DE102020209444A1

DE102020209444A1 - Kartierung von Verkehrswegen in unbefestigtem Gelände

Info

Publication number: DE102020209444A1
Application number: DE102020209444.6A
Authority: DE
Inventors: Steffen Biel; Gabriela Jager
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2022-01-27
Also published as: WO2022022921A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kartierung von Verkehrswegen. Das Verfahren sieht vor, dass mehrere Positionen mindestens eines manuell gesteuerten Fahrzeugs ermittelt und als Knoten in einen Graphen eingetragen werden; wobei zwischen jeweils zwei in zeitlich aufeinanderfolgender Reihenfolge ermittelten Knoten eine Kante in den Graphen eingetragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Heatmaps bekannt. Heatmaps dienen der Visualisierung von Verkehrsflüssen.
Aus dem Stand der Technik sind darüber hinaus zahlreiche Lösungen zur Steuerung autonomer Fahrzeuge bekannt. Diese basieren in der Regel auf Umfeldsensoren, mit denen sich Fahrspuren erkennen lassen.
Die Erkennung von Fahrspuren ist abseits befestigter Straßen schwierig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesbezüglich eine verbesserte Lösung verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
Das Verfahren dient der Kartierung von Verkehrswegen. Hierunter sind eine Ermittlung und Speicherung der Verkehrswege zu verstehen. Zu Verkehrswegen zählen insbesondere Wege, Straßen und Fahrbahnen, aber auch Parkplätze.
Das Verfahren sieht vor, dass zunächst mindestens ein Fahrzeug manuell, also von einem Fahrer gesteuert wird. Der Fahrer kann sich in bzw. auf dem Fahrzeug oder außerhalb des Fahrzeugs befinden. Im letztgenannten Fall wird das Fahrzeug von dem Fahrer ferngesteuert. Das Fahrzeug wird vorzugsweise durch unbefestigtes Gelände, das heißt abseits befestigter Straßen, etwa durch eine Baustelle oder einen Tagebau gesteuert.
Während das Fahrzeug von dem Fahrer gesteuert wird, werden mehrere räumliche Positionen des Fahrzeugs ermittelt. Im Einzelnen werden mehrere Raumkoordinaten des Fahrzeugs ermittelt, die jeweils eine Position des Fahrzeugs in einem bevorzugt ortsfesten Bezugssystem definieren. Geeignete Verfahren zur Ermittlung der Positionen des Fahrzeugs sind aus dem Stand der Technik bekannt. So können die Positionen des Fahrzeugs etwa mittels GPS ermittelt werden.
Die ermittelten Positionen werden als Knoten in einen Graphen eingetragen.
Neben dem Knoten weist der Graph Kanten auf. Diese verbinden jeweils zwei zeitlich aufeinander folgend ermittelte Knoten bzw. Positionen des Fahrzeugs. Zwischen jeweils zwei zeitlich aufeinander folgend ermittelten Knoten verläuft eine Kante des Graphen. Ein erster Knoten bzw. eine erste Position des Fahrzeugs und ein zweiter Knoten bzw. eine zweite Position des Fahrzeugs sind zeitlich aufeinander folgend ermittelt worden, wenn zwischen der Ermittlung des ersten Knotens bzw. der ersten Position des Fahrzeugs und der Ermittlung des zweiten Knotens bzw. der zweiten Position des Fahrzeugs kein weiterer Knoten bzw. keine weitere Position des Fahrzeugs im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt und in den Graphen eingetragen wurde. Die Kanten können gerichtet oder ungerichtet sein.
In dem erfindungsgemäß ermittelten Graphen sind Verkehrswege enthalten, die das zur Erstellung des Graphen verwendete mindestens eine Fahrzeug befahren hat. Die Verkehrswege lassen sich anhand der in dem Graphen enthaltenen Knoten und Kanten rekonstruieren. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer manuellen Kartierung. Insbesondere ist es möglich, zur Erstellung des Graphen Fahrzeuge zu verwenden, die zu anderweitigen Zwecken ohnehin eingesetzt worden wären. So können etwa die auf einer Baustelle zur Ausführung der dort anfallenden Arbeiten eingesetzten Baufahrzeuge verwendet werden, um erfindungsgemäß Verkehrswege zu kartieren.
Neben den Positionen des mindestens einen Fahrzeugs werden vorzugsweise Geschwindigkeiten ermittelt und gespeichert. So wird zu jeder in den Graphen eingetragenen Position vorzugsweise eine Geschwindigkeit gespeichert, mit der das Fahrzeug in der jeweiligen Position gefahren ist.
Auch können die Positionen in äquidistanten zeitlichen Abständen ermittelt werden. Der Abstand jeweils zweier zeitlich aufeinander folgend ermittelter Knoten ist dann ein Maß für die gefahrene Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Je enger die Knoten beieinanderliegen, desto langsamer ist das Fahrzeug gefahren. Weiter auseinanderliegende Knoten deuten umgekehrt auf eine größere Geschwindigkeit des Fahrzeugs hin.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, den Graphen zu konsolidieren. Dies bedeutet, dass zueinander in Beziehung stehende Teile des Graphen zusammengefasst werden. Insbesondere stehen Teile des Graphen zueinander in Beziehung, wenn sie zu gleichen Fahrbahnen gehören. Weiterbildungsgemäß werden entsprechend ein erster Teilgraph und ein zweiter Teilgraph durch einen dritten Teilgraphen ersetzt. Bei dem ersten Teilgraphen und dem zweiten Teilgraphen handelt es sich um zueinander in Beziehung stehende Teilgraphen. Der erste Teilgraph und der zweite Teilgraph werden daher in dem dritten Teilgraphen zusammengefasst.
Bei dem ersten Teilgraphen und dem zweiten Teilgraphen handelt es sich in einer darüber hinaus in einer bevorzugten Weiterbildung um Zusammenhangskomponenten. Dies bedeutet, dass der erste Teilgraph und der zweite Teilgraph mittels verschiedener Fahrzeuge oder während verschiedener Fahrten desselben Fahrzeugs erstellt wurden. Weil dabei jeweils dieselbe Geländeinfrastruktur befahren wurde, erfolgt eine weiterbildungsgemäße Konsolidierung. Bei dem dritten Teilgraphen handelt es sich bevorzugt ebenfalls eine Zusammenhangskomponente.
Der erste Teilgraph und der zweite Teilgraph werden in einer bevorzugten Weiterbildung dann konsolidiert, das heißt durch den dritten Teilgraphen ersetzt, wenn sie ein Ähnlichkeitskriterium erfüllen. Der erste Teilgraph und der zweite Teilgraph ähneln sich also. Als Ähnlichkeitskriterium kommt bevorzugt ein Grad der räumlichen Übereinstimmung der jeweiligen Teilgraphen zur Anwendung. Ergänzend oder alternativ können die Teilgraphen zudem als ähnlich angesehen werden, wenn sie isomorph sind.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildungsgemäß erfüllt auch der dritte Teilgraph das Ähnlichkeitskriterium. Der erste Teilgraph, der zweite Teilgraph und der dritte Teilgraph erfüllen dann paarweise das Ähnlichkeitskriterium. Der erste Teilgraph und der zweite Teilgraph ähneln sich also ebenso wie der erste Teilgraph und der dritte Teilgraph sowie der zweite Teilgraph und der dritte Teilgraph.
Vorzugsweise ist das Verfahren zudem derart weitergebildet, dass der Graph mindestens teilweise klassifiziert wird. Dies bedeutet, dass einem oder mehreren Teilgraphen jeweils eine Klasse zugeordnet wird. Vorzugsweise wird dem Teilgraphen eine Klasse aus einer Auswahl mehrerer Klassen zugeordnet. Mittels der Klassen lassen sich Infrastruktureinrichtungen wie Fahrspuren, Kreuzungen und/oder Parkplätze kennzeichnen.
In einer alternativ bevorzugten Weiterbildung erfolgt die Konsolidierung nicht durch Zusammenfassung von Teilgraphen, sondern durch Berechnung einer Dichtefunktion über dem Graphen. Die Dichtefunktion kennzeichnet die räumliche Dichte der Knoten pro Flächeneinheit. Auf der Dichtefunktion werden lokale Maxima berechnet. Diesen wird jeweils eine der oben beschriebenen Klassen zugeordnet.
Das Verfahren ist bevorzugt zur automatischen Steuerung eines Fahrzeugs weitergebildet. Das Fahrzeug wird unter Verwendung der oben beschriebenen Kartierung, das heißt mittels des oben beschriebenen Graphen gesteuert. Dabei wird das Fahrzeug bevorzugt so gesteuert, dass es entlang der Kanten des Graphen fährt. Die zuvor gespeicherten Geschwindigkeiten dienen dabei bevorzugt als Geschwindigkeitsvorgabe für das Fahrzeug. Die weiterbildungsgemäß zugeordneten Klassen lassen sich verwenden, um das der jeweiligen Umgebung angemessen zu bewegen.

Claims

Verfahren zur Kartierung von Verkehrswegen; dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Positionen mindestens eines manuell gesteuerten Fahrzeugs ermittelt und als Knoten in einen Graphen eingetragen werden; wobei zwischen jeweils zwei in zeitlich aufeinanderfolgender Reihenfolge ermittelten Knoten eine Kante in den Graphen eingetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teilgraph und ein zweiter Teilgraph durch einen dritten Teilgraphen ersetzt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Teilgraphen und dem zweiten Teilgraphen um Zusammenhangskomponenten handelt.
Verfahren nach einem der vorherigen zwei Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilgraph und der zweite Teilgraph ein Ähnlichkeitskriterium erfüllen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Teilgraph ein Ähnlichkeitskriterium erfüllt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass einem oder mehreren Teilgraphen jeweils eine Klasse zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Graphen eine Dichtefunktion berechnet wird; wobei lokalen Maxima der Dichtefunktion jeweils eine Klasse zugeordnet wird.
Verfahren zur automatischen Steuerung eines Fahrzeugs; dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug unter Verwendung einer in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführten Kartierung gesteuert wird.