EP1946406A1 - Kraftfahrzeug für kfz-kfz-kommunikation und zugehöriges verfahren zum betreiben einer antennenstruktur eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Kraftfahrzeug für kfz-kfz-kommunikation und zugehöriges verfahren zum betreiben einer antennenstruktur eines kraftfahrzeugs

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Publication number
EP1946406A1
EP1946406A1 EP06819265A EP06819265A EP1946406A1 EP 1946406 A1 EP1946406 A1 EP 1946406A1 EP 06819265 A EP06819265 A EP 06819265A EP 06819265 A EP06819265 A EP 06819265A EP 1946406 A1 EP1946406 A1 EP 1946406A1
Authority
EP
European Patent Office
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motor vehicle
antenna structure
main lobe
control device
angle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06819265A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Damian Wisniowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP1946406A1 publication Critical patent/EP1946406A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle equipped for radio communication with at least one further motor vehicle, having an antenna structure via which useful signals can be transmitted and received, and to a method for operating such an antenna structure.
  • the object of the invention is to specify an antenna structure or a motor vehicle with an antenna structure for radio communication in which radio links can be received and maintained more reliably.
  • the independent claims are the subject of the dependent claims.
  • the object is achieved in that the antenna structure with the aid of a control device is controllable such that an adjustment of their main lobe is changeable.
  • Antenna structure the advantage that any changes in the spatial orientation of the longitudinal axes of the motor vehicle can be accommodated. Since the antenna structure is controllable differently than in the prior art, the main lobe of the radiation characteristic of the antenna structure of the
  • Motor vehicle modified in a suitable manner, in order to maintain a quality of a radio link to a, for example, preceding motor vehicle or at least optimize for a respective alignment of the motor vehicles to each other.
  • the antenna structure may preferably have a plurality of individual emitters, wherein the control device is adapted in such a way that an alignment of the main lobe in a horizontal plane of the radiation characteristic can be set by controlling phasing of signals of the individual emitters.
  • This embodiment has the advantage that the control possibilities for the antenna structure are limited essentially to a horizontal plane. This is possible because two motor vehicles in a radio communication connection typically do not differ significantly in their geographical altitude.
  • the control device is adapted to change an opening angle of the main lobe. This makes it possible to increase or decrease this opening angle depending on the prevailing external boundary conditions.
  • a large opening angle has the advantage that a prerequisite for the establishment of a radio communication connection to the other motor vehicle at not too great distance between the two motor vehicles is improved. If the aperture angle is reduced and thus the spatial angle acted upon by the antenna structure is reduced, a data rate for the radio-communication connection but also a range can be increased.
  • the control device is adapted such that the opening angle of the main lobe of the antenna structure is reduced with increasing vehicle speed. Conversely printed, is operated at a low vehicle speed with a relatively large opening angle, which has the advantage that at the expense of a smaller range, which is readily acceptable at low speed, a larger solid angle for the reception of signals from other vehicles can be covered.
  • control device is adapted such that the angle of the direction of the main lobe of the antenna structure is continuously changed. This can be accomplished, for example, by means of a reciprocation of the angle of the direction of the main lobe of the antenna structure. In this way, scanning of the surroundings of the motor vehicle for receivable useful signals is made possible.
  • a maximum deflection angle for the reciprocating movement of the main lobe of the antenna structure is reduced with increasing travel speed.
  • the background is that with increasing driving speed a typical distance between two vehicles that can establish a communication link with each other is greater, so that the antenna structure is to operate to ensure an increased range. For this purpose, when scanning the environment to focus on a smaller opening angle.
  • Antenna structure is controlled by means of a control device such that an adjustment of its main lobe is changed.
  • the method ensures operation of the antenna structure that allows adaptation to varying channel conditions for radio communication.
  • the antenna structure is controlled such that via a control of phase angles of signals from
  • the antenna structure is present as a field of individual radiators, which can be controlled individually with regard to the phase position of their signals, so that an alignment of the main lobe of the antenna structure, which is a superposition of the individual lobes of the individual radiators, can be set.
  • Possible or advantageous embodiments of the above-described motor vehicle are, insofar as otherwise applicable to the antenna structure or the method, also to be regarded as advantageous embodiments of the antenna structure or of the method.
  • FIG. 1 shows a block diagram representation of essential components of a motor vehicle for radio communication with another motor vehicle.
  • Figure 2 shows an exemplary motor vehicle in which the antenna structure of Figure 1 is shown in more detail, while the other components of Figure 1 have been omitted for better illustration.
  • a motor vehicle FZ shown in the figures is equipped with an antenna structure A which can be controlled by means of a control device ST.
  • the antenna structure is constructed from a plurality (two or more) of individual EZ radiators, each having its own radiation characteristic. A superimposition of the radiation characteristics of the individual radiators results in a main lobe HK of the antenna structure A as a whole, which is variable in terms of its properties by the control device ST.
  • the main lobe in an antenna diagram has the maximum amount of transmitted energy for transmitting antennas or the maximum sensitivity for receiving antennas.
  • a directional antenna concentrates this radiation in one direction. This bundling increases the range of the antenna. This range increase means profit.
  • the boundaries of a club are determined by the fall in field strength by 3 dB.
  • This angular range is also called the opening angle. This opening angle is denoted by the Greek letter ⁇ (theta
  • the control device ST influences the direction of the main lobe by suitable control of phase angles of signals of the individual lobes, in a horizontal plane. With the aid of the control device ST, for example, methods implemented in software can be carried out, which influence the properties of the antenna structure A.
  • the control device ST is connected to a speed detection device GE in order to be able to control an operation of the antenna structure A as a function of a vehicle speed.
  • a direction detection device RE supplies output signals to the control device ST, which represent current steering movements of the motor vehicle. In this respect, inclusion of steering movements of the motor vehicle into a control of the antenna structure A is made possible.
  • control device ST also serves at the same time for processing useful signals received via the antenna structure A for display on a display device WE.
  • the control device ST can process input signals of various types in such a way that they can be transmitted as useful signals via the antenna structure A.
  • Control device ST designed such that a
  • Opening angle ⁇ of the main lobe HK of the antenna structure A is adapted to a vehicle speed. At slower vehicle speed, the opening angle is increased, which at the same time reduces a gain of the antenna structure in the main lobe direction and also results in a lower range. In contrast, the opening angle ⁇ is reduced at higher vehicle speed, automatically increasing the range of the antenna structure.
  • This exemplary embodiment of the design of the control device ST makes possible a method in which vehicle safety is improved, since during fast driving, such as on a motorway, safety-related information due to the higher range of the Antenna structure A can be received earlier and more time for a driver of the motor vehicle for adequate reactions remains.
  • One example of information that should be signaled to the driver as quickly as possible is smooth lane areas, such as may accumulate on bridges, or jam ends, where there may be a quick driver response from notes.
  • the antenna structure A is not so important. This can be used by the fact that the opening angle of the main lobe is as large as possible, so that if necessary information from several other vehicles in the form of useful signals on the
  • Antenna structure A can be received from the immediate vicinity.
  • a second exemplary embodiment of the design of the control device ST it is assumed that no radio link has yet been established to form another motor vehicle.
  • the angle ⁇ in which the main lobe of the antenna structure A is continuously reciprocated, should be large at a slow vehicle speed and smaller at a fast vehicle speed. This has the advantage that at high vehicle speed, the main lobe can be concentrated on solid angles, from which, if necessary, safety-relevant information can be expected.
  • Safety-relevant information can preferably be emitted far in front of the vehicle, not necessarily from another motor vehicle but also from fixed transmitting stations. At slower vehicle speed is the extended possible angles for the alignment of the main lobe, so that also laterally lying space areas can be scanned.
  • the movement of the main lobe in a preferred horizontal plane is not continuous but adapted to the vehicle speed.
  • the main lobe is moved more frequently and more slowly in a central direction, i. H. in the region of a longitudinal axis of the motor vehicle, while outer angular ranges are less frequently and simultaneously passed faster up to a maximum angle.
  • the continuous travel of the main lobe alignment can be maintained.
  • the opening angle ⁇ of the main lobe of the antenna structure A for establishing a new radio link is also with the
  • Vehicle speed varies. At high speed, the opening angle of the main lobe is kept more frequent and for a long time small. He will accept large values comparatively less often and only for a comparatively shorter time. In contrast, at low vehicle speed, the opening angle may be more frequent and longer for a long time.
  • the output signals of the direction detection device RE are considered, which in particular reflect steering movements for the motor vehicle.
  • the main lobe of the antenna structure A is directed more frequently for a certain time in the direction of the steering movement, ie in the now changed target direction for the motor vehicle.
  • the control device ST is designed such that its main lobe HK is adaptively aligned to changed positions of a transmitter currently being received. For this purpose, the
  • Control device ST directly evaluate a signal strength of the received signals from the antenna structure A and then possibly change the orientation of the main lobe or the opening angle for the movement of the main lobe. Both measures ensure consideration of one
  • control device ST It is also possible to execute the control device ST in such a way that the contents of received messages are taken into account. For example, a security relevant
  • the main lobe of the antenna structure A in the direction of the expected risk either only heaped or permanently controlled.
  • an interaction of the control device ST with a navigation system for motor vehicles can be done.
  • the navigation system can provide information about anticipated changes in direction for the motor vehicle, so that the antenna structure A can be controlled by the control device ST so that the main lobe is always aligned to a respective space currently to be traveled through.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, ausgestattet für eine Funkkommunikation zu wenigstens einem weiteren Kraftfahrzeug, mit einer Antennenstruktur (A) , über die Nutzsignale gesendet und empfangen werden können, wobei die Antennenstruktur (A) mit Hilfe einer Steuereinrichtung (ST) derart steuerbar ist, dass eine Einstellung ihrer Hauptkeule veränderbar ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer in einem Kraftfahrzeug installierten Antennenstruktur (A) .

Description

Beschreibung
Kraftfahrzeug für Kfz-Kfz-Kommunikation und zugehöriges Verfahren zum Betreiben einer Antennenstruktur eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug, ausgestattet für eine Funkkommunikation zu wenigstens einem weiteren Kraftfahrzeug, mit einer Antennenstruktur, über die Nutzsignale gesendet und empfangen werden können, sowie auf ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antennenstruktur.
Bekannte Fahrzeuge mit einer Antennenstruktur, welche grundsätzlich für eine Kfz-Kfz-Kommunikation, auch im
Englischen „Car to Car Communication" genannt, geeignet sind, basieren auf konventionellen Antennen, die eine feststehende Strahlungscharakteristik bzw. Richtcharakteristik aufweisen. Solche Kraftfahrzeuge haben den Nachteil, dass sie für die Etablierung und Beibehaltung einer Kommunikationsverbindung insofern Nachteile aufweisen, dass ein Aufbau von Funkverbindungen teilweise sehr zeitintensiv ist und eine bestehende Funkverbindung aufgrund äußerer Randbedingungen häufig unterbrochen und neu aufgenommen werden muss.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antennenstruktur bzw. ein Kraftfahrtzeug mit einer Antennenstruktur für Funkkommunikation anzugeben, bei dem Funkverbindungen zuverlässiger aufgenommen und aufrecht erhalten werden können. Außerdem soll ein Verfahren zum
Betreiben von Antennenstrukturen angegeben werden, die bei einem solchen Kraftfahrtzeug zum Einsatz kommen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche . Hinsichtlich der Antennenstruktur bzw. des Kraftfahrzeugs wird die Aufgabe dabei dadurch gelost, dass die Antennenstruktur mit Hilfe einer Steuereinrichtung derart steuerbar ist, dass eine Einstellung ihrer Hauptkeule veränderbar ist.
Wenn nun der Fall betrachtet wird, dass zwischen zwei Kraftfahrzeugen, die sich in einem variablen Abstand zueinander über dieselbe Strasse bewegen, eine Funkkommunikation stattfinden soll, bietet die steuerbare
Antennenstruktur den Vorteil, dass etwaigen Veränderungen in der raumlichen Ausrichtung der Langsachsen der Kraftfahrzeuge Rechnung getragen werden kann. Da die Antennenstruktur anders als im Stand der Technik steuerbar ist, kann die Hauptkeule der Strahlungscharakteristik der Antennenstruktur des
Kraftfahrzeugs in geeigneter Weise modifiziert werden, um eine Qualität einer Funkverbindung zu einem beispielsweise vorausfahrenden Kraftfahrzeug beizubehalten oder jedenfalls für eine jeweilige Ausrichtung der Kraftfahrzeuge zueinander zu optimieren.
Bevorzugt kann die Antennenstruktur eine Mehrzahl Einzelstrahler aufweisen, wobei die Steuereinrichtung derart angepasst ist, dass durch eine Ansteuerung von Phasenlagen von Signalen der Einzelstrahler eine Ausrichtung der Hauptkeule in einer horizontalen Ebene der Strahlungscharakteristik einstellbar ist. Diese Ausfuhrungsform hat den Vorteil, dass die Steuerungsmoglichkeiten für die Antennenstruktur im Wesentlichen auf eine horizontale Ebene beschrankt werden. Dies ist deshalb möglich, weil zwei in einer Funkkommunikationsverbindung stehende Kraftfahrzeuge sich typischer Weise in ihrer geographischen Höhenlage nicht nennenswert unterscheiden.
Neben der Ausrichtung der Hauptkeule der Antennenstruktur an sich kann es von Vorteil sein, wenn die Steuereinrichtung zum Verandern eines Offnungswinkels der Hauptkeule angepasst ist. Dies gestattet es, je nach herrschenden äußeren Randbedingungen diesen Offnungswinkel zu vergrößern oder zu verkleinern. Ein großer Offnungswinkel hat den Vorteil, dass eine Voraussetzung für den Aufbau einer Funkkommunikationsverbindung zu dem weiteren Kraftfahrzeug bei nicht zu großer Entfernung zwischen den beiden Kraftfahrzeugen verbessert ist. Wird der Offnungswinkel vermindert und damit der von der Antennenstruktur beaufschlagte Raumwinkel verkleinert, lasst sich eine Datenrate für die Funkkommunikationsverbindung aber auch eine Reichweite erhohen.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Kraftfahrzeugs ist die Steuereinrichtung derart angepasst, dass mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit der Offnungswinkel der Hauptkeule der Antennenstruktur vermindert wird. Umgekehrt ausgedruckt, wird bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit mit vergleichsweise großem Offnungswinkel gearbeitet, was den Vorteil hat, dass zu Lasten einer geringeren Reichweite, die bei niedriger Fahrgeschwindigkeit ohne weiteres vertretbar ist, ein größerer Raumwinkel für den Empfang von Signalen weiterer Kraftfahrzeuge abgedeckt werden kann.
Gerade für den Aufbau einer neuen Kommunikationsverbindung kann es gunstig sein, dass die Steuereinrichtung derart angepasst ist, dass der Winkel der Richtung der Hauptkeule der Antennenstruktur kontinuierlich verändert wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Hin- und Herbewegung des Winkels der Richtung der Hauptkeule der Antennenstruktur bewerkstelligt werden. Auf diese Weise wird ein Scannen der Umgebung des Kraftfahrzeugs nach empfangbaren Nutzsignalen ermöglicht .
Zum Aufbau einer neuen Kommunikationsverbindung kann es gunstig sein, wenn ein maximaler Auslenkwinkel für die Hin- und Herbewegung der Hauptkeule der Antennenstruktur mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit verkleinert ist. Auch hier ist der Hintergrund, dass mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ein typischer Abstand zwischen zwei Kraftfahrzeugen, die eine Kommunikationsverbindung zueinander aufbauen können, großer ist, so dass die Antennenstruktur zum Gewahrleisten einer erhöhten Reichweite zu betreiben ist. Dazu ist beim Scannen der Umgebung auf einen geringeren Offnungswinkel abzustellen.
Die oben angegebene Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens gelost durch ein Verfahren zum Betreiben einer in einem Kraftfahrzeug installierten Antennenstruktur, über die Nutzsignale gesendet und empfangen werden, wobei die
Antennenstruktur mit Hilfe einer Steuereinrichtung derart gesteuert wird, dass eine Einstellung ihrer Hauptkeule verändert wird.
Damit gewahrleistet das Verfahren, einen Betrieb der Antennenstruktur, der eine Anpassung an veränderliche Kanalbedingungen für eine Funkkommunikation ermöglicht.
Bevorzugt wird die Antennenstruktur derart gesteuert, dass über eine Ansteuerung von Phasenlagen von Signalen von
Einzelstrahlern eine Ausrichtung der Hauptskeule in einer horizontalen Ebene der Strahlungscharakteristik eingestellt wird. In diesem Fall liegt die Antennenstruktur als Feld von Einzelstrahlern vor, die hinsichtlich der Phasenlage ihrer Signale einzeln ansteuerbar sind, so dass eine Ausrichtung der Hauptkeule der Antennenstruktur, die eine Überlagerung des Einzelkeulen der Einzelstrahler ist, eingestellt werden kann .
Mögliche oder vorteilhafte Ausgestaltungen des oben dargestellten Kraftfahrzeugs sind, soweit im Übrigen auf die Antennenstruktur bzw. das Verfahren übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der Antennenstruktur bzw. des Verfahrens anzusehen.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen naher erläutert. Figur 1 zeigt eine Blockdiagrammdarstellung wesentlicher Komponenten eines Kraftfahrzeugs für eine Funkkommunikation mit einem weiteren Kraftfahrzeug.
Figur 2 zeigt ein beispielhaftes Kraftfahrzeug, bei dem die Antennenstruktur von Figur 1 ausfuhrlicher dargestellt ist, wahrend die anderen Komponenten von Figur 1 zur besseren Veranschaulichung weggelassen wurden.
Ein in den Figuren dargestelltes Kraftfahrzeug FZ ist mit einer Antennenstruktur A ausgestattet, die mit Hilfe einer Steuereinrichtung ST steuerbar ist. Die Antennenstruktur ist aus einer Mehrzahl (zwei oder mehr) Einzelstrahler EZ aufgebaut, die jeweils eine eigene Strahlungscharakteristik aufweisen. Eine Überlagerung der Strahlungscharakteristika der Einzelstrahler ergibt eine Hauptkeule HK der Antennenstruktur A insgesamt, die hinsichtlich ihrer Eigenschaften durch die Steuereinrichtung ST veränderbar ist. Es sei bemerkt, dass Die Hauptkeule in einem Antennendiagramm bei Sendeantennen den Maximalbetrag der gesendeten Energie oder bei Empfangsantennen die maximale Empfindlichkeit aufweist. Eine Richtantenne bündelt diese Strahlung in eine Richtung. Diese Bündelung erhöht die Reichweite der Antenne. Diese Reichweitenerhohung heißt Gewinn. Die Grenzen einer Keule werden durch den Abfall der Feldstarke um 3 dB bestimmt. Die Strahlbreite oder Halbwertsbreite ist der Bereich, in dem die Strahlung noch nicht auf weniger als -3dB = 0,5 abgefallen ist. Dieser Winkelbereich wird auch Offnungswinkel genannt. Dieser Offnungswinkel wird mit dem griechischen Buchstaben Θ (Theta) bezeichnet.
Die Steuereinrichtung ST beeinflusst durch geeignete Ansteuerung von Phasenlagen von Signalen der Einzelstrahler die Richtung der Hauptkeule, und zwar in einer horizontalen Ebene . Mit Hilfe der Steuereinrichtung ST können beispielsweise in Software realisierte Verfahren durchgeführt werden, welche Eigenschaften der Antennenstruktur A beeinflussen. Die Steuereinrichtung ST steht mit einer Geschwindigkeitserfassungseinrichtung GE in Verbindung, um einen Betrieb der Antennenstruktur A in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit steuern zu können. Eine Richtungserfassungseinrichtung RE liefert Ausgangssignale an die Steuereinrichtung ST, welche aktuelle Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugs wiedergeben. Insofern wird eine Einbeziehung von Lenkbewegungen des Kraftfahrzeuges in eine Steuerung der Antennenstruktur A ermöglicht.
Im vorgestellten Ausfuhrungsbeispiel dient die Steuereinrichtung ST gleichzeitig auch zum Verarbeiten von über die Antennenstruktur A empfangenen Nutzsignalen zur Darstellung auf einer Wiedergabeeinrichtung WE. Außerdem kann die Steuereinrichtung ST Eingangssignale verschiedener Art derart weiter verarbeiten, dass sie als Nutzsignale über die Antennenstruktur A ausgestrahlt werden können.
Bei einem ersten Ausfuhrungsbeispiel ist die
Steuereinrichtung ST derart ausgelegt, dass ein
Offnungswinkel Θ der Hauptkeule HK der Antennenstruktur A an eine Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst wird. Bei langsamerer Fahrzeuggeschwindigkeit wird der Offnungswinkel vergrößert, was gleichzeitig einen Gewinn der Antennenstruktur in der Hauptkeulenrichtung verkleinert und auch eine geringere Reichweite nach sich zieht. Demgegenüber wird der Offnungswinkel Θ bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit verkleinert, wobei automatisch die Reichweite der Antennenstruktur vergrößert wird.
Dieses Ausfuhrungsbeispiel für die Auslegung der Steuereinrichtung ST ermöglicht ein Verfahren, bei dem eine Fahrzeugsicherheit verbessert ist, da bei schneller Fahrt, wie beispielsweise auf einer Autobahn, sicherheitsrelevante Informationen aufgrund der höheren Reichweite der Antennenstruktur A früher empfangen werden können und einem Fahrer des Kraftfahrzeugs mehr Zeit für angemessene Reaktionen bleibt. Ein Beispiel für Informationen, die möglichst schnell dem Fahrer signalisiert werden sollten, sind glatte Fahrbahnbereiche, wie sie bei Brücken gehäuft auftreten können, oder Stauenden, bei denen ggf. eine schnelle Reaktion des Fahrers von Noten ist.
Wenn das Kraftfahrzeug demgegenüber mit geringer Fahrzeuggeschwindigkeit, wie beispielsweise im Stadtverkehr, unterwegs ist, ist eine große Reichweite der Antennenstruktur A nicht von so hoher Bedeutung. Dies kann dadurch genutzt werden, dass der Offnungswinkel der Hauptkeule möglichst groß ist, so dass ggf. von mehreren weiteren Kraftfahrzeugen Informationen in Form von Nutzsignalen über die
Antennenstruktur A aus der unmittelbaren Umgebung empfangen werden können.
In einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel für die Auslegung der Steuereinrichtung ST wird davon ausgegangen, dass noch keine Funkverbindung zu einem weiteren Kraftfahrzeug aufgebaut worden ist. In diesem Fall ist es sinnvoll, wenn der Winkel α der Richtung R der Hauptkeule HK der Antennenstruktur A zu einer Bezugsrichtung oder Geraden BZR (insbesondere der Langsachse der Kraftfahrzeugs FZ) kontinuierlich verändert und an die Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst wird, wobei letztere von der Geschwindigkeitserfassungseinrichtung GE geliefert werden kann. Der Winkel α, in dem die Hauptkeule der Antennenstruktur A kontinuierlich hin und her bewegt wird, sollte bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit großer, bei schneller Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner sein. Dies hat den Vorteil, dass bei schneller Fahrzeuggeschwindigkeit die Hauptkeule auf Raumwinkel konzentriert werden kann, aus denen ggf. sicherheitsrelevante Informationen zu erwarten sind. Sicherheitsrelevante Informationen können bevorzugt weit vor dem Fahrzeug ausgestrahlt werden, und zwar nicht notwendiger Weise von einem anderen Kraftfahrzeug sondern auch von festen Sendestationen. Bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit ist der mögliche Winkel für die Ausrichtung der Hauptkeule erweitert, so dass auch weiter seitlich liegende Raumgebiete gescannt werden können.
Bei einem dritten Ausfuhrungsbeispiel, bei dem es sich um eine Weiterentwicklung des zweiten Ausfuhrungsbeispiels handelt, ist die Bewegung der Hauptkeule in bevorzugter horizontaler Ebene nicht kontinuierlich sondern an die Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst. Bei schneller Fahrt wird die Hauptkeule häufiger und langsamer in einer zentralen Richtung bewegt, d. h. im Bereich einer Langsachse des Kraftfahrzeugs, wahrend äußere Winkelbereiche bis zu einem maximalen Winkel seltener und gleichzeitig schneller durchschritten werden. Bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit kann die kontinuierliche Fortbewegung der Ausrichtung der Hauptkeule beibehalten werden.
Bei einem vierten Ausfuhrungsbeispiel wird der Offnungswinkel Θ der Hauptkeule der Antennenstruktur A zum Etablieren einer neuen Funkverbindung ebenfalls mit der
Fahrzeuggeschwindigkeit variiert. Bei schneller Fahrt wird der Offnungswinkel der Hauptkeule häufiger und für längere Zeit klein gehalten. Er wird vergleichsweise seltener große Werte annehmen und dies auch nur für vergleichsweise kürzere Zeit. Demgegenüber kann bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit der Offnungswinkel häufiger und für längere Zeit groß sein.
Bei einem fünften Ausfuhrungsbeispiel werden die Ausgangssignale der Richtungserfassungseinrichtung RE berücksichtigt, welche insbesondere Lenkbewegungen für das Kraftfahrzeug wiedergeben. Die Hauptkeule der Antennenstruktur A wird für eine bestimmte Zeit häufiger in die Richtung der Lenkbewegung gerichtet, d. h. in die nunmehr geänderte Zielrichtung für das Kraftfahrzeug. Alternativ ist es auch möglich, den ursprunglichen Winkel, innerhalb dem die Hauptkeule in ihrer Richtung geändert werden kann, um einen weiteren Winkel zu erweitern, der sich aus dem Winkel ergibt, der der Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs entspricht. Bei einem sechsten Ausfuhrungsbeispiel ist die Steuereinrichtung ST derart ausgelegt, dass ihre Hauptkeule HK adaptiv auf veränderte Positionen eines gerade empfangenen Senders ausgerichtet wird. Zu diesem Zweck kann die
Steuereinrichtung ST unmittelbar eine Signalstarke der Empfangssignale von der Antennenstruktur A auswerten und dann ggf. die Ausrichtung der Hauptkeule andern oder aber den Offnungswinkel für die Bewegung der Hauptkeule. Beide Maßnahmen gewahrleisten eine Berücksichtigung einer
Veränderung der Position des gerade empfangenen Senders.
Auch ist es möglich, die Steuereinrichtung ST so auszufuhren, dass die Inhalte empfangener Nachrichten berücksichtigt werden. Wird beispielsweise eine sicherheitsrelevante
Nachricht, die eine glatte Fahrbahn an einer Brücke oder einen Autounfall bei einer bestimmten Position betrifft, empfangen, wird die Hauptkeule der Antennenstruktur A in die Richtung der erwarteten Gefahr entweder nur gehäuft oder permanent ausgesteuert.
Bei einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel kann, soweit vorhanden, auch ein Zusammenwirken der Steuereinrichtung ST mit einem Navigationssystem für Kraftfahrzeuge von Statten gehen. Dabei kann das Navigationssystem Informationen über voraussichtliche Richtungsanderungen für das Kraftfahrzeug bereitstellen, so dass die Antennenstruktur A von der Steuereinrichtung ST so angesteuert werden kann, dass die Hauptkeule immer auf einen jeweils aktuell zu durchfahrenden Raumbereich ausgerichtet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Antennenstruktur (A) für ein Kraftfahrzeug zur Funkkommunikation zu wenigstens einem weiteren Kraftfahrzeug, über die Nutzsignale gesendet und empfangen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (A) mit Hilfe einer Steuereinrichtung (ST) derart steuerbar ist, dass eine Einstellung ihrer Hauptkeule veränderbar ist.
2. Kraftfahrzeug, ausgestattet für eine Funkkommunikation zu wenigstens einem weiteren Kraftfahrzeug, mit einer Antennenstruktur (A) insbesondere nach Anspruch 1, über die Nutzsignale gesendet und empfangen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (A) mit Hilfe einer Steuereinrichtung (ST) derart steuerbar ist, dass eine Einstellung ihrer Hauptkeule veränderbar ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (A) eine Mehrzahl Einzelstrahler aufweist und die Steuereinrichtung (ST) derart angepasst ist, dass über eine Ansteuerung von Phasenlagen von Signalen der Einzelstrahler eine Ausrichtung der Hauptkeule in einer horizontalen Ebene der Strahlungscharakteristik einstellbar ist .
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (ST) zum Verandern eines Offnungswinkels der Hauptkeule angepasst ist.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (ST) derart angepasst ist, dass der Offnungswinkel der Hauptkeule der Antennenstruktur (A) in Abhängigkeit von einer Fortbewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, die von einer
Geschwindigkeitserfassungseinrichtung (GE) bereitgestellt ist, anpassbar ist.
6. Kraftfahrzeug nach Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (ST) derart angepasst ist, dass mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit der Offnungswinkel der Hauptkeule der Antennenstruktur (A) vermindert wird.
7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (ST) zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung zu dem weiteren Kraftfahrzeug derart angepasst ist, dass der Winkel der Richtung der Hauptkeule der Antennenstruktur (A) kontinuierlich verändert wird.
8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (ST) derart angepasst ist, dass der Winkel der Richtung der Hauptkeule der Antennenstruktur (A) kontinuierlich hin und her bewegt wird.
9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (ST) derart angepasst ist, ein maximaler Auslenkwinkel für die Richtung der Hauptkeule der Antennenstruktur (A) mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit verkleinert ist.
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (ST) derart angepasst ist, dass bei hoher Fahrgeschwindigkeit der Offnungswinkel der Hauptkeule häufiger und für längere Zeit klein gehalten wird als bei niedrigerer Fahrgeschwindigkeit.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (ST) derart ausgelegt ist, dass die Hauptkeule auf ein ortsfestes Ziel ausgerichtet bleibt.
12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart ausgelegt ist, dass die Ausrichtung der Hauptkeule der Antennenanordnung an eine Lenkrichtung des Kraftfahrzeugs angepasst ist, die von einer Richtungserfassungseinrichtung bereit gestellt ist.
13. Verfahren zum Betreiben einer in einem Kraftfahrzeug installierten Antennenstruktur (A) , über die Nutzsignale gesendet und empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (A) mit Hilfe einer
Steuereinrichtung (ST) derart gesteuert wird, dass eine
Einstellung ihrer Hauptkeule verändert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (A) derart gesteuert wird, dass über eine Ansteuerung von Phasenlagen von Signalen von Einzelstrahlern eine Ausrichtung der Hauptkeule in einer horizontalen Ebene der Strahlungscharakteristik eingestellt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Offnungswinkel der Hauptkeule verändert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Offnungswinkel der Hauptkeule der Antennenstruktur (A) in Abhängigkeit von einer Fortbewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs angepasst wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Offnungswinkel der Hauptkeule der Antennenstruktur (A) mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit vermindert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Richtung der Hauptkeule der Antennenstruktur (A) zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung zu einem weiteren Kraftfahrzeug kontinuierlich verändert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Richtung der Hauptkeule der
Antennenstruktur (A) kontinuierlich hin und her bewegt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Auslenkwinkel für die Richtung der Hauptkeule der Antennenstruktur (A) mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit verkleinert wird.
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