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Die Erfindung betrifft Verfahren zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, eine Kommunikationsvorrichtung zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals gemäß Oberbegriff von Anspruch 12 sowie eine Verwendung der Kommunikationsvorrichtung.
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Im Stand der Technik sind unterschiedliche Gattungen von Fahrerassistenzsystemen bekannt, denen im Wesentlichen gemein ist, dass sie der Entlastung des Fahrers im Verkehrsgeschehen dienen. Oftmals sind derartige Fahrerassistenzsysteme h auch zur Ausführung von über einen reinen Komforteffekt hinausgehenden und insbesondere gefahrenvorbeugenden Maßnahmen in der Lage. Beispiele hierfür sind etwa situationsbedingte Warnausgaben an den Fahrer oder sogar Eingriffe in die Fahrzeugsteuerung. Die notwendige Informationserfassung basiert dabei zunehmend auf der sogenannten Fahrzeug-zu-X-Kommunikation, welche jedoch zur Gewährleistung der notwendigen Datensicherheit und damit zum Schutz vor böswillig gefälschten Fahrzeug-zu-X-Botschaften auf rechenintensive Codierungs- bzw. Decodierungsverfahren angewiesen ist. Dabei ist es im Stand der Technik auch bekannt, den Inhalt einer empfangenen Fahrzeug-zu-X-Botschaft mittels geeigneter Umfeldsensorik zu validieren, so dass auf die vergleichsweise rechenintensive Decodierung der entsprechenden Fahrzeug-zu-X-Botschaft verzichtet werden kann.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2007 058 192 A1 ein zentrales Steuergerät für mehrere in einem Kraftfahrzeug vorgesehene Assistenzsysteme, welche zumindest teilweise mit Umfeldsensoren ausgestattet sind, wobei gemäß der
DE 10 2007 058 192 A1 auch ein Telematiksystem als Umfeldsensor verstanden wird. Das zentrale Steuergerät ist auf Datenebene mit den einzelnen Assistenzsystemen verbunden und plausibilisiert die Informationen einzelner Umfeldsensoren mittels der Informationen anderer Umfeldsensoren. Z.B. kann die Bildinformation einer Kamera die Abstandsmessung eines Radarsensors bestätigen. Einzelne Sensorinformationen können somit bestätigt werden und liegen redundant vor.
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Die
DE 10 2012 221 260 A1 offenbart ein Verfahren zur Positionsbestimmung von Objekten im Straßenverkehr. Dabei sendet ein Sendeempfänger zunächst drahtlose Kommunikationssignale. Diese werden in ihrem Ausbreitungsbereich an den dort befindlichen Objekten zumindest teilweise reflektiert und schließlich vom Sendeempfänger als Reflektionssignale wieder empfangen. Der Sendeempfänger bestimmt nun aus unterschiedliche Phaseninformationen der Reflektionssignalen die Entfernung und die Richtung des Objekts relativ zum Sendeempfänger. Die Bestimmung der Entfernung erfolgt dabei aus der Phasendifferenz von zwei auf unterschiedlichen Frequenzen gesendeten und wieder empfangenen Reflektionssignalen. Die Bestimmung der Richtung hingegen erfolgt aus der Phasendifferenz eines Reflektionssignals, das mittels zwei räumlich leicht versetzten Antennenelementen empfangen wird. Die Phasendifferenz ist in letzterem Fall diejenige Phasendifferenz, die durch den räumlichen Abstand der beiden Antennenelemente erzeugt wird. Gemäß der
DE 10 2012 221 260 A1 ist es nicht notwendig, dass die Kommunikationssignale und die Reflektionssignale vom selben Sendeempfänger gesendet bzw. empfangen werden. Vielmehr ist es auch möglich, dass ein erster Sendeempfänger die Kommunikationssignale sendet und ein zweiter Sendeempfänger die Reflektionssignale empfängt.
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Aus der
DE 10 2011 079 052 A1 sind ein Verfahren und ein System zu Validierung einer Fahrzeug-zu-X-Botschaft bekannt. Dabei wird eine drahtlos gesendete Fahrzeug-zu-X-Botschaft von einer mindestens zwei Antennenglieder aufweisenden Antennenanordnung empfangen, wobei die elektromagnetische Feldstärke der Fahrzeug-zu-X-Botschaft wegen unterschiedlicher, richtungsabhängiger Empfangscharakteristiken der Antennenglieder von den Antennengliedern mit unterschiedlichen Leistungsdichten aufgenommen wird. Aus dem Verhältnis der unterschiedlichen Leistungsdichten in den Antennengliedern bestimmt der Empfänger eine relative Position des Senders zum Empfänger. Die Fahrzeug-zu-X-Botschaft enthält außerdem eine auf GPS-Daten basierende absolute Position des Senders, aus welcher der Empfänger der Fahrzeug-zu-X-Botschaft über seine eigene Absolutposition eine weitere relative Position des Senders zum Empfänger berechnet. Mittels eines Vergleichs der beiden relativen Positionen kann nun die empfangene Fahrzeug-zu-X-Botschaft validiert werden, sofern beide Positionen übereinstimmen, oder verworfen werden, sofern die Positionen voneinander abweichen.
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Die im Stand der Technik bekannten Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sind jedoch nachteilbehaftet, weil sie zur Validierung eines empfangenen Kommunikationssignals stets zusätzliche Sensoreinrichtungen bzw. Messeinrichtungen – wie etwa eine mehrgliedrige Richtantenne – benötigen oder aber eine rechenintensive Decodierung ausführen müssen, was wiederum entsprechend leistungsfähige und damit teure Rechenmodule voraussetzt.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, welches die vorherrschenden Nachteile überwindet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals, wobei der Dateninhalt mindestens eine Positionsangabe eines das Kommunikationssignal sendenden Sendemoduls umfasst, wobei das Kommunikationssignal von einem mindestens zwei Antennen aufweisenden Empfangsmodul empfangen wird, wobei mittels des Kommunikationssignals eine Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt wird und wobei die bestimmte Richtung zur Validierung der Positionsangabe herangezogen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Richtung aus einer Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen bestimmt wird.
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Durch die Bildung der Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen wird eine vom Dateninhalt des Kommunikationssignals unabhängige Information zur Bestimmung der Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul, also derjenigen Richtung, aus welcher das Kommunikationssignal auf das Empfangsmodul trifft, herangezogen. Der Vorteil hierbei ist es, dass die beschriebene Phasendifferenz ausschließlich durch die Richtung des Sendemoduls zur Ausrichtung der Antennen des Empfangsmoduls geprägt ist. Im Gegensatz zur vom Dateninhalt des Kommunikationssignals umfassten Positionsangabe kann die aus der Phasendifferenz bestimme Richtung daher nicht vom Absender oder ggf. von Zwischenstationen gefälscht werden. Somit steht eine zuverlässige Größe zur Validierung der vom Dateninhalt des Kommunikationssignals umfassten Positionsangabe zur Verfügung.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Richtung des Empfangsmoduls zum Sendemodul aus der Phasendifferenz bevorzugt nach dem sogenannten Interferometer-Verfahren bestimmt. Zu beachten ist dabei, dass die räumliche Beabstandung der mindestens zwei Antennen nicht größer als die halbe Wellenlänge der Kommunikationssignale sein darf, da sonst Mehrdeutigkeiten in der Richtungsinformation auftreten. Da das Kommunikationssignal vom Sendemodul zum Empfangsmodul läuft und das Empfangsmodul das Kommunikationssignal mit mindestens zwei Antennen empfängt, wird das Kommunikationssignal von den mindestens zwei Antennen in der Regel unter einem leicht unterschiedlichen Winkel erfasst. Dieser unterschiedliche Winkel ist dafür verantwortlich, dass die vom Kommunikationssignal zurückgelegte Entfernung vom Sendemodul zu den mindestens zwei Antennen des Empfangsmoduls nicht exakt identisch ist. Dies wiederum führt zu einer Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen. Da zudem die räumliche Beabstandung der Antennenelemente bekannt ist, kann bei bekannter Wellenlänge des Kommunikationssignals aus der Phasendifferenz ein Winkel bestimmt werden, welcher die Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul angibt. Bei Verwendung von zwei Antennen kann die Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul auf 180° eindeutig bestimmt werden.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Kommunikationssignale mittels vier Antennen des Empfangsmoduls empfangen werden, wobei insbesondere die Phasendifferenz an den vier Antennen bestimmt wird. Dies erlaubt es, die Bestimmung der Richtung auf 360° eindeutig vorzunehmen. Beispielsweise kann die Phasendifferenz an einem ersten Paar von Antennen als Sinus-Anteil und die Phasendifferenz an einem zweiten Paar von Antennen als Cosinus-Anteil eines Gesamtsignals betrachtet werden. Durch Anwendung einer arctan2-Funktion auf den Sinus-Anteil und den Cosinus-Anteil erhält man nun einen Winkel, welcher die Richtung zum Objekt auf 360° eindeutig beschreibt.
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Bevorzugt umfasst die Positionsangabe sowohl eine Richtung des Empfangsmoduls zum Sendemodul als auch eine Entfernung des Empfangsmoduls vom Sendemodul. Die Positionsangabe kann dazu z.B. in Form von GPS-Koordinaten ausgebildet sein, wobei das Empfangsmodul oder ein dem Empfangsmodul zugeordnetes Positionsbestimmungsmodul aus einer Eigenposition und der Positionsangabe die Richtung bzw. die Entfernung bestimmt. Die Eigenposition kann dabei ebenfalls mittels GPS, aber auch mittels jedes anderen globalen Navigationssatellitensystems bestimmt werden. Auch ein Bestimmen der Eigenposition mittels Map-Matching ist bevorzugt.
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Ein weiterer Vorteil des Heranziehens der Phasendifferenz zur Validierung ist es, dass das erfindungsgemäße Verfahren dadurch vergleichsweise robuster und weniger störanfällig wird als aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren, welche zur Validierung eine Information über die Empfangsleistung des Kommunikationssignals heranziehen, da die Phasendifferenz im Gegensatz zu Leistungsinformationen nur schwer beeinflusst werden kann. Beispielsweise reicht schone eine nur geringe Abschattung des Sendemoduls oder des Empfangsmoduls, um die Kommunikationssignale nur noch in deutlich abgeschwächter Form erfassbar zu machen. Die Phasendifferenz jedoch bleibt von derartigen Abschattungen unbeeinflusst.
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Die Erfindung beschreibt somit ein Verfahren, welches mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine Bestimmung der Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul in einem 360°-Winkel rund um das Empfangsmodul ermöglicht. Dieser maximale Positionsbestimmungswinkel ergibt sich durch den Empfangswinkel der Kommunikationssignale, welcher in aller Regel 360° beträgt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit einen deutlich größeren Positionsbestimmungswinkel als beispielsweise für ähnliche Zwecke eingesetzte Radarsensoren oder Kamerasensoren.
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Ein weiterer Vorteil stellt sich insofern dar, als dass die gemäß dem Stand der Technik für die gängigen Verschlüsselungsverfahren bzw. Codierungsverfahren zum Verschlüsseln bzw. Codieren des Dateninhalts des Kommunikationssignals vorzuhaltende Rechenleistung wesentlich reduziert werden kann, da das erfindungsgemäße Verfahren eine Validierung zumindest der Positionsangabe durch einen vergleichsweise einfachen Vergleich der bestimmten Richtung mit der Positionsangabe ermöglicht.
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Das Sendemodul und das Empfangsmodul sind vorteilhafterweise einer Fahrzeug-zu-X-Kommunikationseinrichtung zugeordnet. Das Sendemodul und das Empfangsmodul senden bzw. empfangen Kommunikationssignale dabei zweckmäßigerweise mittels mindestens einer der folgenden Kommunikationsarten:
- – WLAN-Kommunikation, insbesondere nach IEEE 802.11p,
- – WiFi-Direct-Kommunikation,
- – ISM-Kommunikation (Industrial, Scientific, Medical Band), insbesondere über eine funkverbindungsfähige Schließvorrichtung,
- – Bluetooth-Kommunikation,
- – ZigBee-Kommunikation,
- – UWB-Kommunikation (Ultra Wide Band),
- – WiMax-Kommunikation (Worldwide Interoperability for Microwave Access),
- – Remote-Keyless-Entry-Kommunikation,
- – Mobilfunk-Kommunikation, insbesondere GSM-, GPRS-, EDGE-,
- – UMTS-Kommunikation,
- – LTE-Kommunikation und
- – Infrarot-Kommunikation.
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Die aufgeführten Kommunikationsarten bieten hinsichtlich ihrer Kommunikationseigenschaften unterschiedliche Vor- und Nachteile, je nach Art, Wellenlänge und verwendetem Datenprotokoll. WLAN-Verbindungen ermöglichen z.B. eine hohe Datenübertragungsrate und einen schnellen Verbindungsaufbau. ISM-Verbindungen bieten hingegen nur eine geringere Datenübertragungsrate, sind aber hervorragend zur Datenübertragung um Sichthindernisse herum geeignet. Infrarotverbindungen wiederum bieten ebenfalls eine geringe Datenübertragungsrate. Mobilfunkverbindungen schließlich werden durch Sichthindernisse nicht beeinträchtigt und bieten eine gute Datenübertragungsrate. Dafür ist der Verbindungsaufbau von Mobilfunkverbindungen jedoch vergleichsweise langsam. Die mobilfunkbasierten Kommunikationsmittel sind bevorzugt einem automatischen Notruf-Modul zugeordnet.
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Da Fahrzeug-zu-X-Kommunikationseinrichtungen aus Gründen der Zuverlässigkeit und Sicherheit in der Regel ohnehin mit mindestens zwei Antennen versehen sind, erübrigt sich vorteilhafterweise das Aufbringen eines Mehraufwands für die Bereitstellung einer zweiten Antenne.
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Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass die Phasendifferenz mittels Mischen bestimmt wird, wobei das an der ersten der mindestens zwei Antennen empfangene Kommunikationssignal mit dem an der zweiten der mindestens zwei Antennen empfangenen Kommunikationssignal gemischt wird. Das Mischen erfolgt dabei bevorzugt mittels konjugiert komplexer Multiplikation und/oder mittels Überkreuz-Multiplikation. Durch das Mischen zweier Signale entstehen sogenannte Seitenbänder im Abstand der Phasendifferenz neben der Frequenz des Kommunikationssignals bzw. der Kommunikationssignale. Durch die konjugiert komplexe Multiplikation bzw. die Überkreuz-Multiplikation kann dieser Schritt auch rechnerisch in der Ebene der komplexen Zahlen erfolgen. Somit wird auf einfache Weise eine zuverlässige Bestimmung der Phasendifferenz ermöglicht.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Kommunikationssignal vom Empfangsmodul mittels der mindestens zwei Antennen zeitlich parallel erfasst wird. Durch das zeitlich parallele, also das gleichzeitige Erfassen des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen, ist ein besonders genaues Vergleichen der an den mindestens zwei Antennen jeweils anliegenden Phase möglich und somit ein besonders genaues Bestimmen der Phasendifferenz. Das Gegenteil zur zeitlich parallelen Erfassung wäre ein abwechselndes, d.h. zeitlich versetztes, Erfassen des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen.
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Außerdem ist es vorgesehen, dass mittels einer erfassten Empfangsleistung des Kommunikationssignals an mindestens einer der mindestens zwei Antennen eine erste Entfernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt wird und dass die erste Entfernung zur Validierung der Positionsangabe herangezogen wird. Da sich die Empfangsleistung pro Flächeneinheit mit dem Quadrat der zurückgelegten Entfernung des Kommunikationssignals abschwächt, kann das Empfangsmodul über die empfangene Leistung mittels des genannten Zusammenhangs auf die Entfernung zum Sendemodul schließen. Dies stellt eine zusätzliche Information dar, welche zur Validierung der Positionsangabe herangezogen werden kann. Da davon ausgegangen werden muss, dass das Kommunikationssignal durch Hindernisse bzw. Abschattung zusätzlich in seiner Empfangsleitung beim Erreichen des Empfangsmoduls geschwächt wurde, wird die erfasste Empfangsleistung zur Validierung der Positionsangabe bevorzugt mit einer maximal möglichen Empfangsleistung verglichen. Die maximal mögliche Empfangsleistung ergibt sich dabei insbesondere aus der in der Positionsangabe enthaltenen Entfernung und der über diese Entfernung quadratisch abfallenden Empfangsleistung, wobei davon ausgegangen wird, dass das Kommunikationssignal keine Abschwächungen der Empfangsleistung durch Abschattungen erfährt.
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Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass eine Dopplerfrequenz des Kommunikationssignals bestimmt wird. Die Dopplerfrequenz enthält eine zusätzliche, ebenfalls nicht manipulierbare Information über die Geschwindigkeit des Sendemoduls. Somit kann neben der Entfernung und der Richtung zum Sendemodul also auch eine Geschwindigkeit des Sendemoduls bestimmt werden.
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Insbesondere ist es zweckmäßig, dass mittels der Dopplerfrequenz eine Unterteilung der Sendeeinheiten in bewegte Sendeeinheiten und stationäre Sendeeinheiten erfolgt. Da die Bestimmung der exakten Dopplerfrequenz und somit die Bestimmung der exakten Geschwindigkeit des Sendemoduls aufgrund von zufälligen Frequenzdrifts der Oszillatoren des Sendemoduls und des Empfangsmoduls vergleichsweise schwierig und nur mit großem Aufwand exakt zu bewerkstelligen ist, ergibt sich also der Vorteil, dass auf eine exakte Bestimmung der Geschwindigkeit des Sendemoduls von vornherein verzichtet wird und somit eine exakte Bestimmung der Dopplerfrequenz überhaupt nicht notwendig ist. Die grobe Unterteilung in bewegte Sendeeinheiten und stationäre Sendeeinheiten ist hingegen vergleichsweise einfach möglich.
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Ganz besonders zweckmäßig ist es, dass der Dateninhalt weiterhin eine Geschwindigkeitsangabe des das Kommunikationssignal sendenden Sendemoduls umfasst, wobei die Unterteilung der Sendeeinheiten zur Validierung der Geschwindigkeitsangabe herangezogen wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass über die vom Dateninhalt umfasste Geschwindigkeitsangabe und die aus der Dopplerfrequenz erstellte Unterteilung der Sendeeinheiten eine weitere Größe zur Validierung des Dateninhalts des Kommunikationssignals zur Verfügung steht.
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Des Weiteren ist es vorgesehen, dass mittels der mindestens einen der mindestens zwei Antennen zeitlich parallel Kommunikationssignale auf mindestens zwei Frequenzen gesendet und/oder empfangen werden. Dabei werden die Dateninhalte empfangener Kommunikationssignale bevorzugt auch ausgewertet. Daraus ergibt sich zunächst der Vorteil einer möglichst schnellen und effizienten Kommunikation zwischen dem Empfangsmodul und dem Sendemodul, da auf mehreren Frequenzen gleichzeitig gesendet werden kann, wodurch entsprechend mehr Übertragungsbandbreite zur Verfügung steht. Außerdem kann so zum Übertragen des Kommunikationssignals auf eine andere Frequenz bzw. einen anderen Kanal ausgewichen werden, falls die aktuell genutzte Frequenz bzw. der aktuell genutzte Kanal nicht die notwendige Bandbreite bietet, z.B. wegen zu starker Belegung durch andere Sendeeinheiten. Durch entsprechende Auslegung des Empfangsmoduls bzw. des Sendemoduls, z.B. mittels eines sogenannten Zirkulators, kann das zeitlich parallel Senden bzw. Empfangen von Kommunikationssignalen auf einfache Art und Weise bewerkstelligt werden. Auch eine zeitlich parallele Auswertung der Dateninhalte der empfangenen Kommunikationssignale wird somit ermöglicht.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass aus einer Phasendifferenz der Kommunikationssignale auf den mindestens zwei Frequenzen an der mindestens einen der mindestens zwei Antennen eine zweite Entfernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt wird. Das Heranziehen von zwei unterschiedlichen Frequenzen ermöglicht dabei über das sogenannte Vernier-Verfahren eine Bestimmung der zweiten Entfernung, also eine zusätzliche Bestimmung der Entfernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul. Dabei wird aus der Phasendifferenz der Kommunikationssignale auf den mindestens zwei Frequenzen, welche sich aufgrund der unterschiedlichen Wellenlänge bzw. Frequenz der gesendeten Kommunikationssignale mit der zurückgelegten Entfernung unterschiedlich ändern, auf die Entfernung geschlossen. Da sich die Phasendifferenz ab einer bestimmten Entfernung vom Sendemodul zu wiederholen beginnt, ist eine Bestimmung der Entfernung ab einem bestimmten Entfernungsgrenzwert nicht mehr eindeutig, weil eine bestimmte Phasendifferenz sowohl einer bestimmten Entfernung als auch einem beliebigen Vielfachen dieser Entfernung entsprechen kann. Es soll betont werden, dass die Phasendifferenz, die für das Vernier-Verfahren herangezogen wird, die Phasendifferenz zweier unterschiedlicher Wellenlängen an ein und derselben Antenne ist, im Gegensatz zur Phasendifferenz, welche beim Interferometer-Verfahren herangezogen wird. Beim Interferometer-Verfahren wird nämlich die Phasendifferenz ein und derselben Wellenlänge an zwei unterschiedlichen Antennen herangezogen.
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Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Frequenzen zwei unterschiedliche Kommunikationskanäle eines gemeinsamen Kommunikationsmittels sind. Dadurch ist in der Regel sichergestellt, dass der Frequenzabstand der zwei Frequenzen nicht zu groß ist und zudem eine einheitliche Auswertung und Verarbeitung durch ein und dasselbe Empfangsmodul gewährleistet ist.
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Insbesondere bevorzugt ist in diesem Zusammenhang WLAN nach IEEE 802.11p als Kommunikationsmittel geeignet, da hier über zwei jeweils 10 MHz Bandbreite aufweisende Kanäle kommuniziert wird, welche durch einen dritten, ungenutzten und ebenfalls 10 MHz Bandbreite aufweisenden Kanal getrennt sind.
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Es ist vorteilhaft, dass der gesamte Dateninhalt validiert wird, wenn der Dateninhalt mindestens der bestimmten Richtung und/oder mindestens der bestimmten ersten Entfernung und/oder mindestens der bestimmten zweiten Entfernung und/oder mindestens der Unterteilung nicht widerspricht. Alle diese Größen erlauben eine zuverlässige Überprüfung der ihnen entsprechenden, vom Dateninhalt umfassten Größen. Da davon ausgegangen werden kann, dass dem vollständigen Dateninhalt des Kommunikationssignals vertraut werden kann, wenn eine oder mehrere der eben genannten, vom Dateninhalt umfassten Größen nicht den ihnen entsprechenden bestimmten Größen widersprechen bzw. sogar mit diesen übereinstimmen, kann der Dateninhalt somit validiert werden. Insbesondere wird der gesamte Dateninhalt nur dann validiert, wenn er nicht nur einer der genannten Größen nicht widerspricht, sondern wenn er allen zur Validierung herangezogenen Größen nicht widerspricht. Andernfalls wird er als unzuverlässig verworfen und nicht weiter ausgewertet bzw. nicht elektronisch verarbeitet.
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Es ist bevorzugt, dass das Sendemodul und das Empfangsmodul unterschiedlichen Verkehrsteilnehmern zugeordnet sind. Somit kann das Verfahren vorteilhafterweise im Straßenverkehr bei der Kommunikation unterschiedlicher Verkehrsteilnehmer eingesetzt werden. Da gerade im Straßenverkehr die Zuverlässigkeit der empfangenen Kommunikationssignale von besonderer Bedeutung ist, ergibt sich hier ein großer Vorteil. Verkehrsteilnehmer im Sinne der Erfindung sind insbesondere alle Arten von Kraftfahrzeugen, wie etwas LKW, PKW und Motorräder, aber auch Fahrradfahrer und Fußgänger.
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Außerdem ist es zweckmäßig, dass der Dateninhalt einen fahrzeugsicherheitskritischen Eingriff in eine Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs, welchem das Empfangsmodul zugeordnet ist, auslöst. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Kommunikationssignal bzw. dessen Dateninhalt im Fahrzeug, dem das Empfangsmodul zugeordnet ist, zur Unfallvermeidung bzw. zur Unfallminderung verwendet werden kann.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kommunikationsvorrichtung zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals, mindestens umfassend ein Sendemodul, ein Empfangsmodul, zwei Antennen, Datenauslesemittel, Richtungsbestimmungsmittel und Validierungsmittel, wobei die zwei Antennen gleichermaßen sowohl dem Sendemodul als auch dem Empfangsmodul zugeordnet sind, wobei die Kommunikationsvorrichtung mittels des Sendemoduls zum Senden von Kommunikationssignalen und mittels des Empfangsmoduls zum Empfangen von Kommunikationssignalen ausgebildet ist, wobei die Kommunikationsvorrichtung mittels der Datenauslesemittel zum Auslesen einer vom Dateninhalt umfasste Positionsangabe ausgebildet ist, wobei die Kommunikationsvorrichtung mittels der Richtungsbestimmungsmittel zum Bestimmen einer Richtung, aus der die Kommunikationssignale empfangen werden, ausgebildet ist und wobei die die Kommunikationsvorrichtung mittels der Validierungsmittel zum Heranziehen der Richtung zur Validierung der Positionsangabe ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Richtungsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Richtung aus einer Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den zwei Antennen ausgebildet sind.
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Das Empfangsmodul und das Sendemodul können beide jeweils gleichzeitig auf beide Antennen zugreifen, beispielsweise mittels eines sogenannten Zirkulators. Die Datenauslesemittel, die Richtungsbestimmungsmittel und die Validierungsmittel können als getrennte oder als ein zusammengefasstes elektronisches Rechenwerk ausgebildet sein, welches Software-Algorithmen zum Auslesen der Daten, zum Bestimmen der Richtung bzw. zum Validieren der Positionsangabe und ggf. des weiteren Dateninhalts ausführt.
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Da die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung somit alle zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Mittel umfasst, ergeben sich hieraus die bereits beschriebenen Vorteile.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die mindestens zwei Antennen räumlich um weniger als die halbe Wellenlänge des Kommunikationssignals beabstandet sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass Mehrdeutigkeiten bei der Bestimmung der Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul vermieden werden.
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Außerdem ist es vorgesehen, dass die Kommunikationsvorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren ausführt. Dazu können insbesondere zusätzlich zu den bereits genannten Mitteln Entfernunsgbestimmungsmittel, Unterteilungsmittel und Dopplerfrequenzbestimmungsmittel vorgesehen sein, welche beispielsweise ebenfalls als elektronische Rechenwerke ausgebildet sein können.
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Schließlich betrifft die Erfindung eine Verwendung der erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung zur Fahrzeug-zu-X-Kommunikation in einem Fahrzeug.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
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Es zeigen
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1 ein Empfangsmodul einer Kommunikationsvorrichtung, welches die Richtung zu einem Sendemodul bestimmt und
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2 einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
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In 1 ist schematisch Empfangsmodul 11 einer nicht dargestellten Kommunikationsvorrichtung in einem ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeug zu sehen. Empfangsmodul 11 umfasst zwei Antennen 12 und 13, mittels derer Empfangsmodul 11 Kommunikationssignale von Sendemodul 14 empfängt. Die Kommunikationssignale sind dabei als Pfeile 15 und 16 dargestellt und veranschaulichen die unterschiedlichen Winkel, unter denen die von Sendemodul 14 gesendeten Kommunikationssignale auf Antennen 12 und 13 treffen bzw. von diesen erfasst werden. Auch Sendemodul 14 ist einer nicht dargestellten Kommunikationsvorrichtung in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug zugeordnet. Die räumliche Beabstandung von Antennen 12 und 13 beträgt weniger als die halbe Wellenlänge der von Sendemodul 14 gesendeten Kommunikationssignale. Wie zu sehen ist, laufen die von Sendemodul 14 gesendeten Kommunikationssignale jeweils über eine unterschiedliche Entfernung, bevor sie von Antenne 11 bzw. 12 erfasst werden. Da die Kommunikationssignale somit von Antennen 11 und 12 mit unterschiedlichen Phasen erfasst werden, kann aus der Phasendifferenz der Winkel ρ bestimmt werden, welcher die Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul angibt. Das anhand von 1 dargestellte, sogenannte Interferometer-Verfahren ist jedoch nur auf 180° eindeutig, da sich Sendemodul 14 auch unter dem Winkel ρ auf der linken Seiten von Empfangsmodul 11 befinden könnte (anstatt, wie hier dargestellt, auf der rechten Seite). Zur Validierung einer von den Kommunikationssignalen umfassten Positionsangabe ist dies jedoch ausreichend.
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2 zeigt einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. In Verfahrensschritt 201 wird ein Kommunikationssignal, dessen Dateninhalt eine Positionsangabe des das Kommunikationssignal sendenden Sendemoduls umfasst, von einem Empfangsmodul mittels zwei Antennen empfangen. In Schritt 202 wird nun eine Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den zwei Antennen bestimmt. Gleichzeitig wird in Schritt 203 die Positionsangabe im Dateninhalt des Kommunikationssignals ausgelesen und in Schritt 207 eine Empfangsleistung des Kommunikationssignals an einer der zwei Antennen bestimmt. In Verfahrensschritt 204 wird gemäß dem Interferometer-Verfahren aus der bestimmten Phasendifferenz die Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt. In Schritt 205 wird aus der Positionsangabe im Dateninhalt des Kommunikationssignals ebenfalls die Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt und in Schritt 206 wird aus der Positionsangabe im Dateninhalt des Kommunikationssignals eine Entfernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt. In Schritt 208 wird nun aus der an einer der zwei Antennen bestimmten Empfangsleistung des Kommunikationssignals eine Entfernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Kommunikationssignal auf der Wegstrecke vom Sendemodul zum Empfangsmodul nicht durch Sichthindernisse oder sonstige Abschattungen abgeschwächt wird. Sofern dies dennoch er Fall ist, ist die solcherart bestimmte Entfernung größer als die tatsächliche Entfernung. Die bestimmte Entfernung beschreibt somit eine gerade noch plausible maximale Entfernung. In Schritt 209 wird die aus der Empfangsleistung bestimmte Entfernung mit der aus der Positionsangabe bestimmten Entfernung verglichen. Da die aus der Positionsangabe bestimmte Entfernung nur halb so groß ist wie die aus der Empfangsleistung bestimmte Entfernung, liegt in diesem Fall kein Widerspruch vor. In Schritt 210 wird nun die aus der Phasendifferenz bestimmte Richtung mit der aus der Positionsangabe bestimmten Richtung verglichen. Da auch in diesem Fall kein Widerspruch vorliegt, wird der gesamte Dateninhalt des Kommunikationssignals in Schritt 211 validiert und gilt somit als vertrauenswürdig. In Schritt 212 wird daher der gesamte Dateninhalt des Kommunikationssignals ausgelesen und von unterschiedlichen Fahrzeugsystemen verarbeitet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007058192 A1 [0003, 0003]
- DE 102012221260 A1 [0004, 0004]
- DE 102011079052 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 802.11p [0018]
- IEEE 802.11p [0030]
