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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Funktion in einem Fahrzeug sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
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Stand der Technik
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Im Zuge von Fahrzeugfunktionen wie z.B. einem Abstandsregeltempomat kann ein Fahrzeug seine Geschwindigkeit und seinen Abstand zu einem zweiten vorausfahrenden Fahrzeug automatisch regeln. Über eine sog. "Car to Car" Kommunikation (C2C) können Fahrzeuge miteinander in Kommunikationsverbindung stehen und Informationen austauschen. Beispielsweise kann ein vorausfahrendes Fahrzeug ein nachfolgendes Fahrzeug darüber informieren, wenn es eine (Voll-)Bremsung durchführt, so dass das nachfolgende Fahrzeug rechtzeitig reagieren kann und beispielsweise ebenfalls eine Vollbremsung durchführen kann oder seine Geschwindigkeit verringern und den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug erhöhen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Durchführen einer Funktion in einem Fahrzeug sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Das Fahrzeug steht mit einem externen Kommunikationsteilnehmer in Kommunikationsverbindung. Insbesondere steht ein Steuergerät des Fahrzeugs mit dem externen Kommunikationsteilnehmer in Kommunikationsverbindung. Unter einem externen Kommunikationsteilnehmer soll in diesem Zusammenhang eine Einheit verstanden werden, welche kein fester Bestandteil des Fahrzeugs ist und sich insbesondere außerhalb des Fahrzeugs befindet, beispielsweise ein weiteres Fahrzeug bzw. ein Steuergerät eines weiteren Fahrzeugs oder eine externe Recheneinheit, z.B. ein Server.
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Die Kommunikation über die Kommunikationsverbindung ist mit einer Latenzzeit behaftet. Unter Latenzzeit sei in diesem Zusammenhang insbesondere eine Laufzeit zwischen dem Senden einer Nachricht und dem Empfang dieser Nachricht zu verstehen. Die Latenzzeit kann von unterschiedlichen Faktoren abhängen und kann sich während der Fortbewegung des Fahrzeugs verändern. Derartige Faktoren sind beispielsweise die Distanz zwischen Fahrzeug und Kommunikationsteilnehmer, Übertragungsqualität, Übertragungsgeschwindigkeit, Störungen in der Übertragung, Abbruch und anschließender Neuaufbau der Kommunikationsverbindung, Jitter (zeitliche Schwankungen bei der Übertragung von Digitalsignalen), Schwankungen in der aktuellen Prozessorlast bzw. Prozessorauslastung von Recheneinheiten usw.
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Im Rahmen des Verfahrens wird eine aktuelle Latenzzeit der Kommunikation zwischen Fahrzeug und externem Kommunikationsteilnehmer bestimmt und in Abhängigkeit von der bestimmten aktuellen Latenzzeit wird die Funktion in dem Fahrzeug durchgeführt.
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Die Funktion umfasst insbesondere eine die Fortbewegung beeinflussende Funktion, z.B. einen Abstandsregeltempomaten (z.B. als "Adaptive Cruise Control", ACC, bezeichnet) oder einen Notbremsassistenten. Über die Kommunikationsverbindung kann der externe Kommunikationsteilnehmer zweckmäßigerweise Informationen an das Fahrzeug übermitteln, in Abhängigkeit von welchen die Funktion durchgeführt, insbesondere in angepasster Art und Weise durchgeführt werden kann. Solange das Fahrzeug keine Informationen des externen Kommunikationsteilnehmers empfängt, wird die Funktion regulär durchgeführt, insbesondere in Abhängigkeit von eigenen Sensordaten, vorgegebenen Soll-Werten usw.
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Wenn sich die Latenzzeit vergrößert, beispielsweise weil die Übertragungsqualität sinkt, erhöht sich das Zeitintervall, bis das Fahrzeug eine von dem externen Kommunikationsteilnehmer ausgesendete, für die Funktion relevante Information empfängt. Demgemäß vergrößert sich auch das Zeitintervall zwischen Aussenden dieser Information und der entsprechenden Reaktion des Fahrzeugs darauf. Eine Veränderung der Latenzzeit und eine entsprechende längere Reaktionszeit des Fahrzeugs können somit zu Sicherheitsrisiken führen. In herkömmlichen Fahrzeugen wird auf eine sich verändernde Latenzzeit jedoch keine Rücksicht genommen. Funktionen und Fahrzeugfunktionen werden ungeachtet der aktuellen Latenzzeit ausgeführt.
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Im Rahmen der Erfindung kann flexibel auf sich verändernde Latenzzeiten reagiert werden und die aktuelle Latenzzeit wird für die Durchführung der Funktion stets berücksichtigt. Die Sicherheit kann erhöht werden, da eine längere Reaktionszeit des Fahrzeugs durch eine erhöhte Latenzzeit berücksichtigt und kompensiert werden kann. Fahrzeugfunktionen, welche in Abhängigkeit von externen Kommunikationsteilnehmern durchgeführt werden, können durch das Verfahren sicher und effizient durchgeführt werden.
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Vorteilhafterweise werden durch die Funktion die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder ein Abstand zu einem zweiten Fahrzeug beeinflusst, z.B. geregelt. Insbesondere kann ein vorausfahrendes Fahrzeug als externer Kommunikationsteilnehmer an das Fahrzeug als Information mitteilen, z.B. wenn es ein spezielles Fahrmanöver durchführt oder ein Hindernis erkennt, insbesondere dass es eine Vollbremsung durchführt oder demnächst bremsen wird oder seine aktuelle Geschwindigkeit verringert usw. Diese Information kann für die Funktion bzw. für die dadurch ausgeführte die Fortbewegung beeinflussende Funktion insbesondere derart verwendet werden, dass der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug angepasst oder eine (Voll-)Bremsung durchgeführt wird usw.
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Mit sich vergrößernder Latenzzeit vergrößert sich auch das Zeitintervall zwischen Aussenden dieser Information und der entsprechenden Reaktion des Fahrzeugs darauf, z.B. bis das Fahrzeug zu bremsen beginnt oder den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert. Die Funktion wird daher vorzugsweise in Abhängigkeit von der bestimmten Latenzzeit derart durchgeführt, dass mit steigender Latenzzeit der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert werden.
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Beispielsweise eignet sich das Verfahren für das sog. Platooning. Im Zuge dessen steht insbesondere eine Vielzahl von hintereinander fahrenden Fahrzeugen miteinander in Kommunikationsverbindung. Die einzelnen Fahrzeuge regeln automatisch ihre Fahrgeschwindigkeiten und ihre jeweiligen Abstände zueinander. Ein erstes, vorausfahrendes dieser Fahrzeuge (Leitfahrzeug) übermittelt insbesondere entsprechende Informationen an die ihm folgenden Fahrzeuge, um diese über von ihm durchgeführte Fahrmanöver (z.B. Bremsmanöver) zu informieren. Die einzelnen nachfahrenden Fahrzeuge reagieren entsprechend auf derartige Informationen durch Anpassen ihrer Geschwindigkeit und Abstände zueinander. Funktionen in den einzelnen Fahrzeugen werden demgemäß in Abhängigkeit von externen Kommunikationsteilnehmern durchgeführt. Durch die Bestimmung der aktuellen Latenzzeit im Rahmen des Verfahrens können die einzelnen Fahrzeuge ihre Funktionen in Abhängigkeit von der aktuellen Latenzzeit entsprechend anpassen, insbesondere um jeweils einen ausreichend großen, sicheren Abstand zueinander einzustellen.
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Vorteilhafterweise wird in Abhängigkeit von der bestimmten aktuellen Latenzzeit ein Soll-Wert der Funktion bestimmt. Bevorzugt werden ein Soll-Wert für den Abstand des Fahrzeugs zu einem zweiten Fahrzeug und/oder ein Soll-Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der aktuellen Latenzzeit bestimmt. Insbesondere wird somit automatisch ein größerer Sicherheitsabstand zu dem zweiten Fahrzeug eingestellt, wenn die Latenzzeit sich vergrößert. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug der externe Kommunikationsteilnehmer ist, wird somit gewährleistet, dass es aufgrund einer vergrößerten Latenzzeit und somit einer erhöhten Reaktionszeit zu keinem erhöhten Auffahrrisiko kommt.
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Insbesondere kann der entsprechende Soll-Wert der Funktion dynamisch bzw. zyklisch angepasst werden, insbesondere in vorgegebenen Zeitabständen neu berechnet werden.
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Vorzugsweise sind für unterschiedliche Latenzzeitbereiche jeweils spezifische Werte zur Durchführung der Funktion vorgegeben. Somit ist zweckmäßigerweise eine Vielzahl von Latenzzeitklassen vorgegeben und für diese unterschiedlichen Latenzzeitklassen sind jeweils spezielle Soll-Werte und/oder Funktionsparameter vorgegeben. In Abhängigkeit von der aktuellen Latenzzeit wird die Funktion gemäß den entsprechenden speziellen Werten durchgeführt.
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Zur Bestimmung der Latenzzeit wird vorteilhafterweise eine Anweisung des externen Kommunikationsteilnehmers empfangen und daraufhin eine Reaktion ausgeführt. Die Latenzzeit wird vorzugsweise aus einem Zeitintervall zwischen Senden der Anweisung und Ausführen der Reaktion bestimmt. Der externe Kommunikationsteilnehmer versieht die Anweisung insbesondere mit einem Zeitstempel, zu welchem Zeitpunkt die Anweisung gesendet wird. Aus dem Zeitpunkt, zu welchem die Aktion ausgeführt wird, und dem Zeitstempel wird die Latenzzeit bestimmt.
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Diese Bestimmung der Latenzzeit ist vorteilhafterweise auch in entgegengesetzter Richtung durchführbar. Zu diesem Zweck sendet das Fahrzeug vorzugsweise eine Anweisung an den externen Kommunikationsteilnehmer. Dieser führt daraufhin eine entsprechende Aktion aus und bestimmt die Latenzzeit. Der externe Kommunikationsteilnehmer übermittelt daraufhin diese bestimmte Latenzzeit an das Fahrzeug.
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Für eine derartige Bestimmung der Latenzzeit ist es von Bedeutung, dass das Fahrzeug und der externe Kommunikationsteilnehmer dieselbe Zeitbasis besitzen. Zu diesem Zweck können sich Fahrzeug und Kommunikationsteilnehmer jeweils beispielsweise mit einer (gemeinsamen) globalen Zeit synchronisieren. Fahrzeug und Kommunikationsteilnehmer können auch in vorgegebenen Zeitabständen ihre lokalen Uhren miteinander synchronisieren.
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Vorteilhafterweise wird eine Nachricht an den externen Kommunikationsteilnehmer gesendet und eine von dem externen Kommunikationsteilnehmer ausgesendete Antwort empfangen. Aus einem Zeitintervall zwischen Senden der Nachricht und Empfangen der Antwort wird die Latenzzeit bestimmt. Beispielsweise kann diese Nachricht/Antwort Übermittlung mittels eines sog. "Ping" realisiert werden. Durch Halbieren dieses Zeitintervalls kann die Latenzzeit abgeschätzt werden. Insbesondere übermittelt der externe Kommunikationsteilnehmer mit seiner Antwort ebenfalls eine Bearbeitungszeit zwischen Empfang der Nachricht und Senden der Antwort. Durch Subtraktion dieser Bearbeitungszeit von dem Zeitintervall und halbieren des Ergebnisses kann die Latenzzeit für die Nachrichtenübertragung bestimmt werden.
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Vorteilhafterweise wird die Latenzzeit in Kartendaten hinterlegt, beispielsweise in (dynamischen) Karten eines Navigationssystems. In den Kartendaten können somit bestimmte geographische Bereiche mit erhöhter Latenzzeit gekennzeichnet werden, z.B. Bereiche mit gestörtem Empfang oder mit hoher Belastung des Verbindungsnetzes, beispielsweise zu bestimmten Tageszeiten. Wenn sich das Fahrzeug das nächste Mal in einen derartigen Bereich bewegt, ist es ihm bekannt, dass sich die Latenzzeit vergrößert und die Funktion kann entsprechend angepasst werden.
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Vorteilhafterweise ist der externe Kommunikationsteilnehmer ein zweites Fahrzeug. Vorteilhafterweise steht das Fahrzeug über eine sog. "Car to Car" Kommunikation (C2C) mit dem zweiten Fahrzeug als externer Kommunikationsteilnehmer in Kommunikationsverbindung. Alternativ oder zusätzlich kann der externe Kommunikationsteilnehmer eine externe Recheneinheit sein, z.B. ein Verkehrsserver, ein intelligente Verkehrszeichen, usw. Das Fahrzeug steht vorzugsweise über eine sog. "Car to Infrastructure" Kommunikation (C2I) mit einer derartigen externen Recheneinheit in Kommunikationsverbindung. Das Verfahren eignet sich somit vorteilhaft für eine sog. "Car to X" Kommunikation (C2X), im Zuge welcher das Fahrzeug mit seiner Umgebung (andere Fahrzeuge, Verkehrsserver usw.) kommuniziert, von dieser Informationen erhält und sein Fahrverhalten basierend auf diesen Informationen anpassen kann.
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Das Fahrzeug steht vorzugsweise mit dem externen Kommunikationsteilnehmer direkt in Kommunikationsverbindung, insbesondere über eine drahtlose Kommunikationsverbindung wie WLAN/GSM/3G/4G usw. Beispielswiese kann es dabei zu Veränderungen in der Latenzzeit kommen, wenn sich die Distanz zwischen den Fahrzeugen verändert und/oder wenn die Übertragungsqualität entsprechender Sendeeinheiten schwankt.
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Vorzugsweise kann das Fahrzeug mit dem externen Kommunikationsteilnehmer auch indirekt über einen Zwischenvermittler in Kommunikationsverbindung stehen, z.B. über eine Recheneinheit bzw. ein Recheneinheitensystem (sog. Cloud). Die Latenzzeit hängt dabei insbesondere von den Übertragungszeiten zwischen externem Kommunikationsteilnehmer und Zwischenvermittler und zwischen Zwischenvermittler und Fahrzeug sowie von der Verarbeitungszeit innerhalb des Zwischenvermittlers ab. Insbesondere können diese Übertragungszeiten und somit die Latenzzeit bei schlechter, gestörter oder gar unterbrochener Verbindung zu dem Zwischenvermittler variieren. Der Zwischenvermittler kann dem Fahrzeug beispielsweise eine abgeschätzte aktuelle Latenzzeit übermitteln oder eine maximale Latenzzeit, welche aktuell zugesichert werden kann. Es ist denkbar, dass das Fahrzeug bei dem Zwischenvermittler einen speziellen Verarbeitungsprozess anfordern kann, im Zuge dessen der Zwischenvermittler eine maximale Latenzzeit und/oder eine priorisierte Verarbeitung sichergestellt wird.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Fahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt schematisch Fahrzeuge, die jeweils dazu eingerichtet sind, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockdiagramm.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 sind ein erstes Fahrzeug 110 und ein zweites Fahrzeug 120 schematisch dargestellt, welche sich hintereinander auf einer Straße bewegen. In diesem Beispiel soll das zweite Fahrzeug 120 ein vorausfahrendes Fahrzeug sein, hinter welchem das erste Fahrzeug 110 fährt. Es kann sich beispielsweise um Pkw handeln, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Insbesondere sind alle Land-, Wasser- und Luftfahrzeuge umfasst.
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Beide Fahrzeuge 110 und 120 weisen jeweils ein Steuergerät 111 bzw. 121 auf, beispielsweise je ein Abstandregeltempomat (ACC-Steuergerät). Die Fahrzeuge 110 und 120, insbesondere die Abstandregeltempomaten 111 und 121, stehen miteinander in Kommunikationsverbindung.
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In 1a ist der Fall dargestellt, dass die Fahrzeuge 110 und 120 direkt miteinander in Kommunikationsverbindung stehen, beispielsweise über eine drahtlose Verbindung 130 wie WLAN/GSM/3G/4G usw.
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1b zeigt den Fall, dass die Fahrzeuge 110 und 120 indirekt miteinander in Kommunikationsverbindung stehen über einen Zwischenvermittler 140, insbesondere über ein entferntes Recheneinheitensystem (Cloud). Jedes der Fahrzeuge 110 und 120 kommuniziert dabei jeweils über eine drahtlose Verbindung 141 (WLAN/GSM/3G/4G usw.) mit der Cloud 140.
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Die einzelnen Fahrzeuge 110 und 120 sind jeweils, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, welche in 2 als ein Blockdiagramm dargestellt ist. Nachfolgend wird das Verfahren ohne Beschränkung der Allgemeinheit im Speziellen in Bezug auf das erste Fahrzeug 110 beschrieben.
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Das erste Fahrzeug 110, insbesondere dessen Abstandregeltempomat 111, führt eine Fahrzeugfunktion 210 in Form einer Abstands- und Geschwindigkeitsregelung aus. Im Zuge dessen führt der Abstandregeltempomat 111 in Schritt 211 eine Funktion durch, um den Abstand zu dem zweiten Fahrzeug 120 sowie die Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 110 zu regeln. Beispielsweise kann der Abstand zu dem zweiten Fahrzeug 120 über Sensoren im ersten Fahrzeug 110, wie Kamera, Radar, Lidar, usw., bestimmt werden.
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Wenn das zweite Fahrzeug 120 z.B. ein spezielles Fahrmanöver durchführt, beispielsweise eine Vollbremsung oder eine Geschwindigkeitsverringerung, oder wenn das zweite Fahrzeug 120 z.B. ein Hindernis erkennt, aufgrund welchem es demnächst ein Bremsmanöver durchführen wird, teilt das zweite Fahrzeug 120 derartige Informationen dem ersten Fahrzeug 110 über die Kommunikationsverbindung in Schritt 220 mit.
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Wenn der Abstandregeltempomat 111 derartige Informationen von dem zweiten Fahrzeug 120 in Schritt 212 empfängt, reagiert er entsprechend in Schritt 213 darauf, beispielsweise indem er ebenfalls eine Vollbremsung durchführt oder den Abstand zum zweiten Fahrzeug 120 vergrößert und seine eigene Geschwindigkeit verringert.
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Die Kommunikation über die Kommunikationsverbindung ist mit einer Latenzzeit behaftet, unter welcher in diesem Beispiel ein Zeitintervall zwischen Senden und Empfangen derartiger Informationen zu verstehen ist.
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Im Fall von 1a kann sich die Latenzzeit beispielswiese durch einen sich verändernden Abstand zwischen den Fahrzeugen 110 und 120 oder durch schwankende Übertragungsqualität entsprechender Sendeeinheiten verändern.
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Im Fall von 1b hängt die Latenzzeit insbesondere von den Übertragungszeiten zwischen zweitem Fahrzeug 120 und Cloud 140 und zwischen Cloud 140 und erstem Fahrzeug 110 sowie von der Verarbeitungszeit innerhalb der Cloud 140 ab. Bei schlechter, gestörter oder unterbrochener Verbindung der Kraftahrzeuge 110 bzw. 120 zu der Cloud 140 sowie bei hoher Prozessorlast bzw. Prozessorauslastung der Cloud 140 kann sich die Latenzzeit erhöhen.
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Durch eine sich vergrößernde Latenzzeit erhöht sich demgemäß auch die Reaktionszeit, bis das erste Fahrzeug 110 auf eine von dem zweiten Fahrzeug 120 ausgesendete Information reagieren kann. Dauert beispielsweise die Übermittlung der Information "Vollbremsung" aufgrund hoher Latenzzeit vergleichsweise lange, kann der Abstandregeltempomat 111 erst vergleichsweise spät auf diese Information reagieren und vergleichsweise spät mit einer Vollbremsung des ersten Fahrzeugs 110 reagieren, im Vergleich zu einer kurzen Latenzzeit. In einem derartigen Fall kann aufgrund erhöhter Latenzzeit daher ein erhöhtes Auffahrrisiko bestehen.
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Um derartige Gefahren durch erhöhte Latenzzeiten zu vermeiden, bestimmt der Abstandregeltempomat 111 im Zuge der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die aktuelle Latenzzeit und führt die Funktion 211 in Abhängigkeit von dieser aktuellen Latenzzeit durch.
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Für die Bestimmung 230 der aktuellen Latenzzeit sendet das Fahrzeug 110 bzw. der Abstandregeltempomat 111 in Schritt 231 eine Nachricht an das zweite Fahrzeug 120. In Schritt 232 empfängt das zweite Fahrzeug 120 diese Nachricht, verarbeitet sie, erstellt eine entsprechende Antwort und übermittelt die Antwort zurück an das erste Fahrzeug 110. Zusammen mit dieser Antwort übermittelt das zweite Fahrzeug 120 ebenfalls die Bearbeitungszeit zwischen Empfang der Nachricht und Senden der Antwort.
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In Schritt 233 empfängt das erste Fahrzeug 110 die Antwort und in Schritt 234 bestimmt es die aktuelle Latenzzeit aus dem Zeitintervall zwischen Senden der Nachricht und Empfang der Antwort, insbesondere durch Subtrahieren der Bearbeitungszeit von diesem Zeitintervall und Halbieren des Ergebnisses.
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Die aktuelle Latenzzeit wird nun für die Durchführung der Funktion gemäß Schritt 211 verwendet. Insbesondere werden gemäß Schritt 235 ein Soll-Wert für den Abstand und für die Geschwindigkeit bestimmt. Je geringer die aktuelle Latenzzeit, desto geringer der Soll-Wert für die Geschwindigkeit und desto größer der Soll-Wert für den Abstand zu Fahrzeug 120.
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Durch diese Berücksichtigung der Latenzzeit wird ein ausreichend großer Sicherheitsabstand zu dem zweiten Fahrzeug 120 gewährleistet, so dass bei erhöhter Reaktionszeit aufgrund einer erhöhten Latenzzeit kein Auffahrrisiko besteht.
