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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückraumüberwachung mittels eines unbemannten Luftfahrzeugs für einen automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrenden Lastkraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2016 008 553 A1 sind ein Verfahren und ein System zum Erfassen von Gegebenheiten in einer Umgebung eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem ein Sensor des Kraftfahrzeugs und ein weiterer Sensor eines dem Kraftfahrzeug zugeordneten unbemannten Luftfahrzeugs solche Gegebenheiten erfassen. Mittels einer Lokalisierungseinrichtung des unbemannten Luftfahrzeugs wird eine Position des unbemannten Luftfahrzeugs relativ zu dem Kraftfahrzeug bestimmt, wobei die Lokalisierungseinrichtung ein an dem Kraftfahrzeug angeordnetes Zielobjekt erfasst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Rückraumüberwachung mittels eines unbemannten Luftfahrzeugs für einen automatisiert fahrenden Lastkraftwagen anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einem Verfahren zur Rückraumüberwachung mittels eines unbemannten Luftfahrzeugs für einen automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrenden Lastkraftwagen, startet das Luftfahrzeug zur Rückraumüberwachung von einer an dem Lastkraftwagen ausgebildeten Parkposition in einer oberhalb des Lastkraftwagens befindliche Betriebsposition.
Erfindungsgemäß wird vor dem Starten des Luftfahrzeugs von der Parkposition in die Betriebsposition ein oberhalb des Lastkraftwagens befindlicher Luftraum mittels zumindest eines am Lastkraftwagen angeordneten Lasersensors überwacht. Bei freiem Luftraum oberhalb des Lastkraftwagens wird das Luftfahrzeug für die Überwachung gestartet und in eine Mindesthöhe in den Luftraum bewegt, wobei mittels des Luftfahrzeugs in einer Umgebung des Lastkraftwagens erfasste Luftfahrzeug-Sensordaten in ein Weltkoordinatensystem des Lastkraftwagen übertragen werden. Zu dieser Übertragung in das Weltkoordinatensystem wird ein an dem Lastkraftwagen angeordneter QR-Code oder eine kabellose Kommunikation zwischen dem Luftfahrzeug und dem Lastkraftwagen als Referenz für eine mittels des Luftfahrzeugs durchgeführte Erfassung verwendet. Die in das Weltkoordinatensystem übertragenen Luftfahrzeug-Sensordaten werden dann mit mittels zumindest einer Erfassungseinheit des Lastkraftwagens erfassten Lastkraftwagen-Sensordaten fusioniert, wobei in dem Weltkoordinatensystem aus den Luftfahrzeug-Sensordaten und den Lastkraftwagen-Sensordaten ermittelte Informationen bei dem automatisiertem Fahrbetrieb des Lastkraftwagen berücksichtigt werden.
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Das Verfahren ermöglicht eine optimierte Sensorabdeckung für den automatisierten Betrieb des Lastkraftwagens, insbesondere in Verkehrsszenarien, in denen sich Verkehrsnehmer in unmittelbarer Nähe des Lastkraftwagens befinden und somit durch diesen gefährdet sind. Beispielsweise wird mittels des Verfahrens eine 360 °-Sensorabdeckung ermöglicht, so dass eine Anwendung des Verfahrens bei Lastkraftwagen mit einer SAE Autonomiestufe nach Level 4 und Level 5 möglich ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Draufsicht eines Lastkraftwagens in einem ersten Zustand,
- 2 schematisch eine Draufsicht eines Lastkraftwagens in einem zweiten Zustand,
- 3 schematisch eine Seitenansicht eines Lastkraftwagens und eines in einer Parkposition befindlichen unbemannten Luftfahrzeugs,
- 4 schematisch eine Draufsicht eines Lastkraftwagens und eines in einer Betriebsposition befindlichen unbemannten Luftfahrzeugs,
- 5 schematisch eine Seitenansicht des Lastkraftwagens und des unbemannten Luftfahrzeugs gemäß 4
- 6 schematisch eine Seitenansicht eines Lastkraftwagens und eines in einer Mindesthöhe in einer Betriebsposition befindlichen unbemannten Luftfahrzeugs.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine Draufsicht eines Lastkraftwagens 1 in einem ersten Zustand dargestellt. 2 zeigt den Lastkraftwagen in einem zweiten Zustand.
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Der Lastkraftwagen 1 umfasst ein Zugfahrzeug 1.1 und einen Auflieger 1.2 und ist zu einem automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrenden Betrieb ausgebildet, wobei der automatisierte Fahrbetrieb anhand von mittels Erfassungseinheiten 2, 3 des Lastkraftwagens erfassten Lastkraftwagen-Sensordaten durchgeführt wird. Dabei umfassen die Erfassungseinheiten 2, 3 beispielsweise Kameras, Radare, Lidare, Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren und/oder weitere Sensoren zur Überwachung einer Umgebung des Lastkraftwagens 1.
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Die Erfassungseinheiten 2, 3 sind dabei am Zugfahrzeug 1.1 montiert. Der Auflieger 1.2 wird beispielsweise häufig verschifft und transportiert, ist häufig Kollisionen und daraus folgend einem stetigen Risiko ausgesetzt. Somit ist eine Anordnung der häufig kostenintensiven Erfassungseinheiten 2, 3 am Auflieger 1.2 nicht vorteilhaft. Auch wenn eine Montage der Erfassungseinheiten 2, 3 am Auflieger 1.2 grundsätzlich möglich ist, stellt eine Kalibrierung derselben aufgrund der häufig auftretenden Kollisionen eine große Herausforderung dar.
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Aufgrund des daraus resultierenden Nichtvorhandenseins der Erfassungseinheiten 2, 3 am Auflieger 1.2 des Lastkraftwagens 1 entstehen in einem Rückraum hinter dem Auflieger 1.2 Bereiche, welche von Erfassungsbereichen E1, E2 der Erfassungseinheiten 2, 3 nicht abgedeckt sind. Ein dort befindliches Objekt O ist dabei von den Erfassungseinheiten 2, 3 nicht erfassbar.
Die an einer Fahrerkabine des Zugfahrzeugs 1.1 angeordneten Erfassungseinheiten 2, 3 können mit ihren Erfassungsbereichen E1, E2 lediglich Bereiche vor dem Lastkraftwagen 1 und seitlich neben diesem abdecken, aufgrund einer Verdeckung durch den Auflieger 1.2 hinter diesem befindliche Bereiche jedoch nicht. Selbst eine Montage der Erfassungseinheiten 2, 3 auf einem Dach des Zugfahrzeugs 1.1 kann das Problem nicht lösen.
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Wie 1 zu entnehmen ist, vergrößert sich der nicht von den Erfassungseinheiten 2, 3 einsehbare Bereich weiter, wenn zwischen dem Zugfahrzeug 1.1 und dem Auflieger 1.2, beispielsweise bei Kurvenfahrt, ein Knickwinkel entsteht, das heißt eine Längsachse des Zugfahrzeugs 1.1 und eine Längsachse des Aufliegers 1.2 nicht in die gleiche Richtung verlaufen.
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Aufgrund der nicht von den Erfassungseinheiten 2, 3 einsehbare Bereich wird eine Funktion des automatisierten besonders in Verkehrsszenarien, in denen sich viele Verkehrsteilnehmer im nahen Umfeld des Lastkraftwagens 1 bewegen, beispielsweise bei einem Anhalten und einer Fahrt hinter eine Verkehrsampel, erschwert. Besonders kritisch ist es, wenn Fußgänger den Lastkraftwagen 1 hinter diesem queren. Dies macht einen automatisierten Fahrbetrieb des Lastkraftwagens 1 mit einer SAE Autonomiestufe nach Level 4 und Level 5 unmöglich.
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Um dieses Problem zu lösen, ohne zusätzlich Erfassungseinheiten 2, 3 am Auflieger 1.2 anzuordnen, ist vorgesehen, dass der Lastkraftwagen 1 über ein unbemanntes Luftfahrzeug 4, auch als Drohne bezeichnet, verfügt.
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In 3 ist eine Seitenansicht eines Lastkraftwagens 1 und eines in einer Parkposition befindlichen unbemannten Luftfahrzeugs 4 dargestellt. Die 4 bis 6 zeigen in verschiedenen Ansichten den Lastkraftwagen 1 und das in einer Betriebsposition befindliche unbemannte Luftfahrzeug 4.
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Das Luftfahrzeug 4 ist ausgebildet, eine Umgebung des Lastkraftwagens 1 aus der oberhalb desselben befindlichen Betriebsposition zu überwachen, wobei das Luftfahrzeug 4 hierzu derart positioniert wird, dass ein Rückraum des Lastkraftwagens 1 von diesem erfassbar ist. Zur Umgebungserfassung umfasst das Luftfahrzeug 4 zumindest eine Erfassungseinheit 5 mit einem im Wesentlichen nach unten gerichteten Erfassungsbereich E3. Dabei umfasst die Erfassungseinheit 5 beispielsweise zumindest eine Kamera, ein Radar, ein Lidar, einen Ultraschallsensor, einen Infrarotsensor und/oder zumindest einen weiteren Sensor zur Überwachung einer Umgebung des Lastkraftwagens 1. Der Erfassungsbereich E3 bildet dabei eine Sensorabdeckung mit einem Durchmesser d.
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In der Parkposition ist das Luftfahrzeug 4 auf dem Dach des Zugfahrzeugs 1.1 montiert. In dieser Parkposition wird insbesondere ein elektrischer Energiespeicher des Luftfahrzeugs 4 aufgeladen. Das Luftfahrzeug 4 ist zu einem Schutz vor Verlust und Beschädigung insbesondere mittels einer mechanischen Verriegelung am Dach befestigt.
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Fährt der Lastkraftwagen 1 in ein entsprechendes Verkehrsszenario ein oder eine Ansicht des Rückraums wird benötigt, startet die Drohne aus der Parkposition in die oberhalb des Lastkraftwagens 1 angeordnete Betriebsposition.
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Vor einem solchen Start von der Parkposition in die Betriebsposition wird ein oberhalb des Lastkraftwagens 1 befindlicher Luftraum mittels zumindest eines am Lastkraftwagen 1, insbesondere am Zugfahrzeug 1.1, angeordneten, beispielsweise einstrahligen Lasersensors 6, insbesondere Lidarsensors, überwacht. Anhand mittels des Lasersensors 6 erfasster Daten wird überprüft, ob der Luftraum frei ist oder sich der Lastkraftwagen 1 unterhalb eines Hindernisses, beispielsweise einer Brücke oder unterhalb einer Tunnelwand, befindet. Bei freiem Luftraum oberhalb des Lastkraftwagens 1 wird das Luftfahrzeug 4 für die Überwachung gestartet und in eine Mindesthöhe h in den Luftraum bewegt.
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Die Mindesthöhe h ist dabei derart gewählt, dass die Erfassungseinheit 5 des Luftfahrzeugs 4 den Rückraum hinter dem Auflieger 1.2 erfassen kann und ein nicht von der Erfassungseinheit 5 einsehbarer Bereich B1 im Rückraum des Lastkraftwagens 1 minimiert ist. Mit sinkender Höhe, dargestellt durch einen Höhenunterschied Δh, vergrößert sich auch ein nicht von der Erfassungseinheit 5 einsehbarer Bereich B2.
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Mittels der Erfassungseinheit 5 des Luftfahrzeugs 4 werden in der Umgebung des Lastkraftwagens 1 erfasste Luftfahrzeug-Sensordaten in ein Weltkoordinatensystem des Lastkraftwagens 1 übertragen, wobei zur Übertragung in das Weltkoordinatensystem ein an dem Lastkraftwagen 1 angeordneter QR-Code oder eine kabellose Kommunikation zwischen dem Luftfahrzeug 4 und dem Lastkraftwagen 1 als Referenz für eine mittels des Luftfahrzeugs durchgeführte Erfassung verwendet wird. Das heißt, das Luftfahrzeug 4 verwendet den Lastkraftwagen 1 als Referenz für eine Objekterkennung. Dabei stellt das Luftfahrzeug 4 beispielsweise eine Liste von in der Umgebung des Lastkraftwagens 1 erkannten Objekten bereit, zum Beispiel in Form von 2D- oder 3D-Bounding-Boxen.
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Anschließend werden die in das Weltkoordinatensystem übertragenen Luftfahrzeug-Sensordaten, das heißt die erkannten Objekte, mit mittels der Erfassungseinheiten 2, 3 des Lastkraftwagens 1 erfassten Lastkraftwagen-Sensordaten fusioniert und in dem Weltkoordinatensystem aus den Luftfahrzeug-Sensordaten und den Lastkraftwagen-Sensordaten ermittelte Informationen bei dem automatisiertem Fahrbetrieb des Lastkraftwagens 1 berücksichtigt.
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Dabei ist die Erfassungseinheit 5 an dem Luftfahrzeug 4 mit den Erfassungseinheiten 2, 3 des Lastkraftwagens 1 synchronisiert, so dass übergebene Informationen mit geeigneten Zeitstempeln verwendet werden können. Das heißt, dass die Erfassung der Luftfahrzeug-Sensordaten und die Erfassung der Lastkraftwagen-Sensordaten zeitlich synchronisiert werden.
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Nachdem der Lastkraftwagen für eine erforderliche Aktionszeit eine ordnungsgemäße Sensorabdeckung erhalten hat, fliegt das Luftfahrzeug 4 zurück in seine Parkposition, wird verriegelt und gegebenenfalls geladen. Das Luftfahrzeug 4 fliegt spätestens dann in die Parkposition zurück, wenn dessen elektrischer Energiespeicher einen vorgegebenen Mindestwert eines Ladezustands unterschreitet.
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Während des Fluges des Luftfahrzeugs 4 kann der Lastkraftwagen 1 seine Position während seiner Fahrt ändern. Das Luftfahrzeug 4 fliegt hierbei insbesondere in einer vorgegebenen relativen Position zu einem Referenzpunkt am Lastkraftwagen 1, beispielsweise dem QR-Code, welche zum Beispiel auf dem Dach des Zugfahrzeugs 1.1 angeordnet ist. Eine Fahrgeschwindigkeit des Lastkraftwagens 1 ist dabei beispielsweise auf 30 km/h und eine Flugdauer des Luftfahrzeugs 4 auf 20 Minuten beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lastkraftwagen
- 1.1
- Zugfahrzeug
- 1.2
- Auflieger
- 2
- Erfassungseinheit
- 3
- Erfassungseinheit
- 4
- Luftfahrzeug
- 5
- Erfassungseinheit
- 6
- Lasersensor
- B1
- Bereich
- B2
- Bereich
- d
- Durchmesser
- E1
- Erfassungsbereich
- E2
- Erfassungsbereich
- E3
- Erfassungsbereich
- h
- Mindesthöhe
- O
- Objekt
- Δh
- Höhenunterschied
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016008553 A1 [0002]
