DE102023205600A1 - Driving autonomous or semi-autonomous vehicles - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs (12), mit: einer Eingangsschnittstelle (24) zum Empfangen eines Aktionssignals von einer externen Überwachungseinrichtung (16) in einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei das Aktionssignal Informationen zu einem von dem Fahrzeug auszuführenden Fahrmanöver umfasst; einer Auswerteeinheit (26) zum Ermitteln eines Steuersignals für einen Aktor (20) des Fahrzeugs basierend auf dem Aktionssignal; einer Überprüfungseinheit (28) zum Überprüfen, ob das auszuführende Fahrmanöver eine Fahrzeugsicherheit des Fahrzeugs beeinträchtigt basierend auf dem Aktionssignal; und einer Ausgangsschnittstelle (30) zum Ansteuern des Aktors zum Ausführen des Fahrmanövers basierend auf dem Steuersignal, wenn das auszuführende Fahrmanöver die Fahrzeugsicherheit nicht beeinträchtigt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein System (10) zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs (12) sowie ein Verfahren zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs (12) und ein Verfahren zum Überwachen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs (12). The present invention relates to a device for driving an autonomous or partially autonomous vehicle (12), comprising: an input interface (24) for receiving an action signal from an external monitoring device (16) in an environment of the vehicle, wherein the action signal comprises information about a driving maneuver to be carried out by the vehicle; an evaluation unit (26) for determining a control signal for an actuator (20) of the vehicle based on the action signal; a checking unit (28) for checking whether the driving maneuver to be carried out impairs vehicle safety of the vehicle based on the action signal; and an output interface (30) for controlling the actuator to carry out the driving maneuver based on the control signal if the driving maneuver to be carried out does not impair vehicle safety. The present invention further relates to a system (10) for driving an autonomous or semi-autonomous vehicle (12) and to a method for driving an autonomous or semi-autonomous vehicle (12) and a method for monitoring an autonomous or semi-autonomous vehicle (12).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine externe Überwachungseinrichtung zum Überwachen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug und zwei Verfahren.The present invention relates to a device for driving an autonomous or partially autonomous vehicle. The present invention further relates to an external monitoring device for monitoring an autonomous or partially autonomous vehicle. In addition, the present invention relates to a system for driving an autonomous or partially autonomous vehicle as well as a vehicle and two methods.
Moderne Fahrzeuge (Autos, Lastwagen, Motorräder etc.) verfügen über eine Vielzahl von Sensoren (Radar, Lidar, Kamera, Ultraschall etc.), die einem Fahrzeugführer oder einem Steuersystem des Fahrzeugs Informationen zur Verfügung stellen. Über derartige Umgebungssensoren werden die Umgebung des Fahrzeugs, Objekte in dieser Umgebung (Infrastrukturobjekte, bewegliche Objekte etc.) sowie andere Verkehrsteilnehmer (andere Fahrzeuge, Fußgänger, Radfahrer etc.) erfasst. Basierend auf den erfassten Daten kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erzeugt werden und auf Veränderungen in dieser Fahrzeugumgebung reagiert werden. Insbesondere kann ein Fahrzeugführer vor Gefahren gewarnt werden oder auch eine Fahrfunktion des Fahrzeugs teil- oder vollautonom ausgeführt werden. Unter einem Fahrerassistenzsystem (englisch Advanced Driver Assistance System, ADAS) wird dabei eine Einrichtung in einem Kraftfahrzeug verstanden, die den Fahrer in Fahrsituationen unterstützt und/oder einzelne Fahrfunktionen voll automatisiert ausführt.Modern vehicles (cars, trucks, motorcycles, etc.) have a large number of sensors (radar, lidar, camera, ultrasound, etc.) that provide information to a driver or a vehicle control system. Such environmental sensors record the vehicle's surroundings, objects in this environment (infrastructure objects, moving objects, etc.) and other road users (other vehicles, pedestrians, cyclists, etc.). Based on the data recorded, a model of the vehicle's environment can be created and changes in this vehicle environment can be responded to. In particular, a driver can be warned of dangers or a driving function of the vehicle can be carried out partially or fully autonomously. A driver assistance system (Advanced Driver Assistance System, ADAS) is a device in a motor vehicle that supports the driver in driving situations and/or carries out individual driving functions fully automatically.
Ein Trend liegt in diesem Zusammenhang in sogenannten sensorlosen Fahrzeugen. Sowohl Fahrzeughersteller als auch Forscher arbeiten daran, auf am Fahrzeug angeordnete Sensoren zu verzichten und stattdessen auf Sensorik in der Umgebung und entsprechende Kommunikationsansätze (Vehicle2X, Vehicle2Vehicle etc.) zurückzugreifen. Durch den Verzicht auf Sensorik und Auswerteelektronik im Fahrzeug können Kosten eingespart werden und Komplexität reduziert werden. Auf der anderen Seite ergeben sich neue Herausforderungen im Zusammenhang mit der notwendigen Kommunikation und der Zuverlässigkeit der Sensorik in der Umgebung.One trend in this context is so-called sensorless vehicles. Both vehicle manufacturers and researchers are working on doing away with sensors arranged on the vehicle and instead relying on sensors in the environment and corresponding communication approaches (Vehicle2X, Vehicle2Vehicle, etc.). By doing away with sensors and evaluation electronics in the vehicle, costs can be saved and complexity reduced. On the other hand, new challenges arise in connection with the necessary communication and the reliability of the sensors in the environment.
In diesem Spannungsfeld aus Kosten für die Integration immer weiterer Sensoren und entsprechender Auswertehardware auf der einen Seite und einem möglichst weitreichenden autonomen Betrieb eines Fahrzeugs stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen Ansatz zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs bereitzustellen. Einerseits soll eine möglichst weitreichende Autonomie beim Führen des Fahrzeugs ermöglicht werden, es soll also für Passagiere des Fahrzeugs bzw. für einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs eine möglichst umfangreiche Unterstützung angeboten werden. Andererseits soll die hierzu verwendete Sensorik möglichst minimiert werden, um Kosten zu reduzieren sowie auch mögliche Fehler durch Sensorfehler zu vermeiden. Insbesondere soll ein autonomer oder teilautonomer Betrieb eines Fahrzeugs ermöglicht werden, ohne dass dieses Fahrzeug eigene Mittel- und Langdistanz-Umfeldsensoren aufweist.In this area of conflict between the costs of integrating more and more sensors and corresponding evaluation hardware on the one hand and the most extensive possible autonomous operation of a vehicle, the present invention is aimed at providing an approach for driving an autonomous or partially autonomous vehicle. On the one hand, the most extensive possible autonomy when driving the vehicle should be enabled, i.e. the most comprehensive possible support should be offered to passengers of the vehicle or to a driver of the vehicle. On the other hand, the sensors used for this should be minimized as much as possible in order to reduce costs and also avoid possible errors due to sensor errors. In particular, the autonomous or partially autonomous operation of a vehicle should be enabled without this vehicle having its own medium and long-range environmental sensors.
Zum Lösen dieser Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt eine Vorrichtung zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs, mit:
- einer Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines Aktionssignals von einer externen Überwachungseinrichtung in einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei das Aktionssignal Informationen zu einem von dem Fahrzeug auszuführenden Fahrmanöver umfasst;
- einer Auswerteeinheit zum Ermitteln eines Steuersignals für einen Aktor des Fahrzeugs basierend auf dem Aktionssignal;
- einer Überprüfungseinheit zum Überprüfen, ob das auszuführende Fahrmanöver eine Fahrzeugsicherheit des Fahrzeugs beeinträchtigt basierend auf dem Aktionssignal; und
- einer Ausgangsschnittstelle zum Ansteuern des Aktors zum Ausführen des Fahrmanövers basierend auf dem Steuersignal, wenn das auszuführende Fahrmanöver die Fahrzeugsicherheit nicht beeinträchtigt.
- an input interface for receiving an action signal from an external monitoring device in an environment of the vehicle, the action signal comprising information about a driving maneuver to be performed by the vehicle;
- an evaluation unit for determining a control signal for an actuator of the vehicle based on the action signal;
- a checking unit for checking whether the driving maneuver to be performed impairs vehicle safety based on the action signal; and
- an output interface for controlling the actuator to execute the driving maneuver based on the control signal if the driving maneuver to be executed does not compromise vehicle safety.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine externe Überwachungseinrichtung zum Überwachen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs, mit:
- einer Sensorschnittstelle zum Empfangen eines Sensorsignals mit Informationen zu einem Fahrzeug von einem Umgebungssensor;
- einer Bewertungseinheit zum Ermitteln eines Aktionssignals mit Informationen zu einem durch das Fahrzeug auszuführenden Fahrmanöver basierend auf dem Sensorsignal; und
- einer Sendeeinheit zum Übermitteln des Aktionssignals an das Fahrzeug.
- a sensor interface for receiving a sensor signal with information about a vehicle from an environmental sensor;
- an evaluation unit for determining an action signal with information about a driving maneuver to be performed by the vehicle based on the sensor signal; and
- a transmitting unit for transmitting the action signal to the vehicle.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs mit einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben und einer externen Überwachungseinrichtung wie zuvor beschrieben.A further aspect of the present invention relates to a system for controlling an autonomous or semi-autonomous vehicle with a device as described above and an external monitoring device as described above.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben, wobei das Fahrzeug keine am Fahrzeug angeordneten Mittel- oder Langdistanz-Umfeldsensoren aufweist.A further aspect of the present invention relates to a vehicle with a device as described above, wherein the vehicle has no medium or long-range environmental sensors arranged in the vehicle.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen entsprechend der Vorrichtung und der externen Überwachungseinrichtung ausgebildete Verfahren zum Führen bzw. Überwachen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs sowie Computerprogrammprodukte mit Programmcode zum Durchführen der Schritte der Verfahren, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird. Zudem betreffen Aspekte der Erfindung Speichermedien, auf denen Computerprogramme gespeichert sind, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, eine Ausführung der hierin beschriebenen Verfahren bewirken.Further aspects of the invention relate to methods designed in accordance with the device and the external monitoring device for driving or monitoring an autonomous or partially autonomous vehicle, as well as computer program products with program code for carrying out the steps of the methods when the program code is executed on a computer. In addition, aspects of the invention relate to storage media on which computer programs are stored which, when executed on a computer, cause the methods described herein to be carried out.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die Vorrichtung, die externe Überwachungseinrichtung, das System, das Fahrzeug, die Verfahren sowie das Computerprogrammprodukt entsprechend den für die Vorrichtung und die externe Überwachungseinrichtung in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention. In particular, the device, the external monitoring device, the system, the vehicle, the methods and the computer program product can be designed in accordance with the embodiments described for the device and the external monitoring device in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass im Fahrzeug bzw. in der Vorrichtung ein Aktionssignal von der externen Überwachungseinrichtung empfangen wird. Die externe Überwachungseinrichtung ist in einer Umgebung des Fahrzeugs angeordnet und verfügt über entsprechende Sensorik, um das Fahrzeug zu erfassen. Die Umfeldsensorik, also beispielsweise Radar-, Lidar- oder Kamerasensoren, ist also nicht am Fahrzeug selbst, sondern in der Umgebung angeordnet. Ebenfalls wird in der externen Überwachungsvorrichtung eine Auswertung des empfangenen Sensorsignals vorgenommen, um ein durch das Fahrzeug auszuführendes Fahrmanöver zu ermitteln. Dieses Fahrmanöver wird dann zu der Vorrichtung kommuniziert und dort für eine Ansteuerung eines entsprechenden Aktors des Fahrzeugs verwendet. In der Vorrichtung selbst wird lediglich überprüft, ob durch das auszuführende Fahrmanöver eine Fahrzeugsicherheit des Fahrzeugs beeinträchtigt wird. Beispielsweise kann überprüft werden, ob es durch das Fahrmanöver zu einem Unfall kommt, sofern dies auf Basis der vorliegenden Informationen feststellbar ist. Insbesondere kann insoweit eine Überprüfung in der Form eines sogenannten Sanity-Checks erfolgen. In anderen Worten wird also in einer außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Einheit eine Aktion bestimmt, die das Fahrzeug ausführen soll. Das Fahrzeug führt die ermittelte Aktion dann aus, wobei eine Aktion insbesondere einem Fahrmanöver (insb. Lenken, Bremsen, Beschleunigen bzw. Kombinationen davon) entspricht. Unter einem Fahrmanöver wird hierin insbesondere eine Anpassung/Änderung einer Bewegung des Fahrzeugs verstanden.According to the invention, an action signal is received from the external monitoring device in the vehicle or in the device. The external monitoring device is arranged in an environment of the vehicle and has corresponding sensors to detect the vehicle. The environmental sensors, for example radar, lidar or camera sensors, are therefore not arranged on the vehicle itself, but in the environment. The received sensor signal is also evaluated in the external monitoring device in order to determine a driving maneuver to be carried out by the vehicle. This driving maneuver is then communicated to the device and used there to control a corresponding actuator of the vehicle. In the device itself, it is only checked whether the driving maneuver to be carried out impairs the safety of the vehicle. For example, it can be checked whether the driving maneuver will lead to an accident, provided this can be determined on the basis of the available information. In particular, a check can be carried out in the form of a so-called sanity check. In other words, an action that the vehicle should carry out is determined in a unit arranged outside the vehicle. The vehicle then carries out the determined action, whereby an action corresponds in particular to a driving maneuver (in particular steering, braking, accelerating or combinations thereof). A driving maneuver is understood here in particular to mean an adjustment/change of a movement of the vehicle.
Im Vergleich zu Ansätzen, bei denen Umfeldsensorik am Fahrzeug selbst vorgesehen ist, ist es erfindungsgemäß möglich, weitgehend auf Umfeldsensorik am Fahrzeug zu verzichten. Insoweit können Kosteneinsparungen erzielt werden. Die Sensorik ist demgegenüber an einer fahrzeugextern angeordneten Überwachungseinrichtung vorgesehen, die in der Umgebung angeordnet ist. Auch die Auswertung wird fahrzeugextern vorgenommen. Im Vergleich zu einer Aufzeichnung von Sensordaten innerhalb des Fahrzeugs kann insoweit auf Rechenleistung im Fahrzeug verzichtet werden, was zu weiteren Kosteneinsparungen führen kann. Es ist möglich, dass eine einzelne Überwachungseinrichtung die Datengewinnung und Auswertung für eine Vielzahl an Fahrzeugen übernimmt. Insoweit kann ein Mehrwert realisiert werden, da auf redundante Sensorik an verschiedenen Fahrzeugen verzichtet werden kann. Zuletzt wird es möglich, an extern angeordneten Überwachungseinrichtungen höhere Prozessor- und Auswertekapazitäten vorzusehen, wodurch auch die Sicherheit im Verkehr gegebenenfalls verbessert werden kann. Zudem ergibt sich durch die zentralisierte Ermittlung von Aktionssignalen für mehrere Verkehrsteilnehmer die Möglichkeit, Fahrmanöver mehrerer Verkehrsteilnehmer zu koordinieren und aufeinander abzustimmen. Durch den Verzicht auf Sensoren und Auswertung im Fahrzeug kann insoweit zum einen eine Kostenersparnis erreicht werden und zum anderen auch eine verbesserte Auswertung und Erhöhung der Sicherheit ermöglicht werden. Zudem ermöglicht der erfindungsgemäße Ansatz eine höhere Genauigkeit, da beispielsweise an kritischen Stellen auf eine Vielzahl an unterschiedlichen Überwachungseinrichtungen zugegriffen werden kann. Beispielsweise können verschiedene Kameras, die eine Verkehrssituation an einer Kreuzung aus unterschiedlichen Blickwinkeln erfassen, bzw. Sensorsignale verschiedener Kameras verwendet werden.In comparison to approaches in which environmental sensors are provided on the vehicle itself, the invention makes it possible to largely dispense with environmental sensors on the vehicle. In this respect, cost savings can be achieved. In contrast, the sensors are provided on a monitoring device arranged externally to the vehicle, which is located in the environment. The evaluation is also carried out externally to the vehicle. In comparison to recording sensor data inside the vehicle, computing power in the vehicle can be dispensed with, which can lead to further cost savings. It is possible for a single monitoring device to take over the data acquisition and evaluation for a large number of vehicles. In this respect, added value can be realized, since redundant sensors on different vehicles can be dispensed with. Finally, it is possible to provide higher processor and evaluation capacities on externally arranged monitoring devices, which can also improve traffic safety if necessary. In addition, the centralized determination of action signals for several road users makes it possible to coordinate and coordinate driving maneuvers of several road users. By dispensing with sensors and evaluation in the vehicle, cost savings can be achieved on the one hand and improved evaluation and increased safety can be made possible on the other. In addition, the approach according to the invention enables greater accuracy, since a large number of different monitoring devices can be accessed at critical points, for example. For example, different cameras that record a traffic situation at an intersection from different angles or sensor signals from different cameras can be used.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Überprüfungseinheit zum Überprüfen, ob das auszuführende Fahrmanöver eine Fahrzeugsicherheit des Fahrzeugs beeinträchtigt, basierend auf einem Ansatz der künstlichen Intelligenz ausgebildet. Beispielsweise kann ein künstliches neuronales Netzwerk eingesetzt werden. Durch einen lernenden Algorithmus kann insoweit eine verbesserte Sicherheit des Fahrzeugs sowie auch weiterer beteiligter Verkehrsteilnehmer erreicht werden.In a preferred embodiment of the device, the checking unit for checking whether the driving maneuver to be carried out impairs the safety of the vehicle is designed based on an artificial intelligence approach. For example, an artificial neural network can be used. A learning algorithm can thus achieve improved safety for the vehicle and other road users involved.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln des Steuersignals basierend auf einem Ansatz der künstlichen Intelligenz ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln des Steuersignals für eine Steuerung und/oder eine Bremse des Fahrzeugs ausgebildet. In der Auswerteeinheit kann beispielsweise ein künstliches neuronales Netzwerk oder irgendeine Art von lernendem Algorithmus eingesetzt werden. Durch die Verwendung eines Ansatzes der künstlichen Intelligenz kann eine effiziente Datenverarbeitung erreicht werden. Zudem kann eine hohe Präzision bei der Ermittlung des Steuersignals hergestellt werden, da auf Basis bisheriger Verkehrssituationen ein Lerneffekt ermöglicht wird. Durch die direkte Ansteuerung einer Steuerung, also einer Einheit, durch die das Fahrzeug gesteuert wird, und/oder einer Bremse wird ein direkter Fahreingriff vorgenommen. Es wird direkt auf die Bewegung des Fahrzeugs Einfluss genommen.In a preferred embodiment, the evaluation unit is designed to determine the control signal based on an artificial intelligence approach. Additionally or alternatively, the evaluation unit is designed to determine the control signal for a controller and/or a brake of the vehicle. For example, an artificial neural network or some type of learning algorithm can be used in the evaluation unit. By using an artificial intelligence approach, efficient data processing can be achieved. In addition, a high level of precision can be achieved when determining the control signal, since a learning effect is made possible on the basis of previous traffic situations. By directly controlling a controller, i.e. a unit by which the vehicle is controlled, and/or a brake, a direct driving intervention is carried out. The movement of the vehicle is directly influenced.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen des Aktionssignals über eine direkte Kurzstreckenkommunikation ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen des Aktionssignals von einer intelligenten Infrastruktureinheit ausgebildet. Als direkte Kurzstreckenkommunikation kann beispielsweise ein Niedrigenergie-Kurzstreckenkommunikationsstandard eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Datenübertragung über das 2,4-Gigahertz-Frequenzband erfolgen. Das Aktionssignal kann von einem entsprechend ausgebildeten Kommunikationschip empfangen werden. Es ist auch möglich, dass eine Übertragung über eine ohnehin am Fahrzeug vorgesehene Kurzstreckenkommunikationseinheit erfolgt und die Eingangsschnittstelle an eine entsprechende Schnittstelle dieser Kurzstreckenkommunikationseinheit angebunden ist. Durch die Verwendung einer direkten Kurzstreckenkommunikation können Übertragungsfehler vermieden werden. Gerade im Fall von zeitkritischen Reaktionen auf Änderungen in der Umgebung kann eine sichere Datenübertragung bereitgestellt werden. Unter einer intelligenten Infrastruktureinheit wird insbesondere ein Infrastrukturobjekt, wie beispielsweise eine Ampel, eine Fahrbahnbegrenzung, ein Verkehrszeichen etc. verstanden. In derartige intelligente Infrastrukturobjekte oder Infrastruktureinheiten können Sensoren und entsprechende Datenauswertungsvorrichtungen eingebettet sein. Durch eine Kommunikation mit derartigen intelligenten Infrastrukturobjekten kann ein Zugriff auf deren Sensorik erfolgen.In a preferred embodiment, the input interface is designed to receive the action signal via direct short-range communication. Additionally or alternatively, the input interface is designed to receive the action signal from an intelligent infrastructure unit. For example, a low-energy short-range communication standard can be used as direct short-range communication. For example, data can be transmitted via the 2.4 gigahertz frequency band. The action signal can be received by a correspondingly designed communication chip. It is also possible for transmission to take place via a short-range communication unit that is already provided on the vehicle and for the input interface to be connected to a corresponding interface of this short-range communication unit. Transmission errors can be avoided by using direct short-range communication. Secure data transmission can be provided, particularly in the case of time-critical reactions to changes in the environment. An intelligent infrastructure unit is understood to mean in particular an infrastructure object, such as a traffic light, a lane boundary, a traffic sign, etc. Sensors and corresponding data evaluation devices can be embedded in such intelligent infrastructure objects or infrastructure units. By communicating with such intelligent infrastructure objects, access to their sensors is possible.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen einer aktuellen Fahrzeugposition eines Fahrzeugs von der externen Überwachungseinrichtung ausgebildet. Die Auswerteeinheit ist zum Ermitteln des Steuersignals basierend auf der aktuellen Fahrzeugposition ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, dass zusätzlich zum Aktionssignal auch eine aktuelle Fahrzeugposition empfangen wird, die gegebenenfalls von der externen Überwachungseinrichtung mit vergleichsweise hoher Präzision festgestellt werden kann. Durch die Verwendung einer aktuellen Fahrzeugposition, die durch die externe Überwachungseinrichtung ermittelt wurde, kann eine hochpräzise Lokalisierung ermöglicht werden. Insbesondere kann eine präzise Lokalisierung in Bezug auf andere Verkehrsteilnehmer sowie auch in Bezug auf Infrastrukturobjekte ermöglicht werden. Es ergeben sich eine effiziente Lokalisierung und eine effiziente Ermittlung des Steuersignals.In a preferred embodiment, the input interface is designed to receive a current vehicle position of a vehicle from the external monitoring device. The evaluation unit is designed to determine the control signal based on the current vehicle position. In particular, it is possible that in addition to the action signal, a current vehicle position is also received, which can possibly be determined by the external monitoring device with comparatively high precision. By using a current vehicle position determined by the external monitoring device, highly precise localization can be made possible. In particular, precise localization in relation to other road users and also in relation to infrastructure objects can be made possible. This results in efficient localization and efficient determination of the control signal.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der externen Überwachungseinrichtung ist die Sensorschnittstelle zum Empfangen des Sensorsignals von einem an der Überwachungseinrichtung angeordneten Sensor ausgebildet, insbesondere einem Radar-, Lidar- oder Kamerasensor. Vorteilhafterweise ist der Sensor direkt an der Überwachungseinrichtung angeordnet. Es wird also direkt von einem Sensor in der Umgebung ein entsprechendes Signal aufgezeichnet und eine entsprechende Ermittlung des Aktionssignals vorgenommen. Sowohl die Umgebungssensorik als auch die Auswertung des Sensorsignals der Umgebungssensorik erfolgt in der direkten Umgebung des Fahrzeugs. Durch die Vermeidung einer Zwischenschaltung weiterer Komponenten wird eine hohe Sicherheit erreicht.In a preferred embodiment of the external monitoring device, the sensor interface is designed to receive the sensor signal from a sensor arranged on the monitoring device, in particular a radar, lidar or camera sensor. The sensor is advantageously arranged directly on the monitoring device. A corresponding signal is therefore recorded directly by a sensor in the environment and the action signal is determined accordingly. Both the environmental sensors and the evaluation of the sensor signal from the environmental sensors take place in the immediate vicinity of the vehicle. A high level of safety is achieved by avoiding the need to connect additional components.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der externen Überwachungseinrichtung ist die Bewertungseinheit zum Ermitteln des Aktionssignals basierend auf einem Ansatz der künstlichen Intelligenz ausgebildet. Insbesondere kann ein vortrainiertes künstliches neuronales Netzwerk verwendet werden. Durch die Verwendung eines Ansatzes der künstlichen Intelligenz kann in effizienter Weise ein Aktionssignal ermittelt werden, das der Situation angemessen ist. Zudem ergibt sich eine präzise Vorhersage hinsichtlich des durch das Fahrzeug auszuführenden Fahrmanövers.In a preferred embodiment of the external monitoring device, the evaluation unit is designed to determine the action signal based on an artificial intelligence approach. In particular, a pre-trained artificial neural network can be used. By using an artificial intelligence approach, an action signal can be determined efficiently that is appropriate to the situation. In addition, a precise prediction is made regarding the driving maneuver to be carried out by the vehicle.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Sendeeinheit zum Übermitteln des Aktionssignals an das Fahrzeug über eine direkte Kurzstreckenkommunikation ausgebildet. Insbesondere kann die Übermittlung beispielsweise basierend auf einem Niedrigenergie-Kurzstreckenkommunikationsstandard erfolgen. Eine Übermittlung über mehrere Zwischenstationen wird vermieden. Es ergibt sich eine hohe Sicherheit in der Datenübermittlung und damit eine hohe Sicherheit, dass das Aktionssignal zeitnah zur Verfügung steht und das Fahrzeug das auszuführende Fahrmanöver einleiten kann.In a preferred embodiment, the transmitting unit is designed to transmit the action signal to the vehicle via direct short-distance communication. In particular, the transmission can be based on a low-energy short-distance communication standard, for example. Transmission via several intermediate stations is avoided. This results in a high level of security in the data transmission and thus a high level of certainty that the action signal is available promptly and that the vehicle can initiate the driving maneuver to be carried out.
Unter einer Umgebung eines Fahrzeugs wird hierin insbesondere ein direktes Umfeld des Fahrzeugs verstanden. Die Umgebung des Fahrzeugs umfasst insbesondere den durch am Fahrzeug angeordnete Sensoren einsehbaren Bereich. Die Umgebung umfasst insbesondere auch den Bereich, innerhalb dessen ein Sensor an einer Infrastruktureinheit oder an einer anderen Überwachungseinrichtung das Fahrzeug erfassen kann. Die Umgebung des Fahrzeugs kann beispielsweise durch eine Angabe eines Radius definiert sein. Ebenfalls ist es aber auch möglich, dass die Umgebung des Fahrzeugs ein unregelmäßiger Bereich ist. Ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug ist insbesondere ein Fahrzeug, das zumindest teilweise Fahrmanöver autonom ausführen kann, ohne dass ein Fahrzeugführer eingreifen muss. Eine Fahrzeugsicherheit des Fahrzeugs ist insbesondere beeinträchtigt, wenn durch das Fahrmanöver Gefahren für das Fahrzeug und/oder die Umgebung des Fahrzeugs sowie andere Verkehrsteilnehmer entstehen können. Zur Abschätzung, ob ein Fahrmanöver eine Fahrzeugsicherheit beeinträchtigt, kann beispielsweise ein Vergleich mit einem vordefinierten Schwellenwert vorgenommen werden. Verkehrsteilnehmer können insbesondere Fußgänger und Radfahrer sowie andere Fahrzeuge sein.The term “environment” of a vehicle is understood here to mean, in particular, the immediate surroundings of the vehicle. The environment of the vehicle includes, in particular, the area visible through sensors arranged on the vehicle. The environment also includes, in particular, the area within which a sensor on an infrastructure unit or on another monitoring device can detect the vehicle. The environment of the vehicle can be defined, for example, by specifying a radius. However, it is also possible for the environment of the vehicle to be an irregular area. An autonomous or partially autonomous vehicle is, in particular, a vehicle that can at least partially carry out driving maneuvers autonomously without the need for a driver to intervene. Vehicle safety is particularly impaired if the driving maneuver can pose a risk to the vehicle and/or the vehicle’s surroundings and other road users. To estimate whether a driving maneuver impairs vehicle safety, a comparison with a predefined threshold value can be made, for example. Road users can be, in particular, pedestrians and cyclists as well as other vehicles.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs; -
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen externen Überwachungseinrichtung; -
4 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Verkehrssituation unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ansatzes zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs; -
5 eine schematische Darstellung einer E/E-Architektur, die den erfindungsgemäßen Ansatz umsetzt; -
6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Führen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs; und -
7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs.
-
1 a schematic representation of a system according to the invention for driving an autonomous or semi-autonomous vehicle; -
2 a schematic representation of a device according to the invention; -
3 a schematic representation of an external monitoring device according to the invention; -
4 a schematic representation of an exemplary traffic situation using the inventive approach for driving an autonomous or semi-autonomous vehicle; -
5 a schematic representation of an E/E architecture implementing the inventive approach; -
6 a schematic representation of a method according to the invention for driving an autonomous or semi-autonomous vehicle; and -
7 a schematic representation of a method according to the invention for monitoring an autonomous or semi-autonomous vehicle.
In der
Das erfindungsgemäße System 10 sieht vor, dass fahrzeugextern das Fahrzeug 12 sowie dessen Umgebung erfasst werden, beispielsweise innerhalb eines Sichtfelds 21 eines Sensors der externen Überwachungseinrichtung 16, und eine situationsadäquate Reaktion des Fahrzeugs 12 ermittelt wird. Das auszuführende Fahrmanöver wird insoweit nicht im Fahrzeug 12 selbst, sondern in der externen Überwachungseinrichtung 16 ermittelt und in Form eines Aktionssignals an das Fahrzeug 12 übermittelt. Das Fahrzeug 12 führt das Fahrmanöver aus.The
Im dargestellten Ausführungsbeispiel in
Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen bietet der erfindungsgemäße Ansatz den Vorteil, dass innerhalb des Fahrzeugs 12 auf Sensorik sowie auf Auswerteelektronik verzichtet werden kann. Beispielsweise kann in dem Fahrzeug 12 ein reduziertes Sensorset verwendet werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn Ansätze der künstlichen Intelligenz umgesetzt werden, da diese oft vergleichsweise hohe Anforderungen an verfügbare Sensorik sowie verfügbare Auswerteelektronik stellen. Durch die Anordnung der entsprechenden Sensorik und Auswerteelektronik in der externen Überwachungseinrichtung 16 können Kosten für das Fahrzeug gespart werden.Compared to previous approaches, the approach according to the invention offers the advantage that sensors and evaluation electronics can be dispensed with within the
In der
Über die Eingangsschnittstelle 24 wird ein Aktionssignal empfangen. Hierzu ist die Eingangsschnittstelle 24 beispielsweise an ein entsprechendes Kommunikationsmodul des Fahrzeugs angeschlossen. Die Verbindung kann dabei beispielsweise über ein Bussystem des Fahrzeugs erfolgen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn eine Kurzstreckenkommunikation verwendet wird und eine direkte Kommunikation mit der Überwachungseinrichtung 16 hergestellt wird. Beispielsweise kann eine 2,4-Gigahertz-Kommunikationsverbindung aufgebaut werden. Es versteht sich aber, dass grundsätzlich auch eine Verbindung über eine mobile Datenverbindung verwendet werden kann. Das Aktionssignal kann insbesondere in Form eines digitalen Signals mit vordefiniertem Format empfangen werden. Vorzugsweise ist das auszuführende Fahrmanöver im Aktionssignal gemäß einer vordefinierten Syntax hinterlegt. In der Vorrichtung kann diese vordefinierte Syntax dann ausgewertet werden.An action signal is received via the
In der Auswerteeinheit 26 erfolgt eine Ermittlung eines Steuersignals für einen Aktor des Fahrzeugs basierend auf dem Aktionssignal. Das Aktionssignal wird ausgewertet bzw. verarbeitet. Das Steuersignal entspricht einer Ansteuerung eines Aktors des Fahrzeugs. In der Auswerteeinheit 26 werden insoweit beispielsweise fahrzeugspezifische Anpassungen oder fahrzeugaktorabhängige Einstellungen vorgenommen. Insbesondere kann in der Auswerteeinheit 26 ein Ansatz der künstlichen Intelligenz umgesetzt sein, um das Steuersignal zu ermitteln. Beispielsweise kann eine Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks vorgesehen sein, das bereits vortrainiert ist. Zudem ist es auch möglich, dass eine Art erfahrungsbasiertes Lernen vorgesehen ist, um über die Zeitdauer der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine steigende Genauigkeit bei der Ermittlung des Steuersignals zu erreichen. Die Auswerteeinheit 26 kann zum Ermitteln des Steuersignals beispielsweise für eine Steuerung, also eine Lenkung des Fahrzeugs und/oder eine Bremse des Fahrzeugs ausgebildet sein.In the
In der Überprüfungseinheit 28 wird überprüft, ob das auszuführende Fahrmanöver eine Fahrzeugsicherheit des Fahrzeugs beeinträchtigt. Hierzu wird das Aktionssignal zugrunde gelegt. Die Überprüfungseinheit 28 kann für diese Überprüfung ebenfalls auf weitere möglicherweise vorliegende Daten zurückgreifen, beispielsweise Daten hinsichtlich der aktuellen Bewegung des Fahrzeugs. Die Überprüfung kann insbesondere in Form einer Abschätzung einer Wahrscheinlichkeit für eine Beeinträchtigung der Fahrzeugsicherheit mit vordefinierter Kritikalität erfolgen. Beispielsweise kann also festgestellt werden, dass das Fahrmanöver mit einer Wahrscheinlichkeit von 80 % zu einer Kollision führt. Durch eine Anwendung eines weiteren Kriteriums kann eine derart hohe Wahrscheinlichkeit für eine Kollision dann dazu führen, dass festgestellt wird, dass durch das Fahrmanöver die Fahrzeugsicherheit beeinträchtigt wird. Gegebenenfalls kann dann ein alternatives oder modifiziertes Fahrmanöver eingeleitet werden. Beispielsweise kann eine Notbremsung ausgelöst werden. Die Überprüfungseinheit 28 kann für die Überprüfung auf weitere Daten zurückgreifen. Vor Ansteuerung des Aktors wird also überprüft, ob durch das Fahrmanöver eine Fahrzeugsicherheit nicht beeinträchtigt wird. Auch die Überprüfungseinheit 28 setzt dabei vorzugsweise einen Ansatz der künstlichen Intelligenz um, beispielsweise ein künstliches neuronales Netzwerk, das vortrainiert ist.The checking
Mittels der Ausgangsschnittstelle 30 wird ein Aktor des Fahrzeugs angesteuert. Hierzu ist die Ausgangsschnittstelle 30 beispielsweise über ein Bussystem des Fahrzeugs mit den verschiedenen Aktoren des Fahrzeugs, also beispielsweise mit Bremsen, Steuerungseinrichtungen etc., verbunden. Durch die Ansteuerung des Aktors wird das Fahrmanöver umgesetzt.An actuator of the vehicle is controlled by means of the
In der
Die Sensorschnittstelle 32 dient zum Empfangen des Sensorsignals. Beispielsweise kann die Sensorschnittstelle hierzu an einen Umgebungssensor angebunden sein. Beispielsweise können Daten von einem Kamera-, Lidar-, Radar- oder Ultraschallsensor empfangen werden. Insbesondere kann auf vorverarbeitete Daten zurückgegriffen werden, bei denen bereits Teile der Auswertung vorgenommen wurden. Die Sensorschnittstelle 32 kann dabei insbesondere mit einem an einer Infrastruktureinheit angeordneten Sensor in Kommunikation stehen.The
In der Bewertungseinheit 34 wird ein Aktionssignal ermittelt. Hierzu wird das Sensorsignal ausgewertet. Es versteht sich, dass mehrere Sensorsignale ausgewertet werden können, um ein Aktionssignal mit höherer Aussagekraft zu ermitteln. Das Aktionssignal kann insbesondere in Form eines Signals mit vordefinierter Syntax ermittelt werden. In anderen Worten kann also das auszuführende Fahrmanöver abstrakt beschrieben sein. Die Bewertungseinheit 34 kann ebenfalls einen Ansatz der künstlichen Intelligenz ausführen, beispielsweise ein vortrainiertes künstliches neuronales Netzwerk.An action signal is determined in the
Die Sendeeinheit 36 dient zum Übermitteln des Aktionssignals an das Fahrzeug. Beispielsweise kann die Sendeeinheit 36 an eine entsprechende Kurzstreckenkommunikationseinheit angebunden sein. Die Übermittlung kann entsprechend der zuvor bezüglich der Vorrichtung beschriebenen Kommunikationsstandards ausgebildet sein.The transmitting
In
Im dargestellten Ausführungsbeispiel stellen die gestrichelt dargestellten weiteren Fahrzeuge 37 herkömmliche Fahrzeuge dar, die optional über Fahrzeug-zu-Fahrzeug- oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikationseinrichtungen verfügen können. Die externe Überwachungseinrichtung 16 führt Algorithmen der künstlichen Intelligenz aus, die auf den von den verschiedenen Datenquellen auf der rechten Seite empfangenen Messungen oder Informationen basieren. In der externen Überwachungseinrichtung 16 werden die Daten bearbeitet und dann das Ergebnis in Form eines Aktionssignals an das erfindungsgemäße Fahrzeug 12 übermittelt. Erfindungsgemäß ist demnach die Datengewinnung sowie auch die Datenverarbeitung außerhalb des Fahrzeugs angeordnet. Im Fahrzeug 12 selbst wird lediglich auf eine Nachverarbeitung zurückgegriffen, um sicherzustellen, dass eine Fahrzeugsicherheit des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt wird, wenn das vorgeschlagene Fahrmanöver ausgeführt wird.In the exemplary embodiment shown, the
In
Die Kommunikation zwischen den Komponenten des Fahrzeugs 12 und den extern angeordneten Einheiten (Sensoren, intelligente Infrastruktureinrichtungen etc., vgl.
In der externen Überwachungseinrichtung 16 werden insoweit jedenfalls alle zeitunkritischen Aufgaben ausgeführt und auch bereits die digitale Umgebung erzeugt. Zudem werden teilweise Cybersecurity-Funktionen implementiert. Informationen, die hinsichtlich einer Bewegung des Fahrzeugs nicht relevant sind (beispielsweise Infotainment), können ebenfalls fahrzeugextern verarbeitet werden. Zudem können in der externen Überwachungseinrichtung 16 auch zeitkritische Aufgaben sowie gegebenenfalls auch die kinematikbasierte Lokalisierung ausgeführt werden. Ebenfalls ist es möglich, dass Informationen bezüglich der Fahrzeugbewegung verarbeitet werden. Fahrzeugintern innerhalb des Fahrzeugs 12 können sicherheitskritische oder auch zeitkritische Entscheidungen getroffen werden. Zudem können Cybersecurity-Erfordernisse auch teilweise intern erfüllt werden.In the
In
In
Beide Verfahren können insbesondere in Software implementiert sein, wobei die Software auf einem Prozessor eines Fahrzeugs bzw. einem Prozessor einer intelligenten Infrastruktureinheit ausgeführt werden kann.Both methods can in particular be implemented in software, whereby the software can be executed on a processor of a vehicle or a processor of an intelligent infrastructure unit.
Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.The invention has been fully described and explained with reference to the drawings and the description. The description and explanation are to be understood as exemplary and not restrictive. The invention is not limited to the disclosed embodiments. Other embodiments or variations will become apparent to those skilled in the art upon use of the present invention and upon careful analysis of the drawings, the disclosure and the following claims.
In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Ein Element, eine Einheit, eine Schnittstelle, eine Vorrichtung und ein System können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.In the claims, the words "comprising" and "having" do not exclude the presence of further elements or steps. The undefined article "a" or "an" does not exclude the presence of a plurality. A single element or unit can perform the functions of several of the units mentioned in the claims. An element, unit, interface, device and system can be partially or completely implemented in hardware and/or software. The mere mention of some measures in several different dependent claims is not to be understood as meaning that a combination of these measures cannot also be used advantageously. A computer program can be stored/distributed on a non-volatile data carrier, for example on an optical memory or on a semiconductor drive (SSD). A computer program can be distributed together with hardware and/or as part of hardware, for example via the Internet or via wired or wireless communication systems. Reference signs in the claims are not to be understood as limiting.
BezugszeichenReference symbols
- 1010
- Systemsystem
- 1212
- Fahrzeugvehicle
- 1414
- Vorrichtungcontraption
- 1616
- externe Überwachungseinrichtungexternal monitoring device
- 1818
- InfrastruktureinheitInfrastructure unit
- 2020
- AktorActuator
- 2121
- SichtfeldField of view
- 2222
- Objektobject
- 2424
- EingangsschnittstelleInput interface
- 2626
- AuswerteeinheitEvaluation unit
- 2828
- ÜberprüfungseinheitVerification unit
- 3030
- AusgangsschnittstelleOutput interface
- 3232
- SensorschnittstelleSensor interface
- 3434
- BewertungseinheitValuation unit
- 3636
- SendeeinheitTransmitter unit
- 3737
- weiteres Fahrzeugadditional vehicle
- 3838
- Steuerungs-ECUControl ECU
- 4040
- Federungs-ECUSuspension ECU
- 4242
- Kommunikations-ECUCommunication ECU
- 4444
- Brems-ECUBrake ECU
- 4646
- Elementeelements
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023205600.3A DE102023205600A1 (en) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | Driving autonomous or semi-autonomous vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023205600.3A DE102023205600A1 (en) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | Driving autonomous or semi-autonomous vehicles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102023205600A1 true DE102023205600A1 (en) | 2024-05-02 |
Family
ID=90628958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102023205600.3A Pending DE102023205600A1 (en) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | Driving autonomous or semi-autonomous vehicles |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102023205600A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019212842A1 (en) | 2019-08-27 | 2021-03-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Control of a motor vehicle using an unmanned aerial vehicle |
-
2023
- 2023-06-15 DE DE102023205600.3A patent/DE102023205600A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019212842A1 (en) | 2019-08-27 | 2021-03-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Control of a motor vehicle using an unmanned aerial vehicle |
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