DE102016206333A1

DE102016206333A1 - Kommunikationssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016206333A1
Application number: DE102016206333.2A
Authority: DE
Inventors: Marc Menzel; Ulrich Stählin
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2017-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem (100) für ein Fahrzeug (200), wobei das Fahrzeug (200) einen V2X-Kommunikationschip (101) mit einem Antennenanschluss (103) aufweist, mit einer ersten Antenne (105-1) und einer zweiten Antenne (105-2), einem steuerbaren Wechselschalter (107), wobei der steuerbare Wechselschalter (107) einen ersten Anschluss zum Anschließen der ersten Antenne (105-1) und einen zweiten Anschluss zum Anschließen der zweiten Antenne (105-2) aufweist, wobei der steuerbare Wechselschalter (107) ferner einen dritten Anschluss aufweist, wobei der dritte Anschluss mit dem Antennenanschluss (103) des V2X-Kommunikationschips (101) verbindbar ist, wobei der steuerbare Wechselschalter (107) in eine erste Schaltposition und eine zweite Schaltposition schaltbar ist, wobei der steuerbare Wechselschalter (107) ausgebildet ist, in der ersten Schaltposition die erste Antenne (105-1) mit dem V2X-Kommunikationschip (101) zu verbinden, und in der zweiten Schaltposition die zweite Antenne (105-2) mit dem V2X-Kommunikationschip (101) zu verbinden, und einem Prozessor (109), welcher ausgebildet ist, eine Fahrsituation des Fahrzeugs (200) zu erfassen, und den steuerbaren Wechselschalter (107) auf der Basis der erfassten Fahrsituation zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition anzusteuern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kommunikationssystem zur V2X-Kommunikation.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Fahrzeug-zu-X (vehicle-to-X, V2X) Kommunikation, insbesondere auf Basis der Standards IEEE 802.11p bzw. ITS-G5 oder IEEE 1609, ist Stand der Forschung bzw. Vorentwicklung und befindet sich aktuell in der Standardisierung. Für ein V2X-Kommunikationssystem in einem Fahrzeug ist ein Empfangen von Kommunikationssignalen aus verschiedenen Richtungen, beispielsweise von vorausfahrenden und von nachfolgenden Fahrzeugen, wichtig. Idealerweise wird hierfür eine einzelne Antenne mit einer entsprechenden Empfangscharakteristik eingesetzt. Dies ist baulich bedingt in einem Fahrzeug jedoch häufig nicht möglich, so dass oft eine Mehrzahl an Antennen an unterschiedlichen Montagepositionen in oder an dem Fahrzeug verbaut werden, um das Empfangen der Kommunikationssignale aus verschiedenen Richtungen zu ermöglichen.
Um in einem solchen System mit einer Mehrzahl an Antennen eine Verarbeitung aller Antennensignale zu ermöglichen, kann ein spezieller Kommunikationschip mit einer entsprechenden Mehrzahl an Antennenanschlüssen eingesetzt werden. Idealerweise unterstützt der Kommunikationschip bei der Auswertung der einzelnen Antennensignale eine Antennendiversität, insbesondere eine Empfangsdiversität, um die einzelnen Antennensignale optimal zu verarbeiten. Solche Kommunikationschips mit einer Mehrzahl an Antennenanschlüssen, welche eine Empfangsdiversität unterstützten, sind jedoch teuer und erhöhen die Kosten des Kommunikationssystems.
Gewöhnliche Kommunikationschips ohne Empfangsdiversität weisen meist nur einen einzelnen Antennenanschluss auf. Werden beispielsweise bei einer Anbringung von zwei Antennen an einem Fahrzeug zwei gewöhnliche Kommunikationschips zum Verarbeiten der jeweiligen Antennensignale eingesetzt, so sind diese Kommunikationschips in der Regel nicht synchronisiert und weisen keine Empfangsdiversität auf.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept für ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug zu schaffen, welches ein effizientes Empfangen und Aussenden von Kommunikationssignalen aus bzw. in unterschiedliche Richtungen ermöglicht und gleichzeitig kostengünstig zu implementieren ist.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug einen V2X-Kommunikationschip mit einem Antennenanschluss aufweist, mit einer ersten Antenne und einer zweiten Antenne, einem steuerbaren Wechselschalter, wobei der steuerbare Wechselschalter einen ersten Anschluss zum Anschließen der ersten Antenne und einen zweiten Anschluss zum Anschließen der zweiten Antenne aufweist, wobei der steuerbare Wechselschalter ferner einen dritten Anschluss aufweist, wobei der dritte Anschluss mit dem Antennenanschluss des V2X-Kommunikationschips verbindbar ist, wobei der steuerbare Wechselschalter in eine erste Schaltposition und eine zweite Schaltposition schaltbar ist, wobei der steuerbare Wechselschalter ausgebildet ist, in der ersten Schaltposition die erste Antenne mit dem V2X-Kommunikationschip zu verbinden, und in der zweiten Schaltposition die zweite Antenne mit dem V2X-Kommunikationschip zu verbinden, und einem Prozessor, welcher ausgebildet ist, eine Fahrsituation des Fahrzeugs zu erfassen, und den steuerbaren Schalter auf der Basis der erfassten Fahrsituation zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition anzusteuern. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Kommunikationssystem geschaffen werden kann, mit welchem ein effizienter Empfang von Kommunikationssignalen aus unterschiedlichen Richtungen und/oder ein effizientes Aussenden von Kommunikationssignalen in unterschiedliche Richtungen erfolgt. Dabei kann die Richtung aus welcher optimal Kommunikationssignalen empfangen, und/oder in welche Kommunikationssignalen optimal ausgesendet werden können, an die aktuelle Fahrsituation angepasst werden.
Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein mehrspuriges Kraftfahrzeug wie ein Personenkraftwagen (PKW) oder ein Lastkraftwagen (LKW), oder ein einspuriges Kraftfahrzeug wie ein Motorrad, sein. Das Fahrzeug kann ferner ein Schienenfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug oder ein Drehflügler, sein. Das Fahrzeug kann zur autonomen bzw. hochautomatisierten Fortbewegung ausgebildet sein.
Der V2X-Kommunikationschip kann einen Transceiver zum Senden und/oder Empfangen von Kommunikationssignalen umfassen. Der V2X-Kommunikationschip kann ausgebildet sein, die empfangenen Kommunikationssignale, welche beispielsweise von weiteren Fahrzeugen mit V2X-Kommunikationssystemen ausgesandt wurden, zu verarbeiten, und/oder eigene Kommunikationssignale zum Aussenden an Kommunikationspartner zu erzeugen. Der V2X-Kommunikationschip kann eine Kommunikationseinheit und/oder eine Kommunikationsvorrichtung zur V2X-Kommunikation sein oder umfassen.
Der V2X-Kommunikationschip kann ausgebildet sein, Anwendungen oder Applikationen, beispielsweise Warnmeldungen wie Gefahrenwarnungen (Local Hazard Warning) oder Fahrassistenzsysteme wie Kreuzungsunterstützungssysteme (Intersection Assist), mit den empfangenen Kommunikationssignalen anzusteuern und/oder auf Basis der empfangenen Kommunikationssignale auszuführen. Ferner kann der V2X-Kommunikationschip von den Anwendungen oder Applikationen zum Aussenden von Kommunikationssignalen angesteuert werden. Die Anwendungen oder Applikationen können auf dem V2X-Kommunikationschip oder einer Steuereinrichtung, beispielsweise einem Mikroprozessor, des Fahrzeugs ausgeführt werden. Der V2X-Kommunikationschip kann einen integrierten Schaltkreis und/oder einen eigenen Prozessor umfassen.
Die erste Antenne und die zweite Antenne können zum Empfangen und/oder zum Aussenden der Kommunikationssignale ausgebildet sein. Die Kommunikationssignale können Kommunikationsdaten umfassen. Die erste Antenne und die zweite Antenne können zum Empfangen der Kommunikationssignale aus unterschiedlichen Richtungen, und/oder zum Aussenden der Kommunikationssignale in unterschiedliche Richtungen ausgebildet sein. Die von der ersten Antenne und der zweiten Antenne empfangenen Kommunikationssignale können bis auf eine unterschiedliche Signalstärke und/oder einen Phasenversatz gleich sein. Insbesondere können die von der ersten Antenne und der zweiten Antenne empfangenen Kommunikationssignale die gleichen Kommunikationsdaten umfassen.
Der steuerbare Wechselschalter kann ein HF-Schalter sein. Der steuerbare Wechselschalter kann ferner als Antennenschalter, insbesondere als SPDT-Antennenschalter (Single-Pole-Double-Throw-Antennenschalter) oder als DPDT-Antennenschalter (Double-Pole-Double-Throw-Antennenschalter), ausgebildet sein. Der erste Anschluss und der zweite Anschluss des steuerbaren Wechselschalters können jeweils Antennenanschlüsse sein. Der dritte Anschluss kann als gemeinsamer Mittelanschluss (COM-Anschluss) ausgebildet sein.
Der Prozessor kann in eine Steuereinheit, insbesondere eine ECU (electronic control unit) bzw. eine Steuer-ECU, oder einen Mikrocontroller des Fahrzeugs integriert sein, oder kann als Steuereinheit oder als Mikrocontroller in dem Fahrzeug implementiert sein. Der Prozessor kann über eine Allzweckeingabe/-ausgabe (General Purpose Input/Output, GPIO) der Steuereinheit kommunikationstechnisch mit dem steuerbaren Wechselschalter verbunden sein.
Bevorzugt ist die erste Antenne und/oder die zweite Antenne in der Weise ausgestaltet und/oder eine erste Montageposition der ersten Antenne und/oder eine zweite Montageposition der zweiten Antenne in der Weise vorgesehen, dass die erste und die zweite Antenne zum Empfangen der Kommunikationssignale aus unterschiedlichen Richtungen, und/oder zum Aussenden der Kommunikationssignale in unterschiedliche Richtungen ausgebildet sind. Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Antenne an einer ersten Montageposition an dem Fahrzeug montiert und die zweite Antenne an einer zweiten Montageposition an dem Fahrzeug montiert. Insbesondere sind die erste Antenne an einer Fahrzeugfront und die zweite Antenne an einem Fahrzeugheck montiert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein optimaler Empfang von Kommunikationssignalen aus unterschiedlichen Richtungen, insbesondere aus Fahrtrichtung, und/oder ein optimales Aussenden von Kommunikationssignalen in unterschiedliche Richtungen, insbesondere entgegen die Fahrtrichtung, über die Antenne erfolgen kann. Beispielsweise ist die erste Antenne an oder in einer Frontstoßstange oder einem Rückspiegel des Fahrzeugs verbaut, und ist die zweite Antenne an oder in einer Heckstoßstange, einem Fahrzeugdach oder einem Kofferraumdeckel des Fahrzeugs verbaut.
Alternativ kann die erste Antenne an einer ersten Fahrzeugseite, beispielsweise der Fahrerseite des Fahrzeugs, und kann die zweite Antenne an einer zweiten Fahrzeugseite, beispielsweise einer Beifahrerseite des Fahrzeugs, montiert sein. Die erste Antenne und die zweite Antenne können jeweils in oder an einem Seitenspiegel des Fahrzeugs montiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor an ein Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs, insbesondere an einen Fahrzeugbus, anschließbar, wobei der Prozessor ausgebildet ist, Kommunikationsdaten, insbesondere Sensordaten, über das Kommunikationsnetzwerk zu empfangen und die Fahrsituation auf der Basis der empfangenen Kommunikationsdaten zu erfassen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Prozessor die Fahrsituation effizient erfassen kann.
An das Kommunikationsnetzwerk, insbesondere den Fahrzeugbus, können eine Vielzahl an Sensoren, insbesondere Positionssensoren, Trägheitssensoren, Abstandssensoren oder Regensensoren, und/oder weitere Fahrzeugsysteme, beispielsweise ein Navigationssystem des Fahrzeugs, angeschlossen sein. Ferner kann der V2X-Kommunikationschip an das Kommunikationsnetzwerk angeschlossen sein. Auf der Basis der Kommunikationsdaten der Sensoren und/oder Fahrzeugsysteme kann der Prozessor die aktuelle Fahrsituation erfassen. Beispielsweise kann der Prozessor auf der Basis der Daten des Abstandssensors einen Abstand eines vorausfahrenden Fahrzeugs erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor mit einem Geschwindigkeitssensor, insbesondere einem Raddrehzahlsensor oder einem ABS-Sensor, des Fahrzeugs verbindbar, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Prozessor die Fahrsituation auf der Basis der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfassen kann. Der Prozessor kann mit dem Geschwindigkeitssensor über das Kommunikationsnetzwerk, insbesondere den Fahrzeugbus, verbindbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, den steuerbaren Wechselschalter auf der Basis der erfassten Geschwindigkeit zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition anzusteuern. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Auswahl der Antenne, welche mit dem V2X-Kommunikationschip verbunden wird, auf der Basis der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, den steuerbaren Wechselschalter zum Einstellen der ersten Schaltposition anzusteuern, wenn die erfasste Geschwindigkeit einen Schwellwert überschreitet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die erste Antenne effizient bei höheren Geschwindigkeiten, zum Empfangen und/oder Aussenden von Kommunikationssignalen eingesetzt werden kann. Der Schwellwert der Geschwindigkeit kann einer Schrittgeschwindigkeit oder einer Geschwindigkeit weiterer Verkehrsteilnehmer um das Fahrzeug entsprechen.
Beispielsweise ist die erste Antenne an einer Fahrzeugfront montiert, so dass bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, welche größer als der Schwellwert ist, Kommunikationssignale von vorausfahrenden Fahrzeugen besonders effizient erfasst werden können. Anwendungen, welche Kommunikationssignale von vorausfahrenden Fahrzeugen verarbeiten, beispielsweise Warnmeldungen, wie eine Stationäre-Fahrzeugwarnung (Stationary Vehicle Warning) oder eine Baustellenwarnung (Road Work Warning) können somit optimal ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, den steuerbaren Wechselschalter abwechselnd zum Einstellen der ersten Schaltposition und der zweiten Schaltposition anzusteuern, wenn die erfasste Geschwindigkeit den Schwellwert unterschreitet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass bei niedrigen Geschwindigkeiten oder bei einem stehenden Fahrzeug effizient Kommunikationssignale aus unterschiedlichen Richtungen, beispielsweise von vorne und von hinten, empfangen und/oder in unterschiedliche Richtungen, beispielsweise nach vorne und nach hinten, ausgesendet werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, den steuerbaren Wechselschalter abwechselnd zum Einstellen der ersten Schaltposition für ein erstes Zeitintervall, und zum Einstellen der zweiten Schaltposition für ein zweites Zeitintervall anzusteuern, wobei der Prozessor ausgebildet ist, eine zeitliche Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls abhängig von der Fahrsituation zu wählen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass Kommunikationssignale effizient aus unterschiedlichen Richtungen empfangen und in unterschiedliche Richtungen ausgesendet werden können, wobei über die Wahl der Zeitintervalle eine Richtung priorisiert werden kann.
Das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall können gleich sein. Ferner kann das erste Zeitintervall größer sein als das zweite Zeitintervall. Beispielsweise ist das Verhältnis des ersten Zeitintervalls zum zweiten Zeitintervall in einem typischen Verkehrsfall 9:1.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor mit dem V2X-Kommunikationschip verbindbar, um eine Signalart eines auszusendenden Kommunikationssignals zu erfassen, wobei der Prozessor ausgebildet ist, den steuerbaren Wechselschalter auf der Basis der erfassten Signalart zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition anzusteuern, um das Kommunikationssignal über die erste Antenne oder die zweite Antenne auszusenden. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass je nach Art des Kommunikationssignals, das Kommunikationssignal effizient über eine passende Antenne ausgesendet werden kann.
Erfasst der Prozessor beispielsweise anhand der Signalart, dass es sich bei dem Kommunikationssignal um eine Warnmeldung an sich hinter dem Fahrzeug befindliche weitere Fahrzeuge handelt, beispielsweise eine Stauwarnung, so kann der Prozessor den steuerbaren Wechselschalter zum Verbinden einer Heckantenne mit dem V2X-Kommunikationschip ansteuern. Der Prozessor kann zum Erfassen der Signalart mit dem V2X-Kommunikationschip kommunikationstechnisch verbunden sein, insbesondere über den Fahrzeugbus verbunden sein. Der Prozessor kann ausgebildet sein, das Kommunikationssignal vor dem Aussenden von dem V2X-Kommunikationschip zu empfangen und die Signalart zu erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor mit einer Navigationseinrichtung des Fahrzeugs verbindbar, wobei der Prozessor ausgebildet ist, eine topographische Position des Fahrzeugs in einer topographischen Positionskarte von der Navigationseinrichtung zu empfangen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Verbinden der ersten Antenne oder der zweiten Antenne mit dem V2X-Kommunikationschip auf der Basis der topographischen Position des Fahrzeugs erfolgen kann.
Die Navigationseinrichtung kann einen GPS-Sensor zum Bestimmen der topographischen Position des Fahrzeugs umfassen. Die Navigationseinrichtung kann ferner einen Speicher umfassen, wobei die topographische Positionskarte in dem Speicher gespeichert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, den steuerbaren Wechselschalter zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition auf der Basis der topographischen Position des Fahrzeugs in der topographischen Positionskarte anzusteuern. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die erste Antenne oder die zweite Antenne effizient auf der Basis der Umgebung des Fahrzeugs, beispielsweise einer Straßenführung, zum optimalen Empfangen oder Aussenden von Kommunikationssignalen mit dem V2X-Kommunikationschip verbunden werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor in den V2X-Kommunikationschip integriert.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor in eine Steuereinrichtung (electronic control unit, ECU) des Fahrzeugs integriert, oder ist der Prozessor als Steuereinrichtung des Fahrzeugs implementiert.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der steuerbare Wechselschalter eine Schnittstelle zum Anschließen des Prozessors. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Prozessor die steuerbare Wechselschaltung effizient zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition ansteuern kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Kommunikationssystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Die Erfindung kann in Hardware und/oder Software realisiert werden.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Ausführungsbeispiele werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems; und
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit dem Kommunikationssystem aus 1 in einer Verkehrssituation.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Wenngleich ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform bezüglich nur einer von mehreren Implementierungen offenbart worden sein mag, kann außerdem ein derartiges Merkmal oder ein derartiger Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. Weiterhin sollen in dem Ausmaß, in dem die Ausdrücke „enthalten", „haben", „mit" oder andere Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich dem Ausdruck „umfassen" einschließend sein. Die Ausdrücke „gekoppelt" und „verbunden" können zusammen mit Ableitungen davon verwendet worden sein. Es versteht sich, dass derartige Ausdrücke dazu verwendet werden, um anzugeben, dass zwei Elemente unabhängig davon miteinander kooperieren oder interagieren, ob sie in direktem physischem oder elektrischem Kontakt stehen oder nicht in direktem Kontakt miteinander stehen. Außerdem ist der Ausdruck „beispielhaft" lediglich als ein Beispiel aufzufassen anstatt der Bezeichnung für das Beste oder Optimale. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen.
1 zeigt ein Kommunikationssystem 100 für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform, wobei das Fahrzeug einen V2X-Kommunikationschip 101 mit einem Antennenanschluss 103 aufweist.
Das Kommunikationssystem 100 umfasst eine erste Antenne 105-1 und eine zweiten Antenne 105-2, einen steuerbaren Wechselschalter 107, wobei der steuerbare Wechselschalter 107 einen ersten Anschluss zum Anschließen der ersten Antenne 105-1 und einen zweiten Anschluss zum Anschließen der zweiten Antenne 105-2 aufweist, wobei der steuerbare Wechselschalter 107 ferner einen dritten Anschluss aufweist, wobei der dritte Anschluss mit dem Antennenanschluss 103 des V2X-Kommunikationschips 101 verbindbar ist, wobei der steuerbare Wechselschalter 107 in eine erste Schaltposition und eine zweite Schaltposition schaltbar ist, wobei der steuerbare Wechselschalter 107 ausgebildet ist, in der ersten Schaltposition die erste Antenne 105-1 mit dem V2X-Kommunikationschip 101 zu verbinden, und in der zweiten Schaltposition die zweite Antenne 105-2 mit dem V2X-Kommunikationschip 101 zu verbinden. Das Kommunikationssystem 100 umfasst ferner einen Prozessor 109, welcher ausgebildet ist, eine Fahrsituation des Fahrzeugs zu erfassen, und den steuerbaren Wechselschalter 107 auf der Basis der erfassten Fahrsituation zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition anzusteuern.
Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein mehrspuriges Kraftfahrzeug wie ein Personenkraftwagen (PKW) oder ein Lastkraftwagen (LKW), oder ein einspuriges Kraftfahrzeug wie ein Motorrad, sein. Das Fahrzeug kann ferner ein Schienenfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug oder ein Drehflügler, sein. Das Fahrzeug kann zur autonomen bzw. hochautomatisierten Fortbewegung ausgebildet sein.
Der V2X-Kommunikationschip 101 kann einen Transceiver zum Senden und/oder Empfangen von Kommunikationssignalen umfassen. Der V2X-Kommunikationschip 101 kann ausgebildet sein, die empfangenen Kommunikationssignale, welche beispielsweise von weiteren Fahrzeugen mit V2X-Kommunikationssystemen ausgesandt wurden, zu verarbeiten, und/oder eigene Kommunikationssignale zum Aussenden an Kommunikationspartner zu erzeugen. Der V2X-Kommunikationschip 101 kann eine Kommunikationseinheit und/oder eine Kommunikationsvorrichtung zur V2X-Kommunikation sein oder umfassen.
Der V2X-Kommunikationschip 101 kann ausgebildet sein, Anwendungen oder Applikationen, beispielsweise Warnmeldungen wie Gefahrenwarnungen (Local Hazard Warning) oder Fahrassistenzsysteme wie Kreuzungsunterstützungssysteme (Intersection Assist), mit den empfangenen Kommunikationssignalen anzusteuern und/oder auf Basis der empfangenen Kommunikationssignale auszuführen. Ferner kann der V2X-Kommunikationschip 101 von den Anwendungen oder Applikationen zum Aussenden von Kommunikationssignalen angesteuert werden. Die Anwendungen oder Applikationen können auf dem V2X-Kommunikationschip 101 oder einer Steuereinrichtung, beispielsweise einem Mikrocontroller, des Fahrzeugs ausgeführt werden. Der V2X-Kommunikationschip 101 kann einen integrierten Schaltkreis und/oder einen eigenen Prozessor umfassen. Ebenso kann der Prozessor 109 ausgebildet sein, die angeführten Funktionen auszuführen.
Die erste Antenne 105-1 und die zweite Antenne 105-2 können zum Empfangen und/oder zum Aussenden der Kommunikationssignale ausgebildet sein. Die Kommunikationssignale können Kommunikationsdaten umfassen. Die erste Antenne 105-1 und die zweite Antenne 105-2 können zum Empfangen der Kommunikationssignale aus unterschiedlichen Richtungen, und/oder zum Aussenden der Kommunikationssignale in unterschiedliche Richtungen ausgebildet sein. Die von der ersten Antenne 105-1 und der zweiten Antenne 105-2 empfangenen Kommunikationssignale können bis auf eine unterschiedliche Signalstärke und/oder einen Phasenversatz gleich sein. Insbesondere können die von der ersten Antenne 105-1 und der zweiten Antenne 105-2 empfangenen Kommunikationssignale die gleichen Kommunikationsdaten umfassen.
Der steuerbare Wechselschalter 107 kann ein HF-Schalter sein. Der steuerbare Wechselschalter 107 kann ferner als Antennenschalter, insbesondere als SPDT-Antennenschalter (Single-Pole-Double-Throw-Antennenschalter) oder als DPDT-Antennenschalter (Double-Pole-Double-Throw-Antennenschalter), ausgebildet sein. Der erste Anschluss und der zweite Anschluss des steuerbaren Wechselschalters 107 können jeweils Antennenanschlüsse sein. Der dritte Anschluss kann als gemeinsamer Mittelanschluss (COM-Anschluss) ausgebildet sein.
Der Prozessor 109 kann in eine Steuereinheit, insbesondere eine ECU (electronic control unit) bzw. eine Steuer-ECU, oder einen Mikrocontroller des Fahrzeugs integriert sein, oder kann als Steuereinheit oder als Mikrocontroller in dem Fahrzeug implementiert sein. Der Prozessor 109 kann über eine Allzweckeingabe/-ausgabe (General Purpose Input/Output, GPIO) der Steuereinheit kommunikationstechnisch mit dem steuerbaren Wechselschalter 107 verbunden sein.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200 mit dem Kommunikationssystem 100 aus 1 in einer Verkehrssituation gemäß einer Ausführungsform.
Die erste Antenne 105-1 ist in dem Fahrzeug 200 an einer Fahrzeugfront, und die zweite Antenne 105-2 an einem Fahrzeugheck angeordnet. Die erste Antenne 105-1 kann eine vordere Antenne sein, welche bevorzugt Kommunikationssignale von vorne empfängt, oder diese nach vorne aussendet, und die zweite Antenne 105-2 kann eine hintere Antenne sein, welche bevorzugt Kommunikationssignale von hinten empfängt, oder diese nach hinten aussendet. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 200 ist in 2 mit einem Pfeil angegeben.
2 zeigt ferner ein vorausfahrendes Fahrzeug 201, welches ein Kommunikationssignal 205 in Richtung des Fahrzeugs 200 aussendet, und ein nachfolgendes Fahrzeug 203, in dessen Richtung ein Kommunikationssignal 207 durch das Kommunikationssystem 100 des Fahrzeugs 200 ausgesendet wird.
Gemäß einer Ausführungsform entscheidet der Prozessor 109 des Kommunikationssystems 100 welche Antenne 105-1, 105-2 zum Empfangen und/oder Senden der Kommunikationssignale 205, 207 verwendet werden soll, und steuert den steuerbaren Wechselschalter 107 zum Verbinden der entsprechenden Antenne 105-1, 105-2 mit dem V2X-Kommunikationschip 101 an. Welche Antenne 105-1, 105-2 verwendet wird, kann von dem Prozessor 109 dynamisch auf der Basis einer aktuellen Fahrsituation entschieden werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Antenne 105-1 an der Fahrzeugfront verwendet, wenn in einer aktuellen Situation vor allem Botschaften von vorne relevant sind. Dies ist typischerweise der Fall, wenn sich das Fahrzeug 200 mit einer Geschwindigkeit, welcher größer als ein Schwellwert ist, bewegt.
Der Schwellwert kann dabei einer Schrittgeschwindigkeit oder einer Geschwindigkeit des umgebenden Verkehrs entsprechen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor 109 ausgebildet, bei einem Stehen des Fahrzeugs 200 oder bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 200 geringer als dem Schwellwert, zwischen der Antenne 105-1 an der Fahrzeugfront und der Antenne 105-2 am Fahrzeugheck umzuschalten, um die Antennen 105-1, 105-2 abwechselnd mit dem V2X-Kommunikationschip 101 zu verbinden.
Bei einer V2X-Kommunikation werden wichtige Informationen in der Regel mit einer Wiederholrate von 2-10 Hz übertragen. Sollte aufgrund eines Umschaltens zwischen der ersten Antenne 105-1 und der zweiten Antenne 105-2 ein Kommunikationssignal, beispielsweise ein Datenpaket, nicht empfangen werden, kann somit sichergestellt werden, dass das Datenpaket bei einer Wiederholung empfangen wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann anstelle einer festen Zuschaltung einer Antenne 105-1, 105-2 auf Basis der Fahrsituation auch permanent zwischen der ersten Antenne 105-1 und der zweiten Antenne 105-2 umgeschaltet werden. Dabei können die erste Antenne 105-1 und die zweite Antenne 105-2 für jeweils unterschiedliche Zeitintervalle mit dem V2X-Kommunikationschip 101 verbunden sein. Das Verhältnis dieser Zeitintervalle kann von dem Prozessor 109 wiederum an die Fahrsituation angepasst werden. Beispielsweise ist das Verhältnis zwischen einem Verbinden der Antenne 105-1 an der Fahrzeugfront mit dem V2X-Kommunikationschip 101 und der Antenne 105-2 am Fahrzeugheck mit dem V2X-Kommunikationschip 101 bei einem Fahrzeug 200, welches sich mit einer Geschwindigkeit über dem Schwellwert bewegt, 9:1. Bei einem stehenden Fahrzeug 200 oder einem Fahrzeug 200 mit einer Geschwindigkeit langsamer als der Schwellwert, beträgt das Verhältnis der Zeitintervalle beispielsweise 1:1.
Gemäß einer Ausführungsform sind für die meisten V2X-Anwendungen hauptsächlich Kommunikationssignale 205 von vorne, d.h. aus der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 200, relevant. Beispiele für solche V2X-Anwendungen sind: ein elektronisches Notbremslicht (Electronic Emergency Brake Light), eine lokale Gefahrenwarnung (Local Hazard Warning) wie eine Warnung vor einem stehenden Fahrzeug (Stationary Vehicle Warning) oder eine Baustellenwarnung (Road Work Warning), eine Fahrunterstützung für Kreuzungen (Intersection Assist), eine Fahrunterstützung zur Optimierung der Geschwindigkeit (Green Light Optimal Speed Advisory).
Weitere V2X-Anwendungen benötigen Kommunikationssignale 205, 207 aus verschiedenen Richtungen um das Fahrzeug 200, beispielsweise eine Rettungsfahrzeugwarnung (Emergency Vehicle Warning). Zur optimalen Ausführung dieser weiteren V2X-Anwendungen kann der Prozessor 109 ausgebildet sein, dynamisch zwischen den Antennen 105-1, 105-2, beispielsweise mit einem angepassten Verhältnis, hin- und herzuschalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor 109 ausgebildet, die erste Antenne 105-1 oder die zweite Antenne 105-2 auf der Basis einer topographischen Umgebung des Fahrzeugs 200 mit dem V2X-Kommunikationschip 101 zu verbinden. Hierzu kann der Prozessor 109 mit einer Navigationseinrichtung des Fahrzeugs 200 verbunden sein, und kann von der Navigationseinrichtung eine Position des Fahrzeugs 200 in einer topographischen Positionskarte empfangen. Der Prozessor 109 kann ausgebildet sein, den steuerbaren Wechselschalter 107 auf der Basis der empfangenen topographischen Position anzusteuern. Geht beispielsweise aus der topographischen Positionskarte hervor, dass Kommunikationssignale 205, 207 aufgrund der Umgebungen aus einer anderen Richtung, beispielsweise von hinten aufgrund einer nahenden 180° Kurve, empfangen werden sollen, so kann der Prozessor 109 ausgebildet sein, eine entsprechende Antenne 105-2 mit dem Kommunikationschip 101 zu verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform besteht beim Aussenden und beim Empfangen von Kommunikationssignalen 205, 207 eine Vorzugsrichtung für die meisten V2X-Anwendungen bzw. V2X-Applikationen. Beispielsweise ist es bei der Applikation „Stauende Warnung“ wichtig, Kommunikationssignale 205 aus Fahrtrichtung zu empfangen, und ansprechend auf das Empfangen weitere Kommunikationssignale 207 entgegen der Fahrtrichtung auszusenden, um den nachfolgenden Verkehr zu warnen. In einer solchen Situation kann der Prozessor 109 dem Aussenden der weiteren Kommunikationssignale 207 eine hohe Priorität zuweisen, und die hintere Antenne 105-2 zum Aussenden der Daten kurzfristig mit dem V2X-Kommunikationschip 101 verbinden. Das Aussenden der weiteren Kommunikationssignale 207 kann dabei weniger als 1 ms Zeit in Anspruch nehmen. Im Anschluss an das Aussenden der weiteren Kommunikationssignale 207 kann der Prozessor 109 den steuerbaren Wechselschalter 107 zum Verbinden der vorderen Antenne 105-1 mit dem V2X-Kommunikationschip 101 ansteuern.
Der Prozessor 109 kann ausgebildet sein, dem Aussenden von Warnnachrichten immer Priorität einzuräumen, und bei Erfassen einer Warnnachricht die Entsprechende Antenne 105-1, 105-2 sofort mit dem V2X-Kommunikationschip 101 zu verbinden, um eine Übertragungslatenzzeit so gering wie möglich zu halten und ein rechtzeitiges Erreichen der Warnmeldung bei einem nachfolgenden Fahrzeug 203 zu garantieren.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der steuerbare Wechselschalter 107 eine Schnittstelle zum Anschließen des Prozessors 109, um den steuerbare Wechselschalter 107 effizient zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition anzusteuern. Die Ansteuerung kann beispielsweise über einen GPIO einer Steuer-ECU bzw. eines Mikrocontrollers erfolgen. Der Prozessor 109 kann ausgebildet sein, den steuerbaren Wechselschalter 107 mit Steuersignalen, beispielsweise „0“ für ein Verbinden der ersten Antenne 105-1 mit dem V2X-Kommunikationschip 101 und „1“ für ein Verbinden der zweiten Antenne 105-2 mit dem V2X-Kommunikationschip 101, anzusteuern.
Gemäß einer Ausführungsform können durch die Verwendung von nur einem V2X-Kommunikationschip 101 mit nur einem Kanal bzw. Antennenanschluss 103 und zwei separaten Antennen 105-1, 105-2, welche mit dem einen Antennenanschluss 103 verbindbar sind, die Kosten des Kommunikationssystems 100, insbesondere im Vergleich zu einem Kommunikationssystem mit einem V2X-Kommunikationschip mit mehreren Antennenanschlüssen und Empfangsdiversität, deutlich reduziert werden.
Bezugszeichenliste

100: Kommunikationssystem
101: V2X-Kommunikationschip
103: Antennenanschluss
105-1: erste Antenne
105-2: zweite Antenne
107: steuerbarer Wechselschalter
109: Prozessor
200: Fahrzeug
201: vorausfahrendes Fahrzeug
203: nachfolgendes Fahrzeug
205: Kommunikationssignal
207: Kommunikationssignal

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

Standards IEEE 802.11p [0002]
IEEE 1609 [0002]

Claims

Kommunikationssystem (100) für ein Fahrzeug (200), wobei das Fahrzeug (200) einen V2X-Kommunikationschip (101) mit einem Antennenanschluss (103) aufweist, mit: einer ersten Antenne (105-1) und einer zweiten Antenne (105-2); einem steuerbaren Wechselschalter (107), wobei der steuerbare Wechselschalter (107) einen ersten Anschluss zum Anschließen der ersten Antenne (105-1) und einen zweiten Anschluss zum Anschließen der zweiten Antenne (105-2) aufweist, wobei der steuerbare Wechselschalter (107) ferner einen dritten Anschluss aufweist, wobei der dritte Anschluss mit dem Antennenanschluss (103) des V2X-Kommunikationschips (101) verbindbar ist, wobei der steuerbare Wechselschalter (107) in eine erste Schaltposition und eine zweite Schaltposition schaltbar ist, wobei der steuerbare Wechselschalter (107) ausgebildet ist, in der ersten Schaltposition die erste Antenne (105-1) mit dem V2X-Kommunikationschip (101) zu verbinden, und in der zweiten Schaltposition die zweite Antenne (105-2) mit dem V2X-Kommunikationschip (101) zu verbinden; und einem Prozessor (109), welcher ausgebildet ist, eine Fahrsituation des Fahrzeugs (200) zu erfassen, und den steuerbaren Wechselschalter (107) auf der Basis der erfassten Fahrsituation zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition anzusteuern.
Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 1, wobei die erste Antenne (105-1) und/oder die zweite Antenne (105-2) in der Weise ausgestaltet sind und/oder eine erste Montageposition der ersten Antenne und/oder eine zweite Montageposition der zweiten Antenne in der Weise an dem Fahrzeug (200) vorgesehen sind, dass die erste und die zweite Antenne zum Empfangen der Kommunikationssignale aus unterschiedlichen Richtungen, und/oder zum Aussenden der Kommunikationssignale in unterschiedliche Richtungen ausgebildet sind.
Kommunikationssystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (109) an ein Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs (200), insbesondere an einen Fahrzeugbus, anschließbar ist, wobei der Prozessor (109) ausgebildet ist, Kommunikationsdaten, insbesondere Sensordaten, über das Kommunikationsnetzwerk zu empfangen und die Fahrsituation auf der Basis der empfangenen Kommunikationsdaten zu erfassen.
Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 3, wobei der Prozessor (109) mit einem Geschwindigkeitssensor, insbesondere einem Raddrehzahlsensor oder einem ABS-Sensor, des Fahrzeugs (200) verbindbar ist, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (200) zu erfassen.
Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 4, wobei der Prozessor (109) ausgebildet ist, den steuerbaren Wechselschalter (107) auf der Basis der erfassten Geschwindigkeit zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition anzusteuern.
Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 5, wobei der Prozessor (109) ausgebildet ist, den steuerbaren Wechselschalter (107) zum Einstellen der ersten Schaltposition anzusteuern, wenn die erfasste Geschwindigkeit einen Schwellwert überschreitet.
Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 6, wobei der Prozessor (109) ausgebildet ist, den steuerbaren Wechselschalter (107) abwechselnd zum Einstellen der ersten Schaltposition und der zweiten Schaltposition anzusteuern, wenn die erfasste Geschwindigkeit den Schwellwert unterschreitet.
Kommunikationssystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (109) ausgebildet ist, den steuerbaren Wechselschalter (107) abwechselnd zum Einstellen der ersten Schaltposition für ein erstes Zeitintervall, und zum Einstellen der zweiten Schaltposition für ein zweites Zeitintervall anzusteuern, wobei der Prozessor (109) ausgebildet ist, eine zeitliche Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls abhängig von der Fahrsituation zu wählen.
Kommunikationssystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (109) mit dem V2X-Kommunikationschip (101) verbindbar ist, um eine Signalart eines auszusendenden Kommunikationssignals (207) zu erfassen, wobei der Prozessor (109) ausgebildet ist, den steuerbaren Wechselschalter (107) auf der Basis der erfassten Signalart zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition anzusteuern, um das Kommunikationssignal (207) über die erste Antenne (105-1) oder die zweite Antenne (105-2) auszusenden.
Kommunikationssystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (109) mit einer Navigationseinrichtung des Fahrzeugs (200) verbindbar ist, wobei der Prozessor (109) ausgebildet ist, eine topographische Position des Fahrzeugs (200) in einer topographischen Positionskarte von der Navigationseinrichtung zu empfangen.
Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 10, wobei der Prozessor (109) ausgebildet ist, den steuerbaren Wechselschalter (107) zum Einstellen der ersten Schaltposition oder der zweiten Schaltposition auf der Basis der topographischen Position des Fahrzeugs (200) in der topographischen Positionskarte anzusteuern.
Kommunikationssystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (109) in den V2X-Kommunikationschip (101) integriert ist.
Kommunikationssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Prozessor (109) in eine Steuereinrichtung (electronic control unit, ECU) des Fahrzeugs (200) integriert ist, oder wobei der Prozessor (109) als Steuereinrichtung des Fahrzeugs (200) implementiert ist.
Kommunikationssystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der steuerbare Wechselschalter (107) eine Schnittstelle zum Anschließen des Prozessors (109) umfasst.
Fahrzeug (200), insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Kommunikationssystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche.