DE102019211463A1

DE102019211463A1 - Bestimmung eines Abstands zwischen Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102019211463A1
Application number: DE102019211463.6A
Authority: DE
Inventors: Jork Leiterer; Karsten Beyer; Julian Verkin; Patrick Sammer; Ivan Komsic; Patrick Kotlarski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-02-04

Abstract

Gemäß einem Verfahren zur Bestimmung eines Abstands (19) zwischen zwei Kraftfahrzeugen (8, 9), wird ein erstes Funksignal (14) von einem ersten Kraftfahrzeug (8) erzeugt und in Richtung eines zweiten Kraftfahrzeugs (9) ausgesendet. Ein zweites Funksignal (15) wird von dem ersten Kraftfahrzeug (8) empfangen. Mittels einer ersten Recheneinheit (10) des ersten Kraftfahrzeugs (8) wird basierend auf dem ersten Funksignal (14) und dem zweiten Funksignal (15) eine erste Signallaufzeit bestimmt. Ein erster Wert für den Abstand (19) wird mittels der ersten Recheneinheit (10) basierend auf der ersten Signallaufzeit bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Abstands zwischen zwei Kraftfahrzeugen, ein elektronisches Fahrzeugführungssystem mit einer ersten Recheneinheit für ein erstes Kraftfahrzeug und einer Sende- und Empfangseinheit für das erste Kraftfahrzeug sowie ein Kommunikationssystem zur Bestimmung eines Abstands zwischen zwei Kraftfahrzeugen.
Mittels verschiedener Sensoren kann eine Umgebung eines Kraftfahrzeugs auf vielfältige Weise abgebildet werden. In bekannten Sensorsystemen zur Umfelderfassung von Kraftfahrzeugen werden entsprechende Signalechos, also Reflexionen optischer oder akustischer Signale, ausgewertet und Abstandsbestimmungen beispielsweise für Bremsassistenzfunktionen, Einparkfunktionen oder dergleichen anhand eines Zeitversatzes zwischen ausgesandtem und empfangenem reflektierten Licht oder Schall berechnet.
Solche Systeme erfordern jedoch eine direkte Sichtverbindung zwischen den Objekten, insbesondere Kraftfahrzeugen, zwischen denen der Abstand bestimmt werden soll. Außerdem kann es zu Fehlinterpretationen des Echos kommen, da bei diesen bekannten Verfahren nicht festzustellen ist, von welchem Objekt die Wellen tatsächlich reflektiert wurden. Befindet sich beispielsweise ein Hindernis zwischen den Kraftfahrzeugen, so wird gegebenenfalls fälschlicherweise der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis gemessen. Dies führt zu einer eingeschränkten Zuverlässigkeit der Abstandsmessung und zu einer reduzierten Genauigkeit der Abstandsmessung.
Zudem hängt das reflektierte Signal von entsprechenden Reflexionseigenschaften des reflektierenden Objektes ab. So wird Licht beispielsweise von glatten Oberflächen, wie beispielsweise von Verkehrsschildern, sehr viel stärker reflektiert als von unregelmäßigen Oberflächen, wie beispielsweise Bäumen oder der Fahrbahn. Bei Schallsignalen hängt die Intensität des reflektierten Signals entscheidend von der Ausdehnung und Größe des Objekts ab, von dem der Schall reflektiert wird. Diese Effekte können ebenfalls zur reduzierten Zuverlässigkeit und Genauigkeit des bestimmten Abstands führen.
Im Dokument DE 10 2017 213298 A1 wird ein Verfahren zur Datenübermittlung an ein Kraftfahrzeug beschrieben. In einer Ausführungsform wird dabei eine signallaufzeitbasierte Abstandsmessung durchgeführt. Dazu wird von einem Kraftfahrzeug ein Signal ausgesendet, welches an einem anderen Kraftfahrzeug reflektiert wird und von dem aussendenden Kraftfahrzeug wiederum gemessen wird. Insbesondere wird dazu ein akustisches oder elektromagnetisches Signal, beispielsweise ein Infrarotstrahl, eingesetzt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zum Bestimmen eines Abstands zwischen Kraftfahrzeugen anzugeben, mit dem der Abstand mit höherer Zuverlässigkeit und/oder höherer Genauigkeit bestimmt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und weitere Ausgestaltungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, eine Signallaufzeit basierend auf zwei verschiedenen Funksignalen, die zwischen den Kraftfahrzeugen übertragen werden, zu bestimmen und basierend darauf deren Abstand zu berechnen.
Gemäß einem unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Abstands zwischen zwei Kraftfahrzeugen angegeben, wobei ein erstes Funksignal von einem ersten Kraftfahrzeug der beiden Kraftfahrzeuge erzeugt und in Richtung eines zweiten Kraftfahrzeugs der beiden Kraftfahrzeuge ausgesendet wird, insbesondere mittels einer ersten Sende- und Empfangseinrichtung des ersten Kraftfahrzeugs. Ein zweites Funksignal wird von dem ersten Kraftfahrzeug empfangen, insbesondere mittels der ersten Sende- und Empfangseinheit. Mittels einer ersten Recheneinheit des ersten Kraftfahrzeugs wird basierend auf dem ersten Funksignal und auf dem zweiten Funksignal eine erste Signallaufzeit des ersten Funksignals und/oder des zweiten Funksignals bestimmt. Ein erster Wert für den Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem zweiten Kraftfahrzeug wird mittels der ersten Recheneinheit basierend auf der ersten Signallaufzeit bestimmt.
Das erste Funksignal kann beispielsweise eine erste Zeitmarke beinhalten, wobei die erste Zeitmarke einem lokalen Aussendezeitpunkt des ersten Funksignals bezüglich einer ersten Uhr oder einem ersten Taktsignal des ersten Kraftfahrzeugs, insbesondere der ersten Recheneinheit, entspricht. Das zweite Funksignal kann beispielsweise eine zweite Zeitmarke beinhalten, wobei die zweite Zeitmarke einer lokalen Ankunftszeit des ersten Funksignals bezüglich einer zweiten Uhr oder einem zweiten Taktsignal des zweiten Kraftfahrzeugs, insbesondere einer zweiten Recheneinheit des zweiten Kraftfahrzeugs, entspricht. Das zweite Funksignal kann beispielsweise eine dritte Zeitmarke beinhalten, wobei die dritte Zeitmarke einer lokalen Aussendezeit des zweiten Funksignals bezüglich der zweiten Uhr oder des zweiten Taktsignals entspricht.
Die erste Recheneinheit kann beispielsweise die Signallaufzeit basierend auf der ersten, der zweiten und/oder der dritten Zeitmarke und/oder einer vierten Zeitmarke bestimmen, wobei die vierte Zeitmarke einer lokalen Ankunftszeit des zweiten Funksignals bezüglich der zweiten Uhr oder des zweiten Taktsignals entspricht.
Insbesondere kann die erste Recheneinheit basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Zeitmarke einen ersten Zeitunterschied bestimmen und basierend auf einem Unterschied zwischen der dritten und der vierten Zeitmarke einen zweiten Zeitunterschied. Die erste Recheneinheit kann die Signallaufzeit basierend auf dem ersten und dem zweiten Zeitunterschied berechnen, beispielsweise als Mittelwert des ersten und des zweiten Zeitunterschieds.
Das zweite Funksignal kann beispielsweise einen Phasenunterschied des ersten Funksignals vom Aussenden bis zum Empfangen des ersten Funksignals beinhalten.
Die erste Recheneinheit kann die Signallaufzeit beispielsweise abhängig von dem Phasenunterschied des ersten Funksignals und einem Phasenunterschied des zweiten Funksignals zwischen Aussenden und Empfangen des zweiten Funksignals bestimmen, beispielsweise abhängig von einem Mittelwert des Phasenunterschieds des ersten und des Phasenunterschieds des zweiten Funksignals.
Beispielsweise kann die erste Signallaufzeit einer Signallaufzeit des ersten Funksignals entsprechen oder die erste Signallaufzeit kann einer Signallaufzeit des zweiten Funksignals entsprechen oder die erste Signallaufzeit kann einer Summe oder einem Mittelwert der Signallaufzeiten des ersten und des zweiten Funksignals entsprechen.
Unter einem Funksignal kann hier und im Folgenden eine elektromagnetische Welle oder eine Überlagerung von elektromagnetischen Wellen verstanden werden, wobei die elektromagnetischen Welle oder Wellen eine Frequenz in einem Bereich von 30 kHz bis 3 THz aufweisen.
Dass das erste Funksignal in Richtung des zweiten Kraftfahrzeugs ausgesendet wird, kann insbesondere derart verstanden werden, dass das zweite Funksignal insbesondere auch in Richtung des zweiten Kraftfahrzeugs ausgesendet wird. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug darüber hinaus auch in andere Richtungen ausgesendet werden.
Zum Aussenden des ersten Funksignals und/oder zum Empfangen des zweiten Funksignals wird die Sende- und Empfangseinheit beispielsweise mittels eines Steuergeräts des ersten Kraftfahrzeugs angesteuert.
Die erste Sende- und Empfangseinheit, die erste Recheneinheit und gegebenenfalls das Steuergerät sind insbesondere Teil eines ersten elektronischen Fahrzeugführungssystems des ersten Kraftfahrzeugs.
Das zweite Funksignal kann beispielsweise eine Identitätsinformation, insbesondere des zweiten Kraftfahrzeugs, beinhalten. Anhand der Identitätsinformation kann die erste Recheneinheit verifizieren, dass das zweite Funksignal von dem zweiten Kraftfahrzeug ausgesendet wurde.
In verschiedenen Ausführungsformen wird wenigstens ein dem ersten Funksignal entsprechendes weiteres erstes Funksignal von dem ersten Kraftfahrzeug, insbesondere von wenigstens einer weiteren ersten Sende-und Empfangseinheit des ersten Kraftfahrzeugs, ausgesendet.
Dadurch kann eine Redundanz zum ersten Funksignal beziehungsweise zu der ersten Sende-und Empfangseinheit geschaffen werden. In weiteren Ausführungen, kann eine analoge Redundanz zu der zweiten Sende-und Empfangseinheit des zweiten Kraftfahrzeugs beziehungsweise dem zweiten Funksignal vorgesehen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erste Funksignal von dem zweiten Kraftfahrzeug empfangen, insbesondere mittels einer zweiten Sende- und Empfangseinheit des zweiten Kraftfahrzeugs. Das zweite Funksignal wird von dem zweiten Kraftfahrzeug in Antwort auf das empfangene erste Funksignal erzeugt und in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs ausgesendet, insbesondere mittels der zweiten Sende- und Empfangseinheit.
Indem nach dem verbesserten Konzept Funksignale eingesetzt werden und eine Signallaufzeit der Funksignale zur Abstandsmessung ausgewertet wird, ist es nicht erforderlich, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftfahrzeug eine direkte Sichtverbindung besteht, wie es bei Verfahren der Fall ist, die auf Reflexionen von infrarotem oder sonstigem Licht oder Ultraschall beruhen. Auch ist das Verfahren durch die Verwendung der Funksignale unabhängig von Umgebungsbedingungen, wie Umgebungslichtsituation, Regen, Nebel, Rauch oder dergleichen, in der Umgebung der Kraftfahrzeuge. Ebenfalls kann auch eine Kommunikation der Funksignale um Ecken oder um Hindernisse herum erfolgen.
Durch die Verwendung der Funksignale wird sowohl bei großen Entfernungen als auch bei kleinen Entfernungen vom jeweils sendenden Kraftfahrzeug eine hohe Genauigkeit der Abstandsmessung beziehungsweise der Signallaufzeit erreicht. Dadurch ist das Verfahren nach dem verbesserten Konzept insbesondere solchen Verfahren überlegen, die auf Ultraschallsignalen oder Radar beruhen.
Indem nach dem verbesserten Konzept zwei separat erzeugte Funksignale eingesetzt werden und nicht ein Signal und dessen Reflexion an einem Objekt, ist die Messung auch nicht abhängig von etwaigen Reflexionseigenschaften des zweiten Kraftfahrzeugs, wie dies bei Ansätzen der Fall ist, die auf reflektierten Signalen beruhen.
Das zweite Funksignal kann als aktive Antwort des zweiten Kraftfahrzeugs auf das erste Funksignal betrachtet werden. Dadurch werde Fehler aufgrund falscher Signalinterpretation, wie es bei Verfahren der Fall ist, die auf reflektierten Signalen beruhen, nach dem verbesserten Konzept vermieden. Insbesondere kann die Identitätsinformation genutzt werden, um die Identität des zweiten Kraftfahrzeugs mittels der ersten Recheneinheit zu verifizieren.
Insgesamt wird durch das verbesserte Konzept eine höherer Konfidenz oder Zuverlässigkeit des bestimmten Abstands sowie eine entsprechend höhere Genauigkeit des bestimmten Abstands erreicht.
Dass das zweite Funksignal von dem zweiten Kraftfahrzeug in Antwort auf das empfangene erste Funksignal erzeugt wird, kann derart verstanden werden, dass die zweite Sende- und Empfangseinheit des zweiten Kraftfahrzeugs das erste Funksignal empfängt und, der Empfang mittels der zweiten Sende- und Empfangseinheit oder der zweiten Recheneinheit bestätigt wird und, gegebenenfalls nach einer Verarbeitungszeit zur Verarbeitung des ersten Funksignals, die zweite Sende- und Empfangseinheit angesteuert wird, um das zweite Funksignal zu erzeugen und auszusenden, beispielsweise durch ein zweites Steuergerät des zweiten Kraftfahrzeugs.
Die zweite Sende- und Empfangseinheit sowie gegebenenfalls die zweite Recheneinheit des zweiten Kraftfahrzeugs sind insbesondere Teil eines zweiten elektronischen Fahrzeugführungssystems des zweiten Kraftfahrzeugs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das erste Funksignal, insbesondere mittels der ersten Sende- und Empfangseinheit, als Ultrabreitbandsignal erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das zweite Funksignal, insbesondere mittels der zweiten Sende- und Empfangseinheit, als Ultrabreitbandsignal erzeugt.
Unter einem Ultrabreitbandsignal kann hier und im Folgenden ein Funksignal mit einer Bandbreite von 500 MHz oder mehr verstanden werden.
Durch die Verwendung von Ultrabreitbandsignalen sind hohe Senderaten möglich. Zudem ist die Erzeugung von Ultrabreitbandsignalen mit kostengünstiger Hardware und energieeffizient möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden das erste und das zweite Funksignal als Signal mit in einem 5G Netz nutzbaren Frequenzbereich erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der zweiten Recheneinheit des zweiten Kraftfahrzeugs basierend auf dem ersten Funksignal und auf dem zweiten Funksignal eine zweite Signallaufzeit des ersten Funksignals und/oder des zweiten Funksignals bestimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein zweiter Wert für den Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem zweiten Kraftfahrzeug mittels der zweiten Recheneinheit basierend auf der zweiten Signallaufzeit bestimmt. Ein Informationssignal wird von dem zweiten Kraftfahrzeug basierend auf dem zweiten Wert für den Abstand erzeugt und in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs ausgesendet, insbesondere mittels der zweiten Sende-und Empfangseinheit oder mittels einer weiteren Sendeeinheit des zweiten Kraftfahrzeugs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein weiteres Informationssignal von dem zweiten Kraftfahrzeug, insbesondere mittels der zweiten Sende- und Empfangseinheit oder mittels der weiteren Sendeeinheit, basierend auf der zweiten Signallaufzeit erzeugt und in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs ausgesendet. Mittels der ersten Recheneinheit wird basierend auf dem Informationssignal, insbesondere auf der zweiten Signallaufzeit, ein zweiter Wert für den Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem zweiten Kraftfahrzeug bestimmt.
Das Informationssignal und/oder das weitere Informationssignal werden insbesondere von dem ersten Kraftfahrzeug, insbesondere der ersten Sende- und Empfangseinheit, empfangen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der erste Wert für den Abstand mittels der Recheneinheit basierend auf dem zweiten Wert für den Abstand, insbesondere bestimmt mittels der ersten Recheneinheit basierend auf dem Informationssignal oder dem weiteren Informationssignal, verifiziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der ersten Recheneinheit basierend auf dem zweiten Wert für den Abstand und insbesondere basierend auf dem ersten Wert für den Abstand ein dritter Wert für den Abstand bestimmt.
Bei dem dritten Wert für den Abstand handelt es sich beispielsweise um den ersten Wert für den Abstand, der abhängig von dem zweiten Wert für den Abstand korrigiert wurde.
Bei dem dritten Wert kann es sich auch um einen Mittelwert des ersten und des zweiten Wertes handeln.
Bei dem dritten Wert kann es sich auch um den zweiten Wert handeln oder um den zweiten Wert korrigiert abhängig von dem ersten Wert.
Der erste Wert, der zweite Wert, der verifizierte Wert und/oder der dritte Wert für den Abstand können als Ergebnis des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept angesehen werden.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein elektronisches Fahrzeugführungssystem für ein Kraftfahrzeug angegeben. Das elektronische Fahrzeugführungssystem weist eine erste Recheneinheit für das erste Kraftfahrzeug und eine erste Sende- und Empfangseinheit für das erste Kraftfahrzeug auf. Die erste Sende-und Empfangseinheit ist dazu eingerichtet, ein erstes Funksignal zu erzeugen und in Richtung eines zweiten Kraftfahrzeugs auszusenden. Die erste Sende- und Empfangseinheit ist dazu eingerichtet, ein zweites Funksignal zu empfangen. Die erste Recheneinheit ist dazu eingerichtet, basierend auf dem ersten Funksignal und dem zweiten Funksignal eine erste Signallaufzeit des ersten Funksignals und/oder des zweiten Funksignals zu bestimmen. Die erste Recheneinheit ist dazu eingerichtet, basierend auf der ersten Signallaufzeit einen ersten Wert für einen Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem zweiten Kraftfahrzeug zu bestimmen.
Unter einem elektronischen Fahrzeugführungssystem kann hier und im Folgenden ein elektronisches System verstanden werden, das dazu eingerichtet ist, ein Kraftfahrzeug vollautomatisch oder vollautonom zu führen oder zu steuern, insbesondere ohne dass ein Eingriff in eine Steuerung durch einen Fahrer erforderlich ist. Das Kraftfahrzeug führt dabei gegebenenfalls erforderliche Lenk-, Brems- und/oder Beschleunigungsmanöver selbsttätig und vollautomatisch durch. Insbesondere kann das elektronische Fahrzeugführungssystem zur Implementierung eines vollautomatischen oder vollautonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs nach Stufe 5 der Klassifizierung gemäß SAE J3016 dienen. Unter einem elektronischen Fahrzeugführungssystem kann auch ein Fahrerassistenzsystem (englisch: „advanced driver assistance system‟, ADAS) verstanden werden, welches einen Fahrer bei einer teilweise automatisierten oder teilautonomen Fahrt eines Kraftfahrzeugs unterstützt. Insbesondere kann das elektronische Fahrzeugführungssystem zur Implementierung eines teilweise automatisierten oder teilautonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs nach einer der Stufen 1 bis 4 gemäß der SAE J3016-Klassifizierung dienen. Hier und um Folgenden bezieht sich „SAE J3016“ auf die entsprechende Norm in der Version vom Juni 2018.
Die erste Sende- und Empfangseinheit wird insbesondere von einem elektronischen Steuergerät des Kraftfahrzeugs oder des elektronischen Fahrzeugführungssystems angesteuert, insbesondere um das erste Funksignal zu erzeugen und auszusenden und/oder um das zweite Funksignal zu empfangen.
Das Steuergerät kann Bestandteil der ersten Recheneinheit sein oder umgekehrt. Alternativ können die erste Recheneinheit und das Steuergerät als separate Komponenten ausgestaltet sein. Das Steuergerät kann auch Teil der Sende- und Empfangseinheit sein.
Die Sende- und Empfangseinheit enthält beispielsweise eine oder mehrere Antennen, um das erste Funksignal auszusenden und/oder das zweite Funksignal zu empfangen.
Die erste Sende- und Empfangseinheit kann beispielsweise eine Antenne aufweisen, die sowohl zum Aussenden des ersten Funksignals als auch zum Empfangen des zweiten Funksignals dient. Alternativ kann die Sende- und Empfangseinheit eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit aufweisen, wobei die Sendeeinheit eine Antenne zum Aussenden des ersten Funksignals aufweist und die Empfangseinheit eine Antenne zum Empfangen des zweiten Funksignals.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des elektronischen Fahrzeugführungssystems ist die erste Sende- und Empfangseinheit dazu eingerichtet, das erste Funksignal als Ultrabreitbandsignal zu erzeugen.
Weitere Ausführungsformen des elektronischen Fahrzeugführungssystems folgen unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungen des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere ist ein elektronisches Fahrzeugführungssystem dazu eingerichtet oder programmiert, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen oder das elektronische Fahrzeugführungssystem führt ein solches Verfahren durch.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Kommunikationssystem zur Bestimmung eines Abstands zwischen zwei Kraftfahrzeugen angegeben. Das Kommunikationssystem weist ein elektronisches Fahrzeugführungssystem nach dem verbesserten Konzept für ein erstes Kraftfahrzeug auf. Das Kommunikationssystem weist eine zweite Sende- und Empfangseinheit für das zweite Kraftfahrzeug auf, wobei die zweite Sende- und Empfangseinheit dazu eingerichtet ist, das erste Funksignal zu empfangen und das zweite Funksignal in Antwort auf das empfangene erste Funksignal zu erzeugen und in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs auszusenden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kommunikationssystems weist das Kommunikationssystem eine zweite Recheneinheit für das zweite Kraftfahrzeug auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die zweite Recheneinheit dazu eingerichtet, basierend auf dem ersten Funksignal und dem zweiten Funksignal eine zweite Signallaufzeit des ersten Funksignals und/oder des zweiten Funksignals zu bestimmen. Auf weitere Einzelheiten wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Kraftfahrzeug mit einem elektronischen Fahrzeugführungssystem nach dem verbesserten Konzept angegeben.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen hier nicht noch einmal explizit beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung zweier Kraftfahrzeuge mit einer beispielhaften Ausführungsform eines Kommunikationssystems nach dem verbesserten Konzept; und
2 ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens nach dem verbesserten Konzept.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 sind ein erstes Kraftfahrzeug 8 und ein zweites Kraftfahrzeug 9 gezeigt, wobei sich die Kraftfahrzeuge 8, 9 beispielsweise auf einer Fahrbahn fortbewegen, wobei beispielsweise das erste Kraftfahrzeug 8 hinter dem zweiten Kraftfahrzeug 9 fährt. Zwischen dem ersten Kraftfahrzeug 8 und dem zweiten Kraftfahrzeug 9 besteht ein Abstand 19.
Das Kommunikationssystem 18 weist ein erstes elektronisches Fahrzeugführungssystem 16 des ersten Kraftfahrzeugs 8 auf sowie ein zweites elektronisches Fahrzeugführungssystem 17 des zweiten Kraftfahrzeugs 9.
Das erste Fahrzeugführungssystem 16 weist eine erste Recheneinheit 10 auf sowie eine erste Sende- und Empfangseinheit 12. Entsprechend weist das zweite Fahrzeugführungssystem 17 eine zweite Recheneinheit 11 sowie eine zweite Sende- und Empfangseinheit 13 auf.
Die erste Sende- und Empfangseinheit 12 ist insbesondere mit der ersten Recheneinheit 10 drahtlos oder drahtgebunden gekoppelt und dazu eingerichtet, Funksignale, insbesondere Ultrabreitbandsignale, zu empfangen und basierend auf den empfangenen Funksignalen zugehörige Ausgabesignale zu erzeugen und an die erste Recheneinheit 10 zu übermitteln.
Entsprechendes gilt auch für die zweite Sende- und Empfangseinheit 13, die also ebenfalls dazu eingerichtet ist, Funksignale, beispielsweise Ultrabreitbandsignale, zu empfangen und basierend darauf entsprechende Ausgabesignale zu erzeugen und an die zweite Recheneinheit 11 zu übertragen.
Die erste Sende- und Empfangseinheit 12 kann, beispielsweise angesteuert durch ein Steuergerät, welches beispielsweise von der ersten Recheneinheit 10 beinhaltet ist, Ultrabreitbandsignale erzeugen und aussenden, insbesondere in Richtung des zweiten Kraftfahrzeugs 9. Die zweite Sende- und Empfangseinheit 13 kann, beispielsweise angesteuert durch ein weiteres Steuergerät, welches beispielsweise von der zweiten Recheneinheit 11 beinhaltet sein kann, erzeugen und aussenden, insbesondere in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs 8.
In 1 ist außerdem ein erstes Funksignal 14 gezeigt, das von der ersten Sende- und Empfangseinheit 12 erzeugt und ausgesendet wurde sowie ein zweites Funksignal 15, das von der zweiten Sende- und Empfangseinheit 13 erzeugt und ausgesendet wurde.
Die Funktionsweise des Kommunikationssystems 18 beziehungsweise der Fahrzeugführungssysteme 16, 17 wird im Folgenden bezüglich einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Bestimmung eines Abstands zwischen zwei Fahrzeugen nach dem verbesserten Konzept, wie es schematisch in einem Ablaufdiagramm in 2 gezeigt ist, beschrieben.
In Schritt 1 des Verfahrens erzeugt die erste Sende- und Empfangseinheit 12 das erste Funksignal 14 und sendet es in Richtung des zweiten Kraftfahrzeugs 9 aus. Das erste Funksignal 14 wird von der zweiten Sende- und Empfangseinheit 13 des zweiten Kraftfahrzeugs 9 empfangen.
In Schritt 2 des Verfahrens erzeugt die zweite Sende- und Empfangseinheit 13 in Antwort auf das empfangene erste Funksignal 14 das zweite Funksignal 15 und sendet es in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs 8 aus. Das erste Kraftfahrzeug 8 empfängt mittels der ersten Sende- und Empfangseinheit 12 das zweite Funksignal 15.
Basierend auf dem ersten Funksignal 14, also insbesondere basierend auf Informationen, die von dem ersten Funksignal 14 enthalten sind, sowie basierend auf dem zweiten Funksignal 15, insbesondere basierend auf Informationen, die in dem zweiten Funksignal 15 beinhaltet sind, führt die erste Recheneinheit 13 eine Signallaufzeitberechnung aus in Schritt des 3 des Verfahrens und bestimmt so eine Signallaufzeit des ersten Funksignals 14 beziehungsweise des zweiten Funksignals 15. Die Signallaufzeit kann dabei beispielsweise einen Mittelwert der einzelnen Signallaufzeiten des ersten Funksignals 14 und des zweiten Funksignals 15 entsprechen.
Die Signallaufzeitbestimmung kann beispielsweise basierend auf Zeitmarken, die von dem ersten Funksignal 14 beziehungsweise dem zweiten Funksignal 15 beinhaltet sind, erfolgen.
Beispielsweise weist das erste Fahrzeugführungssystem 16, beispielsweise die erste Recheneinheit 10 einen ersten Taktgenerator auf (nicht gezeigt), der ein erstes Taktsignal erzeugt. Jedem Takt des Taktsignals kann eine entsprechende Zeitmarke zugeordnet werden. Analog enthält das zweite Fahrzeugführungssystem 17, insbesondere die zweite Recheneinheit 11, einen zweiten Taktgenerator (nicht gezeigt), der ein weiteres Taktsignal erzeugen kann. Jedem Takt des weiteren Taktsignals kann eine entsprechende Zeitmarke des zweiten Fahrzeugführungssystems 17 zugeordnet werden.
Dementsprechend kann die erste Recheneinheit 10 die erste Sende- und Empfangseinheit 12 beispielsweise derart ansteuern, dass sie das erste Funksignal 14 derart erzeugt, dass es eine erste Zeitmarke des ersten Funksignals 14 beinhaltet, wobei die erste Zeitmarke diejenige Zeitmarke ist, die dem Takt des Taktsignals zugeordnet ist, zu dem das erste Funksignal 14 ausgesendet wird. Die zweite Recheneinheit 11 kann die zweite Sende- und Empfangseinheit 13 beispielsweise derart ansteuern, um das zweite Funksignal 15 zu erzeugen, dass dieses eine zweite Zeitmarke des ersten Funksignals 14 enthält. Die zweite Zeitmarke des ersten Funksignals 14 entspricht beispielsweise einem Takt des weiteren Taktsignals, zu dem das erste Funksignal 14 mittels der zweiten Sende- und Empfangseinheit 13 empfangen wird.
Außerdem kann die zweite Recheneinheit 11 die zweite Sende- und Empfangseinheit 13 derart ansteuern, dass das zweite Funksignal 15 außerdem eine erste Zeitmarke des zweiten Funksignals beinhaltet, wobei die erste Zeitmarke des zweiten Funksignals 15 beispielsweise einem Takt des weiteren Taktsignals entspricht zu dem das zweite Funksignal 15 ausgesendet wird. Die erste Recheneinheit kann dann basierend auf dem zweiten Funksignal 15 auch eine zweite Zeitmarke des zweiten Funksignals bestimmen. Die zweite Zeitmarke des zweiten Funksignals 15 entspricht zum Beispiel demjenigen Takt des ersten Taktsignals, zu dem das zweite Funksignal 15 mittels der ersten Sende- und Empfangseinheit 12empfangen wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die erste Recheneinheit 10 einen ersten Zeitunterschied als Differenz zwischen der ersten Zeitmarke des ersten Funksignals 14 und der zweiten Zeitmarke des ersten Funksignals 14 berechnen sowie einen zweiten Zeitunterschied als Differenz zwischen der ersten Zeitmarke des zweiten Funksignals 15 und der zweiten Zeitmarke des zweiten Funksignals 15.
Dadurch, dass die Taktgeneratoren beziehungsweise deren Taktsignale nicht notwendigerweise synchronisiert sind, können die einzelnen Zeitunterschiede gegebenenfalls fehlerbehaftet sein. Indem jedoch die Signallaufzeit beispielsweise als Summe oder Mittelwert der beiden Zeitunterschiede berechnet wird, heben sich diese Fehler gegenseitig auf, sodass eine genaue Bestimmung der Signallaufzeit möglich ist.
Basierend auf der so bestimmten Signallaufzeit kann ein erster Wert für den Abstand 19 berechnet werden, insbesondere mittels der ersten Recheneinheit 10.
Der Abstand 19 ergibt sich dabei als Produkt aus der Signallaufzeit und der entsprechenden Signalgeschwindigkeit der Funksignale 14, 15.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann der erste Wert für den Abstand 19 als Endergebnis des Verfahrens angesehen werden und der Abstand 19 beziehungsweise der erste Wert für den Abstand 19 kann in Schritt 7 für weitergehende Funktionen, beispielsweise Abstandsregeltempomaten oder Spurhalteassistenten oder dergleichen verwendet werden.
In anderen Ausführungsformen wird der optionale Schritt 4 des Verfahrens durchgeführt. In dem Schritt 4 berechnet die zweite Recheneinheit 11 eine weitere Signallaufzeit. Dies kann beispielsweise basierend auf den Zeitmarken geschehen, wie oben beschrieben.
Die zweite Sende- und Empfangseinheit 13 kann beispielsweise basierend auf der zweiten Signallaufzeit im optionalen Schritt 5a des Verfahrens ein Informationssignal erzeugen und an das erste Kraftfahrzeug 8 aussenden. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Recheneinheit 11 im optionalen Schritt 5b des Verfahrens basierend auf der zweiten Signallaufzeit einen zweiten Wert für den Abstand 19 berechnen, wie oben beschrieben. Die zweite Sende- und Empfangseinheit 13 kann dann beispielsweise basierend auf dem zweiten Wert für den Abstand 19 ein weiteres Informationssignal erzeugen und in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs 8 aussenden.
Die erste Sende- und Empfangseinheit 12 empfängt das Informationssignal und/oder das weitere Informationssignal.
Im optionalen Schritt 6 des Verfahrens kann die erste Recheneinheit 10 beispielsweise basierend auf dem zweiten Wert für den Abstand 19 den ersten Wert für den Abstand 19 verifizieren, korrigieren oder anpassen. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Recheneinheit 10 in Schritt 6 des Verfahrens einen dritten Wert für den Abstand 19 basierend auf der zweiten Signallaufzeit berechnen. In solchen Ausführungsformen kann die erste Recheneinheit 10 den ersten Wert für den Abstand 19 basierend auf dem dritten Wert für den Abstand 19 verifizieren, anpassen beziehungsweise korrigieren.
In Schritt 7 des Verfahrens kann dann der verifizierte erste Wert für den Abstand 19 beziehungsweise der angepasste oder korrigierte Wert für den Abstand 19 für weitergehende Funktionen verwendet werden.
Wie beschrieben wird mittels des verbesserten Konzepts eine zuverlässigere und genauere Bestimmung eines Abstands zwischen zwei Kraftfahrzeugen ermöglicht. In Abwandlungen des Konzepts kann in analoger Weise auch ein Abstand zwischen einem Kraftfahrzeug und einem sonstigen Objekt, das nicht notwendigerweise ein Kraftfahrzeug sein muss, bestimmt werden.
Mittels des verbesserten Konzepts kann der korrekte Abstand ermittelt werden, ohne dass dabei eine direkte Sichtachse zwischen dem Kraftfahrzeug und dem weiteren Kraftfahrzeug beziehungsweise dem Objekt erforderlich ist.
Die verwendeten Funkwellen breiten sich räumlich aus und können weniger stark durch Hindernisse beeinträchtigt werden wie dies beispielsweise für Lichtstrahlen der Fall ist.
Anstatt beispielsweise mittels Radar Funkwellen auszustrahlen und gegebenenfalls Reflexionen von vorausfahrenden Fahrzeugen zu detektieren, ist es sicherer, anhand des verbesserten Konzepts eine aktive Antwort des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs zu erfassen und den Abstand basierend auf einer entsprechenden Signallaufzeitmessung zu bestimmen.
Durch die Mehrfachnutzung von Bauteilen und gegebenenfalls die Einsparung weiterer verwendeter Sensoren in dem Kraftfahrzeug können Kostenvorteile entstehen.
Bezugszeichenliste

1: Verfahrensschritt
2: Verfahrensschritt
3: Verfahrensschritt
4: Verfahrensschritt
5a: Verfahrensschritt
5b: Verfahrensschritt
6: Verfahrensschritt
7: Verfahrensschritt
8: Kraftfahrzeug
9: Kraftfahrzeug
10: Recheneinheit
11: Recheneinheit
12: Sende- und Empfangseinheit
13: Sende- und Empfangseinheit
14: Funksignal
15: Funksignal
16: Fahrzeugführungssystem
17: Fahrzeugführungssystem
18: Kommunikationssystem
19: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017213298 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Abstands (19) zwischen zwei Kraftfahrzeugen (8, 9), dadurch gekennzeichnet, dass - ein erstes Funksignal (14) von einem ersten Kraftfahrzeug (8) erzeugt und in Richtung eines zweiten Kraftfahrzeugs (9) ausgesendet wird; - ein zweites Funksignal (15) von dem ersten Kraftfahrzeug (8) empfangen wird; - mittels einer ersten Recheneinheit (10) des ersten Kraftfahrzeugs (8) basierend auf dem ersten Funksignal (14) und dem zweiten Funksignal (15) eine erste Signallaufzeit des ersten Funksignals (14) und/oder des zweiten Funksignals (15) bestimmt wird; und - ein erster Wert für den Abstand (19) zwischen dem ersten Kraftfahrzeug (8) und dem zweiten Kraftfahrzeug (9) mittels der ersten Recheneinheit (10) basierend auf der ersten Signallaufzeit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Funksignal (14) von dem zweiten Kraftfahrzeug (9) empfangen wird; und - das zweite Funksignal (15) von dem zweiten Kraftfahrzeug (9) in Antwort auf das empfangene erste Funksignal (14) erzeugt und in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs (8) ausgesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Funksignal (14) als Ultrabreitbandsignal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer zweiten Recheneinheit (11) des zweiten Kraftfahrzeugs (9) basierend auf dem ersten Funksignal (14) und dem zweiten Funksignal (15) eine zweite Signallaufzeit des ersten Funksignals (14) und/oder des zweiten Funksignals (15) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - ein zweiter Wert für den Abstand (19) zwischen dem ersten Kraftfahrzeug (8) und dem zweiten Kraftfahrzeug (9) mittels der zweiten Recheneinheit (10) basierend auf der zweiten Signallaufzeit bestimmt wird; und - ein Informationssignal von dem zweiten Kraftfahrzeug (9) basierend auf dem zweiten Wert für den Abstand (19) erzeugt und in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs (8) ausgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Informationssignal von dem zweiten Kraftfahrzeug (9) basierend auf der zweiten Signallaufzeit erzeugt und in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs (8) ausgesendet wird; und - mittels der ersten Recheneinheit (10) basierend auf dem Informationssignal ein zweiter Wert für den Abstand (19) zwischen dem ersten Kraftfahrzeug (8) und dem zweiten Kraftfahrzeug (9) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ersten Recheneinheit (10) basierend auf dem zweiten Wert für den Abstand (19) der erste Wert für den Abstand (19) verifiziert wird und/oder ein dritter Wert für den Abstand (19) bestimmt wird.
Elektronisches Fahrzeugführungssystem mit einer ersten Recheneinheit (10) für ein erstes Kraftfahrzeug (8) und einer ersten Sende- und Empfangseinheit (12) für das erste Kraftfahrzeug (8), dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Sende- und Empfangseinheit (12) dazu eingerichtet ist, ein erstes Funksignal (14) zu erzeugen und in Richtung eines zweiten Kraftfahrzeugs (9) auszusenden und ein zweites Funksignal (15) zu empfangen; - die erste Recheneinheit (10) dazu eingerichtet ist, - basierend auf dem ersten Funksignal (14) und dem zweiten Funksignal (15) eine erste Signallaufzeit des ersten Funksignals (14) und/oder des zweiten Funksignals (15) zu bestimmen; und - basierend auf der ersten Signallaufzeit einen ersten Wert für einen Abstand (19) zwischen dem ersten Kraftfahrzeug (8) und dem zweiten Kraftfahrzeug (9) zu bestimmen.
Elektronisches Fahrzeugführungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sende- und Empfangseinheit (10) dazu eingerichtet ist, das erste Funksignal (14) als Ultrabreitbandsignal zu erzeugen.
Kommunikationssystem zur Bestimmung eines Abstands zwischen zwei Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass - das Kommunikationssystem (18) ein elektronisches Fahrzeugführungssystem (16) nach einem der Ansprüche 8 oder 9 aufweist; - das Kommunikationssystem (18) eine zweite Sende- und Empfangseinheit (13) für das zweite Kraftfahrzeug (9) aufweist, die dazu eingerichtet ist, das erste Funksignal (14) zu empfangen und das zweite Funksignal (15) in Antwort auf das empfangene erste Funksignal (14) zu erzeugen und in Richtung des ersten Kraftfahrzeugs (8) auszusenden.