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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugkommunikationen,
die auf Zonenkonfiguration basieren, und insbesondere auf ein Fahrzeugkommunikationssystem,
das eine Frequenz effektiv nutzt, und ein Verfahren dafür.
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Heutzutage
werden aktive Anstrengungen für
die Entwicklung des (Intelligent Transport System – Intelligenten
Transport Systems: ITS) unternommen, die im 21. Jahrhundert in die
Praxis umgesetzt werden sollen. Das ITS ist ein Transportsystem,
das unter Benutzung fortschrittlichster Datenübermittlungstechnologie entwickelt
wurde, bei der Straßen und
Fahrzeuge miteinander integriert werden. Die Ziele zur Entwicklung
dieses Systems schließen
die Verbesserung der Sicherheit und Transporteffizienz, die Verwirklichung
eines verbesserten Komforts und einen Beitrag zu besseren Umweltbedingungen
ein.
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Die
fortschrittlichste Technologie, die zur Entwicklung des ITS benutzt
wird, ist das (Automated Highway System – Automatisierte Autobahn System: AHS).
Das AHS ermöglicht
eine vollständig
automati sche Fahrweise mittels automatisierter Steuerungen über Informationstransaktionen
zwischen einer Straße
und einem Auto sowie über
das Auto, was es ermöglicht
die Arbeitsbelastung für
den Fahrer zu reduzieren und die Sicherheit und Flüssigkeit
beim Fahren zu verbessern.
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Das
AHS wird durch "Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationen" verwirklicht, die
zwischen der Informationsinfrastruktur auf einer Straße und Fahrzeugen
stattfinden, und durch "Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationen", die zwischen Fahrzeugen
stattfinden. Das AHS kann durch das Steuern des Fahrzeugbetriebs
mittels bilateraler Kommunikationen zwischen der Straße und den Fahrzeugen
als auch zwischen den Fahrzeugen auf verschiedene Situationen reagieren.
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Dennoch
ist zu erwarten, dass in Zukunft die folgenden Probleme hinsichtlich
der Einführung
des automatischen Betriebs von Fahrzeugen auftreten werden.
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Es
ist zu erwarten, dass das AHS mittels Fahrsteuerungen als Mobilkommunikationen
verwaltet wird, die auf Zonenkonfiguration zur effektiven Nutzung
der Kanäle
basieren. Falls es auf einer Straße zu einer Verkehrsstauung
kommt, erhöht
sich die Anzahl der Fahrzeuge in einer Funkzone beträchtlich.
Die Anzahl der Frequenzbänder,
die für
das AHS verfügbar
sind, ist allerdings begrenzt, so dass ein Mangel an Kommunikationskanälen auftritt.
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Wenn
bei Mobiltelefonen, die auf der herkömmlichen Technologie basieren,
die oben beschriebene Situation auftritt, wird dem Benutzer der Besetztstatus
mitgeteilt, und der Benutzer muss eine Weile warten, aber im Falle
des AHS sind Echtzeitsteuerungen für Fahrzeuge vorgesehen, die
tatsächlich
in Betrieb sind, so dass das Auftreten des Besetztstatus unbedingt
verhindert werden muss. Um das oben genannte Ziel zu erreichen,
ist ein System zum kontinuierlichen Bereitstel len von Kontrollinformationen
an Fahrzeuge notwendig, das Dienste unter begrenzten Umweltbedingungen
erfordert.
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Darüber hinaus
kann eine explosionsartige Zunahme an Kommunikationsgeräten, die
tatsächlich
in Gebrauch sind, eine weit größere Kanalanzahl erforderlich
machen als in Zukunft zu erwarten ist. Es besteht ein großer Bedarf
an der Entwicklung eines Verfahrens, das die oben beschriebene Überlastung beseitigt.
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Die
US-Patentschrift 5369591 beschreibt ein Fahrzeugsteuerungssystem
als Stand der Technik. Die Oberbegriffe zu den unabhängigen Ansprüchen basieren
deshalb auf diesem Dokument. Die US-Patenschrift 5280630 beschreibt
ein Mobilkommunikationssystem als Stand der Technik.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeugkommunikationssystem
bereitzustellen, das dazu fähig
ist, einen Mangel an Kommunikationskanälen zu verhindern, der durch
eine Verkehrsstauung oder aus anderen Gründen verursacht wird, und ein Verfahren
dafür.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugkommunikationssystem
bereitgestellt, wie in Anspruch 1 beansprucht.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugkommunikationsverfahren
bereitgestellt, wie in Anspruch 10 beansprucht.
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1 ist eine Sicht, die die
Prinzipien eines Fahrzeugkommunikationssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Das in 1 gezeigte
Fahrzeugkommunikationssystem ist ein System, in dem Kommunikationen
für automatisierte
Fahrsteuerungen für
Fahrzeuge gemäß einem
Zonensystem ausgeführt
wer den, und umfasst ein Überwachungsmittel 1,
ein Erkennungsmittel 2, und ein Steuermittel 3.
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Das Überwachungsmittel 1 wird
in einer Zone auf der Straße
bereitgestellt und überwacht
ein Verkehrsinformationsvolumen in zwei oder mehr Bereichen, wobei
jeder eine Kanalnummer aufweist, der eine Zeitschlitznummer zugewiesen
wird. Wenn ein Verkehrsinformationsvolumen in einem der zwei oder mehr
Bereiche eine vorher festgelegte Menge überschreitet, stellt das Steuermittel 3 Steuerungen
zur Neuzuweisung der Kanäle
oder der Zeitschlitze bereit, die den anderen der zwei oder mehr
Bereiche zugewiesen werden.
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Bei
den Kommunikationen, die auf einem Zonensystem auf einer Straße basieren,
ist die Straße in
mehrere Kommunikationszonen unterteilt (Funkzonen), wobei jede eine
bestimmte Reichweite hat, und eine erforderliche Anzahl an Kommunikationskanälen wird
jeder Zone basierend auf dem Zeitmultiplexsystem zugewiesen. Jede
Zone ist weiterhin in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt, gemäß zum Beispiel
einer Grenze zwischen Fahrspuren, und eine bestimmte Anzahl von
Kanälen
oder Zeitschlitzen, die in jedem Bereich verfügbar sind.
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Die Überwachungseinheit 1 überwacht
zum Beispiel eine Anzahl von Kanälen
oder Zeitschlitzen, die in einem Bereich als Verkehrsinformationsvolumen
in dem Bereich benutzt werden, und meldet dem Steuermittel 3 das
Verkehrsinformationsvolumen.
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Danach
bestimmt das Steuermittel, ob das Verkehrsinformationsvolumen, das
von der Überwachungseinheit
gemeldet wurde, einen Standardwert überschritten hat oder nicht.
Als Standardwert wird zum Beispiel ein willkürlicher Wert, der kleiner als
die Anzahl der zugewiesenen und oben beschriebenen Kanäle oder
Zeitschlitze benutzt.
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Wenn
ein Bereich erkannt wird, in dem das Verkehrsinformationsvolumen
einen Standardwert überschreiten
könnte,
der eine Überlastung
verursacht, weist das Überwachungsmittel 3 die
Kanäle oder
Zeitschlitze, die anderen Bereichen in der gleichen Zone zugewiesen
werden, dem Bereich neu zu, um das Auftreten einer Überlastung
zu verhindern. Mithilfe dieses Vorgangs kann ein Mangel an Kommunikationen
verhindert werden, der mit einer Verkehrsstauung oder einer ähnlichen
Situation verbunden ist.
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Wenn
ein Verkehrsinformationsvolumen in einem der zwei oder mehr Bereiche
einen vorher festgelegten Wert überschreitet,
stellt das Steuermittel 3 vorzugsweise Steuerungen zur
Begrenzung eines Kommunikationsinformationsvolumens für ein Fahrzeug
in dem Bereich bereit.
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Durch
das Begrenzen eines Kommunikationsinformationsvolumens für ein Fahrzeug
in einem Bereich, wo ein Verkehrsinformationsvolumen einen Standardwert überschreiten
könnte,
wird zum Beispiel ein Service, der die Übertragung eines großen Informationsvolumens
wie das eines Bildes erfordert, zeitweilig aufgehoben. Hiermit und
dadurch, dass die gespeicherten Zeitschlitze anderen Kanälen neu
zugewiesen werden, kann ein Mangel an Kommunikationskanälen verhindert
werden.
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Das
Erkennungsmittel 2 wird vorzugsweise in einer Zone auf
einer Straße
bereitgestellt, und erkennt eine Verkehrsstauung in jedem der zwei
oder mehr Bereiche, wobei jeder Bereich eine bestimmte Anzahl an
zugewiesenen Kommunikationskanälen oder
Zeitschlitzen aufweist. Wenn in einem der zwei oder mehr Bereiche
eine Verkehrsstauung auftritt, stellt das Steuermittel vorzugsweise
Steuerungen zum Begrenzen eines Kommunikationsinformationsvolumens
für ein
Fahrzeug in einer Zone bereit.
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Das
Erkennungsmittel 2 bestimmt durch das Überprüfen einer Anzahl von Fahrzeugen,
einer Fahrgeschwindigkeit der Fahrzeuge und der Abstände zwischen
den Fahrzeugen in jedem Bereich, ob eine Verkehrsstauung aufgetreten
ist oder nicht. Wenn das Auftreten einer Verkehrsstauung in einem Bereich
erkannt wurde, begrenzt das Steuermittel 3 ein Kommunikationsinformationsvolumen
für ein Fahrzeug
in einer Zone einschließlich
des Bereiches. Dadurch, dass die gespeicherten Zeitschlitze den
anderen Kanälen
neu zugewiesen werden, kann ein Mangel an Kommunikationskanälen verhindert
werden.
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Zum
Beispiel entsprechen das Überwachungsmittel 1,
das Erkennungsmittel 2, und das Steuermittel 3 Komponenten
einer Informationsverarbeitungsvorrichtung, die in einer in 2 gezeigten Sammelstation 11 bereitgestellt
wird, die später
beschrieben wird.
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1 ist eine Sicht, die die
Grundlagen des Fahrzeugkommunikationssystems gemäß der Erfindung zeigt;
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2 ist ein Blockdiagramm,
das das AHS zeigt;
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3 ist eine Sicht, die die
Anordnung eines ersten Bereiches in einer Einheitszone zeigt.
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4 ist eine Sicht, die die
Anordnung eines zweiten Bereiches in der Einheitszone zeigt;
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5 ist eine Sicht, die die
Anordnung eines dritten Bereiches in der Einheitszone zeigt;
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6 ist eine Sicht, die in
zwei Gruppen unterteilte Schlitze zeigt;
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7 ist eine Sicht, die in
drei Gruppen unterteilte Schlitze zeigt;
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8 ist eine Sicht, die eine
Reihe von fahrenden Fahrzeugen zeigt;
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9 ist ein Flussdiagramm,
das die Mittelwertbildung zeigt.
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Nachstehend
folgt eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen.
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Im
erfindungsgemäßen System
wird eine Einheitszone des Fahrzeugkommunikationssystems in zwei
oder mehr Bereiche unterteilt, wobei die Form einer Straße benutzt
wird, wie zum Beispiel die Grenze zwischen Fahrspuren oder eine
Gabelung, und eine Anzahl von Fahrzeugen in jedem Bereich wird mit
einem vorher festgelegten Kommunikationsinformationsvolumen für den Bereich
verglichen. Dadurch, dass die Kanalzuweisung und eine Informationsmenge
in jedem Bereich je nach Bedarf von Zeit zu Zeit dynamisch angeglichen
werden, werden die Zeitschlitze in jedem Kanal effizient genutzt.
Zur Skizzierung des AHS wird eine erste Beschreibung verfasst.
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Bei
der aktuellen Verwaltung des AHS ist es notwendig, kontinuierlich
zwischen einem Steuersystem und einem Fahrzeug zu agieren, das begonnen hat
den Steuerdienst, die Steuerinformation und Verkehrsinformation
ununterbrochen zu empfangen, bis das Fahrzeug den Punkt erreicht
hat, an dem der Dienst unterbrochen wird, oder bis eine Aufforderung zur
Unterbrechung des Dienstes vom Benutzer gesendet wird, da anderenfalls
das Fahrzeug nicht präzise
gesteuert werden könnte.
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Die
Frequenzen sind jedoch sehr wichtige Ressourcen, so dass es wünschenswert
ist, die Frequenzen bei den Mobilkommunika tionen effizient zu nutzen.
Um die Bedingung zu erfüllen,
wird eine Straße
in mehrere Zonen unterteilt, die jeweils eine bestimmte Reichweite
haben, und die gleiche Frequenz wird in einer Vielzahl von Zonen
wiederholt benutzt, die weit voneinander entfernt sind. Ferner wird
jedem Kanal in einer Zone eine bestimmte Anzahl von Zeitschlitzen
durch das Zeitmultiplexverfahren zugewiesen.
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2 ist ein Blockdiagramm,
das das AHS mit der oben beschriebenen Konfiguration zeigt. In 2 schließt ein Steuersystem auf der
Straßenseite
eine zentralisierte Station 11 und eine Vielzahl von Basisstationen 12 ein,
die eine Informationsverarbeitungsvorrichtung und Steuervorgänge eines
Fahrzeugs 13 aufweisen, das auf einer Straße 14 fährt. Die
Basisstation wird in jeder Zone vorgesehen, und ist mit der Sammelstation 11 durch
eine Linie verbunden. Die Sammelstation 11 befindet sich
in einer oberen Schicht des Steuersystems am Straßenrand
und erteilt an jede Basisstation 12 Befehle.
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Da
Kommunikationen zwischen der Basisstation 12 und dem Fahrzeug 13 stattfinden,
wird zum Beispiel ein Leck-Koaxialkabel (LCX) (nicht gezeigt) oder
eine Kommunikationsantenne (nicht gezeigt) entlang der Straße bereitgestellt,
und das Fahrzeug 13 kommuniziert mit dem LCX oder der Kommunikationsantenne.
Die folgende Beschreibung setzt die Benutzung des LCX voraus. Ferner
werden je nach Notwendigkeit verschiedene Sensorarten, ein CCD (Charge
Coupled Device – ladungsgekoppelte
Speichervorrichtung) oder dergleichen zum Auffangen von Informationen
bereitgestellt, die eine Situation auf einer Straße betreffen.
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Das
Fahrzeug 13 weist eine Antenne für Kommunikationen, eine Informationsverarbeitungsvorrichtung,
verschiedene Sensorarten, eine darauf geladene CCD Kamera oder dergleichen
auf, und nimmt weiterhin verschiedene Antriebsarten auf, die das
Fahrzeug jeweils entsprechend der Signale steuern, die von der Straße 14 erhalten
werden.
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Im
AHS, das in 2 gezeigt
ist, wird zum Beispiel eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 13,
wie unten beschrieben, gesteuert. Zuerst stellt das Fahrzeug, das
vorne fährt,
Steuerungen hinsichtlich einer Geschwindigkeit bereit, die das Anfahren
oder Anhalten gemäß einem
Befehl vom LCX für
eine Geschwindigkeit einschließen.
Das Fahrzeug 13, das hinten fährt, erhöht oder verringert eine Geschwindigkeit,
um einen bestimmten Abstand vom Fahrzeug 13, das vorne
fährt,
gemäß einem
Befehl vom LCX hinsichtlich einer Geschwindigkeit sowie gemäß einer
Information hinsichtlich des Fahrzeugzwischenabstandes vom Fahrzeug 13,
das vorne fährt,
sicherzustellen.
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In
diesem AHS werden zum Beispiel die folgenden Arten von Straßensensoranlagen
auf der Straße 14 bereitgestellt:
- – ein
meteorologischer Sensor zum Erkennen meteorologischer Bedingungen
oder dergleichen;
- – ein
Straßenoberflächensensor
zur Erkennung des Zustands der Straßenoberfläche, der eine Straßenoberfläche μ mit einbezieht
und einen Reibwert zwischen der Straßenoberfläche und einem Reifen anzeigt;
- – ein
Fahrgeschwindigkeitssensor zur Erkennung einer Durchschnittsgeschwindigkeit
des Fahrzeugs 13, das durch die Zone fährt;
- – ein
Positionserkennungssensor zur Erkennung einer Position des Fahrzeugs 13;
und
- – eine
Straßenkamera
zum Aufnehmen von Bildern auf einer Straße.
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Ferner
werden die folgenden Datentypen, die in einem Fahrzeug erzeugt werden,
von einer Mobilstation (Fahrzeug 13) zum LCX übermittelt:
- – ID
Daten (Identifizierungsnummer) für
das Fahrzeug 13;
- – Informationen,
die das vorne fahrende Fahrzeug 13 betreffen;
- – Informationen,
die eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 13 betreffen;
- – Zielort
- – Zustand
des Fahrzeugs 13.
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Die
Basisstation 12, die die oben beschriebenen Informationen
erhält,
weist die folgenden Funktionen auf:
- – Datensammlung
und -anordnung zum Anordnen von Informationen, die von einem Straßensensor übermittelt
werden, und Informationen von den Fahrzeugen in einen übermittelbaren
Zustand und zum Übermitteln
der Daten zur Sammelstation 11;
- – Weiterleitung
von Informationsübertragungen von
der Sammelstation 11 zum Fahrzeug 13; Wenn das
Fahrzeug 13 bei normaler Geschwindigkeit fährt, steuert
die Sammelstation 11 eine Mobilstation, und die Basisstation 12 hat
lediglich die Funktion einer Weiterleitungsstation; und
- – Kommunikation
mit angrenzender Basisstation 12 zum Übermitteln von Informationen,
die vorbei fahrende Fahrzeuge und die Vorbeifahrzeit jedes Fahrzeugs
zur nächsten
Basisstation betreffen, die sich in Fahrtrichtung der vorbei fahrenden Fahrzeuge
befindet.
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Die
Sammelstation 11 weist die folgenden Funktionen auf:
- – Datengewinnung
für jede
Basisstation 12 (Informationen von Straßensensoren, Daten, die im Fahrzeug
erzeugt werden);
- – Datenanalyse
für jede
Basisstation 12; und
- – Befehle
für Basisstationen 12 und
Fahrzeuge 13.
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Außerdem ist
die Straße 14 normalerweise
in zwei in entgegengesetzte Richtungen unterteilte Fahrspuren getrennt,
wobei die Fahrtrichtungen zweier Fahrzeuge 13 auf den beiden
Fahrspuren einander sogar in der gleichen Zone entgegengesetzt sind.
Aufgrund dieses Merkmales treten Verkehrsstauungen auf beiden Fahrspuren
selten auf, und selbst wenn eine Verkehrsstauung auf einer der Fahrspuren
auftritt, fahren die Fahrzeuge normalerweise flüssig auf der anderen Fahrspur
weiter. Anders ausgedrückt
bedeutet dies, dass es immer zwei verschiedene Mobilstationsgruppen
in einer Einheitszone gibt.
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Im
Hinblick auf das Merkmal, das für
jede Zone im AHS festgelegt wird, werden zwei oder mehrere Bereiche
bereitgestellt, die auf der Straße 14 miteinander
verglichen werden können,
und eine Anzahl von Kanälen
und Zeitschlitzen, die jedem Bereich zugewiesen werden, werden vorher
festgelegt. Durch das Überwachen
der Veränderungen
des Verkehrs oder des Volumens der übertragenen Informationen in
jedem Bereich wird eine Anzahl von Kanälen verändert, die jedem Bereich zugewiesen
werden, oder eine Anzahl von Zeitschlitzen, die jedem Kanal zugewiesen
werden, wird je nach Bedarf verändert.
Mit Hilfe dieses Vorgangs kann die Zuweisung der Frequenzen dynamisch
verändert
werden, und ein Mangel an Kommunikationen kann verhindert werden.
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3, 4 und 5 zeigen
jeweils ein Beispiel der Bereiche, die durch das Aufteilen eines
Gebiets auf der Straße 14,
das einer Einheitszone der Fahrspur entspricht, bereitgestellt werden.
Eine Einheitszone 15, wie in 3 gezeigt,
wird in einen in Fahrtrichtung zeigenden Fahrspurbereich A und in
einen in entgegengesetzter Richtung zeigenden Fahrspurbereich B
unterteilt. Eine Zone 16, wie in 4 gezeigt, entspricht einer Stelle, an
der sich die Straße 14 in zwei
Spuren ga belt, und die Einheitszone 14 wird in zwei Bereiche
eines gegabelten Fahrspurbereichs A und eines gegabelten Fahrspurbereichs
B unterteilt. Ferner entspricht eine Einheitszone 17, wie
in 5 gezeigt, einer
Stelle, an der sich die Straße 14 in
zwei Spuren gabelt und in drei Bereiche Bereich A, Bereich B, und
Bereich C unterteilt ist.
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Wie
oben beschrieben, werden zwei oder mehr Bereiche in einer Einheitszone
gemäß der Formen
der Straße
bereitgestellt, wie zum Beispiel Fahrspuren in Fahrtrichtung oder
entgegen der Fahrtrichtung, gegabelte Fahrspuren, ein Autobahnkreuz, eine
Auffahrt/Abfahrt einer Raststätte
oder eines Parkplatzes einer Autobahn, oder eine Straßenkreuzung.
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Wenn
man davon ausgeht, dass eine Anzahl von in einer Einheitszone verfügbaren Zeitschlitzen
n ist, und wenn die Bereichsanordnung wie in 3 und 4 gezeigt
ist, werden n Zeitschlitzeinheiten in zwei Gruppen unterteilt, wie
zum Beispiel gezeigt in 6.
In 6 werden die Schlitze 1 bis
(n/2) Fahrzeugen 13 in Bereich A zugewiesen, während die
Schlitze (n/2 + 1) bis n den Fahrzeugen 13 in Bereich B
zugewiesen werden.
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Wenn
die Bereichszuordnung wie in 5 gezeigt
ist, werden die Zeitschlitze in drei Gruppen wie zum Beispiel in 7 unterteilt. In 7 werden die Schlitze 1 bis
n/3 den Fahrzeugen 13 in Bereich A zugewiesen, während die
Schlitze (n/3 + 1) bis (2n/3) den Fahrzeugen 13 in Bereich
B zugewiesen werden, und weitere Schlitze (2n/3 + 1) bis n werden den
Fahrzeugen 13 in Bereich C zugewiesen.
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Auch
wo eine Vielzahl von Straßen
in eine Straße
zusammenläuft,
werden Bereiche wie im Falle des Gabelns festgelegt, und eine Anzahl
von Kanälen
und eine Anzahl von Zeitschlitzen werden jedem Bereich zugewiesen.
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Die
Sammelstation 11 führt
die Mittelwertbildung der Fahrzeugkommunikationsdienste durch, wenn
sich ein Kommunikationsinformationsvolumen in einer Zone drastisch
erhöht.
Ob eine Informationsmenge bei dieser Bildung in jedem Bereich der
Zone einen bestimmten Wert überschritten
hat oder nicht, und in einem Bereich, in dem ein bestimmter Wert überschritten
worden ist, wird eine erforderliche Anzahl von Kanälen durch
die Benutzung von leeren Schlitzen in anderen Bereichen erlangt.
Oder eine Anzahl von Schlitzen, die von einem Fahrzeug benutzt werden,
wird überprüft, und
die Anzahl wird angeglichen.
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Ferner
analysiert die Sammelstation 11 Werte, die von den oben
beschriebenen Straßensensoren
und den Daten bereitgestellt werden, die in jedem Fahrzeug erzeugt
werden, um festzustellen, ob eine Verkehrsstauung aufgetreten ist
oder nicht, und wenn festgestellt wurde, dass eine Verkehrsstauung aufgetreten
ist, verringert sie eine Anzahl von Zeiten zur Übermittlung von Steuersignalen.
Wenn eine Verkehrsstauung auftritt, erteilt die Sammelstation einen direkten
Befehl, so dass die Fahrzeuge, die die Zone (Fahrzeuge in einer
Zone hinter der aktuellen Zone) zu einem Zeitpunkt passieren werden,
wenn die Verkehrsstauung auftritt, aufgefordert werden, hintereinander
in einer Schlange zu fahren. Mit Hilfe dieses Vorgangs beginnt eine
Vielzahl von Fahrzeugen 13 wie in 8 gezeigt, hintereinander in einer Schlange
zu fahren.
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In 8 führt von den fünf Fahrzeugen 13, die
hintereinander fahren, nur das an der Spitze fahrende Fahrzeug 13 Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationen
durch und erhält
Steuerungen von der Sammelstation 11 über die Basisstation 12.
Andererseits führen
andere Fahrzeuge 13 Kommunikationen untereinander durch
und folgen den an der Spitze der Schlange fahrenden Fahrzeugen,
wobei sie einen konstanten Abstand zwi schen den Fahrzeugen einhalten.
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Wenn
die Basisstation 12 von der Sammelstation 11 einen
Befehl zur Bildung einer Schlange erhält, leitet die Basisstation
Informationen von der Sammelstation 11 nur an die Fahrzeuge 13 weiter, die
an der Spitze der Schlange fahren. Die Informationen werden dann
nacheinander folgend an die hinten fahrenden Fahrzeuge weitergeleitet.
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Wie
oben beschrieben kann eine Anzahl von Kanälen, die für die Steuerung erforderlich
sind, durch Umschalten von der Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationen
auf Kommunikationen zwischen Fahrzeugen wesentlich verringert werden.
Die Kanäle
werden dementsprechend in einen Zustand der Schlitzfreischaltung
versetzt, und die Steuerungen werden für alle Fahrzeuge effizient
bereitgestellt. Die Sammelstation 11 entscheidet, welche
Fahrzeuge 13 die Schlange bilden sollen. Die Steuerungen für die Fahrzeuge,
die nicht in die Schlange gelangen können, werden von der Sammelstation 11 gesteuert,
wobei die Basisstation 12 die Rolle einer Vermittlungsstation übernimmt.
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Ferner
meldet die Basisstation 12 der Sammelstation 11 regelmäßig die
Situationen auf der Straße,
und die Sammelstation 11 legt fest, ob sich die Verkehrsstauung
aufgelöst
hat oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass sich die Verkehrsstauung
aufgelöst
hat, sendet die Sammelstation 11 einen Befehl, der der
Basisstation 12 die Auflösung der Schlange gewährt. Sobald
die Basisstation 12 den Befehl erhält, sendet die Basisstation 12 eine
Anfrage zum Erhalt von Kanälen
für hinten
fahrende Fahrzeuge, und erhält
Informationen für
die Kanäle.
Dann sendet die Basisstation 12 ein Signal, das den Fahrzeugen 13 die
Auflösung
der Schlange ermöglicht, und
die Fahrzeuge 13 lösen
die Schlange auf. Wie oben beschrieben, werden die Kommunikationen während einer
Verkehrsstauung dynamisch gesteuert.
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Das
Hintereinanderfahren in einer Schlange stellt ein System dar, das
ursprünglich
zur Steuerung von Lastkraftwagen entworfen wurde, die denselben Zielort
haben, und auf einer Autobahn kann man von Zeit zu Zeit erkennen,
dass Fahrzeuge, die auf der gleichen Spur in der gleichen Richtung
fahren, den gleichen Zielort haben. Aus diesem Grund kann in Betracht
gezogen werden, dass Steuerungen zum Fahren in einer Schlange vollständig realisierbar
sind und den Mangel an erforderlichen Kanälen wirksam verhindern können.
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Bei
der Mittelwertbildung wählt
die Sammelstation 11 eine aus einer Vielzahl von vorher
festgelegten Steuerebenen für
jedes Fahrzeug aus und wendet die Steuerebene auf das Fahrzeug an.
Die folgenden Steuerebenen sind denkbar.
- – Die einfache
Steuerebene: Ein Zustand, in dem alle vom Benutzer gewünschten
Dienste verfügbar
sind. Zum Beispiel kann ein Benutzer einen Multimediadienst einschließlich Bildinformationen und
Spielen erhalten.
- – Die
Steuerebene zur Informationsbegrenzung: Ein Zustand, in dem ein
Teil der von den Benutzern gewünschten
Informationsdienste nicht erhalten werden kann. Zum Beispiel wird
eine Bandbreite von Kanälen
mit abgeschalteten Multimediadiensten enger, und nur die Informationen
werden übertragen,
die für
das Fahren mit kompletter Steuerung durch das System erforderlich
sind.
- – Die
Steuerebene der Verkehrsstauung: Ein Zustand, in dem sich eine Anzahl
von Fahrzeugen, die in einem Bereich fahren, stark erhöht, und
sich auch eine Anzahl von erforderlichen Kanälen drastisch erhöht. Eine
Bandbreite für
einen Kanal wird noch enger, wenn die Multimedia dienste abgestellt
sind, und ein Volumen von übertragenen Informationen
wird auf die niedrigste Stufe begrenzt. Im Allgemeinen kann davon
ausgegangen werden, dass ein Informationsvolumen, das für das Fahren
bei geringer Geschwindigkeit erforderlich ist, wesentlich kleiner
ist als eines, das für das
Fahren bei hoher Geschwindigkeit erforderlich ist.
- – Eingangsbegrenzungsdienst:
Ein Zustand, in dem die Information, dass begrenzte Dienste zur Verfügung stehen,
zu einem Zeitpunkt angekündigt
wird, wenn die Dienste verfügbar
sind. In diesem Fall versteht ein Benutzer, dass die normalerweise
verfügbaren
Dienste unterbrochen werden könnten.
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Nachstehend
folgt die Beschreibung zur Mittelwertbildung durch die Sammelstation 11 entsprechend
des Flussdiagramms wie in 9 gezeigt. Hierbei
wird davon ausgegangen, dass jedem Fahrzeug ein Kanal zugewiesen
wird, und dass eine Anzahl von Schlitzen, die jedem Kanal zugewiesen
werden, verändert
werden kann.
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Wenn
die Verarbeitung beginnt, überwacht die
Sammelstation 11 in jeder Zone ein Verkehrsinformationsvolumen,
das von der Sammelstation 11 entsprechend der von jeder
Basisstation 12 gesendeten Daten gesteuert wird, und legt
fest, ob das Verkehrsinformationsvolumen einen bestimmten Wert überschritten
hat oder nicht (Schritt S2).
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Das
Verkehrsinformationsvolumen zeigt in jedem der Bereiche in einer
Zone eine Anzahl von benutzten Kanälen oder eine Anzahl von benutzten Zeitschlitzen
an. Als festgelegter Wert wird ein willkürlicher Wert benutzt, der kleiner
als eine Anzahl von Kanälen
oder eine Anzahl von Zeitschlitzen ist, die vorher jeweils jedem
Bereich zugewiesen werden. Zum Beispiel kann ein Wert, der etwa
80% eines numerischen Wertes beträgt, der jedem Bereich zugewiesen
wird, als ein festgelegter Wert benutzt werden.
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Wenn
ein Verkehrsinformationsvolumen in jedem Bereich einen festgelegten
Wert nicht überschreitet,
wird der Überwachungsvorgang
in Schritt S1 fortgesetzt. Wenn ein Verkehrsinformationsvolumen
in einem Bereich einen festgelegten Wert überschreitet, dann werden Daten
für andere
Bereiche jeweils als Vergleichspunkt in der gleichen Zone herbeigeholt
(Schritt S3), und es wird überprüft, ob es
in dem Bereich einen leeren Kanal gibt oder nicht (Schritt S4).
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Wenn
festgestellt wird, dass es einen leeren Kanal gibt, wird die Steuerung
bereitgestellt, um die Kanäle
in der Zone neu zuzuweisen, und durch die Benutzung von leeren Schlitzen
(Schritt S5) ausgeführt,
und der Überwachungsvorgang
in Schritt S1 wird fortgesetzt.
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Wo
zum Beispiel die meisten Schlitze für den Bereich A in 8 benutzt werden und das
Verkehrsinformationsvolumen im Bereich A eine bestimmte Menge überschritten
hat, werden leere Schlitze für den
Bereich B dem Bereich A neu zugewiesen, wobei sich eine Anzahl von
Kanälen
oder eine Anzahl von Zeitschlitzen, die dem Bereich A zugewiesen
werden, zeitweise erhöht.
Mit Hilfe dieses Vorgangs kann ein Mangel an Kanälen im Bereich A verhindert
werden.
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Wenn
es in anderen Bereichen keinen leeren Bereich gibt, dann wird eine
Anzahl von Fahrzeugen überprüft (Schritt
S6), die in jedem Bereich fahren, und es wird bestimmt, ob eine
Verkehrsstauung aufgetreten ist oder nicht (Schritt S7). Obwohl
berücksichtigt
wird, dass eine Anzahl von Fahrzeugen 13, die in einem
Bereich fahren, mit einer Anzahl von Kanälen übereinstimmt, die in einem
Bereich benutzt werden, kann die An zahl von verschiedenen Datentypen
berechnet werden, die von der Basisstation 12 gesendet
werden. In Schritt S7 wird festgelegt, wann eine Anzahl von Fahrzeugen 13 einen
bestimmten Wert überschritten
hat, und dass eine Verkehrsstauung aufgetreten ist.
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Anstatt
eine Anzahl von Fahrzeugen, die in jedem Bereich fahren, zu überprüfen, kann
alternativ durch das Überprüfen einer
Durchschnittsgeschwindigkeit von fahrenden Fahrzeugen oder eines
Durchschnittsabstandes zwischen den Fahrzeugen innerhalb des Bereichs
bestimmt werden, ob eine Verkehrsstauung aufgetreten ist oder nicht.
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Wenn
nicht bestimmt wird, dass eine Verkehrsstauung aufgetreten ist,
wird in einem Bereich, in dem ein Verkehrsinformationsvolumen einen
bestimmten Wert überschritten
hat, ein Kommunikationsinformationsvolumen für ein Fahrzeug begrenzt (Schritt
S8), und der Überwachungsvorgang
von Schritt S1 wird fortgesetzt. In Schritt S8 werden zum Beispiel
alle Kanäle
in dem Bereich der Steuerebene zur Informationsbegrenzung zugeordnet,
wobei eine Anzahl von Schlitzen verringert wird, die einem Kanal zugewiesen
werden. Folglich wird ein Teil der Dienste für die Benutzer unterbrochen,
die ein großes
Frequenzband besetzen.
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Wenn
bestimmt wird, dass eine Verkehrsstauung aufgetreten ist, wird das
Kommunikationsinformationsvolumen für alle Fahrzeuge 13 begrenzt (Schritt
S9), die in der den Bereich einschließenden Zone fahren, und der Überwachungsvorgang
in Schritt S1 wird fortgesetzt.
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In
Schritt S9 zum Beispiel werden alle Kanäle in einer Zone der Verkehrsstauungsebene
zugeordnet, und eine Anzahl von Zeitschlitzen wird für einen
Kanal verringert. Auch über
die Notwendigkeit des Hintereinanderfahrens in einer Schlange werden alle
Fahrzeugen informiert, die auf die Zone zufahren, und ein Kanal
des Fahrzeugs 13, das gerade auf die Autobahn und in Richtung
der Zone fährt,
wird der Eingangsbegrenzungsebene zugeordnet.
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Wenn
die Verkehrsstauung vorbei ist, wird der Befehl zum Hintereinanderfahren
in einer Schlange aufgehoben, und die Kanäle, die der Verkehrsstauungsebene
und der Eingangsbegrenzungsebene zugeordnet waren, werden wieder
der Steuerebene zur Informationsbegrenzung zugeordnet. Wenn das
Verkehrsinformationsvolumen unter einen festgelegten Wert fällt, werden
die Kanäle,
die der Steuerebene zur Informationsbegrenzung zugeordnet waren,
wieder auf die normale Steuerebene zurückgeführt.
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Wie
oben beschrieben, wird eine Kommunikationsmenge in jedem Bereich
in einer Zone einer zentralisierten Steuerung unterstellt, und dadurch, dass
Kanäle
(oder Schlitze) anderer Bereiche einem Bereich gegeben werden, in
dem es zeitweilig zu einer Verkehrsüberlastung kommen kann, ist
es möglich,
flexiblere Kommunikationssteuerungen bereitzustellen. Mit Hilfe
dieses Merkmals kann ein Mangel an Kommunikationskanälen, der
mit einer Verkehrsstauung oder dergleichen in Verbindung gebracht wird,
verhindert werden.
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In
der Ausführungsform
wie oben beschrieben wird die Kanalsteuerung durch die Durchführung der
Mittelwertbildung mit Hilfe der Sammelstation 11 bereitgestellt,
aber es ist auch eine Konfiguration zulässig, bei der die Basisstation 12 die
Kanäle
in den jeweiligen Zonen steuert.
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In 2 umfasst das Steuersystem
für das AHS
zwei Schichten, nämlich
die Sammelstation 11 und die Basisstation 12,
aber in einer Schicht über der
Sammelstation 11 kann ein Steuerzentrum bereitgestellt
werden, das einer Vielzahl von Sammelstationen 11 Befehle
erteilt, um eine vielschichtige Struktur bestehend aus drei oder
mehr Schichten zu bilden. In diesem Fall führt das Steuerzentrum anstatt der
Sammelstation 11 die Mittelwertbildung durch.
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Wenn
die Fahrzeuge 13 hintereinander in einer Schlange fahren,
ist es für
die Fahrzeuge 13, die an der Spitze einer Schlange fahren,
nicht immer erforderlich, mit der Basisstation 12 zu kommunizieren, sodass
andere Fahrzeuge 13 durch die Kommunikationen zwischen
den Fahrzeugen gesteuert werden.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine Angleichung für die Kanalzuweisung
und ein Kommunikationsinformationsvolumen für jeden der Bereiche ausgeführt, die
entsprechend der Straßenformen
angeordnet werden, sodass flexible Kommunikationssteuerungen durchgeführt werden,
die dem AHS gut angepasst sind. Mit Hilfe dieses Merkmals kann ein Mangel
an Kanälen,
der mit einer Verkehrsstauung oder dergleichen in Verbindung gebracht
wird, verhindert werden, und selbst wenn eine Verkehrsstauung auftritt,
können
Steuerungen für
ein flüssiges Fahren
unter automatisierten Steuerungen bereitgestellt werden.