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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur Erfassung einer aktuellen Verkehrssituation senden Fahrzeuge, speziell Leitfahrzeuge eines Fahrzeugkonvois eine Datensequenz einer Fahrzeugumgebung von einer Datenquelle wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Fahrzeugs (wie des Leitfahrzeugs) über verschlüsselte Nachrichten an andere Fahrzeuge des Fahrzeugkonvois und/oder an ein oder mehrere Verkehrsinfrastrukturelemente.
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zur Übertragung einer Datensequenz zur Erfassung einer aktuellen Verkehrssituation für einen Fahrzeugkonvoi, ein Verfahren zur Übertragung eines Abbilds der von einer Datenquelle wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit Frontkamera eines Fahrzeugs, speziell des Leitfahrzeugs aufgenommenen Umgebung des Fahrzeugs/Leitfahrzeugs auf ein Folgefahrzeug eines Fahrzeugkonvois oder zumindest ein Infrastrukturelement, weiterhin eine Vorrichtung, die diese Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Ein Aspekt des hier vorgestellten Verfahrensansatzes kann darin gesehen werden, eine von einer Datenquelle wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit eines Leitfahrzeugs eines Fahrzeugkonvois aufgenommene Datensequenz, die eine Verkehrsansicht des Fahrers des Fahrzeugs bzw. des Leitfahrzeugs repräsentiert, mittels einer externen Einheit an ein Folgefahrzeug und/oder zumindest ein Verkehrsinfrastrukturelement zu übertragen, wobei die Datensequenz vom Fahrzeug/Leitfahrzeug verschlüsselt wird und nur unter Verwendung eines bestimmten Schlüssels entschlüsselt werden kann.
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Es wird ein Verfahren zur Übertragung einer Datensequenz zur Erfassung einer aktuellen Verkehrssituation für einen Fahrzeugkonvoi oder für ein Verkehrsinfrastrukturelement vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Einlesen einer Datensequenz von einer Datenquelle, insbesondere einer Frontkamera eines Fahrzeugs, insbesondere eines Leitfahrzeugs des Fahrzeugkonvois, wobei die Datensequenz eine aktuelle Verkehrssituation repräsentiert;
- Verschlüsseln der eingelesenen Datensequenz unter Verwendung eines Schlüssels, um eine verschlüsselte Datensequenz zu erhalten; und
- Aussenden der verschlüsselten Datensequenz an eine externe Einheit.
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Bei einer Datensequenz kann es sich um eine Videosequenz wie beispielsweise eine Abfolge von Bildern handeln, wobei die Bilder zumeist in einer hohen Frequenz wiedergegeben werden, sodass der Eindruck eines bewegten Bildes entsteht. So kann es sich bei der Datensequenz ebenso um einen Live-Videostream handeln. Unter einem Fahrzeug kann vorliegend ein Landfahrzeug wie beispielsweise ein PKW, ein LKW, ein Omnibus oder dergleichen verstanden werden. Bei einem Fahrzeugkonvoi kann es sich um einen Verbund mehrerer Fahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, handeln, die beispielsweise mithilfe eines technischen Steuerungssystems in einem geringen Abstand hintereinander fahren, ohne, dass dabei die Verkehrssicherheit beeinträchtigt werden soll, auch als Platooning bezeichnet. Der Fahrzeugkonvoi kann hierbei zumindest ein Leitfahrzeug sowie zumindest ein Folgefahrzeug umfassen. Unter einem Verkehrsinfrastrukturelement kann es sich beispielsweise um ein Bauwerk zur Steuerung oder finanztechnischen Erfassung eines Verkehrsflusses handeln, wie beispielsweise eine Lichtzeichenanlage oder eine Mautbrücke. Bei einer Datenquelle kann es sich um eine Frontkamera handeln, die als eine Bildaufnahmeeinheit des Leitfahrzeugs ausgebildet ist und die beispielsweise im Kühlergrill oder im Bereich der Windschutzscheibe des Leitfahrzeugs installiert ist und beispielsweise einen Bereich von 180 Grad vor der Fahrzeugfront des Leitfahrzeugs erfasst. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Datenquelle beispielsweise auch um eine Ultraschalleinheit, eine Radareinheit und/oder eine Lidar-Einheit handeln, die die Umgebung des Fahrzeugs erfasst und eine der Umgebung des Fahrzeugs entsprechende Datensequenz ausgibt. Bei einer externen Einheit kann es sich zum Beispiel um eine zentrale stationäre Rechnereinheit, beispielsweise eine Cloud, handeln.
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Denkbar ist somit auch, dass die Datensequenz andere Daten wie beispielsweise Radar- oder Lidar-Daten umfasst, die das vorausfahrende Fahrzeug aufzeichnet, etwa als Ergänzung, in Kombination oder als Ersatz für das Videobild. Alternativ oder zusätzlich kann die Datensequenz auch ein Umfeldmodell etwa in Form von SW-Code, Algorithmen, Messdaten oder Ähnlichem, welches das vorausfahrende Fahrzeug aus seinen vielfältigen Sensoren gebildet hat vorzugsweise d.h. über Sensordatenfusion aus Video, Radar, Lidar, .... Das Modell kann dann vom hinteren Fahrzeug genutzt wird, um das eigene Umfeldmodell zu plausibilisieren oder anzureichern. Die Datensequenz kann ebenfalls alternativ oder zusätzlich Daten bezüglich Interpretationen und Hochrechnungen des vorausfahrenden Fahrzeugs über die erwarteten Trajektorien von dritten Verkehrsteilnehmern enthalten, beispielsweise Informationen, die einem Szenario entsprechen, welches mit der Formel „Ich erwarte, dass diese Fahrzeuge, die Du hier siehst, mit jener Geschwindigkeit in diese Richtung fahren. Außerdem höre ich einen Krankenwagen von vorne links kommen, es kann sein, dass ich darauf reagieren soll. Berücksichtige das bitte, wenn Du so dicht hinter mir fährst.“ entsprechen. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass Platooning hochautomatisiertes oder sogar autonomes Fahren benötigen wird. Der Austausch von ausführlichen Informationen (= große Datenmengen) zwischen den Verkehrsteilnehmern wird ein wichtiger Aspekt hierbei sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz lässt sich nicht nur in Fahrzeugkonvois nutzen. Denkbar ist auch, dass sich ein Verkehrsteilnehmer, z. B. Fahrzeug oder Auto mit einem Infrastrukturelement z.B. eine Mautstation oder eine Ampel, verbindet. Dieser Anwendungsfall ist beispielsweise in Systemen wie DSRC und ITS G5 so vorgesehen. Auch hier könnte das (Verkehrs-) Infrastrukturelement weitere Informationen bereitstellen, wie beispielsweise einen Link zu einem Videostream der aktuellen Verkehrssituation hinter der nächsten Biegung. Da ein Entschlüsseln nur für das Fahrzeug in unmittelbarer Nähe möglich ist, kann man auf diese Weise Datenschutzbedenken begegnen. Schließlich kann den Videostream so nicht Jedermann im Internet sehen, sondern nur die Verkehrsteilnehmer, die sich in der Nähe des Fahrzeugs aufhalten.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Aussendens die Datensequenz unter Verwendung einer mobilen Datenverbindung an die externe Einheit ausgesendet werden, insbesondere wobei es sich bei der externen Einheit um eine zentrale stationäre Rechnereinheit und/oder ein weiteres Fahrzeug des Fahrzeugkonvois handelt. Hierbei kann die Verwendung typischer Mobilkommunikationsstandards wie UMTS oder LTE genügend Bandbreite bieten, um eine hochauflösende Datensequenz zu übertragen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann mit einem Schritt des Bereitstellens ein Zugriffssignals und/oder ein Entschlüsselungssignal an ein Folgefahrzeug des Fahrzeugkonvois und/oder das Verkehrsinfrastrukturelement bereitgestellt werden, wobei das Zugriffssignal eine Information zu einer Zugriffsmodalität repräsentiert und das Entschlüsselungssignal den Schlüssel zum Entschlüsseln der Datensequenz repräsentiert. Hierbei kann es sich bei der Zugriffsmodalität um eine Internetadresse oder einen Parameter handeln, unter dessen Verwendung auf die verschlüsselte Datensequenz zugegriffen bzw. diese abgerufen werden kann. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, die Videosequez selbst, beispielsweise aus datenschutzrechtlichen Gründen verschlüsselt übertragen zu können, und lediglich im unmittelbaren Umfeld des Fahrzeugs wie beispielsweise des Führungsfahrzeugs Informationen wie das Zugriffssignal und/oder das Entschlüsselungssignal bereitzustellen zu können, um die Viodeosequenz wieder entschlüsseln zu können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens das Zugriffssignal und/oder das Entschlüsselungssignal über eine Schnittstelle für eine Datenverbindung mit einer kleineren Latenzzeit und/oder einer kleineren Bandbreite bereitgestellt werden, als eine weitere Schnittstelle für eine Datenverbindung, die im Schritt des Aussendens zum Aussenden der verschlüsselten Datensequenz verwendet wird. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, für unterschiedliche Zwecke jeweils besonders günstig geeignete Übertragungskanäle bzw. Übertragungsverfahren im Bereich der Verkehrstechnik einsetzen zu können. Hierbei kann beispielsweise die Verwendung typischer Mobilkommunikationsstandards wie UMTS oder LTE zum Fahren in Fahrzeugkonvois und/oder zur Übertragung von Daten an ein Verkehrsinfrastrukturelement zwar genügend Bandbreite zur Übertragung der Datensequenz bieten, aber es ist nicht möglich, Nachrichten und/oder Signale ausreichend schnell zwischen den Fahrzeugen des Konvois zu senden, da eine Latenzzeit von maximal 10 Sekunden überschritten wird. Die Bandbreite für DSRC und ITS G5 beträgt ungefähr 1 bis 3 Mbit pro Sekunde und ist typischerweise zu niedrig zur Übertragung einer Datensequenz mit hoher Wiedergabetreue. Allerdings zeichnet sich eine Fahrzeugkommunikation unter Verwendung des DSRC- und ITS G5-Standards durch eine kurze Latenzzeit aus, wobei Nachrichten und Signale ausreichend schnell zwischen den Fahrzeugen des Konvois oder zwischen einem Fahrzeug und zumindest einem Verkehrsinfrastrukturelement gesendet werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Verschlüsselns der Schlüssel zur Verschlüsselung der Datensequenz generiert werden. Hierbei bleibt die Vertraulichkeit der Datensequenz erhalten, da die Entschlüsselung der Datensequenz nur mit dem richtigen Schlüssel möglich ist. Dieser Schlüssel ist zudem nur in unmittelbarer Nähe des Fahrzeugs bzw. Leitfahrzeugs verfügbar.
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Es wird ein Verfahren zur Übertragung eines Abbilds der von einer Datenquelle, wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Fahrzeugs bzw. Leitfahrzeugs aufgenommenen Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere Leitfahrzeugs, auf ein Folgefahrzeug eines Fahrzeugkonvois und/oder ein Verkehrsinfrastrukturelement vorgestellt, wobei das Verfahren zumindest die Schritte aufweist:
- Einlesen der verschlüsselten Datensequenz von einer externen Einheit; und
- Entschlüsseln der verschlüsselten Datensequenz unter Verwendung eines Schlüssels zum Entschlüsseln der verschlüsselten Datensequenz, um das Abbild der von der Datenquelle, wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Fahrzeugs bzw. Leitfahrzeugs aufgenommenen Umgebung des Fahrzeugs bzw. Leitfahrzeugs auf das Folgefahrzeug des Fahrzeugkonvois und/oder das Verkehrsinfrastrukturelement zu übertragen.
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Auch eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet die Möglichkeit, die vorstehend bereits ausgeführten Vorteile schnell und effizient implementieren zu können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens ein Zugriffssignal und/oder ein Entschlüsselungssignal von dem Fahrzeug bzw. Leitfahrzeug eingelesen werden, wobei das Zugriffssignal eine Information zu einer Zugriffsmodalität repräsentiert und das Entschlüsselungssignal einen Schlüssel zum Entschlüsseln der Datensequenz repräsentiert. Hierbei können das Zugriffssignal und/oder das Entschlüsselungssignal einen Zugriff auf sowie die Entschlüsselung der verschlüsselten Datensequenz ermöglichen, um dem Fahrer des Folgefahrzeugs eine Fahreransicht des Leitfahrzeug zur Vermeidung von Unfällen zu präsentieren und/oder Informationen sehr schnell an ein Verkehrsinfrastrukturelement übertragen zu können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens die verschlüsselte Datensequenz unter Verwendung der im Zugriffssignal repräsentierten Zugriffsmodalität eingelesen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens das Zugriffssignal und/oder das Entschlüsselungssignal über eine Schnittstelle für eine Datenverbindung mit einer kleineren Latenzzeit und/oder einer kleineren Bandbreite eingelesen werden, als eine weitere Schnittstelle für eine Datenverbindung, die im Schritt des Einlesens zum Einlesen der verschlüsselten Datensequenz verwendet wird. Hierbei kann die Verwendung typischer Mobilkommunikationsstandards wie UMTS oder LTE zum Fahren in Fahrzeugkonvois zwar genügend Bandbreite zur Übertragung der Datensequenz bieten, aber es ist nicht möglich, Nachrichten und/oder Signale ausreichend schnell zwischen den Fahrzeugen des Konvois und/oder an zumindest ein Verkehrsinfrastrukturelement zu senden, da eine Latenzzeit von maximal 10 Sekunden überschritten wird. Die Bandbreite für DSRC und ITS G5 beträgt ungefähr 1 bis 3 Mbit pro Sekunde und ist typischerweise zu niedrig zur Übertragung einer Datensequenz mit hoher Wiedergabetreue. Allerdings zeichnet sich eine Fahrzeugkommunikation unter Verwendung des DSRC- und ITS G5-Standards durch eine kurze Latenzzeit aus, wobei Nachrichten und Signale ausreichend schnell zwischen den Fahrzeugen des Konvois und/oder an das Verkehrsinfrastrukturelement gesendet werden können.
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Eines oder mehrere der hier vorgestellten Verfahren kann/können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einer Vorrichtung oder einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines der hier vorgestellten Verfahren in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 ein Blockschaltbilddarstellung eines Systemaufbaus zur Übertragung einer Datensequenz zur Erfassung einer aktuellen Verkehrssituation für einen Fahrzeugkonvoi zur Implementierung eines Verfahrens zur Übertragung eines Abbilds der von einer Datenquelle, wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs aufgenommenen Umgebung des Leitfahrzeugs auf ein Folgefahrzeug eines Fahrzeugkonvois gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Übertragung einer Datensequenz zur Erfassung einer aktuellen Verkehrssituation für einen Fahrzeugkonvoi gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Übertragung eines Abbilds der von einer Datenquelle, wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs aufgenommenen Umgebung des Leitfahrzeugs auf ein Folgefahrzeug eines Fahrzeugkonvois gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Bevor Ausführungsbeispiele nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren eingehender beschrieben werden, werden zunächst Hintergründe und Grundlagen von Ausführungsbeispielen kurz erläutert.
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Für die Fahrzeugkommunikation steht ein Standard namens 802.11p zur Verfügung. 802.11p leitet sich vom WLAN-Standard 802.11a ab und ist die Grundlage für die Kommunikationsprotokolle DSRC in den USA und ITS G5 in der EU. Dieser Standard und seine Protokolle können für die direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen untereinander und/oder Fahrzeugen und einer Infrastruktur verwendet werden, auch Fahrzeug zu X oder V2X (= vehicle to X), alternativ Auto zu X oder C2X (= car to X) bezeichnet, und stellen hierbei eine zuverlässige Schnittstelle für Anwendungen intelligenter Verkehrssysteme dar. Derzeit ist bei verschiedenen Erstausrüstern und Zulieferern eine Reihe von Maßnahmen im Einsatz, um in naher Zukunft Serienlösungen für eine Einführung der Fahrzeugkommunikation über 802.11p zu implementieren.
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Üblicherweise werden hierbei unterschiedliche Anwendungsfälle und Szenarien beschrieben. In der Einführungsphase beschreiben sogenannte „Tag 1 Szenarien“ typischerweise, wie ein Fahrzeug einem Fahrer Warnungen anzeigen kann. Dies kann beispielsweise passieren, wenn das Fahrzeug des Fahrers eine Verkehrswarnmeldung von einem anderen Fahrzeug beispielsweise über DSRC oder einen anderen geeigneten Übertragungskanal empfängt. Für die nächste Ausbauphase sind komplexere Anwendungsfälle, sogenannte „Tag 2 Szenarien“ geplant. Ein bedeutender Anwendungsfall ist das sogenannte „Platooning“. Platooning beschreibt ein System, bei dem Fahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, in einem Fahrzeugkonvoi fahren. Der Abstand zwischen den einzelnen Fahrzeugen ist gering und beträgt typischerweise zwischen 7 bis 12 Meter. Der erste LKW des Konvois, das Leitfahrzeug, wird entweder manuell oder zukünftig auch automatisiert angetrieben. Die Folgefahrzeuge folgen automatisiert.
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In einem Notfallszenario kann ein Hindernis vor dem führenden Fahrzeug auftreten. Wegen des geringen Abstandes zwischen den einzelnen Fahrzeugen des Konvois wird so schnell wie möglich eine Nachricht vom Leitfahrzeug an die Folgefahrzeuge des Konvois gesendet, um diese über die neu aufgekommene Verkehrssituation zu informieren. Die Latenzzeit der Nachrichtenübermittlung muss dafür möglichst gering sein und sollte hierbei ungefähr zwischen 1 bis 10 Millisekunden betragen bzw. eine Obergrenze von maximal 10 Millisekunden nicht überschreiten. Auf diese Weise können die Fahrzeuge ein synchronisiertes Bremsmanöver starten. Ohne diese schnelle Nachrichtenübertragung, hätten die Folgefahrzeuge nicht genügend Sicherheitsabstand und damit Ausweichraum, um einen Unfall zu vermeiden, da sie die Verkehrssituation vor dem Leitfahrzeug nicht selbständig erfassen können. Als zusätzliches Merkmal ist es erwünscht, den Fahrern in den Folgefahrzeugen eine Momentaufnahme der Ansicht aus der Perspektive des Leitfahrzeugs zu geben. Dies könnte die menschlichen Fahrer frühzeitig über mögliche Hindernisse auf dem Fahrweg des Fahrzeugkonvois informieren.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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Der hier vorliegende Ansatz wird anhand eines Beispiels einer Datenübertragung zwischen einem Führungsfahrzeug und einem Folgefahrzeug eines Fahrzeugkonvois exemplarisch beschrieben. Es ist jedoch auch vorgesehen, dass der vorgestellte Ansatz zur sicheren, verschlüsselten hochbitratigen Übertragung von Daten zwischen einem Fahrzeug und einem Verkehrsinfrastrukturelement wie einer Mautbrücke und/oder einer Lichtzeichenanlage verwendet werden kann. Die vorliegende Beschreibung anhand der Datenübertragung zwischen Fahrzeugen eines Fahrzeugkonvois ist daher nicht einschränkend auf das Einsatzszenario des hier vorgestellten Ansatzes zu verstehen.
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1 zeigt eine Blockschaltbilddarstellung eines Systemaufbaus 100 zur Übertragung einer Datensequenz zur Erfassung einer aktuellen Verkehrssituation für einen Fahrzeugkonvoi zur Implementierung eines Verfahrens zur Übertragung eines Abbilds der von einer Datenquelle, wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs aufgenommenen Umgebung des Leitfahrzeugs auf ein Folgefahrzeug eines Fahrzeugkonvois gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Systemaufbau 100 wird anhand eines Fahrzeugkonvois 105 beschrieben, bestehend aus einem Leitfahrzeug 110 und zumindest einem Folgefahrzeug 115 sowie einer externen Einheit 120, wobei es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel bei der externen Einheit 120 um eine zentrale stationäre Rechnereinheit handelt. Das Leitfahrzeug 110 weist neben der Datenquelle 125, wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit zur Aufnahme eines Abbilds der Umgebung 130 des Leitfahrzeugs 110 ferner eine Vorrichtung 135 zur Übertragung einer Datensequenz 140 zur Erfassung der aktuellen Verkehrssituation für den Fahrzeugkonvoi 105 auf. Das zumindest eine Folgefahrzeug 115 weist eine Vorrichtung 145 zur Übertragung des Abbilds der von der Datenquelle 125 wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs 110 aufgenommenen Umgebung 130 des Leitfahrzeugs 110 auf das Folgefahrzeug 115 des Fahrzeugkonvois 105 auf.
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Die Vorrichtung 135 zur Übertragung der Datensequenz 140 zur Erfassung einer aktuellen Verkehrssituation für einen Fahrzeugkonvoi 105 weist eine Einleseeinrichtung 150, eine Verschlüsselungseinrichtung 155, eine Aussendeeinrichtung 160 und eine Bereitstelleinrichtung 165 auf. Die Einleseeinrichtung 150 ist ausgebildet, um die Datensequenz 140 von der Datenquelle 125 wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs 110 einzulesen, wobei die Datensequenz 140 eine aktuelle Verkehrssituation in der Umgebung 130 des Leitfahrzeugs 110 repräsentiert. Die Verschlüsselungseinrichtung 155 ist zunächst ausgebildet, die eingelesene Datensequenz 140 unter Verwendung eines Schlüssels zu verschlüsseln, um eine verschlüsselte Datensequenz 170 zu erhalten. Die Verschlüsselungseinrichtung 155 ist ferner ausgebildet, den Schlüssel zur Verschlüsselung der Datensequenz 140 zu generieren. Die Aussendeeinrichtung 160 ist ausgebildet, die verschlüsselte Datensequenz 170 an die externe Einheit 120 auszusenden. Hierbei wird die verschlüsselte Datensequenz 170 unter Verwendung einer mobilen Datenverbindung an die externe Einheit 120 ausgesendet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der mobilen Datenverbindung um einen Mobilfunknetzstandard mit LTE und/oder eventuelle technische Nachfolger, wobei diese Art der mobilen Datenverbindung ausreichend schnell ist, um qualitativ hochwertige Datensequenzen 140 von der Datenquelle 125 wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs 110 zu liefern. Die Verwendung typischer Mobilkommunikationsstandards wie UMTS oder LTE zum Fahren in Fahrzeugkonvois 105 könnte zwar genügend Bandbreite bieten, aber es ist nicht möglich, Nachrichten und/oder Signale ausreichend schnell vom Leitfahrzeug 110 an die Folgefahrzeuge 115 des Konvois 105 zu senden, da eine Latenzzeit typischerweise einen Wert von 10 Sekunden überschreitet. Schließlich ist die Bereitstellungseinrichtung 165 ausgebildet, ein Zugriffssignal 175 und/oder ein Entschlüsselungssignal 180 an das Folgefahrzeug 115 des Fahrzeugkonvois 105 bereitzustellen, wobei das Zugriffssignal 175 eine Information zu einer Zugriffsmodalität repräsentiert und das Entschlüsselungssignal 180 den Schlüssel zum Entschlüsseln der Datensequenz 170 repräsentiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Zugriffsmodalität um eine Internetadresse. Gemäß einer Ausführungsform werden das Zugriffssignal 175 und/oder das Entschlüsselungssignal 180 vom Leitfahrzeug 110 in Form zumindest einer oder mehrerer kleiner Nachrichten über 802.11p (DSRC, ITS G5) an das zumindest eine Folgefahrzeug 115 des Fahrzeugkonvois 105 bereitgestellt. Die Bandbreite für DSRC und ITS G5 beträgt ungefähr 1 bis 3 Mbit pro Sekunde und ist typischerweise zu niedrig zur Übertragung einer Datensequenz mit hoher Wiedergabetreue. Allerdings zeichnet sich eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen, in diesem Beispiel zwischen dem Leitfahrzeig 110 und dem Folgefahrzeug 115, unter Verwendung des DSRC- und ITS G5-Standards durch eine kurze Latenzzeit aus, wobei Nachrichten und Signale ausreichend schnell vom Leitfahrzeug 110 an die Folgefahrzeuge 115 des Fahrzeugkonvois 105 gesendet werden können. Die Bereitstelleinrichtung 165 ist ferner ausgebildet, das Zugriffssignal 175 und/oder das Entschlüsselungssignal 180 über eine Schnittstelle 185 für eine Datenverbindung mit einer kleineren Latenzzeit und/oder einer kleineren Bandbreite bereitzustellen, als eine weitere Schnittstelle 190 für eine Datenverbindung, die von der Aussendeeinrichtung 160 zum Aussenden der verschlüsselten Datensequenz 170 verwendet wird.
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Die Vorrichtung 145 zur Übertragung eines Abbilds der von einer Datenquelle 125 wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs 110 aufgenommenen Umgebung 130 des Leitfahrzeugs 110 auf das Folgefahrzeug 115 des Fahrzeugkonvois 105 weist eine Einleseeinrichtung 193 und eine Entschlüsselungseinrichtung 195 auf. Die Einleseeinrichtung 193 ist ausgebildet, um die verschlüsselte Datensequenz 170 von der externen Einheit 120 einzulesen. Die Einleseeinrichtung 193 ist ferner ausgebildet, das Zugriffssignal 175 und/oder das Entschlüsselungssignal 180 von dem Leitfahrzeug 110 einzulesen, wobei das Zugriffssignal 175 eine Information zu einer Zugriffsmodalität repräsentiert und das Entschlüsselungssignal 180 einen Schlüssel zum Entschlüsseln der Datensequenz 170 repräsentiert. Hierbei ist die Einleseeinrichtung 193 ferner ausgebildet, die verschlüsselte Datensequenz 170 unter Verwendung der im Zugriffssignal 175 repräsentierten Zugriffsmodalität einzulesen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Zugriffsmodalität um eine Internetadresse. Die Einleseeinrichtung 193 ist zudem ausgebildet, das Zugriffssignal 175 und/oder das Entschlüsselungssignal 180 über eine Schnittstelle 197 für eine Datenverbindung mit einer kleineren Latenzzeit und/oder einer kleineren Bandbreite einzulesen, als eine weitere Schnittstelle 199 für eine Datenverbindung, die zum Einlesen der verschlüsselten Datensequenz 170 verwendet wird. Die Entschlüsselungseinrichtung 195 ist schließlich ausgebildet, die verschlüsselte Datensequenz 170 unter Verwendung des im Entschlüsselungssignal 180 enthaltenen Schlüssels zum Entschlüsseln der verschlüsselten Datensequenz 170 zu entschlüsseln, um das Abbild der von der Datenquelle 125 wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs 110 aufgenommenen Umgebung 130 des Leitfahrzeugs 110 auf das Folgefahrzeug 115 des Fahrzeugkonvois 105 zu übertragen.
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Der hier vorgestellte Verfahrensansatz beschreibt, wie die Vorteile der DSRC- und ITS G5-Technologien mit mobilen Netzwerktechnologien wie LTE kombiniert werden können. Diese Kombination aus den Vorteilen von DSRC- und ITS-G5-Technologien sowie mobiler Netzwerktechnologien wie LTE kann genutzt werden, um eine hochwertig qualitative Datensequenz mit großem Datenvolumen von dem Leitfahrzeug 110 des Fahrzeugkonvois 105 zunächst auf einen externe Einheit 120 und schließlich auf das Folgefahrzeug 115 zu übertragen, wobei die verschlüsselte Datensequenz 170 über einen Schlüssel entschlüsselt wird. Hierbei wird die Übertragung der Datensequenz 140 für den Fahrzeugkonvoi 105 ermöglicht, ohne die 802.11p-Kanäle hinsichtlich Bandbreite und Latenzzeit zu stören. Der Kernpunkt ist, dass nur die DSRC- und ITS-G5-Technologien die strengen Latenzanforderungen zu erfüllen brauchen. Die Statusinformationen über den Verkehrsfluss, die über 802.11p gesendet werden, werden von dem Carto Car Communication Consortium, einem Zusammenschluss von sechs bedeutenden europäischen Automobilherstellern, als schnell genug für das Fahren im Fahrzeugkonvoi 105 angesehen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 200 zur Übertragung einer Datensequenz zur Erfassung einer aktuellen Verkehrssituation für einen Fahrzeugkonvoi gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann unter Verwendung der in 1 vorgestellten Vorrichtung zur Übertragung einer Datensequenz zur Erfassung einer aktuellen Verkehrssituation für einen Fahrzeugkonvoi ausgeführt werden.
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Das Verfahren 200 weist zunächst einen Schritt 205 auf, bei dem eine Datensequenz von einer Datenquelle wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit eines Leitfahrzeugs des Fahrzeugkonvois eingelesen wird, wobei die Datensequenz eine aktuelle Verkehrssituation repräsentiert. Weiterhin weist das Verfahren 200 einen Schritt 210 auf, bei dem die eingelesene Datensequenz unter Verwendung eines Schlüssels verschlüsselt wird, um eine verschlüsselte Datensequenz zu erhalten. Ferner wird im Schritt 210 ein Schlüssel zur Verschlüsselung der Datensequenz generiert. Nachfolgend weist das Verfahren 200 einen Schritt 215 auf, bei die die verschlüsselte Datensequenz an eine externe Einheit ausgesendet wird. Schließlich weist das Verfahren 200 einen Schritt 220 auf, bei dem ein Zugriffssignal und/oder ein Entschlüsselungssignal an ein Folgefahrzeug des Fahrzeugkonvois bereitgestellt wird, wobei das Zugriffssignal eine Information zu einer Zugriffsmodalität repräsentiert und das Entschlüsselungssignal den Schlüssel zum Entschlüsseln der Datensequenz repräsentiert.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zur Übertragung eines Abbilds der von einer Datenquelle wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs aufgenommenen Umgebung des Leitfahrzeugs auf ein Folgefahrzeug eines Fahrzeugkonvois gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann unter Verwendung der in 1 vorgestellten Vorrichtung zur Übertragung eines Abbilds der von einer Datenquelle wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs aufgenommenen Umgebung des Leitfahrzeugs auf ein Folgefahrzeug eines Fahrzeugkonvois ausgeführt werden.
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Das Verfahren 300 weist zunächst einen Schritt 305 auf, bei dem eine verschlüsselte Datensequenz von einer externen Einheit eingelesen wird. Ferner wird im Schritt 305 ein Zugriffssignal und/oder ein Entschlüsselungssignal von einem Leitfahrzeug eingelesen, wobei das Zugriffssignal eine Information zu einer Zugriffsmodalität repräsentiert und das Entschlüsselungssignal einen Schlüssel zum Entschlüsseln der Datensequenz repräsentiert. Die verschlüsselte Datensequenz kann daraufhin unter Verwendung der im Zugriffssignal repräsentierten Zugriffsmodalität eingelesen werden. Das Verfahren 300 weist schließlich einen Schritt 310 auf, bei dem die verschlüsselte Datensequenz unter Verwendung des Schlüssels zum Entschlüsseln der verschlüsselten Datensequenz entschlüsselt wird, um das Abbild der von der Datenquelle wie beispielsweise der Frontkamera, der Lidar-Einheit, der Ultraschalleinheit und/oder der Radareinheit des Leitfahrzeugs aufgenommenen Umgebung des Leitfahrzeugs auf das Folgefahrzeug des Fahrzeugkonvois zu übertragen.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
