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Patent Searching and Data


Title:
CONCEPT FOR LOCATING A RAIL VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/041672
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for creating a digital map using a rail vehicle which has an environment detection device, wherein an environment of the rail vehicle is detected by means of the environment detection device while the rail vehicle drives along a track, wherein a digital map of the environment is created on the basis of the detected environment. The invention also relates to a device for creating a digital map, a method for locating a rail vehicle, a device for locating a rail vehicle, a rail vehicle and a computer program.

Inventors:
BAHLMANN, Claus (Bayerische Str. 24, Berlin, 10707, DE)
KLIER, Christian (Hermann-Mattern-Promenade 100, Potsdam, 14469, DE)
NOURANI-VATANI, Navid (Schumannstraße 19, Berlin, 10117, DE)
Application Number:
EP2017/071143
Publication Date:
March 08, 2018
Filing Date:
August 22, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Werner-von-Siemens-Straße 1, München, 80333, DE)
International Classes:
B61L25/02; B61L3/00; B61L15/00; G01C21/32
Foreign References:
DE102010033372A12012-02-09
US20090177401A12009-07-09
DE19529986A11997-02-06
DE10104946A12002-08-22
DE102010033372A12012-02-09
DE102012215533A12014-03-06
DE102007009772A12008-08-28
Other References:
WENHUAN SHI ET AL: "Automatic generation of road network map from massive GPS, vehicle trajectories", INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS, 2009. ITSC '09. 12TH INTERNATIONAL IEEE CONFERENCE ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 4 October 2009 (2009-10-04), pages 1 - 6, XP031560135, ISBN: 978-1-4244-5519-5
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Erstellen einer digitalen Karte unter Verwendung eines eine Umfelderfassungseinrichtung (203) aufwei- senden Schienenfahrzeugs (501), wobei während eines Abfahrens eines Gleises mittels des Schienenfahrzeugs (501) ein Umfeld des Schienenfahrzeugs (501) mittels der Umfelderfassungsein¬ richtung (203) erfasst (101) wird, wobei eine digitale Karte des Umfelds basierend auf dem erfassten Umfeld erstellt (103) wird, wobei bei einer Detektion eines benachbarten Gleises in dem erfassten Umfeld eine Position des benachbarten Gleises zum mittels des Schienenfahrzeugs (501) abgefahrenen Gleis geschätzt wird, wobei die geschätzte Position des benachbar¬ ten Gleises in die digitale Karte aufgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die digitale Karte unter Verwendung eines SLAM-Verfahrens erstellt wird.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Erstellen (103) der digitalen Karten ein Bereinigen des erfassten Umfelds von Störobjekten umfasst.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei basierend auf dem erfassten Umfeld eine abgefahrene Trajektorie des Schienenfahrzeugs (501) ermittelt wird, so dass basierend auf der ermittelten abgefahrenen Trajektorie ein Verlauf des Gleises ermittelt wird, wobei der Verlauf des Gleises in die digitale Karte aufgenommen wird. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Erfassen (101) des Umfelds umfasst, dass das Umfeld jeweils in mehreren Ebenen erfasst wird.

6. Vorrichtung (201) zum Erstellen einer digitalen Karte, um- fassend eine Umfelderfassungseinrichtung (203) , die ausgebil¬ det ist, während eines Abfahrens eines Gleises mittels eines Schienenfahrzeugs (501) ein Umfeld des Schienenfahrzeugs (501) zu erfassen, und einen Prozessor (205), der ausgebildet ist, eine digitale Karte des Umfelds basierend auf dem er- fassten Umfeld zu erstellen, wobei der Prozessor (205) ausgebildet ist, bei einer Detektion eines benachbarten Gleises in dem erfassten Umfeld eine Position des benachbarten Gleises zum mittels des Schienenfahrzeugs (501) abgefahrenen Gleis zu schätzen, wobei der Prozessor (205) ausgebildet ist, die ge¬ schätzte Position des benachbarten Gleises in die digitale Karte aufzunehmen. 7. Verfahren zum Lokalisieren eines eine Umfelderfassungseinrichtung (403) aufweisenden Schienenfahrzeugs (501), wobei ein Umfeld des Schienenfahrzeugs (501) mittels der

Umfelderfassungseinrichtung (403) erfasst (301) wird, wobei das erfasste Umfeld mit einer digitalen Karte abgeglichen (303) wird, um das Schienenfahrzeug (501) zu lokalisieren, wobei die digitale Karte unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 erstellt wurde.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein charakteristisches Merkmal in dem erfassten Umfeld ermittelt wird, wobei das Ab¬ gleichen (303) umfasst, dass das ermittelte charakteristische Merkmal mit der digitalen Karte abgeglichen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei basierend auf dem Abgleich eine erste Position des Schienenfahrzeugs (501) er¬ mittelt wird, wobei die erste Position mit einem Verlauf ei¬ nes oder mehrerer von der digitalen Karte umfassten Gleises oder Gleise abgeglichen wird, um das Schienenfahrzeug (501) gleisselektiv zu lokalisieren.

10. Vorrichtung (401) zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs (501), umfassend eine Umfelderfassungseinrichtung

(403) , die ausgebildet ist, ein Umfeld des Schienenfahrzeugs (501) zu erfassen, und einen Prozessor (405), der ausgebildet ist, das erfasste Umfeld mit einer digitalen Karte abzuglei¬ chen, um das Schienenfahrzeug (501) zu lokalisieren, wobei die digitale Karte unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 erstellt wurde.

11. Schienenfahrzeug (501), umfassend die Vorrichtung (201) nach Anspruch 6 und/oder die Vorrichtung (401) nach Anspruch 10. 12. Computerprogramm, umfassend Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder 7 bis 9, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.

Description:
Beschreibung

Konzept zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Erstellen einer digitalen Karte. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Schienenfahrzeug sowie ein Computerprogramm. Im Schienenverkehr ist es vorteilhaft, die Positionen der

Schienenfahrzeuge zu kennen. Bekannte Lokalisierungskonzepte basieren beispielsweise auf GPS-Sensoren oder Odometrie, um die Schienenfahrzeuge zu lokalisieren. Die Offenlegungsschrift DE 101 04 946 AI zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der aktuellen Position und zur Überwachung des geplanten Weges eines Objektes, bei ¬ spielsweise eines Schienenfahrzeugs. Die Offenlegungsschrift DE 10 2010 033 372 AI zeigt ein Ver ¬ fahren und ein System zum Ermitteln der Position eines Schienenfahrzeugs. Das Ermitteln der Position des Schienenfahrzeugs kann durch eine SLAM-Prozessierungseinheit erfolgen. Die Offenlegungsschrift DE 10 2012 215 533 AI zeigt eine Po ¬ sitionsbestimmung eines Schienenfahrzeugs.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 009 772 AI zeigt eine Vor ¬ richtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer gleisselekti- ven Ortungsinformation.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu se ¬ hen, ein effizientes Konzept zum effizienten und genauen Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der un ¬ abhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprü ¬ chen .

Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zum Erstellen einer di- gitalen Karte unter Verwendung eines eine Umfelderfassungs ¬ einrichtung aufweisenden Schienenfahrzeugs bereitgestellt, wobei während eines Abfahrens eines Gleises mittels des

Schienenfahrzeugs ein Umfeld des Schienenfahrzeugs mittels der Umfelderfassungseinrichtung erfasst wird, wobei eine di- gitale Karte des Umfelds basierend auf dem erfassten Umfeld erstellt wird.

Nach einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Erstellen einer digitalen Karte bereitgestellt, umfassend eine Um- felderfassungseinrichtung, die ausgebildet ist, während eines Abfahrens eines Gleises mittels eines Schienenfahrzeugs ein Umfeld des Schienenfahrzeugs zu erfassen, und einen Prozes ¬ sor, der ausgebildet ist, eine digitale Karte des Umfelds ba ¬ sierend auf dem erfassten Umfeld zu erstellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Lokalisieren eines eine Umfelderfassungseinrichtung aufweisenden

Schienenfahrzeugs bereitgestellt, wobei ein Umfeld des Schie ¬ nenfahrzeugs mittels der Umfelderfassungseinrichtung erfasst wird, wobei das erfasste Umfeld mit einer digitalen Karte ab ¬ geglichen wird, um das Schienenfahrzeug zu lokalisieren.

Nach einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs bereitgestellt, umfassend eine Umfelderfassungseinrichtung, die ausgebildet ist, ein Umfeld des Schienenfahrzeugs zu erfassen, und einen Prozessor, der ausgebildet ist, das erfasste Umfeld mit einer digitalen Kar ¬ te abzugleichen, um das Schienenfahrzeug zu lokalisieren. Gemäß noch einem Aspekt wird ein Schienenfahrzeug bereitge ¬ stellt, umfassend die Vorrichtung zum Erstellen einer digitalen Karte und/oder die Vorrichtung zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs . Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Programmcode zur Durchführung des Verfah ¬ rens zum Erstellen einer digitalen Karte und/oder zum Lokalisieren eines eine Umfelderfassungseinrichtung aufweisenden Schienenfahrzeugs umfasst, wenn das Computerprogramm auf ei ¬ nem Computer ausgeführt wird.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Auf ¬ gabe dadurch gelöst werden kann, dass die Lokalisierung des Schienenfahrzeugs unter anderem auf einer Umfelderfassung basiert. Das erfasste Umfeld wird im Rahmen der Lokalisierung mit einer digitalen Karte abgeglichen, um das Schienenfahrzeug zu lokalisieren. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine Lokalisierung des Schienen- fahrzeugs auch dann möglich ist, wenn kein GPS-Empfang möglich ist. Insbesondere kann dadurch der technische Vorteil bewirkt werden, dass ohne zusätzliche externe Landmarken oder beispielsweise technische Komponenten der Zugsicherungssyste ¬ me, die hierfür in der Regel aufwändig in einem Umfeld eines Gleises angeordnet werden müssten, eine Lokalisierung des Schienenfahrzeugs ermöglicht ist.

Dadurch, dass die digitale Karte basierend auf dem erfassten Umfeld erstellt wird, wird insbesondere der technische Vor- teil bewirkt, die digitale Karte effizient erstellt werden kann, ohne dass zusätzliche externe Landmarken oder Vermes ¬ sungsmittel, die beispielsweise am Gleisrand angebracht sind, zwingend erforderlich sind. Insbesondere wird beispielsweise der technische Vorteil be ¬ wirkt, dass keine externen Vermessungen zwecks Erstellung der digitalen Karte durchgeführt werden müssen.

„Extern" ist hier insbesondere relativ zum Schienenfahrzeug zu sehen.

Dadurch, dass das Umfeld während des Abfahrens des Gleises mittels des Schienenfahrzeugs erfasst wird, wird beispiels- weise der technische Vorteil bewirkt, dass das Umfeld effizi ¬ ent erfasst werden kann. Insbesondere wird dadurch der tech ¬ nische Vorteil bewirkt, dass genau das Umfeld im Rahmen des Erstellens der digitalen Karte erfasst wird, welches nachher auch im Rahmen der Lokalisierung des Schienenfahrzeugs mittels der Umfelderfassungseinrichtung erfasst wird. Dadurch kann der Abgleich effizient durchgeführt werden.

Somit wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein effizientes Konzept zum effizienten Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs bereitgestellt ist.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die digitale Karte unter Verwendung eines SLAM-Verfahrens erstellt wird.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die digitale Karte effizient erstellt werden kann.

Die Abkürzung "SLAM" steht für "Simultaneous Localization and Mapping", was ins Deutsche mit "simultane Lokalisierung und Kartenerstellung" übersetzt werden kann.

SLAM-Verfahren sind als solche bereits in der Robotik bekannt. Basierend auf solchen Verfahren erstellt beispielswei- se ein mobiler Roboter gleichzeitig eine Karte seiner Umge ¬ bung und schätzt innerhalb dieser Karte seine Pose.

SLAM-Verfahren umfassen zum Beispiel ein oder mehrere der folgenden Verfahren: EKF SLAM ("Extended Kaiman Filter"), beispielsweise SEIF (Space Extended Information Filter) , UKF (Uncented Kaiman Filter) , SLAM mit Partikelfiltern, beispielsweise Fast SLAM, Grid-basierte Verfahren mit Rao- Blackwellisierten Partikelfiltern, DP-SLAM, "Expectation- Maxilation-Filter" , Graph-basierende Techniken, beispielswei- se Graph SLAM, TORO, HOG-Man, Tree Map, Relaxationstechniken, Smoothing-Techniken . Ein SLMA-Verfahren ist also beispielsweise ein Grid-basiertes Verfahren, insbesondere ein Grid-basiertes Partikelfilterverfahren . SLAM-Verfahren weisen üblicherweise den Nachteil auf, dass sie hohe Datenmengen produzieren, was beispielsweise im Auto ¬ motivebereich oder in der Robotik ein Problem darstellt. Es wurde aber überraschenderweise herausgefunden, dass im Schie ¬ nenfahrzeugbereich im Vergleich zum Automotivebereich oder zur Robotik nur ein Bruchteil der Datenmengen anfällt. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass ein Schienennetz ein weitestgehend abgeschlossener Raum darstellt und eine deutlich weniger hohe Komplexität aufweist als ein Straßen ¬ netz. Daher können in vorteilhafter Weise SLMA-Verfahren im Vergleich zum Automotivebereich oder zur Robotik bei Schienenfahrzeugen effizient eingesetzt werden.

SLAM-Verfahren basieren insbesondere darauf, dass die digita ¬ le Karte inkrementell erstellt oder aufgebaut wird.

Das heißt also, dass gemäß einer Ausführungsform die digitale Karte inkrementell aufgebaut wird.

Das heißt also insbesondere, dass beispielsweise zunächst keine digitale Karte vorhanden ist, die digitale Karte wird also beispielsweise neu erstellt.

Beispielsweise ist vorgesehen, dass eine momentane Position des Schienenfahrzeugs den Ursprung eines Koordinatensystems in der digitalen Karte definiert. Somit ist also beispiels ¬ weise vorgesehen, dass eine erste Umfelderfassung von der momentanen Position durchgeführt wird, so dass beispielsweise das erfasste Umfeld mit der momentanen Position in die digi ¬ tale Karte integriert wird.

Nach dieser ersten Umfelderfassung ist beispielsweise vorgesehen, dass eine zweite Umfelderfassung von einer sich auf- grund des Befahrens des Gleises resultierenden neuen Position des Schienenfahrzeugs durchgeführt wird.

Die erste und die zweite Umfelderfassung werden sich teilwei- se überlappen, so dass ein Teil der aus der ersten Umfelderfassung bekannten Umgebung von der neuen Position wiedererkannt wird. Hierbei wird auch ein neuer, bisher unbekannter Bereich des Umfelds von der neuen Position erfasst. Aus der Überlappung wird beispielsweise eine Bewegung des

Schienenfahrzeugs berechnet, sodass seine absolute Position (neue Position) relativ zu dem Ursprung des Koordinatensystems bekannt ist, so dass das zweite erfasste Umfeld mit der neuen Position in die digitale Karte integriert werden kann respektive wird. Basierend auf dieser Vorgehensweise wird so ¬ mit die digitale Karte inkrementell erweitert oder aufgebaut, bis ein bestimmtes Gebiet vermessen ist.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei einer Detektion eines benachbarten Gleises in dem erfassten Umfeld eine Position des benachbarten Gleises zum mittels des Schie ¬ nenfahrzeugs abgefahrenen Gleis geschätzt wird, wobei die ge ¬ schätzte Position des benachbarten Gleises in die digitale Karte aufgenommen wird.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass das benachbarte Gleis selbst nicht mehr mittels des Schienenfahrzeugs befahren werden muss, um dieses mit in die digitale Karte zu integrieren. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die digitale Karte effizient erstellt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Erstellen der digitalen Karten ein Bereinigen des erfassten Umfelds von Störobjekten umfasst.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die erstellte digitale Karte frei von Störobjekten ist. Dadurch kann der Abgleich im Rahmen der Lokalisierung des Schienenfahrzeugs besonders effizient und genau durchgeführt werden . Störobjekte sind beispielsweise Artefakte in der Umfelderfas ¬ sung, also beispielsweise in der Umfeldsensordatenerfassung, Artefakte können zum Beispiel durch ungewollte Signalreflexi ¬ onen entstehen oder Objekte, welche sich im Sensorbild befinden, aber nicht ortsfest sind respektive sich über die Zeit verändern, sein. Ein Beispiel für solche Objekte sind Fußgänger entlang des Fahrwegs, also des Gleises, oder auch eine Vegetation, die sich im Laufe der Jahreszeiten natürlich verändert oder manuell entfernt oder zurückgeschnitten wird. Die den Artefakten respektive Objekten entsprechenden Daten wer- den dann beispielsweise von Hand herausgefiltert respektive es werden Algorithmen verwendet, welche die Störobjekte er ¬ kennen und eliminieren, wobei im Rahmen der Verwendung solcher Algorithmen es beispielsweise vorgesehen, ist, dass ein bestimmtes Gleis, also ein bestimmtes Umfeld, mehrere Male abgefahren wird, um Unterschiede über die Zeit erkennen zu können .

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass basierend auf dem erfassten Umfeld eine abgefahrene Trajektorie des Schienenfahrzeugs ermittelt wird, so dass basierend auf der ermittelten abgefahrenen Trajektorie ein Verlauf des Gleises ermittelt wird, wobei der Verlauf des Gleises in die digitale Karte aufgenommen wird. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die digitale Karte effizient erstellt werden kann. Ins ¬ besondere steht somit für die Lokalisierung des Schienenfahrzeugs eine digitale Karte zur Verfügung, die die Information umfasst, wie ein Verlauf eines Gleises ist. Dadurch kann dann das Schienenfahrzeug effizient lokalisiert werden. Nach noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Erfassen des Umfelds umfasst, dass das Umfeld jeweils in mehre ¬ ren Ebenen erfasst wird. Mehrere Ebene bezieht sich auf eine Erfassung der Umwelt in allen drei Dimensionen. Das heißt also insbesondere, dass das Umfeld dreidimensional erfasst wird.

Im Vergleich zur 2D-Erfassung steigen in vorteilhafter Weise die Genauigkeit und insbesondere die Robustheit der Umfeld ¬ erfassung. Wenn im Vergleich beispielsweise ein Laser-Scanner nur die Daten einer Ebene erfasst, stehen viel weniger Information für die spätere Re-Lokalisierung zur Verfügung. Weiterhin ist man nicht mehr von der exakten Umfeldsensorausrichtung abhängig, welche von zum Beispiel Schienenfahrzeug ¬ bewegungen und Untergrund abhängt.

Das heißt also insbesondere, dass durch die dreidimensionale Umfelderfassung in vorteilhafter Weise Schienenfahrzeugbewegungen und verschiedene Untergründe effizient kompensiert werden können.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umfeld- erfassungseinrichtung einen oder mehrere Umfeldsensoren umfasst. Die Umfeldsensoren sind beispielsweise gleich oder un ¬ terschiedlich ausgebildet.

Ein Umfeldsensor im Sinne der Beschreibung ist beispielsweise einer der folgenden Umfeldsensoren: Radarsensor, Lidarsensor, Lasersensor, Videosensor, insbesondere Videosensor einer Videokamera, Magnetsensor, Ultraschallsensor und Infrarotsensor, Laserscanner. Beispielsweise ist der Lidarsensor von einem Lidar-Scanner umfasst. Das heißt also beispielsweise, dass die Umfelderfas ¬ sungseinrichtung einen Lidar-Scanner umfasst. Beispielsweise umfasst die Umfelderfassungseinrichtung eine 3D-Videokamera .

Das heißt also insbesondere, dass gemäß einer Ausführungsform vorgesehen ist, dass die Umfelderfassungseinrichtung ausgebildet ist, das Umfeld dreidimensional zu erfassen, um ein erfasstes dreidimensionales Umfeld zu ermitteln.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrich- tung zum Erstellen einer digitalen Karte eingerichtet oder ausgebildet ist, das Verfahren zum Erstellen einer digitalen Karte aus- oder durchzuführen.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren zum Erstellen einer digitalen Karte mittels der Vorrichtung zum Erstellen einer digitalen Karte aus- oder durchgeführt wird .

Technische Funktionalitäten der Vorrichtung zum Erstellen ei- ner digitalen Karte ergeben sich analog aus entsprechenden technischen Funktionalitäten des Verfahrens zum Erstellen einer digitalen Karte und umgekehrt.

Somit ergeben sich Vorrichtungsmerkmale analog aus entspre- chenden Verfahrensmerkmalen und umgekehrt.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Prozessor ausgebildet ist, die digitale Karte unter Verwendung eines SLAM-Verfahrens zu erstellen.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Prozessor ausgebildet ist, bei einer Detektion eines benachbarten Glei ¬ ses in dem erfassten Umfeld eine Position des benachbarten Gleises zum mittels des Schienenfahrzeugs abgefahrenen Gleis zu schätzen, wobei der Prozessor ausgebildet ist, die ge ¬ schätzte Position des benachbarten Gleises in die digitale Karte aufzunehmen. Ein Aufnehmen in die digitale Karte bezeichnet insbesondere ein Integrieren in die digitale Karte.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Prozessor ausgebildet ist, das erfasste Umfeld von Störobjekten zu be ¬ reinigen .

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Prozessor ausgebildet ist, eine abgefahrene Trajektorie des Schienen- fahrzeugs basierend auf dem erfassten Umfeld zu ermitteln, wobei der Prozessor ausgebildet ist, basierend auf der ermit ¬ telten abgefahrenen Trajektorie einen Verlauf des Gleises zu ermitteln, wobei der Prozessor ausgebildet ist, den Verlauf des Gleises in die digitale Karte aufzunehmen.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umfelderfassungseinrichtung ausgebildet ist, das Umfeld jeweils in mehreren Ebenen zu erfassen. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein charakteristisches Merkmal in dem erfassten Umfeld ermittelt wird, wobei das Abgleichen umfasst, dass das ermittelte charakte ¬ ristische Merkmal mit der digitalen Karte abgeglichen wird. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der Abgleich effizient durchgeführt werden kann.

Ein charakteristisches Merkmal ist beispielsweise eines der folgenden charakteristischen Merkmale: Infrastrukturelement, beispielsweise Brücke, Gebäude, beispielsweise Bahnhof. Bei ¬ spielsweise werden mehrere charakteristische Merkmale in dem erfassten Umfeld ermittelt, wobei das Abgleichen umfasst, dass die ermittelten charakteristischen Merkmale mit der digitalen Karte abgeglichen werden.

Das heißt also, dass im Rahmen des Abgleichs des ermittelten charakteristischen Merkmals mit der digitalen Karte nach dem ermittelten charakteristischen Merkmal in der digitalen Karte gesucht wird, wobei bei einer Übereinstimmung das Schienenfahrzeug beispielsweise in der digitalen Karte lokalisiert werden kann respektive wird. Ein charakteristisches Merkmal ist insbesondere jedes Objekt, welches die Monotonie entlang des Gleises, also der Strecke, unterbricht. Auf einer Standard-Bahnstrecke hat man (insbe ¬ sondere aus Sicht der Umfeldsensoren) sich viele wiederholende, gleichartige Elemente (zum Beispiel: Schiene, Schwellen, Oberleitungsmasten) , so dass eine eindeutige Positionsbestimmung üblicherweise schwierig wird. Jedes Infrastrukturele ¬ ment, welches einen Ort eindeutig kennzeichnet (Signal res ¬ pektive Signalkombination, Bahnsteig, etc.) erhöht die Genau ¬ igkeit der Re-Lokalisierung in der digitalen Karte (insbeson- dere in Abhängigkeit zum Suchraum) .

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schienenfahrzeug basierend auf dem Abgleich des erfassten Umfelds mit der digitalen Karte in der digitalen Karte lokalisiert wird.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass basierend auf dem Abgleich eine erste Position des Schienenfahrzeugs ermit ¬ telt wird, wobei die erste Position mit einem Verlauf eines oder mehrerer von der digitalen Karte umfassten Gleises oder Gleise abgeglichen wird, um das Schienenfahrzeug gleisselek ¬ tiv zu lokalisieren.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass das Schienenfahrzeug gleisselektiv lokalisiert werden kann.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schienenfahrzeug basierend auf dem Abgleich der ersten Position mit dem Verlauf des oder der mehreren Gleise gleisselektiv in der digitalen Karte lokalisiert wird. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die digitale Karte unter Verwendung des Verfahrens zum Erstellen einer digitalen Karte erstellt wurde. Das heißt also insbesondere, dass es sich bei der digitalen Karte, die für das Verfahren zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs verwendet wird, beispielsweise um die digitale Kar ¬ te handelt, die im Rahmen des Verfahrens zum Erstellen einer digitalen Karte erstellt wurde. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass das Schienenfahrzeug effizi ¬ ent lokalisiert werden kann.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs ausgebildet oder eingerichtet ist, das Verfahren zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs aus- oder durchzuführen.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs mittels der Vorrich- tung zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs durchgeführt oder ausgeführt wird.

Technische Funktionalitäten der Vorrichtung zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs ergeben sich analog aus entsprechen- den technischen Funktionalitäten des Verfahrens zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs und umgekehrt.

Das heißt also insbesondere, dass sich Vorrichtungsmerkmale aus entsprechenden Verfahrensmerkmalen und umgekehrt ergeben.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Prozessor ausgebildet ist, ein charakteristisches Merkmal in dem er- fassten Umfeld zu ermitteln, wobei der Prozessor ausgebildet ist, das ermittelte charakteristische Merkmal mit der digita- len Karte abzugleichen.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Prozessor ausgebildet ist, basierend auf dem Abgleich eine erste Posi- tion des Schienenfahrzeugs zu ermitteln, wobei der Prozessor ausgebildet ist, die erste Position mit einem Verlauf eines oder mehrerer von der digitalen Karte umfassten Gleises oder Gleise abzugleichen, um das Schienenfahrzeug gleisselektiv zu lokalisieren.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Prozessor ausgebildet ist, das Schienenfahrzeug basierend auf dem Ab ¬ gleich des erfassten Umfelds mit der digitalen Karte in der digitalen Karte zu lokalisieren.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schienenfahrzeug eingerichtet oder ausgebildet ist, das Verfahren zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs respektive zum Erstellen einer digitalen Karte aus- oder durchzuführen.

Die Formulierung "respektive" umfasst insbesondere die Formu ¬ lierung "und/oder". Ein Schienenfahrzeug im Sinne der Beschreibung ist zum Bei ¬ spiel motorisiert oder unmotorisiert.

Ein Schienenfahrzeug ist zum Beispiel eines der folgenden Schienenfahrzeuge: Lokomotive, Triebzug, Triebwagen, Waggon, Schienenfahrrad.

Ein Lokalisieren im Sinne der Beschreibung bezeichnet insbesondere ein Lokalisieren des Schienenfahrzeugs in der digita ¬ len Karte .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei FIG 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erstellen einer digitalen Karte,

FIG 2 eine Vorrichtung zum Erstellen einer digitalen Karte,

FIG 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Lokalisieren eines Schienenfahrzeugs,

FIG 4 eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines Schienenfahr- zeugs und

FIG 5 ein Schienenfahrzeug zeigen .

FIG 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erstellen einer digitalen Karte unter Verwendung eines eine

Umfelderfassungseinrichtung aufweisenden Schienenfahrzeugs. Gemäß einem Schritt 101 ist vorgesehen, dass während eines

Abfahrens eines Gleises mittels des Schienenfahrzeugs ein Um ¬ feld des Schienenfahrzeugs mittels der

Umfelderfassungseinrichtung erfasst wird. Gemäß einem Schritt 103 ist vorgesehen, dass eine digitale Karte des Umfelds ba- sierend auf dem erfassten Umfeld erstellt wird.

Die digitale Karte wird beispielsweise basierend auf einem SLAM-Verfahren erstellt. Das heißt also, dass für das Erstel ¬ len insbesondere ein SLAM-Verfahren verwendet wird.

FIG 2 zeigt eine Vorrichtung 201 zum Erstellen einer digitalen Karte .

Die Vorrichtung 201 umfasst eine Umfelderfassungseinrichtung 203, die ausgebildet ist, während eines Abfahrens eines Glei ¬ ses mittels eines Schienenfahrzeugs ein Umfeld des Schienen ¬ fahrzeugs zu erfassen. Die Vorrichtung 201 umfasst einen Prozessor 205, der ausgebildet ist, eine digitale Karte des Umfelds basierend auf dem erfassten Umfeld zu erstellen. FIG 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Lokali ¬ sieren eines eine Umfelderfassungseinrichtung aufweisenden Schienenfahrzeugs .

Gemäß einem Schritt 301 ist vorgesehen, dass ein Umfeld des Schienenfahrzeugs mittels der Umfelderfassung erfasst wird. Das Umfeld wird beispielsweise während eines Abfahrens eines Gleises durch das Schienenfahrzeug erfasst.

Gemäß einem Schritt 303 ist vorgesehen, dass das erfasste Um- feld mit einer digitalen Karte abgeglichen wird, um das

Schienenfahrzeug zu lokalisieren.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schienenfahrzeug basierend auf dem Abgleich in der digitalen Karte lokalisiert wird.

FIG 4 zeigt eine Vorrichtung 401 zum Lokalisieren eines

Schienenfahrzeugs .

Die Vorrichtung 401 umfasst eine Umfelderfassungseinrichtung 403, die ausgebildet ist, ein Umfeld des Schienenfahrzeugs zu erfassen. Die Umfelderfassungseinrichtung 403 ist insbesondere ausgebildet, ein Umfeld des Schienenfahrzeugs während ei ¬ nes Befahrens eines Gleises durch das Schienenfahrzeug zu er ¬ fassen .

Die Vorrichtung 401 umfasst einen Prozessor 405, der ausgebildet ist, das erfasste Umfeld mit einer digitalen Karte ab ¬ zugleichen, um das Schienenfahrzeug zu lokalisieren. Nach einer Ausführungsform handelt es sich bei der Umfelderfassungseinrichtung 403 der Vorrichtung 401 um die

Umfelderfassungseinrichtung 203 der Vorrichtung 201. Nach einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Prozessor 405 der Vorrichtung 401 um den Prozessor 205 der Vorrichtung 201. Das heißt also beispielsweise, dass die Vorrichtung zum Loka ¬ lisieren eines Schienenfahrzeugs auch als Vorrichtung zum Erstellen einer digitalen Karte verwendet werden kann und umgekehrt. Das heißt also beispielsweise, dass der Prozessor aus ¬ gebildet ist, eine digitale Karte des Umfelds basierend auf dem erfassten Umfeld zu erstellen, wobei der Prozessor gleichzeitig ausgebildet ist, das erfasste Umfeld mit einer digitalen Karte abzugleichen, um das Schienenfahrzeug zu lo ¬ kalisieren . FIG 5 zeigt ein Schienenfahrzeug 501.

Das Schienenfahrzeug 501 umfasst die Vorrichtung 401 der FIG 4. Der Übersicht halber sind die Umfelderfassungseinrichtung 403 und der Prozessor 405 nicht gezeigt.

In einer anderen Ausführungsform umfasst das Schienenfahrzeug 501 zusätzlich oder anstelle zur Vorrichtung 401 die Vorrichtung 201 der FIG 2. Zusammenfassend basiert die Erfindung auf der Idee, ein SLAM- Verfahren aus der Robotik zum Erstellen einer digitalen Karte zu verwenden, basierend auf welcher das Schienenfahrzeug lo ¬ kalisiert werden kann. Das Grundprinzip eines SLAM-Verfahrens basiert insbesondere auf einer inkrementellen Erstellung der digitalen Karte, während das Schienenfahrzeug ein Gleis be ¬ fährt .

Nach einer Ausführungsform umfasst das Erstellen der digitalen Karte ein Aktualisieren einer bereits bereitgestellten digitalen Karte.

Mittels der Umfelderfassungseinrichtung, die beispielsweise optische Sensoren umfasst, wobei die optischen Sensoren bei- spielsweise Tiefeninformationen des Umfelds aufnehmen können, ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, basierend auf dem SLAM-Verfahren eine hoch genaue, insbesondere Zentimetergenaue, Position des Schienenfahrzeugs zu ermitteln. Somit ist in vorteilhafter Weise eine gleisselektive Lokalisierung des Schienenfahrzeugs ermöglicht. Das heißt also beispiels ¬ weise, dass es basierend auf dem erfindungsgemäßen Konzept ermöglicht ist, ein Schienenfahrzeug einem bestimmten Gleis von mehreren Gleisen zuzuordnen.

Das Erstellen der digitalen Karte umfasst beispielsweise, dass ein oder mehrere Gleise abgefahren werden, wobei während des Abfahrens oder Befahrens des Gleises ein Umfeld des

Schienenfahrzeugs erfasst wird. Somit stehen zum Beispiel SD- Informationen des Umfelds zur Verfügung. 3D-Informationen des Umfelds werden beispielsweise mittels eines Lidar-Scanners ermittelt. Ein Lidar-Scanner erfasst beispielsweise in ver ¬ schiedenen Ebenen das Umfeld des Schienenfahrzeugs. Die Formulierungen „Ein Befahren eines Gleises" und „ein Abfahren eines Gleises" können im Sinne der Beschreibung synonym verwendet werden.

Es ist insbesondere nicht notwendig, jedes Gleis mittels des Schienenfahrzeugs zu befahren, um die digitale Karte zu er ¬ stellen. Auf einer Strecke, die mehrere Gleise umfasst, kann beispielsweise ein Befahren eines der Gleise mit entsprechen ¬ der Umfelderfassung ausreichen, um die Position der benachbarten Gleise, die beispielsweise parallel zu dem Gleis ver- laufen, zu schätzen und in die digitale Karte mitaufzunehmen oder zu integrieren.

Basierend auf der Umfelderfassung ist beispielsweise vorgese ¬ hen, dass eine Trackinformation gebildet wird. Das Bilden ei- ner Trackinformation bedeutet insbesondere, dass eine abge ¬ fahrene Trajektorie des Schienenfahrzeugs ermittelt wird. Ba ¬ sierend auf der abgefahrenen Trajektorie, also basierend auf der Trackinformation, wird beispielsweise ein Verlauf des ab- gefahrenen Gleises ermittelt, sodass der Verlauf des Gleises in die digitale Karte integriert oder aufgenommen wird res ¬ pektive werden kann. Beispielsweise ist eine automatische und/oder manuelle Berei ¬ nigung des erfassten Umfelds respektive der digitalen Karte von Störobjekten vorgesehen. Das heißt also, dass Störobjekte in der digitalen Karte respektive in dem erfassten Umfeld entfernt werden. Das Entfernen wird beispielsweise automa- tisch durchgeführt. Das Entfernen kann zusätzlich oder anstelle zum automatischen Entfernen manuell durchgeführt werden .

Das Lokalisieren des Schienenfahrzeugs basiert auf einer Um- felderfassung mittels der Umfelderfassungseinrichtung, wobei die aktuelle Szenerie (das momentan erfasste Umfeld) mit den hinterlegten Kartendaten (die im Rahmen des Verfahrens zum Erstellen einer digitalen Karte erstellte digitale Karte) ab ¬ geglichen wird. Das Abgleichen wird insbesondere basierend auf einem Abgleich von charakteristischen Merkmalen in dem momentan erfassten Umfeld und in der digitalen Karte durchgeführt .

Beispielsweise ist ein Abgleich der Position des Schienen- fahrzeugs mit einem möglichen Gleisverlauf vorgesehen. Das heißt also, dass zunächst eine erste Position des Schienen ¬ fahrzeugs basierend auf dem Abgleich ermittelt wird, wobei die erste Position mit einem Verlauf eines oder mehrerer in der digitalen Karte verzeichneten Gleise abgeglichen wird, um das Schienenfahrzeug gleisselektiv zu lokalisieren, wobei das Schienenfahrzeug beispielsweise gleisselektiv basierend auf diesem Abgleich lokalisiert wird.

Die Erfindung weist also insbesondere den Vorteil auf, dass eine gleisselektive Lokalisierung eines Schienenfahrzeugs er ¬ möglicht ist. Insbesondere weist die Erfindung den Vorteil auf, dass eine hoch genaue digitale Karte erstellt werden kann, basierend auf welchen Schienenfahrzeugen effizient lokalisiert werden können.

Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht ist, dass nicht not ¬ wendigerweise alle Gleise für das Erstellen der digitalen Karte befahren oder abgefahren werden müssen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .