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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Senden von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten sowie ein zugehöriges Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul.
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Fahrzeug-zu-X-Kommunikation befindet sich derzeit in der Entwicklung und Standardisierung sowie in ersten Schritten der Markteinführung. Ziel ist es, dass sich Kraftfahrzeuge und Infrastruktureinrichtungen untereinander über Informationen austauschen, welche für die Sicherheit und die Steuerung des Verkehrsflusses relevant sind.
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Die
EP 3 820 093 A1 betrifft ein Verfahren, welches durch ein Quellgerät ausgeführt wird und bei welchem eine Vielzahl an Nachrichten zur Übertragung an eine Empfängervorrichtung kategorisiert werden, wobei die mehreren Nachrichten fahrzeugbezogene Informationen umfassen. Basierend auf der Kategorisierung identifiziert das Quellgerät aus der Vielzahl an Nachrichten ausgewählte Nachrichten und aggregiert die ausgewählten Nachrichten in eine einzige Übertragung vom Quellgerät zum Empfängergerät.
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Zunehmend wird dabei die sinnvolle Ausnutzung übertragener Ressourcen zur Übertragung von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten relevant.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Senden von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten bereitzustellen, welches im Vergleich zu bekannten Ausführungen alternativ oder besser ausgeführt ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein zugehöriges Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul bereitzustellen. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Senden von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten einer ersten Art und einer zweiten Art. Jede Nachricht ist aus Nutzdaten und Steuerungsdaten zusammengesetzt. Die Nachrichten der ersten Art werden zumindest innerhalb eines Zeitraums mit einer Senderate gesendet. Nutzdaten der Nachrichten der zweiten Art werden abhängig von ihrem jeweiligen Verhältnis von Steuerungsdaten zu Nutzdaten entweder in zu den Nachrichten der ersten Art separaten Nachrichten der zweiten Art gesendet, oder werden aus der jeweiligen Nachricht der zweiten Art extrahiert und als Bestandteil einer jeweiligen Nachricht der ersten Art gesendet.
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Mittels eines solchen Verfahrens kann die Kanallast insgesamt verringert werden und es kann eine bessere Ausnutzung von vorhandenen Ressourcen zur Übertragung von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten erreicht werden.
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Grundsätzlich sind die Nachrichten wie erwähnt aus jeweiligen Nutzdaten und Steuerungsdaten zusammengesetzt. Nutzdaten sind diejenigen, welche dem Empfänger eine möglicherweise relevante Information geben, beispielsweise also einen Ort eines Kraftfahrzeugs oder einen Hinweis auf eine Gefahrensituation. Auch viele andere Informationen können entsprechend übertragen werden. Steuerungsdaten sind solche Daten, welche keine derartigen Informationen enthalten, sondern vielmehr zur Funktionalität der Fahrzeug-zu-X-Kommunikation beitragen. Beispielsweise werden darin Metadaten oder Informationen betreffend die Sicherheit der Datenkommunikation übertragen.
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Bei den Nachrichten der ersten Art handelt es sich typischerweise um solche, welche typischerweise ohnehin gesendet werden. Dabei handelt es sich beispielsweise um Basic Safety Messages oder um Cooperative Awareness Messages, welche beispielsweise laufend über grundlegende Daten wie Standort, Kurs oder Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs informieren. Deren Verhältnis von Steuerungsdaten zu Nutzdaten ist typischerweise konstant oder zumindest in etwa konstant, beispielsweise also innerhalb einer Bandbreite konstant.
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Demgegenüber unterliegen Nachrichten der zweiten Art typischerweise erheblich höheren Schwankungen hinsichtlich ihres Verhältnisses von Steuerungsdaten zu Nutzdaten. Es kann somit sein, dass sehr viele Nutzdaten mit einer einzigen Nachricht der zweiten Art übertragen werden, was typischerweise deren Übertragung als separate Nachricht rechtfertigt. Ist jedoch das Verhältnis von Steuerungsdaten zu Nutzdaten insofern schlecht, als nur sehr wenige Nutzdaten auf die dafür notwendigen Steuerungsdaten kommen, so ergibt es Sinn, diese Nutzdaten nicht separat in einer Nachricht der zweiten Art zu senden, sondern sie vielmehr in eine ohnehin zu versendende Nachricht der ersten Art zu packen. Insgesamt wird dadurch das Verhältnis von Steuerungsdaten zu Nutzdaten verbessert, da mit der gleichen Menge an Steuerungsdaten insgesamt mehr Nutzdaten übertragen werden können.
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Eine Nachricht der ersten Art liegt dabei in einer Datenverarbeitungsvorrichtung typischerweise als solche vor, d.h. als Zusammenstellung von Nutzdaten und Steuerungsdaten, welche dann gesendet werden. Eine Nachricht der zweiten Art kann ebenfalls als solche vorliegen, bevor entschieden wird, ob sie separat gesendet wird, oder sie kann auch derart vorliegen, dass lediglich die Nutzdaten vorliegen und basierend darauf das Verhältnis von Steuerungsdaten zu Nutzdaten ermittelt wird. Sollte daraufhin entschieden werden, dass die Nachricht nicht separat gesendet wird, können die Nutzdaten in eine ohnehin zu sendende Nachricht der ersten Art eingefügt werden. Ansonsten können die Steuerungsdaten hinzugefügt werden und die Nachricht kann als Nachricht der zweiten Art gesendet werden.
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Die Nutzdaten der Nachrichten der zweiten Art können insbesondere in separaten Nachrichten der zweiten Art gesendet werden, wenn das Verhältnis höchstens so hoch ist wie ein Schwellenwert. Durch die Vorgabe dieses Schwellenwerts wird eine klare Trennung zwischen den beiden Vorgehensweisen erlaubt.
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Die Nutzdaten der Nachrichten der zweiten Art können insbesondere grundsätzlich als Bestandteil einer jeweiligen Nachricht der ersten Art gesendet werden, wenn das Verhältnis größer ist als der Schwellenwert. In diesem Fall wäre die separate Aussendung einer Nachricht der zweiten Art nicht lohnend.
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Insbesondere können umso mehr Nutzdaten der Nachrichten der zweiten Art als Bestandteil einer jeweiligen Nachricht der ersten Art gesendet werden, je größer das Verhältnis ist. Dies erlaubt eine flexible Anpassung, beispielsweise mittels einer vorgegebenen Funktion. Dies kann entweder grundsätzlich erfolgen, oder auch oberhalb des bereits erwähnten Schwellenwerts.
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Insbesondere kann eine Nachricht der ersten Art, welche Nutzdaten der Nachricht der zweiten Art enthält, weniger Steuerungsdaten aufweisen als die Summe der Steuerungsdaten der Nachricht der ersten Art und der Nachricht der zweiten Art. Dies erlaubt insgesamt ein Einsparen von Steuerungsdaten und somit eine Entlastung der Kommunikation.
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Insbesondere kann eine Nachricht der ersten Art, welche Nutzdaten einer Nachricht der zweiten Art enthält, genauso viele Steuerungsdaten aufweisen wie eine Nachricht der ersten Art ohne die Nutzdaten der Nachricht der zweiten Art. Dadurch kann auf zusätzliche Steuerungsdaten vollständig verzichtet werden, was eine maximale Entlastung der Datenübertragung ermöglicht.
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Die Nutzdaten einer Nachricht der zweiten Art können insbesondere in einem Container einer Nachricht der ersten Art gesendet werden. Ein solcher Container kann bereitgestellt werden, um die Nutzdaten der Nachricht der zweiten Art aufzunehmen. Er kann als solcher von einem Empfänger identifiziert werden, so dass der Empfänger sofort weiß, dass die Nachricht Nutzdaten einer Nachricht der zweiten Art enthält.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird ferner eine Kanallast bestimmt. Dies erlaubt zusätzliche Steuerungsfunktionalitäten, beispielsweise solche, welche weiter unten näher beschrieben werden.
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Die Nutzdaten der Nachrichten der zweiten Art können auch abhängig von der Kanallast entweder in zu den Nachrichten der ersten Art separaten Nachrichten der zweiten Art gesendet werden oder als Bestandteil einer jeweiligen Nachricht der ersten Art gesendet werden. Dadurch kann die Kanallast bei der Art der Sendung von Nutzdaten von Nachrichten der zweiten Art berücksichtigt werden, so dass beispielsweise auf eine hohe Kanallast dadurch reagiert werden kann, dass mehr Nutzdaten von Nachrichten der zweiten Art als Bestandteile von Nachrichten der ersten Art gesendet werden.
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Eine erste Kanallast eines ersten Kanals kann bestimmt werden und eine zweite Kanallast eines zweiten Kanals kann bestimmt werden. Die Nachrichten können insbesondere abhängig von den Kanallasten auf den ersten Kanal und den zweiten Kanal verteilt werden. Dadurch kann insbesondere vorgesehen werden, dass auf einen Kanal mit einer niedrigeren Kanallast mehr Nachrichten gesendet werden, was insgesamt zu einer besseren Ausnutzung der verfügbaren Kanalkapazitäten führt.
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Die Nachrichten der zweiten Art, oder deren Nutzdaten, können insbesondere Informationen zu einem oder mehreren der folgenden Kategorien enthalten:
- - erkannte externe Objekte,
- - Manöverplanung.
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Auch andere Daten können jedoch enthalten sein.
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Die Senderate kann insbesondere innerhalb des Zeitraums einen konstanten Zeitabstand zwischen Nachrichten der ersten Art und/oder ein Sendemuster für Nachrichten der ersten Art vorgeben. Bei einem konstanten Zeitabstand wird immer nach Ablauf dieses Zeitabstands eine Nachricht der ersten Art ausgesendet, welche entweder nur Nutzdaten dieser Nachricht der ersten Art enthält oder zusätzlich noch Nutzdaten einer Nachricht der zweiten Art enthält. Wird ein Sendemuster vorgegeben, so können komplexere Aussendungen realisiert werden, wobei Abstände zwischen zwei jeweils unmittelbar benachbarten Nachrichten beispielsweise mit mehreren Werten fest vorgegeben werden können oder von anderen Parametern oder Ereignissen abhängen können.
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Die Nachrichten der ersten Art können beispielsweise Cooperative Awareness Messages, Basic Safety Messages, Bakennachrichten und/oder Nachrichten über Ort, Geschwindigkeit und/oder Kurs eines Fahrzeugs sein. Dies sind typischerweise Nachrichten, welche ohnehin laufend ausgesendet werden, um die Umgebung über die wichtigsten sicherheitsrelevanten Daten des jeweiligen Kraftfahrzeugs zu informieren.
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Die Nachrichten der zweiten Art können insbesondere Maneuver Coordination Messages, Cooperative Awareness Messages, Decentralized Environment Notification Messages, ereignisbasierte Nachrichten und/oder Nachrichten über ein zum Sender externes Objekt und/oder über ein Ereignis sein. Derartige Nachrichten werden typischerweise in Abhängigkeit von Ereignissen oder Informationen erzeugt, welche nicht so planbar sind wie bei den Nachrichten der ersten Art, so dass deren Nutzdaten einer erheblich größeren Schwankungsbreite bezüglich ihrer Länge unterliegen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul, welches dazu konfiguriert ist, ein Verfahren wie hierin beschrieben auszuführen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, welches Programmcode enthält, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein Verfahren wie hierin beschrieben ausführt. Bezüglich des Verfahrens kann dabei jeweils auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
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Mit anderen Worten sind beispielsweise Maneuver Coordination Messages (MCM) und Cooperative Perception Messages (CPM) neue Botschaftstypen, die kooperatives Fahren ermöglichen sollen. Wie bei jeder zusätzlichen Botschaft bestehen diese Botschaften nicht nur aus Nutzdaten, sondern auch aus Overhead. Um die Kanallast möglichst gering zu halten, ist es allgemein das Ziel, das Verhältnis Nutzlast zu Overhead zu maximieren.
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Hier setzt die hierin beschriebene Vorgehensweise an. Wird bei einer CPM und/oder MCM eine gewisse Nutzdatenmenge unterschritten, so wird anstelle einer dedizierten CPM oder MCM für diesen Inhalt stattdessen ein Container mit dem entsprechenden Inhalt an eine BSM oder CAM angehängt. Da BSM oder CAM typischerweise sowieso versendet werden, wird durch diesen Ansatz das Verhältnis von Nutzlast zu Overhead verbessert. Da der entsprechende Container relativ klein ist (sonst würde ja eine dedizierte Botschaft versendet), bleiben BSM oder CAM auch klein genug für eine robuste Übertragung. Bei einem Infrastruktursystem kann ein entsprechender Container auch in Nachrichten wie SPaT oder MAP integriert werden.
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Es könnte auch folgende Topologie verwendet werden: Die MCM oder CPM wird als optionaler Container an die BSM/CAM angehängt, dadurch spart man sich den Ego-Abschnitt, der für beide relevant ist. Hierbei wird typischerweise ein entweder/oder implementiert. Das heißt, dass es dann entweder eine CAM, eine CAM + MCM, oder eine CAM + CPM gibt. Die CAM + CPM kann aber durchaus groß werden und dann reduziert sich beispielsweise die maximale Objektanzahl von 30 auf 20 bei 1.400 Bytes. Auf Infrastrukturseite kann man beispielsweise eine CAM/BSM mit CPM zulassen bzw. als Sendertyp kann eine Roadside Unit vorgesehen werden.
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Werden CAM/BSM und CPM und MCM auf verschiedenen Kanälen versendet, kann beispielsweise die Kanallast der verschiedenen Kanäle in die Entscheidung mit einfließen. Der niedriger ausgelastete Kanal ist dann zu bevorzugen.
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Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:
- 1: ein Kraftfahrzeug,
- 2: zwei Nachrichten, und
- 3: eine Nachricht.
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1 zeigt rein schematisch ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul 20, an welchem eine Antenne 25 angebracht ist. Dies ermöglicht dem Kraftfahrzeug 10 die Teilnahme an der Fahrzeug-zu-X-Kommunikation. Das Kraftfahrzeug 10 erfasst laufend mittels nicht weiter dargestellter Sensoren sowohl seinen eigenen Zustand wie auch seine Umgebung. Entsprechende Informationen, welche daraus abgeleitet werden, können über die Fahrzeug-zu-X-Kommunikation ausgesendet werden, um andere Verkehrsteilnehmer und Infrastruktureinrichtungen darüber zu informieren.
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Eine mögliche Art der Aussendung ist in 2 dargestellt, wobei zwei Nachrichten gezeigt sind. Die obere Nachricht ist von einer ersten Art und die untere Nachricht ist von einer zweiten Art. Dies ist jeweils durch römische Zahlen I bzw. II dargestellt.
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Bei der Nachricht der ersten Art sind Steuerungsdaten SD und Nutzdaten ND zusammengesetzt. Ebenso sind bei der Nachricht der zweiten Art Steuerungsdaten SD und Nutzdaten ND zusammengesetzt. Die Nutzdaten ND sind jeweils deutlich umfangreicher als die jeweiligen Steuerungsdaten SD, so dass sich in beiden Fällen ein separates Versenden der jeweiligen Nachricht lohnt.
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Ein anderer Zustand ist in 3 dargestellt. Die Nutzdaten ND einer Nachricht der zweiten Art sind dabei wesentlich kleiner als Steuerungsdaten SD, welche zum Versenden dieser Nutzdaten ND erforderlich wären. Sie werden deshalb nicht separat in einer Nachricht der zweiten Art versandt, sondern an eine Nachricht der ersten Art angehängt. Dies spart insgesamt Steuerungsdaten und trägt somit zu einer Reduzierung der Belastung von vorhandenen Ressourcen zur Datenübertragung bei.
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Allgemein sei darauf hingewiesen, dass unter Fahrzeug-zu-X-Kommunikation insbesondere eine direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen Fahrzeugen und Infrastruktureinrichtungen verstanden wird. Beispielsweise kann es sich also um Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder um Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation handeln. Sofern im Rahmen dieser Anmeldung auf eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen Bezug genommen wird, so kann diese grundsätzlich beispielsweise im Rahmen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erfolgen, welche typischerweise ohne Vermittlung durch ein Mobilfunknetz oder eine ähnliche externe Infrastruktur erfolgt und welche deshalb von anderen Lösungen, welche beispielsweise auf ein Mobilfunknetz aufbauen, abzugrenzen ist. Beispielsweise kann eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation unter Verwendung der Standards IEEE 802.11p oder IEEE 1609.4 erfolgen. Weitere Beispiele für Kommunikationstechnologien umfassen LTE-V2X, 5G-V2X, C-V2X, WLAN, WiMax, UWB oder Bluetooth. Eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation kann auch als C2X-Kommunikation bezeichnet werden. Die Teilbereiche können als C2C (Car-to-Car) oder C21 (Car-to-Infrastructure) bezeichnet werden. Die Erfindung schließt jedoch Fahrzeug-zu-X-Kommunikation mit Vermittlung beispielsweise über ein Mobilfunknetz explizit nicht aus.
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Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, soweit dies technisch sinnvoll ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.
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Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung Merkmale in Kombination beschrieben sein können, beispielsweise um das Verständnis zu erleichtern, obwohl diese auch separat voneinander verwendet werden können. Der Fachmann erkennt, dass solche Merkmale auch unabhängig voneinander mit anderen Merkmalen oder Merkmalskombinationen kombiniert werden können.
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Rückbezüge in Unteransprüchen können bevorzugte Kombinationen der jeweiligen Merkmale kennzeichnen, schließen jedoch andere Merkmalskombinationen nicht aus.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 20
- Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul
- 25
- Antenne
- ND
- Nutzdaten
- SD
- Steuerungsdaten
