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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifikation eines Objekts als Quelle eines V2X-Signals. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Identifikation eines Objekts als Quelle eines V2X-Signals und ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, als Quelle eines V2X-Signals identifiziert zu werden und ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik wurden bereits Systeme vorgeschlagen, in denen Fahrzeuge untereinander oder mit Infrastruktureinrichtungen Kommunikationsinformationen drahtlos, insbesondere über Funk, austauschen können. Ein derartiger Datenaustausch zwischen Fahrzeugen beziehungsweise zwischen Fahrzeugen und der Infrastruktur wird als Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V-Kommunikation) im speziellen Fall der Kommunikation zwischen Fahrzeugen oder auch als Fahrzeug-zu-X-Kommunikation (V2X-Kommunikation) im allgemeinen Fall bezeichnet. Dabei wurden bereits Standards sowohl für die ausgetauschten Kommunikationsinformationen als auch für die Funkkommunikation festgelegt, die im Stand der Technik grundsätzlich bekannt sind.
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Beispielsweise ist es bekannt, als Kommunikationsinformationen die GPS-Position und/oder die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs an andere zur V2V (Fahrzeug-zu-Fahrzeug) - Kommunikation ausgebildete Fahrzeuge in der Umgebung zu übertragen. Fahrzeugsysteme, welche die Kommunikationsinformationen anderer Fahrzeuge über den Funkkanal empfangen und zusätzlich ihre eigene GPS-Position kennen, können anhand von Transformationen, beispielsweise einer UTM-Transformation, die relativen Abstände zwischen dem eigenen, empfangenden Fahrzeug und den umgebenden, sendenden Verkehrsteilnehmern in einem ebenen Koordinatensystem berechnen. Mithin kann die V2V-Kommunikation im übertragenen Sinne als ein „Sensor“ modelliert werden, welcher, analog zu tatsächlichen Umfeldsensoren eines Fahrzeugs, beispielsweise Radarsensoren, Kameras, Lasersensoren und dergleichen, Objekte in seiner Umgebung detektiert und deren relative Abstände und Geschwindigkeiten misst.
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Aus dem Stand der Technik sind ferner Fahrzeugsysteme bekannt, welche die Kommunikationsinformationen beziehungsweise Kommunikationsobjekte, die über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation eingehen, mit Umfelddaten, die ein Umfeldsensor liefert, assoziiert. Beispielsweise werden hierbei Umfeldmodelle verwendet, in denen die relative Position anderer Objekte eingetragen wird, wobei jedem dieser Objekte weitere Informationen zugeordnet werden können, beispielsweise die Relativgeschwindigkeit und/oder sonstige Eigenschaften des Objekts. Derartige Umfeldmodelle können unter Nutzung der Kommunikationsinformation mit weiteren Informationen über Fremdfahrzeuge angereichert werden.
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Um eine derartige Zuordnung zu ermöglichen, muss zunächst in Erfahrung gebracht werden, welchem durch die Umfeldsensoren detektierten und durch die Umfelddaten beschriebenen Objekt ein Sender (eine Sendeeinrichtung), welche die Kommunikationsinformation geliefert hat, zugehörig ist. Dafür ist es im Stand der Technik bekannt, wie oben beschrieben, aus einer GPS-Position und einer übermittelten Geschwindigkeit eine relative Position und Geschwindigkeit des den Sender umfassenden Fahrzeugs als Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikations-Objekt zu ermitteln. In den Umfelddaten sind nun auch relative Positionen und Geschwindigkeiten von durch die Umfeldsensoren detektierten Umfeldsensor-Objekten bekannt. Diese relativen Positionen und Geschwindigkeiten können nun verglichen werden. Wird das Umfeldsensor-Objekt, dem der Sender zuzuordnen ist, identifiziert, kann entsprechend eine Zuordnung von Fremdfahrzeuginformationen, die in den Kommunikationsinformationen enthalten sind, zu diesem Umfeldsensor-Objekt erfolgen.
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Ein wesentlicher Aspekt für einen erfolgreichen Abgleich von Daten, welche von dem gleichen Objekt (z.B. Fahrzeug) aber aus unterschiedlichen Informationsquellen, nämlich der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Information und den Umfeldsensoren, stammen, ist der Vergleich der relativen Positionen. Während ein Umfeldsensor derartige relative Positionen sehr genau messen kann, basiert die Berechnung der relativen Positionen über die V2V-Kommunikation auf GPS-Koordinaten, welche nach den heute bekannten Verfahren nur mit unzureichender Genauigkeit bestimmt werden können. Hierdurch kann der Fall eintreten, dass die Daten, welche über die V2V-Kommunikation von einem anderen Fahrzeug empfangen werden und die Daten, welche der Umfeldsensor von einem entsprechenden Objekt ermittelt, scheinbar nicht zusammengehören. Auch kann bei mehr als zwei beteiligten V2V-Partnern der Fall eintreten, dass das empfangende Fahrzeug die V2V-Daten einem falschen Sensorobjekt zuordnet.
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Aus der
DE 102012020297 A1 ist ein Verfahren zur Zuordnung eines wenigstens eine Kommunikationsinformation übermittelnden Senders in einer Kraftfahrzeugzu-Kraftfahrzeug-Kommunikation zu einem durch Umfelddaten wenigstens eines Umfeldsensors beschriebenen Objekt in einem empfangenden Kraftfahrzeug bekannt, bei dem die Zuordnung auf der Grundlage eines Vergleichs von in der Kommunikationsinformation enthaltenen Umfelddaten wenigstens eines Umfeldsensors des den Sender umfassenden Kraftfahrzeugs mit entsprechenden Umfelddaten des empfangenden Kraftfahrzeugs erfolgt. Auch hier kann der Fall eintreten, dass die Daten, welche über die V2V-Kommunikation von einem anderen Fahrzeug empfangen werden und die Daten, welche der Umfeldsensor von einem entsprechenden Objekt ermittelt, scheinbar nicht zusammengehören oder bei mehr als zwei beteiligten V2V-Partnern das empfangende Fahrzeug die V2V-Daten einem falschen Sensorobjekt zuordnet.
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Als eine Aufgabe der Erfindung kann es daher angesehen werden, eine Möglichkeit anzugeben, wie eine von einem Objekt gesendete V2X-Botschaft diesem Objekt fehlerfrei zugeordnet werden kann. Andere Objekte, welche Funkbotschaften aussenden, sollen ebenso unterschieden werden wie solche, welche keine V2X-Botschaften senden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch die jeweiligen Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Identifikation eines Objekts als Quelle eines V2X-Signals vorgeschlagen, mit den Schritten:
- - Empfangen eines V2X-Signals durch einen Empfänger eines ersten Fahrzeugs von einer Quelle,
- - Durchführen einer relativen Positionsschätzung mittels einer Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs, wobei ein Objekt aus der Umgebung des ersten Fahrzeugs mittels der Umfeldsensorik erfasst wird und wobei eine relative Position zwischen dem ersten Fahrzeug und dem Objekt, insbesondere einem zweiten Fahrzeug, mittels der Umfeldsensorik bestimmt wird, wobei die Umfeldsensorik Umfeldsignale von dem Objekt empfängt und wobei das Objekt die Umfeldsignale zumindest mit einem Teil eines V2X-Signals des Objekts moduliert;
- - Empfangen der modulierten Umfeldsignale durch die Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs und Demodulieren der empfangenen Umfeldsignale durch eine Signalverarbeitungseinheit des ersten Fahrzeugs und dadurch Ermittlung einer V2X-Kennung des Objekts;
- - Vergleich der V2X-Kennung des Objekts mit dem V2X-Signal der Quelle, wobei das Objekt als Quelle des V2X-Signals identifiziert wird, wenn die V2X-Kennung des Objekts und das V2X-Signal der Quelle eine hinreichende Korrelation aufweisen.
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V2X steht hierbei für die Kommunikation eines Fahrzeugs (V für „vehicle“) mit einem weiteren Verkehrsteilnehmer, z.B. einem weiteren Fahrzeug oder einer RSU (Road-Side Unit). Weitere Kommunikationspartner sind denkbar und aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere umfasst V2X auch die Kommunikation zwischen zwei Fahrzeugen (auch als V2V bekannt).
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Unter einer hinreichenden Korrelation kann verstanden werden, dass die V2X-Kennung des Objekts und das V2X-Signal der Quelle zumindest teilweise übereinstimmen. Es kann beispielsweise ein Korrelationswert der Signale berechnet werden, wobei das Objekt als Quelle des V2X-Signals identifiziert wird, der Korrelationswert einen bestimmten, vorgegebenen Grenzwert übersteigt.
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Die Schritte des Empfangens eines V2X-Signals und des Durchführens einer relativen Positionsschätzung können nacheinander ausgeführt werden, wobei die Reihenfolge nicht erheblich ist. Diese Schritte können auch gleichzeitig ausgeführt werden.
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Die Erfindung basiert demnach auf einer Modulation (d. h. Veränderung) desjenigen Signals, welches von einer Umfeldsensorik detektiert wird, in einer Weise, die mit einer im selben Zeitraum gesendeten V2X-Botschaft korreliert. Die Erfindung ist auf unterschiedliche Sensoren wie z.B. Radar, Lidar oder Kamerasysteme mit entsprechender Bilderkennung anwendbar. Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft die eindeutige Zuordbarkeit von Objekten zu den von ihnen versendeten V2X-Botschaften. Weiterer Vorteil ist die Unabhängigkeit von jeder Art von Lokalisierungstechnik insofern, als weder Sender noch Empfänger a priori Kenntnis ihrer eigenen Position oder der des Partners benötigen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielsweise geeignet für kooperative Lokalisierungsverfahren, bei welchen die beteiligten Partner ihre Position zunächst nicht oder nur ungenau kennen.
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Die Erfindung ist geeignet zur Implementierung in Fahrzeugen zur Zuordnung von V2V-Botschaften anderer Fahrzeuge, aber auch zur Implementierung in ortsfesten Einrichtungen (Road Side Units RSU) zur Zuordnung von V2X-Botschaften in beiden Richtungen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das V2X-Signal der Quelle eine eindeutige V2X-Kennung der Quelle. Um die Privatsphäre der Fahrzeugführer zu wahren, ist es bekannt, dass die Verkehrsteilnehmer bei der V2X-Kommunikation (temporär) wechselnde Pseudonyme (sogenannte Station ID) verwenden. Diese werden im Folgenden als V2X-Kennungen bezeichnet. Die V2X-Kennung eines Teilnehmers wird bei jedem Sendevorgang mitgeschickt, um den Absender eindeutig identifizieren zu können. Weiterhin ist in dieser Ausführung ein Umfeldsignal des Objekts mit einer eindeutigen V2X-Kennung des Objekts moduliert. Bei der Demodulation des Umfeldsignals wird demnach die eindeutige V2X-Kennung des Objekts bestimmt. Durch einen Vergleich der V2X-Kennung des Objekts mit der V2X-Kennung der Quelle des V2X-Signals kann das Objekt als Quelle des V2X-Signals identifiziert werden, wenn die V2X-Kennungen eine hinreichende Korrelation zueinander aufweisen, insbesondere übereinstimmen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die relative Positionsschätzung basierend auf einer Laufzeitmessung durchgeführt, wobei die Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs zu einem ersten Zeitpunkt ein Messsignal, insbesondere eine elektromagnetische Welle, aussendet und wobei das Umfeldsignal von dem Objekt ansprechend auf das Eintreffen des Messsignals gesendet wird. Die Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs empfängt das Umfeldsignal zu einem zweiten Zeitpunkt, wobei ein Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem Objekt, beispielsweise einem zweiten Fahrzeug, basierend auf der Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt berechnet wird. Mit anderen Worten basiert die relative Positionsschätzung in dieser Ausführung auf dem Aussenden eines Messsignals und Empfangen eines, üblicherweise als von einem Objekt reflektiert angenommenen Messsignals als Umfeldsignal. Dabei kann in bekannter Weise eine Zeitdifferenz zwischen dem Aussenden und dem Empfangen bestimmt werden und daraus bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals eine Entfernung bzw. ein Abstand zwischen dem Sender und dem reflektierenden Objekt berechnet werden. Beispiele für Umfeldsensoriken, die nach diesem Prinzip arbeiten sind in vielfältiger Weise aus dem Stand der Technik bekannt.
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Gemäß der Erfindung wird dieses bekannte Prinzip derart verändert, dass ansprechend auf das einfallende Messsignal durch eine entsprechende Vorrichtung des Objekts, z.B. einen aktiven Sender, ein Umfeldsignal gesendet wird, das von der Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs als reflektiertes Signal wahrgenommen wird. Dieses gesendete Signal ist mit zumindest einem Teil eines V2X-Signals des Objekts, insbesondere mit einer eindeutigen V2X-Kennung des Objekts, moduliert.
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Insbesondere umfasst die Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs einen Radarsensor, wobei mittels des Radarsensors ein Radarsignal als Messsignal in die Umgebung des ersten Fahrzeugs ausgesendet wird. Das Objekt weist mindestens einen aktiven Radarreflektor auf, wobei der aktive Radarreflektor das gesendeten Radarsignal empfängt und im Ansprechen darauf ein zweites Radarsignal als Umfeldsignal sendet, wobei das zweite Radarsignal mit zumindest einem Teil eines V2X-Signals des Objekts, insbesondere mit einer eindeutigen V2X-Kennung des Objekts moduliert ist.
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Aktive Radarreflektoren sind aus dem Stand der Technik bekannt, z.B. aus der Schifffahrt und Luftfahrt unter dem Begriff SART („Search and Rescue Radar Transponder“). Solche aktiven Radarreflektoren können eintreffende Radarwellen empfangen und sie verstärkt und moduliert zurücksenden, mit einer geringen Verzögerung von typischerweise wenigen Nanosekunden. Die verstärkten zurückgesendeten Radarwellen werden erfindungsgemäß mit einem Teil der gleichzeitig versendeten V2X-Botschaft, z.B. mit der V2X-Kennung, moduliert. Das empfangende Fahrzeug erkennt per Radar evtl. mehrere Objekte, aber nur eines, welches eine hinreichende Korrelation mit der gleichzeitig empfangenen V2X-Botschaft aufweist.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs einen Lidarsensor umfassen, wobei mittels des Lidarsensors ein Lidarsignal als Messsignal in die Umgebung des ersten Fahrzeugs ausgesendet wird. Das Objekt weist mindestens einen Photosensor und einen Lidarsignalsender auf, wobei der Photosensor das gesendeten Lidarsignal empfängt und im Ansprechen darauf ein zweites Lidarsignal als Umfeldsignal durch den Lidarsignalsender gesendet wird, wobei das zweite Lidarsignal mit zumindest einem Teil eines V2X-Signals des Objekts, insbesondere mit einer eindeutigen V2X-Kennung des Objekts moduliert ist. Analog zum aktiven Radar-Reflektor trägt hierbei das sendende Objekt beispielsweise rundum für Lidar sichtbare Infrarot-Sender (IRLED), welche IR-Signale senden, die mit zumindest einem Teil, insbesondere der V2X-Kennung, der gleichzeitig versendeten V2X-Botschaft moduliert werden, sobald eine Lidar-Abtastung des ersten Fahrzeugs registriert wird. Letzteres erfordert auf der Seite des V2X-sendenden Objekts einen Photosensor, z.B. einen IR-Photodetektor. Die eingesetzten IR-Photodetektoren müssen hierbei keine hohe Empfindlichkeit aufweisen, da nur das relativ starke Laser-Abtastlicht des einfallenden Lidarsignals registriert werden muss (und nicht etwa dessen Rückstreuung). Vorteilhaft an IR-Photodetektoren ist weiterhin ihre hohe Detektionsgeschwindigkeit.
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Das V2X-empfangende Fahrzeug kann nun zusätzlich zum Lidar-Reflex z.B. die sequentielle V2X-Kennung des sendenden Objekts empfangen. Das erste Fahrzeug erkennt mittels seinem Lidarsensor eventuell mehrere Objekte, aber nur eines, welches eine hinreichende Korrelation mit der gleichzeitig oder zuvor empfangenen V2X-Botschaft aufweist.
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Diese Ausführung funktioniert auch dann, wenn mehrere empfangende Fahrzeuge das sendende Objekt über Lidar erfassen:
- Entweder treffen die Lidar-Strahlen gleichzeitig (d.h. innerhalb eines Zeitfensters) auf das sendende Objekt, dann ist der modulierte Reflex, welcher vom rundum sichtbaren Infrarot-Sender ausgeht, für alle empfangenen Fahrzeuge gültig. Die Entfernungen können unterschiedlich sein, werden jedoch aufgrund der unterschiedlichen Laufzeiten von allen empfangenden Fahrzeugen richtig ermittelt. Oder das Auftreffen der Lidar-Strahlen erfolgt mit einer zeitlichen Differenz, die größer als das Zeitfenster ist. Dann erhält jedes empfangende Fahrzeug seinen eigenen Lidar-Reflex.
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Alternativ kann die Modulation der rundum sichtbaren IRLED mit zumindest einem Teil des V2X-Signals kontinuierlich erfolgen, wenn die Modulation langsamer als die Abtastrate (Datenwiederholrate) des Lidar erfolgt.
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In einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs ein Kamerasystem, z.B. ein Stereokamera-System oder ein Videokamerasystem, umfassen. In diesem Fall sendet das Objekt ein Umfeldsignal (in diesem Fall passiv, da das Kamerasystem ein oder mehrere Bilder des sendenden Objekts zur relativen Positionsabschätzung erfasst), welches ein, insbesondere kontinuierlich gesendetes optisches Signal umfasst, wobei das optische Signal mit zumindest einem Teil eines V2X-Signals des Objekts, insbesondere mit einer eindeutigen V2X-Kennung des Objekts moduliert ist.
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Dazu kann das Objekt beispielsweise eine oder mehrere Lichtquellen aufweisen, die ausgebildet sind, das modulierte Umfeldsignal zu senden. Beispielsweise kann das Objekt dazu eine oder mehrere speziell für diesen Zweck vorgesehene Leuchtmittel, z.B. eine oder mehrere LED, aufweisen. Wenn es sich bei dem Objekt um ein Fahrzeug handelt, können alternativ oder zusätzlich vorhandene Leuchtmittel des Fahrzeugs, wie Scheinwerfer, Blinker, Bremsleuchten und/oder ähnliches genutzt werden, um das optische Signal zu senden.
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Das optische Signal kann beispielsweise eine räumliche Modulation aufweisen. Dazu umfasst das Leuchtmittel eine Zeile oder ein Array von LED. Eine standardisierte V2X-Botschaft vom Typ CAM oder DENM weist immer eine „Station ID“ von 4 Byte Länge auf. Die Station ID kann somit z.B. durch eine Zeile aus 32 LED für Videokameras lesbar gemacht werden, und zwar ohne Einschränkungen aufgrund der Bildfolgefrequenz.
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Alternativ kann eine zeitliche Modulation des optischen Signals vorgesehen sein. Bei Verwendung einer Videokamera, die z.B. mit 30Hz Bilder aufnimmt, kann ein Signal mit 15Hz Bandbreite abgetastet werden. Wird eine einzelne LED als Leuchtmittel verwendet, können somit maximal 30 Bit/Sekunde übertragen werden. Wenn z.B. jedes Objekt einmal pro Sekunde seine V2X-Kennung per LED überträgt, wären auf diese Weise maximal 230 Objekte eindeutig zu unterscheiden. Damit kann in einer Sekunde zwar nicht die komplette V2X-Station ID von 4 Byte Länge übertragen werden, aber der verbleibende Zeichenvorrat reicht bei der Dimensionierung der hier beschriebenen Alternative aus, um die beteiligten Objekte dennoch sicher zu unterscheiden.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die ausgebildet ist, nach einem Verfahren gemäß einer Ausführung der Erfindung als Quelle eines V2X-Signals identifiziert zu werden. Dazu umfasst die Vorrichtung zumindest:
- - eine Recheneinheit, welche ausgebildet ist ein V2X-Signal zu erzeugen, wobei das V2X-Signal insbesondere eine eindeutige V2X-Kennung umfasst;
- - eine Kommunikationseinheit, das V2X-Signal in die Umgebung der Vorrichtung auszusenden;
- - eine Signalsendeeinheit, welche eingerichtet ist, ein Umfeldsignal zu senden, wobei das Umfeldsignal mit zumindest einem Teil des V2X-Signals, insbesondere mit der der V2X-Kennung, der Vorrichtung moduliert ist.
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Bevorzugt ist die Signalsendeeinheit eingerichtet, das Umfeldsignal ansprechend auf ein Erkennen eines von außen einfallenden Messsignals zu senden, wobei die Vorrichtung einen Sensor zur Erfassung des Messsignals aufweist.
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Die Signalsendeeinheit kann dazu in einer bevorzugten Ausführung, wie oben beschrieben, einen aktiven Radarreflektor umfassen, wobei der aktive Radarreflektor als Messsignal ein Radarsignal empfängt und im Ansprechen darauf ein zweites Radarsignal als Umfeldsignal sendet, wobei das zweite Radarsignal mit zumindest einem Teil des V2X-Signals, insbesondere mit der der V2X-Kennung der Vorrichtung moduliert ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Signalsendeeinheit, wie oben beschrieben, einen Photosensor, insbesondere einen IR-Sensor, umfassen. Der Photosensor empfängt als Messsignal ein Lidarsignal. Im Ansprechen darauf wird ein zweites Lidarsignal durch einen Lidarsignalsender der Vorrichtung als Umfeldsignal gesendet, wobei das zweite Lidarsignal mit zumindest einem Teil des V2X-Signals, insbesondere mit der der V2X-Kennung der Vorrichtung moduliert ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung als Signalsendeeinheit wie oben beschrieben, eine Lichtquelle aufweisen, wobei die Lichtquelle dauerhaft ein optisches Signal als Umfeldsignal sendet, wobei das optische Signal mit zumindest einem Teil des V2X-Signals, insbesondere mit der der V2X-Kennung der Vorrichtung moduliert ist.
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Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, nach einem Verfahren nach einer Ausführung der Erfindung als Quelle eines V2X-Signals identifiziert zu werden.
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Nach einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die ausgebildet ist, nach einem erfindungsgemäßen Verfahren ein Objekt als Quelle eines V2X-Signals zu identifizieren. Dazu umfasst die Vorrichtung zumindest
- - einen Empfänger, eingerichtet zum Empfangen von V2X-Signalen;
- - eine Umfeldsensorik, insbesondere umfassend ein Kamerasystem und/oder einen Radarsensor und/oder einen Lidarsensor, welche eingerichtet ist, ein Umfeldsignal aus der Umgebung der Vorrichtung zu empfangen und eine relative Positionsschätzung zwischen dem ersten Fahrzeug und einem das Umfeldsignal sendenden Objekt mittels der Umfeldsensorik durchzuführen;
- - eine Signalverarbeitungseinheit, die eingerichtet ist zum Demodulieren des Umfeldsignals und dadurch eine V2X-Kennung des Objekts zu ermitteln;
- - eine Recheneinheit eingerichtet zum Vergleich der V2X-Kennung des Objekts mit der V2X-Kennung der Quelle des V2X-Signals wobei das Objekt als Quelle eines V2X-Signals identifiziert wird, wenn die V2X-Kennungen eine hinreichende Korrelation aufweisen.
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Nach einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, nach einem erfindungsgemäßen Verfahren ein Objekt als Quelle eines V2X-Signals zu identifizieren.
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Besonders bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Fahrzeuge als zumindest teilautomatisiert geführte Fahrzeuge, insbesondere als hochautomatisierte oder vollautomatisierte Fahrzeuge ausgebildet.
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Die Formulierung „zumindest teilautomatisiertes geführt“ umfasst einen oder mehrere der folgenden Fälle: assistiertes Führen, teilautomatisiertes Führen, hochautomatisiertes Führen, vollautomatisiertes Führen.
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Assistiertes Führen bedeutet, dass ein Fahrer des Fahrzeugs dauerhaft entweder die Quer- oder die Längsführung des Fahrzeugs ausführt. Die jeweils andere Fahraufgabe (also ein Steuern der Längs- oder der Querführung des Fahrzeugs) wird automatisch durchgeführt. Das heißt also, dass bei einem assistierten Führen des Fahrzeugs entweder die Quer- oder die Längsführung automatisch gesteuert wird.
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Teilautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) und/oder für einen gewissen Zeitraum eine Längs- und eine Querführung des Fahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Fahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Fahrzeugs steuern. Der Fahrer muss aber das automatische Steuern der Längs- und Querführung dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Der Fahrer muss jederzeit zur vollständigen Übernahme der Fahrzeugführung bereit sein.
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Hochautomatisiertes Führen bedeutet, dass für einen gewissen Zeitraum in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Fahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Fahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Fahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Bei Bedarf wird automatisch eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer zur Übernahme des Steuerns der Längs- und Querführung ausgegeben, insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve ausgegeben. Der Fahrer muss also potenziell in der Lage sein, das Steuern der Längs- und Querführung zu übernehmen. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. Bei einem hochautomatisierten Führen ist es nicht möglich, in jeder Ausgangssituation automatisch einen risikominimalen Zustand herbeizuführen.
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Vollautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Fahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Fahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Fahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Vor einem Beenden des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung erfolgt automatisch eine Aufforderung an den Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe (Steuern der Quer- und Längsführung des Fahrzeugs), insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve. Sofern der Fahrer nicht die Fahraufgabe übernimmt, wird automatisch in einen risikominimalen Zustand zurückgeführt. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. In allen Situationen ist es möglich, automatisch in einen risikominimalen Systemzustand zurückzuführen.
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Figurenliste
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
- 1 zeigt schematisch eine Verkehrssituation mit mehreren Fahrzeugen und einer RSU bei dem ein Verfahren nach einer möglichen Ausführung der Erfindung zum Einsatz kommt.
- 2 zeigt ein Fahrzeug das ausgebildet ist, nach einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung als Quelle eines V2X-Signals identifiziert zu werden nach einer ersten möglichen Ausführungsform der Erfindung.
- 3 zeigt ein Fahrzeug das ausgebildet ist, nach einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Objekt als Quelle eines V2X-Signals zu identifizieren nach einer zwei möglichen Ausführungsform der Erfindung.
- 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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An der in 1 dargestellten Verkehrssituation sind Fahrzeuge 101, 102, 103 und 104 sowie eine stationäre RSU (Road Side Unit) 110 beteiligt. Alle beteiligten Fahrzeuge 101, 102, 103 und 104 sowie die RSU 110 sind eingerichtet per V2X Kommunikation Botschaften zu senden und zu empfangen. Die Fahrzeuge 101, 102, 103 und 104 sowie die RSU 110 weisen dazu Kommunikationseinrichtungen 113 auf, die V2X-Signale in die Umgebung des jeweiligen Fahrzeugs 101, 102, 103, 104 bzw. der RSU 110 aussenden, beispielsweise per Funk. Eine derart gesendete V2X-Botschaft bzw. ein V2X-Signal umfasst eine eindeutige V2X-Kennung des sendenden Fahrzeugs 101, 102, 103 und 104 bzw. der sendenden RSU 110. Diese eindeutige V2X-Kennung kann auch als Station ID bezeichnet werden und erlaubt es, die Quelle des V2X-Signals eindeutig zu kennzeichnen. Es kann vorgesehen sein, dass zur Wahrung der Anonymität die Station ID in regelmäßigen zeitlichen Abständen verändert wird, sie bleibt aber immer eindeutig.
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Das Fahrzeug 101 empfängt ein V2X-Signal aus seiner Umgebung und möchte eines der anderen Objekte in seiner Umgebung, also das Fahrzeug 102 oder das Fahrzeug 103 oder sie RSU 110 als Quelle des V2X-Signals identifizieren. Dazu wird erfindungsgemäß eine relative Positionsabschätzung mittels einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs 101 durchgeführt. Dazu weist das Fahrzeug 101 beispielsweise einen Radarsensor 111 auf. Mittels des Radarsensors 11 werden basierend auf einer Laufzeitmessung Entfernungen zu Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs 101 bestimmt. Dazu schickt der Radarsensor 111 ein Radarsignal als Messsignal aus. Wenn das Radarsignal von einem Objekt in der Umgebung zu dem Radarsensor 111 zurückreflektiert wird, kann aus dem zeitlichen Abstand zwischen dem Aussenden des Radarsignals und dem Eintreffen des reflektierten Signals in bekannter Weise ein Abstand zwischen dem Fahrzeug 101 und dem Objekt berechnet werden.
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Das V2X-Signal wurde im vorliegenden Beispiel vom Fahrzeug 102 gesendet. Damit das Fahrzeug 102 eindeutig als Quelle des V2X-Signals identifiziert werden kann, weist das Fahrzeug 102 mindestens einen aktiven Radarreflektor 115 als Signalsendeeinheit auf. Bevorzugt weist das Fahrzeug 102 mehrere aktive Radarreflektoren auf, die beispielsweise, nach hinten, vorne, rechts und links des Fahrzeugs 102 ausgerichtet sind. Wenn das von Fahrzeug 101 zur relativen Positionsabschätzung gesendete Radarsignal auf den aktiven Radarreflektor des Fahrzeugs 102 trifft, so moduliert der Radarreflektor das einfallende Signal mit der Station ID des Fahrzeugs 102 und sendet ein so moduliertes Radarsignal als Umfeldsignal zurück in Richtung des Fahrzeugs 101, wo es mittels dem Radarsensor 111 empfangen wird.
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Durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung (nicht dargestellt) in Fahrzeug 101 wird das so empfangene Umfeldsignal demoduliert und so zusätzlich zu einer relativen Position bzw. einem relativen Abstand der Fahrzeuge 101 und 102 noch die Station ID des Fahrzeugs 102 ermittelt. Die durch diese Messung erhaltene Station ID kann nun mit der Station ID des zuvor empfangenen V2X-Signals verglichen werden. Stimmen die beiden Station IDs überein oder weisen zumindest eine gewisse Korrelation auf, so kann das Fahrzeug 102 eindeutig als Quelle des V2X-Signals identifiziert werden.
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In der vorliegenden Situation wird mittels des Radarsensors 111 des Fahrzeugs 101 auch das Fahrzeug 103 als Objekt erkannt. Auch das Fahrzeug 103 kann beispielsweise mindestens einen aktiven Radarreflektor 115 aufweisen. Wenn das von Fahrzeug 101 zur relativen Positionsabschätzung bzw. zur Bestimmung eines Abstandes gesendete Radarsignal auf den aktiven Radarreflektor des Fahrzeugs 103 trifft, so moduliert der Radarreflektor 115 das einfallende Signal mit der Station ID des Fahrzeugs 103 und reflektiert das so modulierte Radarsignal als Umfeldsignal zurück zu Fahrzeugs 101, wo es mit dem Radarsensor 111 empfangen wird. Durch Demodulation des Umfeldsignals kann nun die Station ID des Fahrzeugs 103 ermittelt werden. Da diese nicht mit der Station ID des empfangenen V2X-Singnals (das ja von Fahrzeug 102 stammt) übereinstimmt, kann das Fahrzeug 103 als Quelle des empfangenen V2X-Signals ausgeschlossen werden.
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In gleicher Weise kann die RSU 110 als Quelle des empfangenen V2X-Signals ausgeschlossen werden.
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2 zeigt ein Fahrzeug 202, das ausgebildet ist, nach einem Verfahren gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung als Quelle eines V2X-Signals identifiziert zu werden. Dazu weist das Fahrzeug 202 eine Vorrichtung 212 auf, welche eine erste Recheneinheit 230 zur Erzeugung einer V2X-Botschaft aufweist. Die V2X-Botschaft wird derart generiert, dass sie die aktuellen Station ID des Fahrzeugs 202 mit umfasst. Die Vorrichtung 212 umfasst weiterhin eine Sendeinheit 213, welche ausgebildet ist, die V2X-Botschaft als V2X-Signal 240 in die Umgebung des Fahrzeugs 202 auszusenden. Weiterhin weist die Vorrichtung 212 eine Steuereinheit 220 auf, der die Station ID des Fahrzeugs 202 zur Verfügung gestellt wird.
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Die Vorrichtung 212 umfasst außerdem eine Signalsendeeinheit 215, welche eingerichtet ist, ein Umfeldsignal zu senden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Signalsendeeinheit 215 dazu ein Display 216 mit einer Mehrzahl von LED-Leuchtmitteln. Das Display sendet ein optisches Signal als Umfeldsignal. Dieses Umfeldsignal kann von einem anderen Verkehrsteilnehmer, beispielsweise einem anderen Fahrzeug, bei einer relativen Positionsabschätzung, die einen optischen Sensor, wie z.B. ein Kamerasystem verwendet, empfangen und ausgewertet werden.
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Das optische Signal ist mit zumindest einem Teil des V2X-Signals, insbesondere mit der der V2X-Kennung der Vorrichtung, also in diesem Beispiel der Station ID des Fahrzeugs 202, moduliert. Die Modulation kann eine als räumliche Modulation ausgebildet sein. In diesem Fall können die einzelnen LED beispielsweise derart angesteuert werden, dass sie unterschiedliche Intensitäten aufweisen. Aus dem räumlichen Intensitätsverlauf kann nun ein Empfänger, beispielsweise eine Recheneinheit, die das Signal eines bildgebenden Sensors wie einer Kamera, auswertet, die Station ID des Fahrzeugs 202 ableiten. Alternativ oder zusätzlich kann die Modulation als zeitliche Modulation ausgebildet sein, d.h. die LED können beispielsweise derart angesteuert werden, dass ihre Intensität mit der Zeit variiert. Aus dem zeitlichen Intensitätsverlauf könnte ein Empfänger, beispielsweise eine Recheneinheit, die das Signal eines ein Photosensors oder eine Kamera auswertet, die Station ID des Fahrzeugs 202 ableiten. Weitere Möglichkeiten der Modulation können alternativ oder zusätzlich eingesetzt werden, z.B. eine Modulation der Wellenlänge bzw. der Farbe des abgestrahlten Lichts.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Signalsendeeinheit 215 einen aktiven Radarreflektor aufweisen (nicht dargestellt). Dieser ist ausgebildet, ein einfallendendes Radarsignal, das von einem anderen Verkehrsteilnehmer ausgesendet wird, beispielsweise einem anderen Fahrzeug, bei einer relativen Positionsabschätzung, die einen Radarsensor verwendet, mit der Station ID des Fahrzeugs 202 zu modulieren und ein derart moduliertes Radarsignal als Umfeldsignal zurückzusenden. Dieses Umfeldsignal kann von anderen Verkehrsteilnehmer empfangen und ausgewertet werden, um das Fahrzeug als Quelle eines V2X-Signals, das die selbe Station ID aufweist zu identifizieren, wie es bereits schon im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde.
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3 zeigt ein Fahrzeug 301 das ausgebildet ist, nach einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Objekt als Quelle eines V2X-Signals zu identifizieren. Dazu weist das Fahrzeug 301 eine Vorrichtung 312 auf. Die Vorrichtung umfasst einen Empfänger 313, der zum Empfangen von V2X-Signalen eingerichtet ist. Dem Empfänger ist eine Auswerteinheit 323 zugeordnet, die eingerichtet ist, das empfangene V2X-Signal auszuwerten und eine Station ID der Quelle des V2X-Signals aus dem V2X-Signal zu separieren. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 312 eine Umfeldsensorik 311, die in diesem Beispiel ein Kamerasystem 321 umfasst. Zusätzlich oder alternativ kann die Umfeldsensorik 311 einen Radarsensor und/oder einen Lidarsensor aufweisen (nicht dargestellt). Die Umfeldsensorik 311 ist eingerichtet, ein Umfeldsignal aus der Umgebung der Vorrichtung 312 zu empfangen und eine relative Positionsabschätzung zwischen der Vorrichtung und einem das Umfeldsignal aussendenden Objekt mittels der Umfeldsensorik durchzuführen. Im vorliegenden Beispiel kann die die relative Positionsabschätzung beispielsweise durch Auswertung der erfassten Kamerabilder erfolgen. Dies ist aus dem Stand der Technik bekannt und soll an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden.
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Die Vorrichtung 312 umfasst außerdem eine Signalverarbeitungseinheit 317, die eingerichtet ist, das von der Kamera erfasste Umfeldsignal zu demodulieren und dadurch eine V2X-Kennung des Objekts zu ermitteln. Dazu kann das Umfeldsignal durch eine wie im Zusammenhang mit 2 beschriebene Signalsendeeinheit 213 des Objektes erzeugt werden. Die Signalverarbeitungseinheit 317 kann außerdem dazu eingerichtet sein, aus den empfangenen Bildern Objekte und deren Positionen relativ zu dem Fahrzeug 301 zu erkennen.
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Die Vorrichtung 312 umfasst außerdem eine Recheneinheit 318, die eingerichtet die aus dem Umfeldsignal ermittelte V2X-Kennung des Objekts mit der V2X-Kennung (Station ID) der Quelle des V2X-Signals zu vergleichen. Das Objekt wird als Quelle eines empfangenen V2X-Signals identifiziert, wenn die V2X-Kennungen bzw. Station IDs eine hinreichende Korrelation aufweisen.
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4 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 410 wird ein V2X-Signal durch einen Empfänger eines ersten Fahrzeugs von einer Quelle empfangen. Danach kann optional in Schritt 415 aus dem V2X-Signal eine V2X-Kennung, z.B. die Station ID, der Quelle des V2X-Signals extrahiert werden. In Schritt 420, der unabhängig von den Schritten 410, 415 durchgeführt wird, wird eine relative Positionsabschätzung mittels einer Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs durchgeführt, wobei ein Umfeldsignal von einem Objekt in der Umgebung des ersten Fahrzeugs mittels der Umfeldsensorik empfangen wird und wobei eine relative Position zwischen dem ersten Fahrzeug und einem das Umfeldsignalsignal aussendenden Objekt, insbesondere eines zweiten Fahrzeugs, mittels der Umfeldsensorik bestimmt wird. In diesem Beispiel wird die relative Positionsabschätzung basierend auf einer Laufzeitmessung durchgeführt. Dazu sendet die Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs zu einem ersten Zeitpunkt ein Messsignal aus. Das Umfeldsignal des Objekts wird in Schritt 430 ansprechend auf das Eintreffen des Messsignals ausgesendet. Die Umfeldsensorik des ersten Fahrzeugs empfängt das reflektierte Messsignal als Umfeldsignal zu einem zweiten Zeitpunkt, wobei die Entfernung zwischen dem ersten Fahrzeug und dem Objekt basierend auf der Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt berechnet wird. Das durch das Objekt ausgesendete Umfeldsignal ist mit einer V2X-Kennung des Objekts moduliert. In Schritt 440 wird das empfangene Umfeldsignal durch eine Signalverarbeitungseinheit des ersten Fahrzeugs demoduliert und dadurch eine V2X-Kennung des Objekts ermittelt. In Schritt 450 erfolgt ein Vergleich der V2X-Kennung des Objekts mit dem aus dem V2X-Signal der Quelle des V2X-Signals, insbesondere der in Schritt 415 bestimmten Station ID, wobei das Objekt als Quelle des V2X-Signals identifiziert wird, wenn die V2X-Kennung und das V2X-Signal der Quelle eine hinreichende Korrelation aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012020297 A1 [0007]
