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Die Erfindung bezieht sich auf eine Rechenvorrichtung für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, um Hochspannungsleitungen zu erkennen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein System für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug und auf ein entsprechendes automatisiert betreibbares Fahrzeug. Zudem bezieht sich die Erfindung auch auf ein computerimplementiertes Verfahren, um Hochspannungsleitungen zu erkennen, und auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Systeme zur Erkennung von Hochspannungsleitungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2007 014 878 A1 die Erkennung von Leitungen mittels Sensoren eines Hubschraubers. Die europäische Patentanmeldung
EP 3 549 441 A1 zeigt die Erkennung von Stromleitungen durch eine Landmaschine anhand von einer Ozon-Konzentration.
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Es wird eine Rechenvorrichtung für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, um Hochspannungsleitungen zu erkennen, vorgeschlagen. Die Rechenvorrichtung umfasst zumindest eine erste Schnittstelle zu einem Empfang von Objektdaten zumindest eines in einer Umgebung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs angeordneten Freileitungsmasts. Die Rechenvorrichtung umfasst zumindest ein Rechenmodul, das dazu vorgesehen ist, die Objektdaten zur Zuordnung des Freileitungsmasts zu einer Mastenklasse auszuwerten, um in Abhängigkeit von der Klassifizierung einen Leitungsverlauf zu ermitteln, und in Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf zumindest ein Steuer- oder Regelsignal für eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs zu bestimmen. Die Rechenvorrichtung umfasst zumindest eine zweite Schnittstelle, um der Fahrzeugsteuerungseinrichtung das Steuer- oder Regelsignal bereitzustellen.
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Unter einem „automatisiert betreibbaren Fahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug mit einer der Automatisierungsstufen 1 bis 5 der Norm SAE J3016 verstanden werden. Insbesondere weist das automatisiert betreibbare Fahrzeug eine technische Ausrüstung auf, die für diese Automatisierungsstufen gefordert ist. Die technische Ausrüstung umfasst insbesondere Umfelderkennungssensoren, wie beispielsweise Radar-Sensoren, Lidar-Sensoren, Kameras und/oder Akustik-Sensoren, Steuergeräte o. dgl. Bevorzugt ist das automatisiert betreibbare Fahrzeug als ein Landfahrzeug ausgebildet. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann insbesondere als ein PKW, bevorzugt als ein Personentransportfahrzeug, als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug, als ein Agrarfahrzeug oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann alternativ auch als ein Luftfahrzeug, beispielsweise als eine Drohne, als ein Flugzeug, als ein Helikopter, als ein Senkrechtstart- und -landungsflugzeug o. dgl., ausgebildet sein. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt die Funktion in zumindest einem Betriebszustand ausführt.
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Insbesondere kann ein Steuergerät, z.B. ein elektronisches Steuergerät, des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs die Rechenvorrichtung umfassen oder zumindest teilweise ausbilden. Ein Steuergerät bereitet Daten von Sensoren als Eingangssignale auf, verarbeitet diese mittels der Rechenvorrichtung, insbesondere mittels des Rechenmoduls, beispielsweise einem programmierbaren Logikbaustein, einem FPGA- oder ASIC-Baustein oder einer Computerplattform, und stellt Logik- und/oder Leistungspegel als Steuer- oder Regelsignal bereit. Mit dem Steuer- oder Regelsignal werden insbesondere über die zweite Schnittstelle Aktuatoren für eine Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs gesteuert oder geregelt, um das Fahrzeug in der Spur zu halten und/oder eine Trajektorie zu prädizieren. Das Steuergerät ist vorzugsweise in ein Bordnetz des Fahrzeugs integriert, beispielsweise in einen CAN-Bus. Das Steuergerät ist beispielsweise ein elektronisches Steuergerät für automatisierte Fahrfunktionen, im Englischen Domain ECU genannt. Insbesondere kann das Steuergerät eine ADAS (advanced driver assistance system)/AD (autonomous driving) Domain ECU für assistiertes bis vollautomatisiertes, das heißt autonomes, Fahren.
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Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, ist beispielsweise als ein System-on-a-Chip mit modularem Hardwarekonzept realisiert, das heißt alle oder zumindest ein großer Teil von Funktionen sind auf einem Chip integriert und können modular erweitert werden. Der Chip ist insbesondere in das Steuergerät integrierbar. Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, umfasst beispielsweise einen Mehrkernprozessor und Speichermodule. Der Mehrkernprozessor ist für einen Signal-/Datenaustausch mit Speichermedien konfiguriert. Beispielsweise umfasst der Mehrkernprozessor ein Bussystem. Die Speichermodule bilden einen Arbeitsspeicher. Die Speichermodule sind beispielsweise RAM, DRAM, SDRAM oder SRAM. Bei einem Mehrkernprozessor sind mehrere Kerne auf einem einzigen Chip, das heißt einen Halbleiterbauelement, angeordnet. Mehrkernprozessoren erreichen eine höhere Rechenleistung und sind kostengünstiger in einem Chip zu implementieren im Vergleich zu Mehrprozessorsystemen, bei denen jeder einzelne Kern in einem Prozessorsockel angeordnet ist und die einzelnen Prozessorsockel auf einer Hauptplatine angeordnet sind. Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, umfasst nach einem Aspekt der Erfindung wenigstens einen zentralen Verarbeitungsprozessor, im Englischen als Central Processing Unit, abgekürzt CPU, bezeichnet.
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Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, umfasst vorzugsweise auch wenigstens einen Grafikprozessor, im Englischen als Graphic Processing Unit, abgekürzt GPU, bezeichnet. Grafikprozessoren besitzen eine spezielle Mikroarchitektur zum parallelen Prozessieren von Abläufen. Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst der Grafikprozessor wenigstens eine Prozesseinheit, die speziell zum Ausführen von Tensor- und/oder Matrixmultiplikation ausgeführt ist. Tensor- und/oder Matrixmultiplikation sind die zentralen Rechenoperationen für das Deep Learning. Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, umfasst nach einem Aspekt der Erfindung auch Hardware-Beschleuniger für künstliche Intelligenz, zum Beispiel sogenannte Deep Learning Accelerators. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Klassifikator in der Programmiertechnik CUDA bereitgestellt. Damit werden Softwarecodeabschnitte des Klassifikator direkt durch die GPU abgearbeitet. Bevorzugt sind die Rechenvorrichtung oder das Steuergerät konfiguriert, modular mit mehreren, beispielsweise mindestens vier, derartiger Chips erweitert zu werden.
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Eine Schnittstelle, insbesondere die erste Schnittstelle und die zweite Schnittstelle der Recheneinheit, ist/sind vorzugsweise zu einem Datenaustausch vorgesehen. Insbesondere ist der Datenaustausch als eine Signalübertragung eines, insbesondere elektrischen, Signals ausgebildet. Der Datenaustausch an den Schnittstellen erfolgt vorzugsweise kabelgebunden oder kabellos. Vorzugsweise ist die erste Schnittstelle dazu vorgesehen, dem Rechenmodul Daten, insbesondere Objektdaten, von einer über die Schnittstelle datenübertragungstechnisch mit dem Rechenmodul verbundenen Erfassungseinheit zuzuführen. Vorzugsweise ist die zweite Schnittstelle dazu vorgesehen, von dem Rechenmodul bestimmte Signale, insbesondere Steuer- oder Regelsignale, auszugeben. Insbesondere ist die zweite Schnittstelle dazu vorgesehen, die Steuer- oder Regelsignale an die Fahrzeugsteuerungseinrichtung auszugeben. Insbesondere ist das Rechenmodul über die zweite Schnittstelle signalübertragungstechnisch mit der Fahrzeugsteuerungseinrichtung verbunden.
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Die Fahrzeugsteuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine Fortbewegung, insbesondere einen Fahrbetrieb, des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs zu steuern. Insbesondere umfasst die Fahrzeugsteuerungseinrichtung Aktuatoren für Längs- und Querführung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs. Insbesondere sind die Aktuatoren mittels der von dem Rechenmodul bestimmten Steuer- oder Regelsignale ansteuerbar. Ein Aktuator für die Querführung kann beispielsweise als ein Elektromotor einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung ausgebildet sein.
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Der Freileitungsmast ist vorzugsweise als ein Hochspannungsmast ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass der Freileitungsmast als ein Mittelspannungsmast, als ein Niederspannungsmast oder als ein anderer, einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Freileitungsmast, beispielsweise als ein Mast für eine Kommunikationsleitung, ausgebildet ist. Die Umgebung des Fahrzeugs wird insbesondere von einem innerhalb eines bestimmten Radius um das Fahrzeug liegenden Bereich gebildet. Vorzugsweise umfasst die Umgebung des, insbesondere als ein Landfahrzeug ausgebildeten, Fahrzeugs zumindest einen Straßenrand, insbesondere in einer Reichweite der Umfelderkennungssensoren. Die Umgebung umfasst insbesondere Bereiche um einen Bewegungsweg, insbesondere einen Fahrweg, des Fahrzeugs. Eine Umgebung eines Luftfahrzeugs kann insbesondere durch einen Luftraum um das Luftfahrzeug gebildet sein.
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Die Objektdaten des Freileitungsmastes können insbesondere ein Vorhandensein eines Freileitungsmastes, eine Position des Freileitungsmastes, insbesondere relativ zu dem Fahrzeug, Abmessungen des Freileitungsmastes, insbesondere eine Höhe des Freileitungsmastes, ein Abstand des Freileitungsmastes relativ zu einem benachbarten weiteren Freileitungsmast o. dgl. sein. Vorzugsweise ist die Erfassungseinheit dazu vorgesehen, Objektdaten einer Mehrzahl von in der Umgebung des Fahrzeugs angeordneten Freileitungsmasten zu erfassen und dem Rechenmodul über die erste Schnittstelle bereitzustellen. Bevorzugt ist die Erfassungseinheit dazu vorgesehen, Objektdaten weiterer, verschieden von Freileitungsmasten ausgebildeter, Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen und dem Rechenmodul über die erste Schnittstelle bereitzustellen. Die weiteren Objekte können insbesondere als Bäume, Windräder, Kräne, Gebäude oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Objekte ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, die Objektdaten der Freileitungsmasten und der weiteren Objekte auszuwerten, um die Freileitungsmasten als Freileitungsmasten zu identifizieren und von den weiteren Objekten zu unterscheiden. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, unterschiedliche, insbesondere mittels unterschiedlicher Sensoren erfasste, Objektdaten des Freileitungsmasts miteinander zu kombinieren, insbesondere zu fusionieren. Bevorzugt ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, die kombinierten Objektdaten zur Zuordnung des Freileitungsmasts zu einer Mastenklasse auszuwerten. Nach einem Aspekt der Erfindung führt das Rechenmodul Programminstruktionen aus, um die Objektdaten zur Zuordnung des Freileitungsmasts zu einer Mastenklasse auszuwerten. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Programminstruktionen einen Maschinenlernalgorithmus, der trainiert ist, aus den empfangenen Objektdaten die Mastenklasse des Freileitungsmasts zu bestimmen. Der Maschinenlernalgorithmus ist beispielsweise als ein künstliches neuronales Netzwerk ausgebildet.
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Eine Mastenklasse umfasst vorzugsweise Unterklassen, Bautypen und spezifische Typen. Das Rechenmodul ist insbesondere dazu vorgesehen, den Freileitungsmast zumindest einer Unterklasse, bevorzugt zumindest einer Unterklasse und einem Bautypen und besonders bevorzugt zumindest einer Unterklasse, einem Bautypen und einem spezifischen Typen zuzuordnen. Die Unterklasse kann insbesondere als ein Tragmast, als ein Abspannmast, als ein Weitabspannmast, als ein Verdrillmast, als ein Abzweigmast, als ein Abspannportal, als ein Endmast, als ein Transformatormast, als ein Masttrenner o. dgl. ausgebildet sein. Der Bautyp kann insbesondere als ein Portalmast, als ein Deltamast, als ein Einebenenmast, als ein Donaumast, als ein Dreiebenenmast, als ein Tonnenmast, als ein Tannenbaummast, als ein Kompaktmast o. dgl. ausgebildet sein. Der spezifische Typ kann insbesondere als ein Bahnstrommast, als ein Oberleitungsmast, als ein Hybridmast, als ein Telefonmast, als ein Telegrafenmast o. dgl. ausgebildet sein.
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Das Rechenmodul ist vorzugsweise dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von der Klassifizierung des Freileitungsmasts einen Leitungsverlauf zumindest einer dem Freileitungsmast zugeordneten, insbesondere von dem Freileitungsmast getragenen, Stromleitung, insbesondere Hochspannungsleitung, zu ermitteln. Insbesondere ist eine direkte Erfassung von Stromleitungen und deren Leitungsverläufen mittels der Erfassungseinheit aufgrund einer geringen Querschnittsgröße der Stromleitungen schwierig. Insbesondere ist der Leitungsverlauf abhängig von der Mastenklasse des Freileitungsmasts. Beispielsweise ist denkbar, dass ein Tragmast mehr und höher über einem Untergrund verlaufende Hochspannungsleitungen als ein Abspannmast trägt. Vorzugsweise ist das Rechenmodul mittels eines Maschinenlernprozesses zu einer Ermittlung von Leitungsverläufen in Abhängigkeit von Mastenklassen trainiert. Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass in einer Speichereinheit des Rechenmoduls eine Datenbank mit unterschiedlichen Mastenklassen zugeordneten Leitungsverläufen abgelegt ist.
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Bevorzugt ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf ein Steuer- oder Regelsignal für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung zu bestimmen. Insbesondere ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf einen minimalen Sicherheitsabstand des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs von der Stromleitung zu ermitteln. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von dem ermittelten minimalen Sicherheitsabstand ein Steuer- oder Regelsignal für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung zu bestimmen. Abhängig von unterschiedlichen Leitungsverläufen, insbesondere unterschiedlichen Sicherheitsabständen, kann das Steuer- oder Regelsignal unterschiedliche Befehle, beispielsweise entsprechend einer Ausgabe eines Warnsignals, einer Durchführung einer Notbremsung, einer Durchführung einer Kursänderung, einer Neuberechnung einer Navigationsroute, einer Aktualisierung von Kartendaten o. dgl., umfassen. Alternativ oder zusätzlich zu einer Bestimmung des Steuer- oder Regelsignals ist denkbar, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, weitere Aktionen durchzuführen, wie beispielsweise den ermittelten Leitungsverlauf mit einer geplanten Route und/oder einer Fahrzeughöhe abzugleichen, den Leitungsverlauf durch Kommunikation mit weiteren Objekten (V2X-Kommunikation), insbesondere weiteren Verkehrsteilnehmern (V2V-Kommunikation), zu verifizieren o. dgl.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rechenvorrichtung kann vorteilhaft eine zuverlässige Ermittlung von Leitungsverläufen ermöglicht werden. Vorteilhaft kann auf eine unzuverlässige direkte Erkennung von Stromleitungen verzichtet werden. Vorteilhaft können von Stromleitungen ausgehende Gefahren vorausschauend verringert werden. Vorteilhaft kann eine hohe Sicherheit für Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine Verkehrs- und Infrastruktursicherheit erhöht werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, die Objektdaten zur Bestimmung einer Isolatorenkenngröße des Freileitungsmasts auszuwerten, um den Freileitungsmast einer Mastenklasse zuzuordnen. Insbesondere umfasst der Freileitungsmast zumindest einen Isolator, an dem die zumindest eine Stromleitung befestigt ist. Insbesondere können unterschiedliche Freileitungsmasten unterschiedliche Isolatoren und unterschiedliche Isolatorenkenngrößen aufweisen. Die Isolatorenkenngröße kann insbesondere als ein Isolatorentyp, als eine Isolatorengruppe, als eine Anzahl von Isolatoren, als eine Verteilung und/oder Anordnung von Isolatoren an einem Grundkörper des Freileitungsmastes o. dgl. ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, eine Mehrzahl von Isolatorenkenngrößen des Freileitungsmasts zu bestimmen. Insbesondere ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, den Freileitungsmast in Abhängigkeit von der Isolatorenkenngröße einer Mastenklasse zuzuordnen oder die Isolatorenkenngröße bei einer Klassifizierung des Freileitungsmasts zumindest zu berücksichtigen. Vorteilhaft kann eine präzise Klassifizierung von Freileitungsmasten ermöglicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, die Objektdaten zur Bestimmung einer Ausrichtung des Freileitungsmasts auszuwerten. Unter einer „Ausrichtung“ eines Freileitungsmasts soll insbesondere eine Winkelposition des Freileitungsmasts um eine Hochachse des Freileitungsmasts, insbesondere relativ zu dem Fahrzeug, und/oder eine Neigung der Hochachse des Freileitungsmasts relativ zu einer Lotrichtung, insbesondere relativ zu dem Fahrzeug, verstanden werden. Unter einer „Hochachse“ eines Freileitungsmasts soll insbesondere eine sich zumindest quer, bevorzugt senkrecht, zu einem Untergrund, in dem der Freileitungsmast befestigt ist, erstreckende Achse des Freileitungsmasts verstanden werden. Insbesondere ist ein Leitungsverlauf abhängig von der Ausrichtung des Freileitungsmasts. Vorteilhaft können weitere Informationen über Freileitungsmasten ermittelt werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, die Ausrichtung des Freileitungsmasts in Abhängigkeit von Querbalken und/oder Isolatoren des Freileitungsmasts zu ermitteln. Querbalken sind insbesondere Ausleger des Freileitungsmasts, die sich senkrecht zu der Hochachse des Freileitungsmasts erstrecken. Insbesondere ist zumindest ein Teil, bevorzugt ein Großteil, der Isolatoren des Freileitungsmasts an den Querbalken angeordnet. Vorzugsweise weisen Querbalken und/oder Isolatoren unterschiedlich ausgerichteter Freileitungsmasten unterschiedliche Ausrichtungen auf. Beispielsweise zeigen Querbalken zweier Freileitungsmasten mit unterschiedlichen Winkelpositionen um die Hochachsen in unterschiedliche Himmelsrichtungen. Vorteilhaft kann die Ausrichtung von Freileitungsmasten in Abhängigkeit von präzise erfassbaren Objektdaten ermöglicht werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, eine Ausrichtung des Freileitungsmasts bei einer Ermittlung eines Leitungsverlaufs zu berücksichtigen. Insbesondere verläuft eine Stromleitung zumindest abschnittsweise senkrecht zu der Hochachse des Freileitungsmasts und quer zu einer Haupterstreckungsrichtung der Querbalken. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, Ausrichtungen von benachbarten Freileitungsmasten relativ zueinander bei einer Ermittlung des Leitungsverlaufs zu berücksichtigen. Vorteilhaft kann der Leitungsverlauf besonders präzise bestimmt werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf einen minimalen Sicherheitsabstand zu der Leitung zu bestimmen. Unter einem „minimalen Sicherheitsabstand“ zu der Leitung soll insbesondere ein Abstand des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs zu der Leitung verstanden werden, in dem gerade noch keine Gefahr für das Fahrzeug, insbesondere für die Fahrzeuginsassen, von der Leitung ausgeht. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, bei der Bestimmung des minimalen Sicherheitsabstands ein Durchhängen der Leitung zwischen zwei benachbarten Freileitungsmasten zu berücksichtigen. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, bei der Bestimmung des minimalen Sicherheitsabstands einen, insbesondere gesetzlich, vorgeschriebenen Mindestabstand zwischen dem Fahrzeug und einer Stromleitung zu berücksichtigen. Bevorzugt ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, bei der Bestimmung des minimalen Sicherheitsabstands einen Sicherheitspuffer, insbesondere zum Ausgleich von möglichen Fehlkalkulationen und/oder Falschklassifizierungen, einzubeziehen. Vorteilhaft kann eine besonders hohe Verkehrssicherheit ermöglicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von der Mastenklasse des Freileitungsmasts eine ungefähre Stromstärke auf der Leitung zu bestimmen. Insbesondere können von unterschiedlichen Freileitungsmasten getragene Stromleitungen unterschiedliche hohe Stromstärken führen. Vorteilhaft kann eine weitere sicherheitsrelevante Kennzahl ermittelt werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, die bestimmte ungefähre Stromstärke auf der Leitung bei einer Bestimmung des minimalen Sicherheitsabstands zur Leitung zu berücksichtigen. Insbesondere ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von unterschiedlichen Stromstärken auf der Leitung unterschiedliche minimale Sicherheitsabstände zur Leitung zu bestimmen. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, den minimalen Sicherheitsabstand zur Leitung desto größer zu bestimmen je höher die bestimmte ungefähre Stromstärke auf der Leitung ist. Vorteilhaft kann eine besonders hohe Verkehrs- und Infrastruktursicherheit ermöglicht werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf zumindest ein Steuer- oder Regelsignal für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung entsprechend einer Warnung eines Fahrzeuginsassen, insbesondere eines Fahrzeugführers, des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs zu bestimmen. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, der Fahrzeugsteuerungseinrichtung das Steuer- oder Regelsignal über die zweite Schnittstelle bereitzustellen. Insbesondere umfasst das Steuer- oder Regelsignal zumindest einen Befehl für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung, ein Warnsignal für den Fahrzeuginsassen auszugeben. Das Warnsignal kann insbesondere als ein akustisches Warnsignal, wie beispielsweise als ein Signalton, ausgebildet sein. Das Warnsignal kann insbesondere als ein optisches Warnsignal, wie beispielsweise als ein Blinken, als eine Warnmeldung auf einem Bildschirm oder in einem Head-Up-Display, als ein Einblenden des ermittelten Leitungsverlaufs in einer Navigationskarte o. dgl., ausgebildet sein. Das Warnsignal kann insbesondere als ein haptisches Warnsignal, wie beispielsweise als eine Vibration eines Lenkrads, als ein Anziehen eines Sicherheitsgurts o. dgl., ausgebildet sein. Vorteilhaft kann ein Fahrzeuginsasse vorausschauend auf Stromleitungen aufmerksam gemacht werden. Vorteilhaft kann eine rechtzeitige manuelle Einleitung von Gegenmaßnahmen ermöglicht werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Rechenmodul dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf zumindest ein Steuer- oder Regelsignal für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung entsprechend eines automatisierten Fahrmanövers des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs zu bestimmen. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, der Fahrzeugsteuerungseinrichtung das Steuer- oder Regelsignal über die zweite Schnittstelle bereitzustellen. Insbesondere umfasst das Steuer- oder Regelsignal zumindest einen Befehl für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung, das Fahrmanöver durchzuführen. Insbesondere kann das Rechenmodul dazu vorgesehen sein, das Steuer- oder Regelsignal entsprechend eines automatisierten Fahrmanövers alternativ oder zusätzlich zu dem Steuer- oder Regelsignal entsprechend einer Warnung eines Fahrzeuginsassen zu bestimmen. Das Fahrmanöver kann insbesondere als ein Bremsmanöver, als ein Beschleunigungsmanöver, als ein Ausweichmanöver, als eine Routenänderung oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrmanöver ausgebildet sein. Insbesondere soll durch das Fahrmanöver ein Unfall des Fahrzeugs mit der Stromleitung verhindert oder Unfallfolgen zumindest reduziert werden. Vorteilhaft kann eine vorausschauende automatisierte Sicherheitsfunktion bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann eine Sicherheit von Fahrzeuginsassen weiter erhöht werden.
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Ferner wird ein System für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, um Hochspannungsleitungen zu erkennen, vorgeschlagen. Das System umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung. Das System umfasst zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Erfassungseinheit. Die Erfassungseinheit ist dazu vorgesehen, Objektdaten zumindest eines in einer Umgebung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs angeordneten Freileitungsmasts zu erfassen und über die erste Schnittstelle der Rechenvorrichtung bereitzustellen. Vorzugsweise umfasst die Erfassungseinheit zumindest einen Sensor, insbesondere einen Umfelderkennungssensor, zu einer Erfassung der Objektdaten. Der Sensor kann insbesondere als ein Radar-Sensor, als ein Lidar-Sensor, als eine Kamera, als ein Akustik-Sensor, als ein Ultraschall-Sensor oder als ein anderer, einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Sensor ausgebildet sein. Bevorzugt umfasst die Erfassungseinheit eine Mehrzahl von Sensoren. Insbesondere kann die Erfassungseinheit mehrere unterschiedliche Sensoren zu einer Erfassung unterschiedlicher Objektdaten umfassen. Vorteilhaft können der Rechenvorrichtung zuverlässig Objektdaten bereitgestellt werden.
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Weiterhin wird ein automatisiert betreibbares Fahrzeug vorgeschlagen. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug umfasst zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Erfassungseinheit, die dazu vorgesehen ist, Objektdaten zumindest eines in einer Umgebung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs angeordneten Freileitungsmasts zu erfassen. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug umfasst zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Fahrzeugsteuerungseinrichtung. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug umfasst zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Rechenvorrichtung, um Hochspannungsleitungen zu erkennen. Die Rechenvorrichtung weist zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, erste Schnittstelle zu einem Empfang von Objektdaten zumindest eines in einer Umgebung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs angeordneten Freileitungsmasts von der Erfassungseinheit auf. Die Rechenvorrichtung weist zumindest ein, insbesondere das vorgenannte, Rechenmodul auf, das dazu vorgesehen ist, die Objektdaten zur Zuordnung des Freileitungsmasts zu einer Mastenklasse auszuwerten, um in Abhängigkeit von der Klassifizierung einen Leitungsverlauf zu ermitteln, und in Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf zumindest ein Steuer- oder Regelsignal für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung zu bestimmen. Die Rechenvorrichtung weist zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, zweite Schnittstelle auf, um der Fahrzeugsteuerungseinrichtung das Steuer- oder Regelsignal bereitzustellen. Es kann ein automatisiert betreibbares Fahrzeug mit einer vorteilhaft hohen Sicherheit für Fahrzeuginsassen bereitgestellt werden.
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Zudem wird ein computerimplementiertes Verfahren, um Hochspannungsleitungen zu erkennen, vorgeschlagen. Empfangene Objektdaten zumindest eines in einer Umgebung eines automatisiert betreibbaren Fahrzeugs angeordneten Freileitungsmasts werden zur Zuordnung des Freileitungsmasts zu einer Mastenklasse ausgewertet, um in Abhängigkeit von der Klassifizierung einen Leitungsverlauf zu ermitteln. In Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf wird zumindest ein Steuer- oder Regelsignal für eine, insbesondere für die vorgenannte, Fahrzeugsteuerungseinrichtung bestimmt. Der Fahrzeugsteuerungseinrichtung wird das Steuer- oder Regelsignal bereitgestellt. Vorteilhaft kann ein insassensicheres und infrastruktursicheres Verfahren zum Erkennen einer Gefährdung für ein Fahrzeug durch Stromleitungen bereitgestellt werden.
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Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt, um Hochspannungsleitungen zu erkennen, vorgeschlagen. Das Computerprogrammprodukt umfasst Ausführungsbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung diese veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Vorteilhaft kann ein Computerprogrammprodukt zu einer effizienten Leitungserkennung bereitgestellt werden.
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Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes automatisiert betreibbares Fahrzeug in einer Umgebung in einer schematischen Darstellung,
- 2 das erfindungsgemäße automatisiert betreibbare Fahrzeug aus 1 in einer schematischen Darstellung,
- 3 eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 4 einen Freileitungsmast in einer schematischen Darstellung und
- 5 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahrens in einer schematischen Darstellung.
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1 zeigt ein automatisiert betreibbares Fahrzeug 2 in einer schematischen Darstellung. Das Fahrzeug 2 ist in einer Umgebung des Fahrzeugs 2 dargestellt. Das Fahrzeug 2 ist beispielhaft als ein Landfahrzeug, insbesondere als ein PKW, ausgebildet. Entlang eines Fahrwegs 17 des Fahrzeugs 2 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft zwei Freileitungsmasten 5, 6 angeordnet. Die Freileitungsmasten 5, 6 sind auf unterschiedlichen Seiten des Fahrwegs 17 angeordnet. Ein erster Freileitungsmast 5 ist beispielhaft als ein Tragmast ausgebildet. Ein zweiter Freileitungsmast 6 ist beispielhaft als ein Endmast ausgebildet. Zwischen den Freileitungsmasten 5, 6 verlaufen drei Leitungen 14, die als Hochspannungsleitungen 3 ausgebildet sind. Die Leitungen 14 erstrecken sich über den Fahrweg 17. Aufgrund der an den Leitungen 14 anliegenden Hochspannung stellt diese eine Gefahr für das Fahrzeug 2, insbesondere Fahrzeuginsassen, dar. Insbesondere könnten die Fahrzeuginsassen infolge eines Unfalls des Fahrzeugs 2 mit den Leitungen 14 einen Stromschlag o. dgl. erleiden. Zudem könnte durch einen Unfall des Fahrzeugs 2 mit den Leitungen 14 das Fahrzeug 2 und/oder die Leitungen 14 beschädigt werden. Durch eine Beschädigung der Leitungen 14 könnten weitere Schäden entstehen, wie beispielsweise Überspannungen an elektrischen Geräten, die über die Leitungen 14 mit Strom versorgt werden. Hinsichtlich einer Verkehrs- und Infrastruktursicherheit ist es daher wichtig, die Leitungen 14 zu erkennen.
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Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2 umfasst zumindest eine Erfassungseinheit 16, die dazu vorgesehen ist, Objektdaten der Freileitungsmasten 5, 6 zu erfassen (vgl. 2). Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2 umfasst zumindest eine Rechenvorrichtung 1, um Hochspannungsleitungen 3 zu erkennen (vgl. 2). Die Rechenvorrichtung 1 und die Erfassungseinheit 16 bilden ein System 15 für das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2.
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2 zeigt das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2 aus 1 in einer schematischen Darstellung, insbesondere isoliert von der in der 1 gezeigten Umgebung. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2 umfasst zumindest eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung 8. Die Rechenvorrichtung 1 weist zumindest eine erste Schnittstelle 4 zu einem Empfang von Objektdaten der in der Umgebung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs 2 angeordneten Freileitungsmasten 5, 6 von der Erfassungseinheit 16 auf. Die Rechenvorrichtung 1 weist zumindest ein Rechenmodul 7 auf, das dazu vorgesehen ist, die Objektdaten zur Zuordnung der Freileitungsmasten 5, 6 zu einer Mastenklasse auszuwerten, um in Abhängigkeit von der Klassifizierung einen Leitungsverlauf zu ermitteln, und in Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf zumindest ein Steuer- oder Regelsignal für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 8 zu bestimmen. Die Rechenvorrichtung 1 weist zumindest eine zweite Schnittstelle auf, um der Fahrzeugsteuerungseinrichtung 8 das Steuer- oder Regelsignal bereitzustellen.
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Die Erfassungseinheit 16 umfasst mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft drei, unterschiedliche Sensoren 18, 19, 20, insbesondere Umfelderkennungssensoren. Die Sensoren 18, 19, 20 sind zur Erfassung von unterschiedlichen Objektdaten der Freileitungsmasten 5, 6 vorgesehen. Beispielhaft ist ein erster Sensor 18 als ein Lidar-Sensor, ein zweiter Sensor 19 als ein Radar-Sensor und ein dritter Sensor 20 als eine Kamera ausgebildet. Die Erfassungseinheit 16 könnte alternativ oder zusätzlich aber auch einen Akustik-Sensor, einen Ultraschall-Sensor oder einen anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Sensor umfassen.
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Das Rechenmodul 7 ist dazu vorgesehen, unterschiedliche, insbesondere die mittels der unterschiedlichen Sensoren 18, 19, 20 erfassten, Objektdaten der Freileitungsmasten 5, 6 miteinander zu kombinieren, insbesondere zu fusionieren. Das Rechenmodul 7 ist dazu vorgesehen, die kombinierten Objektdaten zur Zuordnung der Freileitungsmasten 5, 6 zu einer Mastenklasse auszuwerten. Das Rechenmodul 7 führt Programminstruktionen aus, um die Objektdaten zur Zuordnung der Freileitungsmasten 5, 6 zu einer Mastenklasse auszuwerten. Die Programminstruktionen umfassen einen Maschinenlernalgorithmus, der trainiert ist, aus den empfangenen Objektdaten die Mastenklasse der Freileitungsmasten 5, 6 zu bestimmen. Der Maschinenlernalgorithmus und/oder ein weiterer Maschinenlernalgorithmus der Programminstruktionen sind/ist trainiert, in Abhängigkeit von der Mastenklasse einen Leitungsverlauf zu ermitteln. Der Maschinenlernalgorithmus ist beispielsweise als ein künstliches neuronales Netzwerk ausgebildet.
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3 zeigt die Rechenvorrichtung 1 in einer schematischen Darstellung. Die Rechenvorrichtung 1 umfasst das Rechenmodul 7, die erste Schnittstelle 4 und die zweite Schnittstelle 9.
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4 zeigt den ersten Freileitungsmast 5 in einer schematischen Darstellung. Das Rechenmodul 7 ist dazu vorgesehen, die Objektdaten zur Bestimmung einer Ausrichtung der Freileitungsmasten 5, 6 auszuwerten. Das Rechenmodul 7 ist dazu vorgesehen, die Ausrichtung der Freileitungsmasten 5, 6 in Abhängigkeit von Querbalken 10, 11 und/oder Isolatoren 12, 13 der Freileitungsmasten 5, 6 zu ermitteln. Das Rechenmodul 7 ist dazu vorgesehen, eine Ausrichtung der Freileitungsmasten 5, 6 bei einer Ermittlung eines Leitungsverlaufs zu berücksichtigen.
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In der 4 ist die Ausrichtung des ersten Freileitungsmasts 5 gut zu erkennen. Beispielhaft ist eine Hochachse 21 des ersten Freileitungsmasts 5 relativ zu einer Lotrichtung 22 geneigt. Eine Winkelposition des ersten Freileitungsmasts 5 um die Hochachse 21 des ersten Freileitungsmasts 5 ist anhand der Ausrichtung des Querbalkens 10 des ersten Freileitungsmasts 5 zu erkennen.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines computerimplementierten Verfahrens, um Hochspannungsleitungen 3 zu erkennen, in einer schematischen Darstellung. In einem ersten Verfahrensschritt 23 werden Objektdaten der in der Umgebung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs 2 angeordneten Freileitungsmasten 5, 6 empfangen. In einem zweiten Verfahrensschritt 24 werden die empfangenen Objektdaten zur Zuordnung der Freileitungsmasten 5, 6 zu einer Mastenklasse ausgewertet. In einem dritten Verfahrensschritt 25 wird in Abhängigkeit von der Klassifizierung ein Leitungsverlauf ermittelt. In einem vierten Verfahrensschritt 26 wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Leitungsverlauf zumindest ein Steuer- oder Regelsignal für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 8 bestimmt. In einem fünften Verfahrensschritt 27 wird der Fahrzeugsteuerungseinrichtung 8 das Steuer- oder Regelsignal bereitgestellt.
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Ein Computerprogrammprodukt, um Hochspannungsleitungen 3 zu erkennen, umfasst Ausführungsbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch die Rechenvorrichtung 1 diese veranlassen, das Verfahren auszuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rechenvorrichtung
- 2
- automatisiert betreibbares Fahrzeug
- 3
- Hochspannungsleitung
- 4
- erste Schnittstelle
- 5
- erster Freileitungsmast
- 6
- zweiter Freileitungsmast
- 7
- Rechenmodul
- 8
- Fahrzeugsteuerungseinrichtung
- 9
- zweite Schnittstelle
- 10
- Querbalken
- 11
- Querbalken
- 12
- Isolator
- 13
- Isolator
- 14
- Leitung
- 15
- System
- 16
- Erfassungseinheit
- 17
- Fahrweg
- 18
- erster Sensor
- 19
- zweiter Sensor
- 20
- dritter Sensor
- 21
- Hochachse
- 22
- Lotrichtung
- 23
- erster Verfahrensschritt
- 24
- zweiter Verfahrensschritt
- 25
- dritter Verfahrensschritt
- 26
- vierter Verfahrensschritt
- 27
- fünfter Verfahrensschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007014878 A1 [0002]
- EP 3549441 A1 [0002]