DE102018100483A1

DE102018100483A1 - Automotives lichtbasiertes kommunikationssystem für benutzergeräte

Info

Publication number: DE102018100483A1
Application number: DE102018100483.4A
Authority: DE
Inventors: Kobi J. Scheim; Yohay Buchbut; Nadav Levkovich; Eilon Riess
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2018-07-19
Also published as: US20180205457A1; CN108322256A; US10135529B2

Abstract

Ein Fahrzeug und ein Kommunikationsverfahren für ein Fahrzeug sind offenbart. Das Fahrzeug beinhaltet ein fahrzeugeigenes Gateway für die Kommunikation unter Verwendung von Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC) und einen Transceiver für sichtbares Licht, der durch das fahrzeugeigene Gateway betrieben wird, um die VLC-Datenkommunikation zu ermöglichen. Der Transceiver kann mit einer VLC-fähigen Vorrichtung kommunizieren, die sich in einem Kommunikationsbereich des Fahrzeugs befindet. Die VLC-fähige Vorrichtung kann sich innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs befinden. In einer Ausführungsform wird ein VLC-Signal zwischen dem Fahrzeug und einem anderen Fahrzeug mit einem fahrzeugeigenen VLC-Gateway und einem Transceiver übertragen. Das fahrzeugeigene Gateway und der VLC-Transceiver ermöglichen Verkehrsmanagement. Ein Verkehrsmanagementsignal wird von einer Signalursprungsvorrichtung gesendet und am Fahrzeug unter Verwendung einer Kommunikation mit sichtbarem Licht empfangen, wodurch ermöglicht wird, dass das Fahrzeug gemäß dem Verkehrsmanagementsignal angesteuert wird.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft Kommunikationssysteme in Fahrzeugen und insbesondere ein Fahrzeugkommunikationssystem, das unter Verwendung von Kommunikationssignalen mit sichtbarem Licht kommuniziert.
HINTERGRUND
Neue Fahrzeuge und Automobile bieten die Möglichkeit, verschiedene Kommunikations- und Unterhaltungsvorrichtungen zusammen mit den Fahrzeugen zu verwenden. Zum Beispiel kann ein Mobiltelefon mit dem Fahrzeug verbunden werden, um einem Fahrer das freihändige Tätigen und Annehmen von Telefonanrufen zu ermöglichen. Zusätzlich ermöglichen integrierte Unterhaltungssysteme einem Fahrgast, während einer Reise einen Film oder ein Video zu sehen, Musik zu hören usw. Diese Kommunikations- und Unterhaltungsvorrichtungen verwenden im Allgemeinen Kurzstreckenkommunikationstechnologien in einem HF-Frequenzband oder Kommunikation über Kabel, die mit dem Fahrzeug verbunden sind.
Die Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC) ermöglicht es der Maschine, die Kommunikation unter Verwendung von Licht oder mit anderen Worten binären Signalen, die über eine Lichtfrequenz übertragen werden, zu automatisieren. Eine solche Kommunikation verspricht eine Erhöhung der Datenübertragungsraten gegenüber herkömmlichen drahtlosen Funkkommunikationsvorrichtungen mit in der Zukunft erwarteten höheren Datenübertragungsraten. Daher erwägen verschiedene Hersteller von Mobilgeräten, VLC-Module in mobile Geräte wie Smartphones, Tablets, Laptops usw. zu integrieren, um diesen mobilen Geräten die Kommunikation mit Kommunikationssignalen mit sichtbarem Licht zu ermöglichen. Dementsprechend ist es wünschenswert, ein Fahrzeugkommunikationssystem bereitzustellen, das solchen VLC-fähigen Geräten ermöglicht, mit dem Fahrzeug zu kommunizieren.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer exemplarischen Ausführungsform wird ein Kommunikationsverfahren offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines ersten Fahrzeugs mit einem fahrzeugeigenen Gateway, das Daten unter Verwendung von Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC) kommuniziert; Koppeln eines VLC-Transceivers mit dem fahrzeugeigenen Gateway zum Betrieb durch das fahrzeugeigene Gateway; Bereitstellen einer VLC-fähigen Vorrichtung innerhalb eines Kommunikationsbereichs des VLC-Transceivers; und Übertragen von Daten zwischen der VLC-fähigen Vorrichtung und dem Gateway unter Verwendung des VLC-Transceivers.
In einer anderen exemplarischen Ausführungsform ist ein Fahrzeug offenbart. Das Fahrzeug beinhaltet ein fahrzeugeigenes Gateway für die Kommunikation unter Verwendung von Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC); und einen Transceiver für sichtbares Licht, der mit dem Gateway für VLC gekoppelt ist, wobei das fahrzeugeigene Gateway den Transceiver für sichtbares Licht für Datenkommunikation betreibt.
In noch einer anderen exemplarischen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Kommunizieren zwischen einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Übertragen einer Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC) von einem fahrzeugeigenen VLC-Gateway des ersten Fahrzeugs; und Empfangen des VLC-Signals an einem fahrzeugeigenen VLC-Gateway des zweiten Fahrzeugs.
In noch einer anderen exemplarischen Ausführungsform wird ein Verfahren für das Verkehrsmanagement offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Übertragen eines Verkehrsmanagementsignals von einer Signalursprungsvorrichtung, wobei das Verkehrsmanagementsignal ein Kommunikationssignal mit sichtbarem Licht ist; Empfangen des Verkehrsmanagementsignals an einem Fahrzeug, das unter Verwendung von Kommunikation mit sichtbarem Licht kommuniziert; und Fahren des Fahrzeugs gemäß dem Verkehrsmanagementsignal.
Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne weiteres hervor.
Figurenliste
Andere Eigenschaften, Vorteile und Details erscheinen, nur exemplarisch, in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht:

1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Systems zur Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC-System) eines Fahrzeugs, das eine Kommunikation mit sichtbarem Licht zwischen verschiedenen VLC-fähigen Vorrichtungen bereitstellt;
2 veranschaulicht die Verwendung eines VLC-Kommunikationssystems zum Ermöglichen einer Kommunikation zwischen VLC-fähigen Vorrichtungen im Fahrzeuginnenraum des ersten Fahrzeugs;
3 stellt die gemeinsame Nutzung von Daten zwischen einem Mobilgerät und einer integrierten Anzeige des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des VLC-Kommunikationssystems dar;
4 veranschaulicht die gemeinsame Nutzung von Daten zwischen einem Mobilgerät und einer Instrumententafel des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des VLC-Kommunikationssystems;
5 stellt die gemeinsame Nutzung von Daten zwischen einem Mobilgerät und einer zentralen Speichervorrichtung des Fahrzeugs unter Verwendung des VLC-Kommunikationssystems dar;
6 zeigt ein schematisches Diagramm der VLC-Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und verschiedenen Mobilgeräten in einem Fahrzeuginnenraum;
7 und 8 veranschaulichen verschiedene Konfigurationen von VLC-Transceivern, die eine externe Fahrzeugkommunikation ermöglichen;
9 stellt eine Verkehrskonfiguration dar, die eine Kommunikation über sichtbares Licht zwischen Fahrzeugen ermöglicht, wie zum Beispiel jenen Fahrzeugen, die in den 7 und 8 gezeigt sind;
10 zeigt ein Fahrzeug mit einem System von seitlichen VLC-Transceivern;
11 stellt ein Multi-Hop-Kommunikationssystem mit sichtbarem Licht dar, das eine Kommunikation zwischen einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug unter Verwendung mehrerer Fahrzeuge als Relaispunkte bereitstellt;
12 offenbart ein VLC-System, das eine VLC-fähige Station oder einen VLC-fähigen Tower zur Verbesserung eines Verkehrsflusses und/oder der Verkehrssicherheit enthält;
13 veranschaulicht ein Verkehrsproblem, das unter Verwendung einer VLC-fähigen Station von 12 gelöst werden kann; und
14 veranschaulicht die Verwendung einer VLC-fähigen Station, um nützliche Verkehrsinformationen für das Fahrzeug, das sich der Kreuzung nähert, bereitzustellen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken.
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Systems zur Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC-System) 100 eines Fahrzeugs, das eine Kommunikation mit sichtbarem Licht zwischen verschiedenen VLC-fähigen Vorrichtungen bereitstellt. Wie hierin erörtert, bezieht sich die Kommunikation mit sichtbarem Licht auf eine Kommunikation, die ein Binärsignal verwendet, das von elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Lichtspektrum getragen wird. Das sichtbare Lichtspektrum kann sich auf elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa 375 Nanometer und etwa 780 Nanometer beziehen. Das sichtbare Lichtspektrum kann jedoch auch Infrarotstrahlungswellenlängen in verschiedenen hierin offenbarten Ausführungsformen beinhalten. Ein VLC-Signal wird erzeugt, indem die Beleuchtungspegel einer Lichtquelle, wie etwa eines Kommunikationstransceivers für sichtbares Licht („VLC-Transceiver“) geändert werden. Im Allgemeinen bezieht sich das Ändern der Beleuchtungspegel auf das Ein- und Ausschalten des VLC-Transceivers, um Binärziffern darzustellen. Der VLC-Transceiver beinhaltet im Allgemeinen eine LED- oder eine andere Vorrichtung als einen Sender, die fähig ist, schnell genug und mit ausreichender Auflösung zwischen Beleuchtungspegeln umzuschalten, um eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen beinhaltet der VLC-Transceiver eine Laserdiode als einen Sender. Ein Fotodetektor kann als Empfänger des VLC-Transceivers verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen eines VLC-Transceivers enthalten der Sender oder der Empfänger (oder beide) optische Elemente wie Linsen, Filter und Polarisatoren, um die VLC-Signalstärke gegenüber störenden Umgebungslichtquellen (z. B. Sonne, Lichtmasten usw.) weiter zu verbessern.
In anderen verschiedenen Ausführungsformen enthalten der Sender oder Empfänger (oder beide) mehrere LEDs oder Fotodioden (oder Transistoren) mit zugehörigen Optiken. In anderen Ausführungsformen lokalisieren die VLC-Transceiver den Sender und den Empfänger im gleichen Gehäuse oder trennen den Sender und den Empfänger noch im gleichen Gehäuse mittels interner mechanischer Vorrichtungen, die den einen vom anderen blockieren, oder platzieren den Transceiver in einem Gehäuse und den Empfänger in einem anderen Gehäuse (d. h. verteilter Transceiver). In einer anderen Ausführungsform verwendet der Sender eine Wellenlänge und der Empfänger ist auf eine andere Wellenlänge abgestimmt (d. h. Wellenlängenmultiplex - WDMA). Das VLC-Signal wird von einem Transceiver gesendet und an einem anderen Transceiver empfangen, um eine Kommunikation mit sichtbarem Licht abzuschließen. Das VLC-Protokoll kann Broadcasting, Multicasting, Unicasting, Beam-Scanning für Peer-to-Peer-Kommunikation und/oder Clustering beinhalten.
Das VLC-System 100 veranschaulicht schematisch ein erstes Fahrzeug 102, das ein fahrzeugeigenes VLC-Kommunikationssystem 104 enthält. Das VLC-Kommunikationssystem 104 beinhaltet ein Gateway 104a und einen VLC-Transceiver 104b. Das Gateway 104a steuert den Betrieb des VLC-Transceivers 104b und ermöglicht, dass ein Signal unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher Kommunikationsverbindungen und Protokolle übermittelt wird. Somit kann das Gateway 104a eine VLC-Kommunikation empfangen und das Signal über einen zellularen Kommunikationskanal oder einen anderen drahtlosen HF-Kommunikationskanal (z. B. W-Fi, WiGig und Bluetooth) oder einen anderen VLC-Kommunikationskanal bereitstellen. In einer Ausführungsform kommuniziert der VLC-Transceiver 104b mit VLC-fähigen Vorrichtungen 106, die sich innerhalb des Fahrzeuginnenraums des ersten Fahrzeugs 102 befinden, unter Verwendung von Kommunikation mit sichtbarem Licht. Beispielhafte VLC-fähige Vorrichtungen 106 beinhalten zum Beispiel eine erstes mobile Vorrichtung 108 und eine zweite mobile Vorrichtung 110 sowie verschiedene integrierte Vorrichtungen 112 und verschiedene Sensoren 114 des ersten Fahrzeugs 102. Die erste mobile Vorrichtung 108 und/oder die zweite mobile Vorrichtung 110 können ein Computer-Laptop, ein Tablet-Gerät, ein Smartphone oder eine andere Vorrichtung sein, die von einem Fahrgast oder Fahrgästen in einem Fahrzeuginnenraum des ersten Fahrzeugs 102 herein- und herausgebracht werden können. Beispielhafte integrierte Vorrichtungen 112 können ein Bordunterhaltungssystem, eine Armaturenbrettanzeige, eine Instrumententafel, etc. beinhalten. Die verschiedenen Sensoren 114 können Bereichserkennungssensoren, LIDAR usw. beinhalten, die Daten in Bezug auf das erste Fahrzeug 102 sammeln. Während das VLC-Kommunikationssystem 104 als mit den verschiedenen VLC-fähigen Vorrichtungen 106 über VLC-Kommunikation kommunizierend beschrieben wird, ist es in anderen Ausführungsformen möglich, dass das VLC-Kommunikationssystem 104 mit einigen dieser Vorrichtungen zusätzlich zu der visuellen Lichtkommunikation unter Verwendung anderer Kommunikationsverfahren (z. B. drahtgebundene Kommunikation) oder anderer Kommunikationsprotokolle (z. B. Bluetooth) kommuniziert.
2 veranschaulicht die Verwendung eines VLC-Kommunikationssystems 104 zum Ermöglichen einer Kommunikation zwischen VLC-fähigen Vorrichtungen im Fahrzeuginnenraum des ersten Fahrzeugs 102. Der VLC-Transceiver 104b des VLC-Kommunikationssystems 104 ist an einer Innenfläche, wie zum Beispiel dem Dachhimmel des ersten Fahrzeugs 102, montiert. Indem der VLC-Transceiver 104b am Dachhimmel des ersten Fahrzeugs 102 platziert wird, beleuchtet Licht vom VLC-Transceiver 104b ein großes Volumen des Inneren des ersten Fahrzeugs 102, wodurch eine VLC-Kommunikation im Wesentlichen im gesamten Fahrzeuginnenraum bereitgestellt wird. Der VLC-Transceiver 104b kann an alternativen Stellen des Fahrzeugs 102 angeordnet sein, wenn es als geeignet erachtet wird. Darüber hinaus kann das VLC-Kommunikationssystem 104 zusätzliche VLC-Transceiver an getrennten Stellen des Innenraums verwenden, um eine VLC-Kommunikation im Fahrzeuginnenraum an Stellen außerhalb einer Sichtlinie des VLC-Transceivers 104b bereitzustellen. So kann beispielsweise ein zusätzlicher Gateway-Transceiver in einer Tür des Fahrzeugs, im Armaturenbrett usw. angeordnet sein.
2 veranschaulicht eine Kommunikation von Gerät zu Gerät innerhalb des ersten Fahrzeugs 102, die durch das VLC-Kommunikationssystem 104 ermöglicht wird. Eine erstes mobile Vorrichtung 202 ist an einer ersten Stelle (z. B. einem Rücksitz) im Innenraum des ersten Fahrzeugs 102 angeordnet, und eine zweite mobile Vorrichtung 204 ist an einer zweiten Stelle (z. B. einem Vordersitz) im Innenraum des ersten Fahrzeugs 102 angeordnet. An ihren jeweiligen Standorten befinden sich die erste mobile Vorrichtung 202 und die zweite mobile Vorrichtung 204 nicht in einer Sichtlinie zueinander und sind daher nicht in der Lage, unter Verwendung von VLC direkt miteinander zu kommunizieren. Damit die erste mobile Vorrichtung 202 mit der zweiten mobilen Vorrichtung 204 kommuniziert, sendet die erste mobile Vorrichtung 202 ein VLC-Signal an das VLC-Kommunikationssystem 104 und das VLC-Kommunikationssystem 104 leitet das VLC-Signal an die zweite mobile Vorrichtung 204 weiter. In alternativen Ausführungsformen kann das VLC-Kommunikationssystem 104 mit einer des ersten mobilen Vorrichtung 202 und der zweiten mobilen Vorrichtung 204 unter Verwendung eines anderen Kommunikationspfades oder - protokolls kommunizieren. Unter Verwendung des VLC-Kommunikationssystems 104 können Fahrzeuginsassen die erste mobile Vorrichtung 202 und die zweite mobile Vorrichtung 204 verwenden, um Text, Audio, Video usw. gemeinsam zu nutzen, Spiele miteinander zu spielen und so weiter.
Das VLC-Kommunikationssystem 104 kann mit einer fahrzeugeigenen Speichervorrichtung 206 des ersten Fahrzeugs 102 kommunizieren. Somit können Medien oder andere Daten von einem oder mehreren von der ersten mobilen Vorrichtung 202 und der zweiten mobilen Vorrichtung 204 zu der fahrzeugeigenen Speichervorrichtung 206 hochgeladen werden. Daten und Medien können von der fahrzeugeigenen Speichervorrichtung 206 auch zu einem oder mehreren des ersten mobilen Vorrichtung 202 und der zweiten mobilen Vorrichtung 204 heruntergeladen werden.
3 veranschaulicht die gemeinsame Nutzung von Daten zwischen einer mobilen Vorrichtung 302 und einer integrierten Anzeige 304 des ersten Fahrzeugs 102 unter Verwendung des VLC-Kommunikationssystems 104. In der veranschaulichenden Ausführungsform ist die integrierte Anzeige 304 an einer Rückseite eines Sitzes 103 des ersten Fahrzeugs 102 angebracht. Die integrierte Anzeige 304 kann eine Anzeige für ein Unterhaltungssystem, ein Informationssystem oder ein anderes Gerät sein. Die mobile Vorrichtung 302 kommuniziert mit dem VLC-Kommunikationssystem 104 unter Verwendung von VLC-Signalen und das VLC-Kommunikationssystem 104 kommuniziert mit der integrierten Anzeige 304 unter Verwendung von VLC-Signalen. Somit können über das VLC-Kommunikationssystem 104 Informationen zwischen der mobilen Vorrichtung 302 und der integrierten Anzeige 304 geteilt werden (z. B. in Spielsituationen bei denen die Rücksitzansicht eine Berührungsfeldfunktion oder eine Audio-Video-Konferenz hat).
4 veranschaulicht die gemeinsame Nutzung von Daten zwischen einer mobilen Vorrichtung 402 und einer Instrumententafel 404 des ersten Fahrzeugs 102 unter Verwendung des VLC-Kommunikationssystems 104. Die mobile Vorrichtung 402 und das VLC-Kommunikationssystem 104 senden VLC-Signale hin und her, und das VLC-Kommunikationssystem 104 und die Instrumententafel 404 senden VLC-Signale hin und her. Somit können über das VLC-Kommunikationssystem 104 Informationen zwischen der Instrumententafel 404 und der mobilen Vorrichtung 402 ausgetauscht werden. Die Instrumententafel 404 enthält Informationen wie zum Beispiel Kilometerleistung, aktueller Kraftstofftankstatus (d. h. Kraftstoffanzeige), Motortemperatur usw. Solche Fahrzeuginformationen von der Instrumententafel 404 können an die mobile Vorrichtung 402 gesendet werden und die mobile Vorrichtung 402 kann zusätzliche Informationen basierend auf den Fahrzeuginformationen finden. So kann beispielsweise die Kraftstoffanzeige anzeigen, dass das erste Fahrzeug 102 in 48 Kilometern (30 Meilen) keinen Kraftstoff mehr hat. Die mobile Vorrichtung 402 kann diese Information empfangen und dann eine Suche durchführen, um eine Tankstelle innerhalb von 48 Kilometern (30 Meilen) zu finden, einschließlich Kraftstoffpreisen usw. Zusätzlich können Daten von der mobilen Vorrichtung 402 (z. B. letzter Anruf, Nachrichtendaten) auf der Instrumententafel 404 angezeigt werden.
5 veranschaulicht die gemeinsame Nutzung von Daten zwischen einer mobilen Vorrichtung 502 und einer zentralen Speichervorrichtung 504 und einem zentralen Stapelmodul (CSM) zur Anzeige der im Fahrzeug 102 gespeicherten Informationen 504 unter Verwendung des VLC-Kommunikationssystems 104. Eine solche gemeinsame Nutzung von Daten kann die gemeinsame Nutzung von Medien, das Hoch-/Herunterladen von Daten, das Spielen, das Verarbeiten und Entladen von Daten, Anruf-/Nachrichteninformationen der mobilen Vorrichtung 502, Karteninformationen mit Echtzeitverkehrsbenachrichtigungen usw. beinhalten.
6 zeigt ein schematisches Diagramm 600 der VLC-Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und verschiedenen mobilen Vorrichtungen in einem Fahrzeuginnenraum. Das VLC-Gateway 602 des Fahrzeugs kommuniziert mit den verschiedenen mobilen Vorrichtungen (z. B. Laptop 604, Tablet 606, Smartphone 608, Videomonitor 610) über VLC-Signale, wodurch ermöglicht wird, dass jedes dieser verschiedenen Geräte unter Verwendung von VLC miteinander in Verbindung steht. Das VLC-Gateway 602 steht weiterhin in Verbindung mit einer Speichervorrichtung 612, wodurch eine Datenübertragung zwischen den verschiedenen Vorrichtungen und der Speichervorrichtung 612 sowie eine Datenspeicherung in der Speichervorrichtung 612 ermöglicht wird.
Unter Rückbezug auf 1 ist der fahrzeugeigene VLC-Transceiver 104b in der Lage, eine VLC-Kommunikation mit Vorrichtungen 120 außerhalb des ersten Fahrzeugs 102 durchzuführen. Beispielhafte äußere Vorrichtungen 120 beinhalten ein zweites VLC-fähiges Fahrzeug 122, eine mobile Vorrichtung 124, die von einem Fußgänger getragen wird, einen VLC-fähigen Lichtmast 126 und eine entfernte VLC-Station 128, sind aber nicht auf diese beschränkt. Das zweite Fahrzeug 122 kann dem ersten Fahrzeug insofern ähnlich sein, als es seinen eigenen integrierten VLC-Transceiver und verschiedene integrierte Anzeigen und/oder Sensoren beinhaltet. In einer Ausführungsform kann das fahrzeugeigene VLC-Kommunikationssystem 104 des ersten Fahrzeugs 102 sowohl mit Vorrichtungen 106 innerhalb seines Fahrzeuginnenraums (d. h. der ersten mobilen Vorrichtung 108) als auch mit einer oder mehreren Vorrichtungen 120 außerhalb des ersten Fahrzeugs 102 kommunizieren und dadurch VLC-Kommunikation zwischen Innengeräten 106 und Außengeräten 120 bereitstellen. Eine solche Kommunikation zwischen den Innengeräten 106 und den Außengeräten 120 kann einen VLC-Transceiver (d. h. VLC-Transceiver 104b) für die Kommunikation innerhalb des Innenraums und einen weiteren VLC-Transceiver (nicht dargestellt) für die Kommunikation nach außen verwenden. Diese Transceiver können miteinander über das Gateway 104a kommunizieren. In weiteren Ausführungsformen kann eine interne Vorrichtung im ersten Fahrzeug 102 mit einer internen Vorrichtung im zweiten Fahrzeug 122 kommunizieren, indem eine Multi-Hop-Kommunikation durch die VLC-Gateways von dazwischenfahrenden Fahrzeugen verwendet wird. Diese Kommunikation wird hierin weiter unter Bezugnahme auf die 9 und 11 erörtert.
7 und 8 veranschaulichen verschiedene Konfigurationen von VLC-Transceivern, die eine externe Fahrzeugkommunikation ermöglichen. In 7 zeigt das Fahrzeug 700 ein verteiltes System von Transceivern. Der Sender Tx (der sich am Scheinwerfer 702a befindet) und der Empfänger Rx (der sich am Scheinwerfer 702b befindet) arbeiten als ein Paar, um einen vorwärtsgerichteten VLC-Transceiver für die VLC-Signalkommunikation an einem vorderen Ende des Fahrzeugs 700 bereitzustellen. Der Sender Tx (der sich am Rücklicht 704a befindet) und der Empfänger Rx (der sich am Rücklicht 704b befindet) arbeiten als ein Paar, um einen rückwärtsgerichteten VLC-Transceiver für die VLC-Signalkommunikation an einem hinteren Ende des Fahrzeugs 700 bereitzustellen.
In 8 zeigt das Fahrzeug 800 ein kollokiertes System von Transceivern. Der Vorwärtssender Tx (802a) und der Vorwärtsempfänger Rx (802b) arbeiten als ein Paar, um einen vorwärtsgerichteten Transceiver für die VLC-Signalkommunikation an einem vorderen Ende des Fahrzeugs 800 bereitzustellen. Der Rückwärtssender Tx (804a) und der Rückwärtsempfänger Rx (804b) arbeiten als ein Paar, um einen rückwärts gerichteten Transceiver für die VLC-Signalkommunikation an einem hinteren Ende des Fahrzeugs 800 bereitzustellen.
9 stellt eine Verkehrskonfiguration dar, die eine Kommunikation über sichtbares Licht zwischen Fahrzeugen ermöglicht, wie zum Beispiel jenen Fahrzeugen, die in den 7 und 8 gezeigt sind. Das erste Fahrzeug 902 und das zweite Fahrzeug 904 fahren mit dem zweiten Fahrzeug 904 hinter dem ersten Fahrzeug 902. Dies ist eine normale Fahrkonfiguration, die in den meisten Verkehrsmustern gefunden wird. Die Sender und Empfänger des ersten Fahrzeugs 902 und des zweiten Fahrzeugs 904 sind so angeordnet, dass das erste Fahrzeug 902 und das zweite Fahrzeug 904 miteinander kommunizieren können. Insbesondere befindet sich der rückwärtsgerichtete Sender (Tx-back) 910 des ersten Fahrzeugs 902 auf der gleichen Seite (d. h. auf der Beifahrerseite) wie der nach vorn gerichtete Empfänger (Rx-front) 912 des zweiten Fahrzeugs 904. Zusätzlich befindet sich der rückwärtsgerichtete Empfänger (Rx-back) 914 des ersten Fahrzeugs 902 auf der gleichen Seite (d. h. der Fahrerseite) wie der nach vorn gerichtete Sender (Tx-front) 916 des zweiten Fahrzeugs 904. Somit wird ein Vorwärtskommunikationskanal entlang der Fahrerseite des ersten Fahrzeugs 902 und des zweiten Fahrzeugs 904 eingerichtet, und ein Rückwärtskommunikationskanal wird entlang der Beifahrerseite des ersten Fahrzeugs 902 und des zweiten Fahrzeugs 904 eingerichtet. In anderen Ausführungsformen können die Sender (Tx-Back und Tx-Front) und Empfänger (Rx-Back und Rx-Front) in jeder Konfiguration vorliegen, die für die VLC-Signalkommunikation geeignet ist.
Somit existiert ein Zweiwege-VLC-Kommunikationskanal, der es dem ersten Fahrzeug 902 und dem zweiten Fahrzeug 904 ermöglicht, miteinander zu kommunizieren. Dieser Kommunikationskanal kann einem Insassen des ersten Fahrzeugs 902 ermöglichen, Signale von einer mobilen Vorrichtung im ersten Fahrzeug 902 hin und her zu senden, wobei eine mobile Vorrichtung von einem Insassen des zweiten Fahrzeugs 904 verwendet wird, die den zwei Insassen ermöglicht, Spiele zu spielen, Videos, Audio, Text, Bilder miteinander zu teilen usw.
Zusätzlich kann das erste Fahrzeug 902 Informationen vom zweiten Fahrzeug 904 in einer Vorwärtsrichtung weiterleiten, und das zweite Fahrzeug 904 kann Informationen vom ersten Fahrzeug 902 in einer Rückwärtsrichtung weiterleiten. Für eine Vielzahl von Fahrzeugen, die in einer einzelnen Reihe ausgerichtet sind, wie durch das erste Fahrzeug 902 und das zweite Fahrzeug 904 gezeigt, kann jedes Fahrzeug in der Reihe VLC-Signale vorwärts und rückwärts übertragen. Daher kann ein VLC-Signal an einem Ende einer solchen Reihe solcher Fahrzeuge an ein Fahrzeug am Anfang der Reihe und umgekehrt übertragen werden. Zusätzlich kann ein VLC-Signal, das von einem Fahrzeug an eine beliebige Position in der Reihe ausgeht, an jeder anderen Position in der Reihe an ein anderes Fahrzeug weitergeleitet werden.
10 zeigt ein Fahrzeug 1000 mit einem System von seitlichen VLC-Transceivern. Der VLC-Transceiver 1002a ist auf einer Fahrerseite des Fahrzeugs 1000 angeordnet. Der VLC-Transceiver 1002b ist auf einer Beifahrerseite des Fahrzeugs 1000 angeordnet. In verschiedenen Ausführungsformen sind die VLC-Transceiver 1002a und 1002b an den Seitenspiegeln des Fahrzeugs 1000 angeordnet. Die VLC-Transceiver 1002a und 1002b können eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und einer VLC-fähigen Vorrichtung bereitstellen, die sich an einer Seite des Fahrzeugs 1000 befindet. So kann beispielsweise das Fahrzeug 1000 unter Verwendung des VLC-Transceivers 1002a mit einem Fahrzeug kommunizieren, das sich auf seiner Fahrerseite befindet. Die VLC-Transceiver 1002a und 1002b können auch für die Entfernungserkennung von Fahrzeugen verwendet werden, um eine Kollision zu vermeiden (z. B. unter Verwendung von Laufzeitmessungen). Die VLC-Transceiver 1002a und 1002b können in Kommunikation mit anderen VLC-Transceivern des Fahrzeugs 1000 stehen, wie z. B. externen VLC-Transceivern von 7 und 8 und/oder mit VLC-Transceivern, die im Allgemeinen eine Kommunikation innerhalb des Fahrzeugs 1000 über ein VLC-Gateway des Fahrzeugs (zum Beispiel VLC-Gateway 104a von 1) bereitstellen.
Während die Fahrzeuge von 7-10 erörtert werden, dass sie fähig sind, unter Verwendung von Kommunikationssignalen für sichtbares Licht miteinander zu kommunizieren, ermöglicht die vorliegende Offenbarung den Fahrzeugen auch, mit einem VLC-fähigen Mobilgerät zu kommunizieren, das von einem Fußgänger getragen wird, einer VLC-fähigen Struktur entlang der Seite der Straße, einer VLC-fähigen Infrastrukturvorrichtung usw.
11 veranschaulicht ein Multi-Hop-Kommunikationssystem mit sichtbarem Licht 1100 dar, das eine Kommunikation zwischen einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug unter Verwendung mehrerer Fahrzeuge als Relaispunkte bereitstellt. Jedes Fahrzeug (1102, 1104, 1106, 1108, 1110, 1112 und 1114) ist für die Kommunikation mit sichtbarem Licht mit mindestens einem anderen Fahrzeug konfiguriert, wie hierin beschrieben. Um beispielsweise ein VLC-Signal vom Fahrzeug 1102 an das Fahrzeug 1108 zu senden, sendet das Fahrzeug 1102 das VLC-Signal an das Fahrzeug 1104, das das VLC-Signal an das Fahrzeug 1106 weiterleitet, das das VLC-Signal an das Fahrzeug 1108 weiterleitet.
In einer Ausführungsform ist das vom Fahrzeug 1102 gesendete Signal ein Verkehrsmanagementsignal, das an den Fahrzeugen implementiert werden kann, die das Verkehrsmanagementsignal empfangen, einschließlich der Fahrzeuge 1104, 1106, 1108, 1110, 1112, 1114. Insbesondere kann das Fahrzeug 1102 ein Einsatzfahrzeug sein, wie beispielsweise ein Krankenwagen, ein Löschfahrzeug, ein Polizeifahrzeug usw. Eine Signalursprungsvorrichtung, die vom Fahrzeug 1102 befördert wird, kann das Verkehrsmanagementsignal erzeugen. Das Fahrzeug 1102 überträgt dann das Verkehrsmanagementsignal an ein nahegelegenes Fahrzeug (z. B. Fahrzeug 1104). Das Verkehrsmanagementsignal weist Fahrzeuge an, auf sich annähernde Fahrzeuge 1102 zu achten, insbesondere an der Kreuzung 1120. Während sich das Fahrzeug 1104 höchstwahrscheinlich zu der Zeit, zu der sich das Fahrzeug 1102 der Kreuzung 1120 nähert, außerhalb der Kreuzung 1120 befindet, leitet das Fahrzeug 1104 trotzdem das Verkehrsmanagementsignal an die Fahrzeuge 1106 und 1110 weiter. Das Fahrzeug 1106 leitet das Signal an das Fahrzeug 1108 weiter. Das Fahrzeug 1108 ist derzeit von der Kreuzung 1120 so weit entfernt, dass es sich in der Kreuzung 1120 befinden würde, wenn das Einsatzfahrzeug 1102 an der Kreuzung 1120 ankommt, unter der Annahme, dass es keine Kenntnis über das Einsatzfahrzeug 1102 hat. Bei Empfang des Verkehrsmanagementsignals kann der Fahrer des Fahrzeugs 1108 jedoch die geeignete Maßnahme ergreifen, um dem Einsatzfahrzeug 1102 zu ermöglichen, die Kreuzung 1120 ungehindert zu passieren. Unterdessen kann das Fahrzeug 1110 das Verkehrsmanagementsignal an das Fahrzeug 1114 und das zusätzliche Einsatzfahrzeug 1112 weiterleiten. Das Fahrzeug 1114 kann, falls erforderlich, rechtzeitig an den Straßenrand fahren, um einen Weg für das Einsatzfahrzeug 1102 freizumachen. Zusätzlich können die Einsatzfahrzeuge 1102 und 1112 über Kommunikation mit sichtbarem Licht unter Verwendung der Fahrzeuge 1104 und 1110 als Relaisfahrzeuge kommunizieren. Daher stellt das VLC-System 1100 (ein Ad-hoc-) Verkehrsmanagement bereit, um einen Verkehrsfluss für ein Einsatzfahrzeug zu erleichtern, und stellt ebenfalls Kommunikation auf Straßenniveau zwischen Einsatzfahrzeugen bereit. Während die Signalursprungsvorrichtung als vom Einsatzfahrzeug 1102 übermittelt beschrieben wird, kann in anderen Ausführungsformen eine Signalursprungsvorrichtung an einem geeigneten Ort angeordnet sein, wie z. B. dem Kommunikationsturm 1130 usw. Zusätzlich kann das Verkehrsmanagementsignal zur Warnung von Fußgängern zu einer VLC-fähigen Vorrichtung 1132 weitergeleitet werden, zum Beispiel unter Verwendung eines Fahrzeugs (z. B. Fahrzeuge 1102, 1104, 1106, 1108) in VLC-Kommunikation mit der mobilen Vorrichtung 1132.
12 offenbart ein VLC-System 1200, das eine VLC-fähige Station oder einen VLC-fähigen Tower zur Verbesserung eines Verkehrsflusses und/oder der Verkehrssicherheit enthält. Die VLC-fähige Station 1202 beinhaltet Kameras, die eine Ansicht entlang vier verschiedener Kamera-Richtungen (1204a, 1204b, 1204c und 1204d) bereitstellen können, und VLC-Transceiver zum Übertragen von VLC-Signalen in vier verschiedenen VLC-Übertragungsrichtungen (1206a, 1206b, 1206c und 1206d). Wie in 12 gezeigt, sind die Kamera-Richtungen und die VLC-Übertragungsrichtungen entlang von Straßen, die sich der Kreuzung 1220 nähern. Die VLC-fähige Station 1202 kann eine dedizierte Station oder ein Turm sein, die/der an der Kreuzung 1220 platziert ist. Alternativ kann die VLC-fähige Station 1202 eine Vorrichtung sein, die in eine bestehende Struktur, wie eine Ampel, einen Lichtmast oder eine andere vorhandene Infrastruktur, nachgerüstet wird. Die nachgerüstete Vorrichtung kann eine oder mehrere Fernkameras, die VLC-Transceiver und einen Prozessor zum Betreiben der Kameras und Transceiver beinhalten. Die Station 1202 kann zusätzlich in Kommunikation mit einem Backoffice stehen, das beispielsweise ein Gemeindeamt sein kann, das Informationen, wie Verkehrsinformationen, bereitstellt, die zum Wohle des Fahrers des Fahrzeugs von der Station 1202 an ein Fahrzeug übertragen werden können. Die Station 1202 kann eine Signalursprungsvorrichtung sein, die Verkehrsdaten an ein Fahrzeug bereitstellt.
13 veranschaulicht ein Verkehrsproblem, das unter Verwendung einer VLC-fähigen Station 1202 von 12 gelöst werden kann. Das Fahrzeug 1300 nähert sich einer Kreuzung 1320, die von Gebäuden 1302 oder anderen visuellen Hindernissen auf beiden Seiten der Straße umgeben ist. Von der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs 1300 hat der Fahrer eine Sichtweite von ungefähr 30 Metern (ungefähr 100 Fuß) von Seite zu Seite und ist verhältnismäßig in Unkenntnis des Querverkehrs.
14 veranschaulicht die Verwendung einer VLC-fähigen Station 1402, um nützliche Verkehrsinformationen für das Fahrzeug 1300, das sich der Kreuzung 1320 nähert, bereitzustellen. Die VLC-fähige Station 1402 beinhaltet eine Fernkamera, die ein visuelles Bild entlang der Straßenstraßenquerrichtungen 1404 und 1406 bereitstellt. Die Fernkamera ist mit einem VLC-Transceiver verbunden, der das visuelle Bild unter Verwendung eines VLC-Signals an das Fahrzeug 1300 überträgt. Die Bilder des Querverkehrs können an der Armaturenbrettanzeige des Fahrzeugs 1300 angezeigt werden, um dem Fahrer Kenntnis von entgegenkommendem Querverkehr bereitzustellen, wodurch die Sicherheit der Kreuzung 1320 erhöht wird. In einer anderen Ausführungsform kann das VLC-Signal in ein ADAS (Advanced Driver Assistance System) zu einem fahrzeugeigenen Erfassungssystem gesendet werden, das erweiterte Sicherheitsmerkmale wie Anti-Kollisions-Merkmale oder autonome Fahreigenschaften bereitstellt.
Für das Fahrzeug kann, zusätzlich zu dem Bereitstellen von Verkehrsvideo- und/oder Verkehrsmanagementsignalen, eine VLC-fähige Station verwendet werden, um andere Aufgaben zu erfüllen, die das Fahrerlebnis erleichtern. So kann beispielsweise eine VLC-fähige Station entlang einer Mautstraße verwendet werden und unter Verwendung von VLC mit einem ankommenden Fahrzeug kommunizieren, um eine Geldtransaktion zur Zahlung einer Maut durchzuführen. VLC-Kommunikation bietet Sicherheit für drahtlose Geldtransaktionen oder andere sensible Kommunikation. Eine solche Sicherheit resultiert daraus, dass ein gesteuertes Lichtsignal über einen engen Winkel verteilt wird. Diese Anordnung führt zu einer nahezu drahtlosen Punkt-zu-Punkt-Kommunikation und minimiert die Risiken des Abhörens durch Dritte im Vergleich zu der Sicherheit herkömmlicher drahtloser Kommunikationssysteme (z. B. Wi-Fi, Bluetooth).
In einer anderen Ausführungsform kann sich die VLC-fähige Station in einem Parkhaus befinden, wo sie mit verschiedenen Vorrichtungen des Parkhauses verbunden ist, die verfolgen, welche Parkplätze zur Verfügung stehen, welche gerade genutzt werden, wie viele Parkplätze zur Verfügung stehen usw. Diese Information kann an das Fahrzeug übertragen werden, um dem Fahrer mitzuteilen, ob ein Parkplatz verfügbar ist und welche Parkplätze zur Verfügung stehen. Zusätzlich kann eine Geldtransaktion zwischen dem Fahrzeug und der VLC-fähigen Station unter Verwendung visueller Lichtkommunikation durchgeführt werden, um es dem Fahrer zu ermöglichen, für das Parken zu bezahlen. In einer anderen Ausführungsform kann eine VLC-fähige Station bei einem Drive-In einer Einrichtung verwendet werden, die es dem Fahrer ermöglicht, eine Geldtransaktion über VLC-Signale zwischen dem Fahrzeug und der Einrichtung durchzuführen.
Während die obige Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten speziellen Ausführungsformen eingeschränkt sein soll, sondern dass sie auch alle Ausführungsformen beinhaltet, die innerhalb des Umfangs der Anmeldung fallen.

Claims

Kommunikationsverfahren, umfassend: das Bereitstellen eines ersten Fahrzeugs mit einem fahrzeugeigenen Gateway, das Daten unter Verwendung von Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC) kommuniziert; das Koppeln eines VLC-Transceivers mit dem fahrzeugeigenen Gateway zum Betrieb durch das fahrzeugeigene Gateway; das Bereitstellen einer VLC-fähigen Vorrichtung innerhalb eines Kommunikationsbereichs des VLC-Transceivers; und das Kommunizieren von Daten zwischen der VLC-fähigen Vorrichtung und dem Gateway unter Verwendung des VLC-Transceivers.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die VLC-fähige Vorrichtung eine erste mobile Vorrichtung im Innenraum des ersten Fahrzeugs beinhaltet und ferner umfassend das Übermitteln von Daten von der ersten mobilen Vorrichtung an eine zweite Vorrichtung, die vom ersten Fahrzeug über das fahrzeugeigene Gateway übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, worin die zweite Vorrichtung, die vom ersten Fahrzeug befördert wird, mindestens eines von Folgendem ist: (i) ein zweites Mobilgerät; (ii) eine integrierte Vorrichtung des ersten Fahrzeugs; und (iii) eine fahrzeugeigene Speichervorrichtung des ersten Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Kommunizieren zwischen dem Gateway des ersten Fahrzeugs und einer Vorrichtung außerhalb des ersten Fahrzeugs unter Verwendung von VLC, das mindestens eines von Folgendem ist: (i) ein zweites Fahrzeug; (ii) eine VLC-fähige Vorrichtung, die von einem zweiten Fahrzeug befördert wird; (iii) ein VLC-fähiges Mobilgerät; (iv) ein VLC-fähiger Lichtmast; und (v) eine entfernte VLC-fähige Station.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das fahrzeugeigene Gateway in der Lage ist, unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls zusätzlich zu VLC zu kommunizieren.
Fahrzeug, umfassend: ein fahrzeugeigenes Gateway für die Kommunikation unter Verwendung von Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC); und einen Transceiver für sichtbares Licht, der mit dem Gateway für VLC gekoppelt ist, wobei das fahrzeugeigene Gateway den Transceiver für sichtbares Licht für Datenkommunikation betreibt.
Fahrzeug nach Anspruch 6, worin der Transceiver für sichtbares Licht eine VLC-Kommunikation für eine VLC-fähige Vorrichtung bereitstellt, die in einem Fahrzeuginnenraum befördert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 6, worin der Transceiver für sichtbares Licht eine VLC-Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und einer Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs bereitstellt.
Fahrzeug nach Anspruch 8, worin das fahrzeugeigene Gateway das VLC-Signal von der Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs an eine andere VLC-fähige Vorrichtung weiterleitet, die eines von Folgendem ist: (i) ein zweites Fahrzeug; (ii) eine stationäre Vorrichtung; (iii) ein Lichtmast; (iv) eine entfernte Station; und (v) eine mobile Vorrichtung, die von einem Fußgänger gehalten wird.
Fahrzeug nach Anspruch 6, worin der Transceiver für sichtbares Licht an einer der folgenden Stellen angeordnet ist: (i) einem Innenraum des Fahrzeuginnenraums; (ii) einer äußeren Oberfläche eines Daches des Fahrzeugs; (iii) einem Scheinwerfer des Fahrzeugs; (iv) einem Rücklicht des Fahrzeugs; und (v) einem Seitenspiegel des Fahrzeugs.