DE102020214546A1 - Landmarkenvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Landmarkenvorrichtung, insbesondere zur Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten, vorgeschlagen, umfassend zumindest eine optische Markereinheit (2; 2a) zur, insbesondere passiven, Informationsübermittlung an ein Fahrzeug (3), wobei die optische Markereinheit (2; 2a) zumindest eine Lidarinformationseinheit (4; 4a) aufweist, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem Einstrahlwinkel (5) eines Laserstrahls (6) eine intensitätsvariable Strahlung zu einer Übermittlung von codierten Informationen abzugeben

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Landmarkenvorrichtung, insbesondere zur Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Informationsübermittlung an ein Fahrzeug, auf eine Rechenvorrichtung für ein Fahrzeug und auf ein entsprechendes Fahrzeug. Zudem bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verkehrssystem mit einer entsprechenden Landmarkenvorrichtung und einem entsprechenden Fahrzeug.
  • Funktionale Landmarkenvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die deutsche Patentanmeldung DE 10 2017 212 615 A1 ein Referenzobjekt, anhand von dem eine Kurvenbahnführung eines Fahrzeugs realisierbar ist. Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2011 119 762 A1 zeigt Landmarken, die anhand von Mustern erkennbar sind.
  • Es wird eine Landmarkenvorrichtung, insbesondere zur Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten, vorgeschlagen. Die Landmarkenvorrichtung umfasst zumindest eine optische Markereinheit zur, insbesondere passiven, Informationsübermittlung an ein Fahrzeug. Die optische Markereinheit weist zumindest eine Lidarinformationseinheit auf, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem Einstrahlwinkel eines Laserstrahls eine intensitätsvariable Strahlung zu einer Übermittlung von codierten Informationen abzugeben.
  • Die Landmarkenvorrichtung ist vorzugsweise als eine, insbesondere künstliche, Landmarke ausgebildet und/oder an einer Landmarke, wie beispielsweise einem Leitpfosten, einer Straßenlaterne, einer Ampelanlage, einer Leitplanke, einem Verkehrsschild, einem Baum o. dgl., befestigbar. Bevorzugt ist die Landmarkenvorrichtung zu einer, insbesondere ortsfesten, Anordnung in der Nähe einer Straße, insbesondere an einem Straßenrand, für eine Informationsübermittlung an ein auf der Straße fahrendes Fahrzeug vorgesehen. Insbesondere ist die Landmarkenvorrichtung zu einer Anordnung innerhalb eines Erfassungsbereichs einer Umfelderfassungseinheit, insbesondere eines Lidars und/oder einer Kamera, des auf der Straße fahrenden Fahrzeugs vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Landmarkenvorrichtung für eine Informationsübermittlung an ein Wasserfahrzeug zu einer Anordnung auf einem Gewässer, beispielsweise an einer Boje, und/oder für eine Informationsübermittlung an ein Luftfahrzeug zu einer Anordnung in einem Luftraum, beispielsweise an einem Mast, vorgesehen ist. 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.
  • Die optische Markereinheit ist vorzugsweise statisch, insbesondere eigenstrahlungsfrei, ausgebildet. Insbesondere ist die optische Markereinheit verschieden von einem Bildschirm, einem Radiowellensender, einem Leuchtelement o. dgl. ausgebildet. Vorzugsweise ist die Landmarkenvorrichtung als eine optische Landmarkenvorrichtung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Landmarkenvorrichtung frei von einer Energiequelle ausgebildet. Die optische Markereinheit ist insbesondere zur Übermittlung von Informationen an das Fahrzeug vorgesehen, die als Positions- und/oder Orientierungsinformationen, als Verkehrsinformationen, als Warnhinweise oder als andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Informationen ausgebildet sein können. Vorzugsweise können mittels der übermittelten Informationen Sensordaten von Sensoren des Fahrzeugs, wie beispielsweise einem Odometriesensor, einem Navigationssensor, insbesondere einem GPS-Sensor, einem Lidar, einer Kamera, einem Radar, einem Ultraschall-Sensor o. dgl., verifiziert und/oder validiert werden. insbesondere können/kann mittels der übermittelten Informationen eine Eigenlokalisierung und/oder eine Eigenbewegungsabschätzung des Fahrzeugs verifiziert und/oder validiert werden.
  • Die Lidarinformationseinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, den Laserstrahl zu einer Übermittlung von den codierten Informationen zu reflektieren. Der Laserstrahl wird insbesondere von dem Fahrzeug, insbesondere von einem Lidar des Fahrzeugs, ausgestrahlt. Insbesondere ändert sich der Einstrahlwinkel des Laserstrahls auf die Landmarkenvorrichtung, insbesondere auf die Lidarinformationseinheit, in Abhängigkeit von einer Positions- und/oder Ausrichtungsänderung des Fahrzeugs relativ zu der Landmarkenvorrichtung, insbesondere bei einer Vorbeifahrt des Fahrzeugs an der Landmarkenvorrichtung. Vorzugsweise wird die von der Laserinformationseinheit abgegebene Strahlung, insbesondere der Laserstrahl, zu einem Informationsempfang von dem Fahrzeug, insbesondere von dem Lidar des Fahrzeugs, erfasst. Die Lidarinformationseinheit ist bevorzugt zumindest teilweise als eine optisch funktionale Struktur ausgebildet, die zu einer Einstrahlwinkel-abhängigen Reflexion des Laserstrahls vorgesehen ist. Die optisch funktionale Struktur kann insbesondere eine prismatische Anordnung, eine optische Gitterstruktur, eine Polarisationsanordnung oder eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende optisch funktionale Struktur sein. Die Lidarinformationseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von unterschiedlichen Einstrahlwinkeln, insbesondere unterschiedlichen Einstrahlwinkelbereichen, des Laserstrahls Strahlung unterschiedlicher Intensitäten abzugeben, insbesondere zu reflektieren.
  • Vorzugsweise ist die von der Lidarinformationseinheit abgegebene Strahlung über ihre Intensität codiert. Vorzugsweise ist die abgegebene Strahlung alternierend codiert. Bevorzugt ist die Strahlung 2-bit diskretisiert, was insbesondere einer Auflösung von vier Intensitätsgraden entspricht. Insbesondere entspricht jeder Intensitätssprung von einer Strahlungsintensität zu einer anderen Strahlungsintensität einem Wechsel eines logischen Bits, beispielsweise von 0 zu 1 oder von 1 zu 0. Vorzugsweise kann das Fahrzeug, insbesondere eine Rechenvorrichtung des Fahrzeugs, die intensitätscodierte Strahlung decodieren, um die Informationen zu erhalten.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Landmarkenvorrichtung können vorteilhaft Informationen an ein Fahrzeug übermittelt werden. Vorteilhaft können die Informationen mittels eines Lidars ausgelesen werden. Vorteilhaft kann eine redundante Informationsübermittlung ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine Landmarkenvorrichtung bereitgestellt werden, die eine hohe Verkehrssicherheit ermöglicht.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Lidarinformationseinheit zumindest ein refraktiv-mikrostrukturiertes Reflexionselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem Einstrahlwinkel des Laserstrahls den Laserstrahl intensitätsvariabel zu reflektieren. Vorzugsweise ist das Reflexionselement als eine mikrostrukturierte refraktive Folie, insbesondere aus Polycarbonat, ausgebildet. Das Reflexionselement weist bevorzugt eine sägezahnartige Struktur, insbesondere Mikrostrukturierung, auf. Das Reflexionselement ist insbesondere dazu vorgesehen, Strahlung aus einem infraroten Spektralbereich, bevorzugt aus einem nahinfraroten Spektralbereich, zu reflektieren. Unter einem „infraroten Spektralbereich“ soll insbesondere ein Bereich eines elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen zwischen 780 nm und 1 mm verstanden werden. Unter einem „nahinfraroten Spektralbereich“ soll insbesondere ein Bereich eines elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen zwischen 780 nm und 3 µm verstanden werden. Das Reflexionselement ist insbesondere an einem Trägerrahmen der Landmarkenvorrichtung angeordnet. Vorzugsweise weist die Lidarinformationseinheit eine Mehrzahl von Reflexionselementen auf, die, insbesondere entlang einer Längsachse der Landmarkenvorrichtung, hintereinander angeordnet sind. Vorteilhaft kann eine effiziente intensitätsvariable Strahlungsabgabe ermöglicht werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass das Reflexionselement als eine prismatische Anordnung zur Reflexion des Laserstrahls durch zumindest zwei Totalreflexionen ausgebildet ist. Das Reflexionselement ist vorzugsweise als ein Reflexionsprisma, insbesondere als ein Umlenkprisma, ausgebildet. Das Reflexionselement weist insbesondere einen oberen Flankenwinkel gegenüber einer Flächennormalen des Reflexionselements, beispielsweise von 48°, und einen unteren Flankenwinkel gegenüber der Flächennormalen, beispielsweise von 6°, auf. Vorzugsweise tritt der Laserstrahl an einer oberen Flanke des Reflexionselements, insbesondere eines ersten Zahns der sägezahnartigen Struktur, in das Reflexionselement ein. Vorzugsweise erfolgt eine in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls erste Totalreflexion an einer rückwärtigen, insbesondere senkrecht zu der Flächennormalen verlaufenden, Grenzfläche des Reflexionselements. Vorzugsweise erfolgt eine in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls zweite Totalreflexion an einer unteren Flanke des Reflexionselements, insbesondere eines zweiten Zahns der sägezahnartigen Struktur. Vorzugsweise tritt der reflektierte Laserstrahl an einer weiteren oberen Flanke des Reflexionselements, insbesondere des zweiten Zahns, aus dem Reflexionselement aus. Das Reflexionselement ist insbesondere dazu vorgesehen, den Laserstrahl parallel zu einer Einstrahlrichtung des Laserstrahls zurückzureflektieren.
  • Bevorzugt weist das Reflexionselement eine einstrahlwinkelabhängige hemisphärische Transmission von Strahlung, insbesondere im nahinfraroten Spektralbereich, auf. Insbesondere ist eine Strahlungsintensität des reflektierten Laserstrahls abhängig von der hemisphärischen Transmission des Reflexionselements beim Einstrahlwinkel des Laserstrahls. Vorzugsweise weist das Reflexionselement in seiner hemisphärischen Transmission mehrere, insbesondere zumindest vier, Einstrahlwinkelbereiche auf, über die eine Strahlungsintensität des reflektierten Laserstrahls zumindest im Wesentlichen konstant ist. Unter einer „im Wesentlichen konstanten“ Strahlungsintensität in einem Einstrahlwinkelbereich soll insbesondere eine Strahlungsintensität verstanden werden, die in dem Einstrahlwinkelbereich eine maximale Abweichung von einer mittleren Strahlungsintensität von höchstens 15 %, bevorzugt von höchstens 10 % und ganz besonders bevorzugt von höchstens 5 % aufweist. Vorteilhaft kann eine einstrahlwinkelabhängige und intensitätsvariable Reflexion des Laserstrahls ermöglicht werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die optische Markereinheit zumindest eine Kamerainformationseinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, einer Kamera und/oder einem Lidar über eine optische, insbesondere helligkeitsbasierte, Codierung Informationen zu übermitteln. Bevorzugt ist die optische Codierung helligkeitsbasiert ausgebildet. Insbesondere weist die Kamerainformationseinheit, insbesondere in einem sichtbaren Spektralbereich, unterschiedlich hell reflektierende Flächen auf, die insbesondere unterschiedliche logische Bits darstellen können. Unter einem „sichtbaren Spektralbereich“ soll insbesondere ein Bereich eines elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen zwischen 380 nm und 780 nm verstanden werden. Die Flächen können insbesondere von der Kamera und/oder dem Lidar erfasst und unterschieden werden. Vorzugsweise bildet die Kamerainformationseinheit ein barcodeartiges Muster. Alternativ oder zusätzlich zu einer helligkeitsbasierten Codierung ist vorstellbar, dass die Kamerainformationseinheit dazu vorgesehen ist, die Informationen über eine farbbasierte, eine formbasierte, eine zahlenbasierte oder über eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Codierung zu übermitteln.
  • Vorzugsweise ist die Kamerainformationseinheit dazu vorgesehen, die gleichen Informationen zu übermitteln wie die Lidarinformationseinheit. Insbesondere können die von der Lidarinformationseinheit übermittelten Informationen mit den von der Kamerainformationseinheit übermittelten Informationen abgeglichen werden, um die Sensordaten des Lidars zu verifizieren und/oder zu validieren. Vorteilhaft kann eine redundante Informationsübermittlung ermöglicht werden.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Kamerainformationseinheit zumindest ein Informationselement, das zumindest einem, insbesondere dem vorgenannten, Reflexionselement zugeordnet ist, und zumindest ein weiteres, verschieden von dem Informationselement ausgebildetes Informationselement umfasst, das zumindest einem weiteren, verschieden von dem Reflexionselement ausgebildeten Reflexionselement zugeordnet ist. Die Informationselemente können insbesondere als die unterschiedlich hell reflektierenden Flächen ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Informationselement als eine weiße Fläche und das weitere Informationselement als eine schwarze Fläche ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Kamerainformationseinheit eine Mehrzahl von Informationselementen und weiteren Informationselementen und weist die Lidarinformationseinheit eine Mehrzahl von Reflexionselementen und weiteren Reflexionselementen auf. Insbesondere weist die Kamerainformationseinheit zumindest zwei unterschiedliche Arten von Informationselementen und weist die Lidarinformationseinheit zumindest zwei unterschiedliche Arten von Reflexionselementen auf. Die Kamerainformationseinheit kann insbesondere aber auch mehr als zwei unterschiedliche Arten von Informationselementen aufweisen, beispielsweise mehrere Flächen unterschiedlicher Grautöne. Die Lidarinformationseinheit kann insbesondere auch mehr als zwei unterschiedliche Arten von Reflexionselementen aufweisen. Vorzugsweise sind jeweils ein Informationselement und jeweils ein Reflexionselement entlang der Flächennormalen des Reflexionselements und/oder entlang einer Einstrahlrichtung des Laserstrahls hintereinander angeordnet.
  • Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Paaren von Informationselementen und Reflexionselementen entlang der Längsachse der Landmarkenvorrichtung hintereinander angeordnet. Die Längsachse der Landmarkenvorrichtung verläuft insbesondere quer, bevorzugt senkrecht, zu einem Untergrund, insbesondere einer Fahrbahn, auf dem/der sich das Fahrzeug fortbewegt. Insbesondere verläuft die Längsachse der Landmarkenvorrichtung senkrecht zu der Flächennormalen des Reflexionselements. Vorzugsweise bildet eine Gesamtheit der Paare von Reflexionselementen und Informationselementen eine Matrix mit einem definierten Rastermaß. Insbesondere sind die Paare von Reflexionselementen und Informationselementen entlang der Längsachse der Landmarkenvorrichtung äquidistant zueinander angeordnet. Bevorzugt umfasst die optische Markereinheit zumindest eine, insbesondere metallische und/oder farbige, Referenzlinie, die einen Startpunkt der von der Kamerainformationseinheit und/oder der Lidarinformationseinheit gebildeten Matrix, insbesondere entlang der Längsachse der Landmarkenvorrichtung, bildet. Insbesondere kann die optische Markereinheit zumindest eine weitere Referenzlinie aufweisen, die einen Endpunkt der Matrix bildet. Vorzugsweise sind/ist die Referenzlinie und/oder die weitere Referenzlinie von der Kamera und/oder dem Lidar des Fahrzeugs erfassbar. Vorteilhaft kann eine präzise Informationsübermittlung ermöglicht werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das weitere Reflexionselement als ein Retroreflektor, insbesondere als ein Retroprisma, ausgebildet ist. Das weitere Reflexionselement ist insbesondere als ein 90°-Retroprisma oder Tripelprisma ausgebildet. Vorzugsweise ist das weitere Reflexionselement dazu vorgesehen, unabhängig von dem Einstrahlwinkel des Laserstrahls Strahlung zumindest im Wesentlichen gleicher Intensität abzugeben, insbesondere den Laserstrahl unabhängig von dem Einstrahlwinkel mit zumindest im Wesentlichen gleicher Intensität zu reflektieren. Insbesondere liefert das weitere Reflexionselement unabhängig von dem Einstrahlwinkel des Laserstrahls immer das gleiche logische Bit. Vorteilhaft kann eine strukturierte Informationsübermittlung ermöglicht werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Lidarinformationseinheit und die Kamerainformationseinheit durch einen Luftspalt voneinander beabstandet sind. Insbesondere sind einander zugeordnete Reflexionselemente und Informationselemente durch den Luftspalt voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist der Luftspalt entlang der Flächennormalen des Reflexionselements und/oder der Einstrahlrichtung des Laserstrahls zwischen der Lidarinformationseinheit, insbesondere den Reflexionselementen, und der Kamerainformationseinheit, insbesondere den Informationselementen, angeordnet. Die Lidarinformationseinheit, insbesondere die Reflexionselemente, ist/sind vorzugsweise auf einer der Kamerainformationseinheit, insbesondere den Informationselementen, abgewandten Seite einem Umfeld der Landmarkenvorrichtung zugewandt. Die Kamerainformationseinheit, insbesondere die Informationselemente, ist/sind auf einer der Lidarinformationseinheit, insbesondere den Reflexionselementen, abgewandten Seite vorzugsweise durch den Tragerahmen der Landmarkenvorrichtung begrenzt.
  • Insbesondere ist/sind die Lidarinformationseinheit, insbesondere die Reflexionselemente, entlang der Einstrahlrichtung des Laserstrahls vor dem Luftspalt und der Kamerainformationseinheit, insbesondere den Informationselementen, angeordnet. Insbesondere ist der Luftspalt entlang der Einstrahlrichtung des Laserstrahls nach der Lidarinformationseinheit, insbesondere den Reflexionselementen, und vor der Kamerainformationseinheit, insbesondere den Informationselementen, angeordnet. Vorzugsweise ist/sind die Lidarinformationseinheit, insbesondere die Reflexionselemente, zumindest im sichtbaren Spektralbereich transparent ausgebildet. Der Luftspalt ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Kamerainformationseinheit, insbesondere die Informationselemente, von der Lidarinformationseinheit, insbesondere von den Reflexionselementen, optisch zu entkoppeln. Insbesondere ist der Luftspalt dazu vorgesehen, Reflexionseigenschaften der Reflexionselemente störungsfrei von Einflüssen der Informationselemente zu halten. Vorteilhaft kann eine präzise redundante Informationsübermittlung ermöglicht werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Landmarkenvorrichtung zumindest eine Geschwindigkeitsermittlungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer von der Lidarinformationseinheit transmittierten Strahlung eine Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Vorzugsweise weist die Landmarkenvorrichtung die Geschwindigkeitsermittlungseinheit alternativ oder zusätzlich zu der Kamerainformationseinheit auf. Insbesondere ist die Geschwindigkeitsermittlungseinheit dazu vorgesehen, mit der Lidarinformationseinheit zusammenzuwirken. Vorzugsweise ist die Geschwindigkeitsermittlungseinheit zumindest einem Reflexionselement der Lidarinformationseinheit zugeordnet. Vorzugsweise weist die Geschwindigkeitsermittlungseinheit zumindest ein Strahlungserfassungselement, wie beispielsweise einen Fototransistor, zu einer Erfassung der von der Lidarinformationseinheit transmittierten Strahlung auf. Die von der Lidarinformationseinheit, insbesondere von dem Reflexionselement, transmittierte Strahlung kann insbesondere als Laserstrahlung des Lidars des Fahrzeugs und/oder als Licht von Scheinwerfern des Fahrzeugs ausgebildet sein. Insbesondere ist die Lidarinformationseinheit, insbesondere das Reflexionselement, dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einem Einstrahlwinkel von Strahlung aus einem sichtbaren und einem infraroten Spektralbereich die Strahlung intensitätsvariabel zu transmittieren.
  • Insbesondere weist die Geschwindigkeitsermittlungseinheit zumindest ein Optikelement, bevorzugt eine Mehrzahl von Optikelementen, auf, das/die dazu vorgesehen ist/sind, die transmittierte Strahlung auf das Strahlungserfassungselement zu lenken. Das Optikelement kann insbesondere als eine reflektierende Fläche, beispielsweise ein Spiegel, als eine Linse, beispielsweise eine Positivlinse, oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Optikelement ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst die Geschwindigkeitsermittlungseinheit zumindest eine Recheneinheit, wie beispielsweise einen Logikanalysator, die/der dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von der von dem Strahlungserfassungselement erfassten Strahlung die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Insbesondere ist das Strahlungserfassungselement dazu vorgesehen, der Recheneinheit Signale über eine Erfassung von Strahlung bereitzustellen. Die Landmarkenvorrichtung weist vorzugsweise zumindest eine Energieversorgungseinheit auf, die dazu vorgesehen ist, Komponenten der Geschwindigkeitsermittlungseinheit und/oder eine Geschwindigkeitswarneinheit der Landmarkenvorrichtung mit, insbesondere elektrischer, Energie zu versorgen. Insbesondere ist die Energieversorgungseinheit dazu vorgesehen, die Geschwindigkeitsermittlungseinheit und/oder die Geschwindigkeitswarneinheit autark mit Energie zu versorgen. Bevorzugt ist die Energieversorgungseinheit als eine Solarzelle ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist/sind die Geschwindigkeitsermittlungseinheit, insbesondere die Optikelemente und das Strahlungserfassungselement, entlang der Flächennormalen des Reflexionselements und/oder entlang einer Einstrahlrichtung der Strahlung hinter dem Reflexionselement angeordnet. Das Reflexionselement ist insbesondere dazu vorgesehen, in manchen Einstrahlwinkelbereichen der Strahlung die Strahlung vollständig oder zumindest zu einem Großteil zu transmittieren. Unter einem „Großteil“ der Strahlung soll insbesondere ein Anteil an einer gesamten eingestrahlten Strahlungsenergie von über 50 %, bevorzugt von zumindest 70 % und besonders bevorzugt von zumindest 90 % verstanden werden. Das Reflexionselement ist insbesondere dazu vorgesehen, in manchen weiteren Einstrahlwinkelbereichen der Strahlung die Strahlung vollständig oder zumindest zu einem Großteil nicht zu transmittieren, insbesondere zu reflektieren.
  • Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer Zeitdauer, während der das Strahlungserfassungselement Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Strahlungsintensität erfasst, und einem bekannten Einstrahlwinkelbereich während dieser Zeitdauer die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Bevorzugt ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs während einer Mehrzahl von unterschiedlichen Zeitdauern, während denen das Strahlungserfassungselement Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Strahlungsintensität erfasst, zu ermitteln, insbesondere während einer Anzahl von Zeitdauern entsprechend einer Anzahl von Einstrahlwinkelbereichen in der hemisphärischen Transmission des Reflexionselements, über die eine Strahlungsintensität der transmittierten Strahlung zumindest im Wesentlichen konstant ist. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von unterschiedlichen ermittelten Fortbewegungsgeschwindigkeiten während der unterschiedlichen Zeitdauern auf eine nichtlineare Fahrt, insbesondere auf eine Kurvenfahrt, des Fahrzeugs zu schließen. Vorteilhaft kann eine Information über die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs präzise ermittelt werden.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Landmarkenvorrichtung zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Geschwindigkeitswarneinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer ermittelten überhöhten Fortbewegungsgeschwindigkeit zumindest ein, insbesondere optisches, Warnsignal auszugeben. Vorzugsweise ist in einer Speichereinheit der Recheneinheit eine erlaubte Höchstgeschwindigkeit auf einem Streckenabschnitt, in dem die Landmarkenvorrichtung angeordnet ist, hinterlegt. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, die ermittelte Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit der hinterlegten Höchstgeschwindigkeit zu vergleichen. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer ermittelten höheren Fortbewegungsgeschwindigkeit als der Höchstgeschwindigkeit und/oder in Abhängigkeit von einer ermittelten nichtlinearen Fahrt des Fahrzeugs zumindest ein Steuer- oder Regelsignal entsprechend einer Ausgabe eines Warnsignals für die Geschwindigkeitswarneinheit zu bestimmen. Insbesondere entspricht eine überhöhte Fortbewegungsgeschwindigkeit einer Fortbewegungsgeschwindigkeit, die höher als die hinterlegte Höchstgeschwindigkeit ist.
  • Vorzugsweise umfasst die Geschwindigkeitswarneinheit zumindest ein optisches Warnelement, wie beispielsweise eine, insbesondere rote, Leuchtdiode (LED), das dazu vorgesehen ist, ein optisches Warnsignal, wie beispielsweise ein Leuchten, ein Blinken o. dgl., auszugeben. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Geschwindigkeitswarneinheit zumindest ein akustisches Warnelement, beispielsweise einen Lautsprecher, umfasst, das dazu vorgesehen ist, ein akustisches Warnsignal, wie beispielsweise einen Warnton, eine Ansage o. dgl., auszugeben. Vorteilhaft kann ein Warnhinweis entsprechend einer Geschwindigkeitsübertretung an das Fahrzeug übermittelt werden.
  • Des Weiteren wird ein Verfahren zur Informationsübermittlung an ein Fahrzeug, insbesondere zur Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten, mittels einer erfindungsgemäßen Landmarkenvorrichtung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:
    • - Bestrahlen der Landmarkenvorrichtung mit einem Laserstrahl mit verschiedenen Einstrahlwinkeln, insbesondere an verschiedenen Trajektorienpositionen des Fahrzeugs relativ zu der Landmarkenvorrichtung,
    • - Empfangen von Strahlung verschiedener Intensitäten in Abhängigkeit von den verschiedenen Einstrahlwinkeln von der Landmarkenvorrichtung, und
    • - Ermitteln von Informationen aus der intensitätscodierten Strahlung.
  • Vorzugsweise wird die Landmarkenvorrichtung, insbesondere die optische Markereinheit, während einer Annäherung des Fahrzeugs an die Landmarkenvorrichtung dauerhaft, insbesondere an jeder Trajektorienposition, mit dem Laserstrahl bestrahlt und wird Strahlung, insbesondere der reflektierte Laserstrahl, von der Landmarkenvorrichtung empfangen. Die Landmarkenvorrichtung, insbesondere die optische Markereinheit, wird insbesondere mittels des Lidars des Fahrzeugs bestrahlt und die von der Landmarkenvorrichtung abgegebene Strahlung, insbesondere der reflektierte Laserstrahl, wird insbesondere mittels des Lidars empfangen. Die Informationen werden vorzugsweise mittels der Rechenvorrichtung des Fahrzeugs aus der empfangenen intensitätscodierten Strahlung ermittelt. Vorteilhaft kann ein Verfahren zur Informationsübermittlung bereitgestellt werden, das eine hohe Verkehrssicherheit ermöglicht.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verfahren weiterhin die Verfahrensschritte umfasst:
    • - Messen von zumindest einer Zeitdauer und/oder zumindest einer Fahrtstrecke, während der Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Intensität empfangen wird, und
    • - Ermitteln von zumindest einem Abstand der Landmarkenvorrichtung von dem Fahrzeug in Abhängigkeit von der gemessenen Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke.
  • In Abhängigkeit von der gemessenen Zeitdauer und einer Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs während der Zeitdauer kann insbesondere die Fahrtstrecke ermittelt werden. Vorzugsweise ist dem Fahrzeug eine Abstrahlcharakteristik, insbesondere eine hemisphärische Transmission, der Lidarinformationseinheit, insbesondere des Reflexionselements, bekannt, beispielsweise in einer Speichereinheit der Rechenvorrichtung hinterlegt. Insbesondere wird während der Zeitdauer und/oder der Fahrtstrecke ein bekannter Einstrahlwinkelbereich des Laserstrahls überstrichen. Insbesondere wird der Abstand der Landmarkenvorrichtung von dem Fahrzeug in Abhängigkeit von der gemessenen Fahrtstrecke oder von der in Abhängigkeit von der gemessenen Zeitdauer und der gemessenen Fortbewegungsgeschwindigkeit ermittelten Fahrtstrecke und von dem Einstrahlwinkelbereich des Laserstrahls während der Fahrtstrecke ermittelt. Vorzugsweise wird eine Messung nach jeder Vorbeifahrt an einer Landmarkenvorrichtung gestoppt und zurückgesetzt und bei Erfassen einer weiteren Landmarkenvorrichtung neu gestartet. Vorteilhaft können entfernungsaufgelöste Informationen übermittelt werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Verfahren die Verfahrensschritte umfasst:
    • - Messen von zumindest drei Zeitdauern und/oder zumindest drei Fahrtstrecken, während denen Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Intensität je Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke und unterschiedlicher Intensität während unterschiedlichen Zeitdauern und/oder Fahrtstrecken empfangen wird, und
    • - Ermitteln von einer Position der Landmarkenvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug in Abhängigkeit von den gemessenen Zeitdauern und/oder Fahrtstrecken. Vorzugsweise wird die Strahlung während der drei Zeitdauern und/oder der drei Fahrtstrecken von demselben Reflexionselement reflektiert. Insbesondere werden während der drei Zeitdauern und/oder der drei Fahrtstrecken drei unterschiedliche Einstrahlwinkelbereiche des Laserstrahls überstrichen. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von jeder der drei Zeitdauern und/oder Fahrtstrecken ein Abstand des Fahrzeugs von der Landmarkenvorrichtung ermittelt. Insbesondere wird die Position der Landmarkenvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug in Abhängigkeit von den zumindest drei ermittelten Abständen ermittelt, insbesondere trianguliert.
  • Zwei verschiedene, insbesondere entlang einer Fahrbahn des Fahrzeugs aufeinander folgend angeordnete, Landmarkenvorrichtung können insbesondere verschieden voneinander angeordnet sein. Insbesondere können die Landmarkenvorrichtungen in unterschiedlichen Abständen von einem Straßenrand angeordnet und/oder verschieden voneinander ausgerichtet, beispielsweise relativ zueinander um die Längsachse verdreht, sein. Insbesondere können sich die Zeitdauern und/oder Fahrtstrecken, während denen Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Intensität empfangen wird, in Abhängigkeit von unterschiedlich angeordneten Landmarkenvorrichtungen unterscheiden. Vorzugsweise skalieren die Zeitdauern und/oder Fahrtstrecken in Abhängigkeit von einer Anordnung der Landmarkenvorrichtungen, insbesondere aufgrund von geometrischen Gesetzmäßigkeiten. Beispielsweise entspricht ein Verhältnis einer ersten Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke, während der Strahlung einer zumindest im Wesentlichen konstanten ersten Intensität von einer Landmarkenvorrichtung empfangen wird, zu einer zweiten Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke, während der Strahlung einer zumindest im Wesentlichen konstanten zweiten Intensität von der Landmarkenvorrichtung empfangen wird, einem Verhältnis einer dritten Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke, während der Strahlung der zumindest im Wesentlichen konstanten ersten Intensität von einer weiteren, unterschiedlich von der Landmarkenvorrichtung angeordneten Landmarkenvorrichtung empfangen wird, zu einer vierten Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke, während der Strahlung der zumindest im Wesentlichen konstanten zweiten Intensität von der weiteren Landmarkenvorrichtung empfangen wird. Insbesondere entspricht ein Verhältnis der ersten Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke zu der dritten Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke einem Verhältnis der zweiten Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke zu der vierten Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke. Vorteilhaft können ortsaufgelöste Informationen übermittelt werden. Vorteilhaft kann unabhängig von einer exakten Positionierung und/oder Ausrichtung der Landmarkenvorrichtungen ein robustes Verfahren zur ortsaufgelösten Informationsübermittlung bereitgestellt werden.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verfahren weiterhin die Verfahrensschritte umfasst:
    • - Erfassen von zumindest einer optischen, insbesondere helligkeitsbasierten, Codierung der Landmarkenvorrichtung mittels zumindest einer Kamera und/oder zumindest eines Lidars, und
    • - Ermitteln von Informationen aus der Codierung.
  • Vorzugsweise wird die, insbesondere von den Informationselementen gebildete, optische Codierung der Kamerainformationseinheit der Landmarkenvorrichtung erfasst. Insbesondere wird die optische Codierung ähnlich wie ein Barcode von der Kamera und/oder dem Lidar des Fahrzeugs ausgelesen. Vorzugsweise werden die Informationen aus der Codierung mittels der Rechenvorrichtung des Fahrzeugs ermittelt. Vorteilhaft können Informationen aus einer weiteren, insbesondere helligkeitsbasierten, Codierung ermittelt werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verfahren weiterhin die Verfahrensschritte umfasst:
    • - Vergleichen der anhand der empfangenen Strahlung und der anhand der optischen Codierung ermittelten, insbesondere ortsaufgelösten, Informationen, und
    • - Verifizieren und/oder Validieren der Sensordaten in Abhängigkeit von dem Vergleich.
  • Vorzugsweise werden von der Lidarinformationseinheit und von der Kamerainformationseinheit die gleichen Informationen und/oder Verifizierungs- und/oder Validierungsinformationen für die jeweils andere Einheit bereitgestellt, insbesondere übermittelt. Bevorzugt werden die Informationen mittels der Rechenvorrichtung verglichen. Insbesondere werden die Sensordaten in Abhängigkeit von dem Vergleich mittels der Rechenvorrichtung verifiziert und/oder validiert. Beispielsweise können die Sensordaten des Lidars in Abhängigkeit von den von der Kamerainformationseinheit empfangenen Informationen verifiziert und/oder validiert werden. Beispielsweise können die Sensordaten der Kamera in Abhängigkeit von den von der Lidarinformationseinheit empfangenen Informationen verifiziert und/oder validiert werden. Beispielsweise können Sensordaten eines Odometriesensors des Fahrzeugs, eines Navigationssensors, insbesondere eines GPS-Sensors, des Fahrzeugs, eines Radars des Fahrzeugs, eines Ultraschallsensors des Fahrzeugs o. dgl. in Abhängigkeit von den von der Kamerainformationseinheit und/oder von der Lidarinformationseinheit empfangenen Informationen verifiziert und/oder validiert werden. Vorteilhaft kann mittels des Verfahrens eine Verkehrssicherheit erhöht werden.
  • Ferner wird eine Rechenvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere zu einer Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten, vorgeschlagen. Die Rechenvorrichtung umfasst zumindest eine Schnittstelle zu einem Empfang von Sensordaten von zumindest einer Umfelderfassungseinheit des Fahrzeugs. Die Rechenvorrichtung umfasst zumindest ein Rechenmodul, das dazu vorgesehen ist, Informationen aus einer intensitätscodierten Strahlung zumindest einer Landmarkenvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Landmarkenvorrichtung, zu ermitteln. Vorzugsweise ist das Rechenmodul dazu vorgesehen, Informationen aus der intensitätscodierten Strahlung der Lidarinformationseinheit und/oder aus der, insbesondere helligkeitsbasierten, Codierung der Kamerainformationseinheit zu ermitteln. Die Umfelderfassungseinheit umfasst vorzugsweise zumindest das Lidar und/oder zumindest die Kamera. Insbesondere kann die Umfelderfassungseinheit mehrere Lidare und/oder Kameras umfassen. Die Umfelderfassungseinheit kann vorzugsweise noch weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Sensoren, wie beispielsweise zumindest ein Radar, zumindest einen Ultraschall-Sensor o. dgl., umfassen.
  • Insbesondere kann ein Steuergerät, z.B. ein elektronisches Steuergerät, des 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 können beispielsweise 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 sein.
  • 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.
  • 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.
  • Die Schnittstelle der Rechenvorrichtung ist vorzugsweise zu einem Datenaustausch vorgesehen. Insbesondere ist der Datenaustausch als eine Signalübertragung eines, insbesondere elektrischen, Signals ausgebildet. Der Datenaustausch an der Schnittstelle erfolgt vorzugsweise kabelgebunden oder kabellos. Vorzugsweise ist die Schnittstelle dazu vorgesehen, dem Rechenmodul Daten, insbesondere Sensordaten, von der über die Schnittstelle datenübertragungstechnisch mit dem Rechenmodul verbundenen Umfelderfassungseinheit zuzuführen. Vorzugsweise kann die Rechenvorrichtung eine weitere Schnittstelle umfassen, die dazu vorgesehen ist, von dem Rechenmodul bestimmte Signale, insbesondere Steuer- oder Regelsignale, auszugeben.
  • Weiterhin wird ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Fahrzeug umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung. Das Fahrzeug umfasst zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Umfelderfassungseinheit, die dazu vorgesehen ist, intensitätscodierte Strahlung zumindest einer Landmarkenvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Landmarkenvorrichtung, zu erfassen. Vorzugsweise ist die Umfelderfassungseinheit dazu vorgesehen, die intensitätscodierte Strahlung der Lidarinformationseinheit und/oder die, insbesondere helligkeitsbasierte, Codierung der Kamerainformationseinheit zu erfassen.
  • Das Fahrzeug ist vorzugsweise als ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ausgebildet. 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 die Umfelderfassungseinheit, Steuergeräte, insbesondere die Rechenvorrichtung, 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. Vorteilhaft kann ein Fahrzeug bereitgestellt werden, das seine Sensordaten eigenständig verifizieren und/oder validieren kann. Vorteilhaft kann ein besonders verkehrssicheres Fahrzeug bereitgestellt werden.
  • Zudem wird ein Verkehrssystem vorgeschlagen. Das Verkehrssystem umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Landmarkenvorrichtung. Das Verkehrssystem umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Fahrzeug. Vorzugsweise kann das Verkehrssystem eine Mehrzahl von, insbesondere unterschiedlichen, Landmarkenvorrichtungen und/oder, insbesondere unterschiedlichen, Fahrzeugen umfassen. Vorteilhaft kann ein Verkehrssystem, das eine hohe Verkehrssicherheit ermöglicht, bereitgestellt werden.
  • Die Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:
    • 1 ein erfindungsgemäßes Verkehrssystem in einer schematischen Darstellung,
    • 2 einen Teil des erfindungsgemäßen Verkehrssystems aus 1 in einer schematischen Darstellung,
    • 3 eine erfindungsgemäße Landmarkenvorrichtung des erfindungsgemäßen Verkehrssystems aus 1 in einer schematischen Darstellung,
    • 4 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Landmarkenvorrichtung aus 3 in einer schematischen Darstellung,
    • 5 eine weitere Schnittansicht der erfindungsgemäßen Landmarkenvorrichtung aus 3 in einer schematischen Darstellung,
    • 6 einen Teil einer Lidarinformationseinheit der erfindungsgemäßen Landmarkenvorrichtung aus 3 in einer schematischen perspektivischen Darstellung,
    • 7 ein Diagramm einer hemisphärischen Transmission der Lidarinformationseinheit aus 6 in einer schematischen Darstellung,
    • 8 eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
    • 9 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Informationsübermittlung an ein Fahrzeug in einer schematischen Darstellung,
    • 10 eine alternative erfindungsgemäße Landmarkenvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
    • 11 eine Schnittansicht der alternativen erfindungsgemäßen Landmarkenvorrichtung aus 10 unter verschiedenen Einstrahlwinkeln in einer schematischen Darstellung.
  • 1 zeigt ein Verkehrssystem 34 in einer schematischen Darstellung. Das Verkehrssystem umfasst eine Landmarkenvorrichtung 1 und eine weitere Landmarkenvorrichtung 1', insbesondere zur Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten. Das Verkehrssystem umfasst ein Fahrzeug 3. Das Fahrzeug 3 ist als ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug 3 ist als ein Landfahrzeug, hier beispielhaft als ein LKW, ausgebildet. Das Fahrzeug 3 umfasst eine Umfelderfassungseinheit 32, die dazu vorgesehen ist, intensitätscodierte Strahlung der Landmarkenvorrichtungen 1, 1' zu erfassen. Die Umfelderfassungseinheit 32 umfasst eine Kamera 9 und ein Lidar 10. Das Fahrzeug 3 umfasst eine Rechenvorrichtung 30, insbesondere zu einer Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten.
  • Die Landmarkenvorrichtungen 1,1' sind ortsfest in der Nähe einer Straße 35, insbesondere an einem Straßenrand, angeordnet. Die Landmarkenvorrichtungen 1,1' sind zu einer Informationsübermittlung an das auf der Straße 35 fahrende Fahrzeug 3 vorgesehen. Die Landmarkenvorrichtungen 1,1' umfassen optische Markereinheiten 2 zur, insbesondere passiven, Informationsübermittlung an das Fahrzeug 3. Die optischen Markereinheiten 2 weisen Lidarinformationseinheiten 4 auf, die dazu vorgesehen sind, in Abhängigkeit von einem Einstrahlwinkel 5 eines Laserstrahls 6 eine intensitätsvariable Strahlung zu einer Übermittlung von codierten Informationen abzugeben (vgl. 6 und 7). Der Laserstrahl 6 wird von dem Lidar 10 des Fahrzeugs 3 ausgestrahlt. Die von den Landmarkenvorrichtungen 1,1' abgegebene Strahlung, insbesondere der reflektierte Laserstrahl 6, wird von dem Lidar 10 erfasst. Die Landmarkenvorrichtungen 1,1' sind relativ zueinander um eine Längsachse 36 verdreht angeordnet. Die Landmarkenvorrichtung 1, insbesondere die optische Markereinheit 2 der Landmarkenvorrichtung 1, schließt einen Drehwinkel 37 mit einer Lotrechten zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 3 auf, der spitzer ist als ein Drehwinkel 38, den die weitere Landmarkenvorrichtung 1', insbesondere die optische Markereinheit der weiteren Landmarkenvorrichtung 1', mit der Lotrechten zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 3 aufweist.
  • Durch die Relativdrehung zueinander unterscheiden sich Fahrtstrecken 19, 20, 21, 22, 23, 24, während denen das Lidar 10 jeweils Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Intensität von den Landmarkenvorrichtungen 1,1' empfängt. Die Fahrtstrecken 19, 20, 21 in Bezug auf die Landmarkenvorrichtung 1 sind kürzer als die Fahrtstrecken 22, 23, 24 in Bezug auf die weitere Landmarkenvorrichtung 1'. Die Fahrtstrecken 19, 20, 21, 22, 23, 24 skalieren in Abhängigkeit von einer Anordnung der Landmarkenvorrichtungen 1, 1'. Ein Verhältnis einer ersten Fahrtstrecke 19, während der Strahlung einer zumindest im Wesentlichen konstanten ersten Intensität von der Landmarkenvorrichtung 1 empfangen wird, zu einer zweiten Fahrtstrecke 20, während der Strahlung einer zumindest im Wesentlichen konstanten zweiten Intensität von der Landmarkenvorrichtung 1 empfangen wird, entspricht einem Verhältnis einer vierten Fahrtstrecke 22, während der Strahlung der zumindest im Wesentlichen konstanten ersten Intensität von der weiteren Landmarkenvorrichtung 1' empfangen wird, zu einer fünften Fahrtstrecke 23, während der Strahlung der zumindest im Wesentlichen konstanten zweiten Intensität von der weiteren Landmarkenvorrichtung 1' empfangen wird. Ein Verhältnis der ersten Fahrtstrecke 19 zu der vierten Fahrtstrecke 22 entspricht einem Verhältnis der zweiten Fahrtstrecke 20 zu der fünften Fahrtstrecke 23.
  • 2 zeigt einen Teil des Verkehrssystems 34 aus 1 in einer schematischen Darstellung. In 2 ist eine im Vergleich zu 1 unterschiedliche Positionierung der Landmarkenvorrichtungen 1,1' dargestellt. Die Landmarkenvorrichtungen 1, 1' schließen den gleichen Drehwinkel 37, 38 mit der Lotrechten zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 3 ein. Das Fahrzeug 3 ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die Landmarkenvorrichtung 1 ist in einem größeren Abstand von der Straße 35 angeordnet als die weitere Landmarkenvorrichtung 1'. Durch die unterschiedlichen Abstände der Landmarkenvorrichtungen 1,1' von der Straße 35 unterscheiden sich die Fahrtstrecken 19, 20, 21, 22, 23, 24, während denen das Lidar 10 jeweils Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Intensität von den Landmarkenvorrichtungen 1, 1' empfängt. Die Fahrtstrecken 19, 20, 21 in Bezug auf die Landmarkenvorrichtung 1 sind länger als die Fahrtstrecken 22, 23, 24 in Bezug auf die weitere Landmarkenvorrichtung 1'. Auch im Falle der unterschiedlichen Abstände der Landmarkenvorrichtungen 1, 1' von der Straße 35 skalieren die Fahrtstrecken 19, 20, 21, 22, 23, 24, insbesondere analog zu der Beschreibung im Hinblick auf 1.
  • 3 zeigt die Landmarkenvorrichtung 1 des Verkehrssystems 34 aus 1 in einer schematischen Darstellung. Der Übersichtlichkeit halber beschränkt sich die folgende Beschreibung auf die Landmarkenvorrichtungen 1. Die Beschreibung gilt aber analog auch für die weitere Landmarkenvorrichtung 1'. Die Landmarkenvorrichtung 1 ist an einer Landmarke 39, hier beispielhaft an einem Leitpfosten, befestigt. Die optische Markereinheit 2 weist eine Kamerainformationseinheit 8 auf, die dazu vorgesehen ist, der Kamera 9 und/oder dem Lidar 10 über eine optische, insbesondere helligkeitsbasierte, Codierung Informationen zu übermitteln. Die Kamerainformationseinheit 8 weist, insbesondere in einem sichtbaren Spektralbereich, unterschiedlich hell reflektierende Flächen auf, die insbesondere unterschiedliche logische Bits darstellen. Die Kamerainformationseinheit 8 bildet ein barcodeartiges Muster.
  • Die Kamerainformationseinheit 8 umfasst zumindest ein Informationselement 11, das einem Reflexionselement 7 der Lidarinformationseinheit 4 zugeordnet ist, und zumindest ein weiteres, verschieden von dem Informationselement 11 ausgebildetes Informationselement 12, das zumindest einem weiteren, verschieden von dem Reflexionselement 7 ausgebildeten Reflexionselement 13 zugeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Kamerainformationseinheit 8 beispielhaft fünf Informationselemente 11 und fünf weitere Informationselemente 12. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Lidarinformationseinheit 4 beispielhaft fünf Reflexionselemente 7 und fünf weitere Reflexionselemente 13. Die Informationselemente 11, 12 sind als die unterschiedlich hell reflektierenden Flächen ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beispielhaft die Informationselemente 11 als schwarze Flächen und die weiteren Informationselemente 12 als weiße Flächen ausgebildet. Jeweils ein Informationselement 11, 12 und jeweils ein Reflexionselement 7, 13 sind entlang einer Flächennormalen 40 der Reflexionselemente 7, 13 und/oder entlang einer Einstrahlrichtung des Laserstrahls 6 hintereinander angeordnet (vgl. 4 und 5).
  • Eine Mehrzahl von Paaren von Informationselementen 11, 12 und Reflexionselementen 7, 13 ist entlang der Längsachse 36 der Landmarkenvorrichtung 1 hintereinander angeordnet. Die Längsachse 36 der Landmarkenvorrichtung 1 verläuft quer, bevorzugt senkrecht, zu einem Untergrund, insbesondere der Straße 35, auf dem/der sich das Fahrzeug 3 fortbewegt. Die Längsachse 36 der Landmarkenvorrichtung 1 verläuft senkrecht zu der Flächennormalen 40 der Reflexionselemente 7, 13. Eine Gesamtheit der Paare von Reflexionselementen 7, 13 und Informationselementen 11, 12 bildet eine Matrix mit einem definierten Rastermaß. Die Paare von Reflexionselementen 7, 13 und Informationselementen 11, 12 sind entlang der Längsachse 36 der Landmarkenvorrichtung 1 äquidistant zueinander angeordnet. Die optische Markereinheit 2 umfasst eine, insbesondere metallische und/oder farbige, Referenzlinie 41, die einen Startpunkt der von der Kamerainformationseinheit 8 und/oder der Lidarinformationseinheit 4 gebildeten Matrix, insbesondere entlang der Längsachse 36 der Landmarkenvorrichtung 1, bildet. Die optische Markereinheit 2 weist eine weitere Referenzlinie 42 auf, die einen Endpunkt der Matrix bildet. Die Referenzlinie 41 und die weitere Referenzlinie 42 sind von der Kamera 9 und/oder dem Lidar 10 des Fahrzeugs 3 erfassbar.
  • 4 zeigt eine Schnittansicht der Landmarkenvorrichtung 1 aus 3 in einer schematischen Darstellung. Eine Schnittebene verläuft senkrecht zu der Längsachse 36 der Landmarkenvorrichtung 1. Dargestellt sind eines der Reflexionselemente 7 und eines der Informationselemente 11. Die refraktiv-mikrostrukturierten Reflexionselemente 7 sind dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von dem Einstrahlwinkel 5 des Laserstrahls 6 den Laserstrahl 6 intensitätsvariabel zu reflektieren. Die Reflexionselemente 7 sind als mikrostrukturierte refraktive Folien, insbesondere aus Polycarbonat, ausgebildet. Die Reflexionselemente 7 sind dazu vorgesehen, Strahlung aus einem infraroten Spektralbereich, bevorzugt aus einem nahinfraroten Spektralbereich, zu reflektieren.
  • Die Lidarinformationseinheit 4 und die Kamerainformationseinheit 8 sind durch einen Luftspalt 14 voneinander beabstandet. Einander zugeordnete Reflexionselemente 7, 13 und Informationselemente 11, 12 sind durch den Luftspalt 14 voneinander beabstandet. Der Luftspalt 14 ist entlang der Flächennormalen 40 der Reflexionselemente 7 und/oder der Einstrahlrichtung des Laserstrahls 6 zwischen der Lidarinformationseinheit 4, insbesondere den Reflexionselementen 7, 13, und der Kamerainformationseinheit 8, insbesondere den Informationselementen 11, 12, angeordnet. Die Lidarinformationseinheit 4, insbesondere die Reflexionselemente 7, 13, ist/sind auf einer der Kamerainformationseinheit 8, insbesondere den Informationselementen 11, 12, abgewandten Seite einem Umfeld der Landmarkenvorrichtung 1 zugewandt. Die Kamerainformationseinheit 8, insbesondere die Informationselemente 11, 12, ist/sind auf einer der Lidarinformationseinheit 4, insbesondere den Reflexionselementen 7, 13, abgewandten Seite durch einen Tragerahmen 43 der Landmarkenvorrichtung 1 begrenzt.
  • Die Lidarinformationseinheit 4, insbesondere die Reflexionselemente 7, 13, ist/sind entlang der Einstrahlrichtung des Laserstrahls 6 vor dem Luftspalt 14 und der Kamerainformationseinheit 8, insbesondere den Informationselementen 11, 12, angeordnet. Der Luftspalt 14 ist entlang der Einstrahlrichtung des Laserstrahls 6 nach der Lidarinformationseinheit 4, insbesondere den Reflexionselementen 7, 13, und vor der Kamerainformationseinheit 8, insbesondere den Informationselementen 11, 12, angeordnet. Die Lidarinformationseinheit 4, insbesondere die Reflexionselemente 7, 13, ist/sind zumindest im sichtbaren Spektralbereich transparent ausgebildet. Der Luftspalt 14 ist dazu vorgesehen, die Kamerainformationseinheit 8, insbesondere die Informationselemente 11, 12, von der Lidarinformationseinheit 4, insbesondere von den Reflexionselementen 7, 13, optisch zu entkoppeln. Der Luftspalt 14 ist dazu vorgesehen, Reflexionseigenschaften der Reflexionselemente 7, 13 störungsfrei von Einflüssen der Informationselemente 11, 12 zu halten.
  • 5 zeigt eine weitere Schnittansicht der Landmarkenvorrichtung 1 aus 3 in einer schematischen Darstellung. Eine Schnittebene verläuft senkrecht zu der Längsachse 36 der Landmarkenvorrichtung 1. Dargestellt sind eines der weiteren Reflexionselemente 13 und eines der weiteren Informationselemente 12. Die weiteren Reflexionselemente 13 sind als Retroreflektoren, insbesondere als Retroprismen, ausgebildet. Die weiteren Reflexionselemente 13 sind als 90°-Retroprismen oder Tripelprismen ausgebildet. Die weiteren Reflexionselemente 13 sind dazu vorgesehen, unabhängig von dem Einstrahlwinkel 5 des Laserstrahls 6 Strahlung zumindest im Wesentlichen gleicher Intensität abzugeben, insbesondere den Laserstrahl 6 unabhängig von dem Einstrahlwinkel 5 mit zumindest im Wesentlichen gleicher Intensität zu reflektieren. Die weiteren Reflexionselemente 13 liefern unabhängig von dem Einstrahlwinkel 5 des Laserstrahls 6 immer das gleiche logische Bit.
  • 6 zeigt einen Teil der Lidarinformationseinheit 4 der Landmarkenvorrichtung 1 aus 3 in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Dargestellt ist ein Teil eines der Reflexionselemente 7. Der Übersichtlichkeit halber beschränkt sich die folgende Beschreibung auf das in 6 dargestellte Reflexionselement 7. Die Beschreibung gilt aber analog auch für die restlichen Reflexionselemente 7 der Lidarinformationseinheit 4. Das Reflexionselement 7 weist eine sägezahnartige Struktur, insbesondere Mikrostrukturierung, auf. Das Reflexionselement 7 ist als eine prismatische Anordnung zur Reflexion des Laserstrahls 6 durch zumindest zwei Totalreflexionen ausgebildet. Das Reflexionselement 7 ist als ein Reflexionsprisma, insbesondere als ein Umlenkprisma, ausgebildet.
  • Das Reflexionselement 7 weist einen oberen Flankenwinkel 44 gegenüber der Flächennormalen 40 des Reflexionselements 7, hier beispielhaft von ca. 48°, und einen unteren Flankenwinkel 45 gegenüber der Flächennormalen 40, hier beispielhaft von ca. 6°, auf. Der Laserstrahl 6 tritt an einer oberen Flanke 46 des Reflexionselements 7, insbesondere eines ersten Zahns 47 der sägezahnartigen Struktur, in das Reflexionselement 7 ein. Eine in Ausbreitungsrichtung 48 des Laserstrahls 6 erste Totalreflexion erfolgt an einer rückwärtigen, insbesondere senkrecht zu der Flächennormalen 40 verlaufenden, Grenzfläche 49 des Reflexionselements 7. Eine in Ausbreitungsrichtung 48 des Laserstrahls 6 zweite Totalreflexion erfolgt an einer unteren Flanke 50 des Reflexionselements 7, insbesondere eines zweiten Zahns 51 der sägezahnartigen Struktur. Der reflektierte Laserstrahl 6 tritt an einer weiteren oberen Flanke 52 des Reflexionselements 7, insbesondere des zweiten Zahns 51, aus dem Reflexionselement 7 aus. Das Reflexionselement 7 ist dazu vorgesehen, den Laserstrahl 6 parallel zu einer Einstrahlrichtung des Laserstrahls 6 zurückzureflektieren.
  • 7 zeigt ein Diagramm einer hemisphärischen Transmission der Lidarinformationseinheit 4, insbesondere des Reflexionselements 7, aus 6 in einer schematischen Darstellung. Das Diagramm weist eine Abszissenachse 53 und eine Ordinatenachse 54 auf. Auf der Abszissenachse 53 ist der Einstrahlwinkel 5 des Laserstrahls 6 aufgetragen. Auf der Ordinatenachse 54 ist die hemisphärische Transmission der Lidarinformationseinheit 4, insbesondere des Reflexionselements 7, aufgetragen. Die hemisphärische Transmission umfasst neben der Strahlung des Laserstrahls 6 auch Streuungseffekte und indirektes Licht. Das Reflexionselement 7 weist eine einstrahlwinkelabhängige hemisphärische Transmission von Strahlung, insbesondere im nahinfraroten Spektralbereich, auf. Eine Strahlungsintensität des reflektierten Laserstrahls 6 ist abhängig von der hemisphärischen Transmission des Reflexionselements 7 beim Einstrahlwinkel 5 des Laserstrahls 6. Das Reflexionselement 7 weist in seiner hemisphärischen Transmission mehrere, hier beispielhaft vier, Einstrahlwinkelbereiche 55, 56, 57, 58 auf, über die eine Strahlungsintensität des reflektierten Laserstrahls 6 zumindest im Wesentlichen konstant ist. Beispielsweise kann die Strahlungsintensität des reflektierten Laserstrahls 6 in einem ersten Einstrahlwinkelbereich 55 einem ersten logischen Bit, z.B. 0, in einem zweiten Einstrahlwinkelbereich 56 einem zweiten logischen Bit, z.B. 1, in einem dritten Einstrahlwinkelbereich 57 dem ersten logischen Bit und in einem vierten Einstrahlwinkelbereich 58 dem zweiten logischen Bit. Die in dem zweiten Einstrahlwinkelbereich 56 abgegebene Strahlungsintensität entspricht hier beispielsweise der während der ersten Fahrtstrecke 19 und der vierten Fahrtstrecke 22 empfangenen Strahlungsintensität, die in dem dritten Einstrahlwinkelbereich 57 abgegebenen Strahlungsintensität der während der zweiten Fahrtstrecke 20 und der fünften Fahrtstrecke 23 empfangenen Strahlungsintensität und die in dem vierten Einstrahlwinkelbereich 58 abgegebene Strahlungsintensität der während einer dritten Fahrtstrecke 21 und einer sechsten Fahrtstrecke 24 empfangenen Strahlungsintensität.
  • 8 zeigt die Rechenvorrichtung 30 in einer schematischen Darstellung. Die Rechenvorrichtung 30 umfasst zumindest eine Schnittstelle 31 zu einem Empfang von Sensordaten von der Umfelderfassungseinheit 32 des Fahrzeugs 3. Die Rechenvorrichtung 30 umfasst zumindest ein Rechenmodul 33, das dazu vorgesehen ist, Informationen aus einer intensitätscodierten Strahlung der Landmarkenvorrichtungen 1,1' zu ermitteln. Das Rechenmodul 33 ist dazu vorgesehen, Informationen aus der intensitätscodierten Strahlung der Lidarinformationseinheiten 4 und/oder aus der, insbesondere helligkeitsbasierten, Codierung der Kamerainformationseinheiten 8 zu ermitteln. Die Schnittstelle 31 der Rechenvorrichtung 30 ist zu einem Datenaustausch vorgesehen. Der Datenaustausch ist als eine Signalübertragung eines, insbesondere elektrischen, Signals ausgebildet. Der Datenaustausch an der Schnittstelle 31 erfolgt kabelgebunden oder kabellos. Die Schnittstelle 31 ist dazu vorgesehen, dem Rechenmodul 33 Daten, insbesondere Sensordaten, von der über die Schnittstelle 31 datenübertragungstechnisch mit dem Rechenmodul 33 verbundenen Umfelderfassungseinheit 32 zuzuführen. Die Rechenvorrichtung 30 umfasst hier beispielhaft eine weitere Schnittstelle 59, die dazu vorgesehen ist, von dem Rechenmodul 33 bestimmte Signale, insbesondere Steuer- oder Regelsignale, auszugeben.
  • 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Informationsübermittlung an das Fahrzeug 3, insbesondere zur Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten, mittels der Landmarkenvorrichtung 1 in einer schematischen Darstellung. Das Verfahren funktioniert analog auch mit der weiteren Landmarkenvorrichtung 1'. In einem Verfahrensschritt 15 wird die Landmarkenvorrichtung 1 mit dem Laserstrahl 6 mit verschiedenen Einstrahlwinkeln 5, insbesondere an verschiedenen Trajektorienpositionen des Fahrzeugs 3 relativ zu der Landmarkenvorrichtung 1 bestrahlt. In einem weiteren Verfahrensschritt 16 wird Strahlung verschiedener Intensitäten von der Landmarkenvorrichtung 1 in Abhängigkeit von den verschiedenen Einstrahlwinkeln 5 empfangen. In einem weiteren Verfahrensschritt 18 wird zumindest eine Zeitdauer und/oder zumindest eine Fahrtstrecke 19, 20, 21, während der Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Intensität empfangen wird, gemessen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden beispielhaft zumindest drei Zeitdauern und/oder zumindest drei Fahrtstrecke 19, 20, 21, während denen Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Intensität je Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke 19, 20, 21 und unterschiedlicher Intensität während unterschiedlichen Zeitdauern und/oder Fahrtstrecken 19, 20, 21 empfangen wird, gemessen.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 17 werden Informationen aus der intensitätscodierten Strahlung ermittelt. In einem weiteren Verfahrensschritt 25 wird zumindest ein Abstand der Landmarkenvorrichtung 1 von dem Fahrzeug 3 in Abhängigkeit von der zumindest einen gemessenen Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke 19, 20, 21 ermittelt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird beispielhaft eine Position der Landmarkenvorrichtung 1 relativ zu dem Fahrzeug 3 in Abhängigkeit von den zumindest drei gemessenen Zeitdauern und/oder Fahrtstrecken 19, 20, 21 ermittelt.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 26 wird die optische, insbesondere helligkeitsbasierte, Codierung der Landmarkenvorrichtung 1 mittels der Kamera 9 und/oder des Lidars 10 erfasst. In einem weiteren Verfahrensschritt 27 werden Informationen aus der Codierung ermittelt.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 27 werden die anhand der empfangenen Strahlung und die anhand der optischen Codierung ermittelten, insbesondere ortsaufgelösten, Informationen verglichen. In einem weiteren Verfahrensschritt 28 werden die Sensordaten in Abhängigkeit von dem Vergleich verifiziert und/oder validiert.
  • In den 10 und 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hinsichtlich der Ausgestaltung gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere hinsichtlich Bauteilen mit gleichen Bezugszeichen, darf auf das Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 verwiesen werden. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 10 und 11 der Buchstabe a nachgestellt.
  • 10 zeigt eine alternative Landmarkenvorrichtung 1a in einer schematischen Darstellung. Die Landmarkenvorrichtung 1a ist beispielhaft als ein Aufsatz für eine als Leitpfosten ausgebildete Landmarke 39a ausgebildet. Die Landmarkenvorrichtung 1a umfasst eine optische Markereinheit 2a. Die optische Markereinheit 2a weist eine Lidarinformationseinheit 4a auf. Die Lidarinformationseinheit 4a umfasst ein refraktiv-mikrostrukturiertes Reflexionselement 7a. Die Landmarkenvorrichtung 1a umfasst zumindest eine Geschwindigkeitswarneinheit 61a, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer ermittelten überhöhten Fortbewegungsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zumindest ein, insbesondere optisches, Warnsignal auszugeben. Die Landmarkenvorrichtung 1a weist zumindest eine Energieversorgungseinheit 62a auf, die dazu vorgesehen ist, die Geschwindigkeitswarneinheit 61a und eine Geschwindigkeitsermittlungseinheit 60a der Landmarkenvorrichtung 1a, insbesondere autark, mit, insbesondere elektrischer, Energie zu versorgen. Die Energieversorgungseinheit 62a ist als eine Solarzelle ausgebildet.
  • Die Geschwindigkeitswarneinheit 61a umfasst zumindest ein optisches Warnelement 63a, das dazu vorgesehen ist, ein optisches Warnsignal auszugeben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das optische Warnelement 63a beispielhaft als eine rote Leuchtdiode ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Geschwindigkeitswarneinheit 61a zumindest ein akustisches Warnelement umfasst, das dazu vorgesehen ist, ein akustisches Warnsignal auszugeben.
  • 11 zeigt eine Schnittansicht der alternativen Landmarkenvorrichtung 1a aus 10 unter verschiedenen Einstrahlwinkeln in einer schematischen Darstellung. Die Landmarkenvorrichtung 1a umfasst zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Geschwindigkeitsermittlungseinheit 60a, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer von der Lidarinformationseinheit 4a transmittierten Strahlung eine Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Geschwindigkeitsermittlungseinheit 60a ist dazu vorgesehen, mit der Lidarinformationseinheit 4a zusammenzuwirken. Die Geschwindigkeitsermittlungseinheit 60a ist dem Reflexionselement 7a zugeordnet. Die Geschwindigkeitsermittlungseinheit 60a weist zumindest ein Strahlungserfassungselement 64a zu einer Erfassung der von der Lidarinformationseinheit 4a transmittierten Strahlung auf. Eine Erfassungsebene des Strahlungserfassungselements 64a erstreckt sich senkrecht zu einer Flächennormalen 40a des Reflexionselements 7a.
  • Die Geschwindigkeitsermittlungseinheit 60a weist zumindest ein Optikelement 65a, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft zwei Optikelemente 65a, auf, das/die dazu vorgesehen ist/sind, die transmittierte Strahlung auf das Strahlungserfassungselement 64a zu lenken. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Optikelemente 65a beispielhaft als zwei sich parallel zueinander und senkrecht zu der Flächennormalen 40a des Reflexionselements 7a erstreckende Spiegel ausgebildet. Die Optikelemente 65a sind senkrecht zu der Flächennormalen 40a des Reflexionselements 7a beabstandet voneinander angeordnet. Die Geschwindigkeitsermittlungseinheit 60a umfasst zumindest eine Recheneinheit 66a, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von der von dem Strahlungserfassungselement 65a erfassten Strahlung die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Das Strahlungserfassungselement 64a ist dazu vorgesehen, der Recheneinheit 66a Signale über eine Erfassung von Strahlung bereitzustellen.
  • Die Geschwindigkeitsermittlungseinheit 60a ist entlang der Flächennormalen 40a des Reflexionselements 7a hinter dem Reflexionselement 7a angeordnet. Das Reflexionselement 7a ist dazu vorgesehen, in manchen Einstrahlwinkelbereichen der Strahlung die Strahlung vollständig oder zumindest zu einem Großteil zu transmittieren. Das Reflexionselement 7a ist dazu vorgesehen, in manchen weiteren Einstrahlwinkelbereichen der Strahlung die Strahlung vollständig oder zumindest zu einem Großteil nicht zu transmittieren, insbesondere zu reflektieren.
  • In der 11 ist die Landmarkenvorrichtung 1a unter vier verschiedenen Einstrahlwinkeln aus vier verschiedenen Einstrahlwinkelbereichen dargestellt. In einer ersten Darstellung 67a ist die Landmarkenvorrichtung 1a unter einem Einstrahlwinkel aus dem ersten Einstrahlwinkelbereich 55 aus 7 dargestellt. In einer zweiten Darstellung 68a ist die Landmarkenvorrichtung 1a unter einem Einstrahlwinkel aus dem zweiten Einstrahlwinkelbereich 56 aus 7 dargestellt. In einer dritten Darstellung 69a ist die Landmarkenvorrichtung 1a unter einem Einstrahlwinkel aus dem dritten Einstrahlwinkelbereich 57 aus 7 dargestellt. In einer vierten Darstellung 70a ist die Landmarkenvorrichtung 1a unter einem Einstrahlwinkel aus dem vierten Einstrahlwinkelbereich 58 aus 7 dargestellt. In den Darstellungen 67a, 68a, 69a, 70a sind Streuungseffekte und indirektes Licht, insbesondere im Gegensatz zur 7, der Übersichtlichkeit halber nicht berücksichtigt.
  • In der ersten Darstellung 67a werden einfallende Lichtstrahlen 71a, beispielsweise eines Scheinwerfers des Fahrzeugs, zumindest im Wesentlichen vollständig von dem Reflexionselement 7a transmittiert und gelangen zum Strahlungserfassungselement 64a. In der zweiten Darstellung 68a werden die einfallenden Lichtstrahlen 71a von dem Reflexionselement 7a zumindest zu einem Großteil in Richtung der Lichtquelle reflektiert und gelangen nicht zum Strahlungserfassungselement 7a. In der dritten Darstellung 69a werden die einfallenden Lichtstrahlen 71a von dem Reflexionselement 7a teilweise transmittiert und teilweise reflektiert, insbesondere weg von der Lichtquelle. Ein Teil der einfallenden Lichtstrahlen 71a gelangt zum Strahlungserfassungselement 64a. In der vierten Darstellung 70a werden die einfallenden Lichtstrahlen 71a von dem Reflexionselement 7a zumindest zu einem Großteil reflektiert, insbesondere weg von der Lichtquelle, und gelangen nicht zum Strahlungserfassungselement 64a.
  • Die Recheneinheit 66a ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer Zeitdauer, während der das Strahlungserfassungselement 64a Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Strahlungsintensität erfasst, und einem bekannten Einstrahlwinkelbereich während dieser Zeitdauer die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Recheneinheit 66a ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs während einer Mehrzahl von unterschiedlichen Zeitdauern, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft während vier Zeitdauern, während denen das Strahlungserfassungselement 64a Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Strahlungsintensität erfasst, zu ermitteln. Die Recheneinheit 66a ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von unterschiedlichen ermittelten Fortbewegungsgeschwindigkeiten während der unterschiedlichen Zeitdauern auf eine nichtlineare Fahrt, insbesondere auf eine Kurvenfahrt, des Fahrzeugs zu schließen. In einer Speichereinheit der Recheneinheit 66a ist eine erlaubte Höchstgeschwindigkeit auf einem Streckenabschnitt, in dem die Landmarkenvorrichtung 1a angeordnet ist, hinterlegt. Die Recheneinheit 66a ist dazu vorgesehen, die ermittelte Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit der hinterlegten Höchstgeschwindigkeit zu vergleichen. Die Recheneinheit 66a ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer ermittelten höheren Fortbewegungsgeschwindigkeit als der Höchstgeschwindigkeit und/oder in Abhängigkeit von einer ermittelten nichtlinearen Fahrt des Fahrzeugs zumindest ein Steuer- oder Regelsignal entsprechend einer Ausgabe eines Warnsignals für die Geschwindigkeitswarneinheit 61a zu bestimmen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Landmarkenvorrichtung
    2
    optische Markereinheit
    3
    Fahrzeug
    4
    Lidarinformationseinheit
    5
    Einstrahlwinkel
    6
    Laserstrahl
    7
    Reflexionselement
    8
    Kamerainformationseinheit
    9
    Kamera
    10
    Lidar
    11
    Informationselement
    12
    Informationselement
    13
    Reflexionselement
    14
    Luftspalt
    15
    Verfahrensschritt
    16
    Verfahrensschritt
    17
    Verfahrensschritt
    18
    Verfahrensschritt
    19
    Fahrtstrecke
    20
    Fahrtstrecke
    21
    Fahrtstrecke
    22
    Fahrtstrecke
    23
    Fahrtstrecke
    24
    Fahrtstrecke
    25
    Verfahrensschritt
    26
    Verfahrensschritt
    28
    Verfahrensschritt
    29
    Verfahrensschritt
    30
    Rechenvorrichtung
    31
    Schnittstelle
    32
    Umfelderfassungseinheit
    33
    Rechenmodul
    34
    Verkehrssystem
    35
    Straße
    36
    Längsachse
    37
    Drehwinkel
    38
    Drehwinkel
    39
    Landmarke
    40
    Flächennormale
    41
    Referenzlinie
    42
    Referenzlinie
    43
    Tragerahmen
    44
    oberer Flankenwinkel
    45
    unterer Flankenwinkel
    46
    obere Flanke
    47
    Zahn
    48
    Ausbreitungsrichtung
    49
    Grenzfläche
    50
    untere Flanke
    51
    Zahn
    52
    obere Flanke
    53
    Abszissenachse
    54
    Ordinatenachse
    55
    Einstrahlwinkelbereich
    56
    Einstrahlwinkelbereich
    57
    Einstrahlwinkelbereich
    58
    Einstrahlwinkelbereich
    59
    Schnittstelle
    60
    Geschwindigkeitsermittlungseinheit
    61
    Geschwindigkeitswarneinheit
    62
    Energieversorgungseinheit
    63
    Warnelement
    64
    Strahlungserfassungselement
    65
    Optikelement
    66
    Recheneinheit
    67
    Darstellung
    68
    Darstellung
    69
    Darstellung
    70
    Darstellung
    71
    Lichtstrahl
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017212615 A1 [0002]
    • DE 102011119762 A1 [0002]

Claims (17)

  1. Landmarkenvorrichtung, insbesondere zur Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten, umfassend zumindest eine optische Markereinheit (2; 2a) zur, insbesondere passiven, Informationsübermittlung an ein Fahrzeug (3), wobei die optische Markereinheit (2; 2a) zumindest eine Lidarinformationseinheit (4; 4a) aufweist, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem Einstrahlwinkel (5) eines Laserstrahls (6) eine intensitätsvariable Strahlung zu einer Übermittlung von codierten Informationen abzugeben.
  2. Landmarkenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lidarinformationseinheit (4; 4a) zumindest ein refraktiv-mikrostrukturiertes Reflexionselement (7; 7a) aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem Einstrahlwinkel (5) des Laserstrahls (6) den Laserstrahl (6) intensitätsvariabel zu reflektieren.
  3. Landmarkenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Reflexionselement (7; 7a) als eine prismatische Anordnung zur Reflexion des Laserstrahls (6) durch zumindest zwei Totalreflexionen ausgebildet ist.
  4. Landmarkenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Markereinheit (2) zumindest eine Kamerainformationseinheit (8) aufweist, die dazu vorgesehen ist, einer Kamera (9) und/oder einem Lidar (10) über eine optische, insbesondere helligkeitsbasierte, Codierung Informationen zu übermitteln.
  5. Landmarkenvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 und Anspruch 4, wobei die Kamerainformationseinheit (8) zumindest ein Informationselement (11), das zumindest einem Reflexionselement (7) zugeordnet ist, und zumindest ein weiteres, verschieden von dem Informationselement (11) ausgebildetes Informationselement (12) umfasst, das zumindest einem weiteren, verschieden von dem Reflexionselement (7) ausgebildeten Reflexionselement (13) zugeordnet ist.
  6. Landmarkenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das weitere Reflexionselement (13) als ein Retroreflektor, insbesondere als ein Retroprisma, ausgebildet ist.
  7. Landmarkenvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Lidarinformationseinheit (4) und die Kamerainformationseinheit (8) durch einen Luftspalt (14) voneinander beabstandet sind.
  8. Landmarkenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine Geschwindigkeitsermittlungseinheit (60a), die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer von der Lidarinformationseinheit (4a) transmittierten Strahlung eine Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln.
  9. Landmarkenvorrichtung nach Anspruch 8, umfassend zumindest eine Geschwindigkeitswarneinheit (61a), die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer ermittelten überhöhten Fortbewegungsgeschwindigkeit zumindest ein, insbesondere optisches, Warnsignal auszugeben.
  10. Verfahren zur Informationsübermittlung an ein Fahrzeug (3), insbesondere zur Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten, mittels einer Landmarkenvorrichtung (1, 1'; 1a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Verfahrensschritte: - Bestrahlen (15) der Landmarkenvorrichtung (1, 1'; 1a) mit einem Laserstrahl (6) mit verschiedenen Einstrahlwinkeln (5), insbesondere an verschiedenen Trajektorienpositionen des Fahrzeugs (3) relativ zu der Landmarkenvorrichtung (1, 1'; 1a), - Empfangen (16) von Strahlung verschiedener Intensitäten in Abhängigkeit von den verschiedenen Einstrahlwinkeln (5) von der Landmarkenvorrichtung (1, 1'; 1a), und - Ermitteln (17) von Informationen aus der intensitätscodierten Strahlung.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend die Verfahrensschritte: - Messen (18) von zumindest einer Zeitdauer und/oder zumindest einer Fahrtstrecke (19, 20, 21, 22, 23, 24), während der Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Intensität empfangen wird, und - Ermitteln (25) von zumindest einem Abstand der Landmarkenvorrichtung (1, 1'; 1a) von dem Fahrzeug (3) in Abhängigkeit von der gemessenen Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke (19, 20, 21, 22, 23, 24).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend die Verfahrensschritte: - Messen (18) von zumindest drei Zeitdauern und/oder zumindest drei Fahrtstrecken (19, 20, 21, 22, 23, 24), während denen Strahlung zumindest im Wesentlichen konstanter Intensität je Zeitdauer und/oder Fahrtstrecke (19, 20, 21, 22, 23, 24) und unterschiedlicher Intensität während unterschiedlichen Zeitdauern und/oder Fahrtstrecken (19, 20, 21, 22, 23, 24) empfangen wird, und - Ermitteln (25) von einer Position der Landmarkenvorrichtung (1, 1'; 1a) relativ zu dem Fahrzeug (3) in Abhängigkeit von den gemessenen Zeitdauern und/oder Fahrtstrecken (19, 20, 21, 22, 23, 24).
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, weiterhin umfassend die Verfahrensschritte: - Erfassen (26) von zumindest einer optischen, insbesondere helligkeitsbasierten, Codierung der Landmarkenvorrichtung (1, 1') mittels zumindest einer Kamera (9) und/oder zumindest eines Lidars (10), und - Ermitteln (27) von Informationen aus der Codierung.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin umfassend die Verfahrensschritte: - Vergleichen (28) der anhand der empfangenen Strahlung und der anhand der optischen Codierung ermittelten, insbesondere ortsaufgelösten, Informationen, und - Verifizieren und/oder Validieren (29) der Sensordaten in Abhängigkeit von dem Vergleich.
  15. Rechenvorrichtung für ein Fahrzeug (3), insbesondere zu einer Verifizierung und/oder Validierung von Sensordaten, umfassend zumindest eine Schnittstelle (31) zu einem Empfang von Sensordaten von zumindest einer Umfelderfassungseinheit (32) des Fahrzeugs (3) und zumindest ein Rechenmodul (33), das dazu vorgesehen ist, Informationen aus einer intensitätscodierten Strahlung zumindest einer Landmarkenvorrichtung, insbesondere einer Landmarkenvorrichtung (1, 1'; 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zu ermitteln.
  16. Fahrzeug, umfassend zumindest eine Rechenvorrichtung (30) nach Anspruch 15 und zumindest eine Umfelderfassungseinheit (32), die dazu vorgesehen ist, intensitätscodierte Strahlung zumindest einer Landmarkenvorrichtung, insbesondere einer Landmarkenvorrichtung (1, 1'; 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zu erfassen.
  17. Verkehrssystem, umfassend zumindest eine Landmarkenvorrichtung (1, 1'; 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und zumindest ein Fahrzeug (3) nach Anspruch 16.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011119762A1 (de) 2011-11-30 2012-06-06 Daimler Ag System und Verfahren zur Positionsbestimmung eines Kraftfahrzeugs
DE102017212615A1 (de) 2017-07-21 2019-01-24 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung und Verfahren zur Kurvenbahnführung eines Fahrzeuges

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