WO2008119763A1 - Steuerung von antennnen zur erhöhung der kommunikationsreichweite eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2008119763A1
WO2008119763A1 PCT/EP2008/053743 EP2008053743W WO2008119763A1 WO 2008119763 A1 WO2008119763 A1 WO 2008119763A1 EP 2008053743 W EP2008053743 W EP 2008053743W WO 2008119763 A1 WO2008119763 A1 WO 2008119763A1
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antenna
vehicle
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antenna device
unit
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PCT/EP2008/053743
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French (fr)
Inventor
Ulrich STÄHLIN
Klaus Krumpholz
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • HELECTRICITY
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
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    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02Services making use of location information

Definitions

  • the invention relates to the communication and assistance technology for vehicles.
  • the invention relates to an antenna device for a vehicle for controlling an antenna characteristic, the use of an antenna device in a vehicle, a method for controlling an antenna characteristic, a computer program product and a computer-readable medium.
  • Directional antennas are often used for stationary radio links.
  • a fundamental problem in vehicle-to-vehicle communication is the limited range of currently available wireless technologies. While good results in terms of the radio range of a vehicle antenna can be achieved under ideal conditions, in general obstacles significantly worsen the range of the antenna in practice. In this way, the timely warning of the driver from a hazard or the like can be made more difficult.
  • an antenna device for a vehicle for controlling an antenna characteristic there are provided an antenna device for a vehicle for controlling an antenna characteristic, the use of an antenna device in a vehicle, a method, a computer program product and a computer-readable medium according to the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • the described embodiments equally relate to the antenna device, the use, the method, the computer program product and the computer-readable medium.
  • an antenna device for a vehicle for controlling an antenna characteristic having information means for providing information, a control unit and an antenna unit having controllable antenna characteristics, the control unit for controlling the antenna characteristic of the antenna unit based on the provided antenna Information is executed.
  • the antenna characteristic of the antenna unit for example, depending on the current vehicle position and the current
  • the radio range of the antenna device can be increased or improved, whereby the potential of the Vehicle-to-vehicle functionality or vehicle-to-infrastructure functionality (C2X functionality) is increased.
  • An advantage of using directional antennas with controllable antenna characteristics is that their gain can be improved, whereby larger distances can be bridged with the same transmission power of the antenna device (communication unit).
  • the vehicle is, for example, a motor vehicle, such as a car, bus or truck, or else a rail vehicle, a ship, an aircraft, such as a helicopter or airplane, or, for example, a bicycle.
  • the information device has a digital map for determining a direction sector in which other vehicles or infrastructures are located.
  • Antenna characteristic of the antenna unit is adjusted based on the direction sector so as to improve communication with the other vehicles or infrastructures.
  • the locations of the infrastructures are recorded in the digital map.
  • the positions at which the other vehicles are located can be determined on the basis of the course of the road and, if necessary, with the help of external information (from other vehicles or a central station).
  • the directivity (antenna characteristic) of the directional antenna (antenna unit) can therefore be changed depending on information sources located in the vehicle.
  • a digital map can serve in the vehicle, on the basis of which the directivity is designed in such a way that there are further motor vehicles in the area geographically detected by the directivity.
  • digital maps is also understood to mean maps for advanced driver assistance systems (ADAS) without navigation.
  • GPS is representative of all global navigation satellite systems (GNSS) such. GPS, Galileo, GLONASS (Russia), Compass (China), IRNSS (India), ...
  • GNSS global navigation satellite systems
  • the information device has a detection unit for detecting measured values, the information for controlling the antenna unit being based on the acquired measured values.
  • the detection unit has at least one environment sensor selected from the group consisting of radar sensor, lidar sensor and video sensor. These environmental sensors can detect objects of the immediate surroundings of the vehicle and possibly also identify them.
  • the data determined in the motor vehicle for controlling the directional antenna can be generated on the basis of the measured values of the environment sensors.
  • Detection unit at least one in the longitudinal direction of the vehicle to the front and / or rear-facing camera, wherein the antenna characteristic of the antenna unit depending on the environment or by the Camera detected objects and the known mounting position of the camera or cameras is determined in the vehicle.
  • the detection unit has at least one direction indicator for determining a direction of movement of the vehicle or a steering wheel angle sensor for determining a position of the steering wheel of the vehicle, wherein the antenna characteristic of the antenna unit is adjusted at least as a function of the direction of movement of the vehicle or the position of the steering wheel ,
  • the detection unit has a speedometer, wherein the antenna characteristic of the antenna unit is changed as a function of the vehicle speed and / or the direction of movement of the vehicle.
  • control of the antenna unit is independent of external information.
  • the information device is arranged at least partially outside the vehicle.
  • the antenna can be controlled based on external information. It is also possible that the control of the antenna based on in-vehicle information (from a digital map and / or provided by Environment sensors) and external information (for example from neighboring vehicles or a central, stationary server).
  • the antenna device for controlling the antenna characteristic is electronically configurable.
  • the antenna device has a battery (array) of directional antennas, wherein the antenna characteristic is controlled physically.
  • the individual antennas can be mechanically configured.
  • the use of an antenna device described above in a vehicle is specified.
  • the antennas described above can also be used in stationary systems.
  • a method for controlling an antenna device described above in a vehicle in which information is provided and a control of the antenna characteristic of an antenna unit of the antenna device is performed on the basis of the information provided.
  • information is provided on the basis of a digital map, a measured value, an environmental sensor system or an external signal.
  • a computer program product is specified which, when executed on a processor, instructs the processor to carry out the above-mentioned method steps.
  • a computer readable medium having stored thereon a computer program product which, when executed on a processor, instructs the processor to perform the method steps specified above.
  • a fundamental consideration of the invention is to be seen in that a preferred direction for a broadcasting signal to be emitted is identified and the antenna device is adjusted accordingly.
  • the identification of the preferred direction is based on a digital map and / or internal measurement data of environment sensors and / or external information.
  • the directional antenna is adapted to the road or the environment.
  • the antenna As a radar, physically rotated or electrically varied. In this way, the environment is scanned until relevant information is detected.
  • the setting of the antenna can also be based on information provided via a radar distance system (RDS, Radar Distance System) or TMC (Traffic Message Channel).
  • RDS Radar Distance System
  • TMC Traffic Message Channel
  • the permitted radiation power is for example fixed.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an antenna device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an overall system according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of different directional sectors of an antenna device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a set direction sector according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a set direction sector according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a set direction sector according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a set direction sector according to a further exemplary embodiment.
  • FIG. 8 shows a flowchart of a method according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of components of an antenna device for a vehicle for controlling an antenna characteristic.
  • the antenna device 100 is installed, for example, in a vehicle and has a communication unit 115 with an antenna array (antenna unit) 116, a detection unit 119 and a control unit 102.
  • Data to be transmitted which is transmitted to the communication unit 115 by the control unit 102, which is embodied, for example, in the form of a CPU, can be encrypted via an encryption device 114.
  • the received data transmitted from the communication unit 115 to the control unit 102 may be decrypted by the encryption unit 114.
  • An input unit 112 is connected to the control unit 102. Through the input unit 112, various settings of the antenna device and possibly also of a navigation unit 120 associated therewith can be made. Furthermore, an optical output unit in the form of a monitor 110 is provided on which, for example, route guidance information can be output. In addition, the route guidance information can also be output via an acoustic output unit 111. The output via the acoustic output unit 111 has the advantage that the driver is less distracted from the current traffic situation.
  • the digital map data (eg as navigation map data) are stored in the form of data records.
  • the storage element 113 also stored additional information about traffic restrictions, infrastructure and the like and associated with the records.
  • a driver assistance system 117 is provided, which is supplied with the digital map data, positions of other objects or other information from the communication.
  • the antenna device 100 has a navigation unit 120 with a satellite navigation receiver 106, which is designed to receive navigation signals from, for example, Galileo satellites or GPS satellites.
  • the navigation unit with the satellite navigation receiver 106 may be implemented for other satellite navigation systems.
  • Navigation unit 120 and satellite navigation receiver 106 are each connected to the control unit 102 and also connected to each other.
  • the antenna device for performing a dead reckoning also a direction sensor 107, a Wegumblensensor 108, a steering wheel angle sensor 109, a spring travel sensor 118, an ESP sensor 104 and possibly a detector 105, for example in Shape of a camera or a beam sensor (radar or Lidarsensor), on.
  • the detection unit 119 has a speedometer 122.
  • the signals of the GPS receiver and the other sensors are in the
  • Control unit 102 processed.
  • the vehicle position determined from these signals is compared to the road maps via map matching.
  • the route guidance information thus obtained is finally output via the monitor 110.
  • the driver assistance unit 117, the memory 113, the communication unit 115 with the antenna array 116, and the detection unit 119 form a constituent 121 of the information device with the aid of which the antenna unit is configured.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an overall system for setting an antenna device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • There are two vehicles 201, 202 are provided, each having an antenna device 100.
  • an infrastructure 208 which is for example a traffic light with an antenna 209, is provided.
  • a central unit with a communication unit 203, antenna 206, a server 204 and a data memory 205 is provided.
  • the center, the infrastructure 208 and the antenna device 100 of the vehicle 201 can communicate with the antenna device 100 of the vehicle 202 via the radio transmission path 207 and send it to this information.
  • the antenna device 100 of the vehicle 202 can then be adjusted accordingly.
  • omnidirectional antennas are usually used. This is necessary because the approach of broadcast-based communication (each sends to each) allows messages to come from all directions.
  • an array of directional (directional) antennas is used, with which the range can be improved taking into account intelligent sensor technology.
  • These directional antennas are arranged to cover a total of 360 degrees as shown in FIG.
  • Essential for the control of the directional characteristic is the Use of sensors for determining the preferred radiation or reception direction. This direction is determined by maximizing the likelihood of reaching other vehicles or infrastructure.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of possible direction sectors (for example direction sectors 301, 302) of an antenna device with antenna unit 116.
  • the antenna unit 116 can be controlled in such a way that one of the directional sectors, eg, one of the directional sectors.
  • the direction sector 301 or 302 is selected. Signals from this directional sector can then be received with increased sensitivity.
  • Direction sector are sent out with increased intensity and thus increased range.
  • the control of the directivity of the antenna device (which consists for example of many individual antennas) takes into account the following factors:
  • the directional sector in which other vehicles can be located is determined.
  • the direction of movement and / or the position of the steering wheel is used.
  • radar sensors may be radar sensors or lidar sensors, which identify an object and are then attempted to communicate with that object.
  • cameras may be provided, which are directed forward and / or backward and capture objects. The direction is then derived from the known installation position.
  • - Via another communication channel such as For example, RDS or TMC, information is provided from which direction relevant information will come (eg in the event of a traffic jam, an accident, dangerous places, ).
  • Vehicle data such as speed, turn signals, etc. are evaluated to calculate expected changes in direction can.
  • the calculation of the expected direction changes takes place in the control unit 102.
  • information relating to the detected objects can be sent from an external source concerning the state of the detected objects or their type (eg recognition of a police vehicle or rescue vehicle).
  • an antenna may be installed in each of the front and rear bumpers of the vehicle.
  • the environment can be rasterized or scanned similar to the function of a radar system. This is possible by means of electronic control of an antenna array. Also, the antenna array can be rotated. It is continuously looking for signals. If a signal is detected, it is checked whether a message with the respective directional characteristics can be received without error.
  • a plurality of receivers are provided, one of the receivers is currently used and a second receiver scans different directions. It is thus measured from which direction a signal can be received or which direction the best signal reception offers. In this way, external transmitters can be detected and / or identified.
  • the control of the antenna characteristic is carried out, for example, using the digital map depending on the road.
  • various embodiments will be described.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a situation which is typically encountered on a country road having a winding road course.
  • the vehicle is at location 400 (which of course also houses the antenna unit 116).
  • the road initially runs straight ahead in the direction of movement of the vehicle 401, then has a left turn 402, followed by a sharp right turn 403.
  • the road then continues straight ahead (reference numeral 404) and then runs along an elongated right turn 405.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a further direction sector which is defined by the sector boundaries 503, 504. This is the case of a simple intersection of streets 501, 502 (T-junction). In this embodiment, only the relevant area of road junction 505 is considered to be able to contact any approaching vehicles.
  • FIG. 6 shows another embodiment of a directional sensor located between the sector boundaries 603, 604. In this case, it is about a double crossing (X-crossing) of the roads 601, 602. Accordingly, therefore, the direction sector could be centered. In addition, since the knowledge that the right direction indicator (turn signal) of the vehicle has been actuated is added to determine the direction sensor, the angle of view is extended to the right.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of another direction sector, defined by the sector boundaries 703, 704.
  • the situation illustrated in FIG. 7 is a double crossing of the two streets 701, 702.
  • the intersection near the road 701 to be crossed is covered.
  • the direction sector is centered.
  • the directional characteristic can be adapted quickly (for example laterally expanded).
  • a higher transmission power can be used if the transmission power is not limited by law.
  • multiple antennas and transceiver units can be used simultaneously.
  • Other communication techniques can also be used.
  • step 801 shows a flow chart of a method in which information is provided in step 801, for example based on a digital map and / or in-vehicle sensor technology.
  • step 802 external information of an infrastructure and / or a central server is additionally received.
  • step 803 the antenna characteristic of a directional antenna of the vehicle is then controlled on the basis of the information provided.

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Abstract

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Antennencharakteristik einer Fahrzeugantenne auf Basis einer digitalen Karte oder eines Messwerts einer Umfeldsensorik oder eines externen Signals derart eingestellt, dass ein bestimmter, ausgewählter Sektor (406, 407) mit erhöhter Empfindlichkeit abgehört bzw. in diesem Sektor mit erhöhter Leistung gesendet werden kann. Auf diese Weise kann die Funkreichweite bei konstanter Gesamtabstrahlleistung erhöht werden, wodurch das Potenzial der C2X Funktionalität erhöht werden kann.

Description

Steuerung von Antennen zur Erhöhung der Kommunikationsreichweite eines
Fahrzeugs
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Kommunikations- und Assistenztechnik für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Antenneneinrichtung für ein Fahrzeug zur Steuerung einer Antennencharakteristik, die Verwendung einer Antenneneinrichtung in einem Fahrzeug, ein Verfahren zur Steuerung einer Antennencharakteristik, ein Computerprogrammprodukt sowie eine computerlesbares Medium.
Technologischer Hintergrund
Richtantennen werden vielfach für stationäre Funkstrecken verwendet.
Ein grundlegendes Problem in der Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation ist die begrenzte Reichweite der derzeit verfügbaren Funktechnologien. Während unter idealen Bedingungen durchaus gute Ergebnisse hinsichtlich der Funkreichweite einer Fahrzeugantenne erzielt werden können, verschlechtern im Allgemeinen Hindernisse die Reichweite der Antenne im Praxiseinsatz deutlich. Auf diese Weise kann die rechtzeitige Warnung des Fahrers vor einer Gefahr oder dergleichen erschwert werden. Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Antennencharakteristik einer Antenneneinrichtung eines Fahrzeugs anzugeben.
Es sind eine Antenneneinrichtung für ein Fahrzeug zur Steuerung einer Antennencharakteristik, die Verwendung einer Antenneneinrichtung in einem Fahrzeug, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Medium gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen gleichermaßen die Antenneneinrichtung, die Verwendung, das Verfahren, das Computerprogrammprodukt und das computerlesbare Medium.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Antenneneinrichtung für ein Fahrzeug zur Steuerung einer Antennencharakteristik angegeben, wobei die Antenneneinrichtung eine Informationseinrichtung zur Bereitstellung einer Information, eine Steuereinheit und eine Antenneneinheit mit steuerbarer Antennencharakteristik aufweist, wobei die Steuereinheit zur Steuerung der Antennencharakteristik der Antenneneinheit auf Basis der bereitgestellten Information ausgeführt ist.
In anderen Worten wird die Antennencharakteristik der Antenneneinheit beispielsweise abhängig von der aktuellen Fahrzeugposition und der aktuellen
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs sowie dem Straßenverlauf eingestellt. Auf diese Weise kann bei gleich bleibender Sendeleistung die Funkreichweite der Antenneneinrichtung erhöht bzw. verbessert werden, wodurch das Potenzial der Fahrzeug-zu-Fahrzeug Funktionalität bzw. der Fahrzeug-zu- Infrastruktur Funktionalität (C2X Funktionalität) erhöht wird.
Ein Vorteil der Verwendung von Richtantennen mit steuerbarer Antennencharakteristik besteht darin, dass deren Gewinn verbessert werden kann, wodurch bei gleicher Sendeleistung der Antenneneinrichtung (Kommunikationseinheit) größere Distanzen überbrückt werden können.
Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug, oder beispielsweise um ein Fahrrad.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Informationseinrichtung eine digitale Karte zur Bestimmung eines Richtungssektors, in dem sich andere Fahrzeuge oder Infrastrukturen befinden, auf. Die
Antennencharakteristik der Antenneneinheit wird auf Basis des Richtungssektors derart eingestellt, dass eine Kommunikation mit den anderen Fahrzeugen oder Infrastrukturen verbessert wird.
Beispielsweise sind die Standorte der Infrastrukturen in der digitalen Karte verzeichnet. Die Positionen, an denen sich die anderen Fahrzeuge befinden, können anhand des Straßenverlaufs und ggf. unter Zuhilfenahme externer Informationen (von anderen Fahrzeugen oder einer Zentrale) ermittelt werden.
Die Richtwirkung (Antennencharakteristik) der Richtantenne (Antenneneinheit) kann also abhängig von im Fahrzeug befindlichen Informationsquellen geändert werden. Als Informationsquelle kann eine digitale Karte im Fahrzeug dienen, auf der basierend die Richtwirkung in der Art ausgelegt wird, dass sich in dem durch die Richtwirkung geografisch erfassten Bereich weitere Kraftfahrzeuge befinden. Unter dem Begriff „digitale Karten" sind auch Karten für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS, Advanced Driver Assistance System) zu verstehen, ohne dass eine Navigation stattfindet.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im Kontext der vorliegenden Erfindung GPS stellvertretend für sämtliche globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) steht, wie z. B. GPS, Galileo, GLONASS (Russland), Compass (China), IRNSS (Indien), ...
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Informationseinrichtung eine Detektionseinheit zur Erfassung von Messwerten auf, wobei die Information zur Steuerung der Antenneneinheit auf den erfassten Messwerten basiert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Detektionseinheit zumindest einen Umfeldsensor ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Radarsensor, Lidarsensor und Videosensor auf. Diese Umfeldsensoren können Objekte der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs erfassen und ggf. auch identifizieren.
Somit können die im Kraftfahrzeug ermittelten Daten zur Steuerung der Richtantenne auf Basis der Messwerte der Umfeldsensoren erzeugt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die
Detektionseinheit zumindest eine in Längsrichtung des Fahrzeugs nach vorne und/oder nach hinten ausgerichtete Kamera auf, wobei die Antennencharakteristik der Antenneneinheit in Abhängigkeit von im Umfeld befindlichen oder durch die Kamera erfassten Objekten und der bekannten Einbaulage der Kamera bzw. der Kameras im Fahrzeug bestimmt wird.
Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung weist die Detektionseinheit zumindest einen Fahrtrichtungsanzeiger zur Bestimmung einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs oder einen Lenkradwinkelsensor zur Bestimmung einer Stellung des Lenkrads des Fahrzeugs auf, wobei die Antennencharakteristik der Antenneneinheit zumindest in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs oder der Stellung des Lenkrads eingestellt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Detektionseinheit einen Geschwindigkeitsmesser auf, wobei die Antennencharakteristik der Antenneneinheit in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs geändert wird.
Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist die Informationseinrichtung im Fahrzeug angeordnet.
Somit ist die Steuerung der Antenneneinheit unabhängig von externen Informationen.
Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist die Informationseinrichtung zumindest teilweise außerhalb des Fahrzeugs angeordnet.
Somit kann die Antenne auf Basis von externen Informationen gesteuert werden. Auch ist es möglich, dass die Steuerung der Antenne auf Basis von fahrzeuginternen Informationen (aus einer digitalen Karte und/oder bereitgestellt durch Umfeldsensoren) und externen Informationen (beispielsweise von benachbarten Fahrzeugen oder einem zentralen, stationären Server) erfolgt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Antenneneinrichtung zur Steuerung der Antennencharakteristik elektronisch konfigurierbar.
Auf diese Weise ist eine einfache Steuerung der Antennencharakteristik möglich, ohne dass die Antenne mechanisch verändert werden muss.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Antenneneinrichtung eine Batterie (Array) aus direktionalen Antennen auf, wobei die Steuerung der Antennencharakteristik physikalisch erfolgt. In anderen Worten können die einzelnen Antennen mechanisch konfiguriert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verwendung einer oben beschriebenen Antenneneinrichtung in einem Fahrzeug angegeben. Die oben beschriebenen Antennen können auch in stationären Systemen verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung einer oben beschriebenen Antenneneinrichtung in einem Fahrzeug angegeben, bei dem Informationen bereitgestellt werden und eine Steuerung der Antennencharakteristik einer Antenneneinheit der Antenneneinrichtung auf Basis der bereitgestellten Information erfolgt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Informationen auf Basis einer digitalen Karte, eines Messwerts, einer Umfeldsensorik oder eines externen Signals bereitgestellt. Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt angegeben, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt ist, den Prozessor anleitet, die oben angegebenen Verfahrensschritte durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein computerlesbares Medium angegeben, auf dem ein Computerprogrammprodukt gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die oben angegebene Verfahrensschritte durchzuführen.
Eine grundsätzliche Überlegung der Erfindung ist darin zu sehen, dass eine Vorzugsrichtung für ein abzustrahlendes Sendesignal identifiziert und die Antenneneinrichtung entsprechend eingestellt wird. Die Identifikation der Vorzugsrichtung erfolgt auf Basis einer digitalen Karte und/oder von internen Messdaten einer Umfeldsensorik und/oder von externen Informationen. Beispielsweise wird die Richtantenne an den Straßenverlauf oder die Umgebung angepasst.
Auch kann die Antenne, z. B. wie ein Radar, physikalisch gedreht oder elektrisch variiert werden. Auf diese Weise erfolgt ein Abrastern der Umgebung, bis relevante Informationen detektiert werden.
Im übrigen kann die Einstellung der Antenne auch auf Basis von Informationen erfolgen, die über ein Radardistanzsystem (RDS, Radar Distance System) oder TMC (Traffic Message Channel) bereitgestellt werden.
Hierbei ist die erlaubte Abstrahlleistung beispielsweise fest vorgegeben.
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antenneneinrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Gesamtsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener Richtungssektoren einer Antenneneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines eingestellten Richtungssektors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines eingestellten Richtungssektors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines eingestellten Richtungssektors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines eingestellten Richtungssektors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
In der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung von Komponenten einer Antenneneinrichtung für ein Fahrzeug zur Steuerung einer Antennencharakteristik. Die Antenneneinrichtung 100 ist beispielsweise in einem Fahrzeug installiert und weist eine Kommunikationseinheit 115 mit einem Antennenarray (Antenneneinheit) 116, eine Detektionseinheit 119 sowie eine Steuereinheit 102 auf.
Zu sendende Daten, welche von der Steuereinheit 102, die beispielsweise in Form einer CPU ausgeführt ist, an die Kommunikationseinheit 115 übertragen werden, können über eine Verschlüsselungseinrichtung 114 verschlüsselt werden. Ebenso können die empfangenen Daten, die von der Kommunikationseinheit 115 an die Steuereinheit 102 übertragen werden, von der Verschlüsselungseinheit 114 entschlüsselt werden.
Auf diese Weise kann die Gefahr eines Missbrauchs verringert werden.
Mit der Steuereinheit 102 ist eine Eingabeeinheit 112 verbunden. Durch die Eingabeeinheit 112 können verschiedene Einstellungen der Antenneneinrichtung und ggf. auch einer damit zusammenhängenden Navigationseinheit 120 vorgenommen werden. Weiterhin ist eine optische Ausgabeeinheit in Form eines Monitors 110 vorgesehen, auf der beispielsweise Zielführungsinformationen ausgegeben werden können. Darüber hinaus können die Zielführungsinformationen auch über eine akustische Ausgabeeinheit 111 ausgegeben werden. Die Ausgabe über die akustische Ausgabeeinheit 111 hat den Vorteil, dass der Fahrer weniger vom aktuellen Verkehrsgeschehen abgelenkt wird.
In einem Speicherelement 113, das mit der Steuereinheit 102 verbunden ist oder in der Steuereinheit 102 integriert ist, sind die digitalen Kartendaten (z. B. als Navigationskartendaten) in Form von Datensätzen abgelegt. Beispielsweise sind in dem Speicherelement 113 auch zusätzliche Informationen über Verkehrsbeschränkungen, Infrastruktureinrichtungen und dergleichen abgelegt und den Datensätzen zugeordnet.
Weiterhin ist ein Fahrerassistenzsystem 117 vorgesehen, welches mit den digitalen Kartendaten, Positionen von anderen Objekten oder anderen Informationen aus der Kommunikation versorgt wird.
Zur Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition weist die Antenneneinrichtung 100 eine Navigationseinheit 120 mit einem Satellitennavigationsempfänger 106 auf, der zum Empfang von Navigationssignalen von beispielsweise Galileo -Satelliten oder GPS-Satelliten ausgelegt ist. Natürlich kann die Navigationseinheit mit dem Satellitennavigationsempfänger 106 auch für andere Satellitennavigationssysteme ausgeführt sein. Navigationseinheit 120 und Satellitennavigationsempfänger 106 sind jeweils an die Steuereinheit 102 angeschlossen und auch miteinander verbunden.
Da die Navigationssignale beispielsweise im innerstädtischen Bereich nicht immer empfangbar sind, weist die Antenneneinrichtung zur Durchführung einer Koppelnavigation zudem einen Richtungssensor 107, einen Wegstreckensensor 108, einen Lenkradwinkelsensor 109, einen Federwegsensor 118, eine ESP-Sensorik 104 und ggf. einen Detektor 105, beispielsweise in Form einer Kamera oder eines Strahlsensors (Radar- oder Lidarsensor), auf. Weiterhin weist die Detektionseinheit 119 einen Geschwindigkeitsmesser 122 auf.
Die Signale des GPS-Empfängers und der übrigen Sensoren werden in der
Steuereinheit 102 bearbeitet. Die aus diesen Signalen ermittelte Fahrzeugposition wird über Map Matching mit den Straßenkarten abgeglichen. Die so gewonnene Zielführungsinformation wird über den Monitor 110 schließlich ausgegeben. Die Fahrerassistenzeinheit 117, der Speicher 113, die Kommunikationseinheit 115 mit dem Antennenarray 116, sowie die Detektionseinheit 119 bilden einen Bestandteil 121 der Informationseinrichtung, mit deren Hilfe die Antenneneinheit konfiguriert wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Gesamtsystems zur Einstellung einer Antenneneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es sind zwei Fahrzeuge 201, 202 vorgesehen, welche jeweils eine Antenneneinrichtung 100 aufweisen. Weiterhin ist eine Infrastruktur 208, bei der es sich beispielsweise um eine Ampel mit einer Antenne 209 handelt, vorgesehen. Zusätzlich ist eine Zentrale mit einer Kommunikationseinheit 203, Antenne 206, einem Server 204 und einem Datenspeicher 205 vorgesehen. Die Zentrale, die Infrastruktur 208 sowie die Antenneneinrichtung 100 des Fahrzeugs 201 können über die Funkübertragungsstrecke 207 mit der Antenneneinrichtung 100 des Fahrzeugs 202 kommunizieren und an diese Informationen senden.
Auf Basis dieser Informationen kann dann die Antenneneinrichtung 100 des Fahrzeugs 202 entsprechend eingestellt werden.
Bei der Fahrzeug-zu-Fahrzeug bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur Kommunikation werden üblicherweise omnidirektionale (rundstrahlende) Antennen verwendet. Dies ist notwendig, da durch den Ansatz der Broadcast basierten Kommunikation (jeder sendet an jeden) Mitteilungen aus allen Richtungen kommen können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Array aus direktionalen (gerichteten) Antennen eingesetzt, mit denen die Reichweite unter Berücksichtigung intelligenter Sensorik verbessert werden kann. Diese gerichteten Antennen werden so angeordnet, dass sie in Summe einen Winkel von 360 Grad abdecken können, wie in Fig. 3 angegeben. Wesentlich für die Steuerung der Richtcharakteristik ist die Nutzung von Sensoren zur Bestimmung der zu bevorzugenden Abstrahl- oder Empfangsrichtung. Diese Richtung ist bestimmt durch die Maximierung der Wahrscheinlichkeit, andere Fahrzeuge oder eine Infrastruktur erreichen zu können.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung von möglichen Richtungssektoren (beispielsweise Richtungssektoren 301, 302) einer Antenneneinrichtung mit Antenneneinheit 116. Die Antenneneinheit 116 kann hierbei so gesteuert werden, dass jeweils einer der Richtungssektoren, z. B. der Richtungssektor 301 oder 302, ausgewählt ist. Signale aus diesem Richtungssektor können dann mit erhöhter Empfindlichkeit empfangen werden. Ebenso können Signale in diesen
Richtungssektor hinein mit erhöhter Intensität und somit erhöhter Reichweite ausgesendet werden.
Die Steuerung der Richtwirkung der Antenneneinrichtung (welche beispielsweise aus vielen Einzelantennen besteht) erfolgt unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren:
- Basierend auf einer digitalen Karte wird der Richtungssektor bestimmt, in dem sich andere Fahrzeuge befinden können. - Ergänzend zu oder anstelle der digitalen Karte wird die Bewegungsrichtung und/oder die Stellung des Lenkrades verwendet.
- Die Informationen von weiteren evtl. vorhandenen Umfeldsensoren wird ebenfalls verarbeitet.
Diese können Radarsensoren oder Lidarsensoren sein, welche ein Objekt identifizieren und demgemäß dann versucht wird, mit diesem Objekt zu kommunizieren. Weiterhin können Kameras vorgesehen sein, welche nach vorne und/oder nach hinten gerichtet sind und Objekte erfassen. Aus der bekannten Einbaulage wird dann die Richtung abgeleitet. - Über einen anderen Kommunikationskanal, wie z. B. RDS oder TMC, wird mitgeteilt, aus welcher Richtung relevante Informationen kommen werden (z. B. bei einem Stau, einem Unfall, gefährlichen Stellen, ...).
- Fahrzeugdaten, wie Geschwindigkeit, Blinker, etc. werden ausgewertet, um zu erwartende Richtungsänderungen berechnen zu können. Die Berechnung der zu erwartenden Richtungsänderungen erfolgt in der Steuereinheit 102.
Weiterhin können von einer externen Quelle Informationen bezüglich der erfassten Objekte gesendet werden, welche den Zustand der erfassten Objekte oder deren Typ betreffen (z. B. Erkennung eines Polizeifahrzeuges oder eines Rettungsfahrzeuges).
Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine Richtwirkung durch im Fahrzeug verbaute Antennen zu erzielen:
- Verbau von mehreren Antennen, welche nach oben genannten Kriterien geschaltet werden. Z. B. kann jeweils im vorderen und hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs eine Antenne verbaut sein.
- Die Umgebung kann ähnlich der Funktion einer Radaranlage gerastert bzw. gescannt werden. Dies ist mittels elektronischer Ansteuerung eines Antennenarrays möglich. Auch kann das Antennenarray gedreht werden. Es wird kontinuierlich nach Signalen gesucht. Sollte ein Signal detektiert werden, wird geprüft, ob eine Botschaft mit der jeweiligen Richtcharakteristik fehlerfrei empfangbar ist.
- Weiterhin ist es möglich, Feldstärkemessungen mittels eines Diversityempfängers für Fahrzeug-zu-Infrastruktur durchzuführen.
Beispielsweise sind mehrere Empfänger vorgesehen, wobei einer der Empfänger aktuell verwendet wird und ein zweiter Empfänger verschiedene Richtungen abrastert. Es wird also gemessen, aus welcher Richtung ein Signal empfangen werden kann bzw. welche Richtung den besten Signalempfang bietet. Auf diese Weise können externe Sender detektiert und/oder identifiziert werden.
Die Steuerung der Antennencharakteristik erfolgt beispielsweise unter Nutzung der digitalen Karte abhängig von der Straßenführung. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Situation, die typischerweise auf einer Landstraße anzutreffen ist, welche einen kurvigen Straßenverlauf aufweist. Das Fahrzeug befindet sich am Ort 400 (an dem sich natürlich auch die Antenneneinheit 116 befindet). Die Straße verläuft zunächst geradeaus in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 401, weist dann eine Linkskurve 402, gefolgt von einer scharfen Rechtskurve 403 auf. Daraufhin verläuft der Straßenverlauf wieder geradeaus (Bezugszeichen 404) und verläuft dann entlang einer langgestreckten Rechtskurve 405.
Die Kenntnis des Straßenverlaufs (anhand der digitalen Karte und der bestimmten Fahrzeugposition) wird dazu genutzt, nur in einem Sektor (zwischen den Sektorengrenzen 406 und 407) nach anderen Fahrzeugen und Infrastruktur zu suchen.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Richtungssektors, der durch die Sektorengrenzen 503, 504 definiert wird. Es handelt sich hierbei um den Fall einer einfachen Kreuzung der Straßen 501, 502 (T-Rreuzung). In diesem Ausführungsbeispiel wird nur der relevante Bereich der Straßeneinmündung 505 betrachtet, um mit evtl. herannahenden Fahrzeugen Kontakt aufnehmen zu können.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Richtungssensors, der sich zwischen den Sektorengrenzen 603, 604 befindet. In diesem Fall handelt es sich um eine Doppelkreuzung (X-Kreuzung) der Strassen 601, 602. Dementsprechend könnte also der Richtungssektor mittig ausgerichtet sein. Da aber zusätzlich noch die Kenntnis, dass der rechte Richtungsanzeiger (Blinker) des Fahrzeugs betätigt wurde, zur Bestimmung des Richtungssensors hinzugenommen wird, wird der Blickwinkel nach rechts erweitert.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Richtungssektors, definiert durch die Sektorengrenzen 703, 704. Bei der in Fig. 7 dargestellten Situation handelt es sich um eine Doppelkreuzung der beiden Straßen 701, 702.
In dieser Situation wird der kreuzungsnahe Bereich der zu querenden Straße 701 abgedeckt. Der Richtungssektor ist mittig ausgerichtet. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der Betätigung des Richtungsanzeigers kann die Richtcharakteristik schnell angepasst (also beispielsweise seitlich erweitert) werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine höhere Sendeleistung verwendet werden, falls die Sendeleistung nicht gesetzlich beschränkt ist. Weiterhin können mehrere Antennen und Sende-/Empfangseinheiten gleichzeitig verwendet werden. Auch können andere Kommunikationstechniken Anwendung finden.
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens, bei dem in Schritt 801 Informationen, beispielsweise anhand einer digitalen Karte und/oder fahrzeuginterner Sensorik, bereitgestellt werden. In Schritt 802 werden zusätzlich noch externe Informationen einer Infrastruktur und/oder eines zentralen Servers empfangen. In Schritt 803 erfolgt dann eine Steuerung der Antennencharakteristik einer Richtantenne des Fahrzeugs auf Basis der bereitgestellten Informationen.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Patentansprüche
1. Antenneneinrichtung für ein Fahrzeug zur Steuerung einer Antennencharakteristik, die Antenneneinrichtung aufweisend: eine Informationseinrichtung (121) zur Bereitstellung einer Information; eine Steuereinheit (102); eine Antenneneinheit (116) mit steuerbarer Antennencharakteristik; wobei die Steuereinheit (102) zur Steuerung der Antennencharakteristik der Antenneneinheit (116) auf Basis der bereitgestellten Information ausgeführt ist.
2. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Informationseinrichtung (121) eine digitale Karte zur Bestimmung eines Richtungssektors, in dem sich andere Fahrzeuge oder eine Infrastruktur befinden, aufweist; und wobei auf Basis des Richtungssektors die Antennencharakteristik der Antenneneinheit (116) derart eingestellt wird, dass eine Kommunikation mit den anderen Fahrzeugen oder der Infrastruktur verbessert wird.
3. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Informationseinrichtung (121) eine Detektionseinheit (119) zur
Erfassung von Messwerten aufweist; und wobei die Information zur Steuerung der Antenneneinheit (116) auf den erfassten Messwerten basiert.
4. Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektionseinheit (119) zumindest einen Umfeldsensor ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Radar, Lidarsensor und Videosensor, welche Objekte der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs erfassen und identifizieren, aufweist.
5. Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektionseinheit (119) zumindest eine in Längsrichtung des
Fahrzeugs nach vorne und/oder nach hinten ausgerichtete Kamera aufweist; wobei die Antennencharakteristik der Antenneneinheit (116) in Abhängigkeit von im Umfeld befindlichen und durch die Kamera erfassten Objekten und der bekannten Einbaulage der Kamera im Fahrzeug bestimmt wird.
6. Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektionseinheit (119) zumindest einen Fahrtrichtungsanzeiger (107) zur Bestimmung einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs oder einen Lenkradwinkelsensor (109) zur Bestimmung einer Stellung des Lenkrads des Fahrzeugs aufweist; und wobei die Antennencharakteristik der Antenneneinheit (116) zumindest in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs oder der Stellung des Lenkrads eingestellt wird.
7. Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektionseinheit (119) einen Geschwindigkeitsmesser (122) aufweist; und wobei die Antennencharakteristik der Antenneneinheit (116) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs geändert wird.
8. Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Informationseinrichtung (121) im Fahrzeug angeordnet ist.
9. Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Informationseinrichtung (121) zumindest teilweise außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist.
10. Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antenneneinrichtung (116) zur Steuerung der Antennencharakteristik elektrisch konfigurierbar ist.
11. Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antenneneinrichtung (116) einen Array aus direktionalen Antennen aufweist und zur Steuerung der Antennencharakteristik physikalisch konfigurierbar ist.
12. Verwendung einer Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Fahrzeug.
13. Verfahren zur Steuerung einer Antennencharakteristik einer Antenneneinrichtung in einem Fahrzeug, das Verfahren aufweisend die Schritte: Bereitstellung einer Information;
Steuerung der Antennencharakteristik einer Antenneneinheit (116) der Antenneneinrichtung auf Basis der bereitgestellten Information.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Information auf Basis einer digitalen Karte, eines Messwerts einer
Umfeldsensorik oder eines externen Signals bereitgestellt wird.
15. Computerprogrammprodukt, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die folgenden Schritte durchzuführen: Bereitstellung einer Information;
Steuerung der Antennencharakteristik einer Antenneneinheit (116) der
Antenneneinrichtung auf Basis der bereitgestellten Information.
16. Computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogrammprodukt gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die folgenden Schritte durchzuführen: Bereitstellung einer Information;
Steuerung der Antennencharakteristik einer Antenneneinheit (116) der Antenneneinrichtung auf Basis der bereitgestellten Information.
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