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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Daten in einem Fahrzeug. Das Fahrzeug kann hierbei jedes beliebige Fahrzeug zu Land, zu Wasser und in der Luft sein, insbesondere aber ein militärisches Fahrzeug.
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Fahrzeuge werden immer mehr mit elektronischen Kontroll- und Steuergeräten ausgestattet und benötigen dazu eine Möglichkeit zur Übertragung von Daten zwischen den einzelnen elektronischen Komponenten untereinander oder zu Ein-/Ausgabegeräten, wie beispielsweise Sensoren, Bildschirme, Tastaturen, etc.
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Diese Übertragung der Daten kann uni- oder bidirektional gestaltet sein. Eine solche Datenverbindung kann innerhalb des gleichen Raumes im Fahrzeug erfolgen oder auch zwischen verschiedenen Räumen.
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Bekannt ist dazu, die Datenübertragung über eine elektronische Leitung zu realisieren oder über drahtlose Netzwerke wie beispielsweise Bluetooth oder WLAN.
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Eine solche bekanntere Datenübertragung ist beispielsweise in der
DE 10 2015 109 114 A1 offenbart, wobei die Datenübertragung durch elektronische Leitungen innerhalb desselben Raumes oder über einen Schleifring zur Übertragung der Daten zwischen zwei Räumen offenbart wird.
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Unter Datenschutzaspekten, die immer mehr in zivilen Fahrzeugen zu berücksichtigen sind, aber insbesondere bei militärischen Anwendungen hat sich jedoch gezeigt, dass leitungsgebundene Datenübertragungen leicht abgehört werden können, sodass zusätzliche Maßnahmen durchgeführt werden müssen, um die Datensicherheit zu gewährleisten.
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So ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Übertragung von Daten in einem Fahrzeug aufzuzeigen, die eine hohe Abhörsicherheit aufweist und den Leitungsaufwand im Fahrzeug auf ein Minimum reduziert. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Materialaufwand möglichst gering zu halten, um das Gewicht des Fahrzeugs nicht unnötig zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des vorliegenden Hauptanspruchs gelöst.
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So beansprucht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Übertragung von Daten in ein Fahrzeug, mit mindestens einer Lichtquelle zur Lichterzeugung innerhalb des Fahrzeugs. Eine solche Lichtquelle kann beispielsweise aus mindestens einer LED bestehen oder mindestens einen Laser. Die Idee der Erfindung ist es nun, diese Lichtquelle zu benutzen, um Daten mittels der Lichtquelle auszusenden. Dazu ist es vorrangig wichtig, dass die Lichtquelle schnell schaltbar ist und somit schnell zwischen verschiedenen Helligkeiten hin und her schalten kann.
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Ebenfalls zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört eine Spannungsquelle zur Erzeugung von elektrischer Spannung mittels welcher die Lichtquelle betrieben wird.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Sendeeinheit vorgesehen, welche einen Datenstrom als Spannungssignal auf die von der Spannungsquelle erzeugte elektrische Spannung aufmodulieren kann. Die Sendeeinheit sorgt also dafür, dass ein Datenstrom als zeitliche Abfolge in ein Spannungssignal gewandelt wird und dieses Spannungssignal auf die von der Spannungsquelle erzeugte elektrische Spannung aufmoduliert wird. Diese Spannung wird dann der Lichtquelle zugeführt wird. Entsprechend der zeitlichen Änderung verteilt die Lichtquelle nun ein Lichtsignal im Fahrzeug, welches den Datenstrom beinhaltet.
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Ebenfalls erfindungsgemäß ist mindestens eine Empfangseinheit im Fahrzeug vorgesehen, welche die aufmodulierten Spannungssignale aus dem Lichtsignal aufnehmen und seinen Datenstrom wandeln kann. Die Empfangseinheit umfasst dazu einen lichtempfindlichen Sensor, welcher so im Fahrzeug angeordnet ist, dass er das Licht aus der Lichtquelle aufnehmen kann und der Empfangseinheit zuführen kann. Diese wandelt dann die zeitliche Abfolge der Lichtsignale wieder in elektrische Signale und somit einen Datenstrom. Dadurch können Daten im Fahrzeug über eine Lichtquelle bis hin zur Empfangseinheit übertragen werden.
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Die erfindungsgemäße Lichtquelle kann eine zusätzliche Lichtquelle im Innenraum des Fahrzeugs darstellen, welche ausschließlich für die Datenübertragung genutzt wird. Ebenso kann in einer besonderen Ausführungsform die Lichtquelle aber auch zur Beleuchtung des Innenraums dienen. Im letzteren Falle werden die Signale derart auf die Versorgungsspannung der Lichtquelle aufmoduliert, dass keine sichtbare Veränderung in der Innenraumbeleuchtung durch das menschliche Auge wahrgenommen werden kann, da die zeitliche Abfolge der Signale zu schnell ist für das menschliche Auge. Die Empfangseinheit jedoch kann diese Lichtsignale trotzdem detektieren und wieder zu einem Datenstrom wandeln.
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Falls die Lichtquelle nicht zur Beleuchtung des Innenraums, sondern ausschließlich zur Datenübertragung im Fahrzeug dient, wird in einer besonderen Ausführungsform vorgeschlagen, dass die aufmodulierten Spannungssignale ein Frequenzspektrum aufweisen, welches nicht im sichtbaren Bereich angeordnet ist. Das bedeutet, dass die Lichtsignale von der Lichtquelle durch das menschliche Auge nicht wahrgenommen werden, da das Licht der Lichtquelle im nicht sichtbaren Bereich liegt. Diese Ausführungsform hat den weiteren Vorteil, dass die Innenraumbeleuchtung nicht beeinflusst wird. In diesem Falle wird vorgeschlagen, auch die Sensoren der Empfangseinheit so zu gestalten, dass sie auf das Frequenzspektrum der Lichtquelle reagieren.
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Das Fahrzeug kann mit einem Innenraum ausgestattet sein. Insbesondere bei größeren Fahrzeugen kann das Fahrzeug jedoch auch mehrere Innenräume beinhalten. Um nun eine Datenübertragung zwischen zwei Räumen zu gewährleisten, muss sichergestellt sein, dass das von der Lichtquelle ausgesendete Licht zu den entsprechenden Empfangseinheiten gelangen kann. Dies kann durch Freiräume oder lichtdurchlässige Materialien zwischen den Räumen geschehen.
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In einer besonderen Ausführungsform wird jedoch vorgeschlagen, dass Lichtleitelemente vorgesehen sind, welche das Licht von einem Raum zum anderen zu leiten. Entsprechende Lichtleitelemente können aus lichtleitenden Materialien bestehen und sorgen dafür, dass das Licht von einem Raum in einen anderen geleitet wird. Dies kann weiterhin auch durch entsprechend eingebrachte Spiegel geschehen.
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Insbesondere bei der Ausführungsform, in welcher die Lichtquelle zur Beleuchtung des Innenraums gewendet wird, wird in einer weiteren besonderen Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Lichtquelle mehrfarbig gestaltet ist und der Datenstrom nur auf das Licht einer Farbe aufmoduliert wird. Dadurch ist es möglich, in gewissen Bereichen die Innenraumbeleuchtung farblich anzupassen, ohne die Datenübertragung zu beeinflussen.
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Es ist aber auch denkbar, das Licht mehrerer Farben zur Aufmodulierung zu nutzen. Dabei können dann mehrere Datenströme durch unterschiedliche Frequenzspektren der einzelnen Farben gleichzeitig im Innenraum übertragen werden.
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Bevorzugter Weise ist die Empfangseinheit, wie bereits beschrieben, auf die Frequenz der Lichtquelle abgestimmt, sodass die Daten sicher übertragen werden können, jedoch andere Lichteinstrahlungen mit anderer Frequenz nicht von der Empfangseinheit detektiert werden. Ebenso kann die Empfangseinheit auch mit einem Farbfilter ausgestattet werden, sodass der gleiche Effekt auftritt, als wäre die Empfangseinheit auf ein bestimmtes Frequenzspektrum eingestellt.
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Besonders bevorzugt sind die Lichtsignale für die Datenübertragung im Fahrzeug im Infrarotbereich und oder im ultravioletten Bereich vorgesehen.
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Vorteilhafterweise kann eine solche Datenübertragung per Lichtsignale nur dann abgehört oder aufgegriffen werden, wenn der Innenraum des Fahrzeugs frei sichtbar ist. So kann bei entsprechender Gestaltung des Fahrzeugs, beispielsweise Verdunkelung und/oder einseitiger Verspiegelung der Scheiben des Fahrzeugs eine Abhörsicherheit gewährleistet werden, um die zu übertragenden Daten zu sichern. Die Fahrzeuge können auch so gestaltet sein, dass keine Sichtfenster vorgesehen sind und die Sichtübertragung zum Fahrzeuginneren durch Kameras und Bildschirme realisiert wird.
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Durch diese Ausführungen kann eine Datenübertragung mit hoher Sicherheit gewährleistet werden, da ein Abhören unmöglich ist, solange kein Sichtkontakt zum Innenraum besteht. Ebenso wird kein bis wenig Leitungsaufwand im Fahrzeug durch die Vorrichtung für die Datenübertragung erzeugt, sodass das Gewicht des Fahrzeugs geringgehalten werden kann.
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Die Spannungsquelle für die Lichtquelle kann Wechsel- oder Gleichspannung liefern. Damit wird das von der Sendeeinheit generierte elektrische Signal für den Datenstrom entweder auf eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung aufmoduliert. Das Verfahren zu einer solchen Modulation ist hinreichend bekannt und verändert die Spannung der Spannungsquelle derart, dass kleine Spannungsflanken in zeitlicher Abfolge auf die Spannung der Spannungsquelle addiert werden. Somit besteht ein Gleichspannungssignal nach der Aufmodulation aus einer gleichbleibenden Grundspannung und davon ausgehend aus kleinen Spannungsspitzen, welche die Grundspannung leicht erhöhen oder leicht verringern. Diese Spannungsspitzen sind jedoch derart klein gestaltet, dass sie die Lichtquelle nicht beeinflussen.
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Ebenso kann eine Aufmodulation auf eine Wechselspannung geschehen. Hierbei wird dann die schwingende Grundspannung genutzt, um entsprechende Spannungsflanken hinzuzufügen. Die Grundspannung besitzt hierbei häufig einen sinusförmigen Verlauf.
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Die Aufmodulierung des Datenstroms auf die Lichtquelle durch die Sendeeinheit manipuliert diese derart, dass das abgestrahlte Licht in kurzer Folge helle und dunkle Signale in Form von hellerem und dunklerem Licht abgibt, bezogen auf die mittlere Helligkeit der Lichtquelle. Diese Abfolge ist so schnell, dass sie mit dem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar ist.
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Hierbei sind zwei Ausführungsformen denkbar. Zum einen kann ein helles Lichtsignal als digitale Eins gewertet werden und ein dunkleres Lichtsignal als digitale Null. Ebenso ist aber auch eine umgekehrte Logik denkbar, bei der das helle Lichtsignal als logische Null dargestellt wird und das dunklere Lichtsignale als digitale Eins.
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In einer weiteren besonderen Ausführungsform besteht das erfindungsgemäße Fahrzeug aus einer Wanne und einem Turm, wobei ein Raum des Fahrzeugs im Turm vorgesehen ist und ein Raum des Fahrzeugs in der Wanne. Damit die Signalübertragung des Lichts von einem Raum in den anderen geschehen kann, muss der Zugang von Wanne zum Turm frei und somit lichtdurchlässig sein oder es müssen die oben genannten Lichtleitelemente vorgesehen sein, die das Licht von einem Raum in den anderen leiten.
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Zusätzlich zur erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Übertragung von Daten in einem Fahrzeug können weitere Sensoren vorgesehen sein, die mindestens einem Empfangsgerät zugeschaltet sind und auf Datensignale außerhalb des Fahrzeugs reagieren. Dazu müssen diese Sensoren außen am Fahrzeug angebracht sein. Mittels dieser Ausführungsform ist es möglich, Daten zum Fahrzeug zu senden, um Datenübertragungen von außerhalb des Fahrzeugs ins Innere des Fahrzeugs zu ermöglichen. Allerdings sind diese Daten von außerhalb des Fahrzeugs dann nicht mehr abgesichert. Das Sicherheitskonzept durch die Lichtübertragung greift nur im Inneren des Fahrzeugs. Ebenso ist es möglich, durch außen angebrachte Lichtquellen eine Datenübertragung vom Fahrzeug nach außen zu ermöglichen.
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Um die Sicherheit aller Datenübertragungen weiter zu erhöhen, wird vorgeschlagen, die Daten vom Versenden durch die Lichtquelle zu verschlüsseln. Hierbei ist jede herkömmliche Verschlüsselungsmethode denkbar und muss in die Sendeeinheit integriert werden, damit der Datenstrom von der Sendeeinheit verschlüsselt werden kann. Alternativ kann bereits ein verschlüsselter Datenstrom vorliegen, der dann nicht mehr von der Sendeeinheit aufbereitet werden muss.
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Entsprechend dazu kann ebenfalls mindestens eine entsprechende Empfangseinheit so gestaltet sein, dass sie den verschlüsselten Datenstrom entschlüsseln kann. Falls lediglich die Weitergabe des verschlüsselten Datenstroms durch die Empfangseinheit vorgesehen ist, kann die Entschlüsselung in der Empfangseinheit auch entfallen und zu einem späteren Zeitpunkt in der Weiterverarbeitung des Datenstroms nach der Empfangseinheit vorgesehen sein.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Merkmale beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausgestaltungen denkbar. So könnten Lichtverstärker vorgesehen sein, die das eintreffende Licht verstärken und verstärkt weitergeben. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn durch Lichtleitelemente das Licht verlustbehaftet weitergeleitet wird. Ebenso ist denkbar, dass Spiegel als Lichtleitelemente Dreh- und/oder schwenkbar gelagert sind, sodass das Licht von diesem Lichtleitelement auf verschiedene Empfangseinheiten reflektiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015109114 A1 [0005]