DE102017123720A1

DE102017123720A1 - Kommunikationssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017123720A1
Application number: DE102017123720.8A
Authority: DE
Inventors: Mathias Drüppel; David Duhme; Kai Ehlert; Bernd Fischer; Julien Hansen; Marc Kaup; Lukas Pörtner; Claas Tebrügge; Benjamin WILLEKE; Jan-Henning Willrodt
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2019-04-18
Also published as: US20200263847A1; WO2019072630A1; CN111213329A

Abstract

Kommunikationssystem für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Mehrzahl von Sendevorrichtungen und eine Mehrzahl von Empfängervorrichtungen, wobei die Sendevorrichtungen einzeln oder zusammen mehrere Lichtquellen (1, 2, 3) aufweisen, die mindestens Licht mit einem ersten Wellenlängenspektrum und Licht mit einem zweiten Wellenlängenspektrum aussenden können, und wobei die Sendevorrichtungen Modulationsmittel aufweisen, die eine Modulation des Lichts bewirken können, so dass durch das Licht Informationen übertragen werden, wobei die Empfängervorrichtungen das ausgesandte Licht erfassen sowie aus dem erfassten Licht die übertragenen Informationen extrahieren können, und wobei das Kommunikationssystem derart gestaltet ist, dass für die Übertragung von Informationen einer ersten Kategorie das Licht mit dem ersten Wellenlängenspektrum und für die Übertragung von Informationen einer zweiten Kategorie das Licht mit dem zweiten Wellenlängenspektrum verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Sendevorrichtung für ein derartiges Kommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 und eine Empfängervorrichtung für ein derartiges Kommunikationssystem.
Ein Kommunikationssystem, eine Sendevorrichtung und eine Empfängervorrichtung der vorgenannten Art sind aus der DE 10 2006 030 878 A1 bekannt. Bei der darin beschriebenen als Beleuchtungsvorrichtung dienenden Sendevorrichtung sind eine Mehrzahl von Lichtquellen vorgesehen, die insbesondere als unterschiedlich farbige Leuchtdioden (LED) ausgebildet sind. Eine jede der Leuchtdioden wird von einer eigenen Treiberschaltung angesteuert. Ein Datensignal wird von einem Multiplexer in mehrere Spannungssignale aufgeteilt, die den Treibern zugeführt werden. Dabei wird eine derartige Modulation der Spannungssignale gewährleistet, dass das von den mehreren Lichtquellen ausgehende Licht in der Überlagerung auf dem zu beleuchtenden Objekt einen weißen Lichteindruck hervorruft. Mit einer entsprechenden Empfängervorrichtung können die Daten aus dem von der Sendevorrichtung ausgesandten Licht extrahiert werden.
Als nachteilig dabei ist anzusehen, dass beispielsweise durch eine Datenübertragung zu Unterhaltungszwecken sicherheitsrelevante Kommunikationsdienste blockiert werden könnten.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung eines Kommunikationssystems der eingangs genannten Art, bei dem die Übertragung wichtiger Informationen nicht durch die Übertragung unwichtiger Informationen verhindert oder verlangsamt wird. Weiterhin sollen eine Sendevorrichtung und eine Empfängervorrichtung für ein derartiges Kommunikationssystem angegeben werden.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Kommunikationssystem der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Sendevorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 und eine Empfängervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass das Kommunikationssystem derart gestaltet ist, dass für die Übertragung von Informationen einer ersten Kategorie das Licht mit dem ersten Wellenlängenspektrum und für die Übertragung von Informationen einer zweiten Kategorie das Licht mit dem zweiten Wellenlängenspektrum verwendet wird. Auf diese Weise kann die Separierung der Übertragung unterschiedlicher Kategorien von Informationen beziehungsweise die Separierung unterschiedlicher Kommunikationsdienste voneinander mit einfachen Mitteln effektiv erreicht werden. Durch die Verwendung unterschiedlicher Wellenlängenspektren beziehungsweise unterschiedlicher Lichtfarben für unterschiedliche Kategorien von Informationen entfällt ein zusätzliches Aushandeln von Ressourcen. Für die Übertragung wichtiger Informationen steht Licht mit einem Wellenlängenspektrum beziehungsweise einer Lichtfarbe zur Verfügung, das nicht für die Übertragung anderer beispielsweise zu Unterhaltungszwecken dienenden Informationen genutzt wird. Insbesondere werden dabei Kanalressourcen für sicherheitsrelevante Daten nicht durch andere Dienste belegt.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Kategorie und die zweite Kategorie, sowie gegebenenfalls mindestens eine weitere Kategorie, Warnungen und/oder Sensordaten und/oder Verkehrsdaten und/oder Infotainment und/oder Unterhaltung betreffen. Es ist durchaus möglich, eine Unterteilung in weitere Kategorien vorzunehmen und beispielsweise weitere Kategorien zusätzlichen Lichtfarben oder Wellenlängenspektren zuzuordnen.
Es besteht die Möglichkeit, dass das Licht mit einem ersten Wellenlängenspektrum rotes Licht, dass das Licht mit einem zweiten Wellenlängenspektrum grünes Licht und dass Licht mit einem dritten Wellenlängenspektrum blaues Licht ist. Beispielsweise könnte dann blaues Licht für die Übertragung von Warnungen, rotes Licht für die Übertragung von Sensordaten und/oder Verkehrsdaten und grünes Licht für die Übertragung von Infotainment und/oder Unterhaltung verwendet werden. Andere Zuordnungen sind möglich.
Gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, dass die Sendevorrichtung derart gestaltet ist, dass das Licht der mindestens einen Lichtquelle nur dann zur Informationsübertragung moduliert wird, wenn die zu übertragenden Informationen zu der Kategorie gehören, die dem Wellenlängenspektrum des Lichts der mindestens einen Lichtquelle entsprechen.
Es kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Lichtquelle als Leuchtdiode (LED) oder als Laser, insbesondere als Halbleiterlaser, ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Sendevorrichtung mehrere Lichtquellen, insbesondere drei Lichtquellen umfassen, wobei vorzugsweise im Betrieb der Sendevorrichtung eine erste der Lichtquellen rotes Licht, eine zweite der Lichtquellen grünes Licht und eine dritte der Lichtquellen blaues Licht aussendet.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Sendevorrichtung Mittel zur Mischung des von den einzelnen Lichtquellen ausgehenden Lichts umfasst, so dass im Betrieb der Sendevorrichtung weißes Licht aus der Sendevorrichtung austritt. Auf diese Weise wird schon in der oder im Bereich der Sendevorrichtung durch Überlagerung weißes Licht erzeugt, so dass ein die Sendevorrichtung anschauender Betrachter eine weiße Lichtquelle wahrnimmt.
Durch eine Sendevorrichtung mit Lichtquellen für rotes, grünes und blaues Licht können vorzugsweise sämtliche Dienste beziehungsweise die Übertragung von Informationen sämtlicher Kategorien unterstützt werden. Dabei werden insbesondere nur die Farbanteile moduliert, die für die jeweilige Aufgabe vorgesehen sind. Die nicht genutzten Farbanteile leuchten unmoduliert, um einen weißen Farbeindruck beizubehalten.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Mittel zur Mischung des von den einzelnen Lichtquellen ausgehenden Lichts einen Faserkoppler umfassen, der im Betrieb der Sendevorrichtung das Licht der drei Lichtquellen zusammenfasst, wobei insbesondere mehrere Lichtleitfasern vorgesehen sind, durch die jeweils das Licht von den Lichtquellen zu dem Faserkoppler gelangt. Dabei können die Austrittsapertur des Faserkopplers oder die Austrittsapertur einer mit dem Faserkoppler verbundenen ausgangsseitigen Lichtleitfaser innerhalb der Sendevorrichtung angeordnet sein. Durch den Faserkoppler lassen sich die Lichtanteile der Lichtquellen effektiv und weitgehend verlustfrei mischen, wobei nur wenig Bauraum benötigt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Sendevorrichtung Steuermittel umfasst, die je nach Kategorie der zu übertragenden Informationen ein Spannungssignal für die Ansteuerung der der entsprechenden Kategorie zugeordneten Lichtquelle modulieren und codieren können.
Gemäß Anspruch 10 umfasst eine erfindungsgemäße Empfängervorrichtung Sensormittel, die das von der mindestens einen Lichtquelle der Sendevorrichtung ausgesandte Licht erfassen können, insbesondere das von Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängenspektren ausgesandte Licht separat erfassen können, sowie Auswertemittel, die aus dem erfassten Licht die übertragenen Informationen extrahieren können, insbesondere durch Demodulation und Decodierung. Es ist dabei auch möglich, eine höhere Anzahl von Sensormitteln, insbesondere Fotodioden zu verwenden, um einen größeren Bereich zu erfassen oder örtlich aufzulösen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sendevorrichtung;
2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Empfängervorrichtung;

In den Figuren sind gleiche und funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die aus 1 ersichtliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sendevorrichtung kann beispielsweise als Scheinwerfer ausgebildet sein, wobei von dem Scheinwerfer nur Teile abgebildet sind.
Die Ausführungsform der Sendevorrichtung umfasst drei Lichtquellen 1, 2, 3, die voneinander verschiedene Wellenlängenspektren aufweisen. Dabei kann beispielsweise die Lichtquelle 1 Licht roter Farbe, die Lichtquelle 2 Licht grüner Farbe und die Lichtquelle 3 Licht blauer Farbe aussenden.
Die Lichtquellen 1, 2, 3 können insbesondere als Leuchtdioden (LED) ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Lichtquellen 1, 2, 3 als Laser, vorzugsweise als Laserdioden ausgebildet sind.
Die Sendevorrichtung umfasst weiterhin Modulationsmittel und Codiermittel, die in einem Bauteil 4 zusammengefasst sind. Die Modulationsmittel und die Codiermittel können ein Datensignal 5, das beispielsweise von dem Bordcomputer eines Kraftfahrzeugs ausgegeben wird, zur Modulation und Codierung eines für die Ansteuerung der Lichtquellen 1, 2, 3 verwendeten Spannungssignals 6, 7, 8 verwenden.
Weiterhin können in dem Bauteil 4 auch Steuermittel vorgesehen sein, die je nach Kategorie der zu übertragenden Informationen des Datensignals, das Spannungssignal 6, 7, 8 für die entsprechende Lichtquellen 1, 2, 3 modulieren und codieren. Beispielsweise wenn eine Warnung übermittelt werden soll, kann das Spannungssignal 8 für die Lichtquelle 3, die Licht blauer Farbe aussendet, für die Informationsübermittlung moduliert und codiert werden. Beispielsweise wenn Sensordaten oder Verkehrsdaten übermittelt werden sollen, kann das Spannungssignal 6 für die Lichtquelle 1, die Licht roter Farbe aussendet, für die Informationsübermittlung moduliert und codiert werden. Beispielsweise wenn Infotainment übermittelt werden soll, kann das Spannungssignal 7 für die Lichtquelle 2, die Licht grüner Farbe aussendet, für die Informationsübermittlung moduliert und codiert werden.
Dabei können das Modulationsschema und das Codierungsschema derart gewählt werden, dass das von den Leuchtdioden 1, 2, 3 ausgehende Licht in seiner Gesamtheit einen weißen Farbeindruck ergibt. Bei der Modulation der einzelnen Spannungssignale 6, 7, 8 kann die Frequenz so gewählt werden, dass das menschliche Auge eine konstante Intensität wahrnimmt. Wenn nur über einen der Farbkanäle Informationen übertragen werden sollen, werden die Spannungssignale 6, 7, 8 für die anderen Kanäle nicht moduliert, so dass die entsprechenden Lichtquellen 1, 2, 3 unmoduliert leuchten, um einen weißen Farbeindruck beizubehalten.
Die Sendevorrichtung umfasst als Mittel zur Mischung des von den einzelnen Lichtquellen 1, 2, 3 ausgehenden Lichts einen Faserkoppler 9 sowie drei Lichtleitfasern 10, 11, 12, die die Lichtquellen 1, 2, 3 mit dem Faserkoppler 9 verbinden. Von dem Faserkoppler 9 wird das von den drei Lichtquellen 1, 2, 3 ausgehende Licht gemischt, so dass weißes Licht entsteht. Die Sendevorrichtung umfasst weiterhin eine von dem Faserkoppler 9 ausgehende ausgangsseitige Lichtleitfaser 13, aus deren Austrittsapertur 14 weißes Licht 15 austritt.
Das aus der Sendevorrichtung austretende Licht kann sowohl für Beleuchtungszwecke als auch zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen genutzt werden.
Die in 2 abgebildete Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung umfasst drei als Sensormittel dienende Fotodioden 16, 17, 18, vor denen jeweils ein Farbfilter 19, 20, 21 angeordnet ist. Es ist auch möglich, eine größere Anzahl von Fotodioden zu verwenden, um einen größeren Bereich zu erfassen oder örtlich aufzulösen.
Durch die Farbfilter 19, 20, 21 wird das Licht in die den drei Farben entsprechenden Kanäle aufgeteilt. Auf diese Weise kann in mit den Fotodioden 16, 17, 18 verbundenen Auswertemitteln 22 das Licht demoduliert und decodiert werden. In den Auswertemitteln 22 können die einzelnen Spannungssignale vor dem Demodulieren und Decodieren gegebenenfalls verstärkt werden. Die demodulierten und decodierten Signale können zu einem Datensignal 23 zusammengesetzt werden, das weiterverarbeitet werden kann.
Die Empfangsvorrichtung kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein, das vor dem Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Sendevorrichtung fährt.
Bezugszeichenliste

1, 2, 3: Lichtquelle
4: Bauteil mit Modulationsmitteln und Codiermitteln
5: Datensignal
6, 7, 8: Spannungssignal
9: Faserkoppler
10, 11, 12: Lichtleitfaser
13: Lichtleitfaser
14: Austrittsapertur
15: weißes Licht
16, 17, 18: Fotodiode
19, 20, 21: Farbfilter
22: Auswertemittel
23: Datensignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006030878 A1 [0002]

Claims

Kommunikationssystem für Kraftfahrzeuge, umfassend - eine Mehrzahl von Sendevorrichtungen, die einzeln oder zusammen mindestens Licht mit einem ersten Wellenlängenspektrum und Licht mit einem zweiten Wellenlängenspektrum aussenden können und Modulationsmittel aufweisen, die eine Modulation des Lichts bewirken können, so dass durch das Licht Informationen übertragen werden, - eine Mehrzahl von Empfängervorrichtungen, die das ausgesandte Licht erfassen sowie aus dem erfassten Licht die übertragenen Informationen extrahieren können, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem derart gestaltet ist, dass für die Übertragung von Informationen einer ersten Kategorie das Licht mit dem ersten Wellenlängenspektrum und für die Übertragung von Informationen einer zweiten Kategorie das Licht mit dem zweiten Wellenlängenspektrum verwendet wird.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Übertragung von Informationen einer dritten Kategorie Licht mit einem dritten Wellenlängenspektrum verwendet wird.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kategorie und die zweite Kategorie, sowie gegebenenfalls mindestens eine weitere Kategorie, Warnungen und/oder Sensordaten und/oder Verkehrsdaten und/oder Infotainment und/oder Unterhaltung betreffen.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht mit einem ersten Wellenlängenspektrum rotes Licht, dass das Licht mit einem zweiten Wellenlängenspektrum grünes Licht und dass Licht mit einem dritten Wellenlängenspektrum blaues Licht ist.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass blaues Licht für die Übertragung von Warnungen, dass rotes Licht für die Übertragung von Sensordaten und/oder Verkehrsdaten und dass grünes Licht für die Übertragung von Infotainment und/oder Unterhaltung verwendet wird.
Sendevorrichtung für ein Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend - mindestens eine Lichtquelle (1, 2, 3), von der im Betrieb der Sendevorrichtung Licht ausgeht, - Modulationsmittel, die im Betrieb der Sendevorrichtung eine Modulation des von der mindestens einen Lichtquelle (1, 2, 3) ausgehenden Lichts bewirken können, so dass durch das Licht Informationen übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendevorrichtung derart gestaltet ist, dass das Licht der mindestens einen Lichtquelle (1, 2, 3) nur dann zur Informationsübertragung moduliert wird, wenn die zu übertragenden Informationen zu der Kategorie gehören, die dem Wellenlängenspektrum des Lichts der mindestens einen Lichtquelle (1, 2, 3) entsprechen.
Sendevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (1, 2, 3) als Leuchtdiode (LED) oder als Laser, insbesondere als Halbleiterlaser, ausgebildet ist.
Sendevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendevorrichtung mehrere Lichtquellen (1, 2, 3), insbesondere drei Lichtquellen (1, 2, 3) umfasst, wobei vorzugsweise im Betrieb der Sendevorrichtung eine erste der Lichtquellen (1, 2, 3) rotes Licht, eine zweite der Lichtquellen (1, 2, 3) grünes Licht und eine dritte der Lichtquellen (1, 2, 3) blaues Licht aussendet.
Sendevorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendevorrichtung Mittel zur Mischung des von den einzelnen Lichtquellen (1, 2, 3) ausgehenden Lichts umfasst, so dass im Betrieb der Sendevorrichtung weißes Licht (15) aus der Sendevorrichtung austritt.
Empfängervorrichtung für ein Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend - Sensormittel, die das von der mindestens einen Lichtquelle (1, 2, 3) der Sendevorrichtung ausgesandte Licht erfassen können, insbesondere das von Lichtquellen (1, 2, 3) mit unterschiedlichen Wellenlängenspektren ausgesandte Licht separat erfassen können, sowie - Auswertemittel (22), die aus dem erfassten Licht die übertragenen Informationen extrahieren können, insbesondere durch Demodulation und Decodierung.