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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Überlagerungskartenabschnitts.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Steuereinheit für einen stationären Server oder ein Fahrzeug, ein System mit einem stationären Server und einem Fahrzeug sowie ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln.
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Zur Navigation und etwaig zur Steuerung eines Fahrzeugs sind Karten, die den dreidimensionalen Verlauf der Straßen beschreiben, unerlässlich. Dabei bestehen die Karten üblicherweise aus einer sehr detaillierten Basiskarte, die den Straßenverlauf hochaufgelöst wiedergibt, und aus zusätzlichen Informationsebenen, so genannten Überlagerungskarten, die orts- und gegebenenfalls zeitaufgelöst zusätzliche Informationen zu einem gewissen Abschnitt der Basiskarte bereitstellen.
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Solche Überlagerungskarten stellen beispielsweise zusätzliche Verkehrsinformationen bereit. In der Überlagerungskarte sind dann Straßenabschnitte hinterlegt, in denen ein Stau registriert wurde und/oder in denen der Verkehr nur zähflüssig vorankommt.
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Für die Überlagerungskarten sind jedoch eine deutlich höhere Aktualisierungsfrequenz notwendig als für die Basiskarte, da sich diese Überlagerungskarten mitunter sehr häufig ändern.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Aktualisierung von Überlagerungskarten zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch ein Verfahren zum Bereitstellen eines Überlagerungskartenabschnitts für eine Basiskarte, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- a) Erhalten von Umgebungsdaten mittels zumindest eines Sensors eines Fahrzeugs,
- b) Abgleichen der erhaltenen Umgebungsdaten mit der zuvor hinterlegten Basiskarte,
- c) Ermitteln einer Änderungsgröße, wenn eine Abweichung zwischen den Umgebungsdaten und der Basiskarte erkannt wurde,
- d) Ermitteln einer der Änderungsgröße zugehörigen Kontextinformation, und
- e) Erstellen eines Überlagerungskartenabschnitts anhand der Änderungsgröße, wobei die Kontextinformation dem Überlagerungskartenabschnitt hinzugefügt wird.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass nicht nur eine Änderung eines Kartenabschnitts einer hinterlegten Basiskarte registriert wird, sondern dass die Änderung auch mit einer zusätzlichen Kontextinformation versehen wird, die die Ursache der Änderung beschreibt. Zur Registrierung der Änderung verwendet das Verfahren einen Sensor, der Umgebungsdaten eines Fahrzeugs wahrnimmt. Diese Umgebungsdaten werden dann mit der hinterlegten Basiskarte verglichen und es wird gegebenenfalls ein Überlagerungskartenabschnitt erstellt, der neue Kartendaten für einen Kartenabschnitt der Basiskarte bereitstellt. Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, das mit sehr einfachen Mitteln eine komplexe Karte aktualisieren kann.
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Der Überlagerungskartenabschnitt ist beispielsweise ein Teil einer Überlagerungskarte, die eine zusätzliche Informationsebene für die Basiskarte bereitstellt.
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Die Überlagerungskarte kann eine Straßenbeschaffenheitsebene, eine Korrekturebene, eine Verkehrsebene, eine Entwicklungsebene, eine Wartungsebene und/oder eine Fahrassistenzebene sein.
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In der Straßenbeschaffenheitsebene kann die Straßenbeschaffenheit (Schlaglöcher, Bodenwellen, Art des Straßenbelags, Witterungsbedingungen, etc.) der in der Basiskarte hinterlegten Straßen ortsaufgelöst gespeichert werden. Diese Straßenbeschaffenheitsebene kann beispielsweise dazu genutzt werden, ein Fahrwerk eines Fahrzeugs passend zur aktuellen Straßenbeschaffenheit einzustellen.
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In der Korrekturebene können Abweichungen von der Basiskarte ortsaufgelöst gespeichert werden, beispielsweise für den Straßenverlauf, Fahrspurmarkierungen, (elektronische) Schilder, Ampeln, Fußgängerüberwege, Bahnübergänge, etc.
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Die Verkehrsebene kann dazu ausgebildet sein, die aktuelle Verkehrslage auf den in der Basiskarte hinterlegten Straßenabschnitten ortsaufgelöst zu speichern.
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Beispielsweise kommen die Daten für die Verkehrsebene aus dem Internet, von anderen Fahrzeugen und/oder aus einer Cloud.
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Es ist denkbar, dass die Daten statistisch ausgewertet werden (beispielsweise nach Tageszeit, Wochentag, Jahreszeit, Ferienzeit) und gleichzeitig die Unfallschwerpunkte ermittelt werden. Mithilfe der statistischen Auswertung der Verkehrslage und/oder der Unfallschwerpunkte können optimierte Navigationsfunktionen bereitgestellt werden. Beispielsweise werden Strecken mit vorhergesagtem hohen Verkehrsaufkommen und/oder mit Unfallschwerpunkten für die Verkehrsplanung vermieden.
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In der Entwicklungsebene können alle Daten ortsaufgelöst abgespeichert werden, die zur Entwicklung und/oder Validierung der Fahrassistenzsysteme notwendig sein können, beispielsweise Korrekturdaten für ein intelligentes Geschwindigkeitsbegrenzungssystem. Diese Daten können mit Informationen durch Fahrereingaben ergänzt sein.
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Des Weiteren kann die Wartungsebene dazu ausgebildet sein, ortsaufgelöst alle registrierten Events, Fehler und/oder Warnungen abzuspeichern. Mithilfe der Wartungsebene können Fehler von Sensoren und/oder Aktuatoren charakterisiert werden. Beispielsweise lässt sich mithilfe der Wartungsebene darauf schließen, ob bestimmte Fehler der Sensoren und/oder Aktuatoren immer in bestimmten Fahrsituationen auftreten.
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Die Wartungsebene kann also einen ortsaufgelösten Ereignisdatenspeicher bereitstellen, der auch als „Blackbox“ für Fahrzeuge bekannt ist.
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Schließlich können in der Fahrassistenzebene ortsaufgelöst spezifische Parameter und/oder Schwellwerte für Fahrassistenzsysteme des Fahrzeugs abgespeichert werden.
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Mithilfe der Überlagerungskarten können also sehr detaillierte zusätzliche Informationsebenen für die Basiskarte bereitgestellt werden. Dabei sind die einzelnen Überlagerungskartenabschnitte über die Koordinaten, also den Ort, miteinander verknüpft und eine Steuereinheit eines Fahrzeugs kann für jede in der Basiskarte hinterlegte Koordinate auf die oben ausgeführten Überlagerungskarten zugreifen.
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Beispielsweise ist eine Steuereinheit vorgesehen, die die Änderungsgröße ermittelt, falls der Vergleich zwischen Umgebungsdaten des Fahrzeugs und der Basiskarte und/oder einer Überlagerungskarte eine Abweichung aufzeigt.
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Unter dem Erstellen eines Überlagerungskartenabschnitts wird auch das Aktualisieren einer bestehenden Überlagerungskarte oder eines bestehenden Überlagerungskartenabschnitts verstanden.
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Beispielsweise wird ein Überlagerungskartenabschnitt einer bestehenden Übertragungskarte durch den neu erstellten Überlagerungskartenabschnitt ersetzt.
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Dabei kann die Kontextinformation die Ursache für die ermittelte Änderungsgröße angeben.
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Als Sensoren sind die gängigen Sensoren eines Fahrzeugs denkbar, beispielsweise Stoßdämpfersensoren, Kameras, Radarsensoren, LIDAR-Sensoren („light detection and ranging“-Sensoren), Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS), Beschleunigungs- und/oder Geschwindigkeitssensoren, eine inertiale Messeinheit (auch bekannt als „interial measurement unit“, kurz: IMU), Lenkratensensoren, Ultraschallsensoren, Airbag-Sensoren und/oder Wegmesser (Odometer).
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Im Allgemeinen können auch die Daten der Fahrassistenzsysteme Umgebungsdaten bereitstellen.
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Mit anderen Worten sind die Fahrassistenzsysteme auch Sensoren, die Umgebungsdaten bereitstellen.
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Beispielsweise können mithilfe der von der Fahrdynamikregelung (auch bekannt als elektronisches Stabilitätsprogramm, kurz: ESP) bereitgestellten Daten Rückschlüsse auf die Straßenbeschaffenheit gezogen werden.
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Des Weiteren ist als Sensor auch eine Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs denkbar, wie eine Kommunikationsschnittstelle zu anderen Fahrzeugen (car2car) und/oder eine Kommunikationsschnittstelle zu Infrastrukturkomponenten (car2infrastructure).
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Für die Kommunikationsschnittstelle können sowohl nationale als auch internationale Standards verwendet werden. Vorzugsweise wird dabei die „Cooperative Intelligent Transport Systems“ (C-ITS) Richtlinie der Europäischen Union umgesetzt.
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Natürlich ist auch eine beliebige Kombination der oben genannten Sensoren denkbar.
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Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Schritte des Erhaltens von Umgebungsdaten, des Abgleichens der erhaltenen Umgebungsdaten, des Ermittelns der Änderungsgröße, des Ermittelns der Kontextinformation und/oder des Erstellens des Überlagerungskartenabschnitts durch eine Steuereinheit des Fahrzeugs oder eine Steuereinheit auf einem stationären Server erfolgt. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Ermittlung des Übertragungskartenabschnitts.
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Um möglichst latenzfrei den Überlagerungskartenabschnitt zu erhalten, ist es denkbar, zumindest ein Schritt nicht durch die Steuereinheit des Fahrzeugs durchzuführen und den zumindest einen Schritt, von der Steuereinheit des Servers durchzuführen.
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Mit anderen Worten wird das Verfahren auf zwei verschiedenen Steuereinheiten ausgeführt. Dabei stehen die beiden Steuereinheiten natürlich in Kontakt und können entsprechende Daten untereinander austauschen.
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Typischerweise weist die Steuereinheit auf einem stationären Server größere Rechenkapazitäten auf, sodass Schritte des Verfahrens auf die Steuereinheit des Servers ausgelagert werden können, die besonders rechenintensiv sind.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit des Fahrzeugs und die Steuereinheit des Servers Daten, insbesondere die Umgebungsdaten, die Änderungsgröße, die Kontextinformation und/oder den Überlagerungskartenabschnitt über eine drahtlose Datenverbindung austauschen. Dies ermöglicht eine effiziente Ermittlung des Überlagerungskartenabschnitts.
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Die drahtlose Datenverbindung ist insbesondere eine Mobilfunk-, WLAN-, Bluetooth- und/oder 802.11 p-Verbindung.
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Es ist denkbar, dass die Steuereinheit die Umgebungsdaten, die Kontextinformation und/oder den Überlagerungskartenabschnitt ver- und/oder entschlüsselt. Auf diese Weise wird eine sichere Kommunikation zwischen vordefinierten Steuereinheiten sichergestellt.
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Beispielsweise werden die Umgebungsdaten verschlüsselt übermittelt, insbesondere symmetrisch oder asymmetrisch verschlüsselt.
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Im Allgemeinen können die Umgebungsdaten auch durch die Steuereinheit des Fahrzeugs anonymisiert werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung bestimmt die entsprechende Steuereinheit aus den Umgebungsdaten eine Konfidenzgröße und/oder weisen die Umgebungsdaten eine Konfidenzgröße auf. Die Konfidenzgröße gibt dabei eine Zuverlässigkeit der Umgebungsdaten, der Änderungsgröße und/oder der Kontextinformation an. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass tatsächliche Änderungen der Umgebungsdaten abgespeichert werden und keine Daten aufgrund von Sensorfehlern.
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Beispielsweise ist die Konfidenzgröße proportional zu einer Fehlergröße des Sensors, einem Rauschen des Sensors (wie einem Bildrauschen einer Kamera) und/oder einem Signal-Rausch-Verhältnis der Umgebungsdaten.
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Die Konferenzgröße kann also die Glaubwürdigkeit der Umgebungsdaten, der Änderungsmodus und/oder der Kontextinformation angeben.
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Die entsprechende Steuereinheit kann Umgebungsdaten von zumindest zwei Sensoren erhalten. Auf diese Weise können Überlagerungskartenabschnitte für verschiedene Überlagerungskarten der Basiskarte erstellt werden.
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Die Umgebungsdaten der zumindest zwei Sensoren können durch die entsprechende Steuereinheit miteinander verknüpft, vorzugsweise fusioniert werden.
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Unter dem Fusionieren der Umgebungsdaten wird im Rahmen der Erfindung und im Allgemeinen verstanden, dass redundante Daten der Umgebungsdaten, also Daten von zwei Sensoren, die die gleiche Information beinhalten, verwendet werden, um die Umgebungsdaten zu validieren. Anschließend werden die redundanten Umgebungsdaten entfernt.
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Die verknüpften, vorzugsweise fusionierten Umgebungsdaten führen also zu einer Validierung der von den verschiedenen Sensoren bereitgestellten Umgebungsdaten. Außerdem können aus den verknüpften, vorzugsweise fusionierten Umgebungsdaten zusätzliche Informationen gewonnen werden und es wird der von den Sensoren erfasste Bereich durch die Kombination der Sensoren vergrößert.
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Beispielsweise sind die beiden Sensoren zwei Kameras, die Bilder oder Videos der Umgebung des Fahrzeugs aufnehmen. Die Kameras sind beide an der Windschutzscheibe des Fahrzeugs derart angeordnet, dass das Sichtfeld der Kameras unter verschiedenen Winkeln zur Längsachse des Fahrzeugs angeordnet ist. Die beiden Kameras haben einen Überlappungsbereich, sodass in einem gewissen Bereich beide Kameras Daten aufnehmen und einen komplementären Bereich, in dem jeweils nur eine Kamera Daten aufnimmt. Falls die Umgebungsdaten der beiden Kameras fusioniert werden, wird der Überlappungsbereich verwendet, um die jeweiligen Aufnahmen zu validieren. Die fusionierten Kameradaten weisen dann die Daten aus den jeweiligen komplementären Bereichen auf und die validierten Daten aus dem Überlappungsbereich.
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Die Konfidenzgröße der fusionierten Umgebungsdaten kann einen Ähnlichkeitswert aufweisen. Auf diese Weise wird eine Bewertung der fusionierten Umgebungsdaten ermöglicht.
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Der Ähnlichkeitswert gibt die Übereinstimmung der Umgebungsdaten der einzelnen Sensoren zu den verknüpften, vorzugsweise fusionierten Umgebungsdaten an und ist also eine Plausibilitätsgröße.
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Es ist denkbar, dass der Ähnlichkeitswert eine Wahrscheinlichkeit ist, die angibt, wie wahrscheinlich die einzelne Messung eines Sensors verglichen mit den verknüpften, vorzugsweise fusionierten Umgebungsdaten ist.
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Beispielsweise wird eine Konfidenzgröße für die verknüpften, vorzugsweise fusionierten Umgebungsdaten anhand des Ähnlichkeitswertes bestimmt.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Änderungsgröße eine Straßenverlaufsinformation, eine Fahrspurmarkierungsinformation, eine Fahrspurverlaufsinformation, eine (elektronische) Verkehrsschildinformation, eine Straßenbeschaffenheitsinformation, eine Verkehrsinformation, und/oder eine Orientierungspunktinformation. Auf diese Weise können Überlagerungskartenabschnitte für verschiedene Überlagerungskarten der Basiskarte und/oder mehrere Überlagerungskartenabschnitte gleichzeitig erstellt werden.
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Unter der Straßenverlaufsinformation kann neben dem dreidimensionalen Verlauf der Straße auch die Anzahl an Spuren der Straße verstanden werden.
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Die Fahrspurmarkierungsinformation kann Informationen zu Farbänderungen der Fahrspurmarkierungen, zu Änderungen in den Fahrspurmarkierungen, wie das Ersetzen einer gestrichelten Fahrspurmarkierung durch eine durchgezogene Fahrspurmarkierungen, und/oder Informationen zu neuen Fahrspurmarkierungen, wie Haltelinien oder auf der Straße markierte Fußgängerüberwege, aufweisen.
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Es ist denkbar, dass die (elektronische) Verkehrsschildinformation sowohl Änderungen in der Verkehrsschildinformation, beispielsweise die Änderung einer maximal erlaubten Geschwindigkeit, als auch neue bzw. entfernte Verkehrsschilder umfasst.
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Beispielsweise wird eine Kamera verwendet, um Warnbaken in einem Baustellenbereich zu erkennen.
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Unter einer Orientierungspunktinformation können Daten zu einem Orientierungspunkt verstanden werden.
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Die Orientierungspunkte sind zum Beispiel durch markante Objekte, wie Sehenswürdigkeiten und/oder Gebäude, gebildet, die dazu genutzt werden, um die Positionsbestimmung des Fahrzeugs auf der Karte zu verbessern.
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Beispielsweise weist die Orientierungspunktinformation Daten zu erkannten Baumaßnahmen an den Orientierungspunkten auf.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung erhält die entsprechende Steuereinheit Umgebungsdaten wenigstens eines weiteren Fahrzeugs, insbesondere wobei die entsprechende Steuereinheit die Änderungsgröße durch den Vergleich der Umgebungsdaten des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs mit der Basiskarte ermittelt. Es werden also die Umgebungsdaten von zumindest zwei Fahrzeugen verwendet, um die Änderungsgröße zu bestimmen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Änderungsgröße auf einer tatsächlichen Änderung in den Umgebungsdaten basiert.
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Insbesondere erhält die entsprechende Steuereinheit des Fahrzeugs oder des Servers die Umgebungsdaten des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Kontextinformation die Änderungsgröße klassifiziert und/oder dass die Kontextinformation der Änderungsgröße eine Zeitgröße zuordnet, insbesondere eine voraussichtliche Dauer. Die Kontextinformation beschreibt also die Ursache für die Änderungsgröße und anhand der Kontextinformation kann ermittelt werden, ob die Änderung permanent ist und in die Basiskarte integriert werden sollte.
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Die Kontextinformation ist beispielsweise eine erkannte Baustelle und/oder ein erkannter Unfall sein.
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Aus der Zeitgröße kann die Steuereinheit ermitteln, ob die Änderung temporär (beispielsweise Baustelle) oder dauerhaft (beispielsweise eine neue Straße) ist.
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Es ist denkbar, dass die Kontextinformation aus öffentlich zugänglichen Quellen, insbesondere Quellen im Internet (Soziale Medien, Bekanntmachungen der Polizei oder von Baureferaten, etc.) gewonnen wird.
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Es kann eine Fahrereingabe als Änderungsgröße und/oder eine weitere Änderungsgröße aus stationären Datenquellen an die entsprechende Steuereinheit übermittelt werden. Somit wird auch die Wahrnehmung des Fahrers verwendet, um den Überlagerungskartenabschnitt zu ermitteln.
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Beispielsweise kann der Fahrer über die Fahrereingabe die Kontextinformation bereitstellen.
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Die weitere Änderungsgröße basiert also insbesondere nicht auf den Umgebungsdaten des Fahrzeugs.
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Stationäre Datenquellen sind beispielsweise stationäre Server, also das Internet, die über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit verbunden sind.
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Die drahtlose Kommunikationsverbindung erfolgt dabei zum Beispiel über Telekommunikationsmasten, beispielsweise Rundfunkmasten, die dann als stationäre Datenquellen angesehen werden können.
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Die weitere Änderungsgröße kann Hinweise auf Gefahren, Warnungen, Baustellen, Staus, Straßensperren, Veranstaltungen (bei denen Straßenabschnitte gesperrt werden), etc. aufweisen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Steuereinheit für einen stationären Server oder ein Fahrzeug gelöst, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, ein zuvor beschriebenes Verfahren durchzuführen. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale wird auf die obigen Erläuterungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen, die gleichermaßen für die Steuereinheit gelten und umgekehrt.
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Ferner wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug gelöst, das eine erfindungsgemäße Steuereinheit und zumindest einen Sensor, der Umgebungsdaten bereitstellt, aufweist. Es ergeben sich die bereits bezüglich des Verfahrens und der Steuereinheit ausgeführten Vorteile und Merkmale und umgekehrt.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch ein System mit einem stationären Server, der eine zuvor beschriebene Steuereinheit aufweist, und einem Fahrzeug, insbesondere einem erfindungsgemäßen Fahrzeug, das zumindest einen Sensor hat, wobei das System dazu ausgebildet ist, das vorhergehend beschriebene Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich die bereits bezüglich des Verfahrens und der Steuereinheit ausgeführten Vorteile und Merkmale, die gleichermaßen für das System gelten und umgekehrt.
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Weiterhin wird die Aufgabe auch durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln gelöst, um die Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird, insbesondere auf einer Recheneinheit einer erfindungsgemäßen Steuereinheit oder auf erfindungsgemäßen Steuereinheiten eines erfindungsgemäßen Systems. Auch hier wird hinsichtlich der Vorteile und Merkmale auf die obigen Erläuterungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen, die gleichermaßen für das Computerprogramm gelten und umgekehrt.
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Unter „Programmcodemitteln“ sind dabei und im Folgenden computerausführbare Instruktionen in Form von Programmcode und/oder Programmcodemodulen in kompilierter und/oder in unkompilierter Form zu verstehen, die in einer beliebigen Programmiersprache und/oder in Maschinensprache vorliegen können.
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Zudem wird die Aufgabe durch einen computerlesbaren, insbesondere nichtflüchtigen Datenträger oder ein Datenträgersignal gelöst, auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm gespeichert ist. Es ergeben sich die bereits bezüglich des Computerprogramms ausgeführten Vorteile und Merkmale und umgekehrt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Es zeigen:
- - 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Steuereinheit,
- - 2 ein schematisches Diagramm einer Karte aus 1,
- - 3 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- - 4 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems.
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1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines Fahrzeugs 10.
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Das Fahrzeug 10 ist zum Beispiel ein Kraftfahrzeug für den Straßenverkehr, wie ein Lkw oder ein Pkw.
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Wie in der Ausführungsform der 1 zu sehen ist, hat das Fahrzeug 10 mehrere Sensoren 12 und eine Steuereinheit 14.
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Die Sensoren 12 nehmen Umgebungsdaten U der Fahrzeugumgebung auf und übergeben diese an die Steuereinheit 14. In 1 ist dies durch einen Pfeil dargestellt.
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Als Beispiele für die Sensoren 12 des Fahrzeugs 10 sind in 1 eine Kamera 16, ein Radarsensor 18 und ein Empfänger 20 eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) dargestellt.
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Die Kamera 16 nimmt ein Bild der Fahrzeugumgebung auf und übermittelt dieses als Umgebungsdaten U an die Steuereinheit 14.
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Wie in 1 dargestellt, sind in der Umgebung des Fahrzeugs 10 Fahrspurmarkierungen 22, ein Verkehrsschild 24 und eine Warnbake 26 angeordnet. Das Bild der Kamera 16 enthält also Informationen zu den Fahrspurmarkierungen 22, zum Verkehrsschild 24 und zur Warnbake 26 und übergibt diese als Umgebungsdaten U an die Steuereinheit 14.
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Dabei ist es denkbar, dass die Umgebungsdaten U bereits eine Auswertung des Bildes der Kamera 16 aufweisen, sodass die Fahrspurmarkierungen 22, das Verkehrsschild 24 und/oder die Warnbake 26 erkannt sind und eine entsprechende Fahrspurmarkierungsinformation, eine Fahrspurverlaufsinformation, eine Verkehrsschildinformation an die Steuereinheit 14 als Umgebungsdaten U übergeben werden.
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Im Allgemeinen ist es jedoch auch denkbar, dass nur das Bild, also nur die Farbinformation (rot, grün, blau) für jeden Pixel des Lichtsensors der Kamera 16, als Umgebungsdaten U an die Steuereinheit 14 übermittelt wird und die Steuereinheit 14 eine Auswertung des Bildes übernimmt, beispielsweise die zuvor ausgeführte.
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Der Radarsensor 18 registriert Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 10 und übermittelt entsprechende Umgebungsdaten U an die Steuereinheit 14.
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Beispielsweise erkennt der Radarsensor 18 das Verkehrsschild 24 und die Warnbake 26 und übermittelt entsprechende Umgebungsdaten U an die Steuereinheit 14.
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Ferner bestimmt der Empfänger 20 die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 und übermittelt Positionsdaten als Umgebungsdaten U an die Steuereinheit 14.
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Die Steuereinheit 14 hat dabei einen Datenträger 28 und eine Recheneinheit 30, wobei auf dem Datenträger 28 ein Computerprogramm und eine Karte M gespeichert ist.
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Die Karte M ist in einem schematischen Diagramm in 2 gezeigt.
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Die Karte M weist eine Basiskarte 32 und Überlagerungskartenabschnitte B auf.
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Die Basiskarte 32 ist in Basiskartenabschnitte 34 unterteilt und in der Basiskarte 32 sind die geographischen Koordinaten eines Straßennetzes 36 hinterlegt. Die Basiskartenabschnitte 34 sind beispielsweise so unterteilt, dass innerhalb jedes Basiskartenabschnitts 34 eine Straßenkreuzung 38 angeordnet ist.
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Die Überlagerungskartenabschnitte B sind in der 2 dem oberen linken Basiskartenabschnitt 34 zugeordnet und weisen Zusatzinformationen zum Basiskartenabschnitt 34 auf.
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Beispielsweise ist der obere Überlagerungskartenabschnitt B ein Verkehrsebenenabschnitt 40, der Verkehrsinformationen 42 zur Verfügung stellt, wie einen Abschnitt, in dem ein Stau ist.
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Der untere Überlagerungskartenabschnitt B ist ein Korrekturebenenabschnitt 44, der einen neuen Straßenabschnitt 46 des Basiskartenabschnitts 34 angibt.
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Im Allgemeinen können die Überlagerungskartenabschnitte B natürlich Teil einer Überlagerungskarte sein, die entsprechend der Basiskarte B in Abschnitte aufgeteilt ist.
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Wie in 1 dargestellt ist, erzeugt die Recheneinheit 30 den Überlagerungskartenabschnitt B und übergibt diesen an den Datenträger 28.
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Genauer gesagt wird das Computerprogramm des Datenträgers 28 auf der Recheneinheit 30 ausgeführt und hat Programmcodemittel, um die Überlagerungskartenabschnitte B zu erzeugen.
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Hierfür verwendet die Steuereinheit 14 ein Verfahren, das in dem Blockschaltbild der 3 dargestellt ist. In dem Blockschaltbild sind funktionell zusammengehörige Komponenten zusammengefasst dargestellt.
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Es ist zu sehen, dass die Steuereinheit 14 ein Konfidenzgrößenermittlungsmodul 48, ein Vergleichsmodul 50, ein Überlagerungskartenabschnittermittlungsmodul 52 und einen Kartenspeicher 54 hat.
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Das Konfidenzgrößenermittlungsmodul 48 ist mit zumindest einem der Sensoren 12 des Fahrzeugs 10 verbunden und dazu ausgebildet, eine Konfidenzgröße K der Umgebungsdaten U zu bestimmen und an das Vergleichsmodul 50 zu übergeben.
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Die Konfidenzgröße K beschreibt dabei die Glaubwürdigkeit der Umgebungsdaten U.
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Beispielsweise ermittelt das Konfidenzgrößenermittlungsmodul 48 einen Rauschwert des Bildes der Kamera 16 und/oder erkennt, dass bestimmte Bereiche des Bildes über- oder unterbelichtet sind. Das Konfidenzgrößenermittlungsmodul 48 gibt dann gegebenenfalls eine pixelabhängige Konfidenzgröße K an das Vergleichsmodul 50.
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Das Vergleichsmodul 50 erhält die Umgebungsdaten U, die Konfidenzgröße K und die Karte M.
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Genauer gesagt erhält das Vergleichsmodul 50 den dem Positionssignal zugeordneten Basiskartenabschnitt 34 der Basiskarte 32 und gegebenenfalls zugehörige Überlagerungskartenabschnitte B der Karte M.
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Das Vergleichsmodul 50 ist dann dazu ausgebildet, die Umgebungsdaten U mit der Basiskarte 32 abzugleichen und eine Änderungsgröße A zu bestimmen.
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Beispielsweise ermittelt das Vergleichsmodul 50 einen neuen Straßenabschnitt als Änderungsgröße A, wie den Straßenabschnitt 46 (2), der noch nicht in dem Basiskartenabschnitt 34 oder einem der Überlagerungskartenabschnitte B hinterlegt ist.
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Die Änderungsgröße A enthält somit eine Straßenverlaufsinformation derart, dass das Straßennetz 36 einen neuen Straßenabschnitt 46 aufweist.
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In einem weiteren Beispiel erkennt das Vergleichsmodul 50 aus den Umgebungsdaten U ein neues Schlagloch oder eine neue Bodenwelle in einem Straßenabschnitt. Hierfür analysiert das Vergleichsmodul 50 beispielsweise die in der Karte M hinterlegte Straßenbeschaffenheit mit den Messwerten der Stoßdämpfersensoren des Fahrzeugs 10.
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Anschließend wird die Änderungsgröße A an das Überlagerungskartenabschnittermittlungsmodul 52 übergeben, das dazu ausgebildet ist, eine zu der Änderungsgröße A zugehörige Kontextinformation I zu ermitteln und den entsprechenden Überlagerungskartenabschnitt B zu erstellen.
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Dabei kann der Überlagerungskartenabschnitt B eine neue Informationsebene darstellen oder auch eine Aktualisierung zu einem bereits bestehenden Überlagerungskartenabschnitt B der Karte M sein.
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Die Kontextinformation I gibt dabei eine Ursache für die Änderungsgröße A an.
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Beispielsweise erkennt die Steuereinheit 14 in dem Bild der Kamera 16 eine Warnbake 26, eine gelbe Fahrspurmarkierungen 22 und/oder ein Verkehrsschild 24, das eine Baustelle anzeigt. In diesem Fall wird der neue Straßenabschnitt oder der neue Straßenabschnittsverlauf mit der Kontextinformation I versehen, dass dort eine Baustelle ist.
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Anhand der Kontextinformation I ist die Steuereinheit 14 dann in der Lage, abzuschätzen, wie stark die Änderungsgröße A in die Karte M eingebunden werden muss.
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Beispielsweise ist zu erwarten, dass sich der Straßenverlauf in einer Baustelle nach Beendigung der Bauarbeiten nochmals verändert.
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Die Kontextinformation I kann auch die voraussichtliche Dauer der Baustelle aufweisen, die zum Beispiel mittels der Kamera 16 vom Verkehrsschild 24 ausgelesen wurde. In der Kontextinformation I zum Überlagerungskartenabschnitt B ist dann eine voraussichtliche Dauer für den Überlagerungskartenabschnitt B hinterlegt.
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Der neu erzeugte Überlagerungskartenabschnitt B wird, wie in 3 dargestellt, zusammen mit der Kontextinformation I an den Kartenspeicher 54 übergeben und in dem Kartenspeicher 54 wird der Überlagerungskartenabschnitt B als Teil der Karte M abgespeichert.
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Der neu erzeugte Überlagerungskartenabschnitt B kann natürlich einen bereits bestehenden Überlagerungskartenabschnitt B der Karte M aktualisieren oder ein neuer Überlagerungskartenabschnitt B der Karte M sein.
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Die 3 zeigt, dass die Umgebungsdaten U des Fahrzeugs 10 verwendet werden, um den Überlagerungskartenabschnitt B zu erzeugen. Das Verfahren erlaubt also eine vergleichsweise einfache Methode, um die Karte M zu aktualisieren. Die Aktualisierung der Karte M wird also nicht mehr durch speziell dafür ausgerüstete Fahrzeuge durchgeführt, die hochaufgelöste Karten bereitstellen, sondern können durch jedes Fahrzeug 10 durchgeführt werden, das zumindest einen Sensor 12 hat und Umgebungsdaten U aufnimmt. Dies ermöglicht eine hohe Aktualisierungsfrequenz der Karte M.
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Der Überlagerungskartenabschnitt B weist auch die Kontextinformation I auf, die die Ursache der dem Überlagerungskartenabschnitt B zugrundeliegenden Änderungsgröße A beschreibt. Durch die Kontextinformation I wird also eine sehr dynamische Karte M bereitgestellt, in der den Überlagerungskartenabschnitten B beispielsweise ein zeitlicher Horizont zugeordnet wird. Auf diese Weise können temporäre Änderungen des Straßennetzes in die Karte M effizient integriert werden.
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Anhand der 4 wird im Folgenden ein System 56 zum Bereitstellen des Überlagerungskartenabschnitts B erläutert. Die 4 zeigt das System 56 dabei in einem Blockschaltbild. Die Steuereinheiten 14 des Systems 56 entsprechen im Wesentlichen der Steuereinheit 14 der 3, sodass im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird.
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Das System weist zwei Fahrzeuge 10 auf und hat einen Server 58.
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Der Server 58 weist die Steuereinheit 14 und eine stationäre Datenquelle 64 auf.
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Die Steuereinheit 14 des Servers 58 hat dabei das Vergleichsmodul 50 zur Ermittlung der Änderungsgröße A, das Überlagerungskartenabschnittermittlungsmodul 52 zur Ermittlung des Überlagerungskartenabschnitts B und den Kartenspeicher 54.
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Im Unterschied zu dem Fahrzeug 10 der 1 weist die Steuereinheit 14 des Fahrzeugs 10a nur das Konfidenzgrößenermittlungsmodul 48 auf. Außerdem hat die Steuereinheit 14 des Fahrzeugs 10b ein Verknüpfungsmodul 62 anstelle des Konfidenzgrößenermittlungsmodul 48.
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In diesem Fall werden die Umgebungsdaten U und die Konfidenzgröße K über eine drahtlose Datenverbindung 60 von der Steuereinheit 14 des Fahrzeugs 10a an das Vergleichsmodul 50 der Steuereinheit 14 des Servers 58 übergeben.
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Beispielsweise ist die drahtlose Datenverbindung 60 eine 802.11 p-Verbindung oder eine Mobilfunkverbindung, wie 5G.
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Das Verknüpfungsmodul 62 ist mit zwei Sensoren 12 des Fahrzeugs 10b verbunden und erhält von jedem Sensor 12 entsprechende Umgebungsdaten U.
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Das Verknüpfungsmodul 62 ist dann dazu ausgebildet, die Umgebungsdaten U zu fusionieren.
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Mit anderen Worten verknüpft das Verknüpfungsmodul 62 die Umgebungsdaten U der einzelnen Sensoren 12 mit dem Ziel, fusionierten Umgebungsdaten FU besserer Qualität zu bekommen.
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Dabei wird unter besserer Qualität die Bestätigung bereits detektierter Objekte durch einen weiteren Sensor 12, die Vergrößerung des Sichtbereichs durch die Kombination mehrerer Sensoren 12, die Erhöhung der Detektionswahrscheinlichkeit durch die Verwendung verschiedener Sensoren 12 (beispielsweise funktioniert der Radarsensor auch bei schlechten Lichtverhältnissen) und/oder die Gewinnung zusätzlicher Informationen verstanden.
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Beispielsweise erzeugt das Verknüpfungsmodul 62 aus den Umgebungsdaten U der Sensoren 12 des Fahrzeugs 10 ein Modell der Fahrzeugumgebung und übergibt dieses Modell der Fahrzeugumgebung als Teil der fusionierten Umgebungsdaten FU an die Steuereinheit 14 des Servers 58.
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Dabei gewichtet die Steuereinheit 14 das mehrfache Auftreten eines Hinweises auf die Baustelle (Warnbake 26, gelbe Fahrspurmarkierungen 22 und ein Baustellen-Verkehrsschild 24) höher, als wenn nur eine der Informationen gefunden wurde, dass eine Baustelle in diesem Abschnitt sein könnte.
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Die Steuereinheit 14 kann also, durch die Erzeugung des Modells der Fahrzeugumgebung auf die Kontextinformation I schließen. Dies ist in 4 durch den Pfeil vom Fahrzeug 10a zu der Steuereinheit 14 des Servers 58 dargestellt.
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Im Unterschied zur Ausgestaltung der 3 vergleicht das Vergleichsmodul 50 die fusionierten Umgebungsdaten FU des Fahrzeugs 10a und die Umgebungsdaten U des Fahrzeugs 10b mit der Karte M und ermittelt aus diesem Vergleich die Änderungsgröße A.
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Das Vergleichsmodul 50 vergleicht also die Umgebungsdaten U des Fahrzeugs 10a und des weiteren Fahrzeugs 10b zum einen miteinander und zum anderen mit der Karte M.
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In der Ausgestaltung der 4 erhält das Vergleichsmodul 50 die Kontextinformation I und übergibt diese weiter an das Überlagerungskartenabschnittermittlungsmodul 52.
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Im Allgemeinen ist es natürlich auch denkbar, dass das Vergleichsmodul 50 auch von dem Fahrzeug 10b eine Kontextinformation I erhält und die Kontextinformation I des Fahrzeugs 10a und des Fahrzeugs 10b vergleicht.
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Außerdem erhält das Überlagerungskartenabschnittermittlungsmodul 52 weitere Kontextinformationen I von der stationären Datenquelle 64.
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Die weiteren Kontextinformationen I können dabei zusätzliche Kontextinformationen I aufweisen.
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Beispielsweise erkennt das Verknüpfungsmodul 62 des Fahrzeugs 10a eine Baustelle und übermittelt eine entsprechende Kontextinformation I an den Server 58. Die zusätzliche Kontextinformation I der stationären Datenquelle 64 umfasst dann beispielsweise die voraussichtliche Dauer der Baustelle.
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Es ist denkbar, dass die voraussichtliche Dauer der Baustelle von der Steuereinheit 14 aus Bekanntmachungen im Internet, wie auf einer Homepage des zugeordneten Baureferats, bestimmt wird, beispielsweise mittels eines Algorithmus, der anhand der dem Überlagerungskartenabschnitt B zugeordneten geographischen Koordinaten die entsprechende Bekanntmachung im Internet bestimmt.
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Das Überlagerungskartenabschnittermittlungsmodul 52 erzeugt dann anhand der Änderungsgröße A den Überlagerungskartenabschnitt B und übermittelt den Überlagerungskartenabschnitt B zusammen mit der Kontextinformation I sowohl an den Kartenspeicher 54 der Steuereinheit 14 des Servers 58 als auch an den Kartenspeicher 54 der Steuereinheit 14 des Fahrzeugs 10a.
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In der Ausführungsform der 4 ist die stationäre Datenquelle 64 der Server 58, auf dem zusätzliche Kontextinformationen I oder die Kontextinformationen I für die Änderungsgröße A gespeichert sind bzw. ist.
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Natürlich kann der Server 58 auch mit einem anderen Server, beispielsweise einem Server des Baureferats, verbunden sein und die zusätzliche Kontextinformation I von dem anderen Server auslesen.
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Die Ausgestaltung der 4 zeigt also ein System, das eine hohe Aktualisierungsfrequenz für die Karte M ermöglicht, da der Überlagerungskartenabschnitt B zentral von dem Server 58 bestimmt wird und der Server 58 wiederum mit Fahrzeugen 10 verbunden ist. Es werden also die Umgebungsdaten U von mehreren Fahrzeugen 10 verwendet, um den Überlagerungskartenabschnitt B zu ermitteln. Außerdem wird die Kontextinformation I der Fahrzeuge 10 durch zusätzliche Kontextinformationen I von stationären Datenquellen 64 ergänzt. Auf diese Weise kann die Kontextinformation I der Fahrzeuge zum einen validiert werden und zum anderen durch zusätzliche Informationen, wie die voraussichtliche Dauer ergänzt werden.
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In der Ausgestaltung der 4 ist der Server 58 nur mit zwei Fahrzeugen 10 verbunden.
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Natürlich kann der Server 58 auch mit einer deutlich größeren Anzahl an Fahrzeugen 10 verbunden sein.
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Verglichen mit der Ausgestaltung der 3 hat das System 56 der 4 Steuereinheiten 14, die jeweils einen Teil der erforderlichen Schritte zum Erzeugen des Überlagerungskartenabschnitts B ausführen.
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Die Aufteilung der Module ist kann dabei an die Latenzvorgaben und die verfügbaren Ressourcen angepasst werden.
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Beispielsweise kann die Steuereinheit 14 des Servers 58 nur das Überlagerungskartenabschnittermittlungsmodul 52 aufweisen.
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Es ist auch denkbar, dass die Steuereinheit 14 des Servers 58 das Verknüpfungsmodul 62 aufweist, sodass die fusionierten Umgebungsdaten FU beispielsweise aus der Kombination der Umgebungsdaten U von mehreren Fahrzeugen erstellt werden.
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Im Allgemeinen kann die Steuereinheit 14 des Servers 58 natürlich auch bereits von den Fahrzeugen 10 fusionierte Umgebungsdaten FU nochmals verknüpfen, vorzugsweise fusionieren, um Umgebungsdaten U von noch besserer Qualität zu erhalten.
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Weiterhin ist es auch denkbar, dass in der Karte M auch die genaue Position von (elektronischen) Verkehrsschildern hinterlegt ist. Beispielsweise ist die Position von Wechselverkehrszeichen auf Autobahnen in der Karte M hinterlegt.
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Ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs und dem hinterlegten Blickwinkel der Kamera 16 kann die Steuereinheit 14 dann an bestimmten Positionen gezielte Bereiche der Kamera 16 auswerten, um Verkehrsschildinformationen zu erhalten.
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Weiterhin ist es möglich, dass zumindest Teile der Kontextinformationen I durch einen Fahrer des Fahrzeugs 10 über eine Fahrereingabe an einem Display des Fahrzeugs 10 oder über eine Spracherkennung an die Steuereinheit 14 übergeben werden.
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Beispielsweise fragt die Steuereinheit 14 den Fahrer des Fahrzeugs 10 nach der Kontextinformation I über ein Audiosystem des Fahrzeugs 10 und registriert die Antwort des Fahrers mittels im Fahrzeugs 10 verbauten Mikrofonen.
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Außerdem kann die Steuereinheit 14 des Servers 58 oder die Steuereinheit 14 des Fahrzeugs 10 auch eine weitere Änderungsgröße A aus der stationären Datenquelle 64 erhalten.
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Beispielsweise ist die weitere Änderungsgröße A eine Bekanntmachung aus dem Internet, die in einem gewissen Straßenabschnitt eine Straßenverlaufsänderung bekannt gibt.
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Die weitere Änderungsgröße A kann dann dazu verwendet werden, um die detektierte Änderungsgröße A mit der weiteren Änderungsgröße A zu vergleichen und somit, um die detektierte Änderungsgröße A zu validieren. Beispielsweise wird die räumliche Ausdehnung eines Baustellenbereichs mit der in der Bekanntmachung hinterlegten räumlichen Ausdehnung verglichen.
