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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Status einer drahtlosen C2X-Kommunikation eines Fahrzeugs zu seiner Umgebung, bei der eine Kommunikationseinheit dazu eingerichtet ist, von Kommunikationseinheiten in der Umgebung als Funkbotschaften ausgesendete Daten zu empfangen.
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Die
DE 102004017602 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bildung von Vertrauen bei der Kommunikation zwischen Fahrzeugen in einem Kommunikationsnetz mit direkter Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation, wobei ein empfangendes Fahrzeug Kommunikationssignale von einem sendenden Fahrzeug empfängt. Das empfangende Fahrzeug ermittelt oder aktualisiert eine Vertrauensinformation, 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.
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Die
WO 2009/030523 A1 offenbart eine Gefahrenwarnung für einen Fahrer eines Fahrzeugs, bei der von unterschiedlichen Fahrzeugen erfasste Messwerte oder entsprechende Vorabanalyseergebnisse zentral von einem Server ausgewertet werden. Der Server beschließt daraufhin, wer einen entsprechenden Warnhinweis empfangen soll.
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DE 102005039283 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems, bei dem Positionsdaten bestimmt werden, und, anhand der Positionsdaten und Kartendaten eine Route zu einem Ziel berechnet wird. Für die Positionsdaten wird ein Abweichungsfaktor erstellt. Die Zielführungshinweise werden in Abhängigkeit von dem Abweichungsfaktor erstellt.
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Die
DE 102007004453 A1 offenbart ein Verfahren zur Verkehrszeicheninformationswiedergabe in einem Fahrzeug, wobei in dem Fahrzeug eine Verkehrszeicheninformation wiedergegeben wird und eine Zuverlässigkeitsinformation, welche die Zuverlässigkeit der wiedergegebenen Verkehrszeicheninformation beschreibt, ausgegeben wird.
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Viele Systeme in der modernen Fahrzeugtechnik, insbesondere Fahrerassistenzsysteme wie bspw. ein LDW-System (Lane Departure Warning), sind darauf angewiesen, zur Fahrerunterstützung nicht nur in dem Fahrzeug anfallende Fahrdaten zu ermitteln und zu verarbeiten, sondern auch Daten aus der Fahrzeugumgebung zu erhalten, um Gefährdungssituationen vorhersagen zu können, auf für den Fahrer verdeckte oder schlecht sichtbare Verkehrsteilnehmer (Personen, Fahrzeuge, usw.) hinweisen zu können oder durch weitere Zusatzinformationen die Verkehrssicherheit zu verbessern. Auch im Rahmen automatischer Abstandsregelsysteme, bspw. ACC (Adaptive Cruise Control), ist es notwendig, die Fahrdaten voraus fahrender Fahrzeuge zu ermitteln. Hierzu ist bekannt, in dem Fahrzeug Umfeldsensoren einzusetzen, die Personen, Fahrzeuge oder andere Gegenstände in der Umgebung des Fahrzeugs erfassen, die Fahrzeugumgebung auf Grundlage dieser Informationen interpretieren und die Interpretation in Datenform an entsprechende Assistenzsysteme des Fahrzeugs weiterleiten. Als Umfeldsensoren sind derzeit insbesondere Radar- oder Lidarsensoren oder auch Kamerasysteme im Einsatz, deren Bilder mit Hilfe einer Bilderkennung ausgewertet werden.
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Die Daten dieser Umfeldsensoren können die Wahrnehmung des Fahrers deutlich unterstützen und insbesondere bei Nacht auf andere Verkehrsteilnehmer hinweisen, die noch nicht im (optischen) Sichtbereich des Fahrers liegen, d.h. durch den Lichtkegel der Scheinwerfer noch nicht erfasst sind. Somit können diese Sensoren den aktiven Sensorbereich erweitern und im Falle einer Bildauswertung mögliche Konzentrationsmängel des Fahrers ausgleichen. Allerdings ist auch die Wahrnehmung dieser Sensoren entsprechend ihres technischen Messprinzips begrenzt und kann durch Hindernisse gestört sein.
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Daher kommen meist ergänzend, gegebenenfalls aber auch alternativ, Kommunikationssysteme zum Einsatz, die verschiedene Umgebungsdaten eines Fahrzeugs in drahtloser Kommunikation an das Fahrzeug übertragen. Die übermittelten Daten können unmittelbar von anderen Fahrzeugen oder Infrastruktureinheiten im Empfangsbereich stammen oder weitergeleitet sein, so dass auch außerhalb des Empfangsbereichs liegende Nachrichten über Dritte weitergeleitet werden. Es sind verschiedene Techniken für diese Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur Kommunikation bekannt, die im Rahmen dieser Anmeldung zusammenfassend als C2X-Kommunikation bezeichnet wird, bekannt.
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Zum einen kann die C2X-Kommunikation auf Basis von zellularem Mobilfunk (GSM, GPRS, UMTS, LTE ... sowie weiteren bekannten Mobilfunktechniken) beruhen. Eine bekannte Anwendung dieser Daten sind sogenannte „Flowting-Car-Data“, die aus einem Fahrzeug heraus generiert werden und den Zustand des Fahrzeugs charakterisieren. Der Datensatz beinhaltet häufig eine Zeitangabe sowie eine Positionsinformation beispielsweise im Koordinatensystem eines globalen Satteliten-Ortungssystems. Diese Datensätze werden von den Fahrzeugen über die Mobilfunkkommunikation an eine Zentrale weitergeleitet und dort ausgewertet, um das Verkehrsgeschehen zu erfassen. Das Auto übernimmt also die Funktion eines mobilen Sensors.
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Neben der auf Mobilfunk-Technik basierenden Kommunikation wird für die C2X-Kommunikation zum anderen häufig auch eine auf der WLAN-Technik basierende Netzwerktechnik eingesetzt, die in der Lage ist, Netzwerke zwischen den jeweils in Empfangsreichweite liegenden Verkehrsteilnehmern aufzubauen. Für Anwendungen in der C2X-Kommunikation kommt hierbei insbesondere der WLAN-Standard IEEE-802.11p zum Einsatz, der auch unter der Bezeichnung DSRC (Dedicated Short Range Communication) bekannt ist und in einem Frequenzbereich von etwa 5,850 bis 5,925 GHz (USA) bzw. 5,875 bis 5,905 GHz (Europa) bei einer Datenrate von derzeit 6 MBit/s sendet. Ähnlich wie bei sichtbarem Licht werden auch Funkwellen in diesem Frequenzbereich von Häusern, Büschen, parkenden Autos und sonstigen Hindernissen absorbiert bzw. reflektiert, so dass eine direkte und zuverlässige Kommunikation von an der C2X-Kommunikation teilnehmenden Fahrzeugen erst möglich ist, wenn die Fahrzeuge „Sichtkontakt“ zueinander haben, d.h. die Funktelegramme nicht durch zwischen den Fahrzeugen bzw. dem Fahrzeug und der Infrastruktureinheit vorhandene Hindernisse gestört oder absorbiert werden.
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Die Qualität der C2X-Kommunikation und damit die Qualität der aus dieser Kommunikation basierenden Assistenz- oder Sicherheitssysteme hängt damit stark von der jeweiligen Umgebung des Fahrzeugs ab und ändert sich auf einer Fahrt ständig, insbesondere abhängig von der Verkehrsdichte und der Dichte von stationärer Infrastruktureinheiten im Bereich der jeweiligen Straße.
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Um die Reichweite und damit die Verfügbarkeit der übertragenen Daten zu erhöhen, schlägt die
DE 10 2008 061 304 A1 ein System für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug (C2C) bzw. die Fahrzeug-zu-Infrastruktur (C2X) Kommunikation vor, bei der zur Übertragung fahrzeugrelevanter Daten in einem Fahrzeug zwei Kommunikationseinheiten vorgesehen sind, die jeweils erste bzw. zweite fahrzeugrelevante Daten an ein anderes Fahrzeug oder einen Empfänger einer Infrastruktureinheit übersenden. Die ersten bzw. zweiten Kommunikationseinheiten senden die Daten jeweils auf einer bandbegrenzten Frequenz aus, wobei die bandbegrenzte Frequenz der zweiten Kommunikationseinheit geringer ist als die bandbegrenzte Frequenz der ersten Kommunikationseinheit, um die Übertragungsreichweite der durch die zweite Kommunikationseinheit übertragenen Daten zu erhöhen. Bei diesen Daten kann es sich insbesondere um sicherheitsrelevante Daten handeln, die bspw. in modernen ACC-Systemen (Adaptive Cruise Control) der Fahrzeuge zum Einsatz kommen oder zur Erhöhung der Sicherheit durch Anzeigen von schwer wahrnehmbaren Gefahrenquellen, wie bspw. durch Hindernisse verdeckte Fußgänger oder Fahrzeuge im Straßenverkehr, genutzt werden. Durch die erhöhte Reichweite ist es möglich, eine zuverlässigere Datenübertragung in der C2X- bzw. C2C-Kommunikation zu erreichen.
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Trotz der erhöhten Reichweite besteht das Problem, dass eine zuverlässige Information des Fahrers darüber nicht möglich ist, ob auf der C2X-Kommunikation, welche als Sonderfall auch die C2C-Kommunikation mit einschließt, basierende Sicherheitsanwendungen z.B. eines ACC-Systems zuverlässig zur Verfügung stehen. Dies ist jedoch wichtig, damit sich der Fahrer auf mögliche Warnhinweise oder Reaktionen seines Fahrerassistenzsystems einstellen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, an den Fahrer eine Rückmeldung darüber zu gegeben, inwieweit die C2X-Kommunikation sowie ggf. darauf basierende Sicherheitsanwendungen zur Verfügung stehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11 gelöst. Bei dem Verfahren der eingangs genannten Art wird der Status der C2X-Kommunikation erfindungsgemäß durch Analyse von in den Funkbotschaften enthaltenen Informationen bestimmt und in einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, typischerweise einem Display, angezeigt.
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Im Gegensatz zu der Auswertung übertragungstechnischer Merkmale - beispielsweise der Empfangsfeldstärke oder dergleichen, die erfindungsgemäß zusätzlich zur Ermittlung des Status der C2X-Kommunikation herangezogen werden können - ist durch Auswertung von in den Funktelegrammen enthaltenen Informationen neben einer reinen Bewertung der Übertragungsqualität auch eine Aussage über die Quantität und/oder Qualität der Funkkommunikationsteilnehmer möglich, so dass eine Bewertung des Status der drahtlosen C2X-Kommunikation zu der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs möglich ist.
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Dabei ist die vorliegende Erfindung bei der C2X-Kommunikation nicht auf eine bestimmte Kommunikationsart begrenzt, sondern kann erfindungsgemäß durch verschiedene Kommunikationsarten bzw. -typen stattfinden, die einander ergänzend oder alternativ angewendet werden.
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Die in dem Fahrzeug verwendete Kommunikationseinheit ist typischerweise neben der bereits beschriebenen Funktion, von Kommunikationseinheiten in der Umgebung als Funkbotschaften ausgesendete Daten zu empfangen, auch dazu eingerichtet, Fahrzeugdaten zum Empfang durch Kommunikationseinheiten in der Umgebung als Funkbotschaften auszusenden, so dass eine bidirektionale C2X-Kommunikation erreicht werden kann.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Verfahrens wird bei der Analyse der Funkbotschaften die Laufzeit des Signals (auch Latenz oder Latenzzeit genannt) ermittelt. Die Laufzeit des Signals ist ein Indiz dafür, welche Technologie verwendet wird und auf welche Anwendungsklasse die Technologie optimiert ist. Zur Ermittlung der Latenz kann jede Funkbotschaft bevorzugt einen Zeitstempel über den Aussendezeitpunkt in einer gemeinsamen Zeitbasis des Kommunikationssystems aufweisen, wobei sich als gemeinsame Zeitbasis insbesondere die Zeitbasis eines globalen Satteliten-Ortungssystems anbietet, wie beispielsweise GPS, Galileo oder dergleichen Systeme, welche die Ortungsfunktion in bekannter Weise insbesondere unter Verwendung von Signallaufzeiten zu Satteliten realisiert.
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Die Latenzzeit, d.h. die Laufzeit des Signals bzw. der Funkbotschaft von der Aussendung durch einen Kommunikationspartner bis zu dem Empfang, kann dann einfach durch Vergleich des im Aussendezeitpunkt gesetzten Zeitstempels mit dem Empfangszeitpunkt ermittelt werden. Dazu wird der Zeitstempel mit der eigenen Empfängerzeit, beispielsweise der aktuellen GPS-Zeit, verglichen und daraus die Latenzzeit ermittelt. Da die Bewertung der Latenz von Funktelegrammen mehrerer Teilnehmer an der C2X-Kommunikation relativ zueinander erfolgt, fallen mögliche Fehler durch Verarbeitungszeiten der Funktelegramme bei der Aussendung und dem Empfang nicht ins Gewicht.
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Einfacherweise können die Kommunikationseinrichtungen zur Bestimmung der gemeinsamen Zeitbasis mit einem Empfänger des Sattelitenortungssystems verbunden sein, der in bekannter Weise die Ermittlung einer aktuellen Systemzeit erlaubt. Zur Eichung der Zeitbasis der C2X-Kommunikation ist ferner eine Kommunikation mit dedizierten Infrastruktureinheiten möglich, die einen Empfänger des Sattelitenortungssystems aufweisen und ggf. auf Anfrage und/oder periodisch Eichbotschaften aussenden, um die Zeitbasis der Teilnehmer der C2X-Kommunikation zu synchronisieren. Gegebenenfalls können diese im Rahmen der Anmeldung auch als Zeitbasisgeber bezeichnete Infrastruktureinheiten auch Eichbotschaften in vorgegebenen, kurzen Zeitabständen aussenden, wobei durch den Empfang mehrerer dieser Eichbotschaften mit bekanntem Sende-Zeitabstand und dem zeitlichen Abstand der Empfangsbotschaften auf die Latenzzeit dieser Funkbotschaften geschlossen werden kann, um die absolute Systemzeit möglichst genau zu ermitteln. Ferner ist es möglich, Genauigkeiten der Zeitmessung und Latenzen bei der Datenverarbeitung in den Infrastruktureinheiten mit in die Eichbotschaften zu integrieren.
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Wenn eine zeitliche Eichung der an der C2X-Kommunikation teilnehmenden Kommunikationseinrichtungen durch eigene Satellitenortung und/oder durch Infrastruktureinheiten regelmäßig geschieht, wird zwischen den Eichungen eine ausreichende Genauigkeit zur Ermittlung der Laufzeit der von beliebigen anderen Teilnehmern empfangenen Funkbotschaften auch durch einen in jeder Kommunikationseinrichtung vorhandenen Zeitgeber erreicht.
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Alternativ kann Synchronisation auch durch übliche Funkuhren geschehen, die für die sich ad-hoc bildenden C2X-Kommunikationsnetze eine ausreichende Genauigkeit zur Verfügung stellt, um die Latenzzeiten der empfangenen Nachrichten zu untersuchen. Derartige Funkuhrmodule können kostengünstig mit ein die Kommunikationseinheiten integriert und darüber hinaus genutzt werden, um in dem Fahrzeug und den Fahrzeugassistenzsystemen insgesamt eine genaue Zeitbasis zu installieren.
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Ferner ist es in diesem Zusammenhang sinnvoll, neben dem Zeitstempel in einer Funkbotschaft auch eine Kennung zu übertragen, ob und/oder gegebenenfalls wie oft eine von einem dritten Teilnehmer an der C2X-Kommunikation empfangene Funkbotschaft erneut (im Sinne einer Repeater-Funktion) ausgesendet wurde. Da das Empfangen und Wiederaussenden von Funkbotschaften eine nicht unbeträchtliche Verarbeitungszeit in der empfangenden und wiederaussendenden Kommunikationseinrichtung erfordert, kann auch über die Anzahl der direkt und indirekt empfangenen Funkbotschaften eine wichtige Aussage über den Status und die Übertragungsgeschwindigkeit der C2X-Kommunikation getroffen werden, die gerade für eine Bewertung im Rahmen von Sicherheitsanalysen in Fahrerassistenzsystemen von besonderer Bedeutung ist.
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Neben, insbesondere aber auch zusätzlich zu der Ermittlung der Laufzeit des Signals kann bei der Analyse der Funkbotschaften für die Ermittlung eines Status der C2X-Kommunikation erfindungsgemäß auch die Maximalreichwerte der durch die Kommunikationseinheit des Fahrzeugs empfangenen Funkbotschaften ermittelt werden. Hierdurch kann ein Reichweitenindikator bestimmt werden, der den Status und die Qualität der C2X-Kommunikation beschreibt.
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Zur Ermittlung der Maximalreichweite der einzelnen Funkbotschaften kann analysiert und festgestellt werden, welche der Funkbotschaften direkt empfangen wurden und welche Botschaften durch dritte Kommunikationseinheiten anderer Teilnehmer der C2X-Kommunikation weitergeleitet wurden. Letzteres wird auch als sogenanntes „Hopping“ bezeichnet, bei dem die Kommunikationseinheiten anderer Teilnehmer an der C2X-Kommunikation als eine Art Repeater arbeiten. Ferner können Positionsinformationen in den einzelnen Funkbotschaften ausgewertet werden, um erfindungsgemäß ggf. auch die räumliche Verteilung der empfangenen Funkbotschaften zu bewerten. Aus den Positionsinformationen lässt sich natürlich auch die Maximalreichweite der Funkbotschaften, ggf. getrennt nach Anzahl der Wiederaussendungen, ermitteln.
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Eine weitere Möglichkeit zur Analyse der Funkbotschaften, die erfindungsgemäß alternativ oder in Ergänzung zu einer oder beiden der vorgenannten Analysemethoden eingesetzt werden kann, besteht darin, die Anzahl der empfangbaren Kommunikationseinheiten von Teilnehmern an der C2X-Kommunikation zu ermitteln. Hierzu kann bevorzugt eine Analyse der sogenannten Beacon-Nachrichten verwendet werden, die den Verbindungsaufbau in der WLAN-Kommunikation erleichtern. Diese Beacon-Nachrichten sind kleine Datenpakete, die an alle Stationen versendet werden und insbesondere für den Verbindungsaufbau notwendige Informationen enthalten können, zu denen beispielsweise eine ID der Kommunikationseinheit zählt. Weitere Informationsinhalte dieser Beacon-Nachrichten können die Position des Senders, ein Zeitstempel der Botschaft, eine Liste unterstütze Übertragungsraten, die Art der verwendeten Verschlüsselung und ein Netzwerkname, insbesondere eine SSID (Service Set Identifier) im Falle einer sendenden Basisstation sein, oder dgl. sein. Die Anzahl der unterschiedlichen Versender von Beacon-Nachrichten kann dann durch Auswertung der ID erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Kommunikationseinheit eines Fahrzeugs auch Anfragen an alle potentiellen Empfänger aussenden und die Antworten hierauf auswerten. Außerdem enthalten auch Funkbotschaften mit Fahrzeuginformationen, nachfolgend auch als Informationsmitteilungen bezeichnet, ID's. Daher können auch derartige Funkbotschaften zur Ermittlung der Anzahl empfangbaren Kommunikationseinheiten herangezogen werden.
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Für die vorgenannten Analysen kann als Bewertungszeitraum erfindungsgemäß jeweils ein vorgegebener Zeitraum dienen, der insbesondere eine Vergleichbarkeit der Analysenergebnisse über die Zeit ermöglicht und eine Aussage über eine Verbesserung oder Verschlechterung des ermittelten Status der Kommunikation erlaubt. Die Analyse bzw. Bewertung kann in verschiedenen Zeitabständen wiederholt werden, wobei anschließend die Analyseergebnisse verschiedener Zeitabschnitte insbesondere zur Ermittlung bestimmter Trends verglichen werden. Die Zeitabschnitte, in denen die Analysen wiederholt werden, können abhängig von der Geschwindigkeit und/oder dem Aufenthaltsort des Fahrzeugs vorgenommen werden.
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Um eine Aussage über einen möglichen Wirkungsgrad der C2X-Kommunikation bei Sicherheitsanwendungen in dem Fahrzeug zu erhalten, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die durch Analyse der Funkbotschaften ermittelte Anzahl der Kommunikationseinheiten von Teilnehmern an der C2X-Kommunikation mit potentiellen Teilnehmern der C2X-Kommunikation zu vergleichen, welche durch Umfeldsensoren des Fahrzeugs ermittelt werden. Als Umfeldsensoren kommen insbesondere Kameras, d.h. Videoinformationen, sowie Radar- oder LidarSensoren in Frage. Da die Wirkung der C2X-Kommunikation in starkem Maße von den an der C2X-Kommunikation teilnehmenden Verkehrsteilnehmern (Fußgänger, Fahrzeuge) sowie gegebenenfalls stationären Infrastruktureinheiten abhängt, wird hierdurch der Aussagegehalt des Status der C2X-Kommunikation weiter erhöht, insbesondere weil nur bei ausreichend hoher Anwendungsdichte der C2X-Kommunikation ein signifikanter Sicherheitsgewinn erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß können verschieden definierte Stati der C2X-Kommunikation gebildet werden, beispielsweise jeweils ein Status basierend auf der Analyse der Laufzeit des Signals der Funkbotschaften, der Maximalreichweite der durch die Kommunikationseinheit des Fahrzeugs empfangenen Funkbotschaften und/oder der Analyse der Anzahl der an der C2X-Kommunikation beteiligten Teilnehmer.
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Bei der Ermittlung eines Status der C2X-Kommunikation ist es erfindungsgemäß auch möglich, nur Funkbotschaften von Teilnehmern zu berücksichtigen, die auf einem relevanten Bewegungspfad des Fahrzeugs liegen. Hierdurch kann auch ein weiterer neuer Status der C2X-Kommunikation gebildet werden. Als relevanter Bewegungspfad ist dabei diejenige Umgebung des Fahrzeugs zu verstehen, die das Fahrzeug unter Auswertung seines Bewegungszustands und seiner wahrscheinlichen Route (beispielsweise Weiterfahrt auf einer in einem Ortungssystem erkannten Straße) in einem vorgegebenen Zeitraum erreichen wird. Hierbei ist es möglich, das Verhältnis aller Teilnehmer zu Teilnehmern auf dem relevanten Bewegungspfad zu bilden, um die Qualität der C2X-Kommunikation im Hinblick auf Sicherheitsanwendungen in dem Fahrzeug abzuschätzen, da als sicherheitsrelevante Anwendungen im Wesentlichen innerhalb des relevanten Bewegungspfades die befindlichen Teilnehmer der C2X-Kommunikation zu berücksichtigen sind.
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Gemäß einer Weiterentwicklung des vorgeschlagenen Verfahrens kann aus verschiedenen Analysen des Status der C2X-Kommunikation ein Gesamtstatus gebildet werden. Dieser Gesamtstatus kann beispielsweise dem Fahrer in der Mensch-Maschine-Schnittstelle angezeigt werden.
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Ferner können erfindungsgemäß in Abhängigkeit von dem festgestellten Status und/oder Gesamtstatus der C2X-Kommunikation bestimmte Funktionen in dem Fahrzeug aktiviert bzw. deaktiviert werden. Hierdurch ist es möglich, die Funktionen in dem Fahrzeug, insbesondere Funktionen von Fahrerassistenzsystemen, in Abhängigkeit von dem Status der C2X-Kommunikation nur dann zur Verfügung zu stellen, wenn der Status der zur Zeit erreichten C2X-Kommunikation eine sinnvolle Nutzung dieser Funktionen erwarten lässt. Sofern dies nicht möglich ist, besteht die Gefahr, dass nur gelegentlich oder sporadisch zur Verfügung stehende Informationen den Fahrer ablenken oder ihm eine Sicherheit durch Sicherheitssysteme suggerieren, die in Wirklichkeit nicht besteht. Insofern besteht auch die Möglichkeit, den Status der C2X-Kommunikation erfindungsgemäß dadurch anzuzeigen, dass dem Fahrer zur Verfügung stehende Sicherheitsanwendungen in der Mensch-Maschine-Schnittstelle angezeigt werden.
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Unabhängig davon kann erfindungsgemäß vorgeschlagen werden, dass auch bei einer angezeigten Deaktivierung von Sicherheitsanwendungen diese dennoch zur Verfügung stehen, sofern eine Gefährdungssituation erkannt wird. Bei der Darstellung der Gefährdungssituation in der Mensch-Maschine-Schnittstelle kann dann jedoch deutlich darauf hingewiesen werden, dass die C2X-Kommunikation sich in einem Status befindet, deren Qualität ein zuverlässiges Zurverfügungstellen der Sicherheitsanwendungen nicht ermöglicht.
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Erfindungsgemäß sollte die Anzeige des Status und/oder Gesamtstatus sowie gegebenenfalls die Aktivierung/Deaktivierung bestimmter Funktionen beispielsweise von Sicherheitsanwendungen oder ACC-Systemen über ein Display in dem Fahrzeug erfolgen, wobei alternativ, bevorzugt aber ergänzend zusätzliche akustische Warnsignale ausgegeben werden können, insbesondere wenn der Status der C2X-Kommunikation von einem guten in einen schlechten Zustand wechselt, welcher beispielsweise zu einer Deaktivierung von Funktionen führt.
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Das Display kann bevorzugt ein Zentraldisplay der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) sein. Insbesondere kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle derart konfiguriert sein, dass der festgestellte Status auf diesem Display immer angezeigt wird, auch wenn gegebenenfalls weitere Informationsquellen zur Verfügung stehen. Diese können das Display eines mobilen Gerätes, beispielsweise eines Mobiltelefons, einer Navigationseinrichtung oder dergleichen sein, die an das Informationsnetz des Fahrzeugs angeschlossen wird.
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Eine besonders bevorzugte Anwendung sieht insbesondere zusätzlich eine Darstellung im Gesichtsfeld des Fahrers mittels eines sogenannten Head-up-Display's vor, die gegebenenfalls mit Anzeige von Sicherheitsfunktionen kombiniert ist. Das Head-up-Display kann durch eine Projektion von Graphiken oder Daten in das Gesichtsfeld des Fahrers, beispielsweise auf die Windschutzscheibe, oder durch ein OLED-Display als Folie realisiert sein, wobei die OLED-Folie im Sichtbereich des Fahrers auf der Windschutzscheibe angebracht ist und beispielsweise über gängige Video-Schnittstellen angesteuert wird.
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In diesem Head-up-Display kann gemäß einem eigenständigen Aspekt der Erfindung auch die Anzeige von durch den Fahrer optisch nicht wahrnehmbarer Verkehrsteilnehmer mit potentieller Gefährdung erfolgen. Dies können insbesondere Verkehrsteilnehmer sein, die durch Hindernisse verdeckt sind. Erfindungsgemäß kann die Anzeige der Hindernisse als transparente Objekte mit Konturlinien oder leichter Abschattung bzw. einem milchigen Bereich vorgenommen werden, wobei die Hindernisse als Gefährdungsobjekt in ihrer Darstellung als solche wiedergegeben werden. Je nach erkannter Gefährdungsstufe können die Gefährdungsobjekte gegebenenfalls auch in einer Warnfarbe, wie Leuchtrot oder Leuchtgeld, dargestellt werden. Die Anzeige des Kommunikationsstatus und/oder des Gesamtstatus kann als Farbsignal, als Wertzahl und/oder als Symbol bzw. als Symbol der zur Verfügung stehenden Funktionen erfolgen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Ermittlung des Status einer drahtlosen C2X-Kommunikation eines Fahrzeugs zu seiner Umgebung mit einem Anschluss für mindestens eine Kommunikationseinheit zur Teilnahme an einer C2X-Kommunikation, mit mindestens einem Anschluss an einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, insbesondere ein Display, und mit einer Recheneinheit, welche erfindungsgemäß dazu eingerichtet ist, das vorbeschriebene Verfahren oder Teile hiervon durchzuführen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogrammprodukt mit Rechenmitteln, die dazu geeignet sind, eine Recheneinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder von Teilen hiervon, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder sonstiger Teilaspekte des beschriebenen Verfahrens einzurichten.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
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Es zeigen:
- 1 schematisch eine Übersicht über eine C2X-Kommunikation mit verschiedenen Teilnehmern und
- 2 einen Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung des Status einer drahtlosen C2X-Kommunikation eines Fahrzeugs zu seiner Umgebung.
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1 stellt schematisch Fahrzeuge 1, 2, 3, 4, 5 dar, die auf einem durch einspurige Straßen gebildeten Straßennetz 6 fahren. Jedes der Fahrzeuge 1, 2, 3, 4, 5 verfügt über eine Kommunikationseinheit 7 zur Teilnahme an einer C2X-Kommunikation sowie über ein in 1 nicht dargestelltes Fahrerassistenzsystem, das gegebenenfalls mit in die Kommunikationseinheit 7 integriert sein kann.
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Das Fahrerassistenzsystem ist ferner mit einem Satellitenempfänger eines Satellitenortungssystems, beispielsweise eines GPS-Systems, ausgerüstet, das neben der Möglichkeit der Ortung eines Fahrzeugs 1, 2, 3, 4, 5 und der Zuordnung zu digitalen Straßen in den Fahrzeugen 1, 2, 3, 4, 5 auch eine gemeinsame Zeitbasis des satellitenbasierten Ortungssystems durch Auswertung der Empfangssignale der Satelliten ermöglicht.
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Am Rand der Straße 6 befinden sich zwei als Barken 8, 9 ausgebildete Infrastruktureinheiten, die auch jeweils eine Kommunikationseinheit 7 zur Teilnahme an der C2X-Kommunikation aufweisen und die Aufgabe haben, auf Gefahrenschwerpunkte im Bereich der Straße 6 hinzuweisen. Die Barke 8 ist im Bereich einer nicht einsehbaren Kurve der Straße 6 angeordnet und gibt ein Warnsignal an das Fahrerassistenzsystem der in diesen Straßenbereich einfahrenden Fahrzeuge 1, 2. Ferner leitet die Barke 8 Funkbotschaften eines Fahrzeuges 1, 2 an das jeweils andere Fahrzeug 2, 1 weiter, um ein C2X-Kommunikation auch für den Fall zu ermöglichen, dass die Fahrzeuge 1, 2 noch nicht unmittelbar miteinander in Kontakt treten können. Die Barke 8 übernimmt in diesem Fall also die Funktion eines Repeaters.
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Ähnliches gilt für die Barke 9, die ebenfalls mit einer Kommunikationseinheit 7 ausgestattet ist und im Bereich einer Kreuzung des Straßennetzes 6 steht, die durch ein Hindernis 10 schlecht einsehbar ist.
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Als weitere Infrastruktureinheit findet sich am Rand der Straße 6 ein Zeitbasisgeber 11, der eine Kommunikationseinheit 7 zur Teilnahme an der C2X-Kommunikation sowie einen Empfänger 12 zum Empfang von Sattelitensignalen des sattelitenbasierten Ortungssystem aufweist. Dieser Empfänger 12 wertet die empfangenen Sattelitensignale aus und ermittelt bei genau bekannter Position des Zeitbasisgebers 11 eine sehr genaue Zeitreferenz der durch das globale Ortungssystem vorgegebenen Zeitbasis. Die Verfahren hierzu sind bekannt und müssen an dieser Stelle nicht mehr erläutert werden. Die ermittelte Zeit wird anschließend in Form von Eichbotschaften Z im Rahmen der C2X-Kommunikation durch die Kommunikationseinheit 7 ausgesendet. Dabei können die Eichbotschaften Z die Latenz innerhalb des Zeitbasisgebers 11 zur Ermittlung der genauen Referenzzeit sowie mögliche Ungenauigkeiten in der Bestimmung der Referenzzeit mit enthalten.
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Die in 1 dargestellte Konfiguration eines C2X-Kommunikationnetzwerkes soll als ein Ausführungsbeispiel verstanden werden, anhand dessen die Erfindung nachfolgend näher erläutert wird. Die Erfindung ist weder auf einzelne Teilnehmer des in 1 dargestellten Kommunikationsnetzes angewiesen, noch darauf, dass die beschriebenen Teilnehmer jeweils die beschriebene Funktionalität aufweisen.
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Einzelne Komponenten des Funknetzwerkes und Inhalte der nachfolgend beschriebenen Funkbotschaften können auch unabhängig von ihrer Gesamtschau Gegenstand der vorliegenden Erfindung sein und beinhalten jeweils die mit den Merkmalen beschriebenen Funktionalitäten und Vorteile, die zur Umsetzung der Erfindung in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass der beschriebene Inhalt der Funkbotschaften nicht vollständig ist, sondern lediglich für die Umsetzung der Erfindung bzw. von Teilaspekten der Erfindung wichtige Informationen beschreibt.
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Nachfolgend wird eine Auswahl von in dem Kommunikationsnetz gemäß 1 ausgesendeten Funkbotschaften beschrieben, die zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung des Status einer drahtlosen C2X-Kommunikation eines Fahrzeugs zu seiner Umgebung dienen. Das Fahrzeug, welches den Status der drahtlosen C2X-Kommunikation ermittelt, sei beispielhaft Fahrzeug 1. Dessen Kommunikationseinheit 7 sendet - wie jede Kommunikationseinheit potentieller Teilnehmer an der C2X-Kommunikation - sogenannte Beacon-Funktelegramme bzw. Beacon-Mitteilungen B aus, die einer Vereinfachung des Verbindungsaufbaus der C2X-Kommunikation dienen, wobei im beschriebenen Beispiel eine DSRC-Kommunikation zugrundegelegt wird.
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Neben allgemein üblichen Informationen zur Vereinfachung des technischen Kommunikationsaufbaus enthält eine Beacon-Nachricht B eine ID des potentiellen Kommunikationsteilnehmers, in diesem Fall eine 1 (ID=1), sowie einen Zähler, welcher die Auszahl der Wiederaussendungen durch dritte Kommunikationseinheiten zählt. Im Falle der direkt von dem Fahrzeug 1 ausgesandten Beacon-Nachricht B ist der Zähler also 0, wie an der zweiten Position der Beacon-Nachricht B dargestellt. Ferner enthält die Beacon-Nachricht B den Sendezeitpunkt T in der Zeitbasis des allen Teilnehmern der C2X-Kommunikation gemeinsamen Sattelitenortungssystems.
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Entsprechende Beacon-Nachrichten B(ID=8) werden durch die Barke 8 ausgesendet. Auch das Fahrzeug 2 sendet Beacon-Nachrichten B(ID=2) aus. Die Beacon-Nachrichten B(ID=1), B(ID=8) und B(ID=2) werden unmittelbar durch die Kommunikationsteilnehmer 1, 2 und 8 empfangen, so dass zwischen diesen Teilnehmern ad-hoc ein C2X-Kommunikationsnetz installiert wird. Innerhalb dieses Kommunikationsnetzes tauschen die Teilnehmer 1, 2 und 8 auch Informationsmitteilungen bzw -nachrichten I(ID=x) aus, deren weiterer Inhalt in 2 nicht mehr dargestellt ist und neben der Identifikation (ID), einem Zähler für wiederholte Aussendungen und einem Zeitstempel T über den Sendezeitpunkt zusätzliche und insbesondere sicherheitsrelevante Informationen enthalten. Im Falle der Fahrzeuge 1, 2 können dies die Position im Ortungssystem und die vektorielle Richtung sein. Die Informationsnachricht I(ID=8) der Barke 8 kann einen allgemeinen Hinweis auf eine Gefahrenstelle beinhalten, in dem dargestellten Beispiel einen Hinweis auf eine scharfe und schlecht einsehbare Kurve.
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Das Fahrzeug 2, das die Barke 9 und die Unfallstelle mit den Fahrzeugen 4, 5 bereits passiert hat, steht noch in unmittelbarem Funkkontakt mit der Barke 9 und dem Fahrzeug 4 und empfängt von diesen Informations-Nachrichten I(ID=9) und I(ID=4). Die Information I(ID=9) der Barke 9 beinhaltet einen Sicherheitshinweis auf eine gefährliche Kreuzung. Die Kommunikationseinheit 7 der Barke 9 arbeitet ferner als Repeater und leitet eine Informations-Nachricht I(ID=3) des Fahrzeugs 3 an das Fahrzeug 2 weiter, welches u.a. mit dem Fahrzeug 1 eine C2X-Kommunikationsverbindung aufgebaut hat. Die Informations-Nachricht I(ID=4) des verunfallten Fahrzeugs enthält eine Warninformation über den Unfall und dessen Position.
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Über die C2X-Kommunikationsverbindung erhält das Fahrzeug 1 daher insgesamt die Informations-Nachrichten I(ID=2) sowie die weitergeleiteten Funktions-Nachrichten I(ID=9,1), I(ID=4,1) und I (ID= 3,2), die jeweils weitergeleitet wurden und daher einen von Null verschiedenen Zähler aufweisen. Zusätzlich empfängt das Fahrzeug 1 die Informations-Nachricht I(ID=8) der Barke 8 sowie die Beacon-Nachrichten B(ID=8) und B(ID=2).
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Diese innerhalb eines Bewertungszeitraums verwendeten Funkbotschaften werden entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung des Status der drahtlosen C2X-Kommunikation des Fahrzeugs 1 zu seiner Umgebung ausgewertet, wie nachfolgend unter Bezug auf 2 erläutert.
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Alle innerhalb eines Bewertungszeitraums empfangenen Funkbotschaften werden in der Kommunikationseinheit 7 in einem ersten Schritt 13 verwaltet und nach ihrem Empfang an Analysatoren 14, 15, 16 weitergeleitet, welche unterschiedliche Informationen der Funkbotschaften auswerten und jeweils bezoge Stati W1, W2 und W3 ermitteln.
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Der Analysator 14 führt eine Analyse der Funkbotschaften I im Hinblick auf die Laufzeit des übermittelten Signals aus. Dazu vergleicht er den in jeder der Funkbotschaften I enthaltenen Zeitstempel des satellitenbasierten Ortungssystems. Dies erfolgt durch Vergleich des Zeitstempels in der jeweiligen Funkbotschaft mit dem Empfangszeitpunkt in der eigenen Kommunikationseinheit 7 des Fahrzeugs 1, wobei entsprechend einer beispielsweise durch einen Algorithmus oder eine bestimmte Logik, die auch eine Fuzzy-Logik sein kann, vorgegebenen Bewertungsplan der Status der C2X-Kommunikation bewertet und als Status W1 ausgegeben wird. Ein Bewertungskriterium kann dabei die maximal auftretende Latenz sein.
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In dem zweiten Analysator 15 wird die Maximalreichweite der durch die Kommunikationseinheit des Fahrzeugs 1 empfangenen Funkbotschaften ermittelt. Dies kann aufgrund der Positionsangaben in den Informations-Nachrichten I und/oder durch Auswertung des Zählers für das Weiterleiten von Informationsmitteilungen I erfolgen, wobei ein erster Reichweitenindikator beispielsweise auf Grundlage des Weiterleitungszählers vorgenommen werden kann. Ein verfeinerter Indikator kann dann durch Vergleich der Positionsangaben erfolgen. Als Ausgabewert wird ein Status W2 ausgegeben.
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Die dritte Analyse in dem Analysator 16 zählt die Anzahl der empfangbaren Kommunikationseinheiten 7 verschiedener Teilnehmer an der C2X-Kommunikation durch Auswerten der in jeder Funkbotschaft I, B enthaltenen ID und bewertet diese Anzahl durch Vergleich mit einem vorgegebenen Bewertungsschema in einem Status W3.
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Die Stati W1, W2 ,W3 können als Wertungsfaktoren angesehen und zu einem Gesamtbewertungsfaktor bzw. Gesamtstatus W im Rahmen einer Gesamtbewertung 17 zusammengefasst werden. Der Gesamtstatus W wird anschließend an ein Fahrerassistenzsystem 18 weitergeleitet wird, das in Abhängigkeit des Gesamtstatus W und/oder einzelner Stati W1, W2 oder W3 bestimmte Fahrerassistenzfunktionen (A, B, C) in dem Fahrzeug 1 aktiviert oder deaktiviert. Aufgrund des vorgegebenen Gesamtstatus W werden beispielsweise die Assistenzfunktionen B und C deaktiviert und lediglich die Funktion A aktiviert.
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Der Gesamtstatus W und/oder die Aktivierung bestimmter Fahrerassistenzfunktionen (A, B, C) werden dem Zentraldisplay 19 einer Mensch-Maschine-Schnittstelle übermittelt, in dem der entsprechend dem mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren ermittelte Gesamtstatus W der C2X-Kommunikation als Balkendiagramm 20 dargestellt wird. Ferner werden in dem Zentraldisplay 19 die verfügbaren Fahrerassistenzfunktionen (A, B, C) eingeblendet, wobei durchgestrichene Symbole bedeuten, dass diese Funktionen aufgrund des nicht ausreichenden Status W der C2X-Kommunikation in dem Fahrzeug deaktiviert sind.
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Alternativ oder zusätzlich können die Informationen über den Status W der C2X-Kommunikation und/oder die Aktivierung oder Deaktivierung bestimmter Fahrzeugfunktionen A, B, C auch in einem Head-up-Display eingeblendet werden, in dem beispielsweise zusätzlich auf Gefahrensituationen hingewiesen wird.
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In dem dargestellten Beispiel des Head-up-Display's 21 wird der Fahrer des Fahrzeugs 1 darauf hingewiesen, dass hinter einem mit gestrichelten Umfangslinien und transparent dargestellten Hindernis 10 (vgl. 1) ein Fahrzeug 3 ist, das in Kürze in den Kreuzungsbereich bei der Barke 9 einbiegt. Das Fahrzeug 3, das für den Fahrer des Fahrzeugs 1 aufgrund des Hindernisses 10 nicht sichtbar ist, wird der Deutlichkeit halber voll dargestellt und gegebenenfalls durch Leuchtfarben zusätzlich hervorgehoben. Das in dem Head-up-Display 21 dargestellte Bild kann durch Informationen aus Umfeldsensoren des Fahrzeugs 1, beispielsweise Kameras, noch verbessert werden, damit der Fahrer die Situation schneller identifizieren kann. Das Head-up-Display 21 kann in Projektionstechnik auf die Windschutzscheibe oder als auf die Windschutzscheibe aufgeklebte bildgebende Folie, beispielsweise als OLED-Folie, ausgebildet sein.
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Auf diese Weise erhält der Fahrer durch Auswertung der in den Funkbotschaften enthaltenen Informationen eine konkrete Anzeige über den Status W der C2X-Kommunikation und der aufgrund dieses Status aktivierten bzw. deaktivierten Sicherheitsfunktionen (A, B, C).
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Für den Fall, dass ein Fahrzeug 2, 3, 4, 5 nicht mit einem Empfänger eines satellitenbasierten Ortungssystems ausgerüstet ist und aus diesem Grunde die dem Ortungssystem gemeinsame Zeitbasis nicht ermitteln kann, können Zeitbasisgeber 11 vorgesehen sein, die Zeittelegramme als Eichbotschaften Z aussenden. Die Zeitbasisgeber 11 sind derart positioniert, dass an den Zeitbasisgebern 11 vorbeifahrende Fahrzeuge 1, 2, 3, 4, 5 einen Eichwert für die Zeitbasis empfangen. Um den Einfluss der Latenzzeit dieser Eichbotschaft Z zu vermindern, kann die Sendestärke dieser Eichbotschaften Z so angepasst werden, dass diese nur in unmittelbarer Nähe der Zeitbasisgeber 11 zu empfangen sind, so dass die Laufzeiten der Eichbotschaften Z nicht weiter ins Gewicht fallen.
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Mit der Erfindung kann der Fahrer eines Kraftfahrzeugen somit zuverlässig über den Status der C2X-Kommunikation und die aufbauend auf diesem Status aktivierten oder deaktivierten Fahrzeugfunktionen informiert werden. Dies leistet einen entscheidenden Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit.
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Bezugszeichenliste:
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- 1, 2, 3, 4, 5
- Fahrzeug
- 6
- Straße, Straßennetz
- 7
- Kommunikationseinheit
- 8, 9
- Barke, Infrastruktureinheit
- 10
- Hindernis
- 11
- Zeitbasisgeber
- 12
- Empfänger des satellitenbasierten Ortungssystems
- 13
- Verwaltung der empfangenen Funkbotschaften
- 14, 15, 16
- Analysator
- 17
- Gesamtbewertung
- 18
- Fahrerassistenzsystem
- 19
- Zentraldisplay
- 20
- Balkendiagramm
- 21
- Head-up-Display
- B
- Funkbotschaft, Beacon-Mitteilung bzw. Beacon-Nachricht
- I
- Funkbotschaft, Informations-Mitteilung bzw. Informations-Nachricht
- Z
- Eichbotschaft
- W1, W2, W3
- Status der C2X-Kommunikation
- W
- Gesamtstatus der C2X-Kommunikation
