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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Navigieren eines Fußgängers mit einer Sehbehinderung mittels einer mobilen Datenverarbeitungseinheit.
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Aus der
DE 10 2018 006 219 A1 sind eine digitale Karte und einer Verfahren zur Routenplanung für autonome Fahrzeuge der Personenbeförderung bekannt. In der digitalen Karte sind herkömmliche Kartendaten und Attribute von Haltepunkten hinterlegt, welche Personen mit körperlicher Behinderung betreffen. Die Daten dienen dann zur Routenplanung in Abhängigkeit der körperlichen Behinderung der Person und unter Berücksichtigung der Attribute sowie fahrzeugspezifischer Eigenschaften.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Navigieren eines Fußgängers mit einer Sehbehinderung mittels einer mobilen Datenverarbeitungseinheit anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Verfahren zum Navigieren eines Fußgängers mit einer Sehbehinderung mittels einer mobilen Datenverarbeitungseinheit, insbesondere einem Smartphone, sieht erfindungsgemäß vor, dass ein jeweiliges datentechnisch mit einer zentralen Rechnereinheit gekoppeltes Fahrzeug seine momentane Position und in erfassten Bilddaten seiner Umgebung befindliche Lichtsignalanlagen und deren Anzeigestatus detektiert und an die Rechnereinheit übermittelt. Eine Position eines in den Bilddaten des jeweiligen Fahrzeuges detektierten Fußgängerüberweges wird ebenfalls an die zentrale Rechnereinheit übermittelt. Anhand der erfassten Bilddaten wird zudem ermittelt, welche in einen Kreuzungsbereich mündende Straßen wie viele, in welche Fahrtrichtung verlaufende Fahrspuren aufweisen und welche Fahrwege für Fahrzeuge zum Passieren des Kreuzungsbereiches aufgrund geltender Vorgaben möglich sind. Anhand dieser erfassten Informationen wird eine Tabelle mit in den Kreuzungsbereich mündenden Straßen mit den pro Fahrtrichtung erfassten Fahrspuren, ein jeweils erlaubter Fahrweg und ein eindeutiges Identifikationsmerkmal der dieser Straße zugeordneten Lichtsignalanlage erstellt. Basierend auf der Tabelle und nach gestellter Anfrage an die zentrale Rechnereinheit durch den Fußgänger mittels der Datenverarbeitungseinheit werden die für eine Fußgängerquerung zu berücksichtigenden Lichtsignalanlagen und deren Anzeigestatus ermittelt und wenn ermittelt wird, dass die für den Fußgänger relevanten Lichtsignalanlagen für Fahrzeuge Rot als Anzeigestatus anzeigen, wird mittels der Datenverarbeitung ein akustischer und/oder haptischer Hinweis an den Fußgänger ausgegeben, dass dieser die entsprechende Straße überqueren kann.
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Durch Anwendung des Verfahrens wird einem Fußgänger mit Sehbehinderung die Möglichkeit gegeben, eine Straße unter Berücksichtigung eines vorherrschenden Straßenverkehres verhältnismäßig sicher zu überqueren.
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Fahrzeugbesitzer spielen eine wesentliche Rolle bei der Unterstützung der Fußgänger mit Sehbehinderung, insbesondere dadurch, da das Verfahren auf von den Fahrzeugen übermittelten Informationen beruht. In einer Ausführung des Verfahrens kann es erforderlich sein, dass der jeweilige Fahrzeugbesitzer einer Durchführung des Verfahrens zustimmen muss.
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Wird das Verfahren von einem sehbehinderten Fußgänger angewendet, wird dieser dorthin geführt, wo sich ihm eine Möglichkeit zum Überqueren der Straße bietet, insbesondere an Fußgängerüberwegen und/oder Lichtsignalanlagen für Fußgänger. Der Fußgänger wird informiert, wenn die ihm zugeordnete Lichtsignalanlage Grün anzeigt oder der Fußgänger einen Fußgängerüberweg ohne Gefahr nutzen kann.
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Bietet ein Fahrzeughersteller die Anwendung des Verfahrens für seine Fahrzeuge an, können tödliche Unfälle mit sehbehinderten Fußgängern vermieden werden, insbesondere in größeren Ortschaften, beispielsweise Städten. Somit besteht die Möglichkeit, dass der Fahrzeughersteller einer sozialen Verantwortung, insbesondere gegenüber sehbehinderten Fußgängern, nachkommen kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine perspektivische Draufsicht eines Kreuzungsbereiches mit Lichtsignalanlagen, Fußgängerüberwegen und Fahrzeugen,
- 2 schematisch ein erstes Ablaufdiagramm,
- 3 schematisch ein zweites Ablaufdiagramm und
- 4 schematisch ein dritten Ablaufdiagramm.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine perspektivische Draufsicht eines Kreuzungsbereiches K mit vier in diesen mündenden Straßen A bis D, vier Lichtsignalanlagen TLa bis TLd, vier Fußgängerüberwegen Fa bis Fd in Form von Zebrastreifen und einer Mehrzahl von Fahrzeugen 1.
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Im Allgemeinen ist bekannt, dass 36 Millionen Menschen blind sind und 217 Millionen Menschen eine Sehbehinderung aufweisen. Ein Stand der Technik in Bezug auf Navigations-Anwendungsprogramme für blinde Menschen und/oder anderweitig eingeschränkte Menschen deckt Herausforderungen, welchen blinde und anderweitig eingeschränkte Menschen täglich gegenüberstehen, nicht ab.
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Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, welches einen Anzeigestatus von Lichtsignalanlagen TLa bis TLd berücksichtigt, um einem Fußgänger mit Sehbehinderung ein weitestgehend gefahrloses Überqueren einer Straße A bis D zu ermöglichen.
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Insbesondere beruht das Verfahren auf einer fahrzeugseitigen Erkennung von Lichtsignalanlagen TLa bis TLd und ihres jeweiligen Anzeigestatus, wobei ein jeweiliges Fahrzeug 1, welches über eine derartige Erkennung verfügt, datentechnisch mit einer nicht näher dargestellten zentralen Rechnereinheit gekoppelt ist. Eine Position des Fahrzeuges 1, eine jeweils erkannte Lichtsignalanlage TLa bis TLd sowie ein jeweiliger Anzeigestatus werden von dem erkennenden Fahrzeug 1 an die zentrale Rechnereinheit übermittelt. Das heißt, dass ein Fahrzeug 1 während seines Fahrbetriebes die verschiedenen Lichtsignalanlagen TLa bis TLd erkennt und diese gemeinsam mit einer momentanen Position des Fahrzeuges 1 an die zentrale Rechnereinheit sendet.
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Auch werden Fußgängerüberwege Fa bis Fd in erfassten Bilddaten zumindest einer Erfassungseinheit, beispielsweise anhand von erfassten Verkehrszeichen, eines jeweiligen Fahrzeuges 1 erkannt. Auch die fahrzeugseitig erkannten Fußgängerüberwege Fa bis Fd werden in Kombination mit der momentanen Position des jeweiligen Fahrzeuges 1 an die zentrale Rechnereinheit übermittelt. Alternativ oder zusätzlich kann der jeweilige Fußgängerüberweg Fa bis Fd anhand einer Kennzeichnung auf der Straße A bis D in den erfassten Bilddaten erkannt werden.
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Basierend auf der Erkennung der Lichtsignalanlagen TLa bis TLd, ihres jeweiligen Anzeigestatus sowie der Fußgängerüberwege Fa bis Fd, welche als Informationen von Fahrzeugen 1 einer Fahrzeugflotte, insbesondere eines Fahrzeugherstellers, an die zentrale Rechnereinheit übermittelt werden, ist beispielsweise innerhalb von Stunden/Tagen möglich, die Fußgängerüberwege Fa bis Fd und die Lichtsignalanlagen TLa bis TLd in der zentralen Rechnereinheit abzubilden. Üblicherweise handelt es sich bei diesen Lichtsignalanlagen TLa bis TLd und den Fußgängerüberwegen Fa bis Fd um stationäre Objekte, deren Positionen sich über die Zeit nicht ändern.
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Anhand von Kartendaten, einer Wahrnehmung eines Fahrers sowie künstlicher Intelligenz sind Fahrwege für Fahrzeuge 1 zum Passieren des Kreuzungsbereiches K bekannt, wobei zudem eine Anzahl von Fahrspuren der jeweiligen Straße A bis D und eine Fahrtrichtung der jeweiligen Fahrspur bekannt ist und/oder in den erfassten Bilddaten erkannt und an die zentrale Rechnereinheit übermittelt werden.
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Insbesondere wird ermittelt, bei welcher der Straßen A bis D es sich um eine Einbahnstraße oder eine in beide Fahrtrichtung befahrbare Straße A bis D handelt.
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In Bezug auf den jeweiligen Fahrweg unter Berücksichtigung der Fahrtrichtung der Fahrspuren der einzelnen Straßen A bis D wird beispielsweise ermittelt, dass es möglich ist, von der Straße A kommend den Kreuzungsbereich K geradeaus zu passieren, um in die Straße C einzufahren. Des Weiteren kann ein Fahrzeug 1 von der Straße A nach rechts in die Straße B einbiegen und von dieser Straße B den Kreuzungsbereich K geradeaus überfahren, um in die Straße D einzufahren.
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Weiterhin ist es möglich, den Kreuzungsbereich K von der Straße C kommend geradeaus zu passieren, um in die Straße A einzufahren, wobei es von der Straße C kommend möglich ist, rechts in die Straße D einzubiegen. Von der Straße D kommend kann der Kreuzungsbereich K geradeaus passiert werden, um in die Straße B einzufahren.
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Anhand der von den Fahrzeugen 1 an die zentrale Rechnereinheit übermittelten Informationen kann eine Tabelle erstellt werden gemäß:
| SCAN MODE | Straße A | Straße B | Straße C | Straße D |
| 1 oder 2 Fahrtrichtungen? | ↓↑↑ | ↓↓↑ | ↓↑↑ | ↓↓↑ |
| Erlaubte Fahrwege zum Passieren des Kreuzungsbereiches | ↓ (von Straße C kommend) | ↓↓ (von Straße D und Straße B kommende) | ↓ (von Straße A kommend) | ↓↓ (von Straße B und Straße C kommend) |
| Lichtsignalanlage mit eindeutigem Identifikationsmerkmal | TLa | TLb | TLc | TLd |
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2 zeigt ein erstes Ablaufdiagramm A1 in Bezug auf eine Auswertung erfasster Bilddaten zumindest einer Erfassungseinheit eines datentechnisch mit der zentralen Rechnereinheit gekoppelten Fahrzeuges 1.
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In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird ermittelt, dass eine Zündung des Fahrzeuges 1 eingeschaltet ist. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird ermittelt, ob in erfassten Bilddaten eine Lichtsignalanlage TLa bis TLd erkannt wird. Wird eine Lichtsignalanlage TLa bis TLd in den Bilddaten erkannt, wird ein erkannter Fußgängerüberweg Fa bis Fd und eine momentane Position des Fahrzeuges 1 in einem dritten Verfahrensschritt S3 an die zentrale Rechnereinheit übermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird die Position des Fußgängerüberweges Fa bis Fd selbst an die zentrale Rechnereinheit übermittelt.
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Handelt es sich um eine neue Lichtsignalanlage TLa bis TLd, so wird dieser in einem vierten Verfahrensschritt S4 ein eindeutiges Identifikationsmerkmal zugeordnet.
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Wird in einem fünften Verfahrensschritt S5 des ersten Ablaufdiagrammes A1 fahrzeugseitig eine neue Straße A bis D erkannt, wird diese Information an die zentrale Rechnereinheit übermittelt und das Verfahren springt zu dem ersten Verfahrensschritt S1.
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Anhand der basierend auf den übermittelten Informationen erzeugten Tabelle ist eine Anzahl zu berücksichtigender Lichtsignalanlagen TLa bis TLd bekannt, um zu ermitteln, wann der sehbehinderte Fußgänger seine Berechtigung erhält, die Straße A bis D zu überqueren. Gemäß der vorliegenden Tabelle ist bekannt, dass neben einem eigenen Anzeigestatus Kombinationen der Anzeigestatus verschiedener Lichtsignalanlagen TLa bis TLd erforderlich sind, um dem Fußgänger ein sicheres Überqueren zu ermöglichen:
| CROSSWALK STATE | Straße A | Straße B | Straße C | Straße D |
| Crosswalk Go/Green | If (TLa AND TLc) = Red | If (TLb AND TLa AND TLd) = Red | If (TLc AND TLa) = Red | If (TLd AND TLb AND TLc) = Red |
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Ob der Fußgänger die Straße A bis D überqueren kann, ist also anhängig von einem Anzeigestatus einer oder mehrerer Lichtsignalanlagen TLa bis TLd.
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Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschreibt eine vergleichsweise komplexe Verkehrssituation mit 4 Lichtsignalanlagen TLa bis TLd, die alle in beide Fahrtrichtungen befahrbar sind und es mehrere Fahrwegkombinationen gibt.
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Vergleichsweise viele Verkehrssituationen in Städten basieren jedoch auf Einbahnstraßen, so dass sich eine folgende Logik für den Fußgänger zum gefahrlosen Überqueren einer Straße A bis D einstellt:
| CROSSWALK STATE | Straße X |
| Crosswalk Go/Green | If (TLx) = Red |
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3 zeigt ein zweites Ablaufdiagramm A2 zur Übermittlung eines Anzeigestatus einer nicht näher gezeigten weiteren Lichtsignalanlage.
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Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 ermittelt, ob die Zündung des Fahrzeuges 1 eingeschaltet ist. Ist dies der Fall, wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2 ermittelt, ob die weitere Lichtsignalanlage Rot als Anzeigestatus aufweist. Wird ermittelt, dass die weitere Lichtsignalanlage nicht Rot als Anzeigestatus anzeigt, springt das Verfahren zu dem ersten Verfahrensschritt S1. Zeigt die weitere Lichtsignalanlage hingegen Rot an, dann wird dieser Anzeigestatus in einem dritten Verfahrensschritt S3 an die zentrale Rechnereinheit übermittelt.
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In einem in 4 gezeigten dritten Ablaufdiagramm A3, welches sich auf eine Unterstützung eines sehbehinderten Fußgängers zum Überqueren einer Straße A bis D bezieht, wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 ermittelt, ob sich eine mobile Datenverarbeitungseinheit 2 des Fußgängers, insbesondere ein Smartphone, in einem geografisch vorgegebenen Bereich, einem sogenannten Geofence, in Bezug auf die weitere Lichtsignalanlage befindet.
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Befindet sich die mobile Datenverarbeitungseinheit 2 in dem geografisch vorgegebenen Bereich der weiteren Lichtsignalanlage, wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2 mittels der Datenverarbeitungseinheit 2 eine Anfrage zum Überqueren an die zentrale Rechnereinheit und/oder die weitere Lichtsignalanlage gestellt. Daraufhin wird in einem dritten Verfahrensschritt S3 eine für die weitere Lichtsignalanlage erstellte Tabelle ausgewertet, welche anhand übermittelter Informationen der Fahrzeuge 1 erstellt wurde.
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Ein vierter Verfahrensschritt S4 des dritten Ablaufdiagrammes A3 sieht vor, dass ermittelt wird, ob die weitere Lichtsignalanlage und alle weiteren, zur Überquerung der Straße A bis D für den Fußgänger relevanten Lichtsignalanlagen TLa bis TLd, die in der entsprechenden Tabelle notiert sind, Rot als Anzeigestatus aufweisen.
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Wird in einem fünften Verfahrensschritt S5 ermittelt, dass die weitere Lichtsignalanlage und alle weiteren relevanten Lichtsignalanlagen TLa bis TLd nicht alle Rot als Anzeigestatus aufweisen, wird kein Hinweis oder aber ein Warnhinweis mittels der Datenverarbeitungseinheit 2 akustisch und/oder haptisch ausgegeben.
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Wird hingegen in einem sechsten Verfahrensschritt S6 ermittelt, dass die weitere Lichtsignalanlage und die für den sehbehinderten Fußgänger relevanten Lichtsignalanlagen TLa bis TLd als Anzeigestatus Rot anzeigen, dann wird ein akustischer und/oder haptischer Hinweis mittels der Datenverarbeitungseinheit 2 an den Fußgänger ausgegeben. Dadurch wird der Fußgänger darüber informiert, dass er die Straße A bis D weitestgehend gefahrlos überqueren kann.
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Mittels eines Algorithmus künstlicher Intelligenz, welcher zur Auswertung der erfassten Bilddaten der zumindest einen Erfassungseinheit eines Fahrzeuges 1 verwendet wird, ist zur Durchführung des Verfahrens keine weitere Vorrichtung erforderlich. Mittels des Algorithmus sind die Lichtsignalanlagen TLa bis TLd, deren Anzeigestatus sowie Fußgängerüberwege Fa bis Fd in den erfassten Bilddaten erkennbar. Insbesondere wird der jeweilige Anzeigestatus bei einer entsprechenden Anzahl von Fahrzeugen 1, die einer Fahrzeugflotte zugehörig sind, ermittelt.
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Insbesondere gibt es zwei verschiedene Ausführungen für einen Übermittlungsweg zum Empfangen des Hinweises, dass der Fußgänger den Fußgängerüberweg Fa bis Fd im Wesentlichen gefahrlos überqueren kann, mittels der mobilen Datenverarbeitungseinheit 2, insbesondere des Smartphones, des sehbehinderten Fußgängers:
- Eine erste Ausführung sieht vor, dass eine sogenannte Traffic-Channel-Unit (TCU) genutzt wird. Dabei erfolgt eine Übertragung in zwei Schritten, das heißt vom Fahrzeug 1 zu der zentralen Rechnereinheit und von der zentralen Rechnereinheit zu der Datenverarbeitungseinheit 2, insbesondere in ein auf dieser gespeichertes Anwendungsprogramm. Aufgrund einer sogenannten over-the-air-Latenz wird zusätzlich ein sogenanntes alive-Signal verwendet.
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Ein jeweiliges zum Überqueren des Fußgängerüberweges Fa bis Fd vorgebbares Zeitfenster ist abhängig von einer Breite der Straße A bis D und beträgt üblicherweise 20 Sekunden bis 30 Sekunden, in denen für Fußgänger Grün ist und der Fußgänger die Straße A bis D überqueren kann.
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Sobald ein Fahrzeug 1 an einer einen Anzeigestatus Rot aufweisenden Lichtsignalanlage TLa bis TLd steht, wobei der Anzeigestatus erkannt wird, beginnt das Fahrzeug 1 mit seiner Übertragung eines entsprechenden Signals an die zentrale Rechnereinheit mit einem separaten lebendigen Signalimpuls, zum Beispiel 1-0-1-0-1-0 etc., beispielsweise alle 50 Millisekunden.
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Der Algorithmus erkannt ein Fehlen mehrerer neu eingehender aufeinanderfolgender Signalimpulse und kennzeichnet dann den Anzeigestatus als unbekannt. Ähnlich verhält es sich bei einer Abwärtsstrecke von der zentralen Rechnereinheit zu dem Anwendungsprogramm auf der mobilen Datenverarbeitungseinheit 2. Eine Übertragung des Anzeigestatus der Lichtsignalanlage TLa bis TLd wird begrenzt, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug 1 selbst den roten Anzeigestatus erkennt. Üblicherweise zeigt eine Lichtsignalanlage TLa bis TLd 20 Sekunden bis 30 Sekunden als Anzeigestatus Rot.
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In einer zweiten Ausführung wird ein drahtloser auf Funk basierender Kommunikationskanal des Fahrzeuges 1, beispielsweise WLAN und/oder ein anderer Funkübertragungsstandard, genutzt. In diesem Fall erfolgt die Übermittlung des Anzeigestatus der jeweiligen Lichtsignalanlage TLa bis TLd, wenn anhand der erfassten Bilddaten ein roter Anzeigestatus erkannt wird, direkt an die Datenverarbeitungseinheit 2 des sehbehinderten Fußgängers ohne nennenswerte Latenzen. Beispielsweise befindet sich der Fußgänger mit der Datenverarbeitungseinheit 2 in einer Entfernung von weniger als 100 Metern zu dem Fahrzeug 1, so dass eine Reichweite einer Funkverbindung zwischen Fahrzeug 1 und Datenverarbeitungseinheit 2 zur Übermittlung des Anzeigestatus ausreichend ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Datenverarbeitungseinheit
- A, B, C, D
- Straße
- A1 bis A3
- Ablaufdiagramm
- Fa bis Fd
- Fußgängerüberweg
- K
- Kreuzungsbereich
- S1 bis S6
- Verfahrensschritt
- TLa bis TLd
- Lichtsignalanlage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018006219 A1 [0002]
