CN114128238B - 用于车对外界信息交互通信的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于车对外界信息交互通信的装置，该装置包括：用于处理借助车对外界信息交互通信所接收的信息的计算装置，其中，装置设置用于，生成用于模拟借助车对外界信息交互通信所接收信息的信号，以及将所述信号馈送到装置的输入路径，以通过计算装置对信号进行处理。本发明还涉及一种相应方法以及装置在车辆中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述、用于车对外界信息交互通信的装置、一种相应方法以及所述装置的用途。
背景技术
车对外界信息交互(Fahrzeug-zu-X)通信目前正处于批量引进市场阶段。在此，尤其规定，车辆以特定时间间隔或在特定事件时发送车对外界信息交互消息，所述车对外界信息交互消息例如包括有关速度、位置、线路、加速度等信息，或诸如故障或紧急制动操作等特殊事件的信息。目前相关的标准是IEEE802.11(p)、IEEE1609、SAE 2735、SAE 2945和ETSI ITS-G5。此外，当前第三代合作伙伴计划(3GPP)正在为蜂窝车对外界信息交互(C-V2X)编制新的标准。
车对外界信息交互通信是一种协作技术。这意味着，通常必须至少有两个适用于车对外界信息交互通信的通信装置参与通信才能使协作系统有效运作。这不仅适用于预期的应用领域，还适用于研发过程中的试用阶段。这在实验室条件下比较容易实现，因为正在研发的通信装置可使用模拟器进行操作。而在行驶测试或实际交通模拟中，则无法顺利实现，因为在此正在研发的通信装置本身会发生运动，因此至少位置相对较难预定。由于需要协调的车辆数量众多，因此尝试失败的次数越来越多，为了避免对参与方造成危害，可能无法测试特别关键的驾驶操作。
发明内容
因此，本发明的任务是提供能克服上述缺点的装置和方法。
该任务通过独立权利要求的主题解决。在从属权利要求中阐述了例如有益的设计方案。明确摘录的权利要求内容构成了说明的内容。
本发明描述一种用于车对外界信息交互通信的装置，该装置包括处理借助车对外界信息交互通信所接收信息的计算装置，借助所述装置可生成用于模拟借助车对外界信息交互通信所接收的信息的信号，并可将信号馈送到装置的输入路径，以供计算装置进行处理。换句话说，所述装置设置用于，生成用于模拟借助车对外界信息交互通信所接收的信息的信号，并借助计算装置对信号加以处理。
本发明的基本想法是，借助装置本身所生成的信号对所接收的其他交通参与者或基础设施装置的车对外界信息交互信息进行模拟。适宜地，装置的为馈送而使用的输入路径是用于传输借助车对外界信息交互通信所接收的信息的输入路径。因此，预期用于模拟的信号通过装置本身生成，并通过装置自己再次处理借助车对外界信息交互通信所接收的信息。由此产生的优点是，可避免在实际交通模拟中——例如行驶测试等——的测试失败，这些测试失败可能由于大量通信参与者的运动协调造成。还可对由于会给参与方造成危险而无法实现的交通情形或行驶操作进行模拟。此外，还可减少实际交通模拟所需交通参与者的数量，尤其是车辆数量，或完全避免相关交通参与者的使用。由此不再需要将相应数量的车辆用于实际模拟并使所述车辆面临相应危急情形的威胁，而只需在实验室模拟的情况下进行测试。在包括所述装置的设施的预定使用中，例如道路交通中由私人车主使用包括所述装置的车辆情况下，装置可以有益的方式进行自检。
适宜地，生成信号并借助计算装置对信号加以处理。作为替代选择或补充措施，可通过多个计算装置进行信号的生成和处理。
一有益的使用示例是用较少数量的车辆实施拥塞控制(Congestion Control)测试，其中，所有其他车辆可通过信号模拟，以及在紧急交通情形下进行十字路口辅助测试，其中，辅助功能的错误会导致车辆碰撞，但受到威胁的车辆可借助信号模拟。
车辆可以是机动车辆，尤其是轿车、货车、摩托车、电动汽车或混合动力汽车，也可以是水上交通工具或空中交通工具。
根据一实施方式，所述装置设计为，从信号处理得到的信息至少部分被传输给用于处理的至少另一装置，尤其是另一车辆系统的装置。
根据装置的一其他结构形式，借助信号可模拟至少一个交通参与者和/或至少一个基础设施装置和/或至少一个中央服务器。通常，可根据借助车对外界信息交互通信所接收的信息推断，所接收的信息或车对外界信息交互消息的发送方的特性。由此，在此意义上要理解的是，可借助所生成的信息对交通参与者和/或基础设施装置和/或中央服务器进行模拟。由此，可以有益的方式对相对简单的交通情形直至相对复杂的交通情形进行表述。
根据一实施方式，装置设置用于，借助信号模拟通过车对外界信息交互通信所接收的交通参与者和/或基础设施装置和/或中央服务器的信息。换句话说，装置设置用于，生成能模拟至少一个交通参与者和/或至少一个基础设施装置和/或至少一个中央服务器的信号。在此，交通参与者是指例如具有或随身携带用于车对外界信息交互通信的设施的车辆或人。
适宜地，借助信号可模拟所接收的车对外界信息交互消息的至少一个处理阶段。例如，可规定，根据车对外界信息交互通信协议栈，借助信号模拟车对外界信息交互消息的至少一个处理阶段。这主要涉及未经处理的车对外界信息交互消息，如通常在借助天线接收消息后将其直接提供在协议栈输入端处；还涉及消息在协议栈各个层的所有处理阶段；直至消息所包括的、被提取及必要时已被分离的信息，这些信息尤其对检测涉及发送方的交通情形非常重要。
根据一其他结构形式，装置设置用于，借助信号模拟由交通参与者和/或基础设施装置和/或中央服务器所传输的信息，该信息涉及速度、位置、路线、加速度和/或事件，尤其是有关故障或警告提示的信息。适宜地，可借助信号反映所使用的车对外界信息交互通信标准，例如IEEE802.11(p)、IEEE1609、SAE 2735、SAE 2945、ETSI ITS-G5和/或用于蜂窝车对外界信息交互(Cellular-V2X)的标准。
根据一实施方式，装置的设置方法是，可将信号功能性地馈送到在装置的天线与计算装置之间的输入路径。尤其是，如果借助另一计算装置实现或实施通信协议栈，则可将通常要以其他方式接收车对外界信息交互消息所包含的信息直接馈送到输入路径，以供计算装置进行处理。其他计算装置例如可被包括在天线(例如智能天线)、补偿器和/或计算装置以及用于车对外界信息交互通信的、包括其他计算装置的电子控制单元(ECU)中，其中，计算装置和其他计算装置例如也可作为集成电路以公用计算装置的方式实现。与此相应，电子控制单元也可以适宜地被包括在用于车对外界信息交互通信的装置中。
根据其他结构形式，装置设置用于，以射频信号(RF信号)的形式提供信号。如果至少包括计算装置的电子控制单元例如设置用于，从天线或补偿器接收和处理射频信号，则信号因此可以有益的方式耦合到射频输入路径的被电子控制装置所包括的部分。作为替代选择或补充，所生成的信号也可设置成具有例如数字化特性等其他特性，并被馈送到用于处理所接收的车对外界信息交互消息的输入路径中的适合处理该特性的部分。
根据其他结构形式，可为所生成的信号使用输出路径的至少一部分，而在其他情况下该输出路径被设置用于生成、处理和内部传输要借助天线发送的车对外界信息交互消息或其所包含的信息。由此，只需要生成包括要模拟的内容的、实际要发送的信息或实际要发送的车对外界信息交互消息，并将其馈送到计算装置进行处理。由此，为实现这一目的所需的附加投入和工作量相对较低。
根据一实施方式，装置设置用于，将根据所生成的信号的预期结果与通过装置处理的实际测定结果加以比较。由此实现装置内部的自检。如果在此将通过装置模拟的交通状况的处理结果输出到基础装置的至少另一系统，则也可对该系统的反应加以检查。以此方式，根据所模拟的交通情形，可实现基础装置所有参与系统的检查。
根据其他结构形式，装置设置用于，根据装置的自身运动构成模拟信息。由此，在考虑到装置或包括装置的设施的自身运动的情况下，以有益的方式获得模拟交通情形。由此，对交通参与者、尤其是对其位置和/或运动的模拟方法是，就像针对测试、例如行驶测试规定的那样，构成交通情形。
根据一实施方式，可根据位置和/或时间的规定构成模拟信息。因此，例如可实现直至启动模拟或开始各相应交通情形时的位置和/或时间偏移。例如，至少一个其他交通参与者的运动过程或轨迹可被设计为可预先规定的，并在装置或例如车辆等的包含装置的设施通过可预定的触发位置时，装置设置用于，开始对相应预定所模拟的交通参与者或多个交通参与者进行模拟。与此相应，可借助触发时间点或持续时间加以实现。例如，可预先规定，包括装置的车辆行驶10秒钟后，开始对要模拟的交通参与者进行模拟。在此，适宜地借助全球卫星导航系统触发位置的识别，从而也可在相应的坐标中规定触发位置。
根据一实施方式，装置设置用于，根据借助车对外界信息交互通信实际接收的信息构成所模拟的信息。与此相应，实际所接收的车对外界信息交互消息至少不被装置本身模拟。这些车对外界信息交互消息的发送方至少可以是实际交通参与者、基础设施装置和/或中央服务器。这些发送方不一定必须发送与此相关的消息内容。例如，交通情形的模拟可借助中央服务器至少部分地实现，中央服务器模拟至少一个交通参与者、至少一个基础设施装置和/或至少一个中央服务器的车对外界信息交互消息。
根据另一实施方式，装置设置用于，借助车对外界信息交互通信所接收的信息，对可预先规定的位置和/或时间偏移进行更改。换句话说，装置设置用于，将借助车对外界信息交互通信所接收的、关于在时间上偏移的时间点或在位置上偏移的位置的信息用于交通情形的模拟。作为替代选择或附加措施，尤其在根据本发明所述方法的其他结构形式的框架中，提供、即发送和相应接收车对外界信息交互消息的位置和/或时间偏移。这尤其对实际交通参与者的安全至关重要，由此，接收方的装置可独立于位置和/或时间以有益的方式检测发送方交通参与者的运动过程。因此，信息的记录并被提供给装置在位置和时间上是分离的，这大幅度提高了灵活性。适宜地，运动过程后和发送前的时间偏移情况下，进行数据存储，以实现时间偏移。
此外，本发明描述一种具有以下步骤的方法：
-借助用于车对外界信息交互通信的装置生成用于模拟借助车对外界信息交互通信所接收的信息的信号，
-将信号馈送到装置的计算装置，以及
-通过计算装置对信号加以处理。
从所述方法的应用得出根据本发明所述装置的至少一个实施方式的上述优点。
根据一实施方式，装置将信号处理得出的信息尤其是借助数据总线至少部分传输给至少另一处理装置，尤其是另一车辆系统，例如驾驶员辅助系统。所述方法的其他实施方式由所述装置的实施变型方式得出。
根据本发明另一观点，装置设置用于，执行根据上述实施方式的至少一个所述的方法。
在所述装置的其他结构形式中，装置具有存储器和处理器。在此，所述方法以计算机程序的形式存储在存储器中，如果计算机程序从存储器加载到处理器中，则处理器执行所述方法。
根据本发明另一观点，计算机程序包括程序代码装置，用于在一计算机或所述装置之一上执行计算机程序时，执行所述方法之一的所有步骤。
根据本发明的另一观点，计算机程序产品包括存储在计算机可读数据载体上的程序代码，当在数据处理装置上执行所述程序代码时，执行所述方法。
附图说明
在从属权利要求中给出了本发明的一些特别有益的设计方案。根据附图实施例的以下描述还可得出其他优选的实施方式。
其中：
图1根据一方框图示出了根据本发明所述装置的一示例性实施方式，以及
图2根据一流程图示出了根据本发明所述方法的一示例性实施方式。
具体实施方式
图1根据一方框图展示根据本发明的用于车对外界信息交互通信的装置10的一示例性实施方式。装置10设置用于，借助计算装置10-1生成用于模拟借助车对外界信息交互通信所接收的信息的信号，并借助计算装置10-2对信号加以处理。原则上，装置10设置用于，借助计算装置10-2对经由天线10-3通过车对外界信息交互通信所接收的信息加以处理。图1的方框图中还以简化的方式说明，用于传输借助天线10-3从计算装置10-1发送到天线10-3的信息的输出路径和用于借助天线10-3将所接收信息从天线10-3传输到计算装置10-2，以对所接收车对外界信息交互消息加以处理的输入路径。输入路径和输出路径由相应的方向箭头表示。输入路径和输出路径之间的切换可借助切换装置S2进行，其中，在所期望的发送情况下，输出路径可连接到天线，在所期望的接收情况下，输入路径可连接到天线。为了传输借助计算装置10-1所生成的、用以模拟借助车对外界信息交互通信所接收的信息的信号，并借助计算装置10-2对信号进行处理，装置10在输出路径和输入路径之间还具有信号传输路径，该信号传输路径包括切换装置S1。如果切换装置S1在闭合状态下能实现信号传输，则由计算装置10-1生成的信息经由输入路径被馈送到计算装置10-2。为了避免在此情况下借助天线10-3发送所生成的信息，可为切换装置S2设置第三开关状态/切换状态，该第三开关状态可适宜地防止天线10-3与计算装置10-1和10-2之间的信号传输。在图1中，该第三开关状态通过未连接的开关状态触点表示。作为替代选择，例如也可规定，允许借助天线10-3并行地进行信息传输和相应的信息发送，以便能例如外部监控所生成的信息。借助计算装置10-4所处理的模拟信息可借助数据总线10-4被馈送到图1中未描述的其他装置或系统，尤其是其他车辆系统。
作为替代选择或附加措施，根据一未示出的实施方式，尤其可在S1和S2之间设置定向耦合器，以防止借助计算装置10-1经由天线10-3进行的发送。在此情况下，可省去切换装置S2的第三开关状态。
此外，作为替代选择或附加措施，可根据一未示出的实施方式设置混频器，以便将计算装置10-1的信号和从天线10-3所接收的信号先加以组合，再馈送到计算装置10-2。
作为替代选择，天线10-3也可仅与计算装置10-1相连接，其中，天线10-3所接收的车对外界信息交互消息可被传输到计算装置10-1，并在计算装置10-1中例如以数字化形式与所模拟的信息加以组合。随后，这些信息可通过计算装置10-1传输到计算装置10-2的模拟或数字化层面上。为此，可在天线10-3、计算装置10-1和计算装置10-2之间的模拟层面上使用循环器，以避免各个单元之间的相互反向作用。
图2根据流程图展示根据本发明所述方法的一示例性实施方式。在此，在步骤1中，通过用于车对外界信息交互通信的装置生成模拟借助车对外界信息交互通信所接收的信息的信号。在步骤2中，这些信号被馈送到装置的计算装置，计算装置在步骤3中对信号进行处理。随后，在步骤4中，可将处理得出的信息传输到例如车辆的至少另一装置或至少另一系统。
只要在对专利申请进行处理的过程中发现，某项特征或某组特征已无必要，则须由申请方现就重新撰写至少某个不再包含该特征或该组特征的独立权利要求。在此可能会涉及例如在申请日呈交的权利要求的子组合，或申请日呈交的权利要求被其他特征限定的子组合。这类重新撰写的权利要求或特征组合属于本专利申请发布内容的范畴。
此外还须注意，本发明在不同设计方案或实施例中所述的和/或图示中所示的设计方案、特征和变型应可彼此任意组合。单项或多项特征可彼此任意替换。由此构成的特征组合属于本专利申请公布内容的范畴。
在从属权利要求中引用的内容并不放弃对所引用的从属权利要求的特征进行独立、具有的保护。这些特征也可与其他特征任意组合。
仅在说明部分公开的特征或在说明或某项权利要求中只与其他特征组合而公开的特征，原则上都拥有自身的发明意义。因此也可单个地被收录到权利要求中，以作为与现有技术的区别。
通常应注意的是，车对外界信息交互通信尤其是指车辆之间和/或车辆和基础设施装置之间的一种直接通信。该车对外界信息交互通信可是例如车对车的通信、或车对基础设施的通信或车对人的通信。只要在本专利申请框架内涉及车辆之间的通信，原则上例如可在车对车通信范围内实现，典型情况下不需要通过移动无线电网络或类似的外部基础设施进行交换/中继，因此可有别于例如基于移动无线电网络的其他解决方案。例如，车对外界信息交互通信可根据IEEE 802.11p标准或IEEE 1609.4标准实现。车对外界信息交互通信也可被称为C2X通信或V2X通信。部分范围内可被称为C2C(Car-to-Car、车对车)、V2V(Vehicle-to-Vehicle、车对车)或C2I(Car-to-lnfrastructure、车对基础设施)、V2I(Vehicle-to-lnfrastruk、车对基础设施)通信。然而，本发明不明确排除例如通过带交换功能的移动无线电网络实施车对外界信息交互通信。
Claims (16)
1.用于车对外界信息交互通信的装置(10)，其中所述装置(10)适于安装在车辆中，所述装置(10)包括：
计算装置(10-2)，其用于处理通过装置(10)的天线(10-3)借助于车对外界信息交互通信接收并通过输入路径从天线(10-3)传输到计算装置(10-2)的信息，以及
用于通过天线(10-3)传输待传输信息的输出路径，
其特征在于，
该装置(10)适于借助于第二计算装置(10-1)生成用以模拟借助车对外界信息交互通信所接收的信息的信号，并且经由输出路径将所生成的信号馈送到所述装置(10)的输入路径以供计算装置(10-2)处理，
其中该装置(10)还包括：
第一切换装置(S1)，其被包括在所述输出路径和输入路径之间的信号传输路径上，并且所述第一切换装置(S1)在闭合状态下将生成的信号馈送到该装置(10)的输入路径，以用于由所述计算装置(10-2)进行处理，以及
具有三种切换状态的第二切换装置(S2)，其被设置为在第一切换状态下将天线(10-3)连接到计算装置(10-2)，在第二切换状态下将天线(10-3)连接到第二计算装置(10-1)，并且在第三切换状态下将天线(10-3)既不连接到计算装置(10-2)也不连接到第二计算装置(10-1)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，信号处理得到的信息能至少部分地传输到至少另一装置，以进行处理。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，借助信号能模拟至少一个交通参与者和/或至少一个基础设施装置和/或至少一个中央服务器。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，借助信号能模拟通过车对外界信息交互通信所接收的、交通参与者和/或基础设施装置和/或中央服务器的信息。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，借助所述信号能模拟至少一个所接收的车对外界信息交互消息的处理阶段。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，借助所述信号能模拟由交通参与者和/或基础设施装置和/或中央服务器所传输的信息，该信息涉及速度、位置、路线、加速度和/或事件。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，能将所述信号功能性馈送到装置的天线与计算装置之间的输入路径。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，信号可设置为射频信号。
9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，适合于借助车对外界信息交互通信发送信息的装置的输出路径的至少一部分能用于将信号馈送到输入路径。
10.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，装置设置用于，将根据信号所预期的结果与实际测定的结果加以比较。
11.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所模拟的信息能根据装置的自身运动构成。
12.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所模拟的信息能根据借助车对外界信息交互通信实际所接收的信息构成。
13.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所模拟的信息能根据位置和/或时间的规定构成。
14.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，装置设置用于，借助车对外界信息交互通信所接收的信息，对可预先规定的位置和/或时间偏移进行更改。
15.用于车对外界信息交互通信的方法，所述方法包括下列方法步骤：
-借助根据上述权利要求中任一项所述的用于车对外界信息交互通信的装置(10)生成信号，以模拟借助车对外界信息交互通信所接收的信息，
-通过用于传输借助于装置的天线发出的信息的输出路径和用于传输借助于天线接收的信息的输入路径将信号馈送到装置的计算装置(10-2)，为此，通过输出路径经由第一切换装置(S1)在闭合状态下将信号馈送到输入路径，其中，在这种情况下，通过第二切换装置(S2)的第三切换状态防止从装置(10)到天线的信号传输；以及
-通过计算装置(10-2)对信号加以处理。
16.根据权利要求1到14中任一项所述的装置(10)在车辆中的用途。
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