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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorbereiten von Kartendaten. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System zum autonomen oder teilautonomen Führen eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt.
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Moderne Fahrzeuge (Autos, Lastwagen, Motorräder etc.) verfügen über eine Vielzahl von Sensoren (Radar, Lidar, Kamera, Ultraschall etc.), die einem Fahrzeugführer oder einem Steuersystem des Fahrzeugs Informationen zur Verfügung stellen. Über derartige Umgebungssensoren werden die Umgebung des Fahrzeugs und Objekte in dieser Umgebung (andere Fahrzeuge, Infrastrukturobjekte, Personen, bewegliche Objekte etc.) erfasst. Basierend auf den erfassten Daten kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erzeugt werden und auf Veränderungen in dieser Fahrzeugumgebung reagiert werden. Insbesondere kann eine Fahrfunktion des Fahrzeugs teil- oder vollautonom ausgeführt werden.
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Zusätzlich zu Sensordaten basieren die Auswerte- und Steueralgorithmen dabei zumeist auch auf Kartendaten. Unter Kartendaten verstehen sich dabei insbesondere vorbekannte Informationen zu Fahrbahnen, Spuren auf diesen Fahrbahnen sowie zu Objekten in der Umgebung. Diese Kartendaten werden dann als Grundlage für die kurz- und mittelfristige Routenplanung, aber auch als Ausgangspunkt für die Ansteuerung einer Fahr- oder Fahrassistenzfunktion verwendet.
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Die für die Kartendaten verwendeten Datenformate sind oft nach vorgegebenen Standards aufgebaut. Eine derartige Standardisierung hat Vorteile in Bezug auf die Austauschbarkeit, kann jedoch zu einer Vergrößerung des benötigen Datenvolumens für die Kartendaten sowie zu einer höheren Komplexität der durchzuführenden Rechenoperationen führen. Eine Herausforderung liegt insbesondere in der Vorbereitung der Daten in Bezug auf eine spezifische Auswertung bzw. Verwendung. Dadurch, dass unterschiedliche Operationen (beispielsweise Routenplanung, Umfelderkennung etc.) basierend auf demselben standardisierten Datenformat ermöglicht werden sollen, ist oft die Verwendung einer feingranularen Datenstruktur notwendig. Dies führt oft zu einer großen Datenmenge und bedingt vergleichsweise hohe Anforderungen an die verarbeitende Hard- und/oder Software.
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Beispielsweise können Kartendaten verwendet werden, bei denen ein Netzwerk von Verkehrswegen aus aneinandergrenzenden Segmenten von Spurabschnitten aufgebaut ist. In jedem Segment finden sich mehrere Spurabschnitte. Die Segmentierung erfolgt anhand von Stellen, an denen Spuren zusammengeführt oder aufgeteilt werden. Eine derartige Segmentierung kann zu einer großen Anzahl von Segmenten führen, die dann wiederum eine aufwändige Berechnung erforderlich machen kann, wenn die Kartendaten in der kurz- oder mittelfristigen Routenplanung, insbesondere im Zusammenhang mit Umgebungssensordaten, verwendet werden sollen. Dies ist besonders dann relevant, wenn hochfrequente Berechnungen oder Ansteuerungen einer Fahrfunktion, also Berechnungen oder Ansteuerungen mit hoher Aktualisierungsrate, vorgenommen werden sollen. Beispielsweise können hochauflösende Kartendaten im Open Drive Format vorliegen.
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Ausgehend hiervon stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen Ansatz zum Vorbereiten von Kartendaten bereitzustellen, durch den die Weiterverarbeitung der Kartendaten in einer Ansteuerung einer Fahr- oder Fahrerassistenzfunktion vereinfacht wird. Insbesondere soll eine Vorbereitung der Daten derart ermöglicht werden, dass die weitere Datenverarbeitung in effizienter Weise vorgenommen werden kann.
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Zum Lösen dieser Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Vorbereiten von Kartendaten mit:
- einer Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Kartendaten mit Informationen zu einem Netzwerk von Spuren für Verkehrsteilnehmer, wobei das Netzwerk aus aneinandergrenzenden Segmenten von Spurabschnitten aufgebaut ist und zumindest ein Teil der Segmente jeweils mehrere Spurabschnitte umfasst, und wobei für zumindest einen Teil der Spurabschnitte definiert ist, in welchem Spurabschnitt eines angrenzenden Segments der jeweilige Spurabschnitt fortgesetzt wird;
- einer Analyseeinheit zum Erkennen eines Spurschlusssegments mit einem abgeschlossenen Spurabschnitt, der in einem angrenzenden Nachbarsegment nicht fortgesetzt wird, basierend auf den Kartendaten;
- einer Kombinationseinheit zum Erzeugen eines kombinierten Segments aus dem erkannten Segment und dem Nachbarsegment, wobei das kombinierte Segment einen kombinierten Spurabschnitt umfasst, der in mehreren Spurabschnitten des Nachbarsegments fortgesetzt wird;
- einer Netzwerkeinheit zum Erzeugen von vorbereiteten Kartendaten basierend auf den kombinierten Segmenten; und
- einer Ausgabeeinheit zum Ausgeben der vorbereiteten Kartendaten an eine Prozessoreinheit eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum autonomen oder teilautonomen Führen eines Fahrzeugs mit:
- einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche; und
- einer Prozessoreinheit zum Ansteuern einer Fahr- oder Fahrerassistenzfunktion des Fahrzeugs basierend auf einer Auswertung der vorbereiteten Kartendaten.
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Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein der Vorrichtung entsprechend ausgebildetes Verfahren zum Vorbereiten von Kartendaten sowie ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird. Zudem betrifft ein Aspekt der Erfindung ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, eine Ausführung des hierin beschriebenen Verfahrens bewirkt.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die Vorrichtung, das System, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt entsprechend den für die Vorrichtung und das System in den abhängigen Ansprüchen definierten Ausgestaltungen ausgeführt sein.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass Kartendaten empfangen werden, die ein Netzwerk von Spuren für Verkehrsteilnehmer umfassen. Das Netzwerk ist aus aneinandergrenzenden Segmenten aufgebaut. Einige der Segmente werden jedoch in angrenzenden Nachbarsegmenten nicht fortgesetzt. In anderen Worten gibt es Spurabschnitte, die innerhalb eines Segments entstehen bzw. innerhalb eines Segments enden. Diese Spurabschnitte entsprechen in den meisten Fällen Zusammenführungen oder auch Auftrennungen von Spuren, beispielsweise an Abzweigungen. Situationen, in denen beispielsweise aus einer einzelnen Spur eine weiterführende Spur und eine Abbiegespur hervorgehen, führen also zu einem Segment, in dem eine Abbiegespur sozusagen entsteht. Die verschiedenen Spurabschnitte können dabei unterschiedlichen Verkehrsteilnehmern zugeordnet sein, beispielsweise Fahrzeugen und Fußgängern. In jedem Segment finden sich mehrere Spurabschnitte, die untereinander nicht verbunden sind. Insbesondere gibt es keine Verbindungen zwischen den Spurabschnitten innerhalb eines Segments.
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Erfindungsgemäß werden Spurschlusssegmente erkannt, also Segmente die Spurabschnitte enthalten, die in angrenzenden Nachbarsegmenten nicht fortgesetzt werden. Ein Spurschlusssegment ist ein Segment, in dem zumindest ein Spurabschnitt endet bzw. beginnt. Das Segment hat also auf einer Seite mehr Anschlussstellen als auf der anderen Seite. Dies kann insbesondere dadurch begründet sein, dass innerhalb des Segments zwei Spuren zusammengeführt werden oder eine Spur geteilt wird. Es werden also in anderen Worten Spurzusammenführungen oder Spurabzweigungen erkannt. Dann wird eine Zusammenfassung mehrerer Segmente vorgenommen, indem Spurzusammenführungen und Aufspaltungen separat behandelt werden. Im Vergleich zu einer direkten Verarbeitung der Kartendaten wird die Anzahl an Segmenten hierdurch deutlich reduziert. Dies ermöglicht eine effizientere Weiterverarbeitung, insbesondere in einer Prozessoreinheit zum Ansteuern einer Fahr- oder Fahrerassistenzfunktion eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs. Insbesondere kann durch die Reduktion der Anzahl an Segmenten eine effizientere Verarbeitung erfolgen, sodass eine höhere Aktualisierungsrate bzw. eine Einsparung an Prozessorressourcen ermöglicht wird. Die vorbereiteten Kartendaten ermöglichen in anderen Worten eine schnellere Reaktion auf sich ändernde Umgebungsumstände. Gerade wenn eine schnelle Weiterverarbeitung bzw. eine Weiterverarbeitung mit hoher Aktualisierungsrate notwendig ist, kann durch die Verwendung der vorbereiteten Kartendaten ein Effizienzgewinn erzielt werden. Einerseits werden die Anforderungen an die verwendete Hardware verringert. Andererseits kann die Aktualisierungsfrequenz erhöht werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Kartendaten mit einer Zuordnung der Spuren zu Klassen von Verkehrsteilnehmern ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst dann eine Trenneinheit zum Separieren der Segmente, die verschiedenen Klassen von Verkehrsteilnehmern zugeordnet sind. Die Analyseeinheit ist zum Erkennen des Spurschlusssegments in den separierten Segmenten ausgebildet. Das Separieren der Segmente erfolgt insbesondere anhand der bzw. basierend auf den Klassen. Es werden also aus Segmenten, die Spuren verschiedener Klassen enthalten, jeweils nach Klassen getrennte neue Segmente erzeugt. Aus einem Segment, das Spuren zweier Klassen enthält, werden beispielsweise zwei neue Segmente erzeugt. Dann wird innerhalb der separierten Segmente mit der Erkennung der Spurschlusssegmente fortgefahren. Durch die Separierung der Segmente kann eine weitere Steigerung der Effizienz dadurch erreicht werden, dass eine separate Betrachtung für die jeweiligen Klassen bei der Ansteuerung der Fahr- oder Fahrerassistenzfunktion erfolgen kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Analyseeinheit zum Erkennen des Spurschlusssegments basierend auf einer Analyse eines Segments und diesem Segment benachbarter Segmente ausgebildet. Insbesondere kann bei der Erkennung des Spurschlusssegments ein Kontext, also eine Umgebung des aktuell analysierten Segments, betrachtet werden. Insbesondere werden benachbarte Segmente ausgewertet und es wird überprüft, ob sich Spuren darin wiederfinden oder nicht. Eine zuverlässige Erkennung von Spurschlusssegmenten wird ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Analyseeinheit zum Erkennen des Spurschlusssegments basierend auf einer Analyse der Spurabschnitte in einem Segment und der Spurabschnitte in diesem Segment benachbarten Segmenten ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann eine Analyse von Spurabschnitten in dem betrachteten Segment oder in benachbarten Segmenten vorgenommen werden. Es wird insoweit weiterer Kontext betrachtet, um eine zuverlässige Erkennung des Spurschlusssegments zu ermöglichen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Netzwerkeinheit zum Zuordnen jeweils einer für ein kombiniertes Segment eindeutigen Identifizierungsinformation für jeden Anschluss eines Spurabschnitts in dem kombinierten Segment an ein benachbartes Segment ausgebildet. In den erzeugten Daten wird jedem Anschluss eine separate eindeutige Identifizierungsinformation zugeordnet. Jeder Anschluss innerhalb eines Segments hat also eine eindeutige Identifizierungsinformation. Im Gegensatz zu einer Identifizierung der Spuren, die nicht nach Anschlüssen unterscheidet, kann demnach eine eindeutige Identifizierung jedes einzelnen Anschlusses erreicht werden. In der Weiterverarbeitung der vorbereiteten Kartendaten bewirkt dies eine weitere Steigerung der Effizienz, da diese Information bereits vorbereitet ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen der Kartendaten von einer Zentralstelle ausgebildet. Insbesondere können die Kartendaten über eine Mobildatenverbindung empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen der Kartendaten in einem Open-Drive-Format ausgebildet. Durch die Übermittlung aktueller Kartendaten von einer Zentralstelle kann die Aktualität der Kartendaten gewährleistet werden. Auf Änderungen kann schnell reagiert werden. Zudem ist es möglich, dass mittels eines Cloud-Ansatzes mehrere Verkehrsteilnehmer ständig aktualisierte Daten sammeln, die dann wiederum an die Beteiligten zurückübermittelt werden. Ein aktueller Datenbestand ist gewährleistet. Das Open-Drive-Format ist eine offene Formatspezifikation zur Beschreibung der Logik eines Straßennetzes. Insbesondere sind verschiedene Schichten definiert, die die einzelnen Straßen, Segmente und Spuren enthalten. Durch die Verwendung eines standardisierten Formats als Kartendaten kann eine Interoperabilität erreicht werden. Zudem kann auf einen größeren und/oder bereits vorhandenen Datenbestand zurückgegriffen werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Netzwerkeinheit zum Erzeugen des kombinierten Spurabschnitts basierend auf einer Anwendung einer geometrischen Funktion ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, dass eine Polynom-Kurve erzeugt wird und eine Interpolation zwischen weiteren Fahrbahnen verwendet wird, um darauf basierend den kombinierten Spurabschnitt zu erzeugen. Es werden mit anderen Worten also die Spurabschnitte innerhalb eines Segments durch eine Polynom-Erzeugung und/oder durch eine Interpolation miteinander verbunden, um so Kartendaten mit abgebildeten Spurzusammenführungen oder Spurauftrennungen zu erzeugen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Systems ist die Vorrichtung zum periodischen Vorbereiten und Bereitstellen der vorbereiteten Kartendaten mit einer ersten Aktualisierungsfrequenz ausgebildet. Die Prozessoreinheit ist zum Ansteuern der Fahr- oder Fahrerassistenzfunktion mit einer zweiten Aktualisierungsfrequenz ausgebildet, die höher als die erste Aktualisierungsfrequenz ist. In anderen Worten wird also die Fahr- oder Fahrerassistenzfunktion schneller angesteuert als neue vorbereitete Kartendaten zur Verfügung gestellt werden. Durch eine vergleichsweise aufwändige Vorbereitung der Kartendaten kann die Ansteuerung der Fahr- oder Fahrerassistenzfunktion des Fahrzeugs schnell, also mit hoher Aktualisierungsrate, erfolgen.
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Hierin wird unter Kartendaten eine Repräsentation einer Umgebung bzw. eines Gebiets im Hinblick auf Straßen, Radwege, Fußwege etc. verstanden. Kartendaten können dabei in einem beliebigen Format vorliegen. Unter einem Segment von Spurabschnitten versteht sich ein Ausschnitt eines Gebiets, in dem sich mindestens ein Spurabschnitt befindet. Ein Spurabschnitt ist ein Teil einer Spur für einen Verkehrsteilnehmer. Ein Spurabschnitt kann beispielsweise ein Abschnitt bzw. ein Teil einer Straße oder eines Bürgersteigs sein. Insbesondere umfasst beispielsweise ein Abschnitt einer Straße mindestens zwei Spurabschnitte, jeweils einen für beide Richtungen. Ein Spurschlusssegment ist ein Segment, in dem sich zumindest ein Spurabschnitt befindet, der in einem angrenzenden Segment nicht weitergeführt wird. Ein Spurschlusssegment umfasst insoweit insbesondere eine Zusammenführung von Spuren oder eine Auftrennung einer Spur. In den Segmenten sind die einzelnen Spuren nicht verbunden. Eine Verbindung von Spuren kann nur an Grenzen von Segmenten erfolgen. Ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, bei dem eine Computereinheit zumindest einen Teil einer Fahrfunktion bereitstellt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum autonomen oder teilautonomen Führen eines Fahrzeugs;
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vorbereiten von Kartendaten;
- 3 eine schematische Darstellung der Erzeugung eines kombinierten Segments;
- 4 eine schematische Darstellung der Erzeugung eines kombinierten Segments bei separierten Segmenten;
- 5 eine schematische Darstellung des Erzeugens eines kombinierten Segments; und
- 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In der 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes System 10 zum autonomen oder teilautonomen Führen eines Fahrzeugs 12 dargestellt. Das System 10 umfasst eine Vorrichtung 14 zum Vorbereiten von Kartendaten sowie eine Prozessoreinheit 16 zum Ansteuern einer Fahr- oder Fahrerassistenzfunktion des Fahrzeugs 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das System 10 in das Fahrzeug 12 integriert. Die Darstellung ist als seitliche Schnittansicht auf das Fahrzeug 12 auf einer Fahrbahn zu verstehen. Weiterhin ist in der 1 eine Zentralstelle 18 dargestellt, die beispielsweise als Cloud-Server zum Übermitteln von Kartendaten an die Vorrichtung 14 ausgebildet sein kann. Zuletzt zeigt die 1 einen Umgebungssensor 20, der an dem Fahrzeug 12 angebracht ist und mit der Prozessoreinheit 16 verbunden ist, sowie ein weiteres Fahrzeug 22, das sich auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug 12 befindet. Der Umgebungssensor 20 kann beispielsweise ein Radar- oder Lidar-Sensor sein.
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Das Fahrzeug 12 ist ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug, wobei die Prozessoreinheit 16 eine Fahrfunktion oder eine Fahrerassistenzfunktion ausführt. Insbesondere kann die Prozessoreinheit 16 eine kurz- und mittelfristige Routenplanung ausführen und das Fahrzeug steuern. Um eine derartige Funktion auszuführen, ist es notwendig, auf hochauflösende Karten der Umgebung zurückgreifen zu können. Derartige Kartendaten werden zumeist regelmäßig aktualisiert bzw. regelmäßig in aktualisierter Form von einer Zentralstelle abgerufen. Hierzu kann beispielsweise eine Mobildatenverbindung verwendet werden.
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Die Kartendaten können insbesondere in einem Open-Drive-Format empfangen werden, das ein Standardformat für Kartendaten darstellt und auf einem hierarchischen, schichtweisen Aufbau basiert. Dabei sind jeweils separate Schichten für Straßen, Segmente dieser Straßen und Spuren innerhalb der Segmente vorgesehen. Eine Spur, auf der sich aktuell ein Fahrzeug oder ein anderer Verkehrsteilnehmer befindet, ist insoweit durch eine Angabe der Spur, eines Segments, in dem sich diese Spur befindet, sowie einer Straße, der das Segment zugeordnet ist, definiert. Im Open-Drive-Format sind innerhalb eines Segments einzelne Spuren nicht miteinander verbunden. Wenn Spuren zusammengeführt oder getrennt werden, beispielsweise im Falle einer Fahrbahnverengung oder Aufweitung, ergeben sich abgeschlossene Spurabschnitte. Das Segment hat also auf einer Seite mehr Anschlüsse als auf der anderen. Die Daten sind insoweit nur begrenzt direkt in der Routenplanung verwendbar. Zudem ergeben sich hohe Anforderungen an die Prozessorleistung bei der Verarbeitung, da aufgrund einer hohen Anzahl an Segmenten vergleichsweise komplexe Berechnungen durchzuführen sind.
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Um die Berechnung zu vereinfachen bzw. effizient ausführbar zu machen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, eine Vorbereitung der Kartendaten vor der weiteren Verwendung in der Prozessoreinheit vorzunehmen. Durch die Vorbereitung wird insbesondere eine effizientere Weiterverarbeitung möglich, sodass die Ansteuerung der Fahr- oder Fahrerassistenzfunktion durch die Prozessoreinheit 16 mit einer höheren Frequenz bzw. höheren Aktualisierungsrate ausgeführt werden kann. Dies bewirkt, dass auf Änderungen in der Umgebung des Fahrzeugs 12, wie beispielsweise einen Bremsvorgang des weiteren Fahrzeugs 22, der mittels des Umgebungssensors 20 wahrgenommen wird, schnell reagiert wird. Beispielsweise kann das Fahrzeug 12 einen Spurwechsel ausführen, wenn das weitere Fahrzeug 22 unerwartet bremst. Hierdurch wird der Fahrkomfort verbessert. Zudem werden Gefahren für alle Beteiligten reduziert.
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2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 14 zum Vorbereiten der Kartendaten. Die Vorrichtung 14 umfasst eine Eingangsschnittstelle 24, eine Analyseeinheit 26, eine Kombinationseinheit 28, eine Netzwerkeinheit 30 sowie eine Ausgabeeinheit 32. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 14 weiterhin eine (optionale) Trenneinheit 34. Die Einheiten und Schnittstellen können teilweise oder vollständig in Soft- und/oder in Hardware umgesetzt sein. Insbesondere können die Einheiten als Prozessor, Prozessormodule oder auch als Software für einen Prozessor ausgebildet sein. Die Vorrichtung 14 kann insbesondere in Form eines Steuergeräts oder eines Zentralrechners eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs bzw. als Software für ein derartiges Steuergerät bzw. einen derartigen Zentralrechner ausgebildet sein.
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Über die Eingangsschnittstelle 24 werden Kartendaten empfangen. Die Kartendaten können insbesondere im Open-Drive-Format, aber auch in einem anderen standardisierten Format vorliegen. Die Kartendaten können beispielsweise über eine Mobilkommunikationsverbindung von einem Internetserver oder auch von einem lokalen Speicher empfangen werden. Die Kartendaten umfassen Informationen zu einem Netzwerk von Spuren für verschiedene Verkehrsteilnehmer wie Fahrzeuge und Fußgänger. Das Netzwerk setzt sich dabei aus Segmenten zusammen. Jedes Segment umfasst mindestens einen Spurabschnitt. Ein Spurabschnitt ist gerichtet, also in seiner Richtung definiert. Ein Segment kann beispielsweise vier Spurabschnitte umfassen, jeweils einen Spurabschnitt für Fahrzeuge in beide Richtungen sowie jeweils einen Spurabschnitt für Fußgänger in beide Richtungen. In einem Segment ist definiert, in welchem Spurabschnitt eines angrenzenden Segments der Spurabschnitt fortgesetzt wird.
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In der Analyseeinheit 26 wird basierend auf den Kartendaten festgestellt, welche Segmente sogenannte Spurschlusssegmente sind. Ein Spurschlusssegment ist dabei ein Segment mit einem abgeschlossenen Spurabschnitt. Ein abgeschlossener Spurabschnitt ist ein Spurabschnitt, der in einem benachbarten Segment (Nachbarsegment) nicht fortgesetzt wird. Ein Spurabschnitt endet bzw. beginnt also innerhalb eines Spurschlusssegments. Dies kann der Fall sein, wenn innerhalb des Segments eine Spurteilung oder -zusammenführung erfolgt. In den empfangenen Kartendaten ist diese Spurteilung bzw. -zusammenführung nicht abgebildet. Es ist also lediglich definiert, dass ein Spurabschnitt vorliegt, der in einem benachbarten Segment nicht weitergeführt wird. Es ist nicht definiert, wie Verkehrsteilnehmer in dieser Spur ihren Weg fortsetzen. Bei der Erkennung des Spurschlusssegments in der Analyseeinheit 26 können insbesondere benachbarte Segmente berücksichtigt werden oder auch Spurabschnitte in benachbarten Segmenten. Insoweit kann der Kontext des Spurabschnitts und des Segments analysiert werden.
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In der Kombinationseinheit 28 werden basierend auf den erkannten Spurschlusssegmenten kombinierte Segmente erzeugt. Insbesondere wird ein Segment mit dem jeweiligen Nachbarsegment zusammengelegt. Dabei wird für das Spurschlusssegment bzw. den abgeschlossenen Spurabschnitt in dem Spurschlusssegment festgelegt, in welcher Spur des Nachbarsegments dieser Spurabschnitt fortgesetzt wird. Das erzeugte kombinierte Segment umfasst insbesondere einen kombinierten Spurabschnitt, der an mehrere Spurabschnitte des Nachbarsegments angeschlossen ist. Insoweit wird eine Zusatzinformation erzeugt, durch die abgeschlossene Spurabschnitte in den kombinierten Segmenten nicht mehr vorkommen können.
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In der Netzwerkeinheit 30 werden die erzeugten kombinierten Segmente zusammengefasst und eine neue Version der Kartendaten in Form von vorbereiteten Kartendaten erzeugt. Die vorbereiteten Kartendaten umfassen dabei weniger Segmente als die ursprünglichen Kartendaten. Durch die Verringerung der Anzahl an Segmenten wird die weitere Verarbeitung vereinfacht bzw. werden die Anforderungen an die Hardware verringert.
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In der Netzwerkeinheit 30 kann für die vorbereiteten Kartendaten insbesondere für jeden Anschluss eines Spurabschnitts eine eindeutige Identifizierungsinformation erzeugt werden. Beispielsweise können die Spurabschnitte in dem kombinierten Segment durch Zahlen identifiziert werden. Durch die Verwendung der eindeutigen Identifizierungsinformation für dieses Segment wird die weitere Verarbeitung vereinfacht.
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In der Netzwerkeinheit 30 ist es zudem möglich, für die Erzeugung des kombinierten Spurabschnitts auf eine Anwendung einer geometrischen Funktion zurückzugreifen.
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Insbesondere kann eine Erzeugung durch ein Anlegen eines Polynoms oder eine Interpolation verwendet werden.
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In der (optionalen) Trenneinheit 34 ist es möglich, vor der Erkennung des Spurschlusssegments die zuvor empfangenen Segmente zu separieren. Eine Separierung von Segmenten bedeutet dabei ein Aufteilen eines Segments in mehrere Segmente. Zunächst wird die Anzahl der Segmente also erhöht. Erst in der Kombinationseinheit 28 können dann die zuvor aufgetrennten Segmente wieder zusammengefasst werden, um das kombinierte Segment zu erzeugen. Durch die Separierung der Segmente, insbesondere die Separierung der Segmente anhand von Klassen von Verkehrsteilnehmern, kann eine weiter verbesserte Berücksichtigung des Kontexts erreicht werden. Beispielsweise können Spurabschnitte, die Fahrzeugen zugeordnet sind, in einem ersten Segment betrachtet werden und Spurabschnitte, die Fußgängern und Radfahrern zugeordnet sind, in einem zweiten Segment betrachtet werden.
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Über die Ausgabeeinheit 32 werden die vorbereiteten Kartendaten dann an die Prozessoreinheit eines Fahrzeugs weitergeleitet. Dort können diese vorbereiteten Kartendaten dann als Basis für die Ansteuerung einer Fahrfunktion verwendet werden.
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In den 3, 4 und 5 ist schematisch dargestellt, dass fehlende Verbindungen innerhalb des Netzwerks an Spuren, die aufgrund von Spurenzusammenführungen und Spurentrennungen zustande kommen, basierend auf einer Analyse von Kontextinformationen vorgenommen werden.
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Im dargestellten Beispiel werden zunächst die Spurabschnitte 2, 1 und -1 betrachtet (3) und im Anschluss dann die Spurabschnitte -2 und -3 der Fußgänger betrachtet (4). Insoweit werden die Segmente A, B und C anhand der Verkehrsteilnehmerklassen Fahrzeuge und Fußgänger/Radfahrer separiert. Für die Spurabschnitte 2, 1 und -1 werden, wie in der 3 dargestellt, die Segmente B und C zunächst zusammengefasst. Dabei wird sozusagen ein imaginärer Spurabschnitt konstruiert, bei dem die Spurabschnitte 2 und 1 verbunden werden. Der abgeschlossene Spurabschnitt in Segment B, der in dem angrenzenden Segment A nicht fortgesetzt wird, wird also anhand seines Kontexts erkannt. Dann wird ein kombiniertes neues Segment B erzeugt. Im neuen Segment B wird der bisherige Spurabschnitt 2 im benachbarten Segment A ebenfalls fortgesetzt.
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In entsprechender Weise wird in der 4 für die der Klasse Fußgänger/Fahrradfahrer zugeordneten Spurabschnitte vorgegangen. Der abgeschlossene Spurabschnitt -3 in Segment 3 wird erkannt. Die bisherigen Segmente A und B werden zu einem neuen kombinierten Segment B zusammengefasst.
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In der 5 ist schematisch dargestellt, dass die neu erzeugten kombinierten Segmente erneut kombiniert werden können, um das auf der rechten Seite in der 5 dargestellte kombinierte Segment zu erzeugen. Die einzelnen Spurabschnitte innerhalb des kombinierten Segments können dabei durch Anwenden einer geometrischen Funktion erzeugt werden. Es kann also für jeden bisher abgeschlossenen Spurabschnitt ein fehlender Teil zum Anschließen an einen weiteren Spurabschnitt erzeugt werden.
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Weiterhin ist in der 5 dargestellt, dass für jeden Anschluss eines Spurabschnitts eine eindeutige Identifizierungsinformation erzeugt wird. Im dargestellten Beispiel werden die Anschlüsse von 1 bis 8 durchnummeriert. Durch die erfindungsgemäße Kombination von Segmenten und Zusammenfassung mehrerer Segmente zu einem kombinierten Segment sowie auch durch die Verwendung einer eindeutigen Identifizierungsinformation für jeden Anschluss eines Spurabschnitts in dem kombinierten Segment kann die Weiterverarbeitung in effizienterer Weise erfolgen. Insbesondere ist es möglich, eine kurzfristige Routenplanung mit einer höheren Aktualisierungsrate auszuführen.
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In der 6 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Vorbereiten von Kartendaten dargestellt. Das Verfahren umfasst Schritte des Empfangens S10 von Kartendaten, des Erkennens S12 eines Spurschlusssegments, des Erzeugens S14 eines kombinierten Segments, des Erzeugens S16 von vorbereiteten Kartendaten und des Ausgebens S18 der vorbereiteten Kartendaten. Das Verfahren kann insbesondere in Form einer Software implementiert sein, die auf einem Prozessor eines Fahrzeugs bzw. eines Fahrzeugsteuergeräts oder eines Zentralrechners eines Fahrzeugs ausgeführt wird. Es versteht sich, dass das Verfahren auch als Smartphone-App implementiert sein kann.
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Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
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In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Ein Element, eine Einheit, eine Schnittstelle, eine Vorrichtung und ein System können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- System
- 12
- Fahrzeug
- 14
- Vorrichtung
- 16
- Prozessoreinheit
- 18
- Zentralstelle
- 20
- Umgebungssensor
- 22
- weiteres Fahrzeug
- 24
- Eingangsschnittstelle
- 26
- Analyseeinheit
- 28
- Kombinationseinheit
- 30
- Netzwerkeinheit
- 32
- Ausgabeeinheit
- 34
- Trenneinheit
