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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen und Übertragen einer reduzierten Fahrzeugdatenmenge zwischen einem teilautonom fahrbaren Kraftfahrzeug und einem das Kraftfahrzeug fernsteuernden Operator nach dem Oberbegriff des Verfahrensanspruchs 1.
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Verfahren dieser Art versuchen seither, Kompressionsalgorithmen zu verwenden, um die zu übertragende Fahrzeugdatenmenge aus Rohdaten zu reduzieren. Allerdings ist die Fahrzeugdatenmenge trotz der Komprimierung beträchtlich. Weiterhin beschreiben F. Chucholowski, T. Tang und M. Lienkamp, ein teleoperiertes Fahren eines teilautonom fahrbaren Kraftfahrzeuges und sichere und robuste Datenverbindungen. Ferner ist in der Fachzeitschrift ATZelektronik, Bd. 9, Nr. 1, S. 60-63, von 2014 die Verwendung von Videokompressionsalgorithmen gezeigt, die eine Datenübertragungsrate von 3 Mbit/s für die Übertragung von Kamerabildern mit 150°Sichtfeld von einem Fahrzeug zum Arbeitsplatz des Bedieners erfordern.
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Hosseini beschreibt in „Conception of Advanced Driver Assistance Systems for Precise and Safe Control of Teleoperated Road Vehicles in Urban Environments“, zu Deutsch: „Konzeption von Fahrerassistenzsystemen zur präzisen und sicheren Steuerung von teleoperierten Straßenfahrzeugen in innerstädtischen Umgebungen “ (Doktorarbeit an der Technische Universität München 2018) eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) mit abstrahierter Realität für telegesteuertes Fahren von Kraftfahrzeugen. Diese Mensch-Maschine-Schnittstelle kombiniert Kamerabilder aus dem zu fahrenden Kraftfahrzeug mit virtueller Realität, wobei eine 360°-Umgebung mit Hilfe einer kopfmontierten Anzeige für den menschlichen Bediener visualisiert wird.
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In der
DE 10 2012 208 254 A1 ist ein Verfahren zur Erstellung eines aktuellen Situationsabbilds beschrieben, bei welchem eine lokal begrenzte Situation beschreibende Fahrzeugrohobjektdaten und/oder Fahrzeugrohpositionsdaten von einer Vielzahl von Fahrzeugen mittels Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmitteln an eine Datenbank gesendet werden. Die Fahrzeugrohobjektdaten werden mittels Umfeldsensoren und/oder Fahrzeugsensoren erfasst, die Fahrzeugrohpositionsdaten werden aus einem digitalen Speicher ausgelesen und/oder zumindest mittels eines globalen Satellitenpositionssystems bestimmt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Fahrzeugrohobjektdaten und/oder Fahrzeugrohpositionsdaten mit einem in der Datenbank bereits vorhandenen Situationsabbild kontinuierlich zu einem aktuellen Situationsabbild fusioniert werden und sowohl die Datenbank als auch das Situationsabbild ortsfest sind.
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Die vorstehend genannten Dokumente konzentrieren sich auf das telegesteuerte Fahren als eine transiente Technologie in Richtung autonomes Fahren. Die zwischen einem teilautonom fahrbaren Kraftfahrzeug und einem das Kraftfahrzeug fernsteuernden Operator zu übertragenden Fahrzeugdatenmengen sind seither relativ hoch, obwohl reduzierte Fahrzeugdatenmengen schon aus Kostengründen wünschenswert sind.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, ein Verfahren zum Bereitstellen und zum Übertragen einer reduzierten Fahrzeugdatenmenge zwischen einem teilautonom fahrbaren Kraftfahrzeug und einem das Kraftfahrzeug fernsteuernden Operator bereitzustellen.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insbesondere durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
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Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, aus der Gesamtheit aller ermittelten Fahrzeugrohobjektdaten und Fahrzeugrohpositionsdaten als relevant vorgegebene oder vorgebare Fahrzeugrohobjektdaten und Fahrzeugrohpositionsdaten auszusortieren und im weiteren Verfahren lediglich diese aussortierten Fahrzeugdaten zu nutzen.
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Hierzu ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Bereitstellen und Übertragen einer reduzierten Fahrzeugdatenmenge zwischen einem teilautonom fahrbaren Kraftfahrzeug und einem das Kraftfahrzeug fernsteuernden Operator vorgesehen, das folgende Schritte aufweist:
- 1) Ermitteln von Fahrzeugrohobjektdaten, die das Kraftfahrzeug umgebende Umgebungsobjekte beschreiben, wobei die Fahrzeugrohobjektdaten mittels am Kraftfahrzeug angeordneten Fahrzeugsensoren erfasst werden.
- 2) Ermitteln von Fahrzeugrohpositionsdaten, die eine Fahrzeugposition des Kraftfahrzeugs beschreiben, wobei die Fahrzeugrohpositionsdaten mittels eines globalen Satellitenpositionssystems ermittelt und an am Kraftfahrzeug angeordnete Kommunikationsmittel, insb. Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmitteln, übertragen werden.
- 3) Bereitstellen der Fahrzeugrohobjektdaten und der Fahrzeugrohpositionsdaten an einer am Kraftfahrzeug angeordneten Sensor-Fusions-Software-Einrichtung.
- 4) Ausführen einer Sensorfusion-Operation mit den Fahrzeugrohobjektdaten und den Fahrzeugrohpositionsdaten mittels der Sensor-Fusions-Software-Einrichtung, indem
- 5) aus der Gesamtheit der nach einer vorgegebenen oder vorgebbaren Ermittlungszeit, beispielsweise wenige Sekundenbruchteile oder Sekunden, ermittelten Fahrzeugrohobjektdaten und Fahrzeugrohpositionsdaten diejenigen Fahrzeugrohobjektdaten und/oder Fahrzeugrohpositionsdaten ausgewählt werden, die vorgegebene oder vorgebbare Datenattribute aufweisen. Dadurch ist die Gesamtheit der ermittelten Fahrzeugrohobjektdaten und Fahrzeugrohpositionsdaten auf eine gewünschte Menge an Fahrzeugrohobjektdaten und Fahrzeugrohpositionsdaten reduziert, nämlich auf diejenigen Fahrzeugrohobjektdaten und Fahrzeugrohpositionsdaten, die die gewünschten Datenattribute aufweisen.
- 6) Speichern der ausgewählten Fahrzeugrohobjektdaten und/oder Fahrzeugrohpositionsdaten als Vorzugsdaten in einer Vorzugsdatenliste, wobei die als Vorzugsdaten gespeicherten Fahrzeugrohobjektdaten mit einer zum jeweils beschriebenen Umgebungsobjekt zugeordneten Objekt-Kennung gespeichert werden.
- 7) Übertragen der erstellten Vorzugsdatenliste mittels den Kommunikationsmitteln vom Kraftfahrzeug an einen das Kraftfahrzeug fernsteuernden Operator, wobei die zu übertragende Fahrzeugdatenmenge durch das Ausführen der Sensorfusion-Operation reduziert ist.
- 8) Speichern der übertragenen Vorzugsdatenliste in einer lokalen Speichereinrichtung des Operators.
- 9) Erstellen einer vereinfachten abstrahierten virtuellen Umgebung mithilfe einer bereitgestellten hochpräzisen digitalen Umgebungskarte und den Vorzugsdaten der Vorzugsdatenliste, um das Kraftfahrzeug fernzusteuern. Das Bereitstellen hochpräziser digitaler Umgebungskarten ermöglicht es, auf detaillierte und umfangreiche Fahrzeugrohpositionsdaten zu verzichten. Im Ergebnis kann damit eine reduzierte Fahrzeugdatenmenge bereitgestellt werden, wodurch nachfolgend die zu übertragende Fahrzeugdatenmenge zwischen einem teilautonom fahrbaren Kraftfahrzeug und einem das Kraftfahrzeug fernsteuernden Operator reduziert ist, beispielsweise auf 50KB oder 100KB. Das hat den Vorteil, dass die Kosten für das ferngesteuerte Fahren von Kraftfahrzeugen reduziert sind.
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Zweckmäßigerweise können die Umgebungsobjekte durch dynamische Verkehrsobjekte, insb. Fahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge oder Fahrräder oder Fußgänger, und statische Verkehrsobjekte, insbesondere Straßenhindernisse oder Verkehrsschilder, gebildet sein. Hierbei werden die Fahrzeugrohobjektdaten zweckmäßigerweise in dynamische Verkehrsobjekte beschreibende Dynamische-Fahrzeugrohobjektdaten und weiter zweckmäßigerweise in statische Verkehrsobjekte beschreibende Statische-Fahrzeugrohobjektdaten aufgeteilt. Das hat den Effekt, dass eine Vielzahl von verschiedenen mobilen und immobilen Objekten beschrieben werden können, wodurch das Verfahren relativ genau ist.
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Die Dynamische-Fahrzeugrohobjektdaten und die Statische-Fahrzeugrohobjektdaten können zweckmäßigerweise jeweils neben der Objektposition, insb. eine x-y Objektposition eines beschriebenen Umgebungsobjekts auch dessen Objekt-Höhe, Objekt-Breite, Objekt-Länge, Objekt-x-Geschwindigkeit, Objekt-y-Geschwindigkeit, Objekt-x-Beschleunigung, Objekt-y-Beschleunigung, Objekt-Klasse beschreiben. Die Dynamische-Fahrzeugrohobjektdaten und die Statische-Fahrzeugrohobjektdaten können ferner im Rahmen von Schritt 6) jeweils als Vorzugsdaten in der Vorzugsdatenliste gespeichert sein oder werden. Das hat den Effekt, dass zu jedem Umgebungsobjekt eine Vielzahl von unterschiedlichen Objektattributen beschrieben oder erfasst werden, so dass das jeweilige Umgebungsobjekt relativ detailliert ermittelt ist.
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Zweckmäßigerweise können die Fahrzeugrohpositionsdaten neben der Fahrzeugposition, insb. eine x-y Fahrzeugposition, des Kraftfahrzeugs auch Fahrspurmarkierungen einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten Fahrspur sowie Fahrspurbegrenzungen der jeweiligen Fahrspur beschreiben. Dadurch kann die Umgebung des Kraftfahrzeuges relativ exakt beschrieben oder erfasst werden, so dass die Umgebung des Kraftfahrzeuges relativ detailliert ermittelt ist.
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Bevorzugt können Daten über Fahrspuren, wie Position, Typ usw., sowie Daten über Verkehrszeichen, wie Position, Typ usw., zweckmäßigerweise in der hochauflösenden digitalen Karte gespeichert und am oder beim Operator, insb. an dessen Operatorarbeitsplatz, zu finden sein. Die hochpräzise digitale Umgebungskarte ermöglicht es daher, auf detaillierte und umfangreiche Fahrzeugrohpositionsdaten zu verzichten. Daher müssen diese Daten nicht unbedingt vom jeweiligen Kraftfahrzeug zum Operator übertragen werden, sie können also die Datenattribute gemäß Schritt 5) bilden. Das hat den Vorteil, dass die zu übertragende Fahrzeugdatenmenge relativ niedrig ist.
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Die Datenattribute gemäß Schritt 5) können aus der nachfolgenden, nicht abschließenden Gruppe ausgewählt sein: Kraftfahrzeug-Kennung, x-Position, y-Position, Kraftfahrzeug-Höhe, Kraftfahrzeug-Breite, Kraftfahrzeug-Länge, Kraftfahrzeug-x-Geschwindigkeit, Kraftfahrzeug-y-Geschwindigkeit, Kraftfahrzeug-x-Beschleunigung, Kraftfahrzeug-y-Beschleunigung, Klasse. Dadurch sind bevorzugte Datenattribute von Fahrzeugrohobjektdaten und/oder Fahrzeugrohpositionsdaten angegeben, mittels denen die ermittelten Fahrzeugrohobjektdaten und Fahrzeugrohpositionsdaten hinsichtlich favorisierter Vorzugsdaten sozusagen selektiert werden können.
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Zweckmäßigerweise kann der Operator von einer Operatorperson bedient werden, wobei am Kopf der Operatorperson eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der abstrahierten virtuellen Umgebung befestigt ist und wobei die Anzeigeeinrichtung eine abstrahierte virtuelle Umgebung des Kraftfahrzeuges anzeigt.
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Weiter zweckmäßigerweise können die Fahrzeugrohobjektdaten mit wenigstens einem am Kraftfahrzeug angeordneten aktiven oder passiven Fahrzeugsensor ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Fahrzeugsensor von einem Radarsensor und/oder einem LIDAR-Sensor und/oder einer Videokamera gebildet sein.
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Zweckmäßigerweise können Fahrzeugrohobjektdaten von maximal 30 Umgebungsobjekten ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ kann bei mehr als 30 Umgebungsobjekten eine Priorisierung der Umgebungsobjekte vorgenommen werden, um nur noch relevante Umgebungsobjekte zu beschreiben bzw. zu ermitteln.
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Weiter zweckmäßigerweise kann eine Fahrzeugdatenmengen-Übertragungsrate von maximal 50KB/s oder 100KB/s ausreichend sein, um die Vorzugsdatenliste nach Schritt 7) zu übertragen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen die
- 1 schematisch ein Kraftfahrzeug und einen das Kraftfahrzeug fernsteuernden Operator sowie
- 2 schematisch ein Verfahren zum Bereitstellen und Übertragen einer reduzierten Fahrzeugdatenmenge zwischen einem teilautonom fahrbaren Kraftfahrzeug und einem das Kraftfahrzeug fernsteuernden Operator.
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Die 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug 1 und einen das Kraftfahrzeug 1 fernsteuernden Operator 2, wobei rund um das Kraftfahrzeug 1 herum exemplarisch Umgebungsobjekte 4 angeordnet sind, bei denen es sich beispielsweise um dynamische Verkehrsobjekte, insb. Fahrzeuge wie andere Kraftfahrzeuge oder Fahrräder oder Fußgänger, und/oder um statische Verkehrsobjekte handelt, insb. Straßenhindernisse oder Verkehrsschilder. Am Kraftfahrzeug 1 sind Fahrzeugsensoren 5 angeordnet, exemplarisch Radarsensoren und/oder LIDAR-Sensoren und/oder Videokameras, die jeweils zum Ermitteln von Fahrzeugrohobjektdaten 3 dienen, die das Kraftfahrzeug 1 umgebende Umgebungsobjekte 4 beschreiben. Die Fahrzeugrohobjektdaten 3 können dabei aufgeteilt werden in die dynamische Verkehrsobjekte beschreibende Dynamische-Fahrzeugrohobjektdaten 13 und die statische Verkehrsobjekte beschreibende Statische-Fahrzeugrohobjektdaten 14, siehe 2. Am Kraftfahrzeug 1 sind zudem eine Sensor-Fusions-Software-Einrichtung 8, die zum Selektieren bzw. Fusionieren der Fahrzeugrohobjektdaten 3 und nachfolgend beschriebenen Fahrzeugrohpositionsdaten 6 dient, und Kommunikationsmittel 7 zum Empfangen und Übertragen von Fahrzeugdaten, wie Fahrzeugrohobjektdaten 3 und/oder Fahrzeugrohpositionsdaten 6, angeordnet.
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Die 2 zeigt, ebenfalls in schematischer Darstellung, ein Verfahren zum Bereitstellen und zum Übertragen einer reduzierten Fahrzeugdatenmenge zwischen dem beschriebenen teilautonom fahrbaren Kraftfahrzeug 1 und dem das Kraftfahrzeug 1 fernsteuernden Operator 2. Das Verfahren weist zu diesem Zweck folgende in 2 zur Illustration jeweils mit einem gestrichelten Kästchen eingerahmte und mit einer entsprechenden römischen Ziffer bezeichnete Schritte auf:
- I) Ermitteln von Fahrzeugrohobjektdaten 3, die das Kraftfahrzeug 1 umgebende Umgebungsobjekte 4 beschreiben, wobei die Fahrzeugrohobjektdaten 3 mittels den am Kraftfahrzeug 1 angeordneten Fahrzeugsensoren 5 erfasst werden.
- II) Ermitteln von Fahrzeugrohpositionsdaten 6, die eine Fahrzeugposition des Kraftfahrzeugs 1 beschreiben, wobei die Fahrzeugrohpositionsdaten 6 mittels eines globalen Satellitenpositionssystems 15 ermittelt und über die am Kraftfahrzeug 1 angeordneten Kommunikationsmittel 7 empfangen und am Kraftfahrzeug 1 bereitgestellt werden. Die Schritte I und II können exemplarisch zeitgleich oder sequentiell ablaufen.
- III) Bereitstellen der Fahrzeugrohobjektdaten 3 und der Fahrzeugrohpositionsdaten 6 an der am Kraftfahrzeug 1 angeordneten Sensor-Fusions-Software-Einrichtung 8 und IV) Ausführen einer Sensorfusion-Operation mit den Fahrzeugrohobjektdaten 3 und den Fahrzeugrohpositionsdaten 6 mittels der Sensor-Fusions-Software-Einrichtung 8, wobei V) aus der Gesamtheit der nach einer vorgegebenen oder vorgebbaren Ermittlungszeit ermittelten Fahrzeugrohobjektdaten 3 und Fahrzeugrohpositionsdaten 6 diejenigen Fahrzeugrohobjektdaten 3 und/oder Fahrzeugrohpositionsdaten 6 ausgewählt werden, die vorgegebene oder vorgebbare Datenattribute 9 aufweisen, um eine zu übertragende Fahrzeugdatenmenge zu reduzieren. Die Datenattribute 9 können dabei aus der nachfolgenden Gruppe ausgewählt sein: Kraftfahrzeug-Kennung, x-Position, y-Position, Kraftfahrzeug-Höhe, Kraftfahrzeug-Breite, Kraftfahrzeug-Länge, Kraftfahrzeug-x-Geschwindigkeit, Kraftfahrzeug-y-Geschwindigkeit, Kraftfahrzeug-x-Beschleunigung, Kraftfahrzeug-y-Beschleunigung, Klasse.
- VI) Speichern der ausgewählten Fahrzeugrohobjektdaten 3 und/oder Fahrzeugrohpositionsdaten 6 als Vorzugsdaten 10 in einer Vorzugsdatenliste 11, wobei die als Vorzugsdaten 10 gespeicherten Fahrzeugrohobjektdaten 3 mit einer zum jeweils beschriebenen Umgebungsobjekt 4 zugeordneten Objekt-Kennung gespeichert werden. VII) Übertragen der erstellten Vorzugsdatenliste 11 mittels der Kommunikationsmittel 7 vom Kraftfahrzeug 1 an den das Kraftfahrzeug 1 fernsteuernden Operator 2, wobei die zu übertragende Fahrzeugdatenmenge durch das Ausführen der Sensorfusion-Operation reduziert ist.
- VIII) und IX) Speichern der übertragenen Vorzugsdatenliste 11 in einer lokalen Speichereinrichtung 12 des Operators 2 und Erstellen einer vereinfachten abstrahierten virtuellen Umgebung mithilfe einer bereitgestellten hochpräzisen digitalen Umgebungskarte 16 und den Vorzugsdaten 10 der Vorzugsdatenliste 11, um das Kraftfahrzeug 1 fernsteuern zu können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012208254 A1 [0004]
