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I. GEBIET
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Kommunikationssysteme die Nachrichtensendestationen und
Relay-Stationen einsetzen um Nachrichten zu mobilen Fahrzeugen zu
schicken. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
ein neues und verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Verwenden
solcher Kommunikationssysteme um eine Fernüberwachung und Konfiguration
von elektronischen Steuersystemen bzw. Kontrollsystemen innerhalb
von kommerziellen Frachttransportfahrzeugen zu ermöglichen.
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II. BESCHREIBUNG VERWANDTER
TECHNIKEN
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Ein Bedarf nach Fahrzeugpositions-
und Entsendungsnachrichtenübermittlungsmöglichkeit
wird von vielen im Mobilfahrzeugbereich erkannt. Es gibt eine substantielle
Anzahl von kommerziellen, staatlichen und privaten Anwendungen,
die das Liefern von relativ kurzen Nachrichten zu oder von einer
großen
Anzahl von geographisch verstreuten Terminals bzw. Endgeräten oder
mobilen Transceivern verlangen, und zwar oft auf einer unregelmäßigen Basis.
Der Bedarf nach Nachrichtendiensten beinhaltet z. B. Luftfahrt,
Navigation, kommerzieller Transport und Nachrichtenlieferdienste.
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Andere Beispiele beinhalten die kommerzielle
Lkw-Transportindustrie, wo Dispatcher bzw. Abfertiger kurze Nachrichten
mit Lkws, die sich irgendwo in den kontinental Vereinigten Staaten,
insbesondere in ländlichen
Gebieten, befinden, kommunizieren möchten. Bis vor kurzem wurde
der Transfer von solchen Nachrichten auf regelmäßige telefonische Kommunikation
zwischen Fahrern und einem zentralen Abfertiger beschränkt. Jedoch
hat es sich als zu schwer erwiesen, wenn nicht sogar unmöglich, dass
Fahrer immer wieder zu festen, arrangierten Zeiten „hereinrufen", da Telefondienste
nicht immer in vielen Gebieten leicht zur Verfügung stehen.
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Neben herkömmlichen Telefonsystemen haben
mehrere andere Kommunikationssysteme versucht den mobilen Markt
zu adressieren. Funktelefone, zellu lare bzw. Zelltelefone, und tragbare
Funktransceiver (CB) sind alle in der Lage auf gewisse Art Kommunikation
zwischen einem Mobiltransceiver und einer Basiseinheit vorzusehen.
Jedoch haben eine Anzahl von Faktoren dazu geführt, dass diese Systeme inadäquat sind als
Nachrichten-Kommunikationssysteme
zur Versorgung einer großen
Anzahl von weit verteilten Benutzern. Z. B. die Niedrig-Energie-Übertragungen
innerhalb jeder einer Anordnung von Zellen innerhalb eines Zellkommunikationssystems
sind anfällig
gegenüber
frequenzselektivem Fading bzw. Schwund und Signalblockierung. Weiterhin
müssen
hochmobile Einheiten, wie z. B. Lkws häufig Kanäle wechseln, während neue
Zellen innerhalb des Zellsystems durchquert werden. Direktkommunikations-,
Nicht-Zell-Funksysteme haben sich als ähnlich nachteilhaft herausgestellt
aufgrund von häufiger
Systemüberlastung
und Anfälligkeit
gegenüber
Interferenz von anderen Kommunikationssystemen.
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Ein Kommunikationssystem basierend
auf erdorbitalen Relay-Satelliten wurde entwickelt mit dem Ziel diese
Schwierigkeiten zu überwinden
und um eine kontinuierliche Lieferung von Nachrichten und ähnlichen Steuerinformationen
an einen große
Anzahl von Benutzern über
ein weites geographisches Gebiet vorzusehen. Solch ein satellitengestütztes Nachrichtenkommunikationssystem
wird z. B. in dem U.S. Patent Nr. 4,979,170, betitelt ALTERNATING
SEQUENTIAL HALF DUPLEX COMMUNICATION SYSTEM, beschrieben, was dem
Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen ist.
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Zusätzlich zu der Abhängigkeit
von Systemen zum Vorsehen von Nachrichtenübermittlungsmöglichkeiten
zu entfernten mobilen Einheiten teilen sich bestimmte Industriezweige
ebenfalls einen Bedarf nach zuverlässiger Mobileinheitsortsangabeinformationen.
Ein Industriezweig, für
den solche Information insbesondere wünschenswert ist, ist insbesondere
die kommerzielle Lkw-Transportindustrie.
In der kommerziellen Lkw-Transportindustrie besteht ein Bedarf nach
einem effizienten und genauen Verfahren zur Fahrzeugpositionsbestimmung.
Mit einfachem Zugriff auf Fahrzeugortsinformation erhält die Heimatbasis
der Lkw-Transportfirma mehrere Vorteile. Die Lkw-Transportfirma
kann den Kunden hinsichtlich des Ortes, der Route und der geschätzten An kunftszeit
der Ladung benachrichtigen. Die Lkw-Transportfirma kann außerdem die
Fahrzeugortsinformation zusammen mit empirischen Daten verwenden
um die Effektivität
der Routenwahl zu beurteilen, wodurch die am ökonomischsten effizienten Routenwege
und Prozeduren bestimmt werden können.
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In dem U.S. Patent Nr. 5,017,926,
betitelt DUAL SATELLITE NAVIGATION SYSTEM, was dem Rechtsnachfolger
der vorliegenden Erfindung zugewiesen ist, wird ein System offenbart,
in dem das Kommunikationsterminal an jeder Mobileinheit in der Lage
ist Position zusätzlich
zum Vorsehen einer Nachrichtenübermittlungsfähigkeit
vorzusehen. Das System des U.S. Patents Nr. 5,017,926 beruht auf
der Theorie der Trilateration zur beispielsweisen Bestimmung der
Mobilfahrzeugposition. Trilateration schreibt vor, dass wenn die Position
von drei Objekten relativ zueinander bekannt ist, und die Distanz
von jedem dieser drei Objekte zu einem vierten Objekt bekannt ist,
dann die dreidimensionale Position des vierten Objektes innerhalb
des Koordinatenrahmens, der die Position der ersten drei Objekte
beschreibt, bestimmt werden kann. In diesem System des U.S. Patents
Nr. 5,017,926 entsprechen die ersten zwei dieser drei bekannten
Positionen den Ortsangaben eines Satellitenpaares, während die
dritte Position im Erdmittelpunkt liegt.
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Mittels der Satellitenkommunikationsfähigkeit
bei jedem Mobilterminal um Fahrzeugpositionsbestimmung vorzusehen
werden große
Vorteile für
die kommerzielle Lkw-Transportindustrie und damit in Beziehung stehenden
Paket-Lieferindustrien vorgesehen. Zum Beispiel umgeht diese Möglichkeit
die Anforderung, dass Lkw-Fahrer selbst über Telefone Positionsberichte
hinsichtlich der Fahrzeugposition an die Heimatbasis der Lkw-Transportfirma
vorsehen müssen.
Diese Positions- bzw. Ortsangabeberichte sind bestenfalls gelegentlich,
da sie nur auftreten, wenn der Lkw-Fahrer ein bestimmtes Ziel oder
einen Zwischenhaltepunkt erreicht hat, und gehen auf Kosten der
Zeit des Fahrers, da er die Heimatbasis der Lkw-Transportfirma anrufen
muss. Das Verfahren der Ortsangabeberichte lässt weiterhin Raum für größere Ungenauigkeiten,
z. B. können Lkw-Fahrer
inkorrekte Ortsangabeinformation berichten, und zwar entweder aufgrund
eines Fehlers oder bewusst; oder sie können ungenaue Schätzungen
von Ankunftszeiten und Abfahrtszeiten berichten.
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Im Kontrast hierzu ermöglicht die
Verwendung von Satellitkommunikationsmöglichkeiten an jedem Lkw der
Ortsheimatbasis der Lkw-Firm a die geographische Längen/Breitenposition
eines jeden Lkws nach Wunsch zu identifizieren, womit die Nachteile,
die mit intermittierenden Ortsangabeberichten verknüpft sind, vermieden
werden. Zum Beispiel wird die Ausfallzeit (d. h. Perioden in der
Null Einkommen produziert wird) von nicht im Einsatz befindlichen
(idle) Lkws minimiert, da die Kommunikationen, die zur Bestimmung
des Ortes nötig
sind, stattfinden können
während
sich der Lkw auf seiner Route befindet. Weiterhin werden Ungenauigkeiten
in Ortsangabeberichten praktisch eliminiert, da die Heimatbasis
der Lkw-Transportfirma in der Lage ist, genaue Lkw-Ortsangaben praktisch
instantan bzw. augenblicklich zu ermitteln.
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In der letzten Zeit wurden Lkw-Transport-
und Lieferfahrzeuge mit elektronischen Steuer- bzw. Kontrolleinheiten
(electronic control units (ECUs)) ausgerüstet, die mit einem Fahrzeugdatenlink
bzw. Fahrzeugdatenbus verbunden sind. Solche an Bord befindlichen
bzw. Bord-ECUs beinhalten typischerweise Selbstdiagnoseelemente,
die in der Lagen sind z. B. einen fehlerhaften Motorbetrieb und
Fahrzeugteilsystemausfälle
zu detektieren. Solche ECU-Diagnosen
tendieren dazu die Unterhaltskosten zu reduzieren, und zwar dadurch dass
jedes Fahrzeug auf rechtzeitige Weise nachfolgend zu einer Detektierung
einer Motorfehlfunktion und Ähnlichem
gewartet wird. Bord-Fahrzeugselektronikverarbeitungs-
und Speicherressourcen mangelt es jedoch erfahrungsgemäß an der
Kapazität
um vollständig
die großen
Datenmengen, die durch fortschreitend komplexere elektronische Fahrzeugsteuersysteme
produziert werden, zu verarbeiten bzw. zu verwenden. Die begrenzte
Bord-Verarbeitungsfähigkeit
von Fahrzeugelektroniksteuereinheiten hat die Performance von komplexen
Diagnoseprozeduren gehemmt und hat auf ähnliche Weise die Ausführung von
Fahrzeugprognostiken zum Vorhersehen von Fahrzeugwartungsanforderungen
eingeschränkt.
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Zusätzlich sind viele Bord-ECUs
angeordnet, um Daten bezüglich
des Fahrzeugbetriebes zu akkumulieren. Insbesondere werden Daten über den
internen Datenbus zu einer Bord-Aufzeichnungsvorrichtung gesendet.
Die Daten, die durch die Bord-Aufzeichnungsvorrichtung akkumuliert
werden, werden typischerweise jedoch nur verwendet, nachdem sie
auf einem Heimatbasiscomputer transferiert wurden, und zwar zur
Verwendung in einer Analyse des Fahrzeugbetriebes. Der Transfer
von Bord-Daten auf den Computer der Heimatbasis wird normalerweise
durch Downloaden der Bord-Daten auf einen tragbaren Computer und
durch physischen Transport des Computers zu der Heimatbasis erreicht.
Dies hat sich als eine beschwerliche Prozedur herausgestellt, die
außerdem
teuer und Fehler behaftet ist, insbesondere innerhalb von großen Fahrzeugflotten.
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Die Betriebsparameter von vielen
Bord-Fahrzeug-ECUs können
außerdem
programmiert werden um den Fahrzeugbetrieb zu optimieren. Zum Beispiel
kann die Fahrzeugmotor-ECU eingestellt werden um zu verhindern,
dass das Fahrzeug eine maximale Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet.
Wiederum wird jedoch die Einstellung von ECU-Parametern typischerweise
durch manuelles Verbinden eines speziell programmierten tragbaren
Computers zu dem Fahrzeugelektroniksystem erreicht. Dieser manuelle
Parametereinstellungsprozess ist ähnlich teuer und fehlerbehaftet.
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Während
beidem, der Akkumulierung von Bord-Betriebsdaten und der Einstellung
von ECU-Parametereinstellungen, wird die Kommunikation über den
Daten-Link bzw. Datenbus mittels Protokollen ausgeführt, die
Eigentum des Herstellers sind bzw. urheberrechtlich geschützt durch
die Hersteller einer jeden ECU sind. Die Existenz von mehreren Protokollen
fügt dem
System Kosten und Komplexität
hinzu, und verhindert eine standardisierte Kommunikation über den
Fahrzeugdatenlink. Weiterhin liefern existierende geschützte Protokolle
zur Kommunikation über
den Fahrzeugdatenlink im Allgemeinen nicht zuverlässige Verifikation
der Kennung von Vorrichtungen, die momentan mit dem Link verbunden
sind. Dies bedeutet, dass es typischerweise den Fahr zeugfahrern
oder dem Wartungspersonal auferlegt wird, manuell eine Aufzeichnung
der verschiedenen Identifizierungsinformationen (z. B. Hersteller,
Modellnummer, Softwareversion), die jeder ECU, verbunden mit dem
Datenlink, zugewiesen sind, zu führen.
Solche manuellen Verifikationsverfahren sind ebenso offensichtlich
anfällig
gegenüber
menschlichen Fehlern. Ein ähnliches
Kommunikationsnetzwerk ist z. B. aus der US-A-5,526,357 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung einen standardisierten Kommunikationsweg zwischen Bord-Fahrzeugelektroniksteuereinheiten
(electronic control units (ECUs)) und externen Datenverarbeitungsressourcen
vorzusehen.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung dass konventionelle mobile Kommunikationssysteme, wie
z. B. satellitengestützte
Nachrichtenübermittlungs-
und Trackingsysteme verwendet werden, um den Kommunikationsweg zu
implementieren.
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Es ist noch ein weiteres Ziel der
vorliegenden Erfindung ein System vorzusehen, in dem solch ein Kommunikationsweg
verwendet wird um es nicht an Bord installierten Verarbeitungsressourcen
zu ermöglichen,
komplexe diagnostische und prognostische Prozeduren auszuführen, und
zwar solche, die Fahrzeug-ECUs beinhalten, wodurch der Bedarf nach
komplexer Bord-Verarbeitungsfähigkeit
umgangen wird. Es ist ein anderes weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung es einer Basisstation, die sich in Funk- oder Satellitenkommunikation
mit einem Fahrzeug befindet, zu ermöglichen, zuverlässig Geräte die an
den Fahrzeugdatenlink gekoppelt sind, zu identifizieren.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ein verallgemeinertes Kommunikationsprotokoll vorzusehen,
das in der Lage ist den „Über-die-Luft" bzw. den „over-the-air"-Transfer zwischen
dem Datenlink und einer externen Verarbeitungsressource von Information,
und zwar formatiert auf eine einzigartige und geschützte Weise,
einer spezifischen ECU vorzusehen.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ein verallgemeinertes Kommunikationsprotokoll vorzusehen,
das in der Lage ist, den Transfer, und zwar zwischen dem Datenlink
und einer Bord-Fahrzeuganzeige von Information, formatiert auf eine
einzigartige und geschützte
Art und Weise, hinsichtlich einer spezifischen ECU vorzusehen.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung es zu ermöglichen,
die Betriebsparameter von Fahrzeug-ECUs zu überwachen und/oder anzupassen
durch eine Basisstation, die sich in Funk- oder Satellitenkommunikation
mit dem Fahrzeug befindet.
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Die Erfindung ist definiert, wie
es in den angefügten
Ansprüchen
dargelegt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Merkmale, Ziele und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden noch offensichtlicher aus der
folgenden detaillierten Beschreibung, insbesondere wenn diese in
Zusammenhang mit den Zeichnungen gesehen wird, in denen gleiche
Bezugszeichen Entsprechendes durchweg identifizieren und wobei die
Zeichnungen Folgendes zeigen:
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1 zeigt
eine beispielhafte Implementierung eines Mobilkommunikationsnetzwerks;
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2 stellt
schematisch eine Fahrzeugdatenverbindung, die in einer bestimmten
Fahrzeugflotte beinhaltet ist, dar;
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3 zeigt
eine detailliertere Darstellung der Struktur und Organisation von
zentralen und Serviceprovidersteuerstationen, die innerhalb eines
Mobilkommunikationsnetzwerks enthalten sind; und
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4 stellt
anschaulich einen Satz von drei Flottenfahrzeugen dar, die durch
Flottenoperator- und Serviceproviderbasisstationen verwaltet werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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I. Einleitung
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Die vorliegenden Erfindung sieht
ein Verfahren und Vorrichtung vor zum Tranferieren von Nachrichten zwischen
den Fahrzeugteilsystemen innerhalb eines oder mehrerer Fahrzeuge
einer Flotte und einer oder mehrerer zentraler Steuerstationen,
die von Flottenbetreibern oder Serviceprovidern bzw. Wartungs-Dienstleistern
gemanagt wird bzw. gewartet werden. Jedes Fahrzeug beinhaltet ein
Mobil-Kommunikationsendgerät bzw:
-terminal sowie einen internen Datenlink bzw. Datenbus an denen
die Fahrzeugteilsysteme angeschlossen sind. Gemäß der Erfindung werden Statusinformationen
und dergleichen, die durch jedes Fahrzeugteilsystem generiert werden,
auf dem internen Datenbus in Form von diskreten Nachrichtenpaketen
platziert. Jedes Nachrichtenpaket beinhaltet Header-Information,
die zumindest ein spezifisches Fahrzeugteilsystem identifiziert.
Bestimmte der Nachrichtenpakete werden durch das Mobilkommunikationsendgerät zu einem
Netzwerkmanagementcenter oder ähnlicher
Netzwerkroutingeinrichtung gesendet, von wo aus die Pakete zu einer zentralen
Steuerstation eines Flottenbetreibers weitergeleitet werden, die
bei der Flottenbetreiberabfertigungseinrichtung (fleet Operator
dispatch facility) angeordnet sein kann. Innerhalb der zentralen
Steuerstation wird Information aus den empfangenen Paketen extrahiert
und in einer Datenbank von Fahrzeugstatusinformation katalogisiert.
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Die zentrale Steuerstation sendet
außerdem
Steueranfragen und Parameterinformation an das Mobilkommunikationsendgerät eines
bestimmten Fahrzeugs, und zwar zur Verwendung durch darin befindliche
verschiedene Fahrzeugteilsysteme. Jedes Nachrichtenpaket, das durch
die zentrale Steuerstation generiert wird, beinhaltet Header- bzw.
Kopfteilinformation, die zumindest ein bestimmtes Flotten-Fahrzeug
und Fahrzeug-Teilsystem identifiziert. Dies erlaubt es, das jedes
Nachrichtpaket, das durch ein bestimmtes Mobilkommu nikationsendgerät empfangen
wird, auf den Fahrzeugdatenbus platziert wird und durch das bestimmte Fahrzeugteilsystem
abgerufen wird.
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II. Übersicht des Mobilkommunkationsnetzwerks
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1 zeigt
die Komponenten eines Mobilkommunikationsnetzwerks (mobile communication
network), in dem die vorliegende Erfindung ausgeführt werden
kann. Das Mobilkommunikationsnetzwerk kann z. B. ein herkömmliches
Zellenkommunikationssystem sein, das konstruiert ist, einen Dienst
bzw. Service zwischen Benutzerfahrzeugen innerhalb spezifizierter
geographischer Gebiete (d. h. Zellen) vorzusehen. Alternativ kann die
vorliegende Erfindung innerhalb eines Satellitenkommunkationssystems
ausgeführt
werden, und zwar in einer Systemart, die in der Lage ist, Kommunikation
zwischen einer oder mehreren zentralen Steuerstationen und einer
Vielzahl von Benutzerfahrzeugen, die über ein großes geographisches Gebiet verteilt
sind, zu ermöglichen.
Solch ein satellitengestütztes
Nachrichtenkommunikationssystem wird z. B. in dem oben einbezogenen
U.S. Patent Nr. 4,979,170 beschreiben.
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Auf 1 wird
nun detaillierter Bezug genommen, und zwar wird eine Übersicht über ein
Kommunikationsnetzwerk 10 vorgesehen, in dem Nachrichteninformationen
zwischen Flottenfahrzeugen 12, 14 und einer oder
mehreren Steuerstationen gemäß der Erfindung
ausgetauscht werden. In der 1 wird
ein Kommunikationsnetzwerk 10 dargestellt, in dem die Flottenfahrzeuge 12, 14 jeweils
ein Mobilkommunikationsendgerät (mobil
communications terminal (MCT)) besitzen. Die Flottenfahrzeuge 12, 14 repräsentieren
ein Beliebiges einer Vielzahl von Fahrzeugen (z. B. Fracht-Lkws),
deren Fahrer oder andere Insassen es erwünschen, gelegentlich Informationen,
Statusberichte oder Nachrichten oder aktualisierte Versionen hiervon
von einer zentralen Basisstation oder zentralen Steuerstation 18 eines
Flottenbetreibers zu erhalten. Als Beispiel haben Lkw-Fahrer oder
anderes Lieferpersonal oft einen Bedarf nach einem einfachen Zugriff
auf Nachrichten um einen effizienteren Betrieb vorzusehen. Das Kommunikationsnetzwerk
der 1 greift auf eine
Satellitenkommunikationsverbindung zwischen den Fahrzeugen 12, 14 und
einer zentralen Steuer- bzw. Kontrollstation 18 zurück. Es ist
jedoch wiederum angemerkt, dass die Lehren der vorliegenden Erfindung
ebenso auf terrestrische Zellen- oder Mobilfunkkommunikationssysteme
anwendbar sind, in denen Kommunikation mit einer oder mehreren Mobileinheiten
durch eine Zentraleinrichtung und entfernt angeordnete Transceiverbasisstationen aufgebaut
wird.
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Um einen geeigneten Kontext für eine Beschreibung
hinsichtlich der Art und Weise, auf die in der die vorliegende Erfindung
einen Informationsaustausch zwischen jedem internen Fahrzeugdatenlink
und der zentralen Steuerstation 18 ermöglicht wird, vorzusehen, wird
zunächst
eine kurze Beschreibung der üblichen
Art und Weise, auf die Nachrichten zwischen Fahrzeugfahrern und
Steuerstationen transferiert werden, vorgesehen.
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III. Netzwerknachrichtentransfer
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Bezug wird nun im größeren Detail
auf 1 genommen, wobei
Nachrichten von den Mobilkommunikationsendgeräten der Fahrzeuge 12, 14 zu
dem Satelliten 20 gesendet werden und von diesem zu einem
zentralen Terminal bzw. Endgerät 22 weitergeleitet
werden auf das ebenso als eine Erdstation Bezug genommen wird. Das
zentrale Endgerät
oder Erdstation 22 kann an einem Ort in der Nähe der zentralen
Steuerstation 18 platziert sein, was niedrigere Ortskosten
und lokalen direkten Zugriff auf Übertragungsausrüstung zur
Wartung und Systemaufrüstung
ermöglicht.
Alternativ ist die Erdstation 22 an einem entfernten Ort
angeordnet, der am Besten hinsichtlich einer Boden-zu-Satellit-Übertragung
oder Empfang mit niedriger Interferenz geeignet ist. In diesem Fall
wird eine telefonische, optische oder Satellitenkommunikationverbindung
bzw. -link verwendet, um Kommunikation entweder direkt zwischen
der Erdstation 22 und der zentralen Steuerstation 18 oder
alternativ zwischen der Erdstation 22 und der zentralen
Steuerstation 18 mittels einer Netzwerkmanagementzentrale (network
management center (NMC)) 24 aufzubauen. Wenn eine Nachrichtenübermittlung
nicht nur zwischen den Fahrzeugen 12, 14 und der
zentralen Steuerstation 18, sondern auch zwischen den Fahrzeugen 12, 14 und
einer oder mehreren Serviceprovider-Basisstationen oder Ser viceprovider-Steuerstationen 28 bzw.
Serviceprovider-Kontrollstationen stattfinden soll, ermöglicht die
NMC 24 eine effizientere Steuerung hinsichtlich der Prioritäts-Zugriffs-Abrechnungs-
und Transfercharakteristiken der Nachrichtendaten. Weitere Details
der Kommunikationshardware, die in einer Beispielimplementierung
der Erdstation 22 und NMC 24 verwendet werden, wird
in dem zuvor erwähnten
U.S. Patent Nr. 4,979,170 beschrieben.
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Nachrichten oder Nachrichtendaten
für die Übertragung
zu dem Mobilkommunikationsendgerät
eines jeden Fahrzeugs werden in die Erdstation 22 von der
Steuerstation 18 transferiert. Solche Nachrichten können direkt
als Digitaldaten zu der Erdstation 22 geliefert werden,
oder können
alternativ durch Systembetreiber eingegeben werden um die gewünschten
Nachrichtensignale zu bilden. Jedes Nachrichtensignal kann hinsichtlich
einer Vielzahl von herkömmlichen
Codierungs-, Verschlüsselungs-
oder Fehlerdetektierungs- und Korrekturschemata vor der Übertragung
ausgesetzt werden. Innerhalb der Erdstation 22 werden codierte
Nachrichtensymbole verwendet um einen Frequenzgenerator oder -quelle,
wie z. B. einen Direktdigitalsynthetisierer (direct digital synthesizer)
zu modulieren, der einen FM-modulieren Träger auf einer vorausgewählten Frequenz generiert,
der auf das gewünschte
EHF-Band für
die Übertragung
zu dem Satelliten 20 aufwärts umgesetzt wird bzw. hochkonvertiert
wird.
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Um Interferenz zu senken und um eine
größere Anzahl
von Mobilkommunikationsendgeräten
mit möglicherweise
unterschiedlichen Burst-Raten aufzunehmen, wird in einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ein Zeitmultiplex- bzw.
Time-Division-Multiplexed-(TDM)-Übertragungsschema
verwendet. Nachrichten oder Nachrichtensignale, die innerhalb des
Netzwerkes gesendet werden, werden TDM-Zeitschlitzen (d. h. Kanälen) einer
vorbestimmten Länge
zugeordnet. Die zugeordneten Zeitschlitze oder Kanäle haben
eine sehr kurze Dauer und deren Verschachtelung über nachfolgende Rahmen hinweg
wird sehr groß ausgestaltet,
damit die Kommunikation für
jedes Mobilkommunikationsendgerät
als gleichzeitig erscheint. Verfahren und Vorrichtung zum Generieren,
Senden und Steuern von TDM-Signalen sind auf dem Kommunikati onsfachgebiet
bekannt und können
mittels einer Vielzahl von Signal-Multiplexier- und Steuergeräten erreicht
werden.
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Jeder Rahmen besteht aus einer Anzahl
von Kanälen,
die im Wesentlichen identische, teilrahmenlange Perioden darstellen,
während
derer Symbole transferiert werden. Dies bedeutet, dass Nachrichten
oder Nachrichtensignale transferiert werden, und zwar jeweils einige
Bits während
eines jedes aufeinander folgenden Rahmens bis die Nachricht vollständig ist.
Information wird im Allgemeinen über
die Kommunikationskanäle
in diskreten Paketen gesendet, deren Länge z. B. zwischen 4 bis 256
Zeichen liegt. Jedes Paket wird im Allgemeinen in Informationsfelder
segmentiert, wie z. B. die Nachrichtenart, die Länge der Nachricht und die Prüfsummenbits.
Zusätzlich
befindet sich typischerweise vor jeder Nachricht ein Header bzw.
Kopfteil, der eine individuelle Seriennummer beinhaltet, die ein
einzelnes Mobilkommunikationsendgerät, eine Gruppenadresse, die
einen Satz von Mobilkommunikationsendgeräten identifiziert, oder eine „All-Call"- bzw. Allgemeinrufadresse
entsprechend aller Kommunikationsendgeräte innerhalb des Systems spezifiziert.
Durch Vorsehen dieser alternativen bzw. wechselnden Adressen, auf
die ein Mobilkommunikationsendgerät antworten kann, ist es möglich, effizient
Einzelnachrichten zu bezeichneten bzw. benannten Gruppen von Mobilkommunikationsendgeräten zu transferieren.
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An jedem Mobilkommunikationsendgerät wird ein
Transceiver verwendet um Kommunikations-Downlink-Signale zu empfangen
und zu demodulieren, und zwar empfangen von dem Satelliten 20.
Die Downlink-Signale werden durch eine Antenne empfangen und durch
einen Deplexer in einen Demodulator (jeweils nicht gezeigt) zur
Demodulation transferiert. Der Demodulator verwendet Elemente, die
auf dem Fachgebiet zur Abwärtsumsetzung
des emfangenen Kommunikationssignals auf einen niedrigeren IF- bzw.
ZF-Frequenzpegel und
dann auf einen Symbol-Frequenzpegel als ein codierter Symbolstrom
(d. h. Digitalnachricht) bekannt sind. Die Digitalnachricht kann
an einen Fahrzeugbetreiber bzw. Bediener vorgesehen werden, und
zwar mittels einer Anzeige wie z. B. einer Zeichenanzeige des LED,
des LCD, des Elektro lumineszenz- oder Entladungsbauartelements.
Alternativ kann die Nachricht zu anderen Verarbeitungselementen übergeben
bzw. interfaced werden, wie z. B. einem tragbaren Computer, oder
sie kann durch eine Druckvorrichtung, wie z. B. einen kleinen Thermodrucker,
ausgedruckt werden.
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IV. Kommunikation mit
den Fahrzeugteilsystemen
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Gemäß der Erfindung ist jedes Mobilkommunikationsendgerät mit dem
internen Datenlink bzw. -bus der Fahrzeugs, auf dem es montiert
ist, verbunden, um als ein Leitungsmittel (conduit) zur Transferierung
von Information von zugewiesenen Datenpaketen zwischen dem internen
Fahrzeugdatenlink und der Netzwerkmanagementzentrale (network management
center (NMC)) zu dienen. Die Header-Information einer jeden solchen
Nachricht wird modifiziert um zusätzlich zu einer MCT-Seriennummer
einen Fahrzeugteilsystemnachrichtenidentifizierer (vehicle subsystem
message identifier (MID)) zu beinhalten, der einem bestimmten Fahrzeugteilsystem
eines Fahrzeuges, auf dem das Mobilkommunikationsendgerät montiert
ist, zugeordnet ist. Beispielfahrzeugteilsysteme beinhalten den
Fahrzeugmotor, Bremssystem, elektronisches Zündsystem und ähnliches. Auf
diese Art und Weise werden spezifizierte Nachrichtenpakete, die
durch das Mobilkommunikationsendgerät von einer Steuerstation über die
NMC 24 empfangen werden, auf dem internen Fahrzeugdatenlink
platziert und von dem passenden Fahrzeugteilsystem abgefragt. Ähnlich wird
die Header-Information von Datenpaketen, die durch die Fahrzeugteilsysteme
generiert werden, so generiert, dass sie den entsprechenden Teilsystem-MID
so wie die Seriennummer des Mobilkommunikationsendgeräts, mit
dem das Teilsystem über
den internen Fahrzeugdatenlink verbunden ist, enthält. Auf
diese Art und Weise kann die Teilsystemnachricht durch die Empfangssteuerstation,
als durch ein bestimmtes Fahrzeugteilsystem generiert, identifiziert
werden Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass dieser
bidirektionale Nachrichtentransfer zwischen ausgewählten Fahrzeugteilsystemen
und der Steuerstation unter Verwendung existierender Kommunikationshardware bewirkt
werden kann und keinen Eingriff durch den Fahrzeugfahrer benötigt.
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Nun Bezug nehmend auf 2 ist schematisch ein Fahrzeugdatenlink 32 des
ersten Fahrzeuges 12 dargestellt. Verbunden mit dem Datenlink 32 sind
ein Mobilkommunikationsendgerät
(mobile communications terminal (MCT)) 34 und eine Vielzahl
von Fahrzeugteilsystemen 31A–31N, und zwar jeweils
gesteuert durch eine hierin befindliche Fahrzeugelektroniksteuereinheit
(electronic control unit (ECU)), wobei die ECU nicht gezeigt ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird Information über
den Datenlink 32 gemäß der Standards
für Fahrzeugdatenlinks übermittelt,
und zwar verkündet
durch die Society of Automotive Engineers (d. h. SAE J1587 und SAE
J1708), wobei es ist jedoch zu verstehen ist, dass andere physische
bzw. physikalische Datenverbindungen und/oder Protokolle verwendet
werden können
ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er in den
angefügten
Ansprüchen
definiert ist, zu verlassen. Die SAE J1708 und SAE J1587 Standards
spezifizieren jeweils die physische Struktur einer Standard-Datenverbindung
sowie das Nachrichtenprotokoll, das für die Kommunikation über den
Datenlink verwendet wird.
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Gemäß SAE J1587 werden Informationen
mittels kurzer Informationspakete einer Vielzahl von Typen transferiert.
Jedes Paket beinhaltet ein Feld, das den MID der herrührenden
ECU spezifiziert, ein Feld, das den Datentyp spezifiziert, und ein
Feld, das in Beziehung mit der Fehlerdetektierung steht. Der Inhalt
des Bodys bzw. Hauptteils fast aller dieser Nachrichten ist vollständig durch
SAE J1587 spezifiziert, und zwar gemäß dem Datentyp. Zusätzlich sieht
das SAE J1587 Protokoll Datentypen vor, die einen Verbindungsmodustransfer
von frei formatierten Daten ermöglicht.
Wie es im Folgenden beschrieben wird, verwendet die vorliegende
Erfindung eine Vielzahl von Datenpaketen, die in der J1587 Spezifizierung
definiert sind.
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V. Gerätinformationsüberwachung
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In dem vorliegenden System wird die
Identifikation von Geräten
auf dem Datenlink bewirkt mittels Standardabfrageanforderungen (interrogative
requests), wie es in SAE J1587 spezifiziert ist. Alternativ könnten Kommunikationsproto kolle
einzigartig zu jeder Fahrzeug-ECU durch das MCT während des
Prozesses des Akquirierens von identifizierender Information verwendet
werden, und zwar von solchen der Fahrzeug-ECUs, die für die Kommunikation
mit dem MCT freigegeben sind. In einer Beispielimplementierung benennt
die Flottenbetreiberzentralsteuerstation Fahrzeugteilsysteme zur
Gerätidentifikation über die
Satellitenschnittstelle 37. Nachfolgend zu jeder Motoraktivierung
(z. B. Start des Motors oder Zündung)
oder nachfolgend zu einem anderen vordefinierten Ereignis fragt
die Gerätüberwachung 39 bei
jedem benannten Teilsystem über
die Busschnittstelle 35 nach Identifizierungsinformation
hinsichtlich seiner Software und Komponentenparameter nach. Die
Gerätüberwachung 39 speichert
die Identifikationsinformation innerhalb einer Datenbank, von der ein
Teil innerhalb der zentralen Steuerstation mittels des Satelliteninterfaces 37 repliziert
bzw. kopiert wird. Die unten gezeigte Tabelle I spezifiziert die
Felder, die innerhalb eines Beispieldatensatzes gespeichert innerhalb der
Datenbank der Gerätüberwachung 39 enthalten
sind.
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Bezug nehmend auf Tabelle I wird
ein Nachrichtenidentifzierer (message identifizier (MID)) der eindeutig
einem gegebenem Teilsystem zugewiesen ist, innerhalb des Komponentenfeldes
gespeichert. Innerhalb des VMRS-Feldes wird ein alphabetischer Eintrag
verwendet um den Hersteller des Teilsystems oder der Komponente,
die in dem Komponentenfeld spezifiziert ist, zu identifizieren.
Zusätzlich
wird die Modellnummer des Herstellers der Komponente in dem Modellnummernfeld
gespeichert. Schließlich
wird die Seriennummer der ECU der spezifizierten Komponente und
die verwendete Softwareversion innerhalb dieser ECU in den Seriennummern
bzw. Softwareversionsnummerfel dern identifiziert. In einem Ausführungsbeispiel
liefert das MCT ausgewählte
Information, die innerhalb der Datenbank der Gerätüberwachung 39 gespeichert
ist, zu der zentralen und anderen Steuerstationen mittels der Netzwerkmanagementzentrale
(network management center (NMC)) 24.
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In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel
verifiziert das MCT 34 die Identität der Hardware und Software
der Fahrzeug-ECUs auf dem Fahrzeug 12 zu vorbestimmten
Zeiten oder Intervallen z. B. beim Starten. Diese Prozedur stellt
sicher, dass „Unstimmigkeiten" in Nachrichten,
die zwischen zentraler Steuerstation 18 und Fahrzeug 12 gesendet
werden, nicht auftreten können.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel
fragt die Gerätüberwachung 39 bei
den Fahrzeugteilsystemen 31A–31N durch Senden
einer Fragenachricht auf dem Fahrzeugdatenlink 32 nach.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel
antworten die Fahrzeugteilsysteme 31A–31N auf die Nachfrage
durch Vorsehen der Information, die in der Tabelle I benannt ist.
Fahrzeugteilsysteme 31A– 31N antworten durch
Vorsehen der Antwortinformation auf dem Fahrzeugdatenlink 32.
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Zusätzlich sendet das Fahrzeug 12,
wenn MCT 34 eine Veränderung
in der Identität
der Fahrzeugteilsysteme 31A–31N detektiert, eine
Nachricht, anzeigend hinsichtlich der Veränderung in der Identität der Fahrzeugteilsysteme 31A–31N,
zu der zentralen Steuerstation 18. Dies erlaubt es der
zentralen Steuerstation 18 die Identität des Fahrzeugteilsystems 31A–31N,
auf die eine Befragung gerichtet wird, zu verifizieren. In dem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
wird die Übertragung
dieser Information vorgesehen wenn ein Datentransfer mit Fahrzeug 12 vorgenommen
wird.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Identität
der Fahrzeugteilsysteme 31A–31N, denen es erlaubt
ist Daten zu der zentralen Steuerstation 18 zu transferieren,
durch Nachrichtenübermittlung
von entweder der zentralen Steuerstation 18 oder der Serviceprovidersteuerstation 28 konfigurierbar.
Diese Teilsystemkonfigurationsdaten werden zum Fahrzeug 12,
wie oben beschrieben, gesendet. Ansprechend auf die Teilsystemkonfigurationsdaten sendet
MCT 34 eine Konfigurationsnachricht zu Fahrzeugteilsystemen 31A– 31N, und
zwar auf dem Fahrzeugdatenlink 32. Das Teilsystem der Fahrzeugteilsysteme 31A–31N,
das rekonfiguriert werden soll, empfängt die Nachricht und ansprechend
hierauf ändert
seine Konfiguration.
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VI. Frei-formatierter
Datentransfer
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Um den Austausch von ECU-spezifischer
oder proprietärer
Information zwischen einer ECU und einer Verarbeitungsressource
einer externen Steuerstation zu ermöglichen, sieht die vorliegende
Erfindung die Verwendung des J1587 frei-formatierten Informationstransferprotokolls
in Erwägung.
Insbesondere können
vorwärts
gerichtete Nachrichtenpakete bestehend aus frei-formatierten (free formatted) Daten über die
NMC zu einem Fahrzeug-MCT gesendet werden und zu einer identifizierten
ECU über
den Fahrzeugdatenlink weitergeleitet werden. Solche Vorwärtsnachrichtenpakete
können
z. B. Parametereinstellungen oder andere Information eines ähnlichen
Typs enthalten, und zwar zur Verwendung durch eine ECU während der
Steuerung bzw. Kontrolle eines gegebenen Teilsystems. Auf ähnliche
Weise können
ECUs, die mit der Datenverbindung gekoppelt sind, frei-formatierte
Pakete an das MCT zur Übertragung über die
NMC zu einer oder mehrerer Steuerstationen schicken. Wie es unten
beschrieben ist, ist die zentrale Steuerstation geeignet zum Schicken von
Nachrichtenpaketen zu bestimmten Fahrzeugen, wobei identifiziert
wird, welche Typen von ECUs, die an den Fahrzeugdatenlink gekoppelt
sind, für
solch einen frei-formatierten Nachrichtentransfer autorisiert bzw. freigegeben
sind.
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Bezugnehmend auf 2, nach Erhalt eines Nachrichtenpakets über die
Satellitenschnittstelle bzw. -interface 37, dass eine bestimmte
ECU freigegeben ist um eine frei-formatierte Paketkommunikation
aufzunehmen, signalisiert die Satellitenschnittstelle der Gerätüberwachung 39 einen
momentanen Informationsdatensatz, der die bestimmte ECU innerhalb
einer ECU-Identifikationsdatenbank
identifiziert, intern zu der Gerätüberwachung 39 zu
unterhalten bzw. zu führen.
Wie es oben beschrieben wurde kann der gesam te oder ein Teil eines
jeden Identifikationsdatensatzes, der von der Gerätüberwachung 39 geführt wird,
in einer entsprechenden ECU-Identifikationsdatenbank
innerhalb der Zentralsteuerstation repliziert werden. Wie es im
Folgenden beschrieben wird, ermöglicht
das Führen
dieser Datenbanken aus ECU-Identifikationsinformation die Verifizierung,
dass die Information innerhalb eines jeden frei-formatierten Nachrichtenpakets
einem Format entspricht, das mit den Typen der ECUs, an die es adressiert
ist, übereinstimmt.
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Dieses Merkmal der Erfindung kann
gewürdigt
werden, wenn der Fall bedacht wird, in dem das MCT eines Fahrzeugs
Nachrichtenpakete von einer oder mehreren Steuerstationen empfängt, wobei
jedes Nachrichtenpaket frei-formatierte
Information und Header-Information, die die Identität einer
großen
ECU innerhalb des Fahrzeugs spezifiziert, beinhaltet. Zusätzlich wird
die Header-Information eines jeden frei-formatierten Nachrichtenpakets
typischerweise identifizierende Information des Typs enthalten in
der Tabelle I, beinhalten. Die Gerätüberwachung 39 vergleicht
die Header-Information eines empfangenen Nachrichtenpakets mit der Identifikationsinformation
innerhalb eines entsprechenden Datensatzes der darin befindlichen
ECU-Identifikationsdatenbank.
Nachrichtenpakete, die Header-Information besitzen, die mit der,
die in der ECU-Identifikationsdatenbank der Gerätüberwachung 39 übereinstimmen,
werden über
den Fahrzeugdatenlink über
die Busschnittstelle 35 zu der identifizierten ECU gesendet.
Wenn die Header-Information
eines Nachrichtenpaketes nicht mit derjenigen, die innerhalb der
ECU-Identifikationsdatenbank intern zu der Gerätüberwachung 39 gepeichert
ist übereinstimmt,
wird eine Fehlernachricht über
die Satellitenschnittstelle 37 zu der Steuerstation, von
der das Nachrichtenpaket herrührte,
gesendet. Demgemäß ist jede
Fahrzeug-ECU vom Empfang von Information formatiert auf eine Art
und Weise, die potentiell nicht mit den benötigten Nachrichtenprotokollen
und ähnlichen übereinstimmt,
ausgeschlossen.
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Solche ECUs, die mit dem Fahrzeugdatenlink
verbunden sind und die zum Nachrichtentransfer durch die Gerätüberwachung 39 der
Fahrzeug-MCT auto risiert wurden, können ebenfalls zum Senden von
Nachrichtenpaketen zu einer oder mehreren Steuerstationen autorisiert
werden. Nachrichten werden über
den Fahrzeugdatenlink von einer autorisierten ECU zu dem Fahrzeug-MCT gesendet, und
zwar in der Form von z. B. J1587 frei-formatierten Nachrichtenpaketen.
Die Satellitenschnittstelle 37 des Fahrzeug-MCT sendet
wiederum die frei-formatierten Daten inhärent innerhalb der Nachrichtenpakete
zu einer oder mehreren Steuerstationen. Die Header-Information dieser
frei-formatierten
Pakete beinhaltet typischerweise den MID der ECU von dem das Paket
herrührte.
Zusätzlich
kann die Header-Information außerdem
Information bezüglich
des Routings bzw. Lenkens des Pakets zu bestimmten Steuerstationen
beinhalten. Bezüglich
dieses Punktes kann die zentrale Steuerstation Beschränkungen
auferlegen, die zu der Gerätüberwachung 39 gesendet
und hier gespeichert werden, und zwar bezüglich der Art von ECUs, die
frei-formatierte
Information zu bestimmten Steuerstationen senden dürfen. Zum
Beispiel durch Vorsehen eines „Routing
VMRS" an die Gerätüberwachung 39 kann
die zentrale Steuerstation spezifizieren, dass Fahrzeug-ECUs eines
bestimmten MID frei-formatierte Information nur zu solchen Steuerstationen
senden darf, die den Herstellern, identifiziert durch einen entsprechenden
VMRS-Wert, zugeordnet
sind. Die Gerätüberwachung 39 ermöglicht das
Einhalten dieser Beschränkung
durch das Verifizieren, dass das VMRS-Feld der ECU, die die Nachrichten
sendet, mit der Routing-VMRS (d. h. dem tatsächlichen Hersteller der ECU),
die dem MID der ECU zugeordnet ist, übereinstimmt. Auf diese Art
und Weise ist es sicher gestellt, dass Nachrichtenpakete von den
ECUs eines gegebenen Herstellers zu der Steuerstation oder Verarbeitungseinrichtung,
die dem Hersteller zugeordnet ist, gelenkt werden. Nachdem solche
Nachrichtenpakete durch das MCT 34 über Satellit 20 und
Erdstation 22 zu der NMC 24 gesendet wurden, lenkt
NMC 24 die gesendeten Nachrichtenpakete zu der geeigneten
Steuerstation mittels der MID- und Routing-VMRS-Felder innerhalb des Nachrichtenpaket-Headers.
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Obwohl das Vorhergehende aufzeigt,
dass eine Steuerstation, z. B. über
eine Über-die-Luft-Kommunikation
bzw. drahtlose Kommunikation ein Fahrzeug-MCT autorisieren kann, Nachrichtenpakete,
die einer bestimmten ECU zuge ordnet sind, zu schicken und zu empfangen,
sollte angemerkt werden, dass andere Verfahren zur Autorisierung
innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen. Zum Beispiel
kann das MCT zum lokalen Empfang einer Autorisierung, und zwar über Benutzerschnittstelle 36,
zur Übertragung/Empfang
von frei-formatierten Nachrichtenpaketen, die einer gegebenen ECU
zugeordnet sind, konfiguriert sein.
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Bezug nehmend auf 3 wird eine detaillierte Darstellung
des Aufbaus und der Organisation der zentralen Steuerstation 18 und
der Serviceprovidersteuerstation 28 gezeigt. Wie in der 3 angedeutet ist, ist die
NMC 24 durch Telefonleitungen oder hierfür vorgesehene
Glasfaserkabel mit den zentralen und Serviceprovider-Steuerstationen 18, 28 verbunden.
Die zentrale Steuerstation 18 kann wie dargestellt ein
Mehrzweck bzw. Universalcomputersystem (z. B. ein IBM AS/400) besitzen,
und zwar mit einer Zentraleinheit (central processing unit (CPU)) 50,
die über
einen Systembus 52 mit einem primären Speichermodul verbunden ist,
in dem ein Nachrichtenübermittlungsprogramm 60,
ein Router-Programm 61 und eine oder mehrere Fahrzeugsystemanwendungsprogramme 62 gespeichert
sind. Die CPU 50 ist ebenfalls mit einer Tastatur 64,
sowie mit einem Schnittstellen- bzw.
Interfaceanzeigetreiber 66 in Kombination mit einer Anzeigevorrichtung 70 verbunden.
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Das Nachrichtenübermittlungsprogramm 60 schickt
die frei-formatierten Nachrichtenpakete, die von verschiedenen Fahrzeugteilsystemen
herrühren,
an das Router-Programm 61 und transferiert andere Arten von
Steuernachrichten und Information empfangen von der NMC 24 zu
dem Systembus 52. Das Nachrichtenübermittlungsprogramm 60 kann
mittels Software, wie z. B. dem QTRACS/400 Programm, das von QUALCOMM
Incorporated aus San Diego, Kalifornien bezogen werden kann, implementiert
werden. Basierend auf dem Fahrzeugteilsystem-MID, der innerhalb
der Header-Information, die jedes Nachrichtenpaket begleitet, enthalten
ist, leitet das Router-Programm 61 jedes empfangene Nachrichtenpaket
zu einem oder mehreren Fahrzeugsystemanwendungsprogrammen 62 weiter.
Das bzw. die Fahrzeugsystemanwendungsprogramm(e) 62 wird
bzw. werden typischerweise konstruiert um z. B. die Performance
eines Fahrzeugteilsystems zu überwachen,
Statistiken bezüglich
des Fahrzeugteilsystembetriebes zu führen und um Vorhersagen hinsichtlich
der Fahrzeugwartungsanforderungen zu treffen.
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Bezug nehmend auf 3 wird eine Fahrzeugdatenbank 72 innerhalb
der zentralen Steuerstation 18 geführt und beinhaltet eine Aufzeichnung
bzw. Datensatz der Arten von ECUs, die innerhalb des Fahrzeugs, was
einem jeden Mobilkommunikationsendgerät zugewiesen ist, verwendet
werden. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Fahrzeugdatenbank 72 durch
Replizieren innerhalb der zentralen Steuerstation 18 von
zumindest dem Teil der Datenbank innerhalb eines jedes Mobilkommunikationsendgerätes, der
die MCT-Seriennummer und die identifizierende Information für die ECUs
enthalten, innerhalb des Fahrzeuges, auf dem das Mobilkommunikationsendgerät montiert
ist, enthält,
geformt. Die Existenz der Fahrzeugdatenbank 72 und/oder
der Datenbank innerhalb eines jeden Mobilkommunikationsendgeräts verhindert
vorteilhafterweise das Vorsehen von Parametern oder Steuerinformation
in einem inkorrekten Format zu oder von einer gegebenen ECU.
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Insbesondere das Nachrichtenübermittlungsprogramm 60 kann
betrieben werden um zu Verifizieren dass die Header-Information
eines jeden Nachrichtenpakets, das für den Empfang durch eine ECU
bestimmt ist, mit der entsprechenden Information, gespeichert innerhalb
der Fahrzeugdatenbank 72, übereinstimmt. Das Nachrichtenübermittlungsprogramm 60 erreicht
dies durch Vergleich der ECU-Information spezifiziert innerhalb
des Paket-Headers mit der ECU-Information, die innerhalb des Datensatzes
der Fahrzeugdatenbank 72, die bzw. der dem Mobilkommunikationsendgerät spezifiziert
durch den Paket-Header zugewiesen ist, gespeichert ist. Wenn die
ECU-Information spezifiziert innerhalb des Paket-Headers nicht mit
der identifizierenden Information für den ECU-Typ innerhalb des
Datenbankdatensatzes übereinstimmt,
wird eine Fehlernachricht generiert und das Nachrichtenpaket wird
nicht geschickt.
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Wie es in der 3 angedeutet ist, ist die Serviceprovider-Steuerstation 28 ähnlich wie
die zentrale Steuerstation 18 organisiert. Entsprechend
wurden Bezugszeichen, die mit einem Strichindex versehen wurden
verwendet um Elemente innerhalb der Serviceprovider-Steuerstation 28 zu
iddentifizieren, die im Wesentlichen ähnlich zu denen innerhalb der
zentralen Steuerstation 18 sind. Innerhalb der Serviceprovider-Steuerstation 28 ist
ein Mehrzweckcomputersystem (d. h. ein IBM AS/400) angeordnet, und
zwar mit einem Speicher, in dem ein Nachrichtenübermittlungsprogramm 60', ein Router-Programm 61' und ein oder
mehrere Serviceprovider-Anwendungsprogramm(e) 74 angeordnet
sind. Jedes Serviceprovider-Anwendungsprogramm
wird für
den Betrieb durch die zentrale Steuerstation 18 freigegeben
und dient zur Überwachung
und/oder Aktualisierung von Parametern dieser Fahrzeugteilsysteme
eines bestimmten Typs. Zum Beispiel kann ein beispielhaftes Serviceprovider-Anwendungsprogramm 74 betrieben
werden um die Motorparameter innerhalb bestimmter der Flottenfahrzeuge,
hergestellt durch einen bestimmten Motorhersteller, einzustellen. Ähnlich könnte ein
weiteres Serviceprovider-Anwendungsprogramm dafür verantwortlich sein, die
Performance der Bremssysteme für
einen gegebenen Hersteller und verwendet innerhalb einer gegebenen
Gruppe von Flottenfahrzeugen zu überwachen.
Beispielhafte Formate für
Paket-Header-Information, die Nachrichtenpaketen begleiten, die
durch Serviceprovider-Anwendungsprogramm(e) 74 generiert
werden, sind in größerem Detail
weiter unten beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung
werden diese Abläufe
ermöglicht
dadurch dass es erlaubt wird, dass frei-formatierte Datenpakete
zu Computern in Serviceprovider-Steuerstationen, und zwar durch
Beinhalten identifizierender Information innerhalb der Pakete gelenkt
werden. Insbesondere werden frei-formatierte Datenpakete
zu den geeigneten Serviceprovidercomputern gelenkt mittels Übereinstimmung
von Geräte-
und Herstellinformation innerhalb des Datenpakets mit einem bestimmten
Serviceprovider. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel spezifiziert
der Computer der zentralen Steuerstation den optionalen Routing-Betrieb
von Datenpaketen, die einem spezifizierten Satz der Geräte verbunden
mit jedem Fahrzeug-MCT zugeordnet sind. Insbeson dere sendet der
Computer der zentralen Steuerstation dem MCT eine Liste des Gerätesatzes,
der für die
optionale Paketroutingprozedur ausgewählt ist, und sendet ebenfalls
die geeigneten VMRS-Routing-Codes für jedes Gerät. Das MCT wiederum fügt die geeignete
Routing-Information in die Paket-Header
von Nachrichten ein, die von den ausgewählten Geräten herrühren. Nach der Übertragung
durch das MCT, werden diese Pakete durch die NMC 24 zu
den geeigneten Serviceprovider-Steuerstationen gemäß der Paket-Header-Information
eines jeden Paketes geroutet bzw. gelenkt. In einem nicht beanspruchten
Ausführungsbeispiel
kann die NMC eine separate Datenbank von Routing-Information führen und
hierdurch den Bedarf nach Vorsehen von Routing-Information in dem
Paket-Header überflüssig machen.
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In einer beispielhaften Implementierung
führen
die Computer innerhalb beider, der zentralen und der Serviceprovider-Steuerstation,
einen „Log-On"- bzw. eine Einlogsequenz
aus, wenn sie mit der NMC verbunden werden. Die NMC ist in der beispielhaften
Implementierung so konfiguriert, dass sie durch Untersuchung bestimmter
Account-Information, die in der Einlogsequenz verwendet wird, zwischen
verschiedenen Serviceprovider- und Steuerstationcomputern unterscheiden
kann. Die Serviceprovider-Accounts können einem oder mehreren MID/VMRS-Paaren
zugeordnet sein, von denen jedes einer bestimmten Geräte-ID bzw.
einem bestimmten Geräte-Identifizierer
und Hersteller zugeordnet ist. Diesbezüglich führt die NMC eine Datenbank
der verschiedenen MID/VMRS-Paare, die jeder Serviceprovider-Accountnummer
zugeordnet sind. Wenn das oben beschriebene optionale Paket-Routing
ausgewählt
ist, lenkt die NMC zurückkehrende
Datenpakete, empfangen von Fahrzeugteilsystemen, zu dem Serviceprovidercomputer
entsprechend der MID- und VMRS-Felder,
die innerhalb des Headers des zurückkehrenden Pakets spezifiziert
sind. Auf ähnliche
Weise wird es nur solchen vorwärts
gerichteten Paketen mit MID und VMRS-Headerinformation, die mit
dem Serviceprovider-Computer,
von dem das Vorwärts-Paket
herrührt, übereinstimmt,
erlaubt, und zwar durch die NMC, zu dem angezeigten Fahrzeugteilsystem
geschickt zu werden. In einem alternativen Ansatz ist die NMC speziell
dafür konfiguriert,
Autorisierungsinformation zu Erhalten, und zwar zum Identifizieren
eines vor bestimmten Satzes von Fahrzeug-MCTs, die Vorwärtspakete
von einem gegebenen Serviceprovidercomputer geschickt bekommen dürfen.
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Nun Bezug nehmend auf Tabelle II,
wird ein Datensatz, der innerhalb der Fahrzeugdatenbank 72,
gespeichert innerhalb der zentralen Steuerstation 18, enthalten
ist, gezeigt und enthält
einen beispielhaften Satz von sechs Datenfeldern. Insbesondere wird
das Fahrzeug-ID bzw. -Kennungsfeld typischerweise einen alphanumerischen
Eintrag, der ein bestimmtes Fahrzeug innerhalb einer gegebenen Fahrzeugflotte
repräsentiert, enthalten.
Da in einer beispielhaften Implementierung der Header bzw. Kopfteil
der Nachrichtenpakete, die durch das Nachrichtenübermittlungsprogramm gesendet
und empfangen werden, eine MCT-Serien-# bzw. -Seriennummer anstelle
einer Fahrzeug-ID beihaltet, wird typischerweise ebenfalls eine
separate Tabelle, die die Fahrzeug-ID, die jeder MCT-Serien-# zugewiesen
ist, auflistet, innerhalb der Fahrzeugdatenbank 72 geführt werden.
Demgemäß können die
Ausdrücke
MCT-Serien-# und
Fahrzeug-ID im Folgenden miteinander austauschbar verwendet werden.
Jedes der verbleibenden Felder in Tabelle II entspricht einem Feld
innerhalb Tabelle I mit demselben Namen.
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Nun Bezug nehmend auf Tabellen III,
IV und V werden dort Datensätze
des Typs gezeigt, die innerhalb der Datentabellen, gespeichert innerhalb
der NMC Datenbank 82 der Netzwerkmanagementzentrale 24 enthalten
sein können.
Tabelle III spezifiziert einen Datensatz, der einen Fahrzeugkomponententyp
(MID) und einen zugeordneten Hersteller (VMRS) beinhaltet, und zwar
den es zu überwachen
und/oder zu steuern gilt durch einen bestimmten Serviceprovider
(Serviceprovider-Account-#) durch die Serviceprovider-Steuerstation (3). Zum Beispiel könnte ein
bestimmter Datensatz innerhalb Tabelle III anzeigen, dass ein gegebenes Serviceprovider-Account
bzw. -Konto (Servi ceprovider-Account-#) die Verantwortung für den Betrieb
aller Fahrzeugmotoren (MID) hergestellt durch die Detroit Diesel
Co (VMRS) besitzt. Die NMC kann ebenfalls eine Datenbank von Datensätzen des
Typs, der in der Tabelle IV spezifiziert ist, enthalten, wobei jeder
Datensatz ein gegebenes MCT mit einer oder mehreren MID und VMRS-Kombinationen
zu Routing-Zwecken zuordnet. Jeder Datensatz des Typs, der in der
Tabelle IV gezeigt ist, erlaubt zusammen mit Information der Art,
die in Tabelle III enthalten ist, es der NMC die Art und Weise zu
bestimmen, wie Nachrichten, die von den ECUs verschiedener Typen
(d. h. verschiedener MID/VMRS-Kombinationen) herrühren, zu
den Verarbeitungsressourcen, die bestimmten Serviceprovider-Accounts
zugeordnet sind, gelenkt werden sollen. Alternativ kann die NMC
eine Datenbank von Datensätzen
des Typs, der in der Tabelle V gezeigt ist, beinhalten, in denen
jede MID für
jedes MCT mit Zuordnung zu einem gegebenen Serviceprovider aufgelistet
ist. Eine Datenbank von Datensätzen
des Typs, der in der Tabelle V gezeigt ist, sieht insofern eine
Flexibilität
vor, als dass für
jede MCT mit mehreren hierzu zugeordneten MIDs, die MIDs durch den
selben Serviceprovider oder durch verschiedene Serviceprovider,
wie es durch die Datensätze
für das
MCT angezeigt ist, verwaltet werden können. Somit kann ein eindeutiger
bzw. bestimmter Serviceprovider für jeden MID auf einem Fahrzeug
spezifiziert werden.
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Die Datentabellen innerhalb der NMC-Datenbank 82 dienen
hauptsächlich
dazu, sicher zu stellen, dass nur Parameterinformation in dem geeigneten Format
an das spezifizierte Fahrzeugteilsystem weitergeleitet wird. Zum
Beispiel wird, wenn ein Nachrichtenpaket, das durch ein Serviceprovider-Anwendungsprogramm 74 generiert
wird, eine Nachrichtenverifikationsroutine 86 innerhalb
der Netzwerkmanagementzentrale 24 den Header des Nachrichtenpakets
mit dem geeigneten Datensatz (siehe z. B. Tabelle III) innerhalb
der NMC-Datenbank 82 vergleichen. Nur wenn die Information
innerhalb der Komponenten- und VMRS-Felder die innerhalb des Datensatzes
für den
Serviceprovider (Serviceprovider-Account-#) mit der Information
innerhalb der entsprechenden Felder des Paket-Headers übereinstimmt,
wird das Nachrichtenpaket durch die Netzwerkmanagementzentrale 24 an
das benannte Mobilkommunikationsendgerät weitergeleitet. Wenn die
Information innerhalb der entsprechenden Felder nicht übereinstimmt,
sendet die Nachrichtenverifikationsroutine eine Fehlernachricht
an die Serviceprovider-Steuerstation 28. Innerhalb der
Steuerstation 28 kann das Nachrichtenübermittlungsprogramm 60' die Fehlernachricht
an die Anzeigevorrichtung 70' lenken,
um einen Bediener hinsichtlich der Existenz des Fehlerzustandes
zu warnen.
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In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
beinhaltet die Netzwerkmanagementzentrale 24 einen Allzweckcomputer,
durch den direkt auf die Datentabellen innerhalb der NMC-Datenbank 82 zugegriffen
werden kann und diese aktualisiert werden können. Alternativ werden diese
Tabellen mittels Nachrichtenpaketen, die zu der Netzwerkmanagementzentrale 24 von
der zentralen Steuerstation 18 oder der Serviceprovidersteuerstation 28 gesendet
werden, aktualisiert.
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Nun Bezug nehmend auf 4 wird dort darstellend
ein Satz von drei Flottenfahrzeugen 102–104 dargestellt und
zwar verwaltet durch Flottenbetreibersteuer- oder Basisstationen 105–106 sowie
durch Serviceprovider-Steuer- oder Basisstationen 107–110,
d. h. Steuer- oder Basisstationen des Originalausrüstungsherstellers
(original equipment manufacturer (OEM)). Eine Netzwerkmanagementzentrale
(network management center (NMC)) 110 und eine Erdstation
(nicht dargestellt) ermöglicht
die Kommunikation zwischen jeder der Basisstationen und der Flottenfahrzeuge 102–104.
Die Darstellung der
4 dient
zur Schaustellung der Art und Weise auf die das Kommunikationssystem
der Erfindung die Betriebsführung
und Verwaltung einer Fahrzeugflotte mittels mehr als einer einzelnen
Einheit bzw. Gebilde ermöglicht.
Bezugriehmend auf 4 wird
gezeigt, dass die Fahrzeuge 102 und 103 erste
(V1) und zweite (V2) Fahrzeuge innerhalb der Flotte aufweisen, wobei
die Flotte durch einen ersten Flottenbetreiber (fleet operator)
(C1) durch eine Flottenbetreiberbasisstation 105 befehligt
bzw. geleitet wird. Fahrzeug 104 stellt das erste (V1)
Fahrzeug innerhalb der Flotte verwaltet durch einen zweiten Flottenbetreiber
(C2) durch Flottenbetreiberbasisstation 106 dar. Sogar
obwohl die MCTs 111 bzw. 114 der Fahrzeuge 102 und 103 nur
zur Kommunikation mit Basisstation 105 angeordnet sind
und das MCT 117 des Fahrzeugs 104 nur mit Basisstation 106 kommuniziert,
ermöglicht
das Nachrichtenübermittlungsprotokoll
der vorliegenden Erfindung das Auftreten von separater Kommunikation
zwischen den Teilsystemen innerhalb der Fahrzeuge 102–104 und
den verschiedenen OEMs, OEMs A–D,
und zwar durch die jeweiligen OEM-Basisstationen 107–110.
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Im Detail beinhaltet Fahrzeug 102 ein
MCT 111 und zwei Fahrzeugteilsysteme 112–113.
In Fahrzeug 102, Teilsystem 112 ist eine Typeinheit
A1 (z. B. ein Motor) hergestellt durch OEM A, von der angenommen wird,
dass sie zusammen mit OEM A Basisstation 107 betrieben
wird. Fahrzeug 102 beinhaltet außerdem ein Teilsystem 113,
das eine Typeinheit AN (z. B. ein Bremssystem) ist, das ebenfalls
durch OEM A hergestellt wurde. Ähnlich
kann Fahrzeug 103 ein Teilsystem 116 besitzen,
das ein Maschinentyp (Einheit A2) ist, der ebenfalls durch OEM A
hergestellt wurde. Durch Schicken von Nachrichtenpaketen, die durch
Header-Information in dem oben beschriebenen Format identifiziert
sind, kann OEM A Basisstation 107 Anfragen über NMC 110 an
die MCTs 111 und 114 der Fahrzeuge 102 und 103 schicken,
und zwar hinsichtlich der Durchführungen von
verschiedener Modifikation oder Anpassungen bezüglich der Parametereinstellungen
von einer oder mehrerer der Teilsysteme 112 (Einheit A1), 113 (Einheit
AN) und 116 (Einheit A2). In einem entgegen gesetzten bzw.
umgekehrten Kommunikationsbetrieb wird die momentane Konfiguration
oder Parametereinstellungen der Teilsysteme 112 (Einheit
A1), 113 (Einheit AN) und 116 (Einheit A2) an
die OEM Basisstation A berichtet, und zwar über Nachrichtenpakete, die
in die rückwärtige Richtung
durch NMC 110 gesendet werden. Ähnlich kann OEM B Basisstation 108 Anfragen über NMC 110 an
die MCTs 111 und 114 der Fahrzeuge 102 und 103 schicken,
und zwar hinsichtlich verschiedener Modifikationen oder Anpassungen,
die an den Parametereinstellungen der Teilsysteme 112 (Einheit
A1) gemacht werden sollen. Ähnlich
kann Nachrichtenübermittlung zwischen,
z. B. OEM C und D Basisstation 109 bzw. 110 und
den jeweiligen Teilsystemen 118 bzw. 119 (Einheiten
C2 und D1) innerhalb Fahrzeug 104 über MCT 117 und NMC 110 auftreten.
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V. Frei-formatierte Datenanzeige
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Das System der Erfindung verwendet
die frei-formatierte Informationstransfercharakteristik (free-formatted
information transfer characteristic) des J1587 Protokolls, um die Übertragung
von ECU-spezifischer oder proprietärer linformation an eine externe
Anzeige, die einem MCT zugewiesen ist, zu ermöglichen. Insbesondere die zentrale
Basisstation sendet betriebsmäßig Nachrichtenpakete
an die MCTs von ausgewählten Fahrzeugen
um zu identifizieren bzw. mitzuteilen welche der ECUs, die an den
Datenlink eines jeden Fahrzeugs angeschlossen sind, autorisiert
sind, die Anzeigevorrichtung 33 (2) der MCT des Fahrzeuges zu verwenden.
Die MCT eines Fahrzeugs empfängt
frei-formatierte Daten über
die Busschnittstelle 35 von autorisierten ECUs und sendet
die Daten über
die Benutzerschnittstelle 36 an das externe Anzeigegerät 33.
Das Anzeigegerät 33 erlaubt
es einem Fahrzeugfahrer, oder einem anderen Benutzer, proprietärer Information, empfangen
von der ECU von einem gegebenen Gerät, das an den Datenlink gekoppelt
ist, zu sehen.
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Obwohl die zentrale Basisstation
zum Beispiel, über
eine „Über-die-Luft"- bzw. drahtlose
Kommunikation ein Fahrzeug-MCT autorisieren kann seine Anzeigevorrichtung
freizugeben um sie zum Zeigen von Information aus Nachrichtenpaketen
von spezifizierten ECUs zu verwenden, ist anzumerken, dass andere
Verfahren der Autorisierung innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung
liegen. Z. B. kann das Fahrzeug MCT konfiguriert werden um lokal
eine Autorisierung über
Benutzerschnittstelle 36, zum Anzeigen von Information
innerhalb von Datenpaketen von bestimmten ECUs zu empfangen. Es
ist außerdem
anzumerken, dass die angezeigte Information nur eine Teilmenge der
zu der Basisstation gesandten sein kann. Zum Beispiel ist es unnötig, Teilsystemidentifikationsinformation
oder Fahrzeugidentifikationsinformation an dem Fahrzeug selber anzuzeigen,
jedoch ist solche Information typischerweise innerhalb gesendeter
Nachrichtenpakete enthalten. Weiterhin kann die angezeigte Information
sich von derjenigen, die gesendet wurde, unterscheiden. Zum Beispiel
kann die gesendete Information Ereignis-Log-Daten oder historische
Daten typischerweise in binärer Form
aufweisen, während
die angezeigte Information beratender Natur ist, typischerweise
in einer lesbaren Form, wie z. B. ASCII-Text, der in Beziehung zu
der gesendeten Information oder auch nicht stehen kann.
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VI. Fahrzeugparameterüberwachung
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Wie es oben diskutiert wurde erlaubt
das System der Erfindung die Parameter, die Geräten, die an die Fahrzeugdatenlinks
gekoppelt sind, mittels der Nachfrageanforderungen, die durch SAE
J1587 spezifiziert sind, zu überwachen.
Alternativ kann jedes Fahrzeug-MCT so konfiguriert sein, dass Kommunikationsprotokolle,
die für
die ECU eines jeden Fahrzeuggerätes
einmalig sind, während
des Überwachungsprozesses
verwendet werden. In beiden Implementierungen wird die zentrale
Basisstation typischerweise solche Fahrzeuggeräte und Teilsysteme für die Überwachung
mittels einer Nachricht, empfangen über die Satellitenschnittstelle 37,
benennen. Nach dem Auftreten eines vordefinierten Ereignisses (z.
B. Motorstart) fragt die Parameterüberwachung 40 jedes
benannte Teilsystem oder Gerät,
das an den Datenlink gekoppelt ist, hinsichtlich des momentanen
Zustandes oder Wertes des zu überwachenden
Parameters bzw. der Zustände
oder Werte der zu überwachenden
Parameter. Eine Parameterdatenbank der überwachten Parameter wird innerhalb
der Parameterüberwachung 40 geführt und
erlaubt es durch Kommunikation mit der zentralen Basisstation über die
Satellitenschnittstelle
37 dass die gesamte oder ein Teil
der Parameterdatenbank hier hinein kopiert wird. Tabelle VI liefert
eine Darstellung eines beispielhaften Drei-Feld-Datensatzes eines Types, der typischerweise
innerhalb der Parameterdatenbank enthalten ist.
-
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Bezug nehmend auf Tabelle VI wird
der eindeutige Nachrichtenidentifizierer, der einer gegebenen ECU
zugeordnet ist, innerhalb des Komponentenfeldes gespeichert. Das
Parameteridentifiziererfeld spezifiziert den Parameter, der dem
spezifizierten MID zugeordnet ist, den es zu überwachen gilt, und enthält typischerweise
ein Parameteridentifikationszeichen (parameter identification character
(PID)), wie es durch SAE J1587 spezifiziert ist. Zusätzlich speichert
das „momentane
Parameter Wert"-Feld
den letzten berichteten Wert des Parameters spezifiziert in dem „Parameteridentifizierer"-Feld. In dem beispielhaften
Ausführungsbeispiel schickt
nachfolgend zu jeder Aktualisierung des „momentane Parameter Wert" das MCT (über die
NMC 24) ein bzw. mehrere Nachrichtenpakete) zu einer oder
mehreren Basisstationen) um den aktuellsten Wert anzuzeigen.
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Die vorhergehende Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsbeispiele
wurde vorgesehen um es einem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung
herzustellen oder zu verwenden. Die verschiedenen Modifikationen
dieser Ausführungsbeispiele
werden einem Fachmann leicht offensichtlich und die Grundprinzipien
die hierin definiert wurden können
auf andere Ausführungsbeispiele
angewendet werden, ohne dabei erfinderisch tätig zu werden. Die vorliegende
Erfindung ist daher nicht durch die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele
als beschränkt
anzusehen, sondern es sollte ihr der größtmögliche Rahmen zukommen, der in
Einklang mit den Prinzipien und neuen Merkmalen, wie sie in den
angefügten
Ansprüchen
definiert sind, steht.
