WO2020148056A1 - Steuervorrichtung und -verfahren sowie computer-programm-produkt für ein autonomes oder teilautonomes fahrzeug - Google Patents

Steuervorrichtung und -verfahren sowie computer-programm-produkt für ein autonomes oder teilautonomes fahrzeug Download PDF

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Steffen BIEL
Bastian Volpert
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ZF Friedrichshafen AG
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    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/15—Fork lift trucks, Industrial trucks

Definitions

  • the present invention relates to the field of autonomously or partially auto nom driving vehicles.
  • it relates to a control device and a control method as well as a computer program product for such a vehicle.
  • driver assistance systems have been developed and improved in order to assist the driver in detecting collision risks at an early stage and taking countermeasures as far as possible.
  • the invention is therefore based on the object of realizing a control device and method for an autonomous or semi-autonomous vehicle, which reduces collision avoidance and better ensures safety.
  • the object is achieved by a control device, a control method and a computer program product according to the independent claims.
  • the vehicle can be, for example, an autonomous or semi-autonomous passenger or truck, an autonomous or semi-autonomous off-road and / or utility vehicle, an autonomous or semi-autonomous industrial and / or agricultural machine.
  • ECU electronice control unit
  • ECM electronic control module
  • the control device can be used, for example, for an autonomous vehicle, so that it can operate in whole or in part without the influence of a human driver.
  • the control device can be located in the vehicle, or also outside or partially outside the vehicle. For example, it can be an algorithm that runs on a server or a cloud system.
  • the sensor device is, for example, one or more radar, lidar and / or ultrasonic sensors. Alternatively, this can be one or more cameras that have image sensors, in particular in the form of a CCD or CMOS.
  • the image data generated by the image sensors can, for example, consist of luminance data (gray values, brightness) or also contain chrominance data (color).
  • the sensor device preferably contains at least one environment sensor and / or at least one vehicle condition sensor.
  • the environment sensor is designed to monitor the environment of the vehicle and, if necessary, to recognize objects on a roadway.
  • sensor data are generated by the environment sensor, which relate to a person approaching the vehicle or another vehicle approaching the vehicle.
  • the vehicle state sensor is designed, for example, to determine the speed, the acceleration, the alignment, the position in at least one, preferably three spatial directions, the rotational to record speed and direction of one or more wheels or another vehicle condition parameter.
  • the evaluation unit is designed to detect a change in the environment or vehicle status data.
  • the evaluation unit can be designed to evaluate the local distribution and variation of gray values and / or of chrominance values in the camera-based image data. For example, the evaluation unit can recognize in the environment data a person entering a zone to be driven by the vehicle in which there were no people before.
  • the evaluation unit can determine, for example, in the vehicle status data that a speed limit, a wheel angular speed has been exceeded or a critical battery charging capacity has fallen below.
  • the signal generation unit is able to react based on the evaluation of the environment or vehicle status data and to generate a control signal.
  • the signal generation unit can, for example, generate a first control signal based on a first environment or vehicle status data record, so that the light source emits a first light signal, preferably a colored (for example red, blue and / or green) light signal.
  • the control signal can be used for the visualization unit to visualize a first pattern on a first display surface.
  • the control signal can be used for the acoustic unit to send out a first acoustic signal.
  • the signal generation unit When a change in the environment or vehicle status data is detected, the signal generation unit generates a second control signal, so that the light source emits a second light signal that differs from the first light signal (for example with a different color or color combination). Additionally or alternatively, when the change is detected, the visualization unit can visualize a second pattern on the first display area that is different from the first pattern or alternatively on a second display area that is different from the first display area. As an alternative or in addition, the acoustic unit can send a second acoustic signal that differs from the first acoustic signal (for example with a different frequency or amplitude curve) when it knows the change.
  • the visualization unit is designed to visualize the respective pattern on the output surface using a laser, a projector or another imaging method suitable for the respective environment and for the output surface.
  • the output surface is a projection surface, the pattern being a projection pattern.
  • the sensor device and / or the projector can be attached to the vehicle. Alternatively, the sensor device and / or the projector can be stationed in a surrounding area.
  • a control system can be used, which communicates with a plurality of sensors and / or a plurality of projectors, in order to assign a corresponding projection pattern to each projector.
  • the control system can be attached to an environment and / or communicate with a server, such as a cloud system.
  • the control signal can also be forwarded to a control system so that visualization units located in the environment (or in the detection area of the control system) can be activated.
  • visualization units located in the environment (or in the detection area of the control system) can be activated.
  • These visualization units can be installed on the infrastructure (such as surrounding buildings) or on other vehicles in the vicinity.
  • the present invention is thus capable of ge by projecting projection patterns in the environment of the vehicle people and other vehicles ge on the vehicle for which the invention is used to ma chen. This reduces the risk of collisions in advance and leads to increased safety.
  • the projection pattern comprises a trajectory of the vehicle that is predicted or recommended based on the surroundings and / or vehicle state data.
  • the control signal is designed in such a way that the projector projects the predicted or recommended trajectory of the vehicle. For example, based on the determination that a person is entering a zone planned for the vehicle, the route of the vehicle can be changed and the changed route or the new trajectory that is recommended to the driver or the driver's assistance of the vehicle can be projected onto the roadway be decorated. This can significantly reduce the risk of a traffic accident.
  • the projection pattern comprises a trajectory recommended based on the environment and / or vehicle status data and / or a safety zone recommended for another object based on the environment and / or vehicle status data.
  • the other object which is in particular a road user such as a person or another vehicle, receives an indication of a safe route.
  • the projection pattern can contain an action instruction in the form of one or more text instructions and / or in the form of one or more symbols that are recognizable for the person or the driver / the driver assistance system of the other vehicle.
  • the projection surface is in a location predicted based on the vehicle status data, at which the vehicle will be at a point in time in the future.
  • the projection surface can be changed or adapted on the basis of a change identified in the environment and / or vehicle status data.
  • the route length to be covered by the vehicle within a time interval can be determined on the basis of the detected speed of the vehicle.
  • a warning pattern or the trajectory can then be projected onto a projection surface located in the location by the vehicle arriving after the time interval. A risk of collision can thus be effectively counteracted in advance.
  • the projection surface is located in a location predicted based on the surroundings data, at which another object will be located at a point in time in the future.
  • the projection surface can be changed or adapted on the basis of a change identified in the environment and / or vehicle status data. For example, the distance traveled by the other road user within a time interval can be determined on the basis of the detected speed of the other road user. A warning pattern or the trajectory can then be projected onto a projection surface located in the location, in that the other road user will arrive after the time interval. A risk of collision can thus be effectively counteracted in advance.
  • the computer program product according to the invention for detecting an environment of a vehicle is designed to be loaded into a memory of a computer and includes software code sections with which the method steps of the method according to the invention are carried out when the computer program product runs on the computer.
  • a program belongs to the software of a data processing system, for example an evaluation device or a computer.
  • Software is a collective term for programs and related data.
  • the complement to software is hardware would.
  • Hardware refers to the mechanical and electronic alignment of a data processing system.
  • a computer is an evaluation device.
  • Computer program products typically include a sequence of instructions that cause the hardware, when the program is loaded, to perform a specific procedure that leads to a specific result.
  • the computer program product produces a technical effect, namely more effective collision avoidance and increased security.
  • the computer program product according to the invention is platform independent. That means it can be run on any computing platform.
  • the computer program product is preferably executed on an evaluation device according to the invention for detecting the surroundings of the vehicle.
  • the software code sections are written in any programming language, for example in Python.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a control device according to a
  • Embodiment in cooperation with a sensor device and a projector
  • Fig. 2 is a schematic representation of a vehicle, a Sensoreinrich device and a projector
  • Fig. 3 is a schematic representation of another vehicle
  • Projector is attached to the vehicle
  • Fig. 4 is a schematic representation of another vehicle
  • Fig. 5 is a schematic representation of another vehicle in the form of a
  • FIG. 6 shows a further schematic illustration of the forklift from FIG. 5, the projector projecting a trajectory of the forklift evading a pallet;
  • Fig. 7 is a schematic representation of a control method according to a
  • the control device 10 comprises an input interface 12 for obtaining environmental and vehicle status data 43, 45, which are provided by the sensor device 40, which in this example includes an environment sensor 42 and a vehicle condition sensor 44 are detected.
  • the control device 10 further comprises an evaluation unit 14 for evaluating the environment and vehicle status data 43, 45 received in order to identify a change in an environment and / or a status of the vehicle 50 (see FIGS. 2 to 4).
  • the control device 10 further comprises a signal generation unit 16 for generating a control signal for the projector 30, so that the latter 30 projects a projection pattern 32 (see FIG. 5) onto a projection surface 34 (see FIGS. 2 to 5).
  • the choice of the projection pattern 32 and / or the projection surface 34 is variable based on the change identified by the evaluation unit 14.
  • the control device 10 also includes an output interface 18 for outputting the control signal to the projector 30.
  • the sensor device 40 and the projector 30 are arranged on an external building 70 outside the vehicle 50.
  • the sensor device 40 communicates via a communication medium, such as near-field communication (NFC), BlueTooth, infrared or wireless LAN (WLAN), with the control device 10, which is included in the vehicle 50 in this and the examples from FIGS. 3 and 4 , or alternatively may be located outside of vehicle 50.
  • the projector 30 also communicates with the control device 10 via one of the above communication paths.
  • the sensor device 40 can also be partially included outside of the vehicle 50 and partially in the vehicle 50.
  • the environment sensor 42 of the sensor device 40 is arranged outside the vehicle, while the vehicle state sensor 44 is attached to the vehicle 50.
  • control device 10 If the control device 10 identifies a change in the environment or vehicle condition in the sensor data 43, 45 provided by the sensor device 40, the control device 10 uses a control signal to project a projection pattern onto the projection surface 34 by the projector 30.
  • the projector 30 is attached to the vehicle 50, while the sensor device 40 is at least partially arranged on the external building 70.
  • both the projector 30 and the sensor device 40 are attached to the vehicle 50.
  • control device 10 If the control device 10 identifies a change in the environment or vehicle condition in the sensor data 43, 45 supplied by the sensor device 40, the control device 10 uses a control signal to project a projection pattern 32 onto the projection surface 34 by the projector 30.
  • the choice is made of the projection pattern 32 and / or the projection surface 34 adapted to the identified change and therefore variable.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a further vehicle 54 in the form of a forklift truck, to which the sensor device 40 and the projector 30 are attached.
  • the sensor device 40 here comprises a plurality of environment sensors 42, which are attached to different positions of the forklift 54. Furthermore, the sensor device 40 comprises a plurality of vehicle state sensors 44 which, for example, detect the rotational speed and / or direction of the front or rear wheel 56, 58.
  • the control device 10 in the forklift 54 is net angeord.
  • the projector 30 projects a projection pattern 32 onto the projection surface 34 in response to the control signal of the control device 10, the projection pattern 32 representing a stop sign.
  • FIG. 6 shows a further schematic illustration of the forklift 54 from FIG. 5, wherein the projector 30 projects a trajectory 32a of the forklift 54 that avoids a pallet 55.
  • this measure can be triggered in that the distance between the pallet 55 and the moving fork-lift truck 54 has fallen below a critical value.
  • An environment sensor 42 detects this event.
  • the control device 10 of the forklift 54 receives this change in the environment and generates a control signal which is given to the projector 30.
  • the evaluation unit 14 is preferably designed to generate the trajectory 32a or another projection pattern 32 to avoid collision between the forklift 54 and the pallet 55 and to integrate it into the control signal.
  • the projector 30 also projects a warning pattern 32 onto the floor surface, which can be walked on by people 60 on the premises, for example.
  • the corresponding control signal can be triggered after the environment sensor 42 has detected a person 60 approaching the pallet 55, the forklift 54 and / or the proposed and projected trajectory 32a.
  • the control signal can alternatively be triggered after the evaluation unit 14 has taken data from the surroundings that the distance between the person 60 on the one hand and the pallet 55, the forklift 54 and / or the proposed and projected trajectory 32a on the other hand has fallen below a critical value.
  • Fig. 7 is a schematic representation of a control method 100 according to an embodiment.
  • environment and / or vehicle status data 43, 45 acquired by a sensor device 40 are obtained.
  • the environment and / or vehicle status data obtained are obtained.
  • the control signal is output to the projector 30.
  • further information can be displayed by projecting the projection pattern 32.
  • safe areas can be marked dynamically, so that these areas change in shape and / or size when a change in the environment and / or vehicle state data is identified.
  • the braking distance of a vehicle 50 can be displayed depending on its current driving speed. Pedestrians in the vicinity of vehicle 50 thus know which area is not to be entered.
  • the present invention can represent possible courses of action in critical situations.
  • these options for action can be to remove obstacles.
  • a person in the vicinity can also be made aware of an impending danger or complication by means of warning signals or patterns, so that they can influence the control of the vehicle 50.
  • the environment sensors can recognize where potential routes or routes potentially run. With this knowledge, a collision can be predicted early. This increased security risk is taken from the sensor data by the evaluation unit 14. Based on the recognized security risk, a projection pattern can be projected onto a projection surface in accordance with the warning.
  • projection patterns containing work processes can be projected onto a projection surface on a high rack.
  • the driver can thus be shown the space to park or pick up the goods. He can also be supported when positioning the forklift or other industrial machine and sensitized to safety-critical circumstances with the help of warning patterns and signals.
  • the size of the load can be determined and this information can be projected onto the high rack, for example.
  • the driver can thus assess whether the load fits on the shelf or whether the correct unloading height has already been reached.
  • the driver can then be shown the shortest route to the charging station in the form of projection patterns.
  • a drone can also mark its planned landing site in the form of a projection pattern.
  • the projection pattern and / or the projection surface can be changed, in particular shifted.
  • the present invention is conceivable analogously in other off-road applications, for example for an agricultural or construction machine (off-road vehicles).
  • the type of information to be projected depends on the corresponding driving assignment and the associated work process in the same way as described at the beginning.

Landscapes

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Abstract

Steuervorrichtung (10) für ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug (50), umfassend eine Eingabeschnittstelle (12) zum Erhalten von einer Sensoreinrichtung (40) erfasster Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten (43, 45), eine Auswerteeinheit (14) zum Auswerten der erhaltenen Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten (43, 45), um eine Veränderung eines Umfelds und/oder eines Zustands des Fahrzeugs (50) zu identifizieren, eine Signalerzeugungseinheit (16) zum Erzeugen eines Steuersignals für eine Lichtquelle, eine Visualisierungseinheit (30) und/oder eine akustische Einheit, sodass die Lichtquelle ein Lichtsignal emittiert, die Visualisierungseinheit (30) ein Muster (32) auf einer Anzeigefläche (34) visualisiert, oder die akustische Einheit ein akustisches Signal aussendet, wobei das Lichtsignal, das akustische Signal, die Wahl des Musters (32) und/oder der Anzeigefläche (34) basierend auf der von der Auswerteeinheit (14) identifizierten Veränderung variabel ist, und eine Ausgabeschnittstelle (18) zum Ausgeben des Steuersignals an die Lichtquelle, die Visualisierungseinheit (30) oder die akustische Einheit.

Description

Steuervorrichtung und -verfahren sowie Computer-Programm-Produkt für ein auto nomes oder teilautonomes Fahrzeug
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der autonom beziehungsweise teilauto nom fahrenden Fahrzeuge. Insbesondere betrifft sie eine Steuervorrichtung und eine Steuerverfahren sowie ein Computer-Programm-Produkt für ein solches Fahrzeug.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Auf dem Gebiet der autonom beziehungsweise teilautonom fahrenden Fahrzeuge gilt es als eine Herausforderung, die Sicherheit im Straßenverkehr zu gewährleisten. Sowohl in offenen als auch in geschlossenen Gebieten ist es essentiell, dass Kollisi onen zwischen Fahrzeugen sowie zwischen diesen einerseits und Passanten und sonstigen Gegenständen andererseits zu vermeiden.
Für diese Zwecke sind in der Vergangenheit zahlreiche Lösungsansätze vorgeschla gen worden. Unter anderem sind Fahrerassistenzsysteme entwickelt und verbessert worden, um den Fahrer dabei zu assistieren, Kollisionsgefahren frühzeitig zu erken nen und Gegenmaßnahmen möglichst zu ergreifen.
Dennoch sind diese Lösungsansätze hinsichtlich der Kollisionsvermeidung nur be dingt wirksam. Insbesondere fehlt es bei derartigen Lösungen an Interaktionen zwi schen dem Fahrzeug und dem Passanten. Dies führt dazu, dass der Passant in vie len Situationen nicht hinreichend auf das sich nähernde Fahrzeug sensibilisiert wird. Der Passant kann daher nicht seinerseits Aktionen rechtzeitig vornehmen, die eine Kollision hätten vermeiden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Steuervorrichtung und - verfahren für ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug zu realisieren, welches die Kollisionsvermeidung reduziert und die Sicherheit besser gewährleistet. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung, ein Steuerverfahren sowie ein Computer-Programm-Produkt gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen autonom oder teilautonom fahrenden Personen- oder Lastkraftwagen, ein autonom oder teilautonom fahrendes Offroad- und/oder Nutzfahrzeug, eine autonom oder teilautonom fahrende Industrie- und/oder Landmaschine handeln.
Bei der Steuervorrichtung kann es sich beispielsweise um eine elektronische Steuer einheit (engl. ECU = electronic control unit), ein elektronisches Steuermodul (ECM = electronic control module) oder eine Steuereinheit für autonomes Fahren (z.B. ein „Autopilot“) handeln. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise für ein autonomes Fahrzeug eingesetzt werden, so dass dieses ganz oder teilweise ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers agieren kann. Die Steuervorrichtung kann sich im Fahrzeug befinden, oder auch außerhalb oder teilweise außerhalb des Fahrzeugs. So kann es sich beispielsweise um einen Algorithmus handeln, der auf einem Server oder einem Cloud-System abläuft.
Bei der Sensoreinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen oder mehrere Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensoren handeln. Alternativ kann es sich hierbei um eine oder mehrere Kameras, die Bildsensoren insbesondere in Form eines CCD oder CMOS aufweisen. Die von den Bildsensoren erzeugten Bilddaten können bei spielsweise aus Luminanzdaten (Grauwerte, Helligkeit) bestehen oder auch Chromi nanzdaten (Farbe) enthalten.
Die Sensoreinrichtung enthält vorzugsweise zumindest einen Umfeldsensor und/oder zumindest einen Fahrzeugzustandssensor. Der Umfeldsensor ist dazu ausgebildet, um das Umfeld des Fahrzeugs zu überwachen und gegebenenfalls Objekte auf einer Fahrbahn zu erkennen. Beispielsweise werden Sensordaten vom Umfeldsensor er zeugt, die eine sich dem Fahrzeug nähernde Person oder ein anderes, sich dem Fahrzeug näherndes Fahrzeug betreffen. Der Fahrzeugzustandsensor ist beispiels weise dazu ausgebildet, um die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Ausrich tung, die Position in zumindest einer, vorzugsweise drei Raumrichtungen, die Dreh- geschwindigkeit und- richtung eines oder mehrerer Räder oder einen anderen Fahr zeugzustandsparameter zu erfassen.
Die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet, eine Veränderung in den Umfeld- bezie hungsweise Fahrzeugzustandsdaten zu erkennen. Die Auswerteeinheit kann dazu ausgelegt sein, die lokale Verteilung und Variation von Grauwerten und/oder von Chrominanzwerten in den kamerabasierten Bilddaten zu evaluieren. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit in den Umfelddaten eine in eine vom Fahrzeug zu befah rende Zone eintretende Person erkennen, in der vorher keine Personen waren. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise in den Fahrzeugzustandsdaten das Überschrei ten eines Tempolimits, einer Radwinkelgeschwindigkeit oder das Unterschreiten ei ner kritischen Batterieladekapazität feststellen.
Die Signalerzeugungseinheit ist in der Lage, basierend auf der Auswertung der Um feld- beziehungsweise Fahrzeugzustandsdaten zu reagieren und ein Steuersignal zu erzeugen. Die Signalerzeugungseinheit kann beispielsweise ein erstes Steuersignal basierend auf einem ersten Umfeld- beziehungsweise Fahrzeugzustandsdatensatz erzeugen, sodass die Lichtquelle ein erstes Lichtsignal, vorzugsweise ein farbiges (z.B. rotes, blaues und/oder grünes) Lichtsignal aussendet. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuersignal dazu dienen, dass die Visualisierungseinheit ein erstes Mus ter auf einer ersten Anzeigefläche visualisiert. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuersignal dazu dienen, dass die akustische Einheit ein erstes akustisches Signal aussendet. Beim Erkennen einer Veränderung in den Umfeld- beziehungsweise Fahrzeugzustandsdaten erzeugt die Signalerzeugungseinheit ein zweites Steuersig nal, sodass die Lichtquelle ein vom ersten Lichtsignal verschiedenes zweites Licht signal (z.B. mit einer anderen Farbe bzw. Farbkombination) aussendet. Zusätzlich oder alternativ kann die Visualisierungseinheit beim Erkennen der Veränderung ein vom ersten Muster verschiedenes, zweites Muster auf der ersten Anzeigefläche oder alternativ auf einer von der ersten Anzeigesfläche verschiedenen, zweiten Anzeige fläche visualisieren. Alternativ oder zusätzlich kann die akustische Einheit beim Er kennen der Veränderung ein vom ersten akustischen Signal verschiedenes zweites akustisches Signal (z.B. mit einer anderen Frequenz oder Amplitudenverlauf) aus senden. Die Visualisierungseinheit ist dazu ausgebildet, unter Verwendung eines Lasers, ei nes Projektors oder eines anderen für das jeweilige Umfeld und für die Ausgabeflä che geeigneten bildgebenden Verfahrens das jeweilige Muster auf der Ausgabeflä che zu visualisieren. Im Fall eines Projektors ist das Ausgabefläche eine Projektions fläche, wobei das Muster ein Projektionsmuster ist. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand des Beispiels näher erläutert, in dem die Visualisierungseinheit einen Projektor aufweist. Die Maßnahmen, die untenstehend am Beispiel des Projek tors beschrieben sind, sind im Allgemeinen auf jede beliebige Visualisierungseinheit übertragbar.
Die Sensoreinrichtung und/oder der Projektor kann am Fahrzeug angebracht sein. Alternativ kann die Sensoreinrichtung und/oder der Projektor an einer Umfeldbebau ung stationiert sein. Ein Leitsystem kann verwendet werden, welches mit mehreren Sensoren und/oder mehreren Projektoren kommuniziert, um jedem Projektor ein ent sprechendes Projektionsmuster zuzuordnen. Das Leitsystem kann an einer Umfeld bebauung angebracht sein und/oder mit einem Server, etwa einem Cloud-System, kommunizieren.
Das Steuersignal kann ferner an ein Leitsystem weitergeleitet werden, so dass in der Umgebung (bzw. im Erfassungsbereich des Leitsystems) befindliche Visualisie rungseinheiten aktiviert werden können. Diese Visualisierungseinheiten können an der Infrastruktur (etwa einer Umfeldbebauung) oder an anderen in der Umgebung befindlichen Fahrzeugen installiert sein.
Die vorliegende Erfindung ist somit in der Lage, durch Projizieren von Projektions mustern die im Umfeld des Fahrzeugs befindlichen Personen und anderen Fahrzeu ge auf das Fahrzeug, für welches die Erfindung eingesetzt wird, aufmerksam zu ma chen. Dies reduziert Kollisionsgefahren bereits im Vorfeld und führt zu erhöhter Si cherheit.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an gegeben. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Projektionsmuster eine basierend auf den Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten prognostizierte oder empfohlene Trajektorie des Fahrzeugs.
Auf die in den Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten identifizierte Veränderung des Umfelds beziehungsweise des Fahrzeugzustands hin wird das Steuersignal der art konzipiert, dass der Projektor die prognostizierte oder empfohlene Trajektorie des Fahrzeugs projiziert. Beispielsweise kann aufgrund der Feststellung, dass sich eine Person in eine für das Fahrzeug geplante Zone eintritt, die Route des Fahrzeugs ge ändert und die geänderte Route beziehungsweise die neue Trajektorie, die dem Fah rer oder der Fahrassistenz des Fahrzeugs empfohlen wird, auf die Fahrbahn proji ziert werden. Hierdurch kann die Gefahr eines Verkehrsunfalls deutlich reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Projektionsmuster eine basie rend auf den Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten empfohlene Trajektorie und/oder eine basierend auf den Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten empfoh lene Sicherheitszone für ein anderes Objekt.
Auf diese Weise erhält das andere Objekt, das insbesondere ein Verkehrsteilnehmer wie eine Person oder ein anderes Fahrzeug ist, einen Hinweis auf eine sichere Rou te. Die Sicherheit im Einsatz von autonom oder teilautonom fahrenden Fahrzeugen kann dadurch gesteigert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Projektionsmus ter einen Handlungshinweis in Form einer oder mehrerer Textanweisungen und/oder in Form eines oder mehrerer Symbole enthalten, die für die Person bzw. den Fah rer/das Fahrerassistenzsysytem des anderen Fahrzeugs erkennbar sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform befindet sich die Projektionsfläche in einem basierend auf den Fahrzeugzustandsdaten prognostizierten Ort, an dem sich das Fahrzeug zu einem in der Zukunft liegenden Zeitpunkt befinden wird. Auf diese Weise kann die Projektionsfläche aufgrund einer in den Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten identifizierten Veränderung geändert beziehungsweise an gepasst werden. Beispielsweise kann die vom Fahrzeug innerhalb eines Zeitinter valls zurückzulegende Streckenlänge auf Basis der detektierten Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt werden. Im Anschluss kann ein Warnmuster oder die Trajektorie auf eine in dem Ort befindliche Projektionsfläche projiziert werden, indem das Fahr zeug nach dem Zeitintervall eintreffen wird. Es kann somit einer Gefahr der Kollision bereits im Voraus wirksam entgegengewirkt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform befindet sich die Projektionsfläche in einem basierend auf den Umfelddaten prognostizierten Ort, an dem sich ein anderes Objekt zu einem in der Zukunft liegenden Zeitpunkt befinden wird.
Auf diese Weise kann die Projektionsfläche aufgrund einer in den Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten identifizierten Veränderung geändert beziehungsweise an gepasst werden. Beispielsweise kann die vom anderen Verkehrsteilnehmer innerhalb eines Zeitintervalls zurückzulegende Streckenlänge auf Basis der detektierten Ge schwindigkeit des anderen Verkehrsteilnehmers ermittelt werden. Im Anschluss kann ein Warnmuster oder die Trajektorie auf eine in dem Ort befindliche Projektionsfläche projiziert werden, indem der andere Verkehrsteilnehmer nach dem Zeitintervall ein treffen wird. Es kann somit einer Gefahr der Kollision bereits im Voraus wirksam ent gegengewirkt werden.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt zum Erfassen eines Umfelds eines Fahrzeugs ist ausgeführt, in einen Speicher eines Computers geladen zu wer den und umfasst Softwarecodeabschnitte, mit denen die Verfahrensschritte des er findungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammpro dukt auf dem Computer läuft.
Ein Programm gehört zur Software eines Daten verarbeitenden Systems, zum Bei spiel einer Auswerteeinrichtung oder einem Computer. Software ist ein Sammelbe griff für Programme und zugehörigen Daten. Das Komplement zu Software ist Hard- wäre. Hardware bezeichnet die mechanische und elektronische Ausrichtung eines Daten verarbeitenden Systems. Ein Computer ist eine Auswerteeinrichtung.
Computerprogrammprodukte umfassen in der Regel eine Folge von Befehlen, durch die die Hardware bei geladenem Programm veranlasst wird, ein bestimmtes Verfah ren durchzuführen, das zu einem bestimmten Ergebnis führt. Wenn das betreffende Programm auf einem Computer zum Einsatz kommt, ruft das Computerprogramm produkt einen technischen Effekt hervor, nämlich wirksamere Kollisionsvermeidung und erhöhte Sicherheit.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist Plattform unabhängig. Das heißt, es kann auf jeder beliebigen Rechenplattform ausgeführt werden. Bevorzugt wird das Computerprogrammprodukt auf einer erfindungsgemäßen Auswertevorrich tung zum Erfassen des Umfelds des Fahrzeugs ausgeführt.
Die Softwarecodeabschnitte sind in einer beliebigen Programmiersprache geschrie ben, zum Beispiel in Python.
Ausführungsformen werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beige fügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung gemäß einer
Ausführungsform in Zusammenwirkung mit einer Sensoreinrichtung und einem Projektor;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, einer Sensoreinrich tung und eines Projektors;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Fahrzeugs, wobei der
Projektor am Fahrzeug angebracht ist;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Fahrzeugs, wobei der
Projektor und die Sensoreinrichtung am Fahrzeug angebracht sind; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Fahrzeugs in Form eines
Gabelstaplers, an dem die Sensoreinrichtung und der Projektor ange bracht sind;
Fig. 6 eine weitere schematische Darstellung des Gabelstaplers aus Fig. 5, wobei der Projektor eine einer Palette ausweichende Trajektorie des Gabelstaplers projiziert; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Steuerverfahrens gemäß einer
Ausführungsform.
In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktionsähnli che Bezugsteile. In den einzelnen Figuren sind die jeweils relevanten Bezugsteile gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform in Zusammenwirkung mit einer Sensoreinrichtung 40 und ei nem Projektor 30. Die Steuervorrichtung 10 umfasst eine Eingabeschnittstelle 12 zum Erhalten von Umfeld- und Fahrzeugzustandsdaten 43, 45, die von der Sen soreinrichtung 40, die in diesem Beispiel einen Umfeldsensor 42 und einen Fahr zeugzustandssensor 44 umfasst, erfasst sind.
Die Steuervorrichtung 10 umfasst ferner eine Auswerteeinheit 14 zum Auswer ten der erhaltenen Umfeld- und Fahrzeugzustandsdaten 43, 45, um eine Verände rung eines Umfelds und/oder eines Zustands des Fahrzeugs 50 (siehe Fig. 2 bis 4) zu identifizieren.
Die Steuervorrichtung 10 umfasst ferner eine Signalerzeugungseinheit 16 zum Erzeugen eines Steuersignals für den Projektor 30, sodass dieser 30 ein Projekti onsmuster 32 (siehe Fig. 5) auf eine Projektionsfläche 34 (siehe Fig. 2 bis 5) proji ziert. Hierbei ist die Wahl des Projektionsmusters 32 und/oder der Projektionsfläche 34 basierend auf der von der Auswerteeinheit 14 identifizierten Veränderung varia bel. Die Steuervorrichtung 10 umfasst außerdem eine Ausgabeschnittstelle 18 zum Ausgeben des Steuersignals an den Projektor 30.
Fig. 2 bis 4 zeigen jeweils eine schematische Darstellung des Fahrzeugs 50, der Sensoreinrichtung 40 und des Projektors 30. In diesen Beispielen ist die Anord nung der Sensoreinrichtung 40 beziehungsweise des Projektors 30 unterschiedlich.
Im in Fig. 2 gezeigten Beispiel sind die Sensoreinrichtung 40 und der Projektor 30 an einer externen Bebauung 70 außerhalb des Fahrzeugs 50 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 40 kommuniziert über ein Kommunikationsmedium, etwa Near- Field-Communication (NFC), BlueTooth, Infrarot oder Wireless LAN (WLAN), mit der Steuervorrichtung 10, die in diesem und den Beispielen aus Fig. 3 und 4 im Fahr zeug 50 inbegriffen, oder alternativ außerhalb des Fahrzeugs 50 befindlich sein kann. Auch der Projektor 30 kommuniziert mit der Steuereinrichtung 10 über einen der obigen Kommunikationswege. Die Sensoreinrichtung 40 kann auch teilweise au ßerhalb des Fahrzeugs 50 und teilweise im Fahrzeug 50 inbegriffen sein. Beispiels weise ist der Umfeldsensor 42 der Sensoreinrichtung 40 außerhalb des Fahrzeugs angeordnet, während der Fahrzeugzustandssensor 44 am Fahrzeug 50 angebracht.
Wenn die Steuervorrichtung 10 eine Veränderung des Umfelds oder Fahr zeugzustands in den von der Sensoreinrichtung 40 gelieferten Sensordaten 43, 45 identifiziert, bewirkt die Steuervorrichtung 10 mittels eines Steuersignals das Projizie ren eines Projektionsmusters auf die Projektionsfläche 34 durch den Projektor 30.
Im in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist der Projektor 30 am Fahrzeug 50 ange bracht, während die Sensoreinrichtung 40 zumindest teilweise an der externen Be bauung 70 angeordnet. Im in Fig. 4 gezeigten Beispiel sind sowohl der Projektor 30 als auch die Sensoreinrichtung 40 am Fahrzeug 50 angebracht.
Wenn die Steuervorrichtung 10 eine Veränderung des Umfelds oder Fahr zeugzustands in den von der Sensoreinrichtung 40 gelieferten Sensordaten 43, 45 identifiziert, bewirkt die Steuervorrichtung 10 mittels eines Steuersignals das Projizie ren eines Projektionsmusters 32 auf die Projektionsfläche 34 durch den Projektor 30. Hierbei wird die Wahl des Projektionsmusters 32 und/oder der Projektionsfläche 34 an die identifizierte Veränderung angepasst und daher variabel.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Fahrzeugs 54 in Form eines Gabelstaplers, an dem die Sensoreinrichtung 40 und der Projektor 30 angebracht sind. Die Sensoreinrichtung 40 umfasst hier mehrere Umfeldsensoren 42, die an verschiedenen Positionen des Gabelstaplers 54 angebracht sind. Ferner umfasst die Sensoreinrichtung 40 mehrere Fahrzeugzustandssensoren 44, die bei spielsweise die Drehgeschwindigkeit und/oder -richtung des Vorder- oder Hinterrads 56, 58 detektierten. Auch ist die Steuervorrichtung 10 im Gabelstapler 54 angeord net. Der Projektor 30 projiziert auf das Steuersignal der Steuervorrichtung 10 hin ein ein Projektionsmuster 32 auf die Projektionsfläche 34, wobei das Projektionsmuster 32 ein Stopp-Schild darstellt.
Fig. 6 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Gabelstaplers 54 aus Fig. 5, wobei der Projektor 30 eine einer Palette 55 ausweichende Trajektorie 32a des Gabelstaplers 54 projiziert. Beispielsweise kann diese Maßnahme dadurch aus gelöst werden, dass die Entfernung zwischen der Palette 55 und dem fahrenden Ga belstapler 54 einen kritischen Wert unterschritten hat. Ein Umfeldsensor 42 erfasst dieses Ereignis. Die Steuervorrichtung 10 des Gabelstaplers 54 erhält diese Verän derung des Umfelds und erzeugt ein Steuersignal, welches an den Projektor 30 aus gegeben wird. Die Auswerteeinheit 14 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, um die Trajektorie 32a oder ein anderes Projektionsmuster 32 zur Vermeidung einer Kollisi on zwischen dem Gabelstapler 54 und der Palette 55 zu erzeugen und in das Steu ersignal zu integrieren.
Der Projektor 30 projiziert ferner ein Warnmuster 32 auf die Bodenfläche, die beispielsweise von auf dem Gelände befindlichen Personen 60 begehbar ist. Das entsprechende Steuersignal kann ausgelöst werden, nachdem der Umfeldsensor 42 eine sich der Palette 55, dem Gabelstapler 54 und/oder der vorgeschlagenen und projizierten Trajektorie 32a nähernde Person 60 detektiert hat. Das Steuersignal kann alternativ ausgelöst werden nachdem die Auswerteeinheit 14 aus den Umfeld daten entnommen hat, dass die Entfernung zwischen der Personen 60 einerseits und der Palette 55, dem Gabelstapler 54 und/oder der vorgeschlagenen und projizierten Trajektorie 32a andererseits einen kritischen Wert unterschritten hat.
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Steuerverfahrens 100 gemäß ei ner Ausführungsform. In einem ersten Schritt S1 werden von einer Sensoreinrichtung 40 erfasste Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten 43, 45 erhalten. In einem zweiten Schritt S2 werden die erhaltenen Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten
43, 45 ausgewertet, um eine Veränderung eines Umfelds und/oder eines Zustands des Fahrzeugs 50 zu identifizieren. In einem dritten Schritt S3 wird ein Steuersignal für einen Projektor 30 erzeugt, das dazu dient, dass der Projektor 30 ein Projekti onsmuster 32 auf eine Projektionsfläche 34 projiziert, wobei die Wahl des Projekti onsmusters 32 und/oder der Projektionsfläche 34 basierend auf der von der Auswer teeinheit 14 identifizierten Veränderung variabel ist. In einem vierten Schritt S4 wird das Steuersignal an den Projektor 30 ausgegeben.
Mit der vorliegenden Erfindung können noch weitere Informationen mittels Projizieren des Projektionsmusters 32 dargestellt werden. Beispielsweise können sichere Bereiche dynamisch markiert werden, sodass sich diese Bereiche in ihrer Form und/oder Größe verändern, wenn eine Veränderung in den Umfeld- und/oder Fahrzeugzutandsdaten identifiziert wird. Zusätzlich kann der Bremsweg eines Fahr zeugs 50 je nach seiner aktuellen Fahrgeschwindigkeit angezeigt werden. Somit wis sen Fußgänger in der Näher des Fahrzeugs 50, welcher Bereich nicht zu betreten ist.
Durch weitere Symbole kann die vorliegende Erfindung in kritischen Situatio nen Handlungsmöglichkeiten darstellen. Beispielsweise können diese Handlungs möglichkeiten darin bestehen, Hindernisse aus dem Weg zu räumen. Auch kann eine Person im Umfeld mittels Warnsignale oder -muster auf eine drohende Gefahr oder Komplikation aufmerksam gemacht werden, sodass sie auf die Steuerung des Fahr zeugs 50 Einfluss nehmen kann.
Außerdem kann die Umfeldsensorik erkennen , wo mögliche Laufwege oder Fahrwege potentiell verlaufen. Mit dieser Erkenntnis kann eine Kollision frühzeitig prognostiziert werden. Dieses erhöhte Sicherheitsrisiko wird durch die Auswerteein heit 14 aus den Sensordaten entnommen. Basierend auf dem erkannten Sicherheits risiko kann ein Projektionsmuster auf eine Projektionsfläche entsprechend zur War nung projiziert werden.
Des Weiteren können Arbeitsprozesse enthaltende Projektionsmuster auf eine Projektionsfläche an einem Hochregal projiziert werden. Dem Fahrer kann somit bei spielsweise der Platz zum Abstellen oder Aufnehmen der Waren gezeigt werden. Auch kann er beim Positionieren des Gabelstaplers oder einer anderen Industriema schine unterstützt werden und mit Hilfe von Warnmustern und -Signalen auf sicher heitskritische Umstände sensibilisiert werden.
Ferner kann die Größe des Ladeguts ermittelt und diese Info beispielsweise auf das Hochregal projiziert werden. Der Fahrer kann somit einschätzen, ob das La degut ins Regal passt oder die richtige Abladehöhe bereits erreicht ist. Zusätzlich kann aufgrund der Erkenntnis aus den Fahrzeugzustandsdaten, dass die Batteriela dekapazität des Fahrzeugs einen kritischen Wert unterschritten hat, dem Fahrer im Anschluss der kürzeste Fahrweg zur Ladestation in Form von Projektionsmuster ge zeigt werden.
Außerdem kann eine Drohne ihren geplanten Landeplatz in Form eines Pro jektionsmusters markieren. Beim Detektieren einer Person im Umfeld des Landeplat zes kann das Projektionsmuster und/oder die Projektionsfläche geändert, insbeson dere verschoben werden.
Die vorliegende Erfindung ist analog in anderen Anwendungen abseits der Straße denkbar, z.B. für eine Land- oder Baumaschine (Offroad-Fahrzeuge). Die Art und Weise der zu projizierenden Informationen hängen vom entsprechenden Fah r einsatz und dem dazugehörigen Arbeitsprozess analog wie eingangs beschrieben ab.
Bezuqszeichen Steuervorrichtung
Eingabeschnittstelle
Auswerteeinheit
Signalerzeugungseinheit
Ausgabeschnittstelle
Projektor
Projektionsmuster
a Trajektorie
Projektionsfläche
Sensoreinrichtung
Umfeldsensor
Umfelddaten
Fahrzeugzustandssensor
Fahrzeugzustandsdaten
, 54 Fahrzeug
Bodenfläche
Palette
Hinterrad
Vorderrad
anderes Objekt
0 Steuerverfahren
bis S4
Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Steuervorrichtung (10) für ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug (50), umfassend:
eine Eingabeschnittstelle (12) zum Erhalten von einer Sensoreinrichtung (40) erfasster Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten (43, 45);
eine Auswerteeinheit (14) zum Auswerten der erhaltenen Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten (43, 45), um eine Veränderung eines Umfelds und/oder ei nes Zustands des Fahrzeugs (50) zu identifizieren;
eine Signalerzeugungseinheit (16) zum Erzeugen eines Steuersignals für eine Lichtquelle, eine Visualisierungseinheit (30) und/oder eine akustische Einheit, so- dass:
die Lichtquelle ein Lichtsignal emittiert;
die Visualisierungseinheit (30) ein Muster (32) auf einer Anzeigefläche (34) visualisiert; oder
die akustische Einheit ein akustisches Signal aussendet; wobei das Lichtsignal, das akustische Signal, die Wahl des Musters (32) und/oder der Anzeigefläche (34) basierend auf der von der Auswerteeinheit (14) identifizierten Veränderung variabel ist; und
eine Ausgabeschnittstelle (18) zum Ausgeben des Steuersignals an die Licht quelle, die Visualisierungseinheit (30) oder die akustische Einheit.
2. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei das Muster (32) eine basie rend auf den Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten (43, 45) prognostizierte oder empfohlene Trajektorie (32a) des Fahrzeugs (50) umfasst.
3. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Muster (32) eine basierend auf den Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten (43, 45) empfohlene Trajektorie und/oder eine basierend auf den Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsda ten (43, 45) empfohlene Sicherheitszone für ein anderes Objekt (60) umfasst.
4. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Anzeigefläche (34) in einem basierend auf den Fahrzeugzustandsdaten (43, 45) prognostizierten Ort befindet, an dem sich das Fahrzeug (50) zu einem in der Zukunft liegenden Zeitpunkt befinden wird.
5. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Anzeigefläche (34) in einem basierend auf den Umfelddaten (43, 45) prognosti zierten Ort befindet, an dem sich ein anderes Objekt (60) zu einem in der Zukunft liegenden Zeitpunkt befinden wird.
6. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (10) am Fahrzeug (50) oder an einer Bebauung (70) in einem Um feld des Fahrzeugs (50) angebracht ist.
7. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (10) ein Leitsystem umfasst, das mit mehreren Sensoreinrichtun gen (40) und/oder Visualisierungseinheiten (30) verbunden ist.
8. Fahrzeug (50), umfassend eine Steuervorrichtung (10) nach einem der voran gehenden Ansprüche.
9. Fahrzeug (50) nach Anspruch 8, weiter umfassend eine Sensoreinrichtung (40) zum Erfassen von Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten (43, 45).
10. Fahrzeug (50) nach Anspruch 8 oder 9, weiter umfassend eine Visualisie rungseinheit (30) zum Visualisieren eines Musters (32) auf einer vordefinierte Anzei gefläche (34) basierend auf von einer Sensoreinrichtung (40) erfassten Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten (43, 45).
11. Steuerverfahren (100) für ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug (50), umfassend:
einen ersten Schritt (S1 ), in dem von einer Sensoreinrichtung (40) erfasste Umfeld- und/oder Fahrzeugzustandsdaten (43, 45) erhalten werden; einen zweiten Schritt (S2), in dem die erhaltenen Umfeld - und/oder Fahrzeug zustandsdaten (43, 45) ausgewertet werden, um eine Veränderung eines Umfelds und/oder eines Zustands des Fahrzeugs (50) zu identifizieren;
einen dritten Schritt (S3), in dem ein Steuersignal für eine Lichtquelle, eine Visualisierungseinheit (30) und/oder eine akustische Einheit erzeugt wird, das dazu dient, dass
die Lichtquelle ein Lichtsignal emittiert;
die Visualisierungseinheit (30) ein Muster (32) auf einer Anzeigefläche (34) visualisiert; oder
die akustische Einheit ein akustisches Signal aussendet; wobei das Lichtsignal, das akustische Signal, die Wahl des Musters (32) und/oder der Anzeigefläche (34) basierend auf der von der Auswerteeinheit (14) identifizierten Veränderung variabel ist; und
einen vierten Schritt (S4), in dem das Steuersignal an die Lichtquelle, die Vi sualisierungseinheit (30) oder die akustische Einheit ausgegeben wird.
12. Computer-Programm-Produkt, das in einem Datenträger gespeichert und dazu ausgebildet ist, um das Steuerverfahren nach Anspruch 1 1 durchzuführen, wenn das Computer-Programm-Produkt durch einen Rechner ausgeführt wird.
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