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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewerten mindestens einer von einem jeweiligen Fahrzeug gesendeten Nachricht.
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In der
EP 1 755 094 A1 ist eine in einem Fahrzeug montierte Informationsverarbeitungsvorrichtung offenbart, die ausgebildet ist zum Kommunizieren in einem drahtlosen ad-hoc Kommunikationsnetzwerk. Die Informationsverarbeitungsvorrichtung weist eine Ausbreitungspfadableitungseinheit auf zum Ableiten von Ausbreitungspfaddaten aus von einem Fahrzeug empfangenen Informationen unter Nutzung von Positionsdaten eines anderen Fahrzeugs, von dem diese Informationen gesandt wurden. Die Informationsverarbeitungsvorrichtung weist ferner eine Bestimmungseinheit auf zum Bestimmen, ob die Ausbreitungsdaten zu Straßenverlaufsdaten passen, und um abhängig davon zu bestimmen, ob die empfangenen Informationen entlang einer Route von vorangehenden Fahrzeugen weitergeleitet wurden.
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In der
DE 10 2004 017 602 A1 wird ein Verfahren zur Bildung von Vertrauen bei der Kommunikation zwischen Fahrzeugen in einem Kommunikationsnetz mit direkter Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation offenbart, wobei ein empfangendes Fahrzeug Kommunikationssignale von einem sendenden Fahrzeug empfängt, das empfangende Fahrzeug eine Vertrauensinformation ermittelt oder aktualisiert, wobei die Vertrauensinformation ermöglicht festzustellen, ob von dem sendenden Fahrzeug gesendete Daten vertrauenswürdig sind und/oder wie vertrauenswürdig von dem sendenden Fahrzeug gesendete Daten sind, und das empfangende Fahrzeug die Vertrauensinformation für eine weitere Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation bereitstellt.
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Leinmüller, T. et al: Position Verifikation Approaches for Vehicular Ad Hoc Netorks. In IEEE Wireless Communications, October 2006, S. 16–21 gibt die technische Lehre in der Form an, dass die Problematik von verfälschten Positionsdaten in einem mobilen Ad-Hoc Netzwerk analysiert wird. Um diese Problematik zu minimieren, werden Erkennungsmechanismen vorgeschlagen, die es ermöglichen, Kommunikationsknotenpunkte zu erkennen, die verfälschte Positionsdaten an Barken übermitteln. Leinmüller, T. et al. offenbart einen Ansatz, der nicht auf einer speziellen Hardware oder einer bestimmten Infrastruktur, aufsetzt. Hierzu wird eine Abschätzung über die Vertrauenswürdigkeit von benachbarten Knoten durchgeführt.
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Leinmüller, T. et al: Security Requirements and Solutions Concepts in Vehicular Ad Hoc Networks. In: Wireless an Demand Network Systems and Services, January 2007, S. 84–91 beschreibt Belange zu dem Themenkomplex der Security in Fahrzeug Ad-hoc Netzwerken, wobei speziell Fahrzeugsicherheitsanwendungen näher betrachtet werden. Hierzu wird vorgeschlagen, eine signaturbasierte Ermittlung, eine Anomalieerkennung oder eine darauf basierte Verifikation der zu bewertende Informationen vorzunehmen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewerten einer Nachricht zu schaffen, das beziehungsweise die ein Erkennen fehlerhafter oder manipulierter Nachrichten ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Bewerten mindestens einer von einem jeweiligen Fahrzeug gesendeten Nachricht. Mindestens zwei von dem jeweiligen Fahrzeug gesendete Nachrichten werden empfangen. Mindestens ein aktueller Messwert mindestens einer Messgröße gleicher Art des jeweiligen Fahrzeugs aus der jeweiligen der mindestens zwei empfangenen Nachrichten wird dem jeweils absendenden Fahrzeug zugeordnet gespeichert. Die dem jeweiligen Fahrzeug zugeordnet gespeicherten aktuellen Messwerte werden auf Plausibilität überprüft. Mindestens ein Konfidenzwert für das jeweilige Fahrzeug wird abhängig von der jeweiligen Plausibilität ermittelt. Die mindestens eine zu bewertende Nachricht des jeweiligen Fahrzeugs wird abhängig von dem mindestens einen ermittelten Konfidenzwert dieses Fahrzeugs bewertet.
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Der Vorteil ist, dass dadurch fehlerhafte oder manipulierte Nachrichten zuverlässig erkannt werden können und dass entsprechend Nachrichten des jeweiligen Fahrzeugs, das fehlerhafte oder manipulierte Messwerte gesendet hat, automatisch weniger Vertrauen entgegengebracht werden kann. Dadurch, dass mindestens zwei Nachrichten des jeweiligen Fahrzeugs empfangen werden und dass jeweils der mindestens eine Messwert gespeichert wird, steht für das jeweilige Fahrzeug ein Verlauf der Messwerte über die Zeit zur Verfügung, der auf Plausibilität überprüft wird. Ein solcher Verlauf wird auch als Historie des jeweiligen Messwerts bezeichnet. Das Bewerten der Nachricht des jeweiligen Fahrzeugs erfolgt somit also nicht nur durch die zu bewertende Nachricht allein, sondern abhängig von der Historie des jeweiligen Messwerts.
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Erfindungsgemäß ist mindestens eine der Messgrößen eine auf eine jeweilige Umgebung des jeweiligen Fahrzeugs bezogene Umgebungsgröße. Mindestens eine der Messgrößen ist die aktuelle Position des jeweiligen Fahrzeugs. Ein aktueller Bezugspositionswert der aktuellen Position der Vorrichtung, die einen das Verfahren ausführenden Empfänger repräsentiert, wird ermittelt. Es wird überprüft, ob der aktuelle Bezugspositionswert einen Abstand von einer der gespeicherten jeweiligen aktuellen Positionswerte des jeweiligen Fahrzeugs aufweist, der kleiner ist als ein vorgegebener Abstand. Ein aktueller Bezugssensorwert der Umgebungsgröße wird durch die Vorrichtung erfasst. Es wird überprüft, ob der gespeicherte Messwert der Umgebungsgröße des jeweiligen Fahrzeugs, der für diesen gespeicherten aktuellen Positionswert des jeweiligen Fahrzeugs gespeichert ist, innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwertebereichs um den erfassten aktuellen Bezugssensorwert der Umgebungsgröße liegt, falls der Abstand der aktuellen Bezugsposition von diesem gespeicherten aktuellen Positionswert des jeweiligen Fahrzeugs kleiner ist als der vorgegebene Abstand. Der für diesen gespeicherten aktuellen Positionswert des jeweiligen Fahrzeugs gespeicherte Messwert wird als plausibel bewertet, wenn dieser gespeicherte Messwert innerhalb des vorgegebenen Toleranzwertebereichs um den erfassten aktuellen Bezugssensorwert liegt. Der Vorteil ist, dass auf diese Weise die Messwerte, die durch Nachrichten anderer Fahrzeuge empfangen wurden, einfach anhand eigener Messwerte in Form der Bezugssensorwerte überprüfbar sind. Dadurch ist ferner die Plausibilität dieser empfangenen Messwerte sehr einfach überprüfbar.
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In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die jeweilige Umgebungsgröße eine Temperatur und/oder ein Luftdruck und/oder eine Luftfeuchtigkeit ist. Dies hat den Vorteil, dass anhand Messwerten solcher Umgebungsgrößen insbesondere zum Beispiel eine Glatteisgefahr oder Nebelgefahr ermittelbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eine der Messgrößen eine aktuelle Position des jeweiligen Fahrzeugs. Abhängig von einem gespeicherten jeweiligen aktuellen Positionswert, der den jeweiligen aktuellen Messwert der aktuellen Position bildet, wird ein Bewegungsprofil des jeweiligen Fahrzeugs ermittelt. Das Bewegungsprofil wird auf Plausibilität überprüft. Der Vorteil ist, dass fehlerhafte, insbesondere aber auch manipulierte Nachrichten sehr zuverlässig erkennbar sind, wenn das Bewegungsprofil unplausibel ist.
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In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn abhängig von dem Bewegungsprofil ein Geschwindigkeitsverlauf des jeweiligen Fahrzeugs ermittelt wird und der Geschwindigkeitsverlauf auf Plausibilität überprüft wird. Der Vorteil ist, dass fehlerhafte, insbesondere aber manipulierte Nachrichten sehr zuverlässig erkennbar sind, wenn der Geschwindigkeitsverlauf unplausibel ist.
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In diesem Zusammenhang ist es weiter vorteilhaft, wenn im Rahmen des Überprüfens des Geschwindigkeitsverlaufs überprüft wird, ob für ein Bewegen zwischen zwei der gespeicherten aktuellen Positionswerte ein vorgegebener Maximalgeschwindigkeitsschwellenwert überschritten ist und/oder ob für ein Durchfahren einer Kurve ein vorgegebener Kurvengeschwindigkeitsschwellenwert überschritten ist. Dies hat den Vorteil, dass auf diese Weise sehr einfach die Plausibilität des Geschwindigkeitsverlaufs überprüfbar ist.
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In diesem Zusammenhang ist es weiter vorteilhaft, wenn der vorgegebene Maximalgeschwindigkeitsschwellenwert und/oder der vorgegebene Kurvengeschwindigkeitsschwellenwert abhängig von einem Fahrzeugtyp des jeweiligen Fahrzeugs vorgegeben ist und/oder abhängig von einem vorgegebenen Straßenverlauf und/oder einem vorgegebenen Straßentyp vorgegeben ist. Dies hat den Vorteil, dass die Plausibilität des Geschwindigkeitsverlaufs besonders präzise und zuverlässig überprüfbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Bewegungsprofil abhängig von dem vorgegebenen Straßenverlauf überprüft. Im Rahmen des Überprüfens des Bewegungsprofils wird überprüft, ob ein Bewegen entgegen einer vorgegebenen Fahrtrichtung erfolgt ist und/oder ob ein Bewegen in einem für Verkehr gesperrten Straßenbereich erfolgt ist und/oder ob ein Bewegen außerhalb des vorgegebenen Straßenverlaufs erfolgt ist. Der Vorteil ist, dass das Bewegungsprofil so besonders einfach und zuverlässig auf Plausibilität überprüfbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von mindestens einem ersten Sensorwert der jeweiligen Messgröße mindestens ein Prädiktionswert oder Prädiktionswertebereich für mindestens einen diesem mindestens einen ersten Sensorwert nachfolgenden zweiten Sensorwert ermittelt. Die Plausibilität des Verlaufs der jeweiligen Messgröße wird ermittelt abhängig von einer Abweichung des zweiten Sensorwerts von dem mindestens einen Prädiktionswert oder Prädiktionswertebereich. Der Vorteil ist, dass die Plausibilität so besonderes zuverlässig ermittelbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden mindestens zwei Konfidenzwerte für das jeweilige Fahrzeug ermittelt basierend auf jeweils unterschiedlichen Ermittlungsvorschriften in Bezug auf das Ermitteln des jeweiligen Konfidenzwerts und/oder basierend auf jeweils unterschiedlichen Überprüfungsvorschriften in Bezug auf das Überprüfen der dem jeweiligen Fahrzeug zugeordneten gespeicherten Messwerte. Abhängig von einer jeweiligen von mindestens zwei vorgesehenen unterschiedlichen Anwendungen wird die mindestens eine zu bewertende Nachricht des jeweiligen Fahrzeugs abhängig von jeweils unterschiedlichen der mindestens zwei ermittelten Konfidenzwerte dieses Fahrzeugs bewertet. Der Vorteil ist, dass auf diese Weise beispielsweise gleiche Informationen anwendungsabhängig unterschiedlich bewertet werden können, wodurch der jeweilgen Anwendung ein besonders aussagekräftiger Konfidenzwert bereitgestellt werden kann zur Bewertung der mindestens einen zu bewertenden Nachricht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden mindestens zwei Konfidenzwerte für das jeweilige Fahrzeug abhängig von Messwerten unterschiedlicher Messgrößen ermittelt und/oder basierend auf jeweils unterschiedlichen Ermittlungsvorschriften in Bezug auf das Ermitteln des jeweiligen Konfidenzwerts und/oder basierend auf jeweils unterschiedlichen Überprüfungsvorschriften in Bezug auf das Überprüfen der dem jeweiligen Fahrzeug zugeordneten gespeicherten Messwerte ermittelt. Abhängig von diesen mindestens zwei Konfidenzwerten wird ein Gesamtkonfidenzwert für das jeweilige Fahrzeug ermittelt. Die mindestens eine zu überprüfende Nachricht des jeweiligen Fahrzeugs wird abhängig von dem ermittelten Gesamtkonfidenzwert dieses Fahrzeugs bewertet. Der Vorteil ist, dass der Gesamtkonfidenzwert eine einfache und zuverlässige Bewertung der jeweiligen zu bewertenden Nachricht ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Messgröße eine Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs. Dies hat den Vorteil, dass die Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs einfach auf Plausibilität überprüfbar ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 ein Szenario einer Fahrzeugkommunikation,
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2 eine Nachricht,
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3 einen Straßenverlauf mit plausiblen aktuellen Positionswerten,
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4 den Straßenverlauf mit unplausiblen aktuellen Positionswerten und
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5 ein Ablaufdiagramm.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein beispielhaftes Szenario einer Kommunikation zwischen Fahrzeugen F, die jeweils eine Vorrichtung OBU umfassen, die auch als ”On-Board Unit” bezeichnet werden kann. Am Straßenrand können ferner Straßenrandeinrichtungen RSU vorgesehen sein, die auch als Infrastrukturkomponenten, Infrastrukturserver oder als ”Road Side Units” bezeichnet werden können oder solche umfassen können. Die Kommunikation umfasst Nachrichten M, die mittels der jeweiligen Vorrichtung OBU oder der jeweiligen Straßenrandeinrichtung RSU gesendet und/oder empfangen werden. Dies kann auch als ”Car-2-X”-Kommunikation oder kurz als C2X-Kommunikation bezeichnet werden, wobei ”X” insbesondere ein anderes Fahrzeug F umfassen kann, entsprechend also ”Car-2-Car”, oder die Straßenrandeinrichtung RSU umfassen kann. Die jeweilige Vorrichtung OBU ist ausgebildet zum Empfangen von Nachrichten M anderer Fahrzeuge F oder von Straßenrandeinrichtungen RSU und ist vorzugsweise auch ausgebildet zum Absenden von Nachrichten M. Ferner ist die jeweilige Vorrichtung OBU ausgebildet zum Verarbeiten von empfangenen Nachrichten M und insbesondere zum Bewerten von Nachrichten M.
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2 zeigt einen beispielhaften Aufbau solcher Nachrichten M, die auch als C2X-Safety-Nachricht bezeichnet werden können. Zum Schützen der jeweiligen Nachricht M ist beispielsweise eine Public-Key-Infrastruktur mit Zertifikaten Cert vorgesehen. Die jeweilige Nachricht M wird dabei bevorzugt durch einen kryptographischen Prüfwert, beispielsweise eine digitale Signatur Sig, geschützt. Zertifikate Cert können Widerrufen werden, zum Beispiel wenn ein zugehöriger privater Schlüssel öffentlich wurde, eine Vorrichtung OBU oder Straßenrandeinrichtung RSU manipuliert wurde oder ein Benutzer, zum Beispiel ein Fahrer eines der Fahrzeuge F, sich nicht konform verhalten hat. Alternativ oder bevorzugt zusätzlich zu solchen kryptographischen Sicherheitsmaßnahmen werden empfangene Nachrichten M oder die durch diese übertragenen Daten auf ihre Plausibilität überprüft. Dazu werden Reputationsinformationen des jeweiligen Fahrzeugs F durch Beobachten und Bewerten von früherem Verhalten aufgebaut. Dies wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
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Die Nachricht M umfasst beispielsweise eine Identität eines Absender-Knotens, das heißt des jeweiligen Fahrzeugs F, das die jeweilige Nachricht M abgesendet hat, eine Zeit T des Absendezeitpunkts und Daten über den Absender-Knoten, insbesondere mindestens einen Messwert V mindestens einer Messgröße MG. Der mindestens eine Messwert V wird auch als Sensorwert bezeichnet. Die Messwerte V umfassen insbesondere einen aktuellen Positionswert L einer aktuellen Position des jeweiligen Fahrzeugs F und/oder einen Geschwindigkeitswert Sp einer Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs F und/oder einen Richtungswert D einer Fahrtrichtung des jeweiligen Fahrzeugs F und/oder einen Beschleunigungswert A einer Beschleunigung des jeweiligen Fahrzeugs F und/oder andere oder weitere Daten oder Messwerte V. Diese werden auch als Statusdaten bezeichnet. Ferner umfasst die jeweilige Nachricht M vorzugsweise mindestens eine Meldung Mes als eigentlichen Nutzdateninhalt, die zum Beispiel eine Information über einen Fahrbahnzustand umfassen kann. Die mindestens eine Meldung Mes kann auch leer sein. Die jeweilige Nachricht M ist bevorzugt durch die digitale Signatur Sig vor unbefugter Manipulation geschützt. Das zur Überprüfung der Signatur Sig erforderliche Zertifikat Cert oder eine zur Überprüfung der Signatur Sig erforderliche Zertifikatkette ist bevorzugt ebenfalls durch die jeweilige Nachricht M umfasst.
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Fahrzeuge F senden ihre jeweils aktuellen Statusdaten über Car-2-X-Kommunikation als Nachrichten M, zum Beispiel als Broadcast-Nachrichten entsprechend IEEE 802.11p oder WAVE-Standard. Diese Nachrichten M werden von anderen Fahrzeugen F, die eine entsprechende Vorrichtung OBU aufweisen, oder gegebenenfalls von mindestens einer der Straßenrandeinrichtungen RSU empfangen. Für das jeweilige Fahrzeug F, das beispielsweise identifiziert wird durch eine zugehörige Kennung, zum Beispiel ein Pseudonym, die beispielsweise in der Nachricht M als Absender S eingetragen ist, wird eine Historie empfangener Messwerte V und insbesondere empfangener Statusdaten angelegt.
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Die mindestens eine Messgröße MG umfasst beispielsweise die aktuelle Position des jeweiligen Fahrzeugs F. Die Historie aktueller Positionswerte L als aktuelle Messwerte V der aktuellen Position des jeweiligen Fahrzeugs F repräsentieren einen zeitlichen Verlauf der aktuellen Positionswerte L, der ein Bewegungsprofil B des jeweiligen Fahrzeugs F bildet. Das Bewegungsprofil B kann auch als Trajektorie des jeweiligen Fahrzeugs F bezeichnet werden. Allgemein kann jedoch zu beliebigen Messwerte V und insbesondere Statusdaten die jeweils zugehörige Historie, also der zeitliche Verlauf ermittelt werden. Beispielsweise umfasst die mindestens eine Messgröße MG die Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs F. Die mindestens eine Messgröße MG kann jedoch auch eine Umgebungsgröße UG des jeweiligen Fahrzeugs F umfassen, zum Beispiel eine Temperatur, insbesondere eine Umgebungstemperatur, einen Luftdruck oder eine Luftfeuchtigkeit.
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Die jeweilige Historie bezieht sich jeweils auf ein bestimmtes der Fahrzeuge F, wird also dem jeweiligen Fahrzeug F zugeordnet gespeichert. Die jeweilige Historie wird ausgewertet, um mindestens einen Konfidenzwert K für das jeweilige Fahrzeug F zu ermitteln. Dieser gibt an, wie glaubhaft die von diesem jeweiligen Fahrzeug F empfangenen Nachrichten M oder Messwerte V sind. So kann bei Empfang vieler Nachrichten M von mehreren Fahrzeugen F, die zueinander widersprüchlich sein können, berücksichtigt werden, dass die von manchen Fahrzeugen F empfangenen Nachrichten M glaubhafter sind als die anderer Fahrzeuge F, indem vorzugsweise jede empfangene Nachricht M abhängig von dem für das jeweils absendende Fahrzeug F ermittelten mindestens einen Konfidenzwert K bewertet wird. Dadurch ist es beispielsweise einfach möglich, nur die glaubhaften Nachrichten M für weitere Auswertungen zu nutzen.
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Das jeweilige Bewegungsprofil B gibt abhängig von den jeweils empfangenen Nachrichten M für einen zurückliegenden Zeitraum einen jeweiligen Aufenthaltsort des jeweiligen Fahrzeugs F, also dessen aktuellen Positionswert L an. Das Bewegungsprofil B kann zum Beispiel als eine Liste dargestellt werden mit Einträgen der Form <Zeitpunkt, Position (Länge, Breite, Höhe)>, wobei der Zeitpunkt bevorzugt durch die jeweilige Zeit T der jeweiligen Nachricht M vorgegeben ist und die Position durch den für diesen Zeitpunkt aktuellen Positionswert L des jeweiligen Fahrzeugs F vorgegeben ist.
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Die jeweilige Historie der Messwerte V anderer Messgrößen MG als der aktuellen Position, zum Beispiel der Geschwindigkeit oder der Umgebungsgrößen UG, gibt abhängig von den jeweils empfangenen Nachrichten M für einen zurückliegenden Zeitraum den jeweiligen Messwert V an. Die jeweilige Historie kann zum Beispiel als eine weitere Liste dargestellt werden mit Einträgen der Form <Zeitpunkt, Messwert V>, wobei der Zeitpunkt bevorzugt durch die jeweilige Zeit T der jeweiligen Nachricht M vorgegeben ist.
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Für Fahrzeuge F, für die mindestens eine Historie, also insbesondere das Bewegungsprofil B und/oder die Historie mindestens einer der anderen Messwerte V gespeichert ist, wird die jeweilige Historie auf Plausibilität überprüft und daraus der mindestens eine Konfidenzwert K, der auch als ein Vertrauenswert oder Konfidenzfaktor bezeichnet werden kann, ermittelt. Dieser gibt an, wie stark den empfangenen Nachrichten M und insbesondere den darin übermittelten Messwerten V vertraut werden kann. Vorzugsweise wird im Rahmen der Überprüfung der Plausibilität mindestens ein Plausibilitätswert P ermittelt, der einen Grad der jeweiligen Plausibilität repräsentiert. Der mindestens eine Konfidenzwert K wird dann vorzugsweise abhängig von dem mindestens einen Plausibilitätswert P ermittelt. Beispielsweise ist der jeweilige Konfidenzwert K umso größer, je größer der diesem jeweiligen Konfidenzwert K zugrunde liegende mindestens eine Plausibilitätswert P ist. Die Glaubwürdigkeit der jeweiligen Nachricht M oder der jeweiligen Messwerte V ist also umso größer, je plausibler die Historie der jeweiligen Messwerte V ist. Der jeweilige Konfidenzwert K kann dabei beispielsweise abhängig von nur einem Plausibilitätswert P ermittelt werden oder kann beispielsweise auch abhängig von mehr als einem Plausibilitätswert P ermittelt werden, die beispielsweise für Messwerte V unterschiedlicher Messgrößen MG ermittelt wurden. Ferner kann vorgesehen sein, mehr als einen Konfidenzwert K zu ermitteln basierend auf jeweils unterschiedlichen Ermittlungsvorschriften in Bezug auf das Ermitteln des jeweiligen Konfidenzwerts K und/oder basierend auf jeweils unterschiedlichen Überprüfungsvorschriften in Bezug auf das Überprüfen der dem jeweiligen Fahrzeug F zugeordnet gespeicherten Messwerten V. Dadurch ist es möglich, Nachrichten M und/oder Messwerte V oder deren jeweiligen Verlauf unterschiedlich zu bewerten abhängig von jeweiligen Anforderungen an Genauigkeit und Zuverlässigkeit.
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Die jeweilige Historie wird beispielsweise dahingehend überprüft, ob ein jeweils zugehöriger Verlauf der Messwerte V der jeweiligen Messgröße MG in sich plausibel ist. Dazu wird der jeweilige Verlauf der Messwerte V über der Zeit analysiert. Dazu kann beispielsweise eine Prädiktion verwendet werden, das heißt, es wird untersucht, wie groß eine Abweichung eines jeweils nächsten zweiten Sensorwertes Sens2 von einem Prädiktionswert Pr oder einem Prädiktionswertebereich Prr ist, der abhängig von mindestens einem ersten Sensorwert Sens1 des jeweiligen Verlaufs ermittelt wird. Der Prädiktionswert Pr oder der Prädiktionswertebereich Prr kann beispielsweise durch lineare Extrapolation ermittelt werden. Der Prädiktionswert Pr oder der Prädiktionswertebereich Prr kann jedoch auch anders ermittelt werden. Falls die Abweichungen gut vorhersagbar sind, das heißt keine unerwartet großen Sprünge vorhanden sind, sind die Messwerte V plausibler, das heißt, ihnen wird ein höherer Konfidenzwert K zugeordnet, als wenn sie unerwartet große Sprünge machen, also beispielsweise einen eher zufälligen Verlauf zeigen.
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Im Falle des jeweiligen Bewegungsprofils B wird vorzugsweise überprüft, ob es in sich plausibel ist. Bevorzugt wird abhängig von dem jeweiligen Bewegungsprofil B ein jeweiliger Geschwindigkeitsverlauf G ermittelt. Es wird vorzugsweise überprüft, ob der jeweilige Geschwindigkeitsverlauf G plausibel ist, das heißt das jeweilige Fahrzeug F beispielsweise nicht unplausibel zwischen unterschiedlichen Positionen springt. Ferner wird bevorzugt überprüft, ob der jeweilige Geschwindigkeitswert Sp zum jeweiligen Fahrzeugtyp passt. Insbesondere kann der jeweilige Geschwindigkeitswert Sp für dieses Überprüfen auch abhängig von dem jeweiligen Geschwindigkeitsverlauf G ermittelt werden, zum Beispiel abhängig von der jeweiligen Zeit T und dem jeweiligen aktuellen Positionswert L.
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Bei vorhandenem Kartenmaterial wird ferner bevorzugt die Plausibilität des Bewegungsprofils B in Bezug auf das gespeicherte Kartenmaterial überprüft. Dazu wird beispielsweise das jeweilige Bewegungsprofil B mit einem vorgegebenen Straßenverlauf St verglichen und überprüft, ob dort überhaupt eine Straße ist, wo sich das jeweilige Fahrzeug F laut Bewegungsprofil B bewegt hat. Ferner wird bevorzugt überprüft, ob der jeweilige Geschwindigkeitsverlauf G zu einem durch das Kartenmaterial vorgegebenen Straßentyp Sty und dem Fahrzeugtyp des jeweiligen Fahrzeugs F passt, also zum Beispiel in Bezug auf eine zugelassene Höchstgeschwindigkeit, eine Einbahnstraße, eine für Fahrzeuge bestimmten Typs, zum Beispiel LKW über 7,5 t zulässiges Gesamtgewicht, gesperrten Straße, eine Kurvengeschwindigkeit. Zum Beispiel wird überprüft, ob eine Straßenbeschaffenheit oder der vorgegebene Straßentyp Sty die jeweilige Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs F zulässt. Bevorzugt wird beispielsweise überprüft, ob der aktuelle Geschwindigkeitswert Sp einen vorgegebenen Maximalgeschwindigkeitsschwellenwert SpMax überschreitet oder in einer Kurve einen vorgegebenen Kurvengeschwindigkeitsschwellenwert Tu überschreitet. Bevorzugt sind der vorgegebene Maximalgeschwindigkeitsschwellenwert SpMax und/oder der vorgegebene Kurvengeschwindigkeitsschwellenwert Tu abhängig von dem jeweiligen Fahrzeugtyp und/oder von dem vorgegebenen Straßenverlauf St und/oder von dem vorgegebenen Straßentyp Sty vorgegeben. Bei Überschreiten solcher Schwellenwerte kann beispielsweise von einem unplausiblen Geschwindigkeitsverlauf G ausgegangen werden.
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3 und 4 zeigen ein Beispiel des vorgegebenen Straßenverlaufs St. In 3 sind beispielhaft Positionen 1–15 eines Fahrzeugs F eingezeichnet, deren jeweiliger aktueller Positionswert L in der zugehörigen Historie gespeichert ist und die das Bewegungsprofil B dieses Fahrzeugs F bilden. Dieses Bewegungsprofil B ist plausibel. In 4 sind beispielhaft Positionen 1–15 des Fahrzeugs F eingezeichnet, deren jeweiliger aktueller Positionswert L in der zugehörigen Historie gespeichert ist und die das Bewegungsprofil B dieses Fahrzeugs F bilden. Dieses Bewegungsprofil B ist unplausibel. Die Positionen 1–5 sind beispielsweise unplausibel aufgrund unplausiblem Springen zwischen verschiedenen Positionen. Die Positionen 5 und 6 sind beispielsweise unplausibel aufgrund einer unplausibel hohen Kurvengeschwindigkeit. Die Positionen 8–10 können beispielsweise als unplausibel gewertet werden aufgrund eines Bewegens entgegen einer vorgeschriebenen Fahrtrichtung der Einbahnstraße. Die Positionen 12 und 13 können beispielsweise als unplausibel gewertet werden aufgrund eines Bewegens in einer gesperrten Straße.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Historie, anstatt dem Fahrzeug F als Gesamtes, auch nur einer bestimmten Applikation oder Anwendung des jeweiligen Fahrzeugs F zugeordnet sein. Eine solche Applikation oder Anwendung umfasst beispielsweise eine Kollisionswarnung und/oder Stauwarnung und/oder Glatteiswarnung und/oder Nebelwarnung. Derartige unterschiedliche Anwendungen stellen unterschiedliche Anforderungen an eine Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messwerte V, die mit den Nachrichten M empfangen werden. Die jeweilige Historie und der jeweilige daraus ermittelte mindestens eine Konfidenzwert K bezieht sich in dieser Ausführungsform bevorzugt nur auf eine bestimmte C2X-Teilfunktionalität des jeweiligen Fahrzeugs F, also zum Beispiel auf die Kollisionswarnung, die Stauwarnung, die Glatteiswarnung oder die Nebelwarnung, nicht jedoch auf die C2X-Funktionalität des jeweiligen Fahrzeugs F insgesamt. Bevorzugt werden die für die unterschiedlichen Anwendungen ermittelten Konfidenzwerte K entsprechend den jeweiligen Anforderungen basierend auf den jeweils unterschiedlichen Ermittlungsvorschriften in Bezug auf das Ermitteln des jeweiligen Konfidenzwerts K und/oder basierend auf den jeweils unterschiedlichen Überprüfungsvorschriften in Bezug auf das Überprüfen der dem jeweiligen Fahrzeug F zugeordnet gespeicherten Messwerten V ermittelt, wie oben bereits erläutert ist.
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Falls das jeweilige Fahrzeug F mehrere Arten von Messgrößen MG bereitstellt, also zum Beispiel die aktuelle Position und/oder die aktuelle Geschwindigkeit und/oder die aktuelle Temperatur und/oder die aktuelle Luftfeuchtigkeit und/oder den aktuellen Luftdruck, so können diese jeweils für sich wie oben beschrieben analysiert werden. Bevorzugt werden mindestens zwei Konfidenzwerte K des jeweiligen Fahrzeugs F ermittelt und werden dann zusammengefasst zu einem Gesamtkonfidenzwert GK für dieses jeweilige Fahrzeug F. Der jeweilige Gesamtkonfidenzwert GK kann beispielsweise bevorzugt als Minimum oder Mittelwert der mindestens zwei Konfidenzwerte K des jeweiligne Fahrzeugs F ermittelt werden. Der jeweilige Gesamtkonfidenzwert GK kann jedoch auch anders ermittelt werden.
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Vorzugsweise wird bei Empfang einer einzelnen Nachricht M des jeweiligen Fahrzeugs F, für das bereits die mindestens eine Historie und insbesondere das Bewegungsprofil B gespeichert ist, weiter geprüft, ob diese Nachricht M mit dem ermittelten Bewegungsprofil B konsistent ist, das heißt, ob das jeweilige die mindestens eine Nachricht M absendende Fahrzeug F sich plausibel bewegt. Falls dies nicht der Fall ist, wird die Nachricht M bevorzugt verworfen. Es wird also nicht nur anhand des jeweiligen Bewegungsprofils B ein Vertrauensstatus des jeweiligen Fahrzeugs F in Form des jeweiligen Konfidenzwerts K oder Gesamtkonfidenzwerts GK ermittelt, sondern bevorzugt zusätzlich auch die einzelne Nachricht M auf Plausibilität überprüft. Insbesondere wird die jeweilige empfangene Nachricht M bevorzugt auf Ausreißer untersucht. Messwerten V aus neu empfangenen Nachrichten M, die nicht konsistent sind mit der für das jeweilige Fahrzeug F gespeicherten Historie des jeweiligen Messwerts V, die also nicht plausibel sind, wird bevorzugt auch dann nicht getraut, wenn für das jeweilige Fahrzeug F zuvor ein hoher Konfidenzwert K oder Gesamtkonfidenzwert GK ermittelt wurde.
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Falls sich dasjenige Fahrzeug F, das das Überprüfen der mindestens einen Historie auf Plausibilität und das Ermitteln des mindestens einen Konfidenzwerts K oder Gesamtkonfidenzwerts GK durchführt, aktuell in der Nähe einer früheren aktuellen Position eines anderen Fahrzeugs F befindet und von diesem Fahrzeug F mindestens ein Eintrag zu dieser früheren aktuellen Position in der mindestens einen Historie gespeichert ist, dann kann die mindestens eine Nachricht M oder deren mindestens eine Messwert V oder deren Meldung Mes, die von diesem anderen Fahrzeug zu dieser früheren aktuellen Position empfangen wurde, verglichen werden mit selbst ermittelten Messwerten V, insbesondere Messwerten V von mindestens einer Umgebungsgröße UG oder zum Beispiel bezüglich einer Aquaplaninggefahr, eines Staus und/oder einer Verkehrsdichte. Dazu wird beispielsweise ein aktueller Bezugspositionswert LRef der aktuellen Position des das Verfahren ausführenden Empfängers, das heißt der Vorrichtung OBU desjenigen Fahrzeugs F, das das Überprüfen der mindestens einen Historie auf Plausibilität und das Ermitteln des mindestens einen Konfidenzwerts K oder Gesamtkonfidenzwerts GK durchführt, ermittelt. Durch diesen wird überprüft, ob der aktuelle Bezugspositionswert LRef einen Abstand von einer der gespeicherten jeweiligen aktuellen Positionswerte L des jeweiligen anderen Fahrzeugs F aufweist, der kleiner ist als ein vorgegebener Abstand Dist. Ferner wird durch diesen ein aktueller Bezugssensorwert VRef der Umgebungsgröße UG erfasst und überprüft, ob der gespeicherte Messwert V der Umgebungsgröße UG des jeweiligen anderen Fahrzeugs F, der für diesen gespeicherten aktuellen Positionswert L des jeweiligen Fahrzeugs F gespeichert ist, innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwertebereichs Tol um den erfassten aktuellen Bezugssensorwert VRef der Umgebungsgröße UG liegt, falls der Abstand der aktuellen Bezugsposition LRef von diesem gespeicherten aktuellen Positionswert L des jeweiligen anderen Fahrzeugs F kleiner ist als der vorgegebene Abstand Dist. Der für diesen gespeicherten aktuellen Positionswert L des jeweiligen anderen Fahrzeugs F gespeicherte Messwert V wird bevorzugt als plausibel bewertet, wenn dieser gespeicherte Messwert V innerhalb des vorgegebenen Toleranzwertebereichs Tol um den erfassten aktuellen Bezugssensorwert VRef liegt. Dabei wird vorzugsweise berücksichtigt, wie lange die jeweiligen Messungen auseinander liegen, zum Beispiel durch Anpassen des vorgegebenen Toleranzwertebereichs Tol abhängig von der Zeitdauer zwischen den jeweiligen Messungen. Je nach einem Grad der Abweichung kann beispielsweise der mindestens eine Konfidenzwert K des anderen Fahrzeugs F angepasst werden und können entsprechend Nachrichten M von diesem Fahrzeug F abhängig von dem angepassten mindestens einen Konfidenzwert K bewertet werden.
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Ebenso kann vorgesehen sein, für eigene, selbst ermittelte zurückliegende Messwerte V eine zugehörige Historie zu speichern und zu vergleichen, ob Messwerte V entsprechender Messgrößen MG, die durch Nachrichten M von mindestens einem der anderen Fahrzeuge F empfangen werden, zu den früher in der Nähe der jeweiligen Position selbst ermittelten Messwerten V passen, das heißt, ob diese plausibel sind.
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Ferner kann vorgesehen sein, abhängig von der jeweiligen Historie der selbst ermittelten Messwerte V einen Trend zu ermitteln, zum Beispiel mittels Extrapolation und/oder Interpolation, um abhängig von diesem die Plausibilität von Messwerten V in empfangenen Nachrichten M abzuschätzen. Zum Beispiel kann als plausibel gewertet werden, wenn der selbst ermittelte Messwert V des Luftdrucks im zeitlichen Verlauf fällt und durch mindestens ein vorausfahrendes anderes Fahrzeug F mittels entsprechender Nachricht M gemeldet wird, dass es regnet. Beispielsweise kann auch als plausibel gewertet werden, wenn der selbst ermittelte Geschwindigkeitswert Sp im zeitlichen Verlauf kontinuierlich abnimmt und durch mindestens ein vorausfahrendes Fahrzeug F mittels entsprechender Nachricht M ein Stau gemeldet wird.
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Anders ausgedrückt kann also vorgesehen sein, dass anhand selbst ermittelter Sensorwerte oder Messwerte V ermittelt wird, wie gut oder glaubwürdig die von dem jeweiligen anderen Fahrzeug F empfangenen Nachrichten M und die durch diese umfassten Messwerte V sind. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Fahrzeuge F hintereinander fahren und so zeitlich verzögert ähnliche Messwerte V erfassen sollten.
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Es kann auch vorgesehen sein, den mindestens einen ermittelten Konfidenzwert K und/oder die Rohdaten, also insbesondere die Messwerte V, anderen Fahrzeugen F zur Verfügung zu stellen.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Bewerten mindestens einer von dem jeweiligen Fahrzeug F gesendeten Nachricht M. Das Programm wird vorzugsweise jeweils durch die jeweilige Vorrichtung OBU ausgeführt. Das Programm startet in einem Schritt S1. In einem Schritt S2 werden mindestens zwei Nachrichten M von einem jeweiligen anderen Fahrzeug F empfangen. In einem Schritt S3 wird der mindestens eine aktuelle Messwert V der mindestens einen Messgröße MG des jeweiligen anderen Fahrzeugs F aus der jeweiligen der mindestens zwei empfangenen Nachrichten M dem jeweils absendenden Fahrzeug F zugeordnet gespeichert. Die Schritte S2 und S3 können auch zusammengefasst sein und es kann beispielsweise bereits der jeweilige Messwert V jeder einzelnen empfangenen Nachricht M gespeichert werden. In einem Schritt S4 werden die dem jeweiligen anderen Fahrzeug F zugeordnet gespeicherten aktuellen Messwerte V auf Plausibilität überprüft, beispielsweise durch Ermitteln des mindestens einen Plausibilitätswerts P, wie oben bereits erläutert ist. In einem Schritt S5 wird der mindestens eine Konfidenzwert K für das jeweilige andere Fahrzeug F abhängig von der jeweiligen Plausibilität ermittelt, also beispielsweise abhängig von dem mindestens einen Plausibilitätswert P, wie oben bereits erläutert ist. In einem Schritt S6 wird die mindestens eine zu bewertende Nachricht M des jeweiligen anderen Fahrzeugs F abhängig von dem mindestens einen ermittelten Konfidenzwert K dieses Fahrzeugs F bewertet. Entsprechend können auch der jeweils mittels der jeweiligen Nachricht M übermittelte mindestens eine Messwert V oder die Meldung Mes abhangig von dem ermittelten mindestens einen Konfidenzwert F bewertet werden. Das Programm endet in einem Schritt S7 und wird vorzugsweise wiederholt ausgeführt, insbesondere wenn eine neue Nachricht M empfangen wurde.
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In Schritten S4a, S4b, S4c, S4d, die den Schritt S4 erweitern oder präzisieren, sind oben bereits erläuterte optionale Ausgestaltungen dargestellt. Die Schritte S4a bis S4d können einzeln oder auch in beliebigen Kombinationen oder Unterkombinationen vorgesehen sein. In Schritt S4a umfasst der mindestens eine Messwert V den jeweiligen aktuellen Positionswert L des jeweiligen anderen Fahrzeugs F. Abhängig von dem gespeicherten jeweiligen aktuellen Positionswert L, also abhängig von der Historie oder des Verlaufs der aktuellen Positionswerte L, wird das Bewegungsprofil B des jeweiligen Fahrzeugs F ermittelt und das Bewegungsprofil B auf Plausibilität überprüft, beispielsweise durch Ermitteln des zugehörigen Plausibilitätswerts P. Ferner kann vorgesehen sein, den Geschwindigkeitsverlauf G zu ermitteln und dieses, wie oben bereits erläutert ist, auf Plausibilität zu überprüfen. In Schritt S4b ist der Schritt S4a weiter präzisiert. Das Überprüfen der Plausibilität des Bewegungsprofils B und/oder des Geschwindigkeitsverlaufs G erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung des vorgegebenen Straßenverlaufs St und/oder des vorgegebenen Straßentyps Sty und/oder des vorgegebenen Maximalgeschwindigkeitsschwellenwerts SpMax und/oder des vorgegebenen Kurvengeschwindigkeitsschwellenwerts Tu und/oder anderen vorgegebenen Parametern, wie oben bereits erläutert ist. Beispielsweise wird der zugehörige Plausibilitätswert P ermittelt.
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In Schritt S4c werden insbesondere gespeicherte Messwerte V mindestens einer Umgebungsgröße UG anderer Fahrzeuge F überprüft abhängig von entsprechenden Messwerten V des empfangenden Fahrzeugs F, wenn ihre Erfassungspositionen genügend nahe beieinander liegen. Dies erfolgt vorzugsweise, wie oben bereits erläutert, abhängig von dem Bezugspositionswert LRef, dem Bezugssensorwert VRef, dem vorgegebenen Abstand Dist und dem vorgegebenen Toleranzwertebereich Tol. Beispielsweise wird der zugehörige Plausibilitätswert P ermittelt.
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In Schritt S4d erfolgt das Überprüfen der Plausibilität durch Ermitteln des Prädiktionswerts Pr oder des Prädiktionswertebereichs Prr abhängig von dem mindestens einen ersten Sensorwert Sens1 und durch Vergleich des mindestens einen zweiten Sensorwerts Sens2 mit dem Prädiktionswert Pr oder dem Prädiktionswertebereich Prr, wie oben bereits erläutert ist. Beispielsweise wird der zugehörige Plausibilitätswert P ermittelt.
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Es können fehlerhafte oder manipulierte Daten, die über C2X-Kommunikation von anderen Fahrzeugen F empfangenen wurden, zuverlässig erkannt werden. Dadurch können die Informationen, die über die Nachrichten M zwischen Fahrzeugen F und gegebenenfalls Straßenrandeinrichtungen RSU ausgetauscht werden, für Anwendungen der C2X-Kommunikation akkurater und damit die damit getroffenen Aussagen genauer ermittelt werden, zum Beispiel ob ein Stau auf einem bestimmten Streckenabschnitt vorliegt. Diese verbesserte Erkennung fehlerhafter und manipulierter Daten wird insbesondere dadurch erreicht, dass eine jeweilige fahrzeugspezifische Historie empfangener Statusdaten angelegt wird und diese auf Plausibilität überprüft wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1–15
- Position
- A
- Beschleunigungswert
- B
- Bewegungsprofil
- Cert
- Zertifikat
- D
- Richtungswert
- Dist
- vorgegebener Abstand
- F
- Fahrzeug
- G
- Geschwindigkeitsverlauf
- GK
- Gesamtkonfidenzwert
- K
- Konfidenzwert
- L
- Positionswert
- LRef
- Bezugspositionwert
- M
- Nachricht
- Mes
- Meldung
- MG
- Messgröße
- OBU
- Vorrichtung
- P
- Plausibilitätswert
- Pr
- Prädiktionswert
- Prr
- Prädiktionswertebereich
- RSU
- Straßenrandeinrichtung
- S
- Absender
- S1–Sx
- Schritt
- Sens1
- erster Sensorwert
- Sens2
- zweiter Sensorwert
- Sig
- Signatur
- Sp
- Geschwindigkeitswert
- SpMax
- vorgegebener Maximalgeschwindigkeitsschwellenwert
- St
- vorgegebener Straßenverlauf
- Sty
- vorgegebener Straßentyp
- T
- Zeit
- Tol
- vorgegebener Toleranzwertebereich
- Tu
- vorgegebener Kurvengeschwindigkeitsschwellenwert
- UG
- Umgebungsgröße
- V
- Messwert
- VRef
- Bezugssensorwert
