EP3673235A1 - Navigation method and navigation device - Google Patents

Navigation method and navigation device

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EP3673235A1
EP3673235A1 EP18740196.3A EP18740196A EP3673235A1 EP 3673235 A1 EP3673235 A1 EP 3673235A1 EP 18740196 A EP18740196 A EP 18740196A EP 3673235 A1 EP3673235 A1 EP 3673235A1
Authority
EP
European Patent Office
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vehicle
navigation method
vehicles
navigation
stations
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18740196.3A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Herwig Fischer
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Innovative Dragon Ltd
Original Assignee
Innovative Dragon Ltd
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Publication date
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Priority claimed from DE102017008830.6A external-priority patent/DE102017008830A1/en
Priority claimed from DE102017009338.5A external-priority patent/DE102017009338A1/en
Application filed by Innovative Dragon Ltd filed Critical Innovative Dragon Ltd
Publication of EP3673235A1 publication Critical patent/EP3673235A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]

Definitions

  • the present invention relates to a navigation method and a
  • Navigation device for carrying out a navigation method for
  • At least one autonomous road vehicle within a limited area.
  • Mobility concepts As a rule, this attempts to replace the driver of passenger and goods transport vehicles, such as cars, trucks and trucks by autonomous systems, including the perception of the driver is simulated by various sensors.
  • the simulation of vision including the detection of markings on the road surface, the
  • Traffic signs, the signal systems (traffic lights, traffic signs, etc.) and other road users is very susceptible to interference.
  • Street canyons modern city centers are often at least partially shielded, so that there is a sufficiently precise control of the vehicles is prevented.
  • Wheel speeds of the vehicles from which curve radii can be calculated In any case, it remains in the task sharing a specification of the route selection by an external system, where it is determined over which roads the trip to the destination is to be made and the infrastructure control by on-board systems of the vehicles, which are based on the perception criteria of a human driver.
  • Influences such as rain, snow and ice are susceptible to interference. Furthermore, installations outside the road surface are sweepers and clearing vehicles
  • a navigation device and a navigation method which enables autonomous driving in a limited area reliably and cost-effectively.
  • the navigation method according to claim 1 it is provided that in the limited area a plurality of stationary stations, each with a transceiver unit are arranged, which are connected to the data exchange wirelessly with a transceiver unit of the vehicle, so that the position and the speed of the vehicle can be clearly determined in that the transit time of a signal from the transceiver unit of the vehicle to at least two stations and back is determined.
  • the vehicle is a vehicle of a fleet of a plurality of autonomous and individually mobile vehicles.
  • Individual means in this context that the vehicles can travel independently of each other different ways.
  • the transit time T of the signal results from the transit time Ti of the signal from the transceiver unit of the vehicle to a station which
  • the signals have identification features of the transmitting transceiver units.
  • the identification features are modulated onto the signals by the sending transceiver units and allow an unambiguous assignment of the vehicles and stations. Accordingly, for an exact position and speed determination as well as for guideway control of the vehicle at certain time intervals in the
  • Non-directional signals contain a code for identifying the vehicle and reach only relatively short ranges, so that the required transmission power is low.
  • the signal is in the transceiver of the nearby
  • the transceiver unit in the vehicle thus receives the return signal within an exactly definable time window, which is composed of the transit time Ti of the signal to the station, the same retransmission interval To (data processing time) and the transit time T2 from the station to the vehicle.
  • the vehicle is at the time of measurement on a defined spherical surface at a distance from a station. Since the vehicle must be on the ground, reduces the number of possibilities of the position of a spherical surface on the intersection of the road surface with the spherical surface, ie on a line. With a bearing to another station, which defines in the same way a line (curve), then results in an intersection, which marks the position of the vehicle.
  • a plausibility check is made with one of the previous bearings or the bearing is not utilized.
  • an exact one-to-one position of the vehicle is determined. If the stations are precisely mapped, a vector space can be defined as the route, which only requires a small volume of data compared to a road map or video image material.
  • the processing time To may be a fixed value or variable, in the latter case the time To used in real time for each bearing being returned, so that the position determination is unambiguous. Such a variation is useful or even necessary if several vehicles are in communication with the same stations and the processing of the data is not synchronized.
  • the evaluation algorithm from the running times and the position of the stations can be done in real time and the stored correction factors for the intended
  • Driving distance (trajectory) to be stored in a library Driving distance (trajectory) to be stored in a library.
  • a direct correction algorithm is stored, which determines the correction data for the control of the vehicle and converts instead of a position determination from the determined data and the Sol st- deviation.
  • the bearing starts from the stationary stations and the transceiver configured transceiver unit is located in the vehicle.
  • the station sends correction data for the trajectory in addition to the bearing.
  • Embodiment is that the library of trajectories in each station requires much less data volume, since only the transmission area of the respective station is stored and not the entire limited area that can be traveled with the vehicles.
  • a radio sequence is selected which triggers few reflections on the surrounding areas.
  • the transmitted data is preferably digitized.
  • the data transmission takes place in a preferred embodiment in packets, so that no standing
  • the data sent by the transceiver units and / or the route correction data are transmitted to a control center. These data are then optimized by so-called Artifical Intelligence systems or other learning routines and the results are used in the available libraries and / or in the algorithms for continuous improvement and adaptation.
  • the limited area is mapped.
  • each road section ie the route between junctions and intersections, is first depicted as vector graphics.
  • Each section of the route is marked with a route marker.
  • the routes are highlighted with an offset value from the center. After the mapping has been completed, all routes are traversed with real vehicles and the vector data are checked.
  • All vehicles in the fleet of autonomous vehicles will then receive software that allows the onboard steering system to follow the vectorised routes.
  • the offset values are taken into account.
  • one vehicle moves at a distance of 0.7 m from the center on the inner lane and another vehicle at a distance of 1.4 m on the outer lane so that the parallel-running vehicles are optimally guided. It can also be set footprints for entry and exit in the vehicles.
  • the course of the route determination is thus typically as follows:
  • a passenger sends a call signal by mobile phone, preferably with an app to a center with his destination. His position on the call is sent automatically. These positions are based on the known GPS signals.
  • a computer in the control center (or also in the next vehicle of the fleet) determines the corresponding position data of the vectorized on the basis of the GPS data
  • the shortest route is determined.
  • the fastest route can also be selected by not assigning distances but travel times to the route sections.
  • the necessary data is collected centrally from running logs of the active (moving) autonomous vehicles of the fleet.
  • the route optimization is carried out in the control center or onboard in each vehicle of the fleet.
  • the route guidance takes into account data for the offset of the track from the center line as well as another offset, which results from the fact that the receiving antennas are not higher than the height of the road surface, but higher.
  • the receiving antennas are arranged on the roofs of the vehicles and, given a possible lateral inclination of the vehicle, a lateral deviation between the trajectory of the wheels and the trajectory of the antennas must be taken into account.
  • the vehicles are not oriented to optically or radar / lidar detectable features, such as
  • Curbs or road markings but at vectorially recorded, high-precision and interference transmitted over short-range radio
  • locating the signals are coded in a preferred embodiment of the invention so that a direction finding and one or more alsmodulators signals for distance determination can be used as a direction finding, so that even with only one transmitter in the receiving area an accurate
  • Position determination is possible. For redundancy, however, all available transmission signals with cross bearings are always used.
  • the vehicle In the event that a vehicle passes a location or area where a signal should be available but no signal is received, the vehicle sends a signal with an error message to the control center of the limited area.
  • the transmitters described, in particular the radio transmitter are combined with a WLAN system as a network in which large areas, such as entire neighborhoods, are supplied with public WLAN.
  • the individual stations are partially designed as repeaters, so that data is forwarded only from one station to the next and a separate data line can be omitted to each station.
  • This WLAN data can then be used parallel to the navigation of the vehicles.
  • the vehicles not only communicate with the described radio transmitters, but also with the signals from mobile phones in the immediate vicinity, so that mobile participants like other cars,
  • Pedestrians and cyclists can be detected.
  • the object specified above is additionally solved by the navigation device for carrying out the navigation method.
  • provision is made for a plurality of stationary stations, each with a transceiver unit, to be arranged in the limited area and to be wirelessly connectable to a transceiver unit of the vehicle for data exchange and for determining the position and speed of the vehicle.
  • a signal network is proposed in which short-range radio signals, which contain digitized information about the position of the transmitter, traffic situations and other data for safe vehicle guidance, are transmitted at close intervals, preferably between 10 m and 50 m.
  • transmit-receive units of the stationary stations are connected to the power supply powered infrastructure elements
  • City centers are based on quasi-optical signal propagation, because the driver must be able to see the traffic signs, so that a shield through
  • the transceiver units of a stationary station between the base and the lighting means of the energized infrastructure element is arranged.
  • the transceiver units of a stationary station for the power supply preferably have a plug which corresponds to the plug geometry of the illuminant of the energized infrastructure element.
  • the transceiver unit can thus be screwed into the thread of the (earlier) bulb, which also provides the advantage that only the height of the position of the bulb ensures a secure signal transmission.
  • Autonomously driving vehicles must not only have a very precise route control and position determination, especially in city traffic, but also detect obstacles on the track or already anticipate recognition technology when moving obstacles, like other road users, move on a collision course. Due to the high traffic density in city traffic, the view to such obstacles is often limited, so that even the most efficient systems provide only limited relief.
  • the stationary stations have sensors which enable obstacle detection with suitable software.
  • the sensors are preferably cameras radar sensors, Lidarsensoren or ultrasonic sensors.
  • To power supply are the sensors connected to the power supply of the stationary stations, so that the installation cost is low.
  • the obstacle detection is suitable for all applications in which one
  • the sensors with a position detection and a
  • Obstacle detection systems combined.
  • the vehicles enter into a dialogue with the stations as soon as they reach the recorded area and get the information about any obstacles directly by radio / WLAN / NFC or similar.
  • Vehicle mounted are essentially identical and thus remains the same
  • Design recognition software works with making changes in one
  • Observation space can be detected by digitization and / or vectorization and these changes are converted into a shape and assigned.
  • a fixedly installed sensor always "sees" the same image of the observation area (sector) that changes at best through the lighting, but such changes are easily compensated by background images, daytime images and possibly seasonal images Seasonal influences are easily distinguished from changes by moving objects by the number of pixels changed is detected. Inserting twilight changes a very large proportion of pixels in the image by a very small quantitative amount per unit of time in the form of a continuous color change, whereas a vehicle entering the observation area or a pedestrian generates a high-contrast color change in a few pixel portions.
  • the stationary and / or mobile system outputs a signal as a flare or acoustic horn and warns the obstacle.
  • the stationary unit also recognizes radio signals from mobile phones as a decision aid in the identification of obstacles.
  • the system according to the invention also detects the passage of the vehicles and thus provides a redundant feedback control of the guideway control, which is carried out by the vehicle alone or with the aid of a Beilungssystem, which is mounted in the vicinity or at the same place.
  • a bypass trajectory is calculated which is a vector with offset to the mapped centerline vector plus transition radius around the
  • Obstacle area is determined.
  • the vehicles are thus guided on virtual rails that correspond to mathematical curves and not to point clouds with infinitely many possible variations.
  • the autonomous vehicle approaches on its tour along the
  • both the onboard and the stationary system balance the optimum detour route and only when the detour route agrees and clears both systems does the detour take place. Parallel to this, the bypass with time is logged to the control center.
  • the present invention in contrast to the prior art, proposes a completely different operating principle, in which a vectorial and sufficiently accurate image of the surrounding reality is created and directed by an external transmission system to the vehicles such that no accuracy gap remains must be concluded with the described orientations on optical signals or radar / Lidarsignalen. Rather, the vehicles move directly on the virtual rails, which are mapped as a vectorial image of the surroundings. This is the inner perception to
  • Routing ie the precise trailing of the trajectories, is possible if the data transfer between the control source and the vehicle is ensured.
  • the secondary vehicle guidance that is the avoidance of obstacles and the avoidance of collisions, requires one to the invention
  • mapping of the environment as well as the primary and secondary vehicle guidance takes place digitally and vectorially and no longer via pixel graphics and analogue routines.
  • Fig. 1 is a limited area
  • Fig. 2 is a road section.
  • Fig. 1 shows a limited area 1, in which the vehicles of the fleet can drive autonomously.
  • the limited area is, for example, a city or a
  • the transmitting-receiving units 3 have.
  • the vehicles 4 also have transceiver units 5, so that a unique position and
  • Speed determination by a signal transit time measurement to at least two, three or more stationary stations is feasible.
  • the vehicles can then move on the cartographic paths of the limited area 1.

Abstract

The present invention relates to a navigation method and a navigation device for performing a navigation method for at least one autonomously driving road vehicle within a bounded area. In order to specify a navigation device and a navigation method, in particular, that allows autonomous driving in a bounded area reliably and in cost-saving fashion, it is proposed that the bounded area has a multiplicity of fixed stations arranged in it, each having a transmission/reception unit, that are wirelessly connectable to a transmission/reception unit of the vehicle for the purpose of data interchange, so that the position and the speed of the vehicle is explicitly determinable by virtue of the propagation delay of a signal from the transmission/reception unit of the vehicle to at least two stations and back being ascertained.

Description

Naviqationsverfahren und Naviqationsvorrichtunq  Naviqationsverfahren and Naviqationsvorrichtunq
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Navigationsverfahren und eine The present invention relates to a navigation method and a
Navigationsvorrichtung zur Durchführung eines Navigationsverfahrens für Navigation device for carrying out a navigation method for
mindestens ein autonom fahrendes Straßenfahrzeug innerhalb eines begrenzten Gebietes. at least one autonomous road vehicle within a limited area.
Das autonome Fahren ist derzeit ein wesentlicher Gegenstand diverser Autonomous driving is currently an essential subject of various
Mobilitätskonzepte. In der Regel wird hierbei versucht, den Fahrer von Personen- und Gütertransportfahrzeugen, wie beispielsweise PKW, NKW und LKW durch autonome Systeme zu ersetzen, wozu die Wahrnehmung des Fahrers durch verschiedene Sensoren nachgebildet wird. Die Nachbildung des Sehvermögens inklusive der Erkennung von Markierungen an der Straßenoberfläche, der Mobility concepts. As a rule, this attempts to replace the driver of passenger and goods transport vehicles, such as cars, trucks and trucks by autonomous systems, including the perception of the driver is simulated by various sensors. The simulation of vision including the detection of markings on the road surface, the
Verkehrszeichen, der Signalanlagen (Ampeln, Verkehrszeichen, etc.) und anderen Verkehrsteilnehmern ist dabei sehr störempfindlich. Insbesondere Gegenlicht bei untergehender Sonne oder Wasser, Schnee und Eis auf der Fahrbahn führt regelmäßig zu fehlerhaften Erkennungen. Hinzukommt, dass die erforderliche Traffic signs, the signal systems (traffic lights, traffic signs, etc.) and other road users is very susceptible to interference. Backlight in particular when the sun is setting or water, snow and ice on the road regularly leads to erroneous detections. Add to that the required
Kartografie eine immens hohe Datenmenge erfordert, was die Umsetzung bekannter Mobilitätskonzepte erschwert. Cartography requires an immense amount of data, which complicates the implementation of known mobility concepts.
Bekannt sind darüber hinaus auch satellitengestützte Navigationsverfahren für autonom fahrende Fahrzeuge, was ebenfalls nachteilbehaftet ist, weil die Signale selbst bei zusätzlichen Bodenstationen (DGPS oder RTK) in engen Also known satellite-based navigation methods for autonomous vehicles, which is also disadvantageous because the signals even in additional ground stations (DGPS or RTK) in tight
Straßenschluchten moderner Innenstädte oft zumindest bereichsweise abgeschirmt sind, so dass dort eine hinreichend präzise Steuerung der Fahrzeuge verhindert wird. Street canyons modern city centers are often at least partially shielded, so that there is a sufficiently precise control of the vehicles is prevented.
Damit wird bei den bekannten Systemen zum autonomen Fahren der Steuer- und Regelungsvorgang einer menschlichen Person kopiert. Die von außen gelieferten zumeist GPS-gestützten Trajektorien werden nur zur Navigation, also zur Thus, in the known systems for autonomous driving, the control and regulation process of a human person is copied. The supplied mostly GPS-supported trajectories are only for navigation, so to
Routenauswahl und zur Bestimmung der Wegstrecke zum Ziel genutzt, während die Fahrzeugführung über Signale erfolgt, die analog zur optischen Wahrnehmung ausgelegt sind. Entsprechendes erfolgt durch die Auswertung von Signalen aus Kamerabildern, Radar-/Lidarsignalen oder auch aus unterschiedlichen Route selection and used to determine the distance to the destination, while the vehicle is controlled by signals that are designed analogous to the optical perception. The same is done by the evaluation of signals Camera images, radar / lidar signals or even from different
Raddrehzahlen der Fahrzeuge, aus denen sich Kurvenradien berechnen lassen. In jedem Fall bleibt es bei der Aufgabenteilung einer Vorgabe der Routenauswahl durch ein externes System, wo bestimmt wird, über welche Straßen die Fahrt zum Ziel erfolgen soll und der Fahrwegsteuerung durch Onboard-Systeme der Fahrzeuge, die sich an den Wahrnehmungskriterien eines menschlichen Fahrers orientieren. Wheel speeds of the vehicles from which curve radii can be calculated. In any case, it remains in the task sharing a specification of the route selection by an external system, where it is determined over which roads the trip to the destination is to be made and the infrastructure control by on-board systems of the vehicles, which are based on the perception criteria of a human driver.
Die bekannten Funktionsprinzipien können zusammenfassend so beschrieben werden, dass die autonome Steuerung/Regelung das Wahrnehmungsvermögen eines menschlichen Fahrers kopiert, indem sie sich an den gleichen The known principles of operation can be summarized as describing that the autonomous control / copying copies the perception of a human driver by adhering to the same
Informationsquellen orientieren und dazu diese Wahrnehmungen mit einer Information sources and, in addition, these perceptions with one
anspruchsvollen und fehlerfreien Gestalterkennung in ein Abbild der umgebenden Wirklichkeit überführen und damit einen menschlichen Fahrer nachbilden. Sowohl zur Sensorik als auch in der Datenverarbeitung ergeben sich aus diesen to translate sophisticated and error-free design recognition into an image of the surrounding reality, simulating a human driver. Both for sensors and in data processing arise from these
Funktionsprinzipien Anforderungen, die nicht oder nur mit einem extrem hohen Aufwand und dennoch mit kaum vermeidbaren Sicherheitslücken erfüllt werden können. Operating principles Requirements that can not be met or only with an extremely high effort and yet with hardly avoidable vulnerabilities.
Es sind auch Ansätze bekannt, bei denen das autonome Fahren mit Hilfe von infrastrukturellen Vorrichtungen, wie beispielsweise Fahrdrähten, Magneten oder Induktionsschleifen durchgeführt wird. Für die Steuerung von Fahrzeugen im There are also known approaches in which autonomous driving is carried out by means of infrastructural devices, such as contact wires, magnets or induction loops. For the control of vehicles in the
Innenstadtbereich sind diese Systeme nur bedingt geeignet, da solche Installationen in der Fahrbahndecke auswendig, kostenintensiv und durch wetterbedingte Downtown area, these systems are only partially suitable because such installations in the pavement by heart, costly and by weather-related
Einflüsse, wie Regen, Schnee und Eis störanfällig sind. Ferner sind Installationen außerhalb der Fahrbahndecke durch Kehrmaschinen und Räumfahrzeuge Influences, such as rain, snow and ice are susceptible to interference. Furthermore, installations outside the road surface are sweepers and clearing vehicles
zerstörungsanfällig. destructive vulnerable.
Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine On this basis, it is the object of the present invention, a
Navigationsvorrichtung und ein Navigationsverfahren anzugeben, mit denen die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise behoben werden. Specify navigation device and a navigation method with which the disadvantages of the prior art are at least partially resolved.
Insbesondere soll eine Navigationsvorrichtung und ein Navigationsverfahren angegeben werden, das das autonome Fahren in einem begrenzten Gebiet zuverlässig und kostenschonend ermöglicht. In particular, a navigation device and a navigation method which enables autonomous driving in a limited area reliably and cost-effectively.
1. Naviqationsverfahren 1. Naviqationsverfahren
Diese Aufgabe wird zunächst durch das Navigationsverfahren nach Anspruch 1 gelöst. Hiernach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem begrenzten Gebiet eine Vielzahl von ortsfesten Stationen mit jeweils einer Sende-Empfangseinheit angeordnet sind, die zum Datenaustausch drahtlos mit einer Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs verbindbar sind, so dass die Position und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eindeutig bestimmbar sind, indem die Laufzeit eines Signals von der Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs zu mindestens zwei Stationen und zurück ermittelt wird. This object is first achieved by the navigation method according to claim 1. According to the invention, it is provided that in the limited area a plurality of stationary stations, each with a transceiver unit are arranged, which are connected to the data exchange wirelessly with a transceiver unit of the vehicle, so that the position and the speed of the vehicle can be clearly determined in that the transit time of a signal from the transceiver unit of the vehicle to at least two stations and back is determined.
Bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens sind nachfolgend und in den Preferred embodiments of the method are below and in the
Unteransprüchen angegeben. Subclaims specified.
Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug ein Fahrzeug einer Flotte aus einer Vielzahl von autonomen und individuell fahrbaren Fahrzeugen ist. Individuell bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Fahrzeuge unabhängig voneinander verschiedene Wege befahren können. According to a first preferred embodiment of the invention, it is provided that the vehicle is a vehicle of a fleet of a plurality of autonomous and individually mobile vehicles. Individual means in this context that the vehicles can travel independently of each other different ways.
Vorzugsweise ergibt sich die Laufzeit T des Signals aus der Laufzeit Ti des Signals von der Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs zu einer Station, der Preferably, the transit time T of the signal results from the transit time Ti of the signal from the transceiver unit of the vehicle to a station which
Datenbearbeitungszeit To und der Laufzeit T2 des Signals von einer Station zur Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs. Data processing time To and the transit time T2 of the signal from a station to the transceiver unit of the vehicle.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Signale Identifikationsmerkmale der sendenden Sende-Empfangseinheiten aufweisen. Die Identifikationsmerkmale werden von den sendenden Sende-Empfangseinheiten auf die Signale aufmoduliert und erlauben eine eindeutige Zuordnung der Fahrzeuge und Stationen. Demnach wird für eine exakte Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung sowie zur Fahrwegsteuerung vom Fahrzeug in bestimmten Zeitintervallen ein im In particular, it is provided that the signals have identification features of the transmitting transceiver units. The identification features are modulated onto the signals by the sending transceiver units and allow an unambiguous assignment of the vehicles and stations. Accordingly, for an exact position and speed determination as well as for guideway control of the vehicle at certain time intervals in the
Wesentlichen ungerichtetes Signal ausgesendet. Bei den bekannten Radar- oder Lidarsystemen werden demgegenüber gerichtete Signale gesendet. Die Essentially sent undirected signal. In the known radar or Lidarsystemen directed signals are sent contrast. The
ungerichteten Signale enthalten einen Code zur Identifikation des Fahrzeugs und erreichen nur relativ geringe Reichweiten, so dass die benötigte Sendeleistung gering ist. Das Signal wird in der Sende-Empfangseinheit der in der Nähe Non-directional signals contain a code for identifying the vehicle and reach only relatively short ranges, so that the required transmission power is low. The signal is in the transceiver of the nearby
befindlichen Stationen aufgenommen und nach einem präzise festgelegten recorded stations and after a precisely defined
Zeitintervall zusammen mit einem Identifikationsmerkmal der Station zurückgefunkt. Time interval back together with an identification feature of the station.
Die Sende-Empfangseinheit im Fahrzeug bekommt damit das Rücksignal innerhalb eines exakt definierbaren Zeitfensterns, das sich aus der Laufzeit Ti des Signals zur Station, dem immer gleichen Rücksendeintervall To (Datenbearbeitungszeit) und der Laufzeit T2 von der Station zum Fahrzeug zurück zusammensetzt. Damit kann aus der Gesamtlaufzeit T die Position und Geschwindigkeit exakt bestimmt werden. Das Fahrzeug befindet sich zum Zeitpunkt der Messung auf einer definierten Kugelfläche im Abstand von einer Station. Da sich das Fahrzeug auf dem Boden befinden muss, reduziert sich die Zahl der Möglichkeiten der Position von einer Kugelfläche auf die Schnittmenge der Straßenfläche mit der Kugeloberfläche, also auf eine Linie. Mit einer Peilung zu einer weiteren Station, die in gleicher weise eine Linie (Kurve) definiert, ergibt sich dann ein Schnittpunkt, der die Position des Fahrzeugs markiert. The transceiver unit in the vehicle thus receives the return signal within an exactly definable time window, which is composed of the transit time Ti of the signal to the station, the same retransmission interval To (data processing time) and the transit time T2 from the station to the vehicle. Thus, the position and speed can be determined exactly from the total run time T. The vehicle is at the time of measurement on a defined spherical surface at a distance from a station. Since the vehicle must be on the ground, reduces the number of possibilities of the position of a spherical surface on the intersection of the road surface with the spherical surface, ie on a line. With a bearing to another station, which defines in the same way a line (curve), then results in an intersection, which marks the position of the vehicle.
Für den möglichen Fall, dass beide ermittelten Kurven zwei Schnittpunkte ergeben, wird entweder eine dritte Orts- und Geschwindigkeitsbestimmung über eine weitere Station vorgenommen, eine Plausibilitätsprüfung mit einer der vorhergehenden Peilungen vorgenommen oder die Peilung wird nicht verwertet. In jedem Fall wird bei drei Peilungen eine exakte eineindeutige Position des Fahrzeugs bestimmt. Wenn die Stationen genau kartographiert sind, kann so ein Vektorraum als Fahrstrecke definiert werden, der nur noch ein geringes Datenvolumen im Vergleich zu einer Straßenkarte oder Videobildmaterial benötigt. Die Bearbeitungszeit To kann ein fester Wert oder variabel sein, wobei im letzteren Fall die real zu jeder Peilung genutzte Zeit To mit zurückgefunkt wird, so dass die Positionsbestimmung eindeutig ist. Eine solche Variation ist dann sinnvoll oder sogar erforderlich, wenn mehrere Fahrzeuge mit den gleichen Stationen in Verbindung stehen und die Bearbeitung der Daten nicht synchron erfolgt. For the possible case that both determined curves result in two points of intersection, either a third location and speed determination is made via a further station, a plausibility check is made with one of the previous bearings or the bearing is not utilized. In any case, with three bearings, an exact one-to-one position of the vehicle is determined. If the stations are precisely mapped, a vector space can be defined as the route, which only requires a small volume of data compared to a road map or video image material. The processing time To may be a fixed value or variable, in the latter case the time To used in real time for each bearing being returned, so that the position determination is unambiguous. Such a variation is useful or even necessary if several vehicles are in communication with the same stations and the processing of the data is not synchronized.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Radar- oder Lidarsystemen wird eine gerichtete Peilung nicht benötigt, Identifikationsfehler werden vermieden und eine aufwendige Synchronisation der Uhren, wie bei unilateralen Systemen (GPS) kann entfallen, weil keine Uhrzeiten, sondern Zeitintervalle gemessen werden und die jeweilige Position der Stationen ortsfest ist. In contrast to conventional radar or Lidarsystemen a directional bearing is not needed, identification errors are avoided and a complex synchronization of the clocks, as in unilateral systems (GPS) can be omitted because no time, but time intervals are measured and the respective position of the stations stationary is.
Der Auswertealgorithmus aus den Laufzeiten und der Position der Stationen kann in Echtzeit erfolgen und die hinterlegten Korrekturfaktoren für die vorgesehene The evaluation algorithm from the running times and the position of the stations can be done in real time and the stored correction factors for the intended
Fahrstrecke (Trajektorie) in einer Bibliothek gespeichert sein. Driving distance (trajectory) to be stored in a library.
In einer besonderen Ausführung wird ein direkter Korrekturalgorithmus gespeichert, der statt einer Positionsbestimmung aus den ermittelten Daten und der Sol st- Abweichung die Korrekturdaten für die Steuerung des Fahrzeugs ermittelt und umsetzt. In a particular embodiment, a direct correction algorithm is stored, which determines the correction data for the control of the vehicle and converts instead of a position determination from the determined data and the Sol st- deviation.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung startet die Peilung von den ortsfesten Stationen und die als Transponder ausgestaltete Sende- Empfangseinheit befindet sich im Fahrzeug. In diesem Fall sendet die Station zusätzlich zur Peilung Korrekturdaten zur Trajektorie. Der Vorteil dieser In a further preferred embodiment of the invention, the bearing starts from the stationary stations and the transceiver configured transceiver unit is located in the vehicle. In this case, the station sends correction data for the trajectory in addition to the bearing. The advantage of this
Ausführungsform liegt darin, dass die Bibliothek der Trajektorien in jeder Station viel weniger Datenvolumen benötigt, da nur das Sendegebiet der jeweiligen Station gespeichert ist und nicht das gesamte begrenzte Gebiet, das mit den Fahrzeugen befahren werden kann. Embodiment is that the library of trajectories in each station requires much less data volume, since only the transmission area of the respective station is stored and not the entire limited area that can be traveled with the vehicles.
Um Laufzeitfehler zu vermeiden, z.B. von Reflexstrahlungen, wird eine Funksequenz gewählt, die wenig Reflektionen auf den umgebenen Flächen auslöst. Die übermittelten Daten sind vorzugsweise digitalisiert. Die Datenübermittlung erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform in Paketen, so dass keine stehenden In order to avoid run-time errors, for example of reflected radiation, a radio sequence is selected which triggers few reflections on the surrounding areas. The transmitted data is preferably digitized. The data transmission takes place in a preferred embodiment in packets, so that no standing
Dauersignale benötigt werden. Continuous signals are needed.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die von den Sende- Empfangseinheiten gesendeten Daten und/oder die Fahrstrecken korrekturdaten an eine Kontrollzentrale übertragen. Diese Daten werden dann durch sogenannte Artifical Intelligence Systeme oder andere Lernroutinen optimiert und die Ergebnisse werden in den zur Verfügung stehenden Bibliotheken und/oder in den Algorithmen zur laufenden Verbesserung und Anpassung eingesetzt. In a further embodiment of the invention, the data sent by the transceiver units and / or the route correction data are transmitted to a control center. These data are then optimized by so-called Artifical Intelligence systems or other learning routines and the results are used in the available libraries and / or in the algorithms for continuous improvement and adaptation.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die ortsfesten Stationen zusätzlich auch als WLan-Stationen und According to a further preferred embodiment of the invention it is provided that the stationary stations additionally as WLan stations and
Ladesteuerungen und zur Abrechnung eingesetzt werden. Charging controls and used for billing.
Damit die autonom fahrenden Fahrzeuge innerhalb des begrenzten Gebietes auf vorgebbaren Pfaden steuerbar sind, ist das begrenzte Gebiet kartographiert. So that the autonomous vehicles within the limited area can be controlled on predeterminable paths, the limited area is mapped.
Vorzugsweise ist eine vektorielle Kartographierung vorgesehen. Damit das begrenzte Gebiet vektoriell, exakt und mit einem minimalen Datenvolumen erfasst werden kann, wird zunächst jeder Straßenabschnitt, also der Fahrweg zwischen Einmündungen und Kreuzungen, als Vektorgrafik abgebildet. Preferably, a vectorial mapping is provided. So that the limited area can be captured vectorially, precisely and with a minimum volume of data, each road section, ie the route between junctions and intersections, is first depicted as vector graphics.
Kreuzungen und Einmündungen werden mit einem jeweils passenden Intersections and junctions are matched with one each
Übergangsradius der kreuzenden Abschnitte in zwei oder mehr Kategorien Transition radius of the crossing sections in two or more categories
beschrieben, z.B. ein enger Radius für spitzwinkelige Kreuzungen, schmaler described, e.g. a narrow radius for acute-angled crossings, narrower
Fahrbahnen und ein großer Radius für stumpfwinkelige Mündungen breiter Roadways and a large radius for obtuse-angled mouths wider
Fahrbahnen. Roadways.
Jeder Streckenabschnitt wird mit einer Weglängenmarkierung gekennzeichnet. Die Fahrwege werden mit einem Offsetwert vom Mittelpunkt unterlegt. Nachdem die Kartographierung abgeschlossen ist, werden alle Strecken mit realen Fahrzeugen abgefahren und die Vektordaten werden überprüft. Each section of the route is marked with a route marker. The routes are highlighted with an offset value from the center. After the mapping has been completed, all routes are traversed with real vehicles and the vector data are checked.
Alle Fahrzeuge der Flotte aus autonom fahrenden Fahrzeugen erhalten dann eine Software, mit der die Onboardsteuerung die vektorisierten Strecken nachfahren kann. Hierbei werden die Offsetwerte berücksichtigt. Beispielsweise bewegt sich ein Fahrzeug im Abstand von 0,7 m von der Mitte auf der inneren Spur und ein anderes Fahrzeug im Abstand von 1 ,4 m auf der äußeren Spur, so dass die parallel fahrenden Fahrzeuge optimal geführt sind. Dabei können auch Standspuren für den Ein- und Ausstieg in die Fahrzeuge festgelegt werden. All vehicles in the fleet of autonomous vehicles will then receive software that allows the onboard steering system to follow the vectorised routes. In this case, the offset values are taken into account. By way of example, one vehicle moves at a distance of 0.7 m from the center on the inner lane and another vehicle at a distance of 1.4 m on the outer lane so that the parallel-running vehicles are optimally guided. It can also be set footprints for entry and exit in the vehicles.
Mit den Signalen des CPS aus dem ortsfesten Stationen werden Abweichungen durch Toleranzen oder Kumulationen von Störgrößen erkannt und entsprechende Korrekturen vorgenommen. With the signals of the CPS from the stationary stations deviations are detected by tolerances or accumulations of disturbances and made corrections accordingly.
Der Ablauf der Fahrstreckenermittlung ist damit typischerweise wie folgt: The course of the route determination is thus typically as follows:
Ein Passagier sendet ein Rufsignal per Mobiltelefon vorzugsweise mit einer App an eine Zentrale mit seinem Fahrziel. Seine Position beim Ruf wird automatisch mitgesendet. Diese Positionen beruhen auf den bekannten GPS-Signalen. Ein Rechner in der Zentrale (oder auch im nächsten Fahrzeug der Flotte) ermittelt auf der Basis der GPS-Daten die entsprechenden Positionsdaten der vektorisierten A passenger sends a call signal by mobile phone, preferably with an app to a center with his destination. His position on the call is sent automatically. These positions are based on the known GPS signals. A computer in the control center (or also in the next vehicle of the fleet) determines the corresponding position data of the vectorized on the basis of the GPS data
Fahrwege. Mit Hilfe der nach dem Stand der Technik bekannten Dijkstra-Algorithmen wird anschließend die kürzeste Route ermittelt. Alternativ kann auch die schnellste Route gewählt werden, indem den Streckenabschnitten nicht Distanzen, sondern Fahrzeiten zugeordnet werden. Die dazu erforderlichen Daten werden aus laufenden Protokollen der aktiven (fahrenden) autonomen Fahrzeuge der Flotte zentral erfasst. Driveways. Using the known from the prior art Dijkstra algorithms then the shortest route is determined. Alternatively, the fastest route can also be selected by not assigning distances but travel times to the route sections. The necessary data is collected centrally from running logs of the active (moving) autonomous vehicles of the fleet.
Die Durchführung der Streckenoptimierung erfolgt in der Zentrale oder Onboard in jedem Fahrzeug der Flotte. Die Routenführung berücksichtigt dabei Daten zum Offset der Spur von der Mittellinie sowie einen weiteren Offset, der dadurch entsteht, dass sich die Empfangsantennen nicht auf Höhe der Fahrbahndecke, sondern höher befinden. Optimaler Weise sind die Empfangsantennen auf den Dächern der Fahrzeuge angeordnet und bei einer möglichen Seitenneigung des Fahrzeugs ist eine seitliche Abweichung zwischen der Trajektorie der Räder und der Trajektorie der Antennen zu berücksichtigen. The route optimization is carried out in the control center or onboard in each vehicle of the fleet. The route guidance takes into account data for the offset of the track from the center line as well as another offset, which results from the fact that the receiving antennas are not higher than the height of the road surface, but higher. Optimally, the receiving antennas are arranged on the roofs of the vehicles and, given a possible lateral inclination of the vehicle, a lateral deviation between the trajectory of the wheels and the trajectory of the antennas must be taken into account.
Mit dem vorliegenden Navigationsverfahren orientieren sich die Fahrzeuge nicht an optisch oder per Radar/Lidar erfassbaren Merkmalen, wie beispielsweise With the present navigation method, the vehicles are not oriented to optically or radar / lidar detectable features, such as
Bordsteinkanten oder Straßenmarkierungen, sondern an vektoriell erfassten, hochpräzisen und auf Kurzstreckenfunk störungssicher übertragenen Curbs or road markings, but at vectorially recorded, high-precision and interference transmitted over short-range radio
Führungsbahnen, die keinerlei Abnutzung oder Verdreckung z.B. durch stehende Fahrzeuge, Schnee oder Eis unterliegen. Unabhängig hiervon kann das System sowohl durch eine direkte Videoübertragung oder auch durch punktweise Kontrollen korrigiert werden. Guideways which do not cause any wear or thinning, e.g. subject to stationary vehicles, snow or ice. Irrespective of this, the system can be corrected by direct video transmission or by point-by-point checks.
Bei der Ortsbestimmung werden in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung die Signale so codiert, dass ein Peilstrahl als Richtungsbestimmung und ein oder mehrere aufmodulierte Signale zur Abstandsbestimmung genutzt werden können, so dass auch mit nur einem Sender im Empfangsbereich eine genaue In locating the signals are coded in a preferred embodiment of the invention so that a direction finding and one or more aufmodulierte signals for distance determination can be used as a direction finding, so that even with only one transmitter in the receiving area an accurate
Positionsbestimmung möglich ist. Zur Redundanz werden jedoch immer alle verfügbaren Sendesignale mit Kreuzpeilungen genutzt. Position determination is possible. For redundancy, however, all available transmission signals with cross bearings are always used.
Im Falle dass ein Fahrzeug eine Stelle oder ein Gebiet passiert, in dem ein Signal verfügbar sein sollte, aber kein Signal empfangen wird, sendet das Fahrzeug ein Signal mit einer Fehlermeldung an die Steuerzentrale des begrenzten Gebietes.  In the event that a vehicle passes a location or area where a signal should be available but no signal is received, the vehicle sends a signal with an error message to the control center of the limited area.
In einer besonderen Ausführung werden die beschriebenen Sender, insbesondere die Funksender, mit einem WLAN System als Netzwerk kombiniert, bei dem große Bereiche, wie ganze Stadtteile, mit öffentlichem WLAN versorgt werden. Dazu werden die einzelnen Stationen teilweise als Repeater ausgelegt, so dass Daten nur von einer Station zur nächsten weitergeleitet werden und eine eigene Datenleitung zu jeder Station entfallen kann. Diese WLAN Daten können dann parallel zur Navigation der Fahrzeuge genutzt werden. In a particular embodiment, the transmitters described, in particular the radio transmitter, are combined with a WLAN system as a network in which large areas, such as entire neighborhoods, are supplied with public WLAN. For this purpose, the individual stations are partially designed as repeaters, so that data is forwarded only from one station to the next and a separate data line can be omitted to each station. This WLAN data can then be used parallel to the navigation of the vehicles.
In einer weiteren Ausführung kommunizieren die Fahrzeuge nicht nur mit den beschriebenen Funksendern, sondern auch mit den Signalen aus Mobiltelefonen in der unmittelbaren Nähe, so dass bewegliche Teilnehmer wie andere PKW, In a further embodiment, the vehicles not only communicate with the described radio transmitters, but also with the signals from mobile phones in the immediate vicinity, so that mobile participants like other cars,
Fußgänger und Radfahrer erfasst werden können. Pedestrians and cyclists can be detected.
2. Naviqationsvorrichtunq 2. Naviqationsvorrichtunq
Die eingangs angegebene Aufgabe wird ergänzend von der Navigationsvorrichtung zur Durchführung des Navigationsverfahrens gelöst. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass in dem begrenzten Gebiet eine Vielzahl von ortsfesten Stationen mit jeweils einer Sende-Empfangseinheit angeordnet sind, die zum Datenaustausch und zur Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung des Fahrzeugs drahtlos mit einer Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs verbindbar sind. Es wird mithin ein Signalnetzwerk vorgeschlagen, in dem in engen Abständen, vorzugsweise zwischen 10 m und 50 m Funksignale mit kurzer Reichweite gesendet werden, die digitalisierte Informationen über die Position des Senders, Verkehrssituationen und anderen Daten zur sicheren Fahrzeugführung enthalten. The object specified above is additionally solved by the navigation device for carrying out the navigation method. According to the invention, provision is made for a plurality of stationary stations, each with a transceiver unit, to be arranged in the limited area and to be wirelessly connectable to a transceiver unit of the vehicle for data exchange and for determining the position and speed of the vehicle. Accordingly, a signal network is proposed in which short-range radio signals, which contain digitized information about the position of the transmitter, traffic situations and other data for safe vehicle guidance, are transmitted at close intervals, preferably between 10 m and 50 m.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend und in den diesbezüglichen Unteransprüchen angegeben. Preferred embodiments of the invention are given below and in the related subclaims.
Um die hohen Kosten und den Aufwand bei der Installation der To the high costs and the expenditure with the installation of the
Navigationsvorrichtung zu reduzieren, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass Sende-Empfangseinheiten der ortsfesten Stationen mit der Stromversorgung bestromter Infrastrukturelemente verbunden sind, To reduce navigation device is provided according to a preferred embodiment of the invention that transmit-receive units of the stationary stations are connected to the power supply powered infrastructure elements,
insbesondere mit der Stromversorgung von Ampeln, Straßenlaternen, especially with the power supply of traffic lights, street lights,
Informationsschildern, Werbetafeln und/oder sonstigen Beleuchtungen. Bei einer Anordnung der Sende-Empfangseinheiten in bestromten Verkehrssignalanlagen kann ausgenutzt werden, dass nicht nur die Stromquelle vorhanden und verwendbar ist, sondern auch das die Information zur Verkehrslage, wie beispielsweise temporär variable Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Ampelsignale zur Vorfahrtsregelung übermittelt werden können. Praktisch alle solche bestromten Anlagen in Information signs, billboards and / or other lighting. In an arrangement of the transceiver units in energized traffic signal systems can be exploited that not only the power source available and usable is, but also the information on the traffic situation, such as temporarily variable speed limits or traffic lights can be transmitted to the right of way. Virtually all such powered installations in
Innenstädten basieren auf quasi optischer Signalausbreitung, weil der Fahrer die Verkehrszeichen sehen können muss, so dass eine Abschirmung durch City centers are based on quasi-optical signal propagation, because the driver must be able to see the traffic signs, so that a shield through
Versperrungen nicht gegeben ist. Locking is not given.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sende-Empfangseinheiten einer ortsfesten Station zwischen dem Sockel und dem Leuchtmittel des bestromten Infrastrukturelementes angeordnet ist. Ferner weisen die Sende-Empfangseinheiten einer ortsfesten Station zur Stromversorgung vorzugsweise einen Stecker auf, der mit der Steckergeometrie des Leuchtmittels des bestromten Infrastrukturelementes korrespondiert. Bei der Nutzung von Laternen kann die Sende-Empfangseinheit mithin in das Gewinde des (früheren) Leuchtmittels eingeschraubt werden, was zudem den Vorteil schafft, dass allein die Höhe der Lage des Leuchtmittels eine sichere Signalübertragung gewährleistet. According to a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that the transceiver units of a stationary station between the base and the lighting means of the energized infrastructure element is arranged. Furthermore, the transceiver units of a stationary station for the power supply preferably have a plug which corresponds to the plug geometry of the illuminant of the energized infrastructure element. When using lanterns, the transceiver unit can thus be screwed into the thread of the (earlier) bulb, which also provides the advantage that only the height of the position of the bulb ensures a secure signal transmission.
3. Sektorenüberwachunq 3. sector monitoring
Autonom fahrende Fahrzeuge müssen besonders im Stadtverkehr nicht nur über eine sehr präzise Fahrwegsteuerung und Positionsbestimmung verfügen, sondern auch Hindernisse auf dem Fahrweg erkennen bzw. schon erkennungstechnisch antizipieren, wenn sich bewegliche Hindernisse, wie andere Verkehrsteilnehmer, auf einem Kollisionskurs bewegen. Wegen der hohen Verkehrsdichte im Stadtverkehr ist die Sicht zu solchen Hindernissen oft eingeschränkt, so dass selbst die besonders leistungsfähigen Systeme nur bedingt Abhilfe schaffen. Autonomously driving vehicles must not only have a very precise route control and position determination, especially in city traffic, but also detect obstacles on the track or already anticipate recognition technology when moving obstacles, like other road users, move on a collision course. Due to the high traffic density in city traffic, the view to such obstacles is often limited, so that even the most efficient systems provide only limited relief.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die ortsfesten Stationen Sensoren aufweisen, die mit einer geeigneten Software eine Hinderniserkennung ermöglichen. Die Sensoren sind vorzugsweise Kameras Radarsensoren, Lidarsensoren oder Ultraschallsensoren. Zur Stromversorgung sind die Sensoren mit der Stromversorgung der ortsfesten Stationen verbunden, so dass der Installationsaufwand gering ist. According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the stationary stations have sensors which enable obstacle detection with suitable software. The sensors are preferably cameras radar sensors, Lidarsensoren or ultrasonic sensors. To power supply are the sensors connected to the power supply of the stationary stations, so that the installation cost is low.
Die Hinderniserkennung ist für alle Anwendungen geeignet, bei denen ein The obstacle detection is suitable for all applications in which one
Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen der Flotte untereinander und/oder zwischen den Fahrzeugen und einer Leitzentrale und/oder zwischen den Fahrzeugen und einzelnen Leiteinrichtungen stattfindet, so dass Informationen über etwaige Hindernisse unmittelbar an Fahrzeuge im betroffenen Sektor weitergegeben werden können. Data exchange between the vehicles of the fleet with each other and / or between the vehicles and a control center and / or between the vehicles and individual control devices takes place so that information about any obstacles can be passed directly to vehicles in the sector concerned.
Vorzugsweise werden die Sensoren mit einer Positionserfassung und einer Preferably, the sensors with a position detection and a
Fahrwegerfassung von Fahrzeugen im Beobachtungsgebiet der Track detection of vehicles in the observation area of
Hinderniserkennungssysteme kombiniert. Die Fahrzeuge treten in einen Dialog mit den Stationen ein, sobald sie das erfasste Gebiet erreichen und bekommen die Informationen über etwaige Hindernisse unmittelbar per Funk/WLAN/NFC o.ä. Obstacle detection systems combined. The vehicles enter into a dialogue with the stations as soon as they reach the recorded area and get the information about any obstacles directly by radio / WLAN / NFC or similar.
mitgeteilt. communicated.
Die besonderen Vorteile liegen darin, dass The special advantages are that
• Versperrungen der Beobachtungsstrecke wegen der hohen Position nicht oder nur vermindert und seltener auftreten,  Obstructions of the observation route due to the high position are not or only diminished and occur less frequently;
• das Hintergrundbild im Gegensatz zu Erfassungssystemen, die auf einem  • the background image in contrast to detection systems that are on a
Fahrzeug montiert sind im Wesentlichen identisch bleibt und damit die  Vehicle mounted are essentially identical and thus remains the same
Gestalterkennung viel einfacher wird,  Design recognition gets a lot easier
• jede Änderung, also jede Bewegung eines Objekts im Beobachtungsraum  • every change, ie every movement of an object in the observation room
einfach und sicher dadurch identifiziert werden kann, dass die Pixel eines ersten Bildes von den Pixeln eines zweiten Bildes subtrahiert werden und die verbliebende Differenz somit die Änderungen darstellen muss, wie  can be identified simply and safely by subtracting the pixels of a first image from the pixels of a second image, and thus the remaining difference must represent the changes
beispielsweise ein sich bewegender Fußgänger, der den Beobachtungsraum betritt,  for example, a moving pedestrian entering the observation room,
• mit einem ähnlich einfachen Algorithmus Bewegungsrichtungen durch  • moving directions with a similarly simple algorithm
einfache Pixelvergleichsoperatoren identifiziert werden können, • die Ermittlung von auftretenden Hindernisse viel früher erfolgt, noch bevor ein Fahrzeug in Sichtweite ist und simple pixel comparison operators can be identified • The detection of obstacles occurring much earlier, even before a vehicle is in sight and
• auch bei Nacht Hindernisse erfasst werden, da eine Laterne als ortsfeste  • obstacles are detected even at night, as a lantern is stationary
Station gleichzeitig für die Beleuchtung sorgt.  Station simultaneously provides the lighting.
Bekannte Systeme zur Kollisionsvermeidung sind an Fahrzeugen befestigt und können damit nur einen sehr kleinen Raum vor dem Fahrzeug erfassen, da sie sich in Kurven nur bedingt auf die Fahrstrecke ausrichten können, Hindernisse wie andere vorausfahrende, entgegenkommende oder seitlich parkende Fahrzeuge oder Schilder im Weg sind und eine Gestalterkennungssoftware sich laufend an Known systems for collision avoidance are attached to vehicles and thus can only detect a very small space in front of the vehicle, since they can only partially align with the route, obstacles such as other preceding, oncoming or laterally parked vehicles or signs in the way are and a design recognition software is constantly on
wechselnden Hintergrundmotiven orientieren muss. Letzteres führt dazu, dass die Erkennung entweder extrem hohe Rechenleistungen erfordert oder dass eine Hintergrundbibliothek für das gesamte Verkehrsgebiet hinterlegt werden muss, so dass ein sehr großes Datenvolumen verarbeitet werden muss. must orientate itself to changing background motives. The latter means that the recognition either requires extremely high computing power or that a background library has to be deposited for the entire traffic area, so that a very large volume of data has to be processed.
Gestalterkennungssoftware arbeitet damit, dass Veränderungen in einem Design recognition software works with making changes in one
Beobachtungsraum durch Digitalisierung und/oder Vektorisierung erfasst werden und diese Veränderungen zu einer Gestalt umgerechnet und zugeordnet werden. Observation space can be detected by digitization and / or vectorization and these changes are converted into a shape and assigned.
Wechselnde Perspektiven, Beleuchtungszustände oder Hintergrundbilder sind dabei erhebliche Störgrößen, da das ermittelte Bild von dem hinterlegten Bild dadurch abweicht und erst errechnet werden muss, welche der Abweichungen Störgrößen und welche Zielgrößen sind. Changing perspectives, lighting conditions or background images are considerable disturbing variables since the determined image deviates from the stored image and it is only then necessary to calculate which of the deviations are disturbance variables and which target variables.
Auf einem fahrenden Fahrzeug wechseln Hintergrund, Beleuchtung und Perspektive laufend, womit die Erfassung und Identifikation der Zielgrößen sehr schwierig und störempfindlich wird. On a moving vehicle background, lighting and perspective change, making the detection and identification of the target variables very difficult and susceptible to interference.
Ein ortsfest installierter Sensor„sieht" demgegenüber immer das gleiche Bild des Beobachtungsraumes (Sektors), das allenfalls durch die Beleuchtung wechselt. Solche Änderungen werden allerdings leicht durch hinterlegte Tag- und Nachtbilder und evtl. Saisonbilder kompensiert. Auch können kollektive Veränderungen wie Beleuchtungs- oder Saisoneinflüsse einfach von Veränderungen durch bewegte Objekte unterschieden werden, indem die Anzahl der veränderten Pixel erfasst wird. Einsetzende Dämmerung verändert einen sehr großen Anteil von Pixeln im Bild um einen pro Zeiteinheit sehr geringen quantitativen Betrag in Form einer stetigen Farbveränderung, wohingegen ein in den Beobachtungsraum einfahrendes Fahrzeug oder ein Fußgänger in wenigen Pixelanteilen eine kontrastreiche Farbänderung erzeugt. In contrast, a fixedly installed sensor always "sees" the same image of the observation area (sector) that changes at best through the lighting, but such changes are easily compensated by background images, daytime images and possibly seasonal images Seasonal influences are easily distinguished from changes by moving objects by the number of pixels changed is detected. Inserting twilight changes a very large proportion of pixels in the image by a very small quantitative amount per unit of time in the form of a continuous color change, whereas a vehicle entering the observation area or a pedestrian generates a high-contrast color change in a few pixel portions.
Jede weitere Änderung, die darüber hinausgeht, muss ein bewegtes Objekt sein, das nur noch geortet werden muss, um zu erkennen, ob es mit dem Fahrzeug in Any further change that goes beyond that must be a moving object that needs only to be located to detect if it is in the vehicle
Annäherung kollidieren könnte oder nicht. Diese Raumzuordnung ist sehr einfach mit einer Software zu leisten, indem in dem erfassten Bereich die Wege von Fahrzeugen vektoriell oder analog oder als Pixelgestalt erfassbar sind. Fahrzeuge werden dann gewarnt und in Bremsbereitschaft versetzt, bevor sie Hindernisse selbst erkennen können. Hinzu kommt, dass diese Hinderniserkennung als getrenntes System ohne gemeinsame Subsysteme mit den Fahrzeugen eine vollkommene Redundanz zu den bestehenden Hinderniserkennungen in Fahrzeugen darstellt. Im Falle eines Approach could collide or not. This allocation of space is very easy to do with a software in which the paths of vehicles in the captured area vector or analog or can be detected as a pixel shape. Vehicles are then warned and braked before they can detect obstacles themselves. In addition, this obstacle detection as a separate system with no common subsystems with the vehicles represents a complete redundancy to the existing obstacle detections in vehicles. in case of a
Widerspruchs beider Systeme wird eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt und danach entschieden. In jedem Zweifelsfall wird vorsorglich die Bremsbereitschaft erhöht. Zusätzlich gibt das stationäre und/oder das mobile System ein Signal als Lichthupe oder Akustikhupe aus und warnt das Hindernis. If both systems contradict each other, a plausibility check is carried out and then decided. In any case of doubt, the readiness to brake is increased as a precaution. In addition, the stationary and / or mobile system outputs a signal as a flare or acoustic horn and warns the obstacle.
Für solche autonom operierenden Mobilitätskonzepte, deren Betrieb auf einen bestimmten Raum eingeschränkt sind, ist zudem der Kostenaufwand reduziert, da weniger Stationen als Fahrzeuge ausgerüstet werden müssen. Und die stationäre Installation preiswerter ist. For such autonomously operating mobility concepts, whose operation is limited to a certain space, the cost is also reduced because fewer stations must be equipped as vehicles. And the stationary installation is cheaper.
In einer besonderen Ausführung erkennt die stationäre Einheit auch Funksignale von Mobiltelefonen als Entscheidungshilfe bei der Identifikation von Hindernissen. In a particular embodiment, the stationary unit also recognizes radio signals from mobile phones as a decision aid in the identification of obstacles.
Weiterhin erfasst das erfindungsgemäße System auch die Durchfahrt der Fahrzeuge und liefert damit eine redundante Rückmeldung der Fahrwegsteuerung, die vom Fahrzeug allein durchgeführt wird oder mit Hilfe eines Peilungssystems, das in der Nähe oder an gleicher Stelle angebracht ist. Bei Hindernissen, die von externen oder von Onboard- Systemen der Fahrzeuge erkannt werden, wird eine Umgehungstrajektorie errechnet, die als Vektor mit Offset zum kartographierten Mittellinienvektor plus Übergangsradius um das Furthermore, the system according to the invention also detects the passage of the vehicles and thus provides a redundant feedback control of the guideway control, which is carried out by the vehicle alone or with the aid of a Beilungssystem, which is mounted in the vicinity or at the same place. For obstacles detected by external or on-board systems of the vehicles, a bypass trajectory is calculated which is a vector with offset to the mapped centerline vector plus transition radius around the
Hindernisgebiet ermittelt wird. Die Fahrzeuge werden damit auf virtuellen Schienen geführt, die mathematischen Kurven entsprechen und nicht auf Punktwolken mit unendlich vielen Variationsmöglichkeiten. Obstacle area is determined. The vehicles are thus guided on virtual rails that correspond to mathematical curves and not to point clouds with infinitely many possible variations.
Beim Erreichen eines Hindernisses ergibt sich somit folgender Ablauf: When an obstacle is reached, the result is the following sequence:
Das autonom fahrende Fahrzeug nähert sich auf seiner Tour entlang der The autonomous vehicle approaches on its tour along the
ausgewählten, vektoriellen Trajektorie einem Hindernis, das zunächst von der externen Kamera in der Laterne erfasst wird, womit ein erstes Warnsignal an das Fahrzeug gesendet und die Geschwindigkeit reduziert wird. Sobald das Hindernis auch vom Onboard-System des Fahrzeugs erfasst wird, gleichen beide, also das Onboard und das stationäre System - die optimale Umfahrungsroute ab und erst bei Übereinstimmung und Freigabe der Umfahrungsstrecke durch beide Systeme erfolgt die Umfahrung. Parallel dazu wird die Umfahrung mit Uhrzeit an die Zentrale protokolliert. selected, vectorial trajectory obstacle, which is first detected by the external camera in the lantern, which sends a first warning signal to the vehicle and the speed is reduced. As soon as the obstacle is also detected by the vehicle's on-board system, both the onboard and the stationary system balance the optimum detour route and only when the detour route agrees and clears both systems does the detour take place. Parallel to this, the bypass with time is logged to the control center.
Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik ein völlig anderes Funktionsprinzip vorgeschlagen, bei dem ein vektorielles und hinreichend genaues Abbild der umgebenen Realität geschaffen und von einem externen Ü bertrag ungssystem zu den Fahrzeugen so geleitet wird, dass keine Genauigkeitslücke verbleibt, die mit den beschriebenen Orientierungen an optischen Signalen oder Radar/Lidarsignalen geschlossen werden muss. Die Fahrzeuge bewegen sich vielmehr direkt auf den virtuellen Schienen, die als vektorielles Abbild der Umgebung kartographiert sind. Damit ist die innere Wahrnehmung zur In summary, the present invention, in contrast to the prior art, proposes a completely different operating principle, in which a vectorial and sufficiently accurate image of the surrounding reality is created and directed by an external transmission system to the vehicles such that no accuracy gap remains must be concluded with the described orientations on optical signals or radar / Lidarsignalen. Rather, the vehicles move directly on the virtual rails, which are mapped as a vectorial image of the surroundings. This is the inner perception to
Fahrzeugführung eine Vektorgrafik mit einem sehr kompakten Datenvolumen, das einfach und sicher gespeichert und verarbeitet werden kann. Die primäre Driving a vector graphic with a very compact volume of data that can be easily and safely stored and processed. The primary
Streckenführung, also das präzise Nachfahren der Trajektorien, ist möglich, wenn der Datentransfer zwischen der Steuerungsquelle und dem Fahrzeug sichergestellt ist. Die sekundäre Fahrzeugführung, das heißt die Umfahrung von Hindernissen und die Vermeidung von Kollisionen, benötigt eine an das erfindungsgemäße Routing, ie the precise trailing of the trajectories, is possible if the data transfer between the control source and the vehicle is ensured. The secondary vehicle guidance, that is the avoidance of obstacles and the avoidance of collisions, requires one to the invention
Navigationsverfahren angepasste Lösung, wenn die Fahrzeuge autonom im begrenzten Gebiet parallel zu anderen Verkehrsteilnehmern operieren sollen. Hierzu wird ebenfalls auf die vorgegebenen Vektoren zurückgegriffen. Es müssen somit nicht unendlich viele Optionen berücksichtigt werden, die das Fahrzeug situativ entwickeln muss. Vielmehr ist ebenfalls ein externes System vorgesehen, dass mit einfachen und computergerecht ausführbaren Methoden etwaige Hindernisse erkennt und Reaktionen darauf aus einem ebenfalls vektoriellen Szenario dem Fahrzeug in Echtzeit übermittelt. Solution adapted to vehicles operating autonomously in the restricted area parallel to other road users. For this purpose, the default vectors are also used. Thus, there is no need to consider an infinite number of options that the vehicle has to develop situationally. Rather, an external system is also provided which recognizes any obstacles by means of simple and computer-compatible methods and transmits responses thereto from a likewise vectorial scenario to the vehicle in real time.
Damit erfolgt sowohl die Abbildung der Umgebung als auch die primäre und sekundäre Fahrzeugführung digital und vektoriell und nicht mehr über Pixelgrafiken und analoge Routinen. Thus, the mapping of the environment as well as the primary and secondary vehicle guidance takes place digitally and vectorially and no longer via pixel graphics and analogue routines.
Die vorliegende Erfindung ist im Vergleich zu nach dem Stand der Technik The present invention is compared to the prior art
bekannten Verfahren auch deshalb vorteilhaft, weil die erfassten Daten unmittelbar als Rohdaten ausgewertet werden können, was eine deutliche Reduzierung der Rechenkapazität beinhaltet. Demgegenüber müssen die Daten bei bekannten Verfahren aus unterschiedlichen Sensoren (Kamera, Lidar, Radar) fusioniert werden, was die Erfordernisse an Rechenleistung erhöht und wodurch sich auch die known methods also advantageous because the captured data can be evaluated directly as raw data, which includes a significant reduction in computing capacity. In contrast, the data must be fused in known methods from different sensors (camera, lidar, radar), which increases the demands on computing power and thus also the
Reaktionszeit auf unvorhersehbare Ereignisse erhöht. Reaction time to unpredictable events increased.
Ein konkretes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Figuren A concrete embodiment will be described below with reference to FIGS
beschrieben. Dabei zeigt: described. Showing:
Fig. 1 ein begrenztes Gebiet und Fig. 1 is a limited area and
Fig. 2 ein Straßenabschnitt.  Fig. 2 is a road section.
Fig. 1 zeigt ein begrenztes Gebiet 1 , in dem die Fahrzeuge der Flotte autonom fahren können. Das begrenzte Gebiet ist beispielsweise eine Stadt oder ein Fig. 1 shows a limited area 1, in which the vehicles of the fleet can drive autonomously. The limited area is, for example, a city or a
Innenstadtbereich und enthält diverse Straßen 2, die Kreuzungen und Einmündungen aufweisen. Entlang der Straße 2 sind ortsfeste Stationen angeordnet (in Fig. 1 mit schwarzen Punkten angedeutet), die Sende-Empfangseinheiten 3 besitzen. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, besitzen die Fahrzeuge 4 ebenfalls Sende- Empfangseinheiten 5, so dass eine eindeutige Positions- und Downtown area and contains several streets 2, the intersections and Have junctions. Along the road 2 stationary stations are arranged (in Fig. 1 indicated by black dots), the transmitting-receiving units 3 have. As shown in Fig. 2, the vehicles 4 also have transceiver units 5, so that a unique position and
Geschwindigkeitsbestimmung durch eine Signallaufzeitmessung zu zumindest zwei, drei oder mehr ortsfesten Stationen durchführbar ist. Durch geeignete Steuerungen können sich die Fahrzeuge anschließend auf den kartographierten Wegen des begrenzten Gebietes 1 bewegen. Speed determination by a signal transit time measurement to at least two, three or more stationary stations is feasible. By suitable controls, the vehicles can then move on the cartographic paths of the limited area 1.

Claims

Ansprüche claims
1 . Navigationsverfahren für mindestens ein autonom fahrendes 1 . Navigation method for at least one autonomously driving
Straßenfahrzeug (4) innerhalb eines begrenzten Gebietes (1 ),  Road vehicle (4) within a limited area (1),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in dem begrenzten Gebiet (1 ) eine Vielzahl von ortsfesten Stationen mit jeweils einer Sende-Empfangseinheit (3) angeordnet sind, die zum  in the limited area (1) a plurality of stationary stations, each having a transceiver unit (3) are arranged to the
Datenaustausch drahtlos mit einer Sende-Empfangseinheit (5) des  Data exchange wirelessly with a transceiver unit (5) of
Fahrzeugs (4) verbindbar sind, so dass die Position und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (4) eindeutig bestimmbar ist, in dem die Laufzeit eines Signals von der Sende-Empfangseinheit (5) des Fahrzeugs (4) zu mindestens zwei Stationen und zurück ermittelt wird.  Vehicle (4) are connectable, so that the position and the speed of the vehicle (4) is uniquely determined, in which the transit time of a signal from the transceiver unit (5) of the vehicle (4) to at least two stations and back is determined ,
2. Navigationsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (4) ein Fahrzeug (4) einer Flotte aus einer Vielzahl von autonom und individuell fahrenden Fahrzeugen (4) ist. 2. Navigation method according to claim 1, characterized in that the vehicle (4) is a vehicle (4) of a fleet of a plurality of autonomous and individually driving vehicles (4).
3. Navigationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Laufzeit T des Signals aus der Laufzeit Ti des Signals von der Sende-Empfangseinheit (5) des Fahrzeugs (4) zu einer Station, der Datenbearbeitungszeit To und der Laufzeit T2 des Signals von einer Station zur Sende-Empfangseinheit (5) des Fahrzeugs (4) ergibt. 3. Navigation method according to one of the preceding claims, characterized in that the transit time T of the signal from the transit time Ti of the signal from the transceiver unit (5) of the vehicle (4) to a station, the data processing time To and the transit time T2 of Signals from a station to the transceiver unit (5) of the vehicle (4) results.
4. Navigationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale Identifikationsmerkmale der sendenden Sende-Empfangseinheit (3) aufweisen. 4. Navigation method according to one of the preceding claims, characterized in that the signals have identification features of the transmitting transceiver unit (3).
5. Navigationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle mit den Fahrzeugen (4) befahrbaren Wege des begrenzten Gebietes (1 ) kartographiert sind. 5. Navigation method according to one of the preceding claims, characterized in that all the vehicles (4) passable paths of the limited area (1) are mapped.
6. Navigationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartographierung vektoriell erfolgt. 6. Navigation method according to one of the preceding claims, characterized in that the mapping takes place vectorially.
7. Navigationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwegsteuerung im vektoriellen Raum sensorlos erfolgt, so dass infrastrukturelle Erkennungsmerkmale der Umgebung, wie beispielsweise Farbmarkierungen und Bordsteinkanten nicht per Kameraoder Radar/Lidarsystemen erfasst werden müssen. 7. Navigation method according to one of the preceding claims, characterized in that the track control in the vectorial space is sensorless, so that infrastructural recognition features of the environment, such as color markings and curbs do not need to be detected by camera or radar / lidar systems.
8. Navigationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge (4) auf den präzise erfassbaren und kommunizierbaren vektoriellen Trajektorien und mithin nicht durch 8. Navigation method according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicles (4) on the precisely detectable and communicable vectorial trajectories and therefore not by
Bilderfassung von Mittellinien, Bordsteinkanten oder ähnlichem geführt werden.  Image capture of centerlines, curbs or the like are performed.
9. Navigationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vektoriellen Fahrwege (4) in jedem Sektor des begrenzten Gebiets als virtuelle Schienen in die Kamerabilder der ortsfesten Stationen eingespielt werden, so dass jedes statische Bild der ortsfesten Stationen den Verlauf aller zur Verfügung stehenden Fahrwege (4) umfasst, womit unmittelbar feststellbar ist, ob ein etwaiges Hindernis einen Fahrweg dauerhaft oder temporär blockiert. 9. Navigation method according to one of the preceding claims, characterized in that the vectorial routes (4) are imported in each sector of the limited area as virtual rails in the camera images of the stationary stations, so that each static image of the stationary stations the course of all available standing tracks (4), which is directly detectable, whether any obstacle blocks a track permanently or temporarily.
10. Navigationsvorrichtung zur Durchführung eines Navigationsverfahrens für mindestens ein autonom fahrendes Straßenfahrzeug (4) innerhalb eines begrenzten Gebietes (1 ), 10. Navigation device for carrying out a navigation method for at least one autonomously driving road vehicle (4) within a limited area (1),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in dem begrenzten Gebiet (1 ) eine Vielzahl von ortsfesten Stationen mit jeweils einer Sende-Empfangseinheit (3) angeordnet sind, die zum  in the limited area (1) a plurality of stationary stations, each having a transceiver unit (3) are arranged to the
Datenaustausch zur Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung des Fahrzeugs (4) drahtlos mit einer Sende-Empfangseinheit (5) des  Data exchange for position and speed determination of the vehicle (4) wirelessly with a transceiver unit (5) of the
Fahrzeugs (4) verbindbar sind. Vehicle (4) are connectable.
1 1 . Navigationsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Empfangseinheiten (3) der ortsfesten Stationen mit der 1 1. Navigation device according to claim 10, characterized in that the transceiver units (3) of the fixed stations with the
Stromversorgung bestromter Infrastrukturelemente verbunden sind, insbesondere mit der Stromversorgung von Ampeln, Straßenlaternen, Informationsschildern, Werbetafeln und/oder sonstigen Beleuchtungen.  Power supply powered infrastructure elements are connected, in particular with the power of traffic lights, street lights, information signs, billboards and / or other lighting.
12. Navigationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Empfangseinheiten (3) einer ortsfesten Station zwischen dem Sockel und dem Leuchtmittel des bestromten 12. Navigation device according to one of the preceding claims, characterized in that the transceiver units (3) of a stationary station between the base and the lighting means of the energized
Infrastrukturelementes angeordnet sind.  Infrastructure element are arranged.
13. Navigationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Empfangseinheiten (3) einer ortsfesten Station zur Stromversorgung einen Stecker aufweisen, der mit der 13. Navigation device according to one of the preceding claims, characterized in that the transceiver units (3) of a stationary station for power supply having a plug which is connected to the
Steckergeometrie des Leuchtmittels des bestromten Infrastrukturelementes korrespondiert.  Connector geometry of the light source of the energized infrastructure element corresponds.
14. Navigationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfesten Stationen Sensoren aufweisen, die mit einer geeigneten Software eine Hinderniserkennung ermöglichen. 14. Navigation device according to one of the preceding claims, characterized in that the stationary stations have sensors that allow obstacle detection with a suitable software.
15. Navigationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor eine Kamera, ein Radarsensor, ein 15. Navigation device according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor is a camera, a radar sensor, a
Lidarsensor oder ein Ultraschallsensor ist.  Lidarsensor or an ultrasonic sensor is.
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