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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Nachrichten von einem Fahrzeug zu wenigstens einem weiteren Kommunikationsteilnehmer in einem örtlichen Umfeld des Fahrzeugs mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Steuerungseinrichtung sowie ein Computerprogramm zum Übertragen von Nachrichten.
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Stand der Technik
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Die Fahrzeug-zu-Fahrzeug- (engl. vehicle-to-vehicle, V2V) Kommunikation wurde und wird mit der Zielsetzung entwickelt, die Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr zu erhöhen. Dabei können Fahrzeuge untereinander mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation Informationen austauschen, in dem die Fahrzeuge standardisierte Nachrichten für bestimmte Applikationen in einem örtlichen Umfeld per Funk versenden. Andere Kommunikationsteilnehmer können Nachrichten aus ihrem Umfeld empfangenen und die darin enthaltenden Informationen dazu verwenden, die eigene Wahrnehmung (engl. perception) des eigenen Umfelds zu erweitern. Ein Beispiel für eine standardisierte Applikationsnachricht ist die Cooperative Awareness Message (CAM), die Informationen wie Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und weitere Informationen eines Fahrzeugs enthalten und anderen Fahrzeugen im unmittelbaren Umfeld zur Verfügung stellen. Ein anderes Beispiel ist die Collective Perception Message (CPM), mit der ein Fahrzeug erfasste Daten seiner Umfeldsensorik mit anderen Verkehrs- bzw. Kommunikationsteilnehmern in seinem örtlichen Umfeld teilen kann. Neben Fahrzeugen können an einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation auch andere Kommunikationsteilnehmer, wie Infrastruktureinheiten, Kommunikationsgeräte von Fußgängern etc. an einer Kommunikation teilnehmen, weshalb eine entsprechende Kommunikation auch als Fahrzeug-zu-Alles-Kommunikation (engl. vehicle-to-everything, V2X) bezeichnet werden kann.
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Die Kommunikation kann entweder auf dem WLAN-Standard, beispielsweise IEEE 802.11p, oder auf einem Mobilfunkstandard beruhen, die spezifische Transport- und Netzwerkschichten bereitstellen, auf denen die Applikationsnachrichten aufsetzen. Der Austausch von Nachrichten kann abhängig von der jeweiligen Applikation zyklisch mit einer bestimmten Widerhohlfrequenz fortwährend oder situationsbasiert zyklisch über einen kurzen Zeitraum erfolgen.
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Mit der Einführung von autonomen oder teil-autonomen Fahrfunktionen besteht zukünftig das Bedürfnis, geplante oder beabsichtigte Fahrmanöver zwischen zwei oder mehr Fahrzeugen kooperativ abzustimmen. Eine derartige kooperative Manöverabstimmung zielt beispielsweise darauf ab, dass ein vorfahrtsberechtigtes Fahrzeug ein nicht-vorfahrtsberechtigtes Fahrzeug beim Ausführen eines beabsichtigten Fahrmanövers unterstützt, indem ein eigenes geplantes Fahrmanöver entsprechend angepasst wird. Beispielsweise kann ein Fahrzeug auf einem durchgehenden Fahrsteifen verlangsamen, um einem anderen Fahrzeug, das auf einem Beschleunigungsstreifen fährt, ein Einscheren in den Verkehr auf den durchgehenden Fahrsteifen zu ermöglichen. Bei mehreren Fahrstreifen für eine Fahrtrichtung könne ein kooperativ abgestimmtes Fahrmanöver auch darin bestehen, dass das vorfahrtsberechtigte Fahrzeug einen möglichen Spurwechsel vollzieht, um das andere Fahrzeug beim Einfädeln zu unterstützen. Durch derartige kooperativ abgestimmte Fahrmanöver kann die Verkehrssicherheit und die Verkehrseffizienz weiter gesteigert werden, sodass sich der Verkehrsdurchfluss erhöht.
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Eine kooperative Abstimmung von Fahrmanövern zwischen Fahrzeugen setzt eine effiziente Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation voraus, um insbesondere eine dezentrale Abstimmung direkt zwischen den beteiligten Verkehrsteilnehmer zu ermöglichen. Im Stand der Technik sind dazu mehrere Verfahren zum Austausch von Trajektorien mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation bekannt, mit denen geplante und/oder beabsichtigte Fahrmanöver beschrieben und kooperativ abgestimmt werden können.
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So ist aus der
DE 10 2016 205 972 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem von den beteiligten Fahrzeugen stets eine kollisionsfreie Plantrajektorie und optional eine kollisionsbehaftete Wunschtrajektorie gesendet wird. Die Wunschtrajektorie zeigt den Bedarf einer Kooperation an. Die Plantrajektorie beschreibt den aktuellen Fahrweg des Ego-Fahrzeugs. Eine Kooperation wird durch Auflösung des Konflikts der kollisionsbehafteten Wunschtrajektorie erreicht.
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Ferner ist aus der
DE10 2018 109 885 A1 ein Verfahren zum kooperativen Abstimmen von Fahrmanövern bekannt, bei dem zu einer kollisionsfreien Plantrajektorie zusätzlich N kollisionsbehaftete Wunschtrajektorien eines Fahrzeuges versendet werden, welche einen Kooperationsbedarf anzeigen, und bei dem M kollisionsfreie Alternativtrajektorien von einem kooperationsbereiten zweiten Fahrzeug versendet werden, welche ein Kooperationsangebot anzeigen.
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Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, dass ein fortwährendes, z.B. ein zyklisches Versenden von kollisionsfreien Plantrajektorien und optionalen kollisionsbehafteten Wunschtrajektorien bzw. kollisionsfreien Alternativtrajektorien, die mit einer festgelegten Repetitionszeit (engl. repetition time, RT) kommuniziert werden, eine hohe zusätzliche Kanallast (engl. channel load) verursachen. Diese Nachrichten, welche zum Austausch von kollisionsfreien Plantrajektorien und optionalen kollisionsbehafteten Wunsch- bzw. kollisionsfreien Alternativtrajektorien benötigt werden, müssen zudem neben den Nachrichten anderer Applikationen über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation abgewickelt werden.
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Die Nachrichten verschiedener Applikationen können bei der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation auf mehrere Funk- bzw. Kommunikationskanäle aufgeteilt werden, um die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität möglichst effizient zu nutzen. Eine Manöverabstimmung kann oder muss sich jedoch eine verfügbare Übertragungskapazität des ihr zugeordneten Kommunikationskanals mit anderen Applikationen teilen, die grundsätzlich auch eine Informationsrelevanz für die Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr besitzen können. Das Teilen von Kommunikationskanälen mehrerer Applikationen ist notwendig, da die Anzahl an Kommunikationskanälen bzw. die Übertragungskapazität für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation pro Kanal begrenzt ist.
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Die Kanalauslastung eines jeden Funkkanals hängt dabei sowohl von dem Verkehrsaufkommen, d.h. der Anzahl aller Fahrzeuge in einem gemeinsamen Umfeld, als auch von der Anzahl der Nachrichten ab, die jedes einzelne der Fahrzeuge versendet. Ein sich erhöhendes Nachrichtenaufkommen führt zu einer steigenden Auslastung des Kommunikationskanals. Ein hohes Verkehrsaufkommen mit vielen Fahrzeugen kann somit dazu führen, dass der Kommunikationskanal durch den Versand von einer Vielzahl von Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Nachrichten überlastet wird, sodass notwendige Nachrichten für das hochautomatisierte Fahren, insbesondere die zur kooperativen Abstimmung von Fahrmanövern, die beteiligten Fahrzeuge in einem Umfeld nicht mehr oder nicht rechtzeitig erreichen. Dadurch kann der positive Effekt der kooperativen Manöverabstimmung über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation auf die Verkehrssicherheit und die Verkehrseffizienz durch eine unzureichende Kommunikationsqualität verringert werden oder sogar ausbleiben.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Übertragen von Nachrichten von einem Fahrzeug zu wenigstens einem weiteren Kommunikationsteilnehmer in einem örtlichen Umfeld des Fahrzeugs mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zu verbessern.
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Vorgeschlagen wird dementsprechend ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch sowie eine Steuerungseinrichtung und ein Computerprogramm gemäß den Nebenansprüchen. Weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Übertragen von Nachrichten von einem Fahrzeug zu wenigstens einem weiteren Kommunikationsteilnehmer in einem örtlichen Umfeld des Fahrzeugs mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation.
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Nachrichten zum Versenden über einen zugeordneten Kommunikationskanal der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation werden von verschiedenen Applikationen des Fahrzeuges erzeugt und innerhalb des Fahrzeugs an eine dem Kommunikationskanal zugeordneten Steuerung übermittelt, wobei jeder zu versendenden Nachricht eine Informationsrelevanz zugeordnet wird. Mittels der Steuerung wird im Zusammenwirken mit einer zugeordneten Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung ein Datenverkehr auf dem Kommunikationskanal kontinuierlich analysiert. Die zu versendenden Nachrichten werden von der Steuerung in Abhängigkeit ihrer Informationsrelevanz und in Abhängigkeit einer ermittelten Kanalauslastung auf dem Kommunikationskanal übermittelt.
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Eine Idee hinter dem Verfahren ist, eine Überlastung des zugeordneten Kommunikationskanals zu vermeiden, indem jedes an einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation beteiligte Fahrzeug die Anzahl seiner zu versendenden Nachrichten in Abhängigkeit der Informationsrelevanz begrenzt, sobald der zugeordnete Kommunikationskanal grenzwertig ausgelastet ist. Ein hohes Verkehrsaufkommen, d.h. mit vielen in einem gemeinsamen Umfeld kommunizierenden Fahrzeugen, führt in der Regel auch zu einem hohen Nachrichtenaufkommen, so dass die Kommunikationskanäle der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation stärker ausgelastet sind. Sobald die Steuerung eines zugeordneten Kommunikationskanals in einem jeweiligen Fahrzeug bei der Analyse des Datenverkehrs eine hohe Kanalauslastung feststellt, begrenzt das an der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation beteiligte Fahrzeug seine Kommunikation auf die Übermittlung der relevantesten Nachrichten bzw. reduziert die Anzahl an zyklisch gesendeten weniger relevanten Nachrichten, so dass der Kommunikationskanal insgesamt weniger belastet wird.
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Mit der Informationsrelevanz wird die Relevanz einer Information festgelegt bzw. bewertet, die als eine zu versendende Nachricht im örtlichen Umfeld eines Fahrzeuges kommuniziert werden soll. Die Informationsrelevanz kann durch die jeweilige übermittelnde Applikation bestimmt werden, so dass die Informationsrelevanz als Datum zusammen mit der zu übertragenen Nachricht an die Steuerung übermittelt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann die Informationsrelevanz, der an die Steuerung übermittelten, zu versendenden Nachrichten, basierend auf ihrer Informationsrelevanz und basierend auf einer Kontextinformation für eine kontextabhängige Priorität einer jeweiligen Applikation gewichtet werden.
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Mit einer kontextsensitiven Gewichtung der zu versendenden Nachrichten wird berücksichtigt, dass die Bedeutung der zu versendenden Applikationsnachrichten für das Kommunikationsnetzwerk bzw. für die Adressaten der Nachrichten situationsabhängig ist.
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Eine niedrigrelevante Nachricht einer ersten Applikation kann beispielsweise eine höhere Bedeutung für das Kommunikationsnetzwerk besitzen als eine mittelrelevante Nachricht einer zweiten Applikation, wenn die Applikationsnachrichten der ersten Applikation situationsbedingt wichtiger sind als die der zweiten Applikation. Eine hochrelevante Nachricht der zweiten Applikation kann aber höher gewichtet werden als eine niedrigrelevante Nachricht der ersten Applikation. Werden während eines Zeitraums zwischen wenigstens zwei Fahrzeugen Fahrmanöver kooperativ abgestimmt, müssen entsprechende Applikationsnachrichten priorisiert übertragen werden. Die mit der Manöverkooperationsnachricht zu kommunizierenden Plan-, Wunsch und/oder Alternativtrajektorien kann von einer übermittelnden Manöverkooperationsapplikation eine unterschiedlich hohe Informationsrelevanz zugeordnet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann die Informationsrelevanz zusammen mit der jeweilig zu versendenden Nachricht auf dem Kommunikationskanal übertragen werden.
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Durch die ergänzende Information können die Fahrzeuge, die eine Nachricht mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation aus ihrem Umfeld empfangen haben, die Informationsrelevanz einer Applikationsnachricht bei einer Weiterverarbeitung enthaltener Nutzdaten berücksichtigen.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens können die zu versendenden Nachrichten von der Steuerung in Abhängigkeit ihrer gewichteten Informationsrelevanz in eine Warteschlange für eine nachfolgende Übertragung auf dem zugeordneten Kommunikationskanal eingereiht werden.
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Eine Übermittlung von Nachrichten auf den Kommunikationskanälen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erfolgt vorzugsweise zyklisch beispielsweise in fixen oder variablen Zeitintervallen. Durch die Warteschlange können Nachrichten mit einer geringeren gewichteten Priorität in einem späteren Zeitintervall übermittelt werden. Zwischenzeitlich obsolet gewordene Nachrichten können alternativ auch verworfen und aus der Warteschlange gelöscht werden, sodass sich insgesamt die Sendefrequenz der jeweiligen Applikation reduziert.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann mittels der Steuerung basierend auf einer Anzahl während eines Zeitabschnitts aus dem zugeordneten Kommunikationskanal empfangenen Nachrichten die Kontextinformation und eine Kommunikationsrelevanz des Kommunikationskanal ermittelt werden. Die Kommunikationsrelevanz kann basierend auf einer kontextabhängigen Gewichtung von Informationsrelevanzen der empfangenen Nachrichten bestimmt werden. Eine zu versendende Nachricht auf dem Kommunikationskanal wird in Abhängigkeit der Kanalauslastung vorzugsweise nur dann übertragen, wenn die zu versendende Nachricht basierend auf ihrer gewichteten Informationsrelevanz die Kommunikationsrelevanz des Kommunikationskanals erhöht. Die Kommunikationsrelevanz beschreibt somit die Informationsrelevanz aller im Kommunikationskanal befindlichen Nachrichten.
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Eine Idee hinter der Weiterbildung ist, dass sich mit steigenden Nachrichten- bzw. Datenverkehr die Kollisionswahrscheinlichkeit von Datenpaketen in einem dezentral organisierten Kommunikationskanal erhöht, mit denen die Nachrichten über den funkbasierten Kommunikationskanal transportiert werden. Je mehr Nachrichten bzw. Datenpakete ausgetauscht werden, desto häufiger kommt es zu Paketfehlern, so dass eine Paketfehlerrate (engl. paket error ratio) steigt. Um dem entgegenzuwirken, kann eine Übertragung von zu versendenden Nachrichten dezentral für jeden Kommunikationsteilnehmer begrenzt werden, in dem nur Nachrichten mit einer gewichteten Informationsrelevanz versendet werden, die nicht unterhalb einer durchschnittlich gewichteten Kommunikationsrelevanz aller in dem Zeitabschnitt empfangenen Nachrichten liegt.
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Die Informationsrelevanz der übertragenen Nachricht könnte auf einem Zahlenwert beruhen, so dass sich die Kommunikationsrelevanz des Kommunikationskanals beispielsweise aus einem arithmetischen Mittelwert der während des Zeitabschnitts empfangenen gewichteten Informationsrelevanzen der empfangenen Nachrichten bestimmen lässt. Liegt der Wert für die gewichtete Informationsrelevanz einer zu versendenden Nachricht über dem Wert der Kommunikationsrelevanz des Kommunikationskanals, wird die zu versendende Nachricht übertragen.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann basierend auf Datenpaketen, die aus dem Kommunikationskanal über einen zeitlichen Verlauf empfangen wurden, eine Paketfehlerrate ermittelt werden, so dass mittels Steuerung basierend auf der Paketfehlerrate eine Kanalauslastung abgeschätzt werden kann.
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Die Steuerung kann im Zusammenwirken mit der zugeordneten Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung die Anzahl von fehlerhaft empfangenen Datenpaketen im Verhältnis zu allen empfangenen Datenpaketen die Paketfehlerrate auf dem Kommunikationskanal abschätzen. Zudem kann die Steuerung die Anzahl an zukünftigen Nachrichtenkollisionen der Fahrzeug-zu-Fahrzeug Teilnehmer in Bezug auf die eigene Nachrichtenfrequenz abschätzen. Somit wird es der Steuerung ermöglicht, die Auswirkung der eigenen Nachrichtenrate in Bezug auf die jeweilige Informationsrelevanz der Nachricht auf die Kollisionswahrscheinlichkeit sowie der Informationsrelevanz von Nachrichten anderer Fahrzeug-zu-Fahrzeug Teilnehmer abzuschätzen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Steuerungseinrichtung zum Übertragen von Nachrichten von einem Fahrzeug zu wenigstens einem weiteren Kommunikationsteilnehmer in einem örtlichen Umfeld des Fahrzeugs mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation. Die Steuerungseinrichtung umfasst eine Anzahl von Steuerungen, wobei jeder Steuerung jeweils einem Kommunikationskanal zugeordnet ist. Jeder Steuerung ist ferner eine Anzahl von Applikationen zugeordnet. Die Steuerungen sind ausgebildet, von den zugeordneten Applikationen Nachrichten zum Versenden über den zugeordneten Kommunikationskanal zu erhalten, wobei jeder zur versendenden Nachricht eine Informationsrelevanz zugeordnet ist. Die Steuerungen sind ferner ausgebildet, im Zusammenwirken mit einer zugeordneten Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung einen Datenverkehr auf dem zugeordneten Kommunikationskanal kontinuierlich zu analysieren. Die Steuerungen sind ausgebildet, die zu versendenden Nachrichten in Abhängigkeit ihrer Informationsrelevanz und in Abhängigkeit einer ermittelten Kanalauslastung auf dem zugeordneten Kommunikationskanal zu übertragen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Steuerungseinrichtung können die Steuerungen jeweils eine Warteschlange und eine Gewichtungseinrichtung umfassen. Die Gewichtungseinrichtung ist ausgebildet, die Informationsrelevanz der zu versendenden Nachrichten basierend auf einer kontextabhängigen Priorität einer jeweiligen Applikation zu bestimmen und zu gewichten. Die jeweilige Steuerung ist ausgebildet, die zu versendenden Nachrichten basierend auf ihrer gewichteten Informationsrelevanz in die Warteschlage einzureihen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Steuerungseinrichtung können die Steuerungen ausgebildet sein, basierend auf einer Anzahl während eines Zeitabschnitts aus dem jeweils zugeordneten Kommunikationskanal empfangenen Nachrichten eine Kommunikationsrelevanz für den jeweilig zugeordneten Kommunikationskanal zu bestimmen, wobei die Kommunikationsrelevanz auf einer kontextabhängigen Gewichtung von der Informationsrelevanz empfangener Nachrichten basiert. Die Steuerungen sind dabei ferner ausgebildet, eine zu versendende Nachricht auf dem jeweiligen Kommunikationskanal in Abhängigkeit der Kanalauslastung nur dann zu übertragen, wenn die zu versendende Nachricht basierend auf ihrer gewichteten Informationsrelevanz die Kommunikationsrelevanz des Kommunikationskanals erhöht.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm, das, wenn es auf einer Recheneinheit innerhalb einer Manöverplanungseinrichtung ausgeführt wird, die jeweilige Recheneinheit anleitet, das Verfahren auszuführen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren
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Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldungen sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei zeigen:
- 1 zeigt ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung und einer zugeordneten Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung;
- 2 zeigt eine Steuerungseinrichtung;
- 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Übertragen von Nachrichten von einem Fahrzeug mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation.
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Beschreibung der Ausführungsarten
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Die 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Kommunikationssystem 10 das eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 11 und eine zugeordnete Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 besitzt. Die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 ist ausgebildet, Nachrichten innerhalb eines gemeinsamen örtlichen Umfeldes des Fahrzeugs 1 mit anderen Verkehrs- bzw. Kommunikationsteilnehmern via Funksignalen gemäß eines Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsstandards auszutauschen. Für die Funkkommunikation steht eine Anzahl von m Kommunikationskanälen zur Verfügung.
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Das Kommunikationssystem 10 ist mit einem Fahrzeugnetzwerk 20 verbunden, um Nachrichten, die mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation empfangen wurden oder zu versenden sind, mit zugehörigen Applikationen APP1-APPn des Fahrzeuges 1 auszutauschen. Die Applikationen sind verschiedene Anwendungen oder Dienste, die durch rechnerbasierte Systeme innerhalb des Fahrzeuges 1 bereitgestellt werden. Jeder Applikation im Fahrzeug 1 ist für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation eine standardisierte Applikationsnachricht vorgesehen, die einen Informationsaustausch mit der entsprechenden Applikation eines anderen Verkehrsteilnehmers ermöglicht.
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Eine erste Applikation APP1 betrifft eine dezentrale kooperative Abstimmung von Fahrmanövern, die von einer zugeordneten Manöverabstimmungseinrichtung 30 bereitgestellt wird. Mit entsprechenden Manöverabstimmungsnachrichten können verschiedene geplante und/oder beabsichtigte Fahrmanöver, die durch Trajektorien beschrieben werden können, zwischen einer Anzahl von Fahrzeugen in einem gemeinsamen Umfeld ausgetauscht werden, die einen entsprechenden Dienst unterstützen. Die zweite Applikation APP2 betrifft einen Dienst zur kollektiven Wahrnehmung des Umfeldes, mit dem Daten der eigenen Umfeldsensorik des Fahrzeuges 1 mittels Collective Perception Messages an andere Fahrzeuge im Umfeld kommuniziert werden. Umgekehrt können aus dem Umfeld empfangene Umfeldsensordaten von dem Dienst genutzt werden, ein eigenes Umfeldmodell durch andere Perspektiven zu verbessern.
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Um bei der funkbasierten Kommunikation zwischen den Fahrzeugen bzw. weiteren Kommunikationsteilnehmern ein möglichst effizienten Nachrichtendurchsatz zu gewährleisten, werden den Applikationsnachrichten bestimmte Kommunikationskanäle für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zugewiesen. In dem vorliegenden Beispiel werden die Manöverabstimmungsnachrichten und die Collective Perception Messages auf einem ersten Kommunikationskanal CH1 übertragen.
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Bis dato hat jede Applikation eines Fahrzeugs eine eigene Generierungsregel für seine Nachrichten, die an eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung übermittelt und die von dieser als entsprechende Applikationsnachricht auf dem zugewiesenen Kommunikationskanal versendet wird. Mit steigendem Straßenverkehrsaufkommen und der Einführung von Fahrzeugen mit Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation nimmt auch die Anzahl der Kommunikationsteilnehmer zu, deren Applikationen Nachrichten auf dem zugeordneten Kommunikationskanal versenden. Ferner kann sich der Bedarf an kooperativ abgestimmten Fahrmanövern mit steigendem Verkehrsaufkommen erhöhen, so dass der Datenverkehr auf dem zugeordneten Kommunikationskanal zusätzlich ansteigt. Dies kann dazu führen, dass der Kommunikationskanal durch den Versand von Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Nachrichten überlastet wird. Ferner sorgt bis dato eine Steuerungseinrichtung pro Kanal dafür, dass die Anzahl an Nachricht pro Fahrzeug der gemessenen Kanallast unabhängig von der Informationsrelevanz der jeweiligen Nachricht limitiert wird. Somit können die notwendigen relevanten Nachrichten für das hochautomatisierte Fahren die beteiligten Fahrzeuge nicht mehr oder nicht rechtzeitig erreichen, so dass der positive Effekt auf die Verkehrssicherheit und die Verkehrseffizienz sich verringert oder gar ausbleibt.
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Um einer Überlastung der Kommunikationskanäle entgegenzuwirken und gleichzeitig relevante Nachrichten zu priorisieren, wird der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 eine Steuerungseinrichtung 11 zugeordnet, die für jeden Kommunikationskanal CH1-CHn eine zugeordnete Steuerung CTRL1-CTRLm besitzt, mit der eine Übertragung von Nachrichten gemäß ihrer Informationsrelevanz senderseitig gesteuert werden kann.
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Die 2 zeigt eine mögliche Struktur einer erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung 11. Die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation stellt innerhalb eines zugewiesenen Frequenzbandes eine Anzahl von m funkbasierten Kommunikationskanälen (engl. channel) CH1-CHm bereit. Für eine balancierte Auslastung der Kanäle ist jeder Applikation APP1-APPn ein Kommunikationskanal CH1-CHm zugeordnet, auf dem die entsprechenden Applikationsnachrichten mit anderen Verkehrs- bzw. Kommunikationsteilnehmer ausgetauscht werden dürfen. Dabei müssen sich gegebenenfalls mehrere Applikationen einen gemeinsamen Kommunikationskanal teilen.
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Die Steuerungseinrichtung 11 besitzt für jeden der m Kommunikationskanäle CH1-CHm jeweils eine zugeordnete Steuerung (engl. controller) CTRL1, CTRLm, an die, von den Applikationen APP1, APP2, APPn entsprechend ihrer Kommunikationskanalzuordnung, die zu versendenden Nachrichten fahrzeugintern übermittelt werden. Die Steuerungen CTRL1, CTRLm sind ausgebildet, zu entscheiden, ob eine jeweilige Nachricht auf dem zugewiesenen Kommunikationskanal innerhalb eines bevorstehenden Zeitintervalls versendet werden kann oder nicht. Die Steuerungen CTRL1, CTRLm besitzen jeweils eine Warteschlange Q1, Qm (engl. queue), in die aus dem Fahrzeug 1 zu übermittelnden Nachrichten entsprechend einer Gewichtung eingereiht werden können. Für die Gewichtung der zu übermittelnden Nachrichten besitzen die Steuerungen CTRL1, CTRLm ferner jeweils eine Gewichtungseinrichtung 13. Die in der Warteschlange Q1, Qm eingereihten Nachrichten können der Reihe bzw. ihrer gewichteten Informationsrelevanz nach in einem von mehreren bevorstehenden Zeitintervallen auf dem zugeordneten Kommunikationskanal CH1, CHm übertragen bzw. versendet werden.
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In dem vorliegenden Beispiel teilen sich zumindest die erste Applikation APP1 für eine kooperative Manöverabstimmung und die zweite Applikation APP2 für eine kollektive Umfeld-Wahrnehmung einen ersten Kommunikationskanal CH1. Eine letzte Applikation APPn ist ggf. mit weiteren Applikationen einem letzten Kommunikationskanal CHm zugeordnet.
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Die 3 veranschaulicht einen möglichen Verfahrensablauf zum Übertragen von Nachrichten von dem Fahrzeug 1 zu wenigstens einem weiteren Kommunikationsteilnehmer in seinem örtlichen Umfeld mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation. Die erste Applikation APP1 erzeugt in regelmäßigen Zeitintervallen Nachrichten mit einer Plantrajektorie für ein geplantes Fahrmanöver. Ferner erzeugt die zweite Applikation APP2 in regelmäßigen Zeitintervallen Nachrichten mit Daten der Umfeldsensorik. Sofern das Fahrzeug 1 beispielsweise nicht aktiv an einer Manöverabstimmung beteiligt ist und mittels der Umfeldsensorik keine Gefahr detektiert worden ist, werden die erzeugten Nachrichten als mittelrelevant eingestuft. In einem ersten Schritt S1 werden die erzeugten und über den zugeordneten ersten Kommunikationskanal CH1 zu versendenden Nachrichten zusammen mit einer Informationsrelevanz an die erste Steuerung CTRL1 übermittelt.
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In einem zweiten Schritt S2 analysiert die erste Steuerung CTRL1 der Steuerungseinrichtung 11 ggf. im Zusammenwirken mit der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 den Datenverkehr auf dem ersten Kommunikationskanal CH1. Basierend auf der Analyse des Datenverkehrs wird eine Kanalauslastung für den ersten Kommunikationskanal CH1 bestimmt.
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In einem dritten Schritt S3 wird basierend auf Nachrichten, die aus dem ersten Kommunikationskanal CH1 über einen Zeitabschnitt empfangen worden sind, jeweils eine Kontextinformation p1, p2 für eine Priorität der ersten Applikation APP1 und der zweiten Applikation APP2 sowie eine Kommunikationsrelevanz für den ersten Kommunikationskanal CH1 bestimmt. Die die Kommunikationsrelevanz wird basierend auf einer kontextabhängigen Gewichtung der Informationsrelevanzen der während des Zeitabschnittes empfangenen Nachrichten bestimmt.
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Die Kontextinformationen p1, p2 ergeben sich aus einem zeitlichen Kontext, zu dem die Applikationsnachrichten auf dem zugewiesenen ersten Kommunikationskanal CH1 übermittelt werden. In einem Zeitraum, in dem zwischen wenigstens zwei Fahrzeugen im Umfeld Fahrmanöver kooperativ abgestimmt werden, bekommen die Manöverabstimmungsnachrichten kontextabhängig eine höhere Priorität als in Zeiträumen ohne eine Manöverabstimmung.
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Die Kommunikationsrelevanz für den ersten Kommunikationskanal CH1 wird basierend auf einem Durchschnittswert einer kontextabhängigen Gewichtung von der Informationsrelevanz aller Nachrichten bestimmt, die aus dem ersten Kommunikationskanal CH1 in dem Zeitabschnitt übertragen worden sind.
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In einem vierten Schritt S4 wird die Informationsrelevanz der zu versendenden Nachrichten, die von der ersten und zweiten Applikation APP1 und APP2 fahrzeugintern an die zugeordnete erste Steuerung CTRL1 übermittelt worden ist, basierend auf den übermittelten Informationsrelevanz r1, r2 und basierend auf der Kontextinformationen p1, p2 für eine kontextabhängige Priorität der jeweiligen Applikation kontextabhängig gewichtet.
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In einem fünften Schritt S5 werden die zu versendenden Nachrichten von der ersten Steuerung CTRL1 in Abhängigkeit ihrer gewichteten Informationsrelevanz in eine erste Warteschlange Q1 für eine nachfolgende Übertragung auf dem ersten Kommunikationskanal CH1 eingereiht.
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In der ersten Warteschlage Q1 sind die zu versendenden Nachrichten gemäß ihrer Informationsrelevanz sortiert und können in einem abschließenden sechsten Schritt S6 ihrer Reihung nach auf dem ersten Kommunikationskanal CH1 übertragen werden.
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Eine erste Nachricht in der Warteschlange Q1 wird in einem bevorstehenden Zeitintervall in Abhängigkeit ihrer Informationsrelevanz und in Abhängigkeit der ermittelten Kanalauslastung und Kommunikationsrelevanz über den ersten Kommunikationskanal CH1 übertragen. Bei einer hohen Kanalauslastung und Kommunikationsrelevanz werden zunächst nur Nachrichten von hoher Informationsrelevanz von der ersten Steuerung CTRL1 auf den Kommunikationskanal gegeben, um die Kanalauslastung zu begrenzen. Nicht versendete Nachrichten können entsprechend der Warteschalgenreihung in einem späteren Zeitintervall übertragen werden und müssten ggf. gemäß ihrer Informationsrelevanz neu bewertet werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine zu versendende Nachricht auf dem ersten Kommunikationskanal CH1 in Abhängigkeit der Kanalauslastung nur dann übertragen wird, wenn die zu versendende Nachricht basierend auf ihrer gewichteten Informationsrelevanz die Kommunikationsrelevanz des Kommunikationskanals erhöht.
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Obwohl der Gegenstand im Detail durch Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Liste der Bezugszeichen
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- 1
- Fahrzeug
- 10
- Gewichtungseinrichtung
- 11
- Steuerungseinrichtung
- 12
- Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung
- 13
- Gewichtungseinrichtung
- 20
- Fahrzeugnetzwerk
- 30
- Manöverabstimmungseinrichtung
- APP1, APP2, APPn
- Applikation 1-n
- r1, r2, rn
- Informationsrelevanz
- p1, p2, pn
- Kontextinformation
- Q1, Qm
- Warteschlangen 1-m
- CTRL1, CTRLm
- Steuerung 1-m
- CH1, CHm
- Kommunikationskanal 1-m
- n
- Anzahl Applikationen
- m
- Anzahl Kommunikationskanäle
- S1, S2, S3, S4, S5, S6
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016205972 A1 [0006]
- DE 102018109885 A1 [0007]
