DE102021118512A1

DE102021118512A1 - Systeme und verfahren zum steuern einer kreuzung einer route eines unbemannten luftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021118512A1
Application number: DE102021118512.2A
Authority: DE
Inventors: Richard Ortman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2022-02-03
Also published as: CN113998107A; US20220036747A1; US11545039B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Steuern einer Kreuzung einer Route eines unbemannten Luftfahrzeugs bereit. Die Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Steuern einer Kreuzung einer Route eines UAV bereit. Die Systeme und Verfahren stellen eine Detektion von Fahrzeugen und Personen in einem Bereich der Kreuzung bereit (oder es wird vorhergesagt, dass sie diese betreten) und stellen dem UAV ein Signal bereit, sodass das UAV vermeiden kann, über Fahrzeuge und Personen zu fliegen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen unbemannte Luftfahrzeuge und insbesondere Navigationssysteme für unbemannte Luftfahrzeuge.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es besteht ein Bedarf an unbemannten Luftfahrzeugen (unmanned aerial vehicles - UAVs) oder Drohnen, um eine Vielzahl von Funktionen auszuführen, einschließlich der Lieferung von Waren, der Unterstützung von Notfallteams und der Hilfe bei der Optimierung des Verkehrs. Jedoch haben strenge Gesetze in Bezug auf Drohnenflug und -nutzung die Fähigkeit, viele dieser Funktionen bereitzustellen, eingeschränkt. Zum Beispiel kann es Drohnen nicht erlaubt sein, über einer unbeteiligten Person oder einem sich bewegenden Fahrzeug betrieben zu werden.
Derartige Beschränkungen erschweren die Verwendung von Drohnen für jeden, der versucht, Dienste unter Verwendung von Drohnen bereitzustellen, da es schwierig ist, eine Flugbahn zu bestimmen, die Zivilisation und Verkehr vermeidet. Objekterkennung kann dazu verwendet werden, Objekte zu erkennen, um Personen und Fahrzeugen auszuweichen. Dies erfordert j edoch, dass die Drohne tief am Boden fliegt und die Obj ekterkennung nachts schwieriger wird.
Die Offenbarung in dieser Schrift wird in Bezug auf diese und andere Erwägungen dargelegt.
KURZDARSTELLUNG
Die Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Steuern einer Kreuzung einer Route eines UAV bereit. Die Systeme und Verfahren stellen eine Detektion von Fahrzeugen und Personen in einem Bereich der Kreuzung bereit (oder es wird vorhergesagt, dass sie diese betreten) und stellen dem UAV ein Signal bereit, sodass das UAV vermeiden kann, über die detektierten Fahrzeuge und Personen zu fliegen.
Die Systeme und Verfahren können Verkehr bestimmen, der sich in einem Bereich befindet oder von dem vorhergesagt wird, dass er in diesen eintritt. Der Verkehr kann über Kommunikation von Standortinformationen von Fahrzeugen und mobilen Vorrichtungen an das System, über Verbindungen zu dem System durch Fahrzeuge und mobile Vorrichtungen, über Objekterkennungssysteme und Sensoren und/oder über manuelle Signaleingaben bestimmt werden. Das System kann bestimmen, ob der Bereich zu verschiedenen Zeiten frei ist oder der Vorhersage nach frei sein oder Verkehr beinhalten wird.
Das System kommuniziert dem UAV die Zeiten, zu denen der Bereich frei ist oder der Vorhersage nach frei sein wird. Alternativ dazu kann das System senden, ob der Bereich derzeit frei ist oder Verkehr beinhaltet.
Das UAV bestimmt eine Ankunftszeit in dem Bereich gemäß einem aktuellen Standort und einem geplanten Geschwindigkeitsprofil entlang der Route. Das UAV vergleicht die Ankunftszeit mit den Zeiten, zu denen der Bereich frei ist oder der Vorhersage nach frei sein wird. Wenn der Bereich zu der Zeit, welche die Ankunftszeit darstellt, frei ist, fliegt das UAV gemäß dem geplanten Geschwindigkeitsprofil durch den Bereich. Wenn der Bereich zu der Zeit, welche die Ankunftszeit darstellt, Verkehr aufweist, ändert das UAV das Geschwindigkeitsprofil, sodass die Ankunftszeit bei einer Zeit liegt, zu welcher der Bereich frei ist.
Das UAV sendet die Ankunftszeit an das System. Nach dem Empfangen der Ankunftszeit von dem UAV kann das System Fahrzeugen und Personen (z. B. über mobile Vorrichtungen und/oder Bereichsinfrastruktur, wie etwa Lichter oder Verkehrssignale (z. B. eine Ampel)) signalisieren, zu der Ankunftszeit außerhalb des Bereiches zu bleiben oder den Bereich bis zur Ankunftszeit zu verlassen.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden in dieser Schrift genauer bereitgestellt.
Figurenliste
Die detaillierte Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargelegt. Die Verwendung der gleichen Bezugszeichen kann ähnliche oder identische Elemente angeben. Für verschiedene Ausführungsformen können andere Elemente und/oder Komponenten verwendet werden als jene, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, und einige Elemente und/oder Komponenten sind in verschiedenen Ausführungsformen unter Umständen nicht vorhanden. Die Elemente und/oder Komponenten in den Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu gezeichnet. Für die gesamte Offenbarung gilt, dass Ausdrücke im Singular und Plural je nach Kontext synonym verwendet werden können.

1 veranschaulicht eine beispielhafte Draufsicht auf eine Route eines UAV einschließlich Kreuzungen.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Kreuzung, die ein System zum Steuern der Kreuzung und ein Fahrzeug, eine mobile Vorrichtung und ein UAV gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
3 ist ein Ablaufdiagramm und eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern der Kreuzung und Einstellen einer Ankunftszeit eines UAV.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Offenbarung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung gezeigt sind, ausführlicher beschrieben und soll nicht einschränkend sein.
1-2 veranschaulichen eine Kreuzung 100 einer Route 110 eines unbemannten Luftfahrzeugs 120 (UAV, z. B. einer Drohne). Die Kreuzung 100 beinhaltet einen Bereich 102 oder einen Punkt entlang der Route 110, wo Fahrzeuge 130, Fußgänger 132 (z. B. mit mobilen Vorrichtungen 134), Radfahrer und dergleichen die Kreuzung 100 überqueren (z. B. die Route 110 überqueren). Zum Beispiel können Fahrzeuge 130, Fußgänger 132 (z. B. mit mobilen Vorrichtungen 134), Radfahrer und dergleichen in Abwesenheit eines nachstehend ausführlicher beschriebenen Systems unwissentlich das UAV 120 an der Kreuzung 100 unterqueren, während es die Route 110 fliegt. Die Größe des Bereiches 102 kann basierend auf einem Abstand bestimmt werden, der zwischen der Route 110 und Fahrzeugen oder Personen eingehalten werden muss.
Die Kreuzung 100 beinhaltet eine Straße 140 für das Fahrzeug 130 und einen Fußgängerüberweg 142 oder einen Weg für Fußgänger 132, Radfahrer und dergleichen. Die veranschaulichte Kreuzung 100 beinhaltet eine Brücke 150 über einer Eisenbahnstrecke 152. Hier kann die Route 110 mindestens teilweise durch die Eisenbahnstrecke 152 definiert sein. Die Brücke 150 ermöglicht, dass eine Person in einem Fahrzeug 130, ein Fußgänger 132 oder ein Radfahrer die Eisenbahnstrecke 152 überquert.
Andere Kreuzungen 100 beinhalten möglicherweise keine Brücke. Zum Beispiel können die Fahrzeuge 130 direkt auf einer Eisenbahnstrecke fahren, um die Eisenbahnstrecke zu überqueren. Derartige Kreuzungen können Schranken 154 und Lichter 156 beinhalten, die einem Fahrzeug 130 signalisieren, anzuhalten, wenn sich ein Zug über die Kreuzung 100 bewegt. Andere Routen 110 können durch andere Beförderungsmerkmale bestimmt werden.
Ein System 160 zum Steuern der Kreuzung 100 der Route 110 des UAV 120 wird nun beschrieben. Das System 160 beinhaltet eine straßenseitige Einheit 162 (road-side unit - RSU). Die RSU 162 kann mit Infrastruktur an der Kreuzung 100 in Kommunikation stehen oder in diese integriert sein (z. B. Verkehrssignale, Schranken 154, Lichter 156, Straßenlaternen, städtische Kameras, Gebäude, Brücken usw.) oder kann eine eigenständige Einheit sein.
Die RSU 162 ist dazu konfiguriert, sich über direkte Verbindungen oder über ein Netzwerk 180 mit den UAVs 120, Fahrzeugen 130 und mobilen Vorrichtungen 134 zu verbinden und mit diesen zu kommunizieren. Zum Beispiel beinhaltet jedes von dem UAV 120, dem Fahrzeug 130, der mobilen Vorrichtung 134 und der RSU 162 Komponenten, die einen Speicher, einen Prozessor und ein Kommunikationsmodul beinhalten.
Bei einem Prozessor kann es sich um eine beliebige geeignete Verarbeitungsvorrichtung oder Reihe von Verarbeitungsvorrichtungen handeln, wie unter anderem etwa: einen Mikroprozessor, eine mikrocontrollerbasierte Plattform, eine geeignete integrierte Schaltung, einen oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays (field programmable gate arrays - FPGAs) und/oder eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (application-specific integrated circuits - ASICs).
Bei einem Speicher kann es sich um flüchtigen Speicher (z. B. RAM, der nichtflüchtigen RAM, magnetischen RAM, ferroelektrischen RAM und andere geeignete Formen beinhalten kann); nichtflüchtigen Speicher (z. B. Plattenspeicher, FLASH-Speicher, EPROMs, EEPROMs, memristorbasierten nichtflüchtigen Festkörperspeicher usw.); unveränderbaren Speicher (z. B. EPROMs), Festwertspeicher und/oder Speichervorrichtungen mit hoher Kapazität (z. B. Festplatten, Festkörperlaufwerke usw.) handeln. In einigen Beispielen beinhaltet der Speicher mehrere Speicherarten, insbesondere flüchtigen Speicher und nichtflüchtigen Speicher.
Bei dem Speicher handelt es sich um computerlesbare Medien, auf denen ein oder mehrere Sätze von Anweisungen, wie etwa die Software zum Durchführen der Verfahren der vorliegenden Offenbarung, eingebettet sein können. Die Anweisungen können ein oder mehrere der Verfahren oder der Logik, wie in dieser Schrift beschrieben, verkörpern. Die Anweisungen befinden sich während der Ausführung der Anweisungen vollständig oder mindestens teilweise in einem beliebigen oder mehreren aus dem Speicher, dem computerlesbaren Medium und/oder in dem Prozessor.
Die Ausdrücke „nichttransitorisches computerlesbares Medium“ und „computerlesbares Medium“ sollten dahingehend verstanden werden, dass sie ein einzelnes Medium oder mehrere Medien beinhalten, wie etwa eine zentralisierte oder verteilte Datenbank und/oder damit assoziierte Caches und Server, die einen oder mehrere Sätze von Anweisungen speichern. Die Ausdrücke „nichttransitorisches computerlesbares Medium“ und „computerlesbares Medium“ beinhalten zudem jedes beliebige greifbare Medium, das zum Speichern, Codieren oder Tragen eines Satzes von Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor in der Lage ist oder das ein System dazu veranlasst, ein beliebiges oder mehrere der in dieser Schrift offenbarten Verfahren oder Vorgänge durchzuführen. Im vorliegenden Zusammenhang ist der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ausdrücklich so definiert, dass er jede beliebige Art von computerlesbarer Speichervorrichtung und/oder Speicherplatte einschließt und das Verbreiten von Signalen ausschließt.
Ein Kommunikationsmodul 170 der RSU 162 ist dazu konfiguriert, mit einem Kommunikationsmodul 172 eines Fahrzeugs 130, einem Kommunikationsmodul 174 einer mobilen Vorrichtung 134 und einem Kommunikationsmodul 176 eines UAV 120 zu kommunizieren.
Die nachstehend beschriebenen Netzwerke veranschaulichen eine beispielhafte Kommunikationsinfrastruktur, in der die verbundenen Vorrichtungen, die in verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung erörtert werden, kommunizieren können. Die Netzwerke können das Internet, ein privates Netzwerk, ein öffentliches Netzwerk oder eine andere Konfiguration sein und/oder beinhalten, die unter Verwendung eines oder mehrerer bekannter Kommunikationsprotokolle betrieben werden, wie zum Beispiel Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP), Bluetooth^®, WLAN basierend auf dem Standard 802.11 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), Ultrabreitband (Ultra-Wide Band - UWB) und Mobilfunktechnologien, wie etwa Time Division Multiple Access (TDMA), Code Division Multiple Access (CDMA), High Speed Packet Access (HSPDA), Long-Term Evolution (LTE), Global System for Mobile Communications (GSM) und Fifth Generation (5G), um nur einige Beispiele zu nennen.
Die Kommunikationsmodule 170, 172, 174, 176 können drahtlose Übertragungs- und Kommunikationshardware und -software beinhalten, die in Kommunikation mit einem oder mehreren Sendeempfängern angeordnet sein kann, welche mit Telekommunikationsmasten und einer anderen drahtlosen Telekommunikationsinfrastruktur zum Kommunizieren über die Netzwerke (z. B. die Netzwerke 180) assoziiert sind. Derartige Hardware und Software kann zum Beispiel ein Navigationssystem (NAV-System) zum Empfangen und Verarbeiten eines GPS-Signals von einem GPS, ein Bluetooth^®-Low-Energy Module (BLEM), einen Wi-Fi-Sendeempfänger, ein Ultrabreitband(UWB)-Sendeempfänger und/oder andere drahtlose Sendeempfänger, die nachstehend ausführlicher beschrieben sind, zur Verwendung von Nahfeldkommunikationsprotokollen (near fiel communication protocols - NFC-Protokollen), Bluetooth^®-Protokollen, Wi-Fi, Ultrabreitband (UWB) und anderen möglichen Datenverbindungs- und -freigabetechniken beinhalten.
Die Kommunikationsmodule 170, 172, 174, 176 können Funkgeräte beinhalten, die dazu konfiguriert sind, von einem anderen Kommunikationsmodul 170, 172, 174, 176 gesendete Fahrzeug-zu-Allem-Signale (vehicle-to-everything signals - V2X-Signale) zu übertragen (z. B. zu senden) und/oder zu empfangen. Zum Beispiel stellt ein Kommunikationsmodul Kommunikation von einem Fahrzeug zu anderen Fahrzeugen, Fußgängern oder zu festen Objekten, wie etwa Verkehrsampeln, in seiner Umgebung bereit.
Mobilfunk-Fahrzeug-zu-Allem (cellular vehicle-to-everything - C-V2X) ist eine Umsetzung eines Fahrzeug-zu-Allem-Protokolls (V2X-Protokolls). C-V2X wird durch das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) definiert, das auf Mobilfunkmodemtechnologie basiert und 3GPPstandardisierte 4G-LTE- oder5G-Mobilfunkkonnektivität verwendet, um Signale zu senden und zu empfangen. Es kann das 5,9-GHz-Frequenzband zum Kommunizieren oder ein anderes Frequenzband verwenden, das offiziell als Frequenz eines intelligenten Transportsystems (ITS) bezeichnet werden kann. C-V2X kann ohne Netzwerkunterstützung funktionieren und weist eine Reichweite auf, die eine Meile überschreitet.
Dedizierte Nahbereichskommunikation (Dedicated Short Range Communication - DSRC) ist eine weitere Umsetzung eines Fahrzeug-zu-Allem(V2X)- oder eines Auto-zu-Allem (C2X)-Protokolls. Es kann auch eine beliebige andere geeignete Ausführung von V2X/C2X verwendet werden. Mitunter werden andere Namen verwendet, die für gewöhnlich mit einem Fahrzeugkonnektivitätsprogramm oder dergleichen in Beziehung stehen. Weitere Informationen über das DSRC-Netzwerk und darüber, wie das Netz mit Fahrzeughardware und -software kommunizieren kann, ist verfügbar im „Core System Requirements Specification (SyRS) Report“ vom Juni 2011 des US-Verkehrsministeriums (http://www.its.dot.gov/meetings/pdf/CoreSystem_SE_SyRS_RevA%20(2011-06-13).pdf), welcher hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit gemeinsam mit allen Unterlagen aufgenommen ist, die auf den Seiten 11 bis 14 des SyRS-Reports aufgeführt sind.
Die Kommunikationsmodule 170, 172, 174, 176 können das DSRC-Protokoll umsetzen, um sich direkt miteinander zu verbinden. Zum Beispiel können derartige Protokolle reine DSRC, eine Variation des drahtlosen Standards IEEE 802.11 und andere Protokolle zur drahtlosen Kommunikation zwischen Fahrzeugen und straßenseitigen Infrastruktursystemen beinhalten, die in GPS integriert sind und auf einem IEEE-802.11-Protokoll für drahtlose lokale Netzwerke (wie etwa 802.11p usw.) basieren.
Die Kommunikationsmodule 170, 172, 174, 176 können Hochfrequenz(HF)-Hardware beinhalten, die dazu konfiguriert ist, Signale zu übertragen und/oder zu empfangen, zum Beispiel unter Verwendung eines 2,4/5,8-GHz-Frequenzbandes oder des 5,9-GHz-Frequenzbandes.
Die Kommunikationsmodule 170, 172, 174, 176 können Hardware und Software zur Kommunikation unter Verwendung eines Bluetooth- oder Bluetooth-Low-Energy(BLE)-Protokolls beinhalten. Zum Beispiel können die Kommunikationsmodule ein BLE-Modul (BLEM) beinhalten, das dazu konfiguriert und/oder programmiert ist, Nachrichten von einem oder mehreren Mobilfunkmasten, die mit einem Telekommunikationsanbieter und/oder einem Telematik-Dienstbereitstellungsnetzwerk (Service Delivery Network - SDN) assoziiert sind, zu empfangen und an diese zu übertragen. Das BLEM kann eine Drahtloskommunikation unter Verwendung von Bluetooth^®- und Bluetooth-Low-Energy^®-Kommunikationsprotokollen herstellen, indem es Sendungen kleiner Suchanzeigepakete aussendet und/oder auf diese horcht und Verbindungen mit reagierenden Vorrichtungen herstellt, die gemäß in dieser Schrift beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann das BLEM Vorrichtungsvernetzung eines Generic Attribute Profile (GATT) für Clientvorrichtungen beinhalten, die auf GATT-Befehle und -Anfragen reagieren oder diese einleiten.
Die Kommunikationsmodule 170, 172, 174, 176 können drahtlose Netzwerkschnittstellen beinhalten, um eine Kommunikation mit externen Netzwerken 180 zu ermöglichen. Derartige Schnittstellen können Hardware (z. B. Prozessoren, einen Arbeitsspeicher, einen Datenspeicher, eine Antenne usw.) und Software zum Steuern der drahtlosen Netzwerkschnittstellen für die externen Netzwerke 180 beinhalten. Zum Beispiel können die Netzwerke 180 standardbasierte Netzwerke beinhalten (z. B. das Global System for Mobile Communications (GSM), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), Long Term Evolution (LTE), Code Division Multiple Access (CDMA), WiMAX (IEEE 802.16m) und drahtlose lokale Netzwerke (einschließlich IEEE 802.11 a/b/g/n/ac oder andere) usw.). Bei den externen Netzwerken kann es sich um Folgendes handeln: ein öffentliches Netzwerk, wie etwa das Internet; ein privates Netzwerk, wie etwa ein Intranet; oder Kombinationen daraus, und es kann eine Vielfalt von Netzwerkprotokollen verwendet werden, die derzeit zur Verfügung stehen oder später entwickelt werden, einschließlich unter anderem TCP/IP-basierter Netzwerkprotokolle.
Als ein Beispiel kann das Kommunikationsmodul 170 der RSU 162 mit dem Kommunikationsmodul 172 des Fahrzeugs 130 über ein V2X-Protokoll, mit dem Kommunikationsmodul 174 der mobilen Vorrichtung 134 über ein drahtloses Protokoll und mit dem Kommunikationsmodul 176 des UAV 120 über das V2X-Protokoll oder ein Hochfrequenz(HF)-Kommunikationsprotokoll kommunizieren.
Vorstehend beschriebene Kommunikationstechnologien, wie etwa C-V2X, können mit andern Technologien kombiniert werden, wie etwa Visual Light Communication (VLC), Mobilfunkkommunikation und Nahbereichsradar, welche die Kommunikation der Position, Geschwindigkeit, Kurs, relative Position zu anderen Objekten und den Austausch von Informationen mit anderen Fahrzeugen, mobilen Vorrichtungen, UAVs, RSUs oder externen Computersystemen erleichtern.
Die Module 172, 174, 176 können ein Navigationssystem (NAV-System) 182, 184, 186 beinhalten, das einen Empfänger eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) und ein Trägheitsnavigationssystem (inertial navigation system - INS) beinhaltet, um den Standort der Fahrzeuge 130, der mobilen Vorrichtung 134, und des UAV 120 zu teilen. Das Modul 170 kann den Standort der RSU 162 speichern.
Das NAV-System 182, 184, 186 ist dazu konfiguriert und/oder programmiert, eine Position des Fahrzeugs 130, der mobilen Vorrichtung 134 oder des UAV 120 zu bestimmen. Der GPS-Empfänger ist dazu konfiguriert oder programmiert, eine Position oder einen Standort relativ zu Satelliten oder terrestrischen Sendemasten, die mit dem GPS assoziiert sind, zu triangulieren.
Das NAV-System 188 kann ferner dazu konfiguriert oder programmiert sein, Routen von einem derzeitigen Standort zu einem ausgewählten Ziel (z. B. der Kreuzung 100) zu entwickeln, eine Karte anzuzeigen und Fahranweisungen zu dem ausgewählten Ziel zu präsentieren sowie eine Fahrzeit zu dem ausgewählten Standort und die vorhergesagte Ankunftszeit zu bestimmen. Das System 160 kann derartige Informationen von den NAV-Systemen 182, 184 verwenden, um Verkehr in dem Bereich 102 zu unterschiedlichen Zeiten vorherzusagen.
Zum Beispiel kann ein jeweiliges NAV-System 182, 184, 186 für jedes von dem Fahrzeug 130, der mobilen Vorrichtung 134 und dem UAV 120 eine Route, um von einem derzeitigen Standort zu der Kreuzung 100 (oder dem Standort der RSU 162) zu gelangen, eine geschätzte Zeit zum Erreichen der Kreuzung 100 und eine geschätzte Ankunftszeit bestimmen. Die geschätzte Ankunftszeit kann auf der Position, der Geschwindigkeit und dem Kurs oder anderen Informationen basieren, die durch das NAV-System 182, 184, 186 bestimmt werden. Das System 160 kann derartige Informationen von den NAV-Systemen 182, 184 verwenden, um Verkehr in dem Bereich 102 zu unterschiedlichen Zeiten vorherzusagen.
Das UAV 120 kann autonom und/oder ferngesteuert sein. Zum Beispiel ist das NAV-System 186 dazu konfiguriert, die Route 110 zu bestimmen und jede Kreuzung 100 zu identifizieren, zum Beispiel basierend auf Navigationsdaten von einem Empfänger eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS). Das NAV-System 186 kann ferner ein Geschwindigkeitsprofil entlang der Route 110 bestimmen und Lenk-, Hub- und Antriebsmechanismen steuern, um das UAV 120 entlang der Route 110 gemäß dem Geschwindigkeitsprofil zu bewegen.
Beim Erstellen der Route 110 kann das NAV-System 186 den Zeitplan der Route berücksichtigen, um Verzögerungen an den Kreuzungen 100 zu verhindern. Das NAV-System 186 kann die Route 110 unter Verwendung einer statistischen Analyse erstellen, um die Möglichkeit oder Wahrscheinlichkeit einer Verzögerung entlang der Route 110 durch das UAV 120 aufgrund von Verkehr in einem oder mehreren Bereichen 102 zu bestimmen und zu minimieren.
Das System 160 beinhaltet ferner Sensoren 190 und Benutzerschnittstellen 192. Messungen durch die Sensoren 190 oder Eingaben in die Benutzerschnittstellen 192 können verwendet werden, um das Vorhandensein von Fahrzeugen 130 und Fußgängern 132 in dem Bereich 102 der Kreuzung 100 zu detektieren. Zum Beispiel können die Sensoren 190 einen induktiven Sensor in der Straße 140, einen Druckplattensensor in der Straße 140, Kameras mit Objekt- oder Bewegungsdetektionssoftware und dergleichen beinhalten. Die Benutzerschnittstellen 192 können Fußgängerüberwegtasten 194, die es einem Benutzer ermöglichen, die Überquerung auf einem Fußgängerüberweg anzufordern, andere manuelle Drucktasten und Signalisierungserweiterungen beinhalten, die über eine mobile Vorrichtung 134 oder eine andere drahtlose Schnittstelle (z. B. über BLE oder Wi-Fi) aktiviert werden.
Das System 160 ist dazu konfiguriert, das Vorhandensein von Fahrzeugen 130, Fußgängern 132 und mobilen Vorrichtungen 134 in dem Bereich 102 über Verbindungen mit der RSU 162, Kommunikation von Informationen an die RSU 162 (z. B. Standort- und Ankunftszeitinformationen) und/oder Messungen und Eingaben von den Sensoren 190 und Benutzerschnittstellen 192 zu bestimmen oder vorherzusagen.
Zum Beispiel nehmen die Sensoren 190 Messungen in dem Bereich 102 der Kreuzung 100 vor, und wenn bestimmt wird, dass die Messungen die Anwesenheit eines Fahrzeugs 130 oder eines Fußgängers 132 widerspiegeln, bestimmt das System 160, dass sich Fahrzeuge 130 und/oder Fußgänger in dem Bereich 102 befinden. Gleichermaßen empfangen Benutzerschnittstellen 192 Eingaben in dem Bereich 102 der Kreuzung 100 und das System 160 bestimmt, dass sich Fahrzeuge 130 und/oder Fußgänger in dem Bereich 102 befinden, wenn eine Eingabe in eine Benutzerschnittstelle 192 (z. B. Fußgängerüberwegsignal) empfangen wird.
Wenn der Sensor 190 keine Messungen bereitstellt, welche die Anwesenheit eines Fahrzeugs 130 oder eines Fußgängers 132 für die gesamte Zeit widerspiegeln, in der sich das Fahrzeug 130 oder der Fußgänger 132 in dem Bereich 102 befindet, kann das System 160 einen Zeitgeber starten. Zum Beispiel kann das System 160 bestimmen, dass eine Messung durch einen induktiven Sensor 190 angibt, dass sich ein Fahrzeug 130 in dem Bereich 102 befindet. Nach Ende der Messung (z. B. wenn sich das Fahrzeug 130 von dem induktiven Sensor 190 entfernt und die Brücke 150 überquert), startet das System 160 einen Zeitgeber. Am Ende des Zeitgebers bestimmt das System, dass sich das Fahrzeug 130 außerhalb des Bereiches 102 befindet. Gleichermaßen kann das System 160 einen Zeitgeber basierend auf einer Eingabe in eine Benutzerschnittstelle 192 einstellen.
Das System 160 ist zudem dazu konfiguriert, das Vorhandensein von Fahrzeugen 130 und mobilen Vorrichtungen 134 in dem Bereich 102 über Verbindungen mit der RSU 162 zu bestimmen. Wie vorstehend beschrieben, können sich die mobilen Vorrichtungen 134 und Fahrzeuge 130 direkt mit der RSU 162 verbinden. Die RSU 162 kann zum Beispiel basierend auf der Stärke einer direkten Verbindung bestimmen, ob sich die mobile Vorrichtung 134 oder das Fahrzeug 130 in dem Bereich 102 befindet.
Zusätzlich dazu können das Fahrzeug 130 und die mobile Vorrichtung 134 der RSU 162 über direkte Verbindungen oder Verbindungen über ein Netzwerk 180 Informationen (z. B. von NAV-Systemen) bereitstellen. Die Informationen können Standort, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kurs und dergleichen beinhalten. Basierend auf diesen Informationen kann die RSU 162 bestimmten, ob sich das Fahrzeug 130 oder die mobile Vorrichtung 134 in dem Bereich 102 befindet. Zum Beispiel kann die RSU 162 den Bereich 102 mit einem Geofence definieren und die Standortinformationen mit dem Geofence vergleichen.
Die RSU 162 kann zudem basierend auf Standort-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Kursinformationen vorhersagen, wann ein Fahrzeug 130 oder eine mobile Vorrichtung 134 in den Bereich 102 eintreten wird, oder eine derartige Vorhersage von den NAV-Systemen 182, 184 empfangen.
Die RSU 162 ist dazu konfiguriert, Informationen an das UAV 120 bezüglich dessen zu senden, ob und wann der Bereich 102 frei ist oder der Vorhersage nach frei sein wird (z. B. sich keine Fahrzeuge 130, Fußgänger 132 oder mobile Vorrichtungen 134 in dem Bereich 102 befinden). Das NAV-System 186 ist dazu konfiguriert, Signale von der RSU 162 stromaufwärts der Kreuzung 100 zu empfangen.
Als Reaktion darauf kann das UAV 120 gemäß seinem Geschwindigkeitsprofil weiterfliegen, wenn vorhergesagt wird, dass der Bereich 102 zu dem Zeitpunkt frei ist, an dem sich das UAV 120 voraussichtlich entlang der Route 110 durch den Bereich 102 bewegt. Alternativ dazu kann das UAV 120 beschleunigen, abbremsen oder für eine Zeit auf der Stelle schweben, um sein Geschwindigkeitsprofil zu ändern, um sich durch den Bereich zu einem Zeitpunkt zu bewegen, zu dem der Bereich 102 frei ist oder der Vorsage nach frei sein wird, und/oder von der Route abweichen, während die Geschwindigkeit beibehalten wird (d. h. Ändern der Flugbahn).
Das UAV 120 kann die vorhergesagte Zeit kommunizieren, zu der sich das UAV 120 durch den Bereich 102 bewegen wird. Als Reaktion darauf kann die RSU 162 mit der mobilen Vorrichtung 134 und dem Fahrzeug 130 kommunizieren, während dieser Zeit außerhalb des Bereiches 102 zu bleiben oder sich aus dem Bereich 102 zu bewegen. Zum Beispiel kann die RSU 162 Signale 164, Schranken 154 und Lichter 156 steuern, um Fahrzeugen 130 und Fußgängern 132 Signale zu senden oder Nachrichten an die Fahrzeuge 130 und mobilen Vorrichtungen 134 zu senden.
Unter Bezugnahme auf 3 wird nun ein Verfahren 300 zum Steuern der Kreuzung 100 der Route 110 des UAV 120 beschrieben. Gemäß einem ersten Schritt 310 bestimmt das System 160, ob Verkehr in den Bereich 102 eintritt oder der Vorhersage nach in diesen eintreten wird. Insbesondere kann das System 160 bestimmen, ob der Bereich 102 zu verschiedenen Zeiten 316 frei ist oder der Vorhersage nach frei 312 sein oder Verkehr 314 beinhalten wird.
Gemäß einem zweiten Schritt 320 kommuniziert das System 160 dem UAV 120 die Zeiten 316, zu denen der Bereich 102 frei ist oder der Vorhersage nach frei 312 sein wird. Gemäß einem dritten Schritt bestimmt das UAV 120 eine Ankunftszeit 332 an dem Bereich 102 gemäß einem derzeitigen Standort und einem geplanten Geschwindigkeitsprofil entlang der Route 110.
Gemäß einem vierten Schritt 340 vergleicht das UAV 120 die Ankunftszeit 332 mit den Zeiten 316, zu denen der Bereich 102 frei ist oder der Vorhersage nach frei 312 sein oder Verkehr 314 beinhalten wird. Wenn der Bereich 102 zu der Zeit 316, welche die Ankunftszeit 332 darstellt, frei 312 ist, fliegt das UAV 120 gemäß dem geplanten Geschwindigkeitsprofil durch den Bereich 102. Oder das UAV 120 kann das Geschwindigkeitsprofil optimieren, sodass die Ankunftszeit 332 bei einer Zeit 316 liegt, zu welcher der Bereich 102 frei ist oder der Vorhersage nach frei 312 sein wird.
Wenn der Bereich 102 zu der Zeit 316, welche die Ankunftszeit 332 darstellt, Verkehr 314 aufweist, ändert das UAV 120 das Geschwindigkeitsprofil, sodass die Ankunftszeit 332 bei einer Zeit 316 liegt, zu welcher der Bereich 102 frei ist oder der Vorhersage nach frei 312 sein wird. Das UAV 120 kann nach Bedarf und innerhalb der Fähigkeiten des UAV in unterschiedlichen Abständen von dem Bereich 102 Anpassungen vornehmen (z. B. beschleunigen, abbremsen oder anhalten und auf der Stelle schweben).
Zusätzlich oder alternativ dazu sendet das UAV 120 gemäß einem sechsten Schritt 360 die Ankunftszeit 332 an das System 160. Nach dem Empfangen der Ankunftszeit 332 von dem UAV 120 kann das System 160 dem Fahrzeug 130 und Personen (z. B. über mobile Vorrichtungen 134 und/oder Bereichsinfrastruktur, wie etwa Lichter oder Verkehrssignale) signalisieren, zu der Ankunftszeit 332 außerhalb des Bereiches 102 zu bleiben oder den Bereich 102 bis zur Ankunftszeit 332 zu verlassen.
Gemäß anderen beispielhaften Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das UAV die Kreuzungsfreigabe über eine Sendung von der Kreuzungssteuerung bestimmen. Zum Beispiel kann die Kreuzungssteuerung einfach Standortinformationen und entweder eine Bezeichnung „frei“ oder „belegt“ senden. Hierbei ist das UAV darauf eingestellt, diese Nachrichten zu empfangen, und nur bei Empfang einer Bezeichnung „belegt“ nimmt das UAV Berechnungen/Änderungen an einem Flugbahn-/Geschwindigkeitsprofil vor. Ferner kann das UAV anstelle eines geänderten Geschwindigkeitsprofils den Flug unterbrechen, sobald eine Nähe zu der Kreuzungssteuerung erreicht ist, und diesen bei Empfang der Bezeichnung „frei“ wiederaufnehmen.
In der vorstehenden Offenbarung wurde auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und konkrete Umsetzungen veranschaulichen, in denen die vorliegende Offenbarung umgesetzt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Umsetzungen genutzt und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Bezugnahmen in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „eine beispielhafte Ausführungsform“ usw. geben an, dass die beschriebene Ausführungsform ein(e) spezifische(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft beinhalten kann, doch es muss nicht notwendigerweise jede Ausführungsform diese(s) spezifische Merkmal, Struktur oder Eigenschaft beinhalten. Darüber hinaus beziehen sich derartige Formulierungen nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform. Ferner wird, wenn ein(e) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben ist, der Fachmann ein(e) derartige(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen erkennen, ob dies nun ausdrücklich beschrieben ist oder nicht.
Es versteht sich zudem, dass das Wort „Beispiel“, wie in dieser Schrift verwendet, nicht ausschließender und nicht einschränkender Natur sein soll. Insbesondere gibt das Wort „beispielhaft“ im vorliegenden Zusammenhang eines von mehreren Beispielen an, und es versteht sich, dass keine übermäßige Betonung oder Bevorzugung auf das konkrete beschriebene Beispiel gerichtet ist.
Ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) beinhaltet ein beliebiges nichttransitorisches (z. B. physisches) Medium, das an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die durch einen Computer (z. B. durch einen Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtiger Medien und flüchtiger Medien. Rechenvorrichtungen können computerausführbare Anweisungen beinhalten, wobei die Anweisungen durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa durch die vorstehend aufgeführten, ausführbar sein können und auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein können.
Hinsichtlich der in dieser Schrift beschriebenen Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristiken usw. versteht es sich, dass die Schritte derartiger Prozesse usw. zwar als gemäß einer bestimmten Reihenfolge erfolgend beschrieben worden sind, derartige Prozesse jedoch praktisch so umgesetzt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die von der in dieser Schrift beschriebenen Reihenfolge abweicht. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte in dieser Schrift beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Anders ausgedrückt, dienen die Beschreibungen von Prozessen in dieser Schrift dem Zwecke der Veranschaulichung verschiedener Ausführungsformen und sollten keinesfalls dahingehend ausgelegt werden, dass sie die Patentansprüche einschränken.
Dementsprechend versteht es sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Aus der Lektüre der vorstehenden Beschreibung ergeben sich viele andere Ausführungsformen und Anwendungen als die aufgeführten Beispiele. Der Umfang sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Patentansprüche bestimmt werden, zusammen mit der gesamten Bandbreite an Äquivalenten, zu denen diese Patentansprüche berechtigen. Es wird erwartet und ist beabsichtigt, dass zukünftige Entwicklungen in den in dieser Schrift beschriebenen Techniken eintreten werden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige zukünftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass die Anmeldung modifiziert und verändert werden kann.
Allen in den Patentansprüchen verwendeten Ausdrücken soll deren allgemeine Bedeutung zugeordnet werden, wie sie Fachleuten auf dem Gebiet der in dieser Schrift beschriebenen Technologien bekannt ist, sofern in dieser Schrift kein ausdrücklicher Hinweis auf das Gegenteil erfolgt. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel, wie etwa „ein“, „eine“, „der“, „die“, „das“ usw., dahingehend zu verstehen, dass eines oder mehrere der angegebenen Elemente genannt werden, sofern ein Anspruch nicht eine ausdrückliche gegenteilige Einschränkung nennt. Mit Formulierungen, die konditionale Zusammenhänge ausdrücken, wie unter anderem „kann“, „könnte“ , „können“ oder „könnten“, soll im Allgemeinen vermittelt werden, dass gewisse Ausführungsformen gewisse Merkmale, Elemente und/oder Schritte beinhalten könnten, wohingegen andere Ausführungsformen diese nicht beinhalten können, es sei denn, es ist konkret etwas anderes angegeben oder es ergibt sich etwas anderes aus dem jeweils verwendeten Kontext. Somit sollen derartige Formulierungen, die konditionale Zusammenhänge ausdrücken, nicht implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Schritte für eine oder mehrere Ausführungsformen in irgendeiner Weise erforderlich sind.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: das Bestimmen, ob der Bereich frei ist, beinhaltet das Bestimmen mindestens einer Zeit, zu der sich mindestens eines von einem Fahrzeug und einer mobilen Vorrichtung der Vorhersage nach in dem Bereich befinden wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: Bestimmen einer Ankunftszeit, zu der das UAV der Vorhersage nach den Bereich entlang der Route erreichen wird; und Vergleichen der mindestens einen Zeit, zu der mindestens eines von einem Fahrzeug und einer mobilen Vorrichtung der Vorhersage nach den Bereich zu der Ankunftszeit erreichen wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Speicher Anweisungen, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen, das mindestens eine Verkehrssignal mindestens während einer Zeit zu steuern, zu der sich das UAV der Vorhersage nach durch den Bereich entlang der Route bewegen wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird das mindestens eine Verkehrssignal gesteuert, um ein Stoppsymbol anzuzeigen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Speicher Anweisungen, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen, eine Nachricht oder Anweisung an mindestens eines von einem Fahrzeug und einer mobilen Vorrichtung zu senden, damit es/sie mindestens während einer Zeit, zu der sich das UAV der Vorhersage nach durch den Bereich entlang der Route bewegen wird, außerhalb des Bereiches anhält.

Claims

Verfahren, umfassend: Bestimmen, dass ein Bereich einer Route eines UAV frei oder nicht frei ist, und Bereitstellen eines Signals, das dazu konfiguriert ist, durch ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) empfangen zu werden, basierend darauf, dass bestimmt wird, dass der Bereich nicht frei ist, wobei das Signal dazu konfiguriert ist, verwendet zu werden, um ein Geschwindigkeitsprofil oder eine Flugbahn des UAV zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, dass der Bereich frei oder nicht frei ist, das Bestimmen beinhaltet, dass mindestens eines von einem Fahrzeug und einer mobilen Vorrichtung mit einem Steuersystem in dem Bereich der Route in Kommunikation steht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, dass der Bereich frei oder nicht frei ist, das Bestimmen beinhaltet, dass mindestens eines von einer Person und einem Fahrzeug bei einer Messung durch einen Sensor detektiert wird, wobei der Sensor mit einem Steuersystem in Kommunikation steht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, dass der Bereich frei oder nicht frei ist, das Bestimmen beinhaltet, dass sich ein Standort mindestens eines von einem Fahrzeug und einem Mobiltelefon in dem Bereich befindet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Standort um einen GPS-Standort handelt und der Bereich durch eine Geofence-Grenze definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, dass der Bereich frei oder nicht frei ist, das Bestimmen mindestens einer Zeit beinhaltet, zu der sich mindestens eines von einem Fahrzeug und einer mobilen Vorrichtung der Vorhersage nach in dem Bereich befinden wird.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: Bestimmen einer Ankunftszeit, zu der das UAV den Bereich entlang der Route der Vorhersage nach erreichen wird; und Vergleichen der mindestens einen Zeit, zu der mindestens eines von einem Fahrzeug und einer mobilen Vorrichtung der Vorhersage nach den Bereich erreichen wird, mit der Ankunftszeit.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend das Bestimmen einer neuen Ankunftszeit basierend darauf, dass es sich bei der Ankunftszeit um eine Zeit handelt, zu der sich mindestens eines von dem Fahrzeug und der mobilen Vorrichtung der Vorhersage nach in dem Bereich befinden wird.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend das Bereitstellen der neuen Ankunftszeit an ein Steuersystem.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Steuern mindestens eines Verkehrssignals an der Kreuzung, um ein Stoppsymbol mindestens während der neuen Ankunftszeit anzuzeigen.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Senden einer Nachricht oder Anweisung an mindestens eines von einem Fahrzeug und einer mobilen Vorrichtung, mindestens während der neuen Ankunftszeit außerhalb des Bereiches anzuhalten.
System, umfassend: eine straßenseitige Einheit an einer Kreuzung einer Route eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV), umfassend: einen Prozessor; einen Speicher, der Anweisungen umfasst, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor zu Folgendem veranlassen: Bestimmen, ob ein Bereich an einer Kreuzung einer Route eines UAV frei ist; und Bereitstellen eines Signals, das dazu konfiguriert ist, durch ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) empfangen zu werden, basierend auf der Bestimmung, wobei das Signal dazu konfiguriert ist, verwendet zu werden, um ein Geschwindigkeitsprofil oder eine Flugbahn des UAV zu ändern, wenn bestimmt wird, dass der Bereich nicht frei ist.
System nach Anspruch 12, wobei die straßenseitige Einheit dazu konfiguriert ist, sich mit mindestens einem von einem Fahrzeug und einem Mobiltelefon zu verbinden.
System nach Anspruch 13, wobei das Bestimmen, ob der Bereich frei ist, das Bestimmen beinhaltet, ob mindestens eines von einem Fahrzeug und einer mobilen Vorrichtung mit der straßenseitigen Einheit verbunden ist.
System nach Anspruch 12, ferner umfassend mindestens einen Sensor zum Detektieren einer Anwesenheit mindestens eines von einer Person und einem Fahrzeug in dem Bereich.