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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchqueren eines überfluteten Bereiches einer Straße durch ein autonom fahrendes Fahrzeug, bei welchem eine Strömungsgeschwindigkeit des überfluteten Bereiches ermittelt wird.
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Aus der
DE 10 2018 212 787 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Watsituation bekannt, bei welcher ein Fahrzeug ein Fahrassistenzsystem umfasst, welches mit jeweils einen an jeder Längsseite des Fahrzeuges angeordneten Abstandsensors eine Strömungsgeschwindigkeit eines Gewässers bestimmt, durch welches das Fahrzeug fährt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Durchqueren eines überfluteten Bereiches einer Straße durch ein autonom fahrendes Fahrzeug anzugeben, bei welchem die Sicherheit des Fahrzeuges gewährleistet wird.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, dass das autonom fahrende Fahrzeug die Strömungsgeschwindigkeit ermittelt und in Abhängigkeit von der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit eine sichere Wattiefe des Fahrzeuges für den überfluteten Bereich bestimmt und anhand der sicheren Wattiefe Maßnahmen zur Sicherung des autonom fahrenden Fahrzeuges festgelegt werden. Bei den Betrachtungen wird davon ausgegangen, dass Wasser die zu befahrende Straße quer zu dieser im überfluteten Bereich durchfließt. Da die Strömung des Wassers im überfluteten Bereich das Fahrzeug seitlich umströmt, hängt die Strömungsgeschwindigkeit stark vom Querschnitt des Fahrzeuges ab. Daher kann die Wattiefe in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit variieren, wodurch verhindert wird, dass das Fahrzeug je nach Strömungsstärke beim Durchqueren des überfluteten Bereiches abgedrängt oder sogar mitgerissen werden kann. Das autonom fahrende Fahrzeug wird somit befähigt, die Durchquerung des überfluteten Bereichs sicher zu bewerkstelligen.
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Vorteilhafterweise wird die sichere Wattiefe mit einer von dem autonom fahrenden Fahrzeug aktuell detektierten Wattiefe verglichen, wobei bei Überschreitung der sicheren Wattiefe durch die aktuelle Wattiefe dem autonom fahrenden Fahrzeug die Durchquerung des überfluteten Bereiches untersagt wird. Das autonom fahrende Fahrzeug durchquert den überfluteten Bereich nur dann, wenn dies sicher möglich ist.
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In einer Ausgestaltung bleibt das autonom fahrende Fahrzeug bei Erkennung des überfluteten Bereiches der Straße stehen und misst im Stillstand die Strömungsgeschwindigkeit und berechnet daraus die sichere Wattiefe. Durch den Stillstand des autonom fahrenden Fahrzeuges werden Relativbewegungen des Fahrzeuges zur Strömung verhindert, wodurch verfälschende Einflüsse auf die gemessene Strömungsgeschwindigkeit unterbunden werden. Daraus ergibt sich zuverlässig ein genauer Wert der Strömungsgeschwindigkeit und in Folge auch die sichere Wattiefe.
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In einer Variante wird die aktuelle Wattiefe des autonom fahrenden Fahrzeuges während der Durchquerung des überfluteten Bereiches in Schrittgeschwindigkeit kontinuierlich gemessen und mit der sicheren Wattiefe verglichen, wobei bei Überschreitung der sicheren Wattiefe das autonom fahrende Fahrzeug stoppt und rückwärts aus dem überfluteten Bereich herausfährt. Somit wird verhindert, dass das autonom fahrende Fahrzeug in Situationen gerät, in welchen dessen Sicherheit gefährdet ist.
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In einer Ausführungsform wird der überflutete Bereich der Straßen hinsichtlich quertreibender Objekte überwacht, wobei das Durchqueren des überfluteten Bereiches gestoppt wird, wenn ein quertreibendes Objekt detektiert wird. Dadurch wird eine Beschädigung des autonom fahrenden Fahrzeuges durch Kollisionen mit den quertreibenden Objekten zuverlässig verhindert.
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Es ist von Vorteil, wenn das beim Durchqueren des überfluteten Bereiches der Straße anhand der kontinuierlichen Messung der aktuellen Wattiefen ermittelte Profil der Straße im überfluteten Bereich an eine fahrzeugexterne Einheit übermittelt wird, welche diese Informationen an andere Fahrzeuge, welche sich dem überfluteten Bereich nähern, weitergibt. Mit Hilfe dieser Informationen können die weiteren Fahrzeuge vor diesem Streckenabschnitt gewarnt werden und möglicherweise eine Ausweichroute erstellen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines autonom fahrenden Fahrzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer Strömungsvermessung,
- 3 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 5 ein Ausführungsbeispiel einer technischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Recheneinheit.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines autonom fahrenden Fahrzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Fahrzeug 1 umfasst eine Recheneinheit 3, welche mit einer Stereokamera 5 und einem Lidarsensor 7 gekoppelt ist. Anstelle des Lidarsensors 7 kann auch ein Radarsensor verwendet werden. Mittels dieser Umfeldsensorik 5, 7, die an der Frontseite des Fahrzeuges 1 außen positioniert ist, erfolgt eine Vermessung einer Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug 1 Die Stereokamera 5 liefert dabei dichte Messdaten, während der Lidarsensor 7 Einzelpunkte detektiert. Diese Messung ist einfach auszuführen, da die Höhe, in welcher die Umfeldsensorik 5, 7 über der Straßenoberfläche an dem Fahrzeug 1 angeordnet ist, bekannt ist.
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Fährt das Fahrzeug 1 durch einen mit Wasser überfluteten Bereich 9 der Straße 11, vermessen die Stereokamera 5 bzw. der Lidarsensor 7 die Oberfläche des überfluteten Bereiches 9, welche in einer Höhe W über der Straßenoberfläche liegt, da das Fahrzeug 1 um die Höhe W in den überfluteten Bereich 9 eingesunken ist.
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Jedes Fahrzeug hat eine vorgegebene Wattiefe Wsafe(0), mit der eine maximale Gewässertiefe bezeichnet wird, durch die ein Fahrzeug fahren (waten) kann. Diese Wattiefe hängt beispielsweise von der Höhe der Luftansaugung des Fahrzeugmotors und von der Höhe der Lichtmaschine und der Zündung am Fahrzeugmotor sowie der Wasserbeständigkeit der Elektrik bzw. Elektronik des Fahrzeuges 1 ab. Auch die Höhe von Aggregat-Entlüftungen des Fahrzeuges 1, beispielsweise an Achsen und Getrieben, werden bei der Festlegung der Wattiefe genauso berücksichtigt, wie die Abdichtung des Fahrzeuginnenraumes.
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Auf Grund der Strömung des Wassers in dem überfluteten Bereich 9 kann sich die Wattiefe ändern, weshalb die fahrzeugseitig festgelegte Wattiefe Wsafe(0) nicht ausreicht, um den überfluteten Bereich 9 sicher zu durchqueren. Zur Bestimmung einer aktuellen Wattiefe W wird durch das autonom fahrende Fahrzeug 1 die Strömung in dem überfluteten Bereich 9 der Straße 11 vermessen. Ein Ausführungsbeispiel einer Strömungsvermessung ist in 2 gezeigt. Mittels der Stereokamera 5 wird zum Zeitpunkt t1 ein Bild von dem überfluteten Bereich 9 und den Partikeln 13 aufgenommen, die sich in dem überfluteten Bereich 9 bewegen (2a). Zu einem späteren Zeitpunkt t2 wird die Aufnahme durch die Stereokamera 5 wiederholt (2b). Mittels einer optischen Flussmessung werden die beiden Aufnahmen zusammengeführt und ein optischer Fluss ermittelt, wie er in 2c dargestellt ist. Aus dem vermessenen optischen Fluss wird die Strömungsgeschwindigkeit vq des Wassers quer zur Straße 11 und daraus eine sichere Wattiefe wsafe(vq) des Fahrzeuges 1 berechnet. Mittels der Bestimmung des optischen Flusses können auch Strudel in dem überfluteten Bereich 9 der Straße 11 detektiert werden.
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Eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht aus 3 hervor. In 3a ist eine trockene Straße 11 dargestellt, deren Oberfläche mit der Stereokamera 5 und/oder dem Lidarsensor 7 vermessen wird. Eine überflutete Straße 11 ist mit dem überfluteten Bereich 9 in 3b gezeigt. Mittels der Bestimmung des optischen Flusses wird eine aktuelle Wattiefe W1 bestimmt, die kleiner ist als die sichere Wattiefe wsafe(vq).
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Das autonom fahrende Fahrzeug kann also den überfluteten Bereich 11 der Straße 13 durchfahren. In 3c wird eine aktuelle Wattiefe W2 ermittelt, welche größer ist als die sichere Wattiefe wsafe(vq). Dieser durchflutete Bereich 9 kann von dem Fahrzeug 1 nicht durchfahren werden, da Sicherheitsbedenken bestehen.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 4 dargestellt. In 4a detektiert das Fahrzeug 1 die Straßenoberfläche der Straße 11. Wird ein überfluteter Bereich 9 erkannt, bleibt das Fahrzeug 1 stehen und vermisst die Strömungsgeschwindigkeit vq, mit deren Hilfe die sichere Wattiefe wsafe(vq) ermittelt wird. Darüber hinaus wird der überflutete Bereich 9 nach gefährlichen quertreibenden Objekten 13 gescannt. Sind solche Objekte 13 nicht erkennbar, wird entschieden, dass das Fahrzeug 1 den überfluteten Bereich 9 durchqueren kann. Gemäß 4b durchfährt das Fahrzeug 1 mit Schrittgeschwindigkeit den überfluteten Bereich 9. Dabei wird eine kontinuierliche Messung der aktuellen Wattiefe W vorgenommen, die mit der sicheren Wattiefe wsafe(vq) verglichen wird. Sobald die aktuelle Wattiefe W größer ist als die sichere Wattiefe wsafe(vq) stoppt das Fahrzeug 1 und fährt rückwärts wieder aus dem überfluteten Bereich 9 heraus. Ist dies nicht der Fall durchquert das Fahrzeug 1 den überfluteten Bereich 9. Nach Verlassen des durchfahrenen überfluteten Bereiches 9 oder nach dem Rückwärtsfahren aus dem überfluteten Bereich 9 sendet das Fahrzeug 1 an ein Backend 15 die während des Durchfahrens des überfluteten Bereich 9 gesammelten Daten über die aktuellen Wattiefen W gemeinsam mit dem GPS-Standort des Fahrzeuges 1 (4c).
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer technischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Recheneinheit 3 des autonom fahrenden Fahrzeuges 1. Die von der Stereokamera 5 und dem Lidarsensor 7 detektierten Daten werden in der Einheit 17 fusioniert, wobei in einem Verhaltens- und Planungsmodul 19 der Recheneinheit 3 eine interne Umgebungskarte 21 erstellt wird. Die interne Umgebungskarte 21 ist zur Feststellung des genauen Standortes des Fahrzeuggespanns 1 mit einer GPS-Einheit 23 des Fahrzeugs 1 gekoppelt. Anhand der so erstellten internen Umgebungskarte 21 erzeugt ein Trajektoriengenerator 25 des Verhaltens- und Planungsmoduls 19 eine Fahrtrajektorie des autonom fahrenden Fahrzeugs 1 und steuert entsprechend die Aktorik 27 des Fahrzeugs 1 an, wobei Lenkung, Gas, Bremse und ähnliches betrieben werden.
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Darüber hinaus umfasst das Verhaltens- und Planungsmodul 19 ein Überflutungs-Modul 29. Die Abläufe innerhalb des Überflutungs-Moduls 29 sind in 5b näher dargestellt.
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Anhand der Daten der internen Umgebungskarte 21 wird festgestellt, ob eine Überflutung detektiert wurde (Block 100). Ist dies der Fall, erfolgt im Block 110 die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit vq und es wird ein Ablauf gemäß 4 gestartet, um festzustellen, ob das Fahrzeug 1 den überfluteten Bereich 9 durchqueren kann. Von dem Trajektoriengenerator 25 wird nach Erhalt eines Signals von dem Überflutungs-Modul 29 eine Ansteuerung der Aktorik 27 zur Änderung der Trajektorie des Fahrzeuges 1 ausgelöst. Wird im Block 110 keine Überflutung detektiert, wird im Block 120 die Trajektorie unverändert beibehalten. Gleichzeitig werden drahtlos an das Backend 15 des Fahrzeugs 1 Informationen über die bei der Durchfahrung des überfluteten Bereiches 9 kontinuierlich ermittelten Wattiefen W übersendet, welche von dem Backend 15 an weiter Fahrzeuge, welche sich dem überfluteten Bereich 9 nähern, übertragen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018212787 A1 [0002]
