WO2010139526A1 - Fahrzeug-zu-x-kommunikation mit reduzierter datenmenge - Google Patents

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WO2010139526A1
WO2010139526A1 PCT/EP2010/056202 EP2010056202W WO2010139526A1 WO 2010139526 A1 WO2010139526 A1 WO 2010139526A1 EP 2010056202 W EP2010056202 W EP 2010056202W WO 2010139526 A1 WO2010139526 A1 WO 2010139526A1
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WO
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vehicle
data
communication device
communication
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PCT/EP2010/056202
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich STÄHLIN
Thomas Grotendorst
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
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.)
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Publication date
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Priority to EP10718970A priority patent/EP2438743A1/de
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
    • G01S5/0072—Transmission between mobile stations, e.g. anti-collision systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks

Definitions

  • the invention relates to communication between a vehicle and an adjacent vehicle or infrastructure.
  • the invention relates to a communication device for a vehicle for vehicle-to-X communication, a vehicle having a communication device, the use of a
  • Communication device in an infrastructure device, a method for vehicle-to-X communication, a program element and a computer-readable medium.
  • Vehicles may communicate with neighboring vehicles and / or infrastructures. This type of communication is called vehicle-to-X communication, or C2X communication for short.
  • C2X communication vehicle-to-X communication
  • X stands here, for example, for an adjacent vehicle or an infrastructure facility.
  • the described embodiments equally relate to the communication device, the vehicle, the use, the method, the program element and the computer-readable medium.
  • features which are described below, for example with regard to the communication device can also be implemented as method steps in the method, and vice versa.
  • a vehicle-to-X communication vehicle communication device which has a communication unit and a control unit.
  • the communication unit is designed to receive first data from an adjacent vehicle and / or an infrastructure device, the first data containing a first partial information or corresponding to a first partial information.
  • the control unit is for obtaining a full information from the received first data and in particular from the received first partial information using an additional information present in the vehicle, wherein the first partial information has a smaller amount of data than the first full information.
  • the amount of data to be transmitted is reduced because certain information that is necessary for obtaining the full information from the transmitted data is not transmitted, but already present in the vehicle or independently obtained by the vehicle sensor and / or environment sensors.
  • a vehicle is provided with a communication device described above and below.
  • the use of a communication device described above and below is specified in an infrastructure device.
  • Another aspect of the invention relates to an infrastructure device with a communication device described above and below.
  • Another aspect of the invention relates to the use of a communication device described above and below in a vehicle.
  • a method for vehicle-to-X communication is indicated, wherein the first data - A -
  • the first data includes a first piece of information.
  • full information is obtained from the received first partial information using additional information present in the receiving vehicle or the receiving infrastructure device.
  • the first part information in this case has a smaller amount of data than the first full information.
  • a program element that, when executed on a processor of a communication device, causes the communication device to perform the steps described above and below.
  • a computer readable medium containing a program element which, when executed on a processor of a communication device, causes the communication device to perform the steps described above and below.
  • a core aspect of the invention can be seen in that the amount of data to be transmitted is reduced.
  • the C2X radio transmission characteristics for the data compression of the so-called "payload”, that is to say the amount of data to be transmitted can be exploited, in particular for transmission in the sub-GHz frequency range, for example in the 868 MHz band.
  • the communication module can be designed for C2X radio transmission in accordance with IEEE 802.11p. In particular, it can be designed for transmission with a bandwidth of 3 Mbit / s or 6 Mbit / s.
  • the communication device can be designed for transmission at a rate of, for example, 19200 baud.
  • At least part of the additional information present in the vehicle is the position of the vehicle.
  • the communication unit is designed to send second data to the neighboring vehicle, wherein the second data includes a second partial information, and wherein the control unit is configured to generate the second partial information from a second full information. Also, the second part information has a smaller amount of data than the second full information.
  • the full information is obtained from the various data packets using different partial information.
  • a first full information for example, the vehicle position can be used and for obtaining a second full information, for example, the current time can be used.
  • control unit is designed to compress the second data prior to transmission. Also, the control unit for
  • the amount of reduction of the amount of data of the first sub-information relative to the data amount of the first full information depends on a transmission characteristic of the communication between the vehicle and the adjacent vehicle (or between the vehicle and an infrastructure device or between an infrastructure device and a vehicle, etc.). According to another embodiment of the invention, the amount of reduction of the amount of data of the first partial information relative to the amount of data of the first full information depends on the latitude at which the vehicle is located.
  • the amount of reduction of the amount of data of the first sub-information relative to the data amount of the first full information depends on a maximum transmission range of the communication between the vehicle and the neighboring vehicle (or the infrastructure device).
  • control unit is designed to carry out a plausibility check of the acquired full information. In this way, incorrectly transmitted data, improperly transmitted data or incorrectly obtained full information can be identified and rejected or revised.
  • the communication device is designed for data transmission in accordance with IEEE 802.11p.
  • transmission protocols can also be used, for example GSM, UMTS, LTE, WiMAX, WLAN, Bluetooth, ZigBee or UWB.
  • 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 may be, for example, a bicycle.
  • 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 position of the vehicle can be done via a GPS device or by means of cell positioning. This is particularly useful when using GSM, UMTS, WiMax or WLAN networks.
  • the program element may be part of a software stored on a processor of the communication device.
  • the processor can also be the subject of the invention.
  • the program element can already use the invention from the very beginning, or be prompted by an update to use the invention.
  • Fig. 1 shows a communication device according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a communication system according to an embodiment of the invention.
  • 3 shows a flowchart of a method according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows the schematic representation of a method according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a communication device 100 which has a control unit 101 and a communication unit 102 connected thereto. It should be noted at this point that the data transmission between individual components of the communication device 100 can also be provided wirelessly.
  • the communication device has a navigation unit 104. Also, a driver assistance unit 105 is provided.
  • Reference numeral 106 denotes a man-machine interface for inputting and outputting information.
  • a vehicle sensor system 107 and an environment sensor system 108 are provided, which can also be used to obtain the additional information.
  • a memory device 109 may be provided on the example, the additional information is stored.
  • the communication device 100 is designed, for example, for data transmission in the free 868 MHz band, which can lead to advantages in a built environment compared to data transmission in accordance with IEEE 802.11p.
  • the bandwidth is relatively limited, e.g. At 19200 baud compared to at least 3 megabaud at IEEE 802.11p.
  • the data packets are shortened or reduced. It can be exploited here that the range of data transmission in practice is limited to significantly less than 5 km and takes place almost in real time.
  • both communication partners 100 agree in advance on the degree of their position. If a partner determines that the completed partner position (full information) gives a distance between transmitter and receiver that is greater than 2 km (or greater than the maximum transmission range), then it simply takes the next larger (or smaller) degree basis, until he gets a plausible distance. In other words, the obtained full information is verified and possibly corrected.
  • This method works in any case up to a latitude of about 85 degrees. From about 85 degrees Geographical latitude, the distance between two longitudes decreases to about 10 km, which is why this method may then no longer be used for the transmission of the geographical longitude, but only for the transmission of the latitude.
  • an absolute time can be transmitted in the radio packets as a time stamp (timestamp). From the signal delays z. B. the current position of the partner vehicle are extrapolated.
  • the milliseconds are transmitted since midnight, resulting in 86,400,000 values, that is 28 bits or 4 bytes.
  • the transmission time is usually less than a second and z. B. never exceeded three seconds.
  • the communication device z. B. only the fractions of a
  • Time window 10 seconds. This reduces the space requirement to 10,000 values, ie 15 bits or 2 bytes.
  • the timestamp can be easily reconstructed using its own absolute time.
  • the GPS module 103 can be used. If hopping takes place (ie transmission via intermediate stations), each intermediate transmitter can re-position the time stamp with its own position or with its own time stamp encode. Again, relative values can be used for transmission.
  • the required bandwidth of the data can be reduced by using a wireless key system (RKE, Remote Keyless Entry) by dispensing with resolution.
  • RKE Remote Keyless Entry
  • RKE Remote Keyless Entry
  • distant destinations are less important. Therefore, z. B. via the RKE unit, the position with a (low) resolution of 1 m and the time with a resolution of 10 milliseconds are transmitted.
  • pre-reduction of the data to be transmitted may be followed by another reduction using known compression techniques, such as the Zip compression format or bit-accurate rather than bit-wise encoding.
  • the presented method can also be used for communication via IEEE 802.11p.
  • a crucial point of the invention can be seen in the fact that the data packet size is reduced in the radio transmission, on the one hand transmission characteristics of the radio medium used and on the other a system-related shared information base. Due to the shorter data packet length, the effective range for radio transmission can be increased. Also, more data packets per unit time can be transmitted.
  • Fig. 2 shows a communication system according to an embodiment of the invention.
  • the communication system has a plurality of adjacent vehicles 201, 202 and an infrastructure facility, here in the form of a traffic light installation 203.
  • Each of the two vehicles as well as the
  • Infrastructural device have their own communication device 100.
  • the various communication devices 100 may communicate with each other and are configured to use supplemental information to obtain the full information from the transmitted data in the corresponding communication device.
  • step 301 first data is transmitted from an adjacent vehicle or infrastructure and received in step 302 in the own receiver of a communication device.
  • the own receiver may be installed in a vehicle, a mobile communication device (such as a mobile phone) or an infrastructure device.
  • step 303 additional information is used by the own receiver, which are stored for example in the receiver, or the communication device are procured by own sensors by making corresponding measurements.
  • step 304 then the extraction or generation of a full information on the one hand of the transmitted partial information and on the other hand, the present additional information.
  • This full information can then be displayed to the user in step 305, for example optically and / or acoustically. Also, the full information to the driver assistance system or the navigation unit can be used.
  • FIG. 4 graphically illustrates a method according to an embodiment of the invention.
  • Reference numeral 401 shows the full information to be provided to the receiver by the transmitter.
  • a part 402 of this full information 401 is taken out of the full information (see arrow 404).
  • the transmission of this partial information 402 takes place (see arrow 405).
  • the sub-information 402 is received by the receiving communication device. Furthermore, the communication device identifies additional information 403, 408, 409, which originate from another source (for example from the environment sensor system, the vehicle sensor system or the
  • Position determination unit of the own vehicle This additional information is used to recover the full information 401 from the transmitted part information.

Abstract

Durch die Reduzierung der Paketgröße bei einer C2X- Datenübertragung können die Übertragungsreichweite und die Anzahl von übertragenen Datenpaketen pro Zeiteinheit erhöht werden. Beispielsweise werden nur Teilinformationen übertragen, welche unter Verwendung von Zusatzinformationen, die aus einer anderen Quelle stammen, vom Empfänger in Vollinformation umgewandelt werden können. Zur Gewinnung der Vollinformationen können einerseits Übertragungseigenschaften des Funkmediums und andererseits systembedingt gemeinsame Informationsbasen ausgenutzt werden.

Description

FAHRZEUG-ZU-X-KOMMUNIKATION MIT REDUZIERTER DATENMENGE
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem benachbarten Fahrzeug oder einer Infrastruktur. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kommunikationseinrichtung für ein Fahrzeug zur Fahrzeug-zu-X- Kommunikation, ein Fahrzeug mit einer Kommunikationseinrichtung, die Verwendung einer
Kommunikationseinrichtung in einer Infrastruktureinrichtung, ein Verfahren zur Fahrzeug-zu-X-Kommunikation, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.
Technologischer Hintergrund
Fahrzeuge können mit benachbarten Fahrzeugen und/oder Infrastruktureinrichtungen kommunizieren. Diese Art der Kommunikation wird Fahrzeug-zu-X-Kommunikation, oder kurz C2X- Kommunikation, genannt. Das Zeichen „X" steht hierbei beispielsweise für ein benachbartes Fahrzeug oder eine Infrastruktureinrichtung .
Da bei einer solchen C2X-Kommunikation die Bandbreite für die Datenübertragung beschränkt sein kann, können die notwendigen Daten unter Umständen nicht schnell genug übertragen werden. Bei großen Datenpaketen kann es sogar zu Fehlübertragungen kommen .
Zusammenfassung der Erfindung Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die C2X-Kommunikation zu verbessern .
Es sind eine Kommunikationseinrichtung für ein Fahrzeug zur Fahrzeug-zu-X-Kommunikation, ein Fahrzeug mit einer solchen Kommunikationseinrichtung, die Verwendung einer solchen Kommunikationseinrichtung in einer Infrastruktureinrichtung, ein Verfahren zur Fahrzeug-zu-X-Kommunikation, ein Programmelement 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 Kommunikationseinrichtung, das Fahrzeug, die Verwendung, das Verfahren, das Programmelement und das computerlesbare Medium. In anderen Worten lassen sich Merkmale, die im Folgenden beispielsweise im Hinblick auf die Kommunikationseinrichtung beschrieben werden, auch als Verfahrensschritte in dem Verfahren implementieren, und umgekehrt .
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Kommunikationseinrichtung für ein Fahrzeug zur Fahrzeug-zu-X- Kommunikation angegeben, welche eine Kommunikationseinheit und eine Steuereinheit aufweist. Die Kommunikationseinheit ist zum Empfangen von ersten Daten von einem benachbarten Fahrzeug und/oder einer Infrastruktureinrichtung ausgeführt, wobei die ersten Daten eine erste Teilinformation beinhalten bzw. mit einer ersten Teilinformation korrespondieren. Die Steuereinheit ist zur Gewinnung einer Vollinformation aus den empfangenen ersten Daten und insbesondere aus der empfangenen ersten Teilinformation unter Verwendung einer im Fahrzeug vorliegenden Zusatzinformation ausgeführt, wobei die erste Teilinformation eine geringere Datenmenge aufweist als die erste Vollinformation.
In anderen Worten wird die zu übertragende Datenmenge verkleinert, da bestimmte Informationen, die zur Gewinnung der Vollinformation aus den übertragenen Daten notwendig sind, nicht mit übertragen werden, sondern bereits im Fahrzeug vorliegen bzw. selbstständig durch die Fahrzeugsensorik und/oder Umfeldsensorik gewonnen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer oben und im Folgenden beschriebenen Kommunikationseinrichtung angegeben .
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Verwendung einer oben und im Folgenden beschriebenen Kommunikationseinrichtung in einer Infrastruktureinrichtung angegeben .
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Infrastruktureinrichtung mit einer oben und im Folgenden beschriebenen Kommunikationseinrichtung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer oben und im Folgenden beschriebenen Kommunikationseinrichtung in einem Fahrzeug.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Fahrzeug-zu-X-Kommunikation angegeben, bei dem erste Daten - A -
von einem benachbarten Fahrzeug gesendet und von einem Empfänger einer Kommunikationseinrichtung, die beispielsweise im eigenen Fahrzeug angeordnet ist, empfangen werden. Der Empfänger kann natürlich auch in einer Infrastruktureinrichtung angeordnet sein. Die ersten Daten beinhalten eine erste Teilinformation. In einem darauf folgenden Verfahrensschritt wird eine Vollinformation aus der empfangenen ersten Teilinformation unter Verwendung einer im empfangenden Fahrzeug bzw. der empfangenden Infrastruktureinrichtung vorliegenden Zusatzinformation gewonnen. Die erste Teilinformation weist hierbei eine geringere Datenmenge auf als die erste Vollinformation.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Programmelement angegeben, das, wenn es auf einem Prozessor einer Kommunikationseinrichtung ausgeführt wird, die Kommunikationseinrichtung veranlasst, die oben und im Folgenden beschriebenen Schritte durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein computerlesbares Medium angegeben, das ein Programmelement enthält, welches, wenn es auf einem Prozessor einer Kommunikationseinrichtung ausgeführt wird, die Kommunikationseinrichtung veranlasst, die oben und im Folgenden beschriebenen Schritte durchzuführen.
Ein Kernaspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die zu übertragende Datenmenge verringert wird. In diesem Zusammenhang kann man auch von einer Verkürzung der zu übertragenden Datenpakete sprechen. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Reichweite der Datenübertragung in der Praxis auf deutlich weniger als 5 km begrenzt sein kann und nahezu in Echtzeit stattfinden kann. Hierbei können insbesondere die C2X-Funkübertragungseigenschaften für die Datenkompression der sogenannten „Payload", also der zu übertragenden Datenmenge, ausgenutzt werden. Dies gilt insbesondere bei der Übertragung im sub-GHz Frequenzbereich, wie z.B. im 868 MHz-Band.
Das Kommunikationsmodul kann zur C2X-Funkübertragung nach IEEE 802.11p ausgeführt sein. Insbesondere kann es zur Übertragung mit einer Bandbreite von 3 Mbit/s oder 6 Mbit/s ausgeführt sein.
Findet die Übertragung beispielsweise im 868 MHz-Band statt, kann die Kommunikationseinrichtung zur Übertragung mit einer Rate von beispielsweise 19200 Baud ausgeführt sein.
Es ist vorteilhaft, wenn möglichst viele Zusatzinformationen, die bereits im Fahrzeug vorliegen oder im Fahrzeug gewonnen werden, eingesetzt werden können, um aus der übermittelten Teilinformation die Vollinformation zu gewinnen. Hierdurch kann die Datenmenge der Teilinformation minimiert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich zumindest bei einem Teil der im Fahrzeug vorliegenden Zusatzinformation um die Position des Fahrzeugs.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich zumindest bei einem Teil der im Fahrzeug vorliegenden Zusatzinformation um die aktuelle Zeit. Natürlich können im Fahrzeug noch weitere Zusatzinformationen vorliegen, welche zur Gewinnung der Vollinformation herangezogen werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kommunikationseinheit zum Senden von zweiten Daten an das benachbarte Fahrzeug ausgeführt, wobei die zweiten Daten eine zweite Teilinformation beinhalten, und wobei die Steuereinheit zur Erzeugung der zweiten Teilinformation aus einer zweiten Vollinformation ausgeführt ist. Auch die zweite Teilinformation weist eine geringere Datenmenge auf als die zweite Vollinformation.
In anderen Worten ist vorgesehen, dass die Vollinformationen aus den verschiedenen Datenpaketen unter dem Einsatz verschiedener Teilinformationen gewonnen werden. Zur Gewinnung einer ersten Vollinformation kann beispielsweise die Fahrzeugposition herangezogen werden und zur Gewinnung einer zweiten Vollinformation kann beispielsweise die aktuelle Zeit herangezogen werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuereinheit zur Komprimierung der zweiten Daten vor dem Senden ausgeführt. Auch kann die Steuereinheit zur
Komprimierung der ersten Daten vor dem Senden ausgeführt sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hängt das Maß der Reduzierung der Datenmenge der ersten Teilinformation im Verhältnis zu der Datenmenge der ersten Vollinformation von einer Übertragungseigenschaft der Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem benachbarten Fahrzeug (bzw. zwischen dem Fahrzeug und einer Infrastruktureinrichtung oder zwischen einer Infrastruktureinrichtung und einem Fahrzeug, etc.) ab. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hängt das Maß der Reduzierung der Datenmenge der ersten Teilinformation im Verhältnis zu der Datenmenge der ersten Vollinformation von der geografischen Breite, an der sich das Fahrzeug befindet, ab.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hängt das Maß der Reduzierung der Datenmenge der ersten Teilinformation im Verhältnis zu der Datenmenge der ersten Vollinformation von einer maximalen Übertragungsreichweite der Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem benachbarten Fahrzeug (bzw. der Infrastruktureinrichtung) ab.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuereinheit zur Durchführung einer Plausibilitätskontrolle der gewonnenen Vollinformation ausgeführt. Auf diese Weise können fehlerhaft übertragene Daten, missbräuchlich übertragene Daten oder eine fehlerhaft gewonnene Vollinformation identifiziert und ausgesondert oder überarbeitet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kommunikationseinrichtung zur Datenübertragung nach IEEE 802.11p ausgeführt.
Es können aber auch andere Übertragungsprotokolle verwendet werden, beispielsweise GSM, UMTS, LTE, WiMAX, WLAN, Bluetooth, ZigBee oder UWB.
Im Übrigen ist zu beachten, dass es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug, oder beispielsweise um ein Fahrrad handeln kann.
Weiterhin 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) .
Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass die Positionsbestimmung des Fahrzeugs über ein GPS-Gerät erfolgen kann oder aber auch mittels Zellpositionierung. Dies bietet sich insbesondere bei der Verwendung von GSM-, UMTS-, WiMax- oder WLAN-Netzen an.
Das Programmelement kann Teil einer Software sein, die auf einem Prozessor der Kommunikationseinrichtung gespeichert ist. Der Prozessor kann dabei ebenso Gegenstand der Erfindung sein. Weiterhin kann das Programmelement schon von Anfang an die Erfindung verwenden oder aber durch eine Aktualisierung (Update) zur Verwendung der Erfindung veranlasst werden.
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt eine Kommunikationseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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 Kommunikationseinrichtung 100, welche eine Steuereinheit 101 und eine daran angeschlossene Kommunikationseinheit 102 aufweist. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Datenübertragung zwischen einzelnen Komponenten der Kommunikationseinrichtung 100 auch drahtlos vorgesehen sein kann.
Wie in Fig. 1 zu sehen, weist die Kommunikationseinrichtung eine Navigationseinheit 104 auf. Auch ist eine Fahrerassistenzeinheit 105 vorgesehen. Das Bezugszeichen 106 bezeichnet eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle zur Eingabe und Ausgabe von Informationen.
Weiterhin sind eine Fahrzeugsensorik 107 sowie eine Umfeldsensorik 108 vorgesehen, welche ebenfalls eingesetzt werden können, um die Zusatzinformationen zu gewinnen. Im Übrigen kann natürlich auch eine Speichereinrichtung 109 vorgesehen sein, auf der beispielsweise die Zusatzinformationen gespeichert sind.
Die Kommunikationseinrichtung 100 ist beispielsweise für die Datenübertragung im freien 868 MHz-Band ausgeführt, was in bebauter Umgebung zu Vorteilen im Vergleich zur Datenübertragung gemäß IEEE 802.11p führen kann. Allerdings ist im 868 MHz-Band die Bandbreite verhältnismäßig stark beschränkt, z. B. auf 19200 Baud gegenüber mindestens 3 Megabaud bei IEEE 802.11p.
Selbst bei IEEE 802.11p hat sich allerdings gezeigt, dass kurze Datenpakete eine höhere effektive Reichweite erzielen als lange Datenpakete.
Um also die Reichweite bei der Datenübertragung zu erhöhen und/oder die Wahrscheinlichkeit, dass ein Datenpaket fehlerhaft übertragen wird, herabzusetzen, werden die Datenpakete verkürzt bzw. verkleinert. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass die Reichweite der Datenübertragung in der Praxis auf deutlich weniger als 5 km begrenzt ist und nahezu in Echtzeit stattfindet.
Im Folgenden werden zwei mögliche Arten für die Datenreduktion vorgestellt .
Bei der Positionsübertragung kann die (GPS-) Position des Senders als vollständiger Datensatz aus absoluter geografischer Länge und geografischer Breite mit Gradangaben, Minutenangaben und Sekundenangaben übertragen werden. Hierfür werden in der Regel 2 x 4 = 8 Bytes benötigt. Da aber im Regelfall bekannt ist, dass der andere Funkpartner nur maximal beispielsweise 2 km entfernt sein kann (weil dies die unter den gegebenen Umständen maximale Kommunikationsreichweite ist, da andernfalls seine gesendeten Datenpakete nicht empfangen werden können) und da weiterhin die Position des Empfängers (also des Fahrzeugs oder der Infrastruktureinrichtung) genau bekannt ist (beispielsweise durch Positionsbestimmung durch die GPS-Einheit 103) , ist es möglich, lediglich einen niederwertigen Teil der Position zu übertragen. Es kann dann dem Empfänger (der empfangsseitigen Kommunikationseinrichtung) überlassen werden, die absolute Position des Senders unter Zuhilfenahme seiner eigenen Position zu rekonstruieren.
Eine einfache Methode besteht z. B. darin, nur die Winkelminuten der GPS-Position und nicht die Grade zu übertragen. Dadurch lässt sich die Position des Senders ohne Informationsverlust in 2 x 3 = 6 Bytes übertragen.
Es ist nicht notwendig, dass sich beide Kommunikationspartner 100 vorher über die Gradangaben ihrer Position abstimmen. Wenn ein Partner feststellt, dass die vervollständigte Partnerposition (Vollinformation) einen Abstand zwischen Sender und Empfänger ergibt, der größer ist als 2 km (bzw. größer als die maximale Übertragungsreichweite) , dann nimmt er einfach die nächstgrößere (oder -kleinere) Gradbasis, bis er einen plausiblen Abstand bekommt. In anderen Worten wird die gewonnene Vollinformation verifiziert und ggf. korrigiert.
Diese Methode funktioniert jedenfalls bis zu einer geografischen Breite von etwa 85 Grad. Ab etwa 85 Grad geografischer Breite sinkt der Abstand zwischen zwei Längengraden auf ca. 10 km, weshalb dieses Verfahren dann für die Übertragung der geografischen Länge ggf. nicht mehr angewendet wird, sondern lediglich für die Übertragung der geografischen Breite.
Um die Signallaufzeiten zwischen den Funkpartnern bestimmen zu können, kann in den Funkpaketen eine absolute Zeit, als Zeitstempel (Timestamp) , übertragen werden. Aus den Signallaufzeiten kann z. B. die aktuelle Position des Partnerfahrzeugs extrapoliert werden.
Beispielsweise werden die Millisekunden seit Mitternacht übertragen, woraus sich 86.400.000 Werte ergeben, also 28 Bit bzw. 4 Byte.
Erfindungsgemäß kann man ausnutzen, dass die Übertragungszeit in der Regel kleiner als eine Sekunde ist und z. B. drei Sekunden nie überschritten werden. So kann die Kommunikationseinrichtung z. B. nur die Bruchteile eines
Zeitfensters von 10 Sekunden übertragen. Dadurch sinkt der Platzbedarf auf 10.000 Werte, also 15 Bit bzw. 2 Byte.
Auch kann der Zeitstempel mit Hilfe der eigenen absoluten Zeit einfach rekonstruiert werden.
Zur Messung der absoluten Zeit kann beispielsweise das GPS- Modul 103 verwendet werden. Falls Hopping stattfindet (also die Übertragung über Zwischenstationen) kann jeder Zwischensender die Position bzw. den Zeitstempel mit seiner eigenen Position bzw. mit seinem eigenen Zeitstempel neu kodieren. Auch dabei können relative Werte zur Übertragung verwendet werden.
Weiterhin kann die benötigte Bandbreite der Daten bei der Verwendung eines Funkschlüsselsystems (RKE, Remote Keyless Entry) durch Verzicht auf Auflösung reduziert werden. Bei einer Kombination von RKE mit IEEE 802.11p ist es möglich, dass RKE eine höhere Reichweite hat als die Funkübertragung über IEEE 802.11p. Außerdem sind weiter entfernte Ziele erst einmal weniger wichtig. Daher kann z. B. über die RKE-Einheit die Position mit einer (geringen) Auflösung von 1 m und die Zeit mit einer Auflösung von 10 Millisekunden übertragen werden .
Erst wenn sich die Fahrzeuge dann annähern, wird einerseits eine höhere Auflösung wichtiger, andererseits ist dann aber auch die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die Funkübertragung gemäß IEEE 802.11p den Datenaustausch übernimmt.
Auch kann der „Vorreduktion" der zu übertragenden Daten noch eine weitere Reduktion mit Hilfe bekannter Kompressionsverfahren folgen. In Frage kommt hier beispielsweise das Zip-Kompressionsformat oder eine bitgenaue anstatt bitweise Kodierung.
Das vorgestellte Verfahren kann natürlich auch für eine Kommunikation über IEEE 802.11p verwendet werden.
Ein entscheidender Punkt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Datenpaketgröße bei der Funkübertragung reduziert wird, indem einerseits Übertragungseigenschaften des verwendeten Funkmediums und andererseits eine systembedingte gemeinsame Informationsbasis genutzt werden. Aufgrund der kürzeren Datenpaketlänge kann die effektive Reichweite bei der Funkübertragung erhöht werden. Auch können mehr Datenpakete pro Zeiteinheit übertragen werden.
Fig. 2 zeigt ein Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kommunikationssystem weist mehrere benachbarte Fahrzeuge 201, 202 sowie eine Infrastruktureinrichtung, hier in Form einer Ampelanlage 203, auf. Jedes der beiden Fahrzeuge sowie die
Infrastruktureinrichtung weisen eine eigene Kommunikationseinrichtung 100 auf. Die verschiedenen Kommunikationseinrichtungen 100 können miteinander kommunizieren und sind ausgelegt, zur Gewinnung der Vollinformationen aus den übertragenen Daten in der entsprechenden Kommunikationseinrichtung vorliegende Zusatzinformationen zu verwenden.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Schritt 301 werden erste Daten von einem benachbarten Fahrzeug oder einer Infrastruktureinrichtung gesendet und in Schritt 302 im eigenen Empfänger einer Kommunikationseinrichtung empfangen. Der eigene Empfänger kann in einem Fahrzeug, einem mobilen Kommunikationsgerät (wie beispielsweise einem Mobiltelefon) oder einer Infrastruktureinrichtung eingebaut sein. In Schritt 303 werden Zusatzinformationen von dem eigenen Empfänger herangezogen, die beispielsweise im Empfänger gespeichert sind, oder der Kommunikationseinrichtung durch eigene Sensorik beschafft werden, indem entsprechende Messungen durchgeführt werden. In Schritt 304 erfolgt dann die Gewinnung bzw. Erzeugung einer Vollinformation aus einerseits der übermittelten Teilinformationen und andererseits der vorliegenden Zusatzinformation. Diese Vollinformation kann dann in Schritt 305 dem Benutzer dargestellt werden, beispielsweise optisch und/oder akustisch. Auch kann die Vollinformation an das Fahrerassistenzsystem oder die Navigationseinheit genutzt werden.
Fig. 4 stellt ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung grafisch dar. Bezugszeichen 401 zeigt die Vollinformation, welche dem Empfänger vom Sender bereitgestellt werden soll. Zunächst wird ein Teil 402 dieser Vollinformation 401 aus der Vollinformation herausgenommen (siehe Pfeil 404). Danach erfolgt die Übertragung dieser Teilinformation 402 (siehe Pfeil 405) .
Die Teilinformation 402 wird von der empfangenden Kommunikationseinrichtung empfangen. Weiterhin identifiziert die Kommunikationseinrichtung Zusatzinformationen 403, 408, 409, welche aus einer anderen Quelle stammen (beispielsweise von der Umfeldsensorik, der Fahrzeugsensorik oder der
Positionsbestimmungseinheit des eigenen Fahrzeugs) . Diese Zusatzinformationen werden verwendet, um aus der übertragenen Teilinformation die Vollinformation 401 zu zurückzugewinnen.
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. Kommunikationseinrichtung für ein Fahrzeug (201) zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation, die Kommunikationseinrichtung aufweisend: eine Kommunikationseinheit (102) zum Empfangen von ersten Daten von einem benachbarten Fahrzeug (202), wobei die ersten Daten eine erste Teilinformation beinhalten; eine Steuereinheit (101) zur Gewinnung einer Vollinformation aus der empfangenen ersten Teilinformation unter Verwendung einer im Fahrzeug (201) vorliegenden ZusatzInformation; wobei die erste Teilinformation eine geringere Datenmenge aufweist als die erste Vollinformation.
2. Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der im Fahrzeug (201) vorliegenden Zusatzinformation zumindest teilweise um die Position des Fahrzeugs (201) handelt.
3. Kommunikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der im Fahrzeug (201) vorliegenden Zusatzinformation zumindest teilweise um die aktuelle Zeit handelt.
4. Kommunikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationseinheit (102) zum Senden von zweiten Daten an das benachbarte Fahrzeug (202) ausgeführt ist, wobei die zweiten Daten eine zweite Teilinformation beinhalten; wobei die Steuereinheit (101) zur Erzeugung der zweiten Teilinformation aus einer zweiten Vollinformation ausgeführt ist; wobei zweite Teilinformation eine geringere Datenmenge aufweist als die zweite Vollinformation.
5. Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (101) zur Komprimierung der zweiten Daten vor dem Senden ausgeführt ist.
6. Kommunikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Maß der Reduzierung der Datenmenge der ersten Teilinformation im Verhältnis zu der Datenmenge der ersten Vollinformation von einer Übertragungseigenschaft der
Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem benachbarten Fahrzeug abhängt.
7. Kommunikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Maß der Reduzierung der Datenmenge der ersten Teilinformation im Verhältnis zu der Datenmenge der ersten Vollinformation von der geographischen Breite, an der sich das Fahrzeug befindet, abhängt.
8. Kommunikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Maß der Reduzierung der Datenmenge der ersten Teilinformation im Verhältnis zu der Datenmenge der ersten Vollinformation von einer maximalen Übertragungsreichweite der Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem benachbarten Fahrzeug abhängt.
9. Kommunikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (101) zur Durchführung einer Plausibilitätskontrolle der gewonnenen Vollinformation ausgeführt ist.
10. Kommunikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgeführt zur Datenübertragung nach IEEE 802.11p.
11. Fahrzeug (201, 202) mit einer Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Verwendung einer Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer Infrastruktureinrichtung (203) .
13. Verfahren zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation, das Verfahren aufweisend die Schritte: Empfangen von ersten Daten von einem benachbarten
Fahrzeug, wobei die ersten Daten eine erste Teilinformation beinhalten;
Gewinnen einer Vollinformation aus der empfangenen ersten Teilinformation unter Verwendung einer im empfangenden Fahrzeug vorliegenden Zusatzinformation; wobei erste Teilinformation eine geringere Datenmenge aufweist als die erste Vollinformation.
14. Programmelement, das, wenn es auf einem Prozessor einer Kommunikationseinrichtung ausgeführt wird, die
Kommunikationseinrichtung veranlasst, die folgenden Schritte durchzuführen : Empfangen von ersten Daten von einem benachbarten Fahrzeug, wobei die ersten Daten eine erste Teilinformation beinhalten;
Gewinnen einer Vollinformation aus der empfangenen ersten Teilinformation unter Verwendung einer im empfangenden Fahrzeug vorliegenden Zusatzinformation; wobei erste Teilinformation eine geringere Datenmenge aufweist als die erste Vollinformation.
15. Computerlesbares Medium, das ein Programmelement enthält, welches, wenn es auf einem Prozessor einer
Kommunikationseinrichtung ausgeführt wird, die
Kommunikationseinrichtung veranlasst, die folgenden Schritte durchzuführen : Empfangen von ersten Daten von einem benachbarten
Fahrzeug, wobei die ersten Daten eine erste Teilinformation beinhalten;
Gewinnen einer Vollinformation aus der empfangenen ersten
Teilinformation unter Verwendung einer im empfangenden Fahrzeug vorliegenden Zusatzinformation; wobei erste Teilinformation eine geringere Datenmenge aufweist als die erste Vollinformation.
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