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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und ein System zur telemetrischen Erfassung und Auswertung von Messdaten
insbesondere einer Mehrzahl von Fahrzeugen während des Fahrbetriebes.
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Verfahren und Systeme dieser Art
sind bekannt und dienen zum Beispiel zur Erfassung von Messdaten
eines oder mehrerer Fahrzeuge während des
Fahrbetriebes und zur drahtlosen Übertragung dieser Daten ("telemetrische Erfassung") mittels Sende-
und Empfangseinheiten von den Fahrzeugen zu einer stationären Leitstation,
um dort ausgewertet zu werden.
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Diese Verfahren und Systeme haben
mehrere Einschränkungen
und Nachteile. So müssen
sich die Fahrzeuge zum Beispiel stets innerhalb der Reichweite der
Sende- und Empfangseinheiten befinden und dürfen deshalb im allgemeinen
eine festgelegte Fahrstrecke in der näheren Umgebung der stationären Leitstation
nicht verlassen.
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Weiterhin werden häufig Lichtschranken
eingesetzt, mit denen beim Durchfahren eines Fahrzeugs ein Zähler zum
Zwecke der Wegnullung zurückgesetzt
wird, so dass auch aus diesem Grund die Fahrzeuge nur ortsgebunden
und nur auf definierten (und abgesperrten) Strecken gefahren werden
können.
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Nicht zuletzt ist in vielen Fällen die
Wegmessung unter Einsatz der Lichtschranken ungenau oder fehlerhaft,
so dass keine eindeutige und sichere Zuordnung zwischen der momentanen
Position eines Fahrzeugs und den in diesem Moment erfaßten Fahrzeug-Messdaten
möglich
ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Durchführung des
Verfahrens der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem / der
eine zumindest weitgehend ortsungebundene Erfassung und Auswertung
von Messdaten während
des Fahrbetriebes möglich
ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß Anspruch 1
mit einem eingangs genannten Verfahren, das sich dadurch auszeichnet,
dass die Messdaten zur Auswertung drahtlos zu einer in einem Fahrzeug
angeordneten mobilen Leitstation übertragen werden.
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Die Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch
8 mit einem System zur Durchführung
des Verfahrens mit einer Mehrzahl von Fahrzeugen mit einer mobilen,
in einem der Fahrzeuge angeordneten Leitstation zum Empfangen und
Auswerten der Messdaten gelöst.
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Die Erfassung und Auswertung der
Messdaten wird dadurch unabhängig
von einer örtlichen
festen (stationären)
Leitstation. Damit kann auch in einem funktechnisch ungünstigen
Gelände
stets eine sichere Kommunikationsverbindung zwischen den Fahrzeugen
und der Leitstation sichergestellt werden.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung zum Inhalt.
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Die Ausführung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil,
dass in relativ einfacher und zuverlässiger Weise eine große Anzahl
von Fahrzeugen mit einer Leitstation Daten austauschen kann.
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Die Ausführung gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil,
dass keine Lichtschranken zur Wegmessung der Fahrzeuge erforderlich
sind und somit nicht nur die damit verbundenen Fehler und Ungenauigkeiten vermieden
werden, sondern auch die Fahrstrecke weitgehend frei gewählt werden
kann.
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Die Ausführung gemäß Anspruch 4 hat insbesondere
in Verbindung mit Anspruch 3 den Vorteil, dass die von der Leitstation
empfangenen Datensätzen
auf Vollständigkeit überprüft werden
können.
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Die Ausführung gemäß Anspruch 5 ist insbesondere
für eine
Folgefahrt von zwei Fahrzeugen vorteilhaft einsetzbar, bei der die
Reaktionen des Fahrers des zweiten Fahrzeugs auf ein bestimmtes Fahrverhalten
des ersten Fahrzeugs und die Verhalten beider Fahrzeuge erfasst
und ausgewertet werden sollen.
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Mit der Ausführung gemäß Anspruch 6 ist eine einfache
und flexible Verwaltung und Änderung der
in den Fahrzeugen zu erfassenden Messdaten möglich.
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Die Ausführung gemäß Anspruch 7 ermöglicht auch
eine Kommunikation der nicht die Leitstation aufweisenden Fahrzeuge
untereinander.
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Die Ansprüche 9 und 10 beinhalten schließlich bevorzugte
Ausgestaltungen der Leitstation bzw. der Bordstationen im Hinblick
auf eine einfache Durchführung
des Verfahrens.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 schematisch
wesentliche Komponenten eines erfindungsgemäßen Systems.
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Die Erfindung soll nachfolgend beispielhaft anhand
eines Systems mit drei Fahrzeugen 10, 10' und 20 beschrieben
werden. Eine bevorzugte Anwendung des Systems ist auch die Folgefahrt,
bei der zwei Fahrzeuge hintereinander fahren und der Fahrer des
zweiten Fahrzeugs zum Beispiel auf ein bestimmtes Fahrverhalten
des ersten Fahrzeugs (wie Brems- und Ausweichmanöver) reagieren muß und das
dadurch verursachte Fahrverhalten des zweiten Fahrzeugs im Vergleich
zu dem ersten Fahrzeug erfasst und ausgewertet werden soll.
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Das erste Fahrzeug 10 weist
zur Erfassung von Messdaten insbesondere während des Fahrbetriebes zum
Beispiel verschiedene Sensoren 11 (Umfeldsensoren, Längs- und
Querdynamiksensoren usw.), Messeinrichtungen 12, ECU (Electronic
Control Unit) -Einheiten 13 und / oder anderen Signalquellen
auf, die über
mindestens einen CAN (Controller Area Network) -Bus 14, 15 mit
einer Bordstation 16 verbunden sind, in der die erfaßten Messdaten
zwischengespeichert werden. Das Protokoll des CAN-Busses kann zum
Beispiel auch TTP (Time Triggered Protocol) sein. Alternativ sind
auch andere Bussysteme wie zum Beispiel Flexray-Bussysteme einsetzbar.
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Zum Senden der Messdaten und zum
Empfangen von Befehlen und Daten zu bzw. von einer im folgenden
noch beschriebenen Leitstation beinhaltet die Bordstation auch eine
entsprechende Übertragungseinrichtung
mit Sende- und Empfangseinheiten, die mit einer Antenne 17 verbunden
sind.
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Das zweite Fahrzeug 10' beinhaltet
ebenfalls eine Bordstation 16, mit der über mindestens einen CAN-Bus 14, 15 die
gleichen oder auch andere Signalquellen 11, 12, 13 wie
in dem ersten Fahrzeug 10 verbunden sind. Die zu erfassenden
Messdaten können
bei den Fahrzeugen 10, 10' unterschiedlich sein. Im übrigen jedoch
sind die im Zusammenhang mit dem ersten Fahrzeug 10 beschriebenen
Komponenten auch hier vorhanden.
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Das System kann auch weitere Fahrzeuge umfassen,
die jeweils eine Bordstation 16 und zumindest einen Teil
der oben beschriebenen Signalquellen und / oder andere Signalquellen
zur Erfassung von Messdaten aufweisen.
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Weiterhin ist in 1 schematisch ein drittes Fahrzeug 20 angedeutet,
das zur Kommunikation mit den Bordstationen 16 eine Antenne 21 aufweist,
die an ein Funkinterface 22 mit einer Sende- und Empfangseinheit
(Übertragungseinrichtung)
angeschlossen ist. Das dritte Fahrzeug 20 beinhaltet ferner
einen Rechner 25, der über
eine TCP/IP-Verbindung 23 und / oder einen CAN-Bus 24 mit
dem Funkinterface 22 verbunden ist. Diese Komponenten bilden zusammen
eine mobile Leitstation.
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Zusätzlich dazu kann auch das dritte
Fahrzeug 20 in ähnlicher
Weise wie das erste und zweite Fahrzeug 10, 10' eine Bordstation
der oben genannten Art aufweisen, die zur Auswertung der erfaßten Messdaten über einen
oder mehrere CAN-Busse
mit dem Rechner 25 verbunden sind.
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Mit diesem System können gleichzeitig
in mehreren Fahrzeugen während
des Fahrbetriebes eine Mehrzahl von Messdaten erfasst und in den
jeweiligen Bordstationen 16 zwischengespeichert werden,
um diese dann an die in dem Fahrzeug 20 vorhandene Leitstation
zu übertragen
und in dem dortigen Rechner 25 auszuwerten.
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Die Leitstation führt zu diesem Zweck folgende
Funktionen aus: Zur Synchronisation aller Sendeeinheiten in den Übertragungseinrichtungen
der Bordstationen 16 auf eine gemeinsame Zeitbasis sendet
die Leitstation zyklisch an alle Bordstationen 16 den aktuellen
Stand eines Zeitgebers aus. Dieser Stand wird in jeder Bordstation
während
jeder Sendepause weitergezählt
und an die zu sendenden Datensätze
angehängt.
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Weiterhin werden alle Bordstationen 16 durch
die Leitstation zyklisch im Hinblick auf das Vorhandensein von zwischengespeicherten
und zu sendenden Datensätzen
abgefragt. Wenn eine Bordstation 16 signalisiert, dass
ein oder mehrere zu sendende Datensätze zwischengespeichert sind,
so wird die Bordstation durch die Leitstation aktiviert und ruft
den oder die Datensätze
ab.
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Die von einer Bordstation daraufhin
gesendeten Datensätze
werden von der Leitstation empfangen und über die TCP/IP-Verbindung 23 oder
den CAN-Bus 24 dem Rechner 25 zugeführt. Dort werden die Datensätze zunächst anhand
des angehängten Standes
des Zeitgebers im Hinblick auf Vollständigkeit geprüft. Sofern
ein Fehler erkannt wird, werden die betreffenden Datensätze erneut
abgerufen.
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Das Erfassen und Bearbeiten der von
den Bordstationen gesendeten Datensätze erfolgt dabei in einem
jeder Bordstation zugewiesenen festen Zeitrahmen.
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Weiterhin ist es möglich, dass
eine Bordstation 16 eine Anfrage an die Leitstation richtet,
ob eine bestimmte Messung gestartet werden kann. Wenn diese Anfrage
durch die Leitstation positiv beantwortet wird, werden durch die
Leitstation gleichzeitig Zeitzähler
in den Fahrzeugen synchron zurückgesetzt.
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Insbesondere bei der Folgefahrt ist
es häufig von
Bedeutung, die relativen Positionen und das relative Verhalten der
Fahrzeuge zueinander (d. h. deren Abstand und Ausrichtung sowie
Geschwindigkeits- und Verzögerungs-
bzw. Beschleunigungsunterschiede) zu erfassen und die zu bestimmten
bzw. gleichen Zeitpunkten in verschiedenen Fahrzeugen erfaßten Messdaten
einander zuordnen und vergleichen zu können. Zu diesem Zweck werden
die Zeitgeber oder Zeitzähler
in den Fahrzeugen durch die Leitstation synchronisiert bzw. bei
Beginn einer Folgefahrt synchron zurückgesetzt (Wegnullung). Anhand
dieser gemeinsamen Zeitbasis und der Messdaten der Umfeldsensorik
wie Längs-
und Querdynamiksensoren, Abstandsradar usw. können dann zu jedem Zeitpunkt
die relativen Po sitionen und das relative Verhalten der Fahrzeuge
zueinander ermittelt werden. Weiterhin ist mit diesen Messdaten
auch eine Erfassung der zurückgelegten
Wegstrecken möglich.
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Damit wird auch erreicht, dass das
System zumindest weitgehend ortsungebunden betrieben und die Fahrstrecke
der Fahrzeuge frei gewählt
werden kann, da die bei bekannten Systemen zum Zurücksetzen
des Zählers
für die
Wegnullung eingesetzte Lichtschranke hier aufgrund der gemeinsamen und
synchronen Zeitbasis nicht erforderlich ist.
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Weiterhin können mit einer solchen synchronen
Zeitbasis durch einen Vergleich der Messdaten der mit verschiedenen
Messeinrichtungen zur gleichen Zeit erfaßten gleichen Parameter auch
Rückschlüsse auf
die Zuverlässigkeit
der Messeinrichtungen gezogen werden.
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Darüber hinaus können weitere
Mitteilungen, Befehle und Daten, insbesondere hinsichtlich der Konfiguration
von bestimmten Messeinrichtungen, von der Leitstation an die Bordstationen
gesendet und in einem Parameterspeicher gespeichert werden. Die
Leitstation beinhaltet zu diesem Zweck auch eine Einrichtung zur
Erfassung und Bearbeitung von zu sendenden Mitteilungen, Befehlen
und Daten. Weiterhin kann die Leitstation auch zur Vermittlung einer
Kommunikation zwischen den Bordstationen dienen.
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Die Konfigurationsdaten werden, ebenso
wie die bisher erfaßten
Datensätze,
für jedes
Fahrzeug bzw. jede Bordstation 16 zentral durch die Leitstation verwaltet.
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Die Auswertung der übermittelten
Datensätze
erfolgt zentral in dem Rechner 25 in Abhängigkeit von
der Art der Daten und der erfaßten
Größen bzw. Vorgänge in einer
an sich bekannten Weise. Damit wird ein hohes Maß an Flexibilität und Erweiterungsfähigkeit
des erfindungsgemäßen Systems
hinsichtlich weiterer Fahrzeuge erreicht.
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Die Auswertung umfaßt zum Beispiel
auch Statusinformationen hinsichtlich bestimmter Komponenten des
betreffenden Fahrzeugs sowie die Korrelation zwischen (relativen)
Abstandsund Weginformationen und deren Zusammenhang mit den erfaßten Messdaten.
Damit werden auch die bei bekannten Systemen mit dem Einsatz von
Lichtschranken verbundenen fehlerhaften Wegmessungen und die dadurch
verursachte unzureichende Korrelation zwischen dem durch das betreffende
Fahrzeug zurückgelegten
Weg und den Messdaten zumindest weitgehend vermieden.
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Im folgenden sei ein Zahlenbeispiel
gegeben, nach dem das erfindungsgemäße System realisiert werden
kann.
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Zur bidirektionalen Kommunikation
zwischen den Bordstationen 16 und der Leitstation wird
zum Beispiel ein Frequenzbereich von 2,4 GHz verwendet. Jeder zu übermittelnde
Datensatz umfasst insgesamt 16 Bytes. Davon werden 2 Bytes für eine Identifikation
des Datensatzes, 4 Bytes für
den Stand des Zeitgebers und 8 Bytes als Nutzbytes für die Messdaten
verwendet. 2 Bytes sind frei und stehen im Bedarfsfall zur Übermittlung
weiterer Daten zur Verfügung.
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Der Zwischenspeicher in jeder Bordstation ist
so bemessen, dass er 25000 Datensätze speichern kann. Die Sendeeinheiten
zur Übertragung dieser
Datensätze
sind so ausgelegt, dass etwa 750 Datensätze pro Sekunde von jeder Bordstation
gesendet werden können.
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Die Leitstation ruft zyklisch etwa
alle 2 ms Datensätze
von den Bordstationen ab und führt
eine Synchronisation der Bordstationen durch, wobei jeweils etwa
0,7 ms auf eine Antwort von der betreffenden Bordstation gewartet
wird. Weiterhin kann die Leitstation ihrerseits etwa 125 Datensätze pro
Sekunde an eine Bordstation senden.
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Bei einem Abruf durch die Leitstation
werden aufgrund der größeren Datenmenge
vorzugsweise jeweils immer drei der beschriebenen Datensätze durch
die Bordstation gesendet, während
in umgekehrter Richtung jeweils ein Datensatz von der Leitstation
zu einer Bordstation übermittelt
wird.
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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass
das System zum Beispiel durch Einsatz unterschiedlicher Sendefrequenzen
auf mehrere Leitstationen erweitert werden könnte. Weiterhin ist auch eine
deterministische Datenerfassung möglich, und das Verfahren bzw.
System kann auch zur reinen CAN-Telemetrie eingesetzt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System
ist natürlich
nicht nur zur Anwendung in Verbindung mit der CAN-Telemetrie von
Fahrzeugen geeignet. Vielmehr könnten
auch andere mobile oder stationäre
Objekte mit einer Bordstation der oben beschriebenen Art sowie Messeinrichtungen
ausgestattet werden, um mit einer Leitstation der beschrie benen
Art (die auch stationär an
einem bestimmten Ort angeordnet sein könnte) Messdaten und Programme
auszutauschen.