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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Aufmerksamkeitssteuerung bei der Fahrt eines Fahrzeugs auf einer Fahrtroute sowie ein Fahrzeug.
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Moderne Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, sind üblicherweise mit einer Sensorik ausgestattet, die zur Überwachung des Fahrzeugumfelds eingesetzt wird. Mithilfe der Sensorik können beispielsweise andere Verkehrsteilnehmer oder Fahrspuren erfasst und die dabei gewonnene Information von Assistenzsystemen zur - gegebenenfalls unterstützenden - Steuerung des Fahrzeugs eingesetzt werden. Dabei ist es eine besondere Herausforderung, die bei der Überwachung des Fahrzeugumfelds anfallende Datenmenge zu verarbeiten. Es kann insbesondere schwierig und aufwändig sein, im Fahrzeugumfeld gerade diejenigen Objekte zu identifizieren, welche die Fahrsicherheit beeinträchtigen könnten.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Überwachung des Fahrzeugumfelds zu verbessern, insbesondere zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und ein System zur Aufmerksamkeitssteuerung bei der Fahrt eines Fahrzeugs auf einer Fahrtroute sowie ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der folgenden Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein , insbesondere computerimplementiertes, Verfahren zur Aufmerksamkeitssteuerung bei der Fahrt eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, auf einer, insbesondere vorgegebenen, Fahrtroute weist die folgenden Schritte auf: (i) Ermitteln, insbesondere sensorgestütztes Ermitteln, einer Fahrzeugposition auf der einer Fahrtroute; und (ii) Ermitteln eines Überwachungsbereichs in einem Fahrzeugumfeld auf Grundlage von in einer Datenbank gespeicherter, insbesondere qualitätsgesicherter, Aufmerksamkeitsinformation, die der ermittelten Fahrzeugposition zugeordnet ist.
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Unter einer Datenbank im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine, insbesondere digitale, Karte zu verstehen, die zum Beispiel routenspezifische Information enthalten kann. Dabei ist die in der Datenbank enthaltene, insbesondere routenspezifische, Information zweckmäßigerweise mit einer geographischen Information verknüpft. Bevorzugt ist insbesondere, wenn die Datenbank zusätzlich auch generische Information zum Fahrzeugumfeld, zum Beispiel zu möglicherweise im Fahrzeugumfeld auftretenden Verkehrsteilnehmern, enthält. Zweckmäßigerweise enthält die Datenbank, zum Beispiel neben einer Routeninformation zum Verlauf von Straßen oder Wegen, zusätzliche Information zur Umgebung der Straßen, beispielsweise zu sogenannten Landmarken. Die Landmarken können mit extrem hoher räumlicher Auflösung beispielsweise Verkehrszeichen, Ampeln, Straßenlampen, Bauwerke und/oder andere markante in der Umgebung von Straßen oder Wegen, insbesondere einer vorgegebenen Fahrtroute wie etwa eines Schienenstrangs, charakterisieren.
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Unter einer qualitätsgesicherten Information im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Information zu verstehen, die wenigstens eine vorgegebene Sicherheitsanforderung erfüllt. Eine qualitätsgesicherte Information kann beispielsweise mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit korrekt sein bzw. einen geringen Fehler aufweisen, sodass ein auf die Information zurückgreifendes System nur eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit für ein das Leben oder die Gesundheit gefährdendes Verhalten aufweist. Ein auf Grundlage der qualitätsgesicherten Information betriebenes (Assistenz-)System erfüllt vorzugsweise eine sogenannte Sicherheitsanforderungsstufe (SIL), um eine Gefährdung von Personen, der Umwelt oder Prozessen durch das System mit einer vorgegebenen Zuverlässigkeit - zum Beispiel auf weniger als eine mögliche Gefährdung einer Person alle elf Jahre - reduzieren zu können.
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Die qualitätsgesicherte Information kann zum Beispiel Eigenschaften, im Folgenden auch Merkmale genannt, von Objekten charakterisieren. Die Qualitätssicherung der Information umfasst zweckmäßigerweise unter anderem, dass zumindest eine Kombination der Eigenschaften bzw. Merkmale spezifisch für jedes der Objekte ist. Insbesondere kann für eine qualitätsgesicherte Information vorgesehen sein, dass die eindeutige Beschreibung eines Objekts durch zumindest ein Merkmal, insbesondere eine Kombination von Merkmalen, hinsichtlich der Spezifität gegenüber anderen Objekten gesichert ist.
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Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz, die Aufmerksamkeit bei der Fahrt eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, gezielt auf wenigstens einen Bereich im Fahrzeugumfeld zu lenken. Beispielsweise kann die Aufmerksamkeit eines Fahrzeugführers auf diesen Bereich gelenkt werden, indem der Bereich auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt oder, etwa in einem Head-up-Display, hervorgehoben wird. Es ist auch denkbar, diesen Bereich gezielt zu beleuchten. Alternativ oder zusätzlich kann auch die „sensorische Aufmerksamkeit“ des Fahrzeugs auf diesen Bereich gelenkt werden, etwa indem der Bereich mit besonders hoher Auflösung sensorisch erfasst wird und/oder die dabei erzeugten Sensordaten dediziert analysiert werden. Durch die gezielte Lenkung der Aufmerksamkeit kann so die Fahrsicherheit erhöht, also die Gefährdung des Fahrzeugs durch Objekte aus seinem Umfeld und/oder die Gefährdung der Objekte durch das Fahrzeug verringert werden.
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Ein solcher auch als Überwachungsbereich bezeichneter Bereich wird dabei in bevorzugter Weise auf Grundlage von in einer Datenbank gespeicherten Aufmerksamkeitsinformation für die gegenwärtige Position, in der sich das Fahrzeug gerade befindet, ermittelt. Anders gesagt ist die Information, wohin die Aufmerksamkeit an einer bestimmten Position auf einer Fahrtroute gerichtet werden soll, vorzugsweise vorgegeben, insbesondere bei der Planung der Fahrt. Dabei wird ausgenutzt, dass gerade Schienenfahrzeuge wiederholt auf derselben Fahrtroute fahren und so beispielsweise Streckenabschnitte, in denen eine erhöhte Beeinträchtigung der Fahrsicherheit besteht oder zumindest das Risiko einer erhöhten Beeinträchtigung besteht, vorbekannt sein oder zumindest ermittelt werden können.
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Beispielsweise können Bereiche, in denen die Fahrtroute den Fahrweg anderer Verkehrsteilnehmer kreuzt - zum Beispiel an einem Bahnübergang - oder in denen bewegliche Objekte bis nahe an die Fahrtroute gelangen können - zum Beispiel auf einem Bahnsteig - bekannt sein. Die Positionen dieser Bereiche relativ zu einer Fahrzeugposition können als Aufmerksamkeitsinformation in der Datenbank gespeichert sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann für eine Fahrtroute auch bekannt sein oder im Vorfeld ermittelt werden, welche Bereiche für eine vorausschauende Gefährdungsbewertung überwacht werden sollten.
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Verläuft die Fahrtroute zum Beispiel durch unübersichtliches Gelände, sodass vor dem Fahrzeug liegende Routenabschnitte immer wieder verdeckt sind, kann im Vorfeld ermittelt werden, an welchen Fahrzeugpositionen auf der Fahrtroute der jeweils nächste Routenabschnitt (erstmals) einsehbar ist. Erreicht das Fahrzeug eine dieser Fahrzeugpositionen, kann die Aufmerksamkeit auf den entsprechenden Routenabschnitt gelenkt werden. Dies ermöglicht eine frühzeitige Erkennung von potentiellen Gefahren auf diesen Routenabschnitten.
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Ebenso kann die Aufmerksamkeit gezielt auf Routenabschnitte gelenkt werden, welche während der Fahrt erstmals in die Reichweite der Sensorik des Fahrzeugs gelangen.
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Durch die Ermittlung eines Überwachungsbereichs basierend auf in einer Datenbank gespeicherter, d. h. vorbekannter, Aufmerksamkeitsinformation kann das Fahrzeugumfeld besonders effektiv und effizient überwacht werden. Insbesondere kann eine Sensorik so besonders vorteilhaft im Hinblick auf den Zugewinn an Fahrsicherheit eingesetzt werden und/oder ein Fahrzeugführer besonders frühzeitig auf Gefährdungen hingewiesen werden.
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Die Aufmerksamkeitsinformation ist dabei vorzugsweise qualitätsgesichert, d. h. insbesondere präzise, vollständig, aktuell und verfügbar. Dies bedeutet unter anderem, dass die Semantik der Information wohldefiniert sein sollte, damit zum Beispiel eine Interpretation durch einen auf der Information aufbauenden Algorithmus korrekt erfolgt. Enthält die Information beispielsweise Objektmerkmale zur Charakterisierung eines Objekts, sollte der Wertebereich der Merkmale zusammen mit den möglichen Ausprägungen sowie der Semantik jeder Ausprägung exakt und vollständig definiert sein. Zudem sollten für jede Nutzung der Information, etwa im Zusammenhang mit einer sicherheitsgerichteten Funktion, die erforderlichen Parameter festgelegt sein. Bei solchen Parametern kann es sich beispielsweise um die für eine Identifikation eines Objekts oder eine Positionsbestimmung eines Objektes vorgegebenen Qualitätsmerkmale handeln. Dabei sollten die Parameter bei jeder Fahrt die korrekte Situation auf der Route darstellen. Ebenso sollte die Information für die Anwendung während der Fahrt mit der in zum Beispiel einer Sicherheitsarchitektur geforderten Qualität verfügbar sein.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und deren Weiterbildungen beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Fahrzeugumfeld im Überwachungsbereich, insbesondere gezielt, sensorisch erfasst. Unter einer gezielten sensorischen Erfassung ist hierbei vorzugsweise eine sensorische Erfassung unabhängig vom übrigen Fahrzeugumfeld, insbesondere eine separate oder gegebenenfalls sogar ausschließliche Erfassung, zu verstehen.
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Zweckmäßigerweise werden dabei entsprechende Sensordaten erzeugt. Auf Grundlage der Sensordaten erfolgt vorzugsweise eine Bewertung der Fahrsicherheit. Anders gesagt wird vorzugsweise eine Gefährdungsanalyse auf Grundlage von Sensordaten, welche das Umfeld - bevorzugt ausschließlich - im Überwachungsbereich charakterisieren, durchgeführt. Dadurch können Gefahren entlang der Fahrtroute besonders früh und/oder detailliert erkannt werden. Es ist so insbesondere möglich, die Gefährdungsbewertung zu vereinfachen, weil gegebenenfalls nicht mehr das gesamte Fahrzeugumfeld sensorisch erfasst werden muss und sich so die zu verarbeitenden Datenmenge reduzieren lässt. Dies kann auch zu einer Beschleunigung der Gefährdungsanalyse führen.
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Zur Gefährdungsbewertung kann beispielsweise eine virtuelle Szenenrepräsentation ermittelt werden. Eine virtuelle Szenenrepräsentation ist hierbei vorzugsweise ein digitales Abbild einer (realen) Szene, beispielsweise aus dem Fahrzeugumfeld. Anhand einer virtuellen Szenenrepräsentation kann etwa ein Assistenzsystem das Fahrzeugumfeld speziell im Überwachungsbereich analysieren und das Fahrzeug oder zumindest einzelne Fahrzeugfunktionen auf Grundlage der Analyse steuern und/oder dem Fahrzeugführer zumindest Hinweise zur Fahrzeugsteuerung geben.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Aufmerksamkeitsinformation Merkmalsvektoren für Objekte aus dem Fahrzeugumfeld. Anders gesagt können in der Datenbank Merkmalsvektoren gespeichert sein. Die Merkmalsvektoren weisen als Einträge vorzugsweise spezifische Merkmale der erfassten Objekte auf. Die Länge der Vektoren, d. h. die Anzahl der durch sie beschriebenen Merkmale, korrespondiert zweckmäßigerweise mit einem Zuverlässigkeitsmaß. Ein großer Umfang der in der Datenbank gespeicherten Information erlaubt das Validieren von anhand der Sensordaten erkannten Objekten aus dem Fahrzeugumfeld mit hoher Zuverlässigkeit.
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Insbesondere kann durch eine Kombination von Merkmalen eines Merkmalsvektors ein auf Grundlage der Sensordaten erkanntes Objekt mit hoher Sicherheit in der Datenbank identifiziert, d. h. mit einem in der Datenbank erfassten Objekt assoziiert, werden. Dadurch kann der Nachweis des Vorliegens des Objekts in den Sensordaten geführt werden.
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Zweckmäßigerweise sind die Merkmalsvektoren überbestimmt. D. h., dass bereits eine Untermenge von in den Merkmalsvektoren enthaltenen spezifischen Merkmalen ausreicht, um das Objekt eindeutig zu erkennen. Dadurch kann die Robustheit beim Vergleichen der Sensordaten mit den korrespondierenden Merkmalsvektoren erhöht werden.
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Die Länge und Eigenschaften der Merkmalsvektoren sind vorzugsweise über eine Gefährdungsanalyse und Sicherheitsarchitektur definiert bzw. dadurch vorgegeben. Insbesondere sollten die Merkmale im Merkmalsvektor ausreichend spezifisch sein, damit eine zufällige Übereinstimmung zwischen Objekten aus dem Fahrzeugumfeld und in der Datenbank erfassten Objekten mit ausreichend hoher Sicherheit ausgeschlossen werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird bei der Bewertung der Fahrsicherheit ein Übereinstimmungsmaß für die Übereinstimmung einer aus den Sensordaten abgeleiteten Umweltinformation und einer in der Datenbank gespeicherten Routeninformation ermittelt.
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Unter einer Routeninformation im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Zusatzinformation zu möglichen Szenen auf der Route, insbesondere in dem durch die Aufmerksamkeitsinformation charakterisierten Aufmerksamkeitsbereich, zu verstehen. Die Routeninformation kann dabei ein Teil der Aufmerksamkeitsinformation sein. Bei der Routeninformation kann es sich beispielsweise um eine Zusatzinformation zu sensorisch erfassbaren Objekten oder einem bestimmten Bereich in der gegenwärtig erfassten Szene handeln. Die Routeninformation kann dabei zumindest teilweise routenspezifisch sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass durch die Routeninformation besondere Objekte, Objektkonstellationen, Streckenabschnitte und/oder dergleichen, die entlang der Route auftreten, und/oder deren Auswirkungen aufeinander und/oder auf das Fahrzeug gekennzeichnet sind.
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Das Übereinstimmungsmaß kann auch als ein Konfidenzmaß aufgefasst werden, welches die Zuverlässigkeit des Erkennens der Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere die Stärke von Abweichungen zwischen der Umweltinformation und der Routeninformation, charakterisiert. Anders gesagt lässt sich mit dem Übereinstimmungsmaß eine Spezifität angeben, mit der ein Objekt auf Grundlage der Sensordaten erkannt wird. Anhand des Übereinstimmungsmaßes lässt sich die Zuverlässigkeit einer Objekterkennung besonders einfach beurteilen.
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Das Übereinstimmungsmaß kann beispielsweise einen großen Wert annehmen, wenn durch die Sensordaten nicht nur Objekte charakterisiert sind, die auch durch die Routeninformation charakterisiert sind, sondern auch, wenn die Charakterisierung durch die jeweilige Information im Wesentlichen übereinstimmt. Die Routeninformation kann etwa nicht nur Information über die Position eines Objekts enthalten, sondern auch über weitere qualitätsgesicherte Merkmale, deren Nachvollziehbarkeit und Spezifität einem Gutachter nachgewiesen werden kann. Die Routeninformation kann beispielsweise auch Information über die Form, Struktur, Ausdehnung, Textur, Farbe und/oder dergleichen eines Objekts enthalten. Je größer der Anteil dieser Information ist, der mit entsprechender Information aus den Sensordaten übereinstimmt, desto größer kann das ermittelte Übereinstimmungsmaß sein. Entsprechend kann das ermittelte Übereinstimmungsmaß einen kleinen Wert annehmen, wenn zwar die in den Sensordaten enthaltene Information über eine Position und Form eines erfassten Objekts mit der entsprechenden Routeninformation im Wesentlichen übereinstimmt, die Information über die Ausdehnung und Textur jedoch nicht.
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Zweckmäßigerweise wird geprüft, ob das Übereinstimmungsmaß einen vorgegebenen Übereinstimmungsschwellenwert erreicht oder überschreitet. Der Übereinstimmungsschwellenwert kann als Indikator dienen, ob eine als ausreichend bzw. sicher vorgegebene Anzahl an Eigenschaften eines erkannten Objekts mit der Routeninformation übereinstimmt. Ist dies der Fall, kann von einer sicheren Erkennung der Objekte ausgegangen werden. Daraus lässt sich zum Beispiel auf die Sicherheit der Positionsbestimmung des Fahrzeugs, die zuverlässige und exakte Funktion der Sensorik zur Erfassung und Ermittlung der Objektpositionen und gegebenenfalls der korrekten Kalibrierung mehrerer Sensoren zueinander schließen. Ist dies nicht der Fall, kann davon ausgegangen werden, dass das Objekt nicht korrekt erkannt wurde.
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Der Übereinstimmungsschwellenwert hängt dabei in bevorzugter Weise von den Sicherheitsanforderungen ab oder kann abhängig davon gewählt werden. Wird der Übereinstimmungsschwellenwert groß gewählt und von dem Übereinstimmungsmaß erreicht oder überschritten, kann grundsätzlich eine hohe Sicherheitsstufe mit der Objekterkennung assoziiert werden. Wird der Übereinstimmungsschwellenwert kleiner gewählt und von dem Übereinstimmungsmaß erreicht oder überschritten, kann dagegen lediglich eine geringe Sicherheitsstufe mit der Objekterkennung assoziiert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Aufmerksamkeitsinformation eine Ermittlungsvorschrift zur Ermittlung des Überwachungsbereichs. Eine Ermittlungsvorschrift ist hierbei vorzugsweise eine, insbesondere mathematische, Funktion, in die - neben der ermittelten Fahrzeugposition - eine oder mehrere Variablen eingehen können. Anders gesagt ist der Überwachungsbereich für eine Fahrzeugposition bevorzugt nicht festgelegt, sondern variabel und kann beispielsweise von externen Einflüssen, insbesondere Fahrtparametern, abhängen. Dadurch kann die Aufmerksamkeit situationsabhängig gelenkt werden.
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Bei der Fahrt durch ländliches Gebiet kann der Überwachungsbereich beispielsweise vor dem Fahrzeug liegen. Entsprechend wird die Sensorik des Fahrzeugs in diesem Fall vorzugsweise auf den Routenabschnitt vor dem Fahrzeug gerichtet. Durchfährt das Fahrzeug dagegen einen Bahnhof, kann es vorteilhaft sein, nicht nur den Routenabschnitt vor dem Fahrzeug, sondern vor allem den Bahnsteig zu überwachen. Folglich sollte sich gemäß der Ermittlungsvorschrift ein Überwachungsbereich, der seitlich des Fahrzeugs und/oder der Fahrtroute liegt, ergeben.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Überwachungsbereich in Abhängigkeit von wenigstens einem Fahrtparameter ermittelt. Ein Fahrtparameter ist hierbei vorzugsweise ein Parameter, der die Fahrsituation charakterisiert. Ein Fahrtparameter kann zum Beispiel eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Verkehrsdichte auf Verkehrswegen im Fahrzeugumfeld, insbesondere in unmittelbarer Nähe zur Fahrtroute, Umweltbedingungen wie das Wetter, insbesondere eine Sichtweite, Feuchtigkeit, Helligkeit und/oder dergleichen, eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs und/oder dergleichen charakterisieren. Durch Einbeziehung wenigstens eines Fahrtparameters kann der Überwachungsbereich an die gegenwärtige Fahrsituation angepasst bzw. der gegenwärtigen Fahrsituation entsprechend gewählt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform korrespondiert der Überwachungsbereich mit einem Routenabschnitt, dessen Entfernung zur Fahrzeugposition größer ist als ein, insbesondere gegenwärtiger, Anhalteweg des Fahrzeugs. Ein Anhalteweg ist hierbei vorzugsweise die Summe aus einem Bremsweg, der sich zum Beispiel unter anderem aus der Geschwindigkeit, der Masse und/oder der Bremsleistung des Fahrzeugs ergibt, und einer durch die endliche Reaktionszeit eines Fahrzeugführers bedingten Verzögerungsstrecke. Im Anhalteweg kann dabei auch noch die zur Datenverarbeitung benötigte Zeit berücksichtigt sein, d. h. die Zeit, die zum Beispiel zur Analyse der virtuellen Szenenrepräsentation des Fahrzeugumfelds im Überwachungsbereich notwendig ist. Dadurch lässt sich sicherstellen, dass eine Überwachung des Fahrzeugumfelds im Überwachungsbereich im Gefahrenfall eine rechtzeitige Bremsung erlaubt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Sensorvorrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit des ermittelten Überwachungsbereichs betrieben. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung oder zumindest ein Teil davon, zum Beispiel einzelne Sensoren, auf den ermittelten Überwachungsbereich ausgerichtet werden. Alternativ oder zusätzlich können einzelne Sensoren auf den Überwachungsbereich fokussiert werden. Eine Szene im Überwachungsbereich kann so besonders zuverlässig und detailliert erfasst werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Erfassungsbereich der Sensorvorrichtung an den Überwachungsbereich angepasst. Insbesondere kann eine Größe des Erfassungsbereichs an eine Ausdehnung des Überwachungsbereichs angepasst und/oder der Erfassungsbereich am Überwachungsbereich ausgerichtet werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Zoomoptik eingesetzt werden, welche an die Entfernung zwischen dem ermittelten Erfassungsbereich und der ermittelten Fahrzeugposition angepasst wird. Alternativ oder zusätzlich kann die gesamte Sensorvorrichtung oder zumindest ein Teil davon verschwenkt werden. Dadurch lässt sich erreichen, dass mithilfe der Sensorvorrichtung oder zumindest einem Teil davon im Wesentlichen ausschließlich der Erfassungsbereich erfasst wird. Die Menge der dabei anfallenden Daten kann dadurch im Vergleich zur Überwachung des gesamten Fahrzeugumfelds signifikant reduziert werden, wodurch sich die Datenverarbeitung - zum Beispiel die Analyse der virtuellen Szenenrepräsentation - erheblich beschleunigen lässt.
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Vorzugsweise wird der Erfassungsbereich der Sensorvorrichtung an den ermittelten Überwachungsbereich kontinuierlich, d. h. fortlaufend, angepasst. Zum Beispiel kann die Zoomoptik bei abnehmendem Abstand zwischen der Fahrzeugposition und dem Überwachungsbereich entsprechend nachgeregelt und/oder die Sensorvorrichtung bei lateraler Verschiebung des Überwachungsbereichs relativ zum Erfassungsbereich nachgeschwenkt werden. Dadurch kann eine Abbildung des Überwachungsbereichs erreicht werden, in der die Größe sich im Überwachungsbereich befindlicher Objekte und/oder deren Positionierung in der Abbildung im Wesentlichen konstant bleibt. Anders gesagt kann eine Größeninvarianz und/oder Translationsinvarianz von Objekten im Überwachungsbereich zumindest bis zu einem gewissen Grad erreicht werden. Dadurch lässt sich das Erkennen von Objekten im Überwachungsbereich ganz erheblich erleichtern.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Auflösung der Sensorvorrichtung im Überwachungsbereich, insbesondere gegenüber einer Auflösung im übrigen Fahrzeugumfeld, erhöht. Dies kann beispielsweise mithilfe der Zoomoptik erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich können mehrere, sich gegebenenfalls ergänzende Sensoren auf den Überwachungsbereich fokussiert werden. Dadurch lassen sich aus den entsprechend erzeugten Sensordaten mehr Eigenschaften von Objekten im Überwachungsbereich ermitteln als im restlichen Fahrzeugumfeld. Gefährdungen können so früher erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen wie eine Bremsung des Fahrzeugs oder die Ausgabe eines Warnsignals eingeleitet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Beleuchtung des Fahrzeugumfelds an den ermittelten Überwachungsbereich angepasst. Vorzugsweise wird dazu eine Beleuchtungsvorrichtung des Fahrzeugs auf Grundlage des ermittelten Überwachungsbereichs betrieben. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung, vorzugsweise gemeinsam mit der Sensorvorrichtung, auf den Überwachungsbereich ausgerichtet werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, eine Beleuchtungsstärke an den Überwachungsbereich, insbesondere dessen Entfernung zur ermittelten Fahrzeugposition, anzupassen. Durch die Anpassung der Beleuchtung an den Überwachungsbereich können Objekte im Überwachungsbereich zuverlässig, insbesondere unabhängig von Umweltbedingungen wie dem Wetter, der Tageszeit und/oder dergleichen, und effizient ausgeleuchtet und entsprechend auch sensorisch erfasst werden.
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Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass aus der Datenbank eine Objektinformation zu einem sensorisch erfassten Objekt aus dem Fahrzeugumfeld ausgelesen und der Anpassung der Beleuchtung zugrunde gelegt wird. Dadurch kann beispielsweise eine Blendung von Personen oder anderen Verkehrsteilnehmern vermieden werden. Zweckmäßigerweise wird dazu eine LED-Matrix auf Grundlage der Objektinformation angesteuert.
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Um sowohl den Erfassungsbereich der Sensorvorrichtung als auch die Beleuchtung präzise und effizient an den übermittelten Überwachungsbereich anpassen zu können, sind Beleuchtungsvorrichtung und Sensorvorrichtung vorzugsweise auf einer gemeinsamen Plattform montiert. Zur Anpassung an den Überwachungsbereich können Sensorvorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung durch ein Schwenken der Plattform gemeinsam auf den Überwachungsbereich ausgerichtet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Überwachungsbereiche ermittelt. Dies kann zum Beispiel vorgesehen sein, wenn ein Zug einen Bahnhof oder einen Bahnübergang durchfährt. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, wenn gleichzeitig zumindest ein Bahnsteig bzw. ein Bereich am Bahnübergang sowie ein Routenabschnitt in einiger Entfernung vor dem Zug überwacht wird, um Gefährdungen sowohl dort, wo sie mit erhöhter Wahrscheinlichkeit auftreten - nämlich auf dem Bahnsteig oder am Bahnübergang -, als auch möglichst frühzeitig erkennen zu können.
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Vorzugsweise wird die Beleuchtung des Fahrzeugumfelds - alternativ oder zusätzlich auch die Sensorleistung der Sensorvorrichtung - dabei auf die mehreren Überwachungsbereiche aufgeteilt. Dabei kann die Aufteilung in Abhängigkeit einer den mehreren Überwachungsbereichen jeweils zugeordneten Relevanz erfolgen. Anders gesagt kann die Beleuchtungsintensität in Abhängigkeit eines vorgegebenen Relevanzkriteriums, welches zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Gefährdung im jeweiligen Überwachungsbereich charakterisiert, geregelt werden. Es können so situationsbedingt alle relevanten Bereiche um ein Fahrzeug herum ausgeleuchtet werden, und nicht nur ein Routenabschnitt vor dem Fahrzeug.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Szene im Überwachungsbereich mithilfe einer Sensorvorrichtung erfasst und die erfasste Szene mit einer in der Datenbank gespeicherten virtuellen Szenenrepräsentation, die dem Überwachungsbereich zugeordnet ist, verglichen. Durch den Vergleich lassen sich dynamische Objekte wie Personen oder andere Fahrzeuge, die sich üblicherweise nicht im Überwachungsbereich befinden, von stationären Objekten, welche bei jeder Fahrt auf der Fahrtroute im Überwachungsbereich erfasst werden können, separieren. Insbesondere können so dynamische Objekte, die sich vom Hintergrund abheben, besonders zuverlässig erkannt werden. Anders gesagt kann dies eine Segmentierung der virtuellen Szenenrepräsentation, die auf den Sensordaten basiert, erleichtern.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs eine Funktion der Sensorvorrichtung überwacht. So kann beispielsweise ein Alarm ausgegeben werden, wenn die erfasste Szene, insbesondere eine auf Grundlage von Sensordaten ermittelte virtuelle Szenenrepräsentation, und die in der Datenbank gespeicherte virtuelle Szenenrepräsentation wesentlich voneinander abweichen oder zumindest einander nicht entsprechen. Dadurch lässt sich die Zuverlässigkeit der Sensorvorrichtung überprüfen bzw. sicherstellen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Überwachungsbereich ein Bereich, insbesondere ein Routenabschnitt, der von der ermittelten Fahrzeugposition aus - d. h. gegenwärtig - erstmals sensorisch erfassbar ist. Der Überwachungsbereich kann beispielsweise ein Bereich, insbesondere Routenabschnitt, sein, der erstmals in Sensorreichweite kommt. Alternativ oder zusätzlich kann der Überwachungsbereich ein Routenabschnitt sein, der zum Beispiel hinter einer Kurve der Fahrtroute um ein sichtversperrendes Hindernis liegt. Dadurch kann das Fahrzeugumfeld gezielt auf neu auftretende Gefährdungen hin überwacht und auf tatsächliche Gefährdungen frühestmöglich reagiert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Überwachungsbereich ein Routenabschnitt auf der Fahrtroute vor dem Fahrzeug. Der Überwachungsbereich kann beispielsweise ein Gleisabschnitt vor der ermittelten Fahrzeugposition sein. Dies ist vorteilhaft, da von Objekten in einem Routenabschnitt, d. h. auf der Fahrtroute, üblicherweise die größte Beeinträchtigung der Fahrsicherheit ausgeht. Die gezielte Überwachung eines solchen Routenabschnitts ermöglicht daher eine besonders sichere Fahrt des Fahrzeugs.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur Aufmerksamkeitssteuerung bei der Fahrt eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, auf einer, insbesondere vorgegebenen, Fahrtroute. Das System weist eine Positionsermittlungsvorrichtung auf, die zur Ermittlung einer Fahrzeugposition auf der Fahrtroute eingerichtet ist, und eine Datenbank, in der jeweils verschiedenen Fahrzeugpositionen zugeordnete Aufmerksamkeitsinformation gespeichert ist. Zudem ist eine Datenverarbeitungsvorrichtung vorgesehen, die zur Ermittlung eines Überwachungsbereichs im Fahrzeugumfeld auf Grundlage derjenigen Aufmerksamkeitsinformation, die der ermittelten Fahrzeugposition zugeordnet ist, eingerichtet ist.
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Ein solches System ist vorzugsweise dazu eingerichtet, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen.
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Es kann besonders vorteilhaft bei einem Schienenfahrzeug eingesetzt werden, um eine sichere Fahrt des Schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen Fahrtroute, d. h. entlang von Schienen, sicherzustellen und/oder die Gefährdung von Objekten aus dem Umfeld des Fahrzeugs oder, allgemeiner, dem Umfeld der Fahrtroute zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
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Ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist ein System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung auf.
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Die bisher gegebene Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, dem System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und dem Fahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und umgekehrt.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein Beispiel eines Fahrzeugumfelds;
- 2 ein erstes Beispiel eines Überwachungsbereichs;
- 3 ein zweites Beispiel eines Überwachungsbereichs;
- 4 ein Beispiel eines Systems zur Aufmerksamkeitssteuerung auf einer Fahrtroute; und
- 5 ein Beispiel für eine Nutzung von in einer Datenbank gespeicherten, qualitätsgesicherten Routeninformation.
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1 zeigt ein Beispiel eines Umfelds 10 eines Fahrzeugs 1. Das Fahrzeug 1 ist hier beispielhaft als Schienenfahrzeug ausgebildet, das auf einer durch einen Schienenstrang vorgegebenen Fahrtroute 2 fährt. Eine auch als Szene bezeichnete Fahrtsituation, in der sich das Fahrzeug 1 befindet, ist durch Objekte 11 aus dem Fahrzeugumfeld 10 - oder, allgemeiner formuliert: aus dem Umfeld der Route 2 - charakterisiert. Vorliegend befindet sich im Fahrzeugumfeld 10 rein beispielhaft ein Baum 11a, ein Wall 11b, ein Fußweg 11c, Vögel 11d, eine Signalanlage 11e, eine Brücke 11f und Personen 11g.
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Das Fahrzeug 1 ist mit einer Sensorvorrichtung 51 ausgestattet, mit der es sein Umfeld 10, insbesondere die gegenwärtige Fahrsituation, erfassen kann. Die bei der Erfassung gewonnene Information über das Fahrzeugumfeld 10, zum Beispiel über die die Fahrsituation charakterisierenden Objekte 11, können einer Steuerung des Fahrzeugs 1 oder zumindest von Fahrzeugfunktionen zugrunde gelegt werden. Solche Information kann insbesondere von Assistenzsystemen genutzt werden, um das Fahrzeug 1 sicher entlang der Fahrtroute 2 zu bewegen, d. h. ohne das Fahrzeug 1 oder Objekte 11 im Umfeld 10 des Fahrzeugs 1 gefährden.
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Die bei der Erfassung gewonnene Information kann auch als virtuelle Szenenrepräsentation aufgefasst werden, da sie die reale Szene charakterisiert. Eine solche virtuelle Szenenrepräsentation kann zum Beispiel aus von der Sensorvorrichtung 51 erzeugten Sensordaten abgeleitet werden.
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Da die Analyse einer solchen virtuellen Szenenrepräsentation, zum Beispiel im Hinblick auf zu ergreifende Steuerungsmaßnahmen oder - allgemeiner - im Hinblick auf eine Gefährdungsanalyse, im Allgemeinen sehr aufwändig und komplex ist, wird zweckmäßigerweise in einer Datenbank gespeicherte, vorzugsweise qualitätsgesicherte Aufmerksamkeitsinformation herangezogen, um die sensorische Aufmerksamkeit des Fahrzeugs 1 auf vorgegebene Bereiche im Fahrzeugumfeld 10 zu lenken. Dadurch kann der Umfang der virtuellen Szenenrepräsentation und damit auch der Analyseaufwand erheblich vermindert werden. Bei geschickter Wahl der Bereiche geht dies auch nicht mit einer Sicherheitseinbuße einher. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass verschiedene Bereiche im Fahrzeugumfeld 10 im Hinblick auf eine Beeinträchtigung der Fahrsicherheit üblicherweise nicht gleichartig zu bewerten sind. Vielmehr kann eine hohe Sicherheit bereits bei der Überwachung nur eines oder einiger weniger Bereiche aus dem Fahrzeugumfeld 10 gewährleistet werden.
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Zum Beispiel stellt der Wall 11b eine Barriere dar, welche Personen auf dem Fußweg 11c daran hindert oder es zumindest erschwert, die Fahrtroute 2, d. h. das Gleisbett, zu betreten. Darüber hinaus ist der Wall 11b gut einsehbar, sodass nicht mit dem überraschenden Auftauchen zum Beispiel einer Person 11g auf der Fahrtroute 2 gerechnet werden muss. Dem Fahrzeugumfeld 10 im Bereich des Walls 11b kann daher eine niedrige Überwachungspriorität zugeordnet sein oder werden.
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Anders kann es sich mit einem Routenabschnitt im Bereich der Brücke 11f verhalten. Zum einen kann das Fahrzeugumfeld 10 auf einer dem Fahrzeug 1 abgewandten Seite der Brücke 11f schlecht einsehbar sein, sodass zumindest die Möglichkeit eines plötzlichen Auftauchens eines Objekts 11 hinter der Brücke 11f besteht. Zum anderen bieten Brücken 11f bekannterma-ßen Gestaltungsflächen für urbane Kunst, die dort von Personen möglicherweise ohne Kenntnis oder Erlaubnis des Betreibers des Fahrzeugs 1 ausgeübt wird. Dem Routenabschnitt im Bereich der Brücke 11f kann daher eine erhöhte Überwachungspriorität zugeordnet sein oder werden.
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Entsprechend ist es zweckmäßig, wenn auf Grundlage der gespeicherten Aufmerksamkeitsinformation ein Überwachungsbereich ermittelt wird, dem eine erhöhte Aufmerksamkeit zuzuwenden ist. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 51 oder zumindest ein Teil davon derart betrieben werden, dass im Wesentlichen ausschließlich der Überwachungsbereich, im vorliegenden Beispiel also etwa der Routenabschnitt im Bereich der Brücke 11f, sensorisch erfasst wird. Dies erlaubt eine detailliertere Erfassung, d. h. zum Beispiel eine Erfassung mit höherer Auflösung. Eine Analyse der dabei erzeugten Sensordaten bzw. der darauf basierenden virtuellen Szenenrepräsentation kann so nicht nur schneller, sondern auch umfassender ausgeführt werden.
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2 zeigt ein Beispiel eines Überwachungsbereichs 12, der durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Der Überwachungsbereich deckt beispielsweise einen Bahnübergang ab, an dem eine vorgegebene Fahrtroute 2 eines als Schienenfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs 1 eine Straße 11i kreuzt.
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Trotz einer Sicherung des Bahnübergangs beispielsweise durch als Schranken ausgebildete Signalanlagen 11e muss im Bereich solcher Bahnübergänge üblicherweise mit einer erhöhten Gefährdung durch in die Fahrtroute 2 laufende Personen oder durch zwischen den Schranken eingeschlossenen Fahrzeugen gerechnet werden. Daher wird vorzugsweise eine Sensorvorrichtung 51 des Fahrzeugs 1 zur Überwachung des Bahnübergangs kontinuierlich auf den Überwachungsbereich 12 ausgerichtet, vorzugsweise bis das Fahrzeug 1 den Bahnübergang passiert hat. Wird im Überwachungsbereich 12 bei dieser Überwachung eine Beeinträchtigung der Fahrsicherheit festgestellt, kann eine sicherheitsgerichtete Reaktion des Fahrzeugs 1 ausgelöst, zum Beispiel eine Notbremsung eingeleitet und/oder ein Warnsignal ausgegeben, werden.
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Der Überwachungsbereich 12 stellt dabei vorzugsweise nur einen Ausschnitt aus dem gesamten Fahrzeugumfeld 10 dar. Entsprechend geringer ist der Aufwand bei der Verarbeitung der bei der Überwachung des Überwachungsbereichs 12 anfallenden Daten. Alternativ oder zusätzlich kann der Überwachungsbereich 12 im Vergleich zu einer Überwachung des gesamten Fahrzeugumfelds 10 deutlich gründlicher, etwa mit erhöhter Auflösung, überwacht werden, etwa durch eine dichtere Abtastung. Anders gesagt kann die Sensorleistung der Sensorvorrichtung 51, die ansonsten für die Erfassung des gesamten Fahrzeugumfelds 10 eingesetzt wird, auf den Erfassungsbereich 12 fokussiert werden.
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3 zeigt ein Beispiel zweier Überwachungsbereiche 12a, 12b, die jeweils durch eine gestrichelte Linie angedeutet sind. Ein erster Überwachungsbereich 12a deckt beispielsweise einen Bahnsteig 11h eines nicht näher dargestellten Bahnhofs ab. Ein zweiter Überwachungsbereich 12b deckt beispielsweise einen Routenabschnitt 3 einer Fahrtroute 2 eines als Schienenfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs 1 ab, der erstmals in die Reichweite einer Sensorvorrichtung 51 des Fahrzeugs 1 kommt.
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Anhand der Überwachungsbereiche 12a, 12b, die vorzugsweise durch eine Aufmerksamkeitsinformation aus einer Datenbank charakterisiert sind, kann die Sensorvorrichtung 51 zur Überwachung sowohl des Bahnsteigs 11h als auch des Routenabschnitts 3 eingesetzt werden, zum Beispiel um Gefährdungen von Personen auf dem Bahnsteig 11h durch das Fahrzeug 1 bei einer Durchfahrt durch den Bahnhof bzw. durch den Routenabschnitt 3 erkennen zu können. Zweckmäßigerweise wird dabei ein Teil der Sensorvorrichtung 51, etwa eine erste Sensoranordnung, auf den ersten Überwachungsbereich 12a und ein anderer Teil der Sensorvorrichtung 51, etwa eine zweite Sensoranordnung, auf den zweiten Überwachungsbereich 12b ausgerichtet.
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Während der Fahrt auf der Fahrtroute 2 kann die Ausrichtung des einen Teils der Sensorvorrichtung 51 angepasst werden, um den Bahnsteig 11h bis zur Durchfahrt des Fahrzeugs 1 durch den Bahnhof überwachen zu können. Dadurch kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass im Bereich eines Bahnsteigs 11h mit einem erhöhten Personenaufkommen gerechnet werden muss und damit mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer Beeinträchtigung der Fahrsicherheit kommt.
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Legt die Aufmerksamkeitsinformation eine besondere Relevanz des Routenabschnitts 3 im Hinblick auf die Fahrsicherheit nahe, kann auch die Ausrichtung des anderen Teils der Sensorvorrichtung 51 angepasst werden, um den Routenabschnitt 3 bis zum Passieren des Fahrzeugs 1 überwachen zu können. Eine solche Relevanz kann beispielsweise vorliegen, wenn die Fahrtroute 2 in dem Routenabschnitt 3 durch besiedeltes Gebiet führt und nur schwach, zum Beispiel durch einen Wall oder Vegetation, gesichert ist oder in der Vergangenheit auf dem Routenabschnitt 3 ein erhöhtes Suizidaufkommen beobachtet wurde.
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Ist eine solche Relevanz jedoch nicht nahegelegt, wird der zweite Überwachungsbereich 12b in bevorzugter Weise, insbesondere synchron mit der Fortbewegung des Fahrzeugs 1, weiter entlang der Fahrtroute 2 verschoben. Dadurch können Beeinträchtigungen der Fahrsicherheit frühestmöglich erkannt werden.
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4 zeigt ein Beispiel eines Systems 50 zur Aufmerksamkeitssteuerung auf einer Fahrtroute. Das System 50 weist eine Positionsermittlungsvorrichtung 52, eine Datenbank 53 sowie eine Datenverarbeitungsvorrichtung 54 auf.
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Die Positionsermittlungsvorrichtung 52 ist dazu eingerichtet, eine Position eines Fahrzeugs auf der Fahrtroute zu ermitteln. Die Positionsermittlungsvorrichtung 52 ist im vorliegenden Beispiel als separate Vorrichtung, etwa als GPS-Sensor, ausgebildet. Alternativ ist es aber auch denkbar, die Positionsermittlungsvorrichtung 52 andersartig, insbesondere als Teil bzw. Modul der Datenverarbeitungsvorrichtung 54, auszubilden. Beispielsweise kann die Positionsermittlungsvorrichtung 52 in einer nicht gezeigten Variante anhand von Sensordaten, die von einer Sensorvorrichtung 51 beim Erfassen eines Fahrzeugumfelds 10 erzeugt werden, die Position des Fahrzeugs bestimmen. Dabei ist die Positionsermittlungsvorrichtung 52 zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, anhand der Sensordaten eine virtuelle Szenenrepräsentation zu ermitteln und diese mit der in der Datenbank 53 gespeicherten Szenenrepräsentation, die jeweils mit einer Fahrzeugposition verknüpft sind, zu vergleichen. Anders gesagt kann die Positionsermittlungsvorrichtung 52 zur landmarkenbasierten Positionsermittlung eingerichtet sein.
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Unabhängig davon, ob in der Datenbank 53 auch Szenenrepräsentationen gespeichert sind, enthält die Datenbank 53 jedenfalls für eine Vielzahl an Fahrzeugpositionen jeweils eine Aufmerksamkeitsinformation. Die Aufmerksamkeitsinformation charakterisiert vorzugsweise wenigstens einen Bereich im Fahrzeugumfeld 10 an der jeweiligen Fahrzeugposition, der im Hinblick auf die Fahrsicherheit des Fahrzeugs besonders relevant ist.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung 54 ist entsprechend dazu eingerichtet, wenigstens einen Überwachungsbereich 12 im Fahrzeugumfeld 10 auf Grundlage derjenigen Aufmerksamkeitsinformation, die der von der Positionsermittlungsvorrichtung 52 ermittelten Fahrzeugposition zugeordnet ist, zu ermitteln. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 54 kann auch dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit des ermittelten Überwachungsbereichs 12 die Sensorvorrichtung 51 zu betreiben, zum Beispiel auf den Überwachungsbereich 12 auszurichten. Zu diesem Zweck kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 54 beispielsweise ein entsprechendes Steuerungssignal an die Sensorvorrichtung 51 ausgeben, damit die Sensorvorrichtung 51 auf den Überwachungsbereich 12 fokussiert und/oder sich darauf ausrichtet.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 54 auch dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit des ermittelten Überwachungsbereichs 12 eine Beleuchtungsvorrichtung 55 zu betreiben, insbesondere auf den Überwachungsbereich 12 auszurichten. Zu diesem Zweck kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 54 beispielsweise ein entsprechendes Steuerungssignal an die Beleuchtungsvorrichtung 55 ausgeben, damit die Beleuchtungsvorrichtung 55 auf den Überwachungsbereich 12 fokussiert und/oder sich darauf ausrichtet.
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Besonders effizient kann die Ausrichtung der Sensorvorrichtung 51 und der Beleuchtungsvorrichtung 55 durchgeführt werden, wenn die Sensorvorrichtung 51 und die Beleuchtungsvorrichtung 55 auf einer gemeinsamen Plattform 56 montiert sind. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 54 kann dann dazu eingerichtet sein, eine Verschwenkung der Plattform 56 zu veranlassen, um eine Ausrichtung der Sensorvorrichtung 51 und der Beleuchtungsvorrichtung 55 auf den Überwachungsbereich 12 zu erreichen.
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In besonders bevorzugter Weise ist die Sensorvorrichtung 51 dazu eingerichtet, einen Erfassungsbereich 51a der Sensorvorrichtung 51 - gegebenenfalls nach Eingang eines entsprechenden Steuerungssignals - an den Überwachungsbereich 12 anzupassen. Die Sensorvorrichtung 51 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, den Erfassungsbereich 51a derart zu verschieben und/oder zu verkleinern bzw. zu vergrößern, bis der Erfassungsbereich 51a im Wesentlichen mit dem Überwachungsbereich 12 übereinstimmt, zum Beispiel im Wesentlichen deckungsgleich ist. Zu diesem Zweck kann die Sensorvorrichtung 51 nicht nur - etwa über die Plattform 56 - verschwenkbar sein, sondern alternativ oder zusätzlich auch eine Zoomoptik aufweisen.
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Analog dazu kann auch die Beleuchtungsvorrichtung 55 dazu eingerichtet sein, einen Beleuchtungsbereich 55a der Beleuchtungsvorrichtung 55 - gegebenenfalls nach Eingang eines entsprechenden Steuerungssignals - an den Überwachungsbereich 12 anzupassen, etwa durch Verschiebung und/oder Verkleinerung bzw. Vergrößerung des Beleuchtungsbereichs 55a. Zu diesem Zweck kann die Beleuchtungsvorrichtung 55 etwa eine LED-Matrix aufweisen, die entsprechend ansteuerbar ist. Dies erlaubt nicht nur eine zuverlässige Erfassung des Überwachungsbereichs 12, insbesondere von Objekten innerhalb des Überwachungsbereichs 12, durch die Sensoreinrichtung 51, sondern kann auch als Warnsignal für sich im Überwachungsbereich 12 aufhaltende Personen dienen. Alternativ oder zusätzlich kann unter Umständen so auch der Beleuchtungsbereich 55a beschränkt werden, um eine Blendung von Personen oder anderen Verkehrsteilnehmern zu vermeiden.
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Gegebenenfalls kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 54 auch dazu eingerichtet sein, bei der Erfassung des Überwachungsbereichs 12 erzeugte Sensordaten zu verarbeiten. Insbesondere kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 54 dazu eingerichtet sein, eine Fahrsicherheit auf Grundlage der Sensordaten zu bewerten. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 54 kann beispielsweise prüfen, ob sich im Überwachungsbereich 12 Objekte befinden, welche die Fahrt des Fahrzeugs entlang der Route gefährden oder durch die Fahrt des Fahrzeugs gefährdet sind.
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Insgesamt kann mithilfe des Systems 50 das Fahrzeugumfeld 10 so besonders vorausschauend und gründlich überwacht werden. Dies erlaubt eine besonders effiziente Nutzung der Sensorleistung bei gleichzeitiger Erhöhung der Fahrsicherheit.
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Das System 50 kann in dem Fahrzeug, dessen Umfeld 10 überwacht werden soll, verbaut sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass zumindest ein Teil des Systems 50 außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist. Insbesondere kann das System 50 verteilt zwischen dem Fahrzeug und einer Landseite konfiguriert sein. Beispielsweise kann es sich bei der Datenbank 53 um eine zentrale Datenbank handeln, bei der die Routeninformation auf einem Server gespeichert und beispielsweise über eine drahtlose Kommunikationsverbindung abrufbar ist. Ebenso ist es auch denkbar, dass es sich bei der Datenverarbeitungsvorrichtung 54 um eine zentrale oder zumindest externe Datenverarbeitungsvorrichtung handelt, mit der das Fahrzeug über eine drahtlose Kommunikationsverbindung verbindbar ist.
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5 zeigt ein Beispiel für eine Nutzung von in einer Datenbank 53 gespeicherten, qualitätsgesicherten Routeninformation. Hierbei wird ein Objekt 11e im Fahrzeugumfeld 10 mithilfe einer Sensorvorrichtung 51 eines Fahrzeugs 1 auf einer Route 2 erfasst. Aus den dabei erzeugten Sensordaten können mithilfe eines Algorithmus zur Objekterkennung, insbesondere einer künstlichen Intelligenz, Merkmale des Objekts 11e - im vorliegenden Fall rein beispielhaft eine Signalanlage - abgeleitet werden. Gegebenenfalls kann auch Hintergrundwissen über das Fahrzeugumfeld 10 in die Ableitung einfließen. Einige Merkmale können zum Beispiel durch Bildverarbeitung wie Kantendetektion, mathematische Morphologie, Fourier-, Hough- und/oder Gabor-Transformation, Wavelet-Transformation und/oder dergleichen ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können Merkmale von neuronalen Netzwerken extrahiert oder durch digitale Texterkennung (OCR) erkannt werden. Es lassen sich auch 2,5D- oder 3D-Formen des Objekts 11e, gegebenenfalls auch von Substrukturen und/oder aus einer Bewegungsanalyse gewonnene Information über Gelenke des Objekts 11e, Materialtypen, Größe/Ausdehnung und/oder geschätztes Gewicht zur Merkmalsbestimmung analysieren. Es ist auch denkbar, gegebenenfalls normierte Histogramme solcher Größen, zum Beispiel Unterstrukturen der Form des Objekts, als Merkmal zu ermitteln. Die Merkmale, z. B. Größe V`1, Form V`2, Farbe V`3, Position V`4 relativ zur Route 2 und/oder dergleichen, bilden zusammen einen Merkmalsvektor V`. Der Merkmalsvektor V` charakterisiert somit das erfasste Objekt 11e.
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Im vorliegenden Beispiel enthält die Routeninformation ebenfalls einen Merkmalsvektor V. Der Merkmalsvektor V gibt an, dass sich das Objekt 11e an einer bestimmten Stelle der Route 2 befindet und durch Merkmale V1, V2, V3, V4, ... charakterisiert ist. Durch einen Vergleich W der Merkmalsvektoren V` und V kann so beispielsweise nachgewiesen werden, dass (genau) das Objekt 11e an der erwarteten Stelle erkannt wurde. Insbesondere kann die gesicherte Qualität der Routeninformation auf das Ergebnis der Objekterkennung übertragen bzw. mit dem Ergebnis der Objekterkennung assoziiert werden.
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Es kann ferner aufwandsgünstig der Nachweis geführt werden, dass Hardware und Software funktionieren. Es lässt sich insbesondere das Vorliegen von Fehlern zumindest für einen vorgegebenen Zeitraum ausschließen, die zu einem Fehlverhalten des Systems führen könnten. Ist ein mit einem tolerierten Risiko assoziiertes Fehlerbudget vorgesehen, kann dadurch gegebenenfalls auch eine Fehlerhäufung in einem anderen Teil des Systems ausgeglichen werden.
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Dabei kann beim Vergleich W insbesondere geprüft werden, ob ein Objekttyp T oder Subtypen T1, ..., Tn des Objekts 11e oder eine Instanz I des Objekts 11e miteinander oder zumindest mit einem vorgegebenen Grad übereinstimmen. Der Objekttyp T und die Subtypen T1, ..., Tn und die Instanz I ergeben sich dabei vorzugsweise aus Gruppen von Merkmalen der Merkmalsvektoren V, V', wie durch die Klammern angedeutet ist.
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Ein Algorithmus zum Durchführen des Vergleiches W sollte dabei entsprechend den Anforderungen der beabsichtigen Sicherheitsanforderungen ausgelegt sein und etwa auf mathematischen und statistischen Theorien wie Wahrscheinlichkeitstheorie, insbesondere bedingten Wahrscheinlichkeiten, beruhen. Beim Vergleich W kann auch Hintergrundwissen über das Fahrzeugumfeld 10 mit einfließen, zum Beispiel zur Wahrscheinlichkeitsverteilung der Merkmalswerte in der erfassten Szene, über die Abhängigkeit oder Unabhängigkeit der Merkmale, zur Wahrscheinlichkeit, dass Merkmale nicht ermittelbar sind aufgrund der gegenwärtigen Fahrzeugposition, einer Abdeckung etwa durch ein anderes Objekt, des Wetters oder anderer Umwelteinflüsse, technischer Ausfälle in der Datenverarbeitung, und/oder dergleichen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
