DE102022201107A1 - Method and communication unit for controlling a vehicle platoon with adaptive packet transmission rate for platoon control messages - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kolonnensteuerung durch eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation in einem Kolonnenfahrsystem (1) mit mehreren hintereinanderfahrenden Fahrzeugen (V(1), ..., V(i-1), V(i),...), wobei die Kolonnensteuerung ein in regelmäßigen Zeitabständen wiederholtes Erzeugen und Übermitteln einer zumindest für ein jeweiliges Fahrzeug (V(i)) bestimmten Kolonnensteuernachricht durch ein diesem Fahrzeug unmittelbar vorausfahrendes Fahrzeug (V(i-1)) des Kolonnenfahrsystems (1) umfasst. Dabei bestimmt jedes Fahrzeug (V(i)) des Kolonnenfahrsystems (1) seine aktuell gewünschte Paketübertragungsrate (Rdes) für das Übermitteln dieser Kolonnensteuernachricht individuell und übermittelt sie zumindest an das unmittelbar vorausfahrende Fahrzeug (V(i-1)), woraufhin das vorausfahrende Fahrzeug (V(i-1)) die Kolonnensteuernachricht an das unmittelbar nachfahrende Fahrzeug (V(i)) mit der von diesem gewünschten Paketübertragungsrate (Rdes) übermittelt. The invention relates to a method for convoy control by vehicle-to-vehicle communication in a convoy driving system (1) with a plurality of vehicles (V(1), ..., V(i-1), V(i), .. driving one behind the other). .), wherein the convoy control comprises repeated generation and transmission at regular time intervals of a convoy control message intended at least for a respective vehicle (V(i)) by a vehicle (V(i-1)) of the convoy driving system (1) driving directly in front of this vehicle. Each vehicle (V(i)) of the convoy driving system (1) determines its currently desired packet transmission rate (Rdes) for transmitting this convoy control message individually and transmits it at least to the vehicle (V(i-1)) driving directly in front, whereupon the vehicle driving in front (V(i-1)) transmits the convoy control message to the vehicle (V(i)) immediately following behind with the packet transmission rate (Rdes) desired by it.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einer Kolonnensteuerung in einem Kolonnenfahrsystem mit mehreren hintereinanderfahrenden Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen. Dabei umfasst die Kolonnensteuerung das Übermitteln von geeigneten Kolonnensteuernachrichten von Fahrzeug zu Fahrzeug innerhalb des Kolonnenfahrsystems.The invention relates to a process for convoy control in a convoy driving system with a plurality of vehicles, in particular motor vehicles, driving one behind the other. The platoon control includes the transmission of suitable platoon control messages from vehicle to vehicle within the platoon driving system.
Technischer HintergrundTechnical background
Kolonnensteuerung in einem Kolonnenfahrsystem mit mehreren hintereinanderfahrenden Fahrzeugen erfordert eine zuverlässige Kommunikation zwischen den Fahrzeugen, um eine Stabilität und Sicherheit der Fahrzeugkolonne zu gewährleisten und aufrechtzuerhalten. Die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen in der Kolonne basiert in der Regel hauptsächlich auf einer sogenannten Kolonnensteuernachricht (platoon control message, PCM). Diese ist bekannt als eine periodische Nachricht, die zur Bewegungssteuerung der Kolonnenfahrzeuge in einer Feedforward-Weise genutzt wird.Convoy control in a convoy driving system with multiple vehicles driving one behind the other requires reliable communication between the vehicles in order to ensure and maintain stability and safety of the vehicle platoon. The communication between the vehicles in the platoon is usually based mainly on a so-called platoon control message (PCM). This is known as a periodic message used to control the movement of the convoy vehicles in a feedforward manner.
Gemäß einer aktuell bekannten Spezifikation ist die PCM-Paketübertragungsrate unveränderlich, d. h. fixiert, und beträgt typischerweise 20 Hz für einen zeitlichen Abstand von 1,5 s zwischen aufeinanderfolgenden Fahrzeugen. Diese Zahl ist jedoch nicht endgültig standardisiert.According to a currently known specification, the PCM packet transmission rate is fixed, i. H. fixed, and is typically 20 Hz for a time interval of 1.5 s between consecutive vehicles. However, this number is not definitively standardized.
Dieser aktuelle Ansatz mit der fixierten Paketübertragungsrate für die Kolonnensteuernachricht (PCM-Nachricht) hat allerdings folgende Nachteile:
- (i) Basierend auf dem aktuellen Ansatz ist eine Anpassung der PCM-Paketübertragungsrate nicht möglich, sodass die Kolonnenanwendung im Falle eines sehr hohen Kanalbelegungsverhältnisses (channel busy ratio) unterbrochen werden müsste. Dies senkt die Verfügbarkeit dieses Dienstes.
- (ii) Der aktuelle Ansatz verursacht einen unnötigen Datenverkehr. In den meisten Fällen besteht das Ziel der Kolonnensteuerung darin, die Sicherheit und Automatisierung zu erhöhen und nicht zwingend den Zeitabstand zwischen den Kolonnenfahrzeugen zu verringern. Die Befolgung des Ansatzes mit der fixierten Paketübertragungsrate würde bei solchen Szenarios jedoch zu einer unnötigen Erhöhung des Datenverkehrs führen.
- (iii) Die fixierte PCM-Paketübertragungsrate sollte so festgelegt sein, dass die Kolonnenanwendung bei einem vorgegebenen zeitlichen Abstand der Fahrzeuge voneinander in einer sicheren Weise ausgeführt werden kann. Der aktuelle Ansatz, bei dem die Paketübertragungsrate von dem tatsächlich genutzten zeitlichen Abstand und anderen relevanten physikalischen Parametern unabhängig ist, erlaubt keine möglichen Erweiterungen dieser Anwendung in zukünftigen Systemen.
- (i) Based on the current approach, an adjustment of the PCM packet transmission rate is not possible, so the platoon application would have to be interrupted in case of a very high channel busy ratio. This lowers the availability of this service.
- (ii) The current approach causes unnecessary traffic. In most cases, the goal of convoy control is to increase safety and automation and not necessarily reduce the time gap between convoy vehicles. However, following the fixed packet transmission rate approach in such scenarios would result in an unnecessary increase in traffic.
- (iii) The fixed PCM packet transmission rate should be set in such a way that the platoon application can be executed in a safe manner given a given time distance of the vehicles from each other. The current approach, in which the packet transmission rate is independent of the time interval actually used and other relevant physical parameters, does not allow any possible extensions of this application in future systems.
Andererseits ist beispielsweise aus
Ferner offenbart in einem ähnlichen Zusammenhang
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zur Kolonnensteuerung gemäß Anspruch 1 sowie eine zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Kommunikationseinheit und ein damit ausgestattetes Fahrzeug gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Alle in den Ansprüchen und der Beschreibung für das Verfahren genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf die Kommunikationseinheit und das Fahrzeug, wie auch umgekehrt.According to the invention, a method for convoy control according to
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zur Kolonnensteuerung durch eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation in einem Kolonnenfahrsystem mit mehreren hintereinanderfahrenden Fahrzeugen vorgesehen. Bei den Fahrzeugen kann es sich insbesondere um Kraftfahrzeuge, grundsätzlich aber auch um beliebige Land-, Luft- oder Wasserfahrzeuge handeln, sofern sie sich zu einer Bewegung in einer kommunikativ verbundenen bzw. zusammenhängenden Fahrzeugkolonne eignen.According to a first aspect, a method for convoy control by vehicle-to-vehicle communication in a convoy driving system with a plurality of vehicles driving one behind the other is provided. The vehicles can in particular be motor vehicles, but in principle they can also be any land, air or water vehicle, provided they are suitable for moving in a communicatively connected or connected vehicle column.
Das Verfahren umfasst zum Zweck der Kolonnensteuerung ein laufend wiederholtes Erzeugen und Übermitteln einer zumindest für ein jeweiliges Fahrzeug bestimmten Kolonnensteuernachricht (platoon control message, PCM) durch ein diesem Fahrzeug unmittelbar vorausfahrendes Fahrzeug des Kolonnenfahrsystems. Das Erzeugen und Übermitteln der Kolonnensteuernachricht erfolgt dabei in geeignet gewählten regelmäßigen Zeitabständen, die beispielsweise periodisch sind oder zumindest einen vorgegebenen maximalen Zeitabstand nicht überschreiten, der für einen Zusammenhalt der Kolonne und die Verkehrssicherheit der darin fahrenden Fahrzeuge erforderlich ist. Dabei werden Informationen in den PCM-Nachrichten in der Regel durch Broadcast (d. h. nicht durch Unicast) übertragen. Alle Fahrzeuge in der Kolonne sind daher grundsätzlich in der Lage, diese Nachrichten und darin enthaltene Informationen zu erhalten. In der vorliegenden Anwendung geht es dabei um spezielle Zusatzinformationen, die in erster Linie für das jeweils nachfolgende bzw. vorausfahrende Fahrzeug bestimmt sind und von diesem auch wie hierin beschrieben angewendet werden:
- Dabei bestimmt jedes Fahrzeug des Kolonnenfahrsystems seine aktuell gewünschte Paketübertragungsrate für das Übermitteln der vom vorausfahrenden Fahrzeug erzeugten Kolonnensteuernachricht selbst, beispielsweise durch eine individuelle und situationsabhängige Berechnung oder andersartige Festlegung, und übermittelt die so bestimmte gewünschte Paketübertragungsrate (unter anderem, d. h. beispielsweise wiederum durch Broadcast seiner eigenen PCM-Nachrichten) an das unmittelbar vorausfahrende Fahrzeug, das infolgedessen seine Kolonnensteuernachricht(en) an das unmittelbar nachfahrende Fahrzeug (und aufgrund von Broadcasting auch an weitere Fahrzeuge) mit der von diesem gewünschten Paketübertragungsrate übermittelt.
- Each vehicle of the convoy driving system determines its currently desired packet transmission rate for the transmission of the convoy control message generated by the vehicle driving in front itself, for example by an individual and situation-dependent calculation or other type of determination, and transmits the desired packet transmission rate determined in this way (among other things, i.e. for example again by broadcasting its own PCM messages) to the vehicle immediately ahead, which consequently transmits its convoy control message(s) to the vehicle immediately following (and also to other vehicles due to broadcasting) at the packet transmission rate desired by the latter.
Eine Idee der Erfindung besteht also darin, in einem Kolonnenfahrsystem mit mehreren Fahrzeugen für eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation eine Paketübertragungsrate variabel einzustellen, wobei die Paketübertragungsrate vom jeweils unmittelbar hinteren Fahrzeug festgelegt wird und an das vorausfahrende Fahrzeug übermittelt wird. Dadurch können Informationen an die nachfahrenden Fahrzeuge effizient übermittelt werden, um den Zusammenhalt und die Sicherheit in einer Kolonne aufrechtzuerhalten.One idea of the invention is to variably set a packet transmission rate for vehicle-to-vehicle communication in a convoy driving system with multiple vehicles, with the packet transmission rate being determined by the vehicle immediately behind and transmitted to the vehicle in front. This allows information to be efficiently conveyed to the following vehicles to maintain cohesion and safety in a convoy.
Dahinter steht eine Grundidee, die Paketübertragungsrate für Kolonnensteuernachrichten - anders als im Stand der Technik - abhängig von dem jeweiligen Status des Kolonnenfahrsystems und des darin verwendeten Kommunikationssystems flexibel zu gestalten. Eine flexible Paketübertragungsrate ist zwar für andersartige Nachrichten, wie CAM (Cooperative Awareness Messages) oder CPM (Collective Perception Messages), bekannt. Allerdings bestehen einige fundamentale Unterschiede zwischen einer hierin adressierten Kolonnensteuerungs-Anwendung und den Anwendungsfällen der CAM und CPM, die typischerweise an eine Vielzahl von verschiedenen Empfängern gerichtet sind und die Übertragungsrate daher stets auf der Senderseite und unabhängig von der jeweiligen Situation auf der Empfängerseite definiert wird. Die gravierenden Unterschiede zwischen den Kolonnensteuernachrichten (PCM) und der Anwendungsspezifik der CAM und CPM sind unter anderem die folgenden:The basic idea behind this is to make the packet transmission rate for convoy control messages flexible—unlike in the prior art—depending on the respective status of the convoy driving system and the communication system used therein. A flexible packet transmission rate is known for other types of messages, such as CAM (Cooperative Awareness Messages) or CPM (Collective Perception Messages). However, there are some fundamental differences between a convoy control application addressed here and the use cases of CAM and CPM, which are typically addressed to a large number of different recipients and the transmission rate is therefore always defined on the sender side and independent of the respective situation on the receiver side. The major differences between the procession control messages (PCM) and the application specifics of the CAM and CPM include the following:
-
Beim hierin adressierten Kolonnen-Anwendungsfall liegt in der Regel eine geschlossene Gruppe von Fahrzeugen vor, die hintereinanderfahren. Auch wenn die Kolonnensteuernachricht ähnlich zu CAM oder CPM an sich ungerichtet übertragen werden kann (d. h. durch Broadcasting), hat sie gewünschte Empfänger, d. h. ein oder mehrere fest definierte Zielfahrzeuge. Dabei kann eine Kolonnensteuernachricht, die beispielsweise von einem Fahrzeug in der Kolonne erzeugt wird, von anderen Fahrzeugen der Kolonne unter den folgenden Aspekten benötigt oder genutzt werden:
- (i) Zusammenhalt: Um den Zusammenhalt in einer Fahrzeugkolonne aufrechtzuerhalten, wird eine von einem Fahrzeug der Kolonne erzeugte Kolonnensteuernachricht von den vorausfahrenden und/oder nachfahrenden Fahrzeugen benötigt. Allerdings ist ein Zusammenhalt nicht zwingend erforderlich für die Erhöhung der Sicherheit. Andererseits ist die für den Zusammenhalt erforderliche Paketübertragungsrate niedriger als für andere Zwecke, wie beispielsweise für die Sicherheit.
- (ii) Sicherheit und Stabilität des Fahrzeugzugs: Jedes Fahrzeug benötigt die Kolonnensteuernachrichten seines vorderen Fahrzeugs, um in dichteren Zeitabständen (und sich daraus ergebenden räumlichen Abständen) zueinander sicher fahren zu können. In diesem Zusammenhang sind verschiedene Topologien der PCM-Nutzung in einer Kolonne möglich, wie beispielsweise in
1 gezeigt. Wie aus1 ersichtlich, haben all dieses Topologien eine Gemeinsamkeit: Dies ist die PCM-Verbindung zwischen einem jeweiligen Ego-Fahrzeug (d. h. einem Fahrzeug, das eine Kolonnensteuernachricht erzeugt) und einem unmittelbar nachfahrenden Fahrzeug. Diese PCM-Verbindung erscheint in jeder der möglichen Topologien. Die Zuverlässigkeit, Wartezeit und Verfügbarkeit der Fahrzeug-Kommunikation über diese PCM-Verbindung spielen eine wichtige Rolle für die Sicherheit der Kolonne.
- (i) Cohesion: To maintain cohesion in a platoon of vehicles, a platoon control message generated by a vehicle of the platoon is required by the vehicles driving ahead and/or following. However, cohesion is not absolutely necessary for increasing security. On the other hand, the packet transmission rate required for cohesion is lower than for other purposes such as security.
- (ii) Safety and stability of the vehicle platoon: Each vehicle needs the convoy control messages from its vehicle in front in order to be able to travel safely to one another at shorter time intervals (and the resulting spatial distances). In this context, different topologies of PCM usage in a column are possible, such as in
1 shown. How out1 As can be seen, all of these topologies have one thing in common: This is the PCM connection between a respective ego vehicle (ie a vehicle that generates a convoy control message) and an immediately following vehicle. This PCM connection appears in each of the possible topologies. The reliability, latency and availability of the vehicle communication via this PCM connection play an important role in the safety of the platoon.
Gemäß dem hierin vorgestellten Verfahren ist unter Berücksichtigung dieser Aspekte das jeweils unmittelbar nachfahrende/nachfolgende Fahrzeug als Haupt-Zielempfänger der Kolonnensteuernachricht festgelegt. Es ist ferner festgelegt, dass dieser Zielempfänger die für ihn jeweils geeignete Paketübertragungsrate selbst bestimmt und dem nachrichterzeugenden Fahrzeug (das hierin weiter oben und unten auch als Ego-Fahrzeug bezeichnet wird) mitteilt. Daraufhin setzt das nachrichterzeugende Fahrzeug die von ihm verwendete PCM-Paketübertragungsrate für das unmittelbar nachfahrende Fahrzeug auf den von diesem übermittelten Wert.According to the method presented here, taking these aspects into account, the respective immediately following vehicle is defined as the main target recipient of the convoy control message. It is also stipulated that this target recipient determines the packet transmission rate that is suitable for him in each case and communicates it to the message-generating vehicle (which is also referred to above and below as the ego vehicle). The message-generating vehicle then sets the PCM packet transmission rate it is using for the vehicle immediately following to the value transmitted by the latter.
Insbesondere wird daher hierin vorgeschlagen, folgende Zusatzinhalte in den bei der Kolonnensteuerung verwendeten PCM-Nachrichten (die darüber hinaus rein beispielhaft weiter unten genannte Inhalte und/oder Ziel-Sender und Ziel-Empfänger in der Kolonne haben können) zu verwenden:
- Jedes Fahrzeug des Kolonnenfahrsystems bestimmt seine aktuell gewünschte Paketübertragungsrate, indem er sie beispielsweise abhängig von einem oder mehreren von folgenden Parametern berechnet:
- - seiner aktuellen und/oder beabsichtigten Geschwindigkeit;
- - seiner aktuellen und/oder beabsichtigten Beschleunigung;
- - seinem aktuellen Fahrzeugzustand (wie beispielsweise Alter, Ausstattung, Ladezustand elektrischer Energiespeicher an Bord etc.);
- - aktueller Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen diesem Fahrzeug vorausfahrender und/oder nachfolgender Fahrzeuge des Kolonnenfahrsystems;
- - aktueller und/oder gewünschter Abstände zwischen diesem Fahrzeug und einem oder mehreren vorausfahrenden und/oder nachfolgenden Fahrzeugen des Kolonnenfahrsystems;
- - aktueller Wetter- und Lichtverhältnisse sowie etwaiger Warnmeldungen für einen vorausliegenden Fahrstreckenabschnitt;
- - aktueller Auslastung eines für die Kolonnensteuernachrichten genutzten Kanals im Kolonnenfahrsystem. Beispielsweise kann die individuell gewünschte Paketübertragungsrate bei Überlastung der Paketübertragung im Kommunikationssystem, die etwa durch ein vorbestimmtes hohes Kanalbelegungsverhältnis (channel busy ratio) charakterisiert werden kann, zusammen mit dem Abstand zum unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug zur Wahrung eines sicheren Hintereinanderfahrens herabgesetzt werden.
- Each vehicle in the convoy driving system determines its currently desired packet transmission rate, for example by calculating it depending on one or more of the following parameters:
- - its current and/or intended speed;
- - its current and/or intended acceleration;
- - its current vehicle condition (such as age, equipment, charge level of electrical energy storage on board, etc.);
- - Current speeds and/or accelerations of vehicles in front of and/or behind this vehicle of the convoy driving system;
- - Current and/or desired distances between this vehicle and one or more preceding and/or following vehicles of the convoy driving system;
- - Current weather and light conditions as well as any warning messages for a route section ahead;
- - current utilization of a channel used for the convoy control messages in the convoy driving system. For example, the individually desired packet transmission rate when packet transmission is overloaded in the communication system, which can be characterized by a predetermined high channel busy ratio, for example, can be reduced together with the distance to the vehicle immediately ahead to ensure safe driving behind one another.
Da diese Parameter zeitabhängig sind, kann die gewünschte Paketübertragungsrate sinnvollerweise laufend oder in vorbestimmten regelmäßigen oder periodischen Zeitabständen berechnet und (beispielsweise mit der PCM) an das jeweils unmittelbar vorausfahrende Fahrzeug übermittelt werden.Since these parameters are time-dependent, the desired packet transmission rate can be calculated continuously or at predetermined regular or periodic time intervals and transmitted (for example with the PCM) to the vehicle immediately ahead.
Insbesondere kann das vorausfahrende Fahrzeug zusätzlich den Wert der von ihm tatsächlich verwendeten Paketübertragungsrate an das unmittelbar nachfahrende Fahrzeug übermitteln, beispielsweise als Teil oder zusammen mit der Kolonnensteuernachricht, die es an das unmittelbar nachfahrende Fahrzeug (und aufgrund von Broadcasting auch an weitere Fahrzeuge der Kolonne) übermittelt. Diese Information kann vom nachfahrenden Fahrzeug beispielsweise als eine Bestätigung der erfolgreichen Übermittlung seiner gewünschten Paketübertragungsrate und/oder als Information oder Kontrolle über die tatsächlich vom vorausfahrenden Fahrzeug verwendeten Paketübertragungsrate verwendet werden, um diese bei Bedarf anpassen zu können.In particular, the vehicle in front can also transmit the value of the packet transmission rate actually used by it to the vehicle immediately following, for example as part of or together with the convoy control message, which it transmits to the vehicle directly following (and due to broadcasting also to other vehicles in the convoy). . This information can be used by the following vehicle, for example, as a confirmation of the successful transmission of its desired packet transmission rate and/or as information or control over the packet transmission rate actually used by the vehicle driving ahead, in order to be able to adapt it if necessary.
Rein beispielhaft kann die von einem jeweiligen Fahrzeug des Kolonnenfahrsystems an das jeweils unmittelbar nachfahrende Fahrzeug und gegebenenfalls weitere Fahrzeuge der Kolonne übermittelte Kolonnensteuernachricht eine oder mehrere von folgenden Angaben und/oder davon abhängige Steuerbefehle umfassen, die nicht als eine abschließende Aufzählung aufzufassen sind:
- - Angaben über eine aktuelle und/oder beabsichtigte Geschwindigkeit des steuernachrichterzeugenden Fahrzeugs;
- - Angaben über eine aktuelle und/oder beabsichtigte Beschleunigung des steuernachrichterzeugenden Fahrzeugs;
- - Angaben über einen aktuellen Fahrzeugzustand (beispielsweise Alter, Ausstattung, Ladezustand der elektrischen Energiespeicher an Bord etc.) des steuernachrichterzeugenden Fahrzeugs und/oder weiterer Fahrzeuge des Kolonnenfahrsystems;
- - Angaben über aktuelle und/oder beabsichtigte Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen weiterer Fahrzeuge des Kolonnenfahrsystems;
- - Angaben über aktuelle und/oder beabsichtigte Sicherheitsabstände zwischen dem steuernachrichterzeugenden Fahrzeug und einem oder mehreren vorausfahrenden und/oder nachfolgenden Fahrzeugen;
- - Angaben über aktuelle Wetter- und Lichtverhältnisse sowie über etwaige Warnmeldungen für einen vorausliegenden Fahrstreckenabschnitt;
- - Angaben über eine aktuelle Auslastung eines für die Kolonnensteuernachrichten genutzten Kanals im Kolonnenfahrsystem.
- - Information about a current and/or intended speed of the vehicle generating the control message;
- - Information about a current and / or intended acceleration of the tax message-generating vehicle;
- - Information about a current vehicle status (for example age, equipment, state of charge of the electrical energy stores on board, etc.) of the control message-generating vehicle and/or other vehicles in the convoy driving system;
- - Information about the current and/or intended speeds and/or accelerations of other vehicles in the convoy driving system;
- - Information about current and/or intended safety distances between the vehicle generating the control message and one or more vehicles driving ahead and/or following;
- - Information about the current weather and light conditions as well as any warning messages for a route section ahead;
- - Information about a current utilization of a channel used for the convoy control messages in the convoy travel system.
Wie bereits erwähnt, kann die Kolonnensteuerung zusätzlich ein laufend oder in regelmäßigen Zeitabständen wiederholtes Erzeugen und Übermitteln weiterer Kolonnensteuernachrichten durch ein oder mehrere Fahrzeuge des Kolonnenfahrsystems an jeweils weiter als unmittelbar nachfahrende Fahrzeuge des Kolonnenfahrsystems umfassen.As already mentioned, the convoy control can additionally include a continuous or repeated generation and transmission of further convoy control messages by one or more vehicles of the convoy driving system to vehicles of the convoy driving system that are driving further than directly behind.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Kommunikationseinheit zum Einsatz in einem jeweiligen Fahrzeug eines Kolonnenfahrsystems mit mehreren hintereinanderfahrenden Fahrzeugen vorgesehen. Die Kommunikationseinheit ist zur informationstechnischen Kommunikation mit Kommunikationseinheiten weiterer Fahrzeuge des Kolonnenfahrsystems und zur automatisierten Durchführung eines Verfahrens der hierin dargelegten Art zur Kolonnensteuerung ausgebildet und eingerichtet. Hierzu kann sie beispielsweise eine Recheneinheit oder einen Prozessor umfassen, die/der dazu eingerichtet ist, zumindest einige Schritte des hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen. Hierzu kann in der Kommunikationseinheit beispielsweise ein entsprechendes Computerprogramm installiert sein, das bei seiner Ausführung in der Kommunikationseinheit diese veranlasst, zumindest einige Schritte des Verfahrens der hierin dargelegten Art auszuführen.According to a further aspect, a communication unit is provided for use in a respective vehicle of a convoy driving system with a plurality of vehicles driving behind one another. The communication unit is designed and set up for information technology communication with communication units of other vehicles of the convoy driving system and for the automated implementation of a method of the type presented here for convoy control. For this purpose, it can comprise, for example, a computing unit or a processor which is set up to carry out at least some steps of the method described herein. For this purpose, a corresponding computer program can be installed in the communication unit, for example, which, when executed in the communication unit, causes the communication unit to carry out at least some steps of the method of the type presented here.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeug vorgesehen, das mit einer derartigen Kommunikationseinheit ausgestattet ist. Dadurch ist das Fahrzeug in der Lage, Teil eines Kolonnenfahrsystem mit einer hierin beschriebenen Kolonnensteuerung zu sein. Beim Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug, grundsätzlich aber auch um ein beliebiges Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug handeln, sofern es sich zu einer Bewegung in einer kommunikativ verbundenen bzw. zusammenhängenden Fahrzeugkolonne eignet.According to a further aspect, a vehicle is provided which is equipped with such a communication unit. This enables the vehicle to be part of a convoy driving system with convoy control as described herein. The vehicle can in particular be a motor vehicle, but in principle also any land, air or water vehicle, provided it is suitable for movement in a communicatively connected or connected vehicle column.
Insbesondere können mit dem hierin vorgestellten Ansatz bzw. Verfahren folgende Vorteile für ein Kolonnenfahrsystem erzielt werden:
- - Jedes Fahrzeug in der Kolonne kann einen individuellen (Zeit-) Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug wählen und seine gewünschte Kolonnensteuernachricht (PCM-Nachricht) gemäß seinen individuellen Anforderungen erhalten.
- - Die Kolonne muss und wird nicht aufgelöst werden, wenn der Datenverkehr im PCM-Kanal hoch ist. Schlimmstenfalls können die Fahrzeuge über das Instrument der flexiblen Anpassung der Paketübertragungsrate auf einen sicheren Abstand voneinander gehen und die gewünschte Paketübertragungsrate auf einen vorbestimmten Mindestwert setzen. Auf diese Weise können sie weiterhin von der zusätzlichen Sicherheit profitieren, die PCM bietet.
- - Die Kommunikationsressourcen im Kolonnenfahrsystem können effizienter genutzt werden.
- - Wenn jedes Fahrzeug permanent die Information in Bezug auf die aktuelle PCM-Paketübertragungsrate vom jeweils vorausfahrenden Fahrzeug erhält, können zusätzliche Überwachungsmechanismen, wie beispielsweise Watchdog oder Token, angewandt werden.
- - Each vehicle in the platoon can choose an individual (time) distance to the vehicle in front and receive its desired platoon control message (PCM message) according to its individual requirements.
- - The column does not need to and will not be broken up when traffic in the PCM channel is high. In the worst case, the vehicles can move to a safe distance from each other via the flexible packet transmission rate adjustment tool and set the desired packet transmission rate to a predetermined minimum value. That way, they can continue to benefit from the added security that PCM offers.
- - The communication resources in the convoy driving system can be used more efficiently.
- - If each vehicle constantly receives information about the current PCM packet transmission rate from the vehicle in front, additional monitoring mechanisms such as watchdogs or tokens can be applied.
Figurenlistecharacter list
Die obigen Aspekte und deren Varianten und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einiger repräsentativer Beispiele möglicher Topologien für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zur Kolonnensteuerung gemäß einem Verfahren der hierin dargelegten Art; und -
2 ein schematisches Blockdiagram zur Veranschaulichung des Verfahrens der hierin dargelegten Art gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 Figure 12 shows a schematic of some representative examples of possible topologies for vehicle-to-vehicle communication for platoon control according to a method of the type set forth herein; and -
2 a schematic block diagram illustrating the method of herein laid type according to an embodiment of the invention.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments
Alle weiter oben in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen erwähnten verschiedenen Ausführungsformen, Varianten und spezifischen Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens sowie der entsprechenden Kommunikationseinheit und des Fahrzeugs der hierin dargelegten Art können sinngemäß bei den in den Figuren gezeigten Beispielen einzeln oder in oben erwähnten Kombinationen implementiert sein. Sie werden daher nachfolgend nicht alle nochmals wiederholt. Das Gleiche gilt entsprechend für die weiter oben bereits angegebenen Begriffsdefinitionen und Wirkungen in Bezug auf einzelne Merkmale, die in den Figuren gezeigt sind.All of the various embodiments, variants and specific design features of the method and of the corresponding communication unit and of the vehicle mentioned above in the description and in the following claims can be implemented individually or in the above-mentioned combinations in the examples shown in the figures. They will therefore not all be repeated again below. The same applies accordingly to the definitions of terms and effects already given above in relation to individual features that are shown in the figures.
Wie weiter oben bereits beschrieben, sind für das Kolonnenfahrsystem 1 verschiedene Topologien der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation durch Übermittlung von Kolonnensteuernachrichten (platoon control messages, PCM-Nachrichten) zur Kolonnensteuerung möglich, von denen in
- - Eine jeweils gewünschte Paketübertragungsrate Rdes für PCM-Nachrichten wird vom nachfahrenden Fahrzeug V(i) and das vorausfahrende Fahrzeug V(i-1) übermittelt: Jedes Fahrzeug V(i) in der Kolonne berechnet seine gewünschte Paketübertragungsrate Rdes für die Übermittlung der PCM-Nachrichten von seinem vorausfahrenden Fahrzeug V(i-1). Diese Berechnung wird beispielsweise auf der Basis eines gewünschten Zeitabstands, Geschwindigkeit(en) und Kommunikationsparametern wie einem Kanalbelegungsverhältnis (channel busy ratio) durchgeführt. Da sich diese Parameter mit der Zeit ändern können, ist es sinnvoll, die gewünschte PCM-Paketübertragungsrate Rdes permanent zu berechnen und beispielsweise in einer PCM-Nachricht an das vorausfahrende Fahrzeug V(i-1) zu übermitteln.
- - Eine tatsächlich verwendete PCM-Paketübertragungsrate Ract wird vom nachfahrenden Fahrzeug V(i) and das vorausfahrende Fahrzeug V(i-1) übermittelt: Jedes Fahrzeug V(i-1) erhält die gewünschte PCM-Paketübertragungsrate Rdes von seinem unmittelbar nachfolgenden Fahrzeug V(i). Daraufhin setzt das Fahrzeug V(i-1) seine tatsächliche PCM-Paketübertragungsrate Ract für PCM-Nachrichten, die für das nachfahrende Fahrzeug V(i) bestimmt sind, auf den von diesem gewünschten Wert Rdss und übermittelt diese Information als Bestätigung in seiner PCM-Nachricht an das nachfahrende Fahrzeug V(i). Insbesondere kann die Angabe der aktuelle verwendeten Paketübertragungsrate Ract in jeder seiner PCM-Nachrichten an das nachfahrende Fahrzeug V(i) enthalten sein.
- - A desired packet transmission rate R des for PCM messages is transmitted from the following vehicle V(i) to the preceding vehicle V(i-1): Each vehicle V(i) in the convoy calculates its desired packet transmission rate R des for the transmission of the PCM messages from its preceding vehicle V(i-1). This calculation is performed based on, for example, a desired time interval, speed(s), and communication parameters such as a channel busy ratio. Since these parameters can change over time, it makes sense to constantly calculate the desired PCM packet transmission rate R des and, for example, to transmit it in a PCM message to the vehicle V(i-1) driving ahead.
- - An actually used PCM packet transmission rate R act is transmitted from the following vehicle V(i) and the preceding vehicle V(i-1): Each vehicle V(i-1) receives the desired PCM packet transmission rate R des from its immediately following vehicle V(i). The vehicle V(i-1) then sets its actual PCM packet transmission rate Ract for PCM messages intended for the following vehicle V(i) to the value Rdss desired by the vehicle V(i) and transmits this information as confirmation in its PCM message to the following vehicle V(i). In particular, each of its PCM messages to the following vehicle V(i) can contain information about the currently used packet transmission rate R act .
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- US 20200402407 [0006]US20200402407 [0006]
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2022
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