CN115191122A - 用于在挂车与交通参与者之间交换数据的方法、挂车通信模块以及挂车 - Google Patents

用于在挂车与交通参与者之间交换数据的方法、挂车通信模块以及挂车 Download PDF

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CN115191122A CN202080093652.8A CN202080093652A CN115191122A CN 115191122 A CN115191122 A CN 115191122A CN 202080093652 A CN202080093652 A CN 202080093652A CN 115191122 A CN115191122 A CN 115191122A
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Abstract

本发明涉及一种用于在挂车(1)与车辆周围环境(U)中的交通参与者(5)之间传输数据(D1、D5)的方法,其中,数据(D1、D5)经由在挂车(1)的挂车通信模块(2)与交通参与者(5)的参与者通信模块(4)之间的无线V2X数据链路(3)按照V2X标准(V2XS)低延迟地传输,其中,无线数据链路(3)直接在挂车通信模块(2)与参与者通信模块(4)之间形成,或者间接经由分发站(3a)来形成,其中,分发站(3a)直接转发传输的数据(D1、D5),其中,挂车通信模块(2)依赖于各自的交通参与者(5)自主地选出和激活运行模式(BM),其中,依赖于被激活的运行模式(BM),‑选出与挂车(1)相关的挂车数据(D1),并且将其按照V2X标准(V2XS)经由无线V2X数据链路(3)自主地发出,和/或‑按照V2X标准(V2XS)接收并且自主地处理由交通参与者(5)提供且与这些交通参与者(5)相关的参与者数据(D5)。

Description

用于在挂车与交通参与者之间交换数据的方法、挂车通信模 块以及挂车
技术领域
本发明涉及用于在挂车与车辆周围环境中的交通参与者之间交换数据的方法、挂车通信模块以及挂车。
背景技术
为了协调队列(车队、车辆联合体)中的车辆已知有通信模块,利用通信模块可以构建起无线V2X数据链路,无线V2X数据链路能够实现按照V2X标准在车辆或基础设施之间交换数据。这些通信模块通常被设想成用于使得为每个整个车辆(包括牵引车和可能的挂车)安装这样的通信模块。如果在整个车辆之中安装多个通信模块,则这可能导致数据不一致。交换的数据可能因此因为它们存在矛盾内容而变得不可用。
在DE 10 2017 201 717 A1中进一步描述了一种牵引车通信模块,该牵引车通信模块能够实现按照V2X标准经由在两个(牵引)车辆之间的无线V2X数据链路进行数据交换。这用于在牵引车牵引大型挂车且该挂车阻挡了后视镜朝向之后跟随的车辆的视线时获得跟随在后的车辆的附加信息。挂车本身没有通信模块。
在DE 10 2015 011 320 A1中描述了一种按照V2X标准经由在公共汽车与接近的车辆之间的无线V2X数据链路实现的数据交换,以便能够实现无危险性地驶出公共汽车站。
DE 10 2014 015 132 A1描述了将远程信息处理模块整合到电子制动系统(EBS)中。在DE 11 2016 006 505 T5中描述,牵引车后面的挂车造成针对按照V2X标准进行的无线数据通信的死区。为了应对这一情况,在挂车中布置有挂车通信模块并且在牵引车中布置有参与者通信模块,它们可以经由第一通信协议直接彼此通信。此外,挂车通信模块可以经由不同于第一通信模块的第二通信协议与车辆周围环境中的其他交通参与者进行通信。在此,第一通信协议的选择依赖于第二通信协议的选择,从而挂车通信模块的运行总是依赖于与牵引车的无线连接。因此,挂车通信模块不会自主地构建V2X数据链路。
在DE 10 2018 117 526 A1中还描述了一种具有挂车通信模块的挂车,该挂车通信模块可以经由高频设备的无线生态系统与交通参与者进行通信。在此,对周围环境信息数据进行传输,以便容易接近挂车并且对其进行调车。挂车通信模块在这里不自主工作并且也不经由标准化的V2X链路与交通参与者进行通信。
发明内容
本发明的任务是,给出用于在挂车与交通参与者之间交换数据的方法、挂车通信模块以及挂车,它们能够实现挂车的自主且标准化的运行。
该任务通过根据独立权利要求的方法、挂车通信模块和挂车来解决。从属权利要求给出了优选的改进方案。
根据本发明,因此设置有用于在挂车与车辆周围环境中的交通参与者、例如牵引车和/或附加挂车或基础设施装置或外部车辆之间传输数据的方法,其中,数据经由在挂车的挂车通信模块与交通参与者的参与者通信模块之间的无线V2X数据链路,按照V2X标准低延迟地,即具有小于200ms,优选小于100ms,特别是小于50ms的延迟时间地进行传输,
其中,无线数据链路直接在挂车通信模块与各自的参与者通信模块之间形成,或者间接经由分发站、例如无线电桅杆来形成,其中,分发站直接(也就是说在不改变数据的情况下)转发传输的数据,
其中,挂车通信模块依赖于各自的交通参与者自主地选出和激活运行模式,其中,依赖于被激活的运行模式,
-选出与挂车相关的挂车数据,并且将其按照V2X标准经由无线V2X数据链路自主地发出,和/或
-按照V2X标准接收并且自主地处理由交通参与者提供且与交通参与者相关的参与者数据。
因此,经由自主且智能的挂车通信模块,能够经由无线V2X数据链路实现低延迟、灵活且更不依赖于通信基础设施地提供挂车的和/或挂车的负载的信息。因此,信息可以在挂车与交通参与者之间直接或无需请求地传输。这意味着,在没有例如在分发站中或由各自的交通参与者在此期间进行请求情况下经由无线V2X数据链路传输数据。相反,挂车通信模块单独地必要时依赖于交通参与者地决定:选出和发出哪些数据。此外,还可以设置,挂车通信模块经由无线V2X数据链路自主地将从交通参与者接收到的且与交通参与者相关的参与者数据再次输出。挂车通信模块因此也可以自主地将数据以经处理或未经处理的方式转发。
此外,挂车通信模块由于其自主性使得不依赖于其他交通参与者的,特别是牵引车的基础设施。因此,可以更简单地传播信息,从而提高交通安全性,而不会使牵引车的数据处于不一致状态,这是因为挂车通信模块可以智能且自主地、特别是依赖于(可能)接收挂车数据的交通参与者地选出这些数据。挂车数据也可以在没有请求的情况下直接从事件现场选出和输出,从而不需要管理挂车数据的并且只有在调取或请求时才提供这些挂车数据的云端或中间服务器。
此外,信息的输出和分发不依赖于外部软件,外部软件例如安装在各自的交通参与者的与各自的参与者通信模块连接的服务器上。因此,信息的提供不会通过访问、询问或请求先前向其发送数据的服务器来实现。相反,这直接经由V2X数据链路无需请求且低延迟地实现。
此外,挂车与牵引车或与其他交通参与者之间交换消息可以低延迟地进行,这是因为使用了标准化的V2X链路。低延迟也用于交通安全,这是因为接收到来自前方行驶的车辆的包括具有高减速值的减速要求的消息可以导致挂车的直接反应。如果挂车收到此消息,它就已经可以施加制动压力,以便可以更快地对即将到来的制动作出反应。
此外,经由V2X标准可以传输大量信息,其中,传输的信息也可以个性化地调整或扩展。这种个性化促进了挂车及其货物的可追溯性,并且也促进了道路交通安全。由于使用了V2X标准,因此也提供了很高的可用性,这是因为该V2X标准被大量车辆或交通参与者使用。
优选地在此设置的是:
-使用直接在挂车与其中一个交通参与者之间形成的直接数据链路作为无线V2X数据链路,其中,直接数据链路是短程的DSRC数据链路或5G直接链路,和/或
-使用经由分发站间接在挂车与其中一个交通参与者之间形成的5G移动链路作为无线V2X数据链路。直接数据链路在此优选处在5.850GHz与5.925GHz之间的频带并且具有高达1000m的链路有效范围。
因此,可以使用例如已经在队列跟驰的领域内使用的无线链路,从而使得基础设施(通信模块)已经存在于大量车辆中。因此,仅需要扩展各自的通信模块的智能或软件算法并且也只需要给作为子车辆的挂车配备上这样的通信模块。
优选还设置的是,挂车数据和参与者数据在分别配属的V2X数据包中按照V2X标准经由无线数据传输来传输。因此,可以在V2X主要数据包中传输基本数据,例如全球定位、实际速度、行驶方向、实际加速度等,并且可以在V2X次要数据包中传输另外的能自由选择的信息,例如目标加速度、装载信息或来自周围环境检测系统的周围环境信号等。由此,可以使用也能被调整的标准化通信,这使得数据传输,尤其是从挂车出发的数据传输变得灵活。
还优选地设置的是,当挂车通信模块可信地确认挂车与至少一个配属于挂车的牵引车和/或至少一个配属于挂车的附加挂车联接时,使挂车通信模块在联接模式中和/或接口模式中运行。由此,例如在“公路列车”、“超大型车”、“加长组合单元车”中,可以在整个车队中以低延迟时间智能地处理数据。在此,可以在其中每个(附加)挂车中设置有根据本发明的挂车通信模块,该挂车模块可以以自己的智能自主地选出和发出数据,并且从其他交通参与者接收、评估和转发数据,从而在例如制动要求从牵引车传递直至最后的挂车之前,可以及早对可能的警告作出反应。
替选地,当挂车通信模块
-可信地确认挂车没有与牵引车和/或附加挂车联接,和/或
-无法可信地确认挂车是否与牵引车和/或附加挂车联接时,
挂车通信模块可以在自由模式中运行。挂车通信模块因此自主地选出运行模式并且激活它,然后经由无线V2X数据链路传输相应选出的数据。这主要是用于道路安全,这是因为无论是否与牵引车或附加挂车联接,都应在可能的危险之前警告并通知其他交通参与者。这种无线数据通信将在自由模式下能公开访问,即优选是不加密的,这是因为它应该被尽可能多的交通参与者知晓。
优选地在此设置的是,当根据从牵引车经由无线V2X数据链路输出的牵引车数据,例如根据全球牵引车定位,和/或根据从附加挂车经由无线V2X数据链路输出的附加挂车数据,和/或根据联接通告,可信地确认挂车联接到至少一个牵引车和/或至少一个附加挂车上时,挂车通信模块激活联接模式和/或接口模式。例如,可以在特定的时间段内实现这种确认或可信度检查。对牵引车数据的这种观察可以由智能的挂车通信模块自主地实现,从而使选择运行模式的耗费可以保持得很小。
在此优选地设置的是,挂车通信模块在联接模式中自主地选出和/或调整挂车数据并且将其输出到车辆周围环境中,用以使其他交通参与者接收,其中,为此所要输出的挂车数据与牵引车数据和/或附加挂车数据进行比较和/或可信度检查,并且不传输相互矛盾的挂车数据。挂车通信模块因此可以自行对经由标准化的V2X数据链路输出的数据进行有针对性的选出或调整,而无需在此使用牵引车的数据链路或调整牵引车和/或附加挂车的数据。尽管如此,利用经调整的数据可以获得关于整个车辆的概况,而在此不会出现矛盾或不一致情况。为此,挂车通信模块例如也可以保留与牵引车数据和/或附加挂车数据不相符或矛盾的或比这些数据更不准确的挂车数据。
优选地还设置的是,在接口模式中,挂车数据和/或牵引车数据和/或附加挂车数据
-在挂车与至少一个牵引车之间,和/或
-在挂车与至少一个附加挂车之间
经由无线V2X数据链路进行交换。相应地,通过无线V2X数据链路提供了牵引车与挂车之间的附加的接口,该附加的接口优选被加密,这是因为经由其所传输的挂车数据和/或牵引车数据和/或附加挂车数据仅涉及车辆组合或车队,从而与同样公开的数据相比,通过加密提高了数据安全性。因为可以经由V2X标准交换大量数据,所以也可以有利地传输例如不能经由有线的标准化CAN接口传输的数据。
在此优选地设置的是,在接口模式中,只有那些不能经由标准化的CAN接口
-在至少一个牵引车与挂车之间,和/或
-在至少一个附加挂车与挂车之间
传输的挂车数据和/或牵引车数据和/或附加挂车数据,例如牵引车目标加速度和/或牵引车目标速度,经由无线V2X数据链路传输。因此,无线V2X数据链路可以用于传输安全行驶运行所需的附加的信息。挂车通信模块在此可以选出要考虑的数据,其方式是:挂车通信模块监控经由CAN接口传输的数据并且仅动用那些无线传输的牵引车数据或仅无线输出那些不能经由CAN接口有线传输的挂车数据。由此,提高了信息密度,而无需两次或冗余地传输数据。
根据一种优选的改进方案可以设置的是,挂车通信模块和/或参与者通信模块在接口模式中获知:
-在至少一个牵引车与挂车之间,和/或
-在至少一个附加挂车与挂车之间
的CAN接口是否失效,
其中,在CAN接口的CAN失效的情况下,那些在没有CAN失效时经由CAN接口传输的挂车数据和/或牵引车数据和/或附加挂车数据将经由无线V2X数据链路来传输。由此,与功能正常的CAN接口相比,可以保持信息密度,这是因为往常经由CAN接口传输而此时丢失的数据可以取而代之地经由无线V2X数据链路传输。
优选地,作为替选或补充的安全级别可以设置的是,挂车通信模块在激活接口模式和/或联接模式之后检查:牵引车和/或附加挂车中的参与者通信模块是否失效,其中,挂车通信模块在各自的参与者通信模块的模块失效的情况下经由无线V2X数据链路输出失效警告信号和/或选出输出的挂车数据,使得由于模块失效而丢失的牵引车数据和/或附加挂车数据被代替。
有利地,因此当识别出牵引车中和/或附加挂车之一中的模块失效时,可以由挂车通信模块在挂车数据中给出特别是挂车运动信息,例如全局挂车定位和/或挂车行驶方向和/或挂车实际加速度和/或挂车目标加速度和/或挂车实际速度和/或挂车目标速度。这具有的优点是,挂车可以经由挂车通信模块来通知其他交通参与者存在模块失效的信息并且可以取而代之地使用挂车数据。例如,在模块失效之后,牵引车可以发起风险最小行动并且驶上硬路肩。挂车通信模块可以识别出这一点,并且例如经由无线V2X数据链路输出可以被其他交通参与者接收到的全球挂车定位。
还优选地设置的是,挂车通信模块在询问模式中运行,其中,挂车通信模块在询问模式中处理询问信号,其中,询问信号包括在从各自的交通参与者接收到的参与者数据中,并且挂车通信模块依赖于询问信号选出和发出挂车数据。因此,挂车在没有牵引车或与牵引车耦联的情况下都可以根据询问有针对性地输出挂车数据,只要它们是可用的,以便例如经由无线V2X数据链路向仓库或另外的基础设施装置或车辆输出关于装载的信息。由于挂车通信模块的自主性,可以不依赖于挂车是否耦联到牵引车上或牵引车是否具有参与者通信模块都实现这一点。
优选地在此可以设置的是,挂车通信模块仅在发出询问信号的交通参与者被信任的情况下才获知和发出挂车数据。由此提高了数据安全性,其中,可以根据询问补充地加密传输挂车数据。
优选地还设置的是,在挂车数据中传输在挂车中获知的挂车运动信息和/或挂车附加信息,其中,
-挂车运动信息包括全球挂车定位和/或挂车行驶方向和/或挂车实际加速度和/或挂车目标加速度和/或挂车实际速度和/或挂车目标速度,并且
-挂车附加信息包括挂车危险警告和/或挂车装载信息和/或挂车装载状态和/或挂车周围环境信号。因此,挂车数据不依赖于交通参与者获知,并且因此也不必从传输的参与者数据中产生。因此,挂车通信模块基本上自主地仅在挂车中运行,而不依靠其他交通参与者。只有当挂车处于联接模式或接口模式中时,才会使用例如来自牵引车或附加挂车的信息。
与此类似设置的是,在参与者数据中传输参与者运动信息和/或参与者附加信息,其中,
-参与者运动信息包括全球参与者定位和/或参与者行驶方向和/或参与者实际加速度和/或参与者目标加速度和/或参与者实际速度和/或参与者目标速度,并且
-参与者附加信息包括参与者危险警告和/或参与者装载信息和/或参与者装载状态和/或参与者周围环境信号。
挂车通信模块因此可以经由挂车数据或参与者数据处理大量信息,并且在车辆周围环境中相应自主地采取行动或反应。
还优选设置的是,运动信息从在挂车上和/或在各自的交通参与者上的传感机构,例如GNSS传感器,特别是GPS传感器,和/或轮速传感器和/或可以测量在x方向和/或y方向和/或z方向上的实际加速度的加速度传感器和/或速度传感器获知,
其中,运动信息经由总线系统,例如CAN总线,从传感机构传输给挂车通信模块,或者传感机构至少部分地布置在挂车通信模块中。这就能够实现简单访问各自的运动信息,其中,不必安装另外的传感器,这是因为这些传感器,例如GNSS传感器已经存在于挂车或各自的交通参与者中。
优选地还设置的是,经由挂车或交通参与者的货仓中的温度传感器和/或货仓中的货仓摄像机检测装载状态。由此,可以以简单的方式读出和转发有关装载状态的信息。
优选地还设置的是,挂车通信模块在挂车中不依赖于交通参与者地被供应能量。因此,例如,可以为挂车通信模块设置自身的能量供应或能量源,其至少不依赖于牵引车并且例如也不依赖于挂车中的另外的部件。由此,挂车通信模块可以完全自主地采取行动。
优选地还设置的是,经由无线V2X数据链路加密地传输挂车数据和/或参与者数据。由此可以进一步提高数据安全性。这在接口模式中是特别有利的,这是因为在该情况下数据的传输应该只在牵引车与挂车或附加挂车之间发生。
优选地还设置的是,只有当具有参与者通信模块的交通参与者处于与挂车通信模块的链路有效范围中时,挂车通信模块才发出挂车数据。因此,不会持续发出挂车数据,从而可以节省处理工作耗费和能量。此外,提高了数据安全性。
根据本发明,还设置有用于执行根据本发明的方法的挂车通信模块和具有挂车通信模块的挂车,其中,挂车通信模块是自主的或者是电子挂车制动系统的组成部分。因此,这是能简单改装的。
附图说明
下面根据实施例详细阐述了本发明。其中:
图1示出车辆周围环境中的挂车的示意性视图;
图2示出车辆组合示意性的视图;并且
图3示出根据本发明的方法的流程图表。
具体实施方式
图1示出了位于车辆周围环境U中的挂车1。挂车1具有挂车通信模块2,其被构造成用于与车辆周围环境U中的参与者通信模块4建立低延迟的无线V2X数据链路3。在此,参与者通信模块4位于车辆周围环境U中的交通参与者5中,例如在配属于挂车1的牵引车5a中、在基础设施装置5b中或在不是配属于挂车1的外部车辆5c中。此外,如果存在例如“公路列车”、“超大型车”、“加长组合单元车”,则参与者通信模块4可以位于配属于挂车1的附加挂车5d中。
无线V2X数据链路3优选是直接数据链路3a,其直接在挂车1与各自的交通参与者5之间形成,例如短程DSRC(专用短程通信)数据链路3b或经由5G移动通信标准的5G直接链路3c。这样的直接数据链路3a例如用于例如以队列方式相协调行驶的范围内的在两个车辆之间(V2V)或车辆与基础设施装置(V2I)之间的标准化V2X通信(V2X,车辆到一切)。例如,ETSI(C-)ITS((合作)智能传输系统)和/或DSRC WAVE或其他已知和标准化的方法可以用作DSRC数据链路3b。在该DSRC数据链路3b和5G直接链路3c的情况下,可以使用优选是5.9GHz,特别是5.850~5.925GHz的频带。它们具有高达1000m的链路有效范围。
无线V2X数据链路3优选地使用V2X标准V2XS,以便无线传输信息或消息。按照该V2X标准V2XS,在V2X主要数据包V2XP1中以有规律的时间间隔传输例如全球定位P1、P5、实际速度vIst1、vIst5、行驶方向F1、F5、实际加速度aIst1、aIst5等。在V2X次要数据包V2XP2中传输另外的能自由选择的信息,例如目标加速度aSoll1、aSoll5、装载信息IL1、IL5或类似信息。
替选或附加地,经由附加的分发站3e进行的经由5G移动无线电标准的5G移动链路3d也是可能的。分发站3e在此仅用于扩展有效范围,即在分发站3e中不对数据D1、D5进行智能处理。因此,数据D1、D5基本上只被转发,而在此不接受主动请求,即转发是无需请求的。因此,在交通参与者5之间不形成直接连接。然而,这里也优选使用V2X标准V2XS来传输信息或消息。
由于各自的V2X数据链路3;3a;3d按照V2X标准V2XS来使用,可以实现小于200ms、优选小于100ms、特别是小于50ms的低延迟时间tL,从而非常快速地进行数据交换D1、D5。
与参与者通信模块4一样,挂车通信模块2被构造成经由优选按照V2X标准V2XS的无线V2X数据链路3发送挂车数据D1并且接收参与者数据D5。各自的数据D1、D5例如可以包括挂车运动信息IB1或各自的交通参与者5的参与者运动信息IB5。作为运动信息IB1、IB5例如考虑挂车1或各自的交通参与者5的全球定位P1、P5、行驶方向F1、F5、实际加速度aIst1、aIst5、目标加速度aSoll1、aSoll5、实际速度vIst1、vIst5、目标速度vSoll1、vSoll5等等,其中,它们经由各自的V2X数据包V2XP1、V2XP2传输。尾标“1”和“5”指的是挂车1或各自的交通参与者5,其中,各自交通参与者5的运动信息IB5仅在它们涉及各自的交通参与者5的情况下才被传送。
运动信息IB1、IB5可以从挂车1中或在各自的交通参与者5上的相应的传感机构6获知,该传感机构例如是GNSS传感器6a(GNSS,全球导航卫星系统),特别是GPS(全球定位系统),和/或车轮上的轮速传感器6b和/或可以测量在x方向和/或y方向和/或z方向上的实际加速度aIst1、aIst5和因此特别是挂车5的倾摆的加速度传感器6c和/或速度传感器6d等,其中,传感机构6以信号传导方式直接或间接地与各自的通信模块2、4连接或者包括在其中。
仅从全局定位P1、P5就已经可以推导出大量的运动信息IB1、IB5,例如实际速度vIst1、vIst5或实际加速度aIst1、aIst5或行驶方向F1、F5。运动信息IB1、IB5可以例如经由总线系统7,例如CAN总线7a,在挂车1中、牵引车5a中、附加挂车5d中和外部车辆5c中传输,从而可以动用挂车1中或各自的交通参与者5中的总归就已存在的传感机构6。
此外,各自的数据D1、D5还可以包括附加信息IE1、IE5,例如在挂车1上和/或在各自的交通参与者5上的挂车危险警告W1、参与者危险警告W5、挂车装载信息IL1、参与者装载信息IL5、挂车装载状态ZL1、参与者装载状态ZL5或周围环境检测系统8(例如周围环境摄像机8a、雷达传感器8b、LIDAR传感器8c、超声波传感器8d等)的周围环境信号S1、S5等,只要这些数据可用即可。例如,这些附加信息可以经由V2X次要数据包V2XP2传输。
装载信息IL1、IL5在此可以包含有关装载的信息,例如动物、冷气体、有害物质、空载行驶等。这些信息可以由驾驶员手动提供或自动化地提供。装载状态ZL1、ZL5指示装载的状态,例如温度或装载物的布置,即它是否已经翻倒、泄漏等。这可以例如经由在货仓中的温度传感器6e或货仓摄像机6f等作为挂车5中或相应的交通参与者5中的附加的传感机构6来检测。危险警告W1、W5例如可以包括挂车1或各自的交通参与者5的关系到如下行驶动态的运动严峻的行驶情况:该行驶动态例如是强烈的(紧急)制动或即将发生的翻倒,或者是装载的严峻状态,例如液体泄漏等。
挂车通信模块2因此能够获得、自行处理挂车运动信息IB1和挂车附加信息IE1,并且相应地经由无线V2X数据链路3按照V2X标准V2XS将它们作为挂车数据D1发出,并且因此在车辆周围环境U中提供。车辆周围环境U中的其他交通参与者5(即要么是所有交通参与者5要么是规定的参与者范围)可以以它们的参与者通信模块4接收这些挂车数据D1并且相应地对其进行评估或对其作出反应。以相同的方式,挂车通信模块2也可以按照V2X标准V2XS对接收到的参与者数据D5进行评估和对其作出反应。
在此,挂车1本身并不依靠与牵引车5a的联接。挂车通信模块2因此准自给自足地或自发地工作,并且可以不依赖于牵引车5a地与车辆周围环境U中的各自的交通参与者5通信,即其挂车数据D1按照V2X标准V2XS不仅仅向牵引车5a发送以及经由该牵引车向其他交通参与者5发送。挂车通信模块2因此被实施为独立且智能的,这是因为它可以自主地行动和/或作出反应。为此,挂车通信模块2可以在不同的运行模式BM下运行,在这些运行模式BM中,它不一定只对外部要求作出反应,也可以不依赖于外部要求地作出反应。此外,这也适用于每个附加挂车5d,它们的参与者通信模块4可以具有等效的智能或者可以与挂车通信模块2相同地设计。
无线V2X数据链路3,特别是短程的直接数据链路3a(DSRC 3b、5G-直接3c),可以被视为一种T2X(挂车到一切)数据链路:T2T(挂车到挂车)、T2V(挂车到车辆)、T2I(挂车到基础设施),其可以以标准化形式或按照V2X标准V2XS能够实现独立且智能的数据交换。这尤其具有的优点是,当所配属的牵引车5a没有配备相应的用于无线数据传输的技术或牵引车5a当前未被联接时,无线的数据链路3也可以工作。这使得解决方案不依赖于制造商并且灵活。
挂车通信模块2的能量供应由不依赖于牵引车5a的能量源9,例如布置在挂车1中并且也可以在未联接牵引车5a的情况下提供能量的电池9a来实现。然而,能量源9可以经由联接的牵引车5a或通过车顶上的太阳能电池板或通过挂车1上的回收单元或其他已知的充电方法来充电。
挂车1(以及可能还有每个附加挂车5d)因此可以作为通过各自的无线V2X数据链路3形成的无线网络中的自主的“车辆”按照V2X标准V2XS进行通信并且在此不依靠被当作能量源或当作计算单元或用作主机的牵引车5a。为此提供了新的、开放的和标准化的从挂车1(并且可能还从每个附加挂车5d)向外的接口,以便能够独立地行动和反应。
因此,在根据图3的方法中,在起始的初始化步骤ST0之后,首先可以将上述的挂车运动信息IB1和/或挂车附加信息IE1读入到挂车通信模块2中或使之在其中产生和选出(ST1)。挂车运动信息IB1和/或挂车附加信息IE1在此主要在挂车1中产生,即不依赖于牵引车5a或其他交通参与者5的存在性。
紧接着可以在第二步骤ST2中,经由无线V2X数据链路3将选出的挂车运动信息IB1和/或选择的挂车附加信息IE1作为挂车数据D1按照V2X标准V2XS以各自的V2X数据包V2XP1、V2XP2发出。在此依赖于自主设定的运行模式BM来决定挂车数据D1的无线传输或者甚至是要输出的挂车数据D1的选出。挂车通信模块2因此自主地并且无需来自各自的接收挂车数据D1的交通参与者5的请求来决定:实际发出哪个挂车数据D1。
挂车通信模块2因此具有智能或算法2a,其能够实现自主地选出和激活运行模式BM并且依赖于此输出所选出的挂车数据D1。与之并行地,依赖于自主选出和激活的运行模式BM,由挂车通信模块2可以经由无线V2X数据链路3接收参与者数据D5并且自主地处理它们(ST3)。
挂车通信模块2的运行在此完全不依赖于牵引车5a的存在,例如当挂车1停在仓库时,并且也不依赖于由牵引车5a使用的无线V2X数据链路3或其中使用的参与者通信模块4,如果它们存在于其中的话。挂车通信模块2因此被构造为自给自足的且智能的,这是因为它可以自主地行动和作出反应。由此有可能的是,使得配属于挂车1并且不具有这样的参与者通信模块4的牵引车5a和/或附加挂车5d从挂车1的或挂车通信模块2的智能中受益,这是因为在挂车1联接到这样的牵引车5a或这样的附加挂车5d上之后,整个车辆就具有这样的智能单元,即挂车通信模块2。
智能的挂车通信模块2例如被构造成,当存在联接的牵引车5a和/或附加挂车5d(在其中布置有发出相应的牵引车数据D5a或附加挂车数据D5d的参与者通信模块4)时,独立调整待发出的挂车数据D1(见图2)。
通常,牵引车5a或附加挂车5d经由在这里使用的无线V2X数据链路3,特别是直接数据链路3a,按照V2X标准V2XS发出牵引车数据D5a或附加挂车数据D5d,这至少部分也涉及由牵引车5a和至少一个联接的挂车1或附加挂车5d组成的整个车辆组合100。这是因为,例如对于整个车辆组合100的实际加速度或实际速度来说通常无法区分牵引车5a与联接的挂车1、5d。此外,挂车1或附加挂车5d的详细信息并不总在牵引车5a中。
基于此,挂车通信模块2能够在识别步骤ST2a中可信地识别出配属于挂车1的牵引车5a和/或附加挂车5d的中的参与者通信模块4,例如根据在预给定的时间段dt内由牵引车5a输出的牵引车数据D5a或根据在预给定的时间段dt内由附加挂车5d输出的附加挂车数据D5d。牵引车数据D5a或附加挂车数据D5d在此也可以包括例如在V2X次要数据包V2XP2中的联接通告KB,它们给出关于双方联接的信息并且可以被用于可信度检查。
如果由挂车通信模块2识别出该主动联接,则挂车通信模块2切换到联接模式KM(运行模式BM),在该联接模式中选出或调整挂车数据D1。在某些情况下,挂车通信模块2不再经由无线V2X数据链路3输出整个可用的信息作为按照V2X标准V2XS的挂车数据D1,而仅输出联接数据D15。与此并行,牵引车5a继续发出牵引车数据D5a或者附加挂车5d继续发出附加挂车数据D5d。
联接数据D15在此包含已经与牵引车数据D5a或附加挂车数据D5d进行了比较或可信度检查的挂车数据D1。挂车通信模块2在此基于接收到的牵引车数据D5a或附加挂车数据D5d来决定例如实际挂车速度vIst1和/或实际挂车加速度aIst1和/或挂车目标加速度aSoll1和/或挂车目标速度vSoll1是否与相应传输的牵引车运动信息IB5a相符或得到证实,或各自的挂车数据D1是否更精确。如果不是这种情况,则不传输各自的挂车运动信息IB1作为联接数据D15,或者仅传输与牵引车运动信息IB5a没有矛盾的数据。这类似地适用于附加挂车数据D5d,其可以相应地进行可信度检查。
由于例如牵引车5a不是在每种情况下都访问当前的挂车运动信息IB1和/或挂车附加信息IE1,因此在联接数据D15中也可以补充地传输与因牵引车而异的信息不矛盾的因挂车而异的信息。因此,可以从联接数据D15连同牵引车数据D5a和/或附加挂车数据D5d推断出车辆组合100的当前行驶状况的实际的总体情况。
如果牵引车5a和/或附加车辆5d具有参与者通信模块4,则如所述,这方面通过在时间段dt内对牵引车数据D5a或附加挂车数据D5d的可信度检查或者经由包括在牵引车数据D5a或附加挂车数据D5d中的联接通告KB向挂车通信模块2告知(参见识别步骤ST2a)。由此,智能的挂车通信模块2也可以在接口模式SM(运行模式BM)下运行,在其中,扩展了通常存在于挂车1与配属于它的牵引车5a或配属于它的附加的牵引车5a之间的CAN接口10。
CAN接口10通常是标准化的,从而经由它进行的信息交换是有限的并且不可能扩展。然而,在接口模式SM中,挂车1与牵引车5a或附加挂车5d之间的无线V2X数据链路3可以与CAN接口10并行使用,以便交换往常无法经由CAN接口来交换的数据D1、D5a、D5d。该并行路径在此也是低延迟并且按照V2X标准V2XS标准化的,其中,然而在该情况下,附加信息也可以经由V2X数据包V2XP1、V2XP2传输。与CAN接口10相比,V2X接口是能扩展的。挂车通信模块2然后可以基于传输的数据D1、D5a、D5d自主地行动。
往常不能经由CAN接口10传输的交换数据D1、D5a、D5d例如可以是挂车附加信息IE1和牵引车附加信息IE5a,例如至少一个挂车1、5d上和/或至少一个牵引车5a上的挂车危险警告W1、牵引车危险警告W5a、挂车装载信息IL1、牵引车装载信息IL5a、挂车装载条件ZL1、牵引车装载条件ZL5a或周围环境检测系统8,例如摄像机8a的周围环境信号S1、S5a。由附加挂车5d也可以提供类似的信息。
经由无线V2X数据链路3因此可以考虑使用所交换的数据D1、D5a、D5d以及运动信息IB1、IB5a,特别是牵引车目标加速度aSoll5a或牵引车目标速度vSoll5a,根据它们,在挂车1中经由挂车通信模块2可以自主地推断出牵引车5a的(紧急)制动并且可以相应地对此作出反应。如果确认了这一点,可以由挂车通信模块2自主地引发挂车1的制动,甚至是在来自牵引车5a的气动控制压力经由接头(黄色)气动作用在挂车1中之前。因此,可以实现挂车1被更快地制动,从而可以避免在这种制动情况下挂车1被推向牵引车5a。这也类似地适用于每个附加挂车5d,它们可以利用这种智能的挂车通信模块2以接口模式SM运行。
此外,可以设置有查验步骤ST2b,在其中,特别是在接口模式SM中,由挂车通信模块2和/或参与者通信模块4检查:在至少一个牵引车5a与挂车1之间和/或在至少一个附加挂车5d与挂车1之间的CAN接口是否失效。如果识别出CAN接口的CAN失效CA,则在没有CAN失效CA的情况下经由CAN接口10参数的挂车数据D1和/或牵引车数据D5a和/或附加挂车数据D5d也将经由无线V2X数据链路3传输。因此可以提供冗余数据传输,其由挂车通信模块2和/或由参与者通信模块4监控。
在查验步骤ST2b中,在激活接口模式SM和/或联接模式KM之后,还可以由挂车通信模块2连续或间隔地检查:在牵引车5a中和/或在附加挂车5d中的参与者通信模块4是否失效。如果识别出各自的参与者通信模块4的模块失效MA,则挂车通信模块2可以经由无线V2X数据链路3输出失效警告信号WS和/或选出输出的挂车数据D1,使得由于模块失效MA而丢失的挂车数据D5a和/或附加挂车数据D5d被代替。由此也可以在信息密度保持不变的情况下提供冗余。
如果由挂车通信模块2在识别步骤ST2a中可信地识别出挂车1没有联接到牵引车5a和/或附加挂车5d上,或者无法可信地确认挂车1联接到牵引车5a和/或附加挂车5d上,则挂车通信模块2切换到自由模式FM(运行模式BM)。在该自由模式下,挂车通信模块2可以自主地发送挂车数据D1和/或接收参与者数据D5。
补充地,挂车通信模块2可以在所有运行模式BM中以询问模式AM(运行模式BM)运行,其中,这基于在第三步骤ST3中获得的参与者数据D5来实现。在该询问模式AM中,也可以由经由无线V2X数据链路3传输的参与者数据D5处理询问信号SA。询问信号SA可以通过服务通告(标准化)或由(例如在道路边缘11处或车站12上的)外部的交通参与者5专有地发出。借助这些询问信号SA,使得各自的交通参与者5例如可以询问全球挂车定位P1或挂车装载信息IL1或挂车装载状态ZL1,因此只要各自的询问信号SA是被信任的,然后挂车1中的挂车通信模块2就可以自主且自动化地应答或者在驾驶员的认可下应答。
挂车通信模块2同样可以经由询问信号SA从其他交通参与者5,例如从牵引车5a询问参与者运动信息IB5和/或参与者附加信息IE5,并且挂车通信模块自己处理该参与者数据D5和/或将其连续经由无线V2X数据链路3来传播并且因此必要时也充当节点。
为了优化整合到挂车1中,挂车通信模块2可以例如经由CAN总线7a与电子挂车制动系统13(TEBS,用于挂车的电子制动系统)联接。然而,原则上,也能想到自主的解决方案,例如在没有TEBS的挂车1情况下。
优选还可以设置的是,经由无线V2X数据链路3经签名和/或经加密地传输指向特定的交通参与者5或指向挂车1的数据D1、D15、D5、D5a、D5d,以便提高数据安全性。因此,各自的通信模块2、4也被构造成对数据D1、D15、D5、D5a、D5d进行加密和解密。
此外,所获知和/或接收到的数据D1、D15、D5、D5a、D5d可以存储在挂车通信模块2中,并且只有在事先注册的交通参与者5处于无线直接链路3a的链路有效范围R中时才发出。另一方面,也可以在特定时间点t发送或要求存储的数据D1、D15、D5、D5a、D5d。附图标记列表(说明书的组成部分)
1 挂车
2 挂车通信模块
2a 算法
3 无线V2X数据链路
3a 直接数据链路
3b DSRC数据链路
3c 5G直接链路
3d 5G移动链路
3e 分发站
4 参与者通信模块
5 交通参与者
5a 牵引车
5b 基础设施装置
5c 外部车辆
5d 附加挂车
6 传感器
6a GNSS传感器
6b 轮速传感器
6c 加速度传感器
6d 速度传感器
6e 温度传感器
6f 货仓摄像头
7 总线系统
7a CAN总线
8 周围环境检测系统
8a 周围环境摄像头
8b 雷达传感器8b
8c 激光雷达传感器
8d 超声波传感器
9 能量源
9a 电池
10 CAN接口
11 道路边缘
12 车站
13 电子挂车制动系统(TEBS)
100 车辆组合
aIst1 挂车实际加速度
aIst5 参与者实际加速度
AM 询问模式
BM 运行模式
aSoll1 给定挂车加速度
aSoll5 参与者目标加速
aSoll5a 牵引车目标加速度
CA CAN失效
D1 挂车数据
D15 联接数据
D5 参与者数据
D5a 牵引车数据
D5d 附加挂车数据
dt 时间段
F1 挂车行驶方向
F5 参与者驾驶方向
IB1 挂车运动信息
IB5 参与者运动信息
IB5a 牵引车运动信息
IE1 挂车附加信息
IE5 参与者附加信息
IE5a 牵引车附加信息
IL1 挂车装载信息
IL5 参与者装载信息
IL5a 牵引车装载信息
KM 联接模式
KB 联接通告
MA 模块失效
P1 全球挂车定位
P5 全球参与者定位
P5a 全球牵引车定位
R 链路有效范围
S1 挂车周围环境信号
S5 参与者周围环境信号
S5a 牵引车周围环境信号
SA 询问信号
SM 接口模式
t 时间点
tL 延迟时间
U 车辆周围环境
V2XS V2X标准
V2XP1 V2X主要数据包
V2XP2 V2X次要数据包
vIst1 挂车实际速度
vIst5 参与者实际速度
vSoll1 挂车目标速度
vSoll 参与者目标速度
vSoll5a 牵引车目标速度
W1 挂车危险警告
W5 参与者危险警告
W5a 挂车危险警告
WS 失效警告信号
ZL1 挂车装载状态
ZL5 参与者装载状态
ZL5a 牵引车装载状态

Claims (26)

1.用于在挂车(1)与车辆周围环境(U)中的交通参与者(5)之间传输数据(D1、D5)的方法,其中,所述数据(D1、D5)经由在所述挂车(1)的挂车通信模块(2)与所述交通参与者(5)的参与者通信模块(4)之间的无线V2X数据链路(3)按照V2X标准(V2XS)低延迟地传输,
其中,所述无线数据链路(3)直接在所述挂车通信模块(2)与各自的参与者通信模块(4)之间形成,或者间接经由分发站(3a)来形成,其中,所述分发站(3a)直接转发传输的数据(D1、D5),
其中,所述挂车通信模块(2)依赖于各自的交通参与者(5)自主地选出和激活运行模式(BM),其中,依赖于被激活的运行模式(BM),
-选出与所述挂车(1)相关的挂车数据(D1)(ST1),并且将挂车数据按照所述V2X标准(V2XS)经由所述无线V2X数据链路(3)自主地发出(ST2),和/或
-按照所述V2X标准(V2XS)接收并且自主地处理由交通参与者(5)提供且与这些交通参与者(5)相关的参与者数据(D5)(ST3)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
-使用直接在所述挂车1与其中一个交通参与者(5)之间形成的直接数据链路(3a)作为无线V2X数据链路(3),其中,所述直接数据链路(3a)是短程的DSRC数据链路(3b)或5G直接链路(3c),和/或
-使用经由分发站(3e)间接在所述挂车(1)与其中一个交通参与者(5)之间形成的5G移动链路(3d)作为无线V2X数据链路(3)。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述直接数据链路(3a)处在5.850GHz与5.925GHz之间的频带并且具有高达1000m的链路有效范围(R)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,形成具有小于200ms,优选小于100ms,特别是小于50ms的延迟时间的V2X数据链路(3)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,使所述挂车数据(D1)和所述参与者数据(D5)在分别配属的V2X数据包(V2XP1、V2XP2)中按照所述V2X标准(V2X)经由无线数据传输(3)来传输。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,依赖于接收所述挂车数据(D1)的交通参与者(5)选出自主地发出的挂车数据(D1),和/或不依赖于外部软件选出自主地发出的挂车数据(D1)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述挂车通信模块(2)经由所述无线V2X数据链路(3)自主地将从交通参与者(5)接收到的且与所述交通参与者(5)相关的参与者数据(D5)再次输出。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,当所述挂车通信模块(2)可信地确认所述挂车(1)与至少一个配属于所述挂车(1)的牵引车(5a)和/或至少一个配属于所述挂车(1)的附加挂车(5d)联接时,使所述挂车通信模块(2)在联接模式(KM)中和/或接口模式(SM)中运行(St2a)。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,当所述挂车通信模块(2)
-可信地确认所述挂车(1)没有与牵引车(5a)和/或没有与附加挂车(5d)联接,和/或
-无法可信地确认所述挂车(1)是否与牵引车(5a)和/或附加挂车(5d)联接时,
使所述挂车通信模块(2)在自由模式(FM)中运行(St2a)。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于,当根据从所述牵引车(5a)经由所述无线V2X数据链路(3)输出的牵引车数据(D5a),例如根据全球牵引车定位(P5a),和/或根据从所述附加挂车(5d)经由所述无线V2X数据链路(3)输出的附加挂车数据(D5d),和/或根据联接通告(KB),可信地确认所述挂车(1)联接到至少一个牵引车(5a)和/或至少一个附加挂车(5d)上时,所述挂车通信模块(2)激活所述联接模式(KM)和/或所述接口模式(SM)。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述挂车通信模块(2)在所述联接模式(KM)中自主地选出和/或调整所述挂车数据(D1),并且将所述挂车数据输出到所述车辆周围环境(U)中,用以使其他交通参与者(5)接收,其中,为此所要输出的挂车数据(D1)与所述牵引车数据(D5a)和/或所述附加挂车数据(D5d)进行比较和/或可信度检查,并且不传输相互矛盾的挂车数据(D1)。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的方法,其特征在于,在所述接口模式(SM)中,所述挂车数据(D1)和/或所述牵引车数据(D5a)和/或所述附加挂车数据(D5d)
-在所述挂车(1)与所述至少一个牵引车(5a)之间,和/或
-在所述挂车(1)与所述至少一个附加挂车(5d)之间
经由所述无线V2X数据链路(3)进行交换。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,在所述接口模式(SM)中,只有那些不能经由标准化的CAN接口(10)
-在所述至少一个牵引车(5a)与所述挂车(1)之间,和/或
-在所述至少一个附加挂车(5d)与所述挂车(1)之间
传输的挂车数据(D1)和/或牵引车数据(D5a)和/或附加挂车数据(D5d),例如牵引车目标加速度(aSoll5a)和/或牵引车目标速度(vSoll5a),经由所述无线V2X数据链路(3)传输。
14.根据权利要求12或13所述的方法,其特征在于,所述挂车通信模块(2)和/或所述参与者通信模块(4)在所述接口模式(SM)中获知:
-在所述至少一个牵引车(5a)与所述挂车(1)之间,和/或
-在所述至少一个附加挂车(5d)与所述挂车(1)之间的CAN接口(10)是否失效,
其中,在所述CAN接口(10)的CAN失效(CA)的情况下,那些在没有CAN失效(CA)时经由所述CAN接口(10)传输的挂车数据(D1)和/或牵引车数据(D5a)和/或附加挂车数据(D5d)也经由所述无线V2X数据链路(3)来传输。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法,其特征在于,所述挂车通信模块(2)在激活所述接口模式(SM)和/或所述联接模式(KM)之后检查:牵引车(5a)和/或附加挂车(5d)中的参与者通信模块(4)是否失效,
其中,所述挂车通信模块(2)在各自的参与者通信模块(4)的模块失效(MA)的情况下经由所述无线V2X数据链路(3)输出失效警告信号(WS)和/或选出输出的挂车数据(D1)使得由于所述模块失效(MA)而丢失的牵引车数据(D5a)和/或附加挂车数据(D5d)被代替。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述挂车通信模块(2)在询问模式(AM)中运行,其中,所述挂车通信模块(2)在所述询问模式(AM)中处理询问信号(SA),其中,所述询问信号(SA)包括在从各自的交通参与者(5)接收到的参与者数据(D5)中,并且所述挂车通信模块(2)依赖于所述询问信号(SA)选出和发出挂车数据(D1)。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述挂车通信模块(2)只有在发出所述询问信号(SA)的交通参与者(5)被信任的情况下才选出和发出挂车数据(D1)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在所述挂车数据(D1)中传输在挂车(1)中获知的挂车运动信息(IB1)和/或挂车附加信息(IE1),其中,
-所述挂车运动信息(IB1)包括全球挂车定位(P1)和/或挂车行驶方向(F1)和/或挂车实际加速度(aIst1)和/或挂车目标加速度(aSoll1)和/或挂车实际速度(vIst1)和/或挂车目标速度(vSoll1),和
-所述挂车附加信息(IE1)包括挂车危险警告(W1)和/或挂车装载信息(IL1)和/或挂车装载状态(ZL1)和/或挂车周围环境信号(S1)。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在所述参与者数据(D5)中传输参与者运动信息(IB5)和/或参与者附加信息(IE5),其中,
-所述参与者运动信息(IB5)包括全球参与者定位(P5)和/或参与者行驶方向(F5)和/或参与者实际加速度(aIst5)和/或参与者目标加速度(aSoll5)和/或参与者实际速度(vIst5)和/或参与者目标速度(vSoll5),和
-所述参与者附加信息(IE5)包括参与者危险警告(W5)和/或参与者装载信息(IL5)和/或参与者装载状态(ZL5)和/或参与者周围环境信号(S5)。
20.根据权利要求18或19所述的方法,其特征在于,从在挂车(1)上和/或在各自的交通参与者(5)上的传感机构(6),例如GNSS传感器(6a),和/或轮速传感器(6b)和/或加速度传感器(6c)和/或速度传感器(6d)获知运动信息(IB1、IB5),
其中,运动信息(IB1、IB5)经由总线系统(7),例如CAN总线(7a),从所述传感机构(6)传输到所述挂车通信模块(2),或者所述传感机构(6)至少部分地布置在挂车通信模块(2)中。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法,其特征在于,经由挂车(5)或交通参与者(5)中的温度传感器(6e)和/或货仓摄像机(6f)检测装载状态(ZL1、ZL5)。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述挂车通信模块(2)在挂车(2)中不依赖于所述交通参与者(5)地被供应能量。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,经由所述无线V2X数据链路(3)加密地传输挂车数据(D1)和/或参与者数据(D5)。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,只有当具有参与者通信模块(4)的交通参与者(5)处于与挂车通信模块(2)的链路有效范围(R)中时,所述挂车通信模块(2)才发出所述挂车数据(D1)。
25.用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的挂车通信模块(2)。
26.具有根据权利要求25所述的挂车通信模块(2)的挂车(1),其中,所述挂车通信模块(2)是自主的或者是电子挂车制动系统(13)的组成部分。
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