CN109901144A - 执行车队的车辆之间的测距的方法以及车辆模块以及车辆 - Google Patents

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Abstract

执行车队的车辆之间的测距的方法以及车辆模块以及车辆。如今，对于运输货物或人员来说，资源消耗的方面以及温室效应气体的排放越来越重要。因此，也开发出“高密度队列行驶”的概念。在此，一组车辆（PV1、PV2、PV3、PL）、如载货车或载客车作为车队一个接一个紧密地行驶，其中在车队的车辆（PV1、PV2、PV3、PL）之间的距离（d）自动地被调节，以便降低能耗。为此，需要高效的测距方法来执行在车队的车辆之间的测距。按照本申请，为了进行测距而使用UWB测距法，对应于Ultra Wide Band Ranging。该方法的特点在于：协调在车队的分别两个车辆之间的单次测距的时间顺序，使得这些单次测距分别分派有所计划的时间，基于协调事件，应该在所述所计划的时间进行这些单次测距。

Description

执行车队的车辆之间的测距的方法以及车辆模块以及车辆
技术领域
本发明涉及一种用于执行车队的车辆之间的测距的方法。本申请还涉及一种用于在该方法中使用的车辆模块以及一种车辆。
背景技术
对于配备有无线电通信模块的在公共道路交通中彼此直接进行通信的车辆的情形来说，对于协同驾驶或自动驾驶来说，或者也对于参与移动无线电和连接到因特网上或供应其它数据业务来说，在安全关键的应用中的高可靠性是不间断的或者对于客户来说是非常重要的。
越来越多的物流企业在寻找节省燃料并且提高这些物流企业的工作载重车辆的交通安全性的技术解决方案。载重车辆（也包括商用车辆）在一个队列中行驶提供了有关通过缩短在一个队列中共同行驶的车辆之间的距离来减少燃料消耗的可能性。在队列车辆之间的距离与减少燃料消耗以及因此也包括成本之间存在直接关联。
挑战在于使在一个队列中的车辆之间的距离最小化。这需要距离调节，该距离调节具有精确的并且可靠的参考，用于在一个队列中的两个一个接一个行驶的车辆之间的相对距离测量。本发明申请的主题是使用UWB收发器来取得可靠的并且精确的参考，用于在一个队列中的两个一个接一个行驶的车辆之间的测距，以便使这些车辆之间的距离最优地最小化。
当前，针对在一个接一个行驶的车辆之间的相对距离测量，应用如下不同的技术：
• 雷达（RADAR）
• 激光雷达（LIDAR）
• 立体摄像机
• 基于GNSS的测距。
在此指的是Radar Radio Detection And Ranging、Lidar Light Detection AndRanging和GNSS Global Navigation Satellite System（全球导航卫星系统）。
基于LIDAR和立体摄像机的相对距离测量与天气有关，诸如与雾或者雷雨有关，而且对于在短距离（<1m）内的time of flight（TOF，飞行时间）测量来说需要很高的分辨率，这提高了这些传感器的成本。在传统的RADAR系统中，对于测距来说，在距离很短的情况下就需要长的死区时间。该长的死区时间限制了测量的频率，这对于在距离很短的情况下的距离调节来说是不利的。这里，已经必须非常频繁地在短时间间隔内进行调节。此外，不排除由于其它车辆的其它RADAR引起的干涉。此外，基于RADAR、LIDAR和摄像机的测距都与相对高的实现成本相关联。根据基于GNSS（GPS、Galileo、GLONASS、北斗，等等）的定位的现有技术，基于GNSS的测距与周围环境紧密相关。该周围环境由于多路传播以及non-line-of-sight（NLOS，非视距）条件是非常容易出错的。因而，以基于GNSS的定位为基础针对高密度队列行驶（High-Density Platooning）的距离调节并不足够可靠。该距离调节也并不足够精确，因为尽管还分析某些修正信号，在基于GNSS的系统中定位的精度共计1-3m。
对于队列的应用情况来说，基于GPS信号分析的定位系统的示例也在US2004/0193372 A1中描述。在此，GPS系统被改进，其方式是将该GPS系统与蓝牙相结合。通过蓝牙连接，与队列的车辆交换方位信息。在运行时，车辆通过蓝牙连接来传达卫星数据。这能够实现：利用蓝牙无线电连接来减少对于GPS系统来说所需的卫星的数目，而不丧失测量的精度。指出使用UWB通信的可能性，作为蓝牙通信的替选方案。
这种系统的另一示例在US 2015/0269845 A1中描述。这里，尤其是指出需要车辆中的时钟的高度精确的同步，以便通过渡越时间测量来测量车辆的精确的位置。指出在GNSS系统中使用高度精确的时钟，作为解决方案。
在队列的应用情况下将UWB收发器用于距离调节也从埃因霍温工业大学的硕士论文中公知。2016年8月的这篇硕士论文来自A. Srujan，而且题目为“Ultra-wide Band forVehicle Platooning”。
但是，车辆通信在移动无线网方面也是可能的。不过，在该技术的情况下，基站必须将消息从车辆传递到车辆。这是在所谓的“基础设施域（Infrastructure Domain）”进行通信的领域。对于未来的移动无线电代来说，也能够实现车辆直接通信。在LTE的情况下，该变型方案称作LTE-V，在5G倡议的情况下，该变型方案称作D2D。
典型的通信情形是安全情形、交通效率情形和信息娱乐。对于安全方面，提到如下情形：“合作前方碰撞报警（Cooperative Forward Collision Warning）”、“预碰撞侦测/报警（Pre-Crash Sensing/Warning）”、“危险场所报警（Hazardous Location Warning）”。在这些方面，车辆彼此间交换信息，如位置、方向和速度，也交换参数，如大小和重量。所传输的其它信息涉及意图信息，如车辆有意地被超过、车辆左/右转弯等等，所述意图信息对于协同驾驶来说是令人感兴趣的。在此，常常传送传感器数据。如果存在危险情况而驾驶员没有做出反应，那么车辆可能会自动刹车，使得防止事故或者至少将在不可避免的事故中的后果保持得尽可能小。
在交通效率的方面内提到：“增强型路径引导和导航（Enhanced Route Guidanceand Navigation）”、“绿灯最佳速度咨询（Green-Light Optimal Speed Advisory）”、“V2V路口切入辅助（V2V Merging Assistance）”和“队列行驶（Platooning）”。作为应用情况，队列行驶指的是智能车队行驶，所述智能车队行驶也在术语“高密度队列行驶（High DensityPlatooning）”下是公知的。在此，相应的交通情况的在车队的车辆（例如LKW（载货车））之间的距离被适配和调节。目标是尽可能降低在车队车辆之间的距离，以便降低能耗。为此，必须在车队车辆之间不断地交换消息。
在信息娱乐方面，因特网访问有前景。
目前，如下移动无线电技术能被用于车辆通信：基于3GPP的UMTS、HSPA、LTE，以及未来的5G标准。对于车辆直接通信来说，提及LTE-V和5G D2D。
一旦数据必须周期性地反复地被传输，就应针对这些数据的传输保留高效的传输资源并且将这些传输资源分派给发送站。在如今的移动无线电标准中，管理单元承担该任务，所述管理单元也在术语“调度程序（Scheduler）”下公知。如今，该管理单元通常布置在移动无线电基站中。在LTE移动通信系统中，基站简称作eNodeB，对应于“演进式节点基站（Evolved Node Basis）”。
尤其是，在移动无线电中，用户在一个区之内的所有活动都由基站来指挥。通常是基站中的软件组件的调度程序通知每个成员：该成员允许在哪个时间点并且在传输帧的哪些频率上发送确定的数据。因此，所述调度程序的主要任务在于将传输资源合理地分配到不同的成员。由此，避免了冲突，在从成员（上行链路（Uplink））以及到成员（下行链路（Downlink））的两个传输方向对数据通信进行调节并且能够实现多个用户的高效的访问。对于车辆直接通信来说，调度程序规定：哪个频率资源允许在哪个时间点被用于直接通信。
发明内容
本发明被设置用于进一步改进“队列”领域的UWB测距的任务。这里，尤其是关注个体通信的需求。越来越多的车辆中途在道路上并且这些车辆协同地或自动地被控制。为此，需要在移动无线网与车辆之间以及也在车辆彼此间交换越来越多的数据。由此，其它测距的次数也将显著提高。应该避免不同车辆彼此间的测距之间的干扰。
该任务通过按照权利要求1所述的一种用于执行车队的车辆之间的测距的方法、按照权利要求11所述的一种车辆模块和按照权利要求15所述的一种车辆来解决。
按照对这些措施的随后的描述，从属权利要求包含本发明的有利的扩展方案和改进方案。
在按照本发明的用于执行车队的车辆之间的测距的方法（其中在车队的车辆之间的距离自动地被调节）中，为了进行测距而使用UWB测距法，对应于Ultra Wide BandRanging（超宽带测距）。该方法的特点在于：协调在车队的分别两个车辆之间的单次测距的时间顺序，使得这些单次测距分别分派有所计划的时间，基于协调事件，应该在所述所计划的时间进行这些单次测距。该协调允许可靠的并且精确的参考，用于在车辆之间的距离很短的情况下进行距离调节。
在此有利的是：该协调事件对应于从车队的车辆发出测距协调消息。
优选地，车队的车辆配备有通信装置，用于车辆到车辆通信（随后称V2V通信），而且该测距协调消息通过用于V2V通信的通信装置被发给车队的其它车辆。在通过车辆直接通信来发出的情况下，避免了经由接在中间的级的延迟。
在该上下文中有利的是：由车队的领导车辆来执行对单次测距的协调，其中该领导车辆将该测距协调消息发送给车队的其它车辆。在高密度队列行驶的情况下，典型地，车队的第一车辆将承担领导车辆的任务。如果应该协调地引入制动过程或者加速过程，则该领导车辆也发送相对应的指令。
这里有利的是：该测距协调消息通过广播或多播被发给车队的其它车辆。由此，通过发送唯一一个测距协调消息，就给所有车辆供应必要的信息。
如果将LTE-V移动无线电系统用于车辆直接通信，则该测距协调消息可以有利地通过LTE副链路信道SL广播控制频道（LTE Sidelink-Kanal SL-Broadcast ControlChannel，SBCCH）被发给车队的其它车辆。替选地，也可能会将WLAN-P模块用于车辆直接通信。
为了在唯一一个测距协调消息中协调测距，有利的是，录入针对车队的车辆之间的单次测距所计划的起始时间点。
附加地，有利地，在该测距协调消息中可以录入参考时间，用于使车队的各个车辆中的时钟同步。由此，在下一个周期开始测距之前，可以总是最新地执行对时钟的同步。至少当紧接着发出该测距协调消息之后就立即开始测距时，这是有利的。
同样有利的是：协调针对车队的车辆之间的单次测距的起始时间点，使得这些单次测距相继被执行，其中这些单次测距从车队的后端开始向前或者从车队的前端开始向后地来执行。在该方法中，没有在时间上并行地进行单次测距。因此，这些测量不能相互干扰。
对于实际的实现方案来说有利的是：为了进行测距，以单侧双向测距（Single-Sided Two-Way Ranging）SS-TWR或者双侧双向测距（Double-Sided Two-Way Ranging）DS-TWR的方式来执行UWB测距法。
对于在该方法中使用的车辆模块来说有利的是：该车辆模块具有距离调节模块以及用于发送和接收消息的车辆直接通信模块。在此，该距离调节模块和该车辆直接通信模块被设计为使得可以通过该车辆直接通信模块将测距协调消息发给车队的其它车辆。相对应的优点适用于车辆模块的相对应的措施，如之前结合按照本发明的方法的相对应的措施所阐述的那样。还特别有利的是：该车辆直接通信模块是移动无线电通信模块，该移动无线电通信模块被设计用于车辆直接通信、例如以LTE-V为形式的车辆直接通信。
为了使车队的车辆的时钟同步，有利的是：该车辆直接通信模块被设计为使得该车辆直接通信模块将车辆模块的对应于全球导航卫星系统的GNSS模块的时钟的当前的时钟时间作为参考时间录入到该测距协调消息中。
本申请同样涉及一种车辆，按照本发明的车辆模块建造在该车辆中。
附图说明
本发明的一个实施例在附图中示出而且随后依据附图进一步来阐述。
其中：
图1示出了经由移动无线电的车辆通信的原理；
图2示出了在队列的车辆之间的UWB测距的原理性流程；
图3示出了机动车的车辆电子装置的框图；
图4示出了用于从车队的管理单元的方面设立在各个队列成员处测距的消息格式；而
图5示出了在队列的车辆之间的UWB测距的时间流程。
具体实施方式
本说明书阐明了按照本发明的公开内容的原理。因此，易于理解的是，本领域技术人员将有能力设计出不同的装置，所述装置虽然这里没有明确地被描述，但是所述装置表现出按照本发明的公开内容的原理并且应该在所述公开内容的保护范围内同样被保护。
图1示出了借助于移动无线电的车辆通信的原理。车辆配备有附图标记30。
术语“车辆”被理解为综合概念，应代表具有内燃机或电动机的机动车、应代表具有电动机和没有电动机的自行车或者其它以肌肉力量运行的车辆、应代表具有一个、两个、四个或更多个车轮的车辆。应代表摩托车、载客车、载货车、公共汽车、农用车或者工程机械。列举不是封闭式的并且也包括其它车辆类型。
图1中的车辆分别配备所谓的车载单元110，该车载单元用作发送和接收单元，用于在移动无线网中的通信。就本发明的公开内容而言，该车载单元110是移动无线网成员站30的部分。在所示出的示例中，移动无线网成员站是载客车。来自车辆（上行链路（Uplink））和到车辆（下行链路（Downlink））的所有消息或者通过服务一个移动无线电区的基站20来传导，或者在车辆直接通信的情况下（副链路（Sidelink））直接在车辆之间交换。如果车辆处在该移动无线电区之内，那么所述车辆在基站20登记或注册。如果所述车辆离开移动无线电区，那么它们被移交给相邻的区（挂断）并且与此相应地在基站20退出或注销。基站20也提供对因特网的访问，使得在该移动无线电区中的车辆30或所有其它移动无线电成员都被供应因特网数据。为此，基站20通过所谓的S1接口与EPC 40（演进式分组核心网（EvolvedPacket Core））保持连接。通过因特网10或另一广域网WAN能实现的是，还存在交通指挥中心的中央计算机50，该中央计算机可以控制/监控道路上的交通流。
这样的移动无线电技术被标准化，而且关于这一点指出了移动无线电标准的相对应的规范。参考3GPP倡议和LTE标准（长期演进（Long Term Evolution）），作为移动无线电标准的新式的示例。所属的ETSI规范中的多个规范目前存在于版本13中。作为示例，提到：ETSI TS 136 213 V13.0.0 （2016-05）；演进式通用陆地无线电访问（Evolved UniversalTerrestrial Radio Access）（E-UTRA）；物理层程序（Physical layer procedures）（3GPPTS 36.213版本13.0.0系列13）。
LTE主要代表高传输率和短反应时间。在LTE中通过更好的调制方法、更灵活的频率利用和更大的信道带宽来实现传输率的提高。目前，在LTE中根据规范，每20MHz频带在计算上并且扣除开销地实现了超过在下行链路中300MBit/s以及在上行链路中75MBit/s的传输率。
LTE的传输速度基本上与在移动无线电区之内的频率范围、信道宽度、与基站20的距离和成员数目有关。同时使用带宽的用户越多，每个成员的传输率就越低。
针对下行链路使用OFDMA技术（正交频分多址访问（Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access））。在那里，使用了公知的多载波传输技术OFDM（正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）），其中数据符号借助于QPSK（正交相移键控（Quadrature Phase-Shift Keying））或者QAM（正交幅度调制（Quadrature AmplitudeModulation））被调制到各个载体上。在OFDMA中，所提供的频带被划分成多个窄带宽（信道）。带宽灵活地被使用，以便从这些频率中表现出传输功率的最大限度。
特定的算法选择适当的信号并且在此考虑来自周围环境的影响。在此，优选地，只使用如下载波用于传输，所述载波对于用户来说在所述用户的相应的位置上是最有利的。
针对上行链路使用了SC-FDMA技术（单载波频分多址访问（Single CarrierFrequency Division Multiple Access））。这是单载波访问方法，这在其它情况下非常类似于OFDMA。SC-FDMA具有更小的功率波动并且使更简单的功率放大器成为可能。这主要保护了移动设备的蓄电池。
对于副链路通信来说，同样使用上行链路通信的资源。
借助于通过副链路通信进行的车辆到车辆通信，可以实现新的车辆相关的应用。提到开头描述的“队列”，作为示例。在此，多个甚至很多车辆都借助于技术控制系统协调地被控制，使得这些车辆可以在很小的距离下一个接一个地行驶，而不妨碍交通安全性。尤其是在载货车的情况下，这导致燃料消耗的显著减少并且导致温室效应气体的显著减少。但是，该应用是安全特别关键的。必须随时确保车队的车辆可以停下。对制动过程进行协调，以便所有车辆都同时制动从而避免运载货物的滑落直至撞车的问题。为此，使用车辆到车辆通信。这里，测距的精度也特别重要。替选地，车辆到车辆通信也可能会通过其它无线电技术来实现，例如通过WLAN P来实现。
按照本发明，使用具有UWB收发器（TRX）的最新的测距。就易受干扰而言，单是使用UWB测距就已经是有利的了。UWB信号带宽很宽，而且以低频谱功率、也就是说以低的峰值对平均值功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）来发射。因此，这些UWB信号几乎不干扰其它带宽更窄的车辆到车辆通信。
本发明的特别之处在于：在队列成员之间的不同的测距通过队列领导车辆（常常也被称作Platoon Leader（队列领导））在时间方面予以计划，以便避免UWB收发器之间的干扰。队列领导车辆通常是车队的第一车辆，在该第一车辆后面，其它车队车辆以小的距离在后面行驶。
在下文准确地阐述了时间方面的计划如何进行以及各个测距如何被执行。
在图2中示出了具有四个车辆的车队。车辆是商用车辆。典型地，是具有相对应的长度的载货车，这些载货车组合成一个复合体，以便共同走过一个路段从而节省能量并且保护环境。队列领导车辆用PL（对应于“Platoon Leader（队列领导）”）来表示。随后的车队车辆用PV3至PV1来表示。在标记GNSS的情况下应该阐明的是：车辆装备有卫星导航。在标记V2X的情况下表明：这些车辆装备有用于车辆直接通信的车载通信装置。还示出了：这些车辆同样配备有UWB收发器。在此，这些车辆分别装备有2个UWB收发器，一个在车头上而一个在车尾上。这些车辆也装备有队列协调单元1712。但是，该功能只在队列领导车辆PL处被激活。
在两个车队车辆之间的测距这样起作用，使得车辆以短的时长将UWB信号发到前面行驶的车辆。在所要传输的消息中录入时间戳，该时间戳说明了根据在发送该消息的车辆中运行的时钟的发送时间点。前面行驶的车辆接收UWB消息并且马上发送回确认消息，其中该确认消息就其而言将该确认消息的发出该确认消息的时间戳录入到该确认消息中。因此，就像在通信网络中的“往返时间测量（Round Trip Time-Messung）”那样进行。第一车辆接收确认消息并且对该确认消息进行分析。UWB信号经过空中接口的渡越时间可利用两个消息的时间戳来计算。接着，通过已知的公式也得到两个车辆之间的距离，其中c等于空气中的光速而等于所测量的渡越时间。该测量方法的前提是：在所参与的车辆中的时钟高度精确地同步。
关于该测距法的其它细节从开头提及的A. Srujan的硕士论文中公知。在那里，推荐所谓的双侧双向测距法（Double-sided Two-way ranging Verfahren）DS-TWR，因为该双侧双向测距法关于精度方面具有优点。在此，连续执行两次测距。在第二次测量时，前面行驶的车辆发出UWB信号而第一车辆对此做出应答。对于该测距法的其它细节来说，关于详细的公开内容也明确地参考该硕士论文。
通过高度精确的GNSS时间参考来实现在车队的车辆之间的测距的时间方面的计划的时间同步。该时间参考大约1μs整，这对于车队中的不同的测距的发送时间点的时间方面的计划来说足够。 每次测距都在测量时长TRX1至TRXN之内执行，该测量时长TRX1至TRXN足够小，例如为1ms。在速度为100km/h的情况下，车辆在1ms的时间内只移动28cm远。因此，如果测量只持续一毫秒，则距离调节仍可非常准确地并且高度精确地进行。参数表示两次测量之间的时间间隔并且共计约1μs。更准确地说，这些测量不能协调，因为时钟只同步到1μs整。但是，本来就必须在用于UWB测距的传输信道中等待相干时间，以便不能发生干涉。但是该相干时间在纳秒范围内。那么，在车队中有4个车辆的情况下，在队列中的所有测距的总时长“Tranging”为：
Tranging = 3*1 ms + 3*0.001 μs = 3.003 ms。
借此，保证了避免UWB收发器之间的相互间的干涉。
在这种UWB测距系统下的测距的精度在视线条件LOS（Line of SightConditions）下为10cm。当UWB收发器相邻得很近地放置时（距离 ≤1m），这也适用。如在图2中示出的那样，UWB天线分别安装在车头和车尾。如果车辆的距离d被调节到1m以及更少，则这些车辆离得很近。因此，由于UWB测距的精度高，保证了在队列中使用的距离调节足够精确。
图3示出了现代机动车30的Kfz（机动车）电子装置100的典型的结构。用附图标记151来表示发动机控制设备。附图标记152对应于ESP控制设备，而附图标记153表示变速箱控制设备。其它控制设备，如安全气囊控制设备等等都可以存在于机动车中。这种控制设备的联网通常利用CAN（控制器局域网络（Controller Area Network））总线系统104来实现，所述CAN总线系统被标准化为ISO标准、即ISO 11898。因为不同的传感器被安装在机动车中而且这些传感器不再仅仅被连接到各个控制设备上，所以这种传感器数据同样通过总线系统104被传输到各个控制设备。机动车中的传感器的示例是车轮转速传感器、转向角传感器、加速度传感器、偏航率传感器、轮胎压力传感器、距离传感器等等。在图3中，车辆所配备的不同的传感器用附图标记161、162、163来表示。
但是，现代机动车还可具有其它组件、如视频摄像机，例如作为倒车摄像机或者作为驾驶员监控摄像机或者也作为前置摄像机，以便观察交通现场。
自多年以来就提供驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统利用雷达传感装置、激光雷达传感装置或视频传感装置检测行驶环境，通过解释这些传感器数据来形成行驶情况的内部表示，而且基于该知识通过信息和报警实施要求越来越高的功能，直至有针对性地干预车辆导向。这样，例如可以通过配备有激光雷达传感装置和/或雷达传感装置的ACC（自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control））系统以高的时间比例自动地实施在良好地构造的道路（如高速公路）上的纵向导向。在图3中，作为示例，驾驶员辅助系统配备有附图标记171。对于这里所观察到的实现高密度队列行驶的距离调节的情况，在机动车中安装有UWB测距系统。为此，每个车辆都安装有两个UWB收发器172、173。在该实施例中，对距离调节进行协调的单元1712设置在驾驶员辅助系统171的控制设备中。替选地，该单元1712可能会被实现在单独的控制设备或者其它控制设备中。组件171、172和173通过其它总线系统108来联网。为了该目的，同样可以使用CAN总线系统。
接着，还有其它电子装置也处在机动车中。这些电子装置更多地布置在乘客舱的范围内并且常常也由驾驶员来操作。示例是用户界面设备（未示出），驾驶员可以利用所述用户界面设备调出行驶模式，但是也可以操作传统的组件。档位选择以及也包括闪光灯控制、雨刷控制、车灯控制等等都属于所述传统的组件。
导航系统120常常与此有区别，所述导航系统120同样建造在仪表板总成的区域内。在地图上显示的路线可以呈现在仪表板总成中的显示器上。附图标记110还表示车载单元。该车载单元110对应于通信模块，通过所述通信模块，车辆可以接收和发送移动数据。如所描述的那样，该通信模块这里可以是移动无线电通信模块、例如根据LTE和LTE-V标准的移动无线电通信模块，或者可以是WLAN-P模块。
乘客车厢的设备通过总线系统同样相互联网，所述总线系统用附图标记102来表示。例如可以涉及根据ISO 11898-2标准的高速CAN总线系统，不过这里在变型方案中用于以更高的数据传输率在信息娱乐设备之间进行数据传输。可替换地，以太网也被用于车辆中的组件的联网。为了应该将车辆相关的传感器数据通过通信模块110传输到另一车辆或传输到另一中央计算机的目的，设置网关140。该网关与全部三个不同的总线系统102、104和108连接。网关140被设计为转换该网关140通过CAN总线104接收的数据，使得所述数据被转换成高速CAN总线102的传输格式，使得所述数据可以被分成在那里详细说明的包。为了向外转发这些数据，通信模块110一并被配备用于接收这些数据包并且又将这些数据包转换成相对应地使用的通信标准的传输格式。在另一实施变型方案中，队列协调模块1712可以集成在车载单元110中。那么，这些数据必须经由网关140从UWB收发器172和173中输送并且输送到UWB收发器172和173。
图5还示出了已经提及的“队列行驶”的应用情况的通信的流程。典型地，队列以直至10个车辆来构成。在队列更长的情况下，对于其余的交通来说会存在问题，车辆的协调的花费还会变大。
队列领导车辆PL通过LTE-V车辆到车辆通信来与其它队列车辆PV1至PV3进行通信，为此，这些车辆一定配备有车载通信单元110。如果这些车辆想要加入队列，则这些车辆分别在队列领导车辆PL处登记。在下文，出发点是：车辆PV1至PV3已经在队列领导车辆PL处登记。
现在，为了协调测距，进行如下过程。在时间点t1，队列领导车辆PL将测距协调消息SM发给队列的车辆。该消息具有在图4中示出的格式。协调消息的头部SMH在字段SM1中。依据该头部，成员识别出涉及哪个消息类型。时间戳Sync TS在字段SM2中。该时间戳用于使各个成员处的时钟同步。因此，队列领导车辆PL在该消息中附带该队列领导车辆PL的时钟的当前状态。然后，在字段SM3至SMn中跟着的是：在队列车辆中的各个UWB收发器172、173应该执行测距的时间说明TRX1 ST至TRXn ST。因此，利用该测距协调消息SM来进行对队列中的测距的“调度（Scheduling）”。如在图2的示例中示出的那样，针对队列中的最后的车辆PV1计划首次测距TRX1。对于TRX6来说，在队列领导车辆与跟随的车辆PV3之间计划最后一次测距。这样进行该计划，使得所有测量都在其它时间点进行，从而没有测量在时间上并行地进行。由此，从一开始就避免了UWB测距相互间的干扰。测距协调消息SM通过广播经由副链路信道SL广播控制频道（Sidelink-Kanal SL-Broadcast Control Channel，SBCCH）来发出。替选地，该测距协调消息可以通过WLAN p或者通过正常的移动通信以上行链路和下行链路传输方向传输到队列车辆。所有队列车辆都对该消息进行分析并且按照针对这些队列车辆预先给定的时间予以配置。
在时间点TRX1 ST进行首次测量。车辆PV1的收发器TRX1将发送时间点的时间戳嵌入到UWB测距消息中。车辆PV2接收该消息并且立即将回答发回到车辆PV1。附加地，该回答将之前的消息的接收时间点和回答消息的发送时间点录入到该回答中，该回答也包含所接收到的消息的信息。接着，在所计划的时间点TRX2 ST，车辆PV2发送该车辆的UWB测距消息。车辆PV1相对应地对该消息做出应答。如在已经提及的硕士论文中描述的那样，成员可以根据DS-TWR方法从所获得的测量结果中精确地确定车辆之间的距离。在图5中正好说明了在其它车辆之间的测量的时间点。
从相关的距离值得出的控制指令在每个车辆中都通过网关140传送到控制设备发动机控制设备151和ESP控制设备152。这样，接着视根据在驾驶员辅助控制设备171中运行的调节算法需要什么而定，或者减小距离或者提高距离。
在图5中示出了用于测距的两个连续的测量周期。为了提高精度，之后可能会是其它周期。第二周期在发出测距协调消息的情况下重新开始。为了提高精度，之后可能会是其它周期。如果根据DS-TWR方法总是在最短的间隔内连续进行单次测量，则可以省去将第二次测量的起始时间点、即TRX2 ST、TRX4 ST和TRX6 ST的起始时间点嵌入到测距协调消息中。
应该理解的是，所提出的方法和所属的设备可以以硬件、软件、固件、特殊处理器或者它们的组合的不同的形式来实现。特殊处理器可包括专用集成电路（ASIC）、精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RSIC）和/或现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array，FPGA）。优选地，所提出的方法和设备被实现为硬件与软件的组合。优选地，软件作为应用程序被安装在程序存储设备上。通常涉及基于计算机平台的机器，所述计算机平台具有硬件，诸如一个或多个中央单元（CPU）、一个随机存取存储器（RAM）以及一个或多个输入/输出（I/O）接口。此外，通常在计算机平台上安装有操作系统。这里已经被描述的不同的进程和功能可以是应用程序的部分或者可以是通过操纵系统来实施的部分。
公开内容并不限于这里所描述的实施例。存在针对不同的适配和修改的空间，本领域技术人员会基于其专业知识以及属于公开内容的内容来考虑所述不同的适配和修改。
附图标记列表
10 因特网
20 基站
30 移动无线网成员站
40 演进式分组核心网EPC
50 中央计算机
100 车辆电子装置框图
102 以太网总线
105 摄像机
104 CAN总线
108 CAN总线
110 车载单元
120 导航系统
140 网关
151 发动机控制设备
152 ESP控制设备
153 变速箱控制设备
161 传感器1
162 传感器2
163 传感器3
171 驾驶员辅助控制设备
172 第一UWB收发器
173 第二UWB收发器
1712 队列协调单元
PV1 队列车辆
PV2 队列车辆
PV3 队列车辆
PL 队列领导车辆
SM 测距协调消息
SM1 –
SMn 消息字段

Claims (15)

1.一种用于执行车队的车辆（PV1、PV2、PV3、PL）之间的测距的方法，其中在所述车队的车辆（PV1、PV2、PV3、PL）之间的距离（d）自动地被调节，其中为了进行测距而使用UWB测距法，对应于Ultra Wide Band Ranging，其特征在于，协调在所述车队的分别两个车辆（PV1、PV2、PV3、PL）之间的单次测距的时间顺序，使得所述单次测距分别分派有所计划的时间，基于协调事件，应该在所述所计划的时间进行所述单次测距。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述协调事件对应于从控制中心（50）或者所述车队的车辆（PV1、PV2、PV3、PL）发出测距协调消息（SM）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述车队的车辆（PV1、PV2、PV3、PL）配备有通信装置（110），用于车辆到车辆通信，随后称V2V通信，而且所述测距协调消息（SM）通过用于所述V2V通信的通信装置（110）被发给所述车队的其它车辆（PV1、PV2、PV3、PL）。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述单次测距的协调由所述车队的领导车辆（PL）执行，其中所述领导车辆（PL）将所述测距协调消息（SM）发给所述车队的其它车辆（PV1、PV2、PV3、PL）。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述测距协调消息（SM）通过广播或多播被发给所述车队的其它车辆（PV1、PV2、PV3、PL）。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述测距协调消息（SM）通过LTE副链路信道SL广播控制频道（SBCCH）、对应于长期演进标准族或者通过在被设立用于车辆直接通信的WLAN p网络、对应于无线LAN中的通信来被发给所述车队的其它车辆（PV1、PV2、PV3、PL）。
7.根据权利要求4所述的方法，其中在所述测距协调消息（SM）中录入针对所述车队的车辆（PV1、PV2、PV3、PL）之间的单次测距所计划的起始时间点（TRX1 ST至TRXN ST）。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述测距协调消息（SM）中录入参考时间（SYNCTS），用于使所述车队的各个车辆（PV1、PV2、PV3、PL）中的时钟同步。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中协调针对所述车队的车辆（PV1、PV2、PV3、PL）之间的单次测距的起始时间点，使得所述单次测距相继被执行，其中所述单次测距从所述车队的后端开始向前或者从所述车队的前端开始向后地来执行。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其中为了进行测距，以单侧双向测距SS-TWR或者双侧双向测距DS-TWR的方式来执行UWB测距法。
11.一种用于在根据上述权利要求之一所述的方法中使用的车辆模块，所述车辆模块具有用于通过移动无线电系统发送和接收消息的移动无线电通信模块（110），而且所述车辆模块还具有距离调节模块（171），其特征在于，所述距离调节模块（171）和所述移动无线电通信模块（110）被设计为：通过所述移动无线电通信模块（110）将测距协调消息（SM）发给所述车队的其它车辆（PV1、PV2、PV3、PL）。
12.根据权利要求11所述的车辆模块，其中所述距离调节模块（171）被设计为将针对所述车队的车辆（PV1、PV2、PV3、PL）之间的单次测距所计划的起始时间点（TRX1 ST至TRXNST）发给所述移动无线电通信模块（110），而且所述移动无线电通信模块（110）被设计为将针对所述车队的车辆（PV1、PV2、PV3、PL）之间的单次测距所计划的起始时间点（TRX1 ST至TRXN ST）录入到所述测距协调消息（SM）中。
13.根据权利要求12所述的车辆模块，其中所述移动无线电通信模块（110）被设计为：将用于使所述车队的各个车辆（PV1、PV2、PV3、PL）中的时钟同步的参考时间（SYNC TS）录入到所述测距协调消息（SM）中。
14.根据权利要求13所述的车辆模块，其中所述移动无线电通信模块（110）被设计为：将对应于全球导航卫星系统的GNSS模块（120）的时钟的当前的时钟时间作为参考时间（SYNC TS）录入到所述测距协调消息（SM）中。
15.一种车辆，其特征在于，在所述车辆中建造有根据权利要求11至14之一所述的车辆模块。
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