-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugkommunikationssysteme
und betrifft insbesondere ein fahrzeugeigenes System zum Erhalten einer
Positionserkennung von Fahrzeugen in der Nähe des Host-Fahrzeugs.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Heutzutage
ist es üblich,
dass Fahrzeuge eine fahrzeugeigene elektronische Steuerung, eine fahrzeugeigene
Kommunikation und fahrzeugeigene Sicherheitssysteme umfassen. Beispielsweise
umfassen heutzutage viele Fahrzeuge Navigationssysteme, die eine
drahtlose Technologie eines globalen Positionsbestimmungssystems
(GPS) verwenden, um den Echtzeitort des Host-Fahrzeugs genau zu
bestimmen. Als weiteres Beispiel weisen einige Fahrzeuge heutzutage
Systeme eines adaptiven Tempomaten auf, die Techniken einer drahtlosen
Erfassung einsetzen, um die Distanz zwischen dem Host-Fahrzeug und
dem Fahrzeug (falls vorhanden) vor dem Host-Fahrzeug zu detektieren. Ein System
eines adaptiven Tempomaten verwendet die detektierte Distanz, um
den Betrieb des Tempomatmerkmals des Host-Fahrzeugs zu beeinflussen,
um z. B. die Geschwindigkeit und/oder das Bremsen des Host-Fahrzeugs
zu ändern.
-
Zusätzlich zu
Systemen eines adaptiven Tempomaten entwickeln einige Fahrzeughersteller fahrzeugeigene
Sicherheitssysteme, die vorgesehen sind, um das Auftreten und die
Schwere von Unfällen oder
Kollisionen zu reduzieren. Beispielsweise werden für gewöhnlich drahtlose
Sensoren und Rückfahrvideokameras
verwendet, um Fahrer beim Betreiben ihrer Fahrzeuge im Rückwärtsgang
zu unterstützen.
Ferner sollen automatisierte Kollisionsvermeidungssysteme dem Host-Fahrzeug
Informationen liefern, die mit dem Ort anderer Fahrzeuge in nächster Nähe zu dem
Host-Fahrzeug in Beziehung stehen, wobei solche Informationen verwendet
werden sollen, um Unfälle
zu vermeiden oder im Falle eines unvermeidbaren Unfalls den Schaden
an dem Fahrzeug zu reduzieren.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Hierin
wird eine Ausführungsform
eines Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungssystems beschrieben.
Das System umfasst ein Detektions- und Entfernungsmessungssystem, das
an einem Host-Fahrzeug angeordnet ist, eine Verkehrsmodellerstellungseinrichtung,
die mit dem Detektions- und Entfernungsmessungssystem gekoppelt
ist, und einen drahtlosen Sender, der mit der Verkehrsmodellerstellungseinrichtung
gekoppelt ist. Das Detektions- und Entfernungsmessungssystem ist
ausgestaltet, um ein Nachbarfahrzeug in der Nähe des Host-Fahrzeugs zu erfassen
und in Ansprechen darauf Nachbarfahrzeugdaten zu erzeugen, die eine
Position des Nachbarfahrzeugs relativ zu dem Host-Fahrzeug angeben.
Die Verkehrsmodellerstellungseinrichtung ist ausgestaltet, um die
Nachbarfahrzeugdaten zu verarbeiten und in Ansprechen darauf ein
virtuelles Verkehrsmodell für
das Host-Fahrzeug zu erzeugen. Der drahtlose Sender ist ausgestaltet,
um Host-Fahrzeug-Modelldaten drahtlos zu übertragen, die das virtuelle
Verkehrsmodell übermitteln.
-
Es
wird auch eine weitere Ausführungsform eines
Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungssystems
bereitgestellt. Dieses System umfasst einen drahtlosen Empfänger, der
an einem Host-Fahrzeug angeordnet ist, eine Verkehrsmodellerstellungseinrichtung,
die mit dem drahtlosen Empfänger
gekoppelt ist, und ein Verkehrserkennungssystem, das mit der Verkehrsmodellerstellungseinrichtung
gekoppelt ist. Der drahtlose Empfänger ist ausgestaltet, um von einem
Nachbarfahrzeug Nachbarfahrzeug-Modelldaten drahtlos zu empfangen,
wobei die Nachbarfahrzeug-Modelldaten ein erstes virtuelles Verkehrsmodell
für das
Nachbarfahrzeug übermitteln.
Die Verkehrsmodellerstellungseinrichtung ist ausgestaltet, um das
erste virtuelle Verkehrsmodell zu verarbeiten und in Ansprechen
darauf ein zweites virtuelles Verkehrsmodell für das Host-Fahrzeug zu erzeugen. Ferner
ist das Verkehrserkennungssystem ausgestaltet, um bevorstehende
Verkehrszustände
in der Nähe
des Host-Fahrzeugs auf der Grundlage des zweiten virtuellen Verkehrsmodells
vorherzusagen.
-
Es
wird auch eine Ausführungsform
eines Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungsverfahrens bereitgestellt.
Das Verfahren umfasst, dass von einem Host-Fahrzeug ein Nachbarfahrzeug,
das sich in der Nähe
des Host-Fahrzeugs
befindet, drahtlos erfasst wird; Nachbarfahrzeugdaten erzeugt werden, die
eine Position des Nachbarfahrzeugs relativ zu dem Host-Fahrzeug angeben;
ein virtuelles Verkehrsmodell für
das Host-Fahrzeug unter Verwendung der Nachbarfahrzeugdaten erzeugt
wird; und Host-Fahrzeug-Modelldaten,
die das virtuelle Verkehrsmodell übermitteln, drahtlos ausgesendet
werden.
-
Diese
Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten
in vereinfachter Form einzuführen,
die nachstehend in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben
werden. Diese Zusammenfassung ist nicht vorgesehen, um Schlüsselmerkmale
oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren,
und soll auch nicht als Unterstützung
beim Bestimmen des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet
werden.
-
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Erfindung wird hierin nachfolgend in Verbindung mit
den folgenden Figuren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen
gleiche Elemente bezeichnen, und wobei
-
1 eine
schematische Darstellung einer beispielhaften Betriebsumgebung für eine Ausführungsform
eines Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungssystems ist;
-
2 eine
Draufsicht auf ein Host-Fahrzeug ist, die eine beispielhafte Sensordetektionszone zeigt;
-
3 eine
schematische Darstellung fahrzeugeigener Elemente einer Ausführungsform
eines Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungssystems ist;
und
-
4 ein
Flussdiagramm ist, das eine Ausführungsform
eines Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungsprozesses zeigt.
-
BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
-
Die
folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich erläuternder
Natur und soll die Ausführungsformen
des Gegenstands oder der Anmeldung und die Verwendungen solcher
Ausführungsformen
nicht beschränken.
Wie hierin verwendet bedeutet das Wort ”beispielhaft” ”als ein
Beispiel, ein Fall oder eine Darstellung dienen”. Jede hierin als beispielhaft
beschriebene Realisierung ist nicht notwendigerweise als gegenüber anderen
Realisierungen bevorzugt oder vorteilhaft zu betrachten. Ferner
besteht keine Absicht, durch irgendeine beschriebene oder implizierte
Theorie gebunden zu sein, die in dem vorstehenden technischen Gebiet,
dem vorstehenden Hintergrund, der vorstehenden Kurzzusammenfassung oder
der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist.
-
Die
Techniken und Technologien können hierin
bezüglich
funktionaler und/oder logischer Blockkomponenten und in Bezug auf
symbolische Darstellungen von Operationen, Verarbeitungs-Tasks und
Funktionen, die durch verschiedene Rechenkomponenten oder -einrichtungen
durchgeführt
werden können,
beschrieben sein. Solche Operationen, Tasks und Funktionen werden
manchmal als von einem Computer ausgeführt, computerbasiert, Software-implementiert
oder Computer-implementiert bezeichnet. In der Praxis können eine
oder mehrere Prozessoreinrichtungen die beschriebenen Operationen,
Tasks und Funktionen durch Verändern
elektrischer Signale, die Datenbits darstellen, an Speicherorten
in dem Speichersystem sowie eine anderweitige Verarbeitung von Signalen
ausführen.
Die Speicherorte, an denen Datenbits gehalten werden, sind physikalische
Orte, die bestimmte elektrische, magnetische, optische oder organische
Eigenschaften aufweisen, die den Datenbits entsprechen. Es sei angemerkt,
dass die verschiedenen in den Figuren gezeigten Blockkomponenten
durch jede Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten realisiert
sein können,
die ausgestaltet sind, um die spezifizierten Funktionen durchzuführen. Beispielsweise
kann eine Ausführungsform
eines Systems oder einer Komponente verschiedene Komponenten eines
integrierten Schaltkreises, z. B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente,
Nachschlagetabellen oder dergleichen, einsetzen, die unter der Steuerung
eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuereinrichtungen
eine Vielzahl von Funktionen ausführen können.
-
Die
folgende Beschreibung bezieht sich darauf, dass Elemente oder Knoten
oder Merkmale miteinander ”verbunden” oder ”gekoppelt” sind.
Wie hierin verwendet bedeutet ”verbunden”, wenn
es nicht ausdrücklich
anders dargestellt ist, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt und
nicht notwendigerweise mechanisch mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal
zusammengefügt
ist (oder direkt damit in Kommunikation steht). Ähnlich bedeutet ”gekoppelt”, wenn
es nicht ausdrücklich
anders dargestellt ist, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder
indirekt und nicht notwendigerweise mechanisch mit einem anderen
Element/Knoten/Merkmal zusammengefügt ist (oder direkt oder indirekt
damit in Kommunikation steht). Somit können, obwohl das in 3 gezeigte
Schema eine beispielhafte Anordnung von Elementen zeigt, bei einer
Ausführungsform
des gezeigten Gegenstands zusätzliche
Zwischenelemente, -einrichtungen, -merkmale oder -komponenten vorhanden
sein.
-
Ferner
kann eine bestimmte Terminologie in der folgenden Beschreibung auch
nur für
Referenzzwecke verwendet werden und soll diese somit nicht als einschränkend betrachtet
werden. Beispielsweise beziehen sich Begriffe wie ”oberer”, ”unterer”, ”über” und ”unter” auf Richtungen
in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe wie ”vorne”, ”hinten”, ”rück”, ”Seite”, ”außerhalb
des Fahrzeugs” und ”fahrzeugintern” beschreiben
die Ausrichtung und/oder den Ort von Teilen der Komponente innerhalb
eines konsistenten, jedoch beliebigen Rahmens der Bezugnahme, was
durch die Bezugnahme auf den Text und die zugehörigen Zeichnungen verdeutlicht
wird, welche die diskutierte Komponente beschreiben. Solch eine
Terminologie kann die oben speziell erwähnten Worte, Ablei tungen hiervon
und Worte mit ähnlicher
Bedeutung umfassen. Ähnlich implizieren
die Begriffe ”erster”, ”zweiter” und andere solche
numerischen Begriffe, die sich auf Strukturen beziehen, keine Sequenz
oder Reihenfolge, wenn dies nicht deutlich durch den Kontext vorgegeben
ist.
-
Der
Kürze halber
sind herkömmliche
Techniken, die mit einer drahtlosen Datenübertragung, Radar- und anderen
Detektionssystemen, GPS-Systemen, einer Vektoranalyse, einer Verkehrsmodellerstellung
und anderen funktionalen Aspekten der Systeme (und der einzelnen
Betriebskomponenten der Systeme) in Beziehung stehen, hierin möglicherweise
nicht ausführlich
beschrieben. Ferner sollen die Verbindungslinien, die in den verschiedenen
Figuren, die hierin enthalten sind, gezeigt sind, beispielhafte funktionale
Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen
Elementen darstellen. Es sei angemerkt, dass viele alternative oder
zusätzliche
funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen bei einer
Ausführungsform des
Gegenstands vorhanden sein können.
-
1 ist
eine schematische Darstellung einer beispielhaften Betriebsumgebung
für eine
Ausführungsform
eines Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungssystems, das wie hierin
beschrieben ausgestaltet ist. Der Einfachheit und Zweckmäßigkeit halber
wird das System hier in Bezug auf ein Host-Fahrzeug 100 und
mehrere Nachbarfahrzeuge 102 beschrieben, die sich in der
Nähe des
Host-Fahrzeugs 100 befinden. Diesbezüglich umfasst das Host-Fahrzeug 100 ein
fahrzeugeigenes Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungssystem, und die Nachbarfahrzeuge 102 können, müssen jedoch nicht,
kompatible Positionserkennungssysteme aufweisen. Das fahrzeugeigene
Positionserkennungssystem des Host-Fahrzeugs 100 ist geeignet
ausgestaltet, um ein virtuelles Verkehrsmodell für das Host-Fahrzeug 100 zu erzeugen, das
als Eingang für ein
anderes fahrzeugeige nes System oder eine andere fahrzeugeigene Komponente
dienen kann, wie beispielsweise ein Verkehrserkennungssystem, ein Kollisionsvermeidungssystem,
ein Telematiksystem, ein Navigationssystem oder dergleichen. Insbesondere
kann das Host-Fahrzeug 100 sein virtuelles Verkehrsmodell
an ein oder mehrere Nachbarfahrzeuge 102 übertragen,
wodurch jedem jener Nachbarfahrzeuge 102 ermöglicht wird,
für sich
selbst ein stabileres und genaueres virtuelles Verkehrsmodell zu
erzeugen. Ähnlich
kann das Host-Fahrzeug 100 ausgestaltet sein, um ein oder
mehrere durch Nachbarfahrzeuge 102 erzeugte virtuelle Verkehrsmodelle
zu Zwecken des Erzeugens und Aktualisierens seines eigenen virtuellen
Verkehrsmodells zu empfangen.
-
Wie
hierin verwendet ist ein ”virtuelles
Verkehrsmodell” ein
simuliertes Modell der Umgebung, die das diesem bestimmten virtuellen
Verkehrsmodell zugehörige
Fahrzeug umgibt. Ein virtuelles Verkehrsmodell kann ein computergeneriertes
Modell einer virtuellen Realität
sein, das Vektorberechnungen für
jedes interessierende Fahrzeug in dem interessierenden Bereich umfasst,
wobei ein Vektor für
ein Fahrzeug die momentane Fahrtrichtung, die momentane Position
oder den momentanen Ort, die momentane Geschwindigkeit und das momentane
Beschleunigen/Abbremsen des Fahrzeugs definiert. Ein virtuelles
Verkehrsmodell kann auch projizierte, vorhergesagte oder extrapolierte
Eigenschaften für
das Fahrzeug umfassen, die dem Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungssystem
ermöglichen,
die Fahrtrichtung, Position, Geschwindigkeit und möglicherweise
andere Parameter des Fahrzeugs zu einem Zeitpunkt in der Zukunft
vorherzusagen oder vorherzusehen. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst
ein virtuelles Verkehrsmodell eine Information über das Host-Fahrzeug selbst
und eine Information über
Nachbarfahrzeuge in unmittelbarer Nähe des Host-Fahrzeugs. Ferner
kann ein virtuelles Verkehrsmodell eine Information über die
Umgebung umfassen, in der sich das Host-Fahrzeug befindet, welche
ohne Einschränkung
Daten umfasst, die in Beziehung stehen mit: befestigten oder unbefestigten
Flächen
in der Umgebung; der Straße,
Schnellstraße
oder Autobahn, auf der das Host-Fahrzeug fährt (z. B. Navigations- oder
Kartendaten); einer Spurinformation; Geschwindigkeitsbegrenzungen
für die
Straße,
Schnellstraße
oder Autobahn, auf der das Host-Fahrzeug fährt; und anderen Objekten in
der interessierenden Zone, wie beispielsweise Bäume, Gebäude, Verkehrsschilder, Laternen
etc.
-
Wie
es nachstehend ausführlicher
beschrieben ist, erzeugt eine Ausführungsform des Host-Fahrzeugs 100 sein
virtuelles Verkehrsmodell unter Verwendung von: (1) Positionsdaten,
die von einem Positionsbestimmungssystem erhalten oder abgeleitet
werden; (2) Nachbarfahrzeugdaten, die die Positionen von Nachbarfahrzeugen 102 angeben;
und (3) virtuellen Verkehrsmodellen, die von Nachbarfahrzeugen 102 empfangen
werden. Die in 1 gezeigte Ausführungsform
steht mit Satelliten 104 eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS)
auf eine herkömmliche
Weise in Kooperation, um GPS-Daten für das Host-Fahrzeug 100 zu
erhalten. Insbesondere kann das Positionserkennungssystem weiterhin
funktionieren, auch wenn ein oder mehrere Nachbarfahrzeuge 102 nicht
GPS-fähig
ist oder sind. Beispielsweise empfängt ein Nachbarfahrzeug 102a in 1 keine
GPS-Signale von den GPS-Satelliten 104 und erhält es daher
keine GPS-Daten für
sich selbst.
-
Das
Host-Fahrzeug 100 kann unter Verwendung eines geeignet
ausgestalteten fahrzeugeigenen Detektions- und Entfernungsmessungssystems Nachbarfahrzeugdaten
erhalten. Bei bestimmten Ausführungsformen
umfasst das fahrzeugeigene Detektions- und Entfernungsmessungssystem
ein Radarsystem oder ist es als dieses realisiert. Vorzugsweise
verwendet das Detektions- und Entfernungsmessungssystem mehrere
Sensoren, die an strategischen Stellen um das Host-Fahrzeug 100 positioniert sind
und dem Detektions- und Entfernungsmessungssystem ermöglichen,
Nachbarfahrzeuge 102 innerhalb einer das Host-Fahrzeug 100 umgebenden Detektionszone
zu erfassen/detektieren. Diesbezüglich
ist 2 eine Draufsicht auf das Host-Fahrzeug 100,
die eine beispielhafte Sensordetektionszone 106 für das Host-Fahrzeug 100 zeigt.
Zu Erläuterungszwecken
ist die Detektionszone 106 in vier Unterzonen aufgeteilt,
die einer vorderen Sensorzone 106a, einer hinteren Sensorzone 106b,
einer Fahrerseitensensorzone 106c und einer Beifahrerseitensensorzone 106d entsprechen.
Diese Anordnung entspricht einer Ausführungsform mit vier Sensoren für das Detektions-
und Entfernungsmessungssystem, obwohl eine Ausführungsform des Host-Fahrzeugs 100 mehr
oder weniger als vier Sensoren umfassen kann. Es sei angemerkt,
dass jede dieser Sensorzonen im Betrieb einem dreidimensionalen Raum
entspricht, der nicht wie in 2 gezeigt
geformt oder dimensioniert sein muss, und dass diese Sensorzonen
sich wahrscheinlich überschneiden. Ferner
können
die spezifische Größe, die
spezifische Form und die spezifische Reichweite jeder Sensorzone
(die in dem Gebiet anpassbar sein kann), derart gewählt werden,
dass sie den Anforderungen des bestimmten Einsatzes genügen, und
um sicherzustellen, dass das Host-Fahrzeug 100 alle interessierenden
Nachbarfahrzeuge detektieren kann.
-
Wie
zuvor erwähnt
ist das Host-Fahrzeug 100 ausgestaltet, um sein virtuelles
Verkehrsmodell für
einen Empfang durch kompatible Nachbarfahrzeuge 102 auszusenden,
die sich in der Übertragungsreichweite
des Host-Fahrzeugs 100 befinden. 1 zeigt
diese Aussendung über
drahtlose Verbindungen 108. 1 zeigt
ein Szenario, bei dem die Nachbarfahrzeuge 102a und 102c das
durch das Host-Fahrzeug 100 ausgesendete virtuelle Verkehrsmodell
empfangen, und bei dem das Nachbarfahrzeug 102b das virtuelle
Verkehrsmodell (aufgrund einer Inkompatibilität, einer schlechten Kommunikationsverbindung,
eines Übertragungsfehlers
oder dergleichen) nicht von dem Host-Fahrzeug 100 empfängt. In
der Praxis kann das Host-Fahrzeug 100 zum Austauschen von
virtuellen Verkehrsmodellen mit Nachbarfahrzeugen 102 ein
Schema einer drahtlosen Datenübermittlung
mit relativ kurzer Reichweite einsetzen. Es kann ein Nahbereichsdrahtlosprotokoll,
wie beispielsweise eines, das mit der IEEE-Spezifikation 802.11 (jede Variante)
kompatibel ist, erwünscht
sein, um sicherzustellen, dass das Host-Fahrzeug 100 eine
Information von umgebenden Fahrzeugen empfängt, die das Verkehrmuster
in der Nähe
des Host-Fahrzeugs 100 tatsächlich beeinflussen könnten, während gleichzeitig
die Menge an irrelevanten Informationen (von entfernten Fahrzeugen),
die durch das Host-Fahrzeug 100 empfangen werden, beschränkt wird.
Beispielsweise kann es erwünscht
sein, ein Schema einer drahtlosen Datenübermittlung mit einer Reichweite
von etwa 914 m (1000 Yard) oder weniger zu Zwecken der hierin beschriebenen
Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation einzusetzen.
-
3 ist
eine schematische Darstellung fahrzeugeigener Elemente einer Ausführungsform
eines Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungssystems 200,
das an einem Host-Fahrzeug, wie beispielsweise dem Host-Fahrzeug 100 in 1,
angeordnet sein kann. Die verschiedenen erläuternden Blöcke, Module, die Verarbeitungslogik
und die Komponenten, die in Verbindung mit den hierin offenbarten
Ausführungsformen
beschrieben sind, können mit
einem oder mehreren von einem Universalprozessor, einem inhaltsadressierbaren
Speicher, einem digitalen Signalprozessor, einem anwendungsspezifischen
Schaltkreis, einer feldprogrammierbaren Gatteranordnung, jeder geeigneten
programmierbaren Logikeinrichtung, einer diskreten Gatter- oder
Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder jeder Kombination
hiervon, die entworfen ist, um die hierin beschriebenen Funktionen
durchzuführen,
realisiert oder durchgeführt
werden.
-
Ein
Prozessor kann als Mikroprozessor, Controller, Mikrocontroller oder
Automat realisiert sein. Ein Prozessor kann auch als Kombination
von Recheneinrichtungen, wie z. B. eine Kombination eines digitalen
Signalprozessors und eines Mikroprozessors, mehrerer Mikroprozessoren,
eines oder mehrerer Mikroprozessoren in Verbindung mit einem Kern
eines digitalen Signalprozessors, oder jede andere solche Kombination
realisiert sein. Als eine praktische Ausführungsform kann das Host-Fahrzeug
geeignet ausgestaltete elektronische Steuermodule (ECMs) umfassen,
die die Funktionalität
des Positionserkennungssystems 200 umfassen.
-
Das
Positionserkennungssystem 200 umfasst allgemein ohne Einschränkung: ein
Detektions- und Entfernungsmessungssystem 202; ein Positionsbestimmungssystem 204;
eine Verkehrsmodellerstellungseinrichtung 206; ein Verkehrserkennungssystem 208;
einen drahtlosen Sender 210; und einen drahtlosen Empfänger 212.
Diese und andere Elemente des Positionserkennungssystems 200 sind auf
geeignete Weise miteinander gekoppelt, um die Übermittlung von Daten, Steuerbefehlen
und Signalen nach Bedarf zu ermöglichen,
um den Betrieb des Positionserkennungssystems 200 zu unterstützen. Die
in 3 gezeigten Elemente sind alle in der Hinsicht
fahrzeugeigene Elemente, dass sie alle an dem Host-Fahrzeug angeordnet
sind, durch das Host-Fahrzeug befördert werden oder in das Host-Fahrzeug
integriert sind. Jedes dieser Elemente wird nachstehend ausführlicher
beschrieben.
-
Das
Detektions- und Entfernungsmessungssystem 202 ist geeignet
ausgestaltet, um Nachbarfahrzeuge zu erfassen, die sich in der Nähe des Host-Fahrzeugs
befinden. Wie oben in Bezug auf 2 erwähnt, kann
das Detektions- und Entfernungsmessungssystem 202 einen
oder mehrere Sensoren 214 umfassen oder mit diesen in Kooperation
stehen, welche strategisch an dem Host-Fahrzeug positioniert sind,
um eine gewünschte Detektionszone
bereitzustellen, die das Host-Fahrzeug umgibt. Das Detektions- und
Entfernungsmessungssystem 202 und die Sensoren 214 können eine
oder mehrere Erfassungs- oder Detektionstechnologien verwenden,
wie beispielsweise, jedoch ohne Einschränkung: Radar; Infrarot; Akustik;
Videobilderfassung oder dergleichen. Das Detektions- und Entfernungsmessungssystem 202 spricht
auf die Detektion oder Erfassung eines Nachbarfahrzeugs an, indem Nachbarfahrzeugdaten 216 erzeugt
werden, die eine Position dieses Nachbarfahrzeugs relativ zu dem Host-Fahrzeug angeben, übermitteln
oder auf andere Weise charakterisieren. Die Nachbarfahrzeugdaten 216 können ohne
Einschränkung
umfassen oder übermitteln:
die momentane Distanz zwischen dem Host-Fahrzeug und dem Nachbarfahrzeug;
Positionsdaten (z. B. GPS-Koordinaten) des Nachbarfahrzeugs; Positionskoordinaten
des Nachbarfahrzeugs relativ zu dem Nachbarfahrzeug; den dem Nachbarfahrzeug
zugehörigen
Vektor oder dergleichen. Beispielsweise sendet das Host-Fahrzeug
vorzugsweise mindestens die momentanen Positionsdaten und Vektordaten
für das
Nachbarfahrzeug. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Detektions- und Entfernungsmessungssystem 202 das
Vorhandensein jeder Anzahl von Nachbarfahrzeugen innerhalb der Detektionszone
des Host-Fahrzeugs detektieren. Wie es in 3 gezeigt
ist, dienen die Nachbarfahrzeugdaten 216 als Eingang in
die Verkehrsmodellerstellungseinrichtung 206.
-
Das
Positionsbestimmungssystem 204 ist geeignet ausgestaltet,
um Positionsdaten 218 für
das Host-Fahrzeug zu ermitteln, wobei die Positionsdaten 218 Daten
umfassen, übermitteln
oder darstellen, die einen momentanen Ort des Host-Fahrzeugs relativ
zu einem Ortsbereich angeben, der durch das Positionserkennungssystem 200 verwendet
wird. Beispielsweise können
die Positionsdaten 218 eine Information übermitteln,
die mit dem Breitengrad, dem Längengrad,
der Höhe
(in Bezug auf eine Referenz, wie beispielsweise Normalnull), der
Fahrtrichtung, dem Nicken und/oder dem Gieren des Host-Fahrzeugs
in Beziehung steht. In der Praxis können die Positionsdaten 218 oder
ein beliebiger Teil hiervon GPS-abgeleitet und/oder von einer anderen
Information, wie beispielsweise fahrzeugeigenen Systemen, abgeleitet
sein. Insbesondere können
die zu zwei oder mehr Zeitpunkten erhaltenen Positionsdaten 218 verwendet
werden, um Vektoren für
das jeweilige Fahrzeug abzuleiten. Wie es in 3 gezeigt
ist, dienen die Positionsdaten 218 als ein weiterer Eingang in
die Verkehrsmodellerstellungseinrichtung 206. Bei bestimmten
Ausführungsformen
umfasst das Positionsbestimmungssystem 204 ein fahrzeugeigenes GPS-System, das GPS-Daten
von GPS-Satelliten empfängt
und die GPS-Daten verarbeitet, um GPS-Koordinaten für das Host-Fahrzeug
zu erhalten. GPS-Systeme
sind weithin bekannt und üblich,
und daher wird der Betrieb von GPS-Systemen hier nicht ausführlich beschrieben.
-
Der
drahtlose Empfänger 212 empfangt drahtlose
Nachbarfahrzeug-Modelldaten
von einem oder mehreren Nachbarfahrzeugen, die sich in der Nähe des Host-Fahrzeugs
befinden. Bei bestimmten Ausführungsformen
kann der drahtlose Empfänger 212 auch
ausgestaltet sein, um Positionsdaten (z. B. GPS-Koordinaten) von
Nachbarfahrzeugen zu empfangen, wobei die empfangenen Positionsdaten durch
Positionsbestimmungssysteme erzeugt werden, die fahrzeugeigen an
den Nachbarfahrzeugen angeordnet sind. Der drahtlose Empfänger 212 kann derart
eingesetzt sein, dass er auch andere Merkmale einer drahtlosen Datenübermittlung
des Host-Fahrzeugs
unterstützt.
Wie oben erwähnt
kann der drahtlose Empfänger 212 ein
Empfänger
mit relativ kurzer Reichweite sein, der für eine Kompatibilität mit einem
geeigneten Schema einer drahtlosen Datenübermittlung mit kurzer Reichweite,
wie beispielsweise der IEEE-Spezifikation 802.11 (Wi-Fi), dem BLUETOOTH®-Protokoll
für eine
drahtlose Übermittlung
mit kurzer Reichweite, 802.11p (auch als Dedicated Short Range Communication
oder DSRC bekannt) oder dergleichen, ausgestaltet ist. Dementspre chend
können
die Nachbarfahrzeug-Modelldaten nach Bedarf zur Übertragung auf eine Weise formatiert,
angeordnet und/oder gepackt werden, die mit der bestimmten Technik
und dem bestimmten Protokoll einer drahtlosen Datenübermittlung
kompatibel ist. Die Nachbarfahrzeug-Modelldaten umfassen ein oder mehrere
virtuelle Verkehrsmodelle 220, übermitteln diese oder stellen
diese dar, welche durch die jeweiligen Nachbarfahrzeuge erzeugt
werden. Die virtuellen Verkehrsmodelle 220 dienen wiederum
als zusätzliche
Eingänge
in die Verkehrsmodellerstellungseinrichtung 206.
-
Eine
drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen dem drahtlosen Empfänger 212 und
einem Nachbarfahrzeug kann auch das Weiterleiten von Daten durch
das Nachbarfahrzeug ermöglichen.
Mit anderen Worten kann das Nachbarfahrzeug effektiv als Wiederholungseinrichtung
fungieren, die ein virtuelles Verkehrsmodell (und/oder andere Daten)
von einem dritten Fahrzeug empfängt
und dieses virtuelle Verkehrsmodell (ohne dessen Modifikation) dann
an das Host-Fahrzeug weiterleitet. Dies ermöglicht dem Positionserkennungssystem 200,
eine Information zu verarbeiten, die mit Fahrzeugen in Beziehung
steht, die abgesehen von ihm selbst mehr als ein Fahrzeug umfassen
können.
Diesbezüglich
kann das Positionserkennungssystem 200 eine Verarbeitungsintelligenz
umfassen, die ihm ermöglicht,
zu ermitteln, ob von entfernten Fahrzeugen empfangene Daten verarbeitet
werden sollen oder nicht. Beispielsweise können durch ein Fahrzeug, das
weit entfernt ist, erzeugte Daten für das Host-Fahrzeug irrelevant
sein, und das Host-Fahrzeug kann sich dazu entscheiden, solche Daten
zu ignorieren.
-
Bei
dieser bestimmten Ausführungsform
verarbeitet die Verkehrsmodellerstellungseinrichtung 206 die
Nachbarfahrzeugdaten 216, die Positionsdaten 218,
die virtuellen Verkehrsmodelle 220 für das Nachbarfahrzeug und (nach
Bedarf) andere Informationen und erzeugt (oder aktualisiert) sie
in Ansprechen auf diese eingegebenen Daten das virtuelle Verkehrsmodell 222 für das Host-Fahrzeug.
Wie oben beschrieben kann das virtuelle Verkehrsmodell 222 eine
Darstellung der virtuellen Realität der momentanen Verkehrszustände in der
Nähe des Host-Fahrzeugs
sein. Das virtuelle Verkehrsmodell 222 kann eine Fahrzeugvektorinformation
für das Host-Fahrzeug und eine
Fahrzeugvektorinformation für
jedes interessierende Nachbarfahrzeug umfassen. Diese Vektorinformation
ermöglicht
dem Fahrzeugerkennungssystem 200, Verkehrszustände in der
unmittelbaren Zukunft auf der Grundlage des momentanen Zustands
der Host- und Nachbarfahrzeuge vorherzusagen. In der Praxis kann
eine Fahrzeugvektorinformation eine Information umfassen, die mit der
Geschwindigkeit, der Fahrtrichtung, dem Beschleunigen/Abbremsen
und der absoluten Position des jeweiligen Fahrzeugs in Beziehung
steht.
-
Die
Verkehrsmodellerstellungseinrichtung 206 kann geeignet
ausgestaltet sein, um eine Vektoranalyse, eine Modellerstellung
einer virtuellen Realität,
eine Minimum/Maximum-Beschleunigungsberechnung, eine Minimum/Maximum-Fahrtrichtungsänderungsberechnung
und andere Techniken zum Erzeugen des virtuellen Verkehrsmodells 222 durchführen. Die
Verkehrsmodellerstellungseinrichtung 206 kann auch ausgestaltet
sein, um Positionsdaten (z. B. GPS-Koordinaten) eines Nachbarfahrzeugs
auf der Grundlage der Positionsdaten 218 des Host-Fahrzeugs
und der Nachbarfahrzeugdaten 216 abzuleiten oder zu berechnen.
Dieses Merkmal ist insbesondere erwünscht, da es dem Positionserkennungssystem 200 ermöglicht,
Positionsdaten von Nachbarfahrzeugen zu erhalten, die nicht vollständig mit
dem Host-Fahrzeug kompatibel sind. Mit anderen Worten muss sich
das Positionserkennungssystem 200 nicht auf eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation
zwischen dem Host-Fahrzeug und dem Nach barfahrzeug stützen, um
Positionsdaten für
das Nachbarfahrzeug zu erhalten.
-
Wie
oben beschrieben empfangt der drahtlose Empfänger 212 Nachbarfahrzeug-Modelldaten und
verwendet die Verkehrsmodellerstellungseinrichtung 206 die
in den Nachbarfahrzeug-Modelldaten übermittelten virtuellen Verkehrsmodelle,
um für
das Host-Fahrzeug ein stabileres und genaueres virtuelles Verkehrsmodell 222 zu
erzeugen. Ähnlich
ist der drahtlose Sender 210 geeignet ausgestaltet, um drahtlos
Host-Fahrzeug-Modelldaten
zu übertragen, die
das virtuelle Verkehrsmodell 222 für das Host-Fahrzeug übermitteln.
Bei dieser Ausführungsform überträgt der drahtlose
Sender 210 die Host-Fahrzeug-Modelldaten auf eine Aussendungsweise
(anstatt eine Punkt-zu-Punkt-Weise), sodass alle Nachbarfahrzeuge
in der Übertragungsreichweite
des drahtlosen Senders 210 das virtuelle Verkehrsmodell 222 zur
Verwendung beim Erzeugen/Aktualisieren ihrer eigenen virtuellen
Verkehrsmodelle potentiell empfangen können.
-
Der
drahtlose Sender 210 kann derart eingesetzt werden, dass
er auch andere Merkmale einer drahtlosen Datenübermittlung des Host-Fahrzeugs unterstützt. In
der Praxis kann der drahtlose Sender 210 ein Sender mit
relativ kurzer Reichweite sein, der für eine Kompatibilität mit einem
geeigneten Schema einer drahtlosen Datenübermittlung mit kurzer Reichweite,
wie beispielsweise der IEEE-Spezifikation 802.11 (Wi-Fi), dem BLUETOOTH®-Protokoll
für eine drahtlose Übermittlung
mit kurzer Reichweite oder dergleichen, ausgestaltet ist. Dementsprechend
können
die Host-Fahrzeug-Modelldaten nach Bedarf zur Übertragung auf eine Weise formatiert,
angeordnet und/oder gepackt werden, die mit der bestimmten Technik
und dem bestimmten Protokoll einer drahtlosen Datenübermittlung
kompatibel ist.
-
Das
virtuelle Verkehrsmodell 222 für das Host-Fahrzeug kann auch
als Eingang für
das Verkehrserkennungssystem 208 dienen. Das Verkehrserkennungssystem 208 ist
geeignet ausgestaltet, um bevorstehende Verkehrszustände in der
Nähe des Host-Fahrzeugs
vorherzusagen, abzuschätzen,
zu projizieren oder zu extrapolieren, wobei der Betrieb des Verkehrserkennungssystems 208 auf
dem virtuellen Verkehrsmodell 222 basiert und durch dieses beeinflusst
wird. Bei bestimmten Ausführungsformen können das
Verkehrserkennungssystem 208 und/oder die Verkehrsmodellerstellungseinrichtung 206 derart
ausgestaltet sein, dass die Vektoranalysealgorithmen und die Algorithmen
einer Erstellung eines virtuellen Verkehrsmodells praktische Betriebs- und
Umgebungseigenschaften und -zustände
betrachten. Beispielsweise kann das Positionserkennungssystem 200 geeignet
ausgestaltet sein, um praktische Fahrverhaltenseigenschaften zu
betrachten, wie beispielsweise Reifentraktion, Bremswege für verschiedene
Geschwindigkeiten, maximales Beschleunigen/Abbremsen, Wenderadius
und dergleichen. Ferner kann das Positionserkennungssystem 200 geeignet
ausgestaltet sein, um den Ort (in Bezug auf eine Referenz wie zum
Beispiel Normalnull) der Host- und Nachbarfahrzeuge zu ermitteln
und zu betrachten. Dies ermöglicht
dem Positionserkennungssystem 200, ein genaues Modell für das Vorhandensein
von Brücken,
Tunneln, Überführungen,
Unterführungen
und dergleichen zu erstellen.
-
Bei
bestimmten Ausführungsformen
ist das Verkehrserkennungssystem 208 mit einem oder mehreren
Host-Fahrzeug-Subsystemen 224 gekoppelt und kann das Verkehrserkennungssystem 208 den
Betrieb der Host-Fahrzeug-Subsysteme 224 auf eine
Weise automatisch steuern, die von den vorhergesagten bevorstehenden
Verkehrszuständen
abhängt.
Beispielsweise kann das Verkehrserkennungssystem 208 ein
Kollisionsver meidungssystem für
das Host-Fahrzeug umfassen, mit diesem in Kooperation stehen oder
als ein solches realisiert sein. Im Betrieb kann das Kollisionsvermeidungssystem das
virtuelle Verkehrsmodell 222 analysieren oder verarbeiten,
um die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls oder einer Kollision in
der unmittelbaren oder nahen Zukunft zu ermitteln. Wenn dies tatsächlich der
Fall ist, können
die Host-Fahrzeug-Subsysteme 224 bei einem Versuch, die
Kollision zu vermeiden oder zu verhindern und/oder jeglichen Schaden
zu reduzieren, der an dem Host-Fahrzeug auftreten könnte, gesteuert
oder angepasst werden. Diesbezüglich
kann das Verkehrserkennungssystem 208 ausgestaltet sein,
um den Betrieb von fahrzeugeigenen Systemen, wie beispielsweise
und ohne Einschränkung dem
Bremssystem; dem Drosselklappensystem; dem Lenksystem; dem Kraftstoffsystem;
dem elektrischen System; dem Traktionssteuerungssystem; dem Telematiksystem;
dem Airbag-Einsatzsystem; und/oder dem Fahrerschnittstellensystem
(Warnanzeigen, Alarmbenachrichtigungen, Display-Leuchten, etc.), zu steuern.
-
4 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
eines Fahrzeug-Fahrzeug-Positionserkennungsprozesses 300 zeigt.
Die verschiedenen Tasks, die in Verbindung mit dem Prozess 300 durchgeführt werden,
können
durch Software, Hardware, Firmware oder jede Kombination hiervon
durchgeführt
werden. Zu Erläuterungszwecken
kann sich die folgende Beschreibung des Prozesses 300 auf
Elemente beziehen, die oben in Verbindung mit 1–3 erwähnt sind.
In der Praxis können
Teile des Prozesses 300 durch verschiedene Elemente des
beschriebenen Systems, z. B. das Detektions- und Entfernungsmessungssystem,
die Verkehrsmodellerstellungseinrichtung oder das Verkehrserkennungssystem,
durchgeführt
werden. Es sei angemerkt, dass der Prozess 300 jede Anzahl
von zusätzlichen
oder alternativen Tasks umfassen kann, wobei die in 4 gezeigten
Tasks nicht in der dargestellten Reihenfolge durchgeführt werden
müssen, und dass
der Prozess 300 in einer umfangreicheren Prozedur oder
einem umfangreicheren Prozess mit einer zusätzlichen Funktionalität, die hierin
nicht ausführlich
beschrieben ist, umfasst sein kann.
-
Diese
Ausführungsform
des Positionserkennungsprozesses 300 erfasst drahtlos ein
oder mehrere Nachbarfahrzeuge, die sich in der Nähe des Host-Fahrzeugs befinden
(Task 302). Der Einfachheit halber wird der Prozess 300 in
Bezug auf die Verarbeitung von nur einem Nachbarfahrzeug beschrieben.
Es sei angemerkt, dass der Prozess 300 tatsächlich gleichzeitig
Daten für
jede Anzahl von Nachbarfahrzeugen verarbeiten kann.
-
In
Ansprechen auf Task 302 erzeugt der Prozess 300 Nachbarfahrzeug-Positionsdaten, die
eine Position des Nachbarfahrzeugs relativ zu dem Host-Fahrzeug
angeben (Task 304). Ferner kann der Prozess 300 Positionsdaten – bei diesem
Beispiel GPS-Daten – für das Host-Fahrzeug
erhalten (Task 306) und die Positionsdaten – bei diesem
Beispiel die GPS-Daten – für das Nachbarfahrzeug
berechnen (Task 308). Während
Task 308 berechnet der Prozess 300 die Positionsdaten
für das
Nachbarfahrzeug aus den Positionsdaten für das Host-Fahrzeug und aus
den Nachbarfahrzeug-Positionsdaten.
Alternativ kann der Prozess 300 die Positionsdaten für das Nachbarfahrzeug
direkt von dem Nachbarfahrzeug selbst erhalten (anstatt sie auf
die oben beschriebene Weise abzuleiten).
-
Der
Prozess 300 kann auch drahtlos Nachbarfahrzeug-Modelldaten
von dem Nachbarfahrzeug empfangen, wobei die empfangenen Daten das
virtuelle Verkehrsmodell für
das Nachbarfahrzeug übermitteln
(Task 310). Danach kann der Prozess 300 das virtuelle
Verkehrsmodell für
das Host-Fahrzeug
erzeugen oder aktualisieren (Task 312). Bei dieser Ausführungsform
verwendet Task 312 die Nachbarfahrzeug-Positionsdaten,
die GPS- Daten und
das virtuelle Verkehrsmodell des Nachbarfahrzeugs, um das virtuelle
Verkehrsmodell für
das Host-Fahrzeug zu erzeugen.
-
Die
jüngste
Version des virtuellen Verkehrsmodells für das Host-Fahrzeug kann dann
durch das Host-Fahrzeug drahtlos ausgesendet werden (Task 314).
Wie oben erwähnt
kann das Host-Fahrzeug Host-Fahrzeug-Modelldaten übertragen,
die das virtuelle Verkehrsmodell in einem geeigneten Format übermitteln.
Dieses Aussenden ermöglicht
anderen Fahrzeugen einschließlich
des Nachbarfahrzeugs, das durch das Host-Fahrzeug erzeugte virtuelle
Verkehrsmodell wirksam einzusetzen.
-
Das
virtuelle Verkehrsmodell des Host-Fahrzeugs kann auch verwendet
werden, um bevorstehende Verkehrszustände in der Nähe des Host-Fahrzeugs vorherzusagen
(Task 316). Ferner kann der Prozess 300 ein oder
mehrere Subsysteme des Host-Fahrzeugs in Ansprechen auf die vorhergesagten
bevorstehenden Verkehrszustände
automatisch steuern. Wenn der Prozess 300 beispielsweise
keine möglichen
Kollisionen oder unsicheren Zustande vorhersagt, kann Task 318 bewirken,
dass die Subsysteme auf eine normale Weise arbeiten. Andererseits kann
Task 318, wenn der Prozess 300 einen möglichen
Unfall vorhersagt, ein Subsystem, wie beispielsweise das Bremssystem,
das Traktionssteuerungssystem oder das Lenksystem, nach Bedarf steuern.
Auf diese Weise hängt
der während
Task 318 durchgeführte
tatsächliche
Betrieb von den vorhergesagten bevorstehenden Verkehrszuständen ab.
-
Die
Detektion von Nachbarfahrzeugen, das Aktualisieren des virtuellen
Verkehrsmodells für
das Host-Fahrzeug, die drahtlose Übermittlung von eingehenden
und ausgehenden virtuellen Verkehrsmodellen, die Berechnung von
GPS-Koordinaten und andere Verarbeitungs- und Datenübermittlungs-Tasks,
die hierin beschrieben sind, werden auf eine schnelle und periodische
Weise durchgeführt.
In der Tat kann eine Iteration des Prozesses 300 innerhalb
einiger Millisekunden abgeschlossen werden, was zu einem Aktualisieren
und Verarbeiten von Verkehrszuständen
nahezu in Echtzeit führt.
Solche schnellen Verarbeitungs- und Ansprechzeiten sind erwünscht, um
einen praktischen Einsatz zu unterstützen, der Fahrzeuge betrachten
muss, die mit Geschwindigkeiten im Autobahnbereich fahren.
-
Während mindestens
eine beispielhafte Ausführungsform
in der vorstehenden detaillierten Beschreibung dargestellt wurde,
sei angemerkt, dass eine große
Anzahl von Abwandlungen existiert. Es sei auch angemerkt, dass die
beispielhafte Ausführungsform
oder die beispielhaften Ausführungsformen
lediglich Beispiele sind und nicht den Schutzumfang, die Anwendbarkeit
oder Ausgestaltung der Erfindung auf irgendeine Weise einschränken sollen. Vielmehr
stellt die vorstehende detaillierte Beschreibung Fachleuten einen
geeigneten Plan zum Realisieren der beispielhaften Ausführungsform
oder der beispielhaften Ausführungsformen
bereit. Es ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen an der Funktion und
Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der
Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und den rechtlichen Äquivalenten hiervon
ausgeführt
ist.