DE102007012546A1 - Mobiles UWB-Daten-Radar Ansteuerungseinheit für Verkehrstelematik (Mobile UWB Data RADAR Enabler for Traffic Telematics) - Google Patents

Mobiles UWB-Daten-Radar Ansteuerungseinheit für Verkehrstelematik (Mobile UWB Data RADAR Enabler for Traffic Telematics) Download PDF

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Abstract

Das Patent beinhaltet die Geräteausstattung mit Speicherbausteinen besonderer Ausführungsart zur DV-technischen Verarbeitung spezieller Verfahrensweise im gewerblichen Einbau/Ausrüstung von Fahrzeugen und anderer mobiler Einheiten. Die Neuheit, die nicht zum Stand der Technik gehört, ist notwendig für Sicherheitsanwendungen in der Verkehrstelematik an sinnvoller Objektortung bei gleichzeitiger Einleitung und Aufrechterhaltung (sowie Abschluß/Abbruch) einer (oder mehrerer) Kommunikationsbeziehung(en). Was dieses Patent kennzeichnet, ist der sicherheitsrelevante hochgeschwindigkeitsgeeignete Datenaustausch und die weitere wahlfreie Benutzung in der Annäherung und Relativbewegung zueinander (under seamless movement/mobility awareness).

Description

  • Einführung
  • Nach Oberbegriff und Merkmalen gegliedert:
    UWB (Ultra Wide Band), in OFDM-(Orthogonal Frequency Devision Multiplexing)/oder DS-(Direct Sequence) Verfahrensvarianten, ist eine standardisierte Spreizsignaltechnik im Funk, wo sogenannte Symbole aus mehreren Bits, vorzugsweise 8, pro Sekunde und breitbandiger Übertragungsfrequenz mittels Sub-Carrier des GHz-Bereichs übertragen werden, regulativ gefaßt als „koexistent" oder gesondert wie „outdoor" ausgewiesen. (Das Signal wird dabei z. B. noch einem Convolutional Coding o. ä. und QPSK- bis 64QAM-Modulation unterworfen.)
  • Eine Aussendung bzw. Empfang kann gleichzeitig (z. B. mittels orthogonal space-time block encoding matrix) über mehrere Antennen erfolgen, bezeichnet als „Smart Antennas", die zudem Richtwirkung (optimistic beam forming) nach kombinierten Senden und Empfangen entfalten (, und was hier aufgegriffen werden soll). Dadurch können sehr hohe Daten-Übertragungsraten im MBit/s-Bereich erzielt werden, selbst in einem sogenannten Shared Common Channel als Halb-Duplex Medium, was sonst gleichzeitiges Senden und Empfangen verbieten würde.
  • Mittels nachgeschalteter, sogenannter MIMO-Technik (Multiple-In-Multiple-Out), was einer integrierten Warteschlangenbehandlung (symbol rate processing Pipeline) einfachster Disziplin (First-In, First-Out) entspricht, wird nicht nur Full-Duplex-Betriebsweise (gleichzeitiges Senden und Empfangen) zugelassen, sondern durch o. g. Richtwirkung sogar gleichzeitiges Senden (und Empfangen) von verschiedenen Symbolen zu(/von) unterschiedlichen Gegenstationen (multi-point) eingeräumt, was die effektive Kapazität zudem weiter erhöht. Dies, wie bei WLANs (vergl. 802.11n) und sogenannter Wireless Metro-LANs vorgesehen, ist hier nicht unmittelbarer Gegenstand der Erfindung, kann aber mit einbezogen werden.
  • Gleichzeitig wird in diesem Patent die RADAR-Funktionalität der UWB-Technik (LCD, Trasnmission Power Control, Activity Factor-Varianten) mit Reichweiten bis 150 m aufgegriffen und jetzt aber Impulsaussendung als (codierte) Daten-Abstrahlung und -Empfangsauswertung zur Abstimmung gebracht, was einem Self-Organization-Prinzip von Informations- und Kommunikationsvorgängen für mobile Objekte untereinander und mit der (festen) Umgebung entspricht.
  • Die hier zum Ansatz gebrachte „Turing-Maschine" innerhalb der Problemlösung ist ein universelles Automatenmodell (A. M. Turing, 1912-1954), welche Lese- und Schreiboperationen auf einem (theoretisch unendlichen) Magnetband-ähnlichen Medium durch feldweise, auch mehrere, Vor- und Rückwärtsbewegungen vornimmt. (Zur Steuerung dient eine endliche Menge von Zustandsübergängen als Tabelle, worunter man sich Relais oder eine feste Verdrahtung vorstellen kann, genauso wie DV-technisch einen „finiten Automaten".)
  • Qualifikation als Patent
  • Dieses Patent beinhaltet die nicht erkannte Möglichkeit, eine besondere Form der Auswertung und Ansteuerungselektronik von RADAR-ähnlichen Impulsen, jetzt an Daten strukturiert, und deren Behandlung mit einer Speicherbearbeitung sowie deren logisch-funktionale Verknüpfung der Regelkreistechnik. Dies bedarf spezifischer Bausteine („Memory Bus") zum Auswertungszugriff und Verdrahtung, weit über die MIMO-Technik hinausgehend, und ist Voraussetzung für die Algorithmierung der Warteschlangenverhandlung/-bearbeitung der sicherheitsrelevanten (/"kritischen") Anwendungen. Diese sind unerläßliche Prozesse aufgrund ihres Funktionierens und Eigenschaften zum hier ausgewiesenen Einsatzbereich.
  • Während bisher die UBW-RADAR Technik ersten Eingang gefunden hat für stationäre Erfassungs- und Erkennungsanwendungen, greift diese Erfindung auf das Problem der Stationseigenbewegung und(!) sich permanent verändernder Umgebungen einschließlich der (relativen) Bewegungen anderer inklusive auch als Pulse-Sender Auftretender (und Empfänger). Diese zielt ab auf:
    • 1. die potentiellen Daten-Kommunikationspartner,
    • 2. aber gleichzeitig auch auszusortierende Nichtteilnehmer, obwohl befähigt
    • 3. oder/als eventuelle Störer
    • 4. sowie für die Sicherheitsanwendungen „kritische" Nicht-Kommunikationsbefähigte
    • 5. einschließlich interpretierbarer „Versteckter"/Abgeschatteter („hidden terminals"(/Non-Line-of-Sight), eben als vorgenannte Störer.
  • Alle verstehen sich im Einsatzbereich als potentielle Gefahren- und(!) durch die Eigenbewegung oder Standort Gefährdungsobjekte („context reasoning") auf/zum oder in der Nähe des eigentlichen Verkehrsträgers (Straße, Bahn, etc.).
  • Anwendungsgebiet sowie Sinn und Zweck der Erfindung
  • Es ist die notwendige Ergänzung, unter Mobilitätsbedingungen (, welche stationäre Bedingungen/Nutzung mit einbezieht), insbesondere von allen Verkehrsteilnehmern (Fahrzeuge, Fußgänger, Tiere, Gegenstände, etc.) diese in Echtzeit zu erkennen, in ihrem Folgeverhalten an möglichen Bewegungen aus der Kommunikation (oder Nicht-Kommunikation) zu identifizieren und aktiven/reaktiven Verhalten zu bewerten sowie Vorhersage (Geschwindigkeit, Richtung, etc. aber auch Änderungen dazu) zu bringen. Dazu wird versucht, mit diesen schon zur Detektion in eine Kommunikationsphase zu treten („acquisition Phase") und diese weiterzuverfolgen.
  • Der umgekehrte Fall ist durch Daten-Protokolltechnik mit einbezogen, wo der Mobile unabhängig von seinen Eigenaussendungen von anderen dazwischen oder zuvor eingangs auf die gleiche Art und Weise erfaßt und angesprochen wird. Erst so werden Anwendungen abstufbarer Automatismen der Sicherheit, Komfort, Effektivität, etc. im Verkehr ermöglicht. Konsequenzen aus Nichtzustandekommen von Kommunikationsbeziehungen werden essentiell mit berücksichtigt, ebenso wie massenhaftes In-Erscheinung-Treten, auch auf engstem Raum. Ferner ist zu vermerken, daß das dabei unterstellte „verteilte" Verfahren nicht an Forderungen zur Ausrüstungsverbreitung gebunden ist und seine Wirksamkeit schon ab einen individuellen Teilnehmer entwickelt. Während der Einführung würde es eine Beschleunigung bewirken, daß es „um sich greift", so daß eine weitgehende oder gar endgültige Totalausrüstung nicht ausgeschlossen ist, auch bei hier angedeuteten und einbringbaren Einfachst-Zwischenlösungen (incompatibility overcome).
  • Gewählt wurde hier der „Worst Case", Anforderungen des Straßenverkehr, und wird anhand Szenarien zur ablauforientierten Funktionsweise zur Erklärung gebracht.
  • Einsatzbereich
  • Der spezifische Anwendungsbereich als „outdoor" ist grundsätzlich für alle „Fahrerassistenzsysteme" vorgesehen zur Unfall-Vermeidung (Crash mit anderen), „kooperatives Fahren" mit anderen, Orientierung gegenüber Gefahrenquellen, Eigeneinschätzung als Gefahr, etc., um automatisierte Reaktionen (Ausweichen, Abbremsen, etc.), auch im abstimmbaren Zusammenwirken mit den anderen Verkehrsteilnehmern einzuleiten einschließlich Warnung des Fahrers und anderer („context awareness") und letztlich „Recording" z. B. für die Fahrzeug-Optimierung und gar für einen Unfallschreiber. Dabei handelt es sich um ein Onboard-Instrumentarium „semi"-autonomer Systeme – d. h. manueller eigener Fahrereingriffe weiter möglich; ebenso evtl. manueller Reaktionen anderer darauf, eben von mobilen Objekten wie Fahrzeuge in ihrer beschränkten, Straßen- und Fahrzeugeigenschaften gebundenen Bewegungsfreiheit.
  • Die Einsatzerweiterung auf Indoor und „autonome Systeme" ist nicht ausgeschlossen (, doch wird hier keine Gewähr unternommen).
  • Dies ist eingebettet in der „schwierigen" Kommunikations- und Wahrnehmungsumgebung durch massenhaftes Teilnehmer-Auftreten, sowohl geordnet anmutenden wie auch individuellen Bewegungen an stark variierenden Geschwindigkeiten (von NULL aufwärts) und Richtungen (einschl.-Gegen-). Es kommt eine Autofocus-Wirkung zur Geltung bei gleichzeitigem Surrounding-Selfsensing, nicht nur im Hinblick auf Gefahrenobjekte, sondern auch potentieller Kommunikationspartner als Mobil- und Fest-Stationen z. B. ausgewählter Gefahrenpunkte/Unfallschwerpunkte. An/entlang diesen können unterstützende bis eingreifende Einrichtungen (Beacons) eingebracht werden, die der Organisation des Kommunikationsverkehrs und Fahrzeugverkehrs dienen und Übergabe-/Zugangspunkte APs (Access Points) ausmachen.
  • Eine Informationsweitergabe/Kommunikation aus dieser Short Range „Event-Awareness" hier in Form des Relaying/MutiHop-Forwardings oder vorgenannten infrastrukturellen APs kann Medium- und Long-Distance-Dienste zugeführt werden.
  • Beschreibung der Ansteuerungseinheit mit Beispiele
  • Funktionsweise aus der Anordnung
  • Die hier vorgestellte Lösungsanordnung mit spezifischen Bausteinen und funktioneller Verdrahtung geht weit über den derzeitigen Stand der Technik hinaus (, wo die Rayleigh Fading Kanäle in parallele „flache" Kanäle transformiert, aber auch Kanal-Echos aufgelöst(!) werden).
  • Blockdiagramm
  • Ausgangspunkt zur verwendeten Spreizsignal-Übertragungstechnik in ursächlicher Form und vertellbar über mehrere Antennen ist die Kombination mit Smart Antennas/Multiple Receivers/„Sensors"-Feld. Es handelt sich bisher um ein Diversity und Multiplexing Gewinn (gain) zur Mehrwege-Signalausbreitung-Behandlung mit adaptivem Kanal-Richtungseffekt.
  • Im Rahmen der Mehrfach-Aussendungen kommt es zunächst zu auswertbaren Reflexionen („Echos"), die die RADAR-Funktionalität assoziieren. Hinzu kommt das „Verschlucken"/Ausbleiben von Echos durch organische Objekte und Gegenstände, d. h. verwertbare Identifizierungsinformationen vor dem Geräusch-Hintergrund. Auch Bewegungen (ab einer gewissen Geschwindigkeit und Richtung der pro Pulse erfaßten Objekte lassen sich erfassen („Verschmieren).
  • Im Unterschied zum sogenannten UWB (u. a.) RADAR und anderen UWB Anwendungen, gibt es hier keine Low Duty Cycles bzw. adaptive Transmission Power (z. B. für Koexistenz gleicher Nutzfrequenzen), aber es fügt sich:
    • 1. adaptive Pulse, nun nicht nur konstant zyklisch, sondern eigengeschwindigkeitsabhängig, situations- und ereignisbezogen, was eine besondere Steuerungselektronik benötigt und ausmacht
    • 2. Daten-codierte Aussendung in Pakete als mehrere hintereinander folgende und verkettete Symbole- statt (piggy-backed) Impulse
    • 3. Kanalrichtungseffekte, jetzt hier grob in Richtung der Eigenbewegung und(!) ebenso angesteuert, gezielt und davon abweichend, für Aussenden und Empfangen zu anzusteuernden Kommunikationszeitpunkte
    • 4. Empfangswertung an Bewegung und Standort zueinander, nicht nur von (Eingangs-)Echos der Richtumgebung, sondern auch eingeleiteter Kommunikationsbeziehungen und bis dato nicht erkannter Verwertung weiterer Fremdaussendungen/Anpeilungen von anderen aus der Umgebung, ob als Pulse oder Kurznachrichten (datagram) oder deren Fragmente bzw. angeblicher Störsignale, die im Hinblick der abgezielten Anwendung keine sind.
    • 5. Herstellung, Zusammenhang und Zuordnung von „gesensten" Echos und geortete Datagrame, als solches identisch oder in Verzögerung zueinander als Echtzeit-artige Kommunikations-„antworten"
    • 6. Ebenfalls eigener spontaner Kommunikationsantworten für Fremd-Anpeiler
  • So kommt es zu korrespondierenden/korrelierten variablen Funkfeldern an Antennen-Richtwirkung mit dem Effekt dynamisch-adaptiver Erfassungsfelder und Wirkungsfelder (an „Reactiveness"), deren maximale Reichweite in Hauptrichtung nebst Echtzeit-Vermögen bis zu 150 m anzusetzen wäre:
    • Schaubild: Keule (Hauptbewegungsrichtung) und Ausrichtungen
  • Verdeutlicht wird hier, wie aufgrund der Smart-Antennentechnik ein ad hoc-mäßiges „verbiegen" der RADAR-Funktionalität stattfindet bei gleichzeitiger Unterstützung für die Datenkommunikation mit den erfaßten Objekten. Auch ein „Hin-und-Her-Schwingen” zwischen diesen ist ableitbar.
  • Andersartige Pulse-Ansteuerung für protokolltechnische Datenübertragungen:
  • Zu vermerken ist, daß schon ein zyklisch anmutendes Zeitmuster zugrunde gelegt ist. Dieses ist aber wegen dem Datenkommunikationsmerkmal sowohl implizierter wie auch explizierter Natur, ersteres mit Feedback zum Steuerungsmechanismus. Dies bewirkt ein Aussetzen bis Verschieben einer Aussendung (verwertbare „Ruckelbilder"); ebenso gesteigert zur Beschleunigungserfassung (tatsächliches Abbremsen/Beschleunigen) in sich abzeichnenden Gefahren- und Notsituationen. Bei Stillstand und doch am Verkehr teilnehmend gibt es einen noch geringeren Minimalzyklus, auch als Heart-Beat bezeichnet.
  • Berücksichtigt werden muß in dieser abgewandelten Form für ad hoc in Erscheinung tretende Teilnehmer, daß die Aussendungsdauer eines Pulses mit einer Kurznachrichten von ca. 100 Byte(/Symbole) nur zu belegen ist.
  • Vom Prinzip her handelt es sich bei dieser Umgebungsbeobachtung um ein adreßloses Konzept, da es der Bewegungs/-Ortungserfassung auf dem Funkweg, vornehmlich der Smart Antennas, obliegt und was Anonymisierungsansprüchen voll genügt. (Intern zur Erkennung und Identifizierung nach ausgemachter Gefahrenobjekt und Gefährdungsart gibt es eine zeitindizierte Form.) Es können aber andere, soweit als Echo-Abstrahler (vergl. Tag-Transponder, synonym RFID) und aktive Aussender als o. g. Fremdpeiler zugelassen, eingebracht werden.
  • Bei den implizierten Organisationskomponenten handelt es sich aus kanalbelegungstechnischen Gründen um ein modifiziertes Mehrfach-Zugangsverfahren (multiple access) verteilter Algorithmen zum eben „unzuverlässigen Funkkanal" (, wo Signal Collision Detection nicht möglich ist). Das grundsätzliche Verfahren wird hier skizziert (und ist nicht Bestandteil des Patents):
    Zunächst gibt es vor einer Aussendung ein WLAN-ähnliches zeitlich limitiertes „Listen-before-Talk" jeder Mobilstation.
  • Sollte sich keine „gesenste" Sendemöglichkeit ergeben, so wird nach Ablauf einer Backoff-Mechanik ähnlich der CSMA/CA-Variante, ein jam-artiges künstliches Signal ausgesendet, was alle(!) Adhoc-Teilnehmer in einen „Moment des Schweigens" versetzt, außer dem Initiierer selbst. Hieraus folgt für alle eine selbsttätige „Contention Resolution", wie in den Standards festgelegt.
  • Aus dem Sende-Abstand, auch als InterFrame bezeichenbar läßt sich die Zeitansteuerung/-management der WS-Bearbeitung (s. u.) herleiten (Feedback).
  • Inkooperiert wird eine Mechanik, die dem Erkennen und Behandeln von „undisziplinierten", „dritten" Teilnehmern gilt, weil z. B. „schuldlos" versteckt bzw. hinter der Straßenecke oder durch vorausfahrendes Fahrzeug abgeschattet oder aufgrund Entfernung – trotz Funkfeld-Überlappungen – eben nicht direkt erreichbar erscheint, und so beim Sensing nicht erfaßt werden, aber störend im gemeinsamen Funkkanal für eine (Zweier-)Kommunikationsbeziehung sind: Die bekannte Lösung des Hidden Terminal" Problems. (Quasi einer extrem kurzzeitigen vorgeschalteten Reservierungsphase gleichkommend mit einem RTS-Signal und – bei Erfolg – folgender Bestätigung als CTS wird dieses Hand-Shaking, ob vollständig oder teilweise verzeichnet, von den anderen beobachtet mit Konsequenz für das eigene Kommunikationsverhalten zum Kanalzugriff, was für alle abhörbar ist.) Aber auch eine zusätzliche Echo-Ortung wird zur Anwendung gebracht an dessen erfaßbaren Echo-Fadingverhalten im Funkkanal („Aura") von den Aussendungen der „Versteckter", und der Sicherheitsverwertung zugeführt. (Für dieses „Out-of-Range", aber Dritten dazwischen zur Zugangssynchronisation untereinander einschl. Bildung von Erreichbarkeitsbäume („Service Instance") im Relaying/Forarding wird ein Zusatzpatent beansprucht.)
  • Weitere Funk-Organisationsprinzipien („slotting") der MAC-Ebene (Medium Access Control) lassen sich einbringen wie stationäres Beaconing (s. ECF-Variante: Point Coordination Function). Auf die entsprechenden Standards sei bekannterweise hingewiesen.
  • Bei Versagen z. B. Channel Overload oder Time-Outs ergeht eine Warnung(-ssematik) aufwärts" an Nutzer/Anwendung („Cross Layer Functionality").
  • Weitere auferlegte Funktionen (NAV, Net Allocation Vector) zur Echtzeit-gerechten Mehrfachausnutzung mit Eingriffe(/"Backoff Manipulation") und Feedback ergeben sich aus der Cross-Lager-Functionality für darauf aussetzende Protokolle/Prozesse (Retransmissionen, Timer & Counter) des Data Link Lagers bis Routing (Wegewahl über Relaying/um Objekte hinweg), auch für Mehrfachverbindungen/-kanäle.
  • Die explizite Organisationskomponente entspricht dem Decoding-Prinzip einer bekannten „Turing-Maschine", welche auf einem Buffer der gemonitorten Echo- und anderen Signale sowie mit konkretem Datengehalt arbeitet und Kernstück dieses Patents ist
  • Angewandte Turing-Maschine (Applied Turing Machine an MIMOs)
  • Grundsätzlich ist die Turing-Maschine notwendig für die Phasen-Bildung und Verfolgung (tracking) in der/n Kommunikationsbeziehungen, die orts- und bewegungsabhängig sind. (Eine weitere Programmierung zur Context-Awareness und evtl. Personalisierungen in mobiler Umgebung bauen hierauf auf.)
  • Die „Schritte" der Turing-Maschine(n) sind bestimmt durch die Warteschlangen-Felderbildung, (mindestens) ein Symbol groß. Das verwendete Zeitschema wird bestimmt durch erwartete Echo-Laufzeiten und in der geringsten Auflösung nach Eintreffen der Signale in Antennenrichtwirkung.
  • Inwiefern ein Synchroniser (synchronisation unit) zum Zuge kommt, bestimmt das RX/TX-Bezugssystem der RADAR-Funktionalität – eine Mini-Slotsystem. Dies ist zu trennen von der Aufgabe der Turing-Maschine, den uni- zum bidirektionalen Kommunikationsmodus, d. h. gegenseitig geregelt, umzuschalten, Beispiel mit der Akquisitionsphase beginnend, mit der Folge der variierenden zyklischen Aussendeansteuerung und Verstärkung Richtwirkung vorliegender Aussendedaten aus nachgeordneten Berechnungsschritten der Kanalbildungen zu anvisierten Anwendungen. (Damit weicht dieses Patent erheblich ab von der bisherigen Vorstellung, daß MIMO-Technik, kombiniert mit Smart-Antennas, wie ein „Fließ-RAM" arbeitet.) In Konsequenz kann dies bedeuten, daß es 2 gekoppelte Turing-Maschinen sind, eine für Empfangsauswertungen und eine für angesteuertes Aussenden.
  • In Ergänzung und Abänderung der derzeitig existierenden RADAR-Funktionalität sowie Abgrenzung, aber mit einbeziehbar als „Processing Gain" zur Tag-Transpondertechnik, synonym RFID, und optische Bilderkennung (Image) und (/-Nach-)Bearbeitung) handelt es sich um einen speziellen Mehrfach-Lese-Memory-Bus in einer parallelen Anordnung mehrerer fortlaufender Warteschlangen, die das Beam-Forming der vorgeschalteten „Smart Antennas" an Einlese-Echos und Empfangsdaten nachvollziehbar macht. Die Verteilung auf die verschiedenen Warteschlangen in dem Zeitschema erfolgt nach Signalstärke und Laufzeit (Objekt Abstand) wie aufsynchronisiert durch die Aussendepulse.
  • Der so „getriggerten" an „ruckartigen" WS Bewegungen, was ein logisch-funktionales „Slotted System" ausmacht, mit hinzufügbarer Zeitmessung(/stempel) in der Datenzusammenstellung (packet combosing,) kommt hinzu die Kanalauswertung ("inperfekten" Channel State Information – CSI) in Form einer Matrix mit scharfen und(!) unscharfen Empfangssymbolen, beides um augenblickliche Geschwindigkeit und Richtung herzuleiten und in einem Nachlauf zuzuordnen (Objekt-Attributbildung).
  • Ersteres wird benötigt für interaktive Bestätigungs- u. a. Semantiken an Protokollelemente (ACK/confirm, NAK, Flow Control, etc.) des Datenverkehrs, eben fürs anvisierte reaktive und beeinflußbare Straßenverkehrsverhalten, ebenso wie das „Einfangen" und Einsortieren des umgekehrten Falls von RADAR-Impulse bzw. emittierten Direktdaten, die z. B. richtbare Broadcast-Warnungen ähnlicher Technik anderer Sequenz und Zyklen sein können. Zweites sind Signale) bzw. -reste von Echos und Datenpakete (noise/no noise, partially/complete corrupted, signal collieded/reconstructable/real) einschl. Interpretation von „Störsignalen" der Hidden Terminals, aufzufassen. (Das würde das „Band"-Alphabet im Context bilden; es ist also kein(!) unmittelbarer Filter-Prozeß nach verwertbaren Daten.)
  • Denn die „Bewegungsstörung" ist die entscheidende Charakterisierung des Kommunikationsvorgangs bzw. -wunsches für Kontaktaufnahme-(„Gut, schon mal erfaßt zu sein"), -halten und -auslösen/als nicht sinnvoll abbrechen sowie Konsequenzen daraus für den Fahrer in seiner Lenksituation, wenn Verbindungen nicht zustande kommen oder „unerklärlich" verlorengehen. Es geht aus seiner und der anderen Sicht um das relative Verfolgen zueinander und Beschleunigungserfassung plus relativer Erreichbarkeitsposition und Identifizierung des Gefahrenobjekts in jeder Form der Eigenbewegung, aber auch Stillstand.
  • Die Anordnung wirkt wie (Fläche-Zeit-)Kurven (trajectories) an „springenden" Objekten zwischen Warteschlangenabläufen, die sich auf der fortlaufenden Matrix ausmachen lassen, wie folgende Schaubilder (Snapshot) verdeutlichen:
  • Schaubilder:
    • Beispiel Vorbeifahren (Verfolgen)
    • Beispiel Annäherung (Autofocus)
  • Gleichzeitig erkannt man die Abbildbarkeit der Antennenrichtwirkung, wie sich diese „verbiegt" einem vorbeifahrenden/am vorbeigefahrenen (bypassing) Objekt bzw. bei Annäherung ausrichtet.
  • Der Kanalbildungseffekt zu/zwischen den Objekten erfolgt durch Zuordnungen der Tuning-Maschine während ihrer Lesezugriffe und -auswertungen, und zwar auf mehrere Ebenen der Kommunikationsphasen-Bildung. Hierhinter verbergen sich die bekannten protokolltechnischen Prozesse, im Phasenschema unterbringbar:
    Monitoring, Refreshing Estimation, Forecasting
    Sensing, Sniffing, Detection, Discovery (neighbours) Filtering
    Contacting Interrogating (Hello), Negotiation, Polling, Resolving
    Reservation
    Flooding, etc.
  • Dazu steht (aufsynchronisiert) der Lesekopf der Turing-Maschine zum Zeitpunkt einer Aussendung am Anfang des Parallelwarteschlangensystems und kehrt auch immer wieder nach Task-Erfüllung hierhin zurück. Zwischenzeitlich führt sie, je nach Interpretationsstand eines oder mehrere Signalereignisse, den Buffer soweit auf und ab, auch wiederholt, bis sie – je nach Kontext-Programmierung z. B. Transformationen zur Bewegungsverfolgung (Tracing/Tracking) und -vorhersage – zu einem Ergebnis kommt. Dies erfolgt zum einen „blitzschnell", solange es der nächste Aussendezyklus zuläßt, zweitens bei „Neues"/"Unerwartetes" von Fremd-Aussendungen (bzw. „Einfangen") vorliegen und eine explizit verzögernde (oder bescheunigte) Antriggerung den nächsten Aussendezyklus auslöst. Deren Grenze wird regeltechnisch bestimmt durch die (gefährdende) Eigengeschwindigkeit, der detektierten Objekte, des (abzuarbeitenden) Kommunikationsverkehrs, Ereignisse (event awareness), etc. Kommt die Maschine in ihrem Nachlauf in der zur Verfügung gestellten Zeit zwischen 2 Aussenden nicht zu einem Auswertungsergebnis, was Positionsänderung und Ausgabedaten z. B. für Bewegungsverfolgung betrifft, so bricht sie ab „wie selbstverständlich" – mit Warnung o. ä. an die Anwendung/Nutzer – und kehrt zum Ausgangspunkt zurück, das nächste Eintreffen von Signalen anderer oder zur gestarteten Eigenaussendung abwartend. Gegebenenfalls kann durch einen weiteren Gang – nach Abwarten eines (adaptiven) Zyklus ohne Resultat, selbst unter Wiederholung – die Bearbeitung des Speicherinhaltes, jetzt weiter zurückliegend, fortgesetzt, wiederholt oder ergänzt werden.
  • Referierte Veröffentlichungen
    • ETSI TR 102 495
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - A. M. Turing, 1912-1954 [0005]

Claims (1)

  1. Das angemeldete Patent ist die Lösung für konkrete Merkmale an massenhaften(!) Auftreten, Verbreitung und Anwendung einer neuartigen RADRAR-Technik („UWB") zur Umfeld-Detektion und -Kommunikation richtungsbezogner Bewegungen für Kraftfahrzeuge in jeder Fahrtsituation („mobile") zur gegenseitigen relativen Bewegungserkennung – Objekte und andersartige Teilnehmer des Straßenverkehrs miteinbeziehend (Object Identification and Discrimination!)- und -vorhersage mit möglichem (orthogonal codierten) Kurzdaten-Austausch dazu, mit dem Ziel der Kollisionsvermeidung (Collision Avoidance) als Warnung (Alerts) an den Fahrer, abstimmbarer Ausweichreaktionen und ggfs. auch automatisierbare Eingriffe („Assistance") sowie Erkennen evtl. nicht handhaberer und deshalb gefährlicher Verkehrslagen („Self-Awareness") und Notfall-Warnverteilungen (Emergency Events). Darüber hinaus dient die technische Ergebnisverbesserung den „kooperativen" Fahrprozessen zur Stau- und Stockungsvermeidung und sicheren Komfort- bis Entlastungsfunktionen für den Lenker. Berücksichtigt wird in der funktionalen Anordnung der Umstand der nicht vollständigen oder nur teilweisen (Onboard) Ausrüstung von mobilen Objekten auf und entlang der Straße sowie denkbaren Erfassungs- und Kommunikationseinschränkungen. Kategorie: Short Range (bis zu 200 m), zum Kfz-Einbau, Einkanal-Funktechnik (Spatial Channel Reuse) Im Gegensatz zu konventionellen (oder akustischer) RADAR-Verfahren einschl. der Variante mit neuerer, hier bemühter UWB-Technik wird hier eine neue Ansteuerung angeboten, welche nicht grundsätzlich zyklisch (duty cycles) basierend ist, auch nicht mit (Cycle-)Unterdrückungsformen oder Reichweitenregelung an Signalstärke (Power Control). Sondern das Aussendungs- und dann folgende Kommunikationsgeschehen („On-the-Air" Traffic festlegbarer oder schon vorhandener Funkfrequenzen hierfür) werden initiiert und Empfang in Abgleich innerhalb der Eigenbewegung zu einer algorithmisierbaren Muster-Erkennung aus Nah-Vergangenheits- und Echtzeitdaten gebracht (, letzteres nicht Bestandteil dieses Patents). Dazu werden Merkmale der vor- und nachgeschalteten „MIMO-Technik" (Parallel-Speicher der sequentiellen Warteschlangenorganisation) mit (Mehrfach-)Smart-Antennas" (Beam Forming und Capture Effect) benutzt. Da es sich vom Grundsatz her um ein abgestimmtes, verteiltes Verfahren handelt, werden bekannte und standardisierte Funktionselemente einer gemeinsamen, unter Teilnehmer sich aufteilende Kanalkapazität inkooperiert. Aber prinzipiell neuartig ist die konkrete Erkennung von abweichendem, „undisziplinierten" Verhalten, was unter Mobilität unmittelbare Rückschlüsse zu gefährlichen und vermeidbaren Begegnungen (Unfälle) unter Mobilität zuläßt. (Das sogenannte „Halte"-Problem der Turing-Maschine ist selbsttätig gelöst bei Teilnehmer-Stillstand, d. h. bewegungslos.) Mit einer anderen Technik oder Konstruktion als die der hier zur Grundlage gewählten und erklärten „Turing Maschine"-Laufprinzips als frei programmierbares Automatenmodell (PreProcessor for Distance, Speed, Angel Measurements and Acceleration/Changes Estimation) ist dies nicht möglich. Darüber hinaus ist die Schaltung der Komponenten untereinander sowie Steuerungs- und Rückmelde-Strukturen, -flüsse und Verwertung gegenseitig(!) im technischen Sachverhalt. Der resultierende interne und nachbarschaftlich verteilte Verfahrensablauf beinhaltet die Auswertung des (universellen) Kanalzustands zur Berücksichtigung jeder Signal-/Daten-Last einschl. aus unvollständiger Kanalinformationen und zerstörten(/"kollidierten") sowie Abweichungen der Kanalzugangsdisziplin einschl. empfangener Störsignale (noise), so daß auch „Versteckte" („hidden terminals" und „exposed terminals" Probleme) wie hinter Straßenecke oder Vorausfahrende („shadowed") detektiert als potentiell „Gefährliche" werden sowie bewegungskonstellationsabhängige und -relevante Informationen an in Frage kommende Dritte weitervermittelbar werden (Relaying MultiHop) bzw. im abstandsbezogenen Wirkfeld selbsttätig begrenzend. Die Einbeziehung von straßennahen, festen Ausrüstungen (Roadside) ist so ebenfalls nicht ausgeschlossen (, die weitere Koordinierungsaufgaben zur Leistungsgarantie und Effizienzsteigerung an so zu bezeichnenden „Hot Spots" übernehmen können).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111220969A (zh) * 2019-10-28 2020-06-02 浙江优威科技有限公司 水下通讯声纳的陆上组网训练和性能测试一体化装置

Non-Patent Citations (1)

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A. M. Turing, 1912-1954

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CN111220969B (zh) * 2019-10-28 2023-06-30 浙江优威科技有限公司 水下通讯声纳的陆上组网训练和性能测试一体化装置

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