EP4612011A1 - Sensorbasierte detektion eines fahrdrahts einer oberleitung - Google Patents

Sensorbasierte detektion eines fahrdrahts einer oberleitung

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Publication number
EP4612011A1
EP4612011A1 EP24707692.0A EP24707692A EP4612011A1 EP 4612011 A1 EP4612011 A1 EP 4612011A1 EP 24707692 A EP24707692 A EP 24707692A EP 4612011 A1 EP4612011 A1 EP 4612011A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
overhead line
sensor
contact wire
basis
sensor data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24707692.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Seidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP4612011A1 publication Critical patent/EP4612011A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041—Obstacle detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
    • B60M1/28—Manufacturing or repairing trolley lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance

Definitions

  • the invention relates to a method for sensor-based detection of a contact wire of an overhead line.
  • the invention also relates to a detection device.
  • the invention also relates to a vehicle.
  • pantographs i.e. current collectors
  • road vehicles with pantographs for power supply via overhead lines can determine their own direction of travel and, for example, change lanes or stop at the side of the road. Care must be taken to ensure that the pantograph is only extended or allowed to remain in a position of contact with the contact wires of an overhead line if the road vehicle is also in a suitable position under such an overhead line.
  • the pantograph In order to avoid damage to the overhead lines, when changing lanes the pantograph must first be released from the position of contact with the overhead line and lowered, which is also known as "unclamping". The lane is then changed. The pantograph must then be returned to a position of contact with the overhead line. be moved over the new track, which is also known as "ironing on”.
  • an overhead line in a direct current network for road vehicles generally comprises two current-carrying contact wires which are at a largely constant distance from one another and within a defined height range, parallel to one another and at the same height.
  • the road vehicle draws electrical current from the direct current network via a pantograph from the contact wires.
  • the contact wires are each braced with a supporting cable.
  • the supporting cable has a hyperbolic course in the vertical direction.
  • FIG 2. A side view of an overhead line with contact wires and supporting cables is shown in FIG 2. In curves, the supporting cables are braced laterally. This arrangement means that in a frontal sectional view, the overhead lines form four points as the corners of a parallelogram.
  • the top two points are assigned to the supporting cables and the bottom two points are assigned to the contact wires. Since an object detection radar can theoretically detect both the contact wire and the suspension cable at any time due to diffraction effects, corner points of such a parallelogram can also be found in a radar measurement.
  • the problem particularly when using radar sensors to detect a contact line, is that the two contact wires and the two suspension cables are not detected at all times, but only a part of them.
  • the contact wires are less easily detected than the suspension cables.
  • This difference in detectability is related to the fact that the contact wires are very smooth, while the supporting cables form a mesh.
  • Another reason for the different detectability is that the contact wires are located closer to the sensors for monitoring the vehicle's surroundings and therefore disruptive near-field effects occur when detecting the contact wires, which are much less pronounced when detecting the supporting cables that are located further away from the vehicle's sensors.
  • the task is therefore to enable reliable and robust sensor-based detection and in particular localization of contact wires of an overhead line from a vehicle fed via the contact wires of the overhead line.
  • a contact wire carries electrical current, which can be drawn from an electrified vehicle by contacting the contact wire with a pantograph. It should be expressly mentioned at this point that when the application refers to a contact wire or a suspension cable, this should always include a singular number of contact wires and a singular number of suspension cables, as well as a plurality of contact wires and a plurality of suspension cables and also combinations of a contact wire with several suspension cables and a combination of several contact wires with a suspension cable.
  • the method according to the invention is particularly preferably applied to the detection of two contact wires and two suspension cables of an overhead line, but is not restricted thereto. It should also be mentioned at this point that the method according to the invention is preferably intended to be used with a road vehicle and an overhead line system of a direct current network, but other operating modes, such as the energy supply with alternating current or multi-phase current, in particular three-phase current, are also intended to be included.
  • the sensor data is acquired in or from a sub-area of the surroundings of a vehicle that can be supplied with energy via the overhead line.
  • the sub-area is selected such that the overhead line can be expected in the sub-area based on previously known information.
  • This information can include both the pose and trajectory of the vehicle and previously known information regarding the arrangement and course of the overhead line in the area traveled through.
  • the information can also be constantly updated, for example by the vehicle localizing itself. In particular, it is known in advance that the overhead line is always above the vehicle. Furthermore, only sub-areas above and in front of the pantograph are of interest for a search for the overhead line and detection can therefore be limited to these sub-areas of the surroundings.
  • a geometric model is understood to be a parameterizable virtual geometric object that represents the geometric properties of the overhead line or their representation.
  • the expected positions include relative positions to a pantograph of the vehicle.
  • polygons are suitable for geometric models for overhead lines with a minimum number of three components, i.e. contact wires and supporting cables, of an overhead line; for four components, in particular two contact wires and two supporting cables, parameterized parallelograms are particularly preferred.
  • a validation result of the estimate is determined by checking the consistency of the geometric model and checking the consistency of the acquired sensor data with the geometric model.
  • To check the consistency of the geometric model previously known information about value ranges in which certain model parameter values of the geometric model should lie is used. This is because the geometry of the arrangement of the contact wire and the suspension cable or of the contact wires and the suspension cables relative to one another is basically known.
  • To check the consistency of the sensor data with the geometric model it is checked which proportion of the sensor data conforms to the geometric model. The more the sensor data points determined on the basis of the sensor data "lie on the geometric model", the higher the consistency of the sensor data with the geometric model.
  • the position of the contact wire is determined based on the estimate or the estimated parameterized geometric model and the validation result.
  • the determined position of the contact wire and the corresponding validation result are output. If the validation result classifies the determined position as not sufficiently valid, the output of the determined position can be prevented and, for example, the previously determined position data of the contact wire can be used to continue working.
  • the position data can be used to control a pantograph for attaching to a contact wire of an overhead line. It is important that the contact strip of the pantograph correctly hits the contact wire when it is attached. This advantageously achieves robust localization of a contact wire or, if necessary, a plurality of contact wires.
  • the result of the process also includes information regarding the reliability of this result so that this information can be advantageously taken into account when the result is further processed.
  • the model-based method according to the invention takes into account in particular the problem that the sensor-based detection of contact wires is usually incomplete and therefore localization based on sensor data alone is often difficult and subject to uncertainty. This problem is solved by using a geometric model and incorporating the suspension cables into this geometric model.
  • the detection device has a sensor unit for acquiring at least two-dimensional sensor data by sensor-based imaging of a partial area of the surroundings of a vehicle that can be supplied with energy via the overhead line. An area of the surroundings in which the overhead line is to be expected on the basis of previously known information is selected as the partial area.
  • the detection device also comprises an estimation unit for estimating expected positions of the contact wire and a supporting cable of the overhead line on the basis of the sensor data and on the basis of a geometric model of the overhead line.
  • the estimation unit is preferably configured to determine model parameter values of the geometric model on the basis of the sensor data and to assign sensor data that match the parameterized geometric model to the parameterized geometric model.
  • the detection device also has a validation unit for determining a validation result of the estimation by checking the consistency of the geometric model and checking the consistency of the acquired sensor data with the geometric model.
  • the consistency check of the geometric model as such is preferably carried out by comparing the determined model parameter values with reference data and the consistency check of the acquired sensor data with the geometric model depending on how well the sensor data and the geometric model parameterized with the model parameter values fit together.
  • the detection device according to the invention also has a localization unit for determining the position of the contact wire on the basis of the estimate and the validation result.
  • the detection device according to the invention shares the advantages of the method according to the invention for sensor-based detection of a contact wire of an overhead line.
  • the vehicle according to the invention preferably an electrically powered road vehicle, has a current collector for Contacting a contact wire of an overhead line of an electrical power supply network, a traction unit for driving the vehicle with the electrical energy obtained from the power supply network via the current collector and a detection device according to the invention.
  • the vehicle according to the invention shares the advantages of the defect ion device according to the invention.
  • Some of the aforementioned components of the detection device according to the invention can be implemented in whole or in part in the form of software modules in a processor of a corresponding computer system, e.g. of a control unit or an already existing computer system of a vehicle, in particular a road vehicle.
  • a largely software-based implementation has the advantage that even computer systems already used to date can be easily retrofitted with a software update in order to work in the manner according to the invention.
  • a corresponding computer program product with a computer program which can be loaded directly into a computer system, with program sections in order to carry out the steps of the method according to the invention for estimating an expected position of the contact wire and a supporting cable of the overhead line, for determining a validation result of the estimate and for determining the position of the contact wire on the basis of the estimate and the validation result when the program is executed in the computer system.
  • a computer program product can, in addition to the computer program, optionally contain additional components such as, for example documentation and/or additional components, including hardware components such as hardware keys (dongles, etc.) for using the software.
  • a computer-readable medium e.g. a memory stick, a hard disk or another portable or permanently installed data storage device
  • a computer-readable medium e.g. a memory stick, a hard disk or another portable or permanently installed data storage device
  • achable program sections of the computer program are stored.
  • the computer system can, for example, have one or more cooperating microprocessors or the like.
  • model parameter values of the geometric model are preferably determined and sensor data that match the geometric model parameterized by the model parameter values are preferably assigned to the parameterized geometric model.
  • the consistency check of the geometric model with the model parameter values is carried out when determining the validation result by comparing the determined model parameter values of the geometric model with reference data. Also preferably, the consistency check of the geometric model with the sensor data is carried out when determining the validation result depending on how well the sensor data and the Model parameter values fit together.
  • the reference data includes information about the ranges in which the model parameter values should lie. It is also determined how many of the sensor data or sensor data points lie on the geometric object defined by the geometric model or match it.
  • the geometric model comprises one of the following model types:
  • a two-dimensional geometric model is characterized by its particularly high level of simplicity. As a rule, only the relative height and, above all, the lateral offset to a pantograph of a vehicle are of interest when locating the contact wire or wires of an overhead line, two-dimensional information is usually sufficient to coordinate the movement of a vehicle and its pantograph with the position of the contact wire or wires of the overhead line.
  • a three-dimensional geometric model makes it possible to use a particularly large amount of sensor data, which are distributed in the path direction of the overhead line, to parameterize the geometric model. Furthermore, the three-dimensional geometric model makes it possible to include a three-dimensional course of a contact wire and a suspension cable of an overhead line in the model.
  • the sensor data acquired in the first step of the method according to the invention comprise one of the following data types:
  • Actively recorded sensor point data allows three-dimensional scanning of an object.
  • Such sensor point data can be acquired by actively scanning sensors that scan their surroundings with a sensor beam, in particular radar sensors, lidar sensors or infrared sensors.
  • Active sensors function independently of the time of day and visibility conditions. However, it is fundamentally possible to influence them, so suitable frequency ranges or wavelengths must be selected or other measures for interference suppression must be implemented.
  • Passively captured image data is obtained by passive sensors that use the incidence of rays or waves that are reflected from a detected object and that are emitted by external sources to image the object.
  • passive sensors include in particular stereo cameras that are used to obtain stereo image data.
  • Passive sensors are technically less complex than active sensors, but their function and their precision and reliability are often dependent on changing boundary conditions, such as visibility conditions.
  • the sensor data acquired in the first step of the method according to the invention comprise sensor point data and the expected positions of the contact wire and the overhead line support cable are estimated by a density analysis of the sensor point data.
  • Sensor point data are obtained by scanning the environment in a grid-like manner with an active sensor.
  • a three-dimensional image of the scanned environment can be created using the sensor point data.
  • the density of the scanned points of the sensor point data can be used as an indicator for the occurrence of Contact wires or suspension cables are used, whereby when the points are projected into a vertical frontal plane, clusters are to be expected at the, preferably four, points where the contact wires and wire cables penetrate this plane.
  • the density analysis therefore includes determining the largest clusters of sensor point data, which are then used to identify the contact wires and wire cables.
  • the overhead line comprises at least three components as contact wires and supporting cables
  • the areas of the clusters of the sensor data points, particularly in a frontal view of the overhead line can be interpreted as the corners of a polygon.
  • the geometric model comprises a polygon and the estimated positions of the contact wires and supporting cables of the overhead line are estimated by determining geometric properties of one of the expected positions of the contact wires on tensioned polygons on the basis of the aforementioned clusters as corner points of the polygon and checking the geometric properties of the polygon by comparing the determined geometric properties with reference data and, if necessary, correcting the estimated polygon on the basis of the comparison.
  • determining a validation result comprises determining a confidence value of the estimate based on a comparison of the geometric properties of the corrected polygon with reference data and on the basis of the number of sensor data points that can be assigned to the corrected polygon, and determining the positions of the contact wires is carried out on the basis of the determined confidence value.
  • a measure of the reliability of the measurement data or sensor point data, which may be subject to uncertainty, and of the geometric model derived from them is advantageously determined in order to enable adequate processing of the information obtained. If there is insufficient confidence, the sensor point data can be discarded or, when determining the positions of the contact wires, they are given less weight than sensor point data with a higher confidence.
  • the checked geometric properties include the lengths of the edges and/or the angles between the edges of the spanned polygon.
  • known properties of the polygon can advantageously be used for a consistency check of the parameterized geometric model.
  • the parameters of the geometric model can be assigned certain value ranges in which the parameter values must lie.
  • correcting the estimate includes adding sensor data points and/or searching for further polygons that are spanned by the sensor data points of the sensor point data. Measurement errors or errors in the density analysis can advantageously be compensated for by a correction following the first estimate.
  • a current (relative) position of the contact wires and the supporting cables of the overhead line to the vehicle is determined on the basis of the sensor data. points and estimated on the basis of previously determined positions of the contact wires and supporting cables of the overhead line.
  • a current (relative) position of the contact wires and supporting cables of the overhead line to the vehicle is preferably determined on the basis of time-dependent tracking of a position of the contact wires and supporting cables of the overhead line and with the inclusion of a movement model.
  • a movement model allows an extrapolation of position data from the past into the present and thus enables the current positions of supporting cables and contact wires to be estimated on the basis of their positions in the past.
  • the method according to the invention outputs the determined position of the contact wires of the overhead line together with the determined confidence value.
  • the details about the reliability of the information output enable an assessment of the value and reliability of the result achieved, which can be taken into account in the further processing of the information obtained about the position of the contact wires.
  • the further processing of the results involves weighting or a weighted average of the results achieved over time depending on the determined validity and reliability of individual results.
  • the polygon or the parameterizable geometric model comprises one of the following types of polygons:
  • a suitable model can be selected.
  • a frontal sectional view of an overhead line with two contact cables and two contact wires can often be approximated with a parallelogram, with the corners of the parallelogram being approximated by the two contact wires and the two contact cables.
  • the detection device particularly preferably comprises a sensor unit for acquiring at least two-dimensional sensor point data by sensor-based scanning of a partial area of the environment of a vehicle that can be supplied with energy via the overhead line and in which the overhead line is to be expected.
  • the detection device preferably comprises an estimation unit for estimating expected positions of the contact wires and supporting cables of the overhead line by means of a density analysis of the sensor point data.
  • the detection device also preferably comprises a clustering unit which is designed to determine clusters of sensor data points in the sensor point data, preferably on the basis of a RANSAC method, and to select the largest clusters as corner points for a geometric model.
  • a clustering unit which is designed to determine clusters of sensor data points in the sensor point data, preferably on the basis of a RANSAC method, and to select the largest clusters as corner points for a geometric model.
  • Part of the detection device according to the invention is also preferably a model unit for determining geometric properties of a geometric model, preferably a polygon, stretched from the expected positions of the contact wires.
  • the prior knowledge about the arrangement of the contact wire and the suspension cable relative to one another is advantageously linked to the currently determined information from the sensor data about the surroundings of the vehicle by determining model parameter values of the geometric model and thus made accessible for later testing and validation.
  • the detection device according to the invention preferably comprises a comparison unit for comparing the determined geometric properties of the geometric model, preferably of a polygon, with reference data.
  • the reference data in particular comprise information on the ranges in which the model parameter values of the geometric model should lie.
  • the detection device preferably comprises a correction unit which is set up to carry out a correction of the geometry of the geometric model, preferably a polygon.
  • the correction is preferably carried out by adding corner points of the object of the geometric model or alternatively by determining a new object of the geometric model on the basis of other clusters of sensor data points.
  • the detection device also preferably comprises an extrapolation unit which is set up to determine, on the basis of a geometric model from a previous point in time, sensor data points of the current measurement which could be used for a current geometric model.
  • Position data of the contact wires and suspension cables from the past can advantageously be used to estimate a current position of the contact wires and suspension cables. This procedure is useful if a geometric model could not be generated on the basis of the current sensor data alone. For example, by tentatively translating the geometric model from the past, sensor data points of the current measurement which lie on the shifted geometric model can be identified.
  • the detection device also preferably comprises a tracking unit which generates a current geometric model based on a recorded course of the overhead line or its positions in the past and on the basis of a movement model of the vehicle. calculated.
  • Position data of the contact wires and the suspension cables from the past can advantageously also be used to determine the current position of contact wires and suspension cables of an overhead line, taking into account the change in position of the vehicle since the sensor data was recorded in the past.
  • the validation unit of the detection device according to the invention is designed to determine a confidence value of the estimate on the basis of a comparison of the geometric properties of the geometric model with reference data and on the basis of the number of sensor point data or sensor data points of the sensor point data that can be assigned to the geometric model.
  • a confidence value of the estimate is determined based on a comparison of the geometric properties of the corrected polygon with reference data and on the basis of the number of sensor data points that can be assigned to the corrected polygon.
  • the localization unit of the detection device according to the invention is preferably designed to determine a position of the overhead line on the basis of the determined confidence value.
  • the determined confidence can advantageously be taken into account in the further processing of the position data, for example by discarding the position data or by weighting the position data depending on the confidence.
  • the detection device In a variant of the detection device according to the invention, it also has an output unit or output interface for outputting the determined position of the overhead line together with the determined confidence value.
  • FIG 1 is a schematic representation of a truck supplied with electrical energy via an overhead line
  • FIG 2 is a schematic side view of an overhead line
  • FIG 3 is a diagram illustrating sensor point data and model parameters of a parallelogram model
  • FIG 4 is a flow chart illustrating a method for sensor-based detection of contact wires of an overhead line according to an embodiment of the invention
  • FIG 5 is a flow chart illustrating the step of estimating an expected position of the contact wires and suspension cables of an overhead line
  • FIG 6 is a flow chart illustrating the step of determining a validation result of the estimate
  • FIG 7 is a schematic representation of a detection device according to an embodiment of the invention.
  • FIG 8 is a schematic representation of a road vehicle according to an embodiment of the invention.
  • FIG 1 shows a schematic representation 10 of a truck 1 with an electric drive and a pantograph 2 for contacting contact wires 3 of an electrical supply line or overhead line of an electrical power supply network. Due to the continuous energy supply, the truck 1 can easily cover long distances with an electric drive and still has the same flexibility as a conventional truck 1 with an internal combustion engine. This is achieved by that, for example, the pantograph 2 is flexible, so that the vehicle 1 can move in a certain area in the transverse direction of the lane. If the vehicle 1 wants to leave the lane with the electrical supply line or the contact wires 3, the pantograph 2 can be swung down, i.e. removed. Overtaking and driving on non-electrified routes can be managed, for example, with the help of an additional small electrical energy storage device or with a hybrid drive system.
  • FIG 2 shows a side view of an overhead line 20.
  • the overhead line 20 has two contact wires 3 arranged in parallel (only one contact wire is shown in FIG 2).
  • the contact wires 3 are suspended from support cables 11 via vertically running suspension cables 25.
  • the support cables 11 are attached to a boom 24 of an overhead line mast 23 mounted on the edge of a guideway 21.
  • the support cables have a hyperbolic shape, as can be seen in FIG. 2.
  • FIG. 2 For the sake of simplicity, only one contact wire 3 is shown for each track in FIG 2. However, this is intended to symbolize two parallel contact wires with different polarity. As already mentioned, two parallel direct current lines with different polarity are used for power supply in road-based electrified transport systems.
  • the support cables 11 form a chain system together with the suspension cables 25 and the contact wires 3. Lateral movement can be prevented by a side holder designed as a boom (not shown), so that the contact wires 3 are not moved in a sideways direction even when they come into contact with a pantograph.
  • FIG 3 a diagram 30 is shown which illustrates sensor point data or sensor data points SDP and model parameters MP of a parallelogram model PM.
  • sensor point data SPD are shown as small filled dots which are arranged around circular corner points.
  • te EP of a model-based parallelogram PG The corner points EP are determined as the centers of gravity of the sensor data points SDP of the sensor point data SPD .
  • the edges of the parallelogram PG as well as angles w between the edges K of the parallelogram PG result from the determination of the corner points EP .
  • the edges K, angles w and corner points EP represent model parameters MP of the parallelogram model PM .
  • the lengths in the x and y directions are given in the diagram 30 in meters, abbreviated to "m".
  • FIG. 4 shows a flow chart 400 which illustrates a method for sensor-based detection of contact wires 3 of an overhead line 20 according to an embodiment of the invention.
  • step 4.1 sensor point data SPD are obtained from a partial area of the surroundings of a road vehicle 1, for example the truck shown in FIG. 1, in which the overhead line 20 is suspected.
  • This partial area comprises an area of the surroundings of the road vehicle 1 that extends in front of the pantograph 2 of the road vehicle 1 and above the road vehicle 1.
  • step 4 expected positions PS of the contact wires 3 and suspension cables 11 of the overhead line 20 are determined on the basis of the sensor point data SPD and on the basis of a 2D model of the overhead line 20 in the form of a parallelogram PG.
  • model parameters MP such as the side lengths 1 and the angles w of the parallelogram PG stretched by the two contact wires 3 and the two suspension cables 11, as well as its position PS are determined on the basis of these sensor point data SPD. Details of the estimation step 4 . I I are described in detail in connection with FIG 5.
  • step 4 III a validation result VE is determined based on the determined model parameters MP . Details of this determination step 4 . I ll are shown in FIG 6 and explained in detail in the associated description.
  • step 4 . IV the positions P of the contact wires 3 are determined on the basis of the estimate of the model parameters MP and on the basis of the validation result VE . If the validation result VE indicates that the estimated model parameters MP are not valid, then instead of a position P it can be determined that there is no valid position P .
  • step 4. V the determined positions P of the contact wires 3 and the validation result VE are output, for example, to a control device 13 (see FIG. 8) of the pantograph 2.
  • the control device 13 can then control a process of attaching the pantograph 2 to the contact wires 3 of the overhead line 20 based on the knowledge of the positions P of the contact wires 3.
  • FIG 5 shows a flow chart which illustrates step 4 .
  • I I for estimating an expected position PS of the contact wires 3 and suspension cables 11 of an overhead line 20 .
  • step 4.11a clusters of sensor data points SDP of the sensor point data SPD are first determined using a RANSAC method, and the largest clusters are selected to determine the corner points EP of a parallelogram PG as the centers of gravity SWP of these clusters.
  • the RANSAC algorithm is used here as a clustering algorithm to estimate a model within a series of measured values with outliers and gross errors. Because of its robustness to outliers, it is mainly used to evaluate automatic measurements.
  • RANSAC supports adjustment methods that usually fail with a large number of outliers by calculating a data set adjusted for outliers, the so-called consensus set.
  • the focal points SWP are determined on the basis of the groups of sensor data points SDP assigned to the clusters and defined as corner points EP .
  • step 4 . 11b a model-based parallelogram PG is estimated on the basis of the determined centroids SWP or corner points EP .
  • step 4. 11c the model parameter values MP of the estimated parallelogram PG, in particular the side lengths 1, the angles w and the position P of the parallelogram PG are compared with reference parameter values MP R . If the estimated model parameter values MP are sufficiently compliant with the reference parameter values MP R , which is marked with "y" in FIG 5 , the estimated parallelogram PG is classified as a determined parallelogram PE and released for validation in step 4. III . If the estimated model parameter values MP are not sufficiently compliant with the reference parameter values MP R , i.e. they deviate too greatly from them (for example by more than a predetermined threshold value), which is marked with "n” in FIG 5 , the process goes on to step 4. I Id .
  • step 4 I Id the geometry of the estimated parallelogram PG is corrected.
  • additional sensor data points SDP are added as support points of an extended parallelogram PE or a new parallelogram PGA is determined, for example on the basis of clusters with fewer sensor data points SDP.
  • step 4 I le a new check is made as to whether the now supplemented or newly estimated parallelogram PE , PGA or its parameter values MPPE , MPPGA conform to the reference parameter values MP R . If the supplemented or newly estimated model parameter values MPPE , MPPGA are sufficiently conform to the reference parameter values MP R , which is marked with "y" in FIG 5 , the supplemented or newly estimated parallelogram PE , PGA is used as the determined parallelogram PE. and released for validation in step 4.III. If the added or newly estimated model parameter values MPPE, MPPGA are not sufficiently compliant with the reference parameter values MP R , which is marked with "n” in FIG 5, the process goes to step 4.IIf.
  • step 4.IIf the measured sensor point data SPD are validated with a solution from a previous time step of the measurement. This means that a parallelogram PG V created at an earlier point in time is compared with the current sensor point data SPD and, based on the comparison, if possible, which is marked with "y" in FIG 5, sensor point data SPD that conform to the old parallelogram PG V are used as support data for a newly determined parallelogram PE.
  • step 4.11g the overhead line 20 is tracked using motion models BM. This means that a future position or relative position of the overhead line 20 or of the parallelogram PE to be determined to the road vehicle 1 is determined on the basis of the previous parameter values MP of the overhead line and a motion model BM of the road vehicle 1, for example using position data, speed data, orientation data or acceleration data of the road vehicle 1.
  • FIG 6 shows a flow chart illustrating step 4.III for determining a validation result VE of the estimation.
  • a first validity value VE1 of the model parameters MP of the determined parallelogram PE is determined by comparing it with reference data MP R. For example, it can be checked whether the side lengths 1, the angles w and the position of the determined parallelogram PE are within of an expected value range and how close the values of the model parameters MP are to an expected value.
  • the first validity value VE1 is determined on the basis of this comparison.
  • step 4 I I Ib the number Z of sensor data points SDP that lie on the model-based parallelogram PE provided with model parameter values MP is determined. It is therefore determined how well the sensor point data SPD or the sensor data points SDP of the sensor point data SPD and the geometric model PM parameterized with the model parameter values MP fit together.
  • a validity value VE is calculated on the basis of the first validity value VE1 and on the basis of the number Z ( SDP ) of the sensor data points SDP that lie on the determined parallelogram PE.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a detection device 70 according to an embodiment of the invention.
  • the detection device 70 has a radar sensor unit 71 which is designed to acquire sensor point data SPD from a partial area of the environment of a vehicle 1 which can be supplied with energy via an overhead line 20 (see FIG. 1, FIG. 8) and in which the overhead line 20 is to be expected.
  • the detection device 70 also has an estimation unit 72.
  • the estimation unit 72 is designed to estimate expected positions PS of the contact wires 3 and supporting cables 11 of the overhead line 20 on the basis of the sensor point data SPD and on the basis of a parallelogram model PG of the overhead line 20.
  • the estimation unit 72 comprises a cluster determination unit 72a, which is set up to determine clusters of sensor data points SDP in the To determine sensor point data SPD and to select the largest clusters as corner points EP for a parallelogram model PM.
  • the estimation unit 72 comprises a model unit 72b, which is configured to determine model parameter values MP of the parallelogram model PM on the basis of the determined corner points EP.
  • the estimation unit 72 comprises a comparison unit 72c, which is configured to check the geometry of the estimated parameterized geometric model PM or the geometry of the parallelogram PG corresponding to the model PM.
  • the estimation unit 72 comprises a correction unit 72d, which is configured to carry out a correction of the geometry of the parallelogram model PM, for example by adding corner points or alternatively to determine a new parallelogram based on other clusters of sensor data points SDP.
  • the estimation unit 72 comprises an extrapolation unit 72e, which is set up to determine, on the basis of a parallelogram model PM of a previous point in time, sensor data points SDP of the current measurement that could be used for a current parallelogram model PM. This procedure is useful if a parallelogram model PM could not be generated on the basis of the current sensor data alone. For example, by tentatively translating the parallelogram model PM from the past, sensor data points of the current measurement that lie on the shifted parallelogram model PM can be identified.
  • the estimation unit 72 also includes a tracking unit 72 f , which generates a current parallelogram model PM based on a recorded course of the Positions of the overhead line 20 in the past and on the basis of a movement model BM of the vehicle 1 are calculated.
  • the tracking unit 72f takes into account a plurality of determined parallelogram models PM from the past and the knowledge of the movement of the vehicle 1 in order to calculate a translation of a parallelogram model PM from the past.
  • the tracking can be useful if the result of the extrapolation unit 72e is ambiguous and a decision can be made about several possible parallelogram models PM on the basis of tracking the course of the overhead line 20.
  • the detection device 70 also comprises a validation unit 73 for determining a validation result VE of the estimation by comparing the determined model parameter values MP with reference data MP R and depending on how well the sensor point data SPD and the parallelogram model PM parameterized with the model parameter values MP fit together.
  • the detection device 70 also has a localization unit 74 for determining the positions P of the contact wires 3 on the basis of the estimate and the validation result VE.
  • the determined positions P of the contact wires 3 and the validation result VE are output to a control device 13 via an output interface 75, which is also part of the detection device 70, in order to enable a pantograph to be attached to the contact wires 3.
  • FIG 8 shows a schematic representation 80 of a vehicle
  • the vehicle 1 in this case a truck, has a pantograph
  • the vehicle 1 comprises the detection device 70 according to the invention.
  • the detection device 70 according to the invention scans a partial area of the Environment around the pantograph 2 and determines a position P of the contact wires 3 and a validation result VE for this.
  • Part of the vehicle 1 is also a control device 13, with which the pantograph 2 is controlled depending on the determined positions P of the contact wires 3 and on the validation result VE.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum sensorbasierten Detektieren eines Fahrdrahts (3) einer Oberleitung (20) beschrieben. Bei dem Verfahren werden mindestens zweidimensionale Sensordaten (SDP, SPD) durch sensorbasiertes Abbilden eines Teilbereichs der Umgebung eines über die Oberleitung (20) mit Energie versorgbaren Fahrzeugs (1), in dem die Oberleitung (20) zu erwarten ist, akquiriert. Weiterhin werden zu erwartende Positionen (PS) des Fahrdrahts (3) und eines Tragseils (11) der Oberleitung (20) auf Basis der Sensordaten (SDP, SPD) und auf Basis eines geometrischen Modells (PM) der Oberleitung (20) geschätzt. Zudem wird auch ein Validierungsergebnis (VE) der Schätzung durch eine Prüfung des geometrischen Modells (PM) auf Konsistenz und eine Prüfung der Sensordaten (SDP, SPD) auf Konsistenz mit dem geometrischen Modell (PM) ermittelt. Schließlich wird die Position (P) des Fahrdrahts (3) auf Basis der Schätzung und des Validierungsergebnisses (VE) ermittelt. Es wird auch eine Detektionseinrichtung (70) beschrieben. Weiterhin wird ein Fahrzeug (1) beschrieben.

Description

Beschreibung
Sensorbasierte Detektion eines Fahrdrahts einer Oberleitung
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zum sensorbasierten Detektieren eines Fahrdrahts einer Oberleitung . Zudem betri f ft die Erfindung eine Detektionseinrichtung . Außerdem betri f ft die Erfindung ein Fahrzeug .
Der elektrische Betrieb von Fahrzeugen mit umfangreichen Nutzlasten über lange Strecken ist mit elektrischen Batterien bzw . Akkumulatoren allein kaum zu realisieren, da die Energiedichte von Batterien für die für diese Aufgabe benötigten Energiemengen auf absehbare Zeit zu gering bleiben wird .
Daher gibt es neben dem Transport solcher Lasten über die Schiene auch Konzepte , Fernstraßen mit elektrischen Stromnetzen mit Oberleitungen aus zustatten und elektrisch betriebene Fahrzeuge , insbesondere Lastkraftwagen, extern über diese Oberleitungen mit elektrischer Energie zu versorgen . Ein solches Konzept wurde zum Beispiel in den eHighway-Pro- j ekten ENUBA, ELISA2 und FESH umgesetzt . Ein LKW mit einem Pantographen zur Energieversorgung über eine Oberleitung ist in FIG 1 abgebildet .
Straßenfahrzeuge mit Pantographen, also Stromabnehmern, für eine Energieversorgung über Oberleitungen können im Gegensatz zu Schienenfahrzeugen ihre Fahrtrichtung selbst bestimmen und beispielsweise eine Spur wechseln oder am Straßenrand halten . Dabei muss darauf geachtet werden, dass der Pantograph nur dann ausgefahren wird bzw . in einer Kontaktposition zu den Fahrdrähten einer Oberleitung verbleiben darf , wenn sich das Straßenfahrzeug auch unter einer solchen Oberleitung in einer passenden Position befindet . Um Schäden an den Oberleitungen zu vermeiden, muss bei einem Spurwechsel der Pantograph zunächst aus der Kontaktposition mit der Oberleitung gelöst und heruntergefahren werden, was auch als „Abbügeln" bezeichnet wird . Anschließend wird die Spur gewechselt . Danach muss der Pantograph wieder in eine Kontaktposition mit der Oberleitung über der neuen Spur bewegt werden, was auch als „Anbügeln" bezeichnet wird . Damit der Prozess des Anbügelns und Abbügelns zum richtigen Zeitpunkt erfolgt , muss eine Relativposition der betref fenden Oberleitungen zum Fahrzeug bekannt sein . Insbesondere sollte auch verhindert werden, dass ein Pantograph bei sehr großem Versatz zwischen dem Fahrzeug und einer Oberleitung nach oben gefahren wird .
Anders als im Bahnbetrieb umfasst eine Oberleitung eines Gleichstromnetzes für Straßenfahrzeuge in der Regel zwei stromführende Fahrdrähte , welche in einem weitestgehend konstanten Abstand zueinander und in einem definierten Höhenbereich parallel zueinander und auf gleicher Höhe liegen . Aus den Fahrdrähten wird von dem Straßenfahrzeug über einen Pantographen elektrischer Strom aus dem Gleichstromnetz bezogen . Damit diese Fahrdrähte einen näherungsweise konstanten Abstand über dem Boden haben, sind die Fahrdrähte j eweils mit einem Tragseil abgespannt . Das Tragseil weist einen hyperbolischen Verlauf in vertikaler Richtung auf . Eine Seitenansicht einer Oberleitung mit Fahrdrähten und Tragseilen ist in FIG 2 gezeigt . Bei Kurven sind die Tragseile seitlich verspannt . Durch diese Anordnung ergibt es sich, dass die Oberleitungen in einer frontalen Schnittansicht vier Punkte als Eckpunkte eines Parallelogramms bilden . Die oberen beiden Punkte sind den Tragseilen zugeordnet und die unteren beiden Punkte sind den Fahrdrähten zugeordnet . Da durch Beugungsef fekte ein Ob ektdetektionsradar theoretisch zu j eder Zeit sowohl den Fahrdraht als auch das Tragseil detektieren kann, können in einer Radarmessung auch Eckpunkte eines solchen Parallelogramms wiedergefunden werden .
Allerdings besteht insbesondere bei der Verwendung von Radarsensoren für eine Detektion einer Fahrleitung das Problem dass nicht zu j edem Zeitpunkt die beiden Fahrdrähte und die beiden Tragseile zugleich detektiert werden, sondern nur immer ein Teil davon . Dabei können die Fahrdrähte weniger gut detektiert werden als die Tragseile . Diese unterschiedliche Detektierbarkeit hängt damit zusammen, dass die Fahrdrähte sehr glatt sind, während die Tragseile ein Geflecht bilden . Ein weiterer Grund für die unterschiedliche Detektierbarkeit ist darin zu suchen, dass sich die Fahrdrähte näher an den Sensoren zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs befinden und daher bereits störende Nahfeldef fekte bei der Detektion der Fahrdrähte auftreten, welche bei der Detektion der weiter entfernt zu den Sensoren des Fahrzeugs angeordneten Tragseile deutlich weniger stark ausgeprägt sind .
Es besteht also die Aufgabe , eine zuverlässige und robuste sensorbasierte Detektion und insbesondere Lokalisierung von Fahrdrähten einer Oberleitung von einem über die Fahrdrähte der Oberleitung gespeisten Fahrzeug aus zu ermöglichen .
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum sensorbasierten Detektieren eines Fahrdrahts einer Oberleitung gemäß Patentanspruch 1 , eine Detektionseinrichtung gemäß Patentanspruch 12 und ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 13 gelöst .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum sensorbasierten Detektieren eines Fahrdrahts einer Oberleitung werden mindestens zweidimensionale Sensordaten durch sensorbasiertes Abbilden der Oberleitung akquiriert . Wie bereits erwähnt , führt ein Fahrdraht elektrischen Strom, der von einem elektri fi zierten Fahrzeug durch Kontaktierung des Fahrdrahts mit einem Pantographen bezogen werden kann . Es soll an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt werden, dass wenn in der Anmeldung von einem Fahrdraht oder einem Tragseil die Rede ist , stets sowohl eine Einzahl von Fahrdrähten und eine Einzahl von Tragseilen als auch eine Mehrzahl von Fahrdrähten und eine Mehrzahl von Tragseilen und auch Kombinationen eines Fahrdrahts mit mehreren Tragseilen und eine Kombination mehrerer Fahrdrähte mit einem Tragseil mit umfasst sein sollen . Umgekehrt soll in der Regel auch, wenn von Fahrdrähten und Tragseilen die Rede ist , eine Einzahl dieser Komponenten nicht ausgeschlossen sein, j edenfalls dann, wenn die Wahl einer Einzahl dieser Komponenten nicht durch eine Angabe eines für eine Mehrzahl dieser Komponenten spezi fi- sehen Merkmals ausgeschlossen wird . Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren auf die Detektion von zwei Fahrdrähten und zwei Tragseilen einer Oberleitung angewendet , ist aber nicht beschränkt darauf . Es soll an dieser Stelle auch erwähnt werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt mit einem Straßenfahrzeug und einem Oberleitungssystem eines Gleichstromnetzes Anwendung finden soll , aber andere Betriebsarten, wie zum Beispiel die Energieversorgung mit Wechselstrom oder mehrphasigem Strom, insbesondere Drehstrom, ebenfalls umfasst sein sollen .
Die Akquisition der Sensordaten erfolgt in einem bzw . von einem Teilbereich der Umgebung eines über die Oberleitung mit Energie versorgbaren Fahrzeugs . Der Teilbereich wird dahingehend gewählt , dass in dem Teilbereich die Oberleitung auf Basis von vorbekannten Informationen zu erwarten ist . Diese Informationen können sowohl die Pose und Traj ektorie des Fahrzeugs als auch vorbekannte Informationen bezüglich einer Anordnung und eines Verlaufs der Oberleitung in dem befahrenen Gebiet umfassen . Die Informationen können auch ständig aktualisiert werden, beispielsweise durch eine Selbstlokalisation des Fahrzeugs . Insbesondere ist vorbekannt , dass sich die Oberleitung in j edem Fall oberhalb des Fahrzeugs befindet . Weiterhin sind nur Teilbereiche oberhalb und vor dem Pantographen für eine Suche nach der Oberleitung interessant und eine Detektion kann sich daher auf diese Teilbereiche der Umgebung beschränken . Es soll in der gesamten Anmeldung angenommen werden, dass die Akquisition der Sensordaten zur Lokalisierung der Komponenten der Oberleitung derart schnell erfolgt , dass das Fahrzeug in der für die Akquisition benötigten Zeit seine Position relativ zu der Oberleitung nicht merklich verändert . Dies gilt zumindest für einen Satz solcher Sensordaten . Es ist aber durchaus vorteilhaft und beabsichtigt , zu unterschiedlichen Zeitpunkten j eweils einen Satz von Sensordaten zu erfassen, um eine Veränderung einer Relativposition des Fahrzeugs zur Oberleitung bzw . zu dem Fahrdraht bzw . den Fahrdrähten der Oberleitung über die Zeit nachzuverfolgen und die Positionsdaten des Fahrdrahts bzw . der Fahrdrähte relativ zu dem Fahrzeug von Zeit zu Zeit zu aktualisieren .
Auf Basis der akquirierten Sensordaten und auf Basis eines geometrischen Modells der Oberleitung erfolgt im Weiteren eine Schätzung von zu erwartenden Positionen des Fahrdrahts und des Tragseils der Oberleitung . Als ein geometrisches Modell , soll ein parametrisierbares virtuelles geometrisches Obj ekt verstanden werden, das geometrische Eigenschaften der Oberleitung oder deren Abbildung repräsentiert . Die zu erwartenden Positionen umfassen Relativpositionen zu einem Stromabnehmer des Fahrzeugs . Wie später noch im Einzelnen erläutert , eignen sich für geometrische Modelle für Oberleitungen ab einer Anzahl von mindestens drei Komponenten, also Fahrdrähte und Tragseile , einer Oberleitung Polygone , bei vier Komponenten, insbesondere zwei Fahrdrähte und zwei Tragseile , ganz besonders bevorzugt parametrisierte Parallelogramme .
Außerdem wird ein Validierungsergebnis der Schätzung durch eine Prüfung der Konsistenz des geometrischen Modells und eine Prüfung der Konsistenz der akquirierten Sensordaten mit dem geometrischen Modell ermittelt . Dabei werden für die Prüfung der Konsistenz des geometrischen Modells vorbekannte Informationen über Wertebereiche , in denen gewisse Modellparameterwerte des geometrischen Modells liegen sollten, genutzt . Denn grundsätzlich ist die Geometrie der Anordnung des Fahrdrahts und des Tragseils bzw . der Fahrdrähte und der Tragseile relativ zueinander j a bekannt . Für die Prüfung der Konsistenz der Sensordaten mit dem geometrischen Modell wird geprüft , mit welchem Anteil der Sensordaten das geometrische Modell konform ist . Je mehr die auf Basis der Sensordaten ermittelten Sensordatenpunkte „auf dem geometrischen Modell liegen" , desto höher ist die Konsistenz der Sensordaten mit dem geometrischen Modell . Auf Basis der Schätzung bzw . des geschätzten parametrisierten geometrischen Modells und des Validierungsergebnisses wird die Position des Fahrdrahts ermittelt .
Schließlich wird die ermittelte Position des Fahrdrahts und das zugehörige Validierungsergebnis ausgegeben . Falls das Validierungsergebnis die ermittelte Position als nicht ausreichend valide einstuft , kann auch eine Ausgabe der ermittelten Position unterbunden werden und beispielsweise mit den vorhergehend ermittelten Positionsdaten des Fahrdrahts weitergearbeitet werden . Die Positionsdaten können für eine Ansteuerung eines Stromabnehmers zum Anbügeln an einen Fahrdraht einer Oberleitung genutzt werden . Dabei ist es wichtig, dass der Fahrdraht beim Anbügeln von der Schlei f leiste des Pantographen korrekt getrof fen wird . Vorteilhaft wird eine robuste Lokalisierung eines Fahrdrahts bzw . gegebenenfalls einer Mehrzahl von Fahrdrähten erreicht , wobei dem Ergebnis des Verfahrens auch Informationen hinsichtlich der Zuverlässigkeit dieses Ergebnisses beigefügt sind, so dass diese Information bei einer Weiterverarbeitung des Ergebnisses vorteilhaft berücksichtigt werden können . Mit dem erfindungsgemäßen modellbasierten Verfahren wird insbesondere dem Problem Rechnung getragen, dass die sensorbasierte Erfassung von Fahrdrähten meist unvollständig ist und daher eine Lokalisierung allein auf Basis von Sensordaten oft schwierig ist und von Unsicherheiten behaftet ist . Dieses Problem wird durch die Nutzung eines geometrischen Modells und die Einbeziehung der Tragseile in dieses geometrische Modell gelöst .
Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung weist eine Sensoreinheit zum Akquirieren von mindestens zweidimensionalen Sensordaten durch sensorbasiertes Abbilden eines Teilbereichs der Umgebung eines über die Oberleitung mit Energie versorgbaren Fahrzeugs auf . Als Teilbereich wird ein Bereich der Umgebung ausgewählt , in welchem die Oberleitung auf Basis von vorbekannten Informationen zu erwarten ist . Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung umfasst auch eine Schätzeinheit zum Schätzen von zu erwartenden Positionen des Fahrdrahts und eines Tragseils der Oberleitung auf Basis der Sensordaten und auf Basis eines geometrischen Modells der Oberleitung .
Wie später noch im Einzelnen erläutert , ist die Schätzeinheit bevorzugt dazu eingerichtet , auf Basis der Sensordaten Modellparameterwerte des geometrischen Modells zu ermitteln und mit dem parametrisierten geometrischen Modell übereinstimmende Sensordaten dem parametrisierten geometrischen Modell zuzuordnen .
Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung weist außerdem eine Validierungseinheit zum Ermitteln eines Validierungsergebnisses der Schätzung durch eine Prüfung der Konsistenz des geometrischen Modells und eine Prüfung der Konsistenz der akquirierten Sensordaten mit dem geometrischen Modell auf .
Wie später noch genauer erläutert , erfolgt die Konsistenzprüfung des geometrischen Modells als solches vorzugsweise durch einen Vergleich der ermittelten Modellparameterwerte mit Referenzdaten und die Konsistenzprüfung der akquirierten Sensordaten mit dem geometrischen Modell in Abhängigkeit davon, wie gut die Sensordaten und das mit den Modellparameterwerten parametrisierte geometrische Modell zusammenpassen .
Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung weist überdies eine Lokalisierungseinheit zum Ermitteln der Position des Fahrdrahts auf Basis der Schätzung und des Validierungsergebnisses auf . Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum sensorbasierten Detektieren eines Fahrdrahts einer Oberleitung .
Das erfindungsgemäße Fahrzeug, vorzugsweise ein elektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug, weist einen Stromabnehmer zum Kontaktieren eines Fahrdrahts einer Oberleitung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes , eine Traktionseinheit zum Antreiben des Fahrzeugs mit der über den Stromabnehmer aus dem Energieversorgungsnetz bezogenen elektrischen Energie und eine erfindungsgemäße Detektionseinrichtung auf . Das erfindungsgemäße Fahrzeug teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen Defekt ions einrichtung .
Ein Teil der zuvor genannten Komponenten der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung kann ganz oder teilweise in Form von Softwaremodulen in einem Prozessor eines entsprechenden Rechensystems realisiert werden, z . B . von einer Steuereinheit oder einem bereits vorhandenen Rechensystem eines Fahrzeugs , insbesondere eines Straßenfahrzeugs . Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil , dass auch schon bisher verwendete Rechensysteme auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten . Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst , welches direkt in ein Rechensystem ladbar ist , mit Programmabschnitten, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schätzen einer zu erwartenden Position des Fahrdrahts und eines Tragseils der Oberleitung, zum Ermitteln eines Validierungsergebnisses der Schätzung und zum Ermitteln der Position des Fahrdrahts auf Basis der Schätzung und des Validierungsergebnisses auszuführen, wenn das Programm in dem Rechensystem ausgeführt wird . Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile , wie z . B . eine Dokumentation, und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z . B . Hardware-Schlüssel ( Dongles etc . ) zur Nutzung der Software , umfassen .
Zum Transport zum Rechensystem und/oder zur Speicherung an oder in dem Rechensystem kann ein computerlesbares Medium, z . B . ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einem Rechensystem einlesbaren und aus führ- baren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind . Das Rechensystem kann z . B . hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen .
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten j eweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung . Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie und deren Beschreibungsteilen weitergebildet sein . Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Aus führungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Aus führungsbeispielen kombiniert werden .
In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei dem Schritt zur Schätzung der zu erwartenden Positionen des Fahrdrahts und eines Tragseils der Oberleitung auf Basis der akquirierten Sensordaten bevorzugt Modellparameterwerte des geometrischen Modells ermittelt und es werden bevorzugt mit dem durch die Modellparameterwerte parametrisierten geometrischen Modell übereinstimmende Sensordaten dem parametrisierten geometrischen Modell zugeordnet . Vorteilhaft wird das über die Anordnung des Fahrdrahts und des Tragseils relativ zueinander vorhandene Vorwissen mit den aktuell ermittelten Informationen der Sensordaten über die Umgebung des Fahrzeugs durch die Ermittlung der Modellparameterwerte verknüpft und so einer späteren Prüfung und Validierung zugänglich gemacht .
Ebenfalls besonders bevorzugt erfolgt die Konsistenzprüfung des geometrischen Modells mit den Modellparameterwerten bei der Ermittlung des Validierungsergebnisses durch einen Vergleich der ermittelten Modellparameterwerte des geometrischen Modells mit Referenzdaten . Auch bevorzugt erfolgt die Konsistenzprüfung des geometrischen Modells mit den Sensordaten im Rahmen der Ermittlung des Validierungsergebnisses in Abhängigkeit davon, wie gut die Sensordaten und das mit den Modellparameterwerten parametrisierte geometrische Modell zusammenpassen . Die Referenzdaten umfassen insbesondere Informationen dazu, in welchen Bereichen die Modellparameterwerte liegen sollten . Weiterhin wird ermittelt , wie viele der Sensordaten bzw . Sensordatenpunkte auf dem durch das geometrische Modell auf gespannten geometrischen Obj ekt zu liegen kommen bzw . mit diesem übereinstimmen . Vorteilhaft können durch diese Konsistenzprüfungen durch grobe Mess fehler bedingte unwahrscheinliche Schätzergebnisse entsprechend eingestuft werden . D . h . , sie werden entweder ausgesondert oder bei einer anschließenden Auswertung bzw . Weiterverarbeitung entsprechend niedrig gewichtet .
In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das geometrische Modell einen der folgenden Modelltypen :
- ein zweidimensionales geometrisches Modell ,
- ein dreidimensionales geometrisches Modell .
Ein zweidimensionales geometrisches Modell zeichnet sich durch besonders große Einfachheit aus . Da in der Regel bei einer Lokalisierung des Fahrdrahts oder der Fahrdrähte einer Oberleitung nur deren relativer Höhenabstand und vor allem deren seitlicher Versatz zu einem Pantographen eines Fahrzeugs interessant ist , genügt in der Regel eine zweidimensionale Information für eine Koordinierung einer Bewegung eines Fahrzeugs und deren Pantographen mit einer Position des Fahrdrahts oder der Fahrdrähte der Oberleitung .
Ein dreidimensionales geometrisches Modell erlaubt es , besonders viele Sensordaten, welche in Pfadrichtung der Oberleitung verteilt sind, zur Parametrisierung des geometrischen Modells heranzuziehen . Weiterhin erlaubt es das dreidimensionale geometrische Modell , einen dreidimensionalen Verlauf eines Fahrdrahts und eines Tragseils einer Oberleitung mit in das Modell einzubeziehen . Besonders bevorzugt umfassen die bei dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens akquirierten Sensordaten einen der folgenden Datentypen :
- aktiv erfasste Sensorpunktdaten,
- passiv erfasste Bilddaten .
Aktiv erfasste Sensorpunktdaten erlauben ein dreidimensionales Abtasten eines Obj ekts . Derartige Sensorpunktdaten lassen sich durch aktiv abtastende Sensoren, welche ihre Umgebung mit einem Sensorstrahl abtasten, insbesondere Radarsensoren, Lidarsensoren oder Infrarotsensoren, akquirieren . Aktive Sensoren funktionieren unabhängig von der Tages zeit und von Sichtbedingungen . Eine Beeinflussung ist aber grundsätzlich möglich, daher sind geeignete Frequenzbereiche bzw . Wellenlängen zu wählen oder auch weitere Maßnahmen zur Störunterdrückung umzusetzen .
Passiv erfasste Bilddaten werden durch passive Sensoren gewonnen, die das Einfallen von an einem detektierten Obj ekt reflektierten Strahlen oder Wellen, welche von fremden Quellen ausgesandt werden, zum Abbilden des Obj ekts nutzen . Derartige passive Sensoren umfassen insbesondere Stereokameras , mit denen Stereobilddaten gewonnen werden . Passive Sensoren sind technisch weniger aufwändig als aktive Sensoren, ihre Funktion und deren Präzision und Zuverlässigkeit ist aber oft von sich ändernden Randbedingungen, wie zum Beispiel den Sichtbedingungen, abhängig .
Besonders bevorzugt umfassen die bei dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens akquirierten Sensordaten Sensorpunktdaten und erfolgt die Schätzung der zu erwartenden Positionen des Fahrdrahts und des Tragseils der Oberleitung durch eine Dichteanalyse der Sensorpunktdaten . Sensorpunktdaten ergeben sich durch das rasterartige Abtasten der Umgebung mit einem aktiven Sensor . Vorteilhaft kann mit den Sensorpunktdaten ein dreidimensionales Bild der abgetasteten Umgebung erstellt werden . Die Dichte der abgetasteten Punkte der Sensorpunktdaten kann als Indikator für das Auftreten von Fahrdrähten oder Tragseilen genutzt werden, wobei bei einer Proj ektion der Punkte in eine vertikale frontale Ebene Häufungen an den, vorzugsweise vier, Durchstoßpunkten der Fahrdrähte und Drahtseile durch diese Ebene zu erwarten sind . Mithin umfasst die Dichteanalyse eine Ermittlung der größten Häufungen von Sensorpunktdaten, mit denen dann die Fahrdrähte und Drahtseile identi fi ziert werden .
Nun ist es aber so , dass meistens nicht alle Tragseile und Fahrdrähte einer Oberleitung zur gleichen Zeit detektiert werden und die Sensorpunktdaten in einer Ebene in der Regel unvollständig sind . Um diese Unvollständigkeit zu kompensieren, wird das erwähnte geometrische Modell genutzt , um fehlende Sensordatenpunkte durch das geometrische Modell zu ersetzen .
Umfasst die Oberleitung mindestens drei Komponenten als Fahrdrähte und Tragseile , so können bei einem solchen geometrischen Modell die Bereiche der Häufungen der Sensordatenpunkte , insbesondere bei einer frontalen Ansicht der Oberleitung, als Ecken eines Polygons interpretiert werden . Es ist also besonders bevorzugt , wenn das geometrische Modell ein Polygon umfasst und das Schätzen von zu erwartenden Positionen der Fahrdrähte und Tragseile der Oberleitung dadurch realisiert wird, dass geometrische Eigenschaften eines von den zu erwartenden Positionen der Fahrdrähte auf gespannten Polygons auf Basis der erwähnten Häufungen als Eckpunkte des Polygons ermittelt werden und die geometrischen Eigenschaften des Polygons durch Vergleichen der ermittelten geometrischen Eigenschaften mit Referenzdaten geprüft werden und gegebenenfalls eine Korrektur des geschätzten Polygons auf Basis des Vergleichs erfolgt . Vorteilhaft werden Zusatzinformationen als Referenzdaten genutzt , um die Plausibilität der Messdaten, d . h . insbesondere der Sensordaten, und deren Interpretation zu überprüfen und gegebenenfalls das geometrische Modell zu korrigieren, so dass das geometrische Modell eine erhöhte Plausibilität erhält . Besonders bevorzugt umfasst das Ermitteln eines Validierungsergebnisses das Ermitteln eines Konf idenzwerts der Schätzung auf Basis eines Vergleichs der geometrischen Eigenschaften des korrigierten Polygons mit Referenzdaten und auf Basis der Anzahl der dem korrigierten Polygon zuordenbaren Sensordatenpunkte und erfolgt das Ermitteln der Positionen der Fahrdrähte auf Basis des ermittelten Konf idenzwerts . Vorteilhaft wird ein Maß für eine Zuverlässigkeit der möglicherweise mit Unsicherheit behafteten Messdaten bzw . Sensorpunktdaten und des daraus abgeleiteten geometrischen Modells ermittelt , um so eine adäquate Verarbeitung der gewonnenen Informationen zu ermöglichen . Liegt keine ausreichende Konfidenz vor, so können die Sensorpunktdaten verworfen werden oder sie werden bei einer Ermittlung der Positionen der Fahrdrähte weniger stark gewichtet als Sensorpunktdaten mit höherer Konfidenz .
Besonders bevorzugt umfassen die geprüften geometrischen Eigenschaften die Längen der Kanten und/oder die Winkel zwischen den Kanten des auf gespannten Polygons . Vorteilhaft können auf Basis der so ermittelten Eigenschaften bekannte Eigenschaften des Polygons für eine Konsistenzprüfung des parametrisierten geometrischen Modells genutzt werden . Beispielsweise können den Parametern des geometrischen Modells gewisse Wertebereiche zugeordnet sein, in denen die Parameterwerte liegen müssen .
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Korrigieren der Schätzung eine Ergänzung von Sensordatenpunkten und/oder das Suchen nach weiteren Polygonen, welche von den Sensordatenpunkten der Sensorpunktdaten aufgespannt werden . Vorteilhaft können Mess fehler oder Fehler bei der Dichteanalyse durch eine der ersten Schätzung nachfolgende Korrektur kompensiert werden .
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für den Fall , dass kein Polygon ermittelt werden konnte , eine aktuelle (Relativ- ) Position der Fahrdrähte und der Tragseile der Oberleitung zu dem Fahrzeug auf Basis der Sensordaten- punkte und auf Basis zeitlich vorhergehend ermittelter Positionen der Fahrdrähte und Tragseile der Oberleitung geschätzt . Alternativ oder in Kombination mit der vorbeschriebenen Maßnahme erfolgt bevorzugt eine Ermittlung einer aktuellen (Relativ- ) Position der Fahrdrähte und Tragseile der Oberleitung zu dem Fahrzeug auf Basis einer zeitabhängigen Nachverfolgung einer Position der Fahrdrähte und Tragseile der Oberleitung und unter Einbeziehung eines Bewegungsmodells . Ein solches Bewegungsmodell erlaubt eine Extrapolation von Positionsdaten aus der Vergangenheit in die Gegenwart und ermöglicht so die Schätzung der aktuellen Positionen von Tragseilen und Fahrdrähten auf Basis von deren Positionen in der Vergangenheit .
Besonders bevorzugt erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren am Ende eine Ausgabe der ermittelten Position der Fahrdrähte der Oberleitung zusammen mit dem ermittelten Kon- fidenzwert . Vorteilhaft ermöglichen die Angaben über die Zuverlässigkeit der ausgegebenen Informationen eine Einschätzung über den Wert und die Zuverlässigkeit des erzielten Ergebnisses , was bei der weiteren Verarbeitung der gewonnenen Informationen über die Position der Fahrdrähte berücksichtigt werden kann . Vorzugsweise erfolgt bei der Weiterverarbeitung der Ergebnisse eine Gewichtung bzw . eine gewichtete Mittelung der erzielten Ergebnisse über die Zeit in Abhängigkeit von der ermittelten Validität und Zuverlässigkeit von Einzelergebnissen .
Besonders bevorzugt umfasst bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Polygon bzw . das parametrisierbare geometrische Modell einen der folgenden Typen von Polygonen :
- ein Dreieck,
- ein Viereck,
- ein Trapez ,
- ein Parallelogramm .
Vorteilhaft kann j e nach Anzahl der Fahrdrähte und Tragseile und deren Position und Orientierung zueinander ein passendes Modell gewählt werden . Besonders häufig kann eine frontale Schnittansicht einer Oberleitung mit zwei Tragseilen und zwei Fahrdrähten mit einem Parallelogramm angenähert werden, wobei die Ecken des Parallelogramms durch die beiden Fahrdrähte und die beiden Tragseile angenähert werden .
I st die Sensoreinheit der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung als aktive Sensoreinheit ausgebildet , so umfasst die Detektionseinrichtung besonders bevorzugt eine Sensoreinheit zum Akquirieren von mindestens zweidimensionalen Sensorpunktdaten durch sensorbasiertes Abtasten eines Teilbereichs der Umgebung eines über die Oberleitung mit Energie versorgbaren Fahrzeugs , in dem die Oberleitung zu erwarten ist .
Weiterhin bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung eine Schätzeinheit zum Schätzen von zu erwartenden Positionen der Fahrdrähte und Tragseile der Oberleitung durch eine Dichteanalyse der Sensorpunktdaten .
Ebenfalls bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung eine Häufungsermittlungseinheit , welche dazu eingerichtet ist , vorzugsweise auf Basis eines RANSAC- Verfahrens , Häufungen von Sensordatenpunkten in den Sensorpunktdaten zu ermitteln und die größten Häufungen als Eckpunkte für ein geometrisches Modell aus zuwählen .
Teil der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung ist außerdem bevorzugt eine Modelleinheit zum Ermitteln geometrischer Eigenschaften eines von den zu erwartenden Positionen der Fahrdrähte auf gespannten geometrischen Modells , vorzugsweise eines Polygons . Vorteilhaft wird das über die Anordnung des Fahrdrahts und des Tragseils relativ zueinander vorhandene Vorwissen mit den aktuell ermittelten Informationen der Sensordaten über die Umgebung des Fahrzeugs durch die Ermittlung von Modellparameterwerten des geometrischen Modells verknüpft und so einer späteren Prüfung und Validierung zugänglich gemacht . Außerdem umfasst die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung bevorzugt eine Vergleichseinheit zum Vergleichen der ermittelten geometrischen Eigenschaften des geometrischen Modells , vorzugsweise eines Polygons mit Referenzdaten . Die Referenzdaten umfassen insbesondere Informationen dazu, in welchen Bereichen die Modellparameterwerte des geometrischen Modells liegen sollten .
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung bevorzugt eine Korrektureinheit , welche dazu eingerichtet ist , eine Korrektur der Geometrie des geometrischen Modells , vorzugsweise ein Polygon, durchzuführen . Die Korrektur erfolgt bevorzugt durch die Ergänzung von Eckpunkten des Obj ekts des geometrischen Modells oder alternativ durch die Ermittlung eines neuen Obj ekts des geometrischen Modells auf Basis von anderen Häufungen von Sensordatenpunkten .
Ebenfalls bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung eine Extrapolationseinheit , welche dazu eingerichtet ist , auf Basis eines geometrischen Modells eines vorherigen Zeitpunkts Sensordatenpunkte der aktuellen Messung zu ermitteln, die für ein aktuelles geometrisches Modell genutzt werden könnten . Vorteilhaft können Positionsdaten der Fahrdrähte und Tragseile aus der Vergangenheit dazu genutzt werden, um eine aktuelle Position der Fahrdrähte und Tragseile abzuschätzen . Diese Vorgehensweise ist sinnvoll , wenn auf Basis der aktuellen Sensordaten allein kein geometrisches Modell erzeugt werden konnte . Beispielsweise können durch eine versuchsweise Translation des geometrischen Modells aus der Vergangenheit Sensordatenpunkte der aktuellen Messung identi fi ziert werden, die auf dem verschobenen geometrischen Modell liegen .
Ebenfalls bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung eine Nachverfolgungseinheit , welche ein aktuelles geometrisches Modell auf Basis eines auf gezeichneten Verlaufs der Oberleitung bzw . von deren Positionen in der Vergangenheit sowie auf Basis eines Bewegungsmodells des Fahrzeugs berechnet . Vorteilhaft können Positionsdaten der Fahrdrähte und der Tragseile aus der Vergangenheit unter Berücksichtigung der Positionsänderung des Fahrzeugs seit der Aufnahme der Sensordaten in der Vergangenheit zusätzlich für eine Ermittlung einer aktuellen Position von Fahrdrähten und Tragseilen einer Oberleitung genutzt werden .
Werden von der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung Sensorpunktdaten von der Umgebung akquiriert , so ist die Validierungseinheit der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung zum Ermitteln eines Konf idenzwerts der Schätzung auf Basis eines Vergleichs der geometrischen Eigenschaften des geometrischen Modells mit Referenzdaten und auf Basis der Anzahl der dem geometrischen Modell zuordenbaren Sensorpunktdaten bzw . Sensordatenpunkte der Sensorpunktdaten ausgebildet .
Umfasst das geometrische Modell ein Polygon, so erfolgt das Ermitteln eines Konf idenzwerts der Schätzung auf Basis eines Vergleichs der geometrischen Eigenschaften des korrigierten Polygons mit Referenzdaten und auf Basis der Anzahl der dem korrigierten Polygon zuordenbaren Sensordatenpunkte .
Bei dieser Variante ist die Lokalisierungseinheit der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung bevorzugt zum Ermitteln einer Position der Oberleitung auf Basis des ermittelten Konf idenzwerts ausgelegt . Vorteilhaft kann bei der Weiterverarbeitung der Positionsdaten die ermittelte Konfidenz berücksichtigt werden, beispielsweise , indem die Positionsdaten verworfen werden oder eine von der Konfidenz abhängige Gewichtung der Positionsdaten erfolgt .
In einer Variante der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung weist diese auch eine Ausgabeeinheit oder Ausgabeschnittstelle zum Ausgeben der ermittelten Position der Oberleitung zusammen mit dem ermittelten Konf idenzwert auf . Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Aus führungsbeispielen noch einmal näher erläutert . Es zeigen :
FIG 1 eine schematische Darstellung eines über eine Oberleitung mit elektrischer Energie versorgten Lastkraftwagens ,
FIG 2 eine schematische Seitenansicht einer Oberleitung,
FIG 3 ein Schaubild, welches Sensorpunktdaten und Modellparameter eines Parallelogramm-Modells veranschaulicht ,
FIG 4 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum sensorbasierten Detektieren von Fahrdrähten einer Oberleitung gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ,
FIG 5 ein Flussdiagramm, welches den Schritt zum Schätzen einer zu erwartenden Position der Fahrdrähte und Tragseile einer Oberleitung veranschaulicht ,
FIG 6 ein Flussdiagramm, welches den Schritt zum Ermitteln eines Validierungsergebnisses der Schätzung veranschaulicht ,
FIG 7 eine schematische Darstellung einer Detektionseinrichtung gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung
FIG 8 eine schematische Darstellung eines Straßenfahrzeugs gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung .
FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung 10 eines Lastkraftwagen 1 mit einem elektrischen Antrieb und einem Pantographen 2 zum Kontaktieren von Fahrdrähten 3 einer elektrischen Versorgungsleitung bzw . Oberleitung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes . Der Lastkraftwagen 1 kann dabei aufgrund der kontinuierlichen Energieversorgung Langstrecken problemlos mit elektrischem Antrieb bewältigen und hat trotzdem die gleiche Flexibilität wie ein herkömmlicher Lastkraftwagen 1 mit einer Brennkraftmaschine . Dies wird dadurch erreicht , dass zum Beispiel der Pantograph 2 flexibel ist , so dass das Fahrzeug 1 in einem gewissen Bereich in Querrichtung des Fahrstrei fens beweglich ist . Der Pantograph 2 kann, falls das Fahrzeug 1 die Spur mit der elektrischen Versorgungsleitung bzw . den Fahrdrähten 3 verlassen möchte , heruntergeschwenkt , d . h . abgebügelt werden . Ein Überholvorgang sowie das Fahren auf nicht elektri fi zierten Strecken kann zum Beispiel mit Hil fe eines zusätzlichen kleinen elektrischen Energiespeichers oder mit einem Hybridantriebsystem bewältigt werden .
In FIG 2 ist eine Seitenansicht einer Oberleitung 20 gezeigt . Die Oberleitung 20 weist zwei parallel angeordnete Fahrdrähte 3 (nur ein Fahrdraht ist in FIG 2 gezeigt ) auf
Die Fahrdrähte 3 sind über vertikal verlaufende Aufhängungsseile 25 an Tragseilen 11 aufgehängt . Die Tragseile 11 sind an einem Ausleger 24 eines am Rand eines Fahrwegs 21 montierten Oberleitungsmasts 23 befestigt . Die Tragseile zeigen einen hyperbel förmigen Verlauf , wie in FIG 2 zu erkennen ist .
Der Einfachheit halber ist in FIG 2 für eine Spur j eweils nur ein Fahrdraht 3 gezeichnet . Dieser soll j edoch zwei parallel verlaufende Fahrdrähte mit unterschiedlicher Polarität symbolisieren . Wie bereits erwähnt , werden bei straßengebundenen elektri fi zierten Transportsystemen zur Stromversorgung zwei parallel verlaufende Gleichstromleitungen mit unterschiedlicher Polarität verwendet . Die Tragseile 11 bilden gemeinsam mit den Aufhängungsseilen 25 und den Fahrdrähten 3 ein Kettenwerk . Eine Seitenbewegung kann durch einen als Ausleger ausgebildeten Seitenhalter (nicht gezeigt ) verhindert werden, so dass die Fahrdrähte 3 auch bei einem Kontakt mit einem Pantographen nicht in Seitenrichtung bewegt werden .
In FIG 3 ist ein Schaubild 30 gezeigt , welches Sensorpunktdaten bzw . Sensordatenpunkte SDP und Modellparameter MP eines Parallelogramm-Modells PM veranschaulicht . In dem Schaubild 30 sind als kleine ausgefüllte Punkte dargestellte Sensorpunktdaten SPD dargestellt , die sich um kreis förmige Eckpunk- te EP eines modellbasierten Parallelogramms PG gruppieren . Die Eckpunkte EP werden als Schwerpunkte der Sensordatenpunkte SDP der Sensorpunktdaten SPD ermittelt . Die Kanten des Parallelogramms PG sowie Winkel w zwischen den Kanten K des Parallelogramms PG ergeben sich aus der Ermittlung der Eckpunkte EP . Die Kanten K, Winkel w und Eckpunkte EP stellen Modellparameter MP des Parallelogramm-Modells PM dar . Die Längenangaben in x- und in y-Richtung sind in dem Schaubild 30 in Metern, abgekürzt mit „m" angegeben .
In FIG 4 ist ein Flussdiagramm 400 gezeigt , welches ein Verfahren zum sensorbasierten Detektieren von Fahrdrähten 3 einer Oberleitung 20 gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht .
Bei dem Schritt 4 . I werden Sensorpunktdaten SPD von einem Teilbereich der Umgebung eines Straßenfahrzeugs 1 , beispielsweise der in FIG 1 abgebildete Lastkraftwagen, gewonnen, in dem die Oberleitung 20 vermutet wird . Dieser Teilbereich umfasst einen sich vor dem Pantographen 2 des Straßenfahrzeugs 1 und oberhalb des Straßenfahrzeugs 1 erstreckenden Bereich der Umgebung des Straßenfahrzeugs 1 .
Bei dem Schritt 4 . I I werden zu erwartende Positionen PS der Fahrdrähte 3 und Tragseile 11 der Oberleitung 20 auf Basis der Sensorpunktdaten SPD und auf Basis eines 2D-Modells der Oberleitung 20 in Form eines Parallelogramms PG ermittelt . Hierbei werden insbesondere Modellparameter MP, wie zum Beispiel die Seitenlangen 1 und die Winkel w des von den beiden Fahrdrähten 3 und den beiden Tragseilen 11 auf gespannten Parallelogramms PG, sowie dessen Position PS auf Basis dieser Sensorpunktdaten SPD ermittelt . Einzelheiten des Schätzschritts 4 . I I sind im Zusammenhang mit FIG 5 aus führlich beschrieben .
Bei dem Schritt 4 . I I I wird ein Validierungsergebnis VE auf Basis der ermittelten Modellparameter MP ermittelt . Details dieses Ermittlungsschritts 4 . I l l sind in FIG 6 dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung aus führlich erläutert .
Bei dem Schritt 4 . IV werden die Positionen P der Fahrdrähte 3 auf Basis der Schätzung der Modellparameter MP sowie auf Basis des Validierungsergebnisses VE ermittelt . Gibt das Validierungsergebnis VE an, dass die geschätzten Modellparameter MP nicht valide sind, so kann auch anstatt einer Position P ermittelt werden, dass es keine valide Position P gibt .
Bei dem Schritt 4 . V werden die ermittelten Positionen P der Fahrdrähte 3 und das Validierungsergebnis VE , beispielsweise an eine Steuereinrichtung 13 ( siehe FIG 8 ) des Pantographen 2 , ausgegeben . Die Steuereinrichtung 13 kann dann auf Basis der Kenntnis der Positionen P der Fahrdrähte 3 einen Anbüge- lungsprozess des Pantographen 2 an die Fahrdrähte 3 der Oberleitung 20 steuern .
In FIG 5 ist ein Flussdiagramm gezeigt , welches den Schritt 4 . I I zum Schätzen einer zu erwartenden Position PS der Fahrdrähte 3 und Tragseile 11 einer Oberleitung 20 veranschaulicht .
Bei dem Schritt 4 . 11a werden zunächst Häufungen von Sensordatenpunkten SDP der Sensorpunktdaten SPD mittels eines RANSAC-Verf ährens ermittelt und die größten Häufungen werden für eine Ermittlung der Eckpunkte EP eines Parallelogramms PG als Schwerpunkte SWP dieser Häufungen ausgewählt . Der RANSAC- Algorithmus wird hier als Clustering-Algorithmus zur Schätzung eines Modells innerhalb einer Reihe von Messwerten mit Ausreißern und groben Fehlern verwendet . Wegen seiner Robustheit gegenüber Ausreißern wird er vor allem bei der Auswertung automatischer Messungen eingesetzt . Hier unterstützt RANSAC durch Berechnung einer um Ausreißer bereinigten Datenmenge , des sogenannten Consensus Sets , Ausgleichsverfahren, die bei einer größeren Anzahl von Ausreißern meist versagen . Anschließend werden die Schwerpunkte SWP auf Basis der den Häufungen zugeordneten Gruppen von Sensordatenpunkten SDP ermittelt und als Eckpunkte EP festgelegt .
Bei dem Schritt 4 . 11b wird ein modellbasiertes Parallelogramm PG auf Basis der ermittelten Schwerpunkte SWP bzw . Eckpunkte EP geschätzt .
Bei dem Schritt 4 . 11c werden die Modellparameterwerte MP des geschätzten Parallelogramms PG, also insbesondere die Seitenlängen 1 , die Winkel w und die Position P des Parallelogramms PG mit Referenz-Parameterwerten MPR verglichen . Sind die geschätzten Modellparameterwerte MP ausreichend konform mit den Referenz-Parameterwerten MPR, was in FIG 5 mit „y" gekennzeichnet ist , so wird das geschätzte Parallelogramm PG als ermitteltes Parallelogramm PE eingestuft und für die Validierung bei dem Schritt 4 . I I I freigegeben . Sind die geschätzten Modellparameterwerte MP nicht ausreichend konform mit den Referenz-Parameterwerten MPR, d . h . sie weichen zu stark von diesen ab ( zum Beispiel mehr als um einen vorbestimmten Schwellwert ) , was in FIG 5 mit „n" gekennzeichnet ist , so wird zu dem Schritt 4 . I Id übergegangen .
Bei dem Schritt 4 . I Id erfolgt eine Korrektur der Geometrie des geschätzten Parallelogramms PG . Hierzu werden beispielsweise weitere Sensordatenpunkte SDP als Stützpunkte eines ergänzten Parallelogramms PE hinzugefügt oder es wird ein neues Parallelogramm PGA, beispielsweise auf Basis von Häufungen mit weniger Sensordatenpunkten SDP ermittelt .
Bei dem Schritt 4 . I le erfolgt eine erneute Prüfung, ob das nun ergänzte oder neu geschätzte Parallelogramm PE , PGA bzw . dessen Parameterwerte MPPE , MPPGA mit Referenz-Parameterwerten MPR konform sind . Sind die ergänzten oder neu geschätzten Modellparameterwerte MPPE , MPPGA ausreichend konform mit den Referenz-Parameterwerten MPR, was in FIG 5 mit „y" gekennzeichnet ist , so wird das ergänzte oder neu geschätzte Parallelogramm PE , PGA als ermitteltes Parallelogramm PE einge- stuft und für die Validierung bei dem Schritt 4. III freigegeben. Sind die ergänzten oder neu geschätzten Modellparameterwerte MPPE, MPPGA nicht ausreichend konform mit den Referenz-Parameterwerten MPR, was in FIG 5 mit „n" gekennzeichnet ist, so wird zu dem Schritt 4.IIf übergegangen.
Bei dem Schritt 4.IIf werden die gemessenen Sensorpunktdaten SPD mit einer Lösung eines vorherigen Zeitschrittes der Messung validiert. D.h., es wird ein zu einem früheren Zeitpunkt erstelltes Parallelogramm PGV mit den aktuellen Sensorpunktdaten SPD verglichen und auf Basis des Vergleichs werden, falls möglich, was in FIG 5 mit „y" gekennzeichnet ist, mit dem alten Parallelogramm PGV konforme Sensorpunktdaten SPD als Stützdaten für ein neu ermitteltes Parallelogramm PE herangezogen .
Für den Fall, dass keine Stützdaten gefunden wurden, was in FIG 5 mit „n" gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 4.11g übergegangen. Bei dem Schritt 4.11g wird eine Nachverfolgung der Oberleitung 20 unter Einbezug von Bewegungsmodellen BM durchgeführt. Es wird also auf Basis der bisherigen Parameterwerte MP der Oberleitung und einem Bewegungsmodell BM des Straßenfahrzeugs 1, beispielsweise unter Einbeziehung von Positionsdaten, Geschwindigkeitsdaten, Orientierungsdaten oder Beschleunigungsdaten des Straßenfahrzeugs 1, eine künftige Position bzw. Relativposition der Oberleitung 20 bzw. des zu ermittelnden Parallelogramms PE zu dem Straßenfahrzeug 1 ermittelt.
In FIG 6 ist ein Flussdiagramm gezeigt, welches den Schritt 4. III zum Ermitteln eines Validierungsergebnisses VE der Schätzung veranschaulicht.
Bei dem Schritt 4. Illa wird ein erster Validitätswert VE1 der Modellparameter MP des ermittelten Parallelogramms PE durch einen Vergleich mit Referenzdaten MPR ermittelt. Beispielsweise kann geprüft werden, ob die Seitenlängen 1, die Winkel w und die Position des ermitteln Parallelogramms PE innerhalb eines zu erwartenden Wertebereichs liegen und wie nahe bei einem Erwartungswert die Werte der Modellparameter MP j eweils liegen . Auf Basis dieses Vergleichs wird der erste Validitätswert VE1 ermittelt .
Bei dem Schritt 4 . I I Ib wird die Anzahl Z der Sensordatenpunkte SDP, die auf dem mit Modellparameterwerten MP versehenen modellbasierten Parallelogramm PE liegen, ermittelt . Es wird also ermittelt , wie gut die Sensorpunktdaten SPD bzw . die Sensordatenpunkte SDP der Sensorpunktdaten SPD und das mit den Modellparameterwerten MP parametrisierte geometrische Modell PM zusammenpassen .
Bei dem Schritt 4 . I I Ic wird ein Validitätswert VE auf Basis des ersten Validitätswerts VE1 und auf Basis der Anzahl Z ( SDP ) der Sensordatenpunkte SDP, die auf dem ermittelten Parallelogramm PE liegen, berechnet .
In FIG 7 ist eine schematische Darstellung einer Detektionseinrichtung 70 gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht .
Die Detektionseinrichtung 70 weist eine Radarsensoreinheit 71 auf , die dazu eingerichtet ist , Sensorpunktdaten SPD von einem Teilbereich der Umgebung eines über eine Oberleitung 20 mit Energie versorgbaren Fahrzeugs 1 ( siehe FIG 1 , FIG 8 ) , in dem die Oberleitung 20 zu erwarten ist , zu akquirieren .
Die Detektionseinrichtung 70 weist auch eine Schätzeinheit 72 auf . Die Schätzeinheit 72 ist dazu eingerichtet , zu erwartende Positionen PS der Fahrdrähte 3 und Tragseile 11 der Oberleitung 20 auf Basis der Sensorpunktdaten SPD und auf Basis eines Parallelogramm-Modells PG der Oberleitung 20 zu schätzen .
Hierzu umfasst die Schätzeinheit 72 eine Häufungsermittlungseinheit 72a, welche dazu eingerichtet ist , auf Basis eines RANSAC-Verf ährens Häufungen von Sensordatenpunkten SDP in den Sensorpunktdaten SPD zu ermitteln und die größten Häufungen als Eckpunkte EP für ein Parallelogramm-Modell PM aus zuwählen .
Zudem umfasst die Schätzeinheit 72 eine Modelleinheit 72b, welche dazu eingerichtet ist , auf Basis der ermittelten Eckpunkte EP Modellparameterwerte MP des Parallelogramm- Modells PM zu ermitteln .
Außerdem umfasst die Schätzeinheit 72 eine Vergleichseinheit 72c, welche dazu eingerichtet ist , die Geometrie des geschätzten parametrisierten geometrischen Modells PM bzw . die Geometrie des dem Modell PM entsprechenden Parallelogramms PG zu prüfen .
Fernerhin umfasst die Schätzeinheit 72 eine Korrektureinheit 72d, welche dazu eingerichtet ist , eine Korrektur der Geometrie des Parallelogramm-Modells PM durchzuführen, beispielsweise durch die Ergänzung von Eckpunkten oder alternativ ein neues Parallelogramm auf Basis von anderen Häufungen von Sensordatenpunkten SDP zu ermitteln .
Zudem umfasst die Schätzeinheit 72 eine Extrapolationseinheit 72e , welche dazu eingerichtet ist , auf Basis eines Parallelogramm-Modells PM eines vorherigen Zeitpunkts Sensordatenpunkte SDP der aktuellen Messung zu ermitteln, die für ein aktuelles Parallelogramm-Modell PM genutzt werden könnten . Dies Vorgehensweise ist sinnvoll , wenn auf Basis der aktuellen Sensordaten allein kein Parallelogramm-Modell PM erzeugt werden konnte . Beispielsweise können durch eine versuchsweise Translation des Parallelogramm-Modells PM aus der Vergangenheit Sensordatenpunkte der aktuellen Messung identi fi ziert werden, die auf dem verschobenen Parallelogramm-Modell PM liegen .
Schließlich umfasst die Schätzeinheit 72 auch eine Nachverfolgungseinheit 72 f , welche ein aktuelles Parallelogramm- Modell PM auf Basis eines auf gezeichneten Verlaufs der Positionen der Oberleitung 20 in der Vergangenheit sowie auf Basis eines Bewegungsmodells BM des Fahrzeugs 1 berechnet . Die Nachverfolgungseinheit 72 f berücksichtigt eine Mehrzahl von ermittelten Parallelogramm-Modellen PM aus der Vergangenheit und die Kenntnis der Bewegung des Fahrzeugs 1 , um eine Translation eines Parallelogramm-Modells PM aus der Vergangenheit zu berechnen . Die Nachverfolgung kann dann sinnvoll sein, wenn das Ergebnis der Extrapolationseinheit 72e zweideutig ist und eine Entscheidung über mehrere mögliche Parallelogramm-Modelle PM auf Basis einer Nachverfolgung des Verlaufs der Oberleitung 20 erfolgen kann .
Die Detektionseinrichtung 70 umfasst außerdem eine Validierungseinheit 73 zum Ermitteln eines Validierungsergebnisses VE der Schätzung durch einen Vergleich der ermittelten Modellparameterwerte MP mit Referenzdaten MPR und in Abhängigkeit davon, wie gut die Sensorpunktdaten SPD und das mit den Modellparameterwerten MP parametrisierte Parallelogramm- Modell PM zusammenpassen .
Die Detektionseinrichtung 70 weist schließlich auch eine Lokalisierungseinheit 74 zum Ermitteln der Positionen P der Fahrdrähte 3 auf Basis der Schätzung und des Validierungsergebnisses VE auf .
Die ermittelten Positionen P der Fahrdrähte 3 und das Validierungsergebnis VE werden über eine Ausgangsschnittstelle 75 , die ebenfalls Teil der Detektionseinrichtung 70 ist , an eine Steuereinrichtung 13 ausgegeben, um einen Anbügeln eines Pantographen an die Fahrdrähte 3 zu ermöglichen .
In FIG 8 ist eine schematische Darstellung 80 eines Fahrzeugs
1 gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung gezeigt . Das Fahrzeug 1 , in diesem Fall ein LKW, weist einen Pantographen
2 auf , mit dem es zwei parallele Fahrdrähte 3 einer Oberleitung kontaktiert . Weiterhin umfasst das Fahrzeug 1 die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung 70 . Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung 70 tastet einen Teilbereich der Umgebung um den Pantographen 2 ab und ermittelt eine Position P der Fahrdrähte 3 und ein Validierungsergebnis VE dazu . Teil des Fahrzeugs 1 ist auch eine Steuereinrichtung 13 , mit der eine Ansteuerung des Pantographen 2 in Abhängigkeit von den ermittelten Positionen P der Fahrdrähte 3 und von dem Validierungsergebnis VE erfolgt .
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Aus führungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist . Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw . „eine" nicht ausschließt , dass die betref fenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können . Ebenso schließt der Begri f f „Einheit" nicht aus , dass diese aus mehreren Komponenten besteht , die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können . Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begri f fes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum sensorbasierten Detektieren eines Fahrdrahts (3) einer Oberleitung (20) , aufweisend die Schritte:
- Akquirieren von mindestens zweidimensionalen Sensordaten
(SDP, SPD) durch sensorbasiertes Abbilden eines Teilbereichs der Umgebung eines über die Oberleitung (20) mit Energie versorgbaren Fahrzeugs (1) , in dem die Oberleitung (20) zu erwarten ist,
- Schätzen von zu erwartenden Positionen (PS) des Fahrdrahts
(3) und eines Tragseils (11) der Oberleitung (20) auf Basis der Sensordaten (SPD) und auf Basis eines geometrischen Modells (PM) der Oberleitung (20) ,
- Ermitteln eines Validierungsergebnisses (VE) der Schätzung durch eine Prüfung des geometrischen Modells (PM) auf Konsistenz und eine Prüfung der Sensordaten (SDP, SPD) auf Konsistenz mit dem geometrischen Modell (PM) ,
- Ermitteln der Position (P) des Fahrdrahts (3) auf Basis der geschätzten Positionen (PS) und des Validierungsergebnisses (VE) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Schritt des Schätzens von zu erwartenden Positionen (PS) des Fahrdrahts (3) und des Tragseils (11) der Oberleitung (20)
- auf Basis der Sensordaten Modellparameterwerte (MP) des geometrischen Modells (PM) ermittelt werden und
- mit dem parametrisierten geometrischen Modell (PM) übereinstimmende Sensordaten (SDP, SPD) dem parametrisierten geometrischen Modell (PM) zugeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Validierungsergebnis (VE) der Schätzung ermittelt wird
- durch einen Vergleich der ermittelten Modellparameterwerte (MP) mit Referenzdaten (MPR) und
- in Abhängigkeit davon, wie gut die Sensordaten und das mit den Modellparameterwerten (MP) parametrisierte geometrische Modell (PM) zusammenpassen.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensordaten (SDP, SPD) Sensorpunktdaten (SPD) umfassen und die Schätzung der zu erwartenden Positionen (PS) des Fahrdrahts (3) und des Tragseils (11) der Oberleitung (20) durch eine Dichteanalyse der Sensorpunktdaten (SPD) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Dichteanalyse eine Ermittlung der größten Häufungen von Sensorpunktdaten (SPD) umfasst .
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das geometrische Modell (PM) ein Polygon (PG) umfasst und das Schätzen von zu erwartenden Positionen (PS) des Fahrdrahts (3) und des Tragseils (11) der Oberleitung (20) die Schritte umfasst:
- Ermitteln geometrischer Eigenschaften eines von den zu erwartenden Positionen (PS) des Fahrdrahts (3) und des Tragseils (11) auf gespannten Polygons (PG) ,
- Prüfen der geometrischen Eigenschaften durch Vergleichen der ermittelten geometrischen Eigenschaften mit Referenzdaten und gegebenenfalls Korrigieren der Schätzung auf Basis des Vergleichs.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei
- das Ermitteln eines Validierungsergebnisses (VE) das Ermitteln eines Konf idenzwerts der Schätzung auf Basis eines Vergleichs der geometrischen Eigenschaften des korrigierten Polygons (PG) mit Referenzdaten und auf Basis der Anzahl
(Z) der dem korrigierten Polygon (PG) zuordenbaren Sensordatenpunkte (SDP) umfasst und
- das Ermitteln der Positionen (P) des Fahrdrahts (3) auf Basis des ermittelten Konf idenzwerts erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die geprüften geometrischen Eigenschaften (MP) die Längen der Kanten (K) und/oder die Winkel (w) der Kanten (K) des auf gespannten Polygons (PG) umfassen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Korrigieren der Schätzung
- eine Ergänzung von Sensordatenpunkten (SDP) und/oder
- das Suchen nach weiteren Polygonen (PGA) , welche von den Sensordatenpunkten (SDP) der Sensorpunktdaten (SPD) auf gespannt werden, umfasst.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei für den Fall, dass kein Polygon (PG) ermittelt werden konnte,
- eine aktuelle Position (P) des Fahrdrahts (3) und des Tragseils (11) der Oberleitung (20) auf Basis der Sensordatenpunkte (SDP) und auf Basis zeitlich vorhergehend ermittelter Positionen der Oberleitung (20) geschätzt wird und/ oder
- eine aktuelle Position (P) des Fahrdrahts (3) und des Tragseils (11) der Oberleitung (20) auf Basis einer zeitabhängigen Nachverfolgung einer Position des Fahrdrahts (3) und des Tragseils (11) der Oberleitung (20) und unter Einbeziehung eines Bewegungsmodells (BM) erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Polygon (PG) einen der folgenden Typen von Polygonen umfasst:
- ein Dreieck,
- ein Viereck,
- ein Trapez,
- ein Parallelogramm.
12. Detektionseinrichtung (70) , aufweisend:
- eine Sensoreinheit (71) zum Akquirieren von mindestens zweidimensionalen Sensordaten (SDP, SPD) durch sensorbasiertes Abbilden eines Teilbereichs der Umgebung eines über die Oberleitung (20) mit Energie versorgbaren Fahrzeugs (1) , in dem die Oberleitung (20) zu erwarten ist,
- eine Schätzeinheit (72) zum Schätzen von zu erwartenden Positionen (PS) des Fahrdrahts (3) und eines Tragseils (11) der Oberleitung (20) auf Basis der Sensordaten (SDP, SPD) und auf Basis eines geometrischen Modells (PG) der Oberleitung (20) , - eine Validierungseinheit (73) zum Ermitteln eines Validierungsergebnisses (VE) der Schätzung durch eine Prüfung des geometrischen Modells (PM) auf Konsistenz und durch eine Prüfung der Sensordaten (SDP, SPD) auf Konsistenz mit dem geometrischen Modell (PM) ,
- eine Lokalisierungseinheit (74) zum Ermitteln der Position (P) des Fahrdrahts (3) auf Basis der geschätzten Positionen (PS) und des Validierungsergebnisses (VE) .
13. Fahrzeug (1) , aufweisend:
- einen Stromabnehmer (2) zum Kontaktieren eines Fahrdrahts (3) einer Oberleitung (20) eines elektrischen Energieversorgungsnetzes,
- eine Traktionseinheit zum Antreiben des Fahrzeugs (1) mit der über den Stromabnehmer (2) aus dem Energieversorgungsnetz bezogenen elektrischen Energie und
- eine Detektionseinrichtung (70) nach Anspruch 12.
14. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte zum Schätzen von zu erwartenden Positionen (PS) des Fahrdrahts (3) und eines Tragseils (11) der Oberleitung (20) , zum Ermitteln eines Validierungsergebnisses (VE) der Schätzung und zum Ermitteln der Position (P) des Fahrdrahts (3) auf Basis der geschätzten Positionen (PS) und des Validierungsergebnisses (VE) des Verfahrens zum sensorbasierten Detektieren eines Fahrdrahts (3) einer Oberleitung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
15. Computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte zum Schätzen von zu erwartenden Positionen (PS) des Fahrdrahts (3) und eines Tragseils (11) der Oberleitung (20) , zum Ermitteln eines Validierungsergebnisses (VE) der Schätzung und zum Ermitteln der Position (P) des Fahrdrahts (3) auf Basis der geschätzten Positionen (PS) und des Validierungsergebnisses (VE) des Verfahrens zum sensorbasierten Detektieren eines Fahrdrahts (3) einer Oberleitung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
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