DE102016217532A1 - Mobile Funkeinheit zur Verbesserung der Verkehrssicherheit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Funkeinheit (5) zur Verbesserung der Verkehrssicherheit, insbesondere von verletzlichen Straßenverkehrsteilnehmern, umfassend: – zumindest eine Funkeinrichtung (500, 501) zum Senden und/oder Empfangen von Informationen mittels Ultra Wideband Funktechnologie (UWB) an eine Funkstation, – zumindest ein Kommunikationsmittel (503, 504) zum Senden und/oder Empfangen von Informationen auf Basis wenigstens einer von der Ultra Wideband Funktechnologie abweichenden Kommunikationstechnologie, wobei die mobile Funkeinheit (5) derartig ausgestaltet ist, dass diese in eine dafür vorgesehene Halterung (110) eines Gegenstands (100) zum Mitführen durch einen verletzlichen Verkehrsteilnehmer (2) im Straßenverkehr fixierend einbringbar ist und wobei die mobile Funkeinheit (5) mittels des Kommunikationsmittels (503, 504) zum Austausch von Informationen mit dem Gegenstand (100) und/oder eines durch den verletzlichen Verkehrsteilnehmer mitgeführten tragbaren Rechensystems (6) ausgestaltet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen korrespondierenden Gegenstand sowie Funksystem.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Funkeinheit zur Verbesserung der Verkehrssicherheit, insbesondere von verletzlichen Straßenverkehrsteilnehmern, einen Gegenstand zum Mitführen durch einen solchen Verkehrsteilnehmer sowie ein Funksystem.
  • Die umfangreichen Maßnahmen der passiven Sicherheit und Schutzsysteme der aktiven Sicherheit haben zu einer wesentlichen Verbesserung des Insassenschutzes geführt. Derartige Maßnahmen bringen für den Schutz des verletzlichen Verkehrsteilnehmern (Vulnerable Road Users = VRUs) keinen vergleichbaren Mehrwert. Entsprechend konnte die Zahl der getöteten schwächeren Verkehrsteilnehmer nur mäßig reduziert werden und rücken deshalb mehr und mehr in den Fokus der Fahrzeugsicherheitsentwicklung. Ein weiterer Einflussfaktor ist der demografische Wandel, bei dem sich zeigt, dass es vermehrt zu Unfällen mit z.B. älteren Fahrradfahrern kommt. Diese VRUs sind Teil des Verkehrs, und obwohl zumindest Fahrradfahrer immer öfter einen Schutzhelm tragen, haben sie keine “Crash Zone”.
  • Aktive Fußgängerschutzsysteme, basierend auf Radar-, Kamera- und Anprallerfassung, helfen die Verkehrsunfälle mit VRUs zu reduzieren und Unfallfolgen zu mildern. Sie sind ein großer Schritt nach vorne in Richtung Fußgängerschutz, können aber nicht alle VRU-Standardsituationen in der Innenstadt lösen: Fußgänger bewegen sich, im Vergleich zu Fahrzeugen, normalerweise nicht auf der Straße und können unvermittelt auf der Fahrbahn auftauchen. Zudem bewegen sich z.B. Fahrradfahrer anders als PKWs oder LKWs – sie fahren zwischen Autos, überholen von rechts, befahren Einbahnstraßen. Bei Geschwindigkeiten über 30km/h können kritische Fahrsituationen mit VRUs (auch Gruppierungen), welche bei nicht optimalen Sichtverhältnissen (z.B. in der Nacht, bei Regen oder Verdeckungen etc.) zu spät oder gar nicht erkannt werden, mit der derzeitigen Technologie nicht sicher verhindert werden.
  • Für das Automatisierte Fahren in höheren Automatisierungsgraden (z.B. Stadtfahrt) wird schließlich eine Einbindung der sich in relevanter Reichweite befindlichen VRUs in die Fahrstrategie und Sicherheitssysteme somit ein essentieller Bestandteil.
  • Über präventiv eingreifende Schutzsysteme können verletzliche Verkehrsteilnehmer umfassender geschützt werden, als über rein passive Maßnahmen, wie beispielsweise aufstellbare Motorhauben im Falle einer Fußgängerkollision. Mittels Umfeldsensoren im Fahrzeug können Fußgänger oder Radfahrer vor einer drohenden Kollision erkannt werden und über präventive Schutzmaßnahmen, beispielsweise einem autonomen Bremseingriff, kann der Unfall vermieden oder zumindest die Aufprallgeschwindigkeit wesentlich reduziert werden. Voraussetzung für die Erkennung der verletzlichen Verkehrsteilnehmer durch diese Umfeldsensoren ist jedoch eine ausreichende Sichtverbindung zu dem anderen Verkehrsteilnehmer. Ist diese nicht gewährleistet, dann kann das Schutzsystem nicht mehr rechtzeitig aktiviert werden. Mangelhafte Sichtverbindung wird hervorgerufen durch „klassische“ Verdeckungen aber auch durch ungünstige Witterungsbedingungen.
  • Kooperative Sensortechnologien, wie z.B. die Vehicle-to-X (V2X) Technologie, bieten die Möglichkeit, diese Einschränkungen zu überwinden. Integriert in das neue kooperative Sicherheitsnetzwerk können die VRUs erkannt werden, obwohl sie noch nicht im Sichtbereich des Fahrers sind. Speziell bei Geschwindigkeiten über 30km/h und schlechten Sichtverhältnissen könnte der Fahrer früher gewarnt und autonome Fahreingriffe rechtzeitig ausgelöst werden, um eine drohende Kollision zu vermeiden. Dabei können die kooperativen Sensoren im nahtlosen Übergang zu den vorhandenen Umfeldsensor-basierten Systemen eingesetzt werden. Diese können zur Verbesserung der Objekterkennungs-Zuverlässigkeit und Robustheit unterstützt werden.
  • Ergebnisse von Forschungsprojekten wie Ko-FAS, simTD und AMULETT haben bereits den positiven Nutzen einer kooperativen Einbindung aller Verkehrsteilnehmer in das Netzwerk aufgezeigt. Dabei kann der Bewegungspfad des VRUs erkannt werden und aus dem Weg und der Bewegungsrichtung maßgeschneiderte Handlungskonzepte für das ankommende Fahrzeug, aber auch den VRU umgesetzt werden. Dies setzt jedoch eine genaue und robuste Lokalisierung von VRUs und die Kommunikation zum Fahrzeug, welches die Schutzhandlung ausführt, voraus.
  • Für Fahrzeuge gibt es Lösungen für leistungsfähige Eigenlokalisierung. Fußgänger und Radfahrer weisen aber andere Rahmenbedingungen auf, welche eine unmittelbare Übertragbarkeit solcher Ansätze verhindern. Auch sind Eigenlokalisierungslösungen durch beispielsweise die aktuell leistungsfähigsten Smartphones ungeeignet, weil sie zu ungenaue, zu unsichere und unzuverlässige Positionsinformationen für diesen Anwendungsfall liefern.
  • Bei der Frage nach möglichen Systemansätzen zur Lokalisierung von schwächeren Verkehrsteilnehmern, um die Schutzmaßnahmen dieser Gruppierung zu erweitern, ergeben sich die folgenden grundsätzlichen Szenarien:
    • • Eigenlokalisierung durch VRU
    • • Lokalisierung des VRUs über die Infrastruktur
    • • Lokalisierung des VRU über ADAS Sensoren (auch von anderen Fahrzeugen)
    • • Relative Lokalisierung des VRUs aus dem Ego-Fahrzeug
  • Die Idee der Eigenlokalisierung basiert auf der Ortung mittels GNSS Daten um die eigene absolute Position zu bestimmen. Diese Position kann dann entweder direkt per Ad-hoc Kommunikation dem entsprechenden Fahrzeug übermittelt werden oder die Positionsdaten werden in ein Backend-System in eine entsprechende Cloud geladen und von dort aus dem Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Problematisch bei der Positionsbestimmung über GNSS-Daten ist jedoch die Ungenauigkeit von bis zu 20m, die für die Anwendung zum Schutz von schwächeren Verkehrsteilnehmern nicht ausreichend ist. Hinzu kommen noch höhere Latenzzeiten zum einen bei der Aktualisierung der Positionsdaten und zum anderen bei der Übermittlung der Positionsdaten an das entsprechende Fahrzeug.
  • Die Lokalisierung über die Infrastruktur im urbanen Stadtgebiet stellt eine weitere Möglichkeit dar. Verkehrsanlagen im Bereich von Straßenüberquerungen sind zum Beispiel mit Kameratechnik ausgestattet und können somit andere Verkehrsteilnehmer lokalisieren und diese Information wiederum über ein Ad-hoc Netzwerk mit relevanten Fahrzeugen teilen. Für dieses Szenario ist eine großflächige Ausstattung der Infrastruktur (Verkehrsanlagen) notwendig. In absehbarer Zeit ist mit einer flächendeckenden Umrüstung der Verkehrsanlagen jedoch nicht zu rechnen, weshalb diese Variante ihre Wirksamkeit voraussichtlich nicht ausreichend schnell entfalten wird.
  • Ein ähnlicher Ansatz ist das Verkehrsgeschehen nicht über die Infrastruktur aufzunehmen, sondern direkt mit Fahrzeugen und deren ADAS Sensoren. Sicherheitskritische Informationen, solange Sie im Sichtbereich der ADAS Sensoren sind, könnten so zum Beispiel an andere Fahrzeuge im V2X-Kontext übermittelt werden. Nachteilig an diesem Szenario ist, dass wieder nur Informationen über sichtbare Verkehrsteilnehmer – aber zumindest aus verschiedenen lokalen Positionen heraus – mit anderen Fahrzeugen geteilt werden können.
  • Die relative Lokalisierung von schwächeren Verkehrsteilnehmern setzt sich aus folgenden wesentlichen Komponenten zusammen: Die relevanten Verkehrsteilnehmer besitzen einen Transponder, auch aktiver TAG genannt. Im einfachsten Fall ist ein weiterer Transponder in jedem Fahrzeug verbaut. Durch Ausnutzen einer geeigneten Funktechnologie kann dann über ein entsprechendes Lokalisierungsverfahren der schwächere Verkehrsteilnehmer ausreichend präzise detektiert werden. Über die gleiche Funktechnologie oder ein weiteres Ad-hoc Netzwerk können weitere Informationen zum Verkehrsteilnehmer wie Klassifikation, Bewegungsintension, Geschwindigkeit uvm. anonym übertragen werden. Anhand dieser Informationen können dann intelligente Fahrerassistenzfunktionen mit möglichen Warnkaskaden entwickelt werden. Ein solches System wird auch kooperatives VRU Schutzsystem genannt.
  • Es wird als wichtig erachtet, dass ein relativ lokalisierendes Sicherheitssystems bestimmte Anforderungen erfüllen sollte. Für die Übertragung von Positions- und Kontextinformationen vom VRU zum Fahrzeug beispielsweise wird ein hohes Maß an Datensicherheit benötigt. Es muss sichergestellt werden, dass keine fehlerhaften Daten in das System eingespeist werden, aber auch, dass Daten nicht von Dritten abgegriffen werden können. Dies ist auch wichtig in Hinblick auf die Privatsphäre des VRUs, da dieser nur so viel von sich preisgeben müssen soll, wie es für die Aktion der Lokalisierung unbedingt von Nöten ist. Anforderungen an die Lokalisierung sind beispielsweise auch Verlässlichkeit und Genauigkeit mit der die Position ermittelt wird, aber ebenfalls die Verfügbarkeit einer Positionsinformation, welche sich unter Anderem aus Reichweite und Timing zusammensetzt. So gehen aus Forschungsergebnissen eine angestrebte Reichweite von maximal etwa 100m hervor um sowohl Fußgänger als auch Fahrradfahrer ausreichend schützen zu können, während die Latenzzeit in zeitkritischen Situationen unter 100ms liegen sollte. Um die Verlässlichkeit zusätzlich zu stützen sollte auf Fahrzeug- wie auch auf VRU-Seite ein Failsafe-Mechanismus implementiert werden, welcher Ausfälle und Fehlinformationen des Systems erkennt und diese an den jeweiligen Nutzer kommuniziert. Weiterhin sollte die Kommunikation mit all diesen Anforderungen nicht auf einen VRU beschränkt, sondern Multi-User tauglich sein. Das heißt das System soll mit einer Gruppe von VRUs kommunizieren können und aus dieser Gruppe den einen kritischen erkennen, für welchen eine Warnung im Fahrzeug (oder ggf. auf VRU-Seite) notwendig ist. Um die Interoperabilität und Verbreitung eines solchen Systems zu erzielen, ist es weiterhin zweckmäßig, eine Standardisierung dieser Schnittstelle zu ermöglichen.
  • Verschiedene kooperative Technologien bieten die Möglichkeit eine relative Lokalisierung durchzuführen, jedoch sind manche Standards durch ihre Definition eingeschränkt in der erzielbaren Genauigkeit oder Verfügbarkeit. Ein wesentliches Kriterium bei der Auswahl der passenden Technologie ist oft Zeit, wie Latenzzeit, Verbindungszeit oder erreichbare Zeitauflösung. Um den hoch komplexen Vorgängen im städtischen Straßenverkehr Rechnung zu tragen, müssen Information in Bruchteilen einer Sekunde übertragen und die Situation erkannt werden, damit im Gefahrenfall eine Aktion im Fahrzeug eingeleitet und der VRU geschützt werden kann. Bluetooth Low Energy beispielsweise hat im Gegensatz zu klassischem Bluetooth eine deutlich verringerte Latzenzzeit und Verbindungszeit. Zusammen mit einem verringerten Energieverbrauch bietet die Technologie viel was für die relative Lokalisierung erwartet wird. Gerade aber für zeitbasierte Lokalisierungsverfahren wie Roundtrip Time of Flight (RToF) oder Time Difference of Arrival (TDoA) ist die geringe Bandbreite von Bluetooth ein Ausschlusskriterium. Mit nur 2 MHz pro Kanal ist keine genaue Aufnahme des Zeitstempels möglich und somit auch keine genaue relative Ortung mit den oben genannten Verfahren.
  • Eine größere Bandbreite ermöglicht zum Beispiel der WLAN Standard IEEE 802.11ac. Die 20 MHz breiten Kanäle des Standards können bis zu 160 MHz kombiniert werden und bieten damit eine Basis, um deutlich genauere Zeitstempel aufzunehmen, als es mit Bluetooth Low Energy möglich wäre. Der große Nachteil, der bei diesem Standard zum Tragen kommt ist die Verbindungszeit. In städtischer Umgebung müssen hunderte Verbindungen mit VRUs in kürzester Zeit aufgebaut und abgebaut werden um mit allen nötigen VRUs in Kontakt treten zu können. Wie viele andere WLAN Standards aber auch, vertraut 802.11ac auf einen Association und Authentification Prozess, welcher den Datenaustausch von mehreren Paketen benötigt. Sollten Pakete bei diesem Prozess verloren gehen, muss dieser erneut gestartet werden, was die Verbindungszeit nicht deterministisch und den Standard unbrauchbar für Lokalisierungsapplikationen macht.
  • Dieses Problem wurde bei IEEE 802.11p gelöst, indem der Zwang eines Verbindungsaufbaus in diesem Standard aufgehoben wurde. Viel mehr befinden sich die Geräte in einer Art Broadcasting-Modus und können ohne bei der Verbindung Zeit zu verlieren die Position des VRUs ermitteln. Die in der EU auf 30 MHz für Straßensicherheitsapplikationen begrenzte Bandbreite schränkt zwar stark die mögliche Auflösungsgenauigkeit ein, dennoch ist im Gegensatz zu den anderen Standards diese Bandbreite dediziert für die V2X-Kommunikation gesichert und wird nicht von anderen Applikationen genutzt. Dadurch ist eine Störung der Kommunikation unwahrscheinlicher. Kurz- oder mittelfristig werden weitere WLAN Standards veröffentlicht werden, welche auch interessante Eigenschaften für eine relative Lokalisierung aufweisen. So operiert der Anfang 2016 vorgestellte HaLow Standard im 900 MHz Band, was – verglichen mit anderen Standards die im 2,4 GHz (BLE) oder 5–6 GHz (11ac, 11p) Spektrum operieren – besonders interessante physikalische Eigenschaften hinsichtlich der Beugung um Straßenecken und Fahrzeuge, sowie eine geringere Dämpfung durch Materie impliziert. Dadurch können Entfernungen von bis zu 1000m erreicht werden, während andere Standards nur max. 400m (11p) abdecken. Abzuwarten bleibt, ob der Association und Authentification Prozess übernommen wird, was die gleichen Nachteile hervorrufen würde wie bei 802.11ac. Ebenfalls Anfang 2016 wurde die Standardisierung am 802.11az Standard gestartet, welcher als „Next Generation Positioning“ angesehen wird, mit verbesserter absoluter und relativer Lokalisierung und besserer Zeitmessung.
  • In der zum maßgeblichen Zeitrang der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten EP16465522.7 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Position einer mobilen Funkeinheit, insbesondere eines VRU, durch ein Fahrzeug beschrieben, bei welchem Funkmessungen zwischen mehreren Funkstationen und der mobilen Funkeinheit durchgeführt werden, wobei eine der Funkstationen das Fahrzeug ist. Bei den jeweiligen Funkmessungen wird ein jeweiliger Abstand zwischen der jeweiligen Funkstation und der mobilen Funkeinheit bestimmt und anschließend tauschen die Funkstationen untereinander Daten die Position der mobilen Funkeinheit und die eigenen Positionen betreffend aus, anhand derer die Position der mobilen Funkeinheit bezogen auf das Fahrzeug bestimmt wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es einen verbesserten Schutz für Verkehrsteilnehmer, insbesondere sogenannte verletzliche Verkehrsteilnehmer (VRU), bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine mobile Funkeinheit gemäß Anspruch 1, einen Gegenstand gemäß Anspruch 9 sowie ein Funksystem gemäß Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Die Erfindung betrifft eine mobile Funkeinheit zur Verbesserung der Verkehrssicherheit, insbesondere von verletzlichen Straßenverkehrsteilnehmern, umfassend:
    • – zumindest eine Funkeinrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Informationen mittels Ultra Wideband Funktechnologie (UWB) an eine Funkstation,
    • – zumindest ein Kommunikationsmittel zum Senden und/oder Empfangen von Informationen auf Basis wenigstens einer von der Ultra Wideband Funktechnologie abweichenden Kommunikationstechnologie, wobei die mobile Funkeinheit derartig ausgestaltet ist, dass diese in eine dafür vorgesehene Halterung eines Gegenstands zum Mitführen durch einen verletzlichen Verkehrsteilnehmer im Straßenverkehr fixierend einbringbar ist und wobei die mobile Funkeinheit mittels des Kommunikationsmittels zum Austausch von Informationen mit dem Gegenstand und/oder eines durch den verletzlichen Verkehrsteilnehmer mitgeführten tragbaren Rechensystems ausgestaltet ist.
  • Vorzugsweise wird durch einen die Funkstation umfassenden Verkehrsteilnehmer, z.B. ein Kraftfahrzeug oder Lastkraftwagen, ein Verfahren zur Verbesserung der Verkehrssicherheit ausgeführt, wie es beispielhaft weiter unten beschrieben ist. Unter einer Funkstation sei eine einem Fahrzeug zugeordnete Station verstanden, welche nicht der mobilen Funkeinheit selbst zugeordnet ist, jedoch an der Ermittlung der Position der mobilen Funkeinheit durch entsprechende Funkmessungen beteiligt ist.
  • In vorteilhafter Weise wird somit eine mobile Funkeinheit zum Schutz gefährdeter Verkehrsteilnehmer geschaffen. Unter einem gefährdeten Verkehrsteilnehmer kann im Sinne der Erfindung beispielsweise ein Fußgänger, Rollstuhlfahrer, Fahrradfahrer, oder Kraftradfahrer verstanden werden. Durch die Erfindung wird die Wahrscheinlichkeit des Mitführens einer solchen Sende- und/oder Empfangseinheit gesteigert, da häufig ohnehin mitgeführte Gegenstände herangezogen werden, die damit einen vorteilhaften zusätzlichen Nutzen erhalten. Außerdem kann bei vielen der Gegenstände im üblichen Straßenverkehr eine erhöhte im wesentlich nicht oder lediglich vergleichsweise gering abgeschattete Position an einem Verkehrsteilnehmer erwartet werden. Zweckmäßigerweise sind Sicherheitsvorkehrungen zur Absicherung (Security und/oder Safety) der Kommunikationswege vorgesehen.
  • Zweckmäßigerweise handelt es sich bei der Halterung um eine weit verbreitete bzw. standardisierte mechanische Schnittstelle, ggf. mit den elektronischen Komponenten der elektrischen Schnittstellen für die Energieversorgung und/oder den Datentransfer. Ein Standard könnte die elektrischen Schnittstellen mit umfassen. Die Halterung weist zweckmäßigerweise eine mechanische Verriegelung gegen ein Herausfallen der mobilen Funkeinheit auf.
  • Entsprechend einer Weiterbildung der mobilen Funkeinheit kommuniziert das Kommunikationsmittel auf Basis mindestens einer der folgenden Kommunikationstechnologien:
    • – WLAN-Verbindung, insbesondere nach IEEE 802.11p,
    • – ISM-Verbindung (Industrial, Scientific, Medical Band), insbesondere über eine funkverbindungsfähige Schließvorrichtung,
    • – Bluetooth-Verbindung,
    • – ZigBee-Verbindung,
    • – WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access),
    • – Mobilfunkverbindung, insbesondere GSM-, GPRS-, EDGE-, UMTS- und/oder LTE-Verbindungen und
    • – Infrarotverbindung.
  • In vorteilhafter Weise kann somit neben einer Kommunikation (Kopplung) mit dem Gegenstand bzw. dem tragbaren Rechensystem auch beispielsweise Infrastruktur (Ampelanlagen) eingebunden werden. Dies kann alternativ oder in Ergänzung auch mittels der Schnittstellen des Gegenstands bzw. Rechensystems erzielt werden.
  • Vorzugsweise umfasst die mobile Funkeinheit Inertialsensoren zur Bewegungsdetektion, insbesondere Beschleunigungs- und/oder Drehratensensoren, und/oder einen Kompass und/oder einen Satellitennavigationsempfänger. Insbesondere werden mittels der Sensoren 9DOF erfasst, d.h. x-y-z Drehrate mittels Drehratensensoren, Beschleunigungen mit Beschleunigungssensoren und relative Ausrichtung mittels Kompass. Alternativ ist auch die Erfassung lediglich von Teilmengen, z.B. 6DOF oder 3DOF vorgesehen. Damit können Bewegungen des die mobile Funkeinheit mit sich führenden Verkehrsteilnehmers erfasst werden. Zwar ist besonders bevorzugt, dass eine Lokalisierung eines verletzlichen Verkehrsteilnehmers mittels UWB-Funktechnologie erfolgt, jedoch können die anderen Sensoren bzw. die damit gewonnenen Informationen zur Verbesserung und/oder Plausibilisierung herangezogen werden. Das kommt hier nicht so klar heraus. Vorteilhafterweise kann somit eine Verbesserung der Lokalisierung bei fehlenden Werten, z.B. durch Abschattung zwischen Fahrzeug und VRU, erreicht werden, z.B. wenn mittels der erfassten und übermittelten Informationen eine Interpolation der Bewegung des VRU insbesondere zwischen Fernlokalisierungswerten der UWB Lokalisierung erreicht werden kann. Damit ist ebenfalls eine verbesserte Bewegungsprädiktion erreichbar. Dabei können bereits berechnete Informationen an die Funkstation übertragen werden oder die Sensorwerte, ggf. einer Vorverarbeitung unterzogen, als solches. Da elektronische Mobilfunkgeräte, wie Smartphones häufig bereits Inertialsensoren aufweisen, kann auch vorgesehen sein, dass die mobile Funkeinheit keine solchen Sensoren aufweist.
  • Bevorzugt umfasst die mobile Funkeinheit wenigstens eine Rechenelektronik, welche ausgestaltet ist auf Basis von Sensordaten Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder von diesen abgeleiteten Informationen zu berechnen und die Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder die davon abgeleiteten Informationen mittels der Funkeinrichtung zu versenden. Alternativ oder in Ergänzung kann eine Übertragung der ungefilterten oder gefilterten Sensorwerte als solches vorgenommen werden, wobei in einem solchen Fall weitere Berechnungen vorzugsweise fahrzeugseitig mittels einer entsprechenden Auswerteeinheit erfolgen.
  • Entsprechend einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die mobile Funkeinheit ausgestaltet Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder von diesen abgeleitete Informationen mittels des Kommunikationsmittels mit dem Gegenstand und/oder dem durch den verletzlichen Verkehrsteilnehmer mitgeführten tragbaren Rechensystem auszutauschen. Bei der Berechnung von Bewegungs- bzw. Positionsinformationen können insbesondere auch Prädiktionsinformationen ermittelt werden, welche zukünftige mögliche Bewegungsverläufe beschreiben. Vorzugsweise werden für die Berechnung von Bewegungs- bzw. Positionsinformationen digitale Filter, z.B. Kalman Filter, herangezogen.
  • Unter Sensordaten werden dabei insbesondere mittels der Beschleunigungs-, Drehratensensoren, Kompass und/oder Satellitennavigationsempfänger ermittelte Sensordaten verstanden.
  • Beispielsweise ist es möglich und bevorzugt anhand von Bewegungsmustern einen die mobile Funkeinheit mit sich führenden Verkehrsteilnehmer zu klassifizieren, z.B. als Fußgänger (Kind, Erwachsender, Senior), Radfahrer, Jogger, Rollstuhlfahrer, etc.). Als von den Positions- oder Bewegungsinformationen abgeleiteten Informationen können dabei insbesondere Klassifikationsinformationen dieser Art verstanden werden. Die Klassifikation ermöglicht es einem auswertenden System, beispielsweise dem der Funkstation zugeordneten Fahrzeug, eine Gefährdungswahrscheinlichkeit durch das Fahrzeug für den VRU zu bestimmen, da genauere Annahmen beispielsweise über die mögliche Agilität des VRUs in die Berechnung möglicher Bewegungsverhalten einbezogen werden können. Dabei kann auch eine Bewegungsintention erkannt werden, z.B. das beabsichtigte Loslaufen durch ein Pendeln des Körpers in Bewegungsrichtung. Ist die mobile Funkeinheit beispielsweise in eine dafür vorgesehene Halterung eines Kopfhörers eingebracht oder weist der Kopfhörer als solche bereits Inertialsensoren auf, so kann durch eine Lage- und/oder Winkelerkennung die Kopflage und Bewegungsrichtung des VRU erkannt werden.
  • Ebenfalls kann somit ein Missbrauch der mobilen Funkeinheit erkannt werden, was beispielsweise dann vorliegen könnte, wenn jemand zur Auslösung einer kritischen Verkehrssituation die mobile Funkeinheit auf eine befahrene Straße werfen würde. Vorzugsweise erfolgt dies durch Auswertung der Positions- und/oder Bewegungsinformationen im Hinblick auf die Erkennung einer für verletzliche Verkehrsteilnehmer untypische Bewegungen. Alternativ oder in Ergänzung kann dies unter Verwendung der Paarung zum Gegenstand oder dem tragbaren Rechensystem erfolgen, z.B. indem eine Abstandsmessung zwischen der mobilen Funkeinheit zum Gegenstand und/oder Rechensystem insbesondere mittels RSSI, AoA oder Ähnlichem erfolgt. Entfernen sich beide über einen vorgegebenen Grenzwert (z.B. 2m) bzw. Weg pro Zeiteinheit hinaus, so könnte dies als Anhaltspunkt gesehen werden, dass der VRU seine mobile Funkeinheit (oder den Gegenstand bzw. das Rechensystem) verloren hat oder missbraucht. Vorzugsweise wird die mobile Funkeinheit bei Entnahme aus der Halterung deaktiviert bzw. deaktiviert sich selbsttätig.
  • Ist die mobile Funkeinheit mit einem tragbaren Rechensystem, z.B. einem Smartphone, gekoppelt, so könnten Berechnungen zur Position bzw. Bewegung auch mittels des tragbaren Rechensystems teilweise oder vollständig ausgeführt werden. Die Daten der mobilen Funkeinheit können bei Vorhandensein von vergleichbaren Datensätzen, z.B. aufgrund vorhandener Inertialsensoren im Smartphone, plausibilisiert und/oder verbessert werden.
  • Insbesondere im Falle der Ausführung der Berechnungen durch das tragbare Rechensystem können die gewonnenen Daten mittels der mobilen Funkeinheit und/oder mittels des tragbaren Rechensystems an die Funkstation übertragen werden.
  • Bevorzugt umfasst die mobile Funkeinheit einen Energiespeicher sowie Versorgungselektronik zum Laden des Energiespeichers und/oder zur Energieversorgung der mobilen Funkeinheit. Der Energiespeicher kann, z.B. eine Batteriezelle, ein Akkumulator oder dergleichen sein. Der Energiespeicher kann mittels der Versorgungselektronik zweckmäßigerweise aufgeladen werden oder falls kein Energiespeicher vorgesehen ist, dient die Versorgungselektronik zur Energieversorgung der mobilen Funkeinheit mittels einer externen Energiequelle beispielsweise des Gegenstands. Ist der aufnehmende Gegenstand mit einer Energieversorgung ausgestattet, so kann diese über eine geeignete Schnittstelle (elektrische Kontakte über Clip oder induktive Übertragung (z.B. RFID) genutzt werden, um die mobile Funkeinheit mit Energie zu versorgen.
  • Bevorzugt umfasst die mobile Funkeinheit eine Energieversorgungsschnittstelle zur Energieversorgung der mobilen Funkeinheit mittels einer externen Energieversorgung.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die mobile Funkeinheit Warnmittel zur optischen, akustischen und/oder optischen Mitteilung umfasst. Da die mobile Funkeinheit mittels der Funkeinrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Informationen mittels Ultra Wideband Funktechnologie (UWB) mit einer Funkstation beispielsweise eines Fahrzeugs zur Kommunikation ausgestaltet ist und über diesen Kommunikationsweg auch eine Lokalisierung des VRU erfolgt, kann im Falle eines vorliegenden Gefährdungspotentials für den VRU durch das Fahrzeug mittels dieses Kommunikationswegs auch eine entsprechende Information an die mobile Funkeinheit übertragen werden, was mittels der Warnmittel dem VRU anzeigbar ist. Mögliche Warnfunktionen können ausgestaltet sein in Form von akustischer Warnung, z.B. auf-, abschwellend, frequenzmoduliert, Sprache, etc., und/oder haptischer Warnung, z.B. Vibration, Anschwellen, Klopfen, Pulsieren, etc., und/oder optischer Warnung, z.B. Anzeige rechts, links, vorne, hinten, Leuchtsignal, Blitzlicht, Lauflicht, etc.
  • Die Kommunikationsverbindung (Kopplung) mit dem Gegenstand oder dem tragbaren Rechensystem erlaubt auch eine Warnung über ggf. vorhandene Warnmittel des Gegenstands bzw. Rechensystems. Eine optische Warnung kann beispielsweise dergestalt sein, dass bei vorliegen eines am Kopf getragenen visuellen Ausgabegeräts (OHMD) ein entsprechender Warnhinweis in das Blickfeld des Trägers ausgegeben wird. Zusätzlich könnte ebenfalls ein Fluchtweg angezeigt werden. Ist die mobile Funkeinheit beispielsweise in eine dafür vorgesehene Halterung eines Kopfhörers eingebracht oder besteht über die Kommunikation zum tragbaren Rechensystem eine Verbindung, so können im Falle von Stereo-Kopfhörern durch entsprechendes Ansteuern richtungsanzeigende Warnhinweise an den VRU übertragen werden.
  • Kopfhörer, welche mit aktiver Geräuschunterdrückungstechnologie unter Verwendung von Mikrofonen ausgestattet sind, können genutzt werden um Umgebungsgeräusch insbesondere auf herannahenden Fahrzeug hin zu analysieren und diese Information zur Plausibilisierung der weiteren ermittelten Informationen zur Verfügung zu stellen, z.B. für eine Analyse aus welcher Richtung sich eine Gefahr nähert. Auch können damit Umgebungsgeräusche ausgeblendet werden, um die Wahrnehmung von gefahrenbezogenen Informationen zu erhöhen.
  • Die Erfindung betrifft außerdem einen Gegenstand zum Mitführen durch einen verletzlichen Verkehrsteilnehmer im Straßenverkehr, welcher eine Halterung zum Fixieren einer erfindungsgemäßen mobilen Funkeinheit zur Verbesserung der Verkehrssicherheit umfasst. Vorzugsweise umfasst der Gegenstand eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen mobilen Funkeinheit.
  • Weiterbildungsgemäß umfasst der Gegenstand zumindest ein Kommunikationsmittel zum Senden und/oder Empfangen von Informationen auf Basis wenigstens einer von der Ultra Wideband Funktechnologie abweichenden Kommunikationstechnologie.
  • Der Gegenstand umfasst bevorzugt einen Energiespeicher sowie Versorgungselektronik zum Laden des Energiespeichers und/oder zur externen Energieversorgung der mobilen Funkeinheit. Es gilt entsprechendes, wie bereits für die mobile Funkeinheit beschrieben.
  • Zweckmäßigerweise umfasst der Gegenstand eine Energieversorgungsschnittstelle zur externen Energieversorgung der mobilen Funkeinheit.
  • Der Gegenstand umfasst entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung wenigstens eine Rechenelektronik, welche ausgestaltet ist auf Basis von Sensordaten Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder davon abgeleitete Informationen zu berechnen und die Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder die von diesen abgeleiteten Informationen mittels der mobilen Funkeinheit zu versenden.
  • Der Gegenstand kann zudem Warnmittel zur optischen, akustischen und/oder optischen Mitteilung umfassen. Für die Warnmittel gilt entsprechendes, wie bereits für die mobile Funkeinheit beschrieben. Die Warnmittel des Gegenstands können alternativ oder ergänzend herangezogen werden.
  • Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Gegenstand um einen Helm, Kleidungsstück, Modeaccessoire, tragbares Computersystem (sog. Wearable), Transportbehälter oder Kopfhörer. Unter einem Transportbehälter wird dabei beispielsweise ein Rucksack, Schulranzen, Tasche etc. verstanden.
  • Vorzugsweise ist die mobile Funkeinheit in einfacher Weise abnehmbar von bzw. herausnehmbar aus (plug&play) dem entsprechenden Gegenstand ist, in der Weise, dass ein häufiges Einsetzen in einen anderen Gegenstand möglich ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die mobile Funkeinheit permanent demselben Gegenstand zugeordnet ist, also nicht in vergleichbarem Maße der Bedarf der Möglichkeit einer vergleichsweise schnellen Entnahme bzw. eines vergleichsweise schnellen Einbringens besteht.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Funksystem, umfassend eine erfindungsgemäße mobile Funkeinheit, einen Gegenstand gemäß der Erfindung und ein tragbares Rechensystem zur drahtlosen Kommunikation mit der mobilen Funkeinheit.
  • Die Erfindung beschreibt auch ein Verfahren zur Verbesserung der Verkehrssicherheit, insbesondere von gefährdeten Straßenverkehrsteilnehmern (VRU), das folgende Schritte aufweist:
    • – Durchführen zumindest einer Funkmessung mittels Ultra Wideband Funktechnologie (UWB) zwischen einer Funkstation eines Fahrzeugs und einer erfindungsgemäßen mobilen Funkeinheit eines Verkehrsteilnehmers, und
    • – Berechnen der Position der mobilen Funkeinheit mittels wenigstens einer Recheneinheit des Fahrzeugs basierend auf den Funkmessungen
    • – Heranziehen der berechneten Position der mobilen Funkeinheit für die Errechnung von Wahrscheinlichkeiten der Gefährdung.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, das ein Fahrzeug die Position einer mobilen Funkeinheit eines Verkehrsteilnehmers bestimmt und anhand der Wahrscheinlichkeiten der Gefährdung für weitere Fahraktionen berücksichtigt, wodurch die Sicherheit von Verkehrsteilnehmern – auch der Insassen des das Verfahren ausführenden Fahrzeugs – erheblich verbessert werden kann. Zweckmäßigerweise können die Ergebnisse der Wahrscheinlichkeiten der Gefährdung für die Bestimmung des Einsatzes von Sicherheitsfunktionen (Warnkaskaden, Bremsen, Lenken...) herangezogen werden. Beispielsweise kann im Rahmen der Errechnung der Wahrscheinlichkeiten der Gefährdung bestimmt werden, ob eine Kollisionsgefahr zwischen dem Fahrzeug und der mobilen Funkeinheit besteht. Die Gefährdung ist dabei zweckmäßigerweise für den die Funkeinheit mit sich führenden Verkehrsteilnehmer sowie das Fahrzeug bzw. dessen Insassen und ggf. sogar für weitere Verkehrsteilnehmer zu bestimmen.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass begünstigt durch die fortschreitende Integration in der Halbleiter-Technologie, die eine kostengünstige Umsetzung möglich macht, die Ultra Wideband Funktechnologie (UWB) in der einem außerordentlichen Kostendruck unterliegenden Fahrzeugindustrie für die drahtlose Nahbereichskommunikation zunehmend attraktiv ist. Die UWB Technologie basiert auf dem Standard IEEE 802.15.4. Dabei werden impulsförmige Funksignale mit sehr hohen Bandbreiten ≥ 500MHz aber geringen Sendeleistungen übertragen. Die derzeitige Regulierung schreibt einen Grenzwert für die spektrale Leistungsdichte von –41,3 dBm/MHz bei einer maximalen Spitzenleistung von 0 dBm/50 MHz vor (dies entspricht etwa –15 dBm Kanalleistung, vergleichbar mit der Sendeleistung eines gewöhnlichen Funkschlüssels). Durch diese Eigenschaften soll gewährleistet werden, dass primäre Funkdienste im gleichen Frequenzbereich nicht gestört werden. Durch die hohe Bandbreite bietet die Technologie zum einen das Potenzial einer sehr hohen Ortsauflösung von bis zu ±10cm und zum anderen ist sie dadurch robust gegen Mehrwegausbreitungen wie reflektierte Signale, welche im Vergleich zu schmalbandigen Funktechnologien einfach detektiert und unterschieden werden können, da das UWB Signal, welches aus 2 ns breiten Pulsen aufgebaut ist, nicht vom reflektierten Signal beeinflusst wird. Es wurde erkannt, dass die UWB Technologie eine Lokalisierung auch in stark reflektierenden Umgebungen oder sogar bei verdeckten Objekten, die das Signal des direkten Pfads im Vergleich zum reflektierten Pfad stark dämpfen, ermöglicht und aufgrund dieser Eigenschaften insbesondere für die Lokalisierung von schwächeren Verkehrsteilnehmern zur Verbesserung von deren Verkehrssicherheit sehr gut geeignet ist. Als vorteilhaft kann dabei auch angesehen werden, dass die für die Steigerung der Verkehrssicherheit notwendigen Berechnungen fahrzeugseitig ausgeführt werden können, welche die dafür notwendige Rechenleistung üblicherweise bereitstellen können. Damit werden unauffällige, kosteneffiziente und den Platzbedarf betreffend kleine mobile Funkeinheiten ermöglicht. Dadurch wird eine schnelle Verbreitung wahrscheinlicher. Bevorzugt wird dem entsprechend auf Seiten des Fahrzeugs eine Priorisierung mehrerer verschiedener Verkehrsteilnehmer anhand deren mitgeführter mobiler Funkeinheiten organisiert, z.B. auf Basis der Klassifikation, des Abstandes, der Bewegungstrajektorie etc.
  • Aufgrund der Abstrahl-Grenzwerte und daher vergleichsweise niedrigen Sendeleistung, liegt die Reichweite für die UWB-Signalübertragung typischerweise unter 100 Metern und insbesondere Objekt-Verdeckungen führen zu weiter verringerten Reichweiten, da die Pegelreserven für die auftretenden Dämpfungs- und Beugungseffekte gegebenenfalls nicht ausreichen (z.B. bewirkt der menschliche Körper in der Signalstrecke eine Signal-Abschwächung von typisch 20–30 dB in dem von UWB anwendbaren Frequenzbereich von 3,2 GHz bis 10,2 GHz; sind keine reflektierenden Gegenstände vorhanden, kann es bereits bei Abständen unter 10 Metern zu einem Signalausfall kommen). Es wurde jedoch erkannt, dass besonders im Straßenverkehr übliche dynamische Änderungen einem dauerhaften Signalausfall entgegenwirken und trotzdem im Bereich von bis zumindest etwa 30 Metern von einer ausreichenden bis guten Verfügbarkeit ausgegangen werden kann.
  • Vorzugsweise weist das Fahrzeug eine Mehrzahl an Funkstationen auf mittels denen Funkmessungen zur Bestimmung der Position der mobilen Funkeinheit vorgenommen werden. Vorzugsweise sind im oder am Fahrzeug zwei bis fünf Funkstationen vorgesehen.
  • Bevorzugt wird für die Funkmessung eine Frequenz von etwa 4GHz bei einer Bandbreite von etwa 500 MHz verwendet, womit eine ausreichende Genauigkeit und Reichweite bereits festgestellt werden konnte.
  • Gemäß einer Ausführung wird bei zumindest einer Funkmessung ein Abstand zwischen der jeweiligen Funkstation und der mobilen Funkeinheit gemessen, wobei dies insbesondere mittels Laufzeitmessung und/oder Signalstärkenmessung erfolgen kann.
  • Gemäß einer Ausführung wird bei zumindest einer Funkmessung ein Winkel zwischen der Funkstation und der mobilen Funkeinheit gemessen.
  • Besonders bevorzugt ist zur ortsgenauen Fernlokalisierung eines Verkehrsteilnehmers eine Abstandsmessung in Verbindung mit einer Winkelmessung vorgesehen. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Mehrzahl an Funkmessungen mittels einer Mehrzahl an Funkstationen des Fahrzeugs vorgenommen, wobei die Position der mobilen Funkeinheit basierend auf zumindest einem Winkel zwischen zumindest einer jeweiligen Funkstation und der mobilen Funkeinheit und zumindest eines Abstands zwischen zumindest einer jeweiligen Funkstation und der mobilen Funkeinheit gemessen wird. Die Abstandsmessung kann somit in beliebiger Weise mit Winkelmessungen kombiniert werden. Auch eine Überbestimmung ist jedoch grundsätzlich möglich, so dass vorherige Ergebnisse plausibilisiert werden können oder die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit verbessert werden können. Aus den jeweiligen Ergebnissen der Abstandsmessung und der Winkelmessung wird bevorzugt zumindest ein Schnittpunkt bzw. eine Schnittfläche bestimmt, welche als berechnete Position des Verkehrsteilnehmers angenommen und herangezogen wird. Auch kann lediglich eine Abstandsmessung oder einer Winkelmessung vorgesehen sein. Vorzugsweise erfolgt die Winkelmessung mittels zumindest einer Zeitdifferenz-Messung (TDOA – Time Difference of Arrival). Weiterhin vorzugsweise erfolgt die Abstandsmessung mittels zumindest einer Laufzeitmessung (RToF – Round Trip Time of Flight). In vorteilhafter Weise kann durch die Verbindung der Abstandsmessung mit einer Winkelmessung einerseits die Genauigkeit und andererseits die Verfügbarkeit von ermittelten Positionsinformationen verbessert werden, da Vor- und Nachteile der jeweiligen Verfahren ausgeglichen und die ermittelten Werte gegeneinander plausibilisiert werden können. Außerdem werden somit keine aufwendigen Synchronisationen oder Berechnungsverfahren benötigt, welche insbesondere bei zeitkritischen Verkehrssituationen hinderlich wären. Zur Abstandsmessung kann beispielsweise nur eine Funktechnologie verwendet werden. Es sei jedoch verstanden, dass auch Winkel gemessen werden können oder mehrere Funktechnologien zur Abstandsmessung verwendet werden können.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt zur Trajektorienverfolgung der mobilen Funkeinheit, mittels UWB eine Mehrzahl an Messungen. Dadurch lässt sich beispielsweise eine Bewegungsprädiktion mit höherer Genauigkeit erzielen, was auch durch die Verwendung von digitalen Filtern, wie Kalman-Filter etc., weiter verbessert werden kann.
  • Bevorzugt bestimmen das Fahrzeug bzw. die Funkstation und die mobile Funkeinheit jeweils die eigene Position. Dies kann insbesondere mittels Satellitennavigation oder auch mittels terrestrischen Funknetzen erfolgen. Die solchermaßen ermittelte Position kann zur Berechnung der relativen Position des Fahrzeugs zur Funkeinheit und somit vorteilhaft zur Ergänzung oder Verbesserung der Ergebnisse der Funkmessung herangezogen werden, insbesondere, wenn die mobile Funkeinheit und die Funkstation die jeweiligen Positionen mitteilen. Bestimmt also die Funkeinheit, ergänzend zur Positionsbestimmung durch das Fahrzeug auch selbst die eigene Position mittel Sattelitennavigation, so können die solchermaßen gewonnenen Werte zur Plausibilisierung der UWB-Lokalisierung genutzt werden. Zu diesem Zweck weist die mobile Funkeinheit und das Fahrzeug insbesondere einen Empfänger zur Satellitennavigation auf. Da elektronische Mobilfunkgeräte, wie Smartphones häufig bereits einen Satellitennavigationsempfänger aufweisen, kann auch vorgesehen sein, dass die mobile Funkeinheit keinen solchen Empfänger aufweist.
  • Entsprechend einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt zusätzlich eine Erkennung der mobilen Funkstelle mittels einer weiteren Funknetzwerktechnologie, insbesondere gemäß einem Wireless LAN Standard (WLAN, Wi-Fi, IEEE 802.11) bzw. Fahrzeug-zu-X Kommunikation, mittels eines Mobilfunknetzes, mittels UHF, mittels BLE und/oder mittels anderer Funkkommunikationstechniken. Vorzugsweise erfolgt in einem ersten Schritt eine Erkennung und/oder Lokalisierung der mobilen Funkstelle mittels der weiteren Funknetzwerktechnologie und in einem weiteren, dem ersten nachfolgenden Schritt, eine Lokalisierung und/oder Erkennung der mobilen Funkstelle mittels UWB vorgenommen wird. Unter Erkennung ist in diesem Sinne insbesondere die Aufnahme einer drahtlosen Kommunikation der mobilen Funkeinheit mit dem Fahrzeug und/oder eine anders geartete Wahrnehmung des Verkehrsteilnehmers bzw. der mobilen Funkeinheit mittels der Funknetzwerktechnologie, beispielsweise durch Mitteilung über einen weiteren Verkehrsteilnehmer/Infrastruktureinrichtung, zu verstehen. Vorzugsweise weist die weitere Funknetzwerktechnologie eine höhere Reichweite zum Verbindungsaufbau im Vergleich zu UWB auf. Mittels der weiteren Funknetzwerktechnologie können insbesondere positionsspezifische Daten ausgetauscht bzw. von der mobilen Funkeinheit (Verkehrsteilnehmer) an das Fahrzeug gesendet werden. Alternativ oder in Ergänzung können mittels UWB-Funktechnologie, insbesondere parallel zur Positionsbestimmung, ebenfalls Daten übermittelt werden.
  • Aufgrund der im Vergleich zu den für die Fahrzeug-zu-X Kommunikation vorgesehenen geringeren Abstrahl-Grenzwerten und somit Sendeleistungen betragen üblich erreichte Reichweiten, die mittels UWB in urbanem Gebiet erzielt werden, etwa 20–50m, wobei von einem Höchstwert von ca. 100m ausgegangen wird. Durch die erfindungsgemäße Kombination von UWB und der weiteren Funknetzwerktechnologie werden Verkehrsteilnehmer bereits erkannt, bevor das UWB-Ranging möglich ist. Dies stellt beispielsweise einen erheblichen Zeitvorteil dar, welcher ggf. höhere Kosten relativieren kann. Da jedoch die Eigenlokalisierung insbesondere von VRU häufig nicht ausreichend genau ist, kann mittels UWB eine verbesserte Lokalisierungsgenauigkeit erzielt werden.
  • Entsprechend einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die weitere Funknetzwerktechnologie zur Erkennung der mobilen Funkstelle auch für eine Erkennung und/oder Lokalisierung eines Funkschlüssels eines Zugangssystems des Fahrzeugs vorgesehen.
  • Bevorzugt erfolgt eine Aufrechterhaltung der Kommunikation des Fahrzeugs mit der mobilen Funkeinheit auch dann, wenn die Lokalisierung mittels UWB nicht mehr möglich oder nicht mehr mit ausreichender Genauigkeit möglich ist. In vorteilhafter Weise kann damit die Trajektorienverfolgung von Verkehrsteilnehmern auch bei Abschattungen oder temporärem Verlassen des UWB Reichweitenbereichs erfolgen, woraus sich unter anderem Bewegungsprädiktionen in ihrer Aussagekraft verbessern lassen. Für die Bewegungsverfolgung lediglich mittels der Funkkommunikationstechnologie, insbesondere Vehicle-Ad-hoc Netzwerken bzw. Car2X, sind unterschiedlichste Möglichkeiten bekannt, weshalb auf weitere Ausführungen diesbezüglich verzichtet werden soll.
  • Gemäß einer Weiterbildung werden von dem Fahrzeug zusätzlich Messungen mittels jeweiliger Umfeldsensoren, insbesondere Kamera und/oder Radar und/oder Laser, durchgeführt. Die Messungen der Umfeldsensoren können beim Berechnen der Position verwendet werden. Damit kann eine zusätzliche Plausibilisierung oder eine Verbesserung der Genauigkeit bei der Erkennung erreicht werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf:
    • – Bestimmen, ob eine Kollisionsgefahr zwischen dem Fahrzeug und der mobilen Funkeinheit besteht, und
    • – ansprechend auf eine erkannte Kollisionsgefahr Ausgeben einer Warnung und/oder Durchführen eines Kollisionsvermeidungsmanövers durch das Fahrzeug.
  • Damit kann in besonders bevorzugter Weise automatisch auf eine erkannte Kollisionsgefahr reagiert und eine Kollision vorteilhaft verhindert werden. Bei einem Kollisionsvermeidungsmanöver kann es sich beispielsweise um ein Bremsen oder um ein Ausweichen des Fahrzeugs handeln. Dies kann beispielsweise autonom bzw. automatisiert durchgeführt werden. Es kann jedoch auch eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben werden, welche diesen zum Ausweichen oder Bremsen auffordert oder in anderer Weise auf die Kollisionsgefahr bzw. auf die mobile Funkeinheit oder den zugeordneten verletzlichen Verkehrsteilnehmer hinweist.
  • Die Recheneinheit des Fahrzeugs ist bevorzugt zur Berechnung von Algorithmen zur Ortung des oder der Verkehrsteilnehmer und Errechnung von Wahrscheinlichkeiten der Gefährdung sowie der Auslösung von Sicherheitsfunktionen (Warnkaskaden, Bremsen, Lenken...) ausgestaltet.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, welches Programmcode enthält, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
  • Mittels des Verfahrens können insbesondere auch verdeckte, von derzeitigen Umfeldsensor-basierten Schutzsystemen nicht erkennbare verletzliche Verkehrsteilnehmer erkannt werden.
  • Einige besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren. Ausgestaltungen der Erfindung können eine effiziente Kontaktierung ermöglichen.
  • In schematischer Darstellung zeigen:
  • 1 eine beispielhafte Verkehrssituation zur Veranschaulichung eines Anwendungsfalls der Erfindung
  • 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Funksystems in schematischer Darstellung
  • 3 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Funksystems, umfassend ein gekoppeltes Smartphone 6 in schematischer Darstellung
  • 4 ein Ausführungsbeispiel einer RToF Messung gemäß der Erfindung,
  • 5 ein Ausführungsbeispiel einer TDOA Messung gemäß der Erfindung,
  • 6 ein Ausführungsbeispiel einer Kombinierten RToF und TDOA Messung gemäß der Erfindung,
  • 7 ein bevorzugtes Verfahren Verfahren zur Realisierung eines UWB Kommunikationsprotokolls für TDOA und RToF-Messungen gemäß der Erfindung,
  • 8 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Identifikators 5 eines Verkehrsteilnehmers 2 und fahrzeugseitiger Sende-/Empfangsmodule 4.1 bis 4.4 und
  • 9 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung einer vorteilhaften Kombination des UWB-Ranging und Radio-Frequency Long-Range (weitreichweitige Hochfrequenz) Technologien, wie beispielsweise UHF, BLE oder WLAN, V2X-Funktechnologie bzw. Vehicle-Ad-hoc Netzwerken (Car2X).
  • Die 1 zeigt eine beispielhafte Verkehrssituation, in welcher sich ein Fahrzeug 1 in Richtung eines bewegten gefährdeten Verkehrsteilnehmers 2 (VRU), beispielgemäß eines Fußgängers, bewegt, wobei aufgrund eines stehenden Fahrzeuges 3 kein direkter Sichtkontakt zwischen Fußgänger 2 und bewegtem Fahrzeug 1 besteht. Die jeweiligen zugeordneten Pfeile zeigen die Bewegungsrichtungen an. Bei weiterer Bewegung von Fußgänger 2 und Fahrzeug 1 besteht eine Kollisionsgefahr zwischen diesen, falls diese nicht rechtzeitig erkannt und Maßnahmen zur Vermeidung ergriffen werden. Das bewegte Fahrzeug 1 weist eine Funkeinrichtung 4 auf und der VRU 2 trägt eine mobile Funkeinheit 5 sowie beispielsgemäß ein Smartphone 6 mit sich, wobei das Smartphone 6 und die mobile Funkeinheit insbesondere zur drahtlosen Kommunikation miteinander ausgestaltet sein können. Bevorzugt wird zur Lokalisierung der mobilen Funkeinheit 5 von VRU 2 fahrzeugseitig die Ultra Wideband Funktechnologie (UWB) verwendet.
  • Die 2 und 3 zeigen in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen mobilen Funkeinheit 5 bzw. des erfindungsgemäßen Funksystems. Fahrzeug 1 weist wenigstens eine Funkeinrichtung 4 auf, die zur drahtlosen Lokalisierung der mobilen Funkeinheit 5 mittels UWB geeignet ist. Auch die mobile Funkeinheit 5 weist eine entsprechende Funkeinrichtung, umfassend eine Antenne 500 und einen Tranceiver 501, zum Senden und/oder Empfangen von UWB Signalen auf. Die mobile Funkeinheit 5 wird beispielsgemäß von einer dafür vorgesehenen Halterung 110 gehalten, die in oder an einem Gegenstand 100, z.B. Helm, Kleidungsstück, Modeaccessoire, Schulranzen, Kopfhörer oder Ähnlichem, vorgesehen sein kann. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die mobile Funkeinheit 5 in Halterung 110 entnehmbar und einbringbar ist, in der Weise, dass ein häufiges und vergleichsweise schnelles entnehmen bzw. einbringen möglich ist, jedoch eine mechanische Verriegelung gegen ein Herausfallen vorgesehen ist. Alternativ kann ein vergleichsweise andauernder Zusammenbau vorgesehen sein. Gemäß den Ausführungsbeispielen in den 2 und 3 ist die mobile Funkeinheit 5 scheibenförmig und in eine kreisringausschnittförmige Halterung 110 eingebracht, welche ein selbsttätiges Herausfallen verhindert.
  • Die mobile Funkeinheit 5 umfasst weiterhin Inertialsensoren 506, z.B. Beschleunigungs- und/oder Gierratensensoren und/oder Magnetkompass, mittels welcher Bewegungen der mobilen Funkeinheit 5 bzw. ggf. von VRU 2 erfasst werden können. Zusätzlich kann durch die mobile Funkeinheit 5 ein Satellitennavigationsempfänger umfasst sein. Auf Basis der mit Hilfe dieser Sensoren erfassten Daten, lassen sich insbesondere Bewegungsprädiktionen und/oder Klassifikationen des VRU 2 vornehmen, die fahrzeugseitig 1 erfolgen können, wenn mittels der Funkeinrichtung eine Übertragung der Daten erfolgt. In Ergänzung oder alternativ dazu können auch auf Seiten bzw. durch die mobile Funkeinheit 5 und/oder von bzw. durch den Gegenstand derartige Berechnungen durchgeführt werden, wenn entsprechende Elektronik 502, 140, wie bspw. Recheneinheit zur Ausführung entsprechender Algorithmen und Speicher, vorgesehen ist. Die Daten der mobilen Funkeinheit 5 können bei Vorhandensein von vergleichbaren Datensätzen, z.B. aufgrund vorhandener Inertialsensoren im Gegenstand 100, plausibilisiert und/oder verbessert werden. Insbesondere im Falle der Ausführung der Berechnungen durch Rechenelektronik 140 können die gewonnenen Daten mittels der mobilen Funkeinheit 5 und/oder bei Vorhanden sein einer entsprechenden Funkvorrichtung durch Gegenstand 100 selbst, z.B. über WLAN, Mobilfunk, Bluetooth, Bluetooth Low Energy oder NFC, an das Fahrzeug 1 übertragen werden.
  • Entsprechend des Ausführungsbeispiels der 2 weist der Gegenstand 100 eine Schnittstelle 170 zur Energieversorgung mit Versorgungselektronik 160 bzw. zum Aufladen von Energiespeicher 150 auf. Zur Energieversorgung oder zum Aufladen von Energiespeicher 507 der mobilen Funkeinheit 5 ist eine Schnittstelle zum induktiven elektrischen Laden bzw. zur induktiven elektrischen Energieversorgung 509 in Verbindung mit 120 von Halterung 110, eine entsprechende Lade-Elektronik 509 und einen Energiespeicher 507 vorgesehen. Außerdem vorgesehen ist eine induktive Schnittstelle zur Datenübertragung 504 in Verbindung mit 130 von Halterung 110 und entsprechende Elektronik 503 zum Senden und Empfangen von Daten.
  • Außerdem kann die von Gegenstand 100 umfasste Rechenelektronik 140 zur Ansteuerung von objektinternen Warneinrichtungen 180, beispielsweise optisch, akustisch und/oder haptisch (Vibration) ausgestaltet sein. In Ergänzung oder alternativ kann auch die mobile Funkeinheit 5 Mittel zur optischen, akustischen und/oder haptischen Ansteuerung und Warnung 505 aufweisen.
  • Die Beschreibung des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels gilt im Wesentlichen auch für das Ausführungsbeispiel gemäß 3, weshalb nachfolgend lediglich wesentliche unterscheidende Aspekte der Ausführungsform entsprechend 3 näher erläutert werden. Entsprechend dieser Ausführungsform ist die mobile Funkeinheit 5 mittels einer drahtlosen Schnittstelle zur Datenübertragung 504 iVm. 603 mit einem tragbaren Rechensystem 6, z.B. Smartphone, gekoppelt. Der Halter 110 braucht entsprechend nicht notwendigerweise eine entsprechende Schnittstelle (130 in 2) bereitstellen.
  • Das Smartphone 6 umfasst Inertialsensoren 604, z.B. Beschleunigungs- und/oder Gierratensensoren und/oder Magnetkompass, mittels welcher Bewegungen des Smartphones 6 bzw. des VRU 2 erfasst werden können. Zusätzlich kann durch das Smartphone 6 ein Satellitennavigationsempfänger umfasst sein. Auf Basis der mit Hilfe dieser Sensoren erfassten Daten, lassen sich insbesondere Bewegungsprädiktionen und/oder Klassifikationen des VRU 2 vornehmen, die fahrzeugseitig 1 erfolgen können, wenn mittels zumindest einer der Funkeinrichtungen 500/501 bzw. Antenne 600/Transceiver 601 eine Übertragung der Daten erfolgt. In Ergänzung oder alternativ dazu können auch auf Seiten bzw. durch die mobile Funkeinheit 5 und/oder von bzw. durch das Smartphone 6 derartige Berechnungen durchgeführt werden, wenn entsprechende Elektronik 502, 602, wie bspw. Recheneinheit zur Ausführung entsprechender Algorithmen und Speicher, vorgesehen ist. Die Daten der mobilen Funkeinheit 5 können bei Vorhandensein von vergleichbaren Datensätzen, z.B. aufgrund vorhandener Inertialsensoren im Smartphone 6, plausibilisiert und/oder verbessert werden. Insbesondere im Falle der Ausführung der Berechnungen durch Smartphone 6 können die gewonnenen Daten mittels der mobilen Funkeinheit 5 und/oder über das Smartphone selbst, z.B. über WLAN, Mobilfunk, Bluetooth, Bluetooth Low Energy oder NFC, an das Fahrzeug 1 übertragen werden. Die Recheneinheit von Gegenstand 100 braucht in diesem Fall nicht für die Ausführung von Berechnungen dieser Art ausgestaltet sein.
  • Außerdem kann die Rechenelektronik von Smartphone 6 zur Ansteuerung von objektinternen Warneinrichtungen 605, beispielsweise optisch, akustisch und/oder haptisch (Vibration) ausgestaltet sein. In Ergänzung oder alternativ kann auch die mobile Funkeinheit 5 Mittel zur optischen, akustischen und/oder haptischen Ansteuerung und Warnung 505 aufweisen.
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Verfahren zur ortsgenauen Fernlokalisierung eines Verkehrsteilnehmers 2, beispielsweise des VRU 2, beschrieben. Erfindungsgemäß ist eine Kombination einer Abstandsmessung und einer Winkelmessung vorgesehen, um einen Schnittpunkt, an welchem entsprechend die Position des VRU 2 angenommen wird, zu erhalten. Die Abstandsmessung erfolgt beispielsgemäß durch eine Laufzeitmessung (RToF – Round Trip Time of Flight) zwischen dem Transceiver 5 des VRUs 2 und zumindest einem der Transceiver 4.1 bis 4.4 des Fahrzeugs 1. Grundsätzlich können erfindungsgemäß auch eine von der beispielhaften Anzahl abweichende Anzahl, weniger oder mehr, Sende-/Empfangseinheiten 4 bzw. 5 vorgesehen sein. Durch die Verfügbarkeit mehrerer Transceiver 4.1 bis 4.4, die mit Abstand zueinander im oder am Fahrzeug angeordnet sind, kann zu jedem einzelnen dieser Transceiver 4.1 bis 4.4 eine Laufzeitmessung und somit eine Abstandsmessung durchgeführt werden. Resultat ist, wie in 4 gezeigt, eine der Anzahl der vorgenommenen Messungen entsprechende Anzahl an projizierten Flächen 6, die Messunsicherheiten berücksichtigenden Aufenthaltswahrscheinlichkeiten repräsentieren. In 4 sind diese beispielsgemäß als Kreisringausschnitte gezeigt. Die Flächen überlappen einander und bilden eine gemeinsame Schnittfläche 7, welche als Bereich größter Aufenthaltswahrscheinlichkeit des VRU 2 der Abstandsmessung angesehen werden kann.
  • Zusätzlich zur Abstandsmessung erfolgt, wie in 5 gezeigt, eine Winkelmessung, welche beispielsgemäß durch eine Zeitdifferenz-Messung (TDOA – Time Difference of Arrival) realisiert ist. Dabei wird ein Signal von Transceiver 5 von zwei der Transceiver 4.1 bis 4.4 des Fahrzeugs 1 empfangen. Anders als bei der Laufzeitmessung, bei der die absolute Zeit gemessen wird, wird bei der Winkelmessung bevorzugt die Zeitdifferenz zwischen der Ankunft des Signals an einem ersten Transceiver, bsp. 4.1, und der Ankunft an einem zweiten Transceiver, bsp. 4.2, aufgenommen. Daraus ergibt sich projiziert eine hyperbelförmige Fläche 8 gleicher Zeitdifferenz zwischen der ersten und zweiten Empfangseinheit, welche den potentiellen Aufenthaltsbereich des VRU 2 unter Berücksichtigung der Messunsicherheiten repräsentiert. Um diese Zeitdifferenz zu ermitteln, werden die Empfangseinheiten des Fahrzeugs 1 zweckmäßigerweise zeitsynchronisiert. Durch weitere Messungen der Zeitdifferenz mittels der Transceiver 4.1 bis 4.4 des Fahrzeugs 1 nach vorstehender Vorgehensweise ergeben sich weitere hyperbelförmige Flächen 8. Die hyperbelförmigen Flächen 8 überlappen einander und bilden eine gemeinsame Schnittfläche 9, welche als Bereich größter Aufenthaltswahrscheinlichkeit des VRU 2 aus der Winkelmessung angesehen werden kann. Eine wie in 6 gezeigte Überlagerung der Schnittflächen der Abstandsmessung 7 und der Winkelmessung 9 ergibt eine weiter eingegrenzte Schnittfläche als Repräsentation des Bereichs größter Aufenthaltswahrscheinlichkeit des VRU. In dieser Weise kann die Fernlokalisierung eines Verkehrsteilnehmers 2 erheblich verbessert werden, wobei Messunsicherheiten im einstelligen Zentimeterbereich als realistisch angesehen werden. Die Vorgehensweise bzw. Aufeinanderfolge der Abstandsmessung und Winkelmessung kann dabei von der beispielhaft beschriebenen abweichen.
  • Im Falle der Verwendung von UWB, lassen sich mit einer geeigneten Implementierung des UWB-Protokolls die Abstandsmessung und Winkelmessung vorteilhaft in der Weise verknüpfen, dass während jeder Abstandsmessung bzw. RToF-Messung auch eine Winkelmessung bzw. TDOA-Messung erfolgt. Die RToF- und TDOA-Messwerte können während eines Lokalisierungsvorgangs gegeneinander plausibilisiert werden, wodurch eine verbesserte Leistungsfähigkeit der Lokalisierung erzielt werden kann, als es bei vorliegen separater Messsysteme (die z.B. an verschiedenen Orten im Fahrzeug verbaut sind) der Fall wäre. Beispielsweise ist bei Verkehrssituationen mit Verdeckung, wie beispielsweise auch in den 4 bis 6 gezeigt, damit zu rechnen, dass zumindest kurzzeitig nur reflektierte Signale empfangen werden, was sich negativ auf die TDOA-Messungen auswirken kann und bei dieser nur schwer oder gar nicht erkennbar ist. Die RToF Messung wird bei Verdeckungssituationen ausschließlich Fehler erzeugen, welche einen größeren Abstand vortäuschen, was vergleichsweise einfach erkennbar ist (z.B. wird bei einer Abfolge von Distanz-Messungen kürzeren Werten eine höhere Güte zugeteilt). Je nach Situation bzw. Messgenauigkeit können den entsprechenden TDOA-Messergebnissen bzw. den RToF Messergebnissen dann entsprechend mehr oder weniger Gewichtung bei der Lokalisierung eingeräumt werden.
  • Die 7 zeigt ein bevorzugtes Verfahren zur Realisierung der TDOA- und RToF Messungen. In der zum maßgeblichen Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung nicht veröffentlichten 10 2015 216 331.8 Anmeldung ist ebenfalls ein für diese Zwecke modifizierbares Verfahren beschrieben. In einem ersten Schritt des Ranging Zyklus sendet der Transceiver 5 des Verkehrsteilnehmers 2 eine Nachricht M1 aus. Diese wird durch die Empfangseinheiten der Transceiver 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 von Fahrzeug 1 empfangen, wobei jeder der Transceiver einen Empfangszeitstempel RX von M1 erzeugt (TDOA1: M1.1, M1.2, M1.3, M1.4). Anschließend wird mittels Sendeeinheiten der Transceiver 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 jeweils eine Nachricht M2.1, M2.2, M2.3, M2.4 ausgesendet. Diese werden durch Empfangseinheiten des Transceivers 5 empfangen, welche jeweils einen Empfangszeitstempel RX zuordnen und diese Empfangszeitstempel der Nachrichten M2.1, M2.2, M2.3, M2.4 sowie die Sendezeitstempel der Nachrichten M1 und M3 in einer wiederum ausgesandten Nachricht M3 einbetten, welche durch die jeweiligen Empfangseinheiten der Transceiver 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 empfangen und jeweils mit Empfangszeitstempeln RX versehen wird (TDOA2: M3.1, M3.2, M3.3, M3.4). Aus den solchermaßen erhaltenen Werten erfolgt für jeden Transceiver 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 eine Laufzeitmessung TOF1, TOF2, TOF3, TOF4 und mittels Trilateration kann eine Lokalisierung des Verkehrsteilnehmers 2 bezogen auf das Fahrzeug 1 erfolgen.
  • Die 8 zeigt in Prinzipdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Identifikators 5 eines Verkehrsteilnehmers 2, insbesondere eines VRU, und fahrzeugseitiger Sende-/Empfangsmodule 4.1 bis 4.4. Der Identifikator 5 des Verkehrsteilnehmers 2 weist zumindest einen UWB-Transceiver 5.1 und zumindest einen RF-LR(Radio Frequency-Long Range)-Transceiver 5.2 auf, beispielsweise für:
    • – UHF: z.B. 433 MHz oder 868 MHz ISM-Band; bis ca. 1000m Reichweite
    • – BLE: Bluetooth Low Energy; bis ca. 100m Reichweite; optimiert für energieeffiziente Signal-Suche und Verbindungsaufbau
    • – WLAN: Wireless LAN; bis zu mehreren 100m Reichweite.
  • Zumindest ein fahrzeugseitiges Sende-/Empfangsmodul weist ebenfalls zumindest einen UWB-Transceiver 4.1-1 und zumindest einen RF-LR(Radio Frequency-Long Range)-Transceiver oder V2X TRX 4.1-2 auf. Beispielsweise können die Transceiver 4.1 (4.1-1, 4.1-2) bis 4.4 auch als Sende- und/oder Empfangseinheiten eines Fahrzeugzugangssystems vorgesehen sein. Mittels der Pfeile sind die möglichen drahtlosen Kommunikationsbeziehungen zueinander veranschaulicht. Bevorzugt sind der Identifikator 5 und die fahrzeugseitigen Sende-/Empfangsmodule zur Ausführung des anhand der 9 beschriebenen Verfahrens ausgestaltet.
  • In 9 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, wodurch eine vorteilhafte Interaktion des UWB-Ranging und der V2X-Kommunikation bzw. Radio-Frequency Long-Range Technologien (RF-LR) ermöglicht wird. Vorzugsweise kann dabei eine in Bezug stehende Paarung – Identifikator 5 – fahrzeugseitige Sende-/Empfangsmodule – gemäß des anhand der 8 beschriebenen Ausführungsbeispiels Anwendung finden.
  • In einem Such-Betriebsmodus 100.1 („Fahrzeug sucht Identifikator“) sendet ein einem Verkehrsteilnehmer 2 zugeordneter V2X-Transceiver 5.2 – bzw. TAG oder Transponder (in 9) – sogenannte Beacons aus, welche ggf. Bewegungsinformationen, Klassifikation (z.B. Fußgänger, Radfahrer etc.) oder andere relevante Daten des Verkehrsteilnehmers 2 umfassen können. Falls ein Fahrzeug 1 wenigstens einen der Beacons empfängt, sich also in Reichweite der drahtlosen Kommunikation befindet, wird mittels zumindest eines fahrzeugseitigen Transceivers 4.1 bis 4.4 eine Nachricht ausgesandt, welche der V2X-Transceiver 5.2 des Identifikators 5 empfängt und die eine Information umfasst, mittels der veranlasst werden soll, dass Identifikator 5 in einen UWB-Ranging Modus 100.2 wechselt. Der UWB-Betriebsmodus wird bezogen auf diesen Identifikator 5 entsprechend auch fahrzeugseitig aktiviert.
  • In dem UWB-Ranging Modus 100.2 („Ranging Modus“) erfolgt eine insbesondere periodische Lokalisierung des Identifikators 5 mittels Ultra Wideband Funktechnologie (UWB) und vorzugsweise mittels des anhand der 1 bis 3 beschriebenen Verfahrens oder zumindest des anhand der 1 oder 2 beschriebenen Verfahrens.
  • Empfängt der Identifikator 5 bzw. der diesem zugeordnete UWB-Transceiver 5.1 keine Antworten auf ausgesendete UWB-Nachrichten von dem betreffenden Fahrzeug 1 mehr oder werden noch Signale (und damit Daten) empfangen, nur eine Lokalsierung ist nicht mehr möglich (z.B. weil 2 von 3 Antennen nichts mehr empfangen), beispielsweise weil eine (temporäre) Abschattung vorliegt, erfolgt ein Wechsel in einen Betriebsmodus 100.3 ("Verbindungs-Verifikation“), in welchem mittels V2X-Transceiver 5.2 Beacons ausgesendet werden. In diesem Betriebsmodus 100.3 wird die Objekt-Beziehung (Paarung der Transponder) erhalten, d.h. die Bewegungs-Historie des Identifikators 5 geht aus Fahrzeugsicht zunächst nicht verloren. Falls mittels V2X-Transceiver 5.2, 4.1-2 eine Kommunikation aufrechterhalten werden kann, diese sich also in Reichweite befinden, erfolgt nach entsprechender Nachricht durch das Fahrzeug 1 der Versuch eine UWB Paarung herzustellen bzw. einen erneuten Wechsel zum UWB-Ranging Modus 100.2 vorzunehmen. Wird wieder erfolgreich eine UWB-basierte Paarung hergestellt, also in den Ranging Modus 100.2 gewechselt, kann bei Bedarf durch entsprechende fahrzeugseitige Algorithmen eine mögliche Positions- bzw. Bewegungslücke des VRU 2 durch eine hypothetisch angenommene Trajektorie geschlossen werden. Insbesondere wird die Bewegungshistorie in Betriebsmodus 100.3 so lang erhalten, wie eine Paarung mittels V2X aufrechterhalten werden kann. Alternativ dazu kann dies lediglich für eine definierte Zeitspanne oder einer definierte Anzahl an Versuchen wieder in den Ranging Modus 100.2 zu wechseln vorgesehen sein. Gilt die Verbindung der Paarung mittels der V2X-Transceiver in Betriebsmodus 100.3 als verloren, erfolgt ein Wechsel in den Such-Betriebsmodus 100.1. Der Kommunikationskanal ist damit wieder für den Aufbau einer neuen Kommunikationspaarung frei.
  • Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
  • Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
  • Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
  • Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.
  • Allgemein sei darauf hingewiesen, dass unter Fahrzeug-zu-X-Kommunikation insbesondere eine direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen Fahrzeugen und Infrastruktureinrichtungen und/oder zwischen Fahrzeugen und verletzlichen Verkehrsteilnehmer und/oder zwischen verletzlichen Verkehrsteilnehmern und Infrastruktureinrichtungen verstanden wird. Beispielsweise kann es sich also um Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder um Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation handeln. Sofern im Rahmen dieser Anmeldung auf eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen Bezug genommen wird, so kann diese grundsätzlich beispielsweise im Rahmen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erfolgen, welche typischerweise ohne Vermittlung durch ein Mobilfunknetz oder eine ähnliche externe Infrastruktur erfolgt und welche deshalb von anderen Lösungen, welche beispielsweise auf ein Mobilfunknetz aufbauen, abzugrenzen ist. Beispielsweise kann eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation unter Verwendung der Standards IEEE 802.11p oder IEEE 1609.4 erfolgen. Eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation kann auch als C2X-Kommunikation bezeichnet werden. Die Teilbereiche können als C2C (Car-to-Car) oder C2I (Car-to-Infrastructure) bezeichnet werden. Die Erfindung schließt jedoch Fahrzeug-zu-X-Kommunikation mit Vermittlung beispielsweise über ein Mobilfunknetz explizit nicht aus.
  • 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.
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    • Standards IEEE 802.11p [0103]
    • IEEE 1609.4 [0103]

Claims (17)

  1. Mobile Funkeinheit (5) zur Verbesserung der Verkehrssicherheit, insbesondere von verletzlichen Straßenverkehrsteilnehmern, umfassend: – zumindest eine Funkeinrichtung (500, 501) zum Senden und/oder Empfangen von Informationen mittels Ultra Wideband Funktechnologie (UWB) an eine Funkstation, – zumindest ein Kommunikationsmittel (503, 504) zum Senden und/oder Empfangen von Informationen auf Basis wenigstens einer von der Ultra Wideband Funktechnologie abweichenden Kommunikationstechnologie, wobei die mobile Funkeinheit (5) derartig ausgestaltet ist, dass diese in eine dafür vorgesehene Halterung (110) eines Gegenstands (100) zum Mitführen durch einen verletzlichen Verkehrsteilnehmer (2) im Straßenverkehr fixierend einbringbar ist und wobei die mobile Funkeinheit (5) mittels des Kommunikationsmittels (503, 504) zum Austausch von Informationen mit dem Gegenstand (100) und/oder eines durch den verletzlichen Verkehrsteilnehmer mitgeführten tragbaren Rechensystems (6) ausgestaltet ist.
  2. Mobile Funkeinheit (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmittel (503, 504) auf Basis mindestens einer der folgenden Kommunikationstechnologien kommuniziert: – WLAN-Verbindung, insbesondere nach IEEE 802.11p, – ISM-Verbindung (Industrial, Scientific, Medical Band), insbesondere über eine funkverbindungsfähige Schließvorrichtung, – Bluetooth-Verbindung, – ZigBee-Verbindung, – WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), – Mobilfunkverbindung, insbesondere GSM-, GPRS-, EDGE-, UMTS- und/oder LTE-Verbindungen und – Infrarotverbindung.
  3. Mobile Funkeinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: – Inertialsensoren (506) zur Bewegungsdetektion, insbesondere Beschleunigungs- und/oder Drehratensensoren, und/oder – einen Kompass und/oder – einen Satellitennavigationsempfänger.
  4. Mobile Funkeinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: – wenigstens eine Rechenelektronik (502), welche ausgestaltet ist auf Basis von Sensordaten Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder von diesen abgeleitete Informationen zu berechnen und die Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder die davon abgeleiteten Informationen mittels der Funkeinrichtung (500, 501) zu versenden.
  5. Mobile Funkeinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese ausgestaltet ist Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder von diesen abgeleitete Informationen mittels des Kommunikationsmittels (503, 504) mit dem Gegenstand (100) und/oder dem durch den verletzlichen Verkehrsteilnehmer mitgeführten tragbaren Rechensystem (6) auszutauschen.
  6. Mobile Funkeinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: – einen Energiespeicher (507), – Versorgungselektronik (508) zum Laden des Energiespeichers (507) und/oder zur Energieversorgung der mobilen Funkeinheit (5).
  7. Mobile Funkeinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: – eine Energieversorgungsschnittstelle (509) zur Energieversorgung der mobilen Funkeinheit (5) mittels einer externen Energieversorgung.
  8. Mobile Funkeinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: – Warnmittel zur optischen, akustischen und/oder optischen Mitteilung.
  9. Gegenstand (100) zum Mitführen durch einen verletzlichen Verkehrsteilnehmer (2) im Straßenverkehr umfassend: – eine Halterung (110) zum Fixieren einer mobilen Funkeinheit (5) zur Verbesserung der Verkehrssicherheit gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
  10. Gegenstand (100) nach Anspruch 9, umfassend: – eine mobile Funkeinheit (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
  11. Gegenstand (100) nach Anspruch 9 oder 10, umfassend – zumindest ein Kommunikationsmittel (130) zum Senden und/oder Empfangen von Informationen auf Basis wenigstens einer von der Ultra Wideband Funktechnologie abweichenden Kommunikationstechnologie.
  12. Gegenstand (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, umfassend: – einen Energiespeicher (150), – Versorgungselektronik (160) zum Laden des Energiespeichers (150) und/oder zur externen Energieversorgung der mobilen Funkeinheit (5).
  13. Gegenstand (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, umfassend: – eine Energieversorgungsschnittstelle (120) zur externen Energieversorgung der mobilen Funkeinheit (5).
  14. Gegenstand (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, umfassend: – wenigstens eine Rechenelektronik (140), welche ausgestaltet ist auf Basis von Sensordaten Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder davon abgeleitete Informationen zu berechnen und die Positionsinformationen, Bewegungsinformationen und/oder die von diesen abgeleiteten Informationen mittels der mobilen Funkeinheit (5) zu versenden.
  15. Gegenstand (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, umfassend: – Warnmittel (180) zur optischen, akustischen und/oder optischen Mitteilung.
  16. Gegenstand (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Helm, Kleidungsstück, Modeaccessoire, tragbares Computersystem (sog. Wearable), Transportbehälter oder Kopfhörer ist.
  17. Funksystem, umfassend – eine mobile Funkeinheit (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, – einen Gegenstand (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16 und – ein tragbares Rechensystem (6) zur drahtlosen Kommunikation mit der mobilen Funkeinheit (5).
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