DE102019111010A1

DE102019111010A1 - Kommunikationsverfahren und Kommunikationssystem für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit einem derartigen Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE102019111010A1
Application number: DE102019111010.6A
Authority: DE
Inventors: Claas Tebrügge
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2020-10-29

Abstract

Kommunikationsverfahren, umfassend die Verfahrensschritte:- ein Kommunikationssystem eines ersten Fahrzeugs (1) sendet eine modulierte elektromagnetische Strahlung (3) aus, die Informationen aufweist,- ein Kommunikationssystem eines zweiten Fahrzeugs (2) empfängt die von dem ersten Fahrzeug (1) ausgesendete elektromagnetische Strahlung (3),- das Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs (2) extrahiert aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung die Informationen,- das Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs (2) schließt aus den extrahierten Informationen auf das Vorhandensein des ersten Fahrzeugs (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationsverfahren und ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 sowie ein Fahrzeug mit einem derartigen Kommunikationssystem.
Ein Kommunikationsverfahren und ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug der vorgenannten Art sind aus der US 2003/0227777 A1 bekannt. Bei der darin beschriebenen Vorrichtung wird beispielsweise über eine Intensitätsmodulation dem von einem Fahrzeug ausgehenden Licht eine Signatur aufgeprägt, die fahrzeugtypisch ist. Das beispielsweise an einem entgegenkommenden Fahrzeug reflektierte Licht wird analysiert, wobei die dem Licht aufgeprägte Signatur dazu beitragen kann, das reflektierte eigene Licht von dem Licht eines entgegenkommenden Fahrzeugs zu unterscheiden.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung eines Kommunikationsverfahren und eines Kommunikationssystems der eingangs genannten Art, bei denen insbesondere mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Detektion eines anderen, insbesondere eines entgegenkommenden, Fahrzeugs ermöglicht wird. Weiterhin soll ein Fahrzeug mit einem derartigen Kommunikationssystem angegeben werden.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Kommunikationsverfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kommunikationssystem der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 und durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 15 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 umfasst das Kommunikationsverfahren folgende Verfahrensschritte:

- ein Kommunikationssystem eines ersten Fahrzeugs sendet eine modulierte elektromagnetische Strahlung aus, die Informationen aufweist,
- ein Kommunikationssystem eines zweiten Fahrzeugs empfängt die von dem ersten Fahrzeug ausgesendete elektromagnetische Strahlung,
- das Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs extrahiert aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung die Informationen,
- das Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs schließt aus den extrahierten Informationen auf das Vorhandensein des ersten Fahrzeugs.

Auf diese Weise wird nicht die von dem Kommunikationssystem des eigenen Fahrzeugs ausgesandte elektromagnetische Strahlung analysiert sondern die eines beispielsweise entgegenkommenden Fahrzeugs. Das bloße Vorhandensein einer von einem anderen Fahrzeug stammenden elektromagnetischen Strahlung kann in der Regel vergleichsweise einfach erkannt werden, so dass eine zuverlässige Detektion eines entgegenkommenden Fahrzeug ermöglicht wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs aufgrund der Erkennung des Vorhandenseins des ersten Fahrzeugs eine Aktion veranlasst, wie beispielsweise die Ansteuerung eines Fernlichtassistenten, und/oder dass das Kommunikationssystem die Information des Vorhandenseins des ersten Fahrzeugs an Steuermittel des zweiten Fahrzeugs weitergibt, so dass diese eine Aktion veranlassen können, wie beispielsweise die Ansteuerung eines Fernlichtassistenten. Neben der Ansteuerung eines Fernlichtassistenten kann auch eine Aktion im Bereich des automatisierten oder autonomen Fahrens sowie im Bereich von Fahrerassistenzsystemen ausgelöst werden. Die Information, dass ein anderes Fahrzeug vorhanden ist, kann im Kontext einer Sensorfusion zur Klassifizierung eines beispielsweise von einem anderen Sensor detektierten Objekts als Fahrzeug beitragen. Weiterhin kann ein fahrerloses Fahrzeug in Alarmbereitschaft gesetzt werden, weil sich ein Fahrzeug in der Umgebung befindet, das bisher von keinem Sensor erfasst wurde.
Es besteht die Möglichkeit, dass die elektromagnetische Strahlung elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich ist, insbesondere sichtbares Licht ist, oder dass die elektromagnetische Strahlung elektromagnetische Strahlung im Radiofrequenzbereich ist, insbesondere in einem Frequenzbereich, der von RADAR-Geräten genutzt wird. Auf diese Weise können im Fahrzeug vorhandene Lichtquellen genutzt werden wie beispielsweise Scheinwerfer, deren Licht geeignet moduliert wird. Alternativ kann auch ein RADAR-System des Fahrzeugs genutzt werden, so dass das Fahrzeug-RADAR zusätzlich oder ersetzend stark unterschiedliche Signale aussendet, die gut zu erfassen sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die durch die elektromagnetische Strahlung übertragenen Informationen fahrzeugspezifische Informationen sind, insbesondere eine der Identität des Fahrzeugs entsprechende Signatur sind. Es kann sich dabei um einen einfachen „Hier bin ich“-Signalcode handeln. Eine derartige Signatur kann sich von allen in der Umgebung vorkommenden Intensitätsschwankungen des Lichts möglichst stark unterscheiden und signalisieren, dass sie von einem Fahrzeug ausgestrahlt wurde. Durch die starke Unterscheidung genügt schon eine geringe Signalstärke, um eine Detektion durchzuführen. Das hat bei der Anwendung in der Sensorfusion den Vorteil, dass gegebenenfalls schon eine Detektion stattfinden kann, bevor ein anderer Sensor dazu in der Lage ist.
Es besteht die Möglichkeit, dass die elektromagnetische Strahlung mit einem Code moduliert ist, der eine derartige Autokorrelation aufweist, dass bei einer Korrelation des Codes mit sich selbst oder mit einer vorgegebenen Sequenz lediglich eine Intensitätsspitze auftritt, wobei insbesondere ein Barkercode oder ein Goldcode verwendet werden. Durch die Verwendung von Signal-Sequenzen mit hoher Autokorrelation kann eine starke Unterscheidbarkeit von anderen Signalen, insbesondere von anderem Licht erreicht werden. Dadurch können auch Signale in Situationen mit geringem Signal-Rausch-Verhältnis detektiert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die elektromagnetische Strahlung durch ein On-Off-Keying (OOK) oder durch eine Pulsphasenmodulation (PPM) oder durch eine Frequenzumtastung (FSK) oder durch ein Gaussian-Minimum-Shift-Keying (GMSK) oder durch ein Phase-Shift-Keying (PSK) oder durch eine Pulsamplitudenmodulation (PAM) moduliert wird. On-Off-Keying kann aufgrund der geringen Komplexität vorteilhaft sein. Pulsphasenmodulation weist gute Dimmeigenschaften auf.
Neben den genannten Modulationstechniken können letztlich auch sämtliche anderen aus der Nachrichtentechnik bekannten Modulationstechniken oder für die Visible-Light-Communications (VLC) geeignete Modulationstechniken verwendet werden. Weitere Möglichkeiten sind beispielsweise eine Pulsdauermodulation (PWM), eine Pulsfrequenzmodulation (PFM), eine Pulspausenmodulation (PPM), eine Puls-Code-Modulation (PCM), ein Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS), ein Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS), ein Zeitsprungverfahren (THSS), eine Zirpenfrequenzspreizung (CSS), eine Amplitudenumtastung (ASK), ein Gaussian-Frequency-Shift-Keying (GFSK), eine Vierphasen-Modulation (QPSK), eine Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM), eine Asymmetrische Phasenmodulation (APSK), ein Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (OFDM), eine Discrete Multitone Transmission (DMT), eine Trellis-Code-Modulation (TCM) oder eine VSB-Modulation sowie analoge Modulationsverfahren wie eine Amplitudenmodulation (AM), eine Frequenzmodulation (FM), eine Phasenmodulation (PM), eine Vektormodulation (VM), eine Einseitenbandmodulation (SSB), eine Restseitenbandmodulation (SSBSC) oder eine Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger (DSBSC).
In der Kommunikationsvorrichtung des Empfängerfahrzeugs finden eine Demodulation und eine Korrelation statt. Wenn das demodulierte und korrelierte Signal am Empfängerfahrzeug einen Schwellenwert überschreitet, wird eine Detektion ausgelöst.
Es besteht die Möglichkeit, dass die elektromagnetische Strahlung durch mindestens einen Frequenz-Chirp moduliert wird. Dabei kann es sich um ein Lichtintensitätsmuster handeln, das sich von allen in der Umgebung vorkommenden Intensitätsschwankungen des Licht möglichst stark unterscheidet. Auch hier können Detektionen durch Korrelationen erfolgen. Letztlich sind aber auch andere Techniken der Mustererkennung möglich.
Gemäß Anspruch 8 ist vorgesehen, dass das Kommunikationssystem derart gestaltet ist, dass die von einer Sendevorrichtung eines ersten Kommunikationssystems eines ersten Fahrzeugs ausgesendete elektromagnetische Strahlung von einer Empfängervorrichtung eines zweiten Kommunikationssystems eines zweiten Fahrzeugs empfangen werden kann, wobei die Empfängervorrichtung des zweiten Kommunikationssystems aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung die übertragenen Informationen derart extrahieren kann, dass aus den extrahierten Informationen auf das Vorhandensein des ersten Fahrzeugs geschlossen werden kann. Insbesondere ist das Kommunikationssystem geeignet, ein erfindungsgemäßes Kommunikationsverfahren durchzuführen.
Es kann vorgesehen sein, dass die durch die elektromagnetische Strahlung zu übertragenden Informationen fahrzeugspezifische Informationen sind, insbesondere eine der Identität des Fahrzeugs entsprechende Signatur sind. Dabei kann die durch die elektromagnetische Strahlung zu übertragenden Informationen als vorgegebene Sequenz oder als vorgegebenes Muster in dem Kommunikationssystem beziehungsweise in der Sendevorrichtung hinterlegt sein. Im Unterschied zu komplizierteren Kommunikationssystemen müssen dabei keine veränderlichen Daten übertragen werden. Wenn eine beispielsweise in die Sendevorrichtung eingeprägte Sequenz oder ein in die Sendevorrichtung eingeprägtes Muster verwendet wird, müssen auch fahrzeugintern keine kontinuierlichen Daten an die Sendevorrichtung übertragen werden. Dadurch kann das Kommunikationssystem sowohl hinsichtlich der Hardware als auch signalverarbeitungstechnisch sehr günstig aufgebaut werden. Weiterhin ergibt sich dadurch eine hohe Zuverlässigkeit des Kommunikationssystems.
Es besteht durchaus auch die Möglichkeit, dass das Kommunikationssystem mit fahrzeugeigenen Kommunikationssystemen verbunden werden kann, die über sichtbares Licht mit der Umgebung kommunizieren (Vehicular-Visible-Light-Communication-Systems). Derartige Systeme können neben einfachen „Hier bin ich“-Signalcodes auch zusätzliche Car-to-X-Funktionen übernehmen, wie beispielsweise die Weitergabe von Sensordaten.
Es kann vorgesehen sein, dass die Sendevorrichtung mindestens eine Leuchtdiode oder mindestens eine Laserdiode zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung umfasst oder eine fahrzeugeigene Leuchtdiode oder Laserdiode, beispielsweise eines Scheinwerfers, nutzen kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Empfängervorrichtung eine Photodiode umfasst oder eine fahrzeugeigene Photodiode eines Regensensors oder eines Lichtsensors nutzen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Empfängervorrichtung eine Kamera umfasst oder eine fahrzeugeigene Kamera nutzen kann. Bei der Verwendung einer Kamera kann eine zusätzliche Ortsinformation des detektierten Fahrzeugs mitgeteilt werden.
Gemäß Anspruch 15 umfasst das Fahrzeug ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem.
Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung zweier Fahrzeuge, die über ein erfindungsgemäßes Kommunikationsverfahren miteinander kommunizieren.

In der schematischen Abbildung sind ein erstes Fahrzeug 1 und ein zweites Fahrzeug 2 angedeutet. Das erste Fahrzeug 1 umfasst ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem, das elektromagnetische Strahlung 3 in Form von Licht aussendet, auf das ein Signal 4 aufmoduliert ist. Bei dem lediglich schematisch angedeuteten Signal 4 kann es sich beispielsweise um einen fahrzeugspezifischen „Hier bin ich“-Signalcode handeln.
Das zweite Fahrzeug 2 umfasst ebenfalls ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem, das eine Empfängervorrichtung 5 aufweist, von der in 1 eine Photodiode angedeutet ist. Das von der Photodiode empfangene Signal 4 wird von dem Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs 2 decodiert, wobei das Kommunikationssystem erkennt, dass ein Fahrzeug entgegenkommt. Daraufhin veranlasst das Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs 2 die Ansteuerung eines Fernlichtassistenten, der daraufhin auf das Abblendlicht 6 (siehe 1) umschaltet.
Bezugszeichenliste

1: erstes Fahrzeug
2: zweites Fahrzeug
3: von dem ersten Fahrzeug ausgehende elektromagnetische Strahlung
4: auf die elektromagnetische Strahlung aufmoduliertes Signal
5: Empfängervorrichtung des zweiten Fahrzeugs
6: Abblendlicht des zweiten Fahrzeugs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2003/0227777 A1 [0002]

Claims

Kommunikationsverfahren, umfassend folgende Verfahrensschritte: - ein Kommunikationssystem eines ersten Fahrzeugs (1) sendet eine modulierte elektromagnetische Strahlung (3) aus, die Informationen aufweist, - ein Kommunikationssystem eines zweiten Fahrzeugs (2) empfängt die von dem ersten Fahrzeug (1) ausgesendete elektromagnetische Strahlung (3), - das Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs (2) extrahiert aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung die Informationen, - das Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs (2) schließt aus den extrahierten Informationen auf das Vorhandensein des ersten Fahrzeugs (1).
Kommunikationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem des zweiten Fahrzeugs (2) aufgrund der Erkennung des Vorhandenseins des ersten Fahrzeugs (1) eine Aktion veranlasst, wie beispielsweise die Ansteuerung eines Fernlichtassistenten, und/oder dass das Kommunikationssystem die Information des Vorhandenseins des ersten Fahrzeugs (1) an Steuermittel des zweiten Fahrzeugs (2) weitergibt, so dass diese eine Aktion veranlassen können, wie beispielsweise die Ansteuerung eines Fernlichtassistenten.
Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung (3) elektromagnetische Strahlung (3) im optischen Spektralbereich ist, insbesondere sichtbares Licht ist, oder dass die elektromagnetische Strahlung (3) elektromagnetische Strahlung (3) im Radiofrequenzbereich ist, insbesondere in einem Frequenzbereich, der von RADAR-Geräten genutzt wird.
Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die elektromagnetische Strahlung (3) übertragenen Informationen fahrzeugspezifische Informationen sind, insbesondere eine der Identität des Fahrzeugs (1, 2) entsprechende Signatur sind.
Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung mit einem Code moduliert ist, der eine derartige Autokorrelation aufweist, dass bei einer Korrelation des Codes mit sich selbst oder mit einer vorgegebenen Sequenz lediglich eine Intensitätsspitze auftritt, wobei insbesondere ein Barkercode oder ein Goldcode verwendet werden.
Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung (3) durch ein On-Off-Keying (OOK) oder durch eine Pulsphasenmodulation (PPM) oder durch eine Frequenzumtastung (FSK) oder durch ein Gaussian-Minimum-Shift-Keying (GMSK) oder durch ein Phase-Shift-Keying (PSK) oder durch eine Pulsamplitudenmodulation (PAM) moduliert wird.
Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung (3) durch mindestens einen Frequenz-Chirp moduliert wird.
Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, umfassend - eine Sendevorrichtung, die elektromagnetische Strahlung (3) aussenden kann und Modulationsmittel aufweist, die eine Modulation der elektromagnetischen Strahlung (3) bewirken können, so dass durch die elektromagnetische Strahlung (3) Informationen übertragen werden, - eine Empfängervorrichtung (5), die eine ausgesandte elektromagnetische Strahlung (3) erfassen sowie aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung (3) Informationen extrahieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem derart gestaltet ist, dass die von einer Sendevorrichtung eines ersten Kommunikationssystems eines ersten Fahrzeugs (1) ausgesendete elektromagnetische Strahlung (3) von einer Empfängervorrichtung eines zweiten Kommunikationssystems eines zweiten Fahrzeugs (2) empfangen werden kann, wobei die Empfängervorrichtung des zweiten Kommunikationssystems aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung (3) die übertragenen Informationen derart extrahieren kann, dass aus den extrahierten Informationen auf das Vorhandensein des ersten Fahrzeugs (1) geschlossen werden kann.
Kommunikationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem geeignet ist, ein Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die elektromagnetische Strahlung (3) zu übertragenden Informationen fahrzeugspezifische Informationen sind, insbesondere eine der Identität des Fahrzeugs (1, 2) entsprechende Signatur sind.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die elektromagnetische Strahlung (3) zu übertragenden Informationen als vorgegebene Sequenz oder als vorgegebenes Muster in dem Kommunikationssystem beziehungsweise in der Sendevorrichtung hinterlegt sind.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendevorrichtung mindestens eine Leuchtdiode oder mindestens eine Laserdiode zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung umfasst oder eine fahrzeugeigene Leuchtdiode oder Laserdiode, beispielsweise eines Scheinwerfers, nutzen kann.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängervorrichtung (5) eine Photodiode umfasst oder eine fahrzeugeigene Photodiode eines Regensensors oder eines Lichtsensors nutzen kann.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängervorrichtung (5) eine Kamera umfasst oder eine fahrzeugeigene Kamera nutzen kann.
Fahrzeug, umfassend ein Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14.