DE102022201280A1

DE102022201280A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Infrastruktursensorsystems

Info

Publication number: DE102022201280A1
Application number: DE102022201280.1A
Authority: DE
Inventors: Tobias Frye; Thomas Hansen; Sebastian Nusser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-02-08
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2023-08-10
Also published as: CN116576901A; US20230252887A1

Abstract

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Infrastruktursensorsystems vorgeschlagen, wobei das Infrastruktursensorsystem eine Mehrzahl von, insbesondere vernetzten, Infrastruktursensoren aufweist, wobei die Mehrzahl von Infrastruktursensoren an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung angeordnet sind.Zunächst werden Daten durch mindestens einen der Infrastruktursensoren an ein Schwankungsschätzungs-Modul übermittelt, wobei die Daten zumindest vorverarbeitete Daten, beispielsweise Umfeldinformationen und/oder durch den jeweiligen Infrastruktursensor erfasste aktuelle Messdaten, insbesondere Rohdaten umfassen. Die übermittelten Daten werden im nächsten Schritt weiterverarbeitet und das Schwankungsschätzungs-Modul bestimmt daraus eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung. Basierend auf der Bewegungsfunktion werden nun Korrekturinformationen, beispielsweise für zumindest einen der Infrastruktursensoren, durch das Schwankungsschätzungs-Modul ermittelt. Die Korrekturinformationen und/oder die Bewegungsfunktion können nun zur weiteren Verwendung bereitgestellt werden, beispielsweise den jeweiligen Infrastruktursensoren oder einer zentralen Recheneinheit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Infrastruktursensorsystems. Die Erfindung betrifft ferner ein Infrastruktursensorsystem. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm.
Stand der Technik
Wie auch in anderen Technologiebereichen spielt bei Fahrzeuganwendungen die Vernetzung eine immer größere Rolle. Immer mehr Fahrzeuge besitzen die Möglichkeit, sich mit anderen Verkehrsteilnehmern, Infrastrukturkomponenten (sogenannte Road Side Units oder RSUs) oder mit Backenddiensten in der Cloud zu verbinden. Insbesondere gewinnt in letzter Zeit die Vernetzung von Fahrzeugen mit infrastrukturseitigen Systemen an Bedeutung. Systeme auf der Infrastrukturseite können Fahrzeuge bei Ihrer Fahraufgabe unterstützen, indem z. B. Sensoren am Straßenrand oder Datenserver Zusatzinformationen liefern, welche die bordeigene Sensorik des Fahrzeuges nicht oder nur eingeschränkt selbst generieren kann.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2020 118 412 A9 hat ein Sicherheitsbegleitsystem zum Gegenstand, welches durch ein Rechenteilsystem eines automatisierten Fahrsystems erzeugte Daten nutzt, um eine höhere Sicherheitsintegritätsstufe zu realisieren. Dafür werden unter anderem Sensorfusionsvorgänge eingesetzt. Grundsätzlich erhalten Fahrzeuge bspw. Sensordaten, die durch externe Sensorvorrichtungen erhoben wurden, oder Daten, die Beobachtungen oder Empfehlungen enthalten, die durch andere Systeme basierend auf Sensordaten dieser Sensorvorrichtungen erzeugt wurden, und können diese Daten bei der Sensorfusion, Inferenz, Wegplanung und anderen Aufgaben verwenden. Die Fusion verschiedener Sensortypen ermöglicht somit etwa die Erkennung von Objekten, die Ermittlung von Bewegungsbahnen oder eine genaue Standortbestimmung. Außerdem kann ein Sensorfusionsmodul genutzt werden, um die Verwendung und Verarbeitung der verschiedenen Sensoreingaben zu steuern, die durch eine Machine Learning Engine und andere Module des fahrzeuginternen Verarbeitungssystems verwendet werden.
Bei einer Unterstützung der Fahraufgabe eines vernetzten automatisierten Fahrzeugs durch eine Straßeninfrastruktur ist es notwendig, dass die Infrastruktursensoren durch eine Kalibrierung über ihre externen Einflüsse und Umgebung Bescheid wissen. Dazu zählt zum Beispiel, in welche Richtung (bestehend aus Roll-, Nick- und Gierwinkel) ein bestimmter Infrastruktursensor (z.B. eine Kamera) ausgerichtet ist, wie hoch sich der Infrastruktursensor über dem Boden befindet und welchen Sichtbereich (Field of View) der Infrastruktursensor hat. Es wurde festgestellt, dass Masten, an denen die Infrastruktursensoren beispielsweise befestigt werden, durch äußere Einflüsse (wie z.B. Wind) schwanken oder sich verdrehen und dadurch eine initiale Kalibrierung ungenau oder fehlerhaft werden kann. Derartige Sensormasten können unterschiedlich stark und in unterschiedliche Richtungen schwanken. Dies ist insbesondere von den Umwelteinflüssen wie z.B. Wind und von Art und Aufbau des Masts abhängig. Zum Beispiel sind einseitig verankerte Masten anfälliger auf der frei schwingenden Seite, beidseitig verankerte Masten sind dagegen weniger schwankungsanfällig und wenn dann in der Mitte.
Bei als Kamera ausgebildeten Infrastruktursensoren gibt es bereits Möglichkeiten derartige mechanische Schwankungen herauszurechnen, zum Beispiel durch die Anwendung eines optischen-Fluss-Algorithmus. Für einen bildgebenden Infrastruktursensor, der Objekte beispielsweise per Machine Learning und/oder Neuronalem Netz erkennt, kann es jedoch weiterhin ein Problem darstellen, mit mechanischen Schwankungen umzugehen. Bei anderen Sensortypen ist bisher keine Möglichkeit bekannt, solche Schwankungen im laufenden Betrieb herauszurechnen, so dass für solche Infrastruktursensoren eine periodische Neukalibration benötigt wird.
Offenbarung der Erfindung
Es kann daher als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein Verfahren anzugeben, durch das der Einfluss mechanischer Schwankungen einer Befestigung von Infrastruktursensoren eines Infrastruktursensorsystems im laufenden Betrieb des Infrastruktursensorsystems zuverlässig bestimmt und bei den Messungen des Infrastruktursensorsystems berücksichtigt werden kann.
Es kann als eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein Infrastruktursensorsystem zur Erfassung eines Umfelds einer Infrastruktur anzugeben, bei dem der Einfluss mechanischer Schwankungen einer Befestigung von Infrastruktursensoren des Infrastruktursensorsystems im laufenden Betrieb des Infrastruktursensorsystems zuverlässig bestimmt und bei den Messungen des Infrastruktursensorsystems berücksichtigt werden kann.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Infrastruktursensorsystems vorgeschlagen, wobei das Infrastruktursensorsystem eine Mehrzahl von, insbesondere vernetzten, Infrastruktursensoren aufweist, wobei die Mehrzahl von Infrastruktursensoren an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung angeordnet sind. Das Verfahren weist zumindest die Schritte auf:

Zunächst werden Daten durch mindestens einen der Infrastruktursensoren an ein Schwankungsschätzungs-Modul übermittelt, wobei die Daten zumindest vorverarbeitete Daten, beispielsweise Umfeldinformationen und/oder durch den jeweiligen Infrastruktursensor erfasste aktuelle Messdaten, insbesondere Rohdaten umfassen.

Beispielsweise können hierbei Daten übermittelt werden, die die Position und Orientierung des Infrastruktursensors mit periodischer Wiederholung und/oder eine initiale Position und einen aktuellen Bewegungsvektor umfassen. Alternativ oder zusätzlich können beispielsweise Daten einer extrinsischen Kalibrierung und/oder Rohdaten (z.B. Videostream bei einer Kamera) übermittelt werden.
Es können durch den jeweiligen Infrastruktursensor bestimmte Umfeldinformationen übermittelt werden. Die erfassten Umfeldinformationen können insbesondere spezifische oder markante Merkmale der Umgebung umfassen. Bei den Merkmalen kann es sich beispielsweise um Linienmarkierungen handeln, wenn der Infrastruktursensor als Kamera ausgebildet ist oder um Leitplanken als Locations bzw. als Punktwolke, wenn der Infrastruktursensor als Radarsensor ausgebildet ist. Beispielsweise können Umfeldinformationen, die als Kameradaten vorliegen mit Hilfe des optischen Flusses ausgewertet werden und so eine Bewegung in den Kameradaten zu erkennen
Die übermittelten Daten werden im nächsten Schritt weiterverarbeitet und das Schwankungsschätzungs-Modul bestimmt daraus eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung. Basierend auf der Bewegungsfunktion werden nun Korrekturinformationen, beispielsweise für zumindest einen der Infrastruktursensoren, durch das Schwankungsschätzungs-Modul ermittelt. Die Korrekturinformationen und/oder die Bewegungsfunktion können nun zur weiteren Verwendung bereitgestellt werden, beispielsweise den jeweiligen Infrastruktursensoren oder einer zentralen Recheneinheit.
Durch die Erfindung wird es somit möglich, Schwankungen auch bei solchen Sensortypen herauszurechnen, die nicht selbst dazu in der Lage sind. Dies wird erzielt, indem die für die Korrektur der mechanischen Schwankung benötigten Informationen mittels mindestens eines anderen Infrastruktursensors, der insbesondere einen anderen Sensortyp umfasst, bestimmt und weiterverarbeitet werden. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann eine Information zur Korrektur der mechanischen Schwankung durch eine Sensorfusion auch für Infrastruktursensoren, die diese eigentlich selbst bestimmen können, drastisch verbessert werden. Neben einer nachträglichen Korrektur von erfassten Umfelddaten können die Korrekturinformationen auch zur Verbesserung einer Konfidenz und/oder Genauigkeit eines Infrastruktursensors genutzt werden. So können beispielsweise bei Überschreiten oder Unterschreiten bestimmter Schwellenwerte der Konfidenz bzw. der Genauigkeit die Daten einzelner Infrastruktursensoren oder aller Infrastruktursensoren des Infrastruktursystems ignoriert bzw. als fehlerhaft markiert werden.
Es wird ferner ermöglicht, Sensortypen, die selbst eine Möglichkeit der Schwankungsberechnung aufweisen mit solchen Sensoren ohne eigene Schwankungsberechnung zu kombinieren und außerdem weitere externe Sensoren nur für die Erkennung der Schwankung ins System zu integrieren.
Unter einer Schwankung kann hierbei jegliche Bewegung des Infrastruktursensors verstanden werden, die beispielsweise durch eine Bewegung und/oder Schwankung und/oder eine Verdrehung und/oder eine Vibration der Befestigungsvorrichtung oder eines Teils der Befestigungsvorrichtung verursacht wird. Die Bewegung kann dabei auf jeglicher Zeitskala erfolgen, beispielsweise kann durch Wind eine Schwingung der Befestigungsvorrichtung mit Periodendauern von wenigen Sekunden oder weniger als einer Sekunde ausgelöst werden. Beispielsweise durch Bodenerosion oder andere Effekte können aber auch deutlich langsamere Bewegungen ausgelöst werden, bei denen eine merkliche Abweichung erst nach Dauern von mehreren Tagen oder länger auftritt.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfassen die vorverarbeiteten Daten eine Position und/oder eine Orientierung und/oder einen Bewegungsvektor gemäß einer zuvor durchgeführten Kalibrierung und/oder Messdaten des jeweiligen Infrastruktursensors. Der jeweilige Infrastruktursensor übermittelt demnach Daten, die basierend auf einer aktuellen Messung und/oder einer zu einem früheren Zeitpunkt durchgeführten Kalibrierung des jeweiligen Infrastruktursensors bereits eine Position und/oder eine Orientierung und/oder einen Bewegungsvektor des betreffenden Infrastruktursensors angeben. Dadurch kann das Verarbeiten der übermittelten Daten und das Bestimmen einer Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung durch das Schwankungsschätzungs-Modul und/oder das Ermitteln von Korrekturinformationen für zumindest einen der Infrastruktursensoren basierend auf der Bewegungsfunktion effizienter durchgeführt werden. Es müssen beispielsweise keine Rohdaten zunächst ausgewertet werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist mindestens einer der Infrastruktursensoren des Infrastruktursensorsystems als Umfeldsensor, insbesondere als bildgebender Sensor ausgebildet. Eine erste Schwankungsschätzung kann in dieser Ausführung mittels der von dem Umfeldsensor erfassten Umfeldinformationen ermittelt werden, wobei die erste Schwankungsschätzung dem Schwankungsschätzungs-Modul bereitgestellt wird und bei der Bestimmung der Bewegungsfunktion und/oder beim Ermitteln der Korrekturinformationen verwendet wird.
Dabei kann besonders bevorzugt das Verarbeiten der Daten und das Bestimmen der Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung durch das Schwankungsschätzungs-Modul zusätzlich abhängig von der ersten Schwankungsschätzung durchgeführt werden. Die durch einen als Umfeldsensor ausgebildeten Infrastruktursensor des Infrastruktursensorsystems erfassten Umfeldinformationen können beispielsweise Rohdaten umfassen, wobei das Schwankungsschätzungs-Modul basierend auf den Rohdaten die erste Schwankungsschätzung bestimmen kann. Alternativ kann basierend auf Umfeldinformationen eine erste Schwankungsschätzung bestimmt werden und basierend auf Rohdaten eine zweite Schwankungsschätzung bestimmt werden, und die Bewegungsfunktion basierend auf der ersten und/oder der zweiten Schwankungsschätzung ermittelt werden.
Besonders bevorzugt kann die erste Schwankungsschätzung mittels einer Optischen Fluss-Analyse von Bilddaten, die durch einen als bildgebender Sensor ausgebildeten Infrastruktursensor erfasst wurden, bestimmt werden. Die Optischen Fluss-Analyse von Bilddaten ist eine bewährte Methode, um aus Bilddaten eine Bewegung zu ermitteln. Aus dieser Bewegung kann damit besonders effizient eine Schwankungsschätzung des jeweiligen Infrastruktursensors bestimmt und daraus weiter eine Bewegungsfunktion bestimmt werden.
Alternativ kann die erste Schwankungsschätzung mittels einer Analyse von Landmarken oder Punktwolken im Vergleich zu einer Karte, die durch einen bildgebenden Sensor ausgebildeten Infrastruktursensor erfasst wurden, bestimmt werden. So können bei Kamerasensoren sensorspezifische Landmarken wie z.B. Fahrbahnmarkierungen zur Bewegungsschätzung herangezogen werden. Dazu wird z.B. bei der initialen Kalibrierung eines Sensors oder wiederholt eine Momentaufnahme an Landmarken gemacht und als Abbild in eine hochgenaue Karte oder einen digitalen Zwilling gespeichert. Diese Landmarken können zum Beispiel bei einem Videosensor Linien wie Spurmarkierungen oder Referenzobjekte wie Bäume oder Gebäude sein, bei einem Radar oder Lidarsensor können das insbesondere Reflektionen von stationären Punkten wie Leitpfosten oder Leitplanken sein. Danach werden fortlaufend die aktuell detektierten Landmarken mit vorher gespeicherten Landmarken abgeglichen und damit die Schwankungserkennung berechnet oder verbessert. Die hochgenaue Karte kann alternativ oder zusätzlich von einer externen Quelle bezogen werden und dann wie eine dem Infrastruktursystem eigene Sensorquelle angesehen werden.
Im Fall, dass die Daten, die durch mindestens einen der Infrastruktursensoren an ein Schwankungsschätzungs-Modul übermittelt werden, durch den jeweiligen Infrastruktursensor bestimmte Umfeldinformationen umfassen, kann die Umfeldinformationen in einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung Objektmerkmale von Objekten in der Umgebung des Infrastruktursensorsystems umfassen. Die Objektmerkmale können an das Schwankungsschätzungs-Modul bereitgestellt werden und bei der Bestimmung der Bewegungsfunktion und/oder beim Ermitteln der Korrekturinformationen verwendet werden. Damit werden effizient erfasste Merkmale der Umgebung genutzt, um eine Bewegung der Befestigungsvorrichtung zu bestimmen und zu korrigieren.
Der Bewegungsfunktion liegt beispielsweise eine bestimmte Modellannahme zugrunde, beispielsweise kann je nach Ausgestaltung der Befestigungsvorrichtung angenommen werden, dass sich beispielsweise ein Mast oder ein Pfosten gemäß einer bestimmten Funktion verformt, beispielsweise kann für die Funktion eine Polynomfunktion oder eine logarithmische Funktion angenommen werden.
Im Falle von einer Übermittlung von Rohdaten, wie zum Beispiel einem Videostream aus einer Kamera, kann bevorzugt zunächst für den die Rohdaten liefernden Infrastruktursensor (z.B. die Kamera) eine Schwankungsschätzung durchgeführt werden, bevor die Daten mit den Informationen vom anderen Infrastruktursensoren weiterverarbeitet werden.
Bei der Weiterverarbeitung kann mithilfe mathematischer Modelle, wie zum Beispiel der Berechnung von Differentialgleichungen eine Lösung für eine Bewegungsfunktion f(x) eines Masts der Befestigungsvorrichtung berechnet werden. Dies geschieht zum Beispiel durch Aufstellung verschiedener Gleichungen wie folgt: $f' (x_{0}) = 0, f (x_{0}) = 0, f' (x_Ende) = 0$
wobei xo eine Stützstelle bei Verankerung des Masts auf einer Seite ist und x_Ende das freie Ende des Masts angibt. Weitere Gleichungen und/oder Randbedingungen können sich durch die Auswertung der übermittelten Daten ergeben. Für f(x) kann eine Modellfunktion vorgegeben sein, beispielsweise eine Polynomfunktion der Form f(x)= ax^4 + bx^3 + cx^{^}2 + dx +e, wobei die Funktionsparameter a, b, c, d und e die Funktion bestimmen. Die Parameter können durch Lösung des aufgestellten Gleichungssystem ermittelt werden. Der Parameter x gibt beispielsweise die Position entlang eines Auslegers eines Masts der Befestigungsvorrichtung in eine bestimmte Raumrichtung an.
Damit das Gleichungssystem gelöst werden können, müssen mehr Gleichungen als Unbekannte vorhanden sein. Zum Beispiel werden für eine 3-dimensionale Bestimmung der Schwankung, also der Bewegungsfunktion, mehr Inputdaten als für eine 2-dimensionale Bestimmung benötigt. Eine 3D-Schwankungsberechnung kann hierbei die Genauigkeit des Verfahrens vorteilhaft deutlich verbessern.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfassen die ermittelten Korrekturinformationen Funktionsparameter der Bewegungsfunktion. Mittels dieser Funktionsparameter der Bewegungsfunktion und der Modellannahme für die Bewegungsfunktion kann eine aktualisierte Position und Ausrichtung und/oder ein Bewegungsvektor für mindestens einen der Infrastruktursensoren bestimmt werden. Die Funktionsparameter (im obigen Beispiel die berechneten Werte für a, b, c, d und e) können dazu beispielsweise an mindestens einen der Infrastruktursensoren übermittelt werden. Mittels der Funktionsparameter und einer bekannten initialen Position und Ausrichtung des jeweiligen Infrastruktursensors kann nun eine aktualisierte Position und Ausrichtung bestimmt werden und als Korrekturinformation verwendet werden. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführung ist, dass die Bewegungsfunktion nicht abhängig von der jeweiligen Sensorposition ist, da sie die Bewegung der Befestigungsvorrichtung an sich beschreibt. Daher kann die Bewegungsfunktion an alle Infrastruktursensoren gleich verteilt werden. Insbesondere kann es ausreichend sein, nur die ermittelten Funktionsparameter zu übermitteln. Durch die Nutzung von Multicast/Broadcast Mechanismen in IP-basierten Netzwerken kann dadurch die Netzwerklast klein gehalten werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführung der Erfindung können aus der Bewegungsfunktion als Korrekturinformationen sensorspezifische Bewegungsvektoren bestimmt werden. Mittels eines Bewegungsvektors kann eine aktualisierte Position und/oder Ausrichtung für mindestens einen der Infrastruktursensoren spezifisch für den jeweiligen Infrastruktursensor bestimmt werden. Die sensorspezifischen Bewegungsvektoren können an die jeweiligen Infrastruktursensoren übermittelt werden, so dass der jeweilige Infrastruktursensor selbst eine aktualisierte Position und/oder Ausrichtung für sich bestimmen kann.
Es kann allgemein im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass Korrekturinformationen an zumindest einen der Infrastruktursensoren des Infrastruktursensorsystems übermittelt werden, so dass Messdaten des Infrastruktursensors mittels der Korrekturinformationen von der jeweiligen Infrastruktursensorik selbst korrigiert werden können. Zum Beispiel kann der jeweilige Infrastruktursensor eine Kalibrierungsinformation damit aktualisieren und bei der Verarbeitung von Rohmessdaten berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich können die Korrekturinformationen einer zentralen Recheneinheit verfügbar gemacht werden, die auch Rohmessdaten von mindestens einem Infrastruktursensoren empfängt und die die Korrekturinformationen bei einer Verarbeitung der Rohmessdaten und/oder einer Weiterverarbeitung von vorverarbeiteten Messdaten berücksichtigt. Beispielsweise werden Korrekturinformationen sowie Messdaten und/oder Umfeldinformationen von den Infrastruktursensoren an die Recheneinheit übermittelt, so dass die Recheneinheit mittels der Korrekturinformationen und der Messdaten und/oder Umfeldinformationen ein Umfeldmodell des Infrastruktursensorsystems berechnen kann.
Durch die Recheneinheit als zentrale Komponente kann die erfindungsgemäße Schwankungsberechnung für einige Infrastruktursensoren überhaupt ermöglicht und für andere Infrastruktursensoren verbessert werden. Nach dem Übertragen der berechneten Korrekturinformationen bzw. Parameter der ermittelten Bewegungsfunktion zurück an die Infrastruktursensoren können diese selbst entscheiden (z.B. anhand vordefinierter Schwellwerte), ob ein Herausrechnen der Schwankung sinnvoll (z.B. bei schnellen Schwankungen im Wind) oder eine Neukalibrierung angestoßen werden sollte, z.B. bei einer langsamen Verdrehung eines Masten der Befestigungsvorrichtung. Weiterhin können bevorzugt Messdaten eines Infrastruktursensors basierend auf den Korrekturinformationen nachträglich als ungenau gekennzeichnet werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird für einen Informationsaustausch zwischen einem Infrastruktursensor und dem Schwankungsschätzungs-Modul eine Nachricht verwendet, welche die Daten und die Korrekturinformationen umfasst. Die Korrekturinformationen umfassen hierbei eine Bewegungsfunktion und/oder Parameter der Bewegungsfunktion und/oder einen sensorspezifischen Bewegungsvektor und/oder eine korrigierte Sensorposition und/oder eine korrigierte Sensororientierung. Die Nachricht umfasst weiterhin Informationen zu dem Infrastruktursensor, mit dem der Informationsaustausch stattfindet, insbesondere einen Sensortyp des Infrastruktursensors und/oder eine Information, ob der Infrastruktursensor eine eigene Schwankungserkennung aufweist und/oder eine Information, ob der Infrastruktursensor die Korrekturinformationen benötigt. Optional kann die Nachricht eine Signatur und weiter optional ein Zertifikat zur Validierung der Signatur umfassen. Dies erhöht die Sicherheit des Informationsaustausches.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Schwankungserkennung nicht nur für den aktuellen Zeitpunkt eine Bewegungsfunktion bzw. Korrekturinformationen berechnet, sondern durch die zur Verfügung stehenden Information aus Vergangenheit und Gegenwart nutzt, um auch in die Zukunft zu prädizieren, also das Verhalten der Befestigungsvorrichtung in der näheren oder ferneren Zukunft mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit vorherzusagen. Hierbei gibt es die Möglichkeit einer kurzzeitigen Prädiktion. Diese trifft üblicherweise zu einer hohen Wahrscheinlichkeit zu, da beispielsweise ein Mast, der in eine Richtung zu schwanken beginnt, meistens danach auch wieder zurückschwankt. Ferner können gröbere, langfristigere Prädiktionen zum Beispiel mithilfe von externen Wettersensordaten durchgeführt werden, indem zum Beispiel das Verhalten der Befestigungsfunktion für bestimmte Windgeschwindigkeiten und/oder Windrichtungen bekannt ist. Für derartige Prädiktionen können konventionelle Filter-Methoden verwendet werden (z.B. Wiener-Filter, Kalman-Filter, ...) oder Machine Learning oder Artificial Intelligence Ansätze, welche bestimmte Muster in Eingangsdaten und Schwankungen erkennen können. Durch derartige Prädiktionen kann insbesondere der Vorteil erzielt werden, automatisierten Fahrzeugen, die Informationen des Infrastruktursensorsystems für eine automatisierte Fahrfunktion nutzen (Infrastrukturgestütztes automatisiertes Fahren „IAD“), bekannt zu machen, dass sich das Infrastruktursensorsystem zu einer bestimmten Zeit abschalten könnte (Degradierung) oder nur mit verringerter Genauigkeit arbeiten wird oder bestimmte Bereiche nicht mehr zuverlässig überwacht werden. Beispielsweise kann ein Infrastruktursensorsystems, dessen Sensoren außerhalb eines Tunnels angeordnet sind, bei starkem Wind Probleme haben, wobei innerhalb des Tunnels angeordnete Sensoren durch den Wind nicht beeinträchtigt werden. So kann das Infrastruktursensorsystems gegebenenfalls für anfragende Fahrzeugen die Bereitstellung des lAD-Service ablehnen.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines Infrastruktursensorsystems vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst zumindest ein Schwankungsschätzungs-Modul und eine Kommunikationseinheit, die zum Empfangen von Daten, umfassend vorverarbeitete Daten und/oder aktuelle Messdaten, insbesondere Rohdaten und/oder von Umfeldinformationen, von Infrastruktursensoren des Infrastruktursensorsystems ausgebildet ist, wobei die Infrastruktursensoren an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung ausgebildet, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen. Dazu ist das Schwankungsschätzungs-Modul ausgebildet, die von der Kommunikationseinheit empfangenen Daten zu verarbeiten und daraus eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung zu bestimmen, Korrekturinformationen für zumindest einen der Infrastruktursensoren basierend auf der Bewegungsfunktion zu ermitteln und die Korrekturinformationen und/oder die Bewegungsfunktion bereitzustellen.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Infrastruktursensorsystem umfassend eine Mehrzahl von Infrastruktursensoren vorgeschlagen, wobei die Mehrzahl von Infrastruktursensoren an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung angeordnet sind. Erfindungsgemäß umfasst das Infrastruktursensorsystem nach dem dritten Aspekt eine Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
In einer bevorzugten Ausführung ist mindestens einer der Infrastruktursensoren als bildgebender Sensor, insbesondere als Kamerasensor, und/oder als Radarsensor und/oder als Lidarsensor ausgebildet. Mit anderen Worten ist bevorzugt mindestens einer der Infrastruktursensoren derart ausgebildet, dass er Informationen über ein Umfeld des Infrastruktursensorsystems bzw. ein Umfeld der Befestigungsvorrichtung erfassen kann. Diese Umfeldinformationen können beispielsweise weiterverarbeitet werden und/oder Verkehrsteilnehmern zur Verfügung gestellt werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführung des Infrastruktursensorsystem umfassen die Infrastruktursensoren mindestens einen Dehnungssensor und/oder mindestens einen Beschleunigungssensor und/oder mindestens einen Wirbelstromsensor und/oder mindestens einen Wegsensor. Derartige Sensoren sind in der Regel kostengünstig und klein und können durch die Anwendung bekannter Messprinzipien direkt Daten erzeugen, die eine Information über eine momentane mechanische Schwingung oder sonstige Bewegung der Befestigungsvorrichtung umfassen und somit in besonders effizienter Weise das Bestimmen einer Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung durch das Schwankungsschätzungs-Modul und das Ermitteln von Korrekturinformationen für zumindest einen der Infrastruktursensoren basierend auf der Bewegungsfunktion erlauben.
Ein derartiger Sensor kann zum Beispiel als ein Dehnungsmessstreifen (z.B. als piezoelektrischer Oberflächensensor) ausgeführt sein, wie er auch teilweise bei Windkraftanlagen zum Einsatz kommt. Durch ein entsprechendes verteiltes Anordnen mehrerer derartiger Dehnungsmessstreifen können mechanische Verbiegung oder Verwindung von einzelnen Komponenten der Befestigungsvorrichtung gezielt zeitabhängig gemessen und daraus die Bewegungsfunktion als Gesamtbild der Schwankung bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich können andere Sensortypen, wie z.B. Wirbelstromsensoren oder Wegsensoren eingesetzt werden. So können beispielweise Wirbelstromsensoren berührungslos, hochdynamisch und präzise Abstand, Weg oder Position zu metallischen Objekten bestimmen. Auch schnelle Prozesse, wie zum Beispiel Vibrationen oder Schwingungen, können durch derartige Sensoren genau erfasst werden.
Alternativ oder zusätzlich können Wettersensoren zum Einsatz kommen, die z.B. Windgeschwindigkeiten erfassen können. Alternativ oder zusätzlich können Daten aus einem Online-Wetterdienst hinzugezogen werden. Wetterdaten wie z.B. Windgeschwindigkeiten oder Temperaturen können zusätzliche Informationen über wetterbedingte mechanische Veränderungen (z.B. Schwingungen, Ausdehnung, Abmessungen, ...) der Befestigungsvorrichtung liefern und damit ein genaueres Bestimmen einer Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung durch das Schwankungsschätzungs-Modul und/oder ein genaueres Ermitteln von Korrekturinformationen für zumindest einen der Infrastruktursensoren basierend auf der Bewegungsfunktion ermöglichen.
Figurenliste

Die 1 a)-c) zeigen verschiedene Ausführungen von Befestigungsvorrichtungen für Infrastruktursensoren zum Einsatz in erfindungsgemäßen Infrastruktursensorsystemen.
2 zeigt ein Infrastruktursensorsystem nach einem ersten Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung.
3 zeigt ein Infrastruktursensorsystem nach einem zweiten Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung.
4 zeigt ein Beispiel für eine Bewegungsfunktion, die nach einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt wurde.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm nach einem Ausführungsbeispiel eins erfindungsgemäßen Verfahrens.
6 zeigt schematisch die Architektur eines Infrastruktursensorsystems nach einem dritten Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung.
7 zeigt schematisch die Architektur eines Infrastruktursensorsystems nach einem vierten Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung.
8 zeigt schematisch ein mögliches Format für eine Nachricht zum Informationsaustausch zwischen einem Infrastruktursensor und dem Schwankungsschätzungs-Modul gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
1 a) zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Befestigungsvorrichtung 12 für Infrastruktursensoren zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Infrastruktursensorsystem in einer perspektivischen Ansicht. Die Befestigungsvorrichtung 12 umfasst einen Sockel 13 und einen in dem Sockel verankerten Mast 15, der im Wesentlichen senkrecht zu einer Bodenebene 11, auf der der die Befestigungsvorrichtung 12 steht, ausgerichtet ist. Der Mast 15 ist von einer Stützkonstruktion 14 umgeben und mit dieser verbunden. Die Stützkonstruktion weist mehrere senkrecht und parallel zur Bodenebene 11 ausgerichtete und miteinander verbundene Elemente auf. Die Stützkonstruktion 14 ist ausgebildet, dem Mast 15 mechanische Stabilität zu verleihen. An dem Mast 15 ist ein Ausleger 16 angeordnet, der sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Mast 15 und im Wesentlichen parallel zur Bodenebene 11 erstreckt. An dem Ausleger 16 und/oder an dem Mast 15 können Infrastruktursensoren (nicht dargestellt) angeordnet, also befestigt werden, die beispielsweise die Umgebung der Befestigungsvorrichtung 12 erfassen können.
Beispielsweise bei starkem Wind oder durch andere Umwelteinflüsse kann der Ausleger 16 der Befestigungsvorrichtung 12 zu mechanischen Schwingungen bzw. Schwankungen angeregt werden, wie durch die Pfeile 18 angedeutet ist. Die Infrastruktursensoren sind üblicherweise für eine bestimmte Position und Ausrichtung kalibriert, die üblicherweise einem ruhenden Ausleger 16 entspricht. Um die Messwerte der Infrastruktursensoren auch bei schwankendem Ausleger 16 verwenden zu können, kann ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
In 1 b) ist eine alternative Ausgestaltung einer Befestigungsvorrichtung 22 für Infrastruktursensoren in Draufsicht dargestellt. Die Befestigungsvorrichtung 22 weist eine sich im Wesentlichen senkrecht erstreckende Konstruktion 23 auf, sowie einen an der Konstruktion 23 erhöht über dem Boden angeordneten, sich im Wesentlichen waagerecht erstreckenden Ausleger 26. Der Ausleger 26 kann zur Befestigung von mehreren Infrastruktursensoren ausgebildet ein. Um eine Schwankung des Auslegers 26 erfassen zu können, sind in diesem Beispiel Dehnungssensoren 27 entlang des Auslegers 26 angebracht. In der Darstellung i) ist der Ausleger 26 in die positive y-Richtung ausgelenkt. In der Darstellung ii) ist der Ausleger 26 in einer mittleren Position bzw. einer Ruheposition, in der keine Korrektur notwendig ist. In der Darstellung iii) ist der Ausleger 26 in die negative y-Richtung ausgelenkt. In den Positionen gemäß i) und iii) des Auslegers 26 findet eine Dehnung statt, so dass die Dehnungssensoren 27 entsprechende Messwerte liefern. Beispielsweise durch die Vorzeichen der Messwerte und/oder die Differenz der Messwerte zweier Dehnungssensoren kann zwischen einer Auslenkung in die positive y-Richtung gemäß i) und einer Auslenkung in die negative y-Richtung gemäß iii) unterschieden werden.
In 1 c) ist eine weitere alternative Ausgestaltung einer Befestigungsvorrichtung 32 für Infrastruktursensoren 36, 37, 38, 39 in Draufansicht dargestellt. Die Befestigungsvorrichtung 32 umfasst einen Sockel 33 und einen in dem Sockel verankerten Mast, der im Wesentlichen senkrecht zu einer Bodenebene, auf der die Befestigungsvorrichtung 32 steht, ausgerichtet ist (in dieser Ansicht nicht sichtbar). Der Mast weist einen Ausleger 35 auf, der im Wesentlichen parallel zur Bodenebene ausgerichtet ist. Der Ausleger 35 weist zwei in unterschiedlicher Position entlang des Auslegers 35 angeordnete, im Vergleich zur Länge des Auslegers 35 kurze Querverstrebungen 34 auf, an denen jeweils zwei Infrastruktursensoren 36 und 38 bzw. 37 und 39 befestigt sind.
Beispielsweise bei starkem Wind oder durch andere Umwelteinflüsse kann der Ausleger 35 der Befestigungsvorrichtung 32 zu mechanischen Schwingungen bzw. Schwankungen angeregt werden, wie durch die Pfeile 31 angedeutet ist.
Die Infrastruktursensoren 36 und 39 sind in diesem Beispiel als Kamerasensoren ausgebildet, die in regelmäßigen zeitlichen Abschnitten Bilder der Umgebung der Befestigungsvorrichtung 32 erfassen können. Die so erzeugten Bilddaten können vorverarbeitet werden, indem sie beispielsweise mittels einer optischen Fluss-Analyse ausgewertet werden und basierend auf dieser Auswertung kann eine erste Schwankungsschätzung ermittelt werden, auf deren Basis eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung 32 berechnet werden kann. Die Infrastruktursensoren 37 und 38 sind in diesem Beispiel als Radarsensoren ausgebildet, die mit hoher Genauigkeit Abstände zu Objekten in der Umgebung der Befestigungsvorrichtung 32 erfassen können. Die so erzeugten Objektdaten können zusätzlich ausgewertet werden und/oder auf Basis der berechneten Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung 32 korrigiert werden.
2 zeigt ein Infrastruktursensorsystem 200 nach einem ersten Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung als Blockdiagramm. Das Infrastruktursensorsystem 200 umfasst eine Mehrzahl von Infrastruktursensoren 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223 wobei die Infrastruktursensoren 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223 an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung (nicht dargestellt) angeordnet sind. Das Infrastruktursensorsystem 200 umfasst eine Vorrichtung 100 zum Betreiben des Infrastruktursensorsystems 200, umfassend ein Schwankungsschätzungs-Modul 110 und eine Kommunikationseinheit 120, die zum Empfangen von Daten, die von den Infrastruktursensoren 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223 übermittelt werden. Die Kommunikationseinheit 120 kann weiterhin zum Versenden von Informationen mindestens einen der Infrastruktursensoren 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223 ausgebildet sein, so dass ein Datenaustausch mit den Infrastruktursensoren 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223 ermöglicht ist.
Das Schwankungsschätzungs-Modul 110 ist ausgebildet, die von der Kommunikationseinheit 120 empfangenen Daten zu verarbeiten und daraus eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung zu bestimmen, Korrekturinformationen für zumindest einen der Infrastruktursensoren basierend auf der Bewegungsfunktion zu ermitteln, und die Korrekturinformationen und/oder die Bewegungsfunktion bereitzustellen.
In dem Beispiel nach 2 sind die Infrastruktursensoren 220 und 216 als Kamerasensoren ausgebildet. Der Infrastruktursensor 216 übermittelt vorverarbeitete Daten umfassend einen dem Infrastruktursensor 216 zugeordneten eigenen Bewegungsvektor 236 an die Kommunikationseinheit 120. Der Bewegungsvektor 236 ist hierbei z.B. durch eine Analyse des optischen Flusses der von dem Infrastruktursensor 216 erfassten Bilddaten zuvor durch den Infrastruktursensor 216 selbst ermittelt worden und stellt eine erste Schwankungsschätzung dar. Der Bewegungsvektor 236 kann beispielsweise Geschwindigkeitskomponenten und/oder Beschleunigungskomponenten einer Bewegung des Infrastruktursensors 216 für alle drei Raumrichtungen angeben.
Der Infrastruktursensor 220 übermittelt vorverarbeitete Daten umfassend einen dem Infrastruktursensor 220 zugeordneten eigenen Bewegungsvektor 240 und eine eigene Position an die Kommunikationseinheit 120. Die eigene Position kann beispielsweise eine aus dem Bewegungsvektor bestimmte Position umfassen und/oder eine bei einer initialen Kalibrierung des Infrastruktursensors 220 bestimmte Position. Alternativ oder zusätzlich kann der Infrastruktursensor 220 Rohdaten, beispielsweise in Form eines Videostreams 224 an die Kommunikationseinheit 120 übermitteln.
Die Infrastruktursensoren 214 und 218 sind in diesem Beispiel als Radarsensoren ausgebildet, repräsentativ für jede Art von Sensoren, welche zunächst keine eigene Schwankungsschätzung in ausreichender Qualität ermöglicht. Die Infrastruktursensoren 214 und 218 übermitteln ihre jeweilige eigene Position 239, 234 an die Kommunikationseinheit 120. Die eigene Position kann beispielsweise bei einer initialen Kalibrierung des jeweiligen Infrastruktursensors 214, 218 bestimmte Position sein.
Eine Position eines Infrastruktursensors 214, 216, 218, 220 kann beispielsweise durch eine globale oder relative Koordinate repräsentiert werden. Die Position kann zusätzlich mindestens eine Winkelinformation (z.B. Nickwinkel, Gierwinkel, Rollwinkel) umfassen, die eine Ausrichtung des jeweiligen Infrastruktursensors 214, 216, 218, 220 und damit den Erfassungsbereich des jeweiligen Infrastruktursensors 214, 216, 218, 220 beschreibt.
Das gezeigte Infrastruktursensorsystem 200 umfasst außerdem einen Beschleunigungssensor 212, der ebenfalls an der Befestigungsvorrichtung angeordnet ist. Der Beschleunigungssensor 212 kann beispielsweise als MEMS-Sensor ausgebildet ein und zusätzlich zu einem Beschleunigungsvektor für die drei Raumrichtungen auch Winkelbeschleunigungen und/oder Gravitation und/oder das Erdmagnetfeld erfassen und daraus eine hochgenaue absolute Orientierungs- und Bewegungsinformation erzeugen. Die von dem Beschleunigungssensor 212 erzeugten Messdaten können als vorverarbeitete Daten 232 und/oder als Rohdaten zusammen mit der aktuellen und/oder initialen Position des Beschleunigungssensors 212 an die Kommunikationseinheit 120 übermittelt werden.
Optional kann weiterhin ein Dehnungssensor 222 an der Befestigungsvorrichtung vorgesehen sein oder auch mehrere Dehnungssensoren 223. Mittels der Dehnungssensoren 222, 223 kann, wie beispielsweise in 1 b) dargestellt, eine Verbiegung bzw. Auslenkung eines Elements der Befestigungsvorrichtung erkannt und die Richtung und der Betrag der Verbiegung bzw. Auslenkung erfasst werden. Die Dehnungssensoren können die so erfassten Informationen beispielsweis in Form von Rohmessdaten 242 an die Kommunikationseinheit 120 übermitteln.
Alle an die Kommunikationseinheit 120 übermittelten Daten werden dem Schwankungsschätzungs-Modul 110 bereitgestellt, das basierend auf den Daten eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung ermittelt. Basierend auf der Bewegungsfunktion können durch das Schwankungsschätzungs-Modul Korrekturinformationen für zumindest einen der Infrastruktursensoren ermittelt werden.
In diesem Beispiel ist das Schwankungsschätzungs-Modul 110 ausgebildet, basierend auf der ermittelten Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung Bewegungsvektoren zumindest für die Infrastruktursensoren 214 und 218 zu berechnen. Ein solcher Bewegungsvektor beschreibt die spezifische Bewegung für jeden einzelnen Infrastruktursensor 214 bzw. 218. Dafür ist es notwendig, dass die Infrastruktursensoren 214 und 218 vorher ihre eigene Position übermitteln. Basierend auf der übermittelten Position des Infrastruktursensors 214 und der Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung wird demnach ein erster Bewegungsvektor 235 bestimmt und an den Infrastruktursensor 214 durch die Kommunikationseinheit 120 übermittelt. Der Infrastruktursensor 214 kann den ersten Bewegungsvektor 235 als Korrekturinformation nutzen, beispielsweise um erfasste Umfeldinformationen zu korrigieren oder z.B. falls die Abweichungen zu groß sind, eine Neukalibrierung anzufordern. Analog kann basierend auf der übermittelten Position des Infrastruktursensors 218 und der Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung ein zweiter Bewegungsvektor 238 bestimmt und an den Infrastruktursensor 218 durch die Kommunikationseinheit 120 übermittelt werden. Der Infrastruktursensor 218 kann den zweiten Bewegungsvektor 238 als Korrekturinformation nutzen.
Die Bestimmung von Korrekturinformationen für die Infrastruktursensoren 216 und 220, die als Kamerasensoren ausgebildet sind, ist nicht unbedingt notwendig, da die Infrastruktursensoren 216 und 220 durch eine Auswertung der jeweils erfassten Bilddaten, beispielsweise durch eine optische Fluss-Analyse bereits eine Schwankungsschätzung durchführen können. Dennoch kann es vorteilhaft sein, auch für die Infrastruktursensoren 216 und 220 jeweils einen Bewegungsvektor basierend auf einer bekannten Position des jeweiligen Infrastruktursensors 216 und 220 und der Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung zu berechnen und an den jeweiligen Infrastruktursensor 216 und 220 zu übermitteln, um beispielsweise die Schwankungsschätzungen der Infrastruktursensoren 216 und 220 zu plausibilisieren und die Genauigkeit zu verbessern.
3 zeigt ein Infrastruktursensorsystem 400 nach einem zweiten, alternativen Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung als Blockdiagramm. Das Infrastruktursensorsystem 400 umfasst eine Mehrzahl von Infrastruktursensoren 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423 wobei die Infrastruktursensoren 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423 an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung (nicht dargestellt) angeordnet sind. Das Infrastruktursensorsystem 400 umfasst eine Vorrichtung 300 zum Betreiben des Infrastruktursensorsystems 400, umfassend ein Schwankungsschätzungs-Modul 310 und eine Kommunikationseinheit 320, die zum Empfangen von Daten, die von den Infrastruktursensoren 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423 übermittelt werden, ausgebildet ist.
Das Schwankungsschätzungs-Modul 310 ist ausgebildet, die von der Kommunikationseinheit 320 empfangenen Daten zu verarbeiten und daraus eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung zu bestimmen, Korrekturinformationen für zumindest einen der Infrastruktursensoren basierend auf der Bewegungsfunktion zu ermitteln, und die Korrekturinformationen und/oder die Bewegungsfunktion bereitzustellen.
In dem Beispiel nach 3 sind die Infrastruktursensoren 420 und 416 als Kamerasensoren ausgebildet und die Infrastruktursensoren 414 und 418 sind als Radarsensoren ausgebildet. Weiterhin sind ein oder mehrere Dehnungssensoren 433, 423 vorgesehen und mindestens ein Inertialsensor 412.
Wie im Beispiel nach 2 übermittelt der Inertialsensor 412 seine Position und Messdaten 432, die zumindest eine Bewegung und/oder Beschleunigung der Befestigungsvorrichtung charakterisieren an die Kommunikationseinheit 320. Die Kamerasensoren 416 und 420 übermitteln jeweils eine eigene Position und einen durch den jeweiligen Kamerasensor 416 bzw. 420 bestimmte erste Schwankungsschätzung 436 bzw. 440, beispielsweise in Form eines Bewegungsvektors, an die Kommunikationseinheit 320. Alternativ oder zusätzlich können die Kamerasensoren 416 und 420 Rohdaten, zum Beispiel in Form eines Videostreams, an die Kommunikationseinheit 320 übermitteln. Die Dehnungssensoren 422, 423 übermitteln Rohdaten, die beispielsweise eine Auslenkung eines Elements der Befestigungsvorrichtung in eine bestimmte Raumrichtung kennzeichnen an die Kommunikationseinheit 320.
Alle an die Kommunikationseinheit 320 übermittelten Daten werden dem Schwankungsschätzungs-Modul 310 bereitgestellt, das basierend auf den Daten eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung ermittelt. Basierend auf der Bewegungsfunktion können durch das Schwankungsschätzungs-Modul Korrekturinformationen für zumindest einen der Infrastruktursensoren ermittelt werden.
Als Ergebnis 435, 438 wird in diesem Beispiel die Bewegungsfunktion an die Infrastruktursensoren 414 und 418, die keine eigene Schwankungsschätzung aufweisen, weitergegeben. Im Anschluss können die Infrastruktursensoren 414 und 418 mit der Bewegungsfunktion und ihrer initial kalibrierten Position ihren aktuellen Bewegungsvektor bestimmen. Alternativ oder zusätzlich (hier nicht dargestellt) kann das Ergebnis auch an die Infrastruktursensoren 416 und 420 verteilt werden, um deren sensorinterne Schwankungsschätzung zu verbessern oder zu überschreiben. Der Vorteil dieser Variante ist, dass die Bewegungsfunktion nicht abhängig von der jeweiligen Sensorposition ist und daher an alle Infrastruktursensoren gleich verteilt werden kann. Durch die Nutzung von Multicast/Broadcast Mechanismen in IP basierten Netzwerken kann dadurch die Netzwerklast klein gehalten werden.
Der Unterschied zwischen den beiden Varianten gemäß den 2 und 3 ist noch einmal in 4 gesondert dargestellt. Die senkrechte Linie 115 illustriert einen Mast einer Befestigungsvorrichtung im Ruhezustand ohne äußere Einflüsse. Die Linie 116 beschreibt die Verformung des Masts zu einem bestimmten Zeitpunkt und stellt damit die Bewegungsfunktion dar. Die Positionen 114, 117 und 118 sind beispielhafte Sensorpositionen, die sich gemäß der Bewegungsfunktion bzw. eines auf der Bewegungsfunktion basierenden Bewegungsvektors für die jeweilige Sensorruheposition verändert haben.
Ein Ablaufdiagramm 500 eines Beispiels für ein in einer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung eingesetzten Schwankungsschätzungs-Modul 510 (als Hardware- oder Softwarekomponente) ist in 5 dargestellt. Als Input sind hier beispielhaft zwei Infrastruktursensoren 512 und 514 dargestellt. Das betreffende Infrastruktursensorsystem, in dem das gezeigte Schwankungsschätzungs-Modul 510 eingesetzt wird, kann hierbei noch weitere Sensoren aufweisen. Der erste Infrastruktursensor 512 liefert als Output 502 vorverarbeitete Daten, die bereits eine erste Schwankungsschätzung umfassen, z.B. in Form einer aktuellen Position und eines Bewegungsvektors und/oder in Form von extrinsischen Kalibrierungsparametern. Der zweite Infrastruktursensor 514 liefert als Output 504 ein Rohdatensignal. Die vorverarbeiteten Daten 502 können durch ein Einlesemodul 522 einfach eingelesen werden. Die Rohdaten 504 werden von einem Bewegungserkennungsmodul 524 nachverarbeitet, z.B. durch eine optische Fluss- Analyse. Im Anschluss werden im Modul 530 aus den übermittelten Daten der Sensoren 512 und 514 erhaltenen Informationen kombiniert und dabei falls notwendig in eine gemeinsame Darstellung wie z.B. ein gemeinsames lokales Koordinatensystem überführt. Danach wird im Modul 540 mit den so kombinierten Informationen eine Bewegungsfunktion ermittelt. Die Bewegungsfunktion kann beispielsweise durch verschiedene Funktionsparameter charakterisiert sein. Die Bewegungsfunktion, bzw. Daten, die die Bewegungsfunktion bestimmen, werden an eine Ausgabeschnittstelle 550 übergeben. Die Ausgabeschnittstelle 550 erzeugt Daten 552, 554, die spezifisch für die Sensoren 512, 514 sind und als Sensoroutputs 562, 564 an den jeweiligen Sensor 512, 514 und/oder andere Sensoren des Infrastruktursensorsystems übermittelt werden. Beispielsweise wird eine Bewegungsfunktion 554 übergeben, die als Ausgabe 564 an den Sensor 514 und/oder andere Sensoren des Infrastruktursensorsystems übermittelt wird und mittels der ein empfangender Sensor seine aktuelle Position und/oder Bewegung bestimmen kann. Mithilfe einer bekannten Sensorposition des Sensors 512 und/oder eines anderen Sensors des Infrastruktursensorsystems, kann ein spezifischer Bewegungsvektor 552 für den Sensor 512 bzw. einen anderen Sensor des Infrastruktursensorsystems bestimmt werden und als Ausgabe 562 an den jeweiligen Sensor 512 übermittelt werden.
In den 6 und 7 sind jeweils Architekturdiagramme von Infrastruktursensorsystemen 600 und 700 dargestellt. Bei diesen beiden Ausführungsbeispielen werden die Korrekturinformationen nicht in die Infrastruktursensoren zurückgespeist, sondern fließen in die Nachverarbeitung der von den Infrastruktursensoren des jeweiligen Infrastruktursensorsystems 600 und 700 erfassten Umfeldinformationen ein. Auf diese Weise müssen die beteiligten Infrastruktursensoren nicht mit der Sensorschwankungserkennung kompatibel sein und es können beispielsweise auch ältere bzw. herkömmliche Sensoren verwendet und deren Messdatenqualität verbessert werden.
6 zeigt ein Infrastruktursensorsystem 600 mit einer Mehrzahl von Infrastruktursensoren 612, 614, 615, 616, 618, 619, die an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung (nicht dargestellt) beispielsweise gemäß 1, angeordnet sind und die jeweils Daten 622, 624, 626, 628, 629 an eine Vorrichtung 610 zum Betreiben des Infrastruktursensorsystems 600 übermitteln. Die Daten werden dabei von einer Kommunikationseinheit (nicht dargestellt) empfangen und weiter verteilt. Die Vorrichtung 610 ist in diesem Beispiel als Recheneinheit ausgestalten, die verschiedene Module (Hardware und/oder Software) zur weiteren Verarbeitung der übermittelten Daten umfasst. Die Vorrichtung 610 kann beispielsweise Teil einer sogenannten Road-Side-Unit (RSU), also eines infrastrukturseitigen Rechnersystems sein, das in räumlicher Nähe der Befestigungsvorrichtung mit den Infrastruktursensoren 612, 614, 615, 616, 618, 619 angeordnet ist und ausgebildet ist, von den Infrastruktursensoren 612, 614, 615, 616, 618, 619 erzeugte Daten zu empfangen und weiterzuverarbeiten und die weiterverarbeiteten Daten beispielsweise vernetzten Fahrzeugen zur Verfügung zu stellen. Alternativ kann die Vorrichtung 610 als Teil eines Cloud-Systems ausgebildet sein.
Das Infrastruktursensorsystem 600 weist Infrastruktursensoren 616, 618 und 619 auf, die als Umfeldsensoren ausgebildet sind. Im gezeigten Beispiel ist der Infrastruktursensor 616 als Kamera ausgebildet, der Infrastruktursensor 618 ist als Radarsensor ausgebildet und der Infrastruktursensor 619 ist als LIDAR-Sensor ausgebildet. Die Verwendung von anderen oder zusätzlichen Typen von Umfeldsensoren ist denkbar. Die Infrastruktursensoren 616, 618 und 619 sind ausgebildet ihr Umfeld zu erfassen und aus den erfassten Umfelddaten Objektlisten zu generieren, die Eigenschaften, z.B. Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Objektgröße, Objekttyp, ... von bewegten und/oder unbewegten Objekten im Umfeld des jeweiligen Sensors umfassen. Die Infrastruktursensoren 616, 618 und 619 übermitteln jeweils derartige Objektlisten als vorverarbeitete Daten 626, 628, 629 an die Vorrichtung 610 zur weiteren Verarbeitung und Auswertung.
Das Infrastruktursensorsystem 600 weist weiterhin Infrastruktursensoren 612, 614, 615 auf, die dazu ausgebildet sind, eine Schwankung der Befestigungsvorrichtung zu erfassen. Der Infrastruktursensor 612 ist hierbei als Dehnungssensor, insbesondere als Dehnungsmessstreifen ausgebildet und liefert ein Messsignal, wenn eine Dehnung eines mechanischen Elements der Befestigungsvorrichtung auftritt. Der Infrastruktursensor 614 ist als Inertialsensor bzw. Beschleunigungssensor ausgebildet und kann beispielsweise eine Bewegung, insbesondere eine Beschleunigung, eines mechanischen Elements der Befestigungsvorrichtung erfassen und ein entsprechendes Messsignal ausgeben. Das Infrastruktursensorsystem 600 kann mehrere Dehnungssensoren und/oder Beschleunigungssensoren 615 aufweisen. Infrastruktursensoren 612, 614, 615 übermitteln Daten 622, 624 als Rohmessdaten und/oder als vorverarbeitete Bewegungs- bzw. Dehnungsinformationen an die die Vorrichtung 610 zur weiteren Verarbeitung und/oder Auswertung. Die von den Infrastruktursensoren 612, 614, 615 übermittelten Daten 622, 624 werden einem Schwankungsschätzungsmodul 630 der Vorrichtung 610 zugeführt, das die Daten 622, 624 verarbeitet und daraus eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung bestimmt und/oder Korrekturinformationen für die Infrastruktursensoren 616, 618 und 619 basierend auf der Bewegungsfunktion ermittelt und die Korrekturinformationen und/oder die Bewegungsfunktion zur Schwankungskompensation bereitstellt. Die von den Infrastruktursensoren 616, 618 und 619 übermittelten Objektlisten werden nun sensorspezifisch unter Verwendung der bereitgestellten Korrekturinformationen und/oder Bewegungsfunktion jeweils einem Schwankungskompensations-Modul 646, 648, 649 der Vorrichtung 610 korrigiert, d.h. die von den Objektlisten umfassten Objekteigenschaften werden mit den bereitgestellten Korrekturinformationen und/oder der Bewegungsfunktion so angepasst, dass sich korrigierte Objekteigenschaften ergeben, z.B. korrigierte Positionen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, ... der Objekte in den Objektlisten. Die so korrigierten Objektlisten werden einem Sensorfusionsmodul 650 zugeführt, das basierend auf den korrigierten Objektlisten ein Umfeldmodell erstellt. Das Umfeldmodell kann mittels eines Funkmoduls 660 bereitgestellt werden, z.B. an vernetzte Fahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer.
In dem gezeigten Beispiel können die Infrastruktursensoren 616, 618 und 619 auf Basis der von ihnen selbst erfassten Daten bereits jeweils eine eigene, erste Schwankungserkennung durchführen und mit an das SchwankungserkennungsModul 630 übertragen, das diese bei der Bestimmung der Bewegungsfunktion mitberücksichtigen kann. Hierbei sollte sichergestellt sein, dass die Infrastruktursensoren 616, 618 und 619 keinen zusätzlichen Schwankungsausgleich bereits intern durchführen da sich die Kompensationsschritte ansonsten gegenseitig stören können.
In 7 werden beispielhaft Sensoren ohne Vorverarbeitung dargestellt, aus denen zum Beispiel Rohdaten (z.B. Videostream) und/oder Featuredaten (z.B. markante Linien, Punkte, ...) kommen. Auf diese Daten muss zuerst eine Verarbeitung im Infrastruktursystem stattfinden, zum Beispiel eine Detektion und ein Tracking von Objekten. Außerdem können markante Punkte erkannt oder eingelesen werden und mit in die Schwankungserkennung gespeist werden.
7 zeigt ein Infrastruktursensorsystem 700 mit einer Mehrzahl von Infrastruktursensoren 712, 714, 715, 716, 718, 719, die an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung (nicht dargestellt) beispielsweise gemäß 1, angeordnet sind und die jeweils Daten 722, 724, 726, 728, 729 an eine Vorrichtung 710 zum Betreiben des Infrastruktursensorsystems 700 übermitteln. Die Daten werden dabei von einer Kommunikationseinheit (nicht dargestellt) empfangen und weiter verteilt. Die Vorrichtung 710 ist in diesem Beispiel als Recheneinheit ausgestalten, die verschiedene Module (Hardware und/oder Software) zur weiteren Verarbeitung der übermittelten Daten umfasst.
Das Infrastruktursensorsystem 700 weist Infrastruktursensoren 716, 718 und 719 auf, die als Umfeldsensoren ausgebildet sind. Im gezeigten Beispiel ist der Infrastruktursensor 716 als Kamera ausgebildet, der Infrastruktursensor 718 ist als Radarsensor ausgebildet und der Infrastruktursensor 719 ist als LIDAR-Sensor ausgebildet. Die Infrastruktursensoren 716, 718 und 719 sind ausgebildet ihr Umfeld zu erfassen, indem sie beispielsweise Bilddaten der Umgebung aufzeichnen bzw. Abstände zu Objekten in der Umgebung messen. Die Infrastruktursensoren 716, 718 und 719 und können ausgebildet sein, aus den erfassten Rohdaten bestimmte markante Merkmale der Umgebung zu extrahieren, beispielsweise unveränderliche Strukturen wie Leitplanken oder Wände. Die Infrastruktursensoren 716, 718, 719 übermitteln als Daten 726, 728, 729 jeweils Rohmessdaten und/oder im Fall des Kamerasensors 716 Videostreamdaten und/oder Informationen über erfasste markante Merkmale der Umgebung („Feature Daten“) an die die Vorrichtung 710 zur weiteren Verarbeitung und/oder Auswertung. Für jeden der Infrastruktursensoren 716, 718, 719 umfasst die Vorrichtung 710 ein Vorverarbeitungsmodul 746, 748, 749. Im Vorverarbeitungsmodul 746 werden die von dem Kamerasensor 716 übermittelten Daten 726 verarbeitet, beispielsweise durch Methoden der digitalen Bildverarbeitung. Hierbei können insbesondere Objekte erkannt und verfolgt werden. Im Vorverarbeitungsmodul 748 werden die von dem Radarsensor 718 übermittelten Daten 728 verarbeitet, beispielsweise indem aus übermittelten Rohdaten Objektabstände und/oder Relativgeschwindigkeiten bestimmt werden. Wenn die Daten 728 zusätzlich oder alternativ Feature Daten umfassen, können die Features bekannten Merkmalen zugeordnet werden. Im Vorverarbeitungsmodul 749 werden die von dem LIDAR-Sensor 719 übermittelten Daten 729 verarbeitet, beispielsweise indem aus übermittelten Rohdaten Objektabstände bestimmt werden. So werden für jeden der Infrastruktursensoren 716, 718, 719 vorverarbeitete Daten erhalten, die einem Schwankungserkennungsmodul 730 zur Verfügung gestellt werden.
Das Infrastruktursensorsystem 700 weist optional weiterhin Infrastruktursensoren 712, 714, 715 auf, die dazu ausgebildet sind, eine Schwankung der Befestigungsvorrichtung zu erfassen. Der Infrastruktursensor 712 ist hierbei als Dehnungssensor, insbesondere als Dehnungsmessstreifen ausgebildet und liefert ein Messsignal, wenn eine Dehnung eines mechanischen Elements der Befestigungsvorrichtung auftritt. Der Infrastruktursensor 714 ist als Inertialsensor bzw. Beschleunigungssensor ausgebildet und kann beispielsweise eine Bewegung, insbesondere eine Beschleunigung, eines mechanischen Elements der Befestigungsvorrichtung erfassen und ein entsprechendes Messsignal ausgeben. Das Infrastruktursensorsystem 700 kann mehrere Dehnungssensoren und/oder Beschleunigungssensoren 715 aufweisen. Die Infrastruktursensoren 712, 714, 715 übermitteln Daten 722, 724 als Rohmessdaten und/oder als vorverarbeitete Bewegungs- bzw. Dehnungsinformationen an die die Vorrichtung 610 zur weiteren Verarbeitung und/oder Auswertung. Die von den Infrastruktursensoren 712, 714, 715 übermittelten Daten 722, 724 werden dem Schwankungsschätzungsmodul 730 der Vorrichtung 710 zur Verfügung gestellt.
Das Schwankungsschätzungsmodul 730 kann nun aus den optionalen Daten der Infrastruktursensoren 712, 714, 715 sowie der von den Vorverarbeitungsmodulen 746, 748, 749 zur Verfügung gestellten Daten eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung bestimmen und/oder Korrekturinformationen für die Infrastruktursensoren 716, 718 und 719 basierend auf der Bewegungsfunktion ermitteln und die Korrekturinformationen und/oder die Bewegungsfunktion zur Schwankungskompensation bereitstellen. In jeweiligen Schwankungskompensationsmodulen 756, 758 und 759 können nun die vorverarbeiteten Daten der Infrastruktursensoren 716, 718 und 719 auf Schwankungen der gemeinsamen Befestigungsvorrichtung korrigiert werden. Die so korrigierten Daten, die beispielsweise Objektinformationen umfassen können, werden einem Sensordatenfusionsmodul 760 zugeführt, das basierend auf den korrigierten Daten ein Umfeldmodell erstellt. Das Umfeldmodell kann mittels eines Funkmoduls 770 bereitgestellt werden, z.B. an vernetzte Fahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer.
Das Ergebnis der Schwankungserkennung muss sowohl im Beispiel nach 6 als auch im Beispiel nach 7 für die vorverarbeiteten Datenströme jedes einzelnen Infrastruktursensors 616, 618, 619 bzw. 716, 718, 719 angewendet werden, so dass alle Objektinformationen bei der Sensordatenfusion sich auf das gleiche Koordinatensystem beziehen. Bei der Schwankungskompensation können außerdem einzelne der Infrastruktursensoren 616, 618, 619 bzw. 716, 718, 719 ausgeschlossen oder mit einer geringeren Konfidenz belegt bzw. gewichtet werden, wenn bestimmte Schwellen an Schwankungen überschritten wurden.
In 8 ist schematisch ein Datenformat für eine Nachricht 800 zum Informationsaustausch zwischen einem Infrastruktursensor und dem Schwankungsschätzungs-Modul gemäß einer möglichen Ausführung der Erfindung dargestellt. Die Nachricht 800 umfasst hierbei die vom Sensor an das Infrastruktursensorsystem übermittelten Daten und die Korrekturinformationen und/oder die Bewegungsfunktion, welche vom Infrastruktursensorsystem an einen Sensor gesendet wird. Die Nachricht 800 weist hierzu einen Nachrichten-Header 810 auf. Weiterhin weist die Nachricht 800 einen Inhaltsteil 820 auf. Der Inhaltsteil 820 umfasst einen ersten Datenblock 830, umfassend Sensoreigenschaften. Die Sensoreigenschaften umfassen in diesem Beispiel Informationen über den Sensortyp 832 (z.B. Kamera/IMU/Radar/Lidar/...), die Information 834 ob der Sensor selbst über eine Schwankungserkennung verfügt und die Information 836 ob der Sensor eine Schwankungsinformation (z.B. eine Bewegungsfunktion) erhalten möchte oder nicht. Der Inhaltsteil 820 umfasst einen zweiten Datenblock 840, umfassend Sensor-Ausgabedaten, zum Beispiel direkt die Rohdaten 842 (z.B. bei einem Videosensor Pixelwerte oder bei einem Radar/LIDAR Punktwolken) oder einen Link auf die Daten, z.B. durch einen Link auf einen RTSP-Stream (Real-Time Streaming Protocol), mit dem der Videostrom der Kamera abgerufen werden kann. Weiter können die Sensor-Ausgabedaten eine Position 844, z.B. in Form von Koordinaten in einem festgelegten Koordinatensystem und oder einen Bewegungsvektor und/oder eine Sensorausrichtung bzw. Sensororientierung (Gierwinkel, Nickwinkel, Rollwinkel) umfassen. Der Inhaltsteil 820 umfasst einen dritten Datenblock 850, umfassend Sensor-Eingabedaten, zum Beispiel eine Bewegungsfunktion 852 und oder eine korrigierte Sensorposition 854 und/oder einen korrigierten Bewegungsvektor und/oder eine korrigierte Sensorausrichtung bzw. Sensororientierung (Gierwinkel, Nickwinkel, Rollwinkel).
Die Nachricht 800 umfasst weiterhin optional eine Signatur 860 und weiter optional ein Zertifikat 870 zur Validierung der Signatur.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020118412 A9 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Infrastruktursensorsystems (200, 400, 600, 700), wobei das Infrastruktursensorsystem (200, 400, 600, 700) eine Mehrzahl von Infrastruktursensoren (27, 36, 37, 38, 39, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423, 512, 514, 612, 614, 615, 616, 618, 619, 712, 714, 715, 716, 718, 719) aufweist, wobei die Mehrzahl von Infrastruktursensoren (27, 36, 37, 38, 39, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423, 512, 514, 612, 614, 616, 618, 619, 712, 714, 716, 718, 719) an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung (12, 22, 32) angeordnet sind, mit den Schritten: - Übermitteln von Daten (232, 234, 236, 239, 240, 242, 432, 436, 440, 442, 502, 504, 622, 624, 626, 628, 629, 722, 724, 726, 728, 729) durch mindestens einen der Infrastruktursensoren (27, 36, 37, 38, 39, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423, 512, 514, 612, 614, 615, 616, 618, 619, 712, 714, 715, 716, 718, 719) an ein Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510, 630, 730), wobei die Daten (232, 234, 236, 239, 240, 432, 436, 440, 502, 622, 624, 626, 628, 629, 722, 724, 726, 728, 729) zumindest - vorverarbeitete Daten, insbesondere von dem jeweiligen Infrastruktursensor (27, 36, 37, 38, 39, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423, 512, 514, 612, 614, 615, 616, 618, 619, 712, 714, 715, 716, 718, 719) bestimmte Umfeldinformationen, und/oder - durch den jeweiligen Infrastruktursensor (27, 36, 37, 38, 39, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423, 512, 514, 612, 614, 615, 616, 618, 619, 712, 714, 715, 716, 718, 719) erfasste aktuelle Messdaten, insbesondere Rohdaten, umfassen; - Verarbeiten der übermittelten Daten (232, 234, 236, 239, 240, 242, 432, 436, 440, 442, 502, 504, 622, 624, 626, 628, 629, 722, 724, 726, 728, 729) und daraus Bestimmen einer Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung (12, 22, 32) durch das Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510, 630, 730); - Ermitteln von Korrekturinformationen (235, 238, 435, 438) basierend auf der Bewegungsfunktion durch das Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510,630, 730), und - Bereitstellen der Korrekturinformationen und/oder der Bewegungsfunktion.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorverarbeiteten Daten eine Position und/oder eine Orientierung und/oder einen Bewegungsvektor gemäß einer zuvor durchgeführten Kalibrierung und/oder Messdaten des jeweiligen Infrastruktursensors (27, 36, 37, 38, 39, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423, 512, 514, 612, 614, 615, 616, 618, 619, 712, 714, 715, 716, 718, 719) umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Infrastruktursensoren (27, 36, 37, 38, 39, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 223, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 423, 512, 514, 612, 614, 615, 616, 618, 619, 712, 714, 715, 716, 718, 719) des Infrastruktursensorsystems (200, 400, 600, 700) als Umfeldsensor (36, 37, 38, 39, 214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420, 512, 514, 616, 618, 619, 716, 718, 719), insbesondere als bildgebender Sensor (36, 39, 216, 220, 416, 420, 616, 618, 716, 718) ausgebildet ist und die übermittelten Daten eine erste Schwankungsschätzung, die mittels von dem Umfeldsensor (36, 37, 38, 39, 214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420, 512, 514, 616, 618, 619, 716, 718, 719) erfassten Umfeldinformationen ermittelt wird, umfassen, wobei die erste Schwankungsschätzung dem Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510,630, 730) bereitgestellt wird und bei der Bestimmung der Bewegungsfunktion und/oder beim Ermitteln der Korrekturinformationen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeiten der Daten und das Bestimmen der Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung (12, 22, 32) durch das Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510,630, 730) zusätzlich abhängig von der ersten Schwankungsschätzung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeldinformationen Rohdaten umfassen, wobei das Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510, 630, 730) basierend auf den Rohdaten die erste Schwankungsschätzung und/oder eine zweite Schwankungsschätzung bestimmen kann, wobei das Bestimmen der Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung (12, 22, 32) durch das Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510,630, 730) zusätzlich abhängig von der ersten Schwankungsschätzung und/oder von der zweiten Schwankungsschätzung durchgeführt wird .
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schwankungsschätzung mittels einer Optischen Fluss-Analyse von Bilddaten, die durch einen als bildgebender Sensor ausgebildeten Infrastruktursensor (36, 39, 216, 220, 416, 420, 616, 716) erfasst wurden, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schwankungsschätzung mittels einer Analyse von Landmarken oder Punktwolken im Vergleich zu einer Karte, die durch einen bildgebenden Sensor ausgebildeten Infrastruktursensor (37, 38, 214, 218, 414, 418, 618, 619, 718, 719) erfasst wurden, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeldinformationen Objektmerkmale von Objekten in der Umgebung des Infrastruktursensorsystems (200, 400, 600, 700) umfasst, wobei die Objektmerkmale an das Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510, 630, 730) bereitgestellt werden und bei der Bestimmung der Bewegungsfunktion und/oder beim Ermitteln der Korrekturinformationen verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturinformationen Funktionsparameter der Bewegungsfunktion umfassen, wobei mittels der Funktionsparameter der Bewegungsfunktion eine aktualisierte Position und Ausrichtung und/oder ein Bewegungsvektor für mindestens einen der Infrastruktursensoren (36, 37, 38, 39, 214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420, 512, 514, 616, 618, 619, 716, 718, 719) bestimmbar ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als Korrekturinformationen sensorspezifische Bewegungsvektoren bestimmt werden, wobei mittels des Bewegungsvektors eine aktualisierte Position und/oder Ausrichtung für mindestens einen der Infrastruktursensoren (36, 37, 38, 39, 214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420, 512, 514, 616, 618, 619, 716, 718, 719) bestimmbar ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturinformationen an zumindest einen der Infrastruktursensoren (214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420) des Infrastruktursensorsystems (200, 400) übermittelt werden, so dass Messdaten des Infrastruktursensors (214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420) mittels der Korrekturinformationen korrigiert werden können und/oder nachträglich als ungenau gekennzeichnet werden können.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturinformationen an eine Recheneinheit (610, 710) übermittelt werden und Messdaten und/oder Umfeldinformationen von den Infrastruktursensoren an die Recheneinheit (610, 710) übermittelt werden, wobei die Recheneinheit (610, 710) mittels der Korrekturinformationen und der Messdaten und/oder Umfeldinformationen ein Umgebungsmodell des Infrastruktursensorsystems (600, 700) berechnet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Informationsaustausch zwischen einem Infrastruktursensor (36, 37, 38, 39, 214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420, 512, 514, 616, 618, 619, 716, 718, 719) und dem Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510, 630, 730) eine Nachricht (800) verwendet wird, welche die Daten (844) und die Korrekturinformationen umfasst, wobei die Korrekturinformationen die Bewegungsfunktion (852) und/oder Parameter der Bewegungsfunktion und/oder einen sensorspezifischen Bewegungsvektor (854) und/oder eine korrigierte Sensorposition und/oder eine korrigierte Sensororientierung umfassen; und wobei die Nachricht Informationen zu dem Infrastruktursensor (36, 37, 38, 39, 214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420, 512, 514, 616, 618, 619, 716, 718, 719) umfasst, insbesondere einen Sensortyp (832) des Infrastruktursensors und/oder eine Information (834), ob der Infrastruktursensor eine eigene Schwankungserkennung aufweist und/oder eine Information (836), ob der Infrastruktursensor die Korrekturinformationen benötigt; und wobei die Nachricht (800) optional eine Signatur (860) und weiter optional ein Zertifikat (870) zur Validierung der Signatur umfasst.
Vorrichtung zum Betreiben eines Infrastruktursensorsystems (200, 400, 600, 700), umfassend - ein Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510, 630, 730); - eine Kommunikationseinheit (120, 320), die zum Empfangen von Daten (232, 234, 236, 242, 432, 436, 440, 442, 502, 504, 622, 624, 626, 628, 629, 722, 724, 726, 728, 729), umfassend vorverarbeitete Daten, insbesondere Umfeldinformationen, und/oder aktuelle Messdaten, insbesondere Rohdaten, von Infrastruktursensoren (36, 37, 38, 39, 214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420, 512, 514, 616, 618, 619, 716, 718, 719) des Infrastruktursensorsystems (200, 400, 600, 700) ausgebildet ist, wobei die Infrastruktursensoren (36, 37, 38, 39, 214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420, 512, 514, 616, 618, 619, 716, 718, 719) an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung (12, 22, 32) angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wobei das Schwankungsschätzungs-Modul (110, 310, 510,630, 730) ausgebildet ist, die von der Kommunikationseinheit (120, 320) empfangenen Daten (232, 234, 236, 242, 432, 436, 440, 442, 502, 504, 622, 624, 626, 628, 629, 722, 724, 726, 728, 729) zu verarbeiten und daraus eine Bewegungsfunktion für die Befestigungsvorrichtung (12, 22, 32) zu bestimmen, Korrekturinformationen basierend auf der Bewegungsfunktion zu ermitteln, und die Korrekturinformationen und/oder die Bewegungsfunktion bereitzustellen.
Infrastruktursensorsystem (200, 400, 600, 700) umfassend eine Mehrzahl von Infrastruktursensoren, wobei die Mehrzahl von Infrastruktursensoren (36, 37, 38, 39, 214, 216, 218, 220, 414, 416, 418, 420, 512, 514, 616, 618, 619, 716, 718, 719) an einer gemeinsamen Befestigungsvorrichtung (12, 22, 32) angeordnet sind, und eine Vorrichtung nach Anspruch 14.
Infrastruktursensorsystem (200, 400, 600, 700) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Infrastruktursensoren als bildgebender Sensor, insbesondere als Kamerasensor (36, 39, 216, 220, 416, 420, 616, 716), und/oder als Radarsensor (37, 38, 214, 218, 414, 418, 618, 718) und/oder als Lidarsensor (619, 719) ausgebildet ist.
Infrastruktursensorsystem (200, 400, 600, 700) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrastruktursensoren mindestens einen Dehnungssensor (27, 222, 422, 612, 712) und/oder mindestens einen Beschleunigungssensor (212, 412, 614, 714) und/oder mindestens einen Wirbelstromsensor und/oder mindestens einen Wegsensor umfassen.