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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Objekten auf einer Fahrbahnoberfläche nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen eines statischen Objekts auf einer Fahrbahnoberfläche mit einer derartigen Vorrichtung.
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Zur Erkennung von Objekten für das hochautomatisierte Fahren von Fahrzeugen sind grundlegend Umfeldsensoren verschiedener Bauarten und Typen innerhalb des Fahrzeugs bekannt. Außerdem kann auf dynamisch angepasstes Kartenmaterial zurückgegriffen werden. Hierfür beschreibt die
DE 10 2017 201 665 A1 ein Verfahren, um dynamisch bewegte Objekte, insbesondere Verkehrsteilnehmer, auf einer Fahrbahn durch in die Fahrbahn integrierte Sensoren zu erkennen, zu lokalisieren und in eine digitale Karte einzubinden.
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In der Praxis ist es häufig so, dass vor allem bei einer automatisierten Fahrt mit sehr hoher Geschwindigkeit, beispielsweise auf einer Autobahn, eine sehr komplexe und hochgenaue Sensorik erforderlich ist, um kleine statische Objekte, wie beispielsweise verlorene Ladung, Reifenteile oder dergleichen bereits sehr weit vor dem Fahrzeug zu erkennen. Die bestehende Umfeldsensorik eines Fahrzeugs mit derartigen Fähigkeiten auszurüsten, ist dabei komplex und außerordentlich teuer und für einen Großteil der anderen Anwendungsfälle auch gar nicht nötig, um einen sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Erkennen von Objekten auf einer Fahrbahnoberfläche anzugeben sowie ein diese Vorrichtung nutzendes Verfahren zum Erfassen von statischen Objekten auf einer Fahrbahnoberfläche, insbesondere mit dem Ziel, die Komplexität der Umfeldsensorik von Fahrzeugen nicht weiter erhöhen zu müssen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Erkennen von Objekten auf einer Fahrbahnoberfläche gemäß dem Anspruch 1, und hier insbesondere mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Im Anspruch 2 ist eine besonders günstige Ausgestaltung dieser Vorrichtung angegeben. Ein entsprechendes Verfahren zum Erfassen eines statischen Objekts, welches die Aufgabe ebenfalls löst, ist im Anspruch 3 angegeben. Auch hier ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung aus dem hiervon abhängigen Anspruch 4.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erkennen von Objekten auf einer Fahrbahnoberfläche sieht Sensoren vor, welche in die Fahrbahn integriert sind, ähnlich wie die Sensoren im eingangs genannten Stand der Technik. Die erfindungsgemäßen Sensoren sind nun so auf oder in der Fahrbahn angeordnet, dass deren Erfassungsbereiche sich teilweise überlappen und die Fahrbahnoberfläche damit vom Erfassungsbereich aller Sensoren gemeinsam vollständig abgedeckt ist. Über die Sensorik lässt sich also die gesamte Fahrbahnoberfläche überwachen und dort vorhandene Objekte lassen sich sicher und zuverlässig erfassen. Dies spielt insbesondere bei Fahrbahnen eine Rolle, die in Streckenabschnitten angeordnet sind, in denen entsprechend hohe Geschwindigkeiten zulässig sind. Es reicht also in der Praxis aus, derartige Fahrbahnen mit der Sensorik auszustatten, beispielsweise Autobahnen.
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Gemäß einer außerordentlich günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es dabei vorgesehen sein, dass die Sensoren rotierend ausgeführt sind. Die Sensoren können gemäß dieser besonders günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung rotierend ausgebildet sein, also sich mechanisch bewegen oder sie können ihren Erfassungsbereich entsprechend rotieren, um so in einzelnen einander berührenden kreisförmigen Abschnitten die Fahrbahnoberfläche so zu überwachen, dass alle Sensoren gemeinsam die gesamte Fahrbahnoberfläche mit ihren Erfassungsbereichen vollständig abdecken.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient nun zum Erfassen eines statischen Objekts auf einer Fahrbahnoberfläche mit einer derartigen Vorrichtung. Der Schwerpunkt liegt hier auf den statischen Objekten, da diese typischerweise aus verlorener Ladung, Teilen von zerstörten Fahrzeugreifen oder dergleichen bestehen können, welche entsprechend klein sind und aufgrund ihrer fehlenden Bewegung von der Umfeldsensorik des Fahrzeugs nur schwer erkannt werden. Dynamische Objekte wie beispielsweise andere Verkehrsteilnehmer kann die Sensorik herkömmlicher Fahrzeuge dahingegen sehr gut erfassen, sodass auf diese, anders als im eingangs genannten Stand der Technik, kein Augenmerk gerichtet werden muss.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen eines statischen Objekts nutzt nun eine Vorrichtung im oben beschriebenen Sinn. Zu einem ersten Zeitpunkt wird dabei das Umfeld der jeweiligen Sensoren abgetastet, wobei für den Fall, dass ein Objekt erkannt wird, dessen Position zu dem ersten Zeitpunkt gespeichert wird. Im Nachgang erfolgt dann, nachdem eine gewisse Zeitspanne vergangen ist, zu einem zweiten Zeitpunkt die erneute Erfassung, um so die Position des erkannten Objekts auch zu diesem zweiten Zeitpunkt zu erfassen. Die Positionen lassen sich dann vergleichen, sodass bei einer unveränderten Position des erkannten Objekts von einem statischen Objekt ausgegangen werden kann.
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Die Abtastung zu zwei beliebigen um eine Zeitspanne voneinander beabstandeten Zeitpunkten, kann dabei im Prinzip mit beliebiger Sensorik erfolgen. Eine rotierende Sensorik in der oben beschriebenen Art würde hier den Vorteil bieten, dass beim ersten Überstreichen des Objekts dieses zum ersten Zeitpunkt erkannt und hinsichtlich seiner Position gespeichert wird, und nach einem vollständigen Umlauf beim erneuten Überstreichen der Position des Objekts seine Position zum zweiten Zeitpunkt erfasst wird. Die Zeitspanne zwischen den beiden Zeitpunkten würde sich hier also durch die Rotationsgeschwindigkeit der Sensorik beziehungsweise ihres Erfassungsbereichs selbsttätig ergeben, was den Aufbau besonders einfach und effizient macht.
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Wird nun ein solches statisches Objekt erkannt, dann kann gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Warnmeldung an im Bereich des erkannten Objekts auf der Fahrbahnoberfläche befindliche dynamische Objekte, wie insbesondere Verkehrsteilnehmer, ausgegeben werden. Hierbei sind verschiedene Arten der Warnmeldung denkbar. Beispielsweise kann die Sensorik eigenständig über eine Funkschnittstelle, beispielsweise Bluetooth oder WLAN verfügen und kann eine entsprechende Warnmeldung absetzen, welche von allen in der Umgebung befindlichen Fahrzeugen auf der Fahrbahnoberfläche entsprechend erkannt wird. Insbesondere kann diese Warnmeldung die Größe und Position des erkannten statischen Objekts beinhalten. Um sicherzustellen, dass die Warnmeldung auch tatsächlich von der Infrastruktur der Fahrbahn ausgesendet worden ist, kann die Nachricht mit einer entsprechenden Identifikation und/oder Authentifizierung in an sich bekannter Art und Weise versehen werden, um sicherzustellen, dass die Warnmeldung aus einer seriösen Quelle stammt und entsprechend ernstzunehmen ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
- 1 eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Fahrbahn; und
- 2 ein möglicher Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In der Darstellung der 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Fahrbahn exemplarisch dargestellt. Es kann sich beispielsweise um die Richtungsfahrspur einer Autobahn handeln, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als zweispurige Richtungsfahrbahn ausgeführt ist, wobei zur Trennung der beiden Fahrspuren eine durchbrochene Mittellinie symbolisch angedeutet ist. Im Bereich dieser Mittellinie befinden sich nun zwei jeweils mit 2 bezeichnete Sensoren, welche zur Erfassung von Objekten auf der Fahrbahn 1 ausgebildet sind. Dabei können verschiedene Typen von Sensoren zum Einsatz kommen, beispielsweise Lidar, Ultraschall, aber auch optische Sensoren wie Kameras oder Ähnliches.
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In dem in 1 dargestellten Szenario soll sich dabei auf der unten dargestellten Fahrspur ein mit 3 bezeichnetes statisches Objekt befinden. Es kann sich dabei beispielsweise um verlorene Ladung, ein Reifenteil oder dergleichen handeln. Die beiden Sensoren 2 sind nun so ausgebildet, dass sie die gesamte Oberfläche der Fahrbahn 1 in dem hier dargestellten Bereich vollständig erfassen können. Rein beispielhaft sind einzelne Erfassungsbereiche jeweils in Dreiecksform dargestellt, welche zeitlich hintereinander genutzt werden, indem die beiden Sensoren 2 beziehungsweise ihre Erfassungsbereiche entsprechend der eingezeichneten Pfeile rotieren. Bei einem ersten Umlauf des Erfassungsbereichs des links dargestellten Sensors 2 wird nun das Objekt 3 erfasst und seine Position wird entsprechend gespeichert. Beim nachfolgenden Umlauf wird das Objekt 3 wieder erfasst und seine Position wird erneut gespeichert. Stimmen die beiden Positionen überein, dann handelt es sich um ein statisches Objekt, sodass über die Sensorik 2 beziehungsweise eine mit ihr verbundene Steuerung eine Warnmeldung vor dem statischen Objekt 3 zusammen mit der Position des statischen Objekts 3 ausgegeben wird.
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Diese Warnung kann insbesondere über Funk, beispielsweise über Bluetooth oder WLAN erfolgen und dient dazu, insbesondere schnell fahrende Fahrzeuge, welche sich im Bereich der Fahrbahn 1 bewegen, vor dem Objekt 3 zu warnen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem Beacon, hier insbesondere einem Warnbeacon.
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In 1 ist also der schematische Aufbau, welcher in der Infrastruktur der Fahrbahn 1 erforderlich ist, schematisch skizziert. Die einzelnen Sensoren können beispielsweise rotierend ausgeführt sein, um jeweils einen relativ großen Bereich der Fahrbahnoberfläche zu überstreichen beziehungsweise zu überwachen. Der nächste Sensor 2 wird dann so angeordnet, dass in Summe eine vollständige Überdeckung der Fahrbahnoberfläche möglich wird. Den funktionalen Ablauf, wie er bereits kurz angedeutet wurde, beschreibt das Flussdiagramm in 2. Nach dem Start wird in einer vorgeschalteten Routine das System aus den Sensoren 2 selbst geprüft. Ist dieses in Ordnung (iO), dann beginnt das System zu arbeiten und das Umfeld wird abgetastet. ist das System nicht in Ordnung, wird die eingeschränkte Funktionalität des Systems als Warnbeacon ausgegeben, um so die im Bereich der Fahrbahn 1 befindlichen Fahrzeuge entsprechend zu warnen, dass hier keine Sensorik für statische Objekte zur Verfügung steht.
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Im regulären Betrieb, wenn das System also in Ordnung ist, wird wie bereits erwähnt das Umfeld abgetastet. Wird ein Objekt 3 erkannt, dann wird sowohl dieses Objekt 3 als auch seine Position in einem Speicher abgelegt. Die Abtastung geht weiter, beispielsweise indem der Erfassungsbereich um die Sensoren 2 rotiert. Wird an der gleichen Position zu einem definierten späteren Zeitpunkt, insbesondere im nächsten Rotationsdurchlauf, erneut dieses Objekt 3 erkannt, dann wird seine Position mit der vorherigen Position verglichen. Sind die Positionen identisch, dann wird das Objekt 3 als statisches Objekt 3 eingeordnet und eine entsprechende Warnung, dass ein statisches Objekt 3 im Bereich X, Y auf der Fahrbahn 1 erkannt worden ist, wird als Warnbeacon an die Fahrzeuge in der Umgebung der jeweiligen Sensorik übermittelt. Die Übermittlung kann dabei in einem definierten Umfeld erfolgen, um genau die Fahrzeuge zu warnen, welche sich auf das Objekt 3 zubewegen. Die Aussendung des Warnbeacons wird dann so lange aufrechterhalten, solange das statische Objekt 3 in diesem Bereich detektiert wird.
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Die Infrastruktur der Fahrbahn 1 mit ihren Sensoren 2 ist nun also in der Lage, zu unterscheiden, ob es sich um ein dynamisches, bewegtes Objekt, also beispielsweise einen Verkehrsteilnehmer oder ein statisches Objekt 3 auf der Fahrbahnoberfläche handelt. Es übermittelt dann das Warnbeacon nur bei detektierten statischen Objekten 3 an die Verkehrsteilnehmer im Umfeld, um diese gezielt mit den für die Warnung erforderlichen Informationen zu versorgen, ohne deren Systeme mit unnötigen Informationen zu überfrachten.
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Für die Datenübermittlung an die Verkehrsteilnehmer kann wie bereits erwähnt ein WLAN oder Bluetooth-Signal verwendet werden, welches dann zusätzlich noch über eine Authentifizierung verfügt, um sicherzustellen, dass die Informationen auch tatsächlich von der Infrastruktur der Fahrbahn 1 kommen. Alternativ dazu wäre es auch denkbar, zur Übermittlung der Warnbeacons einen Ansatz über ein Backend-System der Fahrzeughersteller zu nutzen. Die Informationen würden dann an dieses Backend-System weitergegeben, welches diese Informationen von der Infrastruktur an diejenigen Verkehrsteilnehmer im entsprechenden Streckenabschnitt übermittelt.
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Diese beiden Optionen ließen sich selbstverständlich auch miteinander kombinieren, sodass beispielsweise eine direkte Übertragung von den Sensoren 2 an die Verkehrsteilnehmer, beispielsweise über Bluetooth-Beacons und zusätzlich eine parallele Übermittlung an ein Backend-System erfolgt. Über das Backend-System könnten dann insbesondere die sich der entsprechenden Position nähernden Verkehrsteilnehmer außerhalb des Reichweitebereichs des Bluetooth informiert werden.
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Insgesamt ermöglicht eine solche Infrastruktur im Bereich der Fahrbahn 1 mit den Sensoren 2 eine Auslegung der Fahrzeugsensorik in der Art, dass diese lediglich auf die Detektion von anderen Verkehrsteilnehmern, die sich ebenfalls in Bewegung befinden, ausgelegt werden muss. Insbesondere im Bereich von Autobahnen und Strecken, in denen relativ schnell gefahren wird, ermöglicht dieser technische Ansatz damit eine breitere Anwendung von automatisierten Fahrfunktionen und erlaubt es, die Kosten und die Komplexität auf der Fahrzeugseite entsprechend zu reduzieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017201665 A1 [0002]
