurality of vehicles even apart from critical driving situations of autonomous vehicles.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Steuern einer Mehrzahl von Fahrzeugen vorzuschlagen, welches eine Effizienz eines Straßenverkehrs vergrößert. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein System zum Steuern eines Verkehrsflusses bereitzustellen.The invention is therefore based on the object of proposing an improved method for controlling a plurality of vehicles which increases the efficiency of road traffic. In addition, it is an object of the invention to provide a system for controlling a traffic flow.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Mehrzahl von Fahrzeugen, bei dem eine stationäre Steuereinrichtung eine definierte Umgebung der stationären Steuereinrichtung dauerhaft überwacht, zu jedem in der überwachten Umgebung erfassten Fahrzeug zumindest eine Basisinformation ermittelt, aus ermittelten Basisinformationen aller erfassten Fahrzeuge eine Steuerinstruktion für ein Fahrzeug ableitet und die abgeleitete Steuerinstruktion an das Fahrzeug übermittelt.The present invention relates to a method for controlling a plurality of vehicles, in which a stationary control device permanently monitors a defined environment of the stationary control device, determines at least one basic information for each vehicle detected in the monitored environment, and a control instruction from the determined basic information of all detected vehicles for a vehicle and the derived control instruction transmitted to the vehicle.

Die stationäre Steuereinrichtung kann an einer Straßenkreuzung, einem Kreisverkehr, einer Autobahnauffahrt, einer Einfahrt zu einer Tiefgarage, einem Parkplatz, einem Privatgrundstück oder dergleichen angeordnet sein. Entsprechend umfasst die definierte Umgebung jeweils die Straßenkreuzung, den Kreisverkehr, die Autobahnauffahrt bzw. die Einfahrt. Die stationäre Steuereinrichtung unterstützt mittels der übermittelten Steuerinstruktion das Steuern der Fahrzeuge.The stationary control device can be arranged at an intersection, a roundabout, a freeway entrance, an entrance to an underground car park, a parking lot, a private property or the like. Correspondingly, the defined environment includes the intersection, the roundabout, the motorway slip road or the entrance. The stationary control device supports the control of the vehicles by means of the transmitted control instruction.

Erfindungsgemäß berechnet die stationäre Steuereinrichtung aus den ermittelten Basisinformationen aller erfassten Fahrzeuge für jedes erfasste Fahrzeug eine Solltrajektorie und ordnet die Solltrajektorie dem Fahrzeug zu, leitet aus jeder berechneten Solltrajektorie eine Steuerinstruktion ab, übermittelt die abgeleitete Steuerinstruktion an das zugeordnete Fahrzeug und schaltet jedes in einem autonomen Fahrmodus betriebene Fahrzeug beim Einfahren in die definierte Umgebung automatisch in einen fremdgesteuerten Fahrmodus um. Unter Basisinformationen werden allgemein Daten verstanden, welche das Fahrzeug als solches oder die Fahrt des Fahrzeugs betreffen.According to the invention, the stationary control device calculates a target trajectory from the determined basic information of all recorded vehicles for each recorded vehicle and assigns the target trajectory to the vehicle, derives a control instruction from each calculated target trajectory, transmits the derived control instruction to the assigned vehicle and switches each to an autonomous driving mode operated vehicle automatically switches to an externally controlled driving mode when entering the defined environment. Basic information is generally understood to mean data that relate to the vehicle as such or the journey of the vehicle.

Aufgrund der Berücksichtigung von Basisinformationen sämtlicher erfasster Fahrzeuge berechnet die stationäre Steuereinrichtung zueinander kompatible, d. h. kollisionsfreie, Solltrajektorien für alle erfassten Fahrzeuge. Aus den berechneten Solltrajektorien werden dann von der stationären Steuereinrichtung Steuerinstruktionen derart abgeleitet und an die erfassten Fahrzeuge übermittelt, dass die erfassten Fahrzeuge durch ein Ausführen der abgeleiteten jeweiligen Steuerinstruktionen jeweils entlang der berechneten Solltrajektorie gesteuert werden.Based on the consideration of basic information of all detected vehicles, the stationary control device calculates mutually compatible, i.e. H. collision-free, target trajectories for all detected vehicles. The stationary control device then derives control instructions from the calculated target trajectories and transmits them to the recorded vehicles in such a way that the recorded vehicles are controlled along the calculated target trajectory by executing the derived respective control instructions.

Nach dem Umschalten in den fremdgesteuerten Fahrmodus kann die stationäre Steuereinrichtung die autonomen Fahrzeuge aufeinander abgestimmt und mit einer großen Präzision steuern. Die Initiative zum Umschalten der autonomen Fahrzeuge liegt bei der stationären Steuereinrichtung, d. h. die autonomen Fahrzeuge schalten nicht selbständig in den fremdgesteuerten Fahrmodus um.After switching to the externally controlled driving mode, the stationary control device can coordinate the autonomous vehicles with one another and control them with great precision. The initiative for switching the autonomous vehicles lies with the stationary control device, i. H. the autonomous vehicles do not automatically switch to the externally controlled driving mode.

Selbstverständlich werden die beschriebenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens regelmäßig wiederholt, beispielsweise periodisch nach einer vorbestimmten Zeitspanne und/oder sobald ein weiteres Fahrzeug in die Umgebung hineinfährt, ein Fahrzeug aus der Umgebung herausfährt oder ein in der Umgebung angeordnetes Fahrzeug von der zugeordneten Solltrajektorie wesentlich abweicht.Of course, the described steps of the method according to the invention are repeated regularly, for example periodically after a predetermined period of time and / or as soon as another vehicle drives into the area, a vehicle drives out of the area or a vehicle located in the area deviates significantly from the assigned target trajectory.

Zum Umschalten der autonomen Fahrzeuge in den fremdgesteuerten Fahrmodus und das Übermitteln der Steuerinstruktionen baut die stationäre Steuereinrichtung drahtlose Verbindungen zu den Fahrzeugen auf, beispielsweise mittels des WLAN-Protokolls oder eines Mobilfunknetzes. Wenn ein autonomes Fahrzeug in dem fremdgesteuerten Fahrmodus die drahtlose Verbindung, d. h. Funkverbindung, zu der stationären Steuereinrichtung verliert, schaltet es automatisch und unverzüglich zurück in den autonomen Fahrmodus. Die drahtlose Verbindung zu der stationären Steuereinrichtung kann abbrechen, wenn das autonome Fahrzeug aus der definierten Umgebung der stationären Steuereinrichtung herausfährt oder innerhalb der definierten Umgebung in ein Funkloch hineinfährt.To switch the autonomous vehicles to the externally controlled driving mode and to transmit the control instructions, the stationary control device establishes wireless connections to the vehicles, for example using the WLAN protocol or a cellular network. When an autonomous vehicle in the externally controlled driving mode the wireless connection, i. H. If the radio connection to the stationary control device is lost, it automatically and immediately switches back to the autonomous driving mode. The wireless connection to the stationary control device can break off if the autonomous vehicle drives out of the defined surroundings of the stationary control device or enters a dead zone within the defined surroundings.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ermitteln der zumindest einen Basisinformation ein Empfangen der zumindest einen Basisinformation von dem erfasstem Fahrzeug über eine drahtlose Verbindung oder ein Schätzen der zumindest einen Basisinformation aus Sensordaten, welche von zumindest einem Sensor der stationären Steuereinrichtung erfasst und übermittelt werden oder von einem Sensor eines weiteren Fahrzeugs in der Umgebung erfasst und über eine drahtlose Verbindung an die stationäre Steuereinrichtung übermittelt werden. Als Sensoren können optische Kameras vorgesehen sein, welche Bilder von der Umgebung erfassen, in denen sich mittels kognitiver Algorithmen (Mustererkennung) relevante Objekte in der Umgebung erkennen und lokalisieren lassen. Fahrzeuge mit einem Drahtloskommunikationsmodul können die zumindest eine Basisinformation an die stationäre Steuereinrichtung drahtlos übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine Basisinformation von Sensoren der stationären Steuereinrichtung oder Sensoren weiterer Fahrzeuge in der Umgebung erfasst werden. Auf diese Weise integriert die stationäre Steuereinheit nicht-autonome Fahrzeuge in das Verfahren.In a preferred embodiment, determining the at least one piece of basic information includes receiving the at least one piece of basic information from the detected vehicle via a wireless connection or estimating the at least one piece of basic information from sensor data that is detected and transmitted by at least one sensor of the stationary control device or from one Detected sensor of another vehicle in the area and transmitted to the stationary control device via a wireless connection. Optical cameras can be provided as sensors which capture images of the environment in which relevant objects in the environment can be recognized and localized by means of cognitive algorithms (pattern recognition). Vehicles with a wireless communication module can wirelessly transmit the at least one piece of basic information to the stationary control device. Alternatively or additionally, the at least one piece of basic information can be recorded by sensors of the stationary control device or sensors of other vehicles in the vicinity. In this way, the stationary control unit integrates non-autonomous vehicles into the process.

Vorteilhaft wird jede Solltrajektorie durch ein Minimieren einer prognostizierten Aufenthaltszeit der erfassten Fahrzeuge in der Umgebung und/oder durch ein Optimieren einer weiteren für einen Verkehrsfluss in der Umgebung maßgeblichen Größe berechnet. Das Lösen von Optimierungsproblemen an sich ist dem Fachmann bekannt. Ein Verkehrsfluss in der definierten Umgebung ist beispielsweise dann effizient, wenn alle erfassten Fahrzeuge die definierte Umgebung so früh wie möglich verlassen.Each target trajectory is advantageously calculated by minimizing a predicted time of stay of the detected vehicles in the area and / or by optimizing a further variable that is decisive for a traffic flow in the area. Solving optimization problems per se is known to the person skilled in the art. A traffic flow in the defined area is efficient, for example, if all detected vehicles leave the defined area as early as possible.

In weiteren Ausführungsformen umfasst das Berechnen der Solltrajektorie ein Berücksichtigen eines Sicherheitsabstands zwischen erfassten Fahrzeugen, einer Verkehrsregel und/oder zumindest einer weiteren Randbedingung. Für das Lösen von Optimierungsproblemen unter Nebenbedingungen, insbesondere Randbedingungen, kann der Fachmann aus einer Vielzahl von bewährten Algorithmen wählen.In further embodiments, the calculation of the target trajectory includes taking into account a safety distance between detected vehicles, a traffic rule and / or at least one further boundary condition. For solving optimization problems under constraints, In particular, boundary conditions, the person skilled in the art can choose from a large number of proven algorithms.

Idealerweise führt ein in dem fremdgesteuerten Fahrmodus betriebenes Fahrzeug die übermittelte Steuerinstruktion automatisch aus oder führt ein Fahrer eines erfassten in einem nicht-autonomen Fahrmodus betriebenen Fahrzeugs die übermittelte Steuerinstruktion manuell aus. Damit wird ein autonomes Fahrzeug in der Umgebung von der stationären Steuereinrichtung gesteuert. In einem nicht-autonom betriebenen Fahrzeug kann die übermittelte Steuerinstruktion von einer Anzeigeeinheit angezeigt werden. Der Fahrer liest die Steuerinstruktion von der Anzeigeeinheit ab und führt die Steuerinstruktion manuell aus. Selbstverständlich kann die Steuerinstruktion von der Anzeigeeinheit visuell und/oder akustisch angezeigt werden.Ideally, a vehicle operated in the externally controlled driving mode automatically executes the transmitted control instruction or a driver of a detected vehicle operated in a non-autonomous driving mode executes the transmitted control instruction manually. This means that an autonomous vehicle in the vicinity is controlled by the stationary control device. In a non-autonomously operated vehicle, the transmitted control instruction can be displayed by a display unit. The driver reads the control instruction from the display unit and executes the control instruction manually. Of course, the control instruction can be displayed visually and / or acoustically by the display unit.

Ein Sicherheitssystem des in dem fremdgesteuerten Fahrmodus betriebenen Fahrzeugs, beispielsweise eine Notbremsvorrichtung, kann ein Ausführen der übermittelten Steuerinstruktion verhindern, wenn das Ausführen der übermittelten Steuerinstruktion eine mittels eines Sensors des Sicherheitssystems erfasste Gefahr für das Fahrzeug erzeugt, beispielsweise ein Zusammenstoßen mit einem sich auf einem Kollisionskurs bewegenden weiteren Fahrzeug, wahrscheinlich macht. Mit anderen Worten übernimmt in einem Notfall das autonome Fahrzeug selbst die Steuerung.A safety system of the vehicle operated in the externally controlled driving mode, for example an emergency braking device, can prevent execution of the transmitted control instruction if the execution of the transmitted control instruction creates a danger for the vehicle detected by a sensor of the safety system, for example a collision with someone on a collision course moving another vehicle, probably makes. In other words, in an emergency, the autonomous vehicle itself takes control.

In bevorzugten Ausführungsformen ermittelt die stationäre Steuereinrichtung ein amtliches Kennzeichen, ein Außenmaß, ein Gewicht, einen Beschleunigungswert, ein Fahrziel, eine Wunschtrajektorie, eine aktuelle Position, eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit und/oder einen Abbiegewunsch des Fahrzeugs als die zumindest eine Basisinformation. Die Aufzählung der Basisinformationen ist nicht abschließend, sondern lediglich beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich kann die stationäre Steuerungsstation zu jedem erfassten Fahrzeug eine Mehrzahl von Basisinformationen ermitteln.In preferred embodiments, the stationary control device determines an official license plate number, an external dimension, a weight, an acceleration value, a destination, a desired trajectory, a current position, a current driving speed and / or a turn request of the vehicle as the at least one basic information item. The list of basic information is not to be understood as exhaustive, but merely as an example. Of course, the stationary control station can determine a large number of basic items of information for each detected vehicle.

In einer vorteilhaften Ausführungsform speichert die stationäre Steuereinrichtung die ermittelte zumindest eine Basisinformation in einer Speichereinheit der stationären Steuereinrichtung und aktualisiert die zumindest eine Basisinformation fortlaufend, solange das Fahrzeug in der Umgebung angeordnet ist. Infolgedessen entspricht jedem erfassten Fahrzeug ein Datensatz mit Basisinformationen in der Speichereinheit.In an advantageous embodiment, the stationary control device stores the determined at least one basic information item in a storage unit of the stationary control device and continuously updates the at least one basic information item as long as the vehicle is located in the vicinity. As a result, a data record with basic information in the storage unit corresponds to each detected vehicle.

In anderen Ausführungsformen übermittelt die stationäre Steuereinrichtung die zu einem erfassten Fahrzeug gespeicherte zumindest eine Basisinformation an eine benachbarte stationäre Steuereinrichtung, wenn das erfasste Fahrzeug aus der eigenen Umgebung in eine Umgebung der benachbarten stationären Steuereinrichtung fährt. Die benachbarte stationäre Steuereinrichtung braucht weitergereichte Basisinformationen nicht nochmals ermitteln, wodurch die Effizienz des Verfahrens erhöht ist.In other embodiments, the stationary control device transmits the at least one piece of basic information stored for a detected vehicle to an adjacent stationary control device when the detected vehicle moves from its own surroundings into an area surrounding the neighboring stationary control device. The neighboring stationary control device does not need to determine the forwarded basic information again, which increases the efficiency of the method.

Die stationäre Steuereinrichtung speichert vorteilhaft die zumindest eine Basisinformationen und/oder die zugeordnete Solltrajektorie jedes erfassten Fahrzeugs während eines vorbestimmten Vorhaltezeitraums und/oder übermittelt vorteilhaft ein Abweichen eines erfassten Fahrzeugs von einer übermittelten Steuerinstruktion oder ein Verstoßen eines erfassten Fahrzeugs gegen eine Verkehrsregel an einen zentralen Server. Auf diese Weise kann im Falle eines Unfalls ein Unfallhergang einfacher ermittelt werden und im Falle einer Ordnungswidrigkeit oder einer Straftat eine Verfolgung erleichtert sein.The stationary control device advantageously stores the at least one basic information item and / or the assigned target trajectory of each recorded vehicle during a predetermined retention period and / or advantageously transmits a detected vehicle's deviation from a transmitted control instruction or a detected vehicle's violation of a traffic rule to a central server. In this way, the course of the accident can be determined more easily in the event of an accident and prosecution can be made easier in the event of an administrative offense or a criminal offense.

Noch ein Gegenstand der Erfindung ist ein System zum Steuern eines Verkehrsflusses, mit einer stationären Steuereinrichtung, umfassend einen Rechner mit einer Speichereinheit, ein mit dem Rechner verbundenes Drahtloskommunikationsmodul und/oder zumindest einen mit dem Rechner verbundenen Sensor jeweils mit einer Reichweite, welche eine Umgebung der stationären Steuereinrichtung definiert, und einer Mehrzahl von Fahrzeugen. Die stationäre Steuereinrichtung verfügt über Umgebungsdaten, d. h. Daten betreffend die Umgebung, und ist ausgebildet, die Umgebung zu überwachen und Fahrzeuge in der Umgebung mittels einer drahtlosen Verbindung oder Sensoren zu erfassen. Die Umgebungsdaten können von der stationären Steuereinrichtung mittels des zumindest einen Sensors oder Sensoren von Fahrzeugen in der Umgebung gewonnen sein, als eine interne digitale Navigationskarte vorliegen oder von weiteren stationären Steuereinrichtungen übermittelt sein, um nur einige Beispiele zu nennen.Another object of the invention is a system for controlling a traffic flow, with a stationary control device, comprising a computer with a memory unit, a wireless communication module connected to the computer and / or at least one sensor connected to the computer, each with a range that covers the surroundings of the stationary control device defined, and a plurality of vehicles. The stationary control device has environmental data, i. H. Data relating to the environment and is designed to monitor the environment and to detect vehicles in the vicinity by means of a wireless connection or sensors. The environmental data can be obtained from the stationary control device by means of the at least one sensor or sensors from vehicles in the vicinity, can be present as an internal digital navigation map or can be transmitted from further stationary control devices, to name just a few examples.

Bei dem erfindungsgemäßen System sind die stationäre Steuereinrichtung und die Fahrzeuge konfiguriert, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn die Fahrzeuge in der Umgebung der stationären Steuereinrichtung angeordnet sind. Die stationäre Steuereinrichtung steuert die Fahrzeuge in der Umgebung durch Übermitteln von individuellen Steuerinstruktionen, welche aus Basisinformationen der Fahrzeuge abgeleitet sind. Autonom betriebene Fahrzeuge werden durch die übermittelten Steuerinstruktionen unmittelbar gesteuert. Nicht-autonom betriebene Fahrzeuge werden anhand der übermittelten Steuerinstruktionen von einem Fahrer manuell gesteuert.In the system according to the invention, the stationary control device and the vehicles are configured to carry out a method according to the invention when the vehicles are arranged in the vicinity of the stationary control device. The stationary control device controls the vehicles in the vicinity by transmitting individual control instructions which are derived from basic information about the vehicles. Autonomously operated vehicles are directly controlled by the transmitted control instructions. Vehicles that are not operated autonomously are controlled manually by a driver on the basis of the transmitted control instructions.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass dank einer zentralen und möglichst automatischen Fernsteuerung einer Mehrzahl von Fahrzeugen in einer definierten Umgebung ein Verkehrsflusses in der Umgebung verbessert ist. Infolgedessen sind die Aufenthaltszeiten der mehreren Fahrzeuge sowie eine Unfallgefahr in der Umgebung verringert. Weiterhin vorteilhaft ist es, dass ohnehin vorhandene Funktionen und Fähigkeiten von autonom betriebenen Fahrzeugen zur Verbesserung des Verkehrsflusses genutzt werden. Erfindungsgemäße stationäre Steuereinrichtungen können herkömmliche Ampelanlagen bei verbessertem Verkehrsfluss ersetzen.A significant advantage of the method according to the invention is that, thanks to a central and, if possible, automatic remote control a plurality of vehicles in a defined environment a traffic flow in the environment is improved. As a result, the dwell times of the multiple vehicles and the risk of accidents in the area are reduced. It is also advantageous that functions and capabilities of autonomously operated vehicles that are already available are used to improve the flow of traffic. Stationary control devices according to the invention can replace conventional traffic light systems with improved traffic flow.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:

1 in einer schematischen Darstellung ein System zum Steuern eines Verkehrsflusses nach einer Ausführungsform der Erfindung.

The invention is shown schematically on the basis of embodiments in the drawing and is described further with reference to the drawing. It shows:

1 in a schematic representation a system for controlling a traffic flow according to an embodiment of the invention.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein System 1 zum Steuern eines Verkehrsflusses nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 1 umfasst eine stationäre Steuereinrichtung 2 mit einem Rechner 21, welcher eine Speichereinheit 22 umfasst, einem mit dem Rechner verbundenen Drahtloskommunikationsmodul 23 und zumindest einem mit dem Rechner 21 verbundenen Sensor 24 jeweils mit einer Reichweite, welche eine Umgebung 20 der stationären Steuereinrichtung 2 definiert. Die stationäre Steuereinrichtung 2 ist benachbart zu einer Straßenkreuzung angeordnet und die definierte Umgebung 20 umfasst die Straßenkreuzung. 1 shows a system in a schematic representation 1 for controlling a traffic flow according to an embodiment of the invention. The system 1 comprises a stationary control device 2 with a calculator 21st , which is a storage unit 22nd comprises, a wireless communication module connected to the computer 23 and at least one with the computer 21st connected sensor 24 each with a range, which is an environment 20th the stationary control device 2 Are defined. The stationary control device 2 is arranged adjacent to an intersection and the defined area 20th includes the intersection.

Ferner umfasst das System 1 eine Mehrzahl von Fahrzeugen 4, 5, von denen ohne Einschränkung lediglich zwei gezeigt sind, die in der Umgebung 20 angeordnet sind. Das Fahrzeug 4 wird in einem fremdgesteuerten Fahrmodus automatisch ohne ein manuelles Eingreifen eines Fahrers betrieben und umfasst einen Sensor 41, ein Drahtloskommunikationsmodul 42, ein Navigationsgerät 43 und ein Sicherheitssystem 44 in Form eines Notbremssystems. Das Fahrzeug 5 wird dagegen in einem nicht-autonomen Fahrmodus betrieben, d. h. von einem Fahrer manuell gesteuert, und umfasst einen Sensor 51, ein Drahtloskommunikationsmodul 52 und ein Navigationsgerät 53.The system also includes 1 a plurality of vehicles 4th , 5 , of which only two are shown without restriction, those in the vicinity 20th are arranged. The vehicle 4th is operated automatically in an externally controlled driving mode without manual intervention by a driver and comprises a sensor 41 , a wireless communication module 42 , a navigation device 43 and a security system 44 in the form of an emergency braking system. The vehicle 5 is operated in a non-autonomous driving mode, ie controlled manually by a driver, and comprises a sensor 51 , a wireless communication module 52 and a navigation device 53 .

Zu dem System 1 gehören ferner eine benachbarte stationäre Steuereinrichtung 3, die benachbart zu einem Kreisverkehr angeordnet ist und eine den Kreisverkehr umfassende Umgebung 30 definiert, und ein zu den stationären Steuereinrichtungen 2, 3 beabstandet angeordneter zentraler Server 6.To the system 1 also include an adjacent stationary control device 3 which is arranged adjacent to a roundabout and an area surrounding the roundabout 30th defined, and one to the stationary control devices 2 , 3 central server arranged at a distance 6th .

Die stationäre Steuereinrichtung 2 und die Fahrzeuge 4, 5 sind konfiguriert, das folgende Verfahren auszuführen, wenn die Fahrzeuge 4, 5 in der Umgebung 20 der stationären Steuereinrichtung 2 angeordnet sind. Die stationäre Steuereinrichtung 3 weist denselben Grundaufbau und eine äquivalente Konfiguration wie die stationäre Steuereinrichtung 2 auf, auch wenn nicht alle Komponenten der stationären Steuereinrichtung 3 in der Zeichnung gezeigt sind.The stationary control device 2 and the vehicles 4th , 5 are configured to perform the following procedure when the vehicles 4th , 5 in the neighborhood 20th the stationary control device 2 are arranged. The stationary control device 3 has the same basic structure and equivalent configuration as the stationary controller 2 on, even if not all components of the stationary control device 3 are shown in the drawing.

Während des Betriebs des Systems 1 überwacht die stationäre Steuereinrichtung 2 dauerhaft die definierte Umgebung 20 und ermittelt Basisinformation 40, 50 zu jedem in der überwachten Umgebung 20 erfassten Fahrzeug 4, 5. Dazu baut die stationäre Steuereinrichtung 2 jeweils eine drahtlose Verbindung 25 zu den Fahrzeugen 4, 5 auf und empfängt über die drahtlose Verbindung 25 die Basisinformationen 40, 50 von den erfassten Fahrzeugen 4, 5 oder schätzt die zumindest eine Basisinformation 40, 50 aus Sensordaten, welche von dem zumindest einem Sensor 24 erfasst und übermittelt werden oder von einem Sensor 51, 41 eines weiteren Fahrzeugs 5, 4 in der Umgebung 20 erfasst und über die drahtlose Verbindung 25 an die stationäre Steuereinrichtung 2 übermittelt werden.While the system is running 1 monitors the stationary control device 2 permanently the defined environment 20th and determines basic information 40 , 50 to everyone in the monitored environment 20th detected vehicle 4th , 5 . The stationary control device builds for this 2 one wireless connection each 25th to the vehicles 4th , 5 and receives over the wireless connection 25th the basic information 40 , 50 of the detected vehicles 4th , 5 or estimates the at least one basic information 40 , 50 from sensor data received from the at least one sensor 24 recorded and transmitted or by a sensor 51 , 41 another vehicle 5 , 4th in the neighborhood 20th captured and over the wireless connection 25th to the stationary control device 2 be transmitted.

Zu den Basisinformationen 40, 50 der Fahrzeuge 4, 5 gehören beispielsweise ein amtliches Kennzeichen, ein Außenmaß, ein Gewicht, ein Beschleunigungswert, ein Fahrziel, eine Wunschtrajektorie, eine aktuelle Position, eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit und/oder ein Abbiegewunsch des Fahrzeugs 4, 5. Die stationäre Steuereinrichtung 2 speichert die ermittelten Basisinformationen 40, 50 in der Speichereinheit 22 und aktualisiert die Basisinformationen 40, 50 fortlaufend, solange das Fahrzeug 4, 5 in der Umgebung 20 angeordnet ist.To the basic information 40 , 50 of the vehicles 4th , 5 include, for example, an official license plate number, an external dimension, a weight, an acceleration value, a travel destination, a desired trajectory, a current position, a current driving speed and / or a vehicle turning request 4th , 5 . The stationary control device 2 saves the determined basic information 40 , 50 in the storage unit 22nd and updates the basic information 40 , 50 continuously as long as the vehicle 4th , 5 in the neighborhood 20th is arranged.

Aus den ermittelten Basisinformationen 40, 50 aller erfassten Fahrzeuge 4, 5 berechnet die stationäre Steuereinrichtung 2 für jedes erfasste Fahrzeug 4, 5 eine Solltrajektorie und ordnet die berechnete Solltrajektorie dem Fahrzeug 4, 5 zu. Dazu minimiert die stationäre Steuereinheit 2 eine prognostizierte Aufenthaltszeit der erfassten Fahrzeuge 4, 5 in der Umgebung 20 oder optimiert eine weitere für einen Verkehrsfluss in der Umgebung 20 maßgebliche Größe. Es versteht sich, dass ein Sicherheitsabstand zwischen den erfassten Fahrzeugen 4, 5, Verkehrsregeln sowie weitere bestehende Randbedingungen bei dem Berechnen der jeweiligen Solltrajektorie berücksichtigt werden.From the determined basic information 40 , 50 of all recorded vehicles 4th , 5 calculates the stationary control device 2 for each recorded vehicle 4th , 5 a target trajectory and assigns the calculated target trajectory to the vehicle 4th , 5 to. The stationary control unit minimizes this 2 a predicted residence time of the recorded vehicles 4th , 5 in the neighborhood 20th or optimizes another one for a traffic flow in the area 20th significant size. It goes without saying that there is a safety distance between the detected vehicles 4th , 5 , Traffic rules and other existing boundary conditions are taken into account when calculating the respective target trajectory.

Dann leitet die stationäre Steuereinrichtung 2 aus jeder berechneten Solltrajektorie eine Steuerinstruktion ab und übermittelt die abgeleitete Steuerinstruktion an das zugeordnete Fahrzeug 4, 5.Then the stationary controller directs 2 a control instruction from each calculated target trajectory and transmits the derived control instruction to the assigned vehicle 4th , 5 .

Ferner schaltet die stationäre Steuereinrichtung 2 jedes vor dem Einfahren in die Umgebung 20 in einem autonomen Fahrmodus betriebene Fahrzeug 4 beim Einfahren in die definierte Umgebung 20 automatisch in den fremdgesteuerten Fahrmodus um. In dem fremdgesteuerten Fahrmodus führt das Fahrzeug 4 die übermittelte Steuerinstruktion automatisch aus. Allerdings verhindert das Sicherheitssystem 44 des Fahrzeugs 4 ein Ausführen der übermittelten Steuerinstruktion, wenn das Ausführen der übermittelten Steuerinstruktion eine mittels eines Sensors des Sicherheitssystems 44 erfasste Gefahr für das Fahrzeug 4 erzeugt. Wenn die drahtlose Verbindung 25 zu der stationären Steuereinrichtung 2 abbricht, schaltet das Fahrzeug 4 selbständig in den autonomen Fahrmodus um. Die drahtlose Verbindung 25 kann abbrechen, wenn das Fahrzeug 4 innerhalb der Umgebung 20 in ein Funkloch hineinfährt oder aus der Umgebung 20 herausfährt.The stationary control device also switches 2 each before entering the area 20th operated in an autonomous driving mode vehicle 4th when entering the defined environment 20th automatically to the externally controlled driving mode. The vehicle drives in the externally controlled driving mode 4th the transmitted control instruction automatically. However, the security system prevents 44 of the vehicle 4th an execution of the transmitted control instruction if the execution of the transmitted control instruction involves a sensor of the security system 44 detected danger to the vehicle 4th generated. When the wireless connection 25th to the stationary control device 2 breaks off, the vehicle switches 4th automatically switches to autonomous driving mode. The wireless connection 25th can cancel if the vehicle 4th within the environment 20th drives into a dead zone or from the environment 20th drives out.

Bei einem erfassten in einem nicht-autonomen Fahrmodus betriebenen Fahrzeugs 5 erhält ein Fahrer die übermittelte Steuerinstruktion angezeigt und führt die übermittelte Steuerinstruktion manuell aus. Auf diese Weise erstreckt sich das Verfahren auch auf herkömmliche Fahrzeuge, welche keinen autonomen Fahrmodus aufweisen.In the case of a detected vehicle operated in a non-autonomous driving mode 5 a driver receives the transmitted control instruction displayed and executes the transmitted control instruction manually. In this way, the method also extends to conventional vehicles that do not have an autonomous driving mode.

Darüber hinaus übermittelt die stationäre Steuereinrichtung 2 die zu einem erfassten Fahrzeug 4, 5 gespeicherten Basisinformationen 40, 50 an die benachbarte stationäre Steuereinrichtung 3, wenn das erfasste Fahrzeug 4, 5 aus der eigenen Umgebung 20 heraus in die Umgebung 30 der benachbarten stationären Steuereinrichtung 3 hinein fährt. Die stationäre Steuereinrichtung 3 führt nach dem Einfahren des Fahrzeugs 4 in die Umgebung 30 zusammen mit dem Fahrzeug 4 und ggf. weiteren nicht gezeigten Fahrzeugen gleichermaßen das beschriebene Verfahren aus.In addition, the stationary control device transmits 2 to a detected vehicle 4th , 5 stored basic information 40 , 50 to the neighboring stationary control device 3 when the detected vehicle 4th , 5 from one's own environment 20th out into the environment 30th the neighboring stationary control device 3 drives in. The stationary control device 3 leads after entering the vehicle 4th in the nearby areas 30th together with the vehicle 4th and, if applicable, other vehicles (not shown) similarly execute the described method.

Ferner speichert die stationäre Steuereinrichtung 2 die Basisinformationen 40, 50 und/oder die zugeordnete Solltrajektorie jedes erfassten Fahrzeugs 4, 5 während eines vorbestimmten Vorhaltezeitraums und übermittelt zumindest ausnahmsweise in begründeten Fällen, beispielsweise zur Unfallrekonstruktion oder hoheitlichen Ermittlungszwecken, ein Abweichen eines erfassten Fahrzeugs 4, 5 von einer übermittelten Steuerinstruktion oder ein Verstoßen eines erfassten Fahrzeugs 4, 5 gegen eine Verkehrsregel an einen zentralen Server 6.The stationary control device also stores 2 the basic information 40 , 50 and / or the assigned target trajectory of each detected vehicle 4th , 5 during a predetermined retention period and at least exceptionally in justified cases, for example for accident reconstruction or official investigation purposes, transmits a deviation of a detected vehicle 4th , 5 of a transmitted control instruction or violation of a detected vehicle 4th , 5 against a traffic rule to a central server 6th .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Systemsystem
22: stationäre Steuereinrichtungstationary control device
33: stationäre Steuereinrichtungstationary control device
2020th: UmgebungSurroundings
2121st: Rechnercomputer
2222nd: SpeichereinheitStorage unit
2323: DrahtloskommunikationsmodulWireless communication module
2424: Sensorsensor
2525th: drahtlose Verbindungwireless connection
33: benachbarte stationäre Steuereinrichtungneighboring stationary control device
3030th: UmgebungSurroundings
44th: Fahrzeugvehicle
4040: BasisinformationBasic information
4141: Sensorsensor
4242: DrahtloskommunikationsmodulWireless communication module
4343: Navigationsgerätnavigation device
4444: Sicherheitssystemsecurity system
55: Fahrzeugvehicle
5050: BasisinformationBasic information
5151: Sensorsensor
5252: DrahtloskommunikationsmodulWireless communication module
5353: Navigationsgerätnavigation device
66th: zentraler Servercentral server

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016213300 A1 [0005]
WO 2015/134152 A1 [0006]
JP 2018067140 A [0007]

Claims

Method for controlling a plurality of vehicles (4, 5), in which - A stationary control device (2) permanently monitors a defined environment (20) of the stationary control device (2); - The stationary control device (2) determines at least one piece of basic information (40, 50) for each vehicle (4, 5) detected in the monitored environment (20); - The stationary control device (2) calculates a target trajectory for each detected vehicle (4, 5) from the determined basic information (40, 50) of all detected vehicles (4, 5) and assigns it to the vehicle (4, 5); - The stationary control device (2) derives a control instruction from each calculated target trajectory and transmits the derived control instruction to the assigned vehicle (4, 5); - The stationary control device (2) automatically switches each vehicle (4) operated in an autonomous driving mode into an externally controlled driving mode when entering the defined environment (20).

Procedure according to Claim 1 in which the determination of the at least one piece of basic information (40, 50) involves receiving the at least one piece of basic information (40, 50) from the detected vehicle (4, 5) via a wireless connection (25) and / or estimating the at least one piece of basic information (40, 50) from sensor data which are recorded and transmitted by at least one sensor (24) of the stationary control device (2) and / or by a sensor (51, 41) of another vehicle (5, 4) in the vicinity ( 20) and transmitted to the stationary control device (2) via a wireless connection (25).

Method according to one of the Claims 1 or 2 , in which each target trajectory is calculated by minimizing a predicted dwell time of the detected vehicles (4, 5) in the environment (20) or by optimizing a further variable that is decisive for a traffic flow in the environment (20).

Procedure according to Claim 3 , in which the calculation of the target trajectory includes taking into account a safety distance between detected vehicles (4, 5), a traffic rule and / or at least one further boundary condition.

Method according to one of the Claims 1 to 4th , in which a vehicle (4) operated in the externally controlled driving mode automatically executes the transmitted control instruction or a driver of a detected vehicle (5) operated in a non-autonomous driving mode executes the transmitted control instruction manually.

Method according to one of the Claims 1 to 5 , in which a safety system (44) of the vehicle (4) operated in the externally controlled driving mode prevents execution of the transmitted control instruction if the execution of the transmitted control instruction creates a hazard for the vehicle (4) detected by means of a sensor of the safety system (44).

Method according to one of the Claims 1 to 6th , in which the stationary control device (2) an official license plate, an external dimension, a weight, an acceleration value, a destination, a desired trajectory, a current position, a current driving speed and / or a turn request of the vehicle (4, 5) as the at least a basic information (40, 50) is determined.

Method according to a Claims 1 to 7th , in which the stationary control device (2) stores the determined at least one basic information (40, 50) in a storage unit (22) of the stationary control device (2) and continuously updates it as long as the vehicle (4, 5) is located in the vicinity.

Procedure according to Claim 8 , in which the stationary control device (2) transmits the at least one piece of basic information (40, 50) stored for a detected vehicle (4, 5) to an adjacent stationary control device (2) when the detected vehicle (4, 5) is from its own Environment (20) moves into an environment (30) of the neighboring stationary control device (3).

Method according to one of the Claims 8 or 9 , in which the stationary control device (2) stores the at least one piece of basic information (40, 50) and / or the assigned target trajectory of each recorded vehicle (4, 5) during a predetermined retention period and / or a deviation of a recorded vehicle (4, 5) of a transmitted control instruction or a violation of a detected vehicle (4, 5) against a traffic rule to a central server (6).

System (1) for controlling a traffic flow, with a stationary control device (2), comprising a computer (21) with a memory unit (22), a wireless communication module (23) connected to the computer and / or at least one connected to the computer (21) connected sensor (24) each with a range which defines an environment (20) of the stationary control device (2), and a plurality of vehicles (4, 5), the stationary control device (2) and the vehicles (4, 5) are configured, a method according to one of the Claims 1 to 10 run when the Vehicles (4, 5) are arranged in the vicinity (20) of the stationary control device (2).