CN101331711B - 机动车的通讯系统及用于建立无线的ad-hoc无线网络的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车的通讯系统，所述通讯系统设计用于参加机动车(car0-car5)之间的链式ad-hoc无线网络，并且所述通讯系统具有控制单元(1)以及与控制单元(1)连接的发送/接收单元(2)，为了建立有关行驶方向的无线网络而提出，即通讯系统具有与控制单元(1)连接的装置，用于确定机动车相对于参照方向(N)的定向，并且控制单元(1)设计用于参照至少一个其他机动车的通过发送/接收单元(2)接收的定向来评估机动车的定向。

Description

机动车的通讯系统及用于建立无线的ad-hoc无线网络的方法

技术领域

本发明涉及一种机动车的通讯系统，其设计用于参加机动车之间的链式ad-hoc无线网络，并且具有控制单元以及与控制单元连接的发送/接收单元。另外，本发明涉及一种用于在机动车之间建立无线的链式ad-hoc无线网络的方法。

背景技术

包含多个机动车在内的ad-hoc无线网络也称为“车对车通讯”。在这种无线网络中，机动车可以相互之间交换信息。这些信息例如可以例如是关于危险地点、行车道条件也或是关于接近具有先行权或同类权限的机动车的信息。

每个参加的机动车具有带有较小发送功率的发送/接收单元。发送功率例如这样确定为仅能接受相邻机动车的连接。但总的来说，此时在各个参加的机动车之间建立无线链接，从而使一个机动车也可以收到在其本身的无线有效距离之外从另一个远离的机动车所传输的信息。这种通讯系统在EP 1 223 567 A1中公开。

如果通过这种ad-hoc无线网络将一个询问从一个机动车发送到其他机动车上，则通常仅仅需要这些以相同的行驶方向行驶在街道上的机动车的回答。以相反的行驶方向行驶的机动车具有例如其他的交通环境，特别是在具有以两个行驶方向而分隔的行车道的街道的情况下。如果机动车具有导航系统，则可以根据由导航系统确定的数据来推断出行驶方向并且该信息与询问一起传输。在其他的同样也具有这种导航系统的机动车中通过已知的方法(例如卫星定位和包含地图数据的“地图匹配”)确定出自身的位置，这些其他的机动车可以确定出是否它们与进行询问的机动车在街道的相同的行驶方向上，并且相应地决定发送或不发送回答。尽管导航系统相对广泛使用，但是目前存在的大部分的机动车还是不具有这种系统并且在未来也不能期望所有的机动车都具有导航系统。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种机动车的通讯系统，该通讯系统设计用于参加在机动车之间的链式ad-hoc无线网络并且甚至无需使用导航系统的位置数据，就能判断配备有通讯系统的机动车是否在街道上以与进行询问的机动车相同的行驶方向运动。本发明的另一目的在于，提出一种用于在机动车之间建立无线的链式ad-hoc无线网络的方法，该方法同样也无需导航系统的信息并且仍然可以考虑到方向将机动车包括在ad-hoc无线网络中。

本发明的一方面提供了一种机动车的通讯系统，该通讯系统设计用于参加具有两个以上的多个行驶的机动车的链式ad-hoc无线网络并且具有控制单元以及与所述控制单元连接的发送/接收单元，所述多个行驶的机动车包括对所述ad-hoc网络的建立进行初始化的第一机动车，其中，所述通讯系统具有与所述控制单元连接的装置，用于确定机动车相对于参照方向的定向，在此可以确定出机动车的本身的行驶方向。并且所述控制单元设计用于参照通过所述发送/接收单元接收的所述第一机动车的定向和至少一个其他机动车的定向来评估所述机动车的定向，并且根据评估的结果决定，该机动车是否将成为所述ad-hoc无线网络的参加者。也就是导航系统将本身的定向与其他机动车的定向进行比较并且评估出机动车彼此之间的相对定向。根据这种评估可以随后决定出，该机动车是否以与进行询问的机动车的相同行驶方向行驶在街道上。通常选择纵向方向作为机动车的定向。

如果用于确定机动车的定向的装置具有电子罗盘，从而可以以特别简单和廉价的方式确定出机动车的定向。在此，如果选择罗盘方位，特别是北方作为参照方向，则可以直接采用电子罗盘的输出信号作为机动车定向的量度标准。

因此，根据本发明的通讯系统提供一种可能性，即以简单的方式形成信息链。因为仅存在一个用于确定机动车的定向的额外设备，所以实现了短暂的执行时间。尤其是取消了昂贵的导航系统的使用的必要性，从而使通讯系统可以总体上成本低廉地实现。

本发明的另一方面提供了用于建立具有两个以上的多个行驶的机动车的无线的链式ad-hoc无线网络的方法，其中，在对ad-hoc无线网络的建立进行初始化的第一机动车中确定第一机动车相对于参照方向的定向。第一机动车的定向无线地传输到至少一个第二机动车上。在第二机动车中确定出第二机动车相对于参照方向的定向并且确定出第二机动车相对于第一机动车的相对定向。随后，在第二机动车中进行第一机动车相对于第二机动车的相对定向的评估并且根据评估的结果来决定，第二机动车是否将成为ad-hoc无线网络的参加者。在评估中尤其可以将第一机动车相对于第二机动车的确定的相对定向与预定的最大值进行比较。如果确定的相对定向小于该预定的最大值，则可以认为第二机动车和第一机动车以相同的方向行驶在街道上并且第二机动车随后将成为ad-hoc无线网络的参加者并且可以将回答发送到第一机动车上。

第二机动车随后另外传输询问并且同时传输进行询问的机动车的定向。这些接收由第二机动车传输的询问的机动车可以随后同样基于其本身定向与第一机动车定向的比较而决定，它们是否以相同的行驶方向行驶在街道上、成为网络的参加者以及传输询问。

当街道曲率相对较小时，该方法通常是足够的。在很大弯曲的街道中，例如尤其是蛇形的山路中，在进行询问的机动车和其他在前面行驶的机动车之间的相对定向由于弯曲的缘故是较大的并且超过预定的最大值。在这种情况中，链已经提前中断，这是因为基于在机动车的设定的定向中的非常强烈的差异没有认为机动车以相同的行驶方向行驶在街道上。

因此，在本方法的改进方案中提出，即通过第二机动车将第一机动车和第二机动车的定向无线地传输到至少一个第三机动车上，在第三机动车中确定出第三机动车相对于第一和第二机动车的相对定向，在第三机动车中进行第一机动车相对于第三机动车以及第二机动车相对于第三机动车的相对定向的评估，并且根据评估的结果决定，第三机动车是否将成为ad-hoc无线网络的参加者。因此，第二机动车除了将进行询问的第一机动车的定向之外也将其本身的定向传输到第三机动车上。在第三机动车中随后进行第一机动车相对于第三机动车以及第二机动车相对于第三机动车的相对定向的评估并且根据评估的结果来决定，第三机动车是否将成为ad-hoc无线网络的参加者。这种流程具有优点，即不仅相邻的机动车的定向而且对ad-hoc无线网络进行初始化的机动车(其发送询问)的定向也一起考虑到评估中。

特别是，随后通过第三机动车将第一机动车的定向和第三机动车的定向无线地传输到至少一个第四机动车上。随后，在第四机动车中可以确定出第四机动车相对于第一和第三机动车的相对定向并且进行第一机动车相对于第四机动车以及第三机动车相对于第四机动车的相对定向的评估。根据评估的结果然后决定，第四机动车是否将成为ad-hoc无线网络的参加者。总的来说，也就是在链的改进方案中，不仅第n个机动车的定向，而且第一机动车的定向也传输到第n+1个机动车上，并且第n+1个机动车评估出其参照第n个机动车和第一个机动车的相对定向。

在建立这种链式的ad-hoc无线网络中，机动车的定向可以分别以不同的方式在各个机动车中确定，其中尤其是也当然包括这些机动车，在这些机动车中通过电子罗盘确定出定向。参照方向优选是罗盘方位(Himmelsrichtung)，尤其是北方。

附图说明

本发明随后根据实施例和附图来详细说明。其中示出：

图1是根据本发明的通讯系统的基本构件，

图2是具有多个机动车的道路情况。

具体实施方式

图1示出了通讯系统的根据本发明的设计方案，该通讯系统设计用于参加机动车之间的链式ad-hoc无线网络。通讯系统具有控制单元1。发送/接收单元2与控制单元1连接，该发送/接收单元通过天线3接收及发送无线信号。另外，电子罗盘4与控制单元1连接，该电子罗盘将参照北方的机动车定向的信息传导到控制单元1。在此，定向涉及机动车的纵向方向，该纵向方向从机动车的后端延伸到前端并且也有可能以矢量表示。控制单元1设计用于参照通过发送/接收单元2上接收的至少另一个机动车的定向来评估机动车的定向。在此，评估在控制单元1中根据相应的计算机程序来实现。

图2示出具有多个机动车car0到car5的街道情况，根据该情况来说明ad-hoc网络的建立。所有机动车具有用于机动车与机动车之间通讯的通讯系统。各个机动车的通讯系统的有效范围被限定并且通过圆圈K0到K4表示，其中圆圈K0说明机动车car0的通讯系统的有效范围的限定区域，圆圈K1说明机动车car1的通讯系统的有效范围的限定区域等等。

机动车car0通过其通讯系统发送一个询问，例如“在我的行驶方向中的交通情况怎样(速度、天气情况、加油站等等)”。另外，机动车car0将发送其自己的定向，该定向通过电子罗盘4来确定。机动车的定向在此是涉及到相对于优选方向为北方(N)的机动车的纵轴线5的定向。北方和纵轴线5之间的角度I例如为20°。

机动车car1和car5的通讯系统接收机动车car0的询问。机动车car1和car5接着确定出其本身的定向，并且将该定向与机动车car0的定向进行比较，该机动车car0的定向是与询问一起被传输来的。

在机动车car5相对于机动车car0的相对定向(通过机动车car0一起传输)的评估中，通过机动车car5的通讯系统确定出了，即根据预定的评估标准，其没有与机动车car0以相同的行驶方向在街道上行驶。因此，机动车car5没有接入到网络中并且不再发送询问。

在机动车car1参照机动车car0的相对定向的评估中，通过机动车car1的通讯系统根据预定的评估标准确定出，即机动车car1和机动车car0一样以相同的行驶方向在街道上行驶。因此，机动车car1成为ad-hoc无线网络的参加者并且通过其通讯系统继续发送机动车car0的询问。在此，机动车car1的通讯系统不仅传输机动车car0的定向也传输其本身的定向。

机动车car1的询问通过机动车car2来接收。通过机动车car2的通讯系统确定出机动车car2的定向并且与接收的机动车car0和car1的定向进行比较并且根据预订的评估标准来确定，即机动车car2也同机动车car1和car0一样以相同的行驶方向在街道上行驶。

因此，机动车car2当前继续发送机动车car0的询问，其中除了实际的询问之外还将在询问中一起传输机动车car0的定向以及机动车car2的定向。

机动车car3接收机动车car2的询问并且确定出其本身的定向。随后，机动车car3的通讯系统评估参照机动车car0的定向的机动车car3的定向以及参照进行询问的机动车car2的机动车car3的定向。根据预定的评估标准，然后也通过机动车car3的通讯系统决定，其不是或者是成为ad-hoc无线网络的参加者。如果是后一种情况，机动车car3的通讯系统也传递询问(如前述)，其中机动车car3的本身的定向以及机动车car0的定向一起被传输。然后，机动车car4接收机动车car3的询问并且同时根据预设的标准而评估，其是否成为ad-hoc无线网络的参加者。

以这种方式查询将这么长时间地持续，直到没有新的机动车成为ad-hoc无线网络的参加者。因此而形成链式的网络连接，其中机动车car0的初始的询问可以通过ad-hoc无线网络的所有参加者来回答，其中例如机动车car3的回答通过机动车car2和机动车car1传递到机动车car0上。

接下来，根据示例的评估标准和表格来说明本方法。评估包含两个中断标准。一方面，把接收询问的机动车(例如car3)相对于在链中在先的、也就是发送请求的机动车(这里指car2)的相对定向与第一界限值进行比较，该界限值例如为60°。如果机动车的通讯系统确定出，即机动车相对于链中在先的机动车的相对定向为大于60°时，则该机动车不会链接到该链中。因此，该第一界限值的超出表示第一中断条件。

当前机动车(例如car3)的定向的总体偏差可以设定为第二界限值，该机动车car3接收询问，用于初始化询问的机动车(这里指car0)的定向。该第二界限值可以例如为150°。该第二界限值的超出可以是另一中断条件。

如下所述可以实现进一步的改进，即当第二界限值被首次超过时，链不会立即中断，而是例如只有当该第二界限值由链的第二机动车或第三机动车超出时才中断。为了确定这一点，可以采用计数器，计数器的数值在每次超出第二界限值时加1，其中计数器的当前数值同样与询问一起传输。这种改进尤其在曲折的街道走向中是有利的。

在随后说明的设计方案中，一种计数器BDHC(BackDirectionHopCount)被采用，其中采用BDHC≥2作为第二中断标准。

因此，在表格中，在第一栏中列出机动车和由这些机动车接收的询问数据包的数据包编号。在第二栏中记录了机动车car0的定向I，该机动车car0初始化询问。在第三栏中描述了机动车car0到car5中的每个机动车的定向AR(n)。这两个数值I和AR(n)是每个询问数据包的组成部分。

在第四栏中列出了由car1到car5中的每个机动车计算出的相对于链的各个在先机动车的相对定向deltaAR。

在第五栏中列出相对于第一机动车car0由每个机动车car1到car5计算出的相对定向(AR(n)-I)。

在第六栏中，对于每个机动车列出一个参数BD(BackDirection)，该参数可以设定数值F(错误、虚假)或W(正确)。当所属的机动车具有在第二界限值之上的car0的相对定向时，BD设定数值W。否则BD设定数值F。

在第七栏中描述了计数器BDHC的数值，当BD设定数值W时，该计数器随后一直加1。当前的BDHC与询问一起传输。

机动车编号/数据包编号	I	AR(n)	deltaAR	AR(n)-I	BD	BDHC
							Car0/0	20°	20°				0
Car1/1	20°	60°	40°	40°	F	0
							Car2/2	20°	115°	55°	95°	F	0
Car3/3	20°	173°	58°	153°	W	1
							Car4/4	20°	193°	20°	173°	W	2(中断)
							Car5/1	20°	90°	70°(中断)	70°	F	0

表格

在图2中示出的实例中机动车car0的定向相对于北方为20°。接收机动车car0的询问的机动车car5相对于北方的定向为90°。因此，机动车car5相对于机动车car0的定向为70°，从而满足了第一中断标准。机动车car5基于第一中断标准将不能成为链的参加者。

机动车car1具有相对于北方为60°的定向。相对于机动车car0的相对定向为40°并且不仅位于第一中断标准的界限值之下也位于第二界限值之下，该第二界限值为150°。因此参数BD以数值F(错误)设置并且计数器BDHC保留为0。

机动车car2具有相对于北方为115°的定向。相对于在先的机动车car1的相对定向为55°并且由此而位于第一界限值之下。机动车car2相对于car0的相对定向为95°并由此而也位于第二界限值之下，从而设为BD＝F并且BDHC保持为0。因此，机动车car2同样也成为无线网络的参加者。

机动车car3具有相对于北方为173°的定向。相对于机动车car2的相对定向为58°并由此而位于第一界限值之下。机动车car3相对于机动车car0的相对定向为153°，由此而大于150°并位于第二界限值之上，从而现在BD等于W(正确)并且计数器BDHC从0增大到1。然而，中断标准BDHC≥2通过机动车car3同样也还没有实现，从而该机动车也成为网络的组成部分。

机动车car4具有相对于北方为193°的定向。相对于机动车car3的相对定向为20°，从而没有满足第一中断标准。机动车car4相对于机动车car0的相对定向为173°并由此同样也位于第二界限值之上，从而再设置BD＝W，BDHC以1增加并且目前也就是达到了数值2。数值BDHC＝2根据规定是中断条件，从而机动车car4没成为无线网络的参加者并且询问也没有传递。由此链在该位置上中断。

因此，在所述的方法中，每个机动车通过其通讯系统不仅发送初始化询问的机动车car0的定向I也发送其本身的定向AR并且与询问一同继续发送计数器BDHC。每个接收该询问的机动车进行比较，相对于在先进行询问的机动车的其本身的相对定向是否小于第一界限值。第一界限值的超出是第一中断条件。

另外比较，该当前的机动车相对于初始化询问的机动车的相对定向是否大于第二界限值并且当是这种情况时，计数器会加1，其中，达到用于该计数器的界限值是一种中断条件，也就是说相应的机动车不再发送询问。

所述的中断条件仅仅示例性提及并且可以通过其他的中断条件来代替。

Claims (11)

1.一种机动车的通讯系统，所述通讯系统设计用于参加具有两个以上的多个行驶的机动车的链式ad-hoc无线网络并且具有控制单元(1)以及与所述控制单元(1)连接的发送/接收单元(2)，所述多个行驶的机动车包括对所述ad-hoc网络的建立进行初始化的第一机动车，其特征在于，所述通讯系统具有与所述控制单元(1)连接的装置，用于确定所述通讯系统所在的机动车相对于参照方向的定向，并且所述控制单元(1)设计用于参照通过所述发送/接收单元(2)接收的所述多个行驶的机动车中的第一机动车的定向和至少一个其他机动车的定向来评估所述通讯系统所在的机动车相对于所述第一机动车的定向以及相对于所述至少一个其他机动车的定向，并且根据评估的结果决定，所述通讯系统所在的机动车是否将成为所述ad-hoc无线网络的参加者。

2.根据权利要求1所述的通讯系统，其特征在于，用于确定所述通讯系统所在的机动车相对于参照方向的定向的所述装置具有电子罗盘(4)。

3.根据权利要求1或2所述的通讯系统，其特征在于，所述参照方向是一种罗盘方位。

4.根据权利要求3所述的通讯系统，其特征在于，所述罗盘方位是北方(N)。

5.一种用于建立具有两个以上的多个行驶的机动车的无线的链式ad-hoc无线网络的方法，其中，在对所述ad-hoc网络的建立进行初始化的第一机动车(car0)中确定所述第一机动车(car0)相对于参照方向(N)的定向(I)，

所述第一机动车(car0)的定向无线地传输到至少一个第二机动车(car1)上，

在所述第二机动车(car1)中确定出所述第二机动车(car1)相对于所述参照方向(N)的定向，

在所述第二机动车(car1)中确定出所述第二机动车相对于所述第一机动车(car0)的相对定向，

在所述第二机动车(car1)中进行所述第一机动车相对于所述第二机动车的相对定向的评估并且根据评估的结果来决定，所述第二机动车(car1)是否将成为所述ad-hoc无线网络的参加者，通过所述第二机动车(car1)将所述第一机动车(car0)和所述第二机动车(car1)的定向无线地传输到至少一个第三机动车(car2)上，

在所述第三机动车(car2)中确定出所述第三机动车(car2)相对于所述第一和第二机动车的相对定向，

在所述第三机动车(car2)中进行所述第一机动车相对于所述第三机动车以及所述第二机动车相对于所述第三机动车的相对定向的评估，并且根据评估的结果决定，所述第三机动车(car2)是否将成为所述ad-hoc无线网络的参加者。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过所述第三机动车(car2)将所述第一机动车(car0)的定向和所述第三机动车(car2)的定向无线地传输到至少一个第四机动车(car3)上，

在所述第四机动车(car3)中确定出所述第四机动车(car3)相对于所述第一和第三机动车的相对定向，

在所述第四机动车(car3)中进行所述第一机动车相对于所述第四机动车以及所述第三机动车相对于所述第四机动车的相对定向的评估，并且根据评估的结果决定，所述第四机动车(car3)是否将成为所述ad-hoc无线网络的参加者。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述多个行驶的机动车(car0到car5)中的每一个机动车相对于所述参照方向的定向借助于电子罗盘(4)来确定。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述参照方向是罗盘方位。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述参照方向是罗盘方位。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述参照方向是罗盘方位。

11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述罗盘方位是北方(N)。

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