DE102020211822A1

DE102020211822A1 - Verfahren zur Kommunikation, Kommunikationsanordnung und Fahrzeuganordnung

Info

Publication number: DE102020211822A1
Application number: DE102020211822.1A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Niem
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-03-24

Abstract

Verfahren zur Kommunikation zwischen zwei beabstandeten Objekten 3, 4 mittels einer Kommunikationsordnung, wobei die Kommunikationsanordnung eine Sendeeinrichtung 6 zur Anordnung an einem ersten Objekt 2 und eine Sensoreinrichtung 10 zur Anordnung an einem zweiten Objekt 3 aufweist, wobei:- ein optisches Signal 9 von der Sendeeinrichtung 6 ausgesendet wird und über einen Übertragungsweg 4 an die Sensoreinrichtung 10 übertragen wird,- wobei mittels des optischen Signals 9 Sendedaten von der Sendeeinrichtung an die Sensoreinrichtung übertragen werden,- wobei die Sensoreinrichtung 10 eine Eventkamera umfasst und/oder bildet und das optische Signal 9 als Eventkameradaten detektiert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen zwei beabstanden Objekten mittels einer Kommunikationsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kommunikationsanordnung und eine Fahrzeuganordnung.
Stand der Technik
Es sind Fahrassistenzsysteme bekannt, welche dazu dienen, eine Fahrfunktion eines Fahrzeugs zu unterstützen oder zu automatisieren. Beispielsweise kann das Fahrassistenzsystem eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs einhalten und/oder einen Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug einhalten. Um den Austausch von Daten zwischen den Fahrzeugen zu ermöglichen werden sogenannte Fahrzeug-zu-Fahrzeug-kommunikationsvorrichtungen (V2V) und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-kommunikationsvorrichtungen (V21) verwendet. Insbesondere sind Verfahren und Fahrassistenzsysteme für Kolonnen aus mehreren Fahrzeugen bekannt. Dabei folgen ein oder mehrere Fahrzeuge einem Führungsfahrzeug, wobei Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und/oder Lenkung der folgenden Fahrzeuge an das Führungsfahrzeug angepasst sind, beispielsweise durch Einhalten eines Abstandes und/oder Nachführung der Lenkung des Führungsfahrzeugs durch die folgenden Fahrzeuge.
Die Druckschrift DE 11 2016 001 612 T5 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verwalten einer Kommunikation für ein Fahrzeug. Dabei ist die Vorrichtung so konfiguriert, dass Daten aus einer Vielzahl von Kommunikationssystemen empfangen werden, wobei die Daten mit Informationen markiert sind, die die Daten jeweils einer Quelle der Daten zuweißen, um eine Rangfolge für die Vielzahl von Kommunikationssystemen auf Grundlage einer Qualitätsanalyse zu bestimmen.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zur Kommunikation zwischen zwei beabstandeten Objekten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ferner wird eine Kommunikationsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und eine Fahrzeuganordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 vorgeschlagen. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es wird ein Verfahren zur Kommunikation zwischen zwei beabstandeten Objekten vorgeschlagen. Insbesondere erfolgt die Kommunikation und/oder das Verfahren mittels einer Kommunikationsanordnung. Als Kommunikation wird beispielsweise die Übertragung von Sendedaten, beispielsweise einer Nachricht, eines Datums, von Parametern und/oder eines Statutes von einer Sendeeinrichtung an eine Sensoreinrichtung, insbesondere von dem ersten Objekt an das zweite Objekt verstanden. Die Kommunikationsanordnung umfasst mindestens eine Sendeeinrichtung und mindestens eine Sensoreinrichtung. Die Sendeeinrichtung ist zur Anordnung an, Integration in und/oder Befestigung an dem ersten Objekt ausgebildet. Die Sensoreinrichtung ist zur Anordnung an, Integration in, Befestigung an dem zweiten Objekt ausgebildet. Insbesondere sieht das Verfahren vor, dass zur Durchführung des Verfahrens die Sendeeinrichtung und die Sensoreinrichtung so an dem jeweiligen Objekt befestigt sind, dass diese einen Sichtkontakt zueinander aufweisen. Beispielsweise ist das erste Objekt ein vorausfahrendes Fahrzeug, beispielsweise Führungsfahrzeug, wobei die Sendeeinrichtung an einem Fahrzeugende, beispielsweise Rücklicht, angeordnet ist und das zweite Objekt ein Folgefahrzeug bildet, wobei die Sensoreinrichtung in einem Frontbereich des Folgefahrzeugs angeordnet ist. Die Kommunikationsanordnung ist beispielsweise als eine Kommunikationsanordnung für eine V2V-Komunikations ausgebildet.
Die Sendeeinrichtung ist zur Aussendung eines optischen Signals ausgebildet. Von der Sendeeinrichtung wird zur Durchführung des Verfahrens das optische Signal ausgesendet und über einen Übertragungsweg an die Sensoreinrichtung übertragen. Der Übertragungsweg ist insbesondere ein Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Objekt, insbesondere Sichtabschnitt und/oder ein Freiraum. Das optische Signal kann als ein zeitlich-, frequenz-, amplituden-, intensitäts- und/oder farbmoduliertes Signal ausgebildet sein. Beispielsweise bildet die Sendeeinrichtung und/oder umfasst diese eine LED oder Lichtquelle zur Aussendung des optischen Signals. Das optische Signal weißt insbesondere eine Wellenlänge im sichtbaren Bereich des Lichts auf.
Die Sensoreinrichtung umfasst und/oder ist ausgebildet als eine Eventkamera. Die Eventkamera, insbesondere die Sensoreinrichtung, ist ausgebildet, das optische Signal der Sendeeinrichtung zu erfassen, insbesondere mit seinem Sichtbereich. Die Sensoreinrichtung, im Speziellen die Eventkamera, ist ausgebildet, das erfasste optischen Signal der Sendeeinrichtung als Eventkameradaten aufzunehmen, zu detektieren, auszugeben und bereitzustellen. Eventkameras werden insbesondere auch als Dynamic-Vision-Kameras bezeichnet. Eventkameras sind beispielsweise ausgebildet, nur solche Bildelemente (zum Beispiel Pixel) auszuwerten, im Speziellen auszulesen, bei denen sich eine Helligkeit signifikant ändert. Solche pixelweisen Änderungen werden insbesondere als Events bezeichnet. Die festgestellten Helligkeitsänderungen und/oder ausgelesenen Bildelemente werden vorzugsweise von der Eventkamera mit einem Zeitstempel, insbesondere einem mikrosekundengenauen Zeitstempel, versehen. Insbesondere sind Eventskameras ausgebildet die Events und/oder festgestellten Änderungen unmittelbar als Eventkameradaten auszugeben. Eventkameras zeichnet sich beispielsweise durch eine sehr geringe Latenzzeit, insbesondere im Mikrosekundenbereich aus, und ermöglichen so beispielsweise die Detektion von schnellen Bewegungen. Ferner weisen Eventkameras einen hohen Dynamikbereich und eine hohe Energieeffizienz auf.
Die Eventkameradaten umfassen insbesondere Events und/oder die ausgelesenen Helligkeitsänderungen. Insbesondere können die Eventkameradaten Eventkamerabilder bilden und/oder umfassen, wobei die Eventkamerabilder als aktive Pixel und/oder Daten, die Pixel umfassen, die eine signifikante Helligkeitsänderung erfasst haben.
Mittels des optischen Signals werden Sendedaten von der Sendeeinrichtung, insbesondere dem ersten Objekt, an die Sensoreinrichtung, insbesondere das zweite Objekt übertragen. Das optische Signal umfasst beispielsweise die zu übertragenen Daten, beispielsweise Nachrichten und/oder Parameter, codiert. Durch das Erfassen des optischen Signals durch die Eventkamera ist die Eventkamera zur Detektion und/oder Übernahme der Sendedaten ausgebildet. Insbesondere ist das optische Signal so ausgebildet, dass das optische Signal zu signifikanten Helligkeitsänderungen in der Eventkamera führt. Statische Bereiche die von der Eventkamera erfasst werden, werden jedoch vorzugsweise nicht als Eventkameradaten ausgegeben. Die Eventkameradaten umfassen und/oder bilden insbesondere die Sendedaten ab.
Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, dass zur Kommunikation zwischen zwei beabstandeten Objekten, die insbesondere eine sehr geringe Latenzzeit aufweisen soll, eine Übertragung eines optischen Signals von einer Sendeeinrichtung und dessen Empfang durch eine Eventkamera genutzt werden kann. Dabei kann die Datenübertragung mittels sichtbarem Licht und dessen Empfang von der Eventkamera genutzt werden. Durch die Übertragung mit sichtbaren Licht sind insbesondere Bandbreiten von mindestens 600 Mbit/s kommen Speziellen mindestens 800 Mbit/s möglich. Insbesondere ist durch die Verwendung der Eventkamera eine besonders datenschonende und ressourcenschonende Bereitstellung und Nutzung auszuwertenden Daten erzielt, da Bereiche ohne signifikante Helligkeitsänderungen nicht in den Eventkameradaten als aktives Datum umfasst sind. Durch die Übertragung des optischen Signals, insbesondere in Luft und/oder im Freiraum, sind keine kabelgebundenen Einschränkungen hinzunehmen und/oder auch wetterbedingte Störungen von Funk oder von elektromagnetischer Störstrahlung sind ohne Belang. Das Verfahren ist damit besonders robust.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Sendeeinrichtung mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehr Lichtquellen umfasst und/oder bildet. Die Lichtquelle und/oder die Lichtquellen sind ausgebildet, ein moduliertes Lichtsignal als das optische Signal auszusenden. Das Lichtsignal ist beispielsweise in der Intensität zeitlich moduliert. Die Lichtquelle ist vorzugsweise als eine LED ausgebildet. Im Speziellen kann die Lichtquelle zur Aussendung farbigen Lichts ausgebildet sein, beispielsweise eine RGB-LED bilden, wobei das modulierte Lichtsignal beispielsweise in der Farbe und/oder Intensität moduliert ist. Besonders bevorzugt ist es, dass die Lichtquelle als ein Rücklicht oder Bremslicht ausgebildet ist.
Insbesondere sieht das Verfahren vor, dass durch das Modulieren des Lichtsignals die Sendedaten übertragen, codiert und/oder verschlüsselt werden.
Besonders bevorzugt ist es, dass das optische Signal als ein digitales Lichtsignal ausgebildet ist. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das optische Signal als ein digitales Signal ausgebildet ist, mit den Zuständen 1 (an) und 0 (aus). Das digitale Lichtsignal und/oder das moduliert Lichtsignal werden von der Sensoreinrichtung, im Speziellen von der Eventkamera, detektiert, wobei die Eventkamera insbesondere das codierte, digitale und/oder moduliert Lichtsignal als Eventkameradaten ausgibt. Besonders bevorzugt ist es, dass das optische Lichtsignal und/oder das digitale Lichtsignal eine Grundfrequenz aufweist, wobei die Grundfrequenz charakteristisch für die jeweilige Lichtquelle und/oder Sendeeinrichtung ist. Diesen Ausgestaltungen liegt die Überlegung zu Grunde, dass Lichtquellen besonders kostengünstig und einfach integrierbar in erste Objekte und/oder Fahrzeuge sind, wobei das von Ihnen ausgesendet Licht als Intensitätsänderung von der Eventkamera detektiert werden können und so zum Empfangen der Sendedaten genutzt werden kann.
Besonders bevorzugt ist es, dass mittels des Verfahrens ein Abstand zwischen der Sendeeinrichtung und der Sensoreinrichtung, insbesondere dem ersten und dem zweiten Objekt bestimmt wird. Insbesondere erfolgt die Bestimmung des Abstandes basierend auf dem optischen Signal, insbesondere mittels der Eventkameradaten und/oder Eventkamerabilder, im Speziellen gleichzeitig und/oder während der Übertragung der Sendedaten. Damit wird ein Verfahren vorgeschlagen, dass eine Sendeeinrichtung und eine Sensoreinrichtung gleichzeitig nutzen, zur Übertragung von Sendedaten bzw. der Kommunikation und zu der Bestimmung des Abstandes zwischen erstem und zweiten Objekt.
Beispielsweise wird der Abstand basierend auf einem Kameraparameter der Sensoreinrichtung und dem von der Sensoreinrichtung erfassten optischen Signal, insbesondere den Eventkameradaten, bestimmt. Kameraparameter sind beispielsweise Objektivparameter, im Speziellen eine Brennweite der Eventkamera, Fokusebenen und/oder Fokuspunkte. Ferner werden zur Bestimmung des Abstandes gegebenenfalls weitere Parameter angewendet, beispielsweise einen Neigungswinkel der Sendeeinrichtung, im speziellen der Lichtquelle, gegenüber einem Untergrund, zum Beispiel der Fahrbahn, einer Fahrtrichtung und/oder eine Abstrahlungscharakteristik. Weitere Parameter sind beispielsweise die Anordnung, Orientierung, beispielsweise Neigungswinkel und/oder Detektionsrichtung, der Sensoreinrichtung, im Speziellen der Eventkamera. Beispielsweise kann mittels des Verfahrens bei bekanntem Abstand der Sendeeinrichtung vom Untergrund, beispielsweise der Fahrbahn, sowie bekanntem Neigungswinkel der Sendeeinrichtung gegenüber der Fahrbahn und dem Wissen, wie weit die Sensoreinrichtung vom Untergrund, der Fahrbahn, beabstandet ist durch Auswertung der Eventkameradaten, im Speziellen in Form eines Eventkamerabildes, der Abstand bestimmt werden, beispielsweise durch einfache Trigonometrie.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Sendeeinrichtung zwei in eine Beabstandungsrichtung beabstandete Lichtquellen umfasst. Die Lichtquellen sind in Beabstandungsrichtung um einen Senderabstand beabstandet. Insbesondere ist die Beabstandungsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung, beispielsweise Fahrtrichtung, des ersten Objekts angeordnet. Besonders bevorzugt ist es, dass die Beabstandungsrichtung einen linearunabhängigen Anteil zur Bewegungsrichtung des ersten Objekts aufweist. Beispielsweise sind die beiden Lichtquellen als Bremslichter und/oder Rücklichter eines Fahrzeugs und quer zur Fahrtrichtung angeordnet. Jede der Lichtquellen ist insbesondere ausgebildet das optische Signal auszusenden, wobei das Aussenden zeitgleich oder zeitversetzt erfolgt. Die Eventkamera ist ausgebildet, die optischen Signale der beiden Lichtquellen zu detektieren, beispielsweise in einem Eventkamerabild aufzunehmen. Die Lichtquellen erscheinen in den Eventkameradaten, insbesondere im Eventkamerabild, ebenso beabstandet, wobei diese Beabstandung basierend auf den Abbildungparametern beispielsweise gemäß dem Linsengesetz abgebildet erscheint. Mittels des Verfahrens wird vorzugsweise basierend auf dem Abstand der Lichtquellen in den Eventkameradaten, insbesondere in dem Eventkamerabild, dem bekannten Senderabstand und/oder den Kameraparametern, beispielsweise der Brennweite der Eventkamera, der Abstand zwischen Sendeeinrichtung und Sensoreinrichtung bestimmt, insbesondere der Abstand zwischen ersten und zweiten Objekt.
Vorzugsweise sieht das Verfahren die Regelung, Steuerung und/oder Anpassung einer Objektgeschwindigkeit vor. Das erste und das zweite Objekt bewegen sich beispielsweise jeweils mit einer Objektgeschwindigkeit. Die Objektgeschwindigkeit des ersten und die Objektgeschwindigkeit des zweiten Objekts sind vorzugsweise gleichgerichtet, kongruent und/oder identisch. Beispielsweise soll das zweite Objekt dem ersten Objekt folgen, wobei sich das erste Objekt mit einer ersten Objektgeschwindigkeit bewegt. Damit es zu keiner Kollision kommt und das zweite Objekt dem ersten Objekt folgt, beispielsweise in einem festen Abstand, wird die Objektgeschwindigkeit des zweiten Objekts geregelt, angepasst und/oder gesteuert. Beispielsweise wird die Geschwindigkeit des zweiten Objekts so angepasst, dass ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Objekt gleich gehalten wird und/oder in einem vorgegebenen Abstandsintervall liegt, beispielsweise durch Bremsen, Beschleunigen und/oder Lenken des zweiten Objekts. Beispielsweise wird hierzu zyklisch, kontinuierlich und/oder regelmäßig der Abstand von erstem und zweiten Objekt mittels der Sende- und Sensoreinrichtung bestimmt, wobei basierend auf dem bestimmten Abstand die Geschwindigkeit des zweiten Objekts geregelt, angepasst und/oder angesteuert wird. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass eine Eventkamera die ein optisches Signal von einem vorausfahrenden Objekt, hier dem ersten Objekt, empfängt zur Abstandsbestimmung genutzt werden kann und darauf basierend die Geschwindigkeit des zweiten Objekts geregelt, angepasst und/oder gesteuert werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Eventkameradaten Eventkamerabilder umfassen und/oder bilden. Ein Eventkamerabild ist beispielsweise eine Wiedergabe von Pixeln der Eventkamera für die eine signifikante Helligkeitsänderung detektiert wurde. Eventkamerbilder zeigen beispielsweise Abschnitte der erfassten Szene, für die eine Helligkeitsänderung vorliegt, wobei statische Bereiche ohne Helligkeitsänderungen inaktiv und/oder schwarz bleiben bzw. keine Signalausgabe erfolgt.
Das Verfahren sieht insbesondere vor, dass basierend auf den Eventkamerabildern eine Objekterkennung erfolgt. Die Objekterkennung kann beispielsweise die Erkennung der Art des ersten Objektes sein, die Erkennung eines Nummernschildes, die Erkennung einer bestimmten Lichtquelle und/oder die Erkennung von Hindernissen, beispielsweise Menschen und/oder Tieren. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass die Kombination von Eventkamera und optischen Signal einer Sendeeinrichtung zur Kommunikation zwischen ersten und zweiten Objekt genutzt werden kann, gleichzeitig aber auch die Eventkamera, Eventkameradaten und/oder Eventkamerabilder, zur Objekterkennung herangezogen werden können.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Eventkameradaten und/oder die Eventkamerabilder zeitlich, räumlich und/oder örtlich ausgewertet werden. Als zeitliche Auswertung des optischen Signals, bzw. der Eventkameradaten wird beispielsweise die zeitliche Intensitätsänderung des optischen Signals verstanden. Als räumliche und/oder örtliche Auswertung des optischen Signals und/oder der Eventkameradaten wird beispielsweise verstanden, einen Abstand der Lichtquellen in den Eventkamerabildern und/oder einen Pixelabstand der Lichtquellen in den Eventkameradaten verstanden. Basierend auf der zeitlichen Auswertung erfolgt insbesondere die Kommunikation, die Übertragung der Sendedaten und/oder Codierung, Dekodierung und/oder Empfangen der Sendedaten. Basierend auf der räumlichen und/oder örtlichen Auswertung des optischen Signals und/oder der Eventkameradaten erfolgt insbesondere die Objekterkennung und/oder die Bestimmung des Abstandes zwischen ersten und zweiten Objekt und im Speziellen die Geschwindigkeitsregelung des zweiten Objektes.
Besonders bevorzugt ist es, dass zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt eine weitere Datenkommunikation zur Übertragung von Steuerdaten erfolgt. Beispielsweise wird die Übertragung der Sendedaten durch die Sendeeinrichtung zur Sensoreinrichtung als erster Kommunikationskanal aufgefasst, wobei ein zweiter Kommunikationskanal zur Übertragung der Steuerdaten vorgesehen ist. Die Datenkommunikation zu Übertragung der Steuerdaten erfolgt beispielsweise mittels Funk, insbesondere mittels WLAN, Bluetooth oder kabelgebundenen. Die Steuerdaten umfassen beispielsweise Identifikationsdaten zur Kopplung von Sendeeinrichtung und Sensoreinrichtung, insbesondere umfassen sie den Senderabstand, Anordnungsparameter, beispielsweise Neigungswinkel der Sensoreinrichtung, einen Abstand zum Untergrund der Sensoreinrichtung und/oder anderweitige Daten der Sendeeinrichtung. Beispielsweise ist ein Identifikationsdatum ein Sendemuster, beispielsweise Identifizierungsintensitätsmuster des optischen Signals, das der Sensoreinrichtung zur Kopplung und/oder zur Identifizierung der richtigen Sendeeinrichtung bereitgestellt wird. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass unterschiedliche erste und zweite Objekte verbindbar sind und vor einer Verbindung ein Datenaustausch zur Initialisierung der Kopplung nötig ist.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Verfahren ein Verfahren zum Kolonnenfahren, insbesondere Platooning, bildet. Hierbei bildet beispielsweise das erste Objekt und das zweite Objekt ein Fahrzeug, beispielsweise einen PKW oder einen Lkw, wobei das erste Objekt als ein Führungsfahrzeug und das zweite Objekt als ein Folgefahrzeug aufgefasst werden. Dabei ist die Sendeeinrichtung insbesondere im ersten Objekt, dem Führungsfahrzeug, angeordnet, vorzugsweise im Bereich der Rücklichter und/oder Bremslichter. Die Sensoreinrichtung ist im Folgefahrzeug, dem zweiten Fahrzeug, angeordnet und mit einem Erfassungsbereich der Eventkamera auf das und/oder ein vorausfahrendes Fahrzeug, dem ersten Fahrzeug, gerichtet. Die Kommunikationseinrichtung und/oder das Verfahren ist ausgebildet, basierend auf der Übertragung des optischen Signals von der Sendeeinrichtung zu der Sensoreinrichtung eine Kommunikation zwischen ersten und zweiten Fahrzeug aufzubauen und/oder zu unterhalten. Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, basierend auf dem optischen Signal einen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug, zu bestimmen und/oder basierend auf dem bestimmten Abstand eine Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs und/oder eine Beschleunigung des zweiten Fahrzeugs zu regeln, zu steuern und/oder anzupassen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste und/oder das zweite Objekt als an Roboter ausgebildet ist, insbesondere als eine kinematische Kette, beispielsweise als ein Greifer eines Roboters. Das Verfahren sieht hierbei vor, eine Kommunikation mit dem und/oder den Robotern basierend auf dem optischen Signal erfolgt und gleichzeitig eine Objekterkennung, beispielsweise Positions-, Lage- und/oder Statuserkennung des Objektes basierend auf den Eventkameradaten bzw. dem optischen Signal erfolgt. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass Eventkameras besonders schnell und mit geringer Latenzzeit Daten erfassen und ausgeben können, sodass auch Bewegungen von Robotern, insbesondere sehr schnelle Bewegungen, basierend auf dem optischen Signal erfasst und ausgewertet werden können, wobei gleichzeitig das optische Signal zu Übertragung der Sendedaten und der Kommunikation genutzt werden kann.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Kommunikationsanordnung, wobei die Kommunikationsanordnung insbesondere ausgebildet und/oder eingerichtet ist, das Verfahren wie vorher beschrieben durchzuführen und/oder anzuwenden. Die Kommunikationsanordnung umfasst die Sendeeinrichtung und die Sensoreinrichtung. Die Sendeeinrichtung ist zur Anbringung an dem ersten Objekt, beispielsweise Integration in das erste Objekt ausgebildet. Die Sensoreinrichtung ist zur Anordnung und/oder zur Integration in das zweite Objekt ausgebildet. Die Sendeeinrichtung ist zur Ausgabe und/oder zum Aussenden eines optischen Signals, insbesondere Lichtsignals, ausgebildet. Das optische Signal umfasst und/oder ist Träger der Sendedaten, wobei die Sendedaten beispielsweise eine Nachricht und/oder eine Kommunikation umfassen und/oder übertragen. Die Sensoreinrichtung ist als eine Eventkamera ausgebildet und insbesondere so angeordnet, dass sie die Sendeeinrichtung und/oder das optische Signal mit einem Erfassungsbereich erfassen kann. Die Eventkamera ist zur Bereitstellung von Eventkameradaten ausgebildet. Die Kommunikationsanordnung umfasst eine Auswerteeinrichtung, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, basierend auf den Eventkameradaten die Sendedaten der Sendeeinrichtung zu empfangen und/oder zu übernehmen. Basierend auf den Eventkameradaten wird von der Auswerteeinrichtung eine Objekterkennung durchgeführt und/oder ein Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt bestimmt.
Einen weiteren Gegenstand bildet eine Fahrzeuganordnung umfassend ein erstes Fahrzeug und ein zweites Fahrzeug. Das erste Fahrzeug bildet dabei das erste Objekt und das zweite Fahrzeug das zweite Objekt. Ferner umfasst die Fahrzeuganordnung die Kommunikationsanordnung. Das erste Fahrzeug umfasst die Sendeeinrichtung und das zweite Fahrzeug umfasst die Sensoreinrichtung. Die Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise Teil des zweiten Fahrzeugs. Die Fahrzeuganordnung ist ausgebildet, basierend auf der Sendeeinrichtung und der Sensoreinrichtung eine Kommunikation, insbesondere mittels der Sendedaten, zwischen ersten Fahrzeug und zweiten Fahrzeug bereitzustellen, wobei basierend auf dem optischen Signal, der Sensoreinrichtung und der Sendeeinrichtung ebenfalls eine Objekterkennung und/oder eine Abstandsbestimmung zwischen ersten Fahrzeug und zweiten Fahrzeug erfolgt.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, das zweite Fahrzeug basierend auf den Eventkameradaten zu steuern, beispielsweise den Abstand zwischen ersten Fahrzeug und zweiten Fahrzeug zu bestimmen. Besonders bevorzugt wird dabei das zweite Fahrzeug so angesteuert, beschleunigt und/oder Geschwindigkeit so eingestellt, dass der Abstand zwischen ersten Fahrzeug und zweiten Fahrzeug konstant ist und/oder in einem vorgegebenen Abstandsbereich liegt.
Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den beigefügten Figuren und deren Beschreibung. Dabei zeigen:

1a, b, c Ausführungsbeispiel einer Fahrzeuganordnung;
2 Ausführungsbeispiel einer weiteren Fahrzeuganordnung;
3 schematische Blockschaltbild eine Ausgestaltung des Verfahrens.

1a zeigt thematisch eine Fahrzeuganordnung 1 mit einem ersten Fahrzeug als ein erstes Objekt 2 und einem zweiten Fahrzeug als ein zweites Objekt 3. Das erste Fahrzeug wird auch als Führungsfahrzeug bezeichnet, wobei diesem Führungsfahrzeug das zweite Fahrzeug in einer Kolonne folgt. Zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug ist ein Freiraum 4 angeordnet, wobei dieser einen Abstand D die in Fahrtrichtung bestimmt. Das erste Objekt 2 und das zweite Objekt 3 weisen jeweils eine C CU (Communication control Unit) 5 auf, wobei diese über eine Funkverbindung, beispielsweise WLAN, miteinander kommunizieren und zur Übertragung von Identifikationsdaten und/oder Steuerdaten ausgebildet sind.
Das erste Objekt 2 weist eine Sendeeinrichtung 6 auf, wobei die Sendeeinrichtung 6 eine Sendesteuerung 7 und zwei Lichtquellen 8 aufweist. Die Lichtquellen 8 werden von der Sendesteuerung 7 angesteuert ein moduliertes optisches Signal 9 in Form eines Lichtsignals auszusenden. Das modulierte optische Signal bildet ein digitales Signal, mit den Zuständen An und Aus. Das Signal ist ausgebildet, eine Kommunikation als ein Senden von Sendedaten, Nachrichten und/oder Informationen von der Sendeeinrichtung 6 an eine Sensoreinrichtung 10 im zweiten Fahrzeug zu unterhalten. Die Lichtquellen 8 sind vorzugsweise ausgebildet und/oder angesteuert das Signalen 9 redundant zu übertragen, sodass bei Fehlübertragung und/oder Ausfall einer der Lichtquellen 8 weiterhin die Kommunikation erfolgenkann. Die Lichtquellen 9 sind als Rücklichter ausgebildet und an einer Fahrzeugrückseite in dem Abstand w_L senkrecht zur Fahrtrichtung beabstandet.
Die Sensoreinrichtung 10 ist in einem Frontbereich des zweiten Objektes 3, dem zweiten Fahrzeug, mit Erfassungsrichtung in Fahrtrichtung ausgebildet. Die Sensoreinrichtung 10 ist als eine Eventkamera ausgebildet und weist einen Erfassungsbereich 11 auf. Der Erfassungsbereich 11 erstreckt sich und/oder erfasst die Lichtquellen 8 des ersten Objekts 2. Die Lichtquellen 8 werden von der Eventkamera bzw. der Sensoreinrichtung 10 erfasst und als Eventdaten ausgegeben. Die Eventkamera 10 weist Kameraparameter auf, wobei einer der Kameraparameter die Brennweite f der Eventkamera ist.
1b zeigt ein Bild 12, wie es aufgenommen würde, wenn die Sensoreinrichtung 10, insbesondere die Eventkamera 11, als eine Standardkamera ausgebildet wäre. Das Bild 12 zeigt dabei das erste Objekt 2, einen Abschnitt der Fahrbahn 13 und einen Baum 14. Insbesondere erscheint erscheinen die Lichtquellen 8 in Beabstandungsrichtung beabstandet mit dem Abstand w_B, der durch die Abbildungsparameter bestimmbar ist.
Die Eventkamera ist ausgebildet als Eventkameradaten und im Speziellen ein Eventkamerabild 15 auszugeben, wobei im Eventkamerabild dem die Pixel ausgegeben und/oder markiert sind für die eine signifikante Helligkeitsänderung vorliegt und Pixel ohne signifikante Helligkeitsänderung unmarkiert sind. Für die Anordnung aus 1a bzw. das Bild aus 1b ergibt sich das in 1c gezeigte Eventkamerabild 15 mit den Events 16 und 17. Die Events 16 stammen von dem modulierten optischen Signal 9. Die Events 17 rühren von dem Baum 14 her, der durch die Bewegung des zweiten Objekts 3 zeitlich unterschiedliche Pixelabschnitte bestrahlt. Basierend auf den Event 16 kann der Abstand D ermittelt werden, wobei sich für die Brennweite f der Eventkamera ergibt D=W_L*f/W_C.
Ein Auswertemodul 18 der Fahrzeuganordnung 1 ist ausgebildet basierend auf dem ermittelten Abstand Die das 2. Objekt, jedes Fahrzeug 3, so zu steuern bzw. die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung so zu regulieren, dass der Abstand D einen Mindestabstand einhält und/oder kleiner ist als ein Maximalabstand.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fahrzeuganordnung 1 mit einem ersten Fahrzeug als erstes Objekt 2 in einem zweiten Fahrzeug als zweites Objekt 3. Das erste Objekt 2 weist als Lichtquelle 8 der Sendeeinrichtung 6 ein LED-Rücklicht auf. Die Lichtquelle 8 ist vom Untergrund (Fahrbahn 19) mit einer Höhe H_L beabstandet.
Das zweite Fahrzeug weist als Sensoreinrichtung 10 eine Eventkamera auf, wobei die Eventkamera 10 in ihrer Position und Orientierung sowie Fokallänge kalibriert ist. Die Eventkamera ist mit einem Neigungswinkel α gegenüber der Fahrbahn 19 geneigt angeordnet. Ferner ist die Eventkamera von der Fahrbahn 19 mit einer Höhe H beabstandet angeordnet. Die Auswerteeinrichtung 18 ist ausgebildet, basierend auf den Eventkameradaten, welche das optische Signal 9 umfassen und/oder abbilden ausgebildet. Beispielsweise ergibt sich der Abstand D zwischen Sendereinrichtung 6 und Sensoreinrichtung 10 aus dem Zusammenhang D=(H-H_L)*tan(α).
3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens. Das Blockschaltbild zerfällt im Wesentlichen in zwei Bereiche 21 und 22, wobei der erste Bereich 21 der Bereich des ersten Objekts 2, beispielsweise Führungsfahrzeugs, ist und der zweite Bereich 22 der Bereich des Folgefahrzeugs, dem zweiten Objekt 3, ist.
Im ersten Objekt 2 wird in einem Verfahren Schritt 100 ein Signal, beispielsweise binäres Signal 23 erzeugt, das die Sendedaten umfasst und/oder die zu übertragenden Informationen. In dem Signal sind zum Beispiel Fahrzeugparameter, insbesondere der Abstand der Rücklichter w_L, eine Geometrie der Rücklichter zum Beispiel Mittelpunkt und Höhe über der Fahrbahn enthalten. Ferner können Parameter wie der Fahrzeugtyp oder Bewegungsparameter, insbesondere Geschwindigkeit, Beschleunigung und Lenkwinkel, V2X- oder V2I- Nachrichten und/oder Identifikationsparameter der Sendeeinrichtung im binären Signal verpackt und/oder übertragen werden.
In einem Modulationsschritt 200 wird das binäre Signal 23 zu dem optischen Signal 9 moduliert, beispielsweise mit einem ON-OFF-Keying. Das von der Lichtquelle 8 optisches Signal 8 wird im Zwischenbereichs übertragen.
Auf der Seite 21 werden mittels einem Datenkommunikationsmodul, beispielsweise dem Modul 5, an das zweite Objekt, beispielsweise an ein CCU-Modul 5 über eine Funkverbindung Steuerdaten 24 übertragen. Die Steuerdaten umfassen beispielsweise Identifikationsdaten der LED zum, zum Beispiel Identifikationspattern.
Beispielsweise wird durch die Steuerparameter 24 eine Abstandsbestimmung basierend auf dem optischen Signal 9 initialisiert bzw. getriggert 25. Durch das Triggern 25 wird das Auswertemodul aufgefordert, basierend auf den Eventkameradaten Pixel zu suchen und/oder festzustellen, welche die Identifikationsfrequenz der Sendeeinrichtung aufweisen, wobei die Identifikationsfrequenz beispielsweise in den Steuerdaten 24 übertragen wurde. Die Eventkameradaten werden im Auswerteschritt 300 zeitlich analysiert, beispielsweise auf Korrelationen im Zeitbereich und/oder einer Fourieranalyse unterzogen. Basierend auf der zeitlichen Analyse erfolgt die Dekodierung und/oder das Empfangen der Sendedaten, beispielsweise als ein Entpacken. Dieses Empfangen und Entpacken, bzw. die zeitliche Analyse erfolgen im V2V Schritt 400.
In einem Abstandsbestimmungsschritt 500 werden die Eventkameradaten räumlich ausgewertet und beispielsweise der Abstand w_c der Lichtquellen 8 bestimmt. Basierend auf dem Abstand w_c und den Kameraparametern 27 wird der Abstand D zwischen ersten und zweiten Objekt 2,3 bestimmt. In einem Regelschritt, insbesondere dem Konvoi-Kontroll-Schritt 600 wird basierend auf dem Abstand D eine Geschwindigkeit und Beschleunigung so ermittelt und/oder geregelt, dass der Abstand D in einem Sollbereich liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112016001612 T5 [0003]

Claims

Verfahren zur Kommunikation zwischen zwei beabstandeten Objekten (3, 4) mittels einer Kommunikationsordnung, wobei die Kommunikationsanordnung eine Sendeeinrichtung (6) zur Anordnung an einem ersten Objekt (2) und eine Sensoreinrichtung (10) zur Anordnung an einem zweiten Objekt (3) aufweist, wobei: - ein optisches Signal (9) von der Sendeeinrichtung (6) ausgesendet wird und über einen Übertragungsweg (4) an die Sensoreinrichtung (10) übertragen wird, - wobei mittels des optischen Signals (9) Sendedaten von der Sendeeinrichtung (6) an die Sensoreinrichtung (10) übertragen werden, - wobei die Sensoreinrichtung (10) eine Eventkamera umfasst und/oder bildet, und das optische Signal (9) als Eventkameradaten detektiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (6) mindestens eine Lichtquelle (8) umfasst und die Lichtquelle (8) ein moduliertes Lichtsignal als optisches Signal (9) aussendet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Signal (9) ein digitales Lichtsignal bildet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf einem Kameraparameter der Sensoreinrichtung (10) und dem von der Sensoreinrichtung (6) erfassten optischen Signal ein Abstand (D) zwischen Sendeeinrichtung (6) und Sensoreinrichtung (10) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (6) zwei um einen Senderabstand (w_L) in eine Beabstandungsrichtung beabstandete Lichtquellen (8) umfasst, wobei beide Lichtquellen (8) ein optisches Signal (9) aussenden, wobei die Sensoreinrichtung (10) das optische Signal (9) von beiden Lichtquellen (9) detektiert, wobei basierend auf den detektierten optischen Signalen (9), dem bekannten Senderabstand (w_L) und/oder dem Kameraparameter der Sensoreinrichtung (10) der Abstand (D) zwischen Sendeeinrichtung (6) und Sensoreinrichtung (10) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt (2) und das zweite Objekt (3) jeweils eine Objektgeschwindigkeit aufweisen, wobei die Objektgeschwindigkeit des zweiten Objekts (3) basierend auf dem bestimmten Abstand (D) zwischen Sendeeinrichtung (6) und Sensoreinrichtung (10) geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eventkameradaten Eventkamerabilder (15) umfassen und/oder bilden, wobei basierend auf den Eventkamerabildern (15) eine Objekterkennung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf einer zeitlichen Auswertung des optischen Signals (9) und/oder der Eventkameradaten die Sendedaten extrahiert und/oder bestimmt werden, wobei basierend auf einer räumlichen Auswertung des optischen Signals (9) und/oder der Eventkameradaten die Objekterkennung erfolgt und/oder der Abstand (D) zwischen erstem Objekt (2) und zweiten Objekt (3) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Objekt (2) und dem zweiten Objekt (3) eine weitere Datenkommunikation zur Übertragung von Steuerdaten (25) erfolgt, wobei die Steuerdaten (25) Identifikationsdaten zur Kopplung der Sensoreinrichtung (10) mit der Sendeeinrichtung (6) umfassen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt (2) und das zweite Objekt (3) jeweils ein Fahrzeug bilden, wobei basierend auf dem optischen Signal (9) eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erfolgt, wobei basierend auf dem optischen Signal (9) eine Abstandsregelung, Geschwindigkeitsregelung, Beschleunigungsregelung und/oder Lenkregelung des zweiten Fahrzeugs erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt (2) und/oder zweite Objekt (3) einen Roboter und/oder eine kinematische Kette eines Roboters bilden.
Kommunikationsordnung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Sendeeinrichtung (6) zur Anbringung an einem ersten Objekt (2) und zur Aussendung eines optischen Signals (9), mit einer Sensoreinrichtung (10) zum Empfangen des optischen Signals (9), wobei die Sensoreinrichtung (10) eine Eventkamera zur Bereitstellung von Eventkameradaten umfasst und/oder bildet, mit einer Auswerteeinrichtung, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, basierend auf den Eventkameradaten Sendedaten der Sendeeinrichtung (6) zu Empfangen und/oder basierend auf den Eventkameradaten eine Objekterkennung durch zuführen.
Fahrzeuganordnung (1) umfassend ein erstes Fahrzeug, ein zweites Fahrzeug, und die Kommunikationsanordnung nach Anspruch 12, wobei das erste Fahrzeug das erste Objekt (2) bildet und das zweite Fahrzeug das zweite Objekt bildet (3).
Fahrzeuganordnung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist das zweite Fahrzeug basierend auf den Eventkameradaten zu steuern und/oder einen Abstand (D) zwischen ersten Fahrzeug und zweiten Fahrzeug zu bestimmen.