EP4515730A1 - Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug

Info

Publication number
EP4515730A1
EP4515730A1 EP24719128.1A EP24719128A EP4515730A1 EP 4515730 A1 EP4515730 A1 EP 4515730A1 EP 24719128 A EP24719128 A EP 24719128A EP 4515730 A1 EP4515730 A1 EP 4515730A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
satellite
reception quality
terrestrial
computing unit
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.)
Pending
Application number
EP24719128.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Osman Aydin
Musa Ceylan
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
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 Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Priority to EP25156771.5A priority Critical patent/EP4531303A3/de
Priority to EP25156798.8A priority patent/EP4529044A3/de
Publication of EP4515730A1 publication Critical patent/EP4515730A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18519—Operations control, administration or maintenance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/373—Predicting channel quality or other radio frequency [RF] parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18517—Transmission equipment in earth stations

Definitions

  • the invention relates to a method for evaluating the reception quality of a non-terrestrial network connection according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1 and to a vehicle according to the type defined in more detail in the preamble of claim 10.
  • Modern communication networks allow people to be reachable at all times. Mobile communications now also allow you to connect to the Internet while on the move.
  • Technology based on mobile communications such as 2G, 3G, 4G or 5G as well as Wi-Fi networks are also known as terrestrial networks or terrestrial networks (TN).
  • Mobile devices such as laptops, tablet computers, smartphones or the like are connected wirelessly to a Wi-Fi hotspot or a mobile network base station. The hotspot or the mobile network base station is then connected to the actual communication network via cable. Wireless communication is only possible if the corresponding mobile device is within radio range of the hotspot or the mobile network base station.
  • this object is achieved by a method for evaluating the reception quality of a non-terrestrial network connection with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments and further developments as well as a vehicle for carrying out the method emerge from the dependent claims.
  • the vehicle determines an individual line of sight for each satellite.
  • a line of sight is also referred to as a line of sight (LOS).
  • LOS line of sight
  • the vehicle can select only those satellites for carrying out the method according to the invention whose communication beam is directed towards the position of the vehicle.
  • the vehicle can use a wide variety of sensors to detect the environment, such as mono or stereo cameras, laser scanners such as a LiDAR, radar sensors, ultrasonic sensors and the like. With the help of such environmental sensors, depth information can be obtained and thus the environment can be scanned. The extent of environmental objects such as trees, mountains, high-rise buildings and the like can be determined accordingly. In addition to static environmental objects, dynamic environmental objects such as other road users can also be detected. The corresponding extents are in particular the width and height of a respective environmental object.
  • the vehicle is thus able to determine obstructions in its field of view, also known as the field of view (FOV). If an object in the surroundings blocks the vehicle's view of a corresponding satellite, i.e. if there is an obstruction, the reception quality of the non-terrestrial network connection will deteriorate. The more pronounced the obstruction, the more drastically the reception quality will suffer.
  • FOV field of view
  • the computing unit can determine characteristic features of surrounding objects. These characteristic features can be derived, for example, from camera images using image recognition algorithms. For example, a characteristic feature can be that the surrounding object is a deciduous tree with leaves on the branches. These leaves block the line of sight to the satellite, but may allow individual data packets to pass through if there is an existing communication connection. In contrast, if the surrounding object is, for example, a high-rise building, the communication connection to the satellite may break down completely if the line of sight is blocked.
  • the reception quality includes a reception probability or is formed from it.
  • a reception probability can also be referred to as confidence.
  • a wide variety of variables can be taken into account, such as:
  • a reduced probability of reception can be determined accordingly, since if there is an obstruction to the available satellites, there may not be a replacement satellite within sight with which a communication link can be established. If one or more of the vehicle's environmental sensors are not available, the detection of the environment may be impaired or not possible. Accordingly, it is difficult to detect objects in the environment and, in particular, to determine their size, which makes it difficult or impossible to determine the obstruction. The probability of reception also decreases.
  • the computing unit controls a mobile radio device inside the vehicle or one coupled to the vehicle in order to switch an active mobile radio connection used by the mobile radio device between a purely terrestrial, purely non-terrestrial or mixed operation depending on the reception quality.
  • the mobile radio device inside the vehicle can be, for example, a telematics unit, also referred to as a telecommunications unit.
  • a mobile radio device such as a smartphone can also be coupled to the vehicle, for example wired via a USB cable or wirelessly, for example via NFC, Bluetooth or Wi-Fi.
  • the mobile device is able to establish both a terrestrial and a non-terrestrial communication connection.
  • This enables purely terrestrial, purely non-terrestrial or mixed operation, whereby a mobile connection exists simultaneously over the terrestrial network and the non-terrestrial network.
  • the processing unit can then decide which mode to switch to based solely on the reception quality of the non-terrestrial network connection. In particular, if the reception quality is good, i.e. high, the processing unit then switches to mixed operation or even purely non-terrestrial operation.
  • the method according to the invention can thus be used particularly advantageously to select a suitable network connection so that communication for the mobile device can be reliably maintained regardless of the situation.
  • the computing unit preferably takes into account the reception quality of a terrestrial network.
  • the computing unit can then compare the reception quality of the non-terrestrial network connection with the reception quality of the terrestrial network connection and activate the communication connection that has the better reception quality. This means that there are no predetermined fixed values for the reception quality from which the operating mode is switched; instead, the decision is made depending on the situation. This prevents a situation in which the reception quality for the non-terrestrial network connection is reduced and a terrestrial network is also poor. This means that even if the reception quality for the non-terrestrial network connection is reduced, more reliable communication may still be possible than with a connection to a terrestrial mobile network base station.
  • the frequency for determining the reception quality in an urban environment is increased compared to when the vehicle is in a non-urban environment.
  • the evaluation of the reception quality according to the invention can be carried out continuously.
  • the evaluation of the reception quality i.e. the implementation of at least some or all of the steps belonging to the method according to the invention, is carried out discontinuously, i.e. incrementally at discrete intervals.
  • the acquisition of sensor data and corresponding processing by the computing unit can thus be accompanied by certain latencies, which lead to a certain period of time being required to carry out the individual method steps.
  • With a reduced frequency i.e.
  • the computing resources of the vehicle's internal computing unit are available for other tasks or are used less heavily.
  • a non-urban environment such as when driving across country, it can be expected that tall objects in the surroundings that can block the direct line of sight to a satellite, i.e. represent an obstruction, are encountered less frequently. This means that it is not necessary to recalculate the reception quality frequently.
  • the frequency is advantageously increased so that when driving past high-rise buildings, it can be determined more quickly that the non-terrestrial network connection has a high reception quality.
  • the frequency can be increased from a frequency of 30 Hz to 60 Hz.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention also provides that the computing unit generates obstruction data and stores it in a database, in particular enters it in a digital road map.
  • the obstruction data is information that describes the geoposition of surrounding objects and their extent. In other words, a map of the surroundings is created. In this map, the surrounding objects are preferably drawn or represented in three dimensions.
  • the computing unit determines a route ahead and predicts the reception quality for the route ahead.
  • the route ahead can be determined in different ways. For example, the vehicle can evaluate a navigation route set in a navigation system. However, the vehicle can also determine the route solely by taking into account the sensor data generated by the environmental sensors. If, for example, no navigation route is set, the vehicle can recognize a road ahead and estimate various routes. The route most likely to be taken by the vehicle is then determined as the route ahead.
  • the steering angle and accelerator pedal position and/or an indicator set can also be taken into account.
  • data from the live measurement alone can also be used.
  • the database or digital road map mentioned above can also be used to predict the reception quality and the respective obstruction data can be read from it. This enables an even more reliable estimation or prediction of the reception quality, especially if some or all of the environmental sensors are not currently available to record the environment with sufficient accuracy.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention further provides that the computing unit generates a reception quality map and/or obtains it from an external source and enters the reception quality of the terrestrial network connection and/or the non-terrestrial network connection in the reception quality map.
  • the reception quality of the terrestrial network connection and/or the non-terrestrial network connection can be continuously recorded and plotted, i.e. noted, in the reception quality map.
  • the reception quality map can be maintained within the vehicle or also transmitted externally, for example to a central computing device external to the vehicle such as a cloud server of a vehicle manufacturer. The vehicle manufacturer's fleet vehicles can thus access the server and always load the most current reception quality map and update it if necessary.
  • the entire reception quality map does not necessarily have to be loaded, but only the section of the immediate area in which the vehicle is currently located. This means that less data needs to be transmitted.
  • the computing unit can estimate even more reliably and earlier when which operating mode should be activated for the mobile device, i.e. purely terrestrial, purely non-terrestrial or mixed operation.
  • the computing unit switches the detection behavior of at least one Environmental sensor from a standard mode to an obstruction mode.
  • the environmental sensors included in the vehicle are typically used for a wide variety of tasks.
  • static and dynamic environmental objects should be recognized in order to provide driving functions.
  • driving functions that increase safety, such as a lane keeping assistant, an emergency braking assistant or an adaptive cruise control, as well as comfort functions such as recognizing current traffic signs and displaying them on the display of an instrument cluster.
  • the vehicle's environmental sensors should not only be directed at the section of road immediately ahead, but should preferably detect comparatively high environmental areas both in the near area and in the distance.
  • the obstruction mode can be activated.
  • the scanning range of a LiDAR can be changed so that the surroundings in particular are scanned with a larger detection angle, so that, for example, a tree top or a house roof can also be detected. Switching between standard mode and obstruction mode can occur depending on a variety of events.
  • Switching can also take place depending on specified boundary conditions, such as the vehicle being in an urban environment.
  • Another example of automatic switching from standard mode to obstruction mode is when, for example, due to fog, splashing water or a low sun, it is no longer possible to determine the dimensions of surrounding objects purely based on the camera, so that the sensor data from another sensor is increasingly taken into account. This increases the reliability that the vehicle correctly determines the dimensions of surrounding objects.
  • the environmental sensor and the computing unit are set up according to the invention to carry out a method described above.
  • the vehicle comprises an in-vehicle mobile radio device with a functionality for connecting to a non-terrestrial network connection.
  • the vehicle can be any vehicle such as a car, truck, bus, van, construction machine or the like. It can also be a rail vehicle, watercraft or aircraft.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a vehicle according to the invention which carries out a method according to the invention for evaluating the reception quality of a non-terrestrial network connection;
  • Fig. 2 is a schematic representation of the vehicle shown in Fig. 1 in a first situation
  • Figure 1 shows a vehicle 2 moving along a road in an urban environment.
  • the vehicle 2 has an in-vehicle mobile radio device in the form of a telematics unit.
  • the telematics unit is able to establish a communication connection via both a terrestrial network and a non-terrestrial network.
  • a non-terrestrial network is provided with the help of satellites 1.
  • satellites 1 For this purpose, a corresponding satellite 1 directs a communication beam 3 to certain areas of the earth to provide network coverage.
  • a direct connection line here referred to as line of sight 4, between vehicle 2 and satellite 1, can be blocked by surrounding objects 5.
  • Such a blockage is also referred to as obstruction 6.
  • the vehicle 2 shown in Figure 1 carries out a method according to the invention for evaluating the reception quality of the non-terrestrial network connection. To do this, the vehicle 2 first determines its current location. Then an internal vehicle computing unit determines satellite properties and/or retrieves them from a source external to the vehicle, such as a service provider. The satellite properties describe at least the orbital coordinates of the satellite 1 and beam parameters of the communication beam 3 directed from the satellite 1 to the earth. The internal vehicle computing unit then carries out a position comparison between the position of the vehicle 2 and the orbital coordinates of the satellite 1 to determine the line of sight 4. In particular, the computing unit takes into account the orientation of the communication beam 3 based on the beam parameters.
  • the vehicle's internal computing unit then evaluates the reception quality inversely to obstruction 6.
  • the extent of obstruction 6 can be evaluated as a proportion of the area of the reception area FOV. If the entire reception area FOV is taken up by an obstruction 6, then a maximum obstruction 6 is present.
  • Figure 2 shows a view of the vehicle 2 from behind.
  • the communication beam 3 is directed from the satellite 1 to the earth at a certain angle a. If a corresponding high-rise building is small enough, the line of sight 4 or the communication beam 3 is not obscured. However, if the building is too high, the communication beam 3 or the line of sight 4 is obscured by the obstruction 6, as indicated by a dark hatched area, so that the reception quality is reduced. or even no stable communication connection to satellite 1 can be established.
  • Figure 3 shows another situation in which a line of sight 4 to several satellites 1, here two satellites 1, exists simultaneously. If the line of sight 4 to one of the satellites 1 is interrupted by an object 5 in the surroundings or an obstruction 6, a communication connection can be established instead with a satellite 1 to which there is a continuous, i.e. uninterrupted line of sight 4. This reliably ensures that a stable communication connection can be established for the mobile radio device included in the vehicle. Instead of a mobile radio device inside the vehicle, a mobile radio device coupled to the vehicle 2, such as a smartphone, can also be used.
  • the in-vehicle computing unit changes the operating mode of the mobile device depending on the reception quality.
  • the computing unit switches the mobile device between purely terrestrial, purely non-terrestrial or mixed operation. This ensures the reliable and permanent provision of a stable communication connection.
  • only the reception quality of the non-terrestrial network connection can be taken into account or alternatively in relation to the reception quality of a terrestrial network connection.
  • the reception quality of the terrestrial network connection can be determined in a tried and tested, classic way.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung, wobei Satelliteneigenschaften von am Nicht-Terrestrischen-Netzwerk partizipierenden Satelliten (1) erhoben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die folgenden, von einer fahrzeuginternen Recheneinheit durchgeführten Verfahrensschritte: - Bestimmen einer aktuellen Aufenthaltsposition eines Fahrzeugs (2); - Ermitteln und/oder Abrufen von Satelliteneigenschaften, wobei die Satelliteneigenschaften zumindest Orbitalkoordinaten wenigstens eines am Nicht-Terrestrischen-Netzwerk partizipierenden Satelliten (1) und Strahlparameter des vom Satelliten (1) auf die Erde gerichteten Kommunikationsstrahls (3) umfassen; - Durchführen eines Positionsabgleichs zwischen der Aufenthaltsposition des Fahrzeugs (2) und den Orbitalkoordinaten des wenigstens einen Satelliten (1) zur Bestimmung einer Sichtlinie (4) vom Fahrzeug (2) zum wenigstens einen Satelliten (1); - Erfassen der Umgebung mit Hilfe wenigstens eines Umgebungssensors und Bestimmen der Ausdehnung (b, h) von Umgebungsobjekten (5), zumindest im aktuellen Erfassungsbereich (FOV) des Umgebungssensors; - Bestimmen einer Obstruktion (6) der Sichtlinie (4) vom Fahrzeug (2) zum wenigstens einen Satelliten (1) in Abhängigkeit der Ausdehnung (b, h) von sich innerhalb der Sichtlinie (4) befindlichen Umgebungsobjekten (5); und - Bewerten der Empfangsqualität, antiproportional zur Obstruktion (6).

Description

Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung und Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht- Terrestrischen-Netzwerk Verbindung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art sowie ein Fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 10 näher definierten Art.
Moderne Kommunikationsnetze erlauben es den Menschen ständig erreichbar zu sein. Per Mobilfunk ist heutzutage auch eine Anbindung an das Internet von unterwegs möglich. Eine auf Mobilfunk wie 2G, 3G, 4G oder 5G basierende Technik sowie Wi-Fi- Netzwerke werden auch als terrestrische Netzwerke oder Terrestrial Networks (TN) bezeichnet. Dabei sind mobile Endgeräte wie Laptops, Tabletcomputer, Smartphones oder dergleichen per Funk mit einem Wi-Fi Hotspot oder einer Mobilfunknetzwerkbasisstation verbunden. Der Hotspot wiederum bzw. die Mobilfunknetzwerkbasisstation ist dann kabelgebunden an das eigentliche Kommunikationsnetzwerk angeschlossen. Eine drahtlose Kommunikation ist nur möglich, wenn sich das entsprechende mobile Endgerät in Funkreichweite zum Hotspot bzw. der Mobilfunknetzwerkbasisstation befindet.
Ferner sind sogenannte Nicht-Terrestrische-Netzwerke, auch als Non Terrestrial Networks (NTN) bezeichnet, bekannt. Als Kommunikationsrelais zwischen einem mobilen Endgerät und dem Kommunikationsnetzwerk dient dabei keine bodenbasierte Sende/Empfangsstation, sondern Satelitten. Insbesondere werden hierzu in einem erdnahen Orbit, auch als Low Earth Orbit (LEO) bezeichnet, befindliche Satelitten verwendet. Ein solcher Satellit ist über eine erste Kommunikationsverbindung, auch als Feederlink bezeichnet, an ein erdgebundenes Gateway angeschlossen. Eine zweite Kommunikationsverbindung zu den mobilen Endgeräten von Nutzern wird als Servicelink bezeichnet. Zur Bereitstellung der zweiten Kommunikationsverbindung richtet ein entsprechender Satellit einen oder mehrere Kommunikationsstrahlen auf ein bestimmtes Areal der Erde. Das von einem solchen Strahl abgedeckt Areal weist typischerweise eine elliptische Umfangsform auf und wird auch als sogenannter Spotbeam bezeichnet. Dieser Spotbeam kann sich mit dem Satelitten um die Erde bewegen. Satelitten können auch dazu eingerichtet sein, den Kommunikationsstrahl gezielt gegenüber der Erde auszurichten und so in bestimmte Zielareale zu werfen. Eine solche satellitengestützte Kommunikation ermöglicht das Aufbauen einer Kommunikationsverbindung auch in abgelegenen Regionen bzw. bei eingeschränkter Anbindung an eine entsprechende Mobilfunknetzwerkbasisstation.
Für ein Mobilfunkgerät stellt sich dabei die generell die Frage, welches Kommunikationsrelais zum Anbinden an das Kommunikationsnetzwerk verwendet werden soll, um eine möglichst stabile Kommunikationsverbindung mit einer ausreichenden Signalqualität aufzubauen bzw. zu verwenden. Hierzu offenbart die WO 2020/165675 A1 ein Verfahren zur verbesserten Zellenauswahl für Nicht-Terrestrische-Netzwerke. Das Verfahren sieht vor, dass ein mobiles Endgerät ein oder mehrere Metriken einer Nicht- Terrestrischen-Netzwerk Verbindung erfasst und eine Zelle eines Nicht-Terrestrischen- Netzwerks zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung in Abhängigkeit zumindest einer dieser Metriken auswählt. Entsprechend schaltet sich das mobile Endgerät auf einen bestimmten Satelitten auf.
Bei gleichzeitiger Verfügbarkeit Terrestrischer-Netzwerke und Nicht-Terrestrischer- Netzwerke stellt sich darüber hinaus die Frage, ob bevorzugt eine terrestrische oder nichtterrestrische Kommunikationsverbindung genutzt werden soll. Da eine Satelittenkommunikation typischerweise mit einer im Vergleich erhöhten Latenz einhergeht, kann es vorteilhaft sein, eine Kommunikationsverbindung auf bewährte Methode über eine erdbasierte Mobilfunknetzwerkbasisstation aufzubauen, auch wenn generell die Empfangsreichweite für ein Mobilfunkgerät bezüglich eines Satelliten größer ist als für eine stationäre Mobilfunknetzwerkbasisstation.
Diese Fragestellung ist insbesondere für Fahrzeughersteller relevant. So drängen mehr und mehr Mitbewerber in den Markt, die Nicht-Terrestrische-Netzwerk Verbindungen bereitstellen und anbieten. Aufgrund des Konkurrenzdrucks wird mit immer günstiger werdenden Preisen gerechnet. Die breite Verfügbarkeit und die verringerten Kosten führen dazu, dass die Kommunikationsanbindung von Fahrzeugen, beispielsweise über eine fahrzeugintegrierte Telematikeinheit, neben Terrestrischen-Netzwerk Verbindungen auch über Nicht-Terrestrische-Netzwerk Verbindungen infrage kommt. Da sich Fahrzeuge wie Pkws oder Lkws vergleichsweise schnell fortbewegen gestaltet sich das Aufbauen und Nutzen einer stabilen funkbasierten Kommunikationsverbindung insbesondere als anspruchsvoll.
Ferner offenbart die WO 2022/129679 A1 die Kommunikation in nicht-terrestrischen Netzwerken. Dabei empfängt eine Vorrichtung ein Kommunikationssignal von einem nicht-terrestrischen Netzwerkknoten wie einem Satelliten. Die Vorrichtung erfasst die Signalstärke und/oder Signalqualität und wertet diese über der Zeit aus. In Abhängigkeit einer Höhe der Signalstärke bzw. Signalqualität entscheidet die Vorrichtung, ob sich diese in einem Zustand mit bestehender Sichtlinie oder nicht bestehender Sichtlinie zum Netzwerkknoten befindet. Diese Information wird ortsabhängig in einer Datenbank gespeichert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung anzugeben, mit dessen Hilfe sich die Empfangsqualität zuverlässig ermitteln oder gar Vorhersagen lässt, auch ohne, dass sich ein entsprechendes Mobilfunkgerät mit dem Nicht-Terrestrischen- Netzwerk verbinden muss.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie ein Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
Ein Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung, wobei Satelitteneigenschaften von am Nicht-Terrestrischen-Netzwerk partizipierenden Satelliten erhoben werden, wird erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass folgende Verfahrensschritte von einer fahrzeuginternen Recheneinheit durchgeführt werden:
- Bestimmen einer aktuellen Aufenthaltsposition eines Fahrzeugs;
- Ermitteln und/oder Abrufen von Satelliteneigenschaften, wobei die
Satelliteneigenschaften zumindest Orbitalkoordinaten wenigstens eines am Nicht- Terrestrischen-Netzwerk partizipierenden Satelliten und Strahlparameter des vom Satelliten auf die Erde gerichteten Kommunikationsstrahls umfassen;
- Durchführen eines Positionsabgleichs zwischen der Aufenthaltsposition des Fahrzeugs und den Orbitalkoordinaten des wenigstens einen Satelliten zur Bestimmung einer Sichtlinie vom Fahrzeug zum wenigstens einen Satelliten;
- Erfassen der Umgebung mit Hilfe wenigstens eines Umgebungssensors und Bestimmen der Ausdehnung von Umgebungsobjekten zumindest im aktuellen Erfassungsbereich des Umgebungssensors;
- Bestimmen einer Obstruktion der Sichtlinie vom Fahrzeug zum wenigstens einen Satelliten in Abhängigkeit der Ausdehnung von sich innerhalb der Sichtlinie befindlichen Umgebungsobjekten; und
- Bewerten der Empfangsqualität, antiproportional zur Obstruktion.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es einem Fahrzeug bzw. der fahrzeuginternen Recheneinheit zuverlässig, auch ohne Aufschalten der Kommunikationsverbindung auf das Nicht-Terrestrische-Netzwerk dessen Empfangsqualität abzuschätzen. Aufgrund von Umgebungsobjekten wie Bergen, Hügeln, Bäumen, Hochhäusern, Wänden, Mauern und dergleichen, kann die Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung beeinträchtigt sein. Befinden sich solche Umgebungsobjekte innerhalb der Sichtlinie zwischen Fahrzeug und Satellit, so verschatten die entsprechenden Umgebungsobjekte den Satelitten für das Fahrzeug, sodass Daten nur unzureichend ausgetauscht werden können. Das Fahrzeug ermittelt erfindungsgemäß wann und in welchem Ausmaß eine solche durch die Obstruktion beschriebene Verschattung vorliegt und inwieweit sie sich auf die Empfangsqualität auswirkt. Das Fahrzeug muss sich dabei nicht zwangsweise auf das Nicht-Terrestrische-Netzwerk aufschalten, sodass eine bestehende Kommunikationsverbindung zu einem anderen Kommunikationsnetzwerk weiter aufrechterhalten werden kann. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Anbindung des Fahrzeugs an Kommunikationsnetzwerke.
Das Fahrzeug kann seine Aufenthaltsposition beispielsweise mit Hilfe eines Navigationssystems bestimmen. Es kann sich dabei um ein globales Navigationssatelittensystem wie beispielsweise GPS, Galileo, Beidou oder dergleichen handeln. Das Fahrzeug kann seinen Aufenthaltsort jedoch auch in Abhängigkeit der von dem oder den Umgebungssensoren generierten Daten bestimmen. So können beispielsweise in Kamerabildern charakteristische (Umgebungs-)Merkmale erkannt werden, welche eine Positionsbestimmung zulassen.
Die Satelitteneigenschaften beschreiben zumindest Orbitalkoordinaten und Strahlparameter. Die Orbitalkoordinaten geben für einen bestimmten Satelitten an, wann und wo sich der Satellit relativ gegenüber der Erdoberfläche befindet. Es kann sich dabei um feste Koordinaten oder auch eine Orbitalumlaufbahn handeln. Ein entsprechender Satellit kann sich in einem niedrigen Erdorbit, einem mittleren Erdorbit oder auch einem hohen Erdorbit befinden. Es kann sich auch um einen geostationären Satelliten handeln. Die Strahlparameter beschreiben zumindest die Ausrichtung des vom Satelliten generierten Kommunikationsstrahls relativ gegenüber der Erde. So ist die fahrzeuginterne Recheneinheit dazu in der Lage zu ermitteln, wann sich das Fahrzeug in einem Areal auf der Erde befindet, in welchem eine vom jeweiligen Satelliten bereitgestellte Nicht- Terrestrische-Netzwerk Verbindung generell besteht, also sich das Fahrzeug in einem jeweiligen Spotbeam aufhält. Dabei kann generell das Fahrzeug gleichzeitig auch von mehreren Satelliten auf die Erde geworfene Kommunikationsstrahlen empfangen. Das Fahrzeug bestimmt dann für jeden Satelliten eine individuelle Sichtlinie. Eine solche Sichtlinie wird auch als Line Of Sight (LOS) bezeichnet. Insbesondere unter Berücksichtigung der Strahlparameter kann das Fahrzeug nur solche Satelitten für das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens auswählen, deren Kommunikationsstrahl auf die Aufenthaltsposition des Fahrzeugs gerichtet ist.
Das Fahrzeug kann zur Erfassung der Umgebung die verschiedensten Sensoren einsetzen wie Mono- oder Stereokameras, Laserscanner wie ein LiDAR, Radarsensoren, Ultraschallsensoren und dergleichen. Mit Hilfe solcher Umgebungssensoren lassen sich Tiefeninformationen gewinnen und somit die Umgebung abtasten. Entsprechend lässt sich die Ausdehnung von Umgebungsobjekten wie Bäumen, Bergen, Hochhäusern und dergleichen ermitteln. Neben statischen Umgebungsobjekten lassen sich auch dynamische Umgebungsobjekte, wie weitere Verkehrsteilnehmer, erfassen. Bei den entsprechenden Ausdehnungen handelt es sich insbesondere um Breite und Höhe eines respektiven Umgebungsobjekts. Somit ist das Fahrzeug dazu in der Lage in seinem Sichtfeld, auch als Field Of View (FOV) bezeichnet, befindliche Obstruktionen zu bestimmen. Versperrt ein Umgebungsobjekt die Sicht des Fahrzeugs auf einen entsprechenden Satelitten, also liegt eine Obstruktion vor, so verschlechtert sich die Empfangsqualität der Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung. Je ausgeprägter die Obstruktion ist, desto drastischer wird auch die Empfangsqualität leiden.
Insbesondere kann die Recheneinheit charakteristische Merkmale von Umgebungsobjekten bestimmen. Diese charakteristischen Merkmale lassen sich beispielsweise aus Kamerabildern mit Hilfe von Bilderkennungsalgorithmen ableiten. Beispielsweise kann ein charakteristisches Merkmal lauten, dass es sich bei dem Umgebungsobjekt um einen Laubbaum mit Blättern an den Ästen handelt. Diese Blätter versperren die Sichtlinie auf den Satelitten, lassen gegebenenfalls jedoch einzelne Datenpakete bei einer bestehenden Kommunikationsverbindung hindurch. Handelt es sich im Gegensatz dazu bei dem Umgebungsobjekt beispielsweise um ein Hochhaus, so kann bei einer Versperrung der Sichtlinie gegebenenfalls die Kommunikationsverbindung zum Satelitten vollständig zusammenbrechen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Empfangsqualität eine Empfangswahrscheinlichkeit umfasst oder davon ausgebildet wird. Eine solche Empfangswahrscheinlichkeit lässt sich auch als Konfidenz bezeichnen. Je höher die Empfangswahrscheinlichkeit ist, desto eher lässt sich auch eine nutzbare Kommunikationsverbindung vom Fahrzeug zum Nicht-Terrestrischen-Netzwerk aufbauen. Zur Berechnung bzw. Bestimmung der Empfangswahrscheinlichkeit können die unterschiedlichsten Größen berücksichtigt werden wie beispielsweise:
- die Ausrichtung des von einem Satelitten auf die Erde geworfenen Kommunikationsstrahls, insbesondere ein Strahlwinkel;
- Radioparameter des Nicht-Terrestrischen-Netzwerks oder auch eines Terrestrischen- Netzwerks;
- Messreporte des Nicht-Terrestrischen-Netzwerks bzw. eines Terrestrischen- Netzwerks;
- die Verfügbarkeit einzelner Umgebungssensoren des Fahrzeugs zum aktuellen Augenblick;
- die Aufenthaltsposition des Fahrzeugs und die Orbitalkoordinaten des Satelitten;
- die Ausdehnung des Spotbeams eines jeweiligen Satelitten in der Aufenthaltsregion des Fahrzeugs; und - die Anzahl aktuell in Reichweite befindlicher Satelliten, insbesondere die Anzahl an Satelitten, zu denen gerade eine Sichtlinie bzw. Sichtverbindung besteht.
Besteht eine Sichtlinie zu weniger Satelitten, so kann entsprechend eine reduzierte Empfangswahrscheinlichkeit bestimmt werden, da bei einer Obstruktion zu den verfügbaren Satelitten dann gegebenenfalls kein Ersatzsatellit, zu dem eine Kommunikationsverbindung aufgebaut werden kann, in Sichtweite ist. Stehen einer oder mehrere Umgebungssensoren des Fahrzeugs nicht zur Verfügung, so ist gegebenenfalls die Umgebungserfassung beeinträchtigt oder nicht möglich. Entsprechend schlecht lassen sich Umgebungsobjekte erkennen und insbesondere deren Ausdehnungen ermitteln, was das Bestimmen der Obstruktion erschwert oder verhindert. Analog sinkt die Empfangswahrscheinlichkeit.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens steuert die Recheneinheit ein fahrzeuginternes oder mit dem Fahrzeug gekoppeltes Mobilfunkgerät an, um in Abhängigkeit der Empfangsqualität eine vom Mobilfunkgerät genutzte aktive Mobilfunkverbindung zwischen einem rein terrestrischen, rein nicht-terrestrischen oder einem Gemischtbetrieb zu schalten. Bei dem fahrzeuginternen Mobilfunkgerät kann es sich beispielsweise um eine Telematikeinheit, auch als Telekommunikationseinheit bezeichnet, handeln. Ein Mobilfunkgerät wie ein Smartphone kann auch mit dem Fahrzeug gekoppelt sein, beispielsweise kabelgebunden über ein USB-Kabel oder drahtlos, beispielsweise per NFC, Bluetooth oder Wi-Fi.
Das Mobilfunkgerät ist dazu in der Lage sowohl eine terrestrische als auch eine nichtterrestrische Kommunikationsverbindung aufzubauen. Dies ermöglicht einen rein terrestrischen, rein nicht-terrestrischen oder auch den Gemischtbetrieb, indem gleichzeitig eine Mobilfunkverbindung über das Terrestrische-Netzwerk, als auch das Nicht- Terrestrische-Netzwerk besteht. Die Recheneinheit kann dann alleinig unter Berücksichtigung der Empfangsqualität der Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung entscheiden, in welchen Betrieb geschaltet werden soll. Insbesondere bei einer guten, das heißt hohen Empfangsqualität, schaltet die Recheneinheit dann in den Gemischtbetrieb oder gar den reinen Nicht-Terrestrischen Betrieb. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich so besonders vorteilhaft dazu nutzen eine passende Netzwerkverbindung auszuwählen, sodass eine Kommunikation für das Mobilfunkgerät situationsunabhängig zuverlässig aufrechterhalten werden kann.
Bevorzugt berücksichtigt die Recheneinheit dabei die Empfangsqualität eines Terrestrischen-Netzwerks. Die Recheneinheit kann dann die Empfangsqualität der Nicht- Terrestrischen-Netzwerk Verbindung mit der Empfangsqualität der Terrestrischen- Netzwerk Verbindung vergleichen und diejenige Kommunikationsverbindung aktiv schalten, die über die bessere Empfangsqualität verfügt. Somit existieren keine vorgegebenen Fixwerte für die Empfangsqualität, ab wann der Betriebsmodus geschaltet wird, sondern es wird situationsabhängig entschieden. Hierdurch lässt sich verhindern, dass bei einer reduzierten Empfangsqualität für die Nicht-Terrestrische-Netzwerk Verbindung auf ein Terrestrisches-Netzwerk aufgeschaltet wird, sollte auch die Empfangsqualität des Terrestrischen-Netzwerks schlecht sein. So kann nämlich gegebenenfalls bei einer reduzierten Empfangsqualität für die Nicht-Terrestrische- Netzwerk Verbindung dennoch eine zuverlässigere Kommunikation möglich sein als bei einer Anbindung an eine erdgebundene Mobilfunknetzwerkbasisstation.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Häufigkeit zum Bestimmen der Empfangsqualität in einem urbanen Umfeld gegenüber einem Aufenthalt des Fahrzeugs in einer nicht-urbanen Umgebung erhöht. Generell kann die erfindungsgemäße Bewertung der Empfangsqualität kontinuierlich durchgeführt werden. Bevorzugt erfolgt die Bewertung der Empfangsqualität, also das Durchführen zumindest einiger oder aller der zum erfindungsgemäßen Verfahren gehörenden Schritte, diskontinuierlich, also inkrementell zu diskreten Zeitschriften. So kann das Erfassen von Sensordaten und entsprechendes Verarbeiten durch die Recheneinheit mit bestimmten Latenzen einhergehen, welche dazu führen, dass zum Durchführen der einzelnen Verfahrensschritte eine gewisse Zeitdauer erforderlich ist. Bei einer reduzierten Häufigkeit, also dem selteneren Durchführen der entsprechenden Verfahrensschritte, stehen die Rechenressourcen der fahrzeuginternen Recheneinheit für andere Aufgaben zur Verfügung bzw. werden weniger stark beansprucht. In einem nicht-urbanen Umfeld, wie beispielsweise bei einer Überlandfahrt, ist damit zu rechnen, dass seltener hohe Umgebungsobjekte angetroffen werden, die die direkte Sichtlinie zu einem Satelitten versperren können, also eine Obstruktion darstellen. Somit ist es auch nicht erforderlich die Empfangsqualität häufig neu zu berechnen. In einem urbanen Umfeld hingegen ist häufiger damit zu rechnen, dass sich das Fahrzeug in einer Häuserschlucht aufhält, sodass insbesondere Hochhäuser und Wolkenkratzer die Sicht auf die Satelitten versperren. Somit steigt die Dynamik mit der die Empfangsqualität zunimmt und abfällt. Entsprechend wird vorteilhaft die Häufigkeit erhöht, sodass bei einer Vorbeifahrt an entsprechenden Hochhäusern schneller wieder ermittelt werden kann, dass eine hohe Empfangsqualität der Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung vorliegt. Beispielsweise kann die Häufigkeit von einer Frequenz von 30 Hz auf 60 Hz erhöht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ferner vor, dass die Recheneinheit Obstruktionsdaten erzeugt und in einer Datenbank speichert, insbesondere in eine digitale Straßenkarte einträgt. Bei den Obstruktionsdaten handelt es sich um Informationen, die beschreiben, an welcher Geoposition sich Umgebungsobjekte mit welcher Ausdehnung befinden. Mit anderen Worten wird eine Karte der Umgebung erstellt. In dieser Karte werden die Umgebungsobjekte bevorzugt dreidimensional eingezeichnet bzw. repräsentiert. Mit Hilfe einer solchen Datenbank, insbesondere in Form der digitalen Straßenkarte, lassen sich Vorhersagen treffen, wann und wo die Sichtlinie des Fahrzeugs durch Umgebungsobjekte verschattet wird.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt die Recheneinheit einen vorausliegenden Fahrpfad und prädiziert die Empfangsqualität für den vorauslegenden Fahrpfad. Im Gegensatz zu einer reinen Livebestimmung der Empfangsqualität kann hierdurch frühzeitig das Ändern des Betriebsmodus eingeleitet werden, sodass entsprechend auf den rein terrestrischen, rein nicht-terrestrischen oder den Gemischtbetrieb des Mobilfunkgeräts umgeschaltet werden kann. Das Ermitteln des vorausliegenden Fahrpfads ist auf unterschiedliche Art und Weise möglich. Beispielsweise kann das Fahrzeug eine in einem Navigationssystem eingestellte Navigationsroute auswerten. Das Fahrzeug kann jedoch auch alleinig unter Berücksichtigung der von den Umgebungssensoren erzeugten Sensordaten den Fahrpfad ermitteln. Ist beispielsweise keine Navigationsroute eingestellt, so kann das Fahrzeug einen vorausliegenden Straßenverlauf erkennen und verschiedene Fahrwege abschätzen. Als vorausliegender Fahrpfad wird dann derjenige Fahrweg ermittelt, welcher am wahrscheinlichsten vom Fahrzeug genommen wird. Hierzu können beispielsweise Lenkwinkel und Gaspedalstellung und/oder ein gesetzter Blinker zusätzlich berücksichtigt werden. Zum Prädizieren der Empfangsqualität für den Fahrpfad kann ebenfalls alleinig auf Daten aus der Livemessung zurückgegriffen werden. Insbesondere wenn sich das Fahrzeug auf einer vergleichsweise geraden und langen Straße fortbewegt, ist es möglich, Umgebungsobjekte in einer großen Entfernung zu detektieren und deren Ausmaße zu bestimmen. Somit lässt sich die Empfangsqualität beispielsweise für das Vorbeifahren an einem Hochhaus in 300 Metern abschätzen. Zum Prädizieren der Empfangsqualität kann jedoch auch die im vorigen erwähnte Datenbank bzw. die digitale Straßenkarte herangezogen werden und aus dieser die jeweiligen Obstruktionsdaten ausgelesen werden. Dies ermöglicht eine noch zuverlässigere Abschätzung bzw. Prädiktion der Empfangsqualität, insbesondere sollten einige oder alle Umgebungssensoren zum aktuellen Zeitpunkt nicht zur ausreichend genauen Erfassung der Umgebung zur Verfügung stehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ferner vor, dass die Recheneinheit eine Empfangsqualitätskarte generiert und/oder von einer externen Quelle bezieht und in der Empfangsqualitätskarte die Empfangsqualität der Terrestrischen-Netzwerk Verbindung und/oder der Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung einträgt. Während sich das Fahrzeug in der Umgebung fortbewegt, können fortwährend die Empfangsqualität der Terrestrischen-Netzwerk Verbindung und/oder der Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung erfasst und in der Empfangsqualitätskarte eingezeichnet, also vermerkt werden. Die Empfangsqualitätskarte kann innerhalb des Fahrzeugs gepflegt werden oder auch nach extern vermittelt werden, wie beispielsweise an eine fahrzeugexterne zentralen Recheneinrichtung wie einen Cloudserver eines Fahrzeugherstellers. So können die Flottenfahrzeuge des Fahrzeugherstellers auf den Server zugreifen und immer die aktuellste Empfangsqualitätskarte laden und ggf. auch aktualisieren. Dabei muss nicht zwangsweise die gesamte Empfangsqualitätskarte geladen werden, sondern lediglich der Ausschnitt aus der näheren Umgebung, in der sich das Fahrzeug aktuell aufhält. Somit müssen weniger Daten übertragen werden. Mit Hilfe einer solchen Empfangsqualitätskarte kann die Recheneinheit noch zuverlässiger und früher abschätzen, wann welcher Betriebsmodus für das Mobilfunkgerät aufgeschaltet werden soll, also ein rein terrestrischen, rein nicht-terrestrischer oder ein Gemischtbetrieb.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens schaltet die Recheneinheit das Erfassungsverhalten wenigstens eines Umgebungssensors von einem Standardmodus in einen Obstruktionsmodus. Typischerweise werden die vom Fahrzeug umfassten Umgebungssensoren für die unterschiedlichsten Aufgaben verwendet. Insbesondere sollen statische und dynamische Umgebungsobjekte erkannt werden, um Fahrfunktionen bereitzustellen. Hierbei handelt es sich um die Sicherheit erhöhende Fahrfunktionen wie einen Spurhalteassistenten, einen Notbremsassistenten oder einen adaptiven Abstandsregeltempomat sowie um Komfortfunktionen wie das Erkennen von aktuellen Verkehrszeichen und Darstellen auf der Anzeige eines Kombiinstruments. Erfindungsgemäß ist es erforderlich zum Bestimmen der Obstruktion die Ausdehnung der Umgebungsobjekte zu messen. Insbesondere ist die Höhe der jeweiligen Umgebungsobjekte relevant. Dies bedeutet, dass die Umgebungssensoren des Fahrzeugs nicht nur auf den unmittelbar vorausliegenden Fahrbahnabschnitt gerichtet sein sollten, sondern bevorzugt sowohl im nahen Bereich als auch in der Ferne vergleichsweise hoch liegende Umgebungsbereiche erfassen sollten. Wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt, beispielsweise sobald das Fahrzeug einen urbanen Bereich betritt, so kann der Obstruktionsmodus aktiviert werden. Im Obstruktionsmodus kann beispielsweise der Abtastbereich eines LiDARs verändert werden, sodass insbesondere die Umgebung mit einem größeren Erfassungswinkel abgetastet wird, sodass beispielsweise auch eine Baumspitze oder ein Häuserdach erfasst werden kann. Das Schalten zwischen dem Standardmodus und Obstruktionsmodus kann in Abhängigkeit vielfältiger Ereignisse geschehen.
Beispielsweise ist eine manuelle Aktivierung bzw. Umschaltung denkbar. Auch kann das Schalten in Abhängigkeit von vorgegebenen Randbedingungen erfolgen, wie besagter Aufenthalt des Fahrzeugs in einem urbanen Umfeld. Ein weiteres Beispiel zum automatischen Umschalten vom Standardmodus in den Obstruktionsmodus ist, wenn beispielsweise aufgrund von Nebel, aufspritzendem Wasser oder auch bei einer tiefstehenden Sonne das Bestimmen von Ausmaßen von Umgebungsobjekten rein kamerabasiert nicht mehr möglich ist, sodass verstärkt die Sensordaten eines anderen Sensors berücksichtigt werden. Somit wird die Zuverlässigkeit erhöht, dass das Fahrzeug die Ausdehnungen von Umgebungsobjekten korrekt bestimmt.
Bei einem Fahrzeug, umfassend wenigstens einen Umgebungssensor und eine Recheneinheit, sind erfindungsgemäß der Umgebungssensor und die Recheneinheit zur Durchführung eines im vorigen beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Insbesondere umfasst das Fahrzeug ein fahrzeuginternes Mobilfunkgerät mit einer Funktionalität zum Aufschalten auf eine Nicht-Terrestrische-Netzwerk Verbindung. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein beliebiges Fahrzeug wie einen Pkw, Lkw, Bus, Transporter, eine Baumaschine oder dergleichen handeln. Es kann sich auch um ein Schienenfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug handeln.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung und des Fahrzeugs ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung durchführt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugs in einer ersten Situation; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugs in einer zweiten Situation.
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 2, welches sich auf einer Straße in einem urbanen Umfeld fortbewegt. Das Fahrzeug 2 verfügt über ein fahrzeuginternes Mobilfunkgerät in Form einer Telematikeinheit. Die Telematikeinheit ist dazu in der Lage eine Kommunikationsverbindung sowohl über ein Terrestrisches-Netzwerk als auch ein Nicht- Terrestrisches-Netzwerk aufzubauen. Ein solches Nicht-Terrestrisches-Netzwerk wird mit Hilfe von Satelitten 1 zur Verfügung gestellt. Hierzu richtet ein entsprechender Satellit 1 einen Kommunikationsstrahl 3 auf bestimmte Bereiche der Erde zur Versorgung mit Netzabdeckung.
Eine direkte Verbindungslinie, hier als Sichtlinie 4 bezeichnet, zwischen Fahrzeug 2 und Satellit 1 , kann durch Umgebungsobjekten 5 versperrt sein. Eine solche Versperrung wird auch als Obstruktion 6 bezeichnet.
Liegt eine Obstruktion 6 innerhalb der Sichtlinie 4 vor, so leidet die Empfangsqualität der Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung. Das in Figur 1 gezeigte Fahrzeug 2 führt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität der Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung aus. Hierzu bestimmt das Fahrzeug 2 zuerst seinen aktuellen Aufenthaltsort. Anschließend ermittelt eine fahrzeuginterne Recheneinheit Satelitteneigenschaften und/oder ruft diese von einer fahrzeugexternen Quelle wie einem Dienstleister ab. Die Satelitteneigenschaften beschreiben dabei zumindest die Orbitalkoordinaten des Satelitten 1 sowie Strahlparameter des vom Satelitten 1 auf die Erde gerichteten Kommunikationsstrahls 3. Anschließend führt die fahrzeuginterne Recheneinheit einen Positionsabgleich zwischen der Aufenthaltsposition des Fahrzeugs 2 und den Orbitalkoordinaten des Satelitten 1 zur Bestimmung der Sichtlinie 4 durch. Insbesondere berücksichtigt dabei die Recheneinheit basierend auf den Strahlparametern die Ausrichtung des Kommunikationsstrahls 3.
Das Fahrzeug erfasst seine Umgebung mit Hilfe von Umgebungssensoren. Dies ermöglicht es die Umgebungsobjekte 5, hier in Form von Häusern bzw. Hochhäusern, zu detektieren und ihre Ausdehnungen b, h, also beispielsweise deren Breite und Höhe, zu bestimmen. Dies ermöglicht es dem Fahrzeug 2 in einem durch die Höhe H und die Breite B beschriebenen Empfangsbereich FOV, auch als Field Of View bezeichnet, besagte Obstruktion 6 zu bestimmen.
Die fahrzeuginterne Recheneinheit bewertet dann die Empfangsqualität antiproportional zur Obstruktion 6. Je größer die Obstruktion 6 ausfällt, also je stärker die Sichtlinie 4 zwischen Fahrzeug 2 und Satellit 1 verschattet wird, desto geringer wird die Empfangsqualität angenommen. Beispielsweise kann die Ausprägung der Obstruktion 6 als Flächenanteil am Empfangsbereich FOV bewertet werden. Wird also der vollständige Empfangsbereich FOV von einer Obstruktion 6 eingenommen, so liegt eine maximale Obstruktion 6 vor.
Figur 2 zeigt dabei eine Ansicht von hinten auf das Fahrzeug 2. Der Kommunikationsstrahl 3 wird dabei vom Satelliten 1 mit einem bestimmten Winkel a auf die Erde gerichtet. Ist ein entsprechendes Hochhaus klein genug, so wird die Sichtlinie 4 bzw. der Kommunikationsstrahl 3 nicht verschattet. Ist das Haus jedoch zu hoch, so wird, wie durch eine dunkel schraffierte Fläche angedeutet, der Kommunikationsstrahl 3 bzw. die Sichtlinie 4 durch die Obstruktion 6 verschattet, sodass die Empfangsqualität reduziert wird oder sogar keine stabile Kommunikationsverbindung zum Satelitten 1 aufgebaut werden kann.
Figur 3 zeigt eine weitere Situation, bei der gleichzeitig eine Sichtlinie 4 zu mehreren Satelitten 1 , hier zwei Satelitten 1 , besteht. Wird die Sichtlinie 4 zu einem der Satelitten 1 durch ein Umgebungsobjekt 5 bzw. eine Obstruktion 6 unterbrochen, so kann stattdessen eine Kommunikationsverbindung mit einem Satelliten 1 aufgebaut werden, zu dem eine durchgehende, also ununterbrochene Sichtlinie 4 besteht. Somit lässt sich zuverlässig erreichen, dass eine stabile Kommunikationsverbindung für das vom Fahrzeug umfasste Mobilfunkgerät aufgebaut werden kann. Anstelle eines fahrzeuginternen Mobilfunkgeräts kann auch ein mit dem Fahrzeug 2 gekoppeltes Mobilfunkgerät, wie beispielsweise ein Smartphone verwendet werden.
Insbesondere ändert die fahrzeuginterne Recheneinheit einen Betriebsmodus des Mobilfunkgeräts in Abhängigkeit der Empfangsqualität. So schaltet die Recheneinheit das Mobilfunkgerät zwischen einem rein terrestrischen, rein nicht-terrestrischen oder einem Gemischtbetrieb. Dies gewährleistet das zuverlässige und permanente Bereitstellen einer stabilen Kommunikationsverbindung. Hierzu kann alleinig die Empfangsqualität der Nicht- Terrestrischen-Netzwerk Verbindung berücksichtigt werden oder alternativ in Relation zu der Empfangsqualität einer Terrestrischen-Netzwerk Verbindung. Die Empfangsqualität der Terrestrischen-Netzwerk Verbindung kann auf bewährte, klassische Art und Weise bestimmt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung, wobei Satelliteneigenschaften von am Nicht-Terrestrischen-Netzwerk partizipierenden Satelliten (1) erhoben werden, aufweisend die folgenden, von einer fahrzeuginternen Recheneinheit durchgeführten Verfahrensschritte:
- Bestimmen einer aktuellen Aufenthaltsposition eines Fahrzeugs (2);
- Ermitteln und/oder Abrufen von Satelliteneigenschaften, wobei die Satelliteneigenschaften zumindest Orbitalkoordinaten wenigstens eines am Nicht-Terrestrischen-Netzwerk partizipierenden Satelliten (1) und Strahlparameter des vom Satelliten (1) auf die Erde gerichteten Kommunikationsstrahls (3) umfassen; gekennzeichnet durch folgende weitere Verfahrensschritte:
- Durchführen eines Positionsabgleichs zwischen der Aufenthaltsposition des Fahrzeugs (2) und den Orbitalkoordinaten des wenigstens einen Satelliten (1) zur Bestimmung einer Sichtlinie (4) vom Fahrzeug (2) zum wenigstens einen Satelliten (1);
- Erfassen der Umgebung mit Hilfe wenigstens eines Umgebungssensors und Bestimmen der Ausdehnung (b, h) von Umgebungsobjekten (5), zumindest im aktuellen Erfassungsbereich (FOV) des Umgebungssensors;
- Bestimmen einer Obstruktion (6) der Sichtlinie (4) vom Fahrzeug (2) zum wenigstens einen Satelliten (1) in Abhängigkeit der Ausdehnung (b, h) von sich innerhalb der Sichtlinie (4) befindlichen Umgebungsobjekten (5); und
- Bewerten der Empfangsqualität, antiproportional zur Obstruktion (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsqualität eine Empfangswahrscheinlichkeit umfasst oder davon ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit ein fahrzeuginternes oder mit dem Fahrzeug (2) gekoppeltes Mobilfunkgerät ansteuert, um in Abhängigkeit der Empfangsqualität eine vom Mobilfunkgerät genutzte aktive Mobilfunkverbindung zwischen einem rein terrestrischen, rein nicht-terrestrischen oder einem Gemischtbetrieb zu schalten.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit die Empfangsqualität eines Terrestrischen-Netzwerks ermittelt und zum Schalten des Mobilfunkgeräts berücksichtigt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Häufigkeit zum Bestimmen der Empfangsqualität in einem urbanen Umfeld gegenüber einem Aufenthalt des Fahrzeugs (2) in einer nicht-urbanen Umgebung erhöht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit Obstruktionsdaten erzeugt und in einer Datenbank speichert, insbesondere in eine digitale Straßenkarte einträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit einen vorausliegenden Fahrpfad ermittelt und die Empfangsqualität für den vorausliegenden Fahrpfad prädiziert.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit eine Empfangsqualitätskarte generiert und/oder von einer externen Quelle bezieht und in der Empfangsqualitätskarte die Empfangsqualität der Terrestrischen-Netzwerk Verbindung und/oder der Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung einträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit das Erfassungsverhalten wenigstens einen Umgebungssensors von einem Standardmodus in einen Obstruktionsmodus schaltet.
10. Fahrzeug (2), umfassend wenigstens einen Umgebungssensor und eine Recheneinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor und die Recheneinheit zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet sind.
EP24719128.1A 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug Pending EP4515730A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP25156771.5A EP4531303A3 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug
EP25156798.8A EP4529044A3 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023001970.4A DE102023001970A1 (de) 2023-05-15 2023-05-15 Verfahren zum Bewerten der Empfangsqualität einer Nicht-Terrestrischen-Netzwerk Verbindung und Fahrzeug
PCT/EP2024/059760 WO2024235532A1 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP25156798.8A Division EP4529044A3 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug
EP25156771.5A Division EP4531303A3 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4515730A1 true EP4515730A1 (de) 2025-03-05

Family

ID=90731751

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP25156798.8A Pending EP4529044A3 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug
EP25156771.5A Pending EP4531303A3 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug
EP24719128.1A Pending EP4515730A1 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP25156798.8A Pending EP4529044A3 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug
EP25156771.5A Pending EP4531303A3 (de) 2023-05-15 2024-04-11 Verfahren zum bewerten der empfangsqualität einer nicht-terrestrischen-netzwerk verbindung und fahrzeug

Country Status (5)

Country Link
EP (3) EP4529044A3 (de)
KR (1) KR20250172864A (de)
CN (1) CN121002792A (de)
DE (1) DE102023001970A1 (de)
WO (1) WO2024235532A1 (de)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5946603A (en) * 1997-04-25 1999-08-31 Motorola, Inc. Method and apparatus to respond to a blockage environment in a communication system
JP2009025959A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Mazda Motor Corp 車両の障害物検知装置
US20200008122A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 Kymeta Corporation Predictive make-before-break connected vehicle connectivity
WO2020165675A1 (en) 2019-02-13 2020-08-20 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Enhanced cell selection for non-terrestrial networks
FI20206337A1 (en) 2020-12-18 2022-06-19 Nokia Technologies Oy Communication in non-terrestrial networks

Also Published As

Publication number Publication date
CN121002792A (zh) 2025-11-21
DE102023001970A1 (de) 2024-11-21
EP4531303A2 (de) 2025-04-02
EP4529044A2 (de) 2025-03-26
WO2024235532A1 (de) 2024-11-21
EP4529044A3 (de) 2025-04-09
EP4531303A3 (de) 2025-04-23
KR20250172864A (ko) 2025-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10349011B2 (en) System and method for improved obstacle awareness in using a V2X communications system
DE102019115421B4 (de) Kraftfahrzeug
DE102018118528B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Segment-übergreifenden Erfassung in einem Lidar-System
DE102018105293A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur vernetzten szenendarstellung und -erweiterung in fahrzeugumgebungen in autonomen fahrsystemen
DE102018119469A1 (de) System und verfahren zur verbesserten hinderniserkennung unter verwendung eines v2x-kommunikationssystems
DE102018109441A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Pulswiederholungssequenz mit hoher Bearbeitungsverstärkung
DE112019003423T5 (de) Steuervorrichtung und steuerverfahren, fahrzeug und programm
DE102018115265A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur objektoberflächenschätzung mittels reflexionsverzögerungs-aufspreizung
DE102018118142B4 (de) Vorrichtung zum erhöhen des sichtfeldes für lidar-detektoren und -beleuchter
DE102017126925A1 (de) Automatisierte Co-Pilotsteuerung für autonome Fahrzeuge
DE102018106353A1 (de) Vorübergehende datenzuordnungen zum betreiben von autonomen fahrzeugen
DE102019115984B4 (de) Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs
DE102019110772A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum überlagern und zur mehrweggeräuschminderung in einem lidar-system
DE102020100941A1 (de) System und verfahren zum steuern eines autonomen fahrzeugs
DE102019113876A1 (de) Nothaltestopp-planung während des autonomen fahrzeugbetriebs
DE102011114812A1 (de) GPS-gestütztes Verfahren zur Verbesserung der relativen Positionsbestimmung unter Verwendung von Nachbarentitätsinformationen
DE102019134351A1 (de) System und verfahren zur sensordiagnose
EP4046403B1 (de) Verfahren zum bereitstellen einer objektnachricht über ein in einer umgebung eines verkehrsteilnehmers erkanntes objekt in einem kommunikationsnetzwerk zur kommunikation mit anderen verkehrsteilnehmern
DE102018118679A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur parallelen aufnahme in ein lidar-array
DE102018123170A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur frameratenerhöhung in lidar-arrays
DE102019134296A1 (de) System und verfahren zur positionierung in städtischen schluchten
DE102018115372A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur parallelen beleuchtung durch ein vcsel-array
DE102019115003A1 (de) Lidarsystem und steuerverfahren dafür
DE102019210339A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, Computerprogramm, maschinenlesbares Speichermedium, Steuergerät und Fahrzeug
DE102020126975A1 (de) Systeme und verfahren zur kommunikation eines beabsichtigten fahrzeugmanövers

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20241129

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS