EP2438734A2 - Schnittstelleneinrichtung, mit einer schnittstelleneinrichtung ausgestattete fahrzeug-kommunikationseinheit und verwendung einer fahrzeug-kommunikationseinheit in der fahrzeug-zu-umgebung-kommunikation - Google Patents

Schnittstelleneinrichtung, mit einer schnittstelleneinrichtung ausgestattete fahrzeug-kommunikationseinheit und verwendung einer fahrzeug-kommunikationseinheit in der fahrzeug-zu-umgebung-kommunikation

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Publication number
EP2438734A2
EP2438734A2 EP10722693A EP10722693A EP2438734A2 EP 2438734 A2 EP2438734 A2 EP 2438734A2 EP 10722693 A EP10722693 A EP 10722693A EP 10722693 A EP10722693 A EP 10722693A EP 2438734 A2 EP2438734 A2 EP 2438734A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
unit
interface device
connection
vehicle communication
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10722693A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich STÄHLIN
Marc Menzel
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.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2438734A2 publication Critical patent/EP2438734A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08—Protocols for interworking; Protocol conversion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/18—Network protocols supporting networked applications, e.g. including control of end-device applications over a network

Definitions

  • Interface device equipped with an interface device vehicle communication unit and use of a vehicle communication unit in the vehicle-to-environment communication
  • the invention relates to an interface device with a first connection to a vehicle communication unit, which is set up for carrying out vehicle-to-environment communication (C2X communication).
  • Vehicle-to-environment communication is understood to mean both vehicle-to-vehicle communication (C2C) and vehicle-to-vehicle infrastructure communication (C2I).
  • the invention relates to a vehicle communication unit equipped with this interface device and the use of a vehicle communication unit in the vehicle-to-environment communication.
  • Vehicle-to-environment communication typically involves vehicles (C2C) and infrastructure units (C2I).
  • vehicle communication units are used, which meet the typical automotive requirements, in particular cover large temperature ranges and have a high reliability and low power consumption.
  • This vehicle communication cation units are also referred to as vehicle routers in the context of vehicle-to-environment communication.
  • the infrastructure units which are also referred to as the Road Side Unit (RSU), in principle have similar requirements.
  • RSU Road Side Unit
  • the object of the present invention is therefore to standardize the communication units of the vehicles and the infrastructure facilities.
  • the interface device in addition to the first connection to a vehicle communication unit, a second connection to an infrastructure unit and a computing unit are provided, which is set up to convert the signals between the first and the second connection.
  • the vehicle communication unit according to the invention is thus also used in the infrastructure units.
  • the typical vehicle interfaces such as a CAN bus, Flexray, MOST or even Ethernet, are implemented on the typical interfaces of the infrastructure operators. This also simplifies interoperability between vehicle units and infrastructure units, since the technical handling of the communication is achieved by the same communication units.
  • the arithmetic unit can be set up to parameterize the first and / or the second connection and thus adapt it to the particular circumstances of the existing infrastructure units.
  • the interface landscape in the infrastructure units is very heterogeneous. For example, in Germany each state has other interfaces that need to be served. Due to the simple parameterizability of the interface device according to the invention, it is thus possible to carry out the required interface conversion and to carry out a unified communication despite the different interfaces to the infrastructure units.
  • the first connection can have connection means to a vehicle communication system, in particular a vehicle bus such as a CAN bus, Flexray, MOST or the like.
  • connection means for an IP-based network connection, in particular Ethernet, for a wireless connection, in particular WLAN or Bluetooth, and / or a wired connection, in particular USB, but also proprietary connections may be provided.
  • the first connection simultaneously has a plurality of different connection means, so that the interface device can be used universally.
  • an interface unit which has at least one connection with connection means to one or more different vehicle communication buses and an Ethernet connection.
  • the first connection may be set up to access the arithmetic unit of the interface device by means of an external arithmetic unit connected via the first connection and to carry out a programming and / or parameterization of the second connection.
  • the interface device can be set up such that in the arithmetic unit a firmware rewall function is implemented with.
  • the development cycles of the vehicle industry can be consulted with regard to the actual communication technology, since nothing has to change at the interface and only the vehicle router (vehicle communication unit) used in the vehicle-to-environment communication is exchanged got to.
  • the vehicle communication unit generally also has its own security concept, the provision of an interface device with an additional firewall further increases the overall security of the infrastructure unit. Especially with critical infrastructure units, such as traffic lights or the like, this is a great advantage.
  • the interface device according to the invention can be designed as a converter card, in particular for integration in a vehicle communication unit or in an infrastructure control unit.
  • a converter card is particularly space-saving and can be easily integrated into the existing communication units or control units of the infrastructure units, wherein the connection to the appropriate connections with a corresponding interface implementation are available.
  • the invention further relates to a vehicle communication unit with the features of claim 7.
  • This has a computing unit, which for implementing a vehicle-to-environment communication in particular according to the ITS G5 standard according to IEEE 802.11p set up is, as well as a connection for a vehicle communication system.
  • the vehicle communication unit is further integrated into the above-described interface device, which is connected with its first connection to the connection for the vehicle communication system of the vehicle communication unit.
  • a vehicle communication unit can be used directly as a communication unit for an infrastructure unit.
  • the communication units can be constructed identically and the communication protocol stack (stack) processed in the communication units remain to a large extent exactly the same, in particular with regard to the technical implementation of the communication. Only on the part of the application, there are differences. However, these are already partly realized in the vehicle by control units which are different from the vehicle communication unit.
  • the vehicle communication unit can also provide an antenna unit or a connection for an antenna unit, which is set up to transmit the data via the vehicle-to-environment communication, in particular according to the ITS-G5 standard according to IEEE802.11P.
  • a computing unit in the antenna unit and / or a computing unit of the vehicle communication unit can be set up for processing the corresponding communication protocol stack.
  • the processing can also be distributed to both arithmetic units, in which case the antenna unit processes the hardware-near layers of the protocol and the arithmetic unit of the vehicle communication unit processes the application-oriented layers of the protocol.
  • the antenna unit can also be set up to carry out a cellular communication and / or have additional communication devices.
  • the vehicle communication unit which is to be used in the infrastructure unit can have as energy supply a solar cell and / or a wind turbine or connections for connecting a solar cell and / or a wind turbine.
  • the vehicle communication unit can be used as a self-sufficient unit together with the infrastructure units.
  • a vehicle communication unit is also covered by a computing unit which is set up to carry out vehicle-to-environment communication, in particular according to the ITS G5 standard in accordance with IEEE 802.11p.
  • the vehicle communication unit is preferably also equipped with an antenna unit or a connection for an antenna unit which is used to transmit data via the vehicle-to-environment communication. is directed.
  • the vehicle communication unit is to be used in an infrastructure unit that participates in the vehicle-to-environment communication, wherein the arithmetic unit of the vehicle communication unit is configured to transmit the information typical for the infrastructure unit for transmission in the vehicle-to-vehicle communication system. To provide communication independently.
  • an interface to an infrastructure control unit can be dispensed with.
  • This may for example apply to traffic signs with speed limit, which only have to send out the value of the permitted speed.
  • a complex control is not necessary. The control can easily be taken over directly by the vehicle communication unit, which thus becomes an infrastructure unit.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of an interface device according to the invention integrated in a vehicle communication unit according to a first embodiment
  • Fig. 2 shows the application of a second embodiment according to the present invention
  • Fig. 3 shows the application of a third embodiment according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a vehicle communication unit 1 according to the invention, in which an interface device 2 according to the invention is integrated, as represented by the dashed connection between the vehicle communication system. cation unit 1 and the interface device 2 indicated.
  • the interface device 2 has a first connection 3 to the vehicle communication unit 1, which is set up to carry out a vehicle-to-environment communication. Furthermore, in the interface device 2, a second connection 4 is provided to an infrastructure unit, not shown here. In the interface device 2, the first connection 3 and the second connection 4 are connected to one another via a computer unit 5, which is set up to convert the signals between the first and the second connection 3, 4. Through this interface device, it is possible to use the vehicle communication unit 1 as a communication unit for an arbitrarily controlled infrastructure unit.
  • the vehicle communication unit 1 is of conventional design and has a connection 6 for a vehicle communication system, which is connected to the first connection 3 of the interface device 2. Via this connection for a vehicle communication system, data is usually output from the vehicle to the communication unit for transmission or data received from the communication unit is forwarded to vehicle units.
  • This connection 6 is connected to a computing unit 7 of the vehicle communication unit 1, which is equipped to carry out a vehicle-to-environment communication. tet and processing the appropriate communication protocol stack to perform the communication.
  • the arithmetic unit 7 is connected to an antenna unit 8 which is integrated in the vehicle communication unit 1 and which has an antenna and the driver elements required for transmission.
  • the vehicle communication unit may also have a connection for an external antenna unit.
  • the antenna unit 8 can also be set up to participate in cellular radio communication.
  • This integrated vehicle communication unit 1 with the interface device 2 can thus be used directly in infrastructure units.
  • FIG. 2 An application example for a slightly different embodiment of an interface device 2 according to the invention with corresponding vehicle communication units 1 is shown in FIG. 2.
  • a plurality of antenna units 8 must be installed in order to reliably supply all the streets with radio signals of the vehicle-to-environment communication.
  • the power supply and the data connection is in each case via a cable 9, which leads to a central point at the intersection, at which a central control unit 10 is, for example, in the form of a control box.
  • a central control unit 10 a plurality of vehicle communication units 1 designated as vehicle routers are provided, wherein in each case a vehicle communication unit 1 is assigned to an antenna unit 8 in order to perform a data preprocessing.
  • All vehicle communication units 1 are connected to a central interface device 2, which converts the data of all vehicle communication units 1 to the infrastructure interface of the second connection 4.
  • a central interface device 2 which converts the data of all vehicle communication units 1 to the infrastructure interface of the second connection 4.
  • vehicle communication units 1 can also be completely integrated in the respective antenna units 8, so that only the connection between the interface device 2 and the respective integrated antenna units 1, 8 has to be laid.
  • a gantry bridge 11 is intended to allow the possibility of vehicle-to-environment communication in the sense of an infrastructure. be extended. Since a single power supply is already available for the individual signs 12 of the gantries 11 at a location which is optimal for the antenna placement, simple vehicle communication units 1 without an integrated antenna can be used here and antennas 8 are mounted in the vicinity of the vehicle communication units 1 on the gantries 11 become.
  • the vehicle communication units 1 are connected via the usual connection 6 to a vehicle communication system by means of bus cables 13 at a central location, for example in a central control unit 10, with an interface device 2 via the first connection 3.
  • the interface device 2 has a second connection 4 to an infrastructure unit and converts the infrastructure interface to a normal vehicle communication interface. Again, the retrofitting of the gantry 11 with vehicle-to-environment communication without great technical effort is possible.
  • a conventional vehicle communication unit 1 can also be used without further adaptation and without interface device 2 as a communication unit for an infrastructure unit.
  • a communication unit for an infrastructure unit should be equipped with an infrastructure unit at a traffic jam vulnerable point of a highway, which is located in the hinterland and in which neither a power supply nor a data connection exists.
  • a vehicle communication unit 1 with an integrated antenna unit 8 which supports both C2X communication and cellular radio communication based on, for example, UMTS. Since this infrastructure unit is to be used primarily for data collection and to issue congestion warnings, no conversion to an interface of the infrastructure unit is necessary. Instead, the applications are executed directly on the computing unit 7 of the vehicle communication unit 1 due to their low computing and memory requirements, so that no additional electronics is necessary.
  • the arithmetic unit can also be integrated directly into the antenna unit, so that no further units are necessary except the integrated antenna unit.
  • the proposal according to the invention thus unifies the vehicle-to-environment communication from a technical point of view, since the same communication technology is used both for the vehicles and for the infrastructure units. Possibly. a conversion to infrastructure interfaces can be achieved by means of an interface device according to the invention.

Abstract

Es wird eine Schnittstelleneinrichtung (2) mit einem ersten Anschluss (3) an eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit (1) beschrieben, welche zur Durchführung einer Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation eingerichtet ist, wobei die Schnittstelleneinrichtung (2) einen zweiten Anschluss (4) an eine Infrastruktureinheit und eine Recheneinheit (5) aufweist, welche zur Umsetzung der Signale zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (3, 4) eingerichtet ist. Ferner werden eine mit der Schnittstelleneinrichtung (2) ausgerüstete Fahrzeug-Kommunikationseinheit (1) und eine Verwendung einer Fahrzeug-Kommunikationseinheit beschrieben.

Description

Schnittstelleneinrichtung, mit einer Schnittstelleneinrichtung ausgestattete Fahrzeug-Kommunikationseinheit und Verwendung einer Fahrzeug-Kommunikationseinheit in der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation
Die Erfindung betrifft eine Schnittstelleneinrichtung mit einem ersten Anschluss an eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit, welche zur Durchführung einer Fahrzeug-zu-Umge- bung-Kommunikation (C2X-Kommunikation) eingerichtet ist. Unter einer Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation wird sowohl eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (C2C) als auch eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (C2I) verstanden. Ferner betrifft die Erfindung eine mit dieser Schnittstelleneinrichtung ausgestattete Fahrzeug-Kommunikationseinheit sowie die Verwendung einer Fahrzeug-Kommunikationseinheit in der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation .
An der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation (C2X) sind typischerweise Fahrzeuge (C2C) und Infrastruktureinheiten (C2I) beteiligt. In Fahrzeugen werden hierzu Fahrzeug-Kommunikationseinheiten eingesetzt, welche die typischen Automotive-Anforderungen erfüllen, insbesondere große Temperaturbereiche abdecken sowie eine hohe Ausfallsicherheit und geringen Stromverbrauch aufweisen. Diese Fahrzeug-Kommuni- kationseinheiten werden im Rahmen der Fahrzeug-zu-Umgebung- Kommunikation auch als Fahrzeugrouter bezeichnet. Im Hinblick auf die Kommunikationstechnik haben die Infrastruktureinheiten, die auch als Road Side Unit (RSU) bezeichnet werden, prinzipiell ähnlich Anforderungen.
Aus der US 2005/0137786 Al ist unter anderem ein System bekannt, bei dem Ampeln an Kreuzungen in einer Fahrzeug-zuInfrastruktur-Kommunikation ein Stoppsignal aussenden, wenn die Ampel ein rotes Haltesignal anzeigt. Auf diese Weise kann der Fahrer unterstützt werden, das Signal auch einzuhalten. Allerdings werden als Kommunikationsgeräte für die Fahrzeugeinheiten (OBU - On Board Units) und die Infrastruktureinheiten (RSU - Road Side Units) typischer Wiese verschiedene Geräte mit unterschiedlichen Schnittstellen genutzt .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Kommunikationseinheiten der Fahrzeuge und der Infrastruktureinrichtungen zu vereinheitlichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 7 und 11 gelöst.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schnittstelleneinrichtung sind neben dem ersten Anschluss an eine Fahrzeug- Kommunikationseinheit ein zweiter Anschluss an eine Infrastruktureinheit und eine Recheneinheit vorgesehen, welche zur Umsetzung der Signale zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss eingerichtet ist. Damit ist die Schnittstelleneinrichtung zwischen einer Steuereinrichtung einer Inf- rastruktureinheit, welche die Aussendung von Daten der Infrastruktureinheit steuert, und eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit ein- bzw. zwischenschaltbar, so dass die Fahrzeug-Kommunikationseinheit ohne weitere Änderungen auch als Kommunikationseinheit der Infrastruktureinheiten verwendet werden kann.
Statt zwei oder mehrere unterschiedliche Kommunikationseinheiten zu entwickeln und herzustellen, wird die Fahrzeug- Kommunikationseinheit erfindungsgemäß also auch in den Infrastruktureinheiten verwendet. Dazu werden die typischen Fahrzeugschnittstellen, wie ein CAN-Bus, Flexray, MOST oder auch Ethernet, auf die typischen Schnittstellen der Infrastrukturbetreiber umgesetzt. Dies vereinfacht auch eine In- teroperabilität zwischen Fahrzeugeinheiten und Infrastruktureinheiten, da die technische Abwicklung der Kommunikation durch dieselben Kommunikationseinheiten erreicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Recheneinheit dazu eingerichtet sein, den ersten und/oder den zweiten Anschluss zu parametrieren und somit den jeweiligen Gegebenheiten der vorhandenen Infrastruktureinheiten anzupassen. Typischerweise ist die Schnittstellenlandschaft bei den Infrastruktureinheiten sehr heterogen. So hat beispielsweise in Deutschland jedes Bundesland andere Schnittstellen, die bedient werden müssen. Durch die einfache Pa- rametrierbarkeit der erfindungsgemäßen Schnittstelleinrichtung ist es somit möglich, die erforderliche Schnittstellenumsetzung mit zu erledigen und trotz der unterschiedlichen Schnittstellen zu den Infrastruktureinheiten eine vereinheitliche Kommunikation durchzuführen. In einer konkreten Ausgestaltung kann der erste Anschluss Verbindungsmittel an ein Fahrzeug-Kommunikationssystem, insbesondere einen Fahrzeugbus wie einen CAN-Bus, Flexray, MOST oder dergleichen aufweisen. Ferner können Verbindungsmittel für einen IP-basierten Netzwerkanschluss, insbesondere Ethernet, für eine Drahtlosverbindung, insbesondere WLAN oder Bluetooth, und/oder eine drahtgebundene Verbindung, insbesondere USB, aber auch proprietäre Verbindungen, vorgesehen sein. Vorzugsweise weist der erste Anschluss gleichzeitig mehrere verschiedene Verbindungsmittel auf, so dass die Schnittstelleneinrichtung universell eingesetzt werden kann. Besonders bevorzugt ist eine Schnittstelleneinheit, die zumindest einen Anschluss mit Anschlussmitteln an einen oder mehrere verschiedene Fahrzeug-Kommunikationsbus (se) und einen Ethernet-Anschluss aufweist.
Um eine einfache Parametrisierung des zweiten Anschlusses zu erreichen, kann der erste Anschluss gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dazu eingerichtet sein, insbesondere mittels einer über den ersten Anschluss angeschlossenen externen Recheneinheit auf die Recheneinheit der Schnittstelleneinrichtung zuzugreifen und eine Programmierung und/oder Parametrisierung des zweiten Anschlusses durchzuführen. Dazu zählt sowohl die Einrichtung der zweiten Schnittstelle als auch eine Programmierung der Schnittstellenfunktion, mit der die Daten von dem einen Anschluss auf den anderen Anschluss umgesetzt werden.
Ferner kann die Schnittstelleneinrichtung erfindungsgemäß dazu eingerichtet sein, dass in der Recheneinheit eine Fi- rewall-Funktion mit implementiert ist. Damit können trotz hoher Sicherheitsanforderungen an die Infrastruktureinheiten die Entwicklungszyklen der Fahrzeugindustrie im Hinblick auf die eigentliche Kommunikationstechnik mitgegangen werden, da sich an der Schnittstelle nichts ändern muss und nur der in der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation verwendete Fahrzeugrouter (Fahrzeug-Kommunikationseinheit) ausgetauscht werden muss. Da die Fahrzeug-Kommunikationseinheit in der Regel auch ein eigenes Sicherheitskonzept aufweist, erhöht sich durch das Vorsehen einer Schnittstelleneinrichtung mit einer zusätzlichen Firewall die Gesamtsicherheit der Infrastruktureinheit weiter. Vor allem bei kritischen Infrastruktureinheiten, wie Ampeln oder dergleichen, ist dies von großem Vorteil.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Schnittstelleneinrichtung als Wandlerkarte, insbesondere zur Integration in eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit oder in eine Infrastruktur-Steuereinheit, ausgebildet sein. Eine derartige Wandlerkarte ist besonders platzsparend und kann einfach in die bestehenden Kommunikationseinheiten bzw. Steuereinheiten der Infrastruktureinheiten integriert werden, wobei zur Anbindung die geeigneten Anschlüsse mit einer entsprechenden Schnittstellenumsetzung vorhanden sind.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Fahrzeug- Kommunikationseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Diese weist eine Recheneinheit auf, welche zur Durchführung einer Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation insbesondere nach dem ITS-G5-Standard entsprechend IEEE 802.11p eingerichtet ist, sowie einen Anschluss für ein Fahrzeug-Kommunikationssystem. Erfindungsgemäß ist die Fahrzeug-Kommunikationseinheit ferner in die vorbeschriebene Schnittstelleneinrichtung integriert, welche mit ihrem ersten Anschluss an den Anschluss für das Fahrzeug-Kommunikationssystem der Fahrzeug-Kommunikationseinheit angeschlossen ist. Eine derartige Fahrzeug-Kommunikationseinheit kann unmittelbar als Kommunikationseinheit für eine Infrastruktureinheit genutzt werden .
Vor allem bei der Anwendung von ITS-G5 bzw. DSRC nach IEEE 802.11p bzw. IEEE 1609 oder der Kommunikation entsprechend dem C2C-CC (Communication Consortium) gibt es in dem Netzwerk keine Masterrouter und damit keinen Unterschied im Netzwerkverhalten zwischen einem Fahrzeugrouter und einem Infrastrukturrouter . Daher können aus technischer Sicht die Kommunikationseinheiten identisch aufgebaut sein und die in den Kommunikationseinheiten abgearbeitete Kommunikationsprotokollstapel (Stack) zu großen Teilen exakt gleich bleiben, insbesondere im Hinblick auf die technische Durchführung der Kommunikation. Lediglich auf Seiten der Anwendung gibt es Unterschiede. Diese werden aber im Fahrzeug bereits teilweise von Steuergeräten realisiert, die von der Fahrzeug-Kommunikationseinheit verschieden sind.
Diese Steuergeräte sind meist über ein typisches Fahrzeug- Kommunikationssystem angeschlossen, so dass über diese Schnittstellen alle notwendigen Daten und Zugriffsmöglichkeiten zur Verfügung gestellt werden können. Dies macht eine universelle Nutzung der Fahrzeug-Kommunikationseinheiten auch für Infrastruktureinheiten einfach. In einer besonders weit integrierten Ausführungsform kann die Fahrzeug-Kommunikationseinheit auch eine Antenneneinheit oder einen Anschluss für eine Antenneneinheit vorsehen, welche zur Aussendung der Daten über die Fahrzeug-zuUmgebung-Kommunikation insbesondere nach dem ITS-G5- Standard entsprechend IEEE802.11P eingerichtet ist. Dazu kann entweder eine Recheneinheit in der Antenneneinheit und/oder eine Recheneinheit der Fahrzeug-Kommunikationseinheit zur Abarbeitung des entsprechenden Kommunikationsprotokollstapels eingerichtet sein. Die Abarbeitung kann natürlich auch auf beide Recheneinheiten verteilt erfolgen, wobei dann die Antenneneinheit die hardwarenäheren Schichten des Protokolls und die Recheneinheit der Fahrzeug- Kommunikationseinheit die anwendungsnäheren Schichten des Protokolls abarbeitet.
Auf diese Weise können auch die Antennenkonzepte aus der Fahrzeugentwicklung für die Infrastruktureinheiten übernommen werden, bei denen die Kabel zwischen Antenne und Trans- ceiver möglich kurz gehalten werden, indem die Transceiver direkt in das Antennengehäuse integriert werden. Anschließend werden sämtliche Nutzdaten auf einem Fahrzeugbus kombiniert und so im Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Diese Architektur ermöglicht auch bei den Infrastruktureinheiten eine flexible Antennenplatzierung. Damit ist es möglich, die Antennen ohne großen Aufwand räumlich entfernt von als Infrastruktur-Steuereinheiten ausgebildeten Schaltschränken aufzustellen und eine optimale Funkabdeckung in dem gewünschten Bereich zu erreichen. In Weiterentwicklung dieses Erfindungsgedankens kann die Antenneneinheit auch zur Durchführung einer zellulären Kommunikation eingerichtet sein und/oder zusätzliche Kommunikationseinrichtungen aufweisen. Diese können ebenfalls von der Infrastruktureinheit verwendet werden, so dass vor allem bei Neuinstallationen auf eine aufwändige Verkabelung der Infrastruktureinheiten, ggf. mit Glasfaserkabeln, verzichtet werden kann. Dies ist insbesondere in wenig besiedelten Gebieten auf Landstraßen oder dergleichen von Vorteil, wenn durch eine Infrastruktureinheit beispielsweise auf eine besonders gefährliche Kurve hingewiesen werden soll .
Insbesondere für diese nicht an ein Kabelnetz angeschlossenen Infrastruktureinheiten kann die Fahrzeug-Kommunikationseinheit, welche in der Infrastruktureinheit verwendet werden soll, als Energieversorgung eine Solarzelle und/oder ein Windrad bzw. Anschlüsse zum Anschließen einer Solarzelle und/oder eines Windrades aufweisen. Damit kann die Fahrzeug-Kommunikationseinheit als autarke Einheit zusammen mit der Infrastruktureinheiten verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch die Verwendung einer Fahrzeug-Kommunikationseinheit mit einer Recheneinheit abgedeckt, welche zur Durchführung einer Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation insbesondere nach dem ITS-G5-Standard entsprechend IEEE 802.11p eingerichtet ist. Die Fahrzeug-Kommunikationseinheit ist vorzugsweise auch mit einer Antenneneinheit oder einem Anschluss für eine Antenneneinheit ausgestattet, welche zur Aussendung von Daten über die Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation einge- richtet ist. Die Fahrzeug-Kommunikationseinheit soll in einer Infrastruktureinheit verwendet werden, welche an der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation teilnimmt, wobei die Recheneinheit der Fahrzeug-Kommunikationseinheit dazu eingerichtet ist, die für die Infrastruktureinheit typischen Informationen zur Aussendung in der Fahrzeug-zu-Fahrzeug- Kommunikation eigenständig zur Verfügung zu stellen.
In diesem Fall kann auf eine Schnittstelle zu einer Infrastruktur-Steuereinheit verzichtet werden. Dies kann beispielsweise für Verkehrsschilder mit Geschwindigkeitsbeschränkung gelten, die lediglich den Wert der zugelassenen Geschwindigkeit auszusenden haben. Hierfür ist eine aufwändige Steuerung nicht notwendig. Die Ansteuerung kann einfacherweise unmittelbar durch die Fahrzeug-Kommunikationseinheit mit übernommen werden, die damit zu einer Infrastruktureinheit wird.
Durch die Verwendung von üblichen Fahrzeug-Kommunikationseinheiten in Infrastruktureinheiten über eine Schnittstellenwandlung von den Fahrzeugschnittstellen auf die Infrastrukturschnittstellen wird die InterOperabilität erleichtert und der Zertifizierungsaufwand für das Herstellen von Infrastruktureinheiten sinkt.
Zusätzlich werden Probleme durch unterschiedliche Implementierungen der Kommunikationseinheiten aus dem Gesamtsystem genommen. Durch die dadurch erreichten Skaleneffekte im Hinblick auf die Stückzahlen der Fahrzeug-Kommunikationseinheiten sollte sich zudem ein deutlich geringerer Preis für die Infrastruktureinheiten erzielen lassen als bei entsprechenden Eigenentwicklungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schnittstelleneinrichtung integriert in eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 die Anwendung einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 3 die Anwendung einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 dargestellt, in welche eine erfindungsgemäße Schnittstelleneinrichtung 2 integriert ist, wie durch die gestrichelte Verbindung zwischen der Fahrzeug-Kommuni- kationseinheit 1 und der Schnittstelleneinrichtung 2 angedeutet .
Die Schnittstelleneinrichtung 2 weist einen ersten An- schluss 3 an die Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 auf, welche zur Durchführung einer Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommuni- kation eingerichtet ist. Ferner ist in der Schnittstelleneinrichtung 2 ein zweiter Anschluss 4 an eine hier nicht dargestellte Infrastruktureinheit vorgesehen. In der Schnittstelleneinrichtung 2 sind der erste Anschluss 3 und der zweite Anschluss 4 über eine Recheneinheit 5 miteinander verbunden, welche zur Umsetzung der Signale zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 3, 4 eingerichtet ist. Durch diese Schnittstelleneinrichtung ist es möglich, die Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 auch als Kommunikationseinheit für eine beliebig angesteuerte Infrastruktureinheit zu verwenden.
Die Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 ist dabei herkömmlich aufgebaut und weist einen Anschluss 6 für ein Fahrzeug- Kommunikationssystem auf, der mit dem ersten Anschluss 3 der Schnittstelleneinrichtung 2 verbunden ist. Über diesen Anschluss für ein Fahrzeug-Kommunikationssystem werden üblicherweise Daten von dem Fahrzeug an die Kommunikationseinheit zur Übertragung ausgegeben bzw. empfangene Daten von der Kommunikationseinheit an Fahrzeugeinheiten weitergeleitet .
Dieser Anschluss 6 ist mit einer Recheneinheit 7 der Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 verbunden, welche zur Durchführung einer Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation eingerich- tet ist und den entsprechenden Kommunikationsprotokollstapel zur Durchführung der Kommunikation abarbeitet. Die Recheneinheit 7 ist mit einer in die Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 integrierten Antenneneinheit 8 verbunden, welche eine Antenne und die zur Aussendung benötigten Treiberelemente aufweist.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die Fahrzeug- Kommunikationseinheit auch einen Anschluss für eine externe Antenneneinheit aufweisen.
Ferner kann die Antenneneinheit 8 zusätzlich zu der Fahr- zeug-zu-Umgebung-Kommunikation auch zur Teilnahme an einer zellulären Funkkommunikation eingerichtet sein. Diese integrierte Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 mit der Schnittstelleneinrichtung 2 kann somit unmittelbar in Infrastruktureinheiten eingesetzt werden.
Ein Anwendungsbeispiel für eine geringfügig abweichende Ausbildung einer erfindungsgemäßen Schnittstelleneinrichtung 2 mit entsprechenden Fahrzeug-Kommunikationseinheiten 1 ist in Fig. 2 dargestellt. An einer unübersichtlichen Kreuzung müssen mehrere Antenneneinheiten 8 angebracht werden, um alle Straßen zuverlässig mit Funksignalen der Fahr- zeug-zu-Umgebung-Kommunikation zu versorgen. Hierzu werden integrierte Antenneneinheiten 8, d.h. Antennen mit integrierten Transceivern, verwendet, wie sie auch aus dem Fahrzeugbau bekannt sind. Diese können an den optimalen Stellen platziert werden, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Stromversorgung und die Datenverbindung erfolgt jeweils über ein Kabel 9, das zu einer zentralen Stelle an der Kreuzung führt, an der sich eine zentrale Steuereinheit 10 bspw. in Form eines Schaltkastens befindet. In dieser zentralen Steuereinheit 10 sind mehrere als Fahrzeugrouter bezeichnete Fahrzeug-Kommunikationseinheiten 1 vorgesehen, wobei jeweils eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 einer Antenneneinheit 8 zugeordnet ist, um eine Datenvorverarbei- tung durchzuführen.
Sämtliche Fahrzeug-Kommunikationseinheiten 1 sind an eine zentrale Schnittstelleneinrichtung 2 angeschlossen, welche die Daten sämtlicher Fahrzeug-Kommunikationseinheiten 1 auf die Infrastrukturschnittstelle des zweiten Anschlusses 4 umsetzt. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Schnittstelleneinrichtung 2 und der aus dem Fahrzeugbau bereits bekannten Kommunikationstechnik ist die Ausstattung der Kreuzung mit Infrastruktureinheiten vergleichsweise einfach, da lediglich Kabel 9 zu den integrierten Antenneneinheiten 8 verlegt werden müssen.
Die Fahrzeug-Kommunikationseinheiten 1 können in einer anderen Ausführungsform auch komplett in den jeweiligen Antenneneinheiten 8 integriert sein, so dass nur noch die Verbindung zwischen der Schnittstelleneinrichtung 2 und jeweiligen, integrierten Antenneneinheiten 1, 8 verlegt werden muss.
In einer weiteren, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform soll eine Schilderbrücke 11 um die Möglichkeit der Fahr- zeug-zu-Umgebung-Kommunikation im Sinne einer Infrastruk- tureinheit erweitert werden. Da für die einzelnen Schilder 12 der Schilderbrücke 11 bereits eine Stromversorgung an einer für die Antennenplatzierung optimalen Stelle verfügbar ist, können hier einfache Fahrzeug-Kommunikationseinheiten 1 ohne integrierte Antenne verwendet werden und Antennen 8 in der Nähe der Fahrzeug-Kommunikationseinheiten 1 an der Schilderbrücke 11 montiert werden. Die Fahrzeug- Kommunikationseinheiten 1 werden über den üblichen An- schluss 6 an ein Fahrzeug-Kommunikationssystem mittels Buskabeln 13 an einer zentralen Stelle, bspw. in einer zentralen Steuereinheit 10, mit einer Schnittstelleneinrichtung 2 über den ersten Anschluss 3 verbunden. Die Schnittstelleneinrichtung 2 weist einen zweiten Anschluss 4 an eine Infrastruktureinheit auf und setzt die Infrastrukturschnittstelle auf eine normale Fahrzeug-Kommunikationsschnittstelle um. Auch hier ist die Nachrüstung der Schilderbrücke 11 mit Fahrzeug-zu-Umgebungs-Kommunikation ohne großen technischen Aufwand möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung, die nicht in einer Figur dargestellt ist, kann eine herkömmliche Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 auch ohne weitere Anpassung und ohne Schnittstelleneinrichtung 2 als Kommunikationseinheit für eine Infrastruktureinheit verwendet werden. Beispielsweise soll an einer staugefährdeten Stelle einer Autobahn, die sich im Hinterland befindet und bei der weder eine Stromversorgung noch eine Datenverbindung vorhanden ist, mit einer Infrastruktureinheit ausgestattet werden.
Hierzu wird eine autarke Fahrzeug-Kommunikationseinheit mit einer Stromversorgung durch eine Solarzelle und/oder ein Windrad installiert. Zur Kommunikation wird auf eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 mit einer integrierten Antenneneinheit 8 zurückgegriffen, die sowohl die C2X- Kommunikation als auch eine zelluläre Funkkommunikation auf Basis von beispielsweise UMTS unterstützt. Da diese Infrastruktureinheit vorrangig nur zur Datensammlung verwendet werden und Stauwarnungen ausgeben soll, ist keine Umsetzung auf eine Schnittstelle der Infrastruktureinheit notwendig. Stattdessen werden die Applikationen aufgrund ihres geringen Rechen- und Speicherbedarfs direkt auf der Recheneinheit 7 der Fahrzeug-Kommunikationseinheit 1 ausgeführt, so dass keine zusätzliche Elektronik notwendig ist. Die Recheneinheit kann dabei auch direkt in die Antenneneinheit integriert sein, so dass außer der integrierten Antenneneinheit keine weiteren Einheiten notwendig sind.
Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird also die Fahr- zeug-zu-Umgebungs-Kommunikation in technischer Hinsicht vereinheitlicht, da sowohl für die Fahrzeuge als auch für die Infrastruktureinheiten dieselbe Kommunikationstechnik verwendet wird. Ggf. kann eine Umsetzung zu Infrastrukturschnittstellen mittels einer erfindungsgemäßen Schnittstelleneinrichtung erreicht werden.
Bezugszeichenliste :
1 Fahrzeug-Kommunikationseinheit
2 Schnittstelleneinrichtung
3 erster Anschluss
4 zweiter Anschluss
5 Recheneinheit der Schnittstelleneinrichtung
6 Anschluss an ein Fahrzeug-Kommunikationssystem
7 Recheneinheit der Fahrzeug-Kommunikationseinheit
8 Antenneneinheit
9 Kabel
10 zentrale Steuereinheit
11 Schilderbrücke
12 Schild
13 Buskabel

Claims

Patentansprüche :
1. Schnittstelleneinrichtung mit einem ersten Anschluss (3) an eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit (1), welche zur Durchführung einer Fahrzeug-zu-Umgebung- Kommunikation eingerichtet ist, dadurch kennzeichnet, dass die Schnittstelleneinrichtung (2) einen zweiten Anschluss (4) an eine Infrastruktureinheit und eine Recheneinheit (5) aufweist, welche zur Umsetzung der Signale zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (3, 4) eingerichtet ist.
2. Schnittstelleneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (5) dazu eingerichtet ist, den ersten und/oder den zweiten Anschluss (3, 4) zu parametrieren .
3. Schnittstelleneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluss (3) Verbindungmittel an ein Fahrzeug-Kommunikationssystem, für einen IP-basisierten Netzwerkanschluss, eine Drahtlosverbindung und/oder eine drahtgebundene Verbindung aufweist.
4. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluss (3) dazu eingerichtet ist, auf die Recheneinheit (5) zuzugreifen und eine Programmierung und/oder Parametrisierung des zweiten Anschlusses (4) durchzuführen .
5. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit (5) eine Firewall-Funktion mit implementiert ist.
6. Schnittstelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinrichtung (5) als Wandlerkarte ausgebildet ist.
7. Fahrzeug-Kommunikationseinheit mit einer Recheneinheit (7), welche zur Durchführung einer Fahrzeug-zuUmgebung-Kommunikation eingerichtet ist, und mit einem Anschluss (6) an ein Fahrzeug-Kommunikationssystem, dadurch gekennzeichnet, dass in die Fahrzeug- Kommunikationseinheit (1) eine Schnittstelleneinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 integriert ist, welche mit ihrem ersten Anschluss (3) an den Anschluss (6) für das Fahrzeug-Kommunikationssystem der Fahrzeug-Kommunikationseinheit (1) angeschlossen ist.
8. Fahrzeug-Kommunikationseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antenneneinheit (8) oder ein Anschluss für eine Antenneneinheit vorgesehen ist, welche zur Aussendung von Daten über die Fahr- zeug-zu-Umgebung-Kommunikation eingerichtet ist.
9. Fahrzeug-Kommunikationseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (8) zur Durchführung einer zelluären Kommunikation eingerichtet ist.
10. Fahrzeug-Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeug-Kommunikationseinheit (1) als Energieversorgung eine Solarzelle und/oder ein Windrad bzw. Anschlüsse zum Anschließen einer Solarzelle und/oder eines Windrades aufweist.
11. Verwendung einer Fahrzeug-Kommunikationseinheit (1) mit einer Recheneinheit (7), welche zur Durchführung einer Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation eingerichtet ist, und mit einer Antenneneinheit (8) oder einem An- schluss für eine Antenneneinheit, welche zur Aussendung von Daten über die Fahrzeug-zu-Umgebung- Kommunikation eingerichtet ist, in einer Infrastruktureinheit, welche an der Fahrzeug-zu-Umgebung- Kommunikation teilnimmt, wobei die Recheneinheit (7) dazu eingerichtet ist, die für die Infrastruktureinheit typischen Informationen zur Aussendung in der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zur Verfügung zu stellen .
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