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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Generieren einer Kartendarstellung für Fahrzeuge.
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Stand der Technik
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Bei der Realisierung von zukünftigen assistierten und automatischen Fahrfunktionen spielen Karten und die darin enthaltenen Daten über die Umwelt eine entscheidende Rolle, da sie zentrale Probleme der Online-Perzeption der Fahrzeugsensorik lösen können. Beispiele hierfür sind die begrenzte Sensorreichweite, Verdeckung von relevanten Informationen, begrenzte Rechenleistungen im Fahrzeug und kurze Beobachtungsintervalle. Um in diesen Fällen von den Kartendaten profitieren zu können, ist eine genaue Lokalisierung des Fahrzeugs relativ zu der Karte erforderlich. Hierfür wird wiederum eine spezielle Lokalisierungskarte benötigt, die Daten enthält, die zur Verortung des Fahrzeuges benutzt werden können. Stand der Technik zur Erzeugung von Karten z. B. aus Flottendaten sind Verfahren, die auf Graph-Optimierung basieren. In der Literatur werden diese Verfahren als Graph-SLAM bezeichnet, wobei SLAM für Simultaneous Localization and Mapping steht. Dabei wird die Fahrzeug-Pose (Position und Orientierung) zu einer Reihe von Zeitpunkten in jeder Befahrung explizit modelliert. Jeder modellierte Zeitpunkt entspricht dabei einem Knoten in dem der Optimierung zugrundeliegendem Graphen. Die Knoten aufeinanderfolgender Zeitpunkte derselben Befahrung sind durch sogenannte Odometrie-Kanten verbunden, die die aus der Fahrzeugsensorik abgeleitete relative Verschiebung der entsprechenden Posen repräsentieren. Verschiedene Befahrungen gleicher Straßen werden dann aneinander ausgerichtet, indem die Fahrzeug-Posen so optimiert werden, dass Landmarken, die von der Sensorik der Fahrzeuge bei den verschiedenen Befahrungen beobachtet wurden, zur Deckung gebracht werden. Dazu werden in dem der Optimierung zugrundeliegendem Graph Kanten zwischen Knoten eingefügt, indem gleiche Landmarken beobachtet wurden. Diese als Korrespondenz-Kanten bezeichnete Kanten beinhalten Informationen, wie die den verbundenen Knoten zugeordneten Posen relativ zueinander verschoben werden müssen, um die Landmarken optimal zur Deckung zu bringen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, insbesondere die Berücksichtigung von Landmarken, sind jedoch aufwendig und benötigen eine hohe Rechenleistung.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Generieren einer Kartendarstellung für Fahrzeuge bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Generieren einer Kartendarstellung für Fahrzeuge des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der untergeordneten Ansprüche.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Generieren einer Kartendarstellung für Fahrzeuge bereitgestellt, umfassend:
- Empfangen von Fahrzeugsensordaten, wobei die Fahrzeugsensordaten während einer Mehrzahl von Fahrten eines Fahrzeugs oder einer Mehrzahl von Fahrzeugen aufgenommen sind, wobei die Mehrzahl von Fahrten wenigstens teilweise entlang einer gleichen Fahrtstrecke verlaufen, und wobei die Fahrzugsensordaten eines Fahrzeugs Odometriedaten einer Fahrzeugodometrie und Umfeldsensordaten des Fahrzeugs umfassen;
- Ermitteln von Posen der Fahrzeuge basierend auf den Fahrzeugsensordaten, wobei jede ermittelte Pose eines Fahrzeugs jeweils einer der Mehrzahl von Fahrten zugeordnet ist und eine Position und Orientierung des Fahrzeugs auf der durch das Fahrzeug während der Fahrt befahrenen Fahrtstrecke beschreibt; Generieren von Teilmengen der Mehrzahl von Posen durch Zusammenfassen von Posen von Fahrten, die auf einem gleichen Teilabschnitt der Fahrtstrecke ausgeführt wurden, wobei durch die den Posen einer jeden Teilmenge zugeordneten Fahrzeugsensordaten ein Verlauf des jeweiligen Teilabschnitts der Fahrtstrecke beschrieben ist;
- Generieren von Teilsegmenten der Kartendarstellung basierend auf den Teilmengen der Posen, wobei für jede Teilmenge ein Teilsegment generiert wird, und wobei basierend auf den Posen einer jeden Teilmenge ein Verlauf der Fahrspur innerhalb eines der Teilmenge entsprechenden Teilsegments ermittelt wird; Interpretieren der Teilsegmente als Knoten einer Graphendarstellung der Kartendarstellung und Verbinden von Teilsegmenten über Kanten der Graphendarstellung derart, dass über eine Kante verbundene Teilmengen jeweils auf Posen einer Fahrt basieren.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein verbessertes Verfahren zum Generieren einer Kartendarstellung für Fahrzeuge bereitgestellt werden kann. Hierzu werden für eine Mehrzahl von Fahrten eines Fahrzeugs oder einer Mehrzahl von Fahrzeugen Posen der Fahrzeuge entlang der gefahrenen Fahrtstrecken basierend auf Sensordaten der Fahrzeuge ermittelt. Durch Gruppieren der Posen in zusammenhängende Teilmengen werden Teilsegmente der Kartendarstellung generiert, wobei die Posen einer Teilmenge jeweils einen Verlauf der Fahrtstrecke innerhalb des jeweiligen Teilsegments der Kartendarstellung beschreiben. Die generierten Teilsegmente werden ferner als Knoten einer Graphendarstellung der Kartendarstellung interpretiert und über Kanten miteinander verbunden, wobei über die Verbindung von Teilsegmenten ein zusammenhängender Verlauf der Fahrtstrecke generiert ist. Durch die Graphendarstellung der Kartendarstellung kann erreicht werden, dass eine enge Orientierung an dem aus dem Stand der Technik bekannten Optimierungsverfahren zur Graph-Optimierung zum Zusammenführen von Flottendaten bei der Kartierung von Stra-ßennetzen, wie dem aus dem Stand der Technik bekannten Graph-SLAM-Verfahren ermöglicht ist. Darüber hinaus erlaubt die Graph-Repräsentation der Kartendarstellung eine effiziente Aktualisierung ausgewählter Straßensegmente, indem aufgrund der Graphendarstellung einzelne Segmente der Kartendarstellung individuell aktualisiert werden können, ohne dass hierdurch eine gesamte Aktualisierung der vollständigen Kartendarstellung benötigt ist. Darüber hinaus kann durch die Graphendarstellung die von einem Karten-Server zu einem Fahrzeug zwecks Kartendarstellung im Fahrzeug zu übermittelnde Datenmenge minimiert werden. Darüber hinaus ist das Selektieren von Landmarken in der Kartendarstellung ermöglicht, die gegenüber einer aktuellen Orientierung und Position des Fahrzeugs beobachtbar sind.
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Nach einer Ausführungsform umfasst das Generieren der Teilmengen: Generieren von Hyperkanten basierend auf der Mehrzahl von Posen, wobei jede Hyperkante eine Menge von Posen einer Mehrzahl von Fahrten darstellt, wobei jede Hyperkante von jeder Fahrt maximal eine Pose umfasst, und wobei jede Pose einer Hyperkante zu jeder weiteren Pose der Hyperkante einen Abstand aufweist, der kleiner ist als ein vordefinierter Maximalabstand; und Zusammenfassen einer Mehrzahl von Posen der Mehrzahl von Fahrten zu einer Teilmenge basierend auf den Hyperkanten, wobei für alle Posen einer ersten Hyperkante und einer in einer Fahrtrichtung der Fahrten der Posen der Teilmenge hinter der ersten Hyperkante angeordneten zweiten Hyperkante der Teilmenge gilt:
- für jede Pose der zweiten Hyperkante gilt:
- keine auf der derselben Fahrt in Fahrtrichtung unmittelbar vor der jeweiligen Pose der zweiten Hyperkante angeordnete Pose ist von einer Hyperkante der Teilmenge umfasst; oder
- eine auf der derselben Fahrt in Fahrtrichtung unmittelbar vor der jeweiligen Pose der zweiten Hyperkante angeordnete Pose ist von der ersten Hyperkante umfasst; und
- für jede Pose der ersten Hyperkante gilt:
- keine auf der derselben Fahrt in Fahrtrichtung unmittelbar hinter der jeweiligen Pose der ersten Hyperkante angeordnete Pose ist von einer Hyperkante der Teilmenge umfasst; oder
- eine auf der derselben Fahrt in Fahrtrichtung unmittelbar hinter der jeweiligen Pose der ersten Hyperkante angeordnete Pose ist von der zweiten Hyperkante umfasst.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine präzise Segmentierung der Kartendarstellung in einzelne Teilsegmente und eine darauf basierende Graphendarstellung der Kartendarstellung ermöglicht ist. Insbesondere kann bei der vorgestellten Segmentierung die Berücksichtigung von Landmarken minimiert bzw. vollständig umgangen werden. Hierzu wird die Segmentierung, insbesondere das Generieren der Teilmengen der Mehrzahl von Posen, ausschließlich basierend auf euklidischen Abständen einzelner Posen zueinander ausgeführt. Hierzu werden basierend auf der Mehrzahl ermittelter Posen Hyperkanten der Posen generiert. Eine Hyperkante ist hierbei im Sinne der Anmeldung eine Menge von Posen. Die Posen einer Hyperkante weisen hierbei untereinander einen Abstand auf, der kleiner ist als ein vordefinierter Maximalabstand. Unter Berücksichtigung der generierten Hyperkanten werden die Posen in den generierenden Teilmengen derart zusammengefasst, dass für jede Pose von zwei in Fahrtrichtung der Fahrten hintereinander angeordneten Hyperkanten gilt, dass eine unmittelbar vor oder unmittelbar hinter der jeweiligen Pose angeordnete Pose entweder in keiner weiteren Hyperkante angeordnet ist, oder in der jeweils unmittelbar vor- oder nachfolgenden Hyperkante angeordnet ist. Durch die derart definierten Teilmengen kann erreicht werden, dass lediglich Posen in einer Teilmenge zusammengefasst werden, die dem Verlauf einer gemeinsamen Fahrtstrecke zugehören. Bei einem Straßenverlauf mit Abzweigungen, in dem verschiedene Fahrspuren in teilweise unterschiedlichen Fahrtrichtungen fortgesetzt werden, beispielsweise an einer Kreuzung oder einer Abfahrt an einer Autobahn, können den genannten Bedingungen für die Segmentierung der Posen in Teilmengen die Verläufe der unterschiedlichen Fahrspuren in verschiedenen Teilmengen und insbesondere in verschiedenen Teilsegmenten der Kartendarstellung dargestellt werden. Hierdurch kann eine präzise Segmentierung bzw. Partition der Kartendarstellung in unterschiedliche Teilsegmente basierend lediglich auf den euklidischen Abständen verschiedener Posen einer Mehrzahl von Fahrten eines Fahrzeugs oder einer Mehrzahl von Fahrzeugen erreicht werden.
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Nach einer Ausführungsform umfasst das Generieren von Hyperkanten: Ausführen einer Umkreissuche ausgehend von einer Pose einer Fahrt; Bestimmen von Posen der Mehrzahl von Fahrten, die einen Abstand geringer einem vorbestimmten Maximalabstand zu der Ausgangspose aufweisen; Entfernen von Posen mit einem Abstand geringer als dem vorbestimmten Maximalabstand zur Ausgangspose, die einen Gierwinkel aufweisen, der von einem Gierwinkel der Ausgangspose stärker als ein vorbestimmter Grenzwert abweicht; und
Entfernen von Posen einer Fahrt, für die bereits eine Pose mit geringerem Abstand als dem vorbestimmten Maximalabstand und geringerem Gierwinkel als dem vorbestimmten Grenzwert bestimmt ist.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine präzise Bestimmung von Hyperkanten basierend auf den euklidischen Abständen einzelner Posen zueinander erreicht werden kann. Durch das Entfernen von Posen, die einen Gierwinkel aufweisen, der von einem Gierwinkel der Ausgangspose stärker als ein vorbestimmter Grenzwert abweicht, können Posen aussortiert werden, die von Fahrten herrühren, die entlang der gleichen Fahrbahn, jedoch in unterschiedlicher bzw. entgegengesetzter Richtung, durchgeführt wurden. Die vorgestellte Bestimmung der Abstände der einzelnen Posen zueinander zur Generierung der Hyperkanten stellt ein technisch einfach auszuführendes Verfahren mit einem geringen Rechenaufwand dar.
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Nach einer Ausführungsform umfasst das Generieren von Hyperkanten ferner: falls eine Pose von mehreren Hyperkanten umfasst ist, Zusammenfügen der mehreren Hyperkanten zu einer zusammengefügten Hyperkante; und
Reduzieren der Posen der zusammengefügten Hyperkante, sodass für jede der jeweiligen Fahrten nur eine Pose von der zusammengefügten Hyperkante umfasst ist.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine eindeutige Zuordnung von Posen zu Hyperkanten ermöglicht ist. Durch die eindeutige Zuordnung ist eine präzise Aufteilung der Posen in Teilmengen und damit verbunden eine präzise Partition der Kartendarstellung in einzelne Teilsegmente ermöglicht.
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Nach einer Ausführungsform wird die Umkreissuche für jede Pose einer jeden Fahrt ausgeführt.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine präzise Bestimmung der Hyperkanten und damit verbunden eine präzise Aufteilung der Posen in Teilmengen und damit verbunden eine präzise Partitionierung der Kartendarstellung in Teilsegmente ermöglicht ist.
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Nach einer Ausführungsform erfolgt die Umkreissuche durch Ausführung eines kd-Baums.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine zuverlässige und schnelle Umkreissuche ermöglicht ist.
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Nach einer Ausführungsform ist der Abstand ein euklidischer Abstand.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine präzise und einfach durchzuführende Abstandsbestimmung ermöglicht ist.
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Nach einer Ausführungsform umfasst das Generieren von Teilmengen:
- Aufteilen von Teilmengen, die eine Länge aufweisen, die eine vorbestimmte Maximallänge überschreitet, in eine Mehrzahl von Teilmengen, wobei die Länge einer Teilmenge durch eine euklidische Distanz zwischen einer ersten Pose und einer letzten Pose der Teilmenge entlang einer Fahrtrichtung der Fahrten der Posen der Teilmengen gegeben ist.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass zu große Teilsegmente in der Partitionierung der Kartendarstellung, die beispielsweise bei über lange Streckenabschnitte geradlinig verlaufende Straßenverläufen auftreten können. Die Beschränkung der Länge der einzelnen Teilsegmente der Kartendarstellung verringert die zur Anzeige der Kartendarstellung benötigte Rechenkapazität, indem lediglich das unmittelbar relevante Teilsegment der Kartendarstellung angezeigt werden kann. Darüber hinaus kann die vom Kartenserver zur Darstellung im Fahrzeug zu übertragende Datenmenge durch die geringere Größe der Teilsegmente verringert werden.
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Nach einer Ausführungsform wird das Verbinden von Teilsegmenten über Kanten mittels einer Union-Find-Datenstruktur ausgeführt.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein möglichst einfach durchzuführendes und präzises Verfahren zum Verbinden der Teilsegmente über Kanten innerhalb der Graphendarstellung ermöglicht ist.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Recheneinheit bereitgestellt, die eingerichtet ist, das Verfahren zum Generieren einer Kartendarstellung für Fahrzeuge nach einer der voranstehenden Ausführungsformen auszuführen.
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Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle bereitgestellt, die bei der Ausführung des Programms durch eine Datenverarbeitungseinheit diese veranlassen, das Verfahren zum Generieren einer Kartendarstellung für Fahrzeuge nach einer der voranstehenden Ausführungsformen auszuführen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines eine Fahrspur befahrenden Fahrzeugs;
- 2 eine schematische Darstellung einer Mehrzahl von Posen einer Mehrzahl von Fahrten;
- 3 eine weitere schematische Darstellung einer Mehrzahl von Posen einer Mehrzahl von Fahrten;
- 4 eine schematische Darstellung einer Kartendarstellung;
- 5 ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Generieren einer Kartendarstellung für ein Fahrzeug; und
- 6 eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines eine Fahrspur 305 Fahrzeugs 300.
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1 zeigt ein Fahrzeug 300, das eine Fahrt F entlang einer Fahrspur 305 in einer Fahrtrichtung D ausführt. Zu verschiedenen Zeitpunkten t1, t2, t3 werden durch das Fahrzeug Umfeldsensordaten eines Umfeldsensors 301 eines Umfelds des Fahrzeugs aufgenommen. Der Umfeldsensor 301 kann beispielsweise als ein LiDAR-Sensor, ein Radarsensor, ein Kamerasensor oder ein beliebig anderer aus dem Stand der Technik bekannter Umfeldsensor ausgebildet sein. Mittels der Umfeldsensordaten ist eine Informationsgewinnung bezüglich des Umfelds des Fahrzeugs 300 ermöglicht. Zusätzlich zu den Umfeldsensordaten werden durch eine Fahrzeugodometrie 303 Odometriedaten des Fahrzeugs 300 aufgenommen. Diese können beispielsweise einen Gierwinkel, eine Radumdrehung oder sonstige zur Bestimmung eines Fahrzustands des Fahrzeugs 300 aussagekräftige Informationen umfassen. Die Odometriedaten und die Umfeldsensordaten können über eine Datenübertragung an eine Recheneinheit 302 übertragen werden. Die Recheneinheit 302 kann beispielsweise als ein Kartenserver ausgebildet sein und eingerichtet sein, das erfindungsgemäße Verfahren zum Generieren einer Kartendarstellung auszuführen. Hierzu ist die Recheneinheit 302 zunächst ausgebildet, basierend auf den Umfeldsensordaten und den Odometriedaten für die verschiedenen Zeitpunkte t1, t2, t3 Posen des Fahrzeugs zu errechnen. Die Posen des Fahrzeugs 300 beschreiben hierbei eine Position und Orientierung des Fahrzeugs 300 relativ zum Umfeld des Fahrzeugs und/oder zur durch das Fahrzeug befahrenen Fahrspur 305. Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Odometriedaten und Umfeldsensordaten für eine beliebige Anzahl von Fahrten F eines Fahrzeugs 300 oder einer Mehrzahl von Fahrzeugen 300, die jeweils die Fahrspur 305 oder verschiedene Fahrspuren 305 befahren, durch das Fahrzeug bzw. die verschiedenen Fahrzeuge aufgenommen und zur Auswertung bereitgestellt. Für eine detaillierte Beschreibung einzelner Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Beschreibung zu den 2 und 3 verwiesen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Mehrzahl von Posen 201, 208 einer Mehrzahl von Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6.
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2 zeigt eine Mehrzahl von Posen 201, die auf einer Mehrzahl von Umfeldsensordaten und Odometriedaten wenigstens eines Fahrzeugs 300 für verschiedene Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6, die wenigstens für einen Teilabschnitt entlang derselben Fahrspur 305 verlaufen. Die Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 können hierbei durch ein einzelnes Fahrzeug 300 oder durch eine Mehrzahl von Fahrzeugen 300 ausgeführt worden sein. Analog zur Beschreibung zu 1 werden durch das Fahrzeug 300 bzw. durch die Fahrzeuge 300 für verschiedene Zeitpunkte Odometriedaten und Umfeldsensordaten aufgenommen. Basierend auf den für die verschiedenen Zeitpunkte aufgenommenen Odometrie- und Umfeldsensordaten ist dann die Recheneinheit 302 in der Lage, entsprechende Posen 201 des Fahrzeugs 300 bzw. der Fahrzeuge 300 relativ zum Umfeld des Fahrzeugs 300 bzw. relativ zur befahrenen Fahrspur 305 zu berechnen. Die gezeigte Darstellung ist rein schematisch und die parallele Anordnung bzw. Darstellung der Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 soll nicht einen absolut parallelen Verlauf der tatsächlichen Fahrten der Fahrzeuge 300 zueinander darstellen. Parallel dargestellte Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 stellen jedoch wenigstens einen teilweise parallelen Verlauf der tatsächlichen Fahrten der Fahrzeuge 300 dar und werden in 2 bzw. in 3 derart gedeutet, dass die jeweiligen Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 auf derselben Fahrspur 305 ausgeführt wurden. Die einzelnen Posen 201 stellen hierbei Positionen bzw. Orientierungen der Fahrzeuge 300 zu verschiedenen Zeitpunkten auf der jeweils befahrenen Fahrbahn bzw. Fahrspur 305 dar. Die Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 können in der Darstellung in 2 jeweils in Fahrtrichtung D bzw. in einer zur Fahrtrichtung D entgegengesetzten Fahrtrichtung ausgeführt worden sein.
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Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Generieren einer Kartendarstellung 200 für Fahrzeuge 300 werden basierend auf den berechneten Posen 201 zunächst Hyperkanten 203 der Posen 201 berechnet. Die Hyperkanten 203 stellen hierbei Mengen der Posen 201 dar, wobei in jede Hyperkante 203 jeweils pro Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 maximal eine Pose 201 enthalten ist.
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Zum Ermitteln der Hyperkanten 203 werden ausgehend von einer Ausgangspose 202 die Posen 201 ermittelt, die einen Abstand A zur Ausgangspose 202 aufweisen, der geringer ist als ein vorbestimmter Grenzwert. Eine derartige Umkreissuche ist in 2 beispielhaft an der Pose 202 der Fahrt F1 dargestellt. Derartige Umkreissuchen können abweichend zu den hier gezeigten Beispielen jedoch für alle Posen 201 der Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 als Ausgangsposen ausgeführt werden.
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Ausgehend von den bestimmten Abständen A der verschiedenen Posen 201 zur jeweiligen Ausgangspose 202 der ausgeführten Umkreissuche werden die Posen 201 aussortiert, die einen geringsten Abstand A zur Pose 202 aufweisen, der jeweils zusätzlich geringer als der vorbestimmte Grenzwert bzw. Maximalabstand zur Ausgangspose 202 ist. Zur Ermittlung der Hyperkanten 203 werden alle Posen 201 mit geringerem Abstand A zur Ausgangspose 202 als der vordefinierte Maximalabstand aussortiert, für die bereits eine Pose 201 derselben Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 mit geringerem Abstand A zur Ausgangspose 202 ermittelt wurde. Wie in 2 dargestellt, weisen alle Hyperkanten 203 jeweils nur eine Pose 201 pro Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 auf. Zusätzlich werden unter den ermittelten Posen 201 mit geringerem Abstand A als der vordefinierte Maximalabstand diejenigen Posen 201 aussortiert, die einen Gierwinkel aufweisen, der von einem Gierwinkel der Ausgangspose 202 stärker abweicht als ein vordefinierter Grenzwert. Hierdurch können diejenigen Posen 201 aussortiert werden, die auf Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 basieren, die auf derselben Fahrspur 305, jedoch in entgegengesetzter Richtung ausgeführt wurden.
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Die derart ausgeführten Umkreissuchen, die wie oben erwähnt für jede Pose 201 der Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 ausgeführt werden können, können gemäß einer Ausführungsform durch Ausführen eines kd-Baums in Form in einer Next-Nearest-Neighbour-Search bewirkt werden.
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Der Abstand A der einzelnen Posen 201 zur jeweils gewählten Ausgangspose 202 kann hierbei als ein euklidischer Abstand bestimmt werden.
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Die gemäß den oben beschriebenen Umkreissuchen ausgehend von den jeweils gewählten Ausgangsposen 202 bestimmten Hyperkanten 203 weisen somit jeweils für jede Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 maximal eine Pose 201 auf, wobei die Posen 201 einer Hyperkante 203 jeweils maximal den vorbestimmten Maximalabstand zueinander aufweisen. In dem Beispiel in 2 ist jeweils nur für in Fahrtrichtung D jede zweite Pose 201 einer Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 eine entsprechende Hyperkante 203 berechnet, was in 2 durch die dunkel ausgeführten Kreise dargestellt ist. Die als nicht ausgefüllte Kreise dargestellten Posen 201, die jeweils zwischen zwei berechneten Hyperkanten 203 angeordnet sind, werden in dem gezeigten Beispiel zur Berechnung der Hyperkanten 203 nicht berücksichtigt. Alternativ hierzu kann für jede Pose 201 eine entsprechende Hyperkante 203 berechnet werden. Alternativ hierzu kann auch für größere Abstände, in denen pro Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 für mehrere aufeinanderfolgende Posen 201 keine Hyperkanten 203 berechnet werden, das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden. Insbesondere für Strecken mit lang geradeaus verlaufenden Streckenführungen kann das erfindungsgemäße Verfahren beschleunigt und vereinfacht werden, indem die entsprechenden Hyperkanten 203 in einer geringeren Dichte und somit mit einer höheren Anzahl von zwischen den einzeln berechneten Hyperkanten 203 unberücksichtigten Posen 201 berechnet werden.
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Für den Fall, dass die Ausführung einer Umkreissuche für Ausgangsposen 202 ergibt, dass eine Pose 201 in zwei Hyperkanten 204, 205 enthalten ist, wie dies in 2 durch die Pose 201 der Fahrt F6 dargestellt ist, die in den Hyperkanten 204, 205 enthalten ist, werden die Posen 201 der jeweiligen Hyperkanten 204, 205 zusammengelegt und eine zusammengefügte Hyperkante 209 generiert, in der jeweils pro Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 nur eine Pose 201 enthalten ist, wobei für die jeweiligen Posen 201 weiterhin gilt, dass jede Pose 201 der zusammengefügten Hyperkante 209 einen Abstand A zu den jeweils anderen Posen 201 aufweist, der geringer als der vorbestimmte Maximalabstand ist. Eine entsprechend zusammengefügte Hyperkante 203 ist in 3 beispielhaft dargestellt.
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In dem gezeigten Beispiel in 2 verlaufen die Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 der Posen 201 parallel. Ab der gekennzeichneten Pose 208 weisen jedoch die Fahrten F1 bis F3 einen Winkel zu den Fahrten F4 bis F6 auf. Hierdurch soll eine Abzweigung der durch die Fahrzeuge 300 befahrenen Fahrspuren dargestellt sein, die beispielsweise bei einer Kreuzung oder einer Abfahrt auf einer Autobahn auftreten können. Aufgrund der Abzweigung der Fahrten F1 bis F3 relativ zu den Fahrten F4 bis F6 ergibt nun eine Berechnung der Hyperkanten für die auf die Posen 208 in Fahrtrichtung D folgenden Posen 201, dass die Posen 201 der Fahrten F1, F2, F3 in einer Hyperkante 206 zusammengefasst werden, während die Posen 201 der Fahrten F4, F5, F6 in einer weiteren Hyperkante 207 zusammengefasst werden, da aufgrund der Abzweigung der parallel verlaufenden Fahrten F1, F2, F3 zu den jeweils parallel verlaufenden Fahrten F4, F5, F6 die Posen 201 der Fahrten F4 bis F6 einen größeren Abstand A zu den Posen 201 der Fahrten F1, F2, F3 als der vorbestimmte Maximalabstand aufweisen. Die Posen 201 der Hyperkanten 206 bzw. die Posen 201 der Hyperkante 207 erfüllen weiterhin die Abstandsregelung und weisen untereinander einen geringeren Abstand A als den vorbestimmten Maximalabstand auf.
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3 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Mehrzahl von Posen 201, 208 einer Mehrzahl von Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6.
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3 basiert auf der Darstellung in 2 und umfasst alle dort beschriebenen Merkmale.
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In 3 sind abweichend zu der 2 die Posen 208 ferner in einer weiteren Hyperkante 210 zusammengefasst.
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Erfindungsgemäß werden zum Generieren der Kartendarstellung 200 die Posen 201 der Mehrzahl von Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 unter Berücksichtigung der zuvor berechneten Hyperkanten 203 in Teilmengen 211, 212, 213 aufgeteilt. Die Posen 201 einer gemeinsamen Teilmenge 211, 212, 213 beschreiben hierbei Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6, die auf der gleichen Fahrspur 305 ausgeführt wurden.
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Die einzelnen Teilmengen 211, 212, 213 werden hierbei derart ermittelt, dass die Posen 201 einer entsprechenden Teilmenge die folgenden Bedingungen erfüllen.
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Die genannten Bedingungen werden im Folgenden anhand der Posen 201 der Hyperkante 209 und der Posen 208 der Hyperkante 210 der Teilmenge 211 beschrieben.
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In einer Teilmenge 211 mit wenigstens einer ersten Hyperkante 209 und einer in Fahrtrichtung D hinter der ersten Hyperkante 209 angeordneten zweiten Hyperkante 210 gelten für jede Pose 201 der ersten Hyperkante 209:
- - eine in Fahrtrichtung D hinter der jeweiligen Pose 201 angeordnete Pose der gleichen Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 ist entweder keiner Hyperkante zugeordnet oder ist Teil der zweiten Hyperkante 210. Ferner muss für jede Pose 208 der zweiten Hyperkante 210 gelten:
- - eine in Fahrtrichtung D unmittelbar vor der Pose 208 der zweiten Hyperkante 210 angeordnete Pose 201 ist entweder keiner Hyperkante zugeordnet oder ist Teil der ersten Hyperkante 209.
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Wie in 3 ersichtlich, gelten für alle Hyperkanten 203, 209, 210 der Teilmenge 211 die oben genannten Bedingungen. Für die erste Hyperkante 209 gilt, dass für jede Pose 201 der Hyperkante 209 die links von den Posen 201 der Hyperkante 209 angeordneten Posen keiner Hyperkante zugeordnet sind, während für jede Pose 201 der Hyperkante 209 die unmittelbar rechts folgenden Posen 208 vollständig von der Hyperkante 210 umfasst sind. Für die zweite Hyperkante 210 gilt hingegen, dass für alle Posen 208 der Hyperkante 210 die unmittelbar links angeordneten Posen 201 vollständig von der ersten Hyperkante 209 umfasst sind.
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Für die rechts von der zweiten Hyperkante 210 angeordneten Posen 201 sind die oben genannten Bedingungen hingegen nicht erfüllt. Hier gilt stattdessen, dass für die Posen 208 der Fahrten F1, F2, F3 der zweiten Hyperkante 210 der Teilmenge 211 die unmittelbar in Fahrtrichtung D, somit rechts der Posen 208, angeordneten Posen 201 von der Hyperkante 206 umfasst sind. Für die Posen 208 der Fahrten F4, F5, F6 der zweiten Hyperkante 210 gilt hingegen, dass die unmittelbar in Fahrtrichtung D hinter den Posen 208 der Fahrten F4, F5, F6 angeordneten Posen 201 in der Hyperkante 207 angeordnet sind. Für die Posen 208 der zweiten Hyperkante 210 sind somit die unmittelbar in Fahrtrichtung D folgenden Posen 201 zwar in Hyperkanten angeordnet, dies jedoch in zwei verschiedenen Hyperkanten 206, 207.
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Den oben beschriebenen Bedingungen für das Zusammenfassen in ein der Pose 201 in einer Teilmenge 211 folgend werden die Posen 201 der Fahrten F1, F2, F3, die in Fahrtrichtung D den Posen 208 der zweiten Hyperkante 210 folgend angeordnet sind, nicht wie die in Fahrtrichtung D voran angeordneten Posen 201 in der Teilmenge 211 zusammengefasst. Gleiches gilt für die auf die Posen 208 in Fahrtrichtung D folgenden Posen 201 der Fahrten F4, F5, F6, die ebenfalls aufgrund des Verstoßes der oben beschriebenen Bedingungen nicht in der Teilmenge 211 zusammengefasst werden. Stattdessen werden die genannten Posen ausgehend von den Hyperkanten 206, 207 in eigenständigen Teilmengen 212, 213 zusammengefasst.
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Die derart generierten Teilmengen 211, 212, 213 können ferner in einer Länge L der jeweiligen Teilmengen beschränkt werden. Die Länge L einer Teilmenge 211 ist hierbei über einen euklidischen Abstand zwischen einer ersten Pose 201 der Teilmenge 211 und einer letzten Pose 208 derselben Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 der Teilmenge 211 gegeben. Bei Überschreitung der Länge L einer Teilmenge 211 einer zuvor bestimmten Maximallänge für Teilmengen können die entsprechenden Teilmengen in eine Mehrzahl von Teilmengen aufgeteilt werden.
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Durch das oben beschriebene Verfahren können somit den Straßenverläufen folgend die jeweiligen Posen in entsprechenden Teilmengen 211, 212, 213 zusammengefasst werden. Die jeweiligen Teilmengen 211, 212, 213 beschreiben hierbei die jeweiligen Teilabschnitte der befahrenen Fahrspuren und sind den entsprechenden Straßenverläufen entsprechend angepasst. Bei erfolgten Abzweigungen, wie dies in 3 dargestellt ist, werden die Posen in unterschiedlichen Teilmengen 211, 212, 213 zusammengefasst. Hierdurch kann eine klar gegliederte Partitionierung der Kartendarstellung 200 lediglich basierend auf den euklidischen Abständen der Posen 201 der verschiedenen Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 erreicht werden, die den einzelnen Straßenverläufen entspricht. Jede in 3 dargestellte Teilmenge 211, 212, 213 kann erfindungsgemäß als ein Teilsegment 214 der Kartendarstellung 200 interpretiert werden. Erfindungsgemäß können die derart ermittelten Teilsegmente 214 der Kartendarstellung 200 als Knoten einer Graphendarstellung der Kartendarstellung 200 interpretiert und über Kanten der Graphendarstellung derart verbunden werden, dass miteinander verbundene Teilsegmente 214 einen zusammenhängenden Straßenverlauf bilden und somit Posen umfassen, die einer einzelnen Fahrt entspringen. Eine derartige Kartendarstellung 200 ist in 4 dargestellt. Die Verbindung der einzelnen Teilsegmente 214 über die Kanten der Graphendarstellung ermöglicht das Aufrufen einzelner Teilsegmente 214 zum Anzeigen der Kartendarstellung 200, wobei zwei miteinander über eine Kante verbundene Teilsegmente 214 bei Befahren der entsprechenden Fahrspuren der Teilsegmente 214 durch ein jeweiliges Fahrzeug 300 zeitlich nacheinander aufgerufen und zur Darstellung der Kartendarstellung 200 angezeigt werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Kartendarstellung 200. Die Kartendarstellung 200 zeigt ein Straßennetz mit einer Mehrzahl von Fahrspuren. Die einzelnen Fahrspuren 305 sind jeweils in eine Mehrzahl von Teilsegmenten 214 der Kartendarstellung 200 aufgeteilt. Die Teilsegmente 214 basieren hierbei auf Teilmengen 211, 212, 213 und den entsprechenden Posen 201, 208 und beschreiben Teilabschnitte der Fahrspuren 305 der Kartendarstellung 200.
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Erfindungsgemäß können die Teilsegmente 214 jeweils als Knoten einer Graphendarstellung der Kartendarstellung 200 interpretiert werden. Die einzelnen Teilsegmente könnten in diesem Zusammengang über entsprechende Kanten der Graphendarstellung verbunden sein. Über die Verbindung mittels Kanten können beim Darstellen der Kartendarstellung 200, beispielsweise in einem Fahrzeug 300, die Teilsegmente 214 nacheinander aufgerufen werden und für jedes aufgerufene Teilsegment 214 kann basierend auf der durch eine Kante mit dem Teilsegment das jeweils anschließende Teilsegment 214 ermittelt und entsprechend aufgerufen werden.
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5 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens 100 zum Generieren einer Kartendarstellung 200 für ein Fahrzeug 300.
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Erfindungsgemäß werden zum Generieren einer Kartendarstellung 200 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren 100 in einem Verfahrensschritt 101 Fahrzeugsensordaten eines Fahrzeugs 300 oder einer Mehrzahl von Fahrzeugen 300, die jeweils eine Mehrzahl von Fahrten F entlang einer Fahrspur 305 ausführen, empfangen. Die Fahrzeugsensordaten können hierbei Umfeldsensordaten von Umfeldsensoren und Odometriedaten einer Fahrzeugodometrie 303 der jeweiligen Fahrzeuge 300 umfassen.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 103 werden basierend auf den empfangenen Fahrzeugsensordaten Posen 201 ermittelt. Die Posen 201 beschreiben hierbei Positionen und Orientierungen der jeweiligen Fahrzeuge 300 zu Zeitpunkten t1 bis t3 der Aufnahme der Fahrzeugsensordaten relativ zu den Umfeldern der Fahrzeuge 300 bzw. den durch die Fahrzeuge 300 befahrenen Fahrspuren 305.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 105 werden die jeweils ermittelten Posen 201 in Teilmengen 211 zusammengefasst, wobei die Posen 201 einer gemeinsamen Teilmenge jeweils einen Verlauf eines gemeinsamen Teilabschnitts der Fahrtstrecke beschreiben.
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Hierzu werden in einem Verfahrensschritt 111 Posen 201 in Hyperkanten 203 zusammengefasst, wobei die Posen 201 einer gemeinsamen Hyperkante 203 jeweils einen Abstand A zueinander aufweisen, der geringer ist als ein vorbestimmter Maximalabstand.
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Hierzu wird in einem weiteren Verfahrensschritt 115 für jede Pose 201 einer jeden Fahrt F eine Umkreissuche ausgehend von der jeweils ausgewählten Pose 201 als Ausgangspose durchgeführt.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 117 werden im Zuge der Umkreissuche Posen 201 ermittelt, die jeweils zur Ausgangspose einen Abstand A aufweisen, der geringer als ein vorbestimmter Maximalabstand ist.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 119 werden von den ermittelten Posen 201 mit geringerem Abstand A zur Ausgangspose als der vorbestimmte Maximalabstand die Posen 201 entfernt, die einen Gierwinkel aufweisen, der von einem Gierwinkel der Ausgangspose stärker als ein vorbestimmter Grenzwert abweicht.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 121 werden von den ermittelten Posen 201 mit geringerem Abstand A und geringerer Abweichung des Gierwinkels zur Ausgangspose diejenigen Posen 201 entfernt, für die bereits eine Pose 201 derselben Fahrt F ermittelt wurde, die einen geringeren oder gleichen Abstand A und/oder eine geringere oder gleiche Abweichung des Gierwinkels aufweist.
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Daraufhin wird überprüft, ob einzelne Posen 201 in mehreren Hyperkanten 203 zusammengefasst sind.
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Falls eine Pose 201 in mehreren Hyperkanten 204, 205 zusammengefasst ist, werden in einem weiteren Verfahrensschritt 123 die mehreren Hyperkanten 204, 205 zu einer zusammengefügten Hyperkante 209 zusammengefasst.
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In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 125 werden die Posen 201 der zusammengefügten Hyperkante 209 derart reduziert, dass die zusammengefügte Hyperkante 209 für jede Fahrt F1, F2, F3, F4, F5, F6 maximal eine Pose 201 umfasst.
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Darauffolgend werden in einem Verfahrensschritt 113 die derart ermittelten Posen 201 in einer Teilmenge 211, 212, 213 derart zusammengefasst, dass für Teilmengen 211, 212, 213 mit wenigstens einer ersten Hyperkante 209 und einer zweiten Hyperkante 210, die jeweils in einer Fahrtrichtung D der Fahrten F hintereinander angeordnet sind, die folgenden Bedingungen gelten:
- Für jede Pose 208 der zweiten Hyperkante 210 gilt, dass keine auf der derselben Fahrt in Fahrtrichtung D unmittelbar vor der jeweiligen Pose 201 der zweiten Hyperkante 203 angeordnete Pose 201 von einer Hyperkante 203 der Teilmenge 211 umfasst ist, oder dass eine auf der derselben Fahrt F in Fahrtrichtung D unmittelbar vor der jeweiligen Pose 201 der zweiten Hyperkante 203 angeordnete Pose 201 von der ersten Hyperkante 203 umfasst ist. Für jede Pose 201 der ersten Hyperkante 209 gilt, dass jede in Fahrtrichtung D unmittelbar folgende Pose 208 entweder einer Hyperkante oder der zweiten Hyperkante 210 zugeordnet. Für jede Pose 208 der zweiten Hyperkante 210 gilt ferner, dass jede in Fahrtrichtung D unmittelbar vorgeordnete Pose entweder keiner Hyperkante oder der ersten Hyperkante 209 zugeordnet ist.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 127 werden ferner die Teilmengen 211, die eine Länge L aufweisen, die eine vorbestimmte Maximallänge für eine Teilmenge überschreitet, in eine Mehrzahl von Teilmengen 211 aufgeteilt, wobei die Länge L einer Teilmenge 211 durch eine euklidische Distanz zwischen einer ersten Pose 201 und einer letzten Pose 208 der Teilmenge 211 entlang einer Fahrtrichtung D der Fahrten F1, F2, F3, F4, F5, F6 der Teilmenge 211 gegeben ist.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 107 werden basierend auf den derart generierten Teilmengen 211, 212, 213 für jede Teilmenge 211, 212, 213 entsprechende Teilsegmente 214 der Kartendarstellung 200 generiert.
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In einem folgenden Verfahrensschritt 109 werden die derart generierten Teilsegmente 214 der Kartendarstellung 200 als Knoten einer Graphendarstellung der Kartendarstellung 200 interpretiert und mit entsprechenden Kanten der Graphendarstellung verbunden.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts 400, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Recheneinheit dieses veranlassen, das Verfahren 100 zum Generieren einer Kartendarstellung 200 für ein Fahrzeug 300 auszuführen.
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Das Computerprogrammprodukt 400 ist in der gezeigten Ausführungsform auf einem Speichermedium 401 gespeichert. Das Speichermedium 401 kann hierbei ein beliebiges aus dem Stand der Technik bekanntes Speichermedium sein.
