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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbauen einer digitalen Umgebungskarte für Verkehrsteilnehmer. Die Umgebungskarte wird kollaborativ erstellt, das heißt mehrere Beteiligte, beispielsweise die Verkehrsteilnehmer selbst, können die Umgebungskarte nacheinander stufenweise ausbauen oder erweitern. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, das als ein solcher Verkehrsteilnehmer betrieben werden kann. Schließlich umfasst die Erfindung ein System mit mehreren solchen Kraftfahrzeugen, die in der beschriebenen Weise kollaborativ eine Umgebungskarte aufbauen können.
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Mit „kollaborativ“ ist gemeint, dass die Umgebungskarte kooperativ oder gemeinsam durch mehrere Beteiligte erzeugt wird, indem Kartendaten einer solchen Umgebungskarte nacheinander von jeweils einem Beteiligten erweitert oder verbessert oder korrigiert werden. Die Umgebungskarte kann als eine sogenannte Local Dynamic Map (LDM) ausgestaltet sein, das heißt als eine Beschreibung der Verkehrsumgebung, in welcher sich die Verkehrsteilnehmer befinden. Es kann sich hierbei beispielsweise um ein Areal mit einer Fläche in einem Bereich von 10 000 Quadratmeter bis fünf Quadratkilometer handeln, um Beispiele für die Abdeckung einer solchen Umgebungskarte zu nennen. Die Kartendaten einer Umgebungskarte können zwischen den Beteiligten, die die Umgebungskarte kollaborativ aufbauen, mittels der sogenannten V2X-Kommunikation ausgetauscht werden. Aus diesem Grund werden die Beteiligten hier als Funknetzteilnehmer bezeichnet. V2X steht dabei für die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug einerseits und einem anderen Funknetzteilnehmer andererseits, beispielsweise einem anderen Fahrzeug oder einer sogenannten Road-Side-Unit, RSU, weil als Beteiligter auch eine solche RSU genutzt werden kann.
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Im Bereich der V2X-Kommunikation senden Fahrzeuge auch Statusmitteilungen aus, in denen Sie ihre aktuelle Position, Geschwindigkeit, Fahrtrichtung und/oder weitere fahrrelevante Parameter signalisieren. Die Funknetzteilnehmer, die sich hierbei gegenseiten erreichen können, bilden jeweils ein Ad-Hoc-Funknetzwerk für die Koordination ihrer Fahrmanöver und/oder für eine Fahrerassistenz in einer gemeinsamen Umgebung.
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Die empfangenden Fahrzeuge tracken oder verfolgen alle empfangenen V2X-Nachrichten über Objekte in einer sogenannten Local Dynamic Map (LDM), die hier auch als digitale Umgebungskarte bezeichnet ist. Diese ist eine zyklisch aktualisierte Datenbank, die die Zustandsdaten aller Fahrzeuge und anderer Objekte beinhaltet. Diese Kartendaten können mittels Sensorfusion durch weitere Informationsquellen (z.B. Kamera, Radar, Lidar) angereichert und hinsichtlich Genauigkeit verbessert werden.
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Fahrzeuge können über das besagte Funknetzwerk aber nicht nur Information über sich selbst an andere Verkehrsteilnehmern in der Umgebung auszusenden, sondern z.B. auch eine LDM einer Umgebung z.B. durch eine Broadcast-Message teilen, was in der
WO 2017/222299 A1 beschrieben ist. Diese LDM wird gemäß dem Stand der Technik im empfangenden Fahrzeug für die eigene Steuerung verwendet.
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Die
WO 2019/211059 A1 beschreibt, wie eine Local Dynamic Map, LDM, in einer Road-Side-Unit, RSU, zusammengestellt werden und an vorbeifahrende Verkehrsteilnehmer ausgesendet werden kann. Stellt ein Verkehrsteilnehmer eine Diskrepanz zwischen der LDM und eigenen Sensordaten fest, kann er dies der RSU melden, die daraufhin die LDM aktualisiert und erneut aussendet. Dieses Verfahren benötigt stets eine RSU, um eine LDM in einer vorbestimmten Umgebung bereitzustellen.
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Aus der
WO 2019/060500 A2 ist ein LDM-System mit Einbindung der Daten verschiedener externer Funknetzteilnehmer (Fahrzeuge, Infrastruktureinheiten, Zentralstationen) bekannt. Daten können per 3GPP cellular V2X, WiFi, WiMAX übertragen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Umgebung, in welcher Verkehrsteilnehmer eine Umgebungskarte benötigen, mit geringem technischem Zusatzaufwand deren Erzeugung oder Erstellung durchzuführen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Aufbauen einer digitalen Umgebungskarte für Verkehrsteilnehmer bereitgestellt, wobei die Umgebungskarte Objekte in einer Umgebung der Verkehrsteilnehmer beschreibt und bei dem Verfahren über ein Funknetzwerk mehrere Funknetzteilnehmer gekoppelt sind und die Funknetzteilnehmer nacheinander jeweils mittels eine Prozessorschaltung eine Aufbaustufe zum Aufbauen der Umgebungskarte durchführen, wobei die Aufbaustufe umfasst, dass der jeweilige Funknetzteilnehmer aus dem Funknetzwerk Kartendaten einer Vorversion der Umgebungskarte empfängt und zusätzlich anhand einer eigenen Beobachtungsschaltung zu einem oder mehreren der Objekte in der Umgebung zumindest einen jeweiligen Beobachtungsdatensatz ermittelt und den jeweiligen Beobachtungsdatensatz mit den empfangenen Kartendaten kombiniert, um ergänzte Kartendaten zu erzeugen, die eine Neuversion der Umgebungskarte darstellen, und diese ergänzten Kartendaten an einen nächsten der Funknetznehmer aussendet. Aus Sicht dieses nächsten Funknetzteilnehmers empfängt dieser also wieder Kartendaten einer Vorversion, die er selber in einem weiteren Aufbauschritt oder in einer weiteren Aufbaustufe erweitern soll. Bei den Objekten, die durch die Umgebungskarte beschrieben sind, kann es sich beispielsweise um die Verkehrsteilnehmer selbst und/oder andere Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise Fußgänger oder Fahrradfahrer, und/oder um Infrastrukturkomponenten, wie beispielsweise zumindest eine Ampel und/oder zumindest ein Verkehrsschild und/oder eine Baustellenabsperrung, handeln. Am Aufbau oder am Erzeugen der Kartendaten für die Umgebungskarte können die Verkehrsteilnehmer selbst oder nur einige der Verkehrsteilnehmer und/oder von den Verkehrsteilnehmern verschiedene Beteiligte, beispielsweise zumindest eine Road-Side-Unit, RSU, beteiligt sein. Die Beteiligten sind hier in der besagten Weise als Funknetzteilnehmer bezeichnet, da davon ausgegangen wird, dass sie ihre Kartendaten über ein Funknetzwerk austauschen können. Das Funknetzwerk kann beispielsweise auf der eingangs beschriebenen V2X-Technologie beruhen.
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Das Verfahren betrifft die Situation, bei welcher bereits zumindest rudimentäre oder initiale Kartendaten vorhanden sind. Natürlich kann das Verfahren dadurch gestartet werden, dass ein erster Funknetzteilnehmer ohne eine Vorversion der Umgebungskarte beginnt, eine Initialversion oder Erstversion der Umgebungskarte zu erstellen, und diese dann an den nächsten Funknetzteilnehmer als Neuversion übermittelt oder auszusendet. Jeder Funknetzteilnehmer ergänzt und/oder korrigiert die Umgebungskarte auf Grundlage seiner eigenen Beobachtungen, das heißt auf Grundlage von Beobachtungsdaten seiner Beobachtungsschaltung. Diejenigen Beobachtungsdaten, die zu einem jeweiligen Objekt durch eine jeweilige Beobachtungsschaltung erzeugt werden, werden hier als Beobachtungsdatensatz bezeichnet. Während die Vorversion der Kartendaten oder der Umgebungskarte als extrinsische Information bezeichnet werden kann, stellen dann diese selbsterzeugten Beobachtungsdatensätze der Beobachtungsschaltung intrinsische Informationen betreffend die Umgebung dar. Die extrinsischen und die intrinsischen Informationen werden durch die jeweilige Aufbaustufe oder den jeweiligen Aufbauschritt zusammengefasst zu den ergänzten Kartendaten der Neuversion der Umgebungskarte.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass keine zentrale technische Schaltung vorgesehen sein muss, um die Umgebungskarte aufzubauen. Stattdessen können die aktuell am Verkehrsgeschehen in der Umgebung beteiligten Verkehrsteilnehmer selbst bereits untereinander oder kollaborativ eine Umgebungskarte für die aktuelle Verkehrssituation erzeugen. Durch das Übertragen der Kartendaten von einem Funknetzteilnehmer zum nächsten wird die Umgebungskarte mit Beobachtungsdaten von unterschiedlichen Beobachtungsschaltungen ergänzt oder korrigiert oder aktualisiert, wodurch sichergestellt ist, dass die Verkehrssituation in der Umgebung aus unterschiedlichen Perspektiven oder Blickwinkeln beobachtet oder beschrieben ist.
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Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass in der Umgebungskarte für das jeweilige Objekt die Beobachtungsdatensätze selbst und/oder Bewertungsdaten betreffend die Beobachtungsdatensätze jeweils pro Beobachtungsdatensatz getrennt gespeichert werden und in der Aufbaustufe pro Objekt ermittelt wird, welche Anzahl an Beobachtungsdatensätzen für das Objekt bereits berücksichtig worden ist und/oder welche Beobachtungsgüte sich aus den berücksichtigten Beobachtungsdatensätzen ergibt. Daraus wird eine Konfidenzangabe betreffend das Objekt mittels einer Bewertungsvorschrift ermittelt und in Abhängigkeit von der Konfidenzangabe wird die Beobachtungsschaltung gesteuert. Mit anderen Worten werden die Beobachtungsdatensätze in den Kartendaten nicht so weit miteinander verknüpft oder vermengt, dass danach nicht mehr erkennbar wäre, welcher Funknetzteilnehmer welchen Beitrag an den Beobachtungsdatensätzen geleistet hätte. Vielmehr wird ein Protokoll geführt, welche Beobachtungsdatensätze bei einem Objekt in der Umgebungskarte berücksichtigt worden sind. Zusätzlich oder alternativ dazu können stellvertretend für den Beobachtungsdatensatz selbst Bewertungsdaten betreffend die Beobachtungsdatensätze für jeden Funknetzteilnehmer getrennt gespeichert werden. Durch das getrennt voneinander Speichern der Beobachtungsdatensätze selbst und/oder der Bewertungsdaten kann also nachvollzogen oder ermittelt werden, wie viele Funknetzteilnehmer zu einem Objekt bereits Beobachtungsdaten beigetragen haben und/oder welche Qualität die Beobachtungsdatensätze jeweils aufgewiesen haben. Die Bewertungsdaten können also beispielsweise angeben, wie verrauscht (z.B. durch Angabe eines Signal-zu-Rauschverhältnisses) und/oder welche Varianz (Streuung oder Unsicherheit) die Messung für das jeweilige Objekt aufgewiesen hat. Daraus ergibt sich insgesamt eine Konfidenzangabe, also ein Maß dafür, wie zuverlässig das Objekt durch die Umgebungskarte beschrieben ist. So kann beispielsweise eine Konfidenzangabe größer als 90 Prozent besagen, dass mit 90 Prozent und mehr sichergestellt ist, dass sich das Objekt tatsächlich in der Umgebung dort befindet und/oder die in der Umgebungskarte angegebenen Eigenschaften des Objekts stimmen. Das Abbilden der Anzahl der verfügbaren Beobachtungsdatensätze und/oder ihrer Beobachtungsgüte (Rauschen und/oder Varianz) auf einen Konfidenzwert oder eine Konfidenzangabe kann der Fachmann mittels einer Bewertungsvorschrift festlegen. Eine solche Bewertungsvorschrift kann auf der Grundlage von Versuchen oder Probefahrten ermittelt werden. Es kann hier auf ein Konfidenzmaß aus dem Stand der Technik zurückgegriffen werden. In Abhängigkeit von der Konfidenzangabe kann dann die Beobachtungsschaltung gesteuert werden. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise gezielt die bereits in der Umgebungskarte vorhandene Information über ein Objekt ergänzt werden, um solche Aspekte oder Informationen, die bisher gemäß der Konfidenzangabe fehlen.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass das Steuern der Beobachtungsschaltung umfasst, dass jeweils nur für ein solches Objekt, bei dem die Konfidenzangabe ein vorbestimmtes Unsicherheitskriterium erfüllt, ein neuer Beobachtungsdatensatz hinzugefügt wird. Mit anderen Worten kann also bei erfülltem Unsicherheitskriterium festgestellt werden, dass zu dem Objekt in der Umgebungskarte unzureichende Informationen vorliegen und deshalb noch ein neuer Beobachtungsdatensatz von dem Funknetzteilnehmer bereitgestellt werden soll. Beispielsweise kann das Unsicherheitskriterium besagen, dass ein Konfidenzwert, wie er durch die Konfidenzangabe angegeben ist, unterhalb eines Schwellenwerts für die Konfidenz liegt. Ist dies der Fall, so muss ein neuer Beobachtungsdatensatz hinzugefügt werden. Ist dagegen das Unsicherheitskriterium nicht erfüllt, besteht also keine Unsicherheit bezüglich des Objekts (gemäß dem Unsicherheitskriterium), so muss für das Objekt die Beobachtungsschaltung des Funknetzteilnehmers, der die aktuelle Aufbaustufe durchführt, nicht verwendet werden. Dies spart Ressourcen und/oder macht die Aufbaustufe in einem Funknetzteilnehmer effizient. Ein Beispiel für ein Unsicherheitskriterium kann die Berechnung einer Gesamtvarianz vorsehen, die sich aus Varianzangaben zu jedem Beobachtungsdatensatz berechnen lässt.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass der jeweilige Beobachtungsdatensatz einen Zeitstempel, welcher einen Beobachtungszeitpunkt betreffend das Objekt beschreibt, enthält und die Konfidenzangabe als Funktion eines jeweiliges Alters der Beobachtungsdatensätze ermittelt wird. Mit anderen Worten beschreibt die Konfidenzangabe, wie aktuell die Kartendaten betreffend ein spezifisches Objekt sind. Es können dann veraltete Beobachtungsdatensätze, die älter als ein vorgegebenes Höchstalter sind, verworfen oder entfernt werden und/oder durch einen neuen Beobachtungsdatensatz im Funknetzteilnehmer ersetzt werden.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass der jeweilige Beobachtungsdatensatz eine Teilnehmer-ID des Funknetzteilnehmers, welcher den Beobachtungsdatensatz mittels seiner Beobachtungsschaltung bereitgestellt hat, enthält und die Aufbaustufe umfasst, dass der jeweilige Funknetzteilnehmer überprüft, ob zu einem Objekt bereits ein Beobachtungsdatensatz seiner Beobachtungsschaltung enthalten ist, und falls zu einem Objekt ein solcher Beobachtungsdatensatz erkannt wird, dieser Beobachtungsdatensatz durch einen neuen Beobachtungsdatensatz derselben Beobachtungsschaltung ersetzt wird oder die Beobachtungsschaltung für dieses jeweilige Objekt inaktiv bleibt.
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Das Weiterreichen und Übertragen der Kartendaten der Neuversion der Umgebungskarte über das Funknetzwerk kann beispielsweise auch per Broadcast erfolgen, das heißt ein jeweiliger Funknetzteilnehmer kann die Kartendaten der Neuversion der Umgebungskarte an alle empfangenden Funknetzteilnehmer weitergeben. Mit anderen Worten muss die Auswahl desjenigen Funknetzteilnehmers, der die nächste Aufbaustufe durchführt, nicht vorgegeben oder geregelt sein. Hierdurch kann es aber vorkommen, dass ein Funknetzteilnehmer solche Kartendaten einer Umgebungskarte empfängt, die er bereits schon einmal vorliegen hatte und für die er bereits eine Aufbaustufe durchgeführt hat. Nun muss verhindert werden, dass ein Funknetzteilnehmer seine eigenen Kartendaten um weitere eigene Beobachtungsdatensätze ergänzt, da dies beispielsweise einen Beobachtungsfehler der Beobachtungsschaltung dieses Funknetzteilnehmers verstärken kann. Daher wird bevorzugt immer dann, wenn ein Funknetzteilnehmer eine Umgebungskarte ein zweites oder weiteres Mal sieht, sichergestellt, dass ein Funknetzteilnehmer nicht den gleichen Beobachtungsdatensatz immer wieder hinzufügt, sodass allein durch das mehrfache Hinzufügen desselben Beobachtungsdatensatzes eine eigentlich nicht vorhandene Konfidenz vorgetäuscht oder impliziert wird. Dies wird verhindert, indem ein Funknetzteilnehmer prüft, ob die Kartendaten einer Umgebungskarte bereits zumindest einen Beobachtungsdatensatz enthalten, den er selbst hinzugefügt hat. In einem solchen Fall, wenn also ein Funknetzteilnehmer bereits einen eigenen Beobachtungsdatensatz in der Umgebungskarte erkennt, kann dieser Beobachtungsdatensatz durch einen aktualisierten Beobachtungsdatensatz ersetzt werden oder der Funknetzteilnehmer kann dafür sorgen, dass er keinen weiteren Beobachtungsdatensatz hinzufügt, also seine Beobachtungsschaltung für das jeweilige Objekt inaktiv lassen.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass ein Funknetzteilnehmer die Vorversion der Umgebungskarte über eine erste Funktechnologie empfängt und die Neuversion der Umgebungskarte über eine andere zweite Funktechnologie aussendet. Ein Beispiel für eine solche Funktechnologie (erste oder zweite) ist jeweils Mobilfunk, beispielsweise 5G, und WiFi (WLAN - Wireless Local Area Network). Für beide Funktechnologien der genannten Art gibt es eine V2X-Variante, wie es bereits eingangs beschrieben worden ist. Somit kann also auch über die Grenzen einer Funktechnologie hinweg die Umgebungskarte zwischen Funknetzteilnehmern, die unterschiedliche Funknetztechnologien verwenden, ausgetauscht werden. Hierzu wird jeweils ein solcher Funknetzteilnehmer als Gateway oder Übertrager genutzt, der über beide Funknetztechnologien verfügt, indem dieser das beschriebene erweiterte Routing zwischen verschiedenen Funktechnologien durchführt oder bereitstellt. Hierdurch erweitert sich die Anzahl der nutzbaren Funknetzteilnehmer zum Aufbauen einer Umgebungskarte.
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Die beschriebenen Beobachtungsdaten für einen Beobachtungsdatensatz kommen aus der jeweiligen Beobachtungsschaltung eines Funknetzteilnehmers. Eine Ausführungsform umfasst, dass der jeweilige Beobachtungsdatensatz aus Sensordaten aus zumindest einem Sensor der Funknetzteilnehmers und/oder aus Erkennungsdaten aus einem Objekterkennungsmodul und/oder aus zumindest einer Funknachricht aus dem jeweiligen Objekt gebildet wird. Eine Beobachtungsschaltung kann also zumindest einen Sensor aufweisen, sodass Sensordaten in dem Beobachtungsdatensatz enthalten sein können. Beispiele für einen solchen Sensor sind eine Kamera und/oder ein LIDAR, ein Radar, ein Ultraschallwandler, ein Mikrofon. Zusätzlich oder alternativ dazu können Erkennungsdaten aus einem Objekterkennungsmodul als Teil des Beobachtungsdatensatzes bereitgestellt sein. Ein Objekterkennungsmodul kann ein Programmcode sein, durch welchen mit den Sensordaten zumindest ein Objekt erkannt wird. Ein Beispiel für ein solches Objekterkennungsmodul kann ein künstliches neuronales Netzwerk sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann in einem Beobachtungsdatensatz auch zumindest eine Funknachricht aus dem jeweiligen Objekt, das durch den Beobachtungsdatensatz beschrieben sein soll, enthalten sein. Teilt also ein Objekt über eine Funknachricht, beispielsweise der V2X-Kommunikation, eine Eigenschaft von sich mit (beispielsweise Fahrtrichtung und/oder Fahrgeschwindigkeit und/oder Objekttyp, wie beispielsweise Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen), so kann diese Information aus der Funknachricht ebenfalls als Bestandteil des Beobachtungsdatensatzes bereitgestellt werden.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass der jeweilige Funknetzteilnehmer einer der Verkehrsteilnehmer (die die Umgebungskarte für eine Fahrerassistenzfunktion nutzen sollen) oder eine Road-Side-Unit ist und/oder wobei das Funknetzwerk mittels einer V2X-Kommunikation gebildet ist. Wie bereits ausgeführt, kann als Funknetzteilnehmer einer der Verkehrsteilnehmer selbst vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch eine Road-Side-Unit verwendet werden, also ein stationärer Funknetzteilnehmer, wie er an einem Straßenrand und/oder an einer Infrastrukturkomponente, wie beispielsweise einem Straßenschild oder einer Ampel, bereitgestellt sein kann. Es kann sich um eine Prozessorschaltung handeln, die mittels einer Funkschaltung an dem Funknetzwerk teilnimmt oder mit diesem Kommunikationsdaten, insbesondere Kartendaten, austauscht. Wie bereits ausgeführt, ist insbesondere die V2X-Kommunikation vorteilhaft zum Bilden des Funknetzwerks. Das Funknetzwerk kann damit insbesondere als Ad-Hoc-Funknetzwerk betrieben werden, also all diejenigen Verkehrsteilnehmer, die in die Umgebung eindringen, können dynamisch als weiterer Funknetzteilnehmer dem Funknetzwerk hinzugefügt werden, während Funknetzteilnehmer, die die Umgebung verlassen, sich also aus dieser entfernen, aus dem Funknetzwerk abgemeldet oder abgetrennt werden können. Als Umgebung kann beispielsweise eine Kreuzung festgelegt sein und/oder ein vorbestimmter Straßenabschnitt. Die Grenzen der Umgebung und/oder ihre geografische Lage können jeweils in der Umgebungskarte festgelegt oder beschrieben sein.
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Durch die Erfindung ist auch ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Es umfasst eine Kommunikationsschaltung zum Teilnehmen an einem Funknetzwerk als Funknetzteilnehmer und eine Prozessorschaltung, die dazu eingerichtet ist, eine Aufbaustufe gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann also als ein Verkehrsteilnehmer in der Umgebung betrieben werden und damit die Aufbaustufe zum Bilden der Umgebungskarte durchführen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Die Prozessorschaltung ist dazu eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessorschaltung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessorschaltung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessorschaltung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessorschaltung gespeichert sein.
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Durch die Erfindung ist auch ein System mit mehreren Kraftfahrzeugen bereitgestellt, die jeweils dazu eingerichtet sind, als Verkehrsteilnehmer in einer gemeinsamen Umgebung zu fahren, wobei die Kraftfahrzeuge als Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ausgestaltet sind. Mittels des Systems ist es also möglich, kollaborativ eine Umgebungskarte für eine Umgebung zu bilden.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombinationen der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur:
- Fig. eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In der Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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Die Figur zeigt eine Umgebung 10, in welcher sich ein Teil eines Verkehrswegenetzes 11 befinden kann. In der Figur ist beispielhaft dargestellt, dass in der Umgebung 10 ein Kreisverkehr angeordnet sein kann. Zum Kartographieren einer aktuellen Verkehrssituation und/oder einer aktuellen geografischen und/oder verkehrstechnischen Beschaffenheit der Umgebung 10 kann eine Umgebungskarte 12 dynamisch erstellt werden. Mittels der Umgebungskarte 12 können Fahrerassistenzsysteme von Kraftfahrzeugen beispielsweise Fahrerassistenzfunktionen bereitstellen, wie beispielsweise ein ACC (Automatic Cruise Control) und/oder eine Notbremsfunktion und/oder eine Spurhaltefunktion, um nur Beispiele zu nennen.
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Die Umgebungskarte 12 kann durch ein System 13 realisiert werden, zu welchem beispielsweise Verkehrsteilnehmer 14 und/oder eine Road-Side-Unit RSU gehören kann, also beispielsweise eine Prozessorschaltung, die in einem Straßenschild und/oder einer Ampel eingebaut sein kann. Als Verkehrsteilnehmer 14 kann beispielsweise jeweils ein Kraftfahrzeug vorgesehen sein, wobei die hier dargestellten Kraftfahrzeuge durch individuelle Kennungen oder Teilnehmer-IDs V1, V2, V3 voneinander unterschieden sind. In dem System 13 können dessen Komponenten über ein Funknetzwerk 15 miteinander für einen drahtlosen Datenaustausch von Kartendaten 16 gekoppelt sein. Die Komponenten des Systems 13 stellen somit Funknetzteilnehmer 17 dar. Jeder Funknetzteilnehmer 17 kann für das Übertragen von Kartendaten 16 im Funknetzwerk 15 eine Kommunikationsschaltung 18 aufweisen, die auf einer oder mehreren Funktechnologien, beispielsweise Mobilfunk und/oder WiFi, beruhen kann.
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Die Figur zeigt eine Situation, bei welcher in dem Kreisverkehr durch die Road Side Unit RSU über das Funknetzwerk 15 eine Initialversion oder Erstversion 19 der Umgebungskarte 12 an beispielsweise das Kraftfahrzeug V1 als Funknetzteilnehmer 17 aussendet. Die Kartendaten 16 der Erstversion 19 können beispielsweise den Kreisverkehr in einem Zustand darstellen, wie er zuletzt vor Eintreffen irgendeines der Kraftfahrzeuge V1, V2, V3 bestanden hat. Das Beispiel in der Figur geht davon aus, dass im Vergleich zur Erstversion 19 sich folgende Veränderungen ergeben haben: Die Verkehrsteilnehmer 14 sind in der Umgebung 10 erschienen oder halten sich dort auf und ein stationäres Verkehrsobjekt, beispielsweise eine Infrastrukturkomponente 20, ist in dem Kreisverkehr aufgestellt worden.
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Der Funknetzteilnehmer 17 mit der Teilnehmer-ID V1, also das entsprechende Kraftfahrzeug, kann eine Beobachtungsschaltung 21 aufweisen, die beispielsweise eine Kamera umfassen kann, deren Erfassungsbereich B in die Umgebung 10 ausgerichtet sein kann. Eine Prozessorschaltung 22 kann anhand von Sensordaten 23 der Kamera einen Beobachtungsdatensatz 24 erzeugen, welcher in der Umgebung 10 ein jeweiliges Objekt 25 beschreibt, das durch die Beobachtungsschaltung 21 beobachtet worden ist. Mittels des jeweiligen Beobachtungsdatensatzes 24 kann eine durch die Beobachtungsschaltung 21 beobachtete Eigenschaft (beispielsweise Geoposition und/oder Größe und/oder Objekttyp) für das jeweilige Objekt 25 beschrieben sein. Der jeweilige Beobachtungsdatensatz 24 kann dazu verwendet werden, die Kartendaten 16 der Umgebungskarte 12 zu erweitern oder zu aktualisieren, sodass sich aus Sicht des Kraftfahrzeugs V1 eine Neuversion 26 der Umgebungskarte 12 ergibt. In der Figur ist beispielhaft dargestellt, wie aus Sicht des Kraftfahrzeugs V1 zum einen eine Seite der Infrastrukturkomponente 20 beobachtet werden kann und zum anderen die aus der Perspektive des Kraftfahrzeugs V1 sichtbaren Verkehrsteilnehmer, das ist in der Figur das Kraftfahrzeug V1 selbst und das Kraftfahrzeug V2, als jeweiliges Objekt 25 durch einen jeweiligen Beobachtungsdatensatz 24 in der Neuversion der Umgebungskarte 12 beschrieben sein kann. Diese Neuversion 26 kann mittels der Kommunikationsschaltung 18 über das Funknetzwerk 15 ausgesendet werden.
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Das Fahrzeug V2 kann die Neuversion 26 der Kartendaten 16 der Umgebungskarte 12 mittels seiner Kommunikationsschaltung 18 empfangen. Auch in dem Kraftfahrzeug V2 können eine Prozessorschaltung 22 und eine Beobachtungsschaltung 21 vorgesehen sein. Aus Sicht des Kraftfahrzeugs V2 stellt die Neuversion 26 der Kartendaten 16 eine Vorgängerversion 30 dar, da in dem Kraftfahrzeug V2 durch die Prozessorschaltung 22 ein weiterer Aufbauschritt 31 durchgeführt werden soll, um die Umgebungskarte 12 zu erweitern. Mittels der Beobachtungsschaltung 21 kann ein weiterer Beobachtungsdatensatz 32 erzeugt werden, welcher beispielsweise eine weitere Information oder eine weitere Perspektive betreffend die Infrastrukturkomponente 20 betreffen kann. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise aus der Perspektive des Kraftfahrzeugs V2 auch das Kraftfahrzeug V3 erkannt werden. In den Kartendaten der Umgebungskarte 12 kann nun beispielsweise zur Infrastrukturkomponente 20 als weiteres Objekt zusätzlich zu dem Beobachtungsdatensatz 24 des Kraftfahrzeugs V1 der Beobachtungsdatensatz 32 hinzugefügt werden, durch welchen Informationen betreffend die Infrastrukturkomponente 20 als Objekt 25 hinzugefügt werden können. Jeder Beobachtungsdatensatz 24, 32 kann zusätzlich die Teilnehmer-ID V1, V2, V3 und/oder einen Beobachtungszeitpunkt T1, T2 angeben, sodass überprüft werden kann, ob ein Funknetzteilnehmer 17 die Kartendaten 16 bereits schon einmal bearbeitet oder empfangen hat und einen Aufbauschritt 31 daran durchgeführt hat. Die durch das Kraftfahrzeug V2 mittels seiner Prozessorschaltung 22 um zumindest einen Beobachtungsdatensatz 32 ergänzten Kartendaten 16 der Umgebungskarte 12 können wieder als Neuversion von dem Kraftfahrzeug V2 ausgesendet werden und beispielsweise von dem Kraftfahrzeug V3 und/oder dem Kraftfahrzeug V1 empfangen werden, wo sie weiter ergänzt werden können. Die Road-Side-Unit RSU kann ebenfalls die unterschiedlichen Versionen der Umgebungskarte 12 empfangen und speichern, um die aktuellste oder letzte Version in einer späteren Verkehrssituation als Erstversion 19 aussenden zu können.
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Die Idee betrifft also ein Verfahren zum kooperativen Erzeugen einer Local Dynamic Map und einer Erweiterung zum Routing zwischen verschiedenen Technologien. Dies bringt zahlreiche Vorteile für den einzelnen V2X Teilnehmer, wie auch für das V2X-Gesamtsystem.
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Die Local Dynamic Map wird mit anderen V2X Funknetzteilnehmer geteilt, wobei die Effekte von inkompatiblen Radio-Technologien gelindert werden.
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In der Automobilindustrie herrscht aktuell Uneinigkeit, ob wie WLAN-basierte Funktechnologie IEEE802.11p oder die auf Mobilfunkprotokollen basierende Technologie 3GPP R14/R15 C-V2X und 3GPP R16 5G-V2X für V2X Kommunikation verwendet werden soll. Die Erweiterung zum Teilen der Local Dynamic Map kann dabei wie folgt angewendet werden:
- - Teilen der Local Dynamic Map mit V2X Funknetzteilnehmer, die sowohl mit C-V2X Technologie wie auch IEEE802.11p Technologie ausgestattet sind. Dies können RoadSide Units oder Fahrzeuge höherer Ausstattung sein.
- - Merging: durch Vereinen der Local Dynamic Maps von verschiedenen Sendern, profitiere alle Beteiligten. Dabei wird jedes Objekt der Local Dynamic Map durchgegangen und ein Abgleich (vorhanden / nicht vorhanden) vorgenommen. Dadurch entsteht die Vereinigungsmenge der Local Dynamic Map verschiedener Sender, mit ggf. verschiedenen Netztechnologien, gebildet.
- - Durch das Teilen der Local Dynamic Map erhält das Fahrzeug neben der direkten (intrinsischen) Information über eine V2X-Station (V2X-Station = Funknetzteilnehmer) auch extrinsische Information über die V2X-Station.
- - Die kombinierte Information wird an das Umfeld gesendet und dort ebenfalls von den Fahrzeugen mit ihrer intrinsischen Information angereichert.
- - Kommt die kombinierte Information ein zweites Mal an einer V2X Station vorbei, ist darauf zu achten, dass die gleiche intrinsische Information nicht ein zweites Mal in die Gesamtinformation kombiniert wird (mehrfache Verwendung einer Beobachtung). Nur eine neue Sensormessung darf an dieser Stelle in die Gesamtinformation kombiniert werden. Dies kann bewerkstelligt werden, indem protokolliert wird, welche Information bereits verwendet wurde (Station-ID/Teilnehmer-ID und Zeitpunkt).
- - Dadurch verbessert sich die Genauigkeit der Information über alle V2X-Funknetzteilnehmer.
- - Weiterverbreitung: durch die Übermittlung der Local Dynamic Map an weitere Teilnehmer entsteht eine Brücke zwischen den beiden inkompatiblen Radiotechnologien.
- - Eine zusätzliche Erweiterung erlaubt das Einbeziehen eines Backend-Dienstes, das über regulären Mobilfunk angebunden ist. Dadurch entsteht eine weitere Vermittlungsstelle zwischen den Technologien zur Direktübertragung.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie eine Local Dynamic Map (LDM) kooperativ bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/222299 A1 [0005]
- WO 2019/211059 A1 [0006]
- WO 2019/060500 A2 [0007]
