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Die Erfindung betrifft die longitudinale Positionierung eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung einer Position des Fahrzeugs auf einer Fahrstraße in Längsrichtung.
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Ein Fahrzeug kann in Längsrichtung und/oder in Querrichtung automatisch gesteuert werden. Dazu kann ein Umfeld des Fahrzeugs erfasst werden und die Steuerung erfolgt bezüglich eines im Umfeld erkannten Objekts. Zusätzlich können Kartendaten berücksichtigt werden, die eine Fahrstraße beschreiben, auf welcher sich das Fahrzeug befindet. Um die verschiedenen Informationen miteinander in Relation zu setzen, soll eine geografische Position des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Üblicherweise ist ferner zu bestimmen, ob die Bestimmung mit ausreichender Sicherheit ausreichend genau ist. Sollte die Position nicht ausreichend genau oder sicher bestimmt werden können, kann die automatische Steuerung des Fahrzeugs beendet werden.
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Zur Bestimmung der geografischen Position wird üblicherweise hauptsächlich eine Kombination aus einer absoluten Positionsbestimmung mittels eines satellitengestützten Navigationssystems wie GALILEO, GPS, GLONASS oder Beidou und einer optischen Erkennung von Landmarken genutzt, deren geografische Positionen in Kartendaten vermerkt sind.
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Fährt das Fahrzeug in einem Tunnel, so können keine Radiosignale von Satelliten empfangen werden. Landmarken innerhalb des Tunnels können nicht in den Kartendaten verzeichnet oder so weit voneinander entfernt sein, dass die geografische Position des Fahrzeugs nicht ausreichend gut bestimmt werden kann, um eine automatische Steuerung zu erlauben.
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Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der verbesserten Bestimmung einer longitudinalen Position eines Fahrzeugs. Insbesondere soll die Bestimmung möglichst ohne ein absolutes Positioniersystem erfolgen. Die Erfindung löst die Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer longitudinalen Position eines Fahrzeugs auf einer Fahrstraße Schritte des Erfassens eines Umfelds des Fahrzeugs mittels eines Umfeldsensors, wie z.B. eines optischen Sensors; des Erfassens eines regelmäßigen Musters von Elementen im Umfeld entlang der Fahrstraße; des Bestimmens einer Größe der Elemente und einer Anzahl von Elementen (aus dem regelmäßigen Muster), die das Fahrzeug passiert hat; und des Bestimmens der longitudinalen Position auf der Basis der Größe der Elemente und auf der Basis der Anzahl der Elemente, die das Fahrzeug passiert hat.
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Die Elemente grenzen bevorzugt unmittelbar aneinander an. Optional kann zwischen zwei benachbarten Elementen ein vorbestimmter Abstand liegen, beispielsweise eine Fuge, ein Stoß oder ein Spiel. Die Größe des Elements kann so bestimmt werden, dass er in einer Richtung entlang der Fahrstraße einen einseitigen Abstand mit umfasst. In einer Variante ist ein Abstand zwischen zwei Elementen breiter als ein Element, unter Umständen sogar vielfach breiter. Beispielsweise kann das Element einen Leitpfosten von ca. 10 cm Breite umfassen, wobei benachbarte Leitpfosten einen Abstand von ca. 25 m aufweisen.
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Die longitudinale Position kann in der beschriebenen Weise auch dann bestimmt werden, wenn eine absolute Positionsbestimmung nicht möglich ist. Beispielsweise eignet sich das Verfahren besonders für Situationen, in denen ein absoluter Positionssensor nicht verfügbar ist. Es wurde erkannt, dass solche Situationen häufig begleitet sind von baulichen Maßnahmen, die eine Abfolge gleich geformter Objekte umfassen, die dann zur Positionsbestimmung genutzt werden können. Das Verfahren kann auch ein Odometer, das einen zurückgelegten Weg auf der Basis von Drehsensoren von Rädern des Fahrzeugs bestimmt, überflüssig machen. Ein odometrischer Fehler, der im Bereich von 1 % oder mehr einer bestimmten Wegstrecke liegen kann, beeinflusst die bestimmte longitudinale Position dann nicht mehr. In einer Ausführungsform kann die longitudinale Position jedoch zusätzlich zur beschriebenen Weise durch ein Odometer verbessert oder abgesichert werden.
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Eine laterale Position des Fahrzeugs kann auf eine andere Weise bestimmt werden, beispielsweise optisch durch Bestimmen einer benutzten Fahrspur der Fahrstraße. Bedingungen, die eine absolute Bestimmung der Position erschweren, können gleichzeitig eine laterale Beweglichkeit des Fahrzeugs einschränken.
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Das Fahrzeug kann sich in einem Tunnel befinden, der das Empfangen von Radiosignalen von einem Satelliten unterbinden kann. Außerdem sind innerhalb eines Tunnels optisch individuell erkennbare Landmarken selten. Sollten solche Landmarken überhaupt existieren und geografische Informationen über sie vorliegen, können Abstände zwischen ihnen so groß sein, dass eine Bestimmung der longitudinalen Position mittels eines Odometers nicht ausreichend genau ist. Die hierin beschriebene Technik kann dazu beitragen, die Position des Fahrzeugs genauer zu bestimmen als dies in bekannter Weise möglich ist. Die Position kann kontinuierlich während der gesamten Fahrt durch den Tunnel mit hoher Genauigkeit vorliegen.
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Unter einem Tunnel wird hierin ein künstlicher, im Wesentlichen röhrenförmiger Hohlraum verstanden, durch den eine Fahrstraße führt. Häufig ist der Tunnel unterirdisch und dient der Unterquerung von Hindernissen wie Bergen, Gewässern oder anderen Verkehrswegen. Zur Errichtung eines solchen Tunnels muss nicht nur das Hindernis ausgehöhlt, sondern der entstandene Hohlraum muss auch gesichert, verschalt oder ausgekleidet werden. Dies erfolgt üblicherweise unter Verwendung von Baumaterialien, die später von innerhalb des Tunnels sichtbar sind. Es kann sich aber auch um einen Lärmschutz-Tunnel, eine Galerie oder ein Bauwerk zur Anbringung von Solarzellen handeln. In diesen Fällen ist der Tunnel häufig nicht vollständig geschlossen und kann oben oder seitlich offen sein. Ein Tunnel wird üblicherweise mittels baulicher Maßnahmen erstellt und kann auch als Tunnelbauwerk bezeichnet werden.
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Die laterale Position des Fahrzeugs kann innerhalb des Tunnels in vielen Fällen leicht bestimmt werden. Umfasst die Fahrstraße beispielsweise nur eine Fahrspur, die das Fahrzeug nicht verlassen kann, so kann die laterale Position bezüglich der Fahrspur leicht bestimmt werden. Häufig kann die Fahrspur nur an vorbestimmten Stellen im Tunnel verlassen werden, beispielsweise in einer Nothaltebucht. Diese Stellen können bekannt sein und/oder leicht bestimmt werden. Sind zwei Fahrspuren vorhanden oder ist die Benutzung einer Fahrspur einer entgegenkommenden Fahrtrichtung nicht verhindert, so kann ein Wechsel der Fahrspur dennoch leicht und sicher optisch bestimmt werden.
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Es ist weiter bevorzugt, dass die Elemente von einer baulichen Struktur des Tunnels umfasst sind. Solche Elemente können auch Strukturelemente genannt werden und sind üblicherweise an der Stabilität des Tunnels beteiligt. Das Strukturelement kann integraler Bestandteil des Tunnels sein. Häufig ist ein Strukturelement fest mit dem Material verbunden, durch das der Tunnel führt.
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Im Gegensatz dazu umfasst eine Infrastruktur Elemente, die abnehmbar mit der baulichen Struktur verbunden sind und keine tragende, sondern eine sichernde Funktion oder eine Zusatzfunktion erfüllen. Solche Infrastrukturelemente umfassen beispielsweise eine Straßenmarkierung, ein Notrufsystem, ein Verkehrszeichen, ein Wegweiser, ein Hinweisschild, einen Rauchmelder, eine Beleuchtung, ein Überwachungssystem, eine Fluchttür oder ein Gebläse.
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Die Elemente umfassen bevorzugt Bauprodukte umfassen. Die Bauprodukte können beispielsweise Bauelemente, Ziegel, Betonteile, Formsteine, Abstützungen oder Verankerungen umfassen. Die Bauprodukte können auch Abdeckelemente umfassen, mit denen eine Innenschale des Tunnelbauwerks gebildet ist, beispielsweise Kacheln, Tafeln, Wandelemente oder Kassetten.
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Die Größe eines Elements kann auf der Basis von Informationen über eine Vielzahl vorbestimmter Bauprodukte für Tunnel bestimmt werden. In einer einfachen Ausführungsform umfassen die Informationen im Wesentlichen Größenangaben bekannter Bauprodukte. Von den bekannten Bauprodukten kann eines ausgewählt werden, dessen Größe einer erfassten Größe eines Bauprodukts im Tunnel am nächsten kommt. Die bestimmte Größe kann dann auf den hinterlegten, exakten Wert korrigiert werden.
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In einer fortgeschritteneren Ausführungsform ist eine Datenbank mit Informationen über die Bauprodukte vorgesehen, wobei zu einem Bauprodukt eine Vielzahl Informationen hinterlegt sein kann, beispielsweise eine Oberflächenbeschaffenheit, eine Farbe, eine Struktur, ein Muster, eine Größe und/oder eine nicht sichtbare Eigenschaft wie eine Masse, einen bekannten Verwendungszeitraum oder eine zulässige Einbauposition.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Element mit einer Anzahl bekannter Bauprodukte verglichen und die Größe des Elements wird auf der Basis der Größe eines bekannten Elements bestimmt, dem das Element ähnlich ist. Der Vergleich kann insbesondere mittels Mustererkennung, weiter bevorzugt mittels maschinellem Lernen, insbesondere mittels eines entsprechend trainierten künstlichen neuronalen Netzwerks (KNN) erfolgen. Einem bekannten Element sind bevorzugt Informationen zugeordnet wie oben bezüglich der Datenbank beschrieben ist.
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Die Informationen über ein Element können auf einen Typ von Tunnel hinweisen, in denen das Element bevorzugt verwendet wird. Der Typ des vorliegenden Tunnels kann dann auf der Basis von Informationen bezüglich des Tunnels bestimmt werden. Informationen über den Tunnel können aus einem Kartenspeicher entnommen werden, der Informationen über den Tunnel beziehungsweise über die durch den Tunnel führende Fahrstraße umfasst. Der Typ des vorliegenden Tunnels kann mit möglichen Typen von Tunneln verglichen oder korreliert werden, für die bekannte Elemente bevorzugt verwendet werden. So kann der Typ des Tunnels zur Eingrenzung verwendeter Elemente genutzt werden.
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Beispielsweise kann ein Tunnel typisiert sein durch Angaben zu einem Land, in dem er liegt, einer Bauart, eines Querschnitts, einer Baumethode, eines Baujahrs, eines Zeitpunks einer Renovierung oder eines durchquerten Materials. Diese Angaben können mit entsprechenden Angaben bezüglich der bekannten Bauprodukte verglichen werden, um ein erfasstes Element möglichst genau zu bestimmen.
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Das Bestimmen der Größe des Elements kann eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen. Während dieser Zeit können die Elemente bereits gezählt werden, sodass die longitudinale Position genau bestimmt werden kann, sobald die Größe des Elements bestimmt ist. In einer anderen Ausführungsform kann ein Schätzwert für die Größe zur Positionsbestimmung verwendet werden, wobei der Schätzwert später durch einen genauer bestimmten Wert verbessert werden kann, sodass die longitudinale Position genauer bestimmt ist.
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Das Muster kann durch mehrere unterschiedliche Elemente gebildet sein. Dabei besteht eine vorbestimmte, wiederkehrende Abfolge der unterschiedlichen Elemente in einer Richtung entlang der Fahrstraße. Beispielsweise können sich zwei Elemente A und B abwechseln oder drei Elemente A, B und C können in der zyklischen Abfolge A-B-A-C angeordnet sein. Komplexere Abfolgen sind ebenfalls möglich, beispielsweise wenn nach jeweils 20 A-Elementen ein B-Element eingefügt ist. Sind die Größen aller Elemente oder eines kompletten Zyklus von Elementen bekannt, so können passierte Elemente oder Zyklen gezählt werden, um die longitudinale Position zu bestimmen. Ist ein Muster unterbrochen, beispielsweise wegen einer Nothaltebucht oder eines renovierten Abschnitts, so kann die Position des Fahrzeugs auf der Basis anderer Sensoren bestimmt werden, beispielsweise mittels eines Odometers.
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Für die Bestimmung der Position kann auch ein weiteres regelmäßiges Muster von Elementen berücksichtigt werden. Das weitere Muster kann unabhängig von dem ersten Muster sein und dieselben oder andere Elemente umfassen. Durch die Berücksichtigung zweier Muster können eine Sicherheit oder eine Genauigkeit der bestimmten Position verbessert werden. Allgemein gilt, dass je kleiner die Elemente eines Musters sind, desto größer die Genauigkeit einer bestimmten longitudinalen Position ist.
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Die longitudinale Position kann bezüglich einer weiteren, absolut bestimmten Position bestimmt werden, die das Fahrzeug passiert hat. Die absolute Position kann mit einer anderen vorbestimmten Sicherheit und/oder einer anderen vorbestimmten Genauigkeit bestimmt werden. In einer Ausführungsform wird eine solche Position HA-Position (HA: „High Accuracy“) genannt werden. Dies kann beispielsweise eine Position vor dem Eintritt des Fahrzeugs in den Tunnel betreffen. Die absolute Position kann auf der Basis eines absoluten Positionssensors, beispielsweise eines Empfängers für Signale eines satellitengestützten Navigationssystems, und/oder einer erkannten Landmarke im Umfeld des Fahrzeugs bestimmt werden.
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In einer Variante kann eine HA-Position auch in einem Tunnel bestimmt werden, beispielsweise wenn eine individuell erkennbare Landmarke passiert wird, deren geografische Position in bereitstehenden Kartendaten vermerkt ist. Eine solche Landmarke kann beispielsweise einen Wegweiser, eine Abzweigung, eine Einfahrt, eine Haltebucht oder einen Fluchtraum betreffen.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Vorrichtung zur Bestimmung einer longitudinalen Position eines Fahrzeugs auf einer Fahrstraße einen Umfeldsensor zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs; und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, ein regelmäßiges Muster von Elementen im Umfeld entlang der Fahrstraße zu erfassen; eine Größe der Elemente und eine Anzahl von Elementen (aus dem regelmäßigen Muster), die das Fahrzeug passiert hat, zu bestimmen; und die longitudinale Position auf der Basis der Größe der Elemente und auf der Basis der Anzahl der Elemente, die das Fahrzeug passiert hat, zu bestimmen.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
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Die erste Vorrichtung kann an Bord des Fahrzeugs mitgeführt werden und die Bestimmung einer Position des Fahrzeugs in einer Situation wie in einem Tunnel signifikant verbessern.
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Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine hierin beschriebene Vorrichtung.
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Nach wieder einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine zweite Vorrichtung eine Kommunikationsschnittstelle und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, einen Hinweis auf ein Bauprodukt für einen Tunnel zu empfangen; und Informationen über wenigstens ein ähnliches Bauprodukt bereitzustellen, wobei die Informationen eine Größe des Bauprodukts umfassen.
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Die zweite Vorrichtung kann an Bord des Fahrzeugs oder an einer zentralen Stelle angeordnet sein. Als zentrale Stelle ist die zweite Vorrichtung bevorzugt zur Bearbeitung einer Vielzahl von Anfragen eingerichtet, die von Vorrichtungen aus verschiedenen Fahrzeugen empfangen werden können. Der Hinweis auf das Bauprodukt kann ein Bild umfassen, das insbesondere mittels eines optischen Sensors, wie z.B. einer Kamera, bereitgestellt sein kann. Der Hinweis kann auch numerische oder textuelle Angaben umfassen, die aufgrund einer sensorischen, wie z. B. optischen, Erfassung des Bauprodukts bereitgestellt sind.
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Die bereitgestellten Informationen können einen Hinweis auf einen Typ Tunnel umfassen, an dem das Bauprodukt bevorzugt verwendet wird. Beispielsweise kann zu einem Bauprodukt angegeben werden, dass dieses bevorzugt in Tunneln zwischen Italien und Frankreich zwischen 1910 und 1932 eingesetzt wurde. In einer weiteren Ausführungsform können einer oder mehrere Tunnel angegeben werden, in denen das bestimmte Bauprodukt verwendet wurde. Dazu kann eine Datenbank mit Tunneln und jeweils verwendeten Bauprodukten geführt werden.
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Die Verarbeitungseinrichtung der zweiten Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein weiteren hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die zweite Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein System;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens; und
- 3 beispielhafte Muster von Elementen in einem Tunnel
illustriert.
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1 zeigt ein System 100 mit einem Fahrzeug 105 auf einer Fahrstraße 110. Das Fahrzeug 105 umfasst bevorzugt ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Kraftrad, einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus.
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Um eine geografische Position des Fahrzeugs 105 zu bestimmen kann eine umliegende Landmarke erkannt und eine Position der Landmarke aus Kartendaten bestimmt werden. Ferner können Signale eines globalen Satellitennavigationssystems (GNSS) empfangen und die Position des Fahrzeugs 105 bezüglich bekannter Satellitenpositionen bestimmt werden. Die Fahrstraße 110 kann durch eine Passage führen, in der solche Bestimmungen nicht möglich sind. Beispielsweise kann das Fahrzeug 105 einen Tunnel befahren, in dem keine Navigationssignale empfangen werden können und in dem keine oder zu wenige bekannte und erkennbare Landmarken für eine Positionsbestimmung liegen.
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Eine hierin vorgestellte Technik erlaubt eine verbesserte Bestimmung einer aktuellen Position des Fahrzeugs 105 auch ohne Verwendung von GNSS oder individuell bekannten Landmarken. Diese Technik kann als Alternative oder zur Überprüfung einer anderen Positionsbestimmung verwendet werden.
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An Bord des Fahrzeugs 105 ist eine Vorrichtung 120 angebracht, mit deren Hilfe eine Position des Fahrzeugs 105 zumindest in longitudinaler Richtung, also in einer Richtung entlang der Fahrstraße 110, bestimmt werden kann. Optional kann die Position auch in transversaler Richtung des Fahrzeugs bestimmt werden. Dazu können Fahrspurmarkierungen 125 optisch erfasst und ausgewertet werden. In der Passage kann ein Freiheitsgrad der Position in transversaler Richtung gering sein und die Bestimmung kann darauf beschränkt sein, welche Fahrspur das Fahrzeug 105 benutzt.
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In einer Richtung entlang der Fahrbahn 110 beziehungsweise einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 105 umfasst der Tunnel 115 eine Vielzahl Elemente 130, die insbesondere Strukturelemente umfassen können, die zu einer Stabilität des Tunnels 115 beitragen. Die Elemente 130 grenzen aneinander an oder sind durch regelmäßige Abstände voneinander getrennt. Die Abstände sind in Fahrtrichtung bevorzugt wesentlich kleiner als die Elemente 130. Beispielsweise können die Elemente 130 Betonelemente umfassen, die eine Innenseite des Tunnels 115 auskleiden oder den Tunnel 115 abstützen. Die Elemente 130 bilden ein vom Fahrzeug 105 aus erkennbares Muster 135, wenn das Fahrzeug 105 die Fahrstraße 110 durch den Tunnel 115 befährt.
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Das System 100 umfasst ferner eine optionale zentrale Stelle 140, die außerhalb des Fahrzeugs 105 angebracht und dazu eingerichtet sein kann, Anfragen eines oder mehrerer Fahrzeuge 105 entgegenzunehmen und zu verarbeiten. Es ist zu beachten, dass die Stelle 140 auch lokal an Bord eines Fahrzeugs 105 gebildet sein kann.
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Die Vorrichtung 120 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 145 und einen Umfeldsensor 150. Optional können eine Positioniereinrichtung 155, ein Kartenspeicher 160 und/oder eine Kommunikationseinrichtung 165 vorgesehen sein. Der Umfeldsensor 150 ist dazu eingerichtet, ein Umfeld des Fahrzeugs 105 berührungslos zu erfassen. Bevorzugt stellt der Umfeldsensor 150 Bilddaten bereit. Beispielsweise kann der Umfeldsensor 150 eine Kamera, einen Radarsensor, einen LiDAR-Sensor oder einen Ultraschallsensor umfassen.
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Die Positioniereinrichtung 155 kann einen Empfänger für Signale eines radiogestützten Navigationssystems umfassen. Alternativ kann die Positioniereinrichtung 155 zur Bestimmung einer geografischen Position des Fahrzeugs 105 durch Erkennen einer Landmarke auf Sensordaten des Umfeldsensors 150 eingerichtet sein. Eine geografische Position der Landmarke kann in Kartendaten des Kartenspeichers 160 enthalten sein. Die Kartendaten können weitere Informationen umfassen, beispielsweise bezüglich der Fahrstraße 110 oder des Tunnels 115. Die Kommunikationseinrichtung 165 arbeitet bevorzugt drahtlos und ist zur Kommunikation mit der zentralen Stelle 140 eingerichtet.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 zur Bestimmung einer longitudinalen Position des Fahrzeugs 105, insbesondere bei einer Fahrt durch einen Tunnel 115.
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In einem Schritt 205 kann eine geografische Position des Fahrzeugs 105 bestimmt werden, bevor es in den Tunnel 115 eingefahren ist oder nachdem es bereits eine gewisse Strecke im Tunnel zurückgelegt hat. Die bestimmte Position kann später als Referenzpunkt für eine longitudinale Position verwendet werden, wenn bekannt ist, wie weit sich das Fahrzeug 105 von dort aus entlang der Fahrstraße 110 bewegt hat. Außerdem kann die bestimmte Position verwendet werden, um Informationen über den Tunnel 115 zu bestimmen, beispielsweise aus Kartendaten des Kartenspeichers 160. Der Schritt 205 ist nicht notwendigerweise Teil des Verfahrens 205 und kann auch vorbereitend durchgeführt werden.
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In einem Schritt 210 kann ein Umfeld des Fahrzeugs 105 mittels des Umfeldsensors 150 erfasst werden. Die Elemente 130 können in einer Richtung erfasst werden, die für eine Erkennung von verkehrsrelevanten Objekten üblicherweise nicht abgedeckt ist, beispielsweise indem die Richtung unter oder über dem Fahrzeug 105 liegt.
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In einem Schritt 215 kann in den Sensordaten der Erfassung ein Muster 135 von Elementen 130 erfasst werden. Dabei kann einerseits festgestellt werden, dass ein Muster 135 vorliegt, das aus einer Vielzahl Elemente 130 des Tunnels 115 zusammengesetzt ist. Andererseits kann eines der Elemente 130 optisch isoliert werden, um eine Bestimmung der Größe des Elements 130 zu erleichtern.
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In einem Schritt 220 kann das Element 130 bestimmt werden. Dazu kann das Bild des Elements 130 analysiert werden. In einer ersten Ausführungsform kann das Element 130 mittels eines KNN erkannt werden, in einer zweiten Ausführungsform kann eine analytische Erkennung auf der Basis von optisch erkennbaren Eigenschaften erfolgen. Die Eigenschaften können beispielsweise eine Färbung, eine Oberflächenstruktur oder eine ungefähre Größe umfassen, die aus dem Bild abgeschätzt werden kann. Für eine Anzahl bekannter Elemente 130 können entsprechende Informationen verfügbar sein, sodass ein bekanntes Element bestimmt werden kann, das dem erfassten Element 130 ausreichend ähnlich ist.
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In einem Schritt 225 kann eine Größe des Elements 130 bestimmt werden. Eine genaue Größe kann einem bekannten Element zugeordnet sein, dem das erfasste Element 130 ausreichend ähnlich ist. Gegebenenfalls wird die auf der Basis des Bilds optisch bestimmte Größe des Elements 130 verwendet.
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Der Schritt 225 und gegebenenfalls auch der Schritt 220 können durch eine Verarbeitung außerhalb des Fahrzeugs 105 ersetzt werden. Dazu kann das Bild oder eine Identifikation des Elements 130 von der Vorrichtung 120 an die zentrale Stelle 140 übermittelt werden. Die zentrale Stelle 140 kann in einem Schritt 230 einen oder mehrere Kandidaten für bekannte Elemente bestimmen, die dem erfassten Element 130 ähnlich sind. Die seitens der zentralen Stelle 140 verfügbaren Informationen über bekannte Elemente 130 umfassen bevorzugt einen Hinweis über eine bevorzugte Verwendung beim Bau von Tunneln 115. Beispielsweise können eine Tragfähigkeit, ein Material, ein Herstellungszeitraum, eine Eignung für eine bestimmte Bauweise oder andere Informationen hinterlegt sein.
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In einem Schritt 235 kann ein Typ des durch das Fahrzeug 105 befahrenen Tunnels bestimmt werden. Der Tunnel kann aufgrund der absoluten Position aus dem Schritt 205 bestimmt werden. Diese Bestimmung kann auch an Bord des Fahrzeugs 105 durchgeführt werden, beispielsweise auf der Basis von Kartendaten im Kartenspeicher 160.
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In einem Schritt 240 kann der Typ des befahrenen Tunnels, mit einem Typ von Tunnel verglichen werden, der üblicherweise mit einem der bekannten Elemente aufgebaut ist, die dem erfassten Element 130 im befahrenen Tunnel 115 ähnlich sind. So können eines oder mehrere Elemente 130 ausgewählt werden, die im Tunnel 115 verbaut zu sein scheinen.
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In einer Verfeinerung des Verfahrens 200 kann für eine Vielzahl Tunnel 115 abgespeichert sein, mit welchen Elementen 130 sie aufgebaut sind. Ein verwendetes Element 130 kann so bereits auf der Basis der Position des Fahrzeugs 105 vor dem Einfahren in den Tunnel 115 bestimmt werden.
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Das Ergebnis der Bestimmung kann an das Fahrzeug 105 zurück übermittelt werden.
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In einem Schritt 245 können Elemente 130, die das Fahrzeug 105 passiert hat, gezählt werden. Die Zählung kann eine mögliche Rückwärtsfahrt berücksichtigen. Ein Element 130 kann als passiert gelten, wenn es einen vorbestimmten Winkel bezüglich des Fahrzeugs 105 passiert hat, insbesondere wenn es querab des Fahrzeugs 105 liegt. Insbesondere wenn der Umfeldsensor 150 diesen Bereich nicht erfassen kann ist es möglich, einen anderen Winkel zu bestimmen, beispielsweise ca. 40° bezüglich der Fahrtrichtung. Sollte sich die Größe eines Elements 130 des Musters 135 in Schritt 225 während der Zählung verändern, so kann das Verfahren 200 rückgesetzt werden. Die zuletzt bestimmte Position kann dann auf der Basis weiterer gezählter Elemente 130 fortgeschrieben werden.
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Eine longitudinale Position des Fahrzeugs 105 kann in einem Schritt 250 bestimmt werden, indem die bestimmte Zahl mit der Größe des bestimmten Elements 130 entlang der Fahrstraße 110 multipliziert wird. Zusätzlich kann eine Distanz zwischen dem Fahrzeug 105 und dem letzten passierten Element 130 bestimmt werden. Eine geografische Position des Fahrzeugs 105 kann bezüglich einer absoluten Position bestimmt werden, die das Fahrzeug 105 zu einem früheren Zeitpunkt eingenommen hat, beispielsweise bei Einfahrt in den Tunnel oder an einer erkannten Landmarke im Tunnel. Ein Straßenverlauf im Tunnel ist üblicherweise auf der Basis von Kartendaten bekannt, sodass die geografische Position des Fahrzeugs 105 aufgrund der gefahrenen Strecke und dem bekannten Verlauf bestimmt werden kann.
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3 zeigt verschiedene Ausführungsformen von Mustern 135, die durch Elemente 130 gebildet sein können. Die hierin beschriebene Technik ist bevorzugt dazu eingerichtet, alle hier beschriebenen Varianten und auch andere Varianten, die sich in Kombination oder in naheliegender Weise daraus ergeben können, zu berücksichtigen. Von links nach rechts sind eine erste Variante 305, eine zweite Variante 310 und eine dritte Variante 315 dargestellt.
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In der ersten Variante 305 sind zwei Abfolgen von jeweils gleich aussehenden Elementen 130 vom Fahrzeug 105 aus erkennbar. Dabei können die Abfolgen aneinander anliegen oder voneinander getrennt sein. Die Abfolgen können identische oder unterschiedliche Elemente 130 umfassen. So können zwei separate Muster 135 oder ein gemeinsames Muster 135 gebildet sein.
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In der zweiten Variante 310 ist ein Muster 135 aus einem ersten Element 320 und einem zweiten Element 325 gebildet, die unterschiedlich groß sein können und in einer vorbestimmten Abfolge entlang der Fahrstraße 110 vorliegen. In der beispielhaften Darstellung von 3 sind die Elemente 320, 325 abwechselnd angeordnet, unterschiedlich groß und unterschiedlich gefärbt. Andere Zyklen oder Sequenzen von Elementen 320, 325 sind ebenfalls möglich. Ein Muster 135 kann auch mehr als zwei unterschiedliche Elemente 130 umfassen, die beliebige vorbestimmte Zyklen bilden können.
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In der dritten Variante 315 ist ein Muster 135 aus einem dritten Element 330 und einem vierten Element 335 dargestellt. Das vierte Element 335 ist wesentlich größer als das dritte Element 330. Zwischen zwei vierten Elementen 335 liegen hier neun dritte Elemente 330. Beispielsweise kann das dritte Element 335 eine Kachel und das vierte Element 335 einen Stahlträger umfassen. Ein solches zusammengesetztes Muster 135 kann eine gute Positionsbestimmung ermöglichen, wenn es wesentlich kürzer als der Abstand zur letzten genau bestimmten Position ist, vgl. Schritt 205. Bevorzugt ist ein Muster 135 um wenigstens eine Größenordnung kürzer als der Abstand beziehungsweise die Länge der Fahrstraße 110 im Tunnel 115.
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Alle in 3 dargestellten Elemente 305 bis 335 sind beispielhafte Ausprägungen eines Elements 130.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 105
- Fahrzeug
- 110
- Fahrstraße
- 115
- Tunnel
- 120
- Vorrichtung
- 125
- Fahrspurmarkierung
- 130
- Element
- 135
- Muster
- 140
- zentrale Stelle
- 145
- Verarbeitungseinrichtung
- 150
- Umfeldsensor
- 155
- Positioniereinrichtung
- 160
- Kartenspeicher
- 165
- Kommunikationseinrichtung
- 200
- Verfahren
- 205
- initiale Position bestimmen
- 210
- Umfeld erfassen
- 215
- Muster erkennen
- 220
- Element bestimmen
- 225
- Größe des Elements bestimmen
- 230
- Kandidaten für Element bestimmen
- 235
- Typ des Tunnels bestimmen
- 240
- Element auswählen
- 245
- passierte Elemente zählen
- 250
- longitudinale Position bestimmen
- 305
- erste Variante
- 310
- zweite Variante
- 315
- dritte Variante
- 320
- erstes Element
- 325
- zweites Element
- 330
- drittes Element
- 335
- viertes Element
