DE102014208434A1

DE102014208434A1 - Autonomous vehicle and navigation method for an autonomous vehicle for collision avoidance

Info

Publication number: DE102014208434A1
Application number: DE102014208434.2A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kuth; Monika Müller
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Navigationsverfahren für ein autonomes Fahrzeug (6) zur Umfahrung von mindestens einem nicht verzeichneten Hindernis (1.2, 5.1, 5.2) innerhalb eines zusammenhängenden abgeschlossenen Navigationsbereichs (1). Das Navigationsverfahren umfasst – in einem ersten Trainingsschritt die Erfassung eines ersten Trainingspfades (2) zur Überstreichung des Navigationsbereichs (1), – in einem zweiten Trainingsschritt die Erfassung eines zweiten Trainingspfades (3) zur Überstreichung des Navigationsbereichs (1), wobei der zweite Trainingspfad (3) den ersten Trainingspfad (2) in Kreuzungspunkten (4) näherungsweise orthogonal kreuzt, – in einem Pfadverfolgungsschritt die Verfolgung des ersten Trainingspfades (2) sowie – bei Erkennung eines in einer Marschrichtung (M) vor dem nächstgelegenen Kreuzungspunkt (4) auf dem ersten Trainingspfad (2) gelegenen nicht verzeichneten Hindernis (5.1, 5.2) in einem Ausweichschritt die Umgehung des nicht verzeichneten Hindernisses (5.1, 5.2) entlang eines Umgehungspfads (U) um ein das nicht verzeichnete Hindernis (5.1, 5.2) umschreibendes, näherungsweise parallel zur Marschrichtung (M) ausgerichtetes Rechteck und die Fortsetzung des Pfadverfolgungsschritt, wobei der Umgehungspfad (U) aus Abschnitten des ersten Trainingspfads (2) und aus Abschnitten des zweiten Trainingspfads (3) zusammengesetzt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein mittels eines solchen Navigationsverfahrens navigierbares autonomes Fahrzeug (6).The invention relates to a navigation method for an autonomous vehicle (6) for bypassing at least one unrecorded obstacle (1.2, 5.1, 5.2) within a coherent closed navigation area (1). The navigation method comprises - in a first training step, the detection of a first training path (2) for sweeping the navigation area (1), - in a second training step, the detection of a second training path (3) for sweeping the navigation area (1), the second training path ( 3) approximately orthogonally crosses the first training path (2) at points of intersection (4), tracing the first training path (2) in a path tracking step, and recognizing one in a direction of travel (M) before the nearest intersection point (4) on the first one Training path (2) located undetected obstacle (5.1, 5.2) in an evasive step, the bypass of the unrecorded obstacle (5.1, 5.2) along a bypass path (U) to a non-recorded obstacle (5.1, 5.2) circumscribing, approximately parallel to the direction of travel (M) aligned rectangle and the continuation of the path tracking step where in the bypass path (U) is composed of sections of the first training path (2) and of sections of the second training path (3). The invention further relates to an autonomous vehicle (6) which can be navigated by means of such a navigation method.

Description

Die Erfindung betrifft ein autonomes Fahrzeug und ein Navigationsverfahren für die Navigation eines autonomen Fahrzeugs in einem zusammenhängenden abgeschlossenen Navigationsbereich entlang eines geplanten Navigationspfads, mit welchem Kollisionen des autonomen Fahrzeugs mit Hindernissen vermieden werden, sowie ein Verfahren zur Planung eines solchen Navigationspfads. The invention relates to an autonomous vehicle and a navigation method for navigation of an autonomous vehicle in a coherent closed navigation area along a planned navigation path, with which collisions of the autonomous vehicle with obstacles are avoided, and a method for planning such a navigation path.

Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche sich mittels einer Positionsbestimmungseinheit und mittels topografischer Informationen über einen Navigationsbereich innerhalb dieses Navigationsbereichs ohne Einwirkung eines Fahrzeugführers, also autonom, bewegen können. Beispielsweise sind autonome Fahrzeuge bekannt, welche über eine satellitengestützte Positionsbestimmungseinheit verfügen, die eine Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von etwa drei bis zehn Metern ermöglicht. In Verbindung mit einer elektronischen Karte des Navigationsbereichs, die beispielsweise Fahrwege und/oder Hindernisse verzeichnet, kann ein autonomes Fahrzeug entlang eines vorbestimmten Navigationspfads, beispielsweise entlang eines verzeichneten Fahrwegs und unter Vermeidung verzeichneter Hindernisse, von einem Startort zu einem Zielort im Navigationsbereich autonom bewegt werden. Vehicles are known from the prior art which can move by means of a position determination unit and by means of topographic information about a navigation area within this navigation area without the action of a vehicle driver, ie autonomously. For example, autonomous vehicles are known which have a satellite-based position-determining unit, which allows a position determination with an accuracy of about three to ten meters. In conjunction with an electronic map of the navigation area, which records, for example, travel routes and / or obstacles, an autonomous vehicle can be autonomously moved along a predetermined navigation path, for example along a recorded travel path and avoiding any obstacles, from a start location to a destination in the navigation area.

Aus dem Stand der Technik sind ferner autonome Fahrzeuge bekannt, die über eine Einrichtung zur Erkennung von auf der elektronischen Karte nicht verzeichneten Hindernissen verfügen. Eine derartige Hindernisdetektionseinheit kann beispielsweise auf Entfernungsmessverfahren mittels Radar oder Ultraschall, auf optischen Entfernungssensoren, auf der Erfassung und Auswertung von Bildern des Fahrzeugumfelds mittels mindestens einer Videokamera oder auf berührungs- oder druckempfindlichen Sensoren beruhen. Mittels einer solchen Hindernisdetektionseinheit kann ein autonomes Fahrzeug zur Vermeidung einer Kollision mit dem nicht verzeichneten Hindernis zum Halten gebracht werden. Abhängig von der Geometrie des Hindernisses und von der Topologie möglicher, in der elektronischen Karte verzeichneter Fahrwege ist eine Umfahrung eines solchen nicht verzeichneten Hindernisses nicht in jedem Fall möglich. Autonomous vehicles are also known from the prior art, which have a device for detecting unrecognized on the electronic map obstacles. Such an obstacle detection unit can be based, for example, on distance measuring methods by means of radar or ultrasound, on optical distance sensors, on the detection and evaluation of images of the vehicle surroundings by means of at least one video camera or on sensors sensitive to contact or pressure. By means of such an obstacle detection unit, an autonomous vehicle can be brought to a halt in order to avoid a collision with the unrecorded obstacle. Depending on the geometry of the obstacle and on the topology of possible travel paths recorded in the electronic map, it is not always possible to bypass such an unrecorded obstacle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes autonomes Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zur Planung und Verfolgung eines Navigationspfads in einem abgeschlossenen, zusammenhängenden Navigationsbereich für ein autonomes Fahrzeug anzugeben. The invention is based on the object of specifying an improved autonomous vehicle and an improved method for planning and tracking a navigation path in a closed, coherent navigation area for an autonomous vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des autonomen Fahrzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. The object is achieved with respect to the method by the features of claim 1 and with respect to the autonomous vehicle by the features of claim 7.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Navigationsverfahren für ein autonomes Fahrzeug zur Umfahrung von mindestens einem nicht verzeichneten Hindernis innerhalb eines zusammenhängenden abgeschlossenen Navigationsbereichs umfasst

– in einem ersten Trainingsschritt die Erfassung eines ersten Trainingspfades zur Überstreichung des Navigationsbereichs,
– in einem zweiten Trainingsschritt die Erfassung eines zweiten Trainingspfades zur Überstreichung des Navigationsbereichs, wobei der zweite Trainingspfad den ersten Trainingspfad in Kreuzungspunkten näherungsweise orthogonal kreuzt,
– in einem Pfadverfolgungsschritt die Verfolgung des ersten Trainingspfades,
– bei Erkennung eines in einer Marschrichtung vor dem nächstgelegenen Kreuzungspunkt auf dem ersten Trainingspfad gelegenen nicht verzeichneten Hindernis in einem Ausweichschritt die Umgehung des Hindernisses entlang eines Umgehungspfads um ein das nicht verzeichnete Hindernis umschreibendes, näherungsweise parallel zur Marschrichtung ausgerichtetes Rechteck und die Fortsetzung des Pfadverfolgungsschritt,

wobei der Umgehungspfad aus Abschnitten des ersten Trainingspfads und aus Abschnitten des zweiten Trainingspfads zusammengesetzt ist. The inventive navigation method for an autonomous vehicle for bypassing at least one unrecorded obstacle within a continuous closed navigation area

In a first training step, the acquisition of a first training path for sweeping the navigation area,
In a second training step, the detection of a second training path for sweeping the navigation area, the second training path crossing the first training path in crossing points approximately orthogonally,
In a path tracking step, tracking the first training path,
In the case of detection of an unobstructed obstacle located in a direction of travel before the nearest crossing point on the first training path in an evasive step, the circumvention of the obstacle along a bypass path around a rectangle circumscribing the unrecorded obstacle and oriented approximately parallel to the direction of the march, and the continuation of the path tracking step;

wherein the bypass path is composed of sections of the first training path and sections of the second training path.

Ein nicht verzeichnetes Hindernis ist durch ein Objekt gegeben, das innerhalb des Navigationsbereichs die Bewegung eines autonomen Fahrzeugs entlang des ersten oder zweiten Trainingspfads versperrt, das jedoch während des ersten oder zweiten Trainingsschritts nicht im Navigationsbereich erfassbar war. Ein nicht verzeichnetes Hindernis kann durch ein bewegtes Objekt, beispielsweise ein Tier, einen Menschen oder auch ein Fahrzeug, gegeben sein. Ein nicht verzeichnetes Hindernis kann aber auch durch ein unbewegtes Objekt gegeben sein, das sich während des ersten und/oder zweiten Trainingsschritts nicht oder an anderer Stelle im Navigationsbereich befunden hat, wie beispielsweise ein umgestürzter Baum. An unrecorded obstacle is given by an object that obstructs the movement of an autonomous vehicle along the first or second training path within the navigation area, but that was not detectable in the navigation area during the first or second training step. An unrecorded obstacle may be given by a moving object, such as an animal, a human or even a vehicle. However, an unrecorded obstacle can also be given by a non-moving object that was not in the navigation area during the first and / or second training step, such as a fallen tree, for example.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zum Einen möglich, ein autonomes Fahrzeug mit geringem Aufwand und bei geringen Anforderungen an einen Bediener an unterschiedlich ausgebildete Navigationsbereiche so anzupassen, dass eine für das autonome Fahrzeug vorgesehene Aufgabe gelöst wird. Damit wird zum Anderen ein gegenüber nicht oder schwer vorhersehbaren Änderungen im Navigationsbereich robuster und zugleich sicherer Betrieb eines solchen autonomen Fahrzeugs ermöglicht. Ferner ist es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, autonome Fahrzeuge in einem Navigationsgebiet einzusetzen, für das keine topographischen Informationen wie beispielsweise eine digitale Karte verfügbar sind. By means of the method according to the invention, it is possible, on the one hand, to adapt an autonomous vehicle to differently configured navigation areas with little effort and with low demands on an operator such that a task intended for the autonomous vehicle is achieved. On the other hand, a change in the navigation area which is not or hardly foreseeable in comparison with the navigation system becomes more robust and at the same time safe operation of such an autonomous vehicle. Furthermore, it is also possible by means of the method according to the invention to use autonomous vehicles in a navigation area for which no topographical information such as a digital map is available.

Somit trägt das erfindungsgemäße Navigationsverfahren dazu bei, den Einsatz von autonomen Fahrzeugen auszudehnen und zugleich sicherer zu gestalten. Thus, the inventive navigation method contributes to expand the use of autonomous vehicles and at the same time to make them safer.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Ausweichschritt nach Erkennung des in der Marschrichtung gelegenen Hindernisses

– in einem ersten Ausweichteilschritt ein in Marschrichtung dem Hindernis nächstliegender erster Ausweich-Kreuzungspunkt aufgesucht,
– in einem zweiten Ausweichteilschritt vom ersten Ausweich-Kreuzungspunkt ausgehend der entlang des zweiten Trainingspfads in einer Ausweichrichtung nächstliegende zweite Ausweich-Kreuzungspunkt aufgesucht, von welchem aus der erste Trainingspfad in Marschrichtung ungehindert verfolgbar ist,
– in einem dritten Ausweichteilschritt vom zweiten Ausweich-Kreuzungspunkt ausgehend entlang des ersten Trainingspfads der in Marschrichtung nächstliegende dritte Ausweich-Kreuzungspunkt aufgesucht, von welchem aus der zweite Trainingspfad in entgegengesetzter Ausweichrichtung ungehindert verfolgbar ist,
– in einem vierten Ausweichteilschritt vom dritten Ausweich-Kreuzungspunkt ausgehend entlang des zweiten Trainingspfads in entgegengesetzter Ausweichrichtung der dem ersten Ausweich-Kreuzungspunkt nächstliegende vierte Ausweich-Kreuzungspunkt aufgesucht.

In one embodiment of the method according to the invention is in the evasive step after detection of the obstacle located in the direction of the march

In a first avoidance part step, a first avoidance crossing point which is closest to the obstacle in the direction of travel,
In a second avoidance part step, starting from the first avoidance crossing point, the second avoidance crossing point nearest the second training path in an evasion direction is visited, from which the first training path in the direction of progression is unhindered,
In a third avoidance part step, starting from the second avoidance crossing point along the first training path, the third avoidance crossing point nearest in the direction of the march is accessed, from which the second training path in the opposite avoidance direction can be followed unhindered,
- In a fourth evasion part step from the third alternative crossing point starting along the second training path in the opposite direction of departure of the first alternative crossing point closest fourth alternative crossing point visited.

In vorteilhafter Weise ist es mit dieser Ausführungsform der Erfindung möglich, ein nicht verzeichnetes Hindernis auf einem Umgehungspfad zu umgehen, der im Wesentlichen den Kanten eines dieses nicht verzeichneten Hindernisses umschreibenden, parallel zur Marschrichtung ausgerichteten Rechtecks folgt. Somit ist es möglich, einen bekannten vorgegebenen ersten Trainingspfad sicher und mit nur geringen Abweichungen zu verfolgen. Advantageously, with this embodiment of the invention, it is possible to bypass an unrecorded obstacle on a bypass path which substantially follows the edges of a rectangle circumscribing this unrecorded obstacle, oriented parallel to the direction of travel. Thus, it is possible to track a known predetermined first training path safely and with only minor deviations.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor Ausführung eines Ausweichschritts für eine vorbestimmte Ausweich-Wartezeit die Bewegung des Fahrzeugs ausgesetzt und nach der Ausweich-Wartezeit der Pfadverfolgungsschritt dann fortgesetzt, wenn der in der Marschrichtung nächstgelegene Kreuzungspunkt auf dem ersten Trainingspfad ungehindert erreichbar ist, oder andernfalls der Ausweichschritt ausgeführt wird. In one embodiment of the method according to the present invention, prior to executing a dodge step for a predetermined dodge wait time, the movement of the vehicle is suspended and after the dodge wait time, the path tracking step resumes when the crosspoint closest to the first track in the direction of travel is unobstructed on the first training path, or otherwise the avoidance step is carried out.

In vorteilhafter Weise vermeidet diese Ausführungsform des Verfahrens eine unnötige Umfahrung eines bewegten nicht verzeichneten Hindernisses, beispielsweise eines vorübereilenden Passanten oder eines vorbeifahrenden Fahrzeugs. Damit wird zum Einen Zeit bei der Bearbeitung des Navigationsgebiets gespart und zum Anderen eine weitestmögliche Verfolgung des bekannten vorgegebenen ersten Trainingspfads erzielt. Advantageously, this embodiment of the method avoids an unnecessary bypassing of a moving unrecorded obstacle, for example a passing passenger or a passing vehicle. On the one hand, this saves time in the processing of the navigation area and, on the other hand, the furthest possible tracking of the known predetermined first training path is achieved.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Erfassung des ersten und des zweiten Trainingspfades sowie die Lagebestimmung im Pfadverfolgungsschritt und im Ausweichschritt mittels eines hochauflösenden satellitenbasierten Positionserkennungssystems ausgeführt. In vorteilhafter Weise können der erste und der zweite Trainingspfad mit einer Genauigkeit im Bereich einiger Zentimeter bis einiger zehn Zentimeter erfasst, erkannt und verfolgt werden. Damit wird die Navigation von autonomen Fahrzeugen ermöglicht, deren Zweckbestimmung die Verfolgung eines Trainingspfads mit einer Toleranz von deutlich unterhalb einer vorgegebenen Bearbeitungsbreite im Bereich einiger zehn Zentimeter erfordert, wie beispielsweise als selbstfahrende Rasenmäher, Kehrmaschinen oder landwirtschaftliche Bearbeitungs- oder Erntemaschinen ausgebildete autonome Fahrzeuge. In one embodiment of the method according to the invention, the detection of the first and the second training path as well as the position determination in the path tracking step and in the avoidance step are carried out by means of a high-resolution satellite-based position recognition system. Advantageously, the first and the second training path can be detected, detected and tracked with an accuracy in the range of a few centimeters to several tens of centimeters. This allows the navigation of autonomous vehicles whose purpose requires the tracking of a training path with a tolerance of well below a predetermined machining width in the range of several tens of centimeters, such as self-propelled lawnmowers, sweepers or agricultural processing or harvesting machines trained autonomous vehicles.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der erste Trainingspfad im Wesentlichen mäanderartig entlang einer ersten Mäanderrichtung und der zweite Trainingspfad im Wesentlichen mäanderartig entlang einer zweiten Mäanderrichtung ausgerichtet, wobei die erste Mäanderrichtung näherungsweise orthogonal zur zweiten Mäanderrichtung ist. In one embodiment of the method according to the invention, the first training path is substantially meandering along a first meandering direction and the second training path is substantially meandering along a second meandering direction, wherein the first meandering direction is approximately orthogonal to the second meandering direction.

In vorteilhafter Weise wird durch die mäanderartige Anordnung der Trainingspfade eine näherungsweise minimale Gesamtfahrstrecke, und somit eine näherungsweise minimale Bearbeitungszeit bei gleichzeitig lückenloser Bearbeitung des Navigationsbereichs erzielt. In an advantageous manner, the meander-like arrangement of the training paths results in an approximately minimal overall travel distance, and thus an approximately minimal processing time with simultaneous processing of the navigation area.

Ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens navigierbares erfindungsgemäßes autonomes Fahrzeug umfasst eine Steuereinheit, eine Hindernisdetektionseinheit, eine Positionsbestimmungseinheit sowie eine Speichervorrichtung, wobei der erste und zweite Trainingspfad mittels der Positionsbestimmungseinheit erfasst und auf der Speichervorrichtung gespeichert werden und wobei während des Pfadverfolgungsschritts und während eines Ausweichschritts Fahrzeugpositionen mittels der Positionsbestimmungseinheit erfasst werden und wobei ein Hindernis mittels der Hindernisdetektionseinheit erkannt wird und wobei ferner ein Ausweichschritt zur Umfahrung eines erkannten Hindernisses mittels der Steuereinheit ausgeführt wird. An autonomous vehicle according to the invention which can be navigated by means of the method according to the invention comprises a control unit, an obstacle detection unit, a position determination unit and a storage device, wherein the first and second training paths are detected by the position determination unit and stored on the storage device and during the path tracking step and during an evasion step vehicle positions are determined by means of the Position determining unit are detected and wherein an obstacle is detected by means of the obstacle detection unit and further wherein an evasion step for bypassing a detected obstacle is carried out by means of the control unit.

In vorteilhafter Weise kann ein solches erfindungsgemäßes autonomes Fahrzeug mit geringem Aufwand und bei geringen Anforderungen an einen Bediener für die Ausführung von Arbeiten innerhalb des Navigationsbereichs angepasst werden. Ein solches erfindungsgemäßes Fahrzeug ist ferner tolerant gegenüber dem Auftreten nicht verzeichneter Hindernisse innerhalb des Navigationsbereichs und somit flexibler für eine größere Anzahl von Anwendungen und zudem sicherer einsetzbar als aus dem Stand der Technik bekannte autonome Fahrzeuge. In an advantageous manner, such an autonomous vehicle according to the invention can be adapted for the execution of work within the navigation area with little effort and with low demands on an operator. Such an inventive vehicle is also tolerant of the occurrence of unrecorded obstacles within the navigation area and thus more flexible for a larger number of applications and also safer to use than known from the prior art autonomous vehicles.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen autonomen Fahrzeugs umfasst die Hindernisdetektionseinheit einen Radar-Entfernungssensor und/oder einen Ultraschall-Entfernungssensor. Mittels derartiger Entfernungssensoren ist eine für die Bewegung eines autonomen Fahrzeugs ausreichend hohe örtliche und zeitliche Auflösung erzielbar, so dass ein Hindernis rechtzeitig entdeckt und für eine Umfahrung ausreichend genau lokalisiert werden kann. In one embodiment of the autonomous vehicle according to the invention, the obstacle detection unit comprises a radar range sensor and / or an ultrasound range sensor. By means of such distance sensors, a sufficiently high local and temporal resolution can be achieved for the movement of an autonomous vehicle, so that an obstacle can be detected in good time and sufficiently accurately localized for a bypass.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen autonomen Fahrzeugs umfasst die Hindernisdetektionseinheit eine Videokamera, mittels der Hindernisse in der Umgebung des autonomen Fahrzeugs erkannt werden. In vorteilhafter Weise ist es möglich, aus den mit einer solchen Videokamera aufgenommenen Bildern die Form, Lage und Ausdehnung eines Hindernisses zu bestimmen oder abzuschätzen und daraus einen Umgehungspfad zur Umgehung des Hindernisses zu ermitteln. In a further embodiment of the autonomous vehicle according to the invention, the obstacle detection unit comprises a video camera by means of which obstacles in the surroundings of the autonomous vehicle are detected. Advantageously, it is possible to determine or estimate the shape, position and extent of an obstacle from the images taken with such a video camera and to determine therefrom a bypass path for avoiding the obstacle.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen autonomen Fahrzeugs ist die Positionsbestimmungseinheit ein Empfänger für ein von Satelliten gesendetes hochauflösendes Positionsbestimmungssignal. In vorteilhafter Weise können der erste und der zweite Trainingspfad mittels einer solchen Positionsbestimmungseinheit mit einer Genauigkeit im Bereich einiger Zentimeter bis einiger zehn Zentimeter erfasst, erkannt und verfolgt werden. Damit wird der Einsatzbereich eines autonomen Fahrzeugs nach dieser Ausführungsform der Erfindung auf Anwendungen erweitert, die die Verfolgung eines Trainingspfads mit einer Toleranz von deutlich unterhalb einer vorgegebenen Toleranz im Bereich einiger zehn Zentimeter erfordern. Somit können beispielsweise auch selbstfahrende Rasenmäher, Kehrmaschinen oder landwirtschaftliche Bearbeitungs- oder Erntemaschinen als autonome Fahrzeuge ausgebildet werden. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung ist aber auch der Einsatz autonomer Fahrzeuge in Einsatzbereichen möglich, die eine sehr genaue Verfolgung eines vorgegebenen Trainingspfads voraussetzen, beispielsweise aufgrund einer im Vergleich zu einem befahrbaren Weg großen Fahrzeugbreite. In a further embodiment of the autonomous vehicle according to the invention, the position determination unit is a receiver for a satellite-transmitted high-resolution position determination signal. Advantageously, the first and the second training path can be detected, recognized and tracked by means of such a position determination unit with an accuracy in the range of a few centimeters to a few tens of centimeters. Thus, the range of application of an autonomous vehicle according to this embodiment of the invention is extended to applications that require the pursuit of a training path with a tolerance of well below a predetermined tolerance in the range of a few tens of centimeters. Thus, for example, self-propelled lawn mowers, sweepers or agricultural processing or harvesting machines can be designed as autonomous vehicles. With this embodiment of the invention, however, the use of autonomous vehicles in application areas is possible, which require a very accurate tracking of a given training path, for example, due to a large compared to a drivable way vehicle width.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße autonome Fahrzeug eine Vorrichtung zur Bearbeitung mindestens einer Teilfläche des Navigationsbereichs. In vorteilhafter Weise kann ein autonomes Fahrzeug nach dieser Ausführungsform zur automatisierten Bearbeitung einer solchen Teilfläche, beispielsweise zum Mähen eines Rasenstücks, zum Reinigen einer asphaltierten Fläche oder zur Bearbeitung eines Ackers eingesetzt werden. In a further embodiment, the autonomous vehicle according to the invention comprises a device for processing at least one partial area of the navigation area. Advantageously, an autonomous vehicle according to this embodiment can be used for the automated processing of such a partial surface, for example for mowing a lawn, for cleaning a paved surface or for working a field.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße autonome Fahrzeug eine Transportvorrichtung. In vorteilhafter Weise ist ein autonomes Fahrzeug nach dieser Ausführungsform für den Transport entlang zwischen beliebigen, nicht von einem nicht verzeichneten Hindernis verdeckten Punkten auf dem ersten Trainingspfad nutzbar. Mittels des erfindungsgemäßen Navigationsverfahrens ist ein solches autonomes Fahrzeug auch dann einsetzbar, wenn der geplante Transportweg durch ein nicht verzeichnetes Hindernis unterbrochen ist. Somit wird die Zuverlässigkeit bei der Erfüllung von Transportaufgaben besonders bei langen und/oder gegenüber einer Störung durch nicht verzeichnete Hindernisse anfälligen Transportwegen verbessert. In a further embodiment, the autonomous vehicle according to the invention comprises a transport device. Advantageously, an autonomous vehicle according to this embodiment can be used for transport along any points not covered by an unrecorded obstacle on the first training path. By means of the navigation method according to the invention, such an autonomous vehicle can also be used if the planned transport path is interrupted by an unrecorded obstacle. Thus, the reliability in the performance of transport tasks is improved, especially with long and / or prone to interference by unrecorded obstacles transport routes.

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 von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit Zeichnungen näher erläutert werden. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings.

Dabei zeigen: Showing:

1 schematisch einen Navigationsbereich mit einem ersten und zweiten Trainingspfad sowie 1 schematically a navigation area with a first and second training path as well

2 schematisch ein autonomes Fahrzeug in der Art einer Kehrmaschine. 2 schematically an autonomous vehicle in the manner of a sweeper.

1 zeigt schematisch einen zusammenhängenden Navigationsbereich 1, der durch eine geschlossene Umrandung 1.1 abgeschlossen ist. Ein solcher Navigationsbereich 1 kann durch einen abgegrenzten Außenbereich, beispielsweise eine Wiese, ein parkähnliches Areal oder eine gepflasterte Terrasse gegeben sein. Die geschlossene Umrandung 1.1 kann regelmäßig, beispielsweise rechteckig, oder unregelmäßig geformt sein. Die geschlossene Umrandung 1.1 kann beispielsweise durch eine Einfriedung wie einen Zaun oder eine Mauer, durch Baum- oder Pflanzenbestand wie eine Hecke oder durch eine natürliche topographische Abgrenzung wie eine Böschung oder einen Bachlauf gegeben sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die geschlossene Umrandung 1.1 nicht durch eine physikalische, sondern durch eine gedachte oder planerische Abgrenzung gegeben ist, wie beispielsweise eine Grundstücksgrenze oder die Grenze eines für eine bestimmte Nutzungsart vorgesehenen Grundstücksteils. 1 schematically shows a coherent navigation area 1 by a closed border 1.1 is completed. Such a navigation area 1 may be given by a demarcated outdoor area, such as a meadow, a park-like area or a paved terrace. The closed border 1.1 may be regular, for example rectangular, or irregularly shaped. The closed border 1.1 can be given for example by an enclosure such as a fence or a wall, by trees or plants such as a hedge or by a natural topographic demarcation such as an embankment or a stream. However, it is also possible that the closed border 1.1 not by a physical, but by an imaginary or planning delimitation is given, such as a property boundary or the boundary of a planned part of the land for a particular type of use.

Innerhalb des Navigationsbereichs 1.1 befindet sich ein statisches Hindernis 1.2, das von einem Fahrzeug nicht befahren werden kann oder nicht befahren werden darf. Ein solches statisches Hindernis 1.2 kann durch eine bauliche Einrichtung gegeben sein, beispielsweise ein Gebäude, einen Brunnen oder ein Podest. Auch bestimmte topographische Bereiche, beispielsweise Anpflanzungen oder Wasserflächen wie Teiche können ein statisches Hindernis 1.2 darstellen. Within the navigation area 1.1 there is a static obstacle 1.2 that can not be driven by a vehicle or is not allowed to be driven on. Such a static obstacle 1.2 may be given by a structural device, such as a building, a well or a pedestal. Certain topographical areas, such as plantings or bodies of water such as ponds, can be a static obstacle 1.2 represent.

Ein autonomes Fahrzeug 6 kann die Aufgabe bekommen, bestimmte Arbeiten innerhalb des Navigationsbereichs 1 auszuführen. Beispielsweise könnte ein solches autonomes Fahrzeug 6 als ein mobiler Rasenmäher ausgebildet sein, der einen als Rasenfläche ausgebildeten Navigationsbereich 1 zu mähen hat. Anpflanzungen oder bauliche Anlagen, die für diesen mobilen Rasenmäher nicht befahrbar sind, werden als statisches Hindernis 1.2 ausgewiesen. Es ist jedoch auch möglich, Teilflächen innerhalb des Navigationsbereichs 1, die an sich befahrbar sind, jedoch nicht gemäht werden sollen oder müssen, beispielsweise asphaltierte Teilflächen oder Blumenanpflanzungen, als statisches Hindernis 1.2 auszuweisen. An autonomous vehicle 6 can get the task, certain work within the navigation area 1 perform. For example, such an autonomous vehicle could 6 be designed as a mobile lawnmower, which is designed as a lawn area navigation area 1 has to mow. Plantings or structures that are not passable for this mobile lawn mower are considered a static obstacle 1.2 expelled. However, it is also possible to use subareas within the navigation area 1 , which are per se drivable, but not to be mowed or need, for example, asphalted surfaces or flower plantings, as a static obstacle 1.2 expel.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann ein autonomes Fahrzeug 6 als mobile Kehrmaschine ausgebildet sein und die Aufgabe bekommen, eine asphaltierte Fläche im Navigationsbereich 1 zu reinigen. Neben nicht befahrbaren Bereichen wie baulichen Anlagen oder Anpflanzungen können hierbei nicht asphaltierte Teilbereiche des Navigationsbereichs 1 als statisches Hindernis ausgewiesen sein. In another embodiment of the invention may be an autonomous vehicle 6 be designed as a mobile sweeper and get the task, a paved surface in the navigation area 1 to clean. In addition to non-drivable areas such as structures or planting, non-asphalted parts of the navigation area can be used 1 be identified as a static obstacle.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein autonomes Fahrzeug 6 als mobile landwirtschaftliche Bearbeitungsmaschine, beispielsweise als Pflug oder als Erntemaschine ausgebildet sein. In a further embodiment of the invention, an autonomous vehicle 6 be designed as a mobile agricultural processing machine, for example as a plow or harvester.

Bei einer Vielzahl von Anwendungen autonomer Fahrzeuge 6 ist es erforderlich oder mindestens vorteilhaft, dass das autonome Fahrzeug 6 mindestens einen Teilbereich des Navigationsbereichs 1 mit im Wesentlichen parallelen, in einem gewissen Spurabstand angeordneten Fahrspuren überstreicht. Beispielsweise sollen beim Mähen eines Rasens parallele Spuren aufeinanderfolgend abgefahren werden, die etwa im Abstand der Bearbeitungsbreite des Rasenmähers, beispielsweise der Breite eines Mähbalkens angeordnet sind. Hiermit wird eine näherungsweise minimale Gesamtfahrstrecke, und somit eine näherungsweise minimale Bearbeitungszeit, bei gleichzeitig lückenloser Bearbeitung des Rasenbereichs erzielt. In ähnlicher Weise sind aufeinanderfolgend abzufahrende, etwa parallele Spuren einer selbstfahrenden Kehrmaschine mit einem Rotationsbesen in einem Abstand angeordnet, der näherungsweise gleich dem Durchmesser des Rotationsbesens ist. Ebenso sind aufeinanderfolgend abzufahrende, etwa parallele Spuren einer selbstfahrenden Pflügmaschine etwa im Abstand der Einwirkbreite des Pflugs angeordnet. In a variety of applications of autonomous vehicles 6 it is necessary or at least advantageous that the autonomous vehicle 6 at least one subsection of the navigation area 1 with substantially parallel, at a certain track spacing arranged lanes sweeps. For example, when mowing a lawn parallel tracks are traced successively, which are arranged approximately at a distance of the processing width of the lawn mower, for example, the width of a cutter bar. This achieves an approximately minimal overall travel distance, and thus an approximately minimum processing time, while simultaneously machining the lawn area without gaps. Similarly, successively traversed, approximately parallel tracks of a self-propelled sweeper are arranged with a rotary brush at a distance which is approximately equal to the diameter of the rotary broom. Likewise, successive abzufahrende, approximately parallel tracks of a self-propelled plowing machine are arranged approximately at a distance of the engagement width of the plow.

Vor der Ausführung eines autonomen Betriebs wird in einem ersten Trainingsschritt ein erster Trainingspfad 2 mit dem autonomen Fahrzeug 6 im Navigationsbereich 1 manuell gesteuert abgefahren. Der erste Trainingspfad 2 beginnt an einem ersten Startpunkt 2.1 und endet an einem ersten Endpunkt 2.2. Der erste Trainingspfad 2 umfasst eine Abfolge von mäanderartig angeordneten vertikalen Spuren 2.3. Benachbarte vertikale Spuren 2.3 sind regelmäßig näherungsweise in einem vorbestimmten Spurabstand näherungsweise parallel angeordnet und über einen Quersteg 2.4 verbunden, der mindestens eine Richtungskomponente senkrecht zu den benachbarten vertikalen Spuren 2.3 aufweist. Before the execution of an autonomous operation, a first training path becomes a first training path 2 with the autonomous vehicle 6 in the navigation area 1 manually controlled. The first training path 2 starts at a first starting point 2.1 and ends at a first endpoint 2.2 , The first training path 2 comprises a sequence of meandering vertical tracks 2.3 , Neighboring vertical tracks 2.3 are regularly approximately arranged in a predetermined track pitch approximately parallel and over a transverse web 2.4 connected, the at least one directional component perpendicular to the adjacent vertical tracks 2.3 having.

Zur Umfahrung eines statischen Hindernisses 1.2 wird von der regelmäßigen Anordnung und/oder dem Spurabstand vertikaler Spuren 2.3 so abgewichen, dass über den gesamten Navigationsbereich 1 eine möglichst regelmäßige Mäanderstruktur des ersten Trainingspfads 2 in einer ersten Mäanderrichtung M1 mit möglichst gleichmäßigen Spurabständen erzielt wird, wobei der erste Trainingspfad 2 das statische Hindernis 1.2 nicht überdeckt. Insbesondere ist die Mäanderstruktur des ersten Trainingspfads 2 so gewählt, dass alle vertikalen Spuren 2.3 näherungsweise parallel angeordnet sind. To bypass a static obstacle 1.2 is determined by the regular arrangement and / or the track spacing of vertical tracks 2.3 so deviated that over the entire navigation area 1 a regular meander structure of the first training path 2 is achieved in a first meander direction M1 with the most even lane spacing, the first training path 2 the static obstacle 1.2 not covered. In particular, the meandering structure of the first training path is 2 so chosen that all vertical tracks 2.3 are arranged approximately parallel.

In ähnlicher Weise wird ein zweiter Trainingspfad 3 in einem zweiten Trainingsschritt manuell gesteuert abgefahren. Der zweite Trainingspfad beginnt bei einem zweiten Startpunkt 3.1 und endet bei einem zweiten Endpunkt 3.2. Der zweite Trainingspfad ist aus näherungsweise parallel angeordneten horizontalen Spuren 3.3 zusammengesetzt. Die horizontalen Spuren 3.3 des zweiten Trainingspfads 3 sind im Wesentlichen senkrecht zu den vertikalen Spuren 2.3 des Trainingspfads 2 angeordnet. Benachbarte horizontale Spuren 3.3 sind näherungsweise im gleichen Spurabstand angeordnet wie benachbarte vertikale Spuren 2.3 und über einen Längssteg 3.4 verbunden, der mindestens eine Richtungskomponente senkrecht zu den benachbarten horizontalen Spuren 3.3 aufweist. Somit weist der zweite Trainingspfad eine möglichst regelmäßige Mäanderstruktur entlang einer zweiten Mäanderrichtung M2 auf. Similarly, a second training path 3 moved manually controlled in a second training step. The second training path starts at a second starting point 3.1 and ends at a second endpoint 3.2 , The second training path is made up of approximately parallel horizontal tracks 3.3 composed. The horizontal tracks 3.3 the second training path 3 are essentially perpendicular to the vertical tracks 2.3 the training path 2 arranged. Neighboring horizontal tracks 3.3 are arranged approximately at the same track pitch as adjacent vertical tracks 2.3 and over a longitudinal ridge 3.4 connected, the at least one directional component perpendicular to the adjacent horizontal tracks 3.3 having. Thus, the second training path has a regular meandering structure along a second meandering direction M2.

Beim Abfahren des ersten und zweiten Trainingspfads 2, 3 im ersten und zweiten Trainingsschritt werden von dem autonomen Fahrzeug 6 fortlaufend Positionen mittels einer Positionsbestimmungseinheit 6.4 erfasst und auf einer Speichervorrichtung 6.6 gespeichert. Somit kann zu einem späteren Zeitpunkt eine räumliche Beziehung, beispielsweise der kürzeste Abstand einer aktuellen Position des autonomen Fahrzeugs 6 zum ersten und zweiten Trainingspfad 2, 3 ermittelt werden. When driving down the first and second training path 2 . 3 in the first and second training step be from the autonomous vehicle 6 continuously positions by means of a position determination unit 6.4 captured and stored on a storage device 6.6 saved. Thus, at a later time a spatial relationship, for example, the shortest distance of a current position of the autonomous vehicle 6 to the first and second training path 2 . 3 be determined.

Eine Positionsbestimmungseinheit 6.4 kann als Empfänger für ein von Satelliten gesendetes hochauflösendes Positionsbestimmungssignal ausgebildet sein, beispielsweise als Empfänger für Signale aus dem geplanten europäischen Satellitennavigationssystem Galileo, mit welchem die Position einer Positionsbestimmungseinheit 6.4 auf bis zu wenige Zentimeter genau bestimmbar ist. In vorteilhafter Weise ist damit eine Bestimmung, Erkennung und Verfolgung des ersten und zweiten Trainingspfads so möglich, dass benachbarte vertikale oder horizontale Spuren 2.3, 3.3 unterscheidbar sind und ein unbeabsichtigter Wechsel zwischen solchen benachbarten vertikalen oder horizontalen Spuren 2.3, 3.3 vermieden wird. A position determination unit 6.4 may be designed as a receiver for a satellite-transmitted high-resolution position determination signal, for example as a receiver for signals from the planned European satellite navigation system Galileo, with which the position of a position determination unit 6.4 can be determined exactly up to a few centimeters. Advantageously, a determination, recognition and tracking of the first and second training path is thus possible so that adjacent vertical or horizontal tracks 2.3 . 3.3 distinguishable and an unintentional change between such adjacent vertical or horizontal tracks 2.3 . 3.3 is avoided.

Aufgrund ihrer Anordnung kreuzen sich der erste Trainingspfad 2 und der zweite Trainingspfad 3 näherungsweise orthogonal in Kreuzungspunkten 4, die im Wesentlichen als regelmäßiges Gitter über dem Navigationsbereich 1 liegen, wobei Abweichungen von der Gitterstruktur nahe der Umrandung 1.1 sowie in der Umgebung eines statischen Hindernisses 1.2 möglich sind. Due to their arrangement, the first training path intersect 2 and the second training path 3 approximately orthogonal in crossing points 4 Essentially as a regular grid over the navigation area 1 lie, with deviations from the lattice structure near the border 1.1 as well as in the vicinity of a static obstacle 1.2 possible are.

Nach Ausführung des ersten und zweiten Trainingsschritts kann das autonome Fahrzeug 6 autonom einen Pfadverfolgungsschritt ausführen, der im Prinzip beliebig oft wiederholt werden kann. Das autonome Fahrzeug 6 verfolgt hierzu zur Ausführung einer geplanten Aufgabe, beispielsweise Mähen eines Rasenstücks, Reinigen einer asphaltierten Fläche oder Pflügen eines Ackers im Navigationsbereich 1, den im ersten Trainingsschritt aufgezeichneten ersten Trainingspfad 2. Mittels der Positionsbestimmungseinheit 6.4 wird dabei fortlaufend die Position des autonomen Fahrzeugs 6 bestimmt und mit den fortlaufend gespeicherten Positionen des ersten Trainingspfads 2 verglichen. Das autonome Fahrzeug 6 wird mittels einer Steuereinheit 6.5 so gesteuert, dass es dem ersten Trainingspfad 2 im Wesentlichen folgt. Beispielsweise kann das autonome Fahrzeug 6 so gesteuert werden, dass die Abweichung vom ersten Trainingspfad 2 minimiert wird oder eine bestimmte, vorgebbare Toleranz nicht überschreitet. After execution of the first and second training step, the autonomous vehicle 6 autonomously execute a path tracking step, which in principle can be repeated as often as desired. The autonomous vehicle 6 to do this, to perform a planned task, such as mowing a lawn, cleaning a paved area or plowing a field in the navigation area 1 , the first training path recorded in the first training step 2 , By means of the position determination unit 6.4 is thereby continuously the position of the autonomous vehicle 6 determined and with the consecutively stored positions of the first training path 2 compared. The autonomous vehicle 6 is by means of a control unit 6.5 so controlled that it's the first training path 2 essentially follows. For example, the autonomous vehicle 6 be controlled so that the deviation from the first training path 2 is minimized or does not exceed a certain, specifiable tolerance.

Hierbei ist es möglich, dass sich ein erstes und ein zweites nicht verzeichnetes Hindernis 5.1, 5.2 entlang des ersten Trainingspfads 2 im Navigationsbereich 1 befinden. Derartige nicht verzeichnete Hindernisse 5.1, 5.2 können durch bewegte Objekte, beispielsweise Tiere oder Menschen, gegeben sein. Derartige nicht verzeichnete Hindernisse 5.1, 5.2 können aber auch durch unbewegte Objekte gegeben sein, die sich während des ersten und/oder zweiten Trainingsschritts nicht oder an anderer Stelle im Navigationsbereich 1 befunden haben, wie beispielsweise ein umgestürzter Baum. Here it is possible that a first and a second unrecorded obstacle 5.1 . 5.2 along the first training path 2 in the navigation area 1 are located. Such unrecorded obstacles 5.1 . 5.2 can be given by moving objects, such as animals or humans. Such unrecorded obstacles 5.1 . 5.2 but can also be given by still objects that are not during the first and / or second training step or elsewhere in the navigation area 1 have found, such as a fallen tree.

Das autonome Fahrzeug 6 erkennt entlang einer Marschrichtung M vor ihm liegende Hindernisse mittels einer Hindernisdetektionseinheit 6.3. Eine solche Hindernisdetektionseinheit 6.3 kann beispielsweise basierend auf einer Entfernungsmesseinrichtung 6.3 mittels Radar und/oder Ultraschall arbeiten. Eine solche Hindernisdetektionseinrichtung 6.3 kann ferner Hindernisse beispielsweise mittels Auswertung von mittels einer Videokamera aufgenommener Bilder der Umgebung des autonomen Fahrzeugs 6 erkennen. The autonomous vehicle 6 detects along a direction M before him lying obstacles by means of an obstacle detection unit 6.3 , Such an obstacle detection unit 6.3 For example, based on a distance measuring device 6.3 work by radar and / or ultrasound. Such an obstacle detection device 6.3 may also obstacles, for example by means of evaluation of recorded by a video camera images of the environment of the autonomous vehicle 6 detect.

Mit dem erfindungsgemäßen Navigationsverfahren umfährt ein autonomes Fahrzeug 6 ein nicht verzeichnetes Hindernis 5.1, 5.2, das eine Verfolgung des ersten Trainingspfads 2 verhindert, auf einem Umgehungspfad U, der zurück auf den ersten Trainingspfad 2 führt. Das Navigationsverfahren wird zunächst anhand der Umgehung des ersten nicht verzeichneten Hindernisses 5.1 erläutert, welches keinen Kreuzungspunkt 4 überdeckt. Anschließend wird das Navigationsverfahren an einem vergleichsweise größeren zweiten nicht verzeichneten Hindernis 5.2 erläutert, das zwei Kreuzungspunkte 4 überdeckt. The navigation method according to the invention bypasses an autonomous vehicle 6 an unrecorded obstacle 5.1 . 5.2 , a pursuit of the first training path 2 prevents, on a bypass path U, the back to the first training path 2 leads. The navigation procedure is initially based on the circumvention of the first unrecorded obstacle 5.1 explains, which no crossing point 4 covered. Subsequently, the navigation method becomes a comparatively larger second unrecorded obstacle 5.2 explains that two crossing points 4 covered.

Das autonome Fahrzeug 6 nähert sich bei Ausführung des Pfadverfolgungsschritts dem ersten nicht verzeichneten Hindernis 5.1 entlang einer Marschrichtung M auf einer vertikalen Spur 2.3 des ersten Trainingspfads 2. Mittels der Hindernisdetektionseinheit 6.3 erkennt das autonome Fahrzeug 6 das erste nicht verzeichnete Hindernis 5.1, unterbricht den Pfadverfolgungsschritt und startet einen Ausweichschritt. In einem ersten Ausweichteilschritt sucht das autonome Fahrzeug 6 einen ersten Ausweich-Kreuzungspunkt U.1 auf, der sich als derjenige Kreuzungspunkt 4 ergibt, der in Marschrichtung M unmittelbar vor dem ersten nicht verzeichneten Hindernis 5.1 liegt. The autonomous vehicle 6 approaching the first unrecorded obstacle when executing the path tracking step 5.1 along a direction M on a vertical track 2.3 the first training path 2 , By means of obstacle detection unit 6.3 recognizes the autonomous vehicle 6 the first unrecorded obstacle 5.1 , interrupts the path tracking step and starts a fallback step. In a first avoiding step, the autonomous vehicle searches 6 a first alternative crossing point U.1, which appears as the crossing point 4 results in the direction M immediately before the first unrecorded obstacle 5.1 lies.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens stoppt das autonome Fahrzeug 6 am ersten Ausweich-Kreuzungspunkt U.1 für eine vorbestimmte Zeit. Ist der Weg entlang des ersten Trainingspfads 2 in Marschrichtung M nach dieser vorbestimmten Zeit frei, beispielsweise weil sich das erste nicht verzeichnete Hindernis 5.1 während dieser vorbestimmten Zeit fortbewegt hat, so setzt das autonome Fahrzeug 6 anschließend seine Bewegung entlang des ersten Trainingspfads 2 fort. In one embodiment of the method, the autonomous vehicle stops 6 at the first alternate crossing point U.1 for a predetermined time. Is the path along the first training path 2 in the direction M after this predetermined time freely, for example, because the first unrecorded obstacle 5.1 has moved during this predetermined time, so sets the autonomous vehicle 6 then his movement along the first training path 2 continued.

Andernfalls weicht das autonome Fahrzeug 6 in einem zweiten Ausweichteilschritt ausgehend vom ersten Ausweich-Kreuzungspunkt U.1 entlang einer Ausweichrichtung A auf einem Abschnitt des zweiten Trainingspfads 3 bis zum nächstgelegenen Kreuzungspunkt 4 aus. Mittels der Hindernisdetektionseinheit 6.3 stellt das autonome Fahrzeug 6 fest, dass eine Umfahrung des ersten nicht verzeichneten Hindernisses 5.1 ausgehend von diesem nächstgelegenen Kreuzungspunkt 4 entlang des ersten Trainingspfads 2 in der Marschrichtung M möglich ist. Somit stellt dieser nächstgelegene Kreuzungspunkt 4 den zweiten Ausweich-Kreuzungspunkt U.2 dar. Otherwise, the autonomous vehicle gives way 6 in a second evasion part step starting from the first evasion crossing point U.1 along an evasion direction A on a section of the second training path 3 to the nearest crossing point 4 out. By means of obstacle detection unit 6.3 represents the autonomous vehicle 6 fixed that a bypass of the first unrecorded obstacle 5.1 starting from this closest crossing point 4 along the first training path 2 in the direction M is possible. Thus, this closest intersection point 4 the second alternative crossing point U.2.

Ausgehend vom zweiten Ausweich-Kreuzungspunkt U.2 verfolgt das autonome Fahrzeug 6 in einem dritten Ausweichteilschritt den ersten Trainingspfad 2 entlang der Marschrichtung M bis zum nächstgelegenen Kreuzungspunkt 4. Mittels der Hindernisdetektionseinheit 6.3 stellt das autonome Fahrzeug 6 fest, dass eine Umfahrung des ersten nicht verzeichneten Hindernisses 5.1 ausgehend von diesem nächstgelegenen Kreuzungspunkt 4 entlang des zweiten Trainingspfads 3 in entgegengesetzter Ausweichrichtung A’ möglich ist. Somit stellt dieser nächstgelegene Kreuzungspunkt 4 den dritten Ausweich-Kreuzungspunkt U.3 dar. Starting from the second alternative crossing point U.2, the autonomous vehicle follows 6 in a third evasive part step, the first training path 2 along the direction M to the nearest crossing point 4 , By means of obstacle detection unit 6.3 represents the autonomous vehicle 6 fixed that a bypass of the first unrecorded obstacle 5.1 starting from this closest crossing point 4 along the second training path 3 in the opposite direction A 'is possible. Thus, this closest intersection point 4 the third alternative crossing point U.3.

Ausgehend vom dritten Ausweich-Kreuzungspunkt U.3 verfolgt das autonome Fahrzeug 6 in einem vierten Ausweichteilschritt den zweiten Trainingspfad 3 in entgegengesetzter Ausweichrichtung A’, bis es auf einen vierten Ausweich-Kreuzungspunkt U.4 stößt, der dem ersten Ausweich-Kreuzungspunkt U.1 am nächsten liegt. Starting from the third alternative crossing point U.3, the autonomous vehicle follows 6 in a fourth evasive part step, the second training path 3 in the opposite direction of deviation A ', until it encounters a fourth alternative crossing point U.4, which is closest to the first alternative crossing point U.1.

Die Ermittlung der Ausweich-Kreuzungspunkte U.1 bis U.4 sowie der Ausweichrichtung A, der entgegengesetzten Ausweichrichtung A’ und der Marschrichtung erfolgt durch Positionsbestimmung mittels der Positionsbestimmungseinheit 6.4 des autonomen Fahrzeugs 6 und Vergleich der bestimmten Position mit den für den ersten und den zweiten Trainingspfad 2, 3 fortlaufend gespeicherten Positionen. The determination of the avoidance crossing points U.1 to U.4 and the avoidance direction A, the opposite avoidance direction A 'and the direction of travel is carried out by position determination by means of the position determination unit 6.4 of the autonomous vehicle 6 and comparing the determined position with that for the first and second training paths 2 . 3 continuously stored positions.

Mit dem vierten Ausweich-Kreuzungspunkt U.4 ist der durch das erste nicht verzeichnete Hindernis 5.1 behinderte erste Trainingspfad 2 bei Umfahrung desselben wieder erreicht. Der Ausweichschritt wird abgeschlossen und der Pfadverfolgungsschritt wird entlang des ersten Trainingspfads 2 wieder aufgenommen. The fourth avoidance crossing point U.4 is the obstacle not registered by the first obstacle 5.1 disabled first training path 2 when bypassing the same again achieved. The escape step is completed and the path tracking step is taken along the first training path 2 resumed.

Stößt das autonome Fahrzeug 6 entlang der Marschrichtung M auf das vergleichsweise größere zweite nicht verzeichnete Hindernis 5.2, so kann es sein, dass sich der in Marschrichtung M nächstliegende erste Ausweich-Kreuzungspunkt U.1 aufgrund der begrenzten Reichweite der Hindernisdetektionseinheit 6.3 bereits hinter dem autonomen Fahrzeug 6 befindet. In diesem Fall fährt das autonome Fahrzeug 6 im ersten Ausweichschritt bis zum ersten Ausweich-Kreuzungspunkt U.1 zurück. Pushes the autonomous vehicle 6 along the direction M on the comparatively larger second unrecorded obstacle 5.2 , it may be that the first avoidance crossing point U.1 closest in the direction of travel M is due to the limited range of the obstacle detection unit 6.3 already behind the autonomous vehicle 6 located. In this case, the autonomous vehicle drives 6 in the first evasion step back to the first alternative crossing point U.1.

Der zweite Ausweichteilschritt führt analog zur Umfahrung des ersten nicht verzeichneten Hindernisses 5.1 entlang der Ausweichrichtung A zum zweiten Ausweich-Kreuzungspunkt U.2. The second evasion part step leads analogously to the bypassing of the first unrecorded obstacle 5 .1 along the direction of escape A to the second alternative crossing point U.2.

Von hier aus bewegt sich das autonome Fahrzeug 6 im dritten Ausweichteilschritt entlang des ersten Trainingspfads 2 in Marschrichtung M parallel zum zweiten nicht verzeichneten Hindernis 5.2. Im dritten Ausweichteilschritt werden ein erster passierter Kreuzungspunkt U.2a und ein zweiter passierter Kreuzungspunkt U.2b passiert. Bei jedem passierten Kreuzungspunkt U.2a, U.2b wird mittels der Hindernisdetektionseinheit 6.3 geprüft, ob das zweite nicht verzeichnete Hindernis 5.2 die Verfolgung des zweiten Trainingspfads 3 entgegengesetzter Ausweichrichtung A’ behindert. Der erste Kreuzungspunkt 4, von dem aus der zweite Trainingspfad 3 am nicht verzeichneten Hindernis 5.2 vorbei in entgegengesetzter Ausweichrichtung A’ verfolgt werden kann, stellt den dritten Ausweich-Kreuzungspunkt U3 dar. From here, the autonomous vehicle moves 6 in the third avoidance part step along the first training path 2 in the direction M parallel to the second unrecorded obstacle 5.2 , In the third avoiding step, a first crossing point U.2a and a second passing crossing point U.2b are passed. At each crossing point U.2a, U.2b passed, the obstacle detection unit is used 6.3 checked for the second unrecorded obstacle 5.2 the pursuit of the second training path 3 opposite escape direction A 'obstructed. The first crossing point 4 , from which the second training path 3 at the not listed obstacle 5.2 can be tracked past in the opposite direction of evasion A ', represents the third alternative crossing point U3.

Vom dritten Ausweich-Kreuzungspunkt U.3 ausgehend erfolgt der vierte Ausweichteilschritt bis zum vierten Ausweich-Kreuzungspunkt U.4 in analoger Weise wie der vierte Ausweichteilschritt bei der Umfahrung des ersten nicht verzeichneten Hindernisses 5.2. Damit ist der durch das zweite nicht verzeichnete Hindernis 5.2 behinderte erste Trainingspfad 2 bei Umfahrung desselben wieder erreicht. Der Ausweichschritt wird abgeschlossen und der Pfadverfolgungsschritt wird entlang des ersten Trainingspfads 2 wieder aufgenommen. Starting from the third avoidance crossing point U.3, the fourth avoidance parting step up to the fourth avoidance crossing point U.4 takes place analogously to the fourth avoidance parting step when the first unrecorded obstacle is bypassed 5.2 , This is the obstacle not covered by the second one 5.2 disabled first training path 2 when bypassing the same again achieved. The escape step is completed and the path tracking step is taken along the first training path 2 resumed.

In vorteilhafter Weise ermöglicht das beschriebene Navigationsverfahren die Verfolgung eines vorgegebenen ersten Trainingspfads 2, der durch ein nicht verzeichnetes, während des ersten und zweiten Trainingsschritts nicht gegenwärtiges Hindernis 5.1, 5.2 versperrt ist. Damit ist es zum einen möglich, ein autonomes Fahrzeug 6 mit geringem Aufwand und bei geringen Anforderungen an einen Bediener an unterschiedlich ausgebildete Navigationsbereiche 1 so anzupassen, dass eine für das autonome Fahrzeug 6 vorgesehene Aufgabe gelöst wird. Damit wird weiterhin ein gegenüber nicht oder schwer vorhersehbaren Änderungen im Navigationsbereich 1 robuster und zugleich sicherer Betrieb eines solchen autonomen Fahrzeugs 6 ermöglicht. Somit tragen das erfindungsgemäße Navigationsverfahren und das erfindungsgemäße autonome Fahrzeug 6 zur Automatisierung andernfalls manuell auszuführender Tätigkeiten bei. Advantageously, the navigation method described enables the tracking of a predetermined first training path 2 caused by an unrecorded obstacle not present during the first and second training steps 5.1 . 5.2 is locked. This makes it possible, on the one hand, an autonomous vehicle 6 with little effort and with low demands on an operator to differently trained navigation areas 1 adapt so that one for the autonomous vehicle 6 intended task is solved. This will continue to be an unpredictable or difficult to predict changes in the navigation area 1 Robust and at the same time safe operation of such an autonomous vehicle 6 allows. Thus, the inventive navigation method and the autonomous vehicle according to the invention carry 6 to automate otherwise manually executed activities.

2 zeigt ein autonomes Fahrzeug 6 in der Art einer Kehrmaschine mit einer Kehrvorrichtung 6.1. Die Kehrmaschine 6 weist eine Steuervorrichtung 6.2 auf, die einen Lenkhebel 6.2.1 oder alternativ ein nicht dargestelltes Lenkrad, ein Beschleunigungspedal 6.2.2 und ein Bremspedal 6.2.3 umfasst. Die Kehrmaschine 6 weist ferner an Außenkanten montierte Ultraschall-Entfernungsmesser 6.3 auf, mit denen in der Fahrzeugumgebung befindliche Hindernisse erkannt werden. Ferner weist die Kehrmaschine 6 eine Positionsbestimmungseinheit 6.4 auf, die als Empfänger für ein von Satelliten gesendetes hochauflösendes Positionsbestimmungssignal ausgebildet ist. Die Positionsbestimmungseinheit 6.4 sowie die Ultraschall-Entfernungsmesser 6.3 sind mit einer Steuereinheit 6.5 verbunden. Die Steuereinheit 6.5 ist mit einer Speichervorrichtung 6.6 verbunden und greift mittels nicht näher dargestellter Aktoren, beispielsweise mittels elektrischer Antriebe und/oder elektrischer Stellglieder in die manuelle Steuervorrichtung 6.2 ein. 2 shows an autonomous vehicle 6 in the manner of a sweeper with a sweeping device 6.1 , The sweeper 6 has a control device 6.2 on that a steering lever 6.2.1 or alternatively an unillustrated steering wheel, an accelerator pedal 6.2.2 and a brake pedal 6.2.3 includes. The sweeper 6 also has outer edge mounted ultrasonic rangefinders 6.3 to detect obstacles in the vehicle environment. Furthermore, the sweeper points 6 a position determination unit 6.4 which is designed as a receiver for a satellite-transmitted high-resolution position determination signal. The position determination unit 6.4 as well as the ultrasonic rangefinder 6.3 are with a control unit 6.5 connected. The control unit 6.5 is with a storage device 6.6 connected and accesses by means not shown actuators, for example by means of electrical drives and / or electrical actuators in the manual control device 6.2 one.

Während des ersten und zweiten Trainingsschritts wird die Kehrmaschine 6 mittels der Steuervorrichtung 6.2 von einem Bediener entlang des ersten beziehungsweise zweiten Trainingspfads 2, 3 gesteuert. Positionsdaten, welche die fortlaufenden Fahrzeugpositionen entlang des ersten und zweiten Trainingspfads 2, 3 beschreiben, werden mittels der Positionsbestimmungseinheit 6.4 erfasst und an die Steuereinheit 6.5 übertragen. Von der Steuereinheit 6.5 werden diese erfassten Positionsdaten auf der Speichervorrichtung 6.6 gespeichert. During the first and second training step, the sweeper 6 by means of the control device 6.2 from an operator along the first and second training paths, respectively 2 . 3 controlled. Position data representing the rolling vehicle positions along the first and second training paths 2 . 3 are described by means of the position determination unit 6.4 captured and sent to the control unit 6.5 transfer. From the control unit 6.5 These captured position data are stored on the storage device 6.6 saved.

Im Pfadverfolgungsschritt ruft die Steuereinheit 6.5 gespeicherte Positionsdaten von der Speichervorrichtung 6.6 ab und vergleicht sie mit der aktuellen Position der Kehrmaschine 6, welche mit der Positionsbestimmungseinheit 6.4 erfasst wird. Mittels eines auf der Steuereinheit 6.5 ablaufenden Programms zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Navigationsverfahrens greift die Steuereinheit 6.5 in die Steuervorrichtung 6.2 so ein, dass der im ersten Trainingsschritt erfasste und über Positionsdaten in der Speichervorrichtung 6.6 gespeicherte erste Trainingspfad 2 von der Kehrmaschine verfolgt wird. Bei Erkennung eines Hindernisses 5.1, 5.2 entlang des ersten Trainingspfads 2 mittels der Ultraschall-Entfernungsmesser 6.3 führt die Steuereinheit 6.5 einen Ausweichschritt entlang eines Umgehungspfads U aus. Die aktuelle Position der Kehrmaschine relativ zu dem als Positionsdaten auf der Speichervorrichtung 6.6 gespeichertem ersten und zweiten Trainingspfad 2, 3 wird mittels der Positionsbestimmungseinheit 6.4 fortlaufend verfolgt, bis der erste Trainingspfad 2 wieder erreicht ist. In the path tracking step, the control unit calls 6.5 stored position data from the storage device 6.6 and compares it with the current position of the sweeper 6 , which with the position determination unit 6.4 is detected. By means of one on the control unit 6.5 expiring program for implementing the navigation method according to the invention, the control unit engages 6.5 into the control device 6.2 such that the detected in the first training step and position data in the storage device 6.6 saved first training path 2 is tracked by the sweeper. Upon detection of an obstacle 5.1 . 5.2 along the first training path 2 by means of the ultrasonic rangefinder 6.3 leads the control unit 6.5 an evasion step along a bypass path U from. The current position of the sweeper relative to that as position data on the storage device 6.6 stored first and second training path 2 . 3 is determined by the position determination unit 6.4 continuously tracked until the first training path 2 is reached again.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte 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. While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Navigation method for an autonomous vehicle ( 6 ) for bypassing at least one unrecorded obstacle ( 5.1 . 5.2 ) within a coherent closed navigation area ( 1 ), comprising - in a first training step, the acquisition of a first training path ( 2 ) for sweeping the navigation area ( 1 ), In a second training step, the acquisition of a second training path ( 3 ) for sweeping the navigation area ( 1 ), the second training path ( 3 ) the first training path ( 2 ) in crossing points ( 4 ) crosses approximately orthogonally, - in a path tracking step, the tracking of the first training path ( 2 ) as well as - when one in a direction of travel (M) before the nearest crossing point ( 4 ) on the first training path ( 2 ) undeleted obstacle ( 5.1 . 5.2 ) in an evasive step the avoidance of the unrecorded obstacle ( 5.1 . 5.2 ) along a bypass path (U) around an unrecorded obstacle ( 5.1 . 5.2 ), and the continuation of the path tracking step, the bypass path (U) being made up of sections of the first training path (FIG. 2 ) and sections of the second training path ( 3 ) is composed.

Method according to claim 1, characterized in that, in the avoidance step, after recognition of the unrecorded obstacle located in the direction of travel (M) ( 5.1 . 5.2 ) - in a first evasive part step in the direction of travel (M) the unrecorded obstacle ( 5.1 . 5.2 ) is searched for in the next avoidance crossing point (U.1), in a second avoidance part step starting from the first avoidance crossing point (U.1), starting along the second training path (FIG. 3 ) in a direction of evasion (A) nearest second avoidance crossing point (U.2) is visited, from which the first training path ( 2 ) in the direction of travel (M) can be tracked unhindered, - in a third evasion part step starting from the second alternative crossing point (U.2) along the first training path ( 2 ) the third alternative crossing point (U.3) closest to the direction of travel (M) is visited, from which the second training path ( 3 ) in the opposite direction of evasion (A ') can be tracked unhindered, - in a fourth evasion part step starting from the third avoidance intersection point (U.3) along the second training path ( 3 ) in the opposite direction (A ') of the first alternative Crossing point (U.1) nearest fourth alternate crossing point (U.4) is visited.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that before the execution of an evasion step for a predetermined avoidance waiting time, the movement of the autonomous vehicle ( 6 ) and after the escape waiting time, the path tracking step is continued, if the point of intersection closest to the direction of travel (M) ( 4 ) on the first training path ( 2 ) can be reached unhindered, or otherwise the avoidance step is carried out.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detection of the first and the second training path ( 2 . 3 ) as well as the position determination in the path tracking step and in the avoidance step by means of a high-resolution satellite-based position detection system.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first training path ( 2 ) are substantially meandering along a first meandering direction (M1) and the second training path is substantially meandering along a second meandering direction (M2), the first meandering direction (M1) being approximately orthogonal to the second meandering direction (M2).

Navigable autonomous vehicle by means of a navigation method according to one of the preceding claims ( 6 ), comprising a control unit ( 6.5 ), an obstacle detection unit ( 6.3 ), a position determination unit ( 6.4 ) and a memory device ( 6.6 ), the first and second training path ( 2 . 3 ) by means of the position determination unit ( 6.4 ) and stored on the storage device ( 6.6 ) and during the path tracking step and during an evasion step, vehicle positions are determined by means of the position determination unit (FIG. 6.4 ) and where an unrecorded obstacle ( 5.1 . 5.2 ) by means of the obstacle detection unit ( 6.3 ) and further comprising an evasion step to bypass an unrecorded obstacle ( 5.1 . 5.2 ) by means of the control unit ( 6.5 ) is performed.

Autonomous vehicle ( 6 ) according to claim 6, characterized in that the obstacle detection unit ( 6.3 ) a radar range sensor and / or an ultrasound range sensor ( 6.3 ) and / or a video camera for recording the environment of the autonomous vehicle ( 6 ).

Autonomous vehicle ( 6 ) according to one of claims 6 to 7, characterized in that the position determining unit ( 6.4 ) comprises a receiver for a satellite-transmitted high definition position signal.

Autonomous vehicle ( 6 ) according to one of claims 6 to 8, comprising a device ( 6.1 ) for processing at least one subarea of the navigation area ( 1 ).

Autonomous vehicle ( 6 ) according to one of claims 6 to 9, comprising a transport device.