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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Informationsbeschaffung während der Fahrt eines Fahrzeugs sowie ein Assistenzsystem und 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. Alternativ oder zusätzlich kann die Information auch an den Fahrzeugführer ausgegeben werden, wie es etwa bei Totwinkel-Assistenten gehandhabt wird. Dabei wird es im Allgemeinen als vorteilhaft angesehen, einen möglichst großen Bereich des Fahrzeugumfelds sensorisch zu überwachen, um möglichst alle für die Fahrzeugsteuerung und/oder die Fahrsicherheit relevanten Details aus dem Fahrzeugumfeld erfassen zu können.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Informationsbeschaffung während der Fahrt eines Fahrzeugs zu verbessern, insbesondere effizienter zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Informationsbeschaffung während der Fahrt eines Fahrzeugs sowie ein Assistenzsystem für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der folgenden Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein, insbesondere computerimplementiertes, Verfahren zur Informationsbeschaffung während der Fahrt eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, insbesondere auf einer, vorzugsweise vorgegebenen, Fahrtroute. Dabei wird in einem Fahrzeugumfeld auf der Grundlage von in einer Datenbank gespeicherter Aufmerksamkeitsinformation ein Überwachungsbereich ermittelt und das Fahrzeugumfeld, insbesondere gezielt, im Überwachungsbereich unter Erzeugung entsprechender Sensordaten sensorisch erfasst. Zudem wird auf Grundlage der Sensordaten eine sicherheitsrelevante Information ermittelt, welche ausgegeben wird, vorzugsweise an einen Fahrzeugführer und/oder an eine Fahrzeugsteuerung und/oder an das Fahrzeugumfeld, insbesondere im Überwachungsbereich.
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Unter einer sicherheitsrelevanten Information im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Information zu verstehen, welche eine Fahrsicherheit charakterisiert oder zumindest eine Einschätzung der Fahrsicherheit, zum Beispiel durch einen Fahrzeugführer, erlaubt. Die sicherheitsrelevante Information kann zum Beispiel ein Maß für die Fahrsicherheit enthalten. Unter die Fahrsicherheit fällt hierbei vorzugsweise eine Gefährdung eines Objekts im Fahrzeugumfeld durch das Fahrzeug und/oder des Fahrzeugs durch ein Objekt im Fahrzeugumfeld.
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Die sicherheitsrelevante Information kann beispielsweise in Form einer, insbesondere bildlichen, Darstellung der auch als Szene bezeichneten Fahrsituation im Überwachungsbereich vorliegen. Anders gesagt kann es sich bei der sicherheitsrelevanten Information um eine Bildinformation handeln. Insbesondere ist es auch denkbar, dass die sicherheitsrelevante Information als Markierung oder Hervorhebung wenigstens eines Objektes in einer solchen (bildlichen) Darstellung vorliegt.
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Alternativ oder zusätzlich kann die sicherheitsrelevante Information aber auch einen Parameterwert enthalten, zum Beispiel eine Entfernung oder eine Zeit, bis eine Einleitung einer sicherheitsgerichteten Reaktion, zum Beispiel die Einleitung einer Bremsung oder die Ausgabe eines Warnsignals, zur Auflösung einer potentiell gefährlichen Situation möglich ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann die sicherheitsrelevante Information aber auch eine Steuerungsinformation enthalten, die zur automatisierten oder zumindest teilautomatisierten Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden kann.
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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 Objekte in der Umgebung von Straßen oder Wegen, insbesondere einer vorgegebenen Fahrtroute wie etwa eines Schienenstrangs, charakterisieren.
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Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz, während der Fahrt mit einem Fahrzeug, insbesondere einem Schienenfahrzeug, wenigstens einen ausgewählten, insbesondere dynamisch ermittelten, Bereich aus dem Fahrzeugumfeld sensorisch zu überwachen. Ein solcher Bereich kann beispielsweise ein von der Fahrzeugposition abhängiger Bereich sein. Die Information, welcher Bereich aus dem Fahrzeugumfeld an welcher Position des Fahrzeugs auf einer, insbesondere vorgegebenen, Fahrtroute sensorisch erfasst werden soll, ist zweckmäßigerweise in einer Datenbank gespeichert. Auf Grundlage der sensorischen Erfassung des Überwachungsbereichs kann dann eine sicherheitsrelevante Information ermittelt und ausgegeben werden. Da mit dem Überwachungsbereich vorzugsweise lediglich ein Ausschnitt aus dem gesamten Fahrzeugumfeld erfasst wird, lässt sich die dabei anfallende Datenmenge leicht und schnell verarbeiten, zum Beispiel analysieren. Ebenso kann die Aufmerksamkeit zum Beispiel eines Fahrzeugführers gezielt auf die Situation im Überwachungsbereich gelenkt werden, wobei es sich bei einem Fahrzeugführer sowohl um eine Person im Fahrzeug als auch eine Person in einer externen Steuerzentrale, d. h. einen sogenannten Remote Train Operator (RTO), handeln kann.
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Neben der Information, die dem Fahrzeugführer über übliche Assistenzsysteme zur Verfügung gestellt wird, lässt sich so auch gezielt zusätzliche Information zum Beispiel zu einer Situation in einem Überwachungsbereich gewinnen, der im Hinblick auf die Fahrsicherheit besonders relevant ist. Diese Information kann dem Fahrzeugführer zur Verfügung gestellt werden, damit der Fahrzeugführer seine Aufgabe zur Gewährleistung einer sicheren Fahrt bei niedriger Belastung und folglich mit höherer Ausdauer erfolgreich erfüllen kann.
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Ein Zurückgreifen auf in der Datenbank gespeicherte Aufmerksamkeitsinformation ist besonders vorteilhaft, da dadurch Vorwissen über das Fahrzeugumfeld entlang der Fahrtroute in die Ermittlung des Überwachungsbereichs - und damit letztlich auch in die sicherheitsrelevante Information - einfließen kann. Dabei wird ausgenutzt, dass gerade Schienenfahrzeuge wiederholt auf derselben Fahrtroute fahren und so beispielsweise Streckenabschnitte, in denen eine erhöhte Beeinträchtigung der Fahrsicherheit besteht oder die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung erhöht ist, vorbekannt sein oder zumindest ermittelt werden können. Insbesondere ist es so möglich, einem Fahrzeugführer frühzeitig Hinweise auf potenziell gefährliche Routenabschnitte oder auf besondere Gefahren auf einer gegenwärtig befahrenen Fahrtroute bzw. zur Situation in diesen Routenabschnitten zu liefern, ohne dass der Fahrzeugführer diese Fahrtroute bereits kennen muss. Durch diese technische Unterstützung kann auch ein Fahrzeugführer, der für diese Strecke noch nicht ausgebildet ist, mit vergleichbarem Sicherheitsniveau eine neue Strecke fahren wie ein ausgebildete Fahrer, wodurch sich die Flexibilität des Schienenfahrzeugbetriebs bezüglich der Personalplanung erheblich steigern lässt.
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Es kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn Visualisierungen von Sensordaten dargestellt werden, welche dem Fahrzeugführer durch seine natürlichen Sinne nicht oder nicht in derselben Qualität zur Verfügung stehen. Solche Sensordaten können zum Beispiel von Infrarotsensoren oder Radarsensoren stammen. Die Einblendung der entsprechenden Informationen kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Informationen aus diesen Sensoren für die aktuell vorliegende Gefährdungssituation besonders hilfreich ist. Ein Beispiel dafür ist die Einblendung von durch einen Infrarotsensor gesammelter Information, wenn in den Sensordaten ein Lebewesen entdeckt wurde.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Überwachungsbereich in einer Entfernung liegt, in welcher eine Sensorvorrichtung des Fahrzeugs Objekte besser, zum Beispiel höher, auflösen kann als beispielsweise der Fahrzeugführer. Dadurch kann die Sinneswahrnehmung des Fahrzeugführers effektiv ergänzt werden.
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Die sicherheitsrelevante Information kann besonders vorteilhaft zum Beispiel in einer Augmented Reality (AR) ausgegeben werden, die zum Beispiel mithilfe eines Head-up-Displays (HUD) durch Projektion von Information ins Blickfeld des Fahrzeugführers erzeugt wird. Die Positionierung der Einblendung erfolgt dabei vorzugsweise gezielt an den Stellen im Sichtfeld des Fahrers, die für die Gefährdung der Fahrt eine untergeordnete Rolle spielen.
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Die in der Datenbank gespeicherte Aufmerksamkeitsinformation ist in bevorzugter Weise qualitätsgesichert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei der Überwachung der vorgegebenen Überwachungsbereiche keine relevanten Ausschnitte des Fahrzeugumfelds übergangen werden.
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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. nur sehr selten einen 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 Gefährdung 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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Die qualitätsgesicherte Aufmerksamkeitsinformation ist vorzugsweise 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 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 beim Erzeugen der sicherheitsrelevanten Information 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 wird die sicherheitsrelevante Information in Form eines optischen, akustischen und/oder taktilen Signals, insbesondere an den Fahrzeugführer und/oder an das Fahrzeugumfeld, vorzugsweise im Überwachungsbereich, ausgegeben. Beispielsweise kann dem Fahrzeugführer eine bildliche Darstellung der Situation im Überwachungsbereich, etwa auf einer Anzeigevorrichtung wie einem Bildschirm, angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein akustisches Warnsignal an den Fahrzeugführer ausgegeben werden, etwa wenn bei einer Analyse der Sensordaten festgestellt wird, dass eine Beeinträchtigung der Fahrsicherheit besteht. Ein solches Warnsignal kann alternativ oder zusätzlich auch in das Fahrzeugumfeld, insbesondere an Personen oder Fahrzeuge im Überwachungsbereich, ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Steuerungsmittel zur Steuerung des Fahrzeugs, etwa ein Pedal, ein Hebel zur Leistungsregelung und/oder dergleichen, in Vibration versetzt werden, etwa um den Fahrzeugführer auf eine Gefahr im Überwachungsbereich aufmerksam zu machen. Der Fahrzeugführer kann so zuverlässig auf die Gefahr aufmerksam gemacht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die sicherheitsrelevante Information in Form einer bildlichen Darstellung zumindest eines Teils des Fahrzeugumfelds im Überwachungsbereich ausgegeben. Die bildliche Darstellung muss dabei nicht zwangsweise das Fahrzeugumfeld im Überwachungsbereich eins zu eins wiedergeben. Vielmehr kann es vorteilhaft sein, wenn nur einige Elemente bzw. Objekte aus dem Überwachungsbereich bildlich dargestellt oder in der bildlichen Darstellung markiert werden, etwa durch Hervorhebung ihrer Silhouette. Dadurch kann der Fahrzeugführer zum Beispiel im Hinblick auf die Fahrsicherheit besonders relevante Objekte im Überwachungsbereich leichter und schneller erkennen.
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Die bildliche Darstellung kann beispielsweise auf einem gut einsehbaren, dedizierten Bildschirm angezeigt werden. Besonders bevorzugt wird die bildliche Darstellung zum Beispiel über ein Head-up-Display in ein Gesichtsfeld des Fahrzeugführers projiziert. Dies erlaubt es dem Fahrzeugführer, die im Überwachungsbereich vorliegende Situation schnell und zuverlässig einzuschätzen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden auf Grundlage der Sensordaten dynamische, d. h. nicht-stationäre, Objekte im Überwachungsbereich identifiziert. Vorzugsweise bezieht sich die sicherheitsrelevante Information auf die derart identifizierten Objekte. Bei solchen dynamischen Objekten kann es sich beispielsweise um Objekte wie Autos, andere Züge, Personen und/oder dergleichen handeln, die sich nicht bei jeder Fahrt auf der Fahrtroute im Fahrzeugumfeld befinden. Anders gesagt handelt es sich bei solchen dynamischen Objekten vorzugsweise um Objekte, die bei einer erneuten Fahrt auf der Fahrtroute zumindest nicht mehr an derselben Position relativ zur Fahrtroute auftreten. Solche dynamischen Objekte können beispielsweise durch einen Vergleich einer auf Grundlage der Sensordaten ermittelten virtuellen Szenenrepräsentation des Überwachungsbereichs mit einer in der Datenbank gespeicherten Szenenrepräsentation ermittelt werden. Tritt etwa ein anhand der Sensordaten im Überwachungsbereich erkanntes Objekt in der gespeicherten Szenenrepräsentation nicht auf, kann dieses Objekt als dynamisches Objekt identifiziert werden. Da vor allem dynamische Objekte die Fahrsicherheit beeinträchtigen können, ermöglicht die Identifikation dieser Objekte eine besonders zuverlässige Überwachung des Fahrzeugumfelds im Hinblick auf die Fahrsicherheit.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf Grundlage der Sensordaten eine Gefährdungsbewertung von im Überwachungsbereich identifizierten Objekten vorgenommen. Vorzugsweise wird die Gefährdungsbewertung, d. h. ein Ergebnis der Gefährdungsbewertung, beim Ermitteln der sicherheitsrelevanten Information berücksichtigt. Anders gesagt kann die sicherheitsrelevante Information eine Gefährdungsinformation enthalten, etwa einen Gefährdungsscore. Diese Gefährdungsinformation charakterisiert zweckmäßigerweise das Gefährdungspotenzial der identifizierten Objekte und ergibt sich vorzugsweise aus der Gefährdungsbewertung. Durch die Berücksichtigung der Gefährdungsbewertung beim Ermitteln der sicherheitsrelevanten Information können zum Beispiel die Fahrsicherheit beeinträchtigende Objekte in einer bildlichen Darstellung des Fahrzeugumfelds im Überwachungsbereich hervorgehoben werden. Dies erlaubt es dem Fahrzeugführer, eine Gefährdung aus sicherheitsrelevanter Information zuverlässig zu erkennen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird geprüft, ob das im Überwachungsbereich identifizierte Objekt ein vorgegebenes Gefährdungskriterium erfüllt. Die sicherheitsrelevante Information wird dann zweckmäßigerweise in Abhängigkeit eines Ergebnisses der Prüfung ermittelt. Zum Beispiel kann auf Grundlage der Sensordaten, gegebenenfalls unter Verwendung weiterer Gefährdungsinformation aus der Datenbank, der Gefährdungsscore ermittelt und geprüft werden, ob dieser Gefährdungsscore einen vorgegebenen Gefährdungsschwellenwert erreicht oder überschreitet. Falls der Gefährdungsscore den vorgegebenen Gefährdungsschwellenwert erreicht oder überschreitet, wird das identifizierte Objekt zweckmäßigerweise bildlich dargestellt und/oder in einer bildlichen Darstellung des Fahrzeugumfelds im Überwachungsbereich hervorgehoben. Damit kann vom Fahrzeugführer beispielsweise auf einen Blick erkannt werden, welche Objekte im Überwachungsbereich als gefährlich zu berücksichtigen sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die sicherheitsrelevante Information auf Grundlage einer Zustandsinformation zum Zustand eines im Überwachungsbereich identifizierten Objekts ermittelt. Die Zustandsinformation wird zweckmäßigerweise aus den Sensordaten abgeleitet. Es ist aber auch denkbar, dass die Zustandsinformation direkt von dem Objekt, etwa über eine drahtlose Kommunikationsverbindung, bereitgestellt wird. Eine Zustandsinformation kann beispielsweise einen Bewegungszustand des Objekts charakterisieren, also etwa ob sich das Objekt gleichförmig weiter bewegt, bremst, beschleunigt oder stillsteht. Die Zustandsinformation kann so eine besonders detaillierte Gefährdungsbewertung des Objekts erlauben.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Zustandsinformation auch eine Verfassung des Objekts charakterisieren, also etwa ob das Objekt betriebsbereit bzw. im Betrieb oder defekt ist. Ebenso kann die Zustandsinformation charakterisieren, in welchem Betriebszustand sich ein Objekt befindet. Handelt es sich bei dem Objekt beispielsweise um eine Barriere, kann die Zustandsinformation Aufschluss darüber geben, ob die Barriere dynamische Objekte wie Personen oder andere Fahrzeuge gegenwärtig in ihrer Bewegungsfreiheit einschränkt. Die Zustandsinformation kann beispielsweise angeben, ob eine Signalanlage, etwa eine Ampel oder eine Schranke, eine Weiterfahrt des Fahrzeugs oder eines anderen Verkehrsteilnehmers erlaubt oder nicht, oder ob die Signalanlage defekt ist. Die sicherheitsrelevante Information kann entsprechend eine bildliche Darstellung von solchen Barrieren in einem unsicheren - und damit potenziell gefährlichen - Zustand enthalten, etwa die Darstellung einer offenen oder defekten Schranke oder einer defekten Ampel.
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In einem weiteren Beispiel kann die Zustandsinformation autorisiertes Servicepersonal betreffen, das sich auf der Strecke aufhalten kann. Dieses Personal ist üblicherweise gezielt geschult, sodass sich das Fahrzeug und/oder der Fahrzeugführer auf kooperatives Verhalten verlassen können. Die Position und die besondere Autorisierung des Personals kann zum Beispiel durch eine dedizierte Ausrüstung, beispielsweise eine Uniform wie etwa eine sensorisch gut zu erfassende Warnweste, oder durch eine dynamische Datenübertragung durch das System bestimmt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden, insbesondere auf Grundlage der Sensordaten und/oder auf Grundlage von in der Datenbank gespeicherter Routeninformation, im Überwachungsbereich identifizierte Objekte in einer bildlichen Darstellung des Fahrzeugumfelds im Überwachungsbereich hervorgehoben. Zweckmäßigerweise werden dabei insbesondere als dynamisch identifizierte und/oder als gefährlich bzw. für die Fahrsicherheit als relevant bewertete Objekte hervorgehoben. Die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers kann so gezielt auf gefährliche Objekte oder Routenabschnitte gelenkt werden.
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Unter einer Routeninformation ist hierbei vorzugsweise eine virtuelle Szenenrepräsentation des Fahrzeugumfelds, zumindest im Überwachungsbereich, zu verstehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Routeninformation aber auch generische Information zu möglichen sensorisch erfassbaren, insbesondere dynamischen Objekten, insbesondere zu Objekttypen, enthalten. Beispielsweise kann die Routeninformation einen Gefährdungsscore für alle Objekte eines bestimmten Typs, etwa allen Autos, Fahrradfahrern oder Fußgängern, enthalten. Wird ein solches Objekt dann im Überwachungsbereich identifiziert, kann es entsprechend hervorgehoben werden, ohne dass es einer weiteren Analyse bedarf.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf Grundlage der Sensordaten eine, insbesondere in der Datenbank gespeicherte, Objektinformation über im Überwachungsbereich identifizierte Objekte, insbesondere an den Fahrzeugführer, ausgegeben. Beispielsweise kann eine Information zum Objekttyp eines identifizierten Objekts ausgegeben werden, etwa ob es sich bei dem Objekt um ein Auto, einen Fahrradfahrer, ein Fußgänger oder ein Tier handelt. Eine solche Information kann beispielsweise durch eine Analyse der Sensordaten unter Berücksichtigung von in der Datenbank gespeicherter (generischer) Routeninformation ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Information zur Bewegungsrichtung, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung, der Größe, des geschätzten Gewichts, einer Oberflächentemperatur und/oder dergleichen ausgegeben werden. Dies ermöglicht es dem Fahrzeugführer, die Situation im Überwachungsbereich besonders differenziert zu bewerten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf Grundlage der Sensordaten eine auf der Fahrtroute liegende Warnposition, bis zu deren Erreichen eine Warnung an Objekte im Überwachungsbereich ausgegeben werden soll, ermittelt und, insbesondere an den Fahrzeugführer und/oder zweckmäßigerweise zumindest als Teil der sicherheitsrelevanten Information, ausgegeben. Dabei werden zweckmäßigerweise auch Fahrtparameter wie zum Beispiel Geschwindigkeit, Gewicht und/oder Bremsleistung, des Fahrzeugs bei der Ermittlung der Warnposition berücksichtigt. Die Warnposition wird vorzugsweise in Form einer Warnlinie von einer Anzeigevorrichtung derart angezeigt, dass zum Beispiel für den Fahrzeugführer eine Entfernung des Fahrzeugs von der Warnposition erkennbar ist. Dies ermöglicht die rechtzeitige Ausgabe eines Warnsignals an das Fahrzeugumfeld.
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Beispielsweise kann auf Grundlage der Sensordaten ermittelt werden, ob sich eine Person auf einem vom Überwachungsbereich umfassten Gleisübergang oder zu nahe an einer vom Überwachungsbereich umfassten Bahnsteigkante befindet. Ist dies der Fall, kann die Warnposition ausgegeben werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf Grundlage der Sensordaten eine auf der Route liegende Reaktionsposition, bis zu deren Erreichen eine sicherheitsgerichtete Reaktion, insbesondere des Fahrzeugführers, erfolgen soll, insbesondere an den Fahrzeugführer und/oder zweckmäßigerweise zumindest als Teil der sicherheitsrelevanten Information, ausgegeben. Dabei werden zweckmäßigerweise auch Fahrtparameter wie zum Beispiel Geschwindigkeit, Gewicht und/oder Bremsleistung, des Fahrzeugs bei der Ermittlung der Reaktionsposition berücksichtigt. Insbesondere kann ein Anhalteweg des Fahrzeugs ermittelt und der Ermittlung der Reaktionsposition zugrunde gelegt werden. Die Reaktionsposition wird vorzugsweise in Form einer Reaktionslinie von einer Anzeigevorrichtung derart angezeigt, dass zum Beispiel für den Fahrzeugführer eine Entfernung des Fahrzeugs von der Reaktionsposition erkennbar ist. Dies ermöglicht die rechtzeitige Einleitung einer sicherheitsgerichteten Reaktion.
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Beispielsweise kann auf Grundlage der Sensordaten ermittelt werden, ob sich eine Person auf einem vom Überwachungsbereich umfassten Gleisübergang oder zu nahe an einer vom Überwachungsbereich umfassten Bahnsteigkante befindet. Ist dies der Fall, kann die Reaktionsposition ausgegeben werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die sicherheitsrelevante Information in Abhängigkeit eines Fahrparameters ermittelt. Die sicherheitsrelevante Information kann zum Beispiel in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit, einer Beschleunigung, einer Fahrzeugposition, einer Fahrtrichtung, einer Umweltbedingung wie etwa des Wetters, insbesondere der Sichtweite, und/oder dergleichen ermittelt werden. Zweckmäßigerweise werden insbesondere die Warnposition und/oder die Reaktionsposition in Abhängigkeit des Fahrparameters ermittelt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die sicherheitsrelevante Position in Abhängigkeit einer Relevanzbewertung ausgegeben. Beispielsweise kann nur eine Teilinformation, die für die Bewertung einer Gefährdungssituation die höchste Relevanz hat, ausgegeben werden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass von im Überwachungsbereich erkannten Objekten nur diejenigen dargestellt werden, die für eine Entscheidung, ob eine sicherheitsgerichtete Reaktion eingeleitet werden muss, relevant sind. So können beispielsweise lediglich Objekte, die ein potentielles Hindernis für das Fahrzeug darstellen oder bei Vorbeifahrt des Fahrzeugs gefährdet sein könnten, eine hohe Relevanzbewertung erhalten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die sicherheitsrelevante Information in Abhängigkeit einer Zeitdauer ermittelt, die seit der sensorischen Erfassung des Fahrzeugumfelds im Überwachungsbereich vergangen ist. Eine Information zu einem zum Zeitpunkt der Erfassung potentiell die Fahrsicherheit beeinträchtigenden Objekt kann nach einer vorgegebenen Zeitdauer nicht mehr aktuell sein. Insbesondere ist es denkbar, dass der Fahrzeugführer nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer Kenntnis von dem Objekt und der von ihm ausgehenden Gefährdung genommen hat. Daher kann nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer ein neuer Überwachungsbereich ermittelt und zum Beispiel die Aufmerksamkeit auf diesen neuen Überwachungsbereich gelenkt werden. Zweckmäßigerweise wird die sicherheitsrelevante Information nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer entsprechend auf Grundlage von Sensordaten ermittelt, die beim Erfassen eines neuen Überwachungsbereichs erzeugt werden. Dadurch kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass eine neue Situation größeres Gefahrenpotential birgt als eine bereits seit geraumer Zeit bekannte Situation.
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Gelangt beispielsweise ein Bahnübergang erstmals in den Erfassungsbereich der Fahrzeugsensorik, wird die sicherheitsrelevante Information zweckmäßigerweise auf Grundlage von Sensordaten ermittelt, die bei der Erfassung des Fahrzeugumfelds im (Überwachungs-)Bereich des Bahnübergangs erzeugt werden. Nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer kann davon ausgegangen werden, dass der Fahrzeugführer die den Bahnübergang betreffende sicherheitsrelevante Information verarbeitet hat.
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Die sicherheitsrelevante Information kann im Folgenden daher basierend auf Sensordaten ermittelt werden, die bei der Erfassung eines anderen Überwachungsbereichs, zum Beispiel eines neu in den Erfassungsbereich der Fahrzeugsensorik gelangten Routenabschnitts vor dem Fahrzeug, erzeugt werden.
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Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Erfassungsbereich in einer Entfernung liegt, in welcher die Sensorik das Fahrzeugumfeld im Erfassungsbereich besser auflösen kann als die Wahrnehmung des Fahrzeugführers. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer ist davon auszugehen, dass sich die Entfernung zwischen dem Überwachungsbereich und dem Fahrzeug verringert hat und der Fahrzeugführer, durch die sicherheitsrelevante Information auf eine potenziell gefährliche Situation im Überwachungsbereich hingewiesen, den Überwachungsbereich jetzt ohne sensorische Hilfe überwachen kann. Stattdessen kann nun wieder ein neuer Überwachungsbereich in einer Entfernung, in der die Sensorik der Wahrnehmung des Fahrzeugführers überlegen ist, sensorisch überwacht werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Assistenzsystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer Datenbank, in der Aufmerksamkeitsinformation gespeichert ist, und einer Datenverarbeitungsvorrichtung, die zum Ermitteln eines Überwachungsbereichs in einem Fahrzeugumfeld auf Grundlage der Aufmerksamkeitsinformation eingerichtet ist. Zudem ist eine Sensorvorrichtung vorgesehen, die zum Erfassen des Fahrzeugumfelds im ermittelten Überwachungsbereich und zum Erzeugen entsprechender Sensordaten eingerichtet ist. Die Datenverarbeitungsvorrichtung ist ferner dazu eingerichtet, auf Grundlage der Sensordaten eine sicherheitsrelevante Information zu ermitteln und, insbesondere an einen Fahrzeugführer und/oder eine Fahrzeugsteuerung und/oder das Fahrzeugumfeld, insbesondere im Überwachungsbereich, auszugeben, beispielsweise über eine entsprechende Schnittstelle.
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Die Datenverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, wie etwa eine Anzeigevorrichtung, einen Lautsprecher, eine Beleuchtungsvorrichtung und/oder dergleichen, zur Ausgabe zumindest eines Teils der sicherheitsrelevanten Information zu veranlassen, etwa durch ein entsprechendes Steuerungssignal.
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Ein solches Assistenzsystem ist vorzugsweise dazu eingerichtet, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen. 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 dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Assistenzsystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.
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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 Assistenzsystem 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 Beispiel eines Blicks aus einem Fahrzeug mit einem Assistenzsystem;
- 3 ein Beispiel einer sicherheitsrelevanten Information; und
- 4 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 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 einer Person 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 der Überwachungsbereich, im vorliegenden Beispiel also etwa der Routenabschnitt im Bereich der Brücke 11f, sensorisch erfasst wird. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der Überwachungsbereich gezielt, insbesondere im Wesentlichen ausschließlich oder zumindest detaillierter als das restliche Fahrzeugumfeld 10, erfasst wird. Dies erlaubt eine bessere Erfassung von Objekten 11 im Überwachungsbereich, 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 Blicks aus einem Fahrzeug 1 mit einem Assistenzsystem 50, welches eine Sensorvorrichtung 51, eine Datenbank 52 und eine Datenverarbeitungsvorrichtung 53 aufweist. Das Fahrzeug 1 ist vorliegend als Schienenfahrzeug zur Fahrt auf einer vorgegebenen Route 2 in Form eines Gleisstrangs ausgebildet. Beim Blick aus dem Fahrzeug 1 ist das Fahrzeugumfeld 10 zu erkennen, das an der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs 1 rein beispielhaft durch die Fahrtroute 2, d. h. den Gleisstrang, eine die Fahrtroute 2 an einem Bahnübergang 11i kreuzende Straße 11h und eine Vielzahl von Bäumen eines Walds 11j gekennzeichnet ist.
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Von der gegenwärtigen Fahrzeugposition aus kann ein Fahrzeugführer den Bahnübergang 11i aufgrund der großen Entfernung zum Fahrzeug 1 nur schlecht wahrnehmen. Er kann insbesondere keine Details erkennen und die Situation im Bereich des Bahnübergang 11i daher nur schwer einschätzen.
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Vorteilhaft ist für solche Situationen, wie sie bei der Fahrt von Fahrzeugen oftmals auftreten, eine Aufmerksamkeitsinformation in der Datenbank 52 gespeichert. Die Aufmerksamkeitsinformation enthält zweckmäßigerweise eine Information zu auch als Überwachungsbereichen 12 bezeichneten Bereichen, die zur Beurteilung der Fahrsicherheit bei der Fahrt des Fahrzeugs 1 entlang der Fahrtroute 2 besonders relevant sind. Im vorliegenden Beispiel korrespondiert die Umgebung des Bahnübergangs 11i mit einem solchen Überwachungsbereich 12, der als gestricheltes Rechteck im Fahrzeugumfeld 10 angedeutet ist.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 ist in bevorzugter Weise dazu eingerichtet, auf Grundlage der in der Datenbank 52 gespeicherten Aufmerksamkeitsinformation den Überwachungsbereich 12 im Fahrzeugumfeld 10 zu ermitteln. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Position des Überwachungsbereichs 12 relativ zum Fahrzeug 1 bzw. zur gegenwärtigen Fahrzeugposition zu ermitteln. Anders gesagt kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 dazu eingerichtet sein, den Überwachungsbereich 12 im Fahrzeugumfeld 10 zu verorten. Zu diesem Zweck kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 auch dazu eingerichtet sein, die gegenwärtige Fahrzeugposition des Fahrzeugs zu ermitteln, beispielsweise mithilfe einer nicht dargestellten Positionsermittlungsvorrichtung etwa in Form eines GPS-Sensors und/oder mithilfe sogenannter landmarkenbasierter Navigation, um der Datenbank die relevante Aufmerksamkeitsinformation entnehmen, d. h. den gegenwärtig relevanten Überwachungsbereich 12 ermitteln, zu können.
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Mithilfe der Sensorvorrichtung 51 kann der ermittelte Überwachungsbereich dann erfasst, zum Beispiel von einer Kameraanordnung abgebildet und/oder von einer Radar- und/oder Lidaranordnung abgetastet, werden. Zweckmäßigerweise wird die Sensorvorrichtung 51 dazu auf den Überwachungsbereich 12 ausgerichtet und/oder, zum Beispiel mithilfe einer Zoomoptik, auf den Überwachungsbereich 12 fokussiert. Dadurch ist es möglich, gezielt aus dem für die Fahrsicherheit relevanten Bereich aus dem Fahrzeugumfeld 10 detaillierte Information zu sammeln, welche von der Sensorvorrichtung 51 zum Beispiel in Form von Sensordaten bereitgestellt wird.
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Anhand der Sensordaten kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 eine sicherheitsrelevante Information ermitteln. Die sicherheitsrelevante Information kann zum Beispiel eine Information darüber sein, ob die Fahrsicherheit durch die gegenwärtige Situation im Überwachungsbereich 12 beeinträchtigt ist oder nicht. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 ist zur Ausgabe dieser Information eingerichtet. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 kann die sicherheitsrelevante Information beispielsweise über eine entsprechende Schnittstelle bereitstellen.
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Liegt eine Beeinträchtigung der Fahrsicherheit vor, zum Beispiel durch ein Objekt, das sich auf der Fahrtroute 2 befindet, kann die sicherheitsrelevante Information entsprechend als optisches und/oder akustisches Warnsignal zum Beispiel durch eine Schnittstelle 3, etwa eine Lampe bzw. einen Lautsprecher, im Führerstand des Fahrzeugs 1 an den Fahrzeugführer ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein solches Warnsignal auch an das Objekt im Überwachungsbereich 12 ausgegeben werden, etwa indem die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 eine Hupe oder Beleuchtungsvorrichtung des Fahrzeugs 1 entsprechend ansteuert.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Warnsignal auch als taktiles Signal ausgegeben werden, zum Beispiel indem ein Pedal oder ein anderes Steuerungsmittel, zum Beispiel ein hebelartiger Leistungsregler 4, in Vibration versetzt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann die sicherheitsrelevante Information auch als bildliche Darstellung 6 des Fahrzeugumfelds 10 im Überwachungsbereich 12 ausgegeben werden, etwa über eine entsprechende Anzeigevorrichtung 5. Dies ist im Zusammenhang mit 3 näher beschrieben.
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Ebenso ist es denkbar, dass die sicherheitsrelevante Information direkt in das Sichtfeld des Fahrzeugführers eingeblendet wird, etwa mithilfe eines Head-up-Displays. Beispielsweise kann der Überwachungsbereich 12 wie in 2 dargestellt durch eine Umrandung hervorgehoben werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass zusätzliche Information als sicherheitsrelevante Information ausgegeben wird. Hat das System 50 beispielsweise erkannt, dass im Überwachungsbereich 12 eine Situation vorliegt, durch die das Fahrzeug 1 oder Objekte aus dem Fahrzeugumfeld 10 gefährdet sind, kann zumindest als Teil der sicherheitsrelevanten Information eine Reaktionsposition 13 angezeigt werden. Die Reaktionsposition 13 gibt zweckmäßigerweise an, ab welcher Entfernung zum Überwachungsbereich 12 eine sicherheitsgerichtete Reaktion des Fahrzeugführers, etwa das Einleiten einer Notbremsung, durchführbar ist. Die Reaktionsposition 13 wird dem Fahrzeugführer vorzugsweise als Linie in das Sichtfeld eingeblendet.
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In 2 sind die Sensorvorrichtung 51, die Datenbank 52 und die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 gestrichelt eingezeichnet. Dies soll verdeutlichen, dass sie nicht notwendigerweise im Führerstand des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Es ist nicht einmal zwingend, dass die Datenbank 52 und/oder die Datenverarbeitungsvorrichtung 53 im Fahrzeug 1 angeordnet sind. Vielmehr ist es auch denkbar, dass zumindest ein Teil des Systems 50 außerhalb des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Insbesondere kann das System 50 verteilt zwischen dem Fahrzeug 1 und einer Landseite konfiguriert sein. Beispielsweise kann es sich bei der Datenbank 52 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 53 um eine zentrale oder zumindest externe Datenverarbeitungsvorrichtung handelt, mit der das Fahrzeug 1 über eine drahtlose Kommunikationsverbindung verbindbar ist.
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Ebenso ist es denkbar, dass die sicherheitsrelevante Information nicht an einen Fahrzeugführer im Führerstand des Fahrzeugs 1, sondern an einen auch als Remote Train Operator (RTO) bezeichneten externen Fahrzeugführer ausgegeben wird, der das Fahrzeug 1 von einer zentralen Steuerungsanlage aus steuert.
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3 zeigt ein Beispiel einer sicherheitsrelevanten Information, nämlich der bildlichen Darstellung des Fahrzeugumfelds 10 im Überwachungsbereich 12 aus 2. Entsprechend umfasst die bildliche Darstellung einen Abschnitt der Fahrtroute 2 und einen Abschnitt der Straße 11h, und zwar im Bereich des Bahnübergangs 11i.
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Da die bildliche Darstellung 6 vorzugsweise auf Sensordaten der Sensorvorrichtung (siehe 2) basiert, die den Überwachungsbereich 12 gezielt erfasst, enthält die bildliche Darstellung 6 Details, die für den Fahrzeugführer in 2 nicht erkennbar sind. So lassen sich in der bildlichen Darstellung 6 nun ein Auto 11k und eine Person 11g erkennen, die vor dem Gleisstrang am Bahnübergang 11i auf die Vorüberfahrt des Schienenfahrzeugs warten. Ebenfalls erkennen lassen sich Signalanlagen 11e in Form von Schranken, welche die Fahrtroute 2 im Bereich des Bahnübergangs 11i absichern sollen.
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Während die auf der dem Auto 11k zugewandten Seite der Fahrtroute 2 angeordnete Schranke korrekt geschlossen ist und damit eine Weiterfahrt des Autos 11k - und entsprechend eine Beeinträchtigung der Fahrsicherheit - verhindert, ist die auf der der Person 11g zugewandten Seite der Fahrtroute 2 angeordnete Schranke nicht vollständig geschlossen. Die nicht vollständig geschlossene Schranke beeinträchtigt damit die Fahrsicherheit. Potenziell ist damit die Person 11g gefährdet.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung (siehe 2) ist zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, diesen unsicheren Zustand der Schranke bzw. die Gefährdung der Person 11g, insbesondere auf Grundlage der Sensordaten, zu erkennen. Entsprechend kann die Schranke im unsicheren, nämlich nicht (vollständig) geschlossenen Zustand und die gefährdete Person 11g in der bildlichen Darstellung 6 hervorgehoben werden. Im vorliegenden Beispiel sind die Schranke und die Person 11g durch eine Umrandung 7 markiert, sodass der Fahrzeugführer effektiv auf die potenziell gefährliche Situation im Überwachungsbereich 12 hingewiesen wird.
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4 zeigt ein Beispiel für eine Nutzung von in einer Datenbank 52 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 der 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.
