CN104769915B - 用于合并环境传感器数据与通信数据的方法和系统以及该系统的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于合并环境传感器数据与通信数据的方法，其中，借助于至少一个环境传感器检测环境传感器数据，其中，在车对X消息中包含通信数据，借助于车对X通信装置接收该通信数据。本方法的特征在于，将由预处理过程(5)所选择的通信数据直接输送到传感器数据合并过程(7)，其中，传感器数据合并过程(7)将所选择的通信数据与环境传感器数据合并形成环境模型。本发明还涉及一种相应的系统以及该系统的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于合并环境传感器数据与通信数据的方法，一种根据权利要求16前序部分所述的用于合并环境传感器数据与通信数据的系统以及该系统的应用。
背景技术
由现有技术已知所谓的车对X通信(Vehicle-2-X或V2X)。这种通信目前处于先进的发展阶段中并且是不同的标准化方法的主题，尤其对于欧洲电信标准化协会(ETSI)。尽管在现有技术中也已知了用于环境传感器数据合并的不同方法，但是还处于发展阶段中。不仅当前的V2X架构或者说V2X数据结构或者说V2X数据体——它们也以智能传输系统(ITS)的概念所公知，而且环境传感器数据合并通常都需要数据库，该数据库从相应接收到的信息或检测的环境传感器数据收集信息并且持有该信息。在此，已知的且标准化的V2X信息类型例如是周期地由ITS通信参与者发送的状态信息(协同感知信息，CAMs)和基于事件的信息(分散环境通知信息，DENMs)。此外存在其它的特殊的信息类型。
与此相关，DE 10 2010 002 092 A1描述了一种用于接收到的车对X消息的数据预处理，该数据预处理在传输信息到车辆中的从属应用和系统上以及通过这些应用和系统对其处理之前进行。在此，数据预处理可以包括检验消息的可靠性等级并且附加地执行数据还原。数据还原促使，关于特定对象或情况的信息被掩盖并且相应地不被传输和处理。因此例如不考虑关于离接收的车辆过远的对象的信息或者说关于由车辆只有在特定时间间隔以后才达到的对象的信息。同样地，多个附近的具有原则上相同特性的对象被概括成一种情况、例如堵车。也可能的是，仅仅考虑位于车辆的规定的运动轨迹中的对象。由此可以明显减少由各个应用要处理的数据量。
DE 10 2008 060 231 A1公开了一种方法，用于选择不同的、借助于车对X通信传输的数据。根据数据帧由接收装置中的数据过滤器区分接收的数据并且例如传输到驾驶员辅助系统或者维护装置。这能够实现在其自身处理之前挑选接收的数据。为了传输数据，使用基于WLAN标准802.11a/b/g/n在2.4GHz或5.9GHz的情况下或者WLAN标准802.11p在5.9GHz的情况下的发送和接收装置。为了冗余地传输数据并且提高传输的可靠性，也能够以两个WLAN频率范围同时发送。
由DE 10 2007 058 192 A1已知了不同的环境传感器的合并，例如雷达传感器、相机传感器、激光雷达传感器和远程信息处理系统——该远程信息处理系统在这里同样理解为环境传感器。借助于中央控制器通过以下方式检验各个传感器的相应非冗余检测的信息：将该信息经过分析后与其它传感器的信息进行比较。通过这种方式尤其可以建立信息冗余，该信息冗余形成安全性冗余地干预车辆控制器的基础。
但是由现有技术已知的方法和装置在这方面存在的缺陷是，如果车对X消息或者说在车对X消息中包含的数据被与环境传感器数据共同地合并形成环境模型，那么计算费事地检验数据真伪和接着评价接收的车对X消息就会产生隐患。由于这些隐患，环境模型总是具有对于实际状况的一定延迟。尤其如果来自环境模型的信息被用作给驾驶员报警的基础或甚至自主控制干预的基础，那么由于上述的隐患或延迟可能使现有的危急状况更加严重。
发明内容
因此本发明的目的是，避免在现有技术中存在的缺陷。
该目的按照本发明通过根据权利要求1所述的用于合并环境传感器数据与通信数据的方法得以实现。
按照本发明提出一种用于合并环境传感器数据与通信数据的方法，其中，借助于至少一个环境传感器检测环境传感器数据，在车对X消息中包含通信数据，借助于车对X通信装置接收该通信数据。本方法的特征在于，将由预处理过程所选择的通信数据直接输送到传感器数据合并过程，其中，传感器数据合并过程将所选择的通信数据与环境传感器数据合并形成环境模型。
由此得到的优点是，对于环境模型重要的通信数据不是首先经受计算量大的检验、分类和预评价，而是被直接输送到传感器数据合并过程。由此避免按照现有技术通常产生的隐患和延迟。
本发明也就涉及ITS架构在车辆中的集成，该车辆已经具有安全性应用(例如紧急制动辅助和车道偏离报警辅助)并且附加地可以动用环境传感器数据合并(例如在使用雷达和相机的条件下)。
在ITS架构的所谓的通信堆栈的数据结构或数据架构或数据体内部设有预处理过程(Preprocessing)，该预处理过程传输所接收到的车对X消息或通信数据，用于在传感器数据合并过程内部的处理，只要通信数据看起来对此适合且经过挑选。在此，该预处理过程在数据接收方向上看去设置在数据管理过程(设备)前面。
对于预处理过程例如可以使用专业技术人员已经公知的方法。其它的和新的在预处理过程内部过滤的可能性是按照消息类型的简单过滤，其中，特定的信息类型总是被传输到环境传感器数据合并过程，而其它消息类型仅被传输到数据管理过程。
因此通过按照本发明在数据管理过程之前截取对于传感器数据合并过程重要的车对X消息的方式而避免了常见的隐患，在传感器数据合并过程本身对数据管理过程提出询问时可能会出现上述隐患。
概念“询问数据”和“传输数据”在本发明的意义上可理解为同义词，因为它们在各种情况下都是从第一过程输送数据到下一过程。在此是否涉及通过下一过程询问或者通过第一过程传输在本发明的意义上是不重要和等同的。
优选地规定，所选择的通信数据由预处理过程配备数据标记。由此得到的优点是，由预处理过程不仅传输到数据管理过程而且还传输到传感器数据合并过程的通信数据可以在当前被识别为冗余的。
此外优选的是，至少一部分通信数据由预处理过程不仅输送到传感器数据合并过程，而且还输送到数据管理过程。
特别优选地，实现甚至两个以上的数据管理过程输出。例如除了用于对象的传感器数据合并过程之外还可以操作用于识别交通标识和交通信号灯设备的模块，或者通过过滤出并传输对此重要的V2X消息的方式为基于格栅的自由空间识别提供数据。另一可能性是按照对于为驾驶员的视觉显示重要的数据进行过滤。
因此特别优选地将通信数据附加地传输到数据管理过程，至少只要存在基于通信的应用过程，它们使用通信数据，代替只动用环境传感器数据。其余的、被预处理过程视为非重要的、所接收到的车对X消息或通信数据接着被传输到数据管理过程。
因此，通过按照本发明的预处理过程优选设计方案也就可以实现简单且高效地将直接传输的车对X消息整合到现有的传感器数据合并过程中。如果还在数据管理过程之前就询问安全性重要的数据或车对X消息，那么数据管理过程的潜在的计算时间非常紧张的功能的当前研发目的可以在硬件方面和软件方面以更少的ASIL(汽车安全完整性等级)要求来实现。这能够减少必需的计算容量并由此降低制造成本。
适宜地规定，异构的应用过程不仅接收由传感器数据合并过程传输的信息，而且还接收由数据管理过程传输的信息，该异构的应用过程借助于数据标记来识别被冗余地传输的信息。由此也可以避免不必要的双重持有数据。
有利地规定，在数据输入过程中使接收到的车对X消息的不同数据格式标准化。由此得到的优点是，对于后续过程而言简化了车对X消息或通信数据的继续处理。
另外优选的是，仅在预处理过程中才——根据所使用的传输途径——实现数据格式的标准化，因为必要时使用不同的传输协议(例如在移动通信中的TCP/IP与在WLAN中的地理路由)，它们有利于这种过程。
此外优选的是，借助于数据输入过程和/或预处理过程将通信数据融合形成公共的数据流。这还进一步简化了下面的处理。
此外有利的是，借助于被并入数据输入过程和环境数据检测过程的至少一个预处理阶段实现环境传感器数据和通信数据的第一过滤。通过这个在按照本发明的预处理过程前面进行的第一过滤，可以在后续处理之前就已经过滤出非重要的通信数据和非重要的环境传感器数据。因此对于后续过程需要更少的计算功率。
通过按照方法提早传输通信数据或车对X消息到传感器数据合并过程得到以下附加的优点：按照本发明规定的过程可以分布在车辆中的不同控制器上。这简化了按照本发明的方法的执行，因为可以动用已经存在的控制器电子算术部件/运算部件。
在按照本发明的数据体优选设计方案中，传感器数据合并过程为了与其它过程通信而可以动用已知的且已经证实可靠的通信接口、例如CAN，因为通过预处理过程和必要时其它预处理阶段减少了必需的数据带宽。
根据不同的按照本发明的过程在一个或多个不同的控制器上的分布，可以使预处理过程要么按照方法具体地连接到网络过程和传输过程要么连接到数据管理过程。也可以选择使预处理过程单独通过现有的接口连接在这些过程之间。
适宜的是，借助于预处理过程实现通信数据的第二过滤。该第二过滤能够过滤出其它不必要的通信数据。因此可以在后续过程中再一次节省计算功率。
优选地规定，对借助于预处理过程所选择的通信数据基于该通信数据的标头数据元素(Kopfdatenelement)进行选择。也已知为所谓的标头信息的标头数据元素包含按照标准的一系列信息、尤其是未加密的信息，该信息能够有意义地实现判断和评价车对X消息或通信数据。对于这些信息的示例例如是发送者的位置，发送者的速度和发送者的运动方向。
此外优选的是，借助于预处理过程和至少一个预处理阶段将环境传感器数据和通信数据归类成危急类、重要类和非重要类。这种归类简化了后续处理并且尤其能够实现，使得通信数据或其处理获得优先次序。
尤其优选的是，优选编辑和/或传输被归类成危急类的环境传感器数据和通信数据。
此外尤其优选的是，摒弃被归类成非重要类的环境传感器数据和通信数据。
有利地规定，车对X通信装置借助于至少一个下面的连接方式交换车对X消息：
-WLAN连接，尤其按照IEEE 802.11p，
-WiFi-Direct，
-ISM连接(工业，科学，医学频段)，尤其通过能够无线电连接的连接装置，
-蓝牙连接，
-ZigBee连接，
-UWB连接(超宽带)，
-WiMax(全球微波互联接入)，
-远程/遥控无钥匙进入连接，
-能够无线电连接的连接装置，
-移动无线电连接，尤其是GSM，GPRS，EDGE，UMTS和/或LTE连接，和
-红外连接。
在此，这些连接方式提供了不同的优点——根据方式、波长和所使用的数据协议。因此一些上述的连接方式能够实现例如相对较高的数据传输率和相对快速的连接结构，而其它方式在很大程度上非常好地适用于绕过视觉障碍传输数据。通过组合且同时或并行地使用多个这样的连接方式得到其它优点，因为由此也可以弥补各个连接方式的缺陷。
适宜地规定，环境传感器是由下面的传感器组中选择的一个或多个部件
-雷达传感器，
-光学相机传感器，
-激光雷达传感器，
-激光传感器，
-超声波传感器，
-ESP传感器，
-ABS传感器，和
-斜度传感器。所述传感器是在机动车领域中典型使用的传感器种类，它们基本能够实现广泛地检测并识别车辆环境和车辆状态。目前多个车辆已经按照标准配备多个上述种类的传感器，并且这个数量在未来还可能继续增加。因此在机动车中用于执行按照本发明方法的附加装备费用是微少的。
本发明还涉及一种用于合并环境传感器数据与通信数据的系统，该系统包括至少一个电子算术部件、环境传感器和车对X通信装置。该系统的特征在于，该系统执行按照本发明的方法。由此得到上述的优点。
本发明还涉及一种在车辆中按照本发明的系统的应用。
附图说明
由从属权利要求和下面的借助于附图的实施例描述给出其它优选的实施例。
附图示出：
图1可能的数据结构，它能够执行按照本发明的方法。
具体实施方式
在图1中示出通信数据体1和环境传感器数据体2。首先，通信数据体1包括数据输入过程3，借助于该数据输入过程识别并检测无线地接收的车对X消息本身。按照示例，车对X消息借助于移动通信和WLAN接收。由数据输入过程3将所检测的车对X消息通过网络和传输过程4传输到预处理过程5。预处理过程5将所检测的车对X消息分类并根据其重要性或其应用可能性传输到数据管理过程6或传感器数据合并过程7。预处理过程5已经将对于传感器数据合并过程7重要的车对X消息直接传输到传感器数据合并过程7，由此该车对X消息无需在数据管理过程6中被处理。这明显减少了与现有技术相比一般必需的数据管理过程计算功率。尽管如此，只要这个车对X消息对于其它应用或过程也是重要的，就也还能够使已经传输到传感器数据合并过程7的车对X消息同时也传输到数据管理过程6。附加地由预处理过程5将所检测的车对X消息归类成三类“危急”、“重要”和“非重要”，其中，被归类成“非重要”的车对X消息对于安全性系统和安全性应用是不重要的。数据管理过程6本身包括动态的测绘过程14，该测绘过程收集所检测的车对X消息的数据内容，对其进行分类并在必要时传输到相应的基于通信的应用过程8。在图1中以附图标记8表示的部件可以包括多个不同的应用过程。
数据体2包括环境数据检测过程9，该环境数据检测过程借助于多个环境传感器检测环境传感器数据。这些环境传感器数据被传输到传感器数据合并过程7并在那里与其它环境传感器数据和由预处理过程5传输的车对X消息合并形成环境模型。最后，由传感器数据合并过程7将合并的数据传输到不同的基于传感器数据的应用过程10、例如自主的紧急制动过程。
在数据体1和数据体2外部还设有异构的应用过程13，该应用过程不仅获得由数据管理过程6传输的通信数据，而且还获得由传感器数据合并过程7传输的环境传感器数据。按照示例，异构的应用过程13可能是交通信号灯状态辅助，其不仅通过车对X通信而且还通过相机传感器检测交通信号灯的状态信息。
图2示出数据结构，该数据结构与在图1中所示的数据结构类似，但是由于预处理阶段11和12而与图1的数据结构不同。在此，预处理阶段11合并在数据输入过程3上，而预处理阶段12合并在环境数据检测过程9上。预处理阶段11和12对所检测的车对X消息和所检测的环境传感器数据进行分类并在传输这些数据或信息到后续的过程之前过滤出非重要的数据或信息，由此与现有技术相比后续的过程所必需的计算功率可以是更少的。因此按照本发明的数据结构可相对简单且成本有利地执行和实现。
下面示例地描述处理输入的车对X消息的不同可能性：
-如果使用多个具有不同数据输入过程的传输通道，则实现数据格式的标准化且在必要时在数据输入过程的范围内已经实现了通信数据或车对X消息的融合。
-基于车对X通信的所谓的标头数据(Header)的分类以计算时间高效的方式过滤出潜在的对于传感器数据合并过程重要的信息。该信息首先是CAMs，由其对位置、运动方向和速度的说明能够以简单的方式确定重要性。
-如果车对X消息包含对于传感器数据合并过程重要的数据和附加的其它的、描述同一对象的数据——然而这些数据不能被传感器数据合并过程处理，则将相应的信息并行地传输到数据管理过程和传感器数据合并过程。在此所分配的、明确的数据标记确保了，为特定的功能而访问两个来源(数据管理过程和传感器数据合并过程)的应用可以确定，涉及同一个所描述的对象。
Claims (16)
1.一种用于合并环境传感器数据与通信数据的方法，其中，借助于至少一个环境传感器检测环境传感器数据，其中，在车对X消息中包含通信数据，借助于车对X通信装置接收该通信数据，预处理过程(5)将所检测的车对X消息分类并根据其重要性或其应用可能性传输到数据管理过程(6)或传感器数据合并过程(7)，其中，传感器数据合并过程(7)将所选择的通信数据与环境传感器数据合并形成环境模型，其特征在于，在数据管理过程之前通过截取对于传感器数据合并过程(7)重要的通信数据直接输送所选择的通信数据，其中，对借助于预处理过程(5)所选择的通信数据基于该通信数据的标头数据元素进行选择，其中，预处理过程(5)已经将对于传感器数据合并过程(7)重要的车对X消息直接传输到传感器数据合并过程(7)，由此该车对X消息无需在数据管理过程(6)中被处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所选择的通信数据由预处理过程(5)配备数据标记。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一部分通信数据由预处理过程(5)不仅输送到传感器数据合并过程(7)，而且还输送到数据管理过程(6)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，异构的应用过程(13)不仅接收由传感器数据合并过程(7)传输的信息，而且还接收由数据管理过程(6)传输的信息，该异构的应用过程借助于数据标记来识别被冗余地传输的信息。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在数据输入过程(3)中使接收到的车对X消息的不同数据格式标准化。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于数据输入过程(3)和/或预处理过程(5)将通信数据融合形成公共的数据流。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于被并入数据输入过程(3)和环境数据检测过程(9)的至少一个预处理阶段(11，12)实现环境传感器数据和通信数据的第一过滤。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于预处理过程(5)实现通信数据的第二过滤。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，借助于预处理过程(5)和至少一个预处理阶段(11，12)将环境传感器数据和通信数据归类成危急类、重要类和非重要类。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，优选编辑和/或传输被归类成危急类的环境传感器数据和通信数据。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，摒弃被归类成非重要类的环境传感器数据和通信数据。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，车对X通信装置借助于至少一个下面的连接方式交换车对X消息：
-WLAN连接，
-WiFi-Direct，
-ISM(工业，科学，医学频段)连接，
-蓝牙连接，
-ZigBee连接，
-UWB(超宽带)连接，
-WiMax(全球微波互联接入)，
-远程无钥匙进入连接，
-能够无线电连接的连接装置，
-移动无线电连接，和
-红外连接。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，环境传感器是由下面的传感器组中选择的一个或多个部件
-雷达传感器，
-光学相机传感器，
-激光雷达传感器，
-激光传感器，
-超声波传感器，
-ESP传感器，
-ABS传感器，和
-斜度传感器。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述WLAN连接是按照IEEE 802.11p的WLAN连接，ISM连接是通过能够无线电连接的连接装置，移动无线电连接是GSM，GPRS，EDGE，UMTS和/或LTE连接。
15.一种用于合并环境传感器数据与通信数据的系统，该系统包括至少一个电子算术部件、环境传感器和车对X通信装置，其特征在于，该系统执行根据权利要求1至14中至少一项所述的方法。
16.一种将根据权利要求15所述的系统应用在车辆中的方法。
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