DE102021128737A1 - Lokalisierung von fahrzeugen unter verwendung von beacons - Google Patents

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Abstract

Es werden Ausführungsformen zur Lokalisierung von Fahrzeugen unter Verwendung von Beacons offenbart. Bei einer Ausführungsformen umfasst ein Verfahren Folgendes: Bestimmen, unter Verwendung mindestens eines Prozessors eines Fahrzeugs, dass das Fahrzeug externe Signale verloren hat (oder verschlechterte externe Signale empfängt), die zum Schätzen einer Position des Fahrzeugs verwendet werden; Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Satzes mobiler Beacons, die verfügbar sind, um eine Schätzung der Position des Fahrzeugs zu unterstützen; Empfangen, unter Verwendung einer Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs, von Broadcast-Signalen von dem Satz mobiler Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für den Satz mobiler Beacons beinhalten; Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Teilsatzes von Lokalisierungsdaten von dem Satz mobiler Beacons zur Unterstützung der Positionsschätzung des Fahrzeugs; und Schätzen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, der Position des Fahrzeugs unter Verwendung des Teilsatzes von Lokalisierungsdaten.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Beschreibung betrifft im Allgemeinen die Lokalisierung von autonomen Fahrzeugen und insbesondere die Lokalisierung unter Verwendung von Beacons.
  • HINTERGRUND
  • Autonome Fahrzeuge verwenden eine Reihe von Sensoren und Kommunikationsvorrichtungen, um ihre Lokalisierungszustände zu aktualisieren, während sie ihre Umgebung von einem Ziel zum nächsten befahren. Feste terrestrische Beacons, Drahtlosnetzwerke (z. B. Funkmasten, Wi-Fi) und satellitenbasierte Navigationssysteme stellen Lokalisierungsdaten mit höchster Genauigkeit und geringsten Unsicherheiten zur Verwendung bei der Bestimmung des Lokalisierungszustands eines autonomen Fahrzeugs bereit. Jedoch verlieren Fahrzeuge, die sich durch Bereiche ohne Sichtverbindung (LOS: Line of Sight) zu einem festen Beacon, Funkmasten, Wi-Fi-Routern oder Satelliten (z. B. Tunnel, dicht bebaute Stadtgebiete) bewegen, schnell eine Positionsgenauigkeit, wenn Bewegungsgleichungen zur Berechnung des Lokalisierungszustands verwendet werden.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht ein autonomes Fahrzeug mit autonomer Fähigkeit gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
    • 2 veranschaulicht eine „Cloud“-Rechenumgebung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
    • 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Computersystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
    • 4 veranschaulicht eine Architektur für ein autonomes Fahrzeug gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
    • 5 veranschaulicht ein beispielhaftes Szenario, bei dem Beacons zum Lokalisieren eines autonomen Fahrzeugs in einem Tunnel verwendet werden, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
    • 6 veranschaulicht ein Lokalisierungssystem gemäß oder mehreren Ausführungsformen.
    • 7 veranschaulicht eine Beacon-Einstufung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
    • 8 veranschaulicht einen Lokalisierungsmanager gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
    • 9 veranschaulicht ein Flottenverwaltungssystem, das Flottenfahrzeugen Lokalisierungsschätzungen bereitstellt, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
    • 10 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Lokalisieren eines autonomen Fahrzeugs unter Verwendung von Beacons gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
    • 11 ist ein Flussdiagramm eines anderen Prozesses zum Lokalisieren eines autonomen Fahrzeugs unter Verwendung von Beacons gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden Beschreibung sind für Erläuterungszwecke zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Es wird jedoch ersichtlich werden, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten umgesetzt werden kann. In anderen Fällen sind wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform gezeigt, um eine unnötige Verundeutlichung der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
  • In den Zeichnungen sind zur Vereinfachung der Beschreibung spezifische Anordnungen oder Reihenfolgen schematischer Elemente, wie etwa jener, die Vorrichtungen, Module, Anweisungsblöcke und Datenelemente repräsentieren, gezeigt. Fachleute sollten jedoch verstehen, dass die spezifische Reihenfolge oder Anordnung der schematischen Elemente in den Zeichnungen nicht andeuten soll, dass eine spezielle Verarbeitungsreihenfolge oder -sequenz oder eine Trennung von Prozessen notwendig ist. Ferner soll der Einschluss eines schematischen Elements in einer Zeichnung nicht andeuten, dass ein solches Element in allen Ausführungsformen notwendig ist oder die durch ein solches Element repräsentierten Merkmale in manchen Ausführungsformen möglicherweise nicht in anderen Elementen enthalten sind oder möglicherweise nicht mit diesen kombiniert werden.
  • In den Zeichnungen, in denen verbindende Elemente, wie etwa durchgezogene oder gestrichelte Linien oder Pfeile, zum Veranschaulichen einer Verbindung, einer Beziehung oder einer Assoziation zwischen oder unter zwei oder mehr anderen schematischen Elementen verwendet werden, soll das Nichtvorhandensein irgendwelcher solcher verbindenden Elemente ferner nicht andeuten, dass keine Verbindung, Beziehung oder Assoziation vorhanden sein kann. Mit anderen Worten sind manche Verbindungen, Beziehungen oder Assoziationen zwischen Elementen nicht in den Zeichnungen gezeigt, sodass die Offenbarung nicht verundeutlicht wird. Zusätzlich wird zur Vereinfachung der Veranschaulichung ein einzelnes verbindendes Element verwendet, um mehrere Verbindungen, Beziehungen oder Assoziationen zwischen Elementen zu repräsentieren. Wenn ein verbindendes Element beispielsweise eine Kommunikation von Signalen, Daten oder Anweisungen repräsentiert, sollten Fachleute verstehen, dass ein solches Element einen oder mehrere Signalpfade (z. B. einen Bus), wie möglicherweise benötigt, repräsentiert, um die Kommunikation zu bewirken.
  • Nun wird ein ausführlicher Bezug auf Ausführungsformen genommen, deren Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen bereitzustellen. Einem Durchschnittsfachmann wird jedoch ersichtlich werden, dass die verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen ohne diese spezifischen Einzelheiten umgesetzt werden können. In anderen Fällen wurden wohlbekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten, Schaltungen und Netzwerke nicht ausführlich beschrieben, sodass Aspekte der Ausführungsformen nicht unnötig verundeutlicht werden.
  • Nachfolgend sind mehrere Merkmale beschrieben, die jeweils unabhängig voneinander oder mit einer beliebigen Kombination anderer Merkmale verwendet werden können. Ein beliebiges individuelles Merkmal spricht jedoch möglicherweise keines der oben besprochenen Probleme an oder könnte nur eines der oben besprochenen Probleme ansprechen. Manche der oben besprochenen Probleme könnten möglicherweise nicht vollständig durch irgendwelche der hierin beschriebenen Merkmale angesprochen werden. Obwohl Überschriften bereitgestellt sind, können Informationen bezüglich einer speziellen Überschrift, die aber nicht in dem Abschnitt mit dieser Überschrift aufgefunden werden, auch andernorts in dieser Beschreibung aufgefunden werden. Ausführungsformen sind hierin gemäß der folgenden Gliederung beschrieben:
    1. 1. Allgemeiner Überblick
    2. 2. Systemüberblick
    3. 3. Architektur eines autonomen Fahrzeugs
    4. 4. Kommunikation mit mobilen Beacons
    5. 5. Lokalisierung mit empfangenen Lokalisierungsdaten
    6. 6. Flottendienste
  • Allgemeiner Überblick
  • Ein Fahrzeug (wie etwa ein autonomes Fahrzeug) kann mehrere Sensoren aufweisen, die in der Lage sind, Informationen über seine Umgebung zu senden und zu empfangen. Beispielsweise handelt es sich bei frequenzmoduliertem Dauerstrich-RADAR um einen Kurzreichweitemesssensorsatz, der in der Lage ist, einen Abstand zu bestimmen. Das RADAR kann ein Frequenz-Sweeping periodisch pausieren und eine Phasenumtastung einsetzen, um Lokalisierungsschätzungsdaten zu codieren und zu übertragen, wobei es als ein Beacon für in der Nähe befindliche Fahrzeuge fungiert. Auf der Empfangsseite kann ein omnidirektionaler Empfänger, der auf demselben Band wie das Radar horcht, dazu verwendet werden, das Beacon-Signal aufzufangen und es zum Verbessern seiner Lokalisierungsschätzung verwenden.
  • Bei einer Ausführungsform kann, wenn ein Fahrzeug vorhersagt (z. B. basierend auf seinem aktuellen Standort und einer Karte), dass es in naher Zukunft möglicherweise seine aktuelle Positionsbestimmungstechnologie (z. B. GNSS,Wi-Fi 33, Funkmast) aufgrund seines aktuellen Standorts (z. B. Einfahren in einen Tunnel oder ein dicht bebautes Stadtgebiet) verliert, das Fahrzeug unter Verwendung seines Sensors nach anderen Fahrzeugen, die als feste oder mobile Beacons arbeiten können, scannen. Diese anderen Fahrzeuge broadcasten voraussichtlich ihre geschätzten Lokalisierungsdaten, die durch das Fahrzeug zur Lokalisierung unter Verwendung von z. B. Trilateration basierend auf Abständen zu festen Beacons oder einem anderen Algorithmus zur Lokalisierung unter Verwendung sich bewegender Beacons verwendet werden können.
  • Bei einer Ausführungsform kann ein Zentralcomputer für Flottenoperationen Unterstützung bereitstellen, indem er verfügbare Flottenfahrzeuge findet, die als feste (z. B. geparkte Fahrzeuge) oder mobile Beacons arbeiten können. Bei einer Ausführungsform kann der Zentralcomputer geparkte oder außer Betrieb befindliche Fahrzeuge in der Flotte dahingehend konfigurieren, ihre GNSS-Empfänger so zu konfigurieren, dass sie als terrestrische Pseudoliten fungieren, die beispielsweise GNSS-HF-Signale senden, die direkt durch den GNSS-Empfänger des Fahrzeugs empfangen werden können.
  • Bei einer Ausführungsform, bei der mehr als 4 Beacons oder eine Mischung fester und mobiler Beacons verfügbar sind, bestimmt das empfangende Fahrzeug, welche Kombination aus mobilen/festen Beacons bei seiner Lokalisierung zu verwenden ist.
  • Bei einer Ausführungsform können geschätzte Lokalisierungsdaten von mobilen Beacons, die eine hohe Positionsunsicherheit aufweisen, gänzlich von der Lokalisierungsverarbeitung ausgeschlossen werden. Bei einer Ausführungsform werden DOP-Metriken (Dilution Of Precision - Genauigkeitsverringerung) oder andere Metriken für alle möglichen Kombinationen aus 3 und 4 Beacons berechnet, um zu bestimmen, welche Kombination mobiler Beacons basierend auf ihren Standorten die genaueste Positionsschätzung bieten wird (z. B. bietet eine weiter ausgebreitete Geometrie mehr Genauigkeit).
  • Bei einer Ausführungsformen umfasst ein Verfahren Folgendes: Bestimmen, unter Verwendung mindestens eines Prozessors eines Fahrzeugs, dass das Fahrzeug externe Signale, die zum Schätzen einer Position des Fahrzeugs verwendet werden, verloren hat; Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Satzes mobiler Beacons, die verfügbar sind, um eine Schätzung der Position des Fahrzeugs zu unterstützen; Empfangen, unter Verwendung einer Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs, von Broadcast-Signalen von dem Satz mobiler Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für den Satz mobiler Beacons beinhalten; Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Teilsatzes von Lokalisierungsdaten von dem Satz mobiler Beacons zur Unterstützung der Positionsschätzung des Fahrzeugs; und Schätzen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, der Position des Fahrzeugs unter Verwendung des Teilsatzes von Lokalisierungsdaten.
  • Bei einer Ausführungsform beinhalten die Lokalisierungsdaten geschätzte Standorte des Satzes mobiler Beacons und Unsicherheitswerte, die mit den geschätzten Standorten assoziiert sind, und der Teilsatz mobiler Beacons wird zumindest teilweise basierend auf den Unsicherheitswerten ausgewählt.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst das Auswählen des Teilsatzes von Lokalisierungsdaten von dem Satz mobiler Beacons ferner Folgendes: Berechnen von Dilution-Of-Precision(DOP)-Werten für Kombinationen mobiler Beacons in dem Satz mobiler Beacons; und Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, des Teilsatzes mobiler Beacons aus dem Satz mobiler Beacons zumindest teilweise basierend auf den DOP-Werten.
  • Bei einer Ausführungsform beinhalten die externen Signale Satellitensignale und/oder Drahtlosnetzwerksignale und/oder Mobilfunknetzwerksignale.
  • Bei einer Ausführungsform beinhalten die mobilen Beacons andere Fahrzeuge, die zum Übertragen der Broadcast-Signale ausgelegt sind.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen des Satzes mobiler Beacons ferner Folgendes: Senden, an einen Netzwerkcomputer, einer aktuellen Position des Fahrzeugs; und Empfangen, von dem Netzwerkcomputer, des Satzes mobiler Beacons.
  • Bei einer Ausführungsform beinhalten die Lokalisierungsdaten Zeitstempel, und das Auswählen des Teilsatzes mobiler Beacons umfasst ferner Folgendes: Ausschließen, aus dem Teilsatz mobiler Beacons, jeglicher mobiler Beacons, die einen Zeitstempel aufweisen, der einen Schwellenwert überschreitet.
  • Bei einer Ausführungsform sind die mobilen Beacons in dem Satz von Beacons dazu ausgelegt, als Pseudoliten zu arbeiten, und die Broadcast-Signale beinhalten Lokalisierungsdaten (z. B. Pseudoentfernungen) für den Teilsatz mobiler Beacons, die beispielsweise durch einen GNSS-Empfänger verarbeitet werden können, d. h. GNSSunterstützte Navigation.
  • Bei einer Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Satzes stationärer Beacons, die verfügbar sind, um eine Schätzung der Position des Fahrzeugs zu unterstützen; Auswählen, unter Verwendung des einen oder der mehreren Prozessoren, eines gemischten Teilsatzes aus mobilen Beacons und stationären Beacons; Empfangen, unter Verwendung der Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs, von Broadcast-Signalen von dem gemischten Teilsatz von Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für den gemischten Teilsatz von Beacons beinhalten; und Schätzen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, der Position des Fahrzeugs unter Verwendung der Lokalisierungsdaten für den gemischten Teilsatz von Beacons.
  • Bei einer Ausführungsformen umfasst ein Verfahren Folgendes: Bestimmen, an einem ersten Standort unter Verwendung mindestens eines Prozessors eines Fahrzeugs, dass das Fahrzeug möglicherweise externe Signale verliert (oder verschlechterte externe Signale empfangen hat), wobei die externen Signale zum Schätzen der Position des Fahrzeugs an dem ersten Standort verwendet werden; Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Satzes mobiler Beacons an einem zweiten Standort, die verfügbar sind, um eine Schätzung der Position des Fahrzeugs an dem zweiten Standort zu unterstützen; an dem zweiten Standort: Empfangen, unter Verwendung einer Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs, von Broadcast-Signalen von dem Satz mobiler Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten der mobilen Beacons beinhalten; Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Teilsatzes von Lokalisierungsdaten von dem Satz mobiler Beacons; und Schätzen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, der Position des Fahrzeugs an dem zweiten Standort unter Verwendung des Teilsatzes von Lokalisierungsdaten.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen, dass das an dem ersten Standort betriebene Fahrzeug an dem zweiten Standort möglicherweise externe Signale verliert, ferner Folgendes: Bestimmen, unter Verwendung des mindestens ein Prozessors, dass das Fahrzeug zu einer zukünftigen Zeit an dem zweiten Standort eintreffen wird, basierend auf einer Karte und einer Route des Fahrzeugs; und Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors und basierend auf der Karte und der Route des Fahrzeugs, dass Sichtverbindungen für Sender der externen Signale zu dem Fahrzeug an dem zweiten Standort zumindest teilweise unterbrochen sein können.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Karte ein dreidimensionales Aufbaumodell.
  • Bei einer Ausführungsformen umfasst ein Verfahren Folgendes: Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Satzes stationärer Beacons an dem zweiten Standort, die verfügbar sind, um eine Schätzung der Position des Fahrzeugs an dem zweiten Standort zu unterstützen; Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines gemischten Teilsatzes aus mobilen Beacons und stationären Beacons zur Unterstützung der Schätzung der Position des Fahrzeugs; an dem zweiten Standort: Empfangen, unter Verwendung der Kommunikationsvorrichtung, von Broadcast-Signalen von dem gemischten Teilsatz von Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für den gemischten Teilsatz von Beacons beinhalten; und Schätzen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, des Fahrzeugs an dem zweiten Standort unter Verwendung der Lokalisierungsdaten für den gemischten Teilsatz von Beacons.
  • Zu einigen Vorteilen dieser Techniken gehören preemptives Identifizieren verfügbar mobiler/fester Beacons, wenn ein Verlust der aktuellen Positionsbestimmungstechnologie (z. B. GNSS, Wi-Fi, Funkmast) vorhergesagt wird, wodurch ermöglicht wird, dass ein Fahrzeug genaue Positionsfixpunkte erhält, ohne Gebrauch von ungenauer Koppelnavigation basierend auf Inertialsensoren und Bewegungsgleichungen zu machen. Darüber hinaus können in der Nähe befindliche Fahrzeuge als mobile „Pseudolit“-Beacons verwendet werden, um Lokalisierungsschätzungsfehler in GNSS-freien Bereichen ohne die Latenz/den Overhead des Decodierens von Datenpaketen aus Broadcasts zu verringern.
  • Derzeitige Lösungen, wie etwa stationäre Beacons, weisen Probleme, wie etwa die Kosten von Installation, Leistungsversorgung und Wartung, auf, die durch Fahrzeug-Beacons beseitigt würden. Das System kann dennoch sowohl stationäre als auch mobile Beacons auswerten, um die beste Kombination für die genaueste Positionsschätzung zu bestimmen. Des Weiteren kann, wenn sich das empfangende Fahrzeug in einer eingerichteten Flotte von mit demselben zentralisierten Meldungsserver verbundenen Fahrzeugen befindet, der Server eine Identifikation in der Nähe befindlicher Fahrzeuge zur Verwendung bei der Lokalisierungsschätzung unterstützen. Ein oder mehrere Flottenfahrzeug, die in einem kontinuierlichen Broadcast-Modus betrieben werden, könnten als Lokalisierungswegpunkte für etwaige in der Nähe befindliche Fahrzeuge fungieren, unabhängig davon, ob sie Teil der Flotte sind oder nicht.
  • Systemüberblick
  • 1 zeigt ein Beispiel für ein autonomes Fahrzeug 100 mit autonomer Fähigkeit.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „autonome Fähigkeit“ auf eine Funktion, ein Merkmal oder eine Einrichtung, die/das ermöglicht, dass ein Fahrzeug teilweise oder vollständig ohne einen menschlichen Eingriff in Echtzeit betrieben wird, einschließlich unter anderem vollautonomer Fahrzeuge, hochautonomer Fahrzeuge und bedingt autonomer Fahrzeuge.
  • Wie hierin verwendet, ist ein autonomes Fahrzeug (AV) ein Fahrzeug, das autonome Fähigkeit besitzt.
  • Wie hierin verwendet, beinhaltet „Fahrzeug“ Mittel für den Transport von Gütern oder Menschen. Beispielsweise Autos, Busse, Züge, Flugzeuge, Drohnen, Lastkraftwagen, Boote, Schiffe, Unterwasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge usw. Ein fahrerloses Auto ist ein Beispiel eines Fahrzeugs.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich „Trajektorie“ auf einen Pfad oder eine Route zum Navigieren eines AV von einem ersten raumzeitlichen Ort zu einem zweiten raumzeitlichen Ort. Bei einer Ausführungsform wird der erste raumzeitliche Ort als Anfangs- oder Startort bezeichnet und der zweite raumzeitliche Ort als Bestimmungsort, endgültiger Ort, Ziel, Zielposition oder Zielort bezeichnet. Bei manchen Beispielen besteht eine Trajektorie aus einem oder mehreren Segmenten (z. B. Straßenabschnitten), und jedes Segment besteht aus einem oder mehreren Blöcken (z. B. Teilen einer Fahrspur oder Kreuzung). Bei einer Ausführungsform entsprechen die raumzeitlichen Orte Orten der realen Welt. Beispielsweise sind die raumzeitlichen Orte Abhol- oder Absetzorte zum Abholen oder Absetzen von Personen oder Gütern.
  • Wie hierin verwendet, beinhaltet „Sensor(en)“ eine oder mehrere Hardwarekomponenten, die Informationen über die Umgebung im Umfeld des Sensors detektieren. Manche der Hardwarekomponenten können Erfassungskomponenten (z. B. Bildsensoren, biometrische Sensoren), Übertragungs- und/oder Empfangskomponenten (z. B. Laser- oder Hochfrequenzwellen-Sender und -Empfänger), elektronische Komponenten wie etwa Analog-Digital-Wandler, eine Datenspeicherungsvorrichtung (wie etwa einen RAM und/oder eine nichtflüchtige Speicherung), Software- oder Firmwarekomponenten und Datenverarbeitungskomponenten wie etwa eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), einen Mikroprozessor und/oder einen Mikrocontroller beinhalten.
  • Wie hierin verwendet, ist eine „Szenenbeschreibung“ eine Datenstruktur (z. B. Liste) oder ein Datenstrom, die/der ein oder mehrere klassifizierte oder gelabelte Objekte beinhaltet, die durch einen oder mehrere Sensoren am AV-Fahrzeug detektiert oder durch eine Quelle extern zu dem AV bereitgestellt werden.
  • Wie hierin verwendet, ist eine „Straße“ ein physischer Bereich, der von einem Fahrzeug durchfahren werden kann, und kann einer benannten Verkehrsstraße entsprechen (z. B. Stadtstraße, Autobahn usw.) oder kann einer unbenannten Verkehrsstraße entsprechen (z. B. einer Einfahrt an einem Haus oder Bürogebäude, einem Abschnitt eines Parkplatzes, einem Abschnitt eines leeren Grundstücks, einem Feldweg in einem ländlichen Gebiet usw.). Da manche Fahrzeuge (z. B. Allrad-Pickup-Trucks, Geländewagen usw.) in der Lage sind, eine Vielfalt physischer Bereiche zu durchfahren, die nicht spezifisch für den Fahrzeugverkehr konzipiert sind, kann eine „Straße“ ein physischer Bereich sein, der nicht formell durch irgendeine Gemeinde oder andere Regierungsstelle oder Behörde als eine Verkehrsstraße definiert ist.
  • Wie hierin verwendet, ist eine „Fahrspur“ ein Teil einer Straße, auf dem ein Fahrzeug fahren kann. Eine Fahrspur wird manchmal basierend auf Fahrspurmarkierungen identifiziert. Beispielsweise kann eine Fahrspur dem Großteil oder dem gesamten Raum zwischen Fahrspurmarkierungen entsprechen, oder kann nur einem Teil (z. B. weniger als 50 %) des Raums zwischen Fahrspurmarkierungen entsprechen. Beispielsweise könnte eine Straße mit weit voneinander beabstandeten Fahrspurmarkierungen zwei oder mehr Fahrzeuge zwischen den Markierungen unterbringen, sodass ein Fahrzeug an dem anderen vorbeifahren kann, ohne die Fahrspurmarkierungen zu überfahren, und könnte somit als eine Fahrspur aufweisend, die schmaler als der Raum zwischen den Fahrspurmarkierungen ist, oder als zwei Fahrspuren zwischen den Fahrspurmarkierungen aufweisend interpretiert werden. Eine Fahrspur könnte auch bei Nichtvorhandensein von Fahrspurmarkierungen interpretiert werden.
  • Beispielsweise kann eine Fahrspur basierend auf physischen Merkmalen einer Umgebung definiert werden, z. B. Gestein und Bäume entlang einer Verkehrsstraße in einem ländlichen Gebiet oder z. B. natürliche Hindernisse, die in einem unbebauten Gebiet vermieden werden sollen. Eine Fahrspur könnte auch unabhängig von Fahrspurmarkierungen oder physischen Merkmalen interpretiert werden. Beispielsweise könnte eine Fahrspur basierend auf einem beliebigen hindernisfreien Pfad in einem Gebiet interpretiert werden, dem anderweitig Merkmale fehlen, die als Fahrspurabgrenzungen interpretiert werden würden. In einem beispielhaften Szenario könnte ein AV eine Fahrspur durch einen hindernisfreien Teil eines Feldes oder unbebauten Grundstücks interpretieren. In einem anderen beispielhaften Szenario könnte ein AV eine Fahrspur durch eine breite (z. B. breit genug für zwei oder mehr Fahrspuren) Straße interpretieren, die keine Fahrspurmarkierungen aufweist. In diesem Szenario könnte das AV Informationen über die Fahrspur zu anderen AVs kommunizieren, sodass die anderen AVs die gleichen Fahrspurinformationen verwenden können, um die Pfadplanung untereinander zu koordinieren.
  • Der Begriff „Over-the-Air(OTA)-Client“ beinhaltet ein beliebiges AV oder eine beliebige elektronische Vorrichtung (z. B. Computer, Steuerung, IoT-Vorrichtung, elektronische Steuereinheit (ECU)), die in ein AV eingebettet ist, mit diesem gekoppelt ist oder mit diesem in Kommunikation steht.
  • Der Begriff „Over-the-Air(OTA)-Aktualisierung“ bedeutet eine beliebige Aktualisierung, Änderung, Löschung oder Hinzufügung bei Software, Firmware, Daten oder Konfigurationseinstellungen, oder eine beliebige Kombination davon, die einem OTA-Client unter Verwendung proprietärer und/oder standardisierter Drahtloskommunikationstechnologie geliefert wird, einschließlich unter anderem: zellularer Mobilkommunikationen (z. B. 2G, 3G, 4G, 5G), Funk-Drahtlosnetzwerken (z. B. Wi-Fi) und/oder Satelliten-Internet.
  • Der Begriff „Edge-Knoten“ bedeutet eine oder mehrere Edge-Vorrichtungen, die mit einem Netzwerk gekoppelt sind und ein Portal zur Kommunikation mit AVs bereitstellen und mit anderen Edge-Knoten und einer Cloud-basierten Rechenplattform kommunizieren können, um OTA-Aktualisierungen zu planen und zu OTA-Clients zu liefern.
  • Der Begriff „Edge-Vorrichtung“ bedeutet eine Vorrichtung, die einen Edge-Knoten implementiert und einen physischen drahtlosen Zugangspunkt (AP) in Unternehmens- oder Dienstanbieter(z. B. VERIZON, AT&T)-Kernnetzwerken bereitstellt. Zu Beispielen für Edge-Vorrichtungen gehören unter anderem: Computer, Steuerungen, Sender, Router, Routing-Switches, integrierte Zugangsvorrichtungen (IADs: Integrated Access Devices), Multiplexer, Zugangsvorrichtungen für städtische Netzwerke (MAN) und großflächige Netzwerke (WAN).
  • „Ein oder mehr“ beinhaltet eine Funktion, die durch ein Element durchgeführt wird, eine Funktion, die durch mehr als ein Element durchgeführt wird, z. B. auf eine verteilte Weise, mehrere Funktionen, die durch ein Element durchgeführt werden, mehrere Funktionen, die durch mehrere Elemente durchgeführt werden, oder eine beliebige Kombination des Obenstehenden.
  • Es versteht sich außerdem, dass, obwohl die Begriffe erster, zweiter usw. in manchen Fällen hierin zum Beschreiben verschiedener Elemente verwendet werden, diese Elemente nicht durch diese Begriffe beschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Beispielsweise könnte ein erster Kontakt als ein zweiter Kontakt bezeichnet werden, und gleichermaßen könnte ein zweiter Kontakt als ein erster Kontakt bezeichnet werden, ohne vom Schutzumfang der verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt sind beide Kontakte, aber sie sind nicht derselbe Kontakt.
  • Die in der Beschreibung der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendete Terminologie soll nur spezielle Ausführungsformen beschreiben und nicht beschränkend sein. Wie in der Beschreibung der verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen und in den angehängten Ansprüchen verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, insofern der Zusammenhang deutlich nicht etwas anderes angibt. Es versteht sich auch, dass sich der Begriff „und/oder“, wie hierin verwendet, auf beliebige und alle möglichen Kombinationen eines oder mehrerer der assoziierten aufgelisteten Elemente bezieht und diese einschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „beinhaltet“, „einschließlich“, „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein genannter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz einer/eines oder mehrerer anderer Elemente, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt.
  • Wie hierin verwendet, soll der Begriff „falls“ optional so ausgelegt werden, dass er in Abhängigkeit vom Zusammenhang „wenn“ oder „bei“ oder „als Reaktion auf das Bestimmen“ oder „als Reaktion auf das Detektieren“ bedeutet. Gleichermaßen soll der Ausdruck „falls bestimmt wird“ oder „falls [eine genannte Bedingung oder ein genanntes Ereignis] detektiert wird“ optional so ausgelegt werden, dass er in Abhängigkeit vom Zusammenhang „bei der Bestimmung“ oder „als Reaktion auf das Bestimmen“ oder „bei der Detektion [der genannten Bedingung oder des genannten Ereignisses]“ oder „als Reaktion auf das Detektieren [der genannten Bedingung oder des genannten Ereignisses]“ bedeutet.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich ein AV-System auf das AV zusammen mit dem Array von Hardware, Software, gespeicherten Daten und in Echtzeit erzeugten Daten, die den Betrieb des AV unterstützen. Bei einer Ausführungsform ist das AV-System in dem AV integriert. Bei einer Ausführungsform ist das AV-System über mehrere Orte verteilt. Beispielsweise ist ein Teil der Software des AV-Systems in einer Cloud-Rechenumgebung implementiert, ähnlich der unten mit Bezug auf 2 beschriebenen Cloud-Rechenumgebung 200.
  • Im Allgemeinen beschreibt dieses Dokument Technologien, die bei beliebigen Fahrzeugen anwendbar sind, die eine oder mehrere autonome Fähigkeiten aufweisen, darunter vollautonome Fahrzeuge, hochautonome Fahrzeuge und bedingt autonome Fahrzeuge, wie etwa sogenannte Stufe-5-, Stufe-4- bzw. Stufe-3-Fahrzeuge (siehe Standard von SAE International J3016: Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems, der durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen wird, für weitere Einzelheiten über die Klassifikation von Autonomiestufen in Fahrzeugen). Die in diesem Dokument beschriebenen Technologien sind auch bei teilautonomen Fahrzeugen und fahrergestützten Fahrzeugen anwendbar, wie etwa sogenannten Stufe-2- und Stufe-1-Fahrzeugen (siehe Standard von SAE International J3016: Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems). Bei einer Ausführungsform können ein oder mehrere der Fahrzeugsysteme der Stufe 1, 2, 3, 4 und 5 gewisse Fahrzeugoperationen (z. B. Lenkung, Bremsung und Kartenverwendung) unter gewissen Betriebsbedingungen basierend auf der Verarbeitung von Sensoreingaben automatisieren. Die in diesem Dokument beschriebenen Technologien können für Fahrzeuge in beliebigen Stufen vorteilhaft sein, angefangen von vollautonomen Fahrzeugen bis zu menschlich betriebenen Fahrzeugen.
  • Autonome Fahrzeuge sind vorteilhaft gegenüber einen menschlichen Fahrer erfordernden Fahrzeugen. Bei einem Vorteil handelt es sich um Sicherheit. Beispielsweise traten 2016 in den Vereinigten Staaten 6 Millionen Kraftfahrzeugunfälle, 2,4 Millionen Verletzungen, 40.000 Todesopfer und 13 Millionen Fahrzeuge in Autounfällen auf, mit geschätzten gesellschaftlichen Kosten von $910+ Milliarden. Verkehrstote in den USA pro 100 Millionen gefahrenen Meilen wurden von 1965 bis 2015 von etwa sechs auf etwa eins reduziert, teilweise aufgrund zusätzlicher in den Fahrzeugen eingesetzter Sicherheitsmaßnahmen. Es wird beispielsweise angenommen, dass eine zusätzliche halbe Sekunde Warnungszeit für einen in Kürze stattfindenden Unfall 60 % von Auffahrunfällen mindert. Passive Sicherheitsmaßnahmen (z. B. Sicherheitsgurte, Airbags) haben jedoch wahrscheinlich ihre Grenze für die Verbesserung dieser Zahl erreicht. Somit sind aktive Sicherheitsmaßnahmen, wie etwa automatisierte Steuerung eines Fahrzeugs, wahrscheinlich der nächste Schritt bei der Verbesserung dieser Statistiken. Da angenommen wird, dass menschliche Fahrer in 95 % der Unfälle für ein kritisches Vorunfallereignis verantwortlich sind, werden automatisierte Fahrsysteme wahrscheinlich bessere Sicherheitsauswirkungen erreichen, z. B. durch zuverlässiges Erkennen und Vermeiden kritischer Situationen besser als Menschen; bessere Entscheidungsfindung, Einhalten von Verkehrsregeln und Vorhersagen zukünftiger Ereignisse besser als Menschen; und zuverlässige Steuerung eines Fahrzeugs besser als ein Mensch.
  • Mit Bezug auf 1 betreibt ein AV-System 120 das AV 100 entlang einer Trajektorie 198 durch eine Umgebung 190 zu einem Bestimmungsort 199 (mitunter als ein endgültiger Ort bezeichnet), während Objekte (z. B. natürliche Behinderungen 191, Fahrzeuge 193, Fußgänger 192, Fahrradfahrer und andere Hindernisse) vermieden und Straßenregeln (z. B. Betriebsregeln oder Fahrpräferenzen) eingehalten werden.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet das AV-System 120 Vorrichtungen 101, die so instrumentiert sind, dass sie Betriebsbefehle von den Computerprozessoren 146 empfangen und auf diese reagieren. Hierin wird der Ausdruck „Betriebsbefehl“ verwendet, um eine ausführbare Anweisung (oder Satz von Anweisungen) zu bezeichnen, die bewirkt, dass ein Fahrzeug eine Handlung (z. B. ein Fahrmanöver) durchführt. Betriebsbefehle können unter anderem Anweisungen einschließen, damit ein Fahrzeug beginnt, sich vorwärts zu bewegen, aufhört, sich vorwärts zu bewegen, beginnt, sich rückwärts zu bewegen, aufhört, sich rückwärts zu bewegen, beschleunigt, abbremst, nach links abbiegt und nach rechts abbiegt. In einer Ausführungsform ähneln die Rechenprozessoren 146 dem unten mit Bezug auf 3 beschriebenen Prozessor 304. Beispiele für die Vorrichtungen 101 beinhalten eine Lenkungssteuerung 102, Bremsen 103, Gänge, Gaspedal oder andere Beschleunigungssteuermechanismen, Scheibenwischer, Seitentürverriegelungen, Fenstersteuerungen und Blinker.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das AV-System 120 Sensoren 121 zum Messen oder Inferieren von Eigenschaften des Status oder Zustands des AV 100, wie etwa die Position des AV, Linear- und Winkelgeschwindigkeit und -beschleunigung und Kurs (z. B. eine Orientierung des führenden Endes des AV 100). Beispiele für die Sensoren 121 sind GPS, inertiale Messeinheiten (IMU), die sowohl Fahrzeuglinearbeschleunigungen als auch Winkelraten messen, Radgeschwindigkeitssensoren zum Messen oder Schätzen von Radschlupfverhältnissen, Radbremsdruck- oder Bremsmomentsensoren, Motordrehmoment- oder Raddrehmomentsensoren und Lenkwinkel- und Winkelratensensoren.
  • Bei einer Ausführungsform beinhalten die Sensoren 121 auch Sensoren zum Erfassen oder Messen von Eigenschaften der Umgebung des AV. Beispielsweise Monokular- oder Stereo-Videokameras 122 im sichtbaren Licht, Infrarotspektrum oder thermischen Spektrum (oder beiden), LiDAR 123, RADAR, Ultraschallsensoren, Laufzeit(ToF)-Tiefensensoren, Geschwindigkeitssensoren, Temperatursensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren und Niederschlagssensoren.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet das AV-System 120 eine Datenspeicherungseinheit 142 und einen Speicher 144 zum Speichern von Maschinenanweisungen, die mit den Computerprozessoren 146 assoziiert sind, oder von Daten, die durch die Sensoren 121 gesammelt werden. Bei einer Ausführungsform ähnelt die Datenspeicherungseinheit 142 dem ROM 308 oder der Speicherungsvorrichtung 310, die nachstehend mit Bezug auf 3 beschrieben sind. Bei einer Ausführungsform ähnelt der Speicher 144 dem unten beschriebenen Hauptspeicher 306. Bei einer Ausführungsform speichern die Datenspeicherungseinheit 142 und der Speicher 144 historische, Echtzeit- und/oder prädiktive Informationen über die Umgebung 190. Bei einer Ausführungsform beinhalten die gespeicherten Informationen Karten, Fahrleistung, Verkehrsüberlastungsaktualisierungen oder Wetterbedingungen. Bei einer Ausführungsform werden Daten bezüglich der Umgebung 190 von einer entfernten Datenbank 134 über einen Kommunikationskanal an das AV 100 übertragen.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet das AV-System 120 Kommunikationsvorrichtungen 140 zum Kommunizieren von gemessenen oder inferierten Eigenschaften der Status und Zustände anderer Fahrzeuge, wie etwa Positionen, Linear- und Winkelgeschwindigkeiten, Linear- und Winkelbeschleunigungen und Linear- und Winkelkurse, zu dem AV 100. Diese Vorrichtungen beinhalten Fahrzeug-zu-Fahrzeug- (V2V) und Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)-Kommunikationsvorrichtungen und Vorrichtungen für Drahtloskommunikationen über Punkt-zu-Punkt oder Ad-Hoc-Netzwerke oder beide. Bei einer Ausführungsform kommunizieren die Kommunikationsvorrichtungen 140 über das elektromagnetische Spektrum (einschließlich Funkkommunikationen und optischer Kommunikationen) oder andere Medien (z. B. Luft und akustische Medien). Eine Kombination von Fahrzeug-zu-Fahrzeug- (V2V) und Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)-Kommunikation (und bei manchen Ausführungsformen einer oder mehrerer anderer Kommunikationsarten) wird mitunter als eine Vehicle-to-Everything(V2X)-Kommunikation bezeichnet. Eine V2X-Kommunikation entspricht in der Regel einem oder mehreren Kommunikationsstandards zur Kommunikation mit, zwischen und unter autonomen Fahrzeugen.
  • Bei einer Ausführungsform beinhalten die Kommunikationsvorrichtungen 140 Kommunikationsschnittstellen. Beispielsweise drahtgebundene, drahtlose, WiMAX-, Wi-Fi-, Bluetooth-, Satelliten-, zellulare, optische, Nahfeld-, Infrarot- oder Funk-Schnittstellen. Die Kommunikationsschnittstellen übertragen Daten von einer entfernten Datenbank 134 an das AV-System 120. Bei einer Ausführungsform ist die entfernte Datenbank 134 in einer Cloud-Rechenumgebung 200 eingebettet, wie in 2 beschrieben. Die Kommunikationsschnittstellen 140 übertragen von den Sensoren 121 gesammelte Daten oder andere Daten bezüglich des Betriebs des AV 100 an die entfernte Datenbank 134. Bei einer Ausführungsform übertragen die Kommunikationsschnittstellen 140 Informationen, die sich auf Teleoperationen beziehen, an das AV 100. Bei manchen Ausführungsformen kommuniziert das AV 100 mit anderen Fern(z. B. „Cloud“)-Servern 136.
  • Bei einer Ausführungsform speichert und überträgt die entfernte Datenbank 134 auch digitale Daten (z. B. Speichern von Daten wie etwa Landstraßen- und Stadtstraßenorten). Solche Daten werden auf dem Speicher 144 im AV 100 gespeichert oder von der entfernten Datenbank 134 über einen Kommunikationskanal an das AV 100 übertragen.
  • Bei einer Ausführungsform speichert und überträgt die entfernte Datenbank 134 historische Informationen über Fahreigenschaften (z. B. Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofile) von Fahrzeugen, die sich zuvor zu ähnlichen Tageszeiten entlang der Trajektorie 198 bewegt haben. Bei einer Implementierung können solche Daten auf dem Speicher 144 im AV 100 gespeichert oder von der entfernten Datenbank 134 über einen Kommunikationskanal an das AV 100 übertragen werden.
  • Die sich am AV 100 befindlichen Rechenvorrichtungen 146 erzeugen algorithmisch Steuerhandlungen basierend auf sowohl Echtzeit-Sensordaten als auch vorherigen Informationen, was dem AV-System 120 ermöglicht, seine autonomen Fahrfähigkeiten auszuführen.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet das AV-System 120 mit den Rechenvorrichtungen 146 gekoppelte Computerperipheriegeräte 132 zum Bereitstellen von Informationen und Warnungen an einen Benutzer (z. B. einen Insassen oder einen Fernbenutzer) des AV 100 und Empfangen einer Eingabe von diesem. Bei einer Ausführungsform ähneln die Peripheriegeräte 132 der Anzeige 312, der Eingabevorrichtung 314 und der Cursor-Steuerung 316, die unten mit Bezug auf 3 besprochen sind. Die Kopplung ist drahtlos oder drahtgebunden. Zwei oder mehr beliebige der Schnittstellenvorrichtungen können in eine einzelne Vorrichtung integriert sein.
  • In einer Ausführungsform empfängt und erzwingt das AV-System 120 ein Datenschutzniveau eines Passagiers, das z. B. durch den Passagier spezifiziert wird oder in einem mit dem Passagier assoziierten Profil gespeichert ist. Das Datenschutzniveau des Passagiers bestimmt, wie spezielle mit dem Passagier assoziierte Informationen (z. B. Passagierkomfortdaten, biometrische Daten usw.) verwendet, in dem Passagierprofil gespeichert und/oder auf dem Cloud-Server 136 gespeichert und mit dem Passagierprofil assoziiert werden dürfen. Bei einer Ausführungsform spezifiziert das Datenschutzniveau spezielle mit einem Passagier assoziierte Informationen, die gelöscht werden, sobald die Fahrt beendet ist. Bei einer Ausführungsform spezifiziert das Datenschutzniveau spezielle mit einem Passagier assoziierte Informationen und identifiziert eine oder mehrere Entitäten, die für das Zugreifen auf die Informationen autorisiert sind. Beispiele für spezifizierte Entitäten, die für das Zugreifen auf Informationen autorisiert sind, können andere AVs, Drittpartei-AV-Systeme oder eine beliebige Entität, die potenziell auf die Informationen zugreifen könnte, beinhalten.
  • Ein Datenschutzniveau eines Passagiers kann mit einer oder mehreren Granularitätsstufen spezifiziert werden. Bei einer Ausführungsform identifiziert ein Datenschutzniveau spezifische zu speichernde oder gemeinsam zu nutzende Informationen. Bei einer Ausführungsform gilt das Datenschutzniveau für alle mit dem Passagier assoziierten Informationen, sodass der Passagier spezifizieren kann, dass keine seiner persönlichen Informationen gespeichert oder gemeinsam genutzt werden. Die Spezifikation der Entitäten, denen ein Zugriff auf spezielle Informationen gestattet ist, kann auch mit verschiedenen Granularitätsstufen spezifiziert werden. Verschiedene Sätze von Entitäten, denen ein Zugriff auf spezielle Informationen gestattet ist, können beispielsweise andere AVs, die Cloud-Server 136, spezifische Drittpartei-AV-Systeme usw. beinhalten.
  • Bei einer Ausführungsform bestimmt das AV-System 120 oder der Cloud-Server 136, ob das AV 100 oder eine andere Entität auf gewisse mit einem Passagier assoziierte Informationen zugreifen kann. Beispielsweise muss ein Drittpartei-AV-System, das versucht, auf eine Passagiereingabe in Bezug auf einen speziellen raumzeitlichen Ort zuzugreifen, eine Autorisierung z. B. von dem AV-System 120 oder dem Cloud-Server 136 erhalten, um auf die mit dem Passagier assoziierten Informationen zuzugreifen. Beispielsweise verwendet das AV-System 120 das spezifizierte Datenschutzniveau des Passagiers, um zu bestimmen, ob die Passagiereingabe in Bezug auf den raumzeitlichen Ort dem Drittpartei-AV-System, dem AV 100 oder einem anderen AV präsentiert werden kann. Dies ermöglicht, dass das Datenschutzniveau des Passagiers spezifiziert, welchen anderen Entitäten gestattet ist, Daten über Handlungen des Passagiers oder andere mit dem Passagier assoziierte Daten zu empfangen.
  • 2 veranschaulicht eine beispielhafte „Cloud“-Rechenumgebung. Cloud-Computing ist ein Dienstlieferungsmodell zum Ermöglichen eines zweckmäßigen On-Demand-Netzwerkzugangs für einen gemeinsam genutzten Pool konfigurierbarer Rechenressourcen (z. B. Netzwerke, Netzwerkbandbreite, Server, Verarbeitung, Speicher, Speicherung, Anwendungen, virtuelle Maschinen und Dienste). In typischen Cloud-Rechensystemen sind die zum Liefern der durch die Cloud bereitgestellten Dienste verwendeten Maschinen in einem oder mehreren großen Cloud-Datenzentren untergebracht. Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 2 beinhaltet die Cloud-Rechenumgebung 200 Cloud-Datenzentren 204a, 204b und 204c, die über die Cloud 202 miteinander verbunden sind. Die Datenzentren 204a, 204b und 204c stellen Computersystemen 206a, 206b, 206c, 206d, 206e und 206f, die mit der Cloud 202 verbunden sind, Cloud-Rechendienste bereit.
  • Die Cloud-Rechenumgebung 200 beinhaltet ein oder mehrere Cloud-Datenzentren. Im Allgemeinen bezieht sich ein Cloud-Datenzentrum, zum Beispiel das in 2 gezeigte Cloud-Datenzentrum 204a, auf die physische Anordnung von Servern, die eine Cloud bilden, zum Beispiel die in 2 gezeigte Cloud 202, oder einen speziellen Teil einer Cloud. Beispielsweise sind Server in dem Cloud-Datenzentrum physisch in Räume, Gruppen, Reihen und Racks angeordnet. Ein Cloud-Datenzentrum weist eine oder mehrere Zonen auf, die einen oder mehrere Serverräume beinhalten. Jeder Raum weist eine oder mehrere Serverreihen auf, und jede Reihe beinhaltet ein oder mehrere Racks. Jedes Rack beinhaltet einen oder mehrere individuelle Serverknoten. Bei manchen Implementierungen sind Server in Zonen, Räume, Racks und/oder Reihen basierend auf physischen Infrastrukturanforderungen der Datenzentrumeinrichtung, einschließlich Leistungs-, Energie-, thermaler, Wärme- und/oder anderer Anforderungen, in Gruppen angeordnet. Bei einer Ausführungsform ähneln die Serverknoten dem in 3 beschriebenen Computersystem. Das Datenzentrum 204a weist viele Rechensysteme auf, die über viele Racks verteilt sind.
  • Die Cloud 202 beinhaltet Cloud-Datenzentren 204a, 204b und 204c zusammen mit dem Netzwerk und Networking-Ressourcen (zum Beispiel Networking-Geräten, Knoten, Routern, Switches und Vernetzungskabeln), die die Cloud-Datenzentren 204a, 204b und 204c miteinander verbinden und dabei helfen, den Zugang der Rechensysteme 206a-f zu Cloud-Rechensystemen zu ermöglichen. Bei einer Ausführungsform repräsentiert das Netzwerk eine beliebige Kombination eines oder mehrerer Lokalnetzwerke, großflächiger Netzwerke oder Inter-Netzwerke, die unter Verwendung drahtgebundener oder drahtloser Links gekoppelt sind, die mittels terrestrischer Verbindungen oder Satellitenverbindungen eingesetzt werden. Über das Netzwerk ausgetauschte Daten werden unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Netzwerkschichtprotokollen transferiert, wie etwa Internetprotokoll (IP), Multiprotocol Label Switching (MPLS), Asynchronous Transfer Mode (ATM), Frame Relay usw. Ferner werden bei Ausführungsformen, bei denen das Netzwerk eine Kombination mehrerer Teilnetzwerke repräsentiert, unterschiedliche Netzwerkschichtprotokolle an jedem der zugrundeliegenden Teilnetzwerke verwendet. Bei manchen Ausführungsformen repräsentiert das Netzwerk ein oder mehrere miteinander verbundene Inter-Netzwerke, wie etwa das öffentliche Internet.
  • Die Rechensysteme 206a-f oder Verbraucher der Cloud-Rechensysteme sind über Netzwerklinks und Netzwerkadapter mit der Cloud 202 verbunden. Bei einer Ausführungsform werden die Rechensysteme 206a-f als verschiedene Rechenvorrichtungen implementiert, zum Beispiel Server, Desktops, Laptops, Tablets, Smartphones, Internet-der-Dinge(IoT)-Vorrichtungen, autonome Fahrzeuge (einschließlich Autos, Drohnen, Shuttles, Zügen, Bussen usw.) und Verbraucherelektronik. Bei einer Ausführungsform werden die Rechensysteme 206a-f in anderen Systemen oder als ein Teil von diesen implementiert.
  • 3 veranschaulicht ein Computersystem 300. Bei einer Implementierung ist das Computersystem 300 eine Spezialzweck-Rechenvorrichtung. Die Spezialzweck-Rechenvorrichtung ist festverdrahtet, um die Techniken durchzuführen, oder beinhaltet digitale elektronische Vorrichtungen wie etwa eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) oder feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), die persistent programmiert sind, um die Techniken durchzuführen, oder kann einen oder mehrere Allgemeinzweck-Hardwareprozessoren beinhalten, die programmiert sind, die Techniken gemäß Programmanweisungen in Firmware, Speicher, anderer Speicherung oder einer Kombination durchzuführen. Solche Spezialzweck-Rechenvorrichtungen können auch benutzerdefinierte festverdrahtete Logik, ASICs oder FPGAs mit benutzerdefinierter Programmierung kombinieren, um die Techniken zu verwirklichen. Bei verschiedenen Ausführungsformen sind die Spezialzweck-Rechenvorrichtungen Desktop-Computersysteme, tragbare Computersysteme, Handheld-Vorrichtungen, Netzwerkvorrichtungen oder eine beliebige andere Vorrichtung, die festverdrahtete Logik und/oder Programmlogik einbezieht, um die Techniken zu implementieren.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Computersystem 300 einen Bus 302 oder einen anderen Kommunikationsmechanismus zum Kommunizieren von Informationen und einen mit einem Bus 302 gekoppelten Hardwareprozessor 304 zum Verarbeiten von Informationen. Der Hardwareprozessor 304 ist beispielsweise ein Allgemeinzweck-Mikroprozessor. Das Computersystem 300 beinhaltet außerdem einen Hauptspeicher 306, wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder eine andere dynamische Speicherungsvorrichtung, der/die mit dem Bus 302 gekoppelt ist, zum Speichern von Informationen und Anweisungen, die durch den Prozessor 304 auszuführen sind. Bei einer Implementierung wird der Hauptspeicher 306 zum Speichern temporärer Variablen oder anderen Zwischeninformationen während der Ausführung von durch den Prozessor 304 auszuführenden Anweisungen verwendet. Derartige Anweisungen, wenn sie in für den Prozessor 304 zugreifbaren, nichttransitorischen Speicherungsmedien gespeichert sind, bilden das Computersystem 300 in einer Spezialzweck-Maschine aus, die zum Durchführen der in den Anweisungen spezifizierten Operationen angepasst ist.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Computersystem 300 ferner einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 308 oder eine andere statische Speicherungsvorrichtung, die mit dem Bus 302 gekoppelt ist, zum Speichern statischer Informationen und Anweisungen für den Prozessor 304. Eine Speicherungsvorrichtung 310, wie etwa eine magnetische Platte, eine optische Platte, ein Solid-State-Laufwerk oder ein dreidimensionaler Cross-Point-Speicher, ist bereitgestellt und mit dem Bus 302 gekoppelt, um Informationen und Anweisungen zu speichern.
  • Bei einer Ausführungsform ist das Computersystem 300 über den Bus 302 mit einer Anzeige 312 gekoppelt, wie etwa einer Kathodenstrahlröhre (CRT), einer Flüssigkristallanzeige (LCD), einer Plasmaanzeige, einer Leuchtdioden(LED)-Anzeige oder einer Organische-Leuchtdioden(OLED)-Anzeige, um Informationen für einen Computerbenutzer anzuzeigen. Eine Eingabevorrichtung 314, die alphanumerische und andere Tasten beinhaltet, ist mit dem Bus 302 zum Kommunizieren von Informationen und Befehlsauswahlen zu dem Prozessor 304 gekoppelt. Eine andere Art von Benutzereingabevorrichtung ist eine Cursor-Steuerung 316, wie etwa eine Maus, ein Trackball, eine berührungsgestützte Anzeige oder Cursorrichtungstasten zum Kommunizieren von Richtungsinformationen und Befehlsauswahlen zu dem Prozessor 304 und zum Steuern der Cursorbewegung auf der Anzeige 312. Diese Eingabevorrichtung weist in der Regel zwei Freiheitsgrade in zwei Achsen auf, einer ersten Achse (z. B. x-Achse) und einer zweiten Achse (z. B. y-Achse), was der Vorrichtung ermöglicht, Positionen in einer Ebene zu spezifizieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Techniken hierin durch das Computersystem 300 als Reaktion darauf durchgeführt, dass der Prozessor 304 eine oder mehrere Sequenzen einer oder mehrerer im Hauptspeicher 306 enthaltener Anweisungen ausführt. Solche Anweisungen werden von einem anderen Speicherungsmedium, wie etwa der Speicherungsvorrichtung 310, in den Hauptspeicher 306 gelesen. Die Ausführung der im Hauptspeicher 306 enthaltenen Anweisungssequenzen bewirkt, dass der Prozessor 304 die hierin beschriebenen Prozessschritte durchführt. Bei alternativen Ausführungsformen wird eine festverdrahtete Schaltungsanordnung anstelle von oder in Kombination mit Softwareanweisungen verwendet.
  • Der Begriff „Speicherungsmedien“, wie hierin verwendet, bezieht sich auf beliebige nichttransitorische Medien, die Daten und/oder Anweisungen speichern, die veranlassen, dass eine Maschine auf eine spezifische Weise arbeitet. Solche Speicherungsmedien beinhalten nichtflüchtige Medien und/oder flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien beinhalten beispielsweise optische Platten, Magnetplatten, Solid-State-Laufwerke oder dreidimensionalen Cross-Point-Speicher, wie etwa die Speicherungsvorrichtung 310. Flüchtige Medien beinhalten dynamischen Speicher, wie etwa den Hauptspeicher 306. Übliche Formen von Speicherungsmedien beinhalten beispielsweise eine Diskette, eine flexible Platte, eine Festplatte, ein Solid-State-Laufwerk, Magnetband oder ein beliebiges anderes magnetisches Datenspeicherungsmedium, eine CD-ROM, ein beliebiges anderes optisches Datenspeicherungsmedium, ein beliebiges physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM und EPROM, einen FLASH-EPROM, NV-RAM oder einen beliebigen anderen Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette.
  • Speicherungsmedien unterscheiden sich von Übertragungsmedien, können jedoch in Verbindung mit diesen verwendet werden. Übertragungsmedien nehmen am Transfer von Informationen zwischen Speicherungsmedien teil. Beispielsweise beinhalten Übertragungsmedien Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik, einschließlich der Drähte, die den Bus 302 umfassen. Übertragungsmedien können auch die Form von akustischen Wellen oder Lichtwellen annehmen, wie etwa jene, die während Funkwellen- oder Infrarot-Datenkommunikationen erzeugt werden.
  • Bei einer Ausführungsform sind verschiedene Formen von Medien beim Führen einer oder mehrerer Sequenzen einer oder mehrerer Anweisungen zu dem Prozessor 304 zur Ausführung beteiligt. Beispielsweise werden die Anweisungen anfänglich auf einer magnetischen Platte oder einem Solid-State-Laufwerk eines Ferncomputers geführt. Der Ferncomputer lädt die Anweisungen in seinen dynamischen Speicher und sendet die Anweisungen über eine Telefonleitung unter Verwendung eines Modems. Ein Modem lokal zu dem Computersystem 300 empfängt die Daten auf der Telefonleitung und verwendet einen Infrarotsender, um die Daten in ein Infrarotsignal umzuwandeln. Ein Infrarotdetektor empfängt die in dem Infrarotsignal geführten Daten und eine geeignete Schaltungsanordnung platziert die Daten auf den Bus 302. Der Bus 302 führt die Daten zum Hauptspeicher 306, aus dem der Prozessor 304 die Anweisungen abruft und ausführt. Die durch den Hauptspeicher 306 empfangenen Anweisungen können optional in der Speicherungsvorrichtung 310 entweder vor oder nach der Ausführung durch den Prozessor 304 gespeichert werden.
  • Das Computersystem 300 beinhaltet auch eine Kommunikationsschnittstelle 318, die mit dem Bus 302 gekoppelt ist. Die Kommunikationsschnittstelle 318 stellt eine Zweiwege-Datenkommunikationskopplung mit einem Netzwerklink 320 bereit, der mit einem Lokalnetzwerk 322 verbunden ist. Beispielsweise ist die Kommunikationsschnittstelle 318 eine ISDN(Integrated Service Digital Network)-Karte, ein Kabelmodem, ein Satellitenmodem oder ein Modem zum Bereitstellen einer Datenkommunikationsverbindung mit einer entsprechenden Art von Telefonleitung. Als ein anderes Beispiel ist die Kommunikationsschnittstelle 318 eine Lokalnetzwerk(LAN)-Karte zum Bereitstellen einer Datenkommunikationsverbindung mit einem kompatiblen LAN. Bei manchen Implementierungen werden auch Drahtlos-Links implementiert. Bei einer beliebigen derartigen Implementierung sendet und empfängt die Kommunikationsschnittstelle 318 elektrische, elektromagnetische oder optische Signale, die digitale Datenströme führen, die verschiedene Informationsarten repräsentieren.
  • Der Netzwerklink 320 stellt in der Regel eine Datenkommunikation über ein oder mehrere Netzwerke zu anderen Datenvorrichtungen bereit. Beispielsweise stellt der Netzwerklink 320 eine Verbindung über das Lokalnetzwerk 322 zu einem Host-Computer 324 oder zu einem Cloud-Datenzentrum oder -Gerät bereit, der/das durch einen Internetdienstanbieter (ISP) 326 betrieben wird. Der ISP 326 stellt im Gegenzug Datenkommunikationsdienste über das weltweite Paketdatenkommunikationsnetzwerk bereit, heutzutage gewöhnlich als das „Internet“ 328 bezeichnet. Sowohl das Lokalnetzwerk 322 als auch das Internet 328 verwenden elektrische, elektromagnetische oder optische Signale, die digitale Datenströme führen. Die Signale über die verschiedenen Netzwerke und die Signale auf dem Netzwerklink 320 und über die Kommunikationsschnittstelle 318, die die digitalen Daten zu und von dem Computersystem 300 führen, sind beispielhafte Formen von Übertragungsmedien. Bei einer Ausführungsform enthält das Netzwerk 320 die Cloud 202 oder einen Teil der oben beschriebenen Cloud 202.
  • Das Computersystem 300 sendet Nachrichten und empfängt Daten, einschließlich Programmcode, über das (die) Netzwerk(e), den Netzwerklink 320 und die Kommunikationsschnittstelle 318. Bei einer Ausführungsform empfängt das Computersystem 300 Code zur Verarbeitung. Der empfangene Code wird durch den Prozessor 304 wie empfangen ausgeführt und/oder in der Speicherungsvorrichtung 310 oder einer anderen nichtflüchtigen Speicherung zur späteren Ausführung gespeichert.
  • Architektur eines autonomen Fahrzeugs
  • 4 zeigt eine beispielhafte Architektur 400 für ein autonomes Fahrzeug (z. B. das in 1 gezeigte AV 100). Die Architektur 400 beinhaltet ein Wahrnehmungsmodul 402 (mitunter als eine Wahrnehmungsschaltung bezeichnet), ein Planungsmodul 404 (mitunter als eine Planungsschaltung bezeichnet), ein Steuermodul 406 (mitunter als eine Steuerschaltung bezeichnet), ein Lokalisierungsmodul 408 (mitunter als eine Lokalisierungsschaltung bezeichnet) und ein Datenbankmodul 410 (mitunter als eine Datenbankschaltung bezeichnet). Jedes Modul spielt beim Betrieb des AV 100 eine Rolle. Zusammen können die Module 402, 404, 406, 408 und 410 Teil des in 1 gezeigten AV-Systems 120 sein. Bei manchen Ausführungsformen sind beliebige der Module 402, 404, 406, 408 und 410 eine Kombination von Computersoftware (z. B. ausführbarer Code, der auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist) und Computerhardware (z. B. ein/e oder mehrere Mikroprozessoren, Mikrocontroller, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen [ASICs], Hardwarespeichervorrichtungen, andere Arten von integrierten Schaltungen, andere Arten von Computerhardware oder eine Kombination beliebiger oder aller dieser Dinge). Jedes der Module 402, 404, 406, 408 und 410 wird mitunter als eine Verarbeitungsschaltung (z. B. Computerhardware, Computersoftware oder eine Kombination beider) bezeichnet. Eine Kombination beliebiger oder aller der Module 402, 404, 406, 408 und 410 ist auch ein Beispiel für eine Verarbeitungsschaltung.
  • Im Gebrauch empfängt das Planungsmodul 404 Daten, die einen Bestimmungsort 412 repräsentieren, und bestimmt Daten, die eine Trajektorie 414 (manchmal als eine Route bezeichnet) repräsentieren, auf der sich das AV 100 bewegen kann, um den Bestimmungsort 412 zu erreichen (z. B. dort anzukommen). Damit das Planungsmodul 404 die die Trajektorie 414 repräsentierenden Daten bestimmen kann, empfängt das Planungsmodul 404 Daten von dem Wahrnehmungsmodul 402, von dem Lokalisierungsmodul 408 und von dem Datenbankmodul 410.
  • Das Wahrnehmungsmodul 402 identifiziert in der Nähe befindliche physische Objekte unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 121, z.B. wie auch in 1 gezeigt. Die Objekte werden klassifiziert (z. B. in Typen wie etwa Fußgänger, Fahrrad, Kraftfahrzeug, Verkehrsschild usw. gruppiert) und dem Planungsmodul 404 wird eine Szenenbeschreibung einschließlich der klassifizierten Objekte 416 bereitgestellt.
  • Das Planungsmodul 404 empfängt auch Daten, die die AV-Position 418 repräsentieren, von dem Lokalisierungsmodul 408. Das Lokalisierungsmodul 408 bestimmt die AV-Position unter Verwendung von Daten von den Sensoren 121 und Daten von dem Datenbankmodul 410 (z. B. geografische Daten), um eine Position zu berechnen. Beispielsweise verwendet das Lokalisierungsmodul 408 Daten von einem GNSS(globales Satellitennavigationssystem)-Sensor und geografische Daten, um einen Längengrad und Breitengrad des AV zu berechnen. Bei einer Ausführungsform beinhalten die durch das Lokalisierungsmodul 408 verwendeten Daten hochpräzise Karten der geometrischen Eigenschaften der Verkehrsstraße, Karten, die Straßennetzkonnektivitätseigenschaften beschreiben, Karten, die physische Eigenschaften der Verkehrsstraße beschreiben (wie etwa Verkehrsgeschwindigkeit, Verkehrsvolumen, die Anzahl von Fahrzeug- und Fahrrad-Verkehrsspuren, Spurbreite, Spurverkehrsrichtung oder Fahrspurmarkierungsarten und -orte oder Kombinationen davon), und Karten, die die räumlichen Orte von Straßenmerkmalen beschreiben, wie etwa Fußgängerüberwege, Verkehrsschilder oder andere Verkehrssignale verschiedener Arten. Bei einer Ausführungsform werden die hochpräzisen Karten erstellt, indem zu Karten mit niedriger Präzision durch automatische oder manuelle Annotation Daten hinzugefügt werden.
  • Das Steuermodul 406 empfängt die die Trajektorie 414 repräsentierenden Daten und die die AV-Position 418 repräsentierenden Daten und betreibt die Steuerfunktionen 420a-c (z. B. Lenkung, Gasgeben, Bremsen, Zündung) des AV auf eine Weise, die bewirkt, dass sich das AV 100 entlang der Trajektorie 414 zu dem Bestimmungsort 412 bewegt. Falls beispielsweise die Trajektorie 414 eine Linksabbiegung beinhaltet, betreibt das Steuermodul 406 die Steuerfunktionen 420a-c auf eine Weise, dass der Lenkwinkel der Lenkfunktion bewirkt, dass das AV 100 nach links abbiegt, und das Gasgeben und Bremsen bewirken, dass das AV 100 anhält und darauf wartet, dass Fußgänger oder Fahrzeuge passieren, bevor das Abbiegen vorgenommen wird.
  • Kommunikation mit mobilen Beacons
  • 5 veranschaulicht ein beispielhaftes Szenario 500, in dem eine Anzahl autonomer Fahrzeuge (AVs) eine Umgebung befahren. Jedes AV benötigt eine Anzahl hochgenauer Lokalisierungssignale (z. B. Satelliten-, Wi-Fi-, Mobilfunkturmsignale) zum Betrieb. Diese Signale können in Bereichen ohne LOS für ein Fahrzeug zum Empfangen der per Broadcast gesendeten Lokalisierungsinformationen stark verschlechtert sein. 5 zeigt ein erstes beispielhaftes AV 501 in einem GNSS-freien Bereich 502, z. B. einem Tunnel, in dem zur Lokalisierung verwendete externe Signal (z. B. GNSS, Wi-Fi, Mobilfunksignale) verloren gegangen oder verschlechtert sind. 5 zeigt ferner drei in der Nähe befindliche AVs 503a, 503b und 503c in Bereichen, in denen Lokalisierungssignale weiterhin verfügbar sind. Die autonomen Fahrzeuge 501, 503a, 503b oder 503c sind Beispiele des in 1 gezeigten AV 100.
  • Die AVs 501, 503a, 503b oder 503c speichern, in dem Speicher 306 des Computersystems 300, Lokalisierungsdaten, mit denen das Lokalisierungsmodul 408 eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Kurs (d. h. eine Richtung) des AV 501, 503a, 503b oder 503c bestimmt, empfangen zusätzliche Lokalisierungsdaten von Sensoren 121 und Kommunikationsvorrichtungen 140, um ihre jeweiligen Positionen, Geschwindigkeiten und Kurse anhand empfangener Lokalisierungsdaten kontinuierlich zu berechnen. Die Lokalisierungsschätzung beinhaltet eine geschätzte Position 418 und einen assoziierten Unsicherheitswert für die geschätzte Position oder einen Positionsfehler. Wenn sich das AV 501, 503a, 503b oder 503c entlang der Trajektorie 414 bewegt, stellen die Sensoren 121 dem Lokalisierungsmodul 418 neue Lokalisierungsdaten bereit, und das Lokalisierungsmodul 418 verwendet die neuen Lokalisierungsdaten, um die geschätzte Position 418 und ihren assoziierten Unsicherheitswert beispielsweise unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters (EKF) zu aktualisieren.
  • In 5 ist gezeigt, dass sich das AV 501 in dem GNSS-freien Bereich 502 befindet, in dem die Sensoren 121 keine externen Signale mehr empfangen oder verschlechterte externe Signale empfangen. Die Sensoren 121 und Kommunikationsvorrichtungen 140 empfangen keine genauen Lokalisierungsdaten mehr, entweder aufgrund eines vollständigen Verlusts des externen Signals oder aufgrund eines Empfangs verschlechterter externer Signale mit zunehmendem Positionsfehler. Mit Fortbewegung des AV 501 entlang der Trajektorie 414 durch den Bereich 502 nimmt der Positionsfehler zu.
  • Bei Vorliegen verschlechterter externer Signale und/oder Fehlen jeglicher externer Signale schätzt das Lokalisierungsmodul 408 die Position 418 unter Verwendung von Bewegungsgleichungen, z. B. kinematischer Gleichungen, die in dem Hauptspeicher 306 oder der Speicherungsvorrichtung 310 des AV 501 gespeichert sind. Die Bewegungsgleichungen sind kinematische Gleichungen, die zur Vorwärtspropagierung der geschätzten Position 414 mit der Zeit zumindest basierend auf einer geschätzten Geschwindigkeit und einer zeitlichen Änderung verwendet werden. Das Lokalisierungsmodul 408 propagiert auch die mit der geschätzten Position und Geschwindigkeit assoziierten Fehler, z. B. den Positionsfehler und den Geschwindigkeitsfehler. Ohne fehlerarme externe Signale nimmt der Positionsfehler jedoch zu, bis sich eine geschätzte Position 418 nicht mehr innerhalb eines Geschätzte-Position-Fehlerschwellenwerts bestimmen lässt.
  • Das Lokalisierungsmodul 408 des AV 501 in dem GNSS-freien Bereich 502 bestimmt, dass der Geschätzte-Position-Fehler größer als der Geschätzte-Position-Fehlerschwellenwert ist, und sendet einen Befehl an die Sensoren 121, eine Suche nach „Beacons“ zu beginnen, die ihre Lokalisierungsdaten in einer Reichweite des AV 501 broadcasten. Bei einer Ausführungsform ist der GNSS-freie Bereich eine „tote Zone“ oder ein Bereich mit reduzierter oder ohne Verfügbarkeit eines oder mehrerer Kommunikationsnetzwerksignale, zum Beispiel GNSS, Wi-Fi, Mobilfunk oder andere Kommunikationsnetze, die zur Lokalisierung des AV 501 benötigt werden. Bei einer Ausführungsform kann die Suche sowohl feste als auch mobile Beacons beinhalten. Ein „mobiles Beacon“ ist eine beliebige Broadcast-Vorrichtung, die ihre Position unter anderem an andere Fahrzeuge, Flugzeuge, Boote usw. broadcasten kann. Die Kommunikationsschnittstelle 318 scannt unter Verwendung mindestens einer Kommunikationsvorrichtung 140 nach Broadcast-Signalen, die Lokalisierungsdaten enthalten. Beispielsweise können einige mobile Beacons frequenzmoduliertes Dauerstrich-RADAR beinhalten, das zur Abstandsbestimmung in der Lage ist. Das RADAR kann ein Frequenz-Sweeping periodisch pausieren und eine Phasenumtastung einsetzen, um Lokalisierungsschätzungsdaten zu codieren und an das AV 501 zu übertragen, wobei es als ein Beacon für das AV 501 fungiert. Auf der Empfangsseite kann das AV 501 einen omnidirektionalen Empfänger beinhalten, der auf demselben Band wie das RADAR horcht und dazu verwendet werden kann, das Beacon-Signal aufzufangen, sodass das Signal zum Verbessern der Lokalisierungsschätzung des AV 501 verwendet werden kann. Es können auch andere Komponenten zum Empfangen von Broadcast-Signalen von festen oder mobilen Beacons verwendet werden, darunter unter anderem Hochfrequenz(HF)-Drahtlostransceiver (z. B. Wi-Fi, Bluetooth).
  • Bei einer Ausführungsform bestimmt das Planungsmodul 404, dass die Trajektorie 414 in einen GNSS-freien Bereich 502 eintritt. Bevor das AV 501 in den Bereich 502 eintritt, befehlt das Planungsmodul 404 der Kommunikationsschnittstelle 318, nach Signalen zu scannen, die Lokalisierungsdaten enthalten, um die Lokalisierungsschätzung zu aktualisieren. Beispielsweise kann ein erstes Standortplanungsmodul 404 eine Karte und andere Mittel verwenden, um zu bestimmen, dass eine Route des AV zu einem zweiten Standort gelangen wird, an dem externe Signale, wie etwa GNSS, Wi-Fi und Mobilfunknetzwerksignale, nicht verfügbar sind oder zu stark verschlechtert sind, um in einer Navigationslösung verwendet zu werden, wie beispielsweise durch ein niedriges Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) nach der Demodulation oder Träger-Rausch-Verhältnis (CNR) für das HF-Passbandsignal angegeben.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Karte ein dreidimensionales Aufbaumodell, das zum Bestimmen einer Sichtverbindung von speziellen externen Quellensignalen (z. B. GNSS-Signalen) zu dem Fahrzeug an dem zweiten Standort verwendet werden kann. Durch Bestimmen des Verlusts oder der Verschlechterung externer Signale an einem ersten Standort für einen zweiten Standort kann das Planungsmodul 404 preemptiv eine Kandidatenliste fester oder mobiler Beacons an dem zweiten Standort bestimmen, die möglicherweise verwendet werden könnten, um die Position des AV an dem zweiten Standort zu schätzen, wenn die externen Signale verloren gehen oder verschlechtert sind. Bei einer Ausführungsform kann das Planungsmodul 404 eine netzwerkbasierte Flottenverwaltungsplattform mit dem zweiten Standort abfragen, um nach einer Liste verfügbarer fester oder mobiler Beacons zu suchen und diese bereitzustellen. Der Vorteil des Verwendens eines Flottenverwaltungscomputers besteht darin, dass sämtliche Fahrzeug in der Flotte bereits verfolgt werden und ihre Standorte beispielsweise anhand von GNSS-Empfängern an Bord der Flottenfahrzeuge bekannt sind. Außerdem weiß der Flottenverwaltungscomputer, ob spezielle Fahrzeuge in der Flotte geparkt sind (z. B. feste Beacons) oder eine Pseudolit-Fähigkeit für unterstützte GNSS-Operationen aufweisen. Darüber hinaus können aufgrund der zusätzlichen Rechenleistung komplexere Suchalgorithmen durch den Flottenverwaltungscomputer verwendet werden.
  • In der Nähe befindliche AVs 503a-c sind dazu ausgelegt, als mobile Beacons zu arbeiten und ihre Lokalisierungsdaten periodisch zu ihren jeweiligen Broadcast-Signalen zu codieren, die unter Verwendung von Drahtloskommunikation oder über andere Vorrichtungen, wie etwa RADAR, wie zuvor beschrieben, übertragen werden. Das Lokalisierungsmodul 408 stellt der Kommunikationsschnittstelle 318 Lokalisierungsdaten bereit, die die Daten zu einem Signal codiert. Das Signal wird unter Verwendung eines Sensors 121 oder einer Kommunikationsvorrichtung 140 auf einer Broadcast-Frequenz per Broadcast gesendet.
  • Die durch mobile Beacons per Broadcast gesendeten Lokalisierungsdaten können Positionskoordinaten (z. B. Breitengrad, Längengrad, Höhe) des Beacons, bestimmt unter Verwendung von GNSS-Satelliten oder einer beliebigen anderen Positionsbestimmungstechnologie (z. B. Wi-Fi, Sendemast), und/oder Reichweite- oder Abstandsinformationen (z. B. bei Verwendung von RADAR) beinhalten. Bei einer Ausführungsform beinhalten die Sensoren 121 des AV 501, 503a, 503b und 503c eine Vorrichtung für frequenzmoduliertes Dauerstrichradar bzw. eine CWFM-Radarvorrichtung, die zur Abstandsbestimmung in der Lage ist. Die CWFM-Radarvorrichtung arbeitet durch Übertragen eines Funkenergie-Dauerstrichsignals, dessen Frequenz sich über einen festgelegten Zeitraum durch ein Modulationssignal ändert (z. B. eine Sinuswelle, eine Sägezahnwelle, eine Dreieckwelle oder eine Rechteckwelle). Das CWFM-Radar empfängt zurückgestreute Funkenergie von etwaigen reflektierenden Objekten und verwendet die zurückgestreute Energie zum Erzeugen eines Doppler-Signals. Das Doppler-Signal ist die Frequenzdifferenz zwischen dem empfangenen und gesendeten Signal, die mit dem Abstand zunimmt, z. B. Verzögerung zwischen gesendeten und empfangenen Signalen. Zurückgestreute Energie von dem reflektierenden Objekt legt sich über das gesendete Signal, um ein Schwebungssignal zu produzieren, das nach der Demodulation den Abstand des Ziels angibt. Bei einer Ausführungsform broadcasten die Beacon-AVs 503a-c das Signal, das Lokalisierungsdaten enthält, durch Modulieren des von dem CWFM-Radar emittierten Signals.
  • Bei einer Ausführungsform können die broadcastenden AVs 503a-c als ein „Pseudolit“ arbeiten, wobei die Drahtlostransceiver der Kommunikationsschnittstelle 318 umfunktioniert werden, um im Frequenzbereich (z. B. zwischen 1176 MHz bis 1610 MHz) und unter Verwendung des Datenformats (z. B. MEA oder RINEX) eines GNSS-Senders zu broadcasten. Auf diese Weise empfängt der GNSS-Empfänger in der Nähe befindlicher AVs Signale, die durch die Pseudolit-AVs 503a-c übertragen werden, als GNSS-Signale.
  • Wenn die AVs 503a, 503b und 503c ihre Lokalisierungsdaten über einen oder mehrere Sensoren 121 oder Kommunikationsvorrichtung 140 broadcasten, arbeiten sie als ein „mobiles Beacon“, um die Lokalisierung von AV 501 zu unterstützen. Mobile Beacons, die in Bewegung sind (z. B. Geschwindigkeit ungleich null), werden als „sich bewegende Beacons“ bezeichnet und mobile Beacons, die stationär sind (z. B. Geschwindigkeit gleich null), werden als „feste Beacons“ bezeichnet. Die Kommunikationsschnittstellen 318 der Mobil-Beacon-Fahrzeuge AVs 503a, 503b oder 503c codieren in dem Lokalisierungsmodul 408 gespeicherte Lokalisierungsdaten zu einem Broadcast-Signal, wie oben beschrieben. Beispielsweise gehören zu Lokalisierungsdaten, die die Kommunikationsschnittstellen 318 codieren, ein Zeitstempel, ein eindeutiger Fahrzeugidentifikationswert, eine geschätzte Position und/oder Geschwindigkeit und assoziierte Unsicherheiten.
  • Bei einer Ausführungsform verwenden die Kommunikationsschnittstellen 318 einen oder mehrere Prozessoren 304 zum Codieren der Lokalisierungsdaten zu dem Broadcast-Signal beispielsweise mittels Phasenumtastung. Phasenumtastung ist ein digitaler Modulationsprozess, bei dem Daten durch Modulieren der Phase eines Referenzsignals mit konstanter Frequenz übermittelt werden. Zu alternativen Modulationsprozessen gehören Frequenzumtastung, Amplitudenumtastung oder Puls-Code-Modulation. Die Kommunikationsschnittstelle 318 überträgt das Broadcast-Signal, das die codierten Lokalisierungsdaten enthält. Bei einer Ausführungsform verwendet das broadcastende AV ein CWFM-Radar, um das Broadcast-Signal unter Verwendung eines Transceivers des Radars mit der gleichen Broadcast-Frequenz zu übertragen.
  • 6 veranschaulicht das Lokalisierungssystem 600, mit dem das AV 501 den Satz von Lokalisierungsdaten von in der Nähe befindlichen broadcastenden Beacon-AVs, sowohl mobil als auch fest, empfängt und filtert und seine Lokalisierungsschätzung in dem Lokalisierungsmodul 408 aktualisiert. Die Beacon-Daten können unter anderem Folgendes beinhalten: eine Beacon-Kennung, geschätzte Positions- und Geschwindigkeitskoordinaten, geschätzte Unsicherheitswerte, die mit den geschätzten Positions- und Geschwindigkeitskoordinaten assoziiert sind, die seit dem letzten Positionsfixpunkt vergangene Zeit (d. h. das Alter der Beacon-Daten), den Betriebsstatus und die Kommunikationsreichweite des Beacon, Pseudolit-Fähigkeit, Betriebsbänder, kryptografische Daten und beliebige andere Informationen, die die Lokalisierung des AV 501 unterstützen können. Während das AV 501 Broadcast-Frequenzen unter Verwendung von Sensoren 121 oder Kommunikationsvorrichtungen 140, wie etwa eines omnidirektionalen Empfängers, scannt, empfängt und decodiert, oder demoduliert, die Kommunikationsschnittstelle 318 die Signale, die Lokalisierungsdaten von einem oder mehreren Beacon-AVs 503a-c enthalten. Die Kommunikationsschnittstelle 318 kombiniert die Lokalisierungsdaten eines oder mehrerer Beacon-AVs 503a-c und bestimmt einen Satz von Lokalisierungsdaten, der einem Satz in der Nähe befindlicher Beacon-AVs 503a-c entspricht, die zur Unterstützung der Lokalisierung des AV 501 verfügbar sind. Die Kommunikationsschnittstelle 318 sendet den Satz an das Lokalisierungsmodul 408 an das Beacon-Einstufungsmodul 601 zur Filterung und Einstufung.
  • Lokalisierung mit empfangenen Lokalisierungsdaten
  • Bei einer Ausführungsform ist das Beacon-Einstufungsmodul 601 ein Teil des AV-Systems 120, der Beacons, die in den Beacon-Scan-Lokalisierungsdaten erfasst wurden, filtert und die Beacons hinsichtlich eines oder mehrerer Qualitätsfaktoren (z. B. Genauigkeit, Präzision, Alter eines Positionsfixpunkts) einstuft. Das Beacon-Einstufungsmodul 601 wählt einen Teilsatz der verfügbaren Lokalisierungsdaten basierend auf ihren relativen Qualitätsfaktoren für die Lokalisierung des AV 501 aus, wie ausführlicher unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wird.
  • 7 veranschaulicht weitere Einzelheiten des Beacon-Einstufungsmoduls 601 des Lokalisierungssystems 600. Das Beacon-Einstufungsmodul 601 empfängt die Beacon-Daten und wählt einen Teilsatz von Lokalisierungsdaten zur Schätzung der Position des Fahrzeugs unter Verwendung des Lokalisierungsmoduls 408 aus. Bei einer Ausführungsform wird der Teilsatz von Lokalisierungsdaten basierend auf mindestens einem Kriterium ausgewählt, darunter unter anderem: Positionsfehler, Dilution Of Precision (DOP), Alter eines Positionsfixpunkts (z. B. basierend auf einem Zeitstempel der Beacon-Daten) und Daten (z. B. ein Flag), die angeben, ob das Beacon fest oder mobil ist. Der Fest/Mobil-Beacon-Indikator kann sich für Fahrzeug-Beacons abhängig davon, ob sie sich bewegen oder geparkt sind, ändern.
  • Bei einer Ausführungsform werden die dem Beacon-Einstufungsmodul 601 bereitgestellten Daten über ein Unsicherheitsfilter 701 verarbeitet, in dem der Positionsfehler des bereitgestellten Satzes von Positionsdaten beurteilt wird. Bei einer Ausführungsform vergleicht das Unsicherheitsfilter 701 den bereitgestellten geschätzten Positionsfehler mit einem in einem Speicher gespeicherten Positionsfehlerschwellenwert, der einen maximalen Positionsfehler angibt, der einem mobilen Beacon zur Aufnahme in den Teilsatz mobiler Beacons zur Unterstützung der Lokalisierung des AV 501 gestattet ist. Das Unsicherheitsfilter 701 schließt Lokalisierungsdaten, die einen Positionsfehler größer als der Positionsfehlerschwellenwert beinhalten, aus dem Satz verfügbarer mobiler Beacons aus. Auf diese Weise beinhaltet der reduzierte Satz verfügbarer mobiler Beacons, die das AV 501 unterstützen, nur Lokalisierungsdaten von mobilen Beacons innerhalb einer definierten Genauigkeitsgrenze.
  • Bei einer Ausführungsform schließt das Unsicherheitsfilter 701 verfügbare Beacons aufgrund zusätzlicher Kriterien aus. Beispielsweise schließt das Unsicherheitsfilter 701 verfügbare Beacons basierend auf ihrem Zeitstempel des Positionsfixpunkts aus. Das Unsicherheitsfilter 701 vergleicht den in den Lokalisierungsdaten von Broadcast-Signalen von in der Nähe befindlichen mobilen Beacons enthaltenen Zeitstempel mit dem im Speicher 306 geführten lokalen Zeitstempel und berechnet die Zeitdifferenz zwischen dem lokalen Zeitstempel und dem Zeitstempel der Mobil-Beacon-Lokalisierungsdaten. Ist die Zeitdifferenz größer als ein Zeitdifferenz-Schwellenwert, schließt das Unsicherheitsfilter 701 die Lokalisierungsdaten aus dem Satz verfügbarer mobiler Beacons aus. Beispielsweise werden Zeitdifferenzen, die größer als der Schwellenwert von 5 Minuten sind, ausgeschlossen (z. B. größer als 5 min, größer als 10 min, größer als 15 min). Auf diese Weise werden nicht aktuelle Lokalisierungsdaten (z. B. nicht mehr gültiger Positionsfixpunkt) von weiteren Vergleichen ausgeschlossen.
  • Schließt das Unsicherheitsfilter 701 alle mobilen Beacons des Teilsatzes aus, bewegt sich das AV 501 weiter entlang der Trajektorie 414 unter Verwendung von Bewegungsgleichungen, um die Lokalisierungsschätzung zu aktualisieren, bis externe Signale oder zusätzliche Sätze von Lokalisierungsdaten empfangen werden können.
  • Bei einer Ausführungsform stellt das Unsicherheitsfilter 701, nachdem der Satz aller verfügbaren mobilen Beacons gefiltert wurde und Beacons, die unzureichende Positionsfehler bereitstellen oder Zeitstempel beinhalten, die über dem Zeitdifferenz-Schwellenwert liegen, entfernt wurden, die verbleibende Liste von Beacons zwei zusätzlichen Algorithmen in dem Beacon-Einstufungsmodul 601 bereit: einem DOP-Berechner 702 und einem Fest/Mobil-Beacon-Identifizierer 703. 7 zeigt den DOP-Berechner 702 und den Fest/Mobil-Beacon-Identifizierer 703 als parallele Operationen, wobei dies jedoch nicht notwendig ist. Bei einer Ausführungsform arbeitet der DOP-Berechner 702 in Reihe mit dem Fest/Mobil-Beacon-Identifizierer 703.
  • Da sich mobile Beacons bewegen, können signifikante Positionsfehler in ihren geschätzten Positionen basierend auf ihrer Geschwindigkeit und geometrische Dilution Of Precision (GDOP), im Folgenden als „DOP“ bezeichnet, vorliegen. Befindet sich das AV beispielsweise zu nahe bei oder zu weit weg von den mobilen Beacons, wird die GDOP größer. Im Allgemeinen gilt: Je mehr die mobilen Beacons relativ zu dem AV geometrisch voneinander ausgebreitet sind, desto genauer ist der Positionsfixpunkt des die mobilen Beacons verwendenden AV. Der DOP-Berechner 702 von 7 ist ein Algorithmus, der die Lokalisierungsdaten von dem Teilsatz mobiler Beacons empfängt und einen DOP-Wert für eine Anzahl verschiedener Kombinationen von Lokalisierungsdaten in dem Teilsatz berechnet. DOP-Werte werden bei der Satellitennavigation und in der Geomatik verwendet, um zu spezifizieren, wie die Ausrichtungs- und Positionsfehler einer Konstellation von Navigationssatelliten nachfolgende Positionsschätzungen, bei denen die durch die Satelliten bereitgestellten Lokalisierungsdaten verwendet werden, beeinflussen. DOP-Werte finden zudem Anwendung bei der Berechnung einer Position basierend auf der Positionsgeometrie und assoziierten Fehlern eines Satzes terrestrischer Beacons, wie etwa der hierin beschriebenen mobilen Beacons.
  • GNSS-Vorrichtungen der Kommunikationsschnittstelle 318 eines AV 501 berechnen eine geschätzte Position für einen Satz eines oder mehrerer Navigationssatelliten unter Verwendung von „Multilaterations“-Algorithmen. Multilateration ist der Prozess des Bestimmens eines Punkts, an dem sich mehrere Kugeln schneiden. Beispielsweise wird das Bestimmen eines Punkts, an dem sich drei Kugeln schneiden, als „Trilateration“ bezeichnet.
  • Bei Multilateration mittels GNSS-Satelliten definiert jeder Satellit eine Kugel mit einem Mittelpunkt an der Position des Satelliten und einem Radius dem berechneten Abstand zwischen dem Satelliten und dem GNSS-Empfänger des AV 501. Der berechnete Abstand beinhaltet einen Fehlerterm und der Schnittpunkt mehr als einer Kugel mit Abstandsunsicherheiten bildet eine Fläche, deren Grenzen durch den berechneten Abstandsfehler für jeden verfügbaren Navigationssatelliten bestimmt werden. Die tatsächliche Position des GNSS-Empfängers des AV 501 könnte sich an einem beliebigen Punkt in der Fläche befinden, wodurch Vorrichtung dazu gezwungen werden, aus zahlreichen Möglichkeiten zu wählen. Die Genauigkeit wird als „verringert“ bezeichnet, wenn die Fläche größer wird, z. B. größerer mit den berechneten Abständen assoziierter Fehler, oder DOP.
  • DOP-Werte werden in drei Werten berechnet und gemeldet: horizontale, vertikale und mittlere DOP. Horizontale DOP (HDOP) misst die DOP bezüglich Breitengrad und Längengrad. Vertikale DOP (VDOP) misst eine Genauigkeit bezüglich der Höhe. Mittlere DOP, auch als Positions-DOP (PDOP) bezeichnet, liefert eine Gesamtbewertung der Genauigkeit für Breitengrad, Längengrad und Höhe. Jeder DOP-Wert wird als eine Zahl zwischen eins und fünfzig gemeldet, wobei fünfzig eine sehr schlechte Genauigkeit darstellt und eins eine ideale Genauigkeit darstellt.
  • Der DOP-Berechner 702 des Beacon-Einstufungsmoduls 601 empfängt den Teilsatz mobiler Beacons und berechnet einen mittleren DOP-Wert für jede Kombination aus zwei oder mehr Beacons in dem Teilsatz. Beispielsweise berechnet der DOP-Berechner 702 DOP-Werte für jede Kombination aus zwei, drei oder vier Beacons, wenn der Teilsatz vier oder mehr Positionen bezüglich vier mobiler Beacons, die die Lokalisierung unterstützen, enthält.
  • Der DOP-Berechner 702 erzeugt eine DOP-Wert-Liste (z. B. eine Tabelle), die jede Kombination aus mobilen Beacons in dem empfangenen Satz verfügbarer mobiler Beacons zur Unterstützung der Lokalisierung des AV 501 und den mit jeder Kombination assoziierten DOP-Wert beinhaltet. Bei einer Ausführungsform vergleicht der DOP-Berechner 702 den DOP-Wert jeder Kombination aus Beacons mit einem im Speicher gespeicherten DOP-Schwellenwert und schließt Kombinationen, die mit DOP-Werten assoziiert sind, die größer als die DOP-Wert-Schwelle sind, aus der dem Einstufungsmodul 704 bereitgestellten DOP-Wert-Liste aus.
  • Der Fest/Mobil-Beacon-Identifizierer 703 empfängt den Teilsatz verfügbarer Beacons von dem Unsicherheitsfilter 701. Dann bestimmt der Fest/Mobil-Beacon-Identifizierer 703, welche Beacons stationäre Beacons (z. B. Infrastruktur, geparkte Fahrzeuge) sind und welche Beacons mobil (z. B. Fahrzeuge) sind. Bei einer Ausführungsform bestimmt der Beacon-Identifizierer 703, welche Beacons stationär sind, indem er den in den empfangenen Lokalisierungsdaten enthaltenen Geschwindigkeitswert über einen spezifizierten Zeitraum mit einem Stationärgeschwindigkeit-Schwellenwert vergleicht. Ist der Geschwindigkeitswert geringer als der Stationärgeschwindigkeit-Schwellenwert, bestimmt der Beacon-Identifizierer 703, dass der Geschwindigkeitswert mit einem stationären Beacon assoziiert ist. Ist der Geschwindigkeitswert höher als der Stationärgeschwindigkeit-Schwellenwert, bestimmt der Beacon-Identifizierer 703, dass der Geschwindigkeitswert mit einem mobilen Beacon assoziiert ist, das in Bewegung ist.
  • Bei einer Ausführungsform beinhalten die von einem Beacon empfangenen Lokalisierungsdaten den Fest/Mobil-Wert für das assoziierte Beacon. Beispielsweise kann ein Infrastruktur-Beacon, das an einer konstanten Position verbleibt, mit den übertragenen Lokalisierungsdaten einen Fest/Mobil-Wert beinhalten, der angibt, dass das Beacon stationär ist.
  • Beacons, die in Bewegung sind, beinhalten aufgrund einer Geschwindigkeit ungleich null einen höheren Positionsfehler in assoziierten Lokalisierungsdaten. Bei einer Ausführungsform vergleicht der Beacon-Identifizierer 703 den Positionsfehlerwert der empfangenen Lokalisierungsdaten von einem verfügbaren Beacon, um den Fest/Mobil-Wert zu bestimmen. Dann assoziiert der Beacon-Identifizierer 703 einen Fest/Mobil-Wert mit den Beacon-Lokalisierungsdaten, der das assoziierte Beacon als stationär oder mobil klassifiziert, und stellt der Einstufungs-Engine 704 eine Identifikationsliste bereit, die sämtliche Beacon-Lokalisierungsdaten und den assoziierten Fest/Mobil-Wert beinhaltet.
  • Die Einstufungs-Engine 704 empfängt die DOP-Wert-Liste von dem DOP-Berechner 702 und die Identifikationsliste von dem Fest/Mobil-Beacon-Identifizierer 703. Dann bestimmt die Einstufungs-Engine 704 eine DOP-Wert-Rangliste von Kombinationen aus Beacons, wobei die enthaltenen Kombinationen von niedrigstem DOP-Wert (z. B. eins am nächsten liegend) zu höchstem eingestuft werden. Bei einer Ausführungsform bestimmt die Einstufungs-Engine 704 DOP-Wert-Ranglisten unter Verwendung ausschließlich als mobil identifizierter Beacons, unter Verwendung einer hybriden Kombination aus sowohl mobilen als auch festen Beacons, die als sowohl mobil als auch fest identifiziert werden, und unter Verwendung ausschließlich als fest identifizierter Beacons. Unter erneuter Bezugnahme auf 6 stellt die Einstufungs-Engine 704 dann dem Lokalisierungsmodul 408 den bestimmten Teilsatz mobiler Beacons bereit, der zum Schätzen oder Aktualisieren einer Schätzung der Position und Geschwindigkeit des AV zu verwenden ist.
  • 8 veranschaulicht den Lokalisierungsmanager 801 des Lokalisierungsmoduls 408 und wie das Lokalisierungsmodul 408 mittels elektronischer Kommunikation mit der Datenschnittstelle 802 mit dem GNSS-Empfänger 803, der Kommunikationsschnittstelle 318 und den Sensoren 121 des AV 501 verknüpft ist. Die Datenschnittstelle 802 empfängt Daten von einer Anzahl von Diensten, darunter der GNSS-Empfänger 803, die Kommunikationsschnittstelle 318 und die Sensoren 121 des AV 501.
  • Der GNSS-Empfänger 803 ist eine Hardwarekomponente, die GNSS-Daten von broadcastenden GNSS-Satelliten empfängt. Beispielsweise empfängt der GNSS-Empfänger 803 GNSS-Daten von einem in der Nähe befindlichen Pseudoliten, Satellitenfahrzeug, Infrastruktursatelliten oder einem Satelliten in einer geostationären Umlaufbahn. Die Kommunikationsschnittstelle 318 stellt einer Anzahl externer Signale eine Zweiwegeverbindung bereit, die eine Datenkommunikation bereitstellt. Beispielsweise steht die Kommunikationsschnittstelle 318 in elektronischer Kommunikation mit einem lokalen Netzwerk, über das die Schnittstelle 318 Daten von Flottendiensten oder anderen Beacons empfängt. Die Kommunikationsschnittstelle 318 stellt dem Lokalisierungsmodul ferner Daten aus einer Anzahl von Kommunikationsnetzwerken bereit, wie etwa Wi-Fi-Scandaten, Mobilfunkdaten oder Vehicle-to-Everything(V2X)Daten. Das Lokalisierungsmodul 408 empfängt ferner Sensordaten von den Bordsensoren 121, die einen oder mehrere Datenströme aus Bordkamera-, LiDAR-, Radar- oder Intertialmesseinheit(IMU)-Systemen beinhalten.
  • Die Datenschnittstelle 802 stellt außerdem anfordernden Modulen in dem AV 501 Lokalisierungsschätzungen von assoziierten Lokalisierern bereit. Beispielsweise fordert das Planungsmodul 404 eine Lokalisierungsschätzung von dem Lokalisierungsmodul 408 an. Die Anforderung wird an die Datenschnittstelle 802 kommuniziert und an den Lokalisierungsmanager 801 gesendet.
  • Das Lokalisierungsmodul 408 beinhaltet einen oder mehrere Lokalisierer zum Verarbeiten empfangener Daten. Ein Lokalisierer ist eine im Speicher des Lokalisierungsmoduls 408 gespeicherte und unter Verwendung eines oder mehrerer Prozessoren ausgeführte Software, die eine Lokalisierungsschätzung unter Verwendung der empfangenen Daten berechnet. Das Lokalisierungsmodul 408 von 8 beinhaltet einen Drahtlos/Mobilfunk-Lokalisierer 804 zum Verarbeiten von Drahtlos-/Mobilfunkdaten, einen LiDAR-/Kameralokalisierer 805 zum Verarbeiten optischer Sensordaten, einen Koppelnavigationslokalisierer 806 zum Berechnen von Lokalisierungsschätzungen bei Fehlen externer Signale und einen Beacon-Lokalisierer 807 zum Verarbeiten von Beacon-Daten.
  • Der Drahtlos/Mobilfunk-Lokalisierer 804 ist ein Lokalisierungsschätzungssystem, das nahegelegene Drahtloszugangspunkte (z. B. Wi-Fi- oder Mobilfunknetzwerk) verwendet, um eine Lokalisierungsschätzung für das AV 501 zu bestimmen. Bei einer Ausführungsform empfängt das AV 501 Wi-Fi- oder Mobilfunkdaten von der Datenschnittstelle 802 und misst die Intensität des empfangenen Signals (z. B. Empfangssignalstärkeindikator bzw. RSSI). Der Drahtlos/Mobilfunk-Lokalisierer 804 verwendet den RSSI, um einen Drahtlossignal-„Fingerprint“ zu berechnen.
  • Fingerprinting ist ein Verfahren, bei dem der Drahtlos/Mobilfunk-Lokalisierer 804 mehrere RSSI-Werte von nahegelegenen Drahtloszugangspunkten empfängt und zu einem RSSI-Vektor kombiniert. Dann empfängt der Drahtlos/Mobilfunk-Lokalisierer 804 die geschätzte Position des AV 501 von dem Lokalisierungsmodul 408 und kombiniert diese mit dem RSSI-Vektor, um einen ersten Fingerprint zu bilden. Nach einer Zeit, während der sich das AV 501 entlang der Trajektorie 414 bewegt und an einem zweiten unbekannten Standort ankommt, bestimmt der Drahtlos/Mobilfunk-Lokalisierer 804 einen zweiten RSSI-Vektor an dem zweiten Standort und vergleicht den zweiten Vektor mit dem ersten, um eine geschätzte Position an dem zweiten Standort zu berechnen.
  • Die Genauigkeit des Fingerprinting-Verfahrens hängt von der Anzahl nahegelegener Zugangspunkte und ihren assoziierten Positionen und Abständen von dem AV 501 ab. Schwankungen und Störungen in empfangenen Drahtloszugangspunktsignalen erhöhen Unsicherheiten bei der Lokalisierungsschätzung.
  • Bei zusätzlichen Ausführungsformen berechnet der Drahtlos/Mobilfunk-Lokalisierer 804 Lokalisierungsschätzungen basierend auf einem oder mehreren Parametern, darunter Signalstärke-, Einfallswinkel- oder Laufzeitparameter empfangener Drahtlossignale. Bei einem weiteren Beispiel können die Prozesse und Merkmale, die in der Veröffentlichung „Position Estimation With Moving Beacons in Wireless Sensor Networks“, Wong et al. (DOI: 10.1109/WCNC.2007.433) beschrieben sind, die durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird, bei der Berechnung von Fahrzeugstandortschätzungen unter Verwendung mobiler Beacons verwendet werden.
  • Der LiDAR-/Kameralokalisierer 805 empfängt optische Signaldaten von der Datenschnittstelle 802, darunter Kamerabilddaten und LiDAR-Daten. Dann berechnet der LiDAR-/Kameralokalisierer 805 eine Lokalisierungsschätzung unter Verwendung visueller Odometrie, einem Verfahren zum Berechnen einer geschätzten Position und Ausrichtung des AV 501 durch Analysieren sequenzieller Kamera- und/oder LiDAR-Bilder. Bei dem Verfahren der visuellen Odometrie werden sequenzielle Bilder aus einer oder mehreren Kameras oder LiDAR-Sensoren, die von der Datenschnittstelle 802 empfangen werden, verwendet, um „Merkmalspunkte“ aus einem Bild der Sequenz zu extrahieren. Der LiDAR-/Kameralokalisierer 805 verfolgt die Positionsänderung der Merkmalspunkte durch die Bildsequenz, um eine Lokalisierungsschätzung mit der umliegenden Umgebung zu bestimmen.
  • Bei einer Ausführungsform verwendet der LiDAR-/Kameralokalisierer 805 Intertialmesseinheit(IMU)-Daten kombiniert mit den Kamerabildern, um eine Lokalisierungsschätzung unter Verwendung von Visual Inertial Odometry (VIO - Visueller Inertialer Odometrie) zu berechnen.
  • Das Lokalisierungsmodul 408 beinhaltet ferner einen Koppelnavigationslokalisierer 806, der eine Lokalisierungsschätzung bei Fehlen externer Signale berechnet. Der Koppelnavigationslokalisierer 806 berechnet die Lokalisierungsschätzung des AV 501 durch Verwenden einer zuvor bestimmten geschätzten Position und Geschwindigkeit und Prognostizieren des Standorts über eine verstrichene Zeit. Stellt die Kommunikationsschnittstelle 318 oder der GNSS-Empfänger 803 dem Lokalisierungsmodul 408 des AV 501 keine Lokalisierungsdaten bereit, unterliegen die durch den Koppelnavigationslokalisierer 806 verwendeten Bewegungsgleichungen kumulativen Fehlern zumindest basierend auf dem Anfangspositionsfehler.
  • Der Lokalisierungsmanager 801 führt im Speicher eine Liste verfügbarer Lokalisierungsschätzungen, die durch die Lokalisierer 804, 805, 806, 807 bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform vergleicht der Lokalisierungsmanager 801 den Positionsfehler jeder Lokalisierungsschätzung und stuft die Schätzungen zumindest basierend auf dem Positionsfehler ein.
  • Der Lokalisierungsmanager 801 stellt anfordernden Modulen, wie etwa dem Planungsmodul 404, eine oder mehrere der im Speicher gespeicherten Lokalisierungsschätzungen bereit. Ein anforderndes Modul fordert eine Lokalisierungsschätzung basierend auf mindestens einem Parameter einer gespeicherten Lokalisierungsschätzung an. Beispielsweise fordert das Planungsmodul 404 eine Lokalisierungsschätzung an, die die geringste Positionsunsicherheit beinhaltet, um eine Trajektorie 414 zu berechnen. Der Lokalisierungsmanager 801 vergleicht die Positionsunsicherheit der Lokalisierungsschätzungen von den Lokalisierern 804, 805, 806, 807 und stellt dem Planungsmodul 404 die Lokalisierungsschätzungen bereit, die die geringste Positionsunsicherheit beinhalten, wie etwa die Schätzung des Beacon-Lokalisierers 807.
  • Flottendienste
  • 9 veranschaulicht ein Flottenverwaltungssystem 900 zum Bereitstellen von Lokalisierungsschätzungen an mindestens ein Flottenfahrzeug, z. B. 907a, 907n. Die Datenverwaltungskomponenten des Flottenverwaltungssystems 900 beinhalten einen Flottenserver 901 und eine Flottendatenbank 902. Bei einer Ausführungsform, ist der Flottenserver 901 in einer Cloud-Rechenumgebung implementiert, ähnlich der unten mit Bezug auf 2 beschriebenen Cloud-Rechenumgebung 200. Bei solchen Ausführungsformen ist der Flottenserver 901 in einem Computersystem ähnlich den Computersystemen 206a, 206b, 206c, 206d, 206e und 206f implementiert, und die Flottendatenbank 902 ist in Datenzentren ähnlich den Cloud-Datenzentren 204a, 204b und 204c implementiert.
  • Komponenten des Systems 900 sind durch eine beliebige Form oder ein beliebiges Medium digitaler Datenkommunikation verbunden, wie etwa ein Kommunikationsnetzwerk, z. B. ein großflächiges Netzwerk 903. Zu weiteren Beispielen für Kommunikationsnetzwerke gehören Lokalnetzwerke („LAN“), Peer-to-Peer-Netzwerke (mit Ad-hoc- oder statischen Teilnehmern), Grid-Computing-Infrastrukturen und das Internet. Bei einer Ausführungsform sind der Flottenserver 901 und der Flottenserver 902 über ein Lokalnetzwerk verbunden und kommunizieren über das großflächige Netzwerk 903 mit Systemkomponenten.
  • 9 zeigt den Flottenserver 901 in Kommunikation mit verschiedenen Netzwerkkomponenten, wie etwa Netzwerklinks und Netzwerkadaptern, über das großflächige Netzwerk 903. Die beispielhaften Netzwerkkomponenten von 9 beinhalten ein Gateway 904, einen Router 905 und einen Mobilfunkmast 906 zur Drahtloskommunikation mit Fahrzeugen, die Teil der Flotte sind.
  • Eine Flotte beinhaltet mindestens ein Flottenfahrzeug 907 und 9 zeigt beispielhafte Flottenfahrzeuge 907a-n. Die Flottenfahrzeuge 907a-n sind Beispiele für autonome Fahrzeuge, die ähnliche Architekturen 400 wie das in 1 gezeigte AV 100 oder die in 5 gezeigten AVs 501, 503a-c beinhalten. Die Flottenfahrzeuge 907a-n kommunizieren mit dem Flottenserver 901 und übertragen Zustandsinformationen, wie etwa Lokalisierungsschätzungen, die das Flottenverwaltungssystem 900 in der vernetzten Flottendatenbank 902 speichert.
  • Bei einer Ausführungsform bestimmt das Flottenfahrzeug 907a, dass externe Signale mit Fortbewegung des Flottenfahrzeugs 907a entlang der Trajektorie 414 verloren gehen werden. Das Flottenfahrzeug 907a sendet eine Anforderung an das Flottenverwaltungssystem 900 zur Unterstützung beim Bestimmen eines Satzes in der Nähe befindlicher Beacons zur Unterstützung der Lokalisierung des Flottenfahrzeugs 907a. Die Anforderung beinhaltet die Lokalisierungsschätzung des Flottenfahrzeugs 907a. Der Flottenserver 901 empfängt die Anforderung zur Lokalisierungsunterstützung von dem Flottenfahrzeug 907a und vergleicht die in der Lokalisierungsschätzung enthaltene geschätzte Position mit der Datenbank von Lokalisierungsschätzungen für die Flottenfahrzeuge 907b-n, gespeichert in der Flottendatenbank 902. Der Flottenserver 901 wählt basierend auf mindestens einem Kriterium mindestens ein Flottenfahrzeug 907b-n zur Unterstützung der Lokalisierung des Flottenfahrzeugs 907a aus.
  • Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Kriterium eine Entfernung zum Flottenfahrzeug 907a. Beispielsweise wählt der Flottenserver 901 mindestens ein Flottenfahrzeug 907b-n aus, dessen geschätzte Position weniger als 0,5 Meilen von dem anfordernden Flottenfahrzeug 907a entfernt ist (z. B. weniger als 0,4, weniger als 0,3, weniger als 0,2 oder weniger als 0,1). Beispielsweise stellt der Flottenserver 901 dem anfordernden Flottenfahrzeug 907a eine Liste sämtlicher Flottenfahrzeuge 907b-n in Reichweite zur Unterstützung der Lokalisierung bereit. Bei einem anderen Beispiel stellt der Flottenserver 901 eine Liste einer festgelegten Anzahl von Flottenfahrzeugen 907b-n in Reichweite bereit (z. B. zwei, drei, vier, fünf oder mehr Flottenfahrzeuge). Bei einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Kriterium geschätzte Geschwindigkeiten des Flottenfahrzeugs 907b-n. Beispielsweise wählt der Flottenserver 901 mindestens ein Flottenfahrzeug 907b-n aus, dessen geschätzte Geschwindigkeit null beträgt (z. B. geparkt oder stationär).
  • Der Flottenserver 901 überträgt einen Befehl zum Broadcasten der in dem Lokalisierungsmodul 408 gespeicherten Lokalisierungsschätzung an das mindestens eine ausgewählte Flottenfahrzeug, z. B. das Flottenfahrzeug 907n. Das Flottenfahrzeug 907n empfängt den Befehl und broadcastet als Reaktion auf den Befehl ein Signal, das die Lokalisierungsschätzung beinhaltet. Das anfordernde Flottenfahrzeug 907a empfängt das Signal und verwendet die enthaltene Lokalisierungsschätzung, um eine neue geschätzte Position und eine assoziierte Unsicherheit zu berechnen.
  • Bei einer Ausführungsform sendet der Flottenserver 901 einen Befehl zum Broadcasten der Lokalisierungsdaten als ein Pseudolit an das ausgewählte Flottenfahrzeug.
  • Bei einer Ausführungsform arbeiten die Flottenfahrzeuge 907a-n in einem „Flottenführungs“-Modus, in dem der Flottenserver 901 ein Flottenfahrzeug, z. B. das Flottenfahrzeug 907a, als Beacon-Fahrzeug und die restlichen Flottenfahrzeuge 907b-n als „Client-Fahrzeuge“ designiert. Das Flottenfahrzeug 907a broadcastet, kontinuierlich oder mit Unterbrechungen, ein Signal, das die Lokalisierungsschätzung beinhaltet, und die Flottenfahrzeuge 907b-n empfangen die Lokalisierungsschätzung des Beacon-Fahrzeugs 907a und verwenden sie, um geschätzte Positionen zu berechnen. Auf diese Weise unterstützt das Beacon-Fahrzeug 907a die Lokalisierung der Client-Fahrzeuge 907b-n, wodurch die Anzahl von Fahrzeugen, die eine Lokalisierungsunterstützung von dem Flottenserver 901 anfordern, reduziert wird.
  • 10 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses 1000 zum Lokalisieren eines autonomen Fahrzeugs unter Verwendung von Beacons gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Der Prozess 1000 kann zum Beispiel unter Verwendung des mit Bezug auf 3 beschriebenen Computersystems 300 implementiert werden.
  • Der Prozess 1000 beinhaltet Bestimmen, dass ein Fahrzeug externe Signale verloren hat oder verschlechterte externe Signale empfängt, die zum Schätzen einer Position des Fahrzeugs verwendet werden (1001), Bestimmen eines Satzes mobiler Beacons, die zur Unterstützung beim Schätzen der Position des Fahrzeugs anstelle der externen Signale verfügbar sind (1002), Empfangen, unter Verwendung einer Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs, von Broadcast-Signalen von dem Satz mobiler Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für jedes Beacon in dem Satz mobiler Beacons beinhalten (1003), Auswählen der Lokalisierungsdaten für einen Teilsatz mobiler Beacons zur Unterstützung der Positionsbestimmung des Fahrzeugs (1004); und Schätzen der Position des Fahrzeugs unter Verwendung der ausgewählten Lokalisierungsdaten (1005). Bei einer Ausführungsform sind die externen Signale GNSS-Signale, Wi-Fi-Signale oder Funkmastsignale. Bei einer Ausführungsform beinhaltet der Satz von Beacons nur mobile Beacons oder eine Mischung aus festen und mobilen Beacons. Bei einer Ausführungsform werden die Broadcast-Signale durch andere Fahrzeuge unter Verwendung von RADAR oder eines anderen zur Kurzstreckenkommunikation ausgelegten Sensors gesendet. Bei einer Ausführungsform kann die Position des Fahrzeugs unter Verwendung von Trilateration für feste oder geparkte Beacons und der in Wong et al. (DOI: 10.1109/WCNC.2007.433) beschriebenen Techniken zum Schätzen der Position des Fahrzeugs unter Verwendung mobiler Beacons geschätzt werden.
  • 11 ist ein Flussdiagramm eines anderen Prozesses zum Lokalisieren eines autonomen Fahrzeugs unter Verwendung von Beacons gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Der Prozess 1100 kann zum Beispiel unter Verwendung des mit Bezug auf 3 beschriebenen Computersystems 300 implementiert werden.
  • Der Prozess 1100 beinhaltet Bestimmen, an einem ersten Standort, dass ein an dem ersten Standort betriebenes Fahrzeug möglicherweise an einem zweiten Standort externe Signale verliert oder verschlechterte externe Signale empfängt, wobei die externen Signale zum Schätzen einer Position des Fahrzeugs verwendet werden (1101), Bestimmen eines Satzes mobiler Beacons an einem zweiten Standort, die zur Unterstützung beim Schätzen der Position des Fahrzeugs an dem zweiten Standort verfügbar sind (1102), und, an dem zweiten Standort, Empfangen von Broadcast-Signalen von dem Satz mobiler Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für jedes Beacon in dem Satz mobiler Beacons beinhalten (1103), Auswählen eines Teilsatzes von Lokalisierungsdaten zur Unterstützung beim Schätzen der Position des Fahrzeugs an dem zweiten Standort (1104) und Schätzen der Position des Fahrzeugs an dem zweiten Standort unter Verwendung der Lokalisierungsdaten (1105).
  • In der vorstehenden Beschreibung wurden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf zahlreiche spezifische Einzelheiten beschrieben, die von Implementierung zu Implementierung variieren können. Die Beschreibung und Zeichnungen sind dementsprechend als veranschaulichend anstatt beschränkend anzusehen. Der alleinige und ausschließliche Indikator des Schutzumfangs der Erfindung und dessen, was durch die Anmelder als der Schutzumfang der Erfindung beabsichtigt ist, ist der wörtliche und äquivalente Schutzumfang des Satzes von Ansprüchen, die aus dieser Anmeldung hervorgehen, in der spezifischen Form, in der derartige Ansprüche hervorgehen, einschließlich einer beliebigen anschließenden Korrektur. Jegliche hierin ausdrücklich dargelegten Definitionen für in derartigen Ansprüchen enthaltene Begriffe sollen die Bedeutung solcher Begriffe regulieren, wie in den Ansprüchen verwendet. Zusätzlich kann, wenn der Begriff „ferner umfassend“ in der vorstehenden Beschreibung oder in den folgenden Ansprüchen verwendet wird, das, was diesem Ausdruck folgt, ein zusätzlicher Schritt oder eine zusätzliche Entität oder ein Teilschritt/eine Teilentität eines zuvor vorgetragenen Schritts oder einer zuvor vorgetragenen Entität sein.

Claims (21)

  1. Verfahren, umfassend: Bestimmen, unter Verwendung mindestens eines Prozessors eines Fahrzeugs, dass das Fahrzeug externe Signale verloren hat, die zum Schätzen einer Position des Fahrzeugs verwendet werden; Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Satzes mobiler Beacons, die zur Unterstützung beim Schätzen der Position des Fahrzeugs verfügbar sind; Empfangen, unter Verwendung einer Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs, von Broadcast-Signalen von dem Satz mobiler Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für den Satz mobiler Beacons beinhalten; Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Teilsatzes von Lokalisierungsdaten von dem Satz mobiler Beacons zur Unterstützung der Positionsbestimmung des Fahrzeugs; und Schätzen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, der Position des Fahrzeugs unter Verwendung des Teilsatzes von Lokalisierungsdaten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Teilsatz von Lokalisierungsdaten geschätzte Standorte des Satzes mobiler Beacons und Unsicherheitswerte, die mit den geschätzten Standorten assoziiert sind, beinhaltet und der Teilsatz mobiler Beacons zumindest teilweise basierend auf den Unsicherheitswerten ausgewählt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auswählen des Teilsatzes von Lokalisierungsdaten von dem Satz mobiler Beacons ferner Folgendes umfasst: Berechnen von DOP-Werten (Dilution-Of-Precision - Genauigkeitsverringerung) für Kombinationen mobiler Beacons in dem Satz mobiler Beacons; und Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, des Teilsatzes von Lokalisierungsdaten von dem Satz mobiler Beacons zumindest teilweise basierend auf den DOP-Werten.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die externen Signale Satellitensignale und/oder Drahtlosnetzwerksignale und/oder Mobilfunknetzwerksignale beinhalten.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mobilen Beacons andere Fahrzeuge beinhalten, die zum Übertragen von Broadcast-Signalen ausgelegt sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Satzes mobiler Beacons ferner Folgendes umfasst: Senden, an einen Netzwerkcomputer, einer aktuellen Position des Fahrzeugs; und Empfangen, von dem Netzwerkcomputer, des Satzes mobiler Beacons.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lokalisierungsdaten Zeitstempel beinhalten und das Auswählen des Teilsatzes mobiler Beacons ferner Folgendes umfasst: Ausschließen, aus dem Teilsatz mobiler Beacons, jeglicher mobiler Beacons, die einen Zeitstempel aufweisen, der einen Schwellenwert überschreitet.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mobilen Beacons in dem Satz mobiler Beacons dazu ausgelegt sind, als Pseudoliten zu arbeiten, und die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für den Teilsatz mobiler Beacons beinhalten.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Satzes stationärer Beacons, die zur Unterstützung beim Schätzen der Position des Fahrzeugs verfügbar sind; Auswählen, unter Verwendung des einen oder der mehreren Prozessoren, eines gemischten Teilsatzes mobiler Beacons und stationärer Beacons; Empfangen, unter Verwendung der Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs, von Broadcast-Signalen von dem gemischten Teilsatz von Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für den gemischten Teilsatz von Beacons beinhalten; und Schätzen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, der Position des Fahrzeugs unter Verwendung der Lokalisierungsdaten für den gemischten Teilsatz von Beacons.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, dass das Fahrzeug externe Signale verloren hat, Bestimmen, dass die externen Signale verschlechtert sind, beinhaltet.
  11. Verfahren, umfassend: an einem ersten Standort: Bestimmen, unter Verwendung mindestens eines Prozessors eines Fahrzeugs, dass das an dem ersten Standort betriebene Fahrzeug möglicherweise externe Signale verliert, wobei die externen Signale zum Schätzen der Position des Fahrzeugs an dem ersten Standort verwendet werden; Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Satzes mobiler Beacons an einem zweiten Standort, die zur Unterstützung beim Schätzen der Position des Fahrzeugs an dem zweiten Standort verfügbar sind; an dem zweiten Standort: Empfangen, unter Verwendung einer Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs, von Broadcast-Signalen von dem Satz mobiler Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten der mobilen Beacons beinhalten; Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Teilsatzes der Lokalisierungsdaten von dem Satz mobiler Beacons; und Schätzen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, der Position des Fahrzeugs an dem zweiten Standort unter Verwendung des Teilsatzes von Lokalisierungsdaten.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Lokalisierungsdaten geschätzte Standorte des Satzes mobiler Beacons und Unsicherheitswerte, die mit den geschätzten Standorten assoziiert sind, beinhalten und der Teilsatz mobiler Beacons zumindest teilweise basierend auf den Unsicherheitswerten ausgewählt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Auswählen des Teilsatzes von Lokalisierungsdaten von dem Satz mobiler Beacons ferner Folgendes umfasst: Berechnen von DOP-Werten (Dilution-Of-Precision - Genauigkeitsverringerung) für Kombinationen mobiler Beacons in dem Satz mobiler Beacons; und Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, des Teilsatzes mobiler Beacons aus dem Satz mobiler Beacons zumindest teilweise basierend auf den DOP-Werten.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bestimmen, dass das an dem ersten Standort betriebene Fahrzeug möglicherweise an dem zweiten Standort externe Signale verliert, ferner Folgendes umfasst: Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, dass das Fahrzeug zu einer zukünftigen Zeit an dem zweiten Standort ankommen wird, basierend auf einer Karte und einer Route des Fahrzeugs; und Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors und basierend auf der Karte und der Route des Fahrzeugs, das Sichtverbindungen von Sendern der externen Signale zu dem Fahrzeug an dem zweiten Standort zumindest teilweise unterbrochen sein können.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Karte ein dreidimensionales Aufbaumodell beinhaltet.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die externen Signale Satellitensignale und/oder Drahtlosnetzwerksignale oder Mobilfunknetzwerksignale beinhalten.
  17. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Satz mobiler Beacons andere Fahrzeuge beinhaltet, die zum Übertragen von Broadcast-Signalen ausgelegt sind.
  18. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bestimmen des Satzes mobiler Beacons an dem zweiten Standort ferner Folgendes umfasst: Senden, an einen Netzwerkcomputer, des zweiten Standorts; und Empfangen, von dem Netzwerkcomputer, des Satzes mobiler Beacons.
  19. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Lokalisierungsdaten Zeitstempel beinhalten und das Auswählen des Teilsatzes mobiler Beacons ferner Folgendes umfasst: Ausschließen, aus dem Teilsatz mobiler Beacons, jeglicher mobiler Beacons, die einen Zeitstempel aufweisen, der einen Schwellenwert überschreitet.
  20. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Satz mobiler Beacons dazu ausgelegt ist, als Pseudoliten zu arbeiten, und die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für den Teilsatz mobiler Beacons beinhalten.
  21. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Bestimmen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines Satzes stationärer Beacons an dem zweiten Standort, die zur Unterstützung beim Schätzen der Position des Fahrzeugs an dem zweiten Standort verfügbar sind; Auswählen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, eines gemischten Teilsatzes mobiler Beacons und stationärer Beacons zur Unterstützung beim Schätzen der Position des Fahrzeugs; an dem zweiten Standort: Empfangen, unter Verwendung der Kommunikationsvorrichtung, von Broadcast-Signalen von dem gemischten Teilsatz von Beacons, wobei die Broadcast-Signale Lokalisierungsdaten für den gemischten Teilsatz von Beacons beinhalten; und Schätzen, unter Verwendung des mindestens einen Prozessors, des Fahrzeugs an dem zweiten Standort unter Verwendung der Lokalisierungsdaten für den gemischten Teilsatz von Beacons.
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