DE102010022282A1

DE102010022282A1 - Verfahren und Funksystem zur Warnung von bewegten Personen und Objekten im Straßenverkehr

Info

Publication number: DE102010022282A1
Application number: DE102010022282A
Authority: DE
Inventors: Dr. Wietfeld Christian; Andreas Lewandowski
Original assignee: Individual
Current assignee: Comnovo GmbH
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-01
Also published as: US9035759B2; DK2577639T3; PL2577639T3; EP2577639B1; US20130176144A1; PT2577639T; EP2577639A1; ES2710553T3; WO2011151291A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und Verfahren, mit dem Fahrzeugführern im Straßenverkehr auch ohne direkten Sichtkontakt die Anwesenheit von bewegten Objekten, speziell Kindern, die sich potentiell unvorhersehbar auf die Fahrbahn bewegen könnten, im Fahrzeug angezeigt wird. Die Erfindung sieht vor, dass die Kleidung und/oder Ausrüstung und/oder der vor Kollisionen zu schützenden Personen/Objekten mit einer Funkeinrichtung (1) ausgestattet wird, die bei einer Bewegung regelmäßig Funksignale aussendet (2). Mittels einer Funkeinrichtung im Fahrzeug (3), die die von den bewegten Objekten ausgesendeten Funksignale innerhalb einer konfigurierbaren Reichweite (4) empfangen kann, werden die bewegten Objekte detektiert und ein fahrzeugseitiges optisches und/oder akustisches Warnsignal (5)en, Feldstärke und Phasenlage kann die Distanz und der Winkel zum bewegten Objekt bestimmt werden. Zur Optimierung des Energieverbrauchs, zur Minimierung der abgestrahlten Funkenergie und zur Vermeidung von unnötigen Warnvorgängen, wenn sich die Personen/Objekte nicht bewegen, sind die mobilen Funkeinrichtungen optional mit einem Beschleunigungssensor (6) ausgestattet. Um eine wartungsfreie Energieversorgung zu gewährleisten, können die Funksysteme mit einer Energiegewinnungseinrichtung (7), die die Bewegung des Trägers in elektrische Energie umwandelt, ausgestattet werden. Neben Kleidungsstücken können auch Schultaschen, Kleidung und Spielgeräte (wie z. B. Bälle) mit den Funksendern ausgestattet werden. Der Typ des bewegten Objektes wird implizit in den Kommunikationsprozess kodiert und beeinflusst die Warneinheit (5) entsprechend. Über eine Kontrollfunktion (8) wird den Nutzern angezeigt, dass die Warnfunktion aktiviert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur funkgestützten Detektion von bewegten Objekten bzw. Personen in der Umgebung eines Fahrzeugs im Straßenverkehr.
Die frühzeitige Erkennung bewegter Objekte (Personen, Haustieren, Wildtieren, Spielgeräten, Fahrrädern) durch Fahrzeugführer im Straßenverkehr ist eine wesentliche Voraussetzung zur Senkung der Anzahl von Unfällen, die durch Kollisionen von Fahrzeugen mit bewegten Objekten entstehen.
Heute verfügbare Maßnahmen basieren vor allem auf der Erhöhung der Sichtbarkeit z. B. durch Reflektoren. Im Bereich der Car-to-X Systeme sind funkbasierte Systeme zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen untereinander und zwischen Fahrzeugen und der Infrastruktur (z. B. Verkehrsschildern) bekannt. Hierzu wird der Funkstandard IEEE 802.11p verwendet, der jedoch hinsichtlich Energieeffizienz und Abmessungen der Elektronik nicht den Anforderungen genügt. Aktuell sind keine Verfahren bekannt, die mittels energieeffizienter Nahbereichskommunikation nach IEEE 802.15.4 zur Prävention von Unfällen mit bewegten Objekten eingesetzt werden.
Um kollisionsgefährdete Objekte frühzeitig zu identifizieren, werden die beweglichen Objekte bzw. Personen mit einem Funkmodul D2 ausgestattet, welches mit eine fahrzeugseitigen Funkmodul D1 Nachrichten austauschen kann. Die Wahl einer Funktechnik, die im 2,4 GHz-Bereich bis 200 m Reichweite ermöglicht, grenzt den Betriebsbereich passend zum angestrebten Anwendungsbereich ein: so ergibt sich bei 100 km/h ein Bremsweg von 130 m mit Berücksichtigung einer Reaktionszeit.
Die Ausstattung von bewegten Objekten und Fahrzeugen kann durch das Systemdesign als Nachrüstlösung realisiert werden, d. h. es muss kein Eingriff in die Fahrzeugelektronik stattfinden, um eine schnelle Verbreitung des Verfahrens zu ermöglichen
Eine häufige Unfallursache ist die zu kurze Zeitspanne für eine adäquate Reaktion, wenn die Person/das Objekt z. B. zwischen parkenden Autos sehr spät im Sichtfeld des Fahrers erscheint.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu beheben.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 angegebene System gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschreiben. Es zeigen:
: Architektur des Gesamtsystems
: Beispielhafte Anwendung
: Beispielhaftes
Betriebszustandsdiagramm
: Beispielhafte
Benutzerschnittstelle mit Richtungsindikation zur Installation im Fahrzeug
Ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die beschreibt den grundsätzlichen Aufbau des System mit zwei Modultypen, die jeweils ein Funkmodul mit Mikrokontroller (1 und 3), eine Energieversorgungs-/-gewinnungseinheit (7) und eine Kontrollfunktion zur Steuerung der Module (8) beinhalten. Während er eine Modultyp (D1) einen Beschleunigungssensor (6) besitzt, ist der andere (D2) durch eine akustische/visuelle Warneinheit (5) ausgestattet. Die beschreibt ein beispielhaftes Zusammenspiel zwischen Modulen im Fahrzeug und bewegten Objekten am Straßenrand. Die zeigt beispielhafte Betriebsabläufe im Modul D1 (links) und im Modul D2 (rechts). Die zeigt eine mögliche Realisierung einer Warneinheit im Fahrzeug, mit einem Display, welches in der Lage ist, unterschiedliche Piktogramme für den jeweiligen Typ des bewegten Objektes darzustellen (in diesem Fall Schulkinder) sowie eine entsprechende Richtungsindikation mittel leuchtender Streifen an der rechten Seite des Warnmoduls.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein System und ein Verfahren angegeben, mit dem Fahrzeugführern im Straßenverkehr auch ohne direkten Sichtkontakt die Anwesenheit von bewegten Objekten, speziell Kindern, die sich potentiell unvorhersehbar auf die Fahrbahn bewegen könnten, im Fahrzeug angezeigt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein System und ein Verfahren angegeben, mit dem Fahrzeugführern im Straßenverkehr auch ohne direkten Sichtkontakt die Anwesenheit von bewegten Objekten, speziell Kindern, die sich potentiell unvorhersehbar auf die Fahrbahn bewegen könnten, im Fahrzeug angezeigt wird. Die Erfindung sieht vor, dass die Kleidung und/oder Ausrüstung und/oder der vor Kollisionen zu schützenden Personen/Objekten mit einer Funkeinrichtung (1) ausgestattet wird, die bei einer Bewegung regelmäßig Funksignale aussendet (2). Mittels einer Funkeinrichtung im Fahrzeug (3), die die von den bewegten Objekten ausgesendeten Funksignale innerhalb einer konfigurierbaren Reichweite (4) empfangen kann, werden die bewegten Objekte detektiert und ein fahrzeugseitiges optisches und/oder akustisches Warnsignal (5) aktiviert. Über die Auswertung von Signallaufzeiten, Feldstärke und Phasenlage kann die Distanz und der Winkel zum bewegten Objekt bestimmt werden. Zur Optimierung des Energieverbrauchs, zur Minimierung der abgestrahlten Funkenergie und zur Vermeidung von unnötigen Warnvorgängen, wenn sich die Personen/Objekte nicht bewegen, sind die mobilen Funkeinrichtungen optional mit einem Beschleunigungssensor (6) ausgestattet. Um eine wartungsfreie Energieversorgung zu gewährleisten, können die Funksysteme mit einer Energiegewinnungseinrichtung (7), die die Bewegung des Trägers in elektrische Energie umwandelt, ausgestattet werden. Neben Kleidungsstücken können auch Schultaschen, Kleidung und Spielgeräte (wie z. B. Bälle) mit den Funksendern ausgestattet werden. Über eine Kontrollfunktion (8) wird den Nutzern angezeigt, dass die Warnfunktion aktiviert ist.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist, dass eine Warnung bereits erfolgt, bevor ein Sichtkontakt zwischen Autofahrer und dem bewegten Objekt besteht. Das hier vorgestellte System warnt den Autofahrer mit einem definierten Abstand unabhängig von den Sichtverhältnissen. Dies wird durch Beugung an und Durchdringung von sichtbehindernden Objekten sowie Reflektionen der Funkwellen ermöglicht.
Die Nutzung der Funktechnologie ermöglicht weiterhin, dass in Kombination mit richtungsempfindlichen Antennen im Fahrzeug, auch die Richtung, aus der eine Funksignal eines Objektes empfangen wird, angezeigt werden kann. Durch die Auswertung der Eigenschaften der Funkausbreitung, z. B. Signallaufzeit oder Signalfeldstärke, kann die Distanz zwischen Fahrzeug und bewegtem Objekt berechnet werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass sie Algorithmen beinhaltet, die ermöglichen, dass das Personen-/Objektseitige Funksystem nur dann aktiv Nachrichten aussendet, wenn sich das Modul bewegt, und das Sendeintervall zusätzlich durch die über den Beschleunigungssensor gemessene Aktivität der Person bzw. des Objektes variiert. Je größer die festgestellte Beschleunigung, umso häufiger sendet das Funkmodul. Auf diese Weise werden die Energieressourcen geschont und gleichzeitig die abgestrahlte Funkenergie auf das Minimum reduziert. Die Minimierung der Strahlenbelastung ist speziell bei der Anwendung zum Schutz von Kindern von großem Interesse.
Aus der oben beschriebenen automatischen Adaption des Aussendeintervalls der Funksignale und der Berechnung von Winkel und Distanz ergibt sich der weitere Vorteil der Erfindung, dass im fahrzeugseitigen Funkmodul die Warnsignale entsprechend situationsgerecht angepasst werden können. Weiterhin wird ggf. der Typ der Nachricht ausgewertet, um bestimmte Klassen von Objekten zu unterscheiden. Ist das Empfangsintervall der empfangenen Signale beispielsweise niedrig, wird eine niedrige Warnstufe aktiviert, ist sie hoch, wird entsprechend eine hohe Warnstufe aktiviert.
Die Kopplung der Sendevorgänge an die Bewegung des Objektes/der Personen ermöglicht der Erfindung, die notwendige elektrische Energie zum Betrieb des Moduls durch Umwandlung von kinetischer Energie zu gewinnen. Durch einen integrierten Energiespeicher, der fortlaufend bei der Bewegung des Moduls geladen wird, können temporäre Ruhephasen (z. B. wenn der Träger des Moduls an einer Ampel wartet oder sich aus anderen Gründen für wenige Minuten wenig bewegt) überbrückt werden. Durch die autonome Energieversorgung leitet sich der Vorteil einer Wartungsfreiheit des Funkmoduls der bewegten Objekte/Personen ab.
Um die Anforderungen des Datenschutzes zu berücksichtigen, werden die von den Funkmodulen im Fahrzeug und in den beweglichen Objekten genutzten Identifikatoren fortlaufend zufällig bestimmt. Daraus leitet sich der weitere Vorteil des Verfahrens ab, dass keine, mit dem Datenschutz nicht vereinbaren Bewegungsprofile erstellt werden können.
Als Vorteil des Verfahrens ist weiterhin zu vermerken, dass die Funktionsweise es auch erlaubt, Nachrichten von D1 nach D2 zu senden. Ein möglicher Anwendungsfall ist die Warnung von Fußgängern vor besonders leisen Fahrzeugen. So kann das Verfahren auch zur Erhöhung der Verkehrssicherheit bei der zunehmenden Verbreitung von speziell bei niedrigen Geschwindigkeiten geräuscharmen Fahrzeugen dienen.
Eine dynamische Frequenzkanalwahl kann Interferenzen auf einem bestimmten Frequenzkanal vermeiden, um einen störungsfreien Betrieb auch bei einer hohen Dichte von Nutzern sicherzustellen. Das Funkmodul im Fahrzeug kann durch kontinuierliche Kanalüberwachung den gewählten Frequenzkanal des bewegten Objektes erkennen.
Durch die Integration eines Beschleunigungssensors im Modul vom Typ D1 kann eine Klassifizierung der Bewegung des Objektes durchgeführt werden, z. B. Fussgang oder Bewegung im Fahrzeug, etc.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.11p [0003]
IEEE 802.15.4 [0003]

Claims

System zum Austausch von Nachrichten mittels Funk gekennzeichnet dadurch: • dass es zwei Klassen von Modulen gibt, nämlich solche vom Typ D1, die Nachrichten senden, und solche vom Typ D2, welche die Nachrichten empfangen • dass die Module vom Typ D1, die Nachrichten senden, diese nur senden, wenn sich das Objekt oder die Person, an dem sich das Funkmodul befindet, bewegt. • dass die Module vom Typ D2, die Nachrichten empfangen, im aktivierten Zustand kontinuierlich auf zu empfangende Nachrichten warten, die empfangenen Nachrichten analysieren und als Ergebnis der Analyse eine Warnvorrichtung aktivieren.
System nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch: • dass die Module vom Typ D1 und D2 über eine autonome Energieversorgung verfügen können, die sich aus der Bewegung des bewegten Objektes speist. • dass die Funktionsfähigkeit, speziell die ausreichende Energieversorgung, durch eine geeignete Benutzerschnittstelle für den Benutzer erkennbar wird (z. B. blinkende LED).
System nach einem der Ansprüche 1 und 2 gekennzeichnet dadurch: • dass die Module vom Typ D1 das Sendeintervall und Sendeleistung der Beweglichkeit des Objektes anpassen und auf diese Weise die Geschwindigkeit und Entfernung des Objektes zum Empfänger implizit kommunizieren. • dass die Beweglichkeit von Personen durch eine Schrittdetektion durch einen Beschleunigungssensor klassifiziert wird. • dass die Module vom Typ D1 konfigurierbar nur senden, wenn eine Bewegung stattfindet. • dass die Module vom Typ D1 konfigurierbar nur senden, wenn ein Modul vom Typ D2 in Reichweite ist.
System nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3 gekennzeichnet dadurch: • dass die Module vom Typ D2 das Sendeintervall, die Sendefrequenz, Empfangsleistung und Empfangsrichtung registrieren und daraus mittels eines spezifischen Algorithmus die Geschwindigkeit, Entfernung, Winkel, Typ und die Position des beweglichen Objektes ableiten, • dass die Module vom Typ D2 über eine Benutzerschnittstelle verfügen, mit dem sie den Benutzer des Moduls anhand von unterschiedlichen Warnsignalen Informationen zu beweglichen Objekten in der Umgebung signalisieren, • dass die Benutzerschnittstelle über optische, akustische oder haptische Komponenten verfügen kann. • dass die beim Eintreffen mehrere Nachrichten die daraus folgenden Warnsignale separat bewertet werden und je nach Konfiguration nacheinander angezeigt werden oder nach einem Priorisierungsverfahren nur bestimmte Warnssignale angezeigt werden.
System nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4 gekennzeichnet dadurch: • dass die übertragenen Nachrichten zur effizienten Nutzung der Funk- und Energieressourcen sehr kurz sind und keine Nutzdaten enthalten • dass die versandten Nachrichten über die Wahl des Funkkanals eine implizite Informationen enthalten, die über den Typ des beweglichen Objekts Auskunft gibt (z. B. Schultasche, Spielgeräte, Tier, Elektromobil), die z. B. zur Bestimmung des geeigneten Warnsignals herangezogen werden kann. • dass die versandten Nachrichten insbesondere keine personenbezogenen Daten enthalten und die vom Funkmodul zum Kanalzugriff verwendeten Identifikationsfelder zufällig gewählt werden.
System nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 und 5 gekennzeichnet dadurch: • dass die Module vom Typ D1 durch die dynamische Auswahl der Sendefrequenz Interferenzen mit anderen Modulen vermeiden können • dass die Module vom Typ D2 durch eine Überwachung des definierten Frequenzbereiches Nachrichten auf unterschiedlichen Kanälen empfangen
System nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 und 6 gekennzeichnet dadurch: • dass das Modul vom Typ D2 ohne den Eingriff in die Fahrzeugelektronik installiert werden kann • dass das Modul vom Typ D2 in ein Navigationsgerät, in eine Telefonfreisprecheinrichtung oder andere Peripherie im Fahrzeug integriert werden kann • dass das Modul vom Typ D1 in Objekten oder Kleidung integriert werden kann
System nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 gekennzeichnet dadurch: • dass das Modul vom Typ D2 die Distanz und den Winkel zum Modul vom Typ D1 durch die Auswertung der Eigenschaften der Funkfeldausbreitung bestimmen kann • dass das Modul vom Typ D2 bei einer Integration in ein Navigationsgerät die Position des Moduls vom Typ D1 auf einer Karte anzeigen kann • dass das Modul vom Typ D2 durch einen Abgleich der Straßenkarte mit den Entfernungs-, Winkel und Positionsinformationen die Relevanz der Warnmeldung bestimmen kann, z. B. ob sich das Modul vom Typ D1 auf einer Brücke über der Straße befindet.
System nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 gekennzeichnet dadurch: • dass das Modul vom Typ D1 erkennen kann, in welchem Bewegungsmodus sich das Objekt befindet (Fussgaang, Bewegung im Fahrzeug, etc.). • dass das Modul vom Typ D1 die Klassifizierung der Fortbewegung dem Modul vom Typ D2 mitteilen kann. • dass das Modul vom Typ D2 durch die Auswertung der Funkfeldeigenschaften und der Informationen zur Klassifizierung der Bewegung vom Modul des Typs D1 erkennen kann, ob sich das Modul vom Typ D1 in einem Fahrzeug befindet. • dass das Modul vom Typ D2 in Abhängigkeit der Informationen über die Art der Bewegung die Warnmeldung anpassen kann.