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Stand der Technik
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Es sind Verfahren zur Erkennung von Fehlerzuständen eines Shuttles bekannt. Weiterhin sind Verfahren zu Bergung bekannt, worin sich z. B. ein Operator über telemediale Mittel einloggt und das Fahrzeug ferngesteuert zu Wartungshalle bringt.
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Nicht bekannt sind Verfahren und Systeme, die eine automatisierte Bergung eines abgestellten hoch- oder vollautomatisierten Fahrzeugs ermöglichen. Insbesondere wenn der Grund für die Abschaltung des Fahrzeugs eine fehlerhafte Umfelderfassung war.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Geleiten eines nicht vollfunktionsfähigen hoch- oder vollautomatisierten ersten Fahrzeugs von wenigstens einem hoch- oder vollautomatisierten zweiten Fahrzeug, wobei das erste Fahrzeug dadurch geleitet wird, dass das erste Fahrzeug wenigstens abhängig von
- - durch das zweite Fahrzeug erfasste Umfelddaten und/oder
- - Positionsdaten, die die Position wenigstens des zweiten Fahrzeugs umfassen, und/oder
- - basierend auf aus den Umfelddaten und/oder Positionsdaten ermittelten Ansteuerungssignalen zur Ansteuerung des ersten Fahrzeugs betrieben wird.
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Unter einem hoch- oder vollautomatisierten Fahrzeug wird ein Fahrzeug verstanden, welches hoch- oder vollautomatisiert betrieben werden kann. Insbesondere ist ein derartiges Fahrzeug in der Lage, in bestimmten Verkehrssituation eigenständig die Kontrolle über die Steuerung des Fahrzeugs zu übernehmen, ohne dass ein Eingriff eines Fahrzeuginsassen notwendig ist. Ggf. kann ein derartiges Fahrzeug auch ohne menschliche Insassen betrieben werden und am Straßenverkehr teilnehmen. Es ist auch denkbar, dass das Fahrzeug jegliche Verkehrssituation ohne menschlichen Eingriff beherrscht. Beispiele für hoch- oder vollautomatisiert betriebene Fahrzeuge sind Pods oder Shuttle oder sonstige Fahrzeuge mit Assistenzfunktionen, die zumindest zeitweise ein Betreiben des Fahrzeugs ohne menschlichen Eingriff ermöglichen.
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Unter einem Pod oder Shuttle werden in dem vorliegenden Dokument vollautomatisiert betriebene Fahrzeuge zur Güter- und/oder Personenbeförderung verstanden. Aufgrund der Vollautomatisierung sind nicht zwingend Steuerungsmittel, wie Gas-, Bremspedale oder Lenkräder, im Fahrzeug vorhanden. Pods oder Shuttle können beispielsweise auf fest vorgeschriebenen Wegen, ggf. auch mit baulicher Einschränkung, betrieben werden. Sie können allerdings auch als Teilnehmer am öffentlichen Straßenverkehr teilnehmen und beliebige Ziele ansteuern. Darüber hinaus können Pods oder Shuttle auch in bislang für einige Kraftfahrzeuge gesperrten Gebieten, wie beispielsweise in Fußgängerzonen, auf Fahrradwegen und/oder in Parkanlagen, betrieben werden.
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Unter geleiten eines Fahrzeugs wird in diesem Dokument das Begleiten eines Fahrzeugs durch ein weiteres Fahrzeug für eine gewisse Zeitspanne verstanden. Das geleitende Fahrzeug hält sich während des Geleitvorgangs in der Nähe des zu geleitenden Fahrzeugs auf. Der Abstand und die relative Position des geleitenden Fahrzeugs sind hierbei derart zu wählen, dass ein sicherer Betrieb des zu geleitenden Fahrzeugs sichergestellt werden kann. Liegt bei diesem beispielsweise eine Defekt eines Umfeldsensors vor, wodurch ein Erfassungsbereich des zu geleitenden Fahrzeugs eingeschränkt wird, muss während des Geleitvorgangs sichergestellt werden, dass das leitende Fahrzeug sich in einer derartigen relativen Position zu dem zu geleitenden Fahrzeug befindet, dass mittels des Geleitfahrzeugs gewährleistet werden kann, dass von einem nicht von dem zu geleitenden Fahrzeug einsehbaren Bereich kein Gefahren für das zu geleitende Fahrzeug ausgehen. Dies kann vom leitenden Fahrzeug beispielweise dadurch erreicht werden, dass es Umfelddaten aus diesem Bereich an das zu geleitende Fahrzeug aussendet oder dass sich das leitende Fahrzeug in diesem Bereich betrieben wird und/oder diesen abschirmt, sodass sich keine weiteren Fahrzeuge unbemerkt in diesen Bereich gelangen können. Wird das zu geleitende Fahrzeug von mehreren Fahrzeugen geleitet, können sich diese entsprechend in eine Formation begeben, sodass das zu geleitende Fahrzeug von allen Seiten abgeschirmt wird.
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Unter einem nicht vollfunktionsfähigen Fahrzeug wird ein Fahrzeug verstanden, bei welchem wenigstens eine Funktion zum hoch- oder vollautomatisierten nicht mit 100%iger Genauigkeit, im Vergleich zu einem Normalbetrieb ohne vorliegende Beeinträchtigung, arbeitet und/oder ein Sensor Messdaten nicht in der Qualität liefert, welche in einem Normalbetrieb von dem Sensor zu erwarten sind und/oder Teile des Fahrzeugs nicht derart funktionsfähig sind, dass ein sicherer hoch- oder vollautomatisierter Betrieb des Fahrzeugs möglich ist. Beispiele für nicht vollfunktionsfähige bzw. beeinträchtigte Fahrzeuge (Fahrzeuge mit Beeinträchtigung) sind Fahrzeuge, bei denen ein Sensor defekt und/oder verschmutzt ist, sodass die Messdaten unzureichende Qualität aufweisen, eine Funktion aufgrund eines Software- oder Hardwarefehlers ausgefallen ist oder nicht ordnungsgemäß funktioniert oder Teile des Fahrzeugs beschädigt sind, beispielsweise am Antriebsstrang, der Lenkung, der Räder und/oder des Schließmechanismus einer Fahrzeugtür. Es sind auch weitere gängige Beeinträchtigungen denkbar.
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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Geleiten eines nicht vollfunktionsfähigen hoch- oder vollautomatisierten ersten Fahrzeugs von wenigstens einem hoch- oder vollautomatisierten zweiten Fahrzeug, wobei das erste Fahrzeug dadurch geleitet wird, dass es wenigstens abhängig von
- - durch das zweite Fahrzeug erfassten Umfelddaten und/oder
- - Positionsdaten, die die Position wenigstens des zweiten Fahrzeugs umfassen, und/oder
- - basierend auf aus Umfelddaten und/oder Positionsdaten ermittelten Ansteuerungssignalen zur Ansteuerung des ersten Fahrzeugs
betrieben wird, wobei das erste Fahrzeug wenigstens von dem zweiten Fahrzeug geleitet wird und eine relative Position des zweiten Fahrzeugs zu dem ersten Fahrzeug während des Geleitens abhängig von einer Beeinträchtigung des ersten Fahrzeugs ermittelt wird.
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Die Beeinträchtigung des ersten Fahrzeugs, also ein vorliegender Defekt oder Fehler oder eine Fehlfunktion, können beispielsweise über ein von dem ersten Fahrzeug ausgesendetes Beeinträchtigungssignal von dem zweiten Fahrzeug ermittelt oder erfasst werden. Des Weiteren kann das zweite Fahrzeug anhand seiner Umfeldsensorik defekte des ersten Fahrzeugs erkennen, beispielsweise nach einem Unfall beschädigte Fahrzeugteile und Sensoren des ersten Fahrzeugs. Basierend auf der ermittelten oder erfassten Beeinträchtigung des Fahrzeugs kann die relative Position des zweiten Fahrzeugs zu dem ersten Fahrzeug beim Geleiten bestimmt bzw. angepasst werden, sodass ein möglichst optimales Geleiten ermöglicht wird. Hierdurch lässt sich die Sicherheit und Effizienz beim Geleiten erhöhen.
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Das Verfahren bietet sich insbesondere in solchen Fällen an, in welchen im ersten Fahrzeug ein Fehlerfall in der Umfelderfassung vorliegt, aufgrund welchem eine selbstständige Weiterfahrt des ersten Fahrzeugs nicht möglich oder mit im Vergleich zu einem Normalbetrieb erhöhten Sicherheitsrisiken verbunden ist.
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Das Verfahren ermöglicht es, ein, infolge eines Fehlerfalls abgestelltes, beispielsweise in einen Ruhezustand versetztes, hoch- oder vollautomatisiertes Fahrzeug, insbesondere ein hochautomatisiertes Shuttle oder einen hochautomatisierten Pod, zu aktivieren und mittels eines weiteren hoch- oder vollautomatisiert betriebenen Fahrzeugs zu einer gewünschten Position, beispielsweise zu einer Wartungshalle, zu leiten.
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Mittels des Verfahrens lassen sich Fehlerfälle effizient und automatisiert beheben, wodurch Kosten eingespart werden. Je größer ein System aus hoch- oder vollautomatisierten Fahrzeugen ist, desto schneller lassen sich liegengebliebene Fahrzeuge mittels dieses Verfahrens bergen, wodurch die Akzeptanz für automatisiert betriebene Fahrzeuge erhöht wird.
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Weitere Vorteile des Verfahrens ergeben sich durch ein vollständig automatisiertes Einsammeln liegengebliebener hoch- oder vollautomatisierter Fahrzeuge und der Einsparung von Personalkosten für Operatoren, welche bislang für die Bergung entsprechender Fahrzeuge notwendig waren/sind.
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Des Weiteren ermöglicht das Verfahren eine Verbesserung des Verkehrsflusses und der Sicherheit im Straßenverkehr, wenn unmittelbar nach dem Auftreten eines Systemfehlers wenigstens ein zweites Fahrzeug zum Geleiten des ersten Fahrzeugs zum Einsatz kommt.
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Die Ansteuerung des ersten Fahrzeugs basierend auf den Daten oder Signalen kann derart erfolgen, dass weiterhin ein sicheres Betreiben des ersten Fahrzeugs anhand der empfangenen Daten oder Signale des zweiten Fahrzeugs möglich ist. Hierfür sollte sich das erste Fahrzeug entlang einer Trajektorie bewegen, die aufgrund des zweiten Fahrzeugs, welches das erste Fahrzeug geleitet, und den vom zweiten Fahrzeug ausgesendeten Daten sicher befahrbar ist. Sicher kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass für relevant betrachtete Erfassungsbereiche ausreichend durch Sensorik des ersten und ggf. zweiten Fahrzeugs bewertbar sind, welche aufgrund der Datenübertragung auch dem ersten Fahrzeug zur Verfügung stehen können. Es können auch andere für das hochautomatisierte Fahren heranzuziehende Kriterien zur Bewertung herangezogen werden, ob ein sicheres Betreiben möglich ist. Um sicherzustellen, dass weiterhin ein sicheres Betreiben möglich ist, sollte sich das erste Fahrzeug derart angesteuert werden, dass das zweite Fahrzeug sich weiterhin relativ zu dem ersten Fahrzeug in einer Position befindet, die den sicheren Betrieb gewährleistet. Je nach aktueller Fahrsituation kann diese Position auch variieren.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das erste Fahrzeug nur dann von wenigstens einem zweiten Fahrzeug geleitet, wenn ein Beeinträchtigungssignal vom ersten Fahrzeug ausgesendet wurde.
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Das Verfahren bietet sich insbesondere beim Vorliegen eines Fehlerfalls oder Defekts im ersten Fahrzeug an. Sendet das erste Fahrzeug ein entsprechendes Beeinträchtigungssignal aus, welches Informationen über den Fehlerfall oder Defekt enthalten kann, kann ein zweites Fahrzeug zum Geleiten des ersten Fahrzeugs benachrichtig und/oder angefordert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens werden zum Betreiben des ersten Fahrzeugs die folgenden Schritte ausgeführt: :
- - Empfangen von Umfelddaten und/oder Positionsdaten und/oder Ansteuerungssignalen des zweiten Fahrzeugs;
- - Ansteuerung des ersten Fahrzeugs basierend auf den empfangenen Daten und/oder Ansteuerungssignalen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens befindet sich das zweite Fahrzeug während des Geleitens in unmittelbarer Näher des ersten Fahrzeugs.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass die Verkehrssituation und das Umfeld des ersten Fahrzeugs bestmöglich vom zweiten Fahrzeug erfasst und ausgewertet werden kann. Hierdurch lässt sich die Sicherheit beim Geleiten und speziell beim Steuern des ersten Fahrzeugs erhöhen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens fährt das zweite Fahrzeug dem ersten Fahrzeug voraus, folgt ihm oder bewegt sich seitlich versetzt zu diesem, insbesondere für die Dauer des Geleitens.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass in Abhängigkeit der vorherrschenden Gegebenheiten, beispielsweise der Verkehrssituation und /oder der Art der Beeinträchtigung des ersten Fahrzeugs ein Geleiten von dem zweiten Fahrzeug an unterschiedlichen relativen Positionen zu dem ersten Fahrzeug möglich ist. Hierdurch kann sich optimal auf die vorliegende Situation eingestellt werden und die Sicherheit beim Geleiten erhöht werden. Zudem ist es von Vorteil, wenn das zweite Fahrzeug eine der des ersten Fahrzeugs sehr ähnliche Trajektorie abfährt, sodass schnell und sicher auf sich ändernde Verkehrssituationen oder auftretende Hindernisse oder Handlungen erfordernde Ereignisse reagiert werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens enthält dieses den zusätzlichen Schritt des Aussendens eines Beeinträchtigungssignals.
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Das Beeinträchtigungssignal kann beispielweise Informationen über einen im ersten Fahrzeug vorliegenden Fehler enthalten. Ist beispielsweise ein bestimmter Sensor ausgefallen, kann das Beeinträchtigungssignal Informationen darüber enthalten, welcher Sensor ausgefallen ist und/oder welche Informationen dem ersten Fahrzeug zur automatisierten Weiterfahrt fehlen und/oder welcher Bereich von dem ersten Fahrzeug nicht mehr erfassbar oder mit ausreichender Genauigkeit erfassbar ist. Basierend auf diesem Beeinträchtigungssignal kann folglich das zweite Fahrzeug seine relative Position zu dem ersten Fahrzeug anpassen und/oder dem ersten Fahrzeug genau die Daten zur Verfügung stellen, welche diesem für eine automatisierte Weiterfahrt fehlen bzw. aufgrund eines Defekts aktuell nicht von diesem erfassbar und/oder ermittelbar sind.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfassen die Umfelddaten Informationen über bereits vom zweiten Fahrzeug ermittelte Umfeldobjekte.
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Die empfangenen Umfeldobjekte werden bevorzugt von dem zweiten hoch- oder vollautomatisierten Fahrzeug anhand von diesem erfasster Umfelddaten ermittelt. Anhand der ermittelten Objekte können Ausfälle von Sensoren des ersten Fahrzeugs, welche ansonsten für die Erfassung dieser Umfeldobjekte einsetzbar wären, kompensiert werden. Hierdurch kann eine automatisierte Weiterfahrt des ersten Fahrzeugs mit Hilfe der Sensoren des zweiten Fahrzeugs ermöglicht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfassen die Positionsdaten Informationen über die Trajektorie des zweiten Fahrzeugs, insbesondere über eine zukünftige und/oder bereits abgefahrene Trajektorie des zweiten Fahrzeugs.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass dem ersten Fahrzeug eine durch ein vollfunktionsfähiges zweites Fahrzeug berechnete Trajektorie zur Verfügung steht, welcher mit großer Wahrscheinlichkeit sicher von dem ersten Fahrzeug gefolgt werden kann. Hierdurch werden dem nichtvollfunktionsfähigen ersten Fahrzeug Daten zur Verfügung gestellt, anhand welcher eine sichere automatisierte Weiterfahrt möglich ist. Auch bei schwerwiegenden Beeinträchtigungen oder Systemausfällen kann auf diese Weise eine sichere Weiterfahrt des ersten Fahrzeugs gewährleistet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden im Schritt des Empfangens Umfelddaten und/oder Positionsdaten und/oder Ansteuerungssignal von wenigstens einem weiteren hoch- oder vollautomatisierten Fahrzeug empfangen.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass Umfelddaten und Signale weiterer Fahrzeuge für die Steuerung des ersten Fahrzeugs verwendbar sind und sich die Sicherheit beim Betreiben des ersten Fahrzeugs folglich erhöht. Zudem können sich die das erste Fahrzeug geleitenden Fahrzeuge derart anordnen, dass das erste Fahrzeug von Gefahren, beispielsweise anderen Verkehrsteilnehmern, geschützt oder abgeschirmt wird. Werden beispielsweise Signale von vier Fahrzeugen empfangen, welche alle das erste Fahrzeug geleiten, können sich diese derart formieren, dass das erste Fahrzeug von allen Seiten geschützt ist und ggf. vollständig ohne eigene Umfeldsensorik betrieben werden könnte. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn Daten der Umfeldsensorik der weiteren Fahrzeuge verwendet wird, um ein Ansteuerungssignal an das erste Fahrzeug auszusenden. Hierfür kann eines der geleitenden Fahrzeuge als Hauptgeleitfahrzeug bestimmt werden, welches basierend auf eigenen Umfelddaten und auf den Daten der weiteren Geleitfahrzeuge ein Ansteuerungssignal zur Ansteuerung des ersten Fahrzeugs berechnet und aussendet.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden im zweiten Fahrzeug zum Geleiten des ersten Fahrzeugs folgende Schritte ausgeführt:
- - Ansteuern des zweiten Fahrzeugs entlang einer Trajektorie, um das erste Fahrzeug zu geleiten;
- - Aussenden von im zweiten Fahrzeug erfassten und/oder ermittelten Umfelddaten und/oder Positionsdaten und/oder Ansteuerungssignalen, insbesondere zur automatisierunten Steuerung des ersten Fahrzeugs, insbesondere zur Verwendung für eine automatisierte Ansteuerung des ersten Fahrzeugs.
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Dieses Verfahren läuft bevorzugt im zweiten Fahrzeug ab und dient zur Bereitstellung von Daten, welche von dem nichtvollfunktionsfähigen ersten Fahrzeug zur automatisierten Weiterfahrt genutzt werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens enthält dieses den zusätzlichen Schritt des Empfangens von weiteren Umfelddaten und/oder Positionsdaten von wenigstens einem weiteren Fahrzeug, welches das erste Fahrzeug geleitet, wobei das Ansteuern des zweiten Fahrzeugs anhand der weiteren Umfelddaten und/oder Positionsdaten erfolgt und/oder aggregierte Umfelddaten und/oder Positionsdaten und/oder aus den Umfelddaten und/oder Positionsdaten ermittelte Ansteuerungssignale ausgesendet werden.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass weitere Daten zum sicheren Steuern des ersten Fahrzeugs zur Verfügung stehen. Darüber hinaus ist es möglich, anhand der Daten von weiteren Fahrzeugen ein optimiertes Ansteuerungssignal zur Steuerung des ersten Fahrzeugs zu ermitteln. Werden die Daten beispielweise im zweiten Fahrzeug aggregiert, können von diesem optimierte Ansteuerungssignale berechnet und an das erste Fahrzeug gesendet werden. Aggregiert bedeutet in diesem Fall, dass die zur Verfügung stehenden Daten zusammengeführt werden, um ein möglichst vollständiges Bild der Umgebung zu erzeugen. Hierdurch erhöht sich die Sicherheit im Straßenverkehr und speziell für den Verbund aus Fahrzeugen, die in dem Geleitvorgang involviert sind.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist dieses zudem die folgenden Schritte auf:
- - Ermitteln der aktuellen Position des zweiten Fahrzeugs;
- - Erfassen von Umfeldsensordaten;
- - Erkennung von Umfeldobjekten anhand der Umfeldsensordaten;
- - Aussenden der ermittelten Umfeldobjekte und der ermittelten Position, insbesondere zur automatisierten Steuerung des ersten Fahrzeugs.
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Liegt im ersten Fahrzeug beispielsweise ein Defekt eines Sensors vor, welcher zur Erkennung von Umfeldobjekten in einem bestimmten Winkelbereich vorgesehen ist, kann dieser Defekt durch bereitstellen bereits ausgewerteter Umfeldobjekte in diesem Winkelbereich kompensiert werden. Um die Positionen der Umfeldobjekte relativ zu dem ersten Shuttle bestimmen zu können, kann die ebenfalls ausgesandte Position der zweiten Fahrzeugs verwendet werden. Anhand der Position des ersten Fahrzeugs und den vorliegenden Informationen lassen sich folglich die Positionen der Umfeldobjekte relativ zum ersten Fahrzeug berechnen. Alternativ oder ergänzend können die Positionen der Umfeldobjekte auch bereits in den ausgesendeten Daten enthalten sein. Die Position des zweiten Shuttles entspricht in diesem Fall ebenfalls der Position eines Umfeldobjektes, das sich aufgrund des Geleitvorgangs immer in der Nähe des ersten Fahrzeugs aufhält.
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Unter Umfeldsensordaten werden Daten verstanden, welche von Umfeldsensoren erfasst wurden und zur Auswertung bzw. Analyse des Umfelds verwendet werden können. Bei Umfeldsensordaten kann es sich beispielsweise um Daten von Kameras, Radar-, Lidar- oder Ultraschallsensoren handeln.
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Alternativ kann auch das folgende beanspruchte Verfahren zum Einsatz kommen, welches ebenfalls bevorzugt in dem zweiten Fahrzeug ausgeführt werden kann. Dieses Verfahren zum Geleiten eines nicht vollfunktionsfähigen hoch- oder vollautomatisierten ersten Fahrzeugs, insbesondere eines Pods oder Shuttles, von einem zweiten hoch- oder vollautomatisierten zweiten Fahrzeug weist die folgenden Schritte auf:
- - Erfassen von Umfeldsensordaten;
- - Ermitteln der aktuellen Position des zweiten Fahrzeugs;
- - Ermitteln und/oder Anpassen einer von dem zweiten Fahrzeug abzufahrenden Trajektorie unter Berücksichtigung der erfassten Umfeldsensordaten;
- - Aussenden der Trajektorie und der aktuellen Position des zweiten Fahrzeugs, insbesondere zur Ansteuerung des ersten Fahrzeugs.
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Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass dem nichtvollfunktionsfähigen ersten Fahrzeug eine Trajektorie zur Verfügung gestellt wird, welche auf den Berechnungen des vollfunktionsfähigen zweiten Fahrzeugs basiert und folglich mit großer Wahrscheinlichkeit sicher zu befahren ist. Im zweiten Fahrzeug sind mittels dieses Verfahrens keine aufwändigen zusätzlichen Berechnungen notwendig, da lediglich die eigene Trajektorie berechnet wird.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden bei der Trajektorienberechnung des zweiten Fahrzeugs Sicherheitsabstände und Geschwindigkeiten unter Berück Sichtung des ersten Fahrzeugs angepasst, sodass Kollisionen des ersten Fahrzeugs ausgeschlossen werden können.
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Zudem wird ein Verfahren zum Geleiten eines nicht vollfunktionsfähigen hoch- oder vollautomatisierten ersten Fahrzeugs, insbesondere eines Pods oder Shuttles, von einem zweiten hoch- oder vollautomatisierten zweiten Fahrzeug beansprucht, welches, insbesondere zur Ausführung in dem zweiten Fahrzeug ausgelegt ist. Dieses weist die folgenden Schritte auf Schritten:
- - Ermitteln der aktuellen Position des zweiten Fahrzeugs;
- - Erfassen von Umfeldsensordaten;
- - Erkennung von Umfeldobjekten anhand der Umfeldsensordaten und Ermitteln der Position der Umfeldobjekte anhand der Position des zweiten Fahrzeugs;
- - Aussenden der ermittelten Umfeldobjekte und deren Position, insbesondere zur automatisierten Steuerung des ersten Fahrzeugs.
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Die Position der Umfeldobjekte kann anhand der aktuellen Position des Fahrzeugs und der relativen Positionierungen der Umfeldobjekte zu dem Fahrzeug, welche anhand der Umfelddaten bestimmbar sind, ermittelt werden. Ist die aktuelle Position des Fahrzeugs beispielsweise in Weltkoordinaten bekannt, können folglich auch die Positionen der ermittelten Umfeldobjekte in diesen Koordinaten angegeben werden. Das Weltkoordinatensystem bezeichnet das Ursprungskoordinatensystem, mit dem die damit verknüpften relativen Koordinatensysteme referenziert sind. Eine Transformation ist auch beliebige andere Koordinatensysteme denkbar, mittels welche sich das Fahrzeug orientieren kann.
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Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass die ausgesendeten Daten, welche bereites ermittelte Umfeldobjekte und deren Position enthalten, ohne separate Transformation von weiteren Fahrzeugen genutzt werden kann. Hierdurch lässt sich das Verfahren in weiteren Fahrzeugen beschleunigen und es müssen weniger Daten übertragen werden, wodurch eine Datenübertragung beschleunigt werden kann.
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Ergänzend kann in dieser Ausführungsform auch die aktuelle Position des zweiten Fahrzeugs als Positionsdaten ausgesendet werden. Auf diese Weise ist dem ersten Fahrzeug die Position des zweiten Fahrzeugs bekannt.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum Geleiten eines nicht vollfunktionsfähigen hoch- oder vollautomatisierten ersten Fahrzeugs, insbesondere eines Pods oder Shuttles, von einem zweiten hoch- oder vollautomatisierten zweiten Fahrzeug beansprucht. Das Verfahren bietet sich insbesondere zur Ausführung in dem zweiten Fahrzeug an und weist folgende Schritte auf:
- - Erfassen von Umfeldsensordaten;
- - Ermitteln und/oder Anpassen einer von dem zweiten Fahrzeug abzufahrenden Trajektorie unter Berücksichtigung der erfassten Umfeldsensordaten;
- - Ermitteln von Positionsdaten des ersten Fahrzeugs anhand der Umfeldsensordaten;
- - Ermitteln von Ansteuerungssignalen zum Ansteuern des ersten Fahrzeugs anhand der Positionsdaten des ersten Fahrzeugs und der Trajektorie;
- - Aussenden der Ansteuerungssignale, insbesondere zur Ansteuerung des ersten Fahrzeugs.
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In diesem Verfahren werden dem nichtvollfunktionsfähigen ersten Fahrzeug Ansteuerungssignals zur Verfügung gestellt, anhand welcher eine automatisierte Fahrt des ersten Fahrzeugs ermöglicht wird. Die Berechnung der vom ersten Fahrzeug abzufahrenden Trajektorie findet in dem zweiten Fahrzeug statt, welches anhand seiner funktionsfähigen Umfeldsensorik die Umgebung des ersten Fahrzeugs und die Position des ersten Fahrzeugs erfassen kann. Anhand der berechneten eigenen Trajektorie des zweiten Fahrzeugs und anhand der ermittelten Position des ersten Fahrzeugs kann beispielsweise eine Ermittlung einer für das erste Fahrzeug optimierten und sicher abfahrbaren Trajektorie gewährleistet werden. Diese Trajektorie kann beispielsweise in Form der Ansteuerungssignale vom zweiten Fahrzeug ausgesendet werden. Es ist zudem denkbar, dass die Ansteuerungssignale direkte Steuerbefehle enthalten, die von dem ersten Fahrzeug ausgeführt werden können. Die Steuerbefehle können beispielweise Angaben über eine einzustellende Beschleunigung, Geschwindigkeit und/oder einen Lenkwinkel enthalten.
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Da das zweite Fahrzeug sich bevorzugt in unmittelbarer Nähe des ersten Fahrzeugs aufhält und dieses geleitet, ist das zweite Fahrzeug in der Lage, das Umfeld des ersten Fahrzeugs auf Gefahren zu überwachen und dieses sicher anhand der ausgesendete Ansteuerungssignale zu führen.
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In einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen Verfahren enthalten diese den Schritt des Empfangens und/oder Aussendens von Informationen über einen Zielort und/oder eine bevorzugte Route zu einem Zielort.
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Diese Ausführungsform der Verfahren bietet den Vorteil, dass eine Abstimmung des ersten und zweiten Fahrzeugs über ein Ziel und/oder eine geplante Route stattfinden kann. Hierdurch lässt sich gewährleisten, dass die beiden Fahrzeuge sich dauerhaft in unmittelbarer Nähe zueinander bewegen und dass von beiden Fahrzeugen die Reaktionen des jeweils anderen Fahrzeugs besser prädizierbar sind. Hierdurch lässt sich die Sicherheit beim Geleiten für die Fahrzeuge und die restlichen Verkehrsteilnehmer erhöhen.
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In einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen Verfahren, welche insbesondere für eine Ausführung im zweiten Fahrzeug geeignet sind, enthalten diese den zusätzlichen Schritt des Empfangens eines Beeinträchtigungssignals von dem ersten Fahrzeug und dem Ansteuern des zweiten Fahrzeugs in Abhängigkeit des Beeinträchtigungssignals derart, dass das zweite Fahrzeug das erste Fahrzeug in einer Position relativ zu dem ersten Fahrzeug geleitet, wobei als Position in Abhängigkeit des Beeinträchtigungssignals eine Position vor, hinter oder seitlich von dem ersten Fahrzeug gewählt wird.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass in Abhängigkeit einer Beeinträchtigung des ersten Fahrzeugs eine optimale Geleitposition von dem zweiten Fahrzeug eingenommen werden kann. Je nach ausgefallener Sensorik entstehen unterschiedliche Bereiche, in welchen dem ersten Fahrzeug Informationen über sein Umfeld fehlen. Wird dem zweiten Fahrzeug mitgeteilt, welche Informationen dem ersten Fahrzeug fehlen, kann sich dieses derart zu dem ersten Fahrzeug positionieren, dass diese Informationen geliefert werden können. Alternativ oder ergänzend kann sich das zweite Fahrzeug auch in dem Bereich positionieren, welcher von dem ersten Fahrzeug nicht mehr erfassbar ist. Durch Übermittlung der eigenen Position und dem Überwachen des weiteren Umfelds durch das zweite Fahrzeug kann gewährleistet werden, dass dem ersten Fahrzeug alle notwendigen Informationen über den, aufgrund der Beeinträchtigung nicht erfassbaren Bereich zur Verfügung stehen und eine automatisierte Fahrt des ersten Fahrzeugs möglich ist.
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Darüber hinaus wird eine Steuereinheit mit einer Empfangsschnittstelle, und insbesondere einer Sendeschnittstelle, und einer Recheneinheit beansprucht. Die Steuereinheit ist hierbei dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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Diese Steuereinheit kann sich an verschiedenen Orten befinden, beispielsweise im ersten oder zweiten oder einem weiteren Fahrzeug. Zudem kann sich die Steuereinheit auch außerhalb eines Fahrzeugs befinden und beispielsweise Teil eines Servers oder Rechnersystems sein. Die Steuereinheit muss nicht zwangsweise zur unmittelbaren Steuerung eines Aktors, wie beispielsweise eines Fahrzeugs, ausgelegt sein. Sie kann auch lediglich dazu beitragen, dass anhand der von der Steuereinheit ausgesendeten Daten eine Veränderung einer Ansteuerung einer örtlich separierten Einheit, beispielsweise eines Fahrzeugs oder Roboters, erfolgt.
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Zudem wird ein Computerprogramm beansprucht, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen.
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Des Weiten wird ein computerlesbares Speichermedium beansprucht, auf welchem dieses Computerprogramm gespeichert ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein schematisches Verfahrensdiagramm.
- 2 zeigt ein weiteres schematisches Verfahrensdiagramm.
- 3 zeigt ein weiteres schematisches Verfahrensdiagramm.
- 4 zeigt ein weiteres schematisches Verfahrensdiagramm.
- 5 zeigt einen möglichen Geleitvorgang.
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Ausführungsbeispiele
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In einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein vollautomatisiert betriebenes erstes Shuttle an einem Straßenrand einer innerörtlichen Verkehrsstraße zum Stehen gekommen. Das Shuttle ist mit einem System zum vollautomatisierten Steuern des Shuttles ausgestattet, welches mehrere Umfeldsensoren zur Erfassung des Umfelds, eine Recheneinheit zur Auswertung von Sensordaten und zur automatisierten Ansteuerung des Shuttles aufweist. Das System weist zudem eine Schnittstelle zum Empfangen und eine Schnittstelle zum Aussenden von Signalen auf. Zudem ist das Shuttle mittels eines GPS, Odometrie und einer Landmarkenerkennung dazu in der Lage, seine exakte Position in Weltkoordinaten zu ermitteln. Diese Ermittlung kann auch beim Ausfall einiger Umfeldsensoren noch sehr exakt erfolgen.
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Aufgrund eines Ausfalls eines Sensors des Shuttles, in diesem Ausführungsbeispiel einer Frontkamera, ist dieses nicht mehr in der Lage automatisiert eine Werkstatt anzusteuern und hat sich deshalb in einem Sicherheitsmodus selbstständig am Straßenrand abgestellt und in einen Ruhezustand versetzt. Zudem hat das Fahrzeug eine Meldung an einen externen Sender ausgesendet, in welchem seine Position und der Defekt enthalten sind.
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Basierend auf dieser Meldung bewegt sich ein zweites vollautomatisiert betriebenes Shuttle zur Position des ersten Shuttles, welches ein vergleichbares System zur automatisierten Ansteuerung des Shuttles aufweist, welches vollfunktionsfähig ist. Das zweite Shuttle hat den Befehl erhalten, das erste Shuttle zu einer Werkstatt zu geleiten. Nachdem es das erste Shuttle erreicht hat aktiviert es dieses anhand eine Aktivierungssignals um es zur Werkstatt zu geleiten.
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Auf der Recheneinheit des ersten Shuttles läuft während des Geleitvorgangs das in 1 darstellte Verfahren ab, welches in Schritt 101 startet.
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In Schritt 102 empfängt das erste Shuttle Umfelddaten, welche vom zweiten Shuttle erfasst wurden.
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In Schritt 103 erfolgt die Ansteuerung des ersten Shuttles basierend auf den empfangenen Umfelddaten, welche im System des ersten Shuttles dazu verwendet werden, die Daten der ausgefallenen Kamera zu kompensieren.
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Das Verfahren endet in Schritt 104.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel empfängt das erste Shuttle in Schritt 102 vom zweiten Shuttle Daten, welche vom zweiten Shuttle erfasste Umfeldobjekte und deren Position in einem globalen Koordinatensystem repräsentieren. Basierend auf den erfassten Umfeldobjekten findet in Schritt 103 die Ansteuerung des ersten Shuttles statt. Da das System des Shuttles zum automatisierten Fahren in der Lage ist, die Position des ersten Shuttles zu bestimmen, können auch die relativen Positionen der vom zweiten Shuttle erfassten Umfeldobjekte ermittelt und für die Steuerung des ersten Shuttles verwendet werden.
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In dem zweiten Shuttle läuft in diesem Ausführungsbeispiel das in 2 dargestellte Verfahren ab, welchen in Schritt 201 startet.
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In Schritt 202 wird die aktuelle Position des zweiten Shuttles anhand eines GPS-Sensors und einer Landmarkenerkennung bestimmt.
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In Schritt 203 werden mittels der Umfeldssensorik des zweiten Shuttles, welche Bild-, Radar-, Ultraschall- und Lidarsensoren umfasst, Umfelddaten erfasst.
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In Schritt 204 werden anhand der Umfelddaten Umfeldobjekte ermittelt. Dies geschieht mittels bekannter Klassifikatoren, welche Daten aus Bild-, Radar-, Ultraschall- und Lidarsensoren auswerten können. Zudem werden die relativen Abstände der Umfeldobjekte zu dem zweiten Fahrzeug bestimmt.
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In Schritt 205 werden Anhand der aktuellen Position des zweiten Shuttles und der relativen Positionen der Umfeldobjekte zum zweiten Shuttle die Positionen der Umfeldobjekte in Weltkoordinaten ermittelt.
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In Schritt 206 werden die ermittelten Umfeldobjekte und deren Position in Weltkoordinaten ausgesendet.
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Das Verfahren endet in Schritt 107.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel empfängt das erste Shuttle in Schritt 102 vom zweiten Shuttle Daten, welche vom zweiten Shuttle erfasste Umfeldobjekte repräsentiert und die Position des zweiten Shuttles enthalten. Basierend auf den erfassten Umfeldobjekten findet in Schritt 103 die Ansteuerung des ersten Shuttles statt. Anhand der Position des Shuttles und der relativ zum zweiten Shuttle erfassten Umfeldobjekte können die Position der Umfeldobjekte vom ersten Shuttle bestimmt und für die Steuerung des Shuttles verwendet werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel entfällt der Schritt 205 im obigen Verfahren, welches auch in diesem Ausführungsbeispiel im zweiten Shuttle abläuft. Stattdessen werden in Schritt 206 die relativen Positionen der Umfeldobjekte und die aktuelle Position des zweiten Shuttles ausgesendet. Eine Berechnung der tatsächlichen oder für das erste Shuttle relevanten Position der Umfeldobjekte findet folglich im ersten Shuttle statt, welche diese Daten empfängt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel empfängt das erste Shuttle in Schritt 102 vom zweiten Shuttle Positionsdaten, welche Informationen über die Trajektorie des zweiten Shuttles und dessen aktuelle Position umfassen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die bereits abgefahrene Trajektorie des zweiten Shuttles übertragen. Alternativ könnte auch eine zukünftige Trajektorie empfangen werden, sodass das erste Shuttle dem zweiten Shuttle vorausfährt.
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Basierend auf diesen Daten findet in Schritt 103 die Ansteuerung des ersten Shuttles statt. Die Trajektorie wird in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls mit einer zeitlichen Verzögerung abgefahren, wobei die Position des zweiten Shuttles berücksichtigt wird.
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Im zweiten Shuttle läuft in diesem Ausführungsbeispiel das in 3 dargestellt Verfahren ab, welches in Schritt 301 startet.
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In Schritt 302 werden Umfelddaten anhand der verbauten Umfeldsensorik erfasst.
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In Schritt 303 wird die aktuelle Position des zweiten Shuttles ermittelt.
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In Schritt 304 wird eine von dem zweiten Shuttle abzufahrende Trajektorie unter Berücksichtigung der erfassten Umfelddaten ermittelt.
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In Schritt 305 werden diese Trajektorie und die Position des zweiten Fahrzeugs zur Ansteuerung des ersten Shuttles ausgesendet.
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Das Verfahren endet in Schritt 306.
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Die Ermittlung in Schritt 304 entfällt in einem weiteren Ausführungsbeispiel. In diesem wird dem zweiten Shuttle seine Trajektorie von einem externen Server übertragen. In Schritt 304 findet lediglich eine Anpassung der Trajektorie basierend auf den erfassten Umfelddaten statt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel empfängt das erste Shuttle in Schritt 102 vom zweiten Shuttle Ansteuerungssignale. Basierend auf diesen Ansteuerungssignalen findet in Schritt 103 die Ansteuerung des ersten Shuttles statt. Die Ansteuerungssignale enthalten in diesem Ausführungsbeispiel Beschleunigungs- und Lenkbefehle, die im ersten Shuttle an entsprechende Aktoren zur Steuerung des Shuttles weitergeleitet werden.
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Im zweiten Shuttle läuft in diesem Ausführungsbeispiel das in 4 dargestellt Verfahren ab, welches in Schritt 401 startet.
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In Schritt 402 werden Umfelddaten anhand der verbauten Umfeldsensorik erfasst.
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In Schritt 403 wird eine von dem zweiten Shuttle abzufahrende Trajektorie unter Berücksichtigung der erfassten Umfelddaten ermittelt.
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In Schritt 404 werden Positionsdaten des ersten Shuttles anhand der Umfelddaten ermittelt.
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In Schritt 405 werden Ansteuerungssignale zum Ansteuern des ersten Shuttles anhand der Positionsdaten des ersten Shuttles und der vom zweiten Shuttle abzufahrenden Trajektorie ermittelt.
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In Schritt 406 werden diese Ansteuerungssignale zur Ansteuerung des ersten Shuttles ausgesendet.
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Das Verfahren endet in Schritt 407.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Ansteuerungssignale nicht im zweiten Fahrzeug, sondern auf einem externen Server berechnet, welcher Umfeld und/oder Positionsdaten des zweiten Fahrzeugs empfängt. Basierend auf diesen Informationen werden die Ansteuerungssignalen auf dem Server ermittelt und anschließend an das erste Fahrzeug ausgesendet, sodass dieses basierend auf diesen Ansteuerungssignalen betrieben werden kann.
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Generell ist es möglich, dass die einzelnen Berechnungsschritte auf unterschiedlichen Einheiten durchgeführt werden können, und dass bei der Kommunikation zwischen mehreren Fahrzeugen jeweils ein externen Server zwischengeschaltet ist, über den die Kommunikation läuft und/oder von welchem die Kommunikation und ggf. ein Datenaustausch kontrolliert wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel sendet das erste Shuttle ein Beeinträchtigungssignal aus, welches vom zweiten Shuttle empfangen wird. Dieses Signal enthält Informationen darüber, welcher Sensor ausgefallen ist und welcher Bereich dadurch nicht mit ausreichender Sicherheit bewertet werden kann. Das zweite Shuttle positioniert sich basierend auf diesem Signal derart, dass es den vom ersten Shuttle nicht erfassbaren Bereich erfassen kann. An dieser relativen Position geleitet es das Fahrzeug dann bis zur Werkstatt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Lidar im Heckbereich defekt, sodass das zweite Shuttle sich hinter dem ersten Shuttle positioniert.
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Zudem tauschen sich die beiden Shuttles in diesem Ausführungsbeispiel bezüglich des anzusteuernden Ziels und der geplanten bevorzugten Route zu dem Ziel aus, in dem der zweite Shuttle die entsprechenden Informationen an das erste Shuttle überträgt.
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In 5 sind weitere Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Geleiten eines ersten Fahrzeugs abgebildet. Die vollautomatisiert betriebenen Fahrzeuge 501a, 501b, 501c, 501d weisen hierbei jeweils unterschiedliche Hardwarefehler (-beeinträchtigungen) auf und werden deshalb von unterschiedlich vielen Fahrzeugen 502a, 502b, 502c, 502d, 503b, 503c, 504c, 505c geleitet oder das das eingeschränkte Fahrzeug 501a, 501b, 501c, 501d geleitende Fahrzeug 502a, 502d befindet sich an einer anderen relativen Position zum eingeschränkten Fahrzeug 501a, 501d.
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Bei dem in 5 a) dargestellten Fahrzeug 501a ist ein Abstandsradar zur Abtastung der Umgebung vor dem Fahrzeug ausgefallen. Unmittelbar nach der Detektion dieses Hardwarefehlers im Fahrzeug 501a sendet dieses ein Hilfesignal an sich in der Nähe befindliche hoch- oder vollautomatisiert betriebene Fahrzeuge aus, in denen Informationen über den Defekt enthalten sind.
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Von einem sich in unmittelbarer Nähe befindlichen zweiten Fahrzeug 502a wird dieses Signal empfangen und ein Bestätigungssignal ausgesandt. Anschließend wird das zweite Fahrzeug 502a derart angesteuert, dass es dem ersten Fahrzeug 501a unmittelbar vorausfährt, sodass kein weiteres Fahrzeug zwischen dem ersten 501a und zweiten 502a Fahrzeug Platz findet. Hierdurch lässt sich sicherstellen, dass kein von dem ersten Fahrzeug 501a nicht detektierbares Objekt übersehen werden kann. Da die Sensorik des zweiten Fahrzeugs 502a voll funktionsfähig ist, kann eine sichere Vorwärtsfahrt beider Fahrzeuge 501a, 502a gewährleistet werden. Das zweite Fahrzeug 502a fährt dem ersten Fahrzeug 501a solange voraus, bis eine zwischen den Fahrzeugen 501a, 502a abgestimmte Position erreicht wird, beispielsweise eine Parkbucht oder Werkstatt. Damit es zu keiner Kollision zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug kommt, sendet das zweite Fahrzeug 502a dem ersten Fahrzeug 501a Daten über dessen Trajektorie, welche insbesondere Informationen über geplante Beschleunigungs- und Bremsvorgänge umfassen.
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In 5 b) ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchem bei dem vollautomatisierten Fahrzeug 501b sowohl eine Front- als auch eine Heck-Kamera ausgefallen sind. In diesem Fall wird das beeinträchtigte Fahrzeug 501b von zwei Fahrzeugen 502b, 503b geleitet, wobei sich eines der Fahrzeuge 502b vor und das andere Fahrzeug 503b hinter das beeinträchtigte Fahrzeug 501b begibt. Das vorausfahrende Fahrzeug 502b sendet in diesem Ausführungsbeispiel Daten über seine Trajektorie an das beeinträchtigte und das weitere geleitende Fahrzeug aus, sodass Unfälle während des Geleitvorgangs verhindert werden können.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kommunizieren die beiden geleitenden Fahrzeuge 502b, 503b lediglich über das beeinträchtige Fahrzeug 501b. Dieses empfängt Daten des vorausfahrenden Fahrzeugs 502b und leitet entweder diese Informationen oder Informationen über die eigene Trajektorie an das hintere Fahrzeug 503b weiter.
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In dem in 5 c) dargestellten Ausführungsbeispiel bilden vier voll funktionsfähige automatisiert betriebene Fahrzeuge 502c, 503c, 504c eine Formation um das beeinträchtigte Fahrzeug 501c. Über Car2Car Kommunikation stimmen sich die Fahrzeuge bezüglich ihrer nächsten Fahrmanöver und der geplanten Trajektorien ab.
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Bei dem in 5 d) dargestellten Ausführungsbeispiel weist das vollautomatisiert betriebene erste Fahrzeug 501d einen defekten Radar auf, welcher zur Detektion von überholenden Fahrzeugen notwendig ist. Aus diesem Grund ist es selbständig nicht mehr in der Lage, einen Spurwechsel durchzuführen. Deshalb sendet das erste Fahrzeug 501d ein entsprechendes Hilfesignal aus, welches von einem zweiten Fahrzeug 502d empfangen wird. Das zweite Fahrzeug 502d setzt sich seitlich versetzt hinter das erste Fahrzeug 501d und stellt somit sicher, dass kein weiteres Fahrzeug aus dieser Richtung den Spurwechsel des ersten Fahrzeugs 501d behindern kann. Nach dem sich das zweite Fahrzeug 502d in Position befindet, sendet es entsprechende Umfelddaten an das erste Fahrzeug 501d, welche die Information enthalten, dass die Spur, auf welche das erste Fahrzeug wechseln möchte, frei ist. Das zweite Fahrzeug 502d geleitet das erste Fahrzeug 501d bis zu einem Parkplatz, wobei die Ansteuerung des zweiten Fahrzeugs derart erfolgt, dass ein sicherer Betrieb des ersten Fahrzeugs 501d gewährleistet wird, indem nicht einsehbare Bereiche von dem zweiten Fahrzeug 502d abgeschirmt werden.