Die vorliegende Erfindung betrifft ein Navigationsverfahren und eine

Navigationsvorrichtung zur Durchführung eines Navigationsverfahrens für

mindestens ein autonom fahrendes Straßenfahrzeug innerhalb eines begrenzten Gebietes.

Das autonome Fahren ist derzeit ein wesentlicher Gegenstand diverser

Mobilitätskonzepte. In der Regel wird hierbei versucht, den Fahrer von Personen- und Gütertransportfahrzeugen, wie beispielsweise PKW, NKW und LKW durch autonome Systeme zu ersetzen, wozu die Wahrnehmung des Fahrers durch verschiedene Sensoren nachgebildet wird. Die Nachbildung des Sehvermögens inklusive der Erkennung von Markierungen an der Straßenoberfläche, der

Verkehrszeichen, der Signalanlagen (Ampeln, Verkehrszeichen, etc.) und anderen Verkehrsteilnehmern ist dabei sehr störempfindlich. Insbesondere Gegenlicht bei untergehender Sonne oder Wasser, Schnee und Eis auf der Fahrbahn führt regelmäßig zu fehlerhaften Erkennungen. Hinzukommt, dass die erforderliche

Kartografie eine immens hohe Datenmenge erfordert, was die Umsetzung bekannter Mobilitätskonzepte erschwert.

Bekannt sind darüber hinaus auch satellitengestützte Navigationsverfahren für autonom fahrende Fahrzeuge, was ebenfalls nachteilbehaftet ist, weil die Signale selbst bei zusätzlichen Bodenstationen (DGPS oder RTK) in engen

Straßenschluchten moderner Innenstädte oft zumindest bereichsweise abgeschirmt sind, so dass dort eine hinreichend präzise Steuerung der Fahrzeuge verhindert wird.

Damit wird bei den bekannten Systemen zum autonomen Fahren der Steuer- und Regelungsvorgang einer menschlichen Person kopiert. Die von außen gelieferten zumeist GPS-gestützten Trajektorien werden nur zur Navigation, also zur

Routenauswahl und zur Bestimmung der Wegstrecke zum Ziel genutzt, während die Fahrzeugführung über Signale erfolgt, die analog zur optischen Wahrnehmung ausgelegt sind. Entsprechendes erfolgt durch die Auswertung von Signalen aus Kamerabildern, Radar-/Lidarsignalen oder auch aus unterschiedlichen

Raddrehzahlen der Fahrzeuge, aus denen sich Kurvenradien berechnen lassen. In jedem Fall bleibt es bei der Aufgabenteilung einer Vorgabe der Routenauswahl durch ein externes System, wo bestimmt wird, über welche Straßen die Fahrt zum Ziel erfolgen soll und der Fahrwegsteuerung durch Onboard-Systeme der Fahrzeuge, die sich an den Wahrnehmungskriterien eines menschlichen Fahrers orientieren.

Die bekannten Funktionsprinzipien können zusammenfassend so beschrieben werden, dass die autonome Steuerung/Regelung das Wahrnehmungsvermögen eines menschlichen Fahrers kopiert, indem sie sich an den gleichen

Informationsquellen orientieren und dazu diese Wahrnehmungen mit einer

anspruchsvollen und fehlerfreien Gestalterkennung in ein Abbild der umgebenden Wirklichkeit überführen und damit einen menschlichen Fahrer nachbilden. Sowohl zur Sensorik als auch in der Datenverarbeitung ergeben sich aus diesen

Funktionsprinzipien Anforderungen, die nicht oder nur mit einem extrem hohen Aufwand und dennoch mit kaum vermeidbaren Sicherheitslücken erfüllt werden können.

Es sind auch Ansätze bekannt, bei denen das autonome Fahren mit Hilfe von infrastrukturellen Vorrichtungen, wie beispielsweise Fahrdrähten, Magneten oder Induktionsschleifen durchgeführt wird. Für die Steuerung von Fahrzeugen im

Innenstadtbereich sind diese Systeme nur bedingt geeignet, da solche Installationen in der Fahrbahndecke auswendig, kostenintensiv und durch wetterbedingte

Einflüsse, wie Regen, Schnee und Eis störanfällig sind. Ferner sind Installationen außerhalb der Fahrbahndecke durch Kehrmaschinen und Räumfahrzeuge

zerstörungsanfällig.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

Navigationsvorrichtung und ein Navigationsverfahren anzugeben, mit denen die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise behoben werden.

Insbesondere soll eine Navigationsvorrichtung und ein Navigationsverfahren angegeben werden, das das autonome Fahren in einem begrenzten Gebiet zuverlässig und kostenschonend ermöglicht.

1. Naviqationsverfahren

Diese Aufgabe wird zunächst durch das Navigationsverfahren nach Anspruch 1 gelöst. Hiernach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem begrenzten Gebiet eine Vielzahl von ortsfesten Stationen mit jeweils einer Sende-Empfangseinheit angeordnet sind, die zum Datenaustausch drahtlos mit einer Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs verbindbar sind, so dass die Position und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eindeutig bestimmbar sind, indem die Laufzeit eines Signals von der Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs zu mindestens zwei Stationen und zurück ermittelt wird.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens sind nachfolgend und in den

Unteransprüchen angegeben.

Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug ein Fahrzeug einer Flotte aus einer Vielzahl von autonomen und individuell fahrbaren Fahrzeugen ist. Individuell bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Fahrzeuge unabhängig voneinander verschiedene Wege befahren können.

Vorzugsweise ergibt sich die Laufzeit T des Signals aus der Laufzeit Ti des Signals von der Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs zu einer Station, der

Datenbearbeitungszeit To und der Laufzeit T2 des Signals von einer Station zur Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Signale Identifikationsmerkmale der sendenden Sende-Empfangseinheiten aufweisen. Die Identifikationsmerkmale werden von den sendenden Sende-Empfangseinheiten auf die Signale aufmoduliert und erlauben eine eindeutige Zuordnung der Fahrzeuge und Stationen. Demnach wird für eine exakte Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung sowie zur Fahrwegsteuerung vom Fahrzeug in bestimmten Zeitintervallen ein im

Wesentlichen ungerichtetes Signal ausgesendet. Bei den bekannten Radar- oder Lidarsystemen werden demgegenüber gerichtete Signale gesendet. Die

ungerichteten Signale enthalten einen Code zur Identifikation des Fahrzeugs und erreichen nur relativ geringe Reichweiten, so dass die benötigte Sendeleistung gering ist. Das Signal wird in der Sende-Empfangseinheit der in der Nähe

befindlichen Stationen aufgenommen und nach einem präzise festgelegten

Zeitintervall zusammen mit einem Identifikationsmerkmal der Station zurückgefunkt.

Die Sende-Empfangseinheit im Fahrzeug bekommt damit das Rücksignal innerhalb eines exakt definierbaren Zeitfensterns, das sich aus der Laufzeit Ti des Signals zur Station, dem immer gleichen Rücksendeintervall To (Datenbearbeitungszeit) und der Laufzeit T2 von der Station zum Fahrzeug zurück zusammensetzt. Damit kann aus der Gesamtlaufzeit T die Position und Geschwindigkeit exakt bestimmt werden. Das Fahrzeug befindet sich zum Zeitpunkt der Messung auf einer definierten Kugelfläche im Abstand von einer Station. Da sich das Fahrzeug auf dem Boden befinden muss, reduziert sich die Zahl der Möglichkeiten der Position von einer Kugelfläche auf die Schnittmenge der Straßenfläche mit der Kugeloberfläche, also auf eine Linie. Mit einer Peilung zu einer weiteren Station, die in gleicher weise eine Linie (Kurve) definiert, ergibt sich dann ein Schnittpunkt, der die Position des Fahrzeugs markiert.

Für den möglichen Fall, dass beide ermittelten Kurven zwei Schnittpunkte ergeben, wird entweder eine dritte Orts- und Geschwindigkeitsbestimmung über eine weitere Station vorgenommen, eine Plausibilitätsprüfung mit einer der vorhergehenden Peilungen vorgenommen oder die Peilung wird nicht verwertet. In jedem Fall wird bei drei Peilungen eine exakte eineindeutige Position des Fahrzeugs bestimmt. Wenn die Stationen genau kartographiert sind, kann so ein Vektorraum als Fahrstrecke definiert werden, der nur noch ein geringes Datenvolumen im Vergleich zu einer Straßenkarte oder Videobildmaterial benötigt. Die Bearbeitungszeit To kann ein fester Wert oder variabel sein, wobei im letzteren Fall die real zu jeder Peilung genutzte Zeit To mit zurückgefunkt wird, so dass die Positionsbestimmung eindeutig ist. Eine solche Variation ist dann sinnvoll oder sogar erforderlich, wenn mehrere Fahrzeuge mit den gleichen Stationen in Verbindung stehen und die Bearbeitung der Daten nicht synchron erfolgt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Radar- oder Lidarsystemen wird eine gerichtete Peilung nicht benötigt, Identifikationsfehler werden vermieden und eine aufwendige Synchronisation der Uhren, wie bei unilateralen Systemen (GPS) kann entfallen, weil keine Uhrzeiten, sondern Zeitintervalle gemessen werden und die jeweilige Position der Stationen ortsfest ist.

Der Auswertealgorithmus aus den Laufzeiten und der Position der Stationen kann in Echtzeit erfolgen und die hinterlegten Korrekturfaktoren für die vorgesehene

Fahrstrecke (Trajektorie) in einer Bibliothek gespeichert sein.

In einer besonderen Ausführung wird ein direkter Korrekturalgorithmus gespeichert, der statt einer Positionsbestimmung aus den ermittelten Daten und der Sol st- Abweichung die Korrekturdaten für die Steuerung des Fahrzeugs ermittelt und umsetzt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung startet die Peilung von den ortsfesten Stationen und die als Transponder ausgestaltete Sende- Empfangseinheit befindet sich im Fahrzeug. In diesem Fall sendet die Station zusätzlich zur Peilung Korrekturdaten zur Trajektorie. Der Vorteil dieser

Ausführungsform liegt darin, dass die Bibliothek der Trajektorien in jeder Station viel weniger Datenvolumen benötigt, da nur das Sendegebiet der jeweiligen Station gespeichert ist und nicht das gesamte begrenzte Gebiet, das mit den Fahrzeugen befahren werden kann.

Um Laufzeitfehler zu vermeiden, z.B. von Reflexstrahlungen, wird eine Funksequenz gewählt, die wenig Reflektionen auf den umgebenen Flächen auslöst. Die übermittelten Daten sind vorzugsweise digitalisiert. Die Datenübermittlung erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform in Paketen, so dass keine stehenden

Dauersignale benötigt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die von den Sende- Empfangseinheiten gesendeten Daten und/oder die Fahrstrecken korrekturdaten an eine Kontrollzentrale übertragen. Diese Daten werden dann durch sogenannte Artifical Intelligence Systeme oder andere Lernroutinen optimiert und die Ergebnisse werden in den zur Verfügung stehenden Bibliotheken und/oder in den Algorithmen zur laufenden Verbesserung und Anpassung eingesetzt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die ortsfesten Stationen zusätzlich auch als WLan-Stationen und

Ladesteuerungen und zur Abrechnung eingesetzt werden.

Damit die autonom fahrenden Fahrzeuge innerhalb des begrenzten Gebietes auf vorgebbaren Pfaden steuerbar sind, ist das begrenzte Gebiet kartographiert.

Vorzugsweise ist eine vektorielle Kartographierung vorgesehen. Damit das begrenzte Gebiet vektoriell, exakt und mit einem minimalen Datenvolumen erfasst werden kann, wird zunächst jeder Straßenabschnitt, also der Fahrweg zwischen Einmündungen und Kreuzungen, als Vektorgrafik abgebildet.

Kreuzungen und Einmündungen werden mit einem jeweils passenden

Übergangsradius der kreuzenden Abschnitte in zwei oder mehr Kategorien

beschrieben, z.B. ein enger Radius für spitzwinkelige Kreuzungen, schmaler

Fahrbahnen und ein großer Radius für stumpfwinkelige Mündungen breiter

Fahrbahnen.

Jeder Streckenabschnitt wird mit einer Weglängenmarkierung gekennzeichnet. Die Fahrwege werden mit einem Offsetwert vom Mittelpunkt unterlegt. Nachdem die Kartographierung abgeschlossen ist, werden alle Strecken mit realen Fahrzeugen abgefahren und die Vektordaten werden überprüft.

Alle Fahrzeuge der Flotte aus autonom fahrenden Fahrzeugen erhalten dann eine Software, mit der die Onboardsteuerung die vektorisierten Strecken nachfahren kann. Hierbei werden die Offsetwerte berücksichtigt. Beispielsweise bewegt sich ein Fahrzeug im Abstand von 0,7 m von der Mitte auf der inneren Spur und ein anderes Fahrzeug im Abstand von 1 ,4 m auf der äußeren Spur, so dass die parallel fahrenden Fahrzeuge optimal geführt sind. Dabei können auch Standspuren für den Ein- und Ausstieg in die Fahrzeuge festgelegt werden.

Mit den Signalen des CPS aus dem ortsfesten Stationen werden Abweichungen durch Toleranzen oder Kumulationen von Störgrößen erkannt und entsprechende Korrekturen vorgenommen.

Der Ablauf der Fahrstreckenermittlung ist damit typischerweise wie folgt:

Ein Passagier sendet ein Rufsignal per Mobiltelefon vorzugsweise mit einer App an eine Zentrale mit seinem Fahrziel. Seine Position beim Ruf wird automatisch mitgesendet. Diese Positionen beruhen auf den bekannten GPS-Signalen. Ein Rechner in der Zentrale (oder auch im nächsten Fahrzeug der Flotte) ermittelt auf der Basis der GPS-Daten die entsprechenden Positionsdaten der vektorisierten

Fahrwege. Mit Hilfe der nach dem Stand der Technik bekannten Dijkstra-Algorithmen wird anschließend die kürzeste Route ermittelt. Alternativ kann auch die schnellste Route gewählt werden, indem den Streckenabschnitten nicht Distanzen, sondern Fahrzeiten zugeordnet werden. Die dazu erforderlichen Daten werden aus laufenden Protokollen der aktiven (fahrenden) autonomen Fahrzeuge der Flotte zentral erfasst.

Die Durchführung der Streckenoptimierung erfolgt in der Zentrale oder Onboard in jedem Fahrzeug der Flotte. Die Routenführung berücksichtigt dabei Daten zum Offset der Spur von der Mittellinie sowie einen weiteren Offset, der dadurch entsteht, dass sich die Empfangsantennen nicht auf Höhe der Fahrbahndecke, sondern höher befinden. Optimaler Weise sind die Empfangsantennen auf den Dächern der Fahrzeuge angeordnet und bei einer möglichen Seitenneigung des Fahrzeugs ist eine seitliche Abweichung zwischen der Trajektorie der Räder und der Trajektorie der Antennen zu berücksichtigen.

Mit dem vorliegenden Navigationsverfahren orientieren sich die Fahrzeuge nicht an optisch oder per Radar/Lidar erfassbaren Merkmalen, wie beispielsweise

Bordsteinkanten oder Straßenmarkierungen, sondern an vektoriell erfassten, hochpräzisen und auf Kurzstreckenfunk störungssicher übertragenen

Führungsbahnen, die keinerlei Abnutzung oder Verdreckung z.B. durch stehende Fahrzeuge, Schnee oder Eis unterliegen. Unabhängig hiervon kann das System sowohl durch eine direkte Videoübertragung oder auch durch punktweise Kontrollen korrigiert werden.

Bei der Ortsbestimmung werden in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung die Signale so codiert, dass ein Peilstrahl als Richtungsbestimmung und ein oder mehrere aufmodulierte Signale zur Abstandsbestimmung genutzt werden können, so dass auch mit nur einem Sender im Empfangsbereich eine genaue

Positionsbestimmung möglich ist. Zur Redundanz werden jedoch immer alle verfügbaren Sendesignale mit Kreuzpeilungen genutzt.

Im Falle dass ein Fahrzeug eine Stelle oder ein Gebiet passiert, in dem ein Signal verfügbar sein sollte, aber kein Signal empfangen wird, sendet das Fahrzeug ein Signal mit einer Fehlermeldung an die Steuerzentrale des begrenzten Gebietes.

In einer besonderen Ausführung werden die beschriebenen Sender, insbesondere die Funksender, mit einem WLAN System als Netzwerk kombiniert, bei dem große Bereiche, wie ganze Stadtteile, mit öffentlichem WLAN versorgt werden. Dazu werden die einzelnen Stationen teilweise als Repeater ausgelegt, so dass Daten nur von einer Station zur nächsten weitergeleitet werden und eine eigene Datenleitung zu jeder Station entfallen kann. Diese WLAN Daten können dann parallel zur Navigation der Fahrzeuge genutzt werden.

In einer weiteren Ausführung kommunizieren die Fahrzeuge nicht nur mit den beschriebenen Funksendern, sondern auch mit den Signalen aus Mobiltelefonen in der unmittelbaren Nähe, so dass bewegliche Teilnehmer wie andere PKW,

Fußgänger und Radfahrer erfasst werden können.

2. Naviqationsvorrichtunq

Die eingangs angegebene Aufgabe wird ergänzend von der Navigationsvorrichtung zur Durchführung des Navigationsverfahrens gelöst. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass in dem begrenzten Gebiet eine Vielzahl von ortsfesten Stationen mit jeweils einer Sende-Empfangseinheit angeordnet sind, die zum Datenaustausch und zur Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung des Fahrzeugs drahtlos mit einer Sende-Empfangseinheit des Fahrzeugs verbindbar sind. Es wird mithin ein Signalnetzwerk vorgeschlagen, in dem in engen Abständen, vorzugsweise zwischen 10 m und 50 m Funksignale mit kurzer Reichweite gesendet werden, die digitalisierte Informationen über die Position des Senders, Verkehrssituationen und anderen Daten zur sicheren Fahrzeugführung enthalten.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend und in den diesbezüglichen Unteransprüchen angegeben.

Um die hohen Kosten und den Aufwand bei der Installation der

Navigationsvorrichtung zu reduzieren, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass Sende-Empfangseinheiten der ortsfesten Stationen mit der Stromversorgung bestromter Infrastrukturelemente verbunden sind,

insbesondere mit der Stromversorgung von Ampeln, Straßenlaternen,

Informationsschildern, Werbetafeln und/oder sonstigen Beleuchtungen. Bei einer Anordnung der Sende-Empfangseinheiten in bestromten Verkehrssignalanlagen kann ausgenutzt werden, dass nicht nur die Stromquelle vorhanden und verwendbar ist, sondern auch das die Information zur Verkehrslage, wie beispielsweise temporär variable Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Ampelsignale zur Vorfahrtsregelung übermittelt werden können. Praktisch alle solche bestromten Anlagen in

Innenstädten basieren auf quasi optischer Signalausbreitung, weil der Fahrer die Verkehrszeichen sehen können muss, so dass eine Abschirmung durch

Versperrungen nicht gegeben ist.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sende-Empfangseinheiten einer ortsfesten Station zwischen dem Sockel und dem Leuchtmittel des bestromten Infrastrukturelementes angeordnet ist. Ferner weisen die Sende-Empfangseinheiten einer ortsfesten Station zur Stromversorgung vorzugsweise einen Stecker auf, der mit der Steckergeometrie des Leuchtmittels des bestromten Infrastrukturelementes korrespondiert. Bei der Nutzung von Laternen kann die Sende-Empfangseinheit mithin in das Gewinde des (früheren) Leuchtmittels eingeschraubt werden, was zudem den Vorteil schafft, dass allein die Höhe der Lage des Leuchtmittels eine sichere Signalübertragung gewährleistet.

3. Sektorenüberwachunq

Autonom fahrende Fahrzeuge müssen besonders im Stadtverkehr nicht nur über eine sehr präzise Fahrwegsteuerung und Positionsbestimmung verfügen, sondern auch Hindernisse auf dem Fahrweg erkennen bzw. schon erkennungstechnisch antizipieren, wenn sich bewegliche Hindernisse, wie andere Verkehrsteilnehmer, auf einem Kollisionskurs bewegen. Wegen der hohen Verkehrsdichte im Stadtverkehr ist die Sicht zu solchen Hindernissen oft eingeschränkt, so dass selbst die besonders leistungsfähigen Systeme nur bedingt Abhilfe schaffen.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die ortsfesten Stationen Sensoren aufweisen, die mit einer geeigneten Software eine Hinderniserkennung ermöglichen. Die Sensoren sind vorzugsweise Kameras Radarsensoren, Lidarsensoren oder Ultraschallsensoren. Zur Stromversorgung sind die Sensoren mit der Stromversorgung der ortsfesten Stationen verbunden, so dass der Installationsaufwand gering ist.

Die Hinderniserkennung ist für alle Anwendungen geeignet, bei denen ein

Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen der Flotte untereinander und/oder zwischen den Fahrzeugen und einer Leitzentrale und/oder zwischen den Fahrzeugen und einzelnen Leiteinrichtungen stattfindet, so dass Informationen über etwaige Hindernisse unmittelbar an Fahrzeuge im betroffenen Sektor weitergegeben werden können.

Vorzugsweise werden die Sensoren mit einer Positionserfassung und einer

Fahrwegerfassung von Fahrzeugen im Beobachtungsgebiet der

Hinderniserkennungssysteme kombiniert. Die Fahrzeuge treten in einen Dialog mit den Stationen ein, sobald sie das erfasste Gebiet erreichen und bekommen die Informationen über etwaige Hindernisse unmittelbar per Funk/WLAN/NFC o.ä.

mitgeteilt.

Die besonderen Vorteile liegen darin, dass

• Versperrungen der Beobachtungsstrecke wegen der hohen Position nicht oder nur vermindert und seltener auftreten,

• das Hintergrundbild im Gegensatz zu Erfassungssystemen, die auf einem

Fahrzeug montiert sind im Wesentlichen identisch bleibt und damit die

Gestalterkennung viel einfacher wird,

• jede Änderung, also jede Bewegung eines Objekts im Beobachtungsraum

einfach und sicher dadurch identifiziert werden kann, dass die Pixel eines ersten Bildes von den Pixeln eines zweiten Bildes subtrahiert werden und die verbliebende Differenz somit die Änderungen darstellen muss, wie

beispielsweise ein sich bewegender Fußgänger, der den Beobachtungsraum betritt,

• mit einem ähnlich einfachen Algorithmus Bewegungsrichtungen durch

einfache Pixelvergleichsoperatoren identifiziert werden können, • die Ermittlung von auftretenden Hindernisse viel früher erfolgt, noch bevor ein Fahrzeug in Sichtweite ist und

• auch bei Nacht Hindernisse erfasst werden, da eine Laterne als ortsfeste

Station gleichzeitig für die Beleuchtung sorgt.

Bekannte Systeme zur Kollisionsvermeidung sind an Fahrzeugen befestigt und können damit nur einen sehr kleinen Raum vor dem Fahrzeug erfassen, da sie sich in Kurven nur bedingt auf die Fahrstrecke ausrichten können, Hindernisse wie andere vorausfahrende, entgegenkommende oder seitlich parkende Fahrzeuge oder Schilder im Weg sind und eine Gestalterkennungssoftware sich laufend an

wechselnden Hintergrundmotiven orientieren muss. Letzteres führt dazu, dass die Erkennung entweder extrem hohe Rechenleistungen erfordert oder dass eine Hintergrundbibliothek für das gesamte Verkehrsgebiet hinterlegt werden muss, so dass ein sehr großes Datenvolumen verarbeitet werden muss.

Gestalterkennungssoftware arbeitet damit, dass Veränderungen in einem

Beobachtungsraum durch Digitalisierung und/oder Vektorisierung erfasst werden und diese Veränderungen zu einer Gestalt umgerechnet und zugeordnet werden.

Wechselnde Perspektiven, Beleuchtungszustände oder Hintergrundbilder sind dabei erhebliche Störgrößen, da das ermittelte Bild von dem hinterlegten Bild dadurch abweicht und erst errechnet werden muss, welche der Abweichungen Störgrößen und welche Zielgrößen sind.

Auf einem fahrenden Fahrzeug wechseln Hintergrund, Beleuchtung und Perspektive laufend, womit die Erfassung und Identifikation der Zielgrößen sehr schwierig und störempfindlich wird.

Ein ortsfest installierter Sensor„sieht" demgegenüber immer das gleiche Bild des Beobachtungsraumes (Sektors), das allenfalls durch die Beleuchtung wechselt. Solche Änderungen werden allerdings leicht durch hinterlegte Tag- und Nachtbilder und evtl. Saisonbilder kompensiert. Auch können kollektive Veränderungen wie Beleuchtungs- oder Saisoneinflüsse einfach von Veränderungen durch bewegte Objekte unterschieden werden, indem die Anzahl der veränderten Pixel erfasst wird. Einsetzende Dämmerung verändert einen sehr großen Anteil von Pixeln im Bild um einen pro Zeiteinheit sehr geringen quantitativen Betrag in Form einer stetigen Farbveränderung, wohingegen ein in den Beobachtungsraum einfahrendes Fahrzeug oder ein Fußgänger in wenigen Pixelanteilen eine kontrastreiche Farbänderung erzeugt.

Jede weitere Änderung, die darüber hinausgeht, muss ein bewegtes Objekt sein, das nur noch geortet werden muss, um zu erkennen, ob es mit dem Fahrzeug in

Annäherung kollidieren könnte oder nicht. Diese Raumzuordnung ist sehr einfach mit einer Software zu leisten, indem in dem erfassten Bereich die Wege von Fahrzeugen vektoriell oder analog oder als Pixelgestalt erfassbar sind. Fahrzeuge werden dann gewarnt und in Bremsbereitschaft versetzt, bevor sie Hindernisse selbst erkennen können. Hinzu kommt, dass diese Hinderniserkennung als getrenntes System ohne gemeinsame Subsysteme mit den Fahrzeugen eine vollkommene Redundanz zu den bestehenden Hinderniserkennungen in Fahrzeugen darstellt. Im Falle eines

Widerspruchs beider Systeme wird eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt und danach entschieden. In jedem Zweifelsfall wird vorsorglich die Bremsbereitschaft erhöht. Zusätzlich gibt das stationäre und/oder das mobile System ein Signal als Lichthupe oder Akustikhupe aus und warnt das Hindernis.

Für solche autonom operierenden Mobilitätskonzepte, deren Betrieb auf einen bestimmten Raum eingeschränkt sind, ist zudem der Kostenaufwand reduziert, da weniger Stationen als Fahrzeuge ausgerüstet werden müssen. Und die stationäre Installation preiswerter ist.

In einer besonderen Ausführung erkennt die stationäre Einheit auch Funksignale von Mobiltelefonen als Entscheidungshilfe bei der Identifikation von Hindernissen.

Weiterhin erfasst das erfindungsgemäße System auch die Durchfahrt der Fahrzeuge und liefert damit eine redundante Rückmeldung der Fahrwegsteuerung, die vom Fahrzeug allein durchgeführt wird oder mit Hilfe eines Peilungssystems, das in der Nähe oder an gleicher Stelle angebracht ist. Bei Hindernissen, die von externen oder von Onboard- Systemen der Fahrzeuge erkannt werden, wird eine Umgehungstrajektorie errechnet, die als Vektor mit Offset zum kartographierten Mittellinienvektor plus Übergangsradius um das

Hindernisgebiet ermittelt wird. Die Fahrzeuge werden damit auf virtuellen Schienen geführt, die mathematischen Kurven entsprechen und nicht auf Punktwolken mit unendlich vielen Variationsmöglichkeiten.

Beim Erreichen eines Hindernisses ergibt sich somit folgender Ablauf:

Das autonom fahrende Fahrzeug nähert sich auf seiner Tour entlang der

ausgewählten, vektoriellen Trajektorie einem Hindernis, das zunächst von der externen Kamera in der Laterne erfasst wird, womit ein erstes Warnsignal an das Fahrzeug gesendet und die Geschwindigkeit reduziert wird. Sobald das Hindernis auch vom Onboard-System des Fahrzeugs erfasst wird, gleichen beide, also das Onboard und das stationäre System - die optimale Umfahrungsroute ab und erst bei Übereinstimmung und Freigabe der Umfahrungsstrecke durch beide Systeme erfolgt die Umfahrung. Parallel dazu wird die Umfahrung mit Uhrzeit an die Zentrale protokolliert.

Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik ein völlig anderes Funktionsprinzip vorgeschlagen, bei dem ein vektorielles und hinreichend genaues Abbild der umgebenen Realität geschaffen und von einem externen Ü bertrag ungssystem zu den Fahrzeugen so geleitet wird, dass keine Genauigkeitslücke verbleibt, die mit den beschriebenen Orientierungen an optischen Signalen oder Radar/Lidarsignalen geschlossen werden muss. Die Fahrzeuge bewegen sich vielmehr direkt auf den virtuellen Schienen, die als vektorielles Abbild der Umgebung kartographiert sind. Damit ist die innere Wahrnehmung zur

Fahrzeugführung eine Vektorgrafik mit einem sehr kompakten Datenvolumen, das einfach und sicher gespeichert und verarbeitet werden kann. Die primäre

Streckenführung, also das präzise Nachfahren der Trajektorien, ist möglich, wenn der Datentransfer zwischen der Steuerungsquelle und dem Fahrzeug sichergestellt ist. Die sekundäre Fahrzeugführung, das heißt die Umfahrung von Hindernissen und die Vermeidung von Kollisionen, benötigt eine an das erfindungsgemäße

Navigationsverfahren angepasste Lösung, wenn die Fahrzeuge autonom im begrenzten Gebiet parallel zu anderen Verkehrsteilnehmern operieren sollen. Hierzu wird ebenfalls auf die vorgegebenen Vektoren zurückgegriffen. Es müssen somit nicht unendlich viele Optionen berücksichtigt werden, die das Fahrzeug situativ entwickeln muss. Vielmehr ist ebenfalls ein externes System vorgesehen, dass mit einfachen und computergerecht ausführbaren Methoden etwaige Hindernisse erkennt und Reaktionen darauf aus einem ebenfalls vektoriellen Szenario dem Fahrzeug in Echtzeit übermittelt.

Damit erfolgt sowohl die Abbildung der Umgebung als auch die primäre und sekundäre Fahrzeugführung digital und vektoriell und nicht mehr über Pixelgrafiken und analoge Routinen.

Die vorliegende Erfindung ist im Vergleich zu nach dem Stand der Technik

bekannten Verfahren auch deshalb vorteilhaft, weil die erfassten Daten unmittelbar als Rohdaten ausgewertet werden können, was eine deutliche Reduzierung der Rechenkapazität beinhaltet. Demgegenüber müssen die Daten bei bekannten Verfahren aus unterschiedlichen Sensoren (Kamera, Lidar, Radar) fusioniert werden, was die Erfordernisse an Rechenleistung erhöht und wodurch sich auch die

Reaktionszeit auf unvorhersehbare Ereignisse erhöht.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Figuren

beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein begrenztes Gebiet und

Fig. 2 ein Straßenabschnitt.

Fig. 1 zeigt ein begrenztes Gebiet 1 , in dem die Fahrzeuge der Flotte autonom fahren können. Das begrenzte Gebiet ist beispielsweise eine Stadt oder ein

Innenstadtbereich und enthält diverse Straßen 2, die Kreuzungen und Einmündungen aufweisen. Entlang der Straße 2 sind ortsfeste Stationen angeordnet (in Fig. 1 mit schwarzen Punkten angedeutet), die Sende-Empfangseinheiten 3 besitzen. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, besitzen die Fahrzeuge 4 ebenfalls Sende- Empfangseinheiten 5, so dass eine eindeutige Positions- und

Geschwindigkeitsbestimmung durch eine Signallaufzeitmessung zu zumindest zwei, drei oder mehr ortsfesten Stationen durchführbar ist. Durch geeignete Steuerungen können sich die Fahrzeuge anschließend auf den kartographierten Wegen des begrenzten Gebietes 1 bewegen.