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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kommunikationseinheit und ein Verfahren in Verbindung mit solch einer Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit unbemannten und autonomen Fahrzeugen gemäß der Einleitung der unabhängigen Ansprüche.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Fahrzeug, das ohne einen Fahrer gefahren werden kann, wird als Unmanned Ground Vehicle oder UGV bezeichnet. Es gibt zwei Arten von Unmanned Ground Vehicles: ferngesteuerte und autonome.
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Ein ferngesteuertes UGV ist ein Fahrzeug, das von einem menschlichen Bediener über eine Kommunikationsverbindung gesteuert wird. Alle Aktionen werden vom Bediener auf Basis von direkter optischer Beobachtung oder mit Sensoren wie Digitalvideokameras bestimmt. Ein ferngesteuertes Spielzeugauto ist ein einfaches Beispiel für ein ferngesteuertes UGV. Es gibt große Unterschiede zwischen ferngesteuerten Fahrzeugen, die heute im Gebrauch sind. Diese Fahrzeuge werden häufig in gefährlichen Situationen und Umgebungen eingesetzt, die für den Aufenthalt von Menschen nicht geeignet sind, wie etwa beim Entschärfen von Bomben und Freisetzen von gefährlichen Chemikalien. Ferngesteuerte unbemannte Fahrzeuge werden auch bei Überwachungsarbeiten u. Ä. eingesetzt.
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Ein autonomes Fahrzeug ist im Wesentlichen ein autonomer Roboter, der ohne menschliche Steuerung funktioniert. Das Fahrzeug verwendet seine Sensoren, um eine Art von beschränktem Verständnis von seiner Umgebung zu erhalten, das anschließend von Steueralgorithmen zum Bestimmen des nächsten Schritts unter Berücksichtigung der Gesamtaufgabe, die ein Bediener dem Fahrzeug zugewiesen hat, verwendet wird.
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Ein vollautonomes Fahrzeug muss folgende Fähigkeiten besitzen:
- • Sammeln von Informationen über seine Umgebung wie das Erstellen von Karten des Inneren von Bergwerken
- • Erkennen von relevanten Objekten wie Felsen, Menschen und Fahrzeuge
- • Bewegen von einem Ort zum nächsten ohne navigatorische Unterstützung von Menschen
- • Verrichten von Arbeiten über einen langen Zeitraum ohne menschliche Eingriffe
- • Vermeiden von Situationen, die für Menschen, Sachen oder das Fahrzeug selbst gefährlich sind, sofern sie nicht Bestandteil der Aufgabe sind
- • Eigenreparatur ohne Hilfe von außen
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Ein autonomes Fahrzeug kann häufig auch die Fähigkeit zum autonomen Lernen besitzen, das heißt:
- • Selbstlernen oder Erwerben neuer Fähigkeiten ohne Hilfe von außen
- • Anpassen von Strategien auf Basis der Umgebung
- • Eigenanpassung an die Umgebung ohne Hilfe von außen
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Autonome Fahrzeuge erfordern selbstverständlich wie alle Maschinen regelmäßigen Service.
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Autonome Fahrzeuge wurden ebenfalls für den Einsatz in gefährlichen Umgebungen wie in der Verteidigungs- und Kriegsindustrie sowie in der Bergwerksindustrie über- und untertage entwickelt. Wenn sich Menschen oder normale manuell gesteuerte Fahrzeuge dem Arbeitsbereich der autonomen Fahrzeuge nähern, bewirken sie normalerweise eine Unterbrechung der Arbeit aus Sicherheitsgründen. Die Fahrzeuge werden angewiesen, ihre Arbeit fortzusetzen, sobald der Arbeitsbereich wieder frei ist.
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Ein autonomes Fahrzeug bedeutet somit in der vorliegenden Anmeldung ein Fahrzeug, das ohne menschliche Steuerung navigieren und manövrieren kann. Das Fahrzeug verwendet Informationen über die Straße, die Umgebung und andere Faktoren, die seine Vorwärtsbewegung beeinflussen, um automatisch das Treten des Gaspedals, das Bremsen und das Lenken zu steuern.
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Es ist eine sorgfältige Bewertung und Identifizierung der geplanten Vorwärtsbewegung erforderlich, um zu bestimmen, ob eine Route passierbar ist, und um menschliche Bewertungen bezüglich des Fahrens des Fahrzeugs erfolgreich ersetzen zu können.
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Straßenbedingungen können komplex sein und der Fahrer eines normalen bemannten Fahrzeugs führt Hunderte von Beobachtungen pro Minute durch und passt den Betrieb des Fahrzeugs auf Basis der wahrgenommenen Straßenbedingungen an. Ein Aspekt der Bewertung der Straßenbedingungen ist die Wahrnehmung der Straße und der Umgebung und das Finden einer passierbaren Route an gegebenenfalls auf der Straße vorhandenen Objekten vorbei. Die Möglichkeit des Ersetzens der Fähigkeit menschlicher Wahrnehmung durch ein autonomes Systems umfasst unter anderem die Fähigkeit zum Wahrnehmen von Objekten auf eine präzise Weise, um wirksam das Fahrzeug steuern zu können, damit dieses an solchen Objekten vorbei lenkt.
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Die technischen Verfahren zum Identifizieren eines Objekts in Verbindung mit dem Fahrzeug umfassen die Verwendung von einer oder einer Vielzahl von Kameras und Radaren zum Erzeugen von Bildern der Umgebung. Zum Erkennen von Objekten und Messen von Abständen wird Lasertechnologie sowohl in Form von Abtastlasern als auch feststehenden Lasern eingesetzt. Diese werden häufig als LIDAR (Light Detection and Ranging) oder LADAR (Laser Detection and Ranging) bezeichnet. Zum Erfassen der Geschwindigkeit und von Beschleunigungen in verschiedenen Richtungen werden ebenfalls mehrere Sensoren verwendet.
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Die Kameras übersetzen in Form von Lichtmustern oder Infrarotstrahlung erfasste optische Bilder in verarbeitbare Datenformate. Ein solches Format können gepixelte Bilder sein, wobei ein erfasstes Bild in eine Reihe von Pixeln zerlegt wird. Die Bildverarbeitung mit Radar verwendet von einem Sender erzeugte Funkwellen, die anschließend erfasst und zum Schätzen von Formen und Objekten vor dem Sender verwendet werden. Anschließend können unterschiedliche Muster dieser reflektierten Formen und Objekte analysiert werden, um die Positionen der Objekte zu bestimmen. GPS und andere drahtlose Technologien können ebenfalls verwendet werden, um festzustellen, ob sich das Fahrzeug einer Kreuzung, einer Verengung der Straße oder anderen Fahrzeugen nähert.
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Insbesondere muss ein autonomes Fahrzeug seine Umgebung ausreichend interpretieren können, um die ihm zugewiesene Aufgabe wie etwa „Bewege den Felsblock über den Bergwerksgang C von Punkt A nach Punkt B” ausführen zu können. Das autonome Fahrzeug muss eine Route zum gewählten Ziel planen und dieser folgen können und dabei Hindernisse auf dem Weg erkennen und diesen ausweichen. Das autonome Fahrzeug muss seine Aufgaben ebenfalls so schnell wie möglich ausführen, ohne Fehler zu machen.
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US-2010/0114416 betrifft ein System und ein Verfahren zum Navigieren eines autonomen Fahrzeugs mit Erkennung und Abstandsmessungen durch Laser.
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US-2012/0035788 betrifft ein Navigations- und Steuersystem für autonome Fahrzeuge und umfasst Sensoren wie Lasersensoren, die zum Lokalisieren von Objekten vor dem Fahrzeug ausgebildet sind, so dass dieses ohne Kollidieren mit den Objekten gefahren werden kann.
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Es gibt viele Schriften, die Fahrzeuge beschreiben, die mit einer tragbaren Einheit nahe dem Fahrzeug gelenkt werden, von denen einige nachfolgend dargelegt werden.
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WO-2010/134070 betrifft eine Fernsteuerung für ein Fahrzeug. Die Fernsteuerung umfasst einen Anzeigebildschirm und eine Anzahl von Tasten und Steuerelementen. Das Fahrzeug ist mit einer oder einer Vielzahl von Kameras ausgestattet, die zum Aufnehmen von Bildern von der Fahrzeugumgebung und zum Anzeigen dieser auf dem Bildschirm ausgebildet sind. Der Bediener kann das Fahrzeug mit den Tasten und Steuerelementen bedienen einschließlich der Betätigung der Hupe, des Bestimmens, welche Ausrüstung zu verwenden ist, der Steuerung der Ausrüstung, der Steuerung der Motordrehzahl und der Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs. Es sind ebenfalls Steuerelemente zum Anlassen des Motors und Schalten vorhanden. Die Kommunikation zwischen der Fernsteuerung und dem Fahrzeug erfolgt über ein Kabel oder drahtlos beispielsweise über Bluetooth. Mit der Fernsteuerung kann somit ein Bediener das Fahrzeug aus der Ferne steuern, was beispielsweise in gefährlichen Umgebungen vorteilhaft ist.
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FR-2764091 betrifft eine Fernsteuerung für ein Auto wie etwa ein Elektroauto. Die Fernsteuerung ist zum Richten auf das Fahrzeug gedacht und weist einen unteren Abschnitt auf, der als Joystick dient, das heißt das Auto kann mit Handbewegungen gelenkt werden. Es sind ebenfalls mehrere Tasten vorhanden, die auf verschiedene Funktionen des Fahrzeugs, beispielsweise welcher Gang einzulegen ist, einwirken.
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US-2010/0106344 betrifft die Fernsteuerung einer unbemannten Arbeitsmaschine mit einer Fernsteuerung. Die Arbeitsmaschine ist für einen autonomen Betrieb in komplexen und schwierigen Umgebungen ausgebildet.
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JP-2006256382 betrifft eine Fernsteuerung zum Einwirken auf ein Fahrzeug, damit es sich selbst aus einer Position bewegt, die mit einem Laserstrahl gekennzeichnet ist. Anschließend wird ein Steuersignal mit Steueranweisungen für das Fahrzeug, sich selbst automatisch zur gekennzeichneten Position zu bewegen, übertragen.
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Autonome Fahrzeuge werden heute als Lastenträger beispielsweise in der Bergwerksindustrie im Über- und Untertagebau eingesetzt. Wenn sich Menschen oder normale manuell gesteuerte Fahrzeuge dem Arbeitsbereich der autonomen Fahrzeuge nähern, bewirken sie normalerweise eine Unterbrechung der Arbeit aus Sicherheitsgründen. Die Fahrzeuge werden angewiesen, ihre Arbeit fortzusetzen, sobald der Arbeitsbereich wieder frei ist.
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Autonome Fahrzeuge kommunizieren mit einer Steuerzentrale, oft über eine Funkschnittstelle. Wenn jemand in der Nähe der Fahrzeuge diesen eine Anweisung zum Ausführen einer Aufgabe erteilen will, muss dies über die Steuerzentrale oder einfach durch Selbstfahren des Fahrzeugs, falls möglich, erfolgen. Ein zukünftiges autonomes Fahrzeug kann gegebenenfalls nicht von einem Menschen gefahren werden, weil beispielsweise keine Kabine, kein Lenkrad oder keine Pedale mehr vorhanden sind.
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In bestimmten Situationen ist es unvorteilhaft, auf Aktionen von der Steuerzentrale warten zu müssen. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Fahrzeug gestoppt werden muss, weil Arbeiten in der Nähe des Fahrzeugs verrichtet werden müssen, das dann an einen anderen Ort bewegt wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Steuerung eines autonomen Fahrzeugs zu erleichtern, insbesondere wenn sich eine Person in der Nähe des Fahrzeugs aufhält.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorhergehenden Aufgaben werden durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierte Erfindung erfüllt.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
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Damit ein Mensch schnell und einfach mit einem autonomen Fahrzeug in der täglichen Arbeit interagieren kann, ist eine Kommunikationsschnittstelle erforderlich, die gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Kommunikationseinheit und ein Verfahren in Verbindung mit der Einheit nach den unabhängigen Ansprüchen gebildet wird.
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Die Kommunikationseinheit ist eine tragbare Einheit, die dazu geeignet ist, von Menschen verwendet zu werden, die mit autonomen Fahrzeugen interagieren. Die Einheit kann beispielsweise mit einem Fahrzeug per Laser (wie bei einer gewöhnlichen Fernbedienung für einen Fernseher, aber auf einen dünneren Strahl fokussiert) oder per Funk (WiFi, Mobiltelefonnetz usw.) und vorzugsweise mit der Steuerzentrale des Fahrzeugs ebenfalls per Funk kommunizieren Das Fahrzeug ist mit einer Kommunikationsvorrichtung ausgestattet, die zur drahtlosen Zweiwege-Kommunikation mit der Kommunikationseinheit ausgebildet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit zum Übertragen von Informationen an eine Steuerzentrale zur Anzeige, dass das Fahrzeug Anweisungen von der Kommunikationseinheit erhalten hat, sowie der Folgen der Anweisungen ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit mit beispielsweise einem Laserpointer ausgestattet, der zum Erzeugen eines Laserstrahls ausgebildet ist, um dem Benutzer das Zeigen auf das richtige Fahrzeug oder den richtigen Ort zu erleichtern.
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Zum Bestimmen der eigenen Position, des Ortes, auf den gezeigt wird, und der Bewegungsweise kann die Kommunikationseinheit Kreisel und/oder Beschleunigungsmesser sowie eine Satellitenortungsausrüstung (bei einem Einsatz im Freien) aufweisen. Die Position kann ebenfalls durch Überwachen der Signalstärke von einer Vielzahl von WiFi-Zugriffspunkten in der Nähe bestimmt werden. Mit den Kreiseln/Beschleunigungsmessern kann die Einheit ebenfalls Gesten verstehen, die der Benutzer mit diesem in seiner Hand vollzieht.
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Die Kommunikationseinheit ist vorzugsweise mit einem Bildschirm ausgestattet, um beispielsweise Informationen zum Fahrzeug anzuzeigen, auf das der Benutzer zeigt.
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Die Verwendung der vorliegenden Erfindung gestaltet die Kommunikation zwischen Menschen und autonomen Fahrzeugen bei der täglichen Arbeit reibungsloser, schneller und praktischer im Vergleich zur Abwicklung durch eine Steuerzentrale, da die Steuerung des Fahrzeugs durch eine Person in der Nähe des Fahrzeugs erfolgen kann. Die Erfindung ist insbesondere zum Gewährleisten einer einfachen Kommunikation in Verbindung mit der Steuerung von beispielsweise schweren autonomen Fahrzeugen ohne Fahrer vorgesehen. Es geht nicht um die Fernsteuerung und -bedienung des Fahrzeugs, sondern um die Nutzung der integrierten Intelligenz des Fahrzeugs.
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Beispielsweise kann eine Person in der Nähe des autonomen Fahrzeugs das Fahrzeug einfach bewegen, indem sie mehrere einfache Anweisungen über die Kommunikationseinheit erteilt.
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Vereinfacht ausgedrückt betrifft die Erfindung eine lokale Schnittstelle, die zum Erteilen von übergeordneten Anweisungen an ein autonomes Fahrzeug ausgebildet ist.
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Diese übergeordneten Anweisungen werden normalerweise von einer Steuerzentrale erteilt.
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Die Erfindung wird nachfolgend ausführlich in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder ähnliche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen in den Figuren bezeichnet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung einer Reihe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt ein Fließdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt ein Fließdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung wird nachfolgend in Bezug auf das schematische Blockdiagramm in 1 beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine zur drahtlosen Kommunikation mit einem unbemannten und autonomen Fahrzeug 4 der Art wie im Abschnitt der Anmeldung zum Hintergrund beschrieben ausgebildete tragbare Kommunikationseinheit 2. Das Fahrzeug ist beispielsweise für den Einsatz in Bergwerken über- und untertage vorgesehen. Die Kommunikationseinheit 2 umfasst eines oder eine Vielzahl von Eingabemitteln 8 wie Tasten, Hebel, Steuerelemente oder Eingaben über einen Touchscreen, erste Kommunikationsmittel 8 und eine Verarbeitungseinheit 10, die einen Prozessor und einen Speicher umfasst. Die Kommunikationseinheit 2 ist ebenfalls mit einer Energiequelle, vorzugsweise einer wiederaufladbaren Batterie, ausgestattet, um die jeweiligen Komponenten mit Betriebsspannung zu versorgen. Um zu gewährleisten, dass die Einheit komfortabel, am besten mit einer Hand, zu bedienen ist, darf diese nicht zu groß sein. Sie weist vorzugsweise eine längliche rechteckige Form, die in die Hand passt, mit einer maximalen Länge von 15 cm und einer maximalen Breite von 5 cm auf. Die Dicke kann in der Größenordnung von maximal ca. 2 cm liegen. Die erste Kommunikationseinheit 8 ist zum drahtlosen Übertragen eines Anweisungssignals 12 entsprechend Eingaben über die Eingabemittel 6 mit wenigstens einer übergeordneten Anweisung ausgebildet. Eine übergeordnete Anordnung bedeutet eine Anweisung an das autonome Fahrzeug 2, selbstständig eine übergeordnete Aufgabe auszuführen, die ohne externe Steuerung ausgeführt wird.
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Eine übergeordnete Aufgabe umfasst eine Vielzahl von verschiedenen Aktivitäten, die vom autonomen Fahrzeug 4 selbstständig durch die Nutzung der „Intelligenz” ausgeführt werden, die das autonome Fahrzeug in der Form besitzt, dass es selbstständig reagieren und Entscheidungen auf der Basis von Ereignissen und Umständen in seiner Umgebung fällen kann, die mit Sensoren am Fahrzeug wahrgenommen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit mit einem oder einer Vielzahl von (beispielsweise programmierbaren) Hotkeys für die häufigsten Befehle (die übergeordneten Anweisungen), die dem autonomen Fahrzeug erteilt werden sollen, ausgestattet. Der Benutzer kann die Einheit beispielsweise für folgende Zwecke verwenden:
- 1. Zeigen auf ein Fahrzeug, Erteilen des Befehls „Stopp”. Das Fahrzeug stoppt. Kann ebenfalls als Not-Aus verwendet werden.
- 2. Zeigen auf ein Fahrzeug, Erteilen des Befehls „Arbeit fortsetzen”. Das Fahrzeug setzt die Arbeit fort.
- 3. Zeigen auf ein Fahrzeug, Erteilen des Befehls „Selbstständig in Bewegung setzen”, Zeigen auf einen Ort, Erteilen des Befehls „Dorthin”. Das Fahrzeug fährt zum gewünschten Ort.
- 4. Sich selbst den Fahrzeugsensoren zeigen, Zeigen auf das Fahrzeug, Erteilen des Befehls „Mir folgen”. Das Fahrzeug folgt dem Benutzer.
- 5. Zeigen auf ein Fahrzeug, Erteilen des Befehls „Zum Depot zurückkehren”. Das Fahrzeug fährt zurück zum Depot/zur Werkstatt.
- 6. Zeigen auf ein Fahrzeug, Erteilen des Befehls „Mitteilen, wer du bist”. Eine Anzeigeeinheit an der Kommunikationseinheit zeigt Informationen zum Fahrzeug an.
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Diese Liste ist beispielhaft für verschiedene übergeordnete Aufgaben, die das Fahrzeug ausführen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform umfassen die übergeordneten Anweisungen eine erste übergeordnete Anweisung, die zum Ausführen einer vorgegebenen Aufgabe vorgesehen ist. Dies kann beispielsweise das Fahren zu einem bestimmten Ort, das Abholen von Gestein und anschließend das Abliefern des Gesteins an einem anderen Ort sein. Eine zweite übergeordnete Anweisung kann beispielsweise das Zurückfahren zu einem vorgegebenen Ort wie etwa ein Servicedepot betreffen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kommunikationseinheit 2 einen Bewegungssensor 22 (siehe 2), der zum Erfassen von Bewegungen der Kommunikationseinheit 2 und Übertragen eines Bewegungssignals entsprechend der erfassten Bewegung an die Verarbeitungsmittel 10 ausgebildet ist. Die Verarbeitungsmittel 10 sind zum Bestimmen einer dritten übergeordneten Anweisung teilweise auf Basis der Bewegungen ausgebildet. Das Bewegungssignal kann beispielsweise aus einem Signal von einem Beschleunigungsmesser und/oder einem Kreisel bestehen. Eine erfasste Bewegung kann mit dem gleichzeitigen Erteilen einer übergeordneten Anweisung wie „In die Richtung fahren, in der ich winke” oder „Mir an den Ort folgen, an dem ich winke” kombiniert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kommunikationseinheit 2 einen Positionssensor 24, der zum Bestimmen der aktuellen Position der Kommunikationseinheit 2 und Übertragen eines Positionssignals an die Verarbeitungsmittel ausgebildet ist. Dies kann per Satellitenortung (Global Navigation Satellite System, häufig mit GNSS abgekürzt) erfolgen, wenn die Einheit im Freien eingesetzt wird.
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GNSS ist ein Sammelbegriff für eine Gruppe von weltweiten Navigationssystemen, die Signale von einer Konstellation von Satelliten und Pseudoliten nutzen, um eine Positionsmessung durch einen Empfänger zu ermöglichen. Das amerikanische GPS-System ist das bekannteste GNSS-System; andere sind das russische GLONASS-System und das zukünftige europäische Galileo-System. Die Position kann ebenfalls durch Überwachen der Signalstärken von einer Vielzahl von Zugriffspunkten für drahtlose Netzwerke (WiFi) in der Nähe bestimmt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kommunikationseinheit eine Licht ausstrahlende Einheit 14, die zum Erzeugen eines Lichtstrahls 16 in einer vorgegebenen Richtung entsprechend einer Eingabe über die Eingabemittel 6 ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch Drücken einer Taste erfolgen. Die Licht ausstrahlende Einheit 14 kann aus einem Laserpointer bestehen, der einen Laserstrahl im sichtbaren Spektrum erzeugt. Die Kommunikationseinheit 2 ist zum Kommunizieren mit einem Fahrzeug, das in der Richtung vorhanden ist, ausgebildet; insbesondere ist die Kommunikationseinheit 2 zum Identifizieren eines Fahrzeugs ausgebildet, indem zuerst auf ein Fahrzeug mit der Licht ausstrahlenden Einheit gezeigt wird und anschließend dem identifizierten Fahrzeug eine übergeordnete Anweisung entsprechend Eingaben über die Eingabemittel 6 erteilt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kommunikationseinheit 2 zweite Kommunikationsmittel 18 (siehe 2), die zum Senden der erteilten übergeordneten Anweisungen an eine Steuerzentrale 20, vorzugsweise über eine vorgegebene Funkschnittstelle, ausgebildet sind. Dies ist in 2 durch einen Pfeil in beide Richtungen zwischen der zweiten Kommunikationseinheit 18 und der Steuerzentrale 20 dargestellt. In den 1 und 2 ist ebenfalls ein Pfeil in beide Richtungen zwischen dem Fahrzeug 4 und der Steuerzentrale 20 dargestellt. Dies weist auf die Kommunikation hin, die zwischen der Steuerzentrale und dem Fahrzeug erfolgt und die beispielsweise die Übertragung von übergeordneten Anweisungen von der Steuerzentrale zum Fahrzeug und die Übertragung von Informationen vom Fahrzeug zur Zentrale umfasst; die Steuerzentrale muss über die Aktivitäten des autonomen Fahrzeugs informiert werden. Dies kann teilweise über die zweiten Kommunikationsmittel und selbstverständlich teilweise dadurch, dass das Fahrzeug direkt mit der Steuerzentrale kommuniziert, erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die ersten Kommunikationsmittel 8 zum Erteilen der übergeordneten Anweisung an das autonome Fahrzeug in Form eines optischen Signals, vorzugsweise eines Lasersignals, ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Kommunikationsmittel 8 zum Erteilen der übergeordneten Anweisungen an das autonome Fahrzeug in Form eines Funksignals ausgebildet.
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Das autonome Fahrzeug ist wiederum mit einer Kommunikationsvorrichtung ausgestattet, die zum Kommunizieren mit dem ersten Kommunikationsmittel 8 ausgebildet ist. Diese Kommunikationsvorrichtung kommuniziert dann wiederum mit einer Steuervorrichtung im Fahrzeug, die für das Steuern des autonomen Fahrzeugs entsprechend den empfangenen übergeordneten Anweisungen zuständig ist. Die Steuervorrichtung muss beispielsweise in der Lage sein, mit der Situation zurechtzukommen, wenn übergeordnete Anweisungen direkt von der Steuerzentrale empfangen werden, und muss dann diesen empfangenen Anweisungen Vorrang einräumen können. Wenn die Kommunikationsvorrichtung ein Anweisungssignal mit einer übergeordneten Anweisung empfangen hat, kann der Empfang beispielsweise durch ein Handshake-Verfahren bestätigt werden, in dem die Identitäten der Kommunikationseinheit und des Fahrzeugs ausgetauscht werden.
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Die Steuervorrichtung ist somit zum Interpretieren der empfangenen übergeordneten Anweisungen und Übersetzen dieser in steuerbare Aktivitäten für das Fahrzeug ausgebildet. Beispielsweise kann das folgende Verfahren durchgeführt werden, wenn die übergeordnete Anweisung „Stopp” empfangen wird:
- – Verringern des Tretens des Gaspedals auf Null.
- – Bremsen des Fahrzeugs.
- – Durchführen dieses Vorgangs, bis die Geschwindigkeit gleich 0 km/h ist.
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Die Kommunikationseinheit 2 umfasst vorzugsweise eine Anzeigeeinheit 26, die zum Anzeigen von Identifikationsinformationen zum autonomen Fahrzeug, mit dem die Kommunikationseinheit 2 kommuniziert, ausgebildet ist. Die Anzeigeeinheit kann ebenfalls Informationen zu den übergeordneten Anweisungen anzeigen, die zu erteilen sind oder erteilt wurden. Die Anzeigeeinheit kann mit einem Touchscreen ausgestattet sein und dann ebenfalls zur Eingabe verwendet werden.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren in Verbindung mit einer tragbaren Kommunikationseinheit, die zur drahtlosen Kommunikation mit einem unbemannten und autonomen Fahrzeug ausgebildet ist. Die Kommunikationseinheit wurde zuvor ausführlich in Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
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Die Erfindung gemäß der Erfindung wird nachfolgend in Bezug auf das Blockdiagramm in 3 beschrieben. Eine spezielle Ausführungsform ist durch das Fließdiagramm in 4 beschrieben.
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Das Verfahren umfasst somit Folgendes:
- – Eingeben einer Eingabe über die Eingabemittel;
- – Identifizieren einer übergeordneten Anweisung entsprechend der Eingabe;
- – Ausgeben eines drahtlosen Anweisungssignals, das die übergeordnete Anweisung enthält, die eine Anweisung an das autonome Fahrzeug ist, selbstständig eine übergeordnete Aufgabe auszuführen, die ohne externe Steuerung ausgeführt wird.
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Eine übergeordnete Aufgabe umfasst eine Vielzahl von verschiedenen Aktivitäten, die vom autonomen Fahrzeug selbstständig ausgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Kommunikationseinheit eine Licht ausstrahlende Einheit, die zum Erzeugen eines Lichtstrahls in einer vorgegebenen Richtung entsprechend einer Eingabe über die Eingabemittel ausgebildet ist, wobei die Kommunikationseinheit zum Kommunizieren mit einem Fahrzeug, das in der Richtung vorhanden ist, ausgebildet ist. Insbesondere umfasst das Verfahren, dass zuerst ein Fahrzeug durch Zeigen auf ein Fahrzeug mit der Licht ausstrahlenden Einheit identifiziert und anschließend das Anweisungssignal mit der übergeordneten Anweisung für das identifizierte Fahrzeug entsprechend den Eingaben über die Eingabemittel ausgegeben wird. Dies ist durch das Fließdiagramm in 4 dargestellt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind zweite Kommunikationsmittel angeordnet, die zum Übertragen der erteilten übergeordneten Anweisungen an eine Steuerzentrale, vorzugsweise über eine vorgegebene Funkschnittstelle, ausgebildet sind.
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Beispiele für verschiedene übergeordnete Anweisungen und entsprechende übergeordnete Aufgaben für das autonome Fahrzeug wurden zuvor in Verbindung mit der Beschreibung der Kommunikationseinheit behandelt; beim Beschreiben des Verfahrens erfolgt ein Verweis auf diese Beschreibung.
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Gemäß einer Ausführungsform betrifft das Verfahren die Nutzung eines in der Kommunikationseinheit angeordneten Bewegungssensors, der zum Erfassen von Bewegungen der Kommunikationseinheit und Übertragen eines Bewegungssignals entsprechend der erfassten Bewegung an die Verarbeitungsmittel ausgebildet ist. Die Verarbeitungsmittel sind zum Bestimmen einer dritten übergeordneten Anweisung teilweise auf Basis der Bewegungen ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Positionssensor genutzt, der in der Kommunikationseinheit angeordnet ist und zum Bestimmen der aktuellen Position der Kommunikationseinheit und Übertragen eines Positionssignals an die Verarbeitungseinheit ausgebildet ist. Das Signal wird anschließend von der Verarbeitungseinheit zum Bestimmen einer übergeordneten Anweisung verwendet.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Kommunikationseinheit zum Erteilen der übergeordneten Anweisung an das autonome Fahrzeug in Form eines optischen Signals, vorzugsweise eines Lasersignals, ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Kommunikationseinheit zum Erteilen der übergeordneten Anweisung an das autonome Fahrzeug in Form eines Funksignals ausgebildet.
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Wie zuvor beschrieben umfasst die Kommunikationseinheit vorzugsweise eine Anzeigeeinheit, die gemäß dem Verfahren zum Anzeigen von Identifikationsinformationen zum autonomen Fahrzeug, mit dem die Kommunikationseinheit kommuniziert, ausgebildet ist. Sie kann ferner zum Anzeigen von Informationen zu den übergeordneten Anweisungen verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Computerprogramm P im Fahrzeug, wobei das Computerprogramm P Programmcode zum Veranlassen einer Verarbeitungseinheit 10, 500 oder eines anderen mit der Verarbeitungseinheit 10, 500 verbundenen Computers 500 zum Durchführen der Schritte gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren enthält. Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogrammprodukt, das auf einem computerlesbaren Medium gespeicherten Programmcode zum Durchführen der Verfahrensschritte wie zuvor beschrieben enthält, wenn der Programmcode auf einer Verarbeitungseinheit 10, 500 oder auf einem anderen mit der Verarbeitungseinheit 10, 500 verbundenen Computer 500 ausgeführt wird.
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Der Computer 500 wird anschließend in Bezug auf das Blockdiagramm in 5 beschrieben.
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Das Programm P kann in ausführbarer Form oder komprimierter Form in einem Speicher 560 und/oder einem Lese/Schreib-Speicher 550 gespeichert sein. Unter der Formulierung, dass die Datenverarbeitungseinheit 510 eine bestimmte Funktion ausführt, ist zu verstehen, dass die Datenverarbeitungseinheit 510 einen bestimmten Teil des Programms, das im Speicher 560 gespeichert ist, oder einen bestimmten Teil des Programms, das im Lese/Schreib-Speicher 550 gespeichert ist, ausführt.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung 510 kann mit einem Datenport 599 über einen Datenbus 515 kommunizieren. Der nichtflüchtige Speicher 520 dient zum Kommunizieren mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 512. Der separate Speicher 580 dient zum Kommunizieren mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 511. Der Lese/Schreib-Speicher 550 ist zum Kommunizieren mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 514 angeordnet. Die Einheiten, die mit den Verarbeitungsmitteln 10 (siehe 1 oder 2) verbunden sind, können mit dem Datenport 599 verbunden sein.
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Wenn Daten am Datenport 599 empfangen werden, werden sie vorübergehend im zweiten Speicherabschnitt 540 gespeichert. Sobald empfangene Eingabedaten vorübergehend gespeichert wurden, ist die Datenverarbeitungseinheit 510 zum Ausführen von Code in einer Weise wie zuvor beschrieben angeordnet.
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Teile der hier beschriebenen Verfahren können von der Vorrichtung 500 (entsprechend der Verarbeitungseinheit in 1 oder 2) mit Hilfe der Datenverarbeitungseinheit 510, die das im Speicher 580 oder Lese/Schreib-Speicher 550 gespeicherte Programm ausführt, ausgeführt werden. Wenn die Vorrichtung 500 das Programm ausführt, werden die hier beschriebenen Verfahren ausgeführt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Es können verschiedene Alternativen, Änderungen und Entsprechungen verwendet werden. Die vorhergehenden Ausführungsformen sind daher nicht als den Schutzumfang der Erfindung, der von den beigefügten Ansprüchen definiert ist, einschränkend zu verstehen.
