DE102021107832A1

DE102021107832A1 - Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen Teilnehmern eines Kommunikationsnetzes, Kommunikationsnetz und Fortbewegungsmittel

Info

Publication number: DE102021107832A1
Application number: DE102021107832.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Kaindl; Joachim Froeschl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2022-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen Teilnehmern eines Kommunikationsnetzes, ein Kommunikationsnetz und ein Fortbewegungsmittel. Das Verfahren umfasst die Schritte: Ermitteln (100) einer ersten Position eines ersten Teilnehmers des Kommunikationsnetzes an einer Übertragungsleitung bezüglich einer zweiten Position eines zweiten Teilnehmers des Kommunikationsnetzes an der Übertragungsleitung, Erzeugen (200) eines ersten Signals mit einem ersten vordefinierten Signalpegel zu einem ersten vordefinierten Zeitpunkt auf der Übertragungsleitung durch den zweiten Teilnehmer und eines zweiten Signals mit einem zweiten vordefinierten Signalpegel zu einem zweiten vordefinierten Zeitpunkt auf der Übertragungsleitung durch den zweiten Teilnehmer, wobei der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt derart festgelegt werden, dass in Abhängigkeit einer Topologie des Kommunikationsnetzes und der Information über die erste Position im Bereich der ersten Position eine derartige Überlagerung des ersten Signals und des zweiten Signals erfolgt, dass ein Signalpegel des überlagerten Signals sowohl höher als der erste Signalpegel, als auch höher als der zweite Signalpegel ist und Auswerten (300) einer Signalübertragung durch den ersten Teilnehmer, sofern ein Signalpegel des überlagerten Signals einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet, welcher sowohl höher als der erste Signalpegel, als auch höher als der zweite Signalpegel ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen Teilnehmern eines Kommunikationsnetzes, ein solches Kommunikationsnetz und ein Fortbewegungsmittel umfassend ein solches Kommunikationsnetz.
Aus dem Stand der Technik ist das Verfahren der Zeitbereichsreflektometrie (engl.: Time Domain Reflectometry, kurz TDR) bekannt, welches insbesondere zur Analyse elektrischer Leitungen eingesetzt wird und auf Basis dessen u. a. Defekte in diesen Leitungen ermittelbar sind.
Zudem sind Fortbewegungsmittel bekannt, die Kommunikationsnetze auf Basis unterschiedlicher Topologien (z. B. Bus-, Ring-, Sterntopologie, usw.) und unterschiedlicher Übertragungsprotokolle (z. B. CAN-, LIN, MOST, Ethernet, usw.) einsetzen. Eine Adressierung innerhalb solcher Kommunikationsnetze basiert üblicherweise auf eindeutig zugewiesenen Teilnehmeradressen (Hardware-Adressen und/oder logische Adressen), so dass jeweilige am Kommunikationsnetz informationstechnisch angebundene Steuergeräte, Sensoren, usw., auf Basis dieser Teilnehmeradressen eindeutig adressierbar sind. Die Teilnehmeradressen können beispielsweise als fest vorgegebene Hardware-Adressen (z. B. MAC-Adressen im Ethernet-Protokoll) vorliegen oder mittels Einbringen einer Steuergeräte-Firmware und/oder eines Datensatzes in jeweilige Steuergeräten, Sensoren usw. festgelegt werden.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Sensorsysteme bekannt, welche beispielsweise für eine Umfelderfassung von Fortbewegungsmitteln eingesetzt werden und welche über eine Vielzahl am Fortbewegungsmittel angeordneter Einzelsensoren verfügen, deren jeweilige Messsignale in einem korrespondierenden Steuergerät empfangen und gemeinsam ausgewertet werden. Insbesondere bei einer Verwendung einer Vielzahl gleichartiger Sensoren (z. B. ultraschallbasierte Parksensoren) an einem Fortbewegungsmittel führt dies dazu, dass diese aufgrund eindeutig zu vergebender Teilnehmeradressen hardware- und/oder softwaremäßig nicht als 100%iges Gleichteil ausgebildet werden können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen Teilnehmern eines Kommunikationsnetzes ohne die Notwendigkeit einer Vergabe eindeutiger, vordefinierter Teilnehmeradressen bereitzustellen. Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein solches Kommunikationsnetz und ein Fortbewegungsmittel, welches ein solches Kommunikationsnetz aufweist, bereitzustellen.
Die Lösung der vorstehend identifizierten Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen Teilnehmern eines Kommunikationsnetzes vorgeschlagen. Die Teilnehmer des Kommunikationsnetzes sind beispielsweise Steuereinheiten, Steuergeräte, Sensoren oder davon abweichende elektronische Komponenten, welche informationstechnisch mit dem Kommunikationsnetz verbunden sind und eingerichtet sind, über dieses mit anderen Teilnehmern zu kommunizieren.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine erste Position eines ersten Teilnehmers innerhalb des Kommunikationsnetzes ermittelt, an welcher der erste Teilnehmer (z. B. mittels einer Stichleitung, die bevorzugt eine möglichst geringe Länge aufweist) elektrisch an eine jeweilige Teilnehmer verbindende Übertragungsleitung des Kommunikationsnetzes angebunden ist.
Das Ermitteln der ersten Position erfolgt bezüglich einer zweiten Position eines zweiten Teilnehmers innerhalb des Kommunikationsnetzes, an welcher der zweite Teilnehmer elektrisch an die Übertragungsleitung angebunden ist (z. B. ebenfalls mittels einer Stichleitung, die bevorzugt ebenfalls eine möglichst geringe Länge aufweist), wobei das Ermitteln durch den zweiten Teilnehmer erfolgt. Hierfür umfasst der zweite Teilnehmer eine Auswerteeinheit, welche eingerichtet ist, diesen und nachfolgende erfindungsgemäße Verfahrensschritte auszuführen. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet sein. Ferner kann die Auswerteeinheit mit einer internen und/oder einer extern angebundenen Speichereinheit informationstechnisch verbunden sein, in welcher durch die Auswerteeinheit empfangene und/oder ermittelte Daten abgelegt werden können. Vorzugsweise ist der erste Teilnehmer identisch zum zweiten Teilnehmer aufgebaut (Gleichteil), wobei dies keine zwingende Voraussetzung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
Die erste Position und die zweite Position innerhalb des Kommunikationsnetzes ergeben sich aus konkreten Leitungslängen zwischen den jeweiligen Teilnehmern. Das konkrete Ermitteln dieser Leitungslängen im Zusammenhang mit der untenstehenden Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung näher erläutert wird.
Der zweite Teilnehmer repräsentiert gemäß den Verfahrensschritten einen Sender innerhalb des Kommunikationsnetzes, während der erste Teilnehmer einen Empfänger innerhalb des Kommunikationsnetzes darstellt. Dies schließt explizit nicht aus, dass sich jeweilige Sender-/Empfänger-Rollen jeweiliger am Kommunikationsnetz angebundener Teilnehmer über die Zeit ändern, so dass eine Kommunikation zwischen jeweiligen Teilnehmern in beide Richtungen analog zu den hier beschriebenen Verfahrensschritten möglich ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird die Kommunikation zwischen jeweiligen Teilnehmern daher stellvertretend nur für die hier beispielhaft festgelegte Kommunikationsrichtung im Detail beschrieben.
In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein erstes Signal mit einem ersten vordefinierten Signalpegel zu einem ersten vordefinierten Zeitpunkt auf der Übertragungsleitung durch den zweiten Teilnehmer erzeugt. Darüber hinaus wird ein zweites Signal mit einem zweiten vordefinierten Signalpegel zu einem zweiten vordefinierten Zeitpunkt auf der Übertragungsleitung durch den zweiten Teilnehmer erzeugt, wobei der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt derart durch den zweiten Teilnehmer festgelegt werden, dass in Abhängigkeit einer Topologie des Kommunikationsnetzes und der Information über die erste Position bezüglich der zweiten Position im Bereich der ersten Position eine derartige Überlagerung des ersten Signals und des zweiten Signals erfolgt, dass ein Signalpegel des überlagerten Signals sowohl höher als der erste Signalpegel, als auch höher als der zweite Signalpegel ist, wobei das erste Signal und das zweite Signal die erste Position aus gegenläufigen Richtungen innerhalb des Kommunikationsnetzes erreichen. In diesem Zusammenhang kann es in Abhängigkeit jeweiliger Leitungslängen und/oder einer vorhandenen Topologie des Kommunikationsnetzes sinnvoll sein, im Zuge der Ausbreitung der beiden Signale entstehende Signalpegeldämpfungen zu berücksichtigen. D. h., die vorstehend beschriebene Bedingung bzgl. der Höhe des überlagerten Signals kann sich auch auf ggf. verringerte Signalpegel des ersten und zweiten Signals im Bereich der ersten Position beziehen und nicht zwangsläufig auf die ausgesendeten Signalpegel im Bereich der zweiten Position.
In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine an den ersten Teilnehmer gerichtete Signalübertragung durch den ersten Teilnehmer ausgewertet, sofern ein Signalpegel des überlagerten Signals im Bereich der ersten Position einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet, welcher sowohl höher als der erste Signalpegel ist, als auch höher als der zweite Signalpegel ist. Dies kann sich wie oben beschrieben, ebenfalls auf die Signalpegel des ersten und zweiten Signals im Bereich der ersten Position beziehen und nicht zwangsläufig auf die Signalpegel des ersten und zweiten Signals im Bereich der zweiten Position. Vorzugsweise ist der vordefinierte Schwellenwert unter Berücksichtigung der Topologie des Kommunikationsnetzes derart festgelegt, dass ein einmaliges Aussenden eines ersten Signals und eines korrespondierenden zweiten Signals lediglich zu einer einmaligen Überschreitung des Schwellenwertes aufgrund des sich aus der Überlagerung ergebenden resultierenden Signals führt, so dass evtl. zeitlich nachgelagerte Überlagerungen (z. B. aufgrund von Mehrfachreflexionen auf der Übertragungsleitung) aus diesen beiden Signalen im Bereich der ersten Position aufgrund von Dämpfungseinflüssen im Kommunikationsnetzwerk zu keiner weiteren Überschreitung des Schwellenwertes im Bereich der ersten Position führen. Da diese einmalige Überschreitung des vordefinierten Schwellenwertes entsprechend nur einmalig und nur im Bereich der ersten Position erfolgt, wird bei einer Verwendung weiterer Teilnehmer am Kommunikationsnetz (z. B., dritte, vierte oder mehr Teilnehmer, welche z. B. ebenfalls als Gleichteil bezüglich des ersten und zweiten Teilnehmers ausgebildet sein können) innerhalb des Kommunikationsnetzes sichergestellt, dass ausschließlich der erste Teilnehmer auf Basis des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens durch den zweiten Teilnehmer angesprochen wird. Mittels einer entsprechenden Anpassung des Abstandes zwischen dem ersten Zeitpunkt in dem zweiten Zeitpunkt ist es somit möglich, die erfindungsgemäße Überlagerung aus dem ersten Signal dem zweiten Signal auch an Positionen zu erzeugen, an welchen weitere Teilnehmer des Kommunikationsnetzes innerhalb des Kommunikationsnetzes angeordnet sind. Dementsprechend ist ein erfindungsgemäßes eindeutiges Ansprechen einzelner Teilnehmer des Kommunikationsnetzes ohne eine Verwendung fest vorgegebener Teilnehmeradressen vorteilhaft möglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Kommunikationsnetz eine Busstruktur auf, in welcher ein erstes Ende der Übertragungsleitung eine erste Leitungsterminierung aufweist und ein zweites Ende der Übertragungsleitung ein offenes Ende aufweist. Die erste Leitungsterminierung wird vorzugsweise derart in Übereinstimmung mit einem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung gewählt, dass keine oder nur geringe Signalreflexionen am ersten Ende der Übertragungsleitung erzeugt werden. Außerdem werden der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt derart festgelegt, dass sich die für das Ansprechen des ersten Teilnehmers erforderliche Überlagerung im Bereich der ersten Position aus einer Überlagerung des am offenen Leitungsende erzeugten reflektierten ersten Signals und dem nicht reflektierten, direkt empfangenen zweiten Signal ergibt. Mit anderen Worten basiert die erfindungsgemäße Überlagerung auf einem Aufeinandertreffen eines Echos des ersten Signals, welches eine entgegengesetzte Ausbreitungsrichtung zum ursprünglich durch den zweiten Teilnehmer ausgesendeten ersten Signals innerhalb der Übertragungsleitung aufweist und dem zweiten Signal, welches zu diesem Zeitpunkt noch nicht am offenen Leitungsende reflektiert wurde und somit noch keine Richtungsänderung innerhalb der Übertragungsleitung erfahren hat.
Vorteilhaft wird eine am zweiten Leitungsende der Übertragungsleitung vorgesehene nicht aktive zweite Leitungsterminierung aktiviert, sobald das überlagerte Signal durch den ersten Teilnehmer empfangen wurde und weiter vorteilhaft wird diese spätestens vor einem Aussenden nachfolgender erster Signale und zweiter Signale wieder deaktiviert. Eine Aktivierung der zweiten Leitungsterminierung erfolgt beispielsweise durch den zweiten Teilnehmer. Hierfür kann das zweite Leitungsende der Übertragungsleitung zum zweiten Teilnehmer zurückgeführt sein, so dass dieser mittels eines im zweiten Teilnehmer angeordneten zuschaltbaren Terminierungswiderstandes die erforderliche zweite Leitungsterminierung realisieren kann. Alternativ ist es auch denkbar, das zweite Ende der Übertragungsleitung nicht zum zweiten Teilnehmer zurückzuführen und stattdessen einen Terminierungswiderstand vorzusehen, welcher über einen Schalter, insbesondere einen elektronischen Schalter, durch den zweiten Teilnehmer aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Eine Ansteuerung dieses Schalters erfolgt vorzugsweise auf Basis einer Steuerleitung, welche den zweiten Teilnehmer (und vorzugsweise auch weitere sendefähige Teilnehmer des Kommunikationsnetzes) informationstechnisch mit einem Steuereingang des Schalters verbindet. Alternativ oder zusätzlich wird der Schalter zur Aktivierung und Deaktivierung der zweiten Leitungsterminierung durch eine eigenständige Logik (außerhalb der jeweiligen Teilnehmer) angesteuert, welche beispielsweise auf Basis fest vorgegebener Senderaster und/oder einer Auswertung der ersten und/oder zweiten Signale eingerichtet ist, unabhängig von jeweiligen Teilnehmern geeignete Aktivierungszeitpunkte und Deaktivierungszeitpunkte für die zweite Leitungsterminierung zu ermitteln und diese in Übereinstimmung mit den ermittelten Zeitpunkten entsprechend anzusteuern. Die Verwendung einer solchen aktivierbaren beziehungsweise deaktivierbaren Leitungsterminierung am zweiten Ende der Übertragungsleitung durch den zweiten Teilnehmer bietet u. a. den Vorteil, dass das erste Signal und das zweite Signal nach einer erfolgten erfindungsgemäßen Überlagerung im Bereich des zweiten Teilnehmers möglichst schnell gedämpft bzw. absorbiert werden können, so dass dadurch keine potentiellen Störeinflüsse auf eine nachgelagerte Kommunikation innerhalb des Kommunikationsnetzes erzeugt werden. Eine solche nachgelagerte Kommunikation kann sowohl eine Kommunikation auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder eine Kommunikation auf Basis eines davon abweichenden Kommunikationsprotokolls sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Kommunikationsnetz eine Ringstruktur auf, in welcher der zweite Teilnehmer das erste Signal in eine erste Richtung innerhalb der Ringstruktur und das zweite Signal in eine zur ersten Richtung gegenläufige zweite Richtung innerhalb der Ringstruktur aussendet. Zudem werden der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt derart festgelegt, dass sich die für das Ansprechen des ersten Teilnehmers erforderliche Überlagerung im Bereich der ersten Position aus einer Überlagerung der sich gegenläufig ausbreitenden Signale ergibt. Dies setzt voraus, dass die jeweiligen Teilnehmer über jeweils zwei Leitungsanschlüsse verfügen, die jeweils unabhängige Sendezweige darstellen und beim Empfang eine Addition der an den beiden Anschlüssen empfangenen Signalen vornehmen können. Ebenfalls ist es notwendig, dass jeder Teilnehmer des Kommunikationsnetzes eingerichtet ist, die jeweiligen empfangenen Signale an jeweils benachbarte Teilnehmer innerhalb der Ringstruktur weiterzuleiten, wobei jeder Teilnehmer hierfür bevorzugt eine richtungsunabhängige Routerfunktion und eine entsprechende Filterfunktion aufweist.
Besonders vorteilhaft erfolgt das Ermitteln der ersten Position bezüglich der zweiten Position auf Basis eines vordefinierten Datensatzes, welcher Information über jeweilige Leitungslängen (z. B. eines Kabelbaums) zwischen jeweiligen Teilnehmern aufweist. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Ermitteln der ersten Position bezüglich der zweiten Position dadurch, dass der zweite Teilnehmer so lange aufeinanderfolgende erste Signal und zweite Signale mit jeweils unterschiedlichen zeitlichen Abständen zwischen ihren jeweiligen ersten Zeitpunkten und zweiten Zeitpunkten erzeugt, bis die für das Ansprechen des ersten Teilnehmers erforderliche Überlagerung der beiden Signale im Bereich der ersten Position auftritt und der erste Teilnehmer im Ansprechen darauf eine entsprechende Signalisierung an den zweiten Teilnehmer zurückliefert. Eine solche Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass eine vorab ermittelte Information über jeweilige Leitungslängen nicht erforderlich ist bzw. keine exakten Werte über jeweilige Leitungslängen aufweisen muss, da auf diese Weise die jeweiligen Positionen jeweiliger Teilnehmer (z. B. auch dritte, vierter oder weiterer Teilnehmer) automatisch ermittelt werden können.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass das erste Signal und das zweite Signal beliebige Signalformen annehmen, eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aber dann, wenn das erste Signal und das zweite Signal als pulsförmige Signale ausgebildet sind. Ferner ist es denkbar, eine Pulsbreite des ersten Signals und/oder des zweiten Signals derart festzulegen, dass dadurch im überlagerten Signal unterscheidbare Signalkodierungen erzeugt werden.
Zudem ist es denkbar, dass eine Übertragung von Daten vom zweiten Teilnehmer zum ersten Teilnehmer erfolgt, indem durch den zweiten Teilnehmer im Bereich der ersten Position zunächst ein überlagertes Signal erzeugt wird, welches eine Startkennung für die Datenübertragung repräsentiert und dieser Startkennung in einem oder mehreren vordefinierten zeitlichen Abständen eine vordefinierte Anzahl von Symbole repräsentierenden Signalzuständen im Bereich der ersten Position folgt. Dies kann beispielsweise derart realisiert werden, dass beim Empfang der Startkennung im ersten Teilnehmer ein Timer gestartet wird, welcher mit einem Sendeabstand zwischen jeweiligen ersten Signalen des zweiten Teilnehmers korrespondiert. Wird nun nach Ablauf des Timers ein erfindungsgemäß überhöhter Signalpegel im ersten Teilnehmer registriert, so kann dieser Abfolge aus Startsignal und korrespondierendem Signalzustand nach Ablauf des Timers beispielsweise eine logische 1 zugeordnet werden. Bleibt dieser überhöhte Signalpegel hingegen nach Ablauf des Timers nach Empfang des Startsignals aus, so kann diese Abfolge einer logischen 0 zugeordnet werden, so dass auf Basis einer solchen Codierung eine Datenübertragung erfolgen kann. Alternativ ist es auch denkbar, jeweilige Symbole und/oder Symbolfolgen über zwei oder mehr aufeinanderfolgende Signalzustände abzubilden, welche in vordefinierten Abständen nach der Stadtkennung empfangen werden.
Bevorzugt beträgt eine Länge der Übertragungsleitung des Kommunikationsnetzes bis zu 40 m, besonders bevorzugt bis zu 15 m und insbesondere bevorzugt bis zu 10 m. Alternativ oder zusätzlich sind sämtliche Teilnehmer des Kommunikationsnetzes als 100%iges Gleichteil ausgebildet.
Darüber hinaus ist es möglich, dass die Übertragung von Signalen zwischen drei oder mehr Teilnehmern erfolgt und/oder die Kommunikation zwischen jeweiligen Teilnehmern gemäß einem Master/Slave-Prinzip erfolgt. Zudem ist es möglich, das hier vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren für eine initiale (z. B. nach einem stromlosen Zustand der Teilnehmer des Kommunikationsnetzes) Identifizierung jeweiliger Teilnehmer innerhalb des Kommunikationsnetzes und/oder für eine Vergabe eindeutiger Teilnehmeradressen zu verwenden und anschließend ein davon abweichendes Kommunikationsprotokoll (z. B. CAN, LIN, Ethernet, usw.) für die weitere Kommunikation zwischen den Teilnehmern einzusetzen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationsnetz vorgeschlagen, welches eine Übertragungsleitung sowie wenigstens einen ersten Teilnehmer und wenigstens einen zweiten Teilnehmer aufweist, wobei die Teilnehmer, insbesondere jeweils, eingerichtet sind, ein Verfahren gemäß vorstehender Beschreibung auszuführen. Das Kommunikationsnetz ist beispielsweise als Busstruktur oder als Ringstruktur ausgebildet. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches ein Kommunikationsnetz nach vorstehender Beschreibung aufweist. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z.B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug und/oder ein Wasserfahrzeug sein. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erst- und zweitgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm repräsentierend Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kommunikationsnetzes gemäß einer ersten Ausführungsform;
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kommunikationsnetzes gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 eine beispielhafte Datenübertragung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
5a einen ersten beispielhaft überlagerten Signalzustand; und
5b einen zweiten beispielhaft überlagerten Signalzustand.

1 zeigt ein Flussdiagramm repräsentierend Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragung von Signalen 40, 42, 48 zwischen Teilnehmern 10, 12, 14, 16 eines Kommunikationsnetzes, wobei die Teilnehmer 10, 12, 14, 16 jeweils als Gleichteil ausgebildete Ultraschallsensoren sind, die an vordefinierten Positionen in einer Front- und einer Heckschürze eines PKW angeordnet sind und die für eine Umfelderfassung eingesetzt werden. Das Kommunikationsnetz weist eine Busstruktur auf, wobei ein erstes Leitungsende 60 einer Übertragungsleitung 30 des Bussystems eine erste Leitungsterminierung 62 aufweist, während ein zweites Leitungsende 64 der Übertragungsleitung 30 ein offenes zweites Leitungsende 64 aufweist.
Im Schritt 100 wird eine erste Position 20 des ersten Teilnehmers 10 innerhalb des Kommunikationsnetzes ermittelt, an welcher der erste Teilnehmer 10 elektrisch an eine jeweilige Teilnehmer 10, 12, 14, 16 verbindende Übertragungsleitung 30 des Kommunikationsnetzes angebunden ist, bezüglich einer zweiten Position 22 eines zweiten Teilnehmers 12 innerhalb des Kommunikationsnetzes, an welcher der zweite Teilnehmer 12 elektrisch an die Übertragungsleitung 30 angebunden ist, wobei das Ermitteln durch den zweiten Teilnehmer 12 erfolgt. Das Ermitteln erfolgt auf Basis eines Datensatzes, welcher in einer Speichereinheit des zweiten Teilnehmers 12 abgelegt ist und welcher Informationen über Anordnungspositionen der jeweiligen Teilnehmer 10, 12, 14, 16 innerhalb der Übertragungsleitung 30 und über Leitungslängen zwischen den jeweiligen Teilnehmern 10, 12, 14, 16 aufweist, wobei die Leitungslänge zwischen dem ersten Teilnehmer 10 und dem zweiten Teilnehmer 12 hier 6 m beträgt. Zudem weist der Datensatz eine Information über eine Länge der Übertragungsleitung 30 vom offenen Leitungsende zu einem dem offenen Leitungsende nächstliegenden Teilnehmer 10, 12, 14, 16 auf, wobei diese Länge hier 1 m beträgt.
Im Schritt 200 wird ein erstes Signal 40 mit einem ersten vordefinierten Signalpegel zu einem ersten vordefinierten Zeitpunkt 50 auf der Übertragungsleitung 30 durch den zweiten Teilnehmer 12 erzeugt. Zudem wird ein zweites Signal 42 mit einem zweiten vordefinierten Signalpegel, welcher hier dem ersten Signalpegel entspricht, zu einem zweiten vordefinierten Zeitpunkt 52 auf der Übertragungsleitung 30 durch den zweiten Teilnehmer 12 erzeugt, wobei der erste Zeitpunkt 50 und der zweite Zeitpunkt 52 derart durch den zweiten Teilnehmer 12 festgelegt werden, dass in Abhängigkeit der Bus-Topologie des Kommunikationsnetzes und der Information über die erste Position 20 bezüglich der zweiten Position 22 im Bereich der ersten Position 20 eine derartige Überlagerung des ersten Signals 40 und des zweiten Signals 42 erfolgt, dass ein Signalpegel des überlagerten Signals 48 sowohl höher als der erste Signalpegel 40, als auch höher als der zweite Signalpegel 42 ist.
Im Schritt 300 wird eine an den ersten Teilnehmer 10 gerichtete Signalübertragung durch den ersten Teilnehmer 10 ausgewertet, sofern ein Signalpegel des überlagerten Signals 48 im Bereich der ersten Position 20 einen vordefinierten Schwellenwert 34 überschreitet, welcher sowohl höher als der erste Signalpegel, als auch höher als der zweite Signalpegel ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kommunikationsnetzes gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei die erste Ausführungsform im Wesentlichen der Beschreibung zu 1 entspricht, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen nachfolgend nur die Unterschiede diesbezüglich erläutert werden. 2 zeigt eine dritte Position 24 eines dritten Teilnehmers 14 und eine vierte Position 26 eines vierten Teilnehmers 16 und zusätzlich eine optionale zweite Leitungsterminierung 66 am zweiten Leitungsende 64. Die optionale zweite Leitungsterminierung 66 und damit im Zusammenhang stehende Bestandteile in 2 sind jeweils gestrichelt dargestellt. Die zweite Leitungsterminierung 66 ist mittels eines Schalters 68, welcher hier als MOSFET ausgebildet ist, durch die jeweiligen Teilnehmer 10, 12, 14, 16 über eine Steuerleitung 80 ansteuerbar, da diese jeweils informationstechnisch mit einem Steuereingang des Schalters 68 verbunden sind. Dies ermöglicht einem jeweiligen sendenden Teilnehmer 10, 12, 14, 16, vor einem jeweiligen Sendevorgang, die zweite Leitungsterminierung 66 durch Öffnen des Schalters 68 zu deaktivieren, so dass eine erfindungsgemäße Reflexion eines ersten Signals 40 des sendenden Teilnehmers 10, 12, 14, 16 am nun offenen zweiten Leitungsende 64 für eine erfindungsgemäße Überlagerung eines Echos des ersten Signals 40 und eines zweiten Signals 42 ausgenutzt werden kann. Nach erfolgtem Ansprechen eines dadurch angesprochen Teilnehmers 10, 12, 14, 16 wird die zweite Leitungsterminierung 66 durch den sendenden Teilnehmer 10, 12, 14, 16 wieder aktiviert, so dass auf der Übertragungsleitung 30 vorhandene Anteile des ersten Signals 40 und/oder des zweiten Signals 42 möglichst schnell absorbiert werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kommunikationsnetzes gemäß einer zweiten Ausführungsform. Diese Ausführungsform stellt das Kommunikationsnetz in Form einer Ringstruktur dar, in welcher jeder Teilnehmer 10, 12, 14, 16 über jeweils zwei Anschlüsse verfügt, über welche unabhängig voneinander erste Signale 40 und zweite Signale 42 empfangen und/oder gesendet werden können. Indem die Teilnehmer 10, 12, 14, 16 jeweilige über einen der Anschlüsse empfangene Signale 40, 42 über den jeweils anderen der Anschlüsse 40, 42 weiterleiten, ist es dementsprechend möglich, eine Überlagerung aus einem in eine erste Richtung 44 gesendeten ersten Signal 40 und einem in eine zweite Richtung 46 ausgesendeten zweiten Signal 42 im Bereich einer jeweiligen Position 20, 22, 24, 26 des anzusprechenden Teilnehmers 10, 12, 14, 16 zu erzeugen.
4 zeigt eine beispielhafte Datenübertragung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Dargestellt ist eine Abfolge von ersten Signalen 40 und zweiten Signalen 42, welche durch einen zweiten Teilnehmer 12 des Kommunikationsnetzes über die Zeit t gesendet werden, wobei das erste Signal 40 und das zweite Signal 42 jeweils in vordefinierten zeitlichen Abständen gesendet bzw. auf Seiten eines Empfängers dieser Signale 40, 42, welcher hier ein erster Teilnehmer 10 ist, erwartet werden. In einem dargestellten Fall folgt einem der ersten Signale 40 kein zweites Signal 42 innerhalb eines vordefinierten Zeitraums. Dementsprechend ergibt sich im Bereich der ersten Position 20 des ersten Teilnehmers 10 kein überlagertes Signal 48, welches einen vordefinierten Schwellenwert 34 überschreiten könnte. Für den Fall, dass einem ersten Signal 40 in einem vordefinierten zeitlichen Abstand ein zweites Signal 42 folgt, überschreitet der Pegel des überlagerten Signals 48 den vordefinierten Schwellenwert 34 in einer Empfangseinheit des ersten Teilnehmers 10, wodurch das überlagerte Signal 48 im ersten Teilnehmer 10 registriert und ausgewertet wird. Das erste eintreffende überlagerte Signal 48 stellt hier eine Startkennung 70 für eine beginnende Datenübertragung dar. Im Ansprechen auf den Erhalt der Startkennung 48, wird im ersten Teilnehmer 10 ein Timer gestartet, welcher zu einem dritten Zeitpunkt 54 abläuft, zu dem potentiell ein weiteres überlagertes Signal 48 im ersten Teilnehmer eintrifft. Da zum dritten Zeitpunkt 54 aber nur das erste Signal 40 empfangen wird (da in diesem Fall kein zweites Signal 42 gesendet wurde), wird der Schwellenwert 34 im ersten Teilnehmer 10 nicht überschritten und dementsprechend kein überlagertes Signal 48 registriert. Dies wird im ersten Teilnehmer 10 als eine logische 0 interpretiert. Falls stattdessen eine den Schwellenwert 34 überschreitende Überlagerung 48 aus einem gesendeten ersten Signal 40 und einem gesendeten zweiten Signal 42 nach Empfang einer Startkennung zum dritten Zeitpunkt 54 erfolgt, wird dies durch den ersten Teilnehmer 10 als eine logische 1 interpretiert. Auf diese Weise lassen sich folglich Daten zwischen jeweiligen Teilnehmers 10, 12, 14, 16 des Kommunikationsnetzes übertragen.
5a zeigt einen ersten beispielhaft überlagerten Signalzustand. Dieser ergibt sich aus einer Überlagerung eines ersten Signals 40 und eines zweiten Signals 42, welche durch einen ersten Teilnehmer 10 gesendet werden, durch einen zweiten Teilnehmer 12 empfangen werden und welche jeweils eine einheitliche Pulsbreite und einen einheitlichen Signalpegel aufweisen.
5a zeigt einen zweiten beispielhaft überlagerten Signalzustand. Dieser ergibt sich aus einer Überlagerung eines ersten Signals 40 und eines zweiten Signals 42, welche durch einen ersten Teilnehmer 10 gesendet werden, durch einen zweiten Teilnehmer 12 empfangen werden und welche jeweils eine unterschiedliche Pulsbreite und einen einheitlichen Signalpegel aufweisen. Dies führt zu einer stufenförmigen Überlagerung im Bereich einer zweiten Position 22 des zweiten Teilnehmers 12. Mittels einer geeigneten Auswertung dieser Stufenform im zweiten Teilnehmer 12 ist es somit möglich, im zweiten Teilnehmer 12 eine Unterscheidung zwischen einem überlagerten Signal 48 gemäß 5a und einem überlagerten Signal 48 gemäß 5b vorzunehmen, so dass unterschiedliche übertragene Symbole (z. B. 0 und 1) jeweils durch ein einzelnes überlagertes Signal 48 übertragen werden können und eine Startkennung 70, wie in 4 dargestellt, nicht erforderlich ist.
Bezugszeichenliste

10: erster Teilnehmer
12: zweiter Teilnehmer
14: dritter Teilnehmer
16: vierter Teilnehmer
20: erste Position
22: zweite Position
24: dritte Position
26: vierte Position
30: Übertragungsleitung
34: Schwellenwert
40: erstes Signal
42: zweites Signal
44: erste Richtung
46: zweite Richtung
48: überlagertes Signal
50: erster Zeitpunkt
52: zweiter Zeitpunkt
54: dritter Zeitpunkt
60: erstes Leitungsende
62: erste Leitungsterminierung
64: zweites Leitungsende
66: zweite Leitungsterminierung
68: Schalter
70: Startkennung
80: Steuerleitung

Claims

Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen Teilnehmern (10, 12) eines Kommunikationsnetzes aufweisend die Schritte: • Ermitteln (100) einer ersten Position (20) eines ersten Teilnehmers (10) innerhalb des Kommunikationsnetzes, an welcher der erste Teilnehmer (10) elektrisch an eine jeweilige Teilnehmer (10, 12) verbindende Übertragungsleitung (30) des Kommunikationsnetzes angebunden ist, bezüglich einer zweiten Position (22) eines zweiten Teilnehmers (12) innerhalb des Kommunikationsnetzes, an welcher der zweite Teilnehmer (12) elektrisch an die Übertragungsleitung (30) angebunden ist, wobei das Ermitteln durch den zweiten Teilnehmer (12) erfolgt, • Erzeugen (200) eines ersten Signals (40) mit einem ersten vordefinierten Signalpegel zu einem ersten vordefinierten Zeitpunkt (50) auf der Übertragungsleitung (30) durch den zweiten Teilnehmer (12) und eines zweiten Signals (42) mit einem zweiten vordefinierten Signalpegel zu einem zweiten vordefinierten Zeitpunkt (52) auf der Übertragungsleitung (30) durch den zweiten Teilnehmer (12), wobei der erste Zeitpunkt (50) und der zweite Zeitpunkt (52) derart durch den zweiten Teilnehmer (12) festgelegt werden, dass in Abhängigkeit einer Topologie des Kommunikationsnetzes und der Information über die erste Position (20) bezüglich der zweiten Position (22) im Bereich der ersten Position (20) eine derartige Überlagerung des ersten Signals (40) und des zweiten Signals (42) erfolgt, dass ein Signalpegel des überlagerten Signals (48) sowohl höher als der erste Signalpegel (40), als auch höher als der zweite Signalpegel (42) ist, wobei das erste Signal (40) und das zweite Signal (42) die erste Position (20) aus gegenläufigen Richtungen innerhalb des Kommunikationsnetzes erreichen, und • Auswerten (300) einer an den ersten Teilnehmer (10) gerichteten Signalübertragung durch den ersten Teilnehmer (10), sofern ein Signalpegel des überlagerten Signals (48) im Bereich der ersten Position (20) einen vordefinierten Schwellenwert (34) überschreitet, welcher sowohl höher als der erste Signalpegel, als auch höher als der zweite Signalpegel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei • das Kommunikationsnetz eine Busstruktur aufweist, in welcher ein erstes Ende (60) der Übertagungsleitung (30) eine erste Leitungsterminierung (62) aufweist und ein zweites Ende (64) der Übertragungsleitung (30) ein offenes Leitungsende aufweist, und • der erste Zeitpunkt (50) und der zweite Zeitpunkt (52) derart festgelegt werden, dass sich die für das Ansprechen des ersten Teilnehmers (10) erforderliche Überlagerung im Bereich der ersten Position (20) aus einer Überlagerung eines am offenen Leitungsende der Übertragungsleitung (30) erzeugten reflektierten ersten Signals (40) und dem nicht reflektiert empfangenen zweiten Signal (42) ergibt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine am zweiten Ende (64) der Übertragungsleitung (30) vorgesehene nicht aktive zweite Leitungsterminierung (66) aktiviert wird, sobald das überlagerte Signal (48) durch den ersten Teilnehmer (10) empfangen wurde und wobei diese spätestens vor einem Aussenden nachfolgender erster Signale (40) und zweiter Signale (42) wieder deaktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei • das Kommunikationsnetz eine Ringstruktur aufweist, • der zweite Teilnehmer (12) das erste Signal (40) in eine erste Richtung (44) innerhalb der Ringstruktur und das zweite Signal (42) in eine zur ersten Richtung (44) gegenläufige zweite Richtung (46) innerhalb der Ringstruktur aussendet, und • der erste Zeitpunkt (50) und der zweite Zeitpunkt (52) derart festgelegt werden, dass sich die für das Ansprechen des ersten Teilnehmers (10) erforderliche Überlagerung im Bereich der ersten Position (20) aus einer Überlagerung der sich gegenläufig ausbreitenden Signale (40, 42) ergibt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der ersten Position (20) bezüglich der zweiten Position (22) • auf Basis eines vordefinierten Datensatzes erfolgt, welcher Informationen über jeweilige Leitungslängen zwischen jeweiligen Teilnehmern (10, 12) aufweist, und/oder • dadurch erfolgt, dass der zweite Teilnehmer (12) so lange aufeinanderfolgende erste Signale (40) und zweite Signale (42) mit jeweils unterschiedlichen zeitlichen Abständen zwischen ihren jeweiligen ersten Zeitpunkten (50) und zweiten Zeitpunkten (52) erzeugt, bis die für das Ansprechen des ersten Teilnehmers (10) erforderliche Überlagerung der beiden Signale (40, 42) im Bereich der ersten Position (20) auftritt und der erste Teilnehmer (10) im Ansprechen darauf eine entsprechende Signalisierung an den zweiten Teilnehmer (12) zurückliefert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • das erste Signal (40) und das zweite Signal (42) pulsförmige Signale sind, und/oder • eine Pulsbreite des ersten Signals (40) und/oder des zweiten Signals (42) jeweils derart festgelegt wird, dass dadurch im überlagerten Signal (48) unterscheidbare Signalcodierungen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Übertragung von Daten vom zweiten Teilnehmer (12) zum ersten Teilnehmer (10) erfolgt, indem durch den zweiten Teilnehmer (12) im Bereich der ersten Position (10) zunächst ein überlagertes Signal (48) erzeugt wird, welches eine Startkennung (70) für die Datenübertragung repräsentiert und dieser Startkennung (70) in vordefinierten zeitlichen Abständen eine vordefinierte Anzahl von Symbole repräsentierenden Signalzuständen im Bereich der ersten Position (20) folgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • eine Länge der Übertragungsleitung (30) des Kommunikationsnetzes bis zu 40 m, bevorzugt bis zu 15 m und insbesondere bevorzugt bis zu 10 m beträgt, und/oder • sämtliche Teilnehmer (10, 12) als Gleichteil ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • die Übertragung von Signalen (40, 42) zwischen drei oder mehr Teilnehmern (10, 12, 14, 16) erfolgt, und/oder • die Kommunikation zwischen jeweiligen Teilnehmern (10, 12, 14, 16) gemäß einem Master/Slave-Prinzip erfolgt, und/oder • das Verfahren für eine initiale Identifizierung jeweiliger Teilnehmer (10, 12, 14, 16) innerhalb des Kommunikationsnetzes und/oder für eine Vergabe eindeutiger Teilnehmeradressen verwendet wird und wobei anschließend ein davon abweichendes Kommunikationsprotokoll für die Kommunikation zwischen den Teilnehmern (10, 12, 14, 16) eingesetzt wird.
Kommunikationsnetz aufweisend eine Übertragungsleitung mit wenigstens einem ersten Teilnehmer (10) und wenigstens einem zweiten Teilnehmer (12), wobei die Teilnehmer (10, 12) eingerichtet sind, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
Fortbewegungsmittel aufweisend ein Kommunikationsnetz nach Anspruch 10.