DE102024000597A1 - Obtaining environmental data from a vehicle - Google Patents
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Abstract
Umgebungsdaten eines Fahrzeugs (1) sollen einfacher gewonnen werden können. Dazu wird ein System und ein Verfahren zum Gewinnen von Umgebungsdaten einer Umgebung eines Fahrzeugs (1) durch Fliegenlassen eines Flugobjekts (3) in der Umgebung des Fahrzeugs und Erfassen der Umgebungsdaten durch das Flugobjekt (3) vorgeschlagen. Das Flugobjekt (3) ist antriebslos. Es wird von einer Abschussvorrichtung (2) des Fahrzeugs (1) abgeschossen und von einer Auffangvorrichtung (5) des Fahrzeugs (1) wieder aufgefangen.Environmental data of a vehicle (1) should be easier to obtain. For this purpose, a system and a method for obtaining environmental data of an environment of a vehicle (1) by letting a flying object (3) fly in the environment of the vehicle and recording the environmental data by the flying object (3) are proposed. The flying object (3) has no propulsion. It is launched by a launch device (2) of the vehicle (1) and caught again by a collecting device (5) of the vehicle (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Umgebungsdaten einer Umgebung eines Fahrzeugs durch Fliegenlassen eines Flugobjekts in der Umgebung des Fahrzeugs und Erfassen der Umgebungsdaten durch das Flugobjekt. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung das Steuern eines Fahrzeugs anhand solcher Umgebungsdaten sowie ein System zum Gewinnen der Umgebungsdaten.The present invention relates to a method for obtaining environmental data of a vehicle's surroundings by flying a flying object in the surroundings of the vehicle and capturing the environmental data by the flying object. In addition, the present invention relates to controlling a vehicle using such environmental data and to a system for obtaining the environmental data.
Speziell bei der autonomen beziehungsweise automatisierten Steuerung von Fahrzeugen stellen komplexe Verkehrssituationen eine besondere Herausforderung dar. Derartige Verkehrssituationen, wie etwa verstopfte Kreuzungen, verstopfte Kreisverkehre und dergleichen, setzen ein robustes und hochtechnologisiertes System zur Umgebungswahrnehmung voraus. Abhängig von der Situation ist es teilweise sogar unmöglich, alle relevanten Fahrzeuge in der Umgebung des automatisierten Fahrzeugs zu erkennen, da diese typischerweise durch andere Fahrzeuge, Bewachsung oder Häuserfassaden verdeckt sind.Complex traffic situations pose a particular challenge, especially when it comes to autonomous or automated vehicle control. Such traffic situations, such as congested intersections, congested roundabouts and the like, require a robust and high-tech system for environmental perception. Depending on the situation, it is sometimes even impossible to detect all relevant vehicles in the vicinity of the automated vehicle, as these are typically obscured by other vehicles, vegetation or house facades.
Möglicherweise kommt es bei einer komplexen Verkehrssituation sogar zu einem so genannten „Deadlock“, also einer Situation, in der das automatisierte Fahrzeug die Situation nicht mehr auflösen kann und hierdurch eine weitere Navigation verhindert wird. Das automatisierte Fahrzeug kann in einem solchen Fall sogar den weiteren Verkehrsfluss komplett verhindern.In a complex traffic situation, it is possible that a so-called "deadlock" may even occur, i.e. a situation in which the automated vehicle can no longer resolve the situation and further navigation is prevented. In such a case, the automated vehicle can even completely prevent further traffic flow.
Im Stand der Technik existieren viele Ansätze, die eine Drohne (UAV: Unmanned Areal Vehicles) dazu verwenden, eine Verkehrssituation von oben aufzunehmen. Die Kameradaten werden dann zur Auflösung der Verkehrssituation genutzt. Diese Drohnen können sogar im oder am Fahrzeug angebracht sein und bei Bedarf erst gestartet werden.There are many current approaches that use a drone (UAV: Unmanned Area Vehicles) to record a traffic situation from above. The camera data is then used to resolve the traffic situation. These drones can even be mounted in or on the vehicle and only be started when needed.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift
Des Weiteren beschreibt die Druckschrift
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf möglichst einfache Weise zusätzliche Daten aus der Umgebung eines Fahrzeugs zu gewinnen.The object of the present invention is to obtain additional data from the environment of a vehicle in the simplest possible way.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren und ein System gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by a method and a system according to the independent claims. Advantageous developments of the invention emerge from the subclaims.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Verfahren zum Gewinnen von Umgebungsdaten einer Umgebung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Umgebung des Fahrzeugs bestimmt maßgeblich dessen zukünftige Navigation. Die Umgebungsdaten aus dieser Umgebung spiegeln beispielsweise die aktuelle Verkehrssituation wider. Die Umgebungsdaten können auf unterschiedliche physikalische Art und Weise gewonnen werden. Beispielsweise können sie auf optischen oder akustischen Signalen beruhen. So können sie beispielsweise auf Kameradaten und/oder Schalldaten basieren. Alternativ oder zusätzlich können auch andere elektromagnetische Strahlen für die Umgebungsdaten ausgewertet werden, wie etwa Radarsignale.According to the present invention, a method is therefore provided for obtaining environmental data from the environment of a vehicle. The environment of the vehicle largely determines its future navigation. The environmental data from this environment reflects, for example, the current traffic situation. The environmental data can be obtained in different physical ways. For example, they can be based on optical or acoustic signals. For example, they can be based on camera data and/or sound data. Alternatively or additionally, other electromagnetic rays can also be evaluated for the environmental data, such as radar signals.
In einem Verfahrensschritt erfolgt ein Fliegenlassen eines Flugobjekts in der Umgebung des Fahrzeugs. Das Flugobjekt befindet sich außerhalb des Fahrzeugs in dessen näherer Umgebung. Beispielsweise befindet sich das Flugobjekt während eines Fluges in einem Abstand von bis zu 20 Meter oder bis zu 50 Meter von dem Fahrzeug entfernt. Diese Entfernungsdaten sind jedoch rein beispielhaft zu verstehen. Das Flugobjekt fliegt beispielsweise ungebunden oder auch schnurgebunden an dem Fahrzeug in der Fahrzeugumgebung.In one step of the method, a flying object is allowed to fly in the vicinity of the vehicle. The flying object is located outside the vehicle in its immediate vicinity. For example, the flying object is at a distance of up to 20 meters or up to 50 meters from the vehicle during a flight. However, these distance data are to be understood purely as examples. For example, the flying object flies unattached or tethered to the vehicle in the vehicle's vicinity.
Bei dem Verfahren erfolgt außerdem ein Erfassen der Umgebungsdaten durch das Flugobjekt. Insbesondere erfasst das Flugobjekt also die Umgebungsdaten während eines Fluges in der Umgebung des Fahrzeugs. Gegebenenfalls können die Umgebungsdaten von dem Flugobjekt vor und/oder nach dem Flug erfasst werden.The method also involves the flying object capturing the environmental data. In particular, the flying object captures the environmental data during a flight in the vicinity of the vehicle. If necessary, the environmental data can be captured by the flying object before and/or after the flight.
Das Flugobjekt ist antriebslos. Dies bedeutet, dass es hinsichtlich seines eigenen Antriebs passiv ist. Die für den Flug notwendige Energie erhält das Flugobjekt somit von außen, insbesondere von dem Fahrzeug. Das Flugobjekt besitzt also kein eigenes Antriebsaggregat, um den Flug zu ermöglichen. Es unterscheidet sich beispielsweise von einer Drohne, die etwa einen Elektromotor und Propeller zum Eigenantrieb aufweist.The flying object is without propulsion. This means that it is passive in terms of its own propulsion. The flying object therefore receives the energy necessary for flight from outside, in particular from the vehicle. The flying object therefore has no own Propulsion unit to enable flight. It differs from a drone, for example, which has an electric motor and propeller for self-propulsion.
Das Flugobjekt wird von einer Abschussvorrichtung des Fahrzeugs abgeschossen. Es erhält also die für einen Flug notwendige Energie von der Abschussvorrichtung des Fahrzeugs. Beispielsweise umfasst die Abschussvorrichtung eine Feder, die zunächst gespannt und für das Abschießen entspannt wird. Das Spannen der Feder kann beispielsweise durch einen Elektromotor erfolgen. Die Abschussvorrichtung kann aber auch beliebige andere elastische Elemente aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Abschussvorrichtung auch auf Basis von Druckluft, elektrischen Kräften, magnetischen Kräften oder Explosionen die notwendige Abschussenergie aufbringen.The flying object is fired from a launching device on the vehicle. It therefore receives the energy required for flight from the vehicle's launching device. For example, the launching device comprises a spring that is initially tensioned and then relaxed for launching. The spring can be tensioned using an electric motor, for example. The launching device can also have any other elastic elements. Alternatively or additionally, the launching device can also generate the necessary launching energy using compressed air, electrical forces, magnetic forces or explosions.
Das Flugobjekt wird schließlich von einer Auffangvorrichtung des Fahrzeugs wieder aufgefangen. Am Ende eines Fluges fängt die Auffangvorrichtung das Flugobjekt also wieder ein, so dass es dem Fahrzeug wieder zur Verfügung steht. Die Auffangvorrichtung kann unterschiedlich gestaltet sein. Beispielsweise kann sie rein mechanisch wie etwa ein Kescher ausgebildet sein. Gegebenenfalls besitzt sie aktiv bewegbare Komponenten wie etwa einen Greifer oder einen Öffnungsmechanismus wie ein Regenschirm. Unter Umständen können auch elektrische oder magnetische Kräfte sowie Sogkräfte für das Auffangen des Flugobjekts durch die Auffangvorrichtung genutzt werden.The flying object is finally caught again by a catching device on the vehicle. At the end of a flight, the catching device catches the flying object again so that it is available to the vehicle again. The catching device can be designed in different ways. For example, it can be purely mechanical, such as a landing net. It may have actively movable components, such as a gripper or an opening mechanism like an umbrella. In some circumstances, electrical or magnetic forces as well as suction forces can also be used to catch the flying object with the catching device.
Durch das antriebslose Flugobjekt ist es somit in einfacher Weise möglich, Umgebungsdaten aus der Umgebung des Fahrzeugs zu gewinnen. Das Flugobjekt selbst kann dadurch sehr einfach gestaltet werden. Für das Abschießen und Auffangen des Flugobjekts können einfache und bekannte Techniken verwendet werden.The unpowered flying object makes it easy to obtain environmental data from the vehicle's surroundings. The flying object itself can therefore be designed very simply. Simple and well-known techniques can be used to shoot down and capture the flying object.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Umgebungsdaten von dem Flugobjekt zu dem Fahrzeug insbesondere während eines Fluges übertragen werden. Das Flugobjekt und das Fahrzeug besitzen also entsprechende Datenübertragungsschnittstellen. Vorzugsweise erfolgt die Datenübertragung drahtlos. Gegebenenfalls wird das Flugobjekt aber auch nach der Landung an eine galvanische Schnittstelle (z. B. Stecker) geführt, um dort die Umgebungsdaten an das Fahrzeug zu übertragen. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Datenübertragung bereits während des Fluges, so dass die Daten rascher und aktueller zur Verfügung stehen. Die Datenübertragung kann über geeignete Funkschnittstellen erfolgen. Beispielsweise kann ein WLAN- oder Bluetooth-Protokoll für die Datenübertragung verwendet werden.In one embodiment, it is provided that the environmental data is transmitted from the flying object to the vehicle, in particular during a flight. The flying object and the vehicle therefore have corresponding data transmission interfaces. The data transmission is preferably wireless. If necessary, the flying object is also guided to a galvanic interface (e.g. plug) after landing in order to transmit the environmental data to the vehicle. However, it is particularly advantageous for data to be transmitted during the flight, so that the data is available more quickly and in a more up-to-date manner. The data transmission can take place via suitable radio interfaces. For example, a WLAN or Bluetooth protocol can be used for the data transmission.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Umgebungsdaten in Bezug auf eine Verkehrssituation analysiert. Beispielsweise geben die Umgebungsdaten eines oder mehrere Fahrzeuge etwa in der Vogelperspektive wider. Diese Fahrzeuge stehen miteinander oder im Verhältnis zu etwaigen Verkehrswegen in einer bestimmten Beziehung, die der Verkehrssituation entspricht. Es kann also aus den Umgebungsdaten auf die jeweils aktuelle Verkehrssituation geschlossen werden. Diese Verkehrssituation kann wiederum vorteilhaft zur Steuerung des Fahrzeugs oder anderer Fahrzeuge verwendet werden.In a further embodiment, the environmental data is analyzed in relation to a traffic situation. For example, the environmental data reflects one or more vehicles, for example from a bird's eye view. These vehicles are in a certain relationship to one another or to any traffic routes that corresponds to the traffic situation. The current traffic situation can therefore be deduced from the environmental data. This traffic situation can in turn be used advantageously to control the vehicle or other vehicles.
Erfindungsgemäß kann auch ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt werden, wobei die Umgebungsdaten des Fahrzeugs mit einem oben geschilderten Verfahren gewonnen und zum automatischen oder teilautomatischen Steuern des Fahrzeugs verwendet werden. Es können also mit einem einfachen, antriebslosen Flugobjekt zusätzliche Umgebungsdaten eines Fahrzeugs gewonnen werden, um dieses beispielsweise zuverlässiger zu steuern. Dies kann beispielsweise vorteilhaft dazu genutzt werden, um einen Verkehrsstau aufzulösen. Darüber hinaus kann das zusätzliche Nutzen der Umgebungsdaten des Fahrzeugs auch dafür vorteilhaft eingesetzt werden, dass beispielsweise für Rettungskräfte Fahrgassen bereitgestellt werden.According to the invention, a method for controlling a vehicle can also be provided, wherein the environmental data of the vehicle is obtained using a method described above and used for automatic or semi-automatic control of the vehicle. Additional environmental data of a vehicle can therefore be obtained using a simple, unpowered flying object in order to control it more reliably, for example. This can be used advantageously, for example, to clear a traffic jam. In addition, the additional use of the environmental data of the vehicle can also be used advantageously to provide driving lanes for rescue workers, for example.
Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe auch gelöst durch ein System zum Gewinnen von Umgebungsdaten einer Umgebung eines (automatisierten) Fahrzeugs, wobei das System aufweist:
- - das Fahrzeug und
- - ein Flugobjekt, mit dem die Umgebungsdaten erfassbar sind, wobei
- - das Flugobjekt antriebslos ist,
- - das Fahrzeug eine Abschussvorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, das Flugobjekt abzuschießen, und
- - das Fahrzeug eine Auffangvorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, das Flugobjekt aufzufangen.
- - the vehicle and
- - a flying object with which the environmental data can be recorded, whereby
- - the flying object has no propulsion,
- - the vehicle has a launching device designed to launch the flying object, and
- - the vehicle has a collecting device which is designed to collect the flying object.
Das System umfasst also ein Fahrzeug, bei dem es sich beispielsweise um ein automatisiertes Fahrzeug handeln kann. Aber auch der Fahrer eines konventionellen Fahrzeugs kann mit den zusätzlich gewonnenen Umgebungsdaten beispielsweise aus der Vogelperspektive Vorteile beim Steuern des Fahrzeugs erlangen.The system therefore includes a vehicle, which could be an automated vehicle, for example. But the driver of a conventional vehicle can also gain advantages when controlling the vehicle with the additional environmental data obtained, for example from a bird's eye view.
Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile und Weiterbildungsmöglichkeiten gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße System. Entsprechend können die oben genannten Verfahrensschritte auch als funktionelle Merkmale des erfindungsgemäßen Systems gelten.The advantages and further development possibilities mentioned above in connection with the method according to the invention apply mutatis mutandis also for the system according to the invention. Accordingly, the above-mentioned method steps can also be considered functional features of the system according to the invention.
In einem Ausführungsbeispiel besitzt das Flugobjekt ein Leitwerk. Bei dem Leitwerk kann es sich um eines oder mehrere Leitelemente handeln, die die Luftströmung leiten. Das Leitwerk kann ähnlich dem so genannten „Flight“ eines Dartpfeils aufgebaut sein. So kann das Leitwerk etwa zwei oder mehr Flügel besitzen. Insgesamt kann das Flugobjekt mit dem Leitwerk etwa die Form eines Dartpfeils (ohne Spitze) annehmen. In einem konkreten Ausführungsbeispiel kann daher das Flugobjekt als „Kameradart“ bezeichnet werden.In one embodiment, the flying object has a tail unit. The tail unit can be one or more control elements that direct the air flow. The tail unit can be constructed in a similar way to the so-called "flight" of a dart. For example, the tail unit can have two or more wings. Overall, the flying object with the tail unit can take on the shape of a dart (without the tip). In a specific embodiment, the flying object can therefore be referred to as a "camera dart".
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besitzt das Flugobjekt eine oder mehrere Kameras, mit der/denen die Umgebungsdaten erfassbar sind. Die eine oder mehreren Kameras können beispielsweise an der Spitze des Flugobjekts angeordnet sein. Im Falle der Dartpfeil-Form können die eine oder mehreren Kameras in dem Kopf des Pfeils angeordnet sein. Insbesondere kann das Flugobjekt einen Hohlraum aufweisen, der vorzugsweise werkzeuglos geöffnet werden kann, um dort die jeweilige Kamera beziehungsweise die jeweiligen Kameras zu platzieren. Gegebenenfalls ist der einen oder den mehreren Kameras auch ein Datenspeicher zugeordnet, um die erfassten Bilder und/oder Videos abzuspeichern oder zwischenzuspeichern. Mit der oder den Kameras können somit vorteilhafterweise zwei- oder dreidimensionale Bilder aus der Vogelperspektive für das Fahrzeug gewonnen werden.In a further embodiment of the system according to the invention, the flying object has one or more cameras with which the environmental data can be recorded. The one or more cameras can be arranged, for example, at the tip of the flying object. In the case of the dart shape, the one or more cameras can be arranged in the head of the arrow. In particular, the flying object can have a cavity that can preferably be opened without tools in order to place the respective camera or cameras there. If necessary, the one or more cameras are also assigned a data storage device in order to save or temporarily store the captured images and/or videos. The camera or cameras can thus advantageously be used to obtain two- or three-dimensional images from a bird's eye view for the vehicle.
Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Flugobjekt einen Positionssensor und/oder Inertialsensor aufweist, um während eines Fluges des Flugobjekts Positionsdaten, Posedaten, Beschleunigungsdaten und/oder Rotationsdaten von dem Flugobjekt zu erfassen. Die von dem Flugobjekt gewonnenen Umgebungsdaten sollten nämlich vorzugsweise einem Koordinatensystem des Fahrzeugs zugeordnet werden können. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Positionsdaten beziehungsweise Posedaten (Position und Orientierung) des Flugobjekts relativ oder absolut zu dem Fahrzeug ermittelt werden. Hierzu können auch Geschwindigkeitsdaten, Beschleunigungsdaten und Rotationsdaten hilfreich sein, um etwa indirekt zu den Posedaten zu gelangen. Bei dem Positionssensor kann es sich beispielsweise um einen GPS-Sensor handeln. Der Inertialsensor kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor oder Drehratensensor sein. Sie können die sensorischen Komponenten eines Trägheitsnavigationssystems sein.According to a further embodiment, it is provided that the flying object has a position sensor and/or inertial sensor in order to record position data, pose data, acceleration data and/or rotation data from the flying object during a flight of the flying object. The environmental data obtained from the flying object should preferably be able to be assigned to a coordinate system of the vehicle. This can be done, for example, by determining the position data or pose data (position and orientation) of the flying object relative or absolutely to the vehicle. Speed data, acceleration data and rotation data can also be helpful for this, for example in order to indirectly obtain the pose data. The position sensor can be a GPS sensor, for example. The inertial sensor can be an acceleration sensor or yaw rate sensor, for example. They can be the sensory components of an inertial navigation system.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Flugobjekt eine Datenübertragungseinheit auf, mit der von dem Flugobjekt erfasste Daten an das Fahrzeug übertragbar sind. Bei der Datenübertragungseinheit kann es sich um die oben genannte Datenschnittstelle handeln. Die Datenübertragungseinheit kann kontaktgebunden oder kontaktlos sein. Außerdem kann die Datenübertragungseinheit eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen, um beispielsweise die zu übertragenden Daten einer Vorverarbeitung zu unterziehen (z. B. Codierung). Bei den zu übertragenden Daten kann es sich um die Umgebungsdaten handeln, die die Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren, aber gegebenenfalls auch um Eigenbewegungsdaten, wie etwa die oben genannten Positionsdaten, Beschleunigungsdaten und dergleichen.In a further embodiment, the flying object has a data transmission unit with which data acquired by the flying object can be transmitted to the vehicle. The data transmission unit can be the data interface mentioned above. The data transmission unit can be contact-based or contactless. In addition, the data transmission unit can have a data processing unit, for example to subject the data to be transmitted to preprocessing (e.g. coding). The data to be transmitted can be the environmental data that represents the environment of the vehicle, but possibly also self-motion data, such as the above-mentioned position data, acceleration data and the like.
In einem noch anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Fahrzeug Bewegungsdaten bezüglich einer Eigenbewegung und/oder einer Windgeschwindigkeit erfasst, und eine Steuervorrichtung des Fahrzeugs diese Bewegungsdaten zum Steuern der Abschussvorrichtung, der Auffangvorrichtung und/oder des Fahrzeugs nutzt. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug beispielsweise seine eigene Bewegung oder aber auch die Windgeschwindigkeit (und gegebenenfalls Windrichtung) absolut oder in Bezug auf das Flugobjekt registriert. Diese Bewegungsdaten können dann beispielsweise zur Berechnung einer Flugbahn des Flugobjekts verwendet werden, um die Abschussvorrichtung entsprechend zu steuern. Darüber hinaus kann auch die Auffangvorrichtung anhand dieser Bewegungsdaten gesteuert werden, indem beispielsweise ihr Entfaltungsmechanismus entsprechend der voraussichtlichen Flugbahn gesteuert wird. Auch das Fahrzeug kann in Abhängigkeit von der aufgrund der Bewegungsdaten geschätzten Flugbahn für das Auffangen des Flugobjekts gesteuert werden. Dazu sind in der Regel entsprechende Sicherheitsbedingungen einzuhalten.In yet another embodiment, it is provided that the vehicle records movement data relating to its own movement and/or a wind speed, and a control device of the vehicle uses this movement data to control the launch device, the capture device and/or the vehicle. This means that the vehicle registers, for example, its own movement or the wind speed (and possibly wind direction) absolutely or in relation to the flying object. This movement data can then be used, for example, to calculate a flight path of the flying object in order to control the launch device accordingly. In addition, the capture device can also be controlled using this movement data, for example by controlling its deployment mechanism in accordance with the expected flight path. The vehicle can also be controlled depending on the flight path estimated on the basis of the movement data for capturing the flying object. In this case, appropriate safety conditions must generally be observed.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt in:
-
1 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit abgeschossenem Flugobjekt.
-
1 a schematic diagram of a vehicle with a launched flying object.
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Gedanken, eine Art Kameradart zur Generierung von Kameraaufnahmen aus der Vogelperspektive zu verwenden. Dabei schießt eine Abschussvorrichtung den Kameradartpfeil und eine Auffangvorrichtung fängt diesen wieder auf. Die gewonnenen Kameraaufnahmen aus der Vogelperspektive zeigen wenig Verdeckung. Die Interpretation der Kameraaufnahmen durch das (automatisierte) Fahrzeug ermöglicht das Auflösen komplexer Verkehrsszenarien (unter anderem Deadlocks).The present invention is based on the idea of using a type of camera dart to generate camera images from a bird's eye view. A launching device shoots the camera dart and a collecting device catches it again. The camera images obtained from a bird's eye view show little occlusion. The interpretation of the camera images by the (automated) vehicle enables complex traffic scenarios (including deadlocks) to be resolved.
In
Das Flugobjekt 3 besitzt einen Sensor und insbesondere eine Kamera 6 zur Aufnahme von Umgebungsdaten der Umgebung des Fahrzeugs 1. Alternativ oder zusätzlich kann das Flugobjekt 3 auch einen oder mehrere andere Sensoren zur Aufnahme von Umgebungsdaten besitzen, wie etwa einen Radarsensor, einen Ultraschallsensor und dergleichen. Im Falle der Kamera 6 kann das Flugobjekt Bilder oder Videos von der Umgebung des Fahrzeugs 1 aufnehmen.The flying
Optional verfügt das Flugobjekt 3 auch über eine Datenschnittstelle 7, mit der es Bilder und sonstige Umgebungsdaten zu einem Empfänger übertragen kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Empfänger um das Fahrzeug 1, welches seinerseits eine Datenschnittstelle 8 aufweist. Die beiden Übertragungsschnittstellen 7 und 8 können Funkmodule beinhalten, mit denen drahtlose (bidirektionale) Datenkommunikation möglich ist. Die Übertragung der Umgebungsdaten von dem Flugobjekt 3 ist aber auch zu anderen Fahrzeugen oder zu stationären Einrichtungen möglich.Optionally, the flying
Nachfolgend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel detaillierter dargestellt. In diesem Beispiel wird nicht ein übliches unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) beziehungsweise eine Drohne für die Erzeugung einer Aufnahme aus der Vogelperspektive verwendet, sondern ein antriebsloses Flugobjekt, das als „Sensordart“ oder „Kameradart“ bezeichnet werden kann. Der „Kameradart“ ist ein großer Dartpfeil mit einer oder mehreren Kameras beispielsweise an seiner Spitze. Beispielsweise können Videokameras verwendet werden, wie sie aus den Sportbereich bekannt sind.A specific embodiment is presented in more detail below. In this example, a conventional unmanned aerial vehicle (UAV) or drone is not used to create a bird's eye view image, but rather a non-powered flying object that can be referred to as a "sensor dart" or "camera dart". The "camera dart" is a large dart with one or more cameras, for example, at its tip. For example, video cameras can be used, as are known from the sports sector.
Das (automatisierte) Fahrzeug 1 kann Bild- beziehungsweise Videoaufnahmen des Flugobjekts 3 (hier Kameradart) empfangen und auswerten. Vorzugsweise geschieht das Empfangen und Auswerten der Bild- beziehungsweise Videodaten während eines Flugs des Kameradarts. Aufgrund der Auswertung kann das Fahrzeug 1 etwa erkennen, dass die aktuelle Verkehrssituation komplex ist und möglicherweise sogar zu einem „Deadlock“ führen kann.The (automated)
Für das Abschießen des Flugobjekts 3 beziehungsweise des Kameradarts befindet sich an dem Fahrzeug 1 eine „Dart-Abschussvorrichtung“ (Abschussvorrichtung 2). Diese kann eine Feder aufweisen, welche über einen Elektromotor vorgespannt werden kann.For firing the flying
Das (automatisierte) Fahrzeug 1 kann optional seine aktuelle Eigenbewegung berechnen. Gegebenenfalls kann es auch die aktuelle Windgeschwindigkeit durch einen spezifischen Außensensor ermitteln. Auf Basis diese Eingangsgrößen kann das Fahrzeug 1 die benötigte Spannkraft der Feder und den Winkel der „Dart-Abschussvorrichtung“ berechnen, so dass der abgeschossene Kameradart zunächst eine bestimmte Höhe erreicht und im Anschluss in einer „Dart-Auffangvorrichtung“ (Auffangvorrichtung 5) wieder landet beziehungsweise eingefangen wird. Diese Auffangvorrichtung 5 ist vorzugsweise am Fahrzeug 1, 1' selbst angebracht. Sie kann beispielsweise ein Auffangnetz und/oder einen Greifer aufweisen.The (automated)
Zur Berechnung der Bahnkurve kann vereinfacht auf die Gleichung für einen schrägen Wurf eines Balls zurückgegriffen werden, die wie folgt lautet:
Dabei entspricht v0 einer Anfangsgeschwindigkeit und α0 einem Abwurfwinkel sowie g der Gravitationskonstante (9,81 m/s2) und h der Abwurfhöhe. Bei dieser Näherung wird nicht berücksichtigt, dass der Dart kein Ball ist. Außerdem sind bei dieser Vereinfachung die oben genannte Eigenbewegung des Fahrzeugs und die Windgeschwindigkeit nicht berücksichtigt. Diese beiden Größen sollten jedoch in einer entsprechend komplexeren Gleichung berücksichtigt werden.Here, v 0 corresponds to an initial speed and α 0 to a launch angle, as well as g to the gravitational constant (9.81 m/s 2 ) and h to the launch height. This approximation does not take into account that the dart is not a ball. In addition, this simplification does not take into account the vehicle's own motion and the wind speed mentioned above. However, these two quantities should be taken into account in a correspondingly more complex equation.
Gegebenenfalls besitzt der Kameradart beziehungsweise das Flugobjekt 3 einen GPS-Sensor und/oder eine inertiale Messeinheit (IMU). Mit einem derartigen Sensor beziehungsweise derartigen Sensoren kann ein kleiner Controller im Kameradart die Eigenbewegung relativ zum Fahrzeug 1 schätzen. Optional kann somit zu vorbestimmten Zeitschritten die Eigenbewegung des Kameradart an das Fahrzeug 1 gesendet werden.If necessary, the camera dart or the flying
Das (automatisierte) Fahrzeug 1 kann gegebenenfalls kleine Korrekturen an der eigenen Position vornehmen, so dass gewährleistet werden kann, dass der Kameradart auch die Auffangvorrichtung 5 trifft. Dabei ist darauf zu achten, dass diese Bewegung des Fahrzeugs 1 nur durchgeführt wird, wenn sie sicher ist (keine Kollisionen) und gegen keine Verkehrsregeln verstößt (z. B. rote Ampel).The (automated)
Abhängig von der gewünschten Auflösung sendet der Kameradart (beziehungsweise allgemein das Flugobjekt 3) noch während des Flugs oder im Anschluss nach dem Auffangen seine Kameraaufnahmen zum Fahrzeug 1. Bei einer Nahfeldverbindung (wie sie z. B. nach einem Auffangen aufgebaut werden kann) sind in der Regel größere Datenübertragungsraten möglich. Allerdings erfolgt die Übertragung dann entsprechend zeitverzögert.Depending on the desired resolution, the camera dart (or generally the flying object 3) sends its camera images to the
Das (automatisierte) Fahrzeug 1 interpretiert die Kameradaten. Die Vogelperspektive ermöglicht es, auch verdeckte Verkehrsteilnehmer zu erkennen. Auf dieser Basis kann das Fahrzeug 1 einen neuen Pfad planen und im besten Fall kann das Deadlock verhindert werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Kameradart von der Auffangvorrichtung 5 in ein Magazin befördert. Das Magazin versorgt die Abschussvorrichtung 2, so dass mehrere Messungen durch die Kameradarts nacheinander durchgeführt werden können.The (automated)
Wie die obigen Ausführungsbeispiele zeigen, können zur Generierung von Kameraaufnahmen aus der Vogelperspektive „Kameradarts“ verwendet werden. Dabei schießt eine Abschussvorrichtung den Kameradart ab und eine Auffangvorrichtung fängt diesen wieder auf. Aufgrund der Kameraaufnahmen aus der Vogelperspektive sind Verdeckungen deutlich reduziert. Die Interpretation der Kameraaufnahmen durch das (automatisierte) Fahrzeug ermöglicht das Auflösen komplexer Verkehrsszenarien (unter anderem Deadlocks).As the above examples show, "camera darts" can be used to generate camera images from a bird's eye view. A launching device fires the camera dart and a collecting device catches it again. Due to the camera images from a bird's eye view, occlusions are significantly reduced. The interpretation of the camera images by the (automated) vehicle enables complex traffic scenarios (including deadlocks) to be resolved.
In vorteilhafter Weise können bei dem erfindungsgemäßen Einsatz von antriebslosen Flugobjekten wie Kameradarts also Verdeckungen eher vermieden werden als bei Aufnahmen aus dem (automatisierten) Fahrzeug heraus. Dies hilft enorm bei der Navigation in komplexen Situationen (insbesondere innerhalb einer Stadt).Advantageously, the use of unpowered flying objects such as camera darts according to the invention makes it easier to avoid occlusions than when taking pictures from the (automated) vehicle. This helps enormously with navigation in complex situations (especially within a city).
Ein besonderer Vorteil ist auch darin zu sehen, dass ein antriebsloses Flugobjekt beziehungsweise ein Kameradart im Vergleich zu Drohnen deutlich weniger auf eine Stromversorgung angewiesen ist. Ein antriebsloses Flugobjekt benötigt nämlich keinen Strom für den eigentlichen Flugvorgang. Dies bedeutet auch, dass gegebenenfalls ein Ladevorgang zum Laden einer Batterie des Kameradarts deutlich kürzer sein kann.A particular advantage is that a powered flying object or a camera dart is much less dependent on a power supply than drones. A powered flying object does not need any power for the actual flight process. This also means that the charging process for charging a camera dart's battery can be much shorter.
Ein weiterer Vorteil von Kameradarts kann darin gesehen werden, dass sie weniger Technik besitzen (hauptsächlich die Kamera/s), weshalb sie billig und fehlerunanfällig sind.Another advantage of camera darts is that they have less technology (mainly the camera/s), which makes them cheap and less prone to errors.
Darüber hinaus kann ein Kameradart hauptsächlich aus Schaumstoff mit abgerundeter Spitze gefertigt werden. Damit stellt ein Kameradart ein im Wesentlichen ungefährliches Flugobjekt dar. Im Vergleich zu einer Drohne ist er insbesondere deswegen ungefährlicher, da er keine schnell drehenden Propeller besitzt.In addition, a camera dart can be made mainly from foam with a rounded tip. This makes a camera dart an essentially harmless flying object. Compared to a drone, it is less dangerous because it does not have fast-rotating propellers.
Ein weiterer Vorteil eines Kameradarts gegenüber einer Drohne besteht darin, dass das Abschießen schneller erfolgen kann als das Starten und Landen einer Drohne.Another advantage of a camera dart over a drone is that firing can be done faster than taking off and landing a drone.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 1'1'
- Silhouettesilhouette
- 22
- AbschussvorrichtungLauncher
- 33
- FlugobjektFlying object
- 44
- FlugbahnTrajectory
- 55
- AuffangvorrichtungCatch device
- 66
- Kameracamera
- 7, 87, 8
- ÜbertragungsschnittstellenTransmission interfaces
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102022002107 A1 [0005]DE 102022002107 A1 [0005]
- DE 102017122261 A1 [0006]DE 102017122261 A1 [0006]
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DE102022002107A1 (en) | 2022-06-13 | 2022-07-28 | Mercedes-Benz Group AG | Device comprising a vehicle and a drone |
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2024
- 2024-02-24 DE DE102024000597.8A patent/DE102024000597A1/en active Pending
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Legal Events
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