DE102018216468B3 - Method for synchronizing measuring pulse signals of at least two participants in a vehicle positioning system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren von Messpulssignalen (SP; SP, MP1, MP2, MP3, MP4) zumindest zweier Teilnehmer eines Fahrzeugpositionierungssystems, bei dem ein Messpulssignal (SP; SP, MP1, MP2, MP3, MP4) einen Startpuls (SP) mit zumindest einem Identifikationsdatum einer Teilnehmereinheit und systematisch aufeinanderfolgende Messpulse (MP1, MP2, MP3, MP4) aufweist, wobei durch Erkennung eines durch benachbarte Teilnehmer gestörten Startpulses (SP) oder eines gestörten Messpulses (MP1, MP2, MP3, MP4) eine definierte zeitliche Verschiebung des Sendens des Messpulssignals innerhalb einer Periodendauer einer Wiederholrate in jedem Teilnehmer initiiert wird. Hierdurch ordnen sich die (SP, MP1, MP2, MP3, MP4) der einzelnen Teilnehmer hintereinander in einer Periodendauer an und können synchronisiert gesendet werden.The invention relates to a method for synchronizing measuring pulse signals (SP; SP, MP1, MP2, MP3, MP4) of at least two participants in a vehicle positioning system, in which a measuring pulse signal (SP; SP, MP1, MP2, MP3, MP4) represents a start pulse (SP). with at least one identification date of a subscriber unit and systematically successive measuring pulses (MP1, MP2, MP3, MP4), whereby a defined time shift is detected by detecting a start pulse (SP) disturbed by neighboring subscribers or a distorted measuring pulse (MP1, MP2, MP3, MP4) the sending of the measuring pulse signal is initiated within a period of a repetition rate in each participant. As a result, the (SP, MP1, MP2, MP3, MP4) of the individual participants are arranged one after the other in a period and can be sent synchronized.
Description
Das induktive Laden von Elektrofahrzeugen hat ein großes Potential, in der Zukunft in privaten Garagen und auch auf öffentlichen Parkplätzen eine einfache Aufladung des Energiespeichers des Fahrzeugs zu ermöglichen.The inductive charging of electric vehicles has great potential to enable the vehicle's energy storage to be easily charged in future in private garages and also in public parking lots.
Die Übertragung der Energie erfolgt gemäß der schematischen Darstellung in der
Die Versorgung der Primärspule mit Energie erfolgt dabei aus dem Wechselspannungsversorgungsnetz
Beim induktiven Laden spielt die Positionierung der Fahrzeugplatte über der Bodenplatte eine entscheidende Rolle, um die Energieübertragung zu ermöglichen. Nur wenn die beiden Platten mit einer Toleranz von wenigen Zentimetern übereinander positioniert sind, ist eine Energieübertragung mit ausreichender Effizienz möglich. Denn je schlechter die beiden Spulen übereinander liegen, desto schlechter wird die Energieübertragung sein, da der Kopplungsfaktor des Transformators geringer wird und folglich dessen Wirkungsgrad abnimmt, während die unerwünschten Streufelder zunehmen.In inductive charging, the positioning of the vehicle plate above the base plate plays a crucial role in enabling energy to be transferred. Energy transfer with sufficient efficiency is only possible if the two plates are positioned one above the other with a tolerance of a few centimeters. Because the poorer the two coils are on top of each other, the worse the energy transmission will be, since the coupling factor of the transformer becomes lower and consequently its efficiency decreases, while the undesired stray fields increase.
Der Fahrer kann kaum abschätzen, ob eine exakte Positionierung zwischen den beiden Spulen unter dem Fahrzeug erfolgt ist, da er ohne Sichtkontakt auf einige Zentimeter genau manövrieren muss, was ohne Hilfsmittel nur schwer zu gewährleisten ist.The driver can hardly estimate whether there is an exact positioning between the two coils under the vehicle, since he has to maneuver with a few centimeters without visual contact, which is difficult to guarantee without aids.
Die
Wird statt dessen ein Zeitmultiplexverfahren verwendet, besteht das Problem, dass die einzelnen Fahrzeuge, die sich in Nachbarschaft zueinander positionieren bzw. einparken wollen, durch die jeweiligen Positionierungssignale der Nachbarn gestört werden, da die einzelnen Parkvorgänge asynchron zueinander verlaufen.If a time-division multiplexing method is used instead, there is the problem that the individual vehicles that want to position or park in the vicinity of one another are disturbed by the respective positioning signals of the neighbors, since the individual parking processes are asynchronous to one another.
Die US 2017 / 0 351 587 A1 offenbart unter anderem ein Verfahren zum Parken eines Fahrzeugs auf einem Parkplatz mittels drahtloser Informationsübertragung.US 2017/0 351 587 A1 discloses, among other things, a method for parking a vehicle in a parking lot by means of wireless information transmission.
Die WO 2016 / 173 822 A1 beschreibt ein Verfahren zum Zuweisen von Kommunikationszeitschlitzen, die in sich wiederholenden Rahmen zur Kommunikation zwischen einem induktiven drahtlosen Leistungssender und mindestens zwei induktiven drahtlosen Leistungsempfängern enthalten sind, wobei der Leistungssender und die Leistungsempfänger angeordnet sind, um mittels Modulation und Demodulation eines induktiven Leistungssignals zu kommunizieren. Der Sender sendet Synchronisationsnachrichten, die den Beginn der Kommunikationszeitschlitze und der Rahmen markieren, und Nachrichten, die angeben, ob ein Zeitschlitz nicht zugeordnet ist. Ein Empfänger kann während eines nicht zugewiesenen Zeitfensters eine Nachricht an den Sender senden, um die Zuweisung des nicht zugewiesenen Kommunikationszeitfensters anzufordern. Der Sender sendet anschließend Nachrichten, um anzuzeigen, ob die Kommunikation erfolgreich empfangen wurde und ob die Zuweisungsanforderung gewährt wurde.WO 2016/173 822 A1 describes a method for assigning communication time slots which are contained in repetitive frames for communication between an inductive wireless power transmitter and at least two inductive wireless power receivers, the power transmitter and the power receivers being arranged to use modulation and demodulation to communicate an inductive power signal. The transmitter sends synchronization messages marking the start of the communication time slots and the frames, and messages indicating whether a time slot is not allocated. A receiver can send a message to the transmitter during an unassigned time window to request the assignment of the unassigned communication time window. The sender then sends messages to indicate whether the communication was successfully received and whether the assignment request was granted.
In der
Die
In der
Die US 2013 / 0 272 278 A1 offenbart ein Verfahren, Systeme und Vorrichtungen, die auf computerlesbaren Medien codiert und zum Empfangen von Überwachungsdaten von einem Elektrizitätszähler konfiguriert sind. Basierend auf den Überwachungsdaten wird ein Datenstrom erstellt. Der Datenstrom wird mit einem gemeinsamen Pseudo-Noise-Code (PN-Code) gespreizt, der von mehreren Knoten in Kommunikation mit einem Zugangspunkt verwendet wird. Der gespreizte Datenstrom wird zu einem ersten Zeitpunkt basierend auf einer Schlitzstartzeit und einem ersten zufällig ausgewählten Zeitversatz übertragen. Der gespreizte Datenstrom wird übertragen, während mindestens ein Teil eines zweiten gespreizten Datenstroms zu einem zweiten Zeitpunkt auf der Grundlage der Schlitzstartzeit und eines zweiten zufällig ausgewählten Zeitversatzes übertragen wird. Der zweite gespreizte Datenstrom wird mit dem gemeinsamen PN-Code gespreizt. US 2013/0 272 278 A1 discloses a method, systems and devices that are encoded on computer-readable media and configured to receive monitoring data from an electricity meter. A data stream is created based on the monitoring data. The data stream is spread with a common pseudo-noise code (PN code), which is used by several nodes in communication with an access point. The spread data stream is transmitted at a first point in time based on a slot start time and a first randomly selected time offset. The spread data stream is transmitted while at least a portion of a second spread data stream is transmitted at a second time based on the slot start time and a second randomly selected time offset. The second spread data stream is spread with the common PN code.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Synchronisieren von Messpulssignalen zumindest zweier Teilnehmer eines Fahrzeugpositionierungssystems anzugeben.The object of the invention is therefore to specify a method for synchronizing measuring pulse signals of at least two participants in a vehicle positioning system.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a method according to
Die Erfindung ist demnach ein Verfahren zum Synchronisieren von Messpulssignalen zumindest zweier Teilnehmer eines Fahrzeugpositionierungssystems,
bei dem jeder Teilnehmer eine stationäre Einheit zum Senden eines Messpulssignals definierter Stärke über eine erste drahtlose Schnittstelle und zum Empfangen von Information über die Stärke des Messpulssignals am Ort einer mobilen Einheit über eine zweite drahtlose Schnittstelle,
und eine mobile Einheit zum Empfangen des Messpulssignals über die erste drahtlose Schnittstelle und zum Senden der Information über die Stärke des Messpulssignals am Ort der mobilen Einheit über die zweite drahtlose Schnittstelle aufweist,
wobei das Messpulssignal zumindest aus einem Startpuls besteht und mit einer ersten Wiederholrate, die zu einer ersten Periodendauer umgekehrt proportional ist, ausgesendet wird, und der Startpuls ein Identifikationsdatum der stationären und/oder der mobilen Einheit, eine Information über die Periodendauer und eine Checksumme zur Überprüfung der Integrität des Startpulses aufweist,
wobei die erste Periodendauer so gewählt ist, dass alle sowohl einen Startpuls als auch Messpulse umfassenden Messpulssignale auch benachbarter Teilnehmer des Fahrzeugpositionierungssystems zeitlich aneinandergereiht darin Platz haben,
wobei von jedem Teilnehmer des Fahrzeugpositionierungssystems folgende Schritte zur Synchronisation aller von einem Teilnehmer empfangbaren Messpulssignale durchgeführt werden:
-
A Es wird ein Kommunikationskanal zwischen der stationären Einheit eines Teilnehmers und dessen mobiler Einheit über die zweite drahtlose Schnittstelle hergestellt und ein Identifikationsdatum der stationären Einheit von der stationären an die mobile Einheit und ein Identifikationsdatum der mobilen Einheit von der mobilen an die stationäre Einheit übermittelt, sowie eine Information über die Periodendauer ausgetauscht; -
B Es wird von der stationären Einheit zyklisch mit der Wiederholrate ein Messpulssignal mit zumindest einem Startpuls gesendet; -
C Es werden von der mobilen Einheit alle während der Periodendauer empfangenen Startpulse anhand der Checksumme überprüft, ob sie fehlerfrei sind; -
D Falls die Überprüfung ergibt, dass kein Startpuls fehlerfrei ist, wird der stationären Einheit über die zweite Schnittstelle mitgeteilt, dass der Beginn des Startpulses um eine zufällig gewählte Zeitspanne verschoben werden soll, wobei auch ein vollständiges Messpulssignal noch innerhalb der Periodendauer liegen - muss; danach wird das Verfahren wieder bei
B begonnen;E Falls die Überprüfung in zumindest einem empfangenen Startpuls keinen Fehler ergibt, wird in der mobilen Einheit anhand des Identifikationsdatums der stationären Einheit überprüft, ob ein ungestörter Startpuls mit dem Identifikationsdatum der stationären Einheit empfangen wurde; - F Falls ein ungestörter Startpuls mit dem Identifikationsdatum der stationären Einheit empfangen wurde, wird anhand der Länge des Messpulssignals überprüft, ob auch Messpulse empfangen wurden;
-
G Falls keine Messpulse empfangen wurden, wird über die zweite Schnittstelle von der mobilen an die stationäre Einheit die Information über einen korrekt empfangenen Startpuls gesandt, worauf die stationäre Einheit im nächsten Zyklus das gesamte Messpulssignal also einschließlich von Messpulsen definierter Stärke und Reihenfolge sendet; danach wird das Verfahren wieder beiB begonnen; -
H Falls Messpulse empfangen wurden, wird überprüft, ob die Messpulse ungestört sind; -
I Falls die Messpulse ungestört sind, wird das Verfahren wieder beiB begonnen und das Messpulssignal periodisch bis zur Beendigung des Verfahrens versandt; -
J Falls die Messpulse gestört sind, wird der Zeitpunkt der Störung ermittelt und der Beginn des Startpulses wird um eine Zeitspanne, die der Dauer eines Messpulssignals plus einer Pause plus dem Zeitpunkt des Beginns der Störung entspricht, verschoben; danach wird das Verfahren wieder beiB begonnen; -
K Falls kein Startpuls mit dem Identifikationsdatum der stationären Einheit empfangen wurde, wird das Verfahren wieder beiB begonnen.
in which each subscriber has a stationary unit for transmitting a measuring pulse signal of defined strength via a first wireless interface and for receiving information about the strength of the measuring pulse signal at the location of a mobile unit via a second wireless interface,
and a mobile unit for receiving the measuring pulse signal via the first wireless interface and for sending the information about the strength of the measuring pulse signal at the location of the mobile unit via the second wireless interface,
wherein the measuring pulse signal consists of at least one start pulse and is transmitted at a first repetition rate, which is inversely proportional to a first period, and the start pulse includes an identification date of the stationary and / or the mobile unit, information about the period and a checksum for checking has the integrity of the start pulse,
the first period being selected such that all measuring pulse signals comprising both a starting pulse and measuring pulses and also neighboring participants of the vehicle positioning system have space in time,
the following steps for the synchronization of all measuring pulse signals receivable by one participant are carried out by each participant of the vehicle positioning system:
-
A A communication channel is established between the stationary unit of a subscriber and his mobile unit via the second wireless interface and an identification date of the stationary unit is transmitted from the stationary to the mobile unit and an identification date of the mobile unit from the mobile to the stationary unit, as well as a Exchanged information about the period; -
B The stationary unit sends a measuring pulse signal with at least one start pulse cyclically at the repetition rate; -
C All received during the period are received by the mobile unit Startpulses checked against the checksum whether they are error-free; -
D If the check shows that no start pulse is error-free, the stationary unit is informed via the second interface that the start of the start pulse should be shifted by a randomly selected period of time, whereby a complete measuring pulse signal is still within the period - got to; after that, the procedure is back at
B began;e If the check does not result in an error in at least one received start pulse, the mobile unit uses the identification date of the stationary unit to check whether an undisturbed start pulse with the identification date of the stationary unit has been received; - F If an undisturbed start pulse was received with the identification date of the stationary unit, the length of the measuring pulse signal is used to check whether measuring pulses have also been received;
-
G If no measuring pulses have been received, information about a correctly received start pulse is sent from the mobile to the stationary unit via the second interface, whereupon the stationary unit sends the entire measuring pulse signal in the next cycle, including measuring pulses of a defined strength and sequence; after that, the procedure is back atB began; -
H If measuring pulses have been received, it is checked whether the measuring pulses are undisturbed; -
I If the measuring pulses are undisturbed, the procedure is again atB started and the measuring pulse signal sent periodically until the end of the procedure; -
J If the measuring pulses are disturbed, the time of the disturbance is determined and the start of the start pulse is shifted by a time period which corresponds to the duration of a measuring pulse signal plus a pause plus the time of the start of the disturbance; after that, the procedure is back atB began; -
K If no start pulse with the identification date of the stationary unit has been received, the procedure is again atB began.
Dieser Ablauf ist in der
Es ist also ein Fahrzeugpositionierungssystem vorgesehen, bei dem mehrere Teilnehmer unabhängig voneinander positioniert werden, wobei ein Teilnehmer mit einer stationären Einheit, die die Bodenplatte in Verbindung mit einer Ladestation sein kann und Sendeantennen zum Senden der Messpulssignale aufweist, und einer mobilen Einheit, die die Fahrzeugplatte sein kann und Empfangsantennen zum Empfangen der Messpulssignale aufweist, gebildet ist. Die Übertragungsstrecke für die Messpulssignale ist dabei eine erste drahtlose Schnittstelle. Eine Kommunikation zur gegenseitigen Übertragung von Identifikationsdaten der stationären und der mobilen Einheit und zur Übertragung der gemessenen Stärke der empfangenen Messpulssignale von der mobilen Einheit zur stationären Einheit findet über eine zweite drahtlose Schnittstelle statt, die in einer Ausführung der Erfindung eine WLAN-Verbindung sein kann.A vehicle positioning system is thus provided, in which a plurality of participants are positioned independently of one another, a participant having a stationary unit, which can be the base plate in connection with a charging station and transmitting antennas for transmitting the measuring pulse signals, and a mobile unit, the vehicle plate can be and has receiving antennas for receiving the measuring pulse signals is formed. The transmission path for the measuring pulse signals is a first wireless interface. Communication for the mutual transmission of identification data of the stationary and the mobile unit and for the transmission of the measured strength of the received measuring pulse signals from the mobile unit to the stationary unit takes place via a second wireless interface, which in one embodiment of the invention can be a WLAN connection.
In einer sinnvollen Ausbildung des Fahrzeugpositionierungssystems sind bis zu vier Sendeantennen in der stationären Einheit vorgesehen. Die von diesen Antennen erzeugten Magnetfelder definierter Feldstärke werden von bis zu vier Sensoren in der mobilen Einheit gemessen und über die zweite Schnittstelle an die stationäre Einheit übertragen. Um diese Information der stationären Einheit zur Verfügung zu stellen, wird also die vorher aufgebaute Kommunikations-Verbindung über die zweite Schnittstelle genutzt.In a sensible design of the vehicle positioning system, up to four transmit antennas are provided in the stationary unit. The magnetic fields of defined field strength generated by these antennas are measured by up to four sensors in the mobile unit and transmitted to the stationary unit via the second interface. In order to make this information available to the stationary unit, the previously established communication connection via the second interface is used.
Anhand der gemessenen Magnetfeldstärken kann dann in der mobilen Einheit - also im Fahrzeug - die Position zwischen Fahrzeug und Bodenplatte und damit zwischen der Primär- und der Sekundärspule des Energieübertragungstransformators ermittelt werden.On the basis of the measured magnetic field strengths, the position between the vehicle and the base plate and thus between the primary and the secondary coil of the energy transmission transformer can then be determined in the mobile unit - that is to say in the vehicle.
Die Sendeantennen erzeugen ihre Magnetfelder nicht zeitgleich sondern nacheinander. Das Messpulssignal besteht dabei gemäß
Würden nur die Messpulse
Daher wird den Messpulsen
Der Startpuls
Sobald mehrere Fahrzeuge auf benachbarten Parkplätzen einparken, kann es zur zeitlichen Überschneidung der Messpulssignale der einzelnen Teilnehmer des gesamten Fahrzeugpositioniersystems kommen. Dies würde zu einer Überlagerung der Startpulse und/oder der Messpulse und zu einer falschen oder keiner Positionsberechnung führen.As soon as several vehicles park in adjacent parking spaces, the measurement pulse signals of the individual participants of the entire vehicle positioning system may overlap. This would lead to a superimposition of the start pulses and / or the measurement pulses and to an incorrect or no position calculation.
Weder die Fahrzeuge noch die Stationen untereinander haben eine gemeinsame Kommunikationsverbindung, wodurch eine Synchronisierung mittels einer solchen Schnittstelle nicht möglich ist. Wenn beispielsweise in einem Parkhaus mehrere Ladestationen mit zugehörigen Bodenplatten an benachbarten Parkplätzen verbaut sind, eliminiert jedoch das erfindungsgemäße Verfahren diese gegenseitige Beeinflussung.Neither the vehicles nor the stations have a common communication link, which means that synchronization using such an interface is not possible. If, for example, several charging stations with associated base plates are installed in adjacent parking spaces in a parking garage, the method according to the invention eliminates this mutual influence.
Bei dem erfindungsgemäßen Zeitmultiplexverfahren senden die stationären Einheiten der jeweiligen Teilnehmer ihre Messpulssignale auf der gleichen Frequenz, jedoch zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Kann eine mobile Einheit - also ein Fahrzeug - das für sie bestimmte Messpulssignal eindeutig identifizieren, können ungestörte Positionsmessungen durchgeführt werden. Hierfür ist es jedoch zwingend notwendig, dass kein Messpulssignal einer stationären Einheit eines anderen Teilnehmers gleichzeitig an der mobilen Einheit ankommt. Wäre dies der Fall, würden das eigentliche Nutzsignal und das Signal der störenden stationären Einheit(en) interferieren und eine Positionsbestimmung wäre ggf. stark fehlerbelastet. Wird jedoch durch das hier vorgestellte Verfahren sichergestellt, dass eine zeitliche Überschneidung der Positionssignale vermieden wird, ist eine fehlerfreie Positionierung möglich.In the time-division multiplex method according to the invention, the stationary units of the respective participants send their measuring pulse signals on the same frequency, but at different times. If a mobile unit - i.e. a vehicle - can clearly identify the measuring pulse signal intended for it, undisturbed position measurements can be carried out. For this, however, it is imperative that no measuring pulse signal from a stationary unit of another subscriber arrives at the mobile unit at the same time. If this were the case, the actual useful signal and the signal of the interfering stationary unit (s) would interfere and a position determination would possibly be highly error-prone. However, if the method presented here ensures that a temporal overlap of the position signals is avoided, error-free positioning is possible.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vor dem Parkvorgang bereits ein Kommunikationskanal (z.B. WLAN) über die zweite Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug und der Ladestation an dem Parkplatz, auf dem das Fahrzeug geparkt und geladen werden soll, also zwischen der stationären und der mobilen Einheit eines Teilnehmers, geöffnet. Meldet sich ein Fahrzeug bei einer Ladestation an, teilt die Ladestation dem Fahrzeug ihr Identifikationsdatum Stations_ID mit. Zudem kann das Fahrzeug auch der Station sein Identifikationsdatum Auto_ID mitteilen. Dieses Fahrzeug-Identifikationsdatum kann vorgegeben sein oder vom Fahrzeug nach dem Zufallsprinzip aus einem Satz von Fahrzeug-Identifikationsdaten gewählt werden. Sendet die stationäre Einheit nun diese Informationen in dem Startsignal SP des Messpulssignals mit, kann die mobile Einheit das Messpulssignal, welches für sie bestimmt ist, eindeutig identifizieren. Somit können Messpulssignale, welche nicht für die mobile Einheit bestimmt sind, von dieser verworfen werden.According to the method according to the invention, a communication channel (eg WLAN) via the second interface between a vehicle and the charging station at the parking lot on which the vehicle is to be parked and charged, that is to say between the stationary and the mobile unit of a subscriber, is already present before the parking process, open. If a vehicle registers at a charging station, the charging station informs the vehicle of its identification date, Station_ID. In addition, the vehicle can also inform the station of its identification date Auto_ID. This vehicle identification date can be predetermined or can be selected by the vehicle at random from a set of vehicle identification data. If the stationary unit now sends this information in the start signal SP of the measuring pulse signal, the mobile unit can uniquely identify the measuring pulse signal which is intended for it. Measuring pulse signals which are not intended for the mobile unit can thus be rejected by the latter.
Parken mehrere Fahrzeuge gleichzeitig ein, sind jedoch weder die Fahrzeuge, also die mobilen Einheiten, untereinander, noch die Ladestationen, also die stationären Einheiten, untereinander synchronisiert. Dies hat zur Folge, dass die von den stationären Einheiten ausgesandten Messpulssignale zeitlich zufällig verteilt sind. Zeitlich gesehen sind die Wiederholraten bzw. Periodendauern so ausgelegt, dass Messpulssignale mehrerer stationärer Einheiten zwar nacheinander gesendet werden können, bevor diese Sequenz wiederholt wird. Durch die fehlende Synchronisierung der Sender untereinander, wird es jedoch häufig trotzdem zunächst zur Überlappung der Messpulssignale der einzelnen stationären Einheiten kommen.If several vehicles park at the same time, neither the vehicles, i.e. the mobile units, are synchronized with each other, nor are the charging stations, i.e. the stationary units, synchronized with one another. The result of this is that the measuring pulse signals emitted by the stationary units are randomly distributed over time. In terms of time, the repetition rates or period durations are designed in such a way that measuring pulse signals from several stationary units can be sent in succession before this sequence is repeated. Due to the lack of synchronization of the transmitters with one another, however, the measuring pulse signals of the individual stationary units will often initially overlap.
Überlappen beide Messpulssignale im Startpuls, kann keines der Messpulssignale mehr einer Ladestation zugeordnet werden. Erfolgt ein Überlapp während der Messpulse, kann dies zu einer fehlerhaften oder ausbleibenden Positionierung des einen Fahrzeuges und zu einem unleserlichen Startpuls für das andere Fahrzeug führen.If both measuring pulse signals overlap in the starting pulse, none of the measuring pulse signals can be assigned to a charging station. If there is an overlap during the measurement pulses, this can lead to incorrect or missing positioning of one vehicle and to an illegible start pulse for the other vehicle.
Wie in
Wird der Startpuls
Somit kann ein Überlapp zweier Messpulssignale in jedem Fall detektiert werden. Zusätzlich ist dann auch bekannt, an welcher Stelle bzw. zu welchem Zeitpunkt ein solcher Überlapp aufgetreten ist (welcher Messpuls oder bereits am Startpuls). Für zwei Ladestationen
- 1. Ein Startpuls ist lesbar und der zweite Startpuls liegt in den Messpulsen des ersten Messpulssignals.
- 2. Beide Startpulse überlappen und ggf. alle Messpulse.
- 1. A start pulse is readable and the second start pulse lies in the measuring pulses of the first measuring pulse signal.
- 2. Both start pulses overlap and, if necessary, all measurement pulses.
Im ersten Fall, der in den
Da die Ladestation
Wichtig hierbei ist, dass nur die Messpulssignale, welche eindeutig aufgrund eines dekodierbaren Startpulses einer Ladestation zugewiesen werden können, entsprechend verzögert werden dürfen. Messpulssignale, deren Startpulse nicht dekodierbar bzw. lesbar sind, können nicht verschoben werden, da sie nicht eindeutig zuzuweisen sind.It is important here that only the measuring pulse signals, which can be clearly assigned to a charging station on the basis of a decodable starting pulse, may be delayed accordingly. Measuring pulse signals whose start pulses cannot be decoded or read cannot be shifted because they cannot be clearly assigned.
Im zweiten Fall, der in
Da die zweite Schnittstelle üblicherweise eine bedeutend größere Reichweite (z.B. 50m) als die erste Schnittstelle zwischen den Sende- und Empfangsantennen in der Fahrzeugplatte (mobile Einheit) bzw. der Bodenplatte (stationäre Einheit) hat (z.B. 5m), stellt sich auch die Kommunikation über die zweite Schnittstellt vor dem eigentlichen Positionierungsvorgang über die erste Schnittstelle ein.Since the second interface usually has a significantly greater range (e.g. 50m) than the first interface between the transmit and receive antennas in the vehicle plate (mobile unit) or the base plate (stationary unit) (eg 5m), communication also takes over the second interface sets before the actual positioning process via the first interface.
Da nach dem Übertragen der Identifikationsdaten Fahrzeug_ID, Auto_ID das Aussenden der Messpulssignale startet, sendet eine Ladestation schon eine ganze Zeit, bis das Fahrzeug in Positionierungsreichweite seiner Ladestation kommt. Dadurch stört diese Ladestation potentiell andere Positioniervorgänge an Parkplätzen, auf welchen ebenfalls Fahrzeuge parken wollen, obwohl der eigentliche Positioniervorgang noch gar nicht beginnen kann.Since the transmission of the measuring pulse signals starts after the transmission of the identification data vehicle_ID, auto_ID, a charging station sends a whole time until the vehicle comes within the positioning range of its charging station. As a result, this charging station potentially interferes with other positioning processes in parking spaces in which vehicles also want to park, although the actual positioning process cannot yet begin.
Um diese frühe Störung zu vermeiden, wird erfindungsgemäß anfangs nur den Startpuls des Messpulssignals gesendet. Erst wenn ein einer Ladestation zugehöriges Fahrzeug diesen Startpuls detektiert und der Ladestation dies über die zweite Schnittstelle mitteilt, werden die Messpulse mit versandt. Da ein Startpuls nur einen Bruchteil der Messpulssignalgesamtlänge ausmacht, ergibt sich somit eine kürzere Störung anderer Messpulssignale.In order to avoid this early disturbance, according to the invention initially only the start pulse of the measuring pulse signal is sent. Only when a vehicle belonging to a charging station detects this start pulse and communicates this to the charging station via the second interface, are the measuring pulses also sent. Since a start pulse is only a fraction of the total length of the measuring pulse signal, there is a shorter disturbance of other measuring pulse signals.
Zudem hat dieses Vorgehen den Vorteil, dass Messpulssignale, welche aufgrund von Reichweiteproblemen nicht verschoben werden können, von anderen Ladestationen identifiziert werden können. Der Fall aus
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine veränderbare Periodendauer vorgesehen, wobei von der mobilen Einheit die zeitliche Länge des empfangenen Signals mit darin enthaltenen Messpulssignalen gemessen wird und daraus ermittelt wird, wie viele stationäre Einheiten Messpulssignale senden und überprüft wird, ob die Periodendauer ausreichend lange ist, um alle Messpulssignale zu umfassen oder zu lange ist, und falls keine Übereinstimmung gegeben ist, an die stationäre Einheit die Information übermittelt wird, wie lange die Periodendauer sein soll.According to a development of the method according to the invention, a changeable period duration is provided, with the time length of the received signal being determined by the mobile unit measuring pulse signals contained therein is measured and it is determined from this how many stationary units send measuring pulse signals and it is checked whether the period is long enough to include all measuring pulse signals or is too long, and if there is no match, the information to the stationary unit how long the period should be.
Bisher wurde angenommen, dass die Periodendauer der Messpulssignale fest ist und dass nur zwei Ladestationen gleichzeitig Messpulssignale senden. In der Realität hingegen können mehrere Ladestationen gleichzeitig senden. Sollte die Periodendauer so aussehen, dass alle Messpulssignale in einer Periodendauer Platz finden, würde man unnötig zeitliche Performance des Systems verschenken. Vor allem da dieser Fall äußerst selten auftreten sollte. In der Realität können gemäß
Um trotzdem eine schnelle Wiederholungsrate der Positionsdaten zu gewährleisten, wird gemäß der Weiterbildung der Erfindung die Periodendauer anpassbar gemacht. Hierfür sind gemäß
Sendet eine Ladestation beispielsweise ohne Pausenzeit ein Messpulssignal aus, welches von einem Messpulssignal einer zweiten Ladestation gestört wird, so muss die Periodendauer
In gleicher Weise wird die Periodendauer wieder verringert, wenn nach erfolgreichem Positionieren ein Teilnehmer wegfällt und der für ihn zuvor reservierte Zeitschlitz nun ungenutzt die Wiederholrate für die verbleibenden Teilnehmer auf einem geringer als erforderlichen Wert halten würde. Auf diese Weise wird in erfindungsgemäßer Weise die Periodendauer immer an die aktuell erforderliche Länge bei maximal möglicher Wiederholrate angepasst.In the same way, the period is reduced again if, after successful positioning, a subscriber is omitted and the time slot previously reserved for him would now keep the repetition rate for the remaining subscribers at a lower than required value. In this way, the period is always adapted to the currently required length with the maximum possible repetition rate in the manner according to the invention.
Auch für den Fall, dass in einem zuerst gemessenen Signal kein Identifikationsdatum zu erkennen ist, kann in einer Ausbildung der Erfindung die Periodendauer um zumindest die Dauer eines Messpulssignals verlängert werden. Es kann vorkommen, dass bereits zwei Teilnehmer aktiv sind und die eingestellte Periodendauer für diese zwei Teilnehmer eingestellt ist. Wenn nun ein dritter Teilnehmer dazukommt, kann dessen Messpulssignal beide Startpulse der zuerst aktiven Teilnehmer stören, so dass kein Startpuls erkennbar ist. In diesem Fall wird trotzdem die Periodendauer verlängert, da anzunehmen ist, dass mehr als zwei Teilnehmer aktiv sind.Even in the event that no identification date can be recognized in a signal measured first, in one embodiment of the invention the period can be extended by at least the duration of a measuring pulse signal. It can happen that two participants are already active and the set period is set for these two participants. If a third participant is added, his measuring pulse signal can disturb both starting pulses of the first active participants, so that no starting pulse can be recognized. In this case, the period is still extended, since it can be assumed that more than two participants are active.
In einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, falls von der mobilen Einheit eines Teilnehmers zumindest ein weiterer Startpuls eines anderen Teilnehmers mit einem zur stationären Einheit des ersten Teilnehmers gehörenden Identifikationsdatum Stations_ID erkannt wird, dies der stationären Einheit über die zweite Schnittstelle mitgeteilt und das Identifikationsdatum Stations_ID geändert.In a further development of the method according to the invention, if at least one further start pulse of another participant is identified by the mobile unit of a subscriber with an identification date Stations_ID belonging to the stationary unit of the first subscriber, this is communicated to the stationary unit via the second interface and the identification date Stations_ID changed.
Es kann vorkommen, dass eine neu installierte Ladestation zufälligerweise das gleiche vorprogrammierte Identifikationsdatum Stations_ID wie eine Nachbarstation aufweist. Der erfindungsgemäße adaptive Algorithmus erkennt die Identifikationsdaten der Nachbarstationen und kann anhand der Erkenntnisse sein eigenes Identifikationsdatum Stations_ID anpassen, wenn dies nötig ist.It can happen that a newly installed charging station happens to have the same preprogrammed identification data Station_ID as a neighboring station. The adaptive algorithm according to the invention recognizes the identification data of the neighboring stations and can adapt its own identification data Station_ID based on the findings if this is necessary.
Eine Ladestation kann jedoch nur anhand des zugehörigen, bereits positionierenden Fahrzeugs erkennen, welche anderen Identifikationsdaten in der Umgebung bereits vergeben sind, da nur dieses die Messpulssignale der anderen Ladestationen empfangen kann. Wenn die eigene Ladestation ein bestimmtes Identifikationsdatum besitzt und eine Ladestation mit dem gleichen Identifikationsdatum sendet, wird ein Wechsel des Identifikationsdatums der Ladestation auf ein anderes freies Identifikationsdatum erfolgen. Hierbei ist die Regel, dass die Ladestation, die zuerst die Information über das gleiche Identifikationsdatum wie ihr eigenes erhält, ihr Identifikationsdatum zufällig auf ein freies Identifikationsdatum anpasst. Welche Identifikationsdaten frei sind, speichert ein Teilnehmer selbstständig für jedes von den Sensoren gemessene Signal der anderen Teilnehmer.However, a charging station can only recognize from the associated, already positioning vehicle which other identification data have already been allocated in the environment, since only this can receive the measuring pulse signals from the other charging stations. If your own charging station has a specific identification date and sends a charging station with the same identification date, the identification date of the charging station will be changed to another free identification date. The rule here is that the charging station, which first receives the information about the same identification date as its own, randomly adjusts its identification date to a free identification date. A participant independently saves which identification data is free for each signal of the other participants measured by the sensors.
Durch die Verwendung eines zufälligen Fahrzeug-Identifikationsdatums im Startpuls wird eine Identifizierung des zufällig gleichen Stations-Identifikationsdatums einer anderen Station ermöglicht.The use of a random vehicle identification date in the starting pulse enables identification of the randomly identical station identification date of another station.
Neben der Erkennung, welche anderen Identifikationsdaten anderer Teilnehmer bzw. Ladestationen auf dem Parkareal vorhanden sind, kann eine Erkennung erfolgen, welche Identifikationsdaten die Ladestationen der Parkplätze in der Nähe jeweils aufweisen. Es wird also gezielt ein Identifikationsdatum einer bestimmten Ladestation, deren Lage ermittelt wird, zugeordnet. Dies erfolgt über die Feldstärken der Messpulssignale, die in einem vorbeifahrenden Fahrzeuge gemessen werden. Daraus kann abgeschätzt werden, wo sich die sendende Ladestation befinden muss. In addition to the recognition of which other identification data of other participants or charging stations are available on the parking area, a recognition can also be carried out of which identification data the charging stations of the nearby parking lots each have. An identification date of a specific charging station, the position of which is determined, is thus specifically assigned. This is done via the field strengths of the measuring pulse signals, which are measured in a passing vehicle. From this it can be estimated where the sending charging station must be.
Teilen die Fahrzeuge beim Einparken die anderen erkannten Identifikationsdaten regelmäßig mit, kennt die Station die benachbarten Identifikationsdaten und kann bei der Neuvergabe seines Identifikationsdatums diese berücksichtigen. Nachteilig hierbei ist, dass die Messung benachbarter Identifikationsdaten nur möglich ist, wenn zeitgleich ein Fahrzeug am Einparken ist.If the vehicles regularly report the other identified identification data when parking, the station knows the neighboring identification data and can take this into account when reassigning its identification date. The disadvantage here is that the measurement of adjacent identification data is only possible if a vehicle is parked at the same time.
Wird in erfindungsgemäßer Weiterbildung eine zusätzliche Empfangseinheit
Will beispielsweise, wie in
Es ist auch möglich, die Feldstärken der Messpulssignale fremder Ladestationen im Vergleich zur errechneten Fahrzeugposition zu speichern. Positioniert das Fahrzeug in
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Verschiebezeit beim Zusammentreffen von zwei Startpulsen so angepasst werden und das bei dem nächsten Vorfall mit der Ladestation am Nachbarparkplatz abgleichen, sodass jede Ladestation nicht zufällig sondern selbstlernend eine bessere Anpassung ermöglicht. Sobald zwei Startpulse zeitlich überlappend gesendet werden, wird eine zufällige Verschiebung der beiden Messpulssignale erfolgen. Die zufällige Verschiebung beim ersten Aufeinandertreffen der Messpulssignale kann als Grundlage für den nächsten Vorfall erfolgen.By means of the method according to the invention, the shifting time when two starting pulses come together can be adjusted and compared in the next incident with the charging station at the neighboring parking lot, so that each charging station enables better adaptation, not by accident but by self-learning. As soon as two start pulses are sent overlapping in time, the two measuring pulse signals will be shifted randomly. The random shift when the measuring pulse signals meet for the first time can serve as the basis for the next incident.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen
-
1 einen Teilnehmer eines Fahrzeugpositionierungssystems mit einem Fahrzeug und einer Ladestation mit damit verbundener Bodenplatte nach dem Stand der Technik, -
2 ein schematisches Messpulssignal, -
3 einen detaillierteren Startpuls, -
4 ein erstes Beispiel einer Überlappung eines gesamten Messpulssignals mit einem weiteren Startpuls, -
5 ein zweites Beispiel einer Überlappung eines gesamten Messpulssignals mit einem weiteren Startpuls, -
6 ein drittes Beispiel einer Überlappung eines gesamten Messpulssignals mit einem weiteren Startpuls, -
7 ein viertes Beispiel einer Überlappung eines gesamten Messpulssignals mit einem weiteren Startpuls, -
8 ein Beispiel einer Überlappung zweier Messpulssignale mit zeitlichen Bezügen, -
9 ein Parkareal mit mehreren Parkplätzen und einem zu parkenden Fahrzeug, und -
10a bis10 c ein erstes Beispiel eines Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
11 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und -
12 ein detaillierteres Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a participant of a vehicle positioning system with a vehicle and a charging station with a base plate connected thereto according to the prior art, -
2 a schematic measuring pulse signal, -
3 a more detailed start pulse, -
4 a first example of an overlap of an entire measuring pulse signal with a further starting pulse, -
5 a second example of an overlap of an entire measuring pulse signal with a further starting pulse, -
6 a third example of an overlap of an entire measuring pulse signal with a further starting pulse, -
7 a fourth example of an overlap of an entire measuring pulse signal with a further starting pulse, -
8th an example of an overlap of two measuring pulse signals with temporal references, -
9 a parking area with several parking spaces and a vehicle to be parked, and -
10a to10 c a first example of a sequence of the method according to the invention, -
11 a flowchart of the inventive method and -
12 a more detailed flow chart of the method according to the invention.
Die
Ein erstes Fahrzeug will einparken, am Nachbarstellplatz ist ein Einparkvorgang eines zweiten Fahrzeugs in Gange. Das erste Fahrzeug hat das Identifikationsdatum
Das Messpulssignal mit dem Identifikationsdatum
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft dabei in einem Teilnehmer folgendermaßen ab. Es sollen bereits Kommunikationskanäle zwischen den stationären und mobilen Einheiten der beiden Teilnehmer hergestellt und die Identifikationsdaten ausgetauscht sein (Schritt
Die mobile Einheit des ersten Teilnehmers führt einen CRC-Check über das ankommende Signal und bekommt ein positives Ergebnis (Schritt C -> Schritt E). Sie liest das komplette Identifikationsdatum (Ladestation + Fahrzeug) ein und bemerkt, dass es nicht ihr Identifikationsdatum (
Der mobile Einheit des zweiten Teilnehmers führt ebenfalls das erfindungsgemäße Verfahren durch, wobei bereits Messpulse gesendet wurden (Schritt C -> Schritt E -> Schritt F -> Schritt H), sieht dagegen ihr Identifikationsdatum (
Die mobile Einheit des zweiten Teilnehmers prüft dabei, ob noch Platz für ihr Messpulssignal in der eingestellten Periodendauer
Sie erkennt aber nur ihr eigenes Messpulssignal und ein weiteres, das die Messpulse stört. Also initiiert sie keine Periodendaueranpassung.However, it only recognizes its own measuring pulse signal and another that interferes with the measuring pulses. So it does not initiate a period adjustment.
Da die mobile Einheit des zweiten Teilnehmers ihr Identifikationsdatum eindeutig lesen konnte, wird keine zufällige Zeitverzögerung ermittelt, sondern lediglich die notwendige Verschiebung mittels Formel berechnet. Mit der Verschiebungsformel ist tVerschiebung = 41, 15 ms + 5 ms = 46, 15 ms. Diese Verzögerung wird der stationären Einheit über die zweite Schnittstelle mitgeteilt. Dabei ergibt sich der zeitliche Bezug gemäß
Ergänzend wird in vorteilhafter Weise nach der erfolgreichen Synchronisierung die zeitliche Optimierung der Wiederholrate erfolgen.In addition, the temporal optimization of the repetition rate will advantageously take place after the successful synchronization.
Im Folgenden werden noch einige zusätzliche Messungen und Einstellungen durchgeführt. Die mobile Einheit des ersten Teilnehmers mit dem Identifikationsdatum
Die mobile Einheit des ersten Teilnehmers beobachtet dieses Messpulssignal bis es endet und speichert die empfangenen Feldstärken oder überschreibt sie zumindest mit dem zuletzt empfangenen. Da das letzte empfangene gespeicherte Messpulssignal von der Ladestation des zweiten Teilnehmers mit dem Identifikationsdatum
In der
In dem nachfolgenden Schritt a wird in der mobilen Einheit ein Messpulssignal empfangen und ermittelt, ob dieses empfangene Messpulssignal größer als ein Messpuls ist. Falls nicht wird zum Beginn des Schrittes a zurückgekehrt und falls ja, wird eine Zeitmessung mit der Periodendauer
Falls dies nicht der Fall ist, wird in einem Schritt m überprüft ob ein Großteil der Periodendauer
Falls ein Großteil der Periodendauer
Falls in Schritt e mindestens ein fehlerfreier Startpuls empfangen wurde, wird in einem anschließenden Schritt
Falls dies der Fall ist, wird in einem Schritt
Falls in Schritt
Falls im Schritt
Falls in dem Schritt
Soweit Schritte in verschiedenen Schleifen des Ablaufdiagramms mit den gleichen Buchstaben bezeichnet wurden, soll dies nur den gleichen Verfahrensablauf kennzeichnen aber nicht einen Sprung in eine andere Schleife.Insofar as steps in different loops of the flow chart have been designated with the same letters, this is only intended to identify the same process sequence, but not a jump into another loop.
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