WO2015113676A1 - Verfahren zur kommunikation innerhalb eines ad-hoc zusammenwirkenden kraftfahrzeugkommunikationssystems, einrichtung der verkehrsinfrastruktur sowie verkehrsteilnehmereinrichtung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Kommunikation innerhalb eines nach Art des ad-hoc zusammenwirkenden, insbesondere Drahtlos-, raftfahrzeugkommunikationssystems, Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur sowie Verkehrsteilnehmereinrichtung Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kommunikation auf Grundlage eines nach Art des ad-hoc zusammenwirkenden, insbesondere Drahtlos-, Kraftfahrzeugkommunikationssystems, wobei die Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern untereinander und/oder zwischen Verkehrsteilnehmern und Verkehrsinfrastruktur erfolgt, wird auf Verkehrswegen, insbesondere, an Stellen, an denen eine Auswahl von Fahrmanövern durch mindestens einen ersten Verkehrsteilnehmer möglich ist, wie beispielsweise in Tunnels, an Einmündungen oder Überschneidungen von Verkehrswegen wie Straßen- oder Bahnkreuzungen, einer, dem ersten Verkehrsteilnehmer zugeordneten, ersten Funk-Sende-/ Funk-Empfangseinrichtung kontinuierlich eine Nachricht von einer zweiten sich im Funkversorgungsbereich der ersten Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung befindenden zweiten, einer Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur zugeordnete, Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung gesendet, erfolgt das Versenden der Nachricht derart, dass die Nachricht eine Positionsinformation enthält, die aufgrund zumindest einer sich zumindest im Nahfeld der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur gegebenen Größe seitens der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur ermittelt wird, erfolgt das seitens des ersten Verkehrsteilnehmers unter Zuhilfenahme der Positionsinformation und zumindest von Teilen der Positionsinformation eine Korrelation derart, dass eine exaktere Bestimmung seiner Position auf der Fahrspur durchgeführt wird, auf Grundlage der exakteren Position eine Steuerung der Verkehrsteilnehmer erfolgt. Mobile und Stationäre Einrichtungen weisen Mittel zur Durchführung des Verfahrens auf.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR KOMMUNIKATION INNERHALB EINES AD-HOC ZUSAMMENWIRKENDEN

KRAFTFAHRZEUGKOMMUNIKATIONSSYSTEMS, EINRICHTUNG DER VERKEHRSINFRASTRUKTUR SOWIE VERKEHRSTEILNEHMEREINRICHTUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation innerhalb eines nach Art des ad-hoc zusammenwirkenden, insbesonde- re Drahtlos-, Kraftfahrzeugkommunikationssystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12 und eine Verkehrsteilnehmereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Bei einem Beispiel eines Systems zur Kommunikation ist es bekannt, dass Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtungen zur Kommunikation innerhalb des gemäß Beispiel ad-hoc beispielsweise drahtlos zusammenwirkenden Kraftfahrzeugkommunikationssystems für die Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern untereinander im Einsatz sind. Ad-hoc zusammenwirkend bedeutet so genannte ad-hoc Netzwerke, also im Wesentlichen sich selbst organisierende spontan durch direkte Kommunikation der beteiligten Netzknoten gebildete bzw. betriebene Netze. Im Stra- ßenverkehr umfasst diese Kommunikation in der Regel Kraftfahrzeuge, daher wird sie auch aus dem Englischen entlehnt „car to car" (C2C) Kommunikation genannt. Diese Kommunikation umfasst aber auch die Kommunikation zur Verkehrsinfrastruktur, die beispielsweise durch so genannte „road side units", (RSU) wie zum Beispiel Ampeln, gebildete Basisstationen zur

Vermittlung der Kommunikation bzw. Verbreitung von Informationen an die Ampel angeschlossene Informationsnetzwerke oder steuernde Verkehrszentralen, gebildet werden. Diese Kommunikation wird - ebenfalls aus dem Englischen entlehnt - „car to infrastructure" (C2I) genannt. Da im Grunde Kraftfahrzeuge nicht die einzigen Verkehrsteilnehmer darstellen, sondern auch Fahrräder bzw. Fahrradfahrer und Fußgänger ebenso beteiligt sind, umfasst diese Kommunikation auch den Austausch von Daten zwischen von ihnen betriebenen Funk-Sende-/Funk- Empfangseinrichtungen und den von Kraftfahrzeugen betriebenen Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtungen . Hierfür gibt es kein aus dem Englischen entlehnten Begriff oder Akronym, aber sie fallen unter den für die Verallgemeinerung dieser Art von Kommunikation bekannten Begriff der „car to X" Technologie bzw. Kommunikation (C2X) .

Dabei ist diese Art der Kommunikation von der bekannten Mo- bilfunkkommunikation zu unterscheiden, da Erstere in der Regel automatisiert, also überwiegend ohne Anstoß oder erforderliche Aktionen des Nutzers erfolgt und dem Zweck dient, verkehrsrelevante Daten zu sammeln und auszutauschen, so dass idealer Weise auf alle möglichen Verkehrssituationen angemes- sen reagiert werden kann, beispielsweise durch Warnungen des Nutzers oder automatisierte Reaktionen des Kraftfahrzeugs. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die genannte Kommunikation bis auf wenige Ausnahmen wie etwa in Tunnels, im Freien bzw. außerhalb von geschlossenen Gebäuden erfolgt. D.h. sie findet „outdoor" statt.

Für die Sammlung von Daten und vor allem deren Austausch kommen in einem derartigen System unterschiedlichste Typen von Geräten, wie beispielsweise Video Kameras, WiFi-Endgeräte, „Dedicated Short Range Communication" - (DSRC- ) Geräte , Bewe- gungs- bzw. Beschleunigungs- und/oder Geschwindigkeitssensoren, zum Einsatz.

Ferner ist es bekannt, dass für die Sammlung von Daten jedes Kraftfahrzeug eine zyklische Botschaft im Abstand von, insbesondere 100, Millisekunden aussendet, die eine Fahrzeug-ID und Angaben zu Geschwindigkeit, Richtung und Position enthält. Das Aussenden dieser zyklischen Standardbotschaften, auch „Beacons" genannt, ist meist an die Rode Side Units ge- richtet.

Es ist ferner bekannt, dass Steuerungen von Straßenkreuzungen, beispielsweise durch RSU's durchgeführt werden und die Sequenz und das Timing von Ampelschaltungen in Abhängigkeit von Informationen wechseln, welche von einer Vielzahl von Sensoren stammen, die in den Boden unterhalb der Straßen und zwar je vorgegebener Fahrspur untergebracht sind. Die Infor- mationen, die detektiert und gemeldet werden, enthalten beispielsweise auf einer mehrspurigen Straße die Fahrzeugpräsenz, die Fahrzeugrichtung sowie Fahrzeuggeschwindigkeit.

Es sind dabei unterschiedlichste Sensoren im Einsatz, um eine exakte Bestimmung der Position und Richtung von Fahrzeugen zu ermöglichen, welche auf einer bestimmten Fahrspur fahren. Der Grad der Exaktheit kann aber variieren, da in der Regel die genannten Maßnahmen einem Nahfeld der RSU' s und bei geringeren Geschwindigkeit optimal wirken. Doch klimatische Verhält- nisse können auch bei optimaler Wirksamkeit die den Grad der Exaktheit deutlich reduzieren, da diese auf die Sensoren wirke aber vor Allem auch auf die Positionsbestimmung mittels Geosatteliten enormen Einfluss haben und die RSU' s in der Regel dabei neben der Nutzung der Sensoren auch diese Art der Positionsbestimmung in die Ermittlung von Positionen mit einbeziehen .

Werden nun den Verkehrsteilnehmern von Seiten der RSU' s kartographische Daten des aktuellen Aufenthaltsortes, gemeinsam mit der ermittelten Position übermittelt, beispielsweise um für eine Manöversteuerung die aktuelle Position mit den gemäß Karte angegebenen Fahrspuren in Deckung zu bringen, kann dies dennoch einen Versatz aufweisen, so dass Gefahrensituationen entstehen können, da die Steuerung nicht akkurat erfolgen könnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme eines ad-hoc zusammenwirkenden, insbesondere Kraftfahrzeug-, Kommunikationssystems zu überwinden.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale, sowie ausgehend von der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12, durch dessen kennzeichnende Merkmale, sowie einer Verkehrsteilnehmereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13, durch dessen kennzeichnenden Merkmale, gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kommunikation auf Grundlage eines nach Art des ad-hoc zusammenwirkenden, insbesondere Drahtlos-, Kraftfahrzeugkommunikationssystems, wobei die Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern untereinander und/oder zwischen Verkehrsteilnehmern und Verkehrsinfrastruktur erfolgt,

a) wird auf Verkehrswegen, insbesondere, an Stellen, an denen eine Auswahl von Fahrmanövern durch mindestens einen ersten Verkehrsteilnehmer möglich ist, wie beispielsweise in In Tunnels, , an Einmündungen oder Überschneidungen von Verkehrswegen wie Straßen- oder Bahnkreuzungen, einer, dem ersten Verkehrsteilnehmer zugeordneten, ersten Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung kontinuierlich eine Nachricht von einer zweiten sich im Funkversorgungsbereich der ersten Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung befindenden zweiten, einer Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur zugeordnete, Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung gesendet,

b) erfolgt das Versenden der Nachricht derart, dass die

Nachricht eine Positionsinformation enthält, die aufgrund zumindest einer sich zumindest im Nahfeld der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur gegebenen Größe seitens der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur ermittelt wird, c) erfolgt das seitens des ersten Verkehrsteilnehmers unter Zuhilfenahme der Positionsinformation und zumindest von Teilen der Positioninformation eine Korrelation derart, dass eine exaktere Bestimmung seiner Position auf der Fahrspur durchgeführt wird,

d) auf Grundlage der exakteren Position eine Steuerung der Verkehrsteilnehmer erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine akkurate Bestimmung der eigenen Position auf der aktuellen Fahrspur. Es ist also damit insbesondere fähig, die Ungenauigkeit von in der Regel von den beteiligten Verkehrsteilnehmern genutzten geosattelitengestützten Positionsbestimmungen auszugleichen. Das ist von besonderem Vorteil in Situationen wo hohe Ansprü- che an die Genauigkeit bestehen, weil es die Gewährleistung der Sicherheit der beteiligten Verkehrsteilnehmer betrifft. Dies werden in der Regel Situationen respektive Orte sein, die an denen ein hohes Verkehrsaufkommen herrscht und/oder viele Manöver möglich sind.

Wird die Nachricht als Steuernachricht, beispielsweise gemäß dem ETSI „Cooperative ITS" Standard gebildet, wird gewährleistet, dass diese Informationen mit einer optimalen Priorität und Häufigkeit übertragen und empfängerseitig bearbeitet werden.

Bei einer weiteren Weiterbildung wird die Steuernachricht als eine die Fahrspuren in der Umgebung der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur zumindest teilweise beschreibende

Topologieinformation enthaltende, insbesondere MAP-, Nachricht gebildet.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Steuernachricht als eine Signalisierungs- und Timinginformation enthaltende, insbeson- dere „Signal Phase And Timing" SPAT, Nachricht gebildet wird. Eine Kombination dieser Weiterbildung mit weiteren, zusätzu zlich zumindest die Topologieinformation gemäß vorhergehender Weiterbildung, enthaltenden, Daten, ist besonders von Vorteil. Da beispielsweise genaue Informationen über den Spuren- verlauf, ob die Spur in die Kreuzung hinein oder hinausführt, welche Signalgruppe der Ampelanlage für die Spur zuständig ist (wichtig für der Bezug zur SPAT Nachricht (Signalzustand der einzelnen Signalgruppen) die Steuerung erlauben hinsichtlich welche Art von Fahrzeug auf der Spur fahren darf, etc.

Vorteilhaft weitergebildet wird die Erfindung auch, wenn jeweils eine Positionen aller ersten Verkehrsteilnehmer in Bezug zu den Fahrspuren setzende Information gebildet wird. Durch diese Information wird eine Grundlage für ein simples und zugleich sehr akkurates Verfahren zum Ausgleich von Unge- nauigkeiten geosattelitengestützter Positionsermittlung bereitgestellt .

Bei einer weiteren Weiterbildung wird die aufgrund zumindest einer sich im Nahfeld der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur gegebenen Größe derart seitens der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur ermittelt, dass

a) Positionserfassungsmittel , insbesondere Radargeräte, Distanzsensoren und Ähnliche, verwendet werden, um eine akkurate Position von sich im Nahfeld befindenden ersten Verkehrsteilnehmern zu ermitteln,

b) Die Positionsinformation derart gebildet wird,

dass für alle erste Verkehrsteilnehmer ermittelten akkuraten Positionen enthalten sind.

Positionserfassungsmittel für Positionsbestimmung im Nahfeld, wie die Genannten, gewährleisten eine Unempfindlichkeit gegenüber klimatischen Verhältnissen, so dass sie in der Lage sind, die diesbezügliche Schwäche der geosattelitengestützten Positionsermittlung auszugleichen. Ferner wird durch Festhalten der akkuraten Positionen aller Verkehrsteilnehmer zusätz- liehe Informationen verfügbar, die beispielsweise für die Bildung einer so genannten Nachbarschaftstabelle geeignete sind, die jeder Verkehrsteilnehmer für sich bilden kann, um sie einer Steuerung zugrundezulegen. Alternativ oder ergänzend wird in dem die aufgrund zumindest einer sich im Nahfeld der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur gegebenen Größe derart seitens der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur ermittelt, dass

a) die der Einrichtung verfügbaren geographischen, insbesondere gemäß einem normierten Koordinatensystem, wie dem „World Geodetic System 1984" WGS 84 beschriebene, Standortdaten verwendet werden, um die eigene akkurate Position zu ermitteln, die Einrichtung diese akkurate Position einem Ver gleich mit einer der Einrichtung verfügbaren geo- sattelitenbasierten Positionsinformation derart durchführt, dass eine Versatzinformation „offset,, aus Differenz der beiden Werte, gebildet wird, die Positionsinformation durch die Versatzinforma tion gebildet wird.

Diese Weiterbildung ist im Bezug auf die Einrichtung der Ver- kehrsinfrastruktur äußeren Einflüssen völlig unabhängig, denn hierbei handelt es sich um die, beispielsweise Weise, bei der Installation der Einrichtung festgelegten Koordinaten. Also der für die Installation bestimmte, unveränderliche Ort. Wird eine geosattelitengestützt ermittelte Position der Einrich- tung mit diesen Koordinaten verglichen, ergibt sich der Versatz sowohl in der horizontalen wie vertikalen Richtung unmittelbar und kann der Steuerung zugrunde gelegt werden. Sie kann die vorhergehende Weiterbildung ergänzen, wenn beispielsweise Sensoren ausfallen oder aus anderen Gründen, bei- spielsweise Kostenreduktion, vor Ort nicht zur Verfügung stehen .

Falls also beispielsweise den ersten Verkehrsteilnehmern jedoch die fest vorgegebenen Koordinaten der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur wie in der vorhergehenden Weiterbildung vorgesehen, nicht vorliegen, kann alternativ oder ergänzenden mit der Weiterbildung bei der die mittels der Nachricht übermittelten akkuraten Positionen jeweils mit jeweils dem ersten Verkehrsteilnehmer verfügbaren geosattelitenbasierten Positi- onsinformationen benachbarter erster Verkehrsteilnehmer derart durchgeführt wird, dass eine Versatzinformation „offset,, aus Differenz der beiden Werte, gebildet wird, ebenfalls eine horizontale und eine vertikale Abweichung durch festgestellt werden .

Die Erfindung entfaltet vor Allem im Hinblick auf Manöversteuerung seine Vorteile, wenn sie so weitergebildet wird, dass der erste Verkehrsteilnehmer auf Grundlage der Versatz- Information seine akkurate Position im Bezug zu seiner aktuellen Fahrspur ermittelt. Hierdurch lassen sich unmittelbar die möglichen Manöver ableiten, aber auch das Timing für Manöver bestimmen. Gefahrensituationen können hiermit auch ver- mieden werden.

Die erfindungsgemäßen Vorteile können weiter angereichert werden, wenn die Positionen aller benachbarten ersten Verkehrsteilnehmer seitens des ersten Verkehrsteilnehmer derart organisiert gespeichert, werden, dass sie, insbesondere zur Steuerung von Manövern, zu weiteren, zeitlich nachfolgenden, Korrekturen herangezogen werden. Mit dieser Lösung wird gewährleistet, dass den ersten Verkehrsteilnehmern eine Information zur Korrektur verfügbar ist. So kann auch die Ressour- ce „Funkübertragungsstrecke" freigehalten werden.

Alternativ oder ergänzend ist es von Vorteil, wenn die Nachricht periodisch, insbesondere alle 100 Millisekunden, wiederholt mit einer aktualisierten Positionsinformation versen- det wird. Hiermit wird der Dynamik der Verkehrsteilnehmer angemessen auf deren Positionsveränderung über die Zeit Rechnung getragen. Die Wiederholungen können hierbei in konstanten Abständen erfolgen. Denkbar ist aber auch, dass die Abstände variieren, um bestimmten Situationen angepasst zu be- gegnen. Beispielsweise könnte es an Knotenpunkten, wie Kreuzungen mit Ampeln nötig sein häufiger zu Aktualisieren, um die Manöversteuerung optimal durchführen zu können. Allgemein wird diese Weiterbildung dort wo eine hohe Geschwindigkeit und/oder ein hohes Aufkommen von Fahrzeugen und Manövermög- lichkeiten existieren vorteilhaft ergänzt, wenn die Periodendauer verkürzt wird. Ergänzend oder alternativ ist es auch denkbar die Nachrichten alternativ oder ergänzend zu periodischen Nachrichten ereignisgesteuert zu versenden. Alternativ bzw. ergänzend wird die Kommunikation gemäß einzelner Funkkommunikationsstandards oder Kombinationen hiervon realisiert. D.h. die Kommunikation wird insbesondere gemäß GSM-, UMTS-, LTE-, ETSI TS102687- und/oder IEEE 802.11- Standard, ETSI ITS-G5, „Wireless Access in Vehicular Environments" WAVE, oder Derivaten hiervon, betrieben. Dies ist von Vorteil, da durch mit der Standardisierung eine Verbreitung bzw. Durchdringung einzelner Standards genutzt werden kann.

Die Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur Einrichtung eines Systems zur Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern untereinander und/oder zwischen, mobilen, Verkehrsteilnehmern und, stationären, Einrichtungen der Verkehrsinfrastruktur eines, nach Art des ad-hoc zusammenwirkenden, Drahtlos-, Kraftfahrzeugkommunikationssystems weist Mittel auf, die eine Bestimmung der geographischen Position der zweiten Einrichtungen zumindest auf Grundlage von mit einer Kommunikation mit den ersten Einrichtungen korrelierenden Größe durchführen.

Die Verkehrsteilnehmereinrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht durch die Mittel die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens und bietet im Zusammenspiel mit der stationären Einrichtung und/oder anderen Verkehrsteilnehmereinrichtungen somit die volle Entfaltung der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile.

Weiterbildungen dieser Anordnungen ergeben sich „mutatis mutandis aus den Weiterbildungen des Verfahrens, wobei damit auch „mutatis mutandis" dieselben Vorteile wie die entsprechenden Verfahrensweiterbildungen aufweisen, jeweils mit dem zusätzlichen Vorteil, dass sie zur Realisierung des gegenständlichen Vorteils beitragen. Die Erfindung wird beispielhaft anhand dreier Figuren näher erläutert, dabei zeigt die

Figur 1 Ein Szenario in einem ITS System gemäß Stand der Technik,

Figur 2 erfindungsgemäße Ausführungsvariante mit Kalibrierungen basierend auf Distanzmessungen, Figur 3 erfindungsgemäße Ausführungsvariante mit Kalibrierungen basierend auf determinierten Koordinaten einer stationären C2X-RSU. Die Figur 1 zeigt ein Szenario, welches sich gemäß einer Stand der Technik bekannten Technologie ergeben könnte.

Kooperative ITS Systemtechnologien (C2X) , wie die Dargestellte, assistieren Verkehrsteilnehmern V1...V8 , P1...P3 , Bl, beispielsweise Autofahrern VL1...VL8, Radfahrern Bl oder Fußgän- gern P1...P3 , in gefährlichen Situationen und helfen Verkehrsunfälle zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Insbesondere an Verkehrskreuzungspunkten VK, wie beispielsweise Kreuzungen, wo es eine höhere Wahrscheinlichkeit der Kollision gibt, sind C2X-Systeme fähig, andere Verkehrsteilnehmer V1...V8 , P1...P3 , Bl über potentielle Risiken zu informieren bzw. zu warnen.

Um eine verbesserte Applikation zur Gewährleistung der Sicherheit innerhalb solcher C2X-Systeme zu gewährleisten, insbesondere bei Kreuzungspunkten, ist es nötig, dass ein Ver- kehrsteilnehmer C2X-Stationen V1...V8 , P1...P3 , Bl wissen muss, auf welcher Fahrbahn VL01...VL10, PVL01, BL01 exakt er sich gerade befindet. Beispielsweise wartend hält, fährt oder als Fußgänger P1...P3 geht. Diese exakte Positionsinformation in Bezug auf sich bewegende C2X-Stattionen V1...V8, P1...P3 , Bl ist heutzutage nicht durchweg gewährleistet.

Die Erfindung gibt daher eine Lösung für C2X-Stationen an, die eine akkurate Positionsermittlung auf Grundlage der umgebenden in der Figur dargestellten Topologie MAP. Dies wird in der Regel also eine einer stationären Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur C2X-RSU - in der Figur 1 durch die Ampel dargestellt und gegeben - verfügbaren Karteninformation betreffen. Eine navigationsgerechte Karteninformation wie beispielsweise die Fahrzeugfahrbahnen, Fußgängerüberwege bzw. Fahrradwege, sind gegenwärtig fast allen Verkehrsteilnehmern verfügbar. Sei es durch Navigationsprogramme auf Mobilfunktelefonen oder Navigationsgeräten für die genannten Fahrzeuge. Die C2X-RSU sendet eine spezielle Topologiedarstellung

(erweiterete nicht dargestellte Kartografieinformation MAP) , welche zusätzlich eine Beziehung zu den Signalzuständen der Ampel (SPAT-Signal Phase AND TIMING) herstellt. Durch die Kom- bination MAP-SPAT wird genau signalisiert welcher Verkehrswege (Fahrbahn, Fußgängerübergang, etc..) zum Beispiel auf "rot" oder "grün" steht. Die MAP wird prinzipiell in der C2X- RSU hinterlegt und wird regelmäßig (ca. alle Sekunden) an die Verkehrsteilnehmer von der C2X-RSU gesendet. Diese spezielle, mit Ampelsignalisierungsinformationen angereicherte MAP kann auch über andere Kommunikationswege an die Verkehrsteilnehmer verteilt werden.

Eine optimale Zuordnung der Position der Verkehrsteilnehmer (z.B.: V01...V07, P1...P3 , Bl) zu einer Fahrspur ( z . B . : VL01...VL10, BL01) oder zum Beispiel einer Fußgängerspur ( z . B . : PL01) ist nicht durchweg gewährleistet, weil bisher eine solche Positionsermittlung allein auf satellitenbasierte Geopositionierung gestützt ist, welche zusätzlich terrestrische oder Satelli- tenpositionsgenauigkeitskorrektur-Prozeduren beinhaltete. Die Positionsgenauigkeit, die hierdurch erreicht worden ist, liegt bei 3 bis 10 m in Bezug auf ein Koordinatensystem, wie beispielsweise dem WGS84, welches das Ausführungsbeispiel auch nutzt.

Zusätzlich wird der C2X-Verkehrsteilnehmer V1...V8 , P1...P3 , Bl, durch die C2X-Roadside Unit RSU über die detaillierte kartographische Gegebenheit an seinem Aufenthaltsort informiert. Insbesondere erfolgt dies bei Kreuzungen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, den Verkehrsteilnehmern, den C2X-Einrichtungen V1...V8 , P1...P3 , Bl, eine Möglichkeit zu geben, die sie in die Lage versetzt, die eigene Position auf einer bestimmten Fahrbahn in Relation zur kartographischen Lage in dem Gebiet selbständig und zu berechnen - und dies exakt . Denn wie in der Figur 2 zu sehen ist, besteht bei Überlagerung von Topologieinformation MAP und vom Verkehrsteilnehmer mittels geosattelitengestützter Positionsermittlung ein Versatz, der beispielsweise durch klimatische Verhältnisse verursacht sein kann.

Um das Ausführungsbeispiel besser zu verdeutlichen bzw. die Grundlagen, auf die die Erfindung aufsetzt, soll dies im Folgenden auf den Stand der Technik detaillierter bezogen, erläutert werden.

In sicherheitsrelevanten Verkehrsgebieten, wie an Kreuzungen oder an Baustellen entlang des Weges, sendet die Verkehrsinfrastruktureinrichtung gemäß C2X über Luftschnittstelle eine sogenannte MAP-Message (also topologische Information beispielsweise über die Fahrbahnen oder Fußgängerüberwege und welche Signalgeber der Ampelanlage diese Bahnen und Spuren verkehrstechnisch regelt) . Ferner sendet sie Verkehrssteuerinformationen (Signalphasen von Ampelanlagen und/oder Timing der Ampelanlagen - „SPAT") . Diese Nachricht wird an die beteiligten Verkehrsteilnehmer wie Auto, Fahrzeuge oder Fußgänger eines C2X-Systems übermittelt.

Die Echtzeitsignalinformation in der SPAT-Message bezieht sich auf die Fahrbahnen der Topologieinformation „MAP- Nachricht" (Message)". Die SPAT- und die MAP-Message werden durchgehend übermittelt, d.h. periodisch wiederholt in bei- spielsweise jede Sekunde.

Auf Grundlage dieses Wissens, das hiermit übermittelt wird, ist die C2X-Einrichtung in der Lage, exakt zu wissen, auf welcher Fahrbahn es zum Stehen kommen muss, weil die Ampel beispielsweise Rotlicht zeigt oder ob es beispielsweise erlaubt ist, das Manöver, welches die Einrichtung gerade vollzieht, beispielsweise links abbiegen, fortzusetzen, weil die Ampel auf Grün geschaltet ist. Allerdings ist aufgrund der weniger oder geringen Genauigkeit hinsichtlich der Daten zur eigenen Position (weil sie auf GPS basiert sind) die C2X-

Einrichtung nicht in der Lage, in einem hinreichend verlässlichen Modus festzustellen, auf welcher Fahrbahn sie sich gerade physikalisch befindet. Daher ist auch die C2X- Einrichtung nicht in der Lage zu sagen, welches Manöver gerade erlaubt ist (mögliche Manöver lassen sich beispielsweise aus der in Figur 1 gezeigten Topologie ableiten) . Um dieses Positionsproblem zu umgehen oder zu überwinden, wird gemäß Ausführungsbeispiel nun eine Prozedur eingeführt, die die Genauigkeit der Positionsbestimmung verbessert, basierend auf der Fahrbahn VL01...VL10 , PVL1, PVB1. Die Verbesserung in Bezug gesetzt zur übertragenen Kartographie- Information MAP. D.h. also den in Figur 2 zu erkennenden Versatz ausgleichend.

Die dargestellte kooperative Verkehrsinfrastruktur hat in dem gezeigten Beispiel zur Durchführung der Erfindung zusätzlich installierte Spezialeinrichtungen, beispielsweise Radar oder Abstandsdetektoren, die für die Berechnung der Positionen des Umfeldes der C2X-Einrichtung dienen. Ein Vorteil der Erfindung zeigt sich darin, dass es nicht mehr relevant ist, die singuläre Position der Einrichtung zu wissen, sondern es ist allein die Fahrbahnposition, d.h. die Position im Verhältnis zur Fahrbahn, relevant.

Aufgrund des Wissens über die Fahrbahntopologie und die Fahrbahnposition einer sich bewegenden C2X-Einrichtung (vgl. Vo- raussetzung für das Ausführungsbeispiel der Erfindung) übermittelt die Ampel RSU die akkurat berechnete Fahrbahnposition der C2X-Einrichtungen V1...V8 , P1...P3 , Bl, in Bezug auf die umgebende Topologie MAP. Eine gemäß der Erfindung zu übertragende Nachricht, beispielsweise die MAP- oder SPAT-Nachricht , enthält daher diese zusätzliche Fahrbahnpositionsinformation der C2X- Einrichtungen V1...V8 , P1...P3 , Bl . Diese Nachricht wird periodisch übermittelt und zwar mittels Luftschnittstelle unter Nutzung einer oder mehrerer standardisierte Kommunikations- technologien . Somit ist es nicht notwendig, eine exakte Geoposition der C2X-Einrichtung zu wissen. Das Wissen der Fahrbahnposition ist völlig ausreichend für die Ausführung aller möglichen Manöver, die an einer Kreuzung denkbar sind, und zwar in hohem Maße zuverlässigen Art und Weise.

Wenn die Fahrbahnposition einer C2X-Einrichtung innerhalb einer Funkabdeckung nicht in der MAP- oder SPAT-Nachricht enthalten ist, dann nützt die C2X-Einrichtung seine Nachbar- Schaftstabelle (wie sie gemäß Stand der Technik in ITS-

Systemen bekannt ist), um die eigene Fahrbahnposition (vgl. Figur 2) zu bestimmen. Die Nachbarschaftstabelle gibt grundsätzlich dabei die Information über die Position, die Geschwindigkeit und die Ausrichtung der sich bewegenden benach- barten C2X-Einrichtungen . Daher kann aufgrund der exakten Information der Fahrbahnposition von einigen spezifischen Nach- bar-C2X-Einrichtungen die eigene Fahrbahnposition bestimmt werden. Spezifische Nachbar-Einrichtungen im Sinne der Erfindung sind dabei diejenigen C2X-Einrichtungen, welche erfin- dungsgemäß durch die Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur, - die Ampel - RSU über ihre exakte Fahrbahn informiert worden sind .

Mobile Einrichtungen, wie Fahrzeuge, Fußgänger oder Fahrrä- der, die eine Funkkommunikation verwenden, wie beispielsweise WiFi, ITS-G5 oder WAVE, um kooperative Übersicht zu schaffen, übermitteln in der Regel kontinuierlich, beispielsweise alle 100 ms ihre Statusinformationen (beispielsweise Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung) . Zusätzlich sendet eine RSU kontinuierlich wiederum seine Statusinformation und Position (beispielsweise an einer Kreuzung die Signalphase und das Ti- ming - SPAT der Verkehrsampeln und die Topologie der Fahrbahnen - MAP) . Alle diese Informationen werden durch die C2X-Einrichtung

(mobil oder stationär, also gemäß Figur 2 Ampel RSU oder Verkehrsteilnehmer V1...V8 , P1...P3 , Bl) um eine Nachbarschaftstabelle zu bilden welche alle C2X-Nachbarn beinhaltet. In den Figuren 1 und 2 sind die Fahrzeuge VI, V2 , V3 , V5 , V8 sowie die Fußgänger PI und P2 und die Roadside Unit C2X-RSU in der Lage, diese C2X-Nachrichten zu empfangen. Daher ist beispielsweise auch ein erstes Fahrzeug VI in der Lage, eine Nachbarschaftstabelle der genannten Art mit den Positionsinformationen, welche übermittelt wurden, zu bilden (s. dazu MAP Figur 1 oder 2) . Zusätzlich wird an einer Kreuzung, wie sie in Figur 1 und dargestellt ist, die C2X-RSU kontinuierlich MAP-Nachrichten übertragen, die topologische Informationen enthalten und zwar aller Fahrbahnen (bezeichnet mit VLx für Fahrzeuge, bLx für Fahrräder und pLx für Fußgänger) . Basierend auf der eigenen Geoposition und der exakten Geoposition dieser MAP-Topologie soll erfindungsgemäß die C2X-Einheit in der Lage sein, zu wissen, auf welcher Fahrbahn sie sich bewegt. Aufgrund der Ungenauigkeit von Receivern und der Geosatellitenpositions- signalen ist eine C2X-Einrichtung in der Regel nicht in der Lage, exakt festzustellen, wie die Position auf einer spezifischen Fahrbahn ist.

Das Beispiel der Figur 1 zeigt ein Fahrzeug VI, welches beispielsweise daran scheitert, seine eigene Geoposition mit der realen Fahrbahnposition in Deckung zu bringen. Das erste

Fahrzeug VI erkennt daher fälschlicherweise, dass es neben der Spur und zwar auf der rechten Seite entlang fährt. Tatsächlich ist es aber so, dass das erste Fahrzeug VI sich auf einer zweiten Fahrbahn VL2 sich bewegt.

Basierend auf dieser Erfindung sendet die C2X-RSU kontinuierlich MAP/SPAT-Nachrichten mit zusätzlichen Fahrbahnpositions- informationen . Die Fahrbahnpositionsinformation der SPAT/MAP- Nachrichten wird dann auf die unzuverlässige Geosatellitenpo- sition in Bezug gesetzt, wobei dann der Offset zwischen der Fahrbahnpositionsinformation aus der MAP-Nachricht und der Geosatellitenposition benutzt wird, um die eigene reale Position zu justieren. Aufgrund der Fahrbahnpositionsjustierung der Fahrzeuge wissen die Fahrzeuge exakt, auf welcher tatsächlichen Fahrbahn sie nun fahren und können die Manöver, die sie ausführen, auf einer vorhersehbaren und sicheren Weise zuverlässig ausführen. Das ist insbesondere wichtig an ei- ner durch Signale gesteuerten Kreuzung, wo es notwendig ist, zu wissen, welche Fahrbahn nun durch das Verkehrslicht, d.h. die Ampel, freigeschaltet ist und welche Fahrbahn durch Rotlicht gesperrt wurde. Im Beispiel empfängt gemäß Ausführungsbeispiel das erste

Fahrzeug VI die übertragene MAP-Topologieinformation und die SPAT- Information, welche die Signalphase enthält, gemeinsam mit der Fahrbahnposition, wie es die Erfindung vorsieht, d.h. in dem dargestellten Beispiel wird das erste Fahrzeug VI da- rüber informiert, dass es sich auf der Fahrbahn VL02 befindet und beispielsweise ein zehntes Fahrzeug V10 informiert, dass es sich auf der Fahrspur VL05 befindet, wie es in Figur 2, SCHRITT1 so dargestellt ist. Im nächsten Schritt nimmt das erste Fahrzeug VI diese zusätzliche Fahrbahninformation, um seine Fahrbahnjustierung vorzunehmen SCHRITT2. Aufgrund dieser Nachricht weiß das Fahrzeug nun exakt, dass es sich auf der zweiten Fahrbahn VL02 befindet. Zusätzlich aufgrund der Fahrbahnpositionsinformation des zehnten Fahrzeugs V10 kann eine weitere Justierung vorgenommen werden, die im vorliegen- den Fall durch die Ermittlung der Fahrtrichtung gegeben ist, so dass das erste Fahrzeug VI in der Lage ist, alle Manöver auf Grundlage dieser Signalisierung der Verkehrsinfrastruktur an der Kreuzung sicher auszuführen. Im Beispiel gemäß Figur 2 sind nur Fahrbahnpositionen des

Verkehrsknotenpunktes VK von zwei C2X-Einrichtungen, nämlich dem ersten Fahrzeug VI und dem zehnten Fahrzeug V10 übermittelt worden, beispielsweise durch eine SPAT-Message . Alle anderen C2X-Einrichtungen können dennoch anhand der übertrage- nen Fahrbahninformation dieser beiden Fahrzeuge ihre eigene Fahrposition justieren, d.h. das Wissen hierüber. Je mehr Fahrbahninformationen übertragen werden, desto präziser wird natürlich die Positionsjustierung der eigenen Position. Für Fußgänger und Fahrradfahrer gilt die gleiche Prozedur und kann genauso angewandt werden. Positionsjustierung von C2X-Einrichtungen auf Grundlage des Abstands zu einer übertragenen Geoposition einer fest montierten C2X-Roadside Unit

Die Figur 3 zeigt als eine weitere Ausführungsform, die al- ternativ aber auch ergänzende zur bereits erläuterten Ausführungsform die erfindungsgemäße Lösung realisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich, um eine erfindungsgemäße Kalibrierung (Versatzausgleich) , die auf Grundlage des Offsets der exakten Position der Geoposition einer stationären C2X-RSU durchgeführt wird.

Die C2X-Roadside Unit (Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur) sei hierbei wieder an einer stationären Einrichtung (Ampel RSU) montiert, beispielsweise an einer Verkehrsampel am Ver- kehrsknoten VK oder einer Laterne oder dergleichen. Daher ist die exakte Position der C2X-RSU im Koordinatensystem, wie es beispielsweise das WGS84 ist, bekannt.

Die C2X-RSU misst die eigene satellitengestützte Geoposition, z.B. auf Grundlage von GPS und kalkuliert die Positionsabweichung C2X-RSU-PD in Bezug auf das Koordinatensystem bzw. eines Koordinatensystems (beispielsweise x steht für Osten, y für Norden) . Die (x-y) Abweichung (Offset) C2X-RSU-PD wird übertragen durch die C2X-RSU, beispielsweise unter Nutzung des periodisch übertragenen Timings, also einer SPAT-Nachricht .

Basierend auf der Annahme, dass ein Fehler gegeben ist durch atmosphärische Störungen, Geosatelliten, Receiver, inhärente Fehler etc. innerhalb eines Satellitenreceivers ähnlich zu dem Fehler der RSU, also der Position Deviation der C2X- Einrichtung (s. erste Einrichtung in VI in Figur 3), so dass das erste Fahrzeug VI in der Lage ist, seine eigene Position zu justieren, in dem es das x-y-Offset C2X-RSU-PD verwendet, welche durch die übertragene Nachricht empfangen worden ist. Aufgrund der vorliegenden Erfindung, insbesondere den erläuterten Ausführungsbeispielen, ist eine mobile Einrichtung (Auto, Fußgänger, Fahrrad, Bus und dergl . ) in der Lage, mit einer hohen Genauigkeit die ansonsten unzuverlässige Geoposi - tion und Fahrbahnposition zu justieren. Insbesondere ist dies für sicherheitsrelevante Anwendungen von Bedeutung. Daher können auf Grundlage der Erfindung die Fahrzeuge exakt wissen, auf welcher Fahrbahn sie gerade fahren und sind in der Lage, Informationen abzuleiten, ob Manöver, die positionsabhängig sind, erlaubt sind oder nicht (beispielsweise links abbiegen) . Insbesondere blinde Menschen oder sehbehinderte Menschen können hierdurch auch unterstützt werden bei der Überquerung einer Straße, z.B. in dem sie exakt auf dem Fußgängerüberweg geführt werden. Weiterbildungen dieser Anordnungen ergeben sich „mutatis mutandis" aus den Weiterbildungen des Verfahrens, wobei damit auch „mutatis mutandis" dieselben Vorteile wie die entsprechenden Verfahrensweiterbildungen aufweisen, jeweils mit dem zusätzlichen Vorteil, dass sie zur Realisierung des gegen- ständlichen Vorteils beitragen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Kommunikation auf Grundlage eines nach Art des ad-hoc zusammenwirkenden, insbesondere Drahtlos-, Kraftfahrzeugkommunikationssystems, wobei die Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern untereinander und/oder zwischen Verkehrsteilnehmern und Verkehrsinfrastruktur erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass

a) auf Verkehrswegen, insbesondere, an Stellen, an denen eine Auswahl von Fahrmanövern durch mindestens einen ersten Verkehrsteilnehmer möglich ist, wie beispielsweise in In Tunnels, , an Einmündungen oder Überschneidungen von Verkehrswegen wie Straßen- oder Bahnkreuzungen, einer, dem ersten Verkehrsteilnehmer zugeordneten, ersten Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung kontinuierlich eine Nachricht von einer zweiten sich im Funkversorgungsbereich der ersten Funk-Sende-/Funk- Empfangseinrichtung befindenden zweiten, einer Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur zugeordnete, Funk-Sende- /Funk-Empfangseinrichtung gesendet wird,

b) das Versenden der Nachricht derart erfolgt, dass die Nachricht eine Positionsinformation enthält, die aufgrund zumindest einer sich zumindest im Nahfeld der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur gegebenen Größe sei- tens der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur ermittelt wird,

c) das seitens des ersten Verkehrsteilnehmers unter Zuhilfenahme der Positionsinformation und zumindest von Teilen der Positionsinformation eine Korrelation derart erfolgt, dass eine exaktere Bestimmung seiner Position auf der Fahrspur durchgeführt wird,

d) auf Grundlage der exakteren Position eine Steuerung der Verkehrsteilnehmer erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachricht als Steuernachricht, beispielsweise gemäß dem ETSI „Cooperative ITS" Standard, gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuernachricht als eine die Fahrspuren in der Umgebung der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur zumindest teilweise beschreibende Topologieinformation enthaltende, insbesondere MAP-, Nachricht gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuernachricht als eine Signalisierungs- und Timinginformation enthaltende, insbesondere „Signal Phase And Timing" SPAT, Nachricht gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Positionen aller ersten Verkehrsteilnehmer in Bezug zu den Fahrspuren setzende Information gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgrund zumindest einer sich zumindest im Nahfeld der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur gegebenen Größe derart seitens der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur ermittelt wird, dass

a) Positionserfassungsmittel , insbesondere Radargeräte, Distanzsensoren und Ähnliche, verwendet werden, um eine akkurate Position von sich im Nahfeld befindenden ersten Verkehrsteilnehmern zu ermitteln,

b) Die Positionsinformation derart gebildet wird,

dass für alle ersten Verkehrsteilnehmer ermittelten akkuraten Positionen enthalten sind.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgrund zumindest einer sich zumindest im Nahfeld der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur gegebenen Größe derart seitens der Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur ermittelt wird, dass

a) die der Einrichtung verfügbaren geographischen, insbesondere gemäß einem normierten Koordinatensystem, wie dem „World Geodetic System 1984" WGS 84 beschriebene, Standortdaten verwendet werden, um die eigene akkurate Position zu ermitteln, b) die Einrichtung diese akkurate Position einem Vergleich mit einer der Einrichtung verfügbaren geosattelitenbasierten Positionsinformation derart durchführt, dass eine Versatzinformation „offset,, aus Differenz der beiden Werte, gebildet wird, c) die Positionsinformation durch die Versatzinformation gebildet wird.

8. Verfahren nach einem dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verkehrsteilnehmer, die Korrelation derart durchführen, dass die mittels der Nachricht übermittelten akkuraten Positionen jeweils mit jeweils dem ersten Verkehrsteilnehmer verfügbaren geosattelitenbasierten Positionsinformation benachbarter erster Verkehrsteilnehmer derart durchführt, dass eine Versatzinformation „offset,, aus Differenz der beiden Werte, gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verkehrsteilnehmer auf Grundlage der Versatzinformation seine akkurate Position im Bezug zu seiner aktuellen Fahrspur ermittelt.

10. Verfahren nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen aller benachbarten ersten Verkehrsteilnehmer seitens des ersten Verkehrsteilnehmer derart organisiert gespeichert, werden, dass sie, insbesondere zur Steuerung von Manövern, zu weiteren, zeitlich nachfolgenden, Korrekturen herangezogen werden.

11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, das die Kommunikation gemäß zumindest einem Funkkommunikationsstandard, insbesondere ein gemäß GSM-, UMTS-, LTE-, ETSI TS102687- und/oder IEEE 802.11 -Standard, ETSI ITS-G5, „Wireless Access in Vehicular Environments" WAVE, oder Derivaten hiervon, betrieben wird.

12. Einrichtung der Verkehrsinfrastruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche 1 bis 11.

13. Verkehrsteilnehmereinrichtung eines Systems zur Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern untereinander und/oder zwischen, mobilen, Verkehrsteilnehmern und, stationären, Einrichtungen der Verkehrsinfrastruktur eines, nach Art des ad- hoc zusammenwirkenden, Drahtlos-, Kraftfahrzeugkommunikationssystems, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur

Durchführung des Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche 1 bis 11.