WO2020048803A1 - Eine erste fahrzeugseitige steuereinheit und ein verfahren zum betreiben einer ersten fahrzeugseitigen steuereinheit - Google Patents

Eine erste fahrzeugseitige steuereinheit und ein verfahren zum betreiben einer ersten fahrzeugseitigen steuereinheit Download PDF

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WO2020048803A1
WO2020048803A1 PCT/EP2019/072675 EP2019072675W WO2020048803A1 WO 2020048803 A1 WO2020048803 A1 WO 2020048803A1 EP 2019072675 W EP2019072675 W EP 2019072675W WO 2020048803 A1 WO2020048803 A1 WO 2020048803A1
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control unit
time
vehicle
motor vehicle
side control
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Frank Hofmann
Klaus Sambale
Nadia BRAHMI
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60T2210/00—Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes

Definitions

  • the invention relates to a first vehicle-side control unit and a method for operating a first vehicle-side control unit.
  • a first vehicle-side control unit for a first motor vehicle comprising at least one processor, at least one memory with computer program code, at least one communication module and at least one antenna, the computer program code being configured such that it with the at least one processor, the at least one communication module and the at least one antenna, causes the first vehicle-side control unit to receive a first control message, which comprises at least one driving state information, starting from a second vehicle-side control unit of a second motor vehicle, in particular immediately preceding the first motor vehicle, a first point in time for initiating a reaction of the first motor vehicle - for example braking, in particular emergency braking - in
  • the first control unit advantageously uses only the information of the motor vehicle traveling ahead in each case to determine the point in time or whether a reaction should be initiated. This ensures that as soon as the first motor vehicle no longer receives any control messages and therefore no longer sends any, the following motor vehicle also initiates a reaction. This ensures that from the motor vehicle within the platoon in which an error occurs, all following motor vehicles also carry out the reaction and thus ensure the safety of the platoon. As a result, control messages used to maintain and coordinate the group are used to keep the group of automobiles in a safe state.
  • Mechanism can also be used for deliberate braking, which deliberately interrupts the flow of control messages as soon as one
  • Control messages based on the second motor vehicle perform a reduction in engine power, so that the first motor vehicle performs an evasive maneuver - perhaps in advance for an emergency - depending on the traffic situation, in order to avoid a corresponding emergency braking or at least as necessary in the situation to come to a comfortable stop with a reduced braking power for the driver.
  • vehicle-side control unit a second control message based on the second vehicle-side control unit of the immediately before the first
  • Control message is determined, the second point in time being further from the valid point in time and selecting the second point in time as the valid point in time.
  • the valid point in time is advantageously pushed further into the future, with the result that the reaction, in particular braking of the first motor vehicle or the reduction in engine power of the first motor vehicle, is suppressed.
  • Vehicle-side control unit determines a safety period, determines the respective point in time as a function of the determined safety period, and adjusts a safety distance between the first motor vehicle and the second motor vehicle as a function of the safety period.
  • the point in time and the safety distance are thus advantageously matched to one another such that, for example, emergency braking without collision is possible. Both of the aforementioned variables are advantageous from the determined
  • Control message an indication for a generation time of the
  • Control message includes, and wherein the first control unit determines the respective time depending on the security period and depending on the respective generation time of the control message.
  • the first control unit advantageously guides the point in time from the actual one
  • Creation time of the received control message As a result, it is ensured that the safety period begins at the time of generation.
  • the security period can be selected to be shorter.
  • Control unit a generation time of the respective control message in Estimates depending on a time of receipt of the respective control message, and the respective time depending on the
  • Time of generation of the respective control messages determined. It is advantageously unnecessary to determine and transport the generation time, which saves resources on the part of the second control unit and radio resources. In addition, time synchronization of the control units is not necessary and a corresponding time module can be omitted.
  • QoS quality of service
  • the control unit advantageously adapts to the by taking into account the service quality of the control messages received by the second control unit
  • Congestion level on the radio channel used An increased congestion level of the radio channel leads, for example, to a larger one
  • Safety duration is greater than a period of a transmission and / or reception frequency of the one coming from the second control unit
  • Control messages do not unnecessarily trigger the response scheduled at the current time.
  • Control messages to the third control unit which likewise influences its safety distance from the third to the first motor vehicle, are interrupted in good time, so that the third control unit can also initiate the reaction, such as emergency braking, in good time in order to stop the third motor vehicle without colliding with the first motor vehicle can bring.
  • a further aspect of this description relates to a motor vehicle with the first vehicle-side control unit according to one of the preceding aspects and with a brake system, the first vehicle-side control unit transmitting the signal to initiate braking of the first motor vehicle to the brake system.
  • a third aspect of this description relates to a method for operating a first vehicle-side control unit for a first motor vehicle, the method comprising: receiving a first control message, which comprises at least one driving state information, starting from a second vehicle-side control unit of a second, in particular immediately or directly before first motor vehicle driving motor vehicle, determining a first point in time for initiating a reaction of the first motor vehicle as a function of the first control message, selecting the first point in time as a valid point in time, and determining a signal to initiate the reaction of the first motor vehicle if up to the valid one Time no further control message starting from the second vehicle side
  • Figure 1 shows a traffic situation in a schematic perspective
  • FIG. 2 is a schematic flow diagram
  • FIG. 3 shows a control message in a schematic view
  • Figure 4 is a schematic sequence diagram for operating a
  • Figure 5 is a schematic block diagram.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of an exemplary traffic situation.
  • Each motor vehicle V1, V2, V3 comprises a vehicle-side control unit NN1, NN2, NN3, which together form one
  • the respective motor vehicle V1, V2, V3 is in particular a truck or a truck or semitrailer.
  • Each of the control units NN1, NN2, NN3 comprises a data bus B1, B2, B3, which connects at least one processor P1, P2, P3, a memory M1, M2, M3 and a radio module C1, C2, C3. At least one antenna A1, A2, A3 is connected to the radio module C1, C2, C3.
  • Radio module C1, C2, C3 is configured to send and receive radio signals according to the ad hoc radio communication network 2 via the antenna A1, A2, A3.
  • a computer program in the sense of a computer program product is stored on the memory M1, M2, M3.
  • the computer program is designed, in particular, with the aid of the at least one processor P1, P2, P3, the at least one memory M1, M2, M3 and the at least one radio module C1, C2, C3, which are explained in this description
  • the respective control unit NN1, NN2, NN3 comprises a time module G1, G2, G3, by means of which the respective control unit NN1, NN2, NN3 synchronizes its internal clock at a global time.
  • the time module G1, G2, G3 is, for example, a GPS module (GPS: Global
  • This internal clock which is synchronized with the global time, is used to coordinate the actions of the on-board control units NN1 to NN3.
  • the respective motor vehicle V1, V2, V3 comprises a brake system BR1, BR2, BR3.
  • the respective control unit NN1, NN2, NN3 conducts a reaction of the motor vehicle V1, V2, V3, such as braking, in particular one Emergency braking and / or a reduction in engine power, by means of a signal S1, S2, S3, the signal S1, S2, S3 being transmitted to the respective brake system BR1, BR2, BR3.
  • the respective control unit NN1, NN2, NN3 consists of one
  • Embodiment of several individual components - such as a radio communication network terminal and a control device, which in turn comprise at least one processor, a memory, a data bus and at least one communication interface.
  • the terminal device receives and sends, for example, control messages, the information contained in the control messages being processed by the at least one control device, the at least one control device determining the signal S1.
  • the radio communication network 2 provides, for example, at least one ad hoc radio channel in the sense of radio resources or radio resources.
  • Each of the control units NN1, NN2, NN3 is configured, for example, in accordance with the IEEE 802.11 p standard, in particular IEEE 802.11 p-2010 of July 15, 2010, which is incorporated by reference into this description.
  • the IEEE 802.11 p PHY and MAC functions provide services for upper-layer protocols for dedicated short-range communication, DSRC, in the United States and for cooperative ITS, C-ITS, in Europe.
  • the control units NN1, NN2, NN3 communicate via the ad hoc radio channel in the unlicensed
  • the ad hoc radio channel is accessed by the radio modules C1, C2, C3 using a CSMA / CA protocol (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance).
  • the ad hoc radio channel and the radio communication network 2 are, for example, by the IEEE standard "802.11 p-2010 - IEEE Standard for Information Technology - Local and
  • IEEE 802.1 1 p is a standard for expanding the WLAN standard IEEE 802.1 1.
  • the aim of IEEE 802.11 p is to establish radio technology in passenger cars and to provide a reliable interface for Intelligent Transport Systems (ITS) applications.
  • IEEE 802.1 1 p is also the basis for Dedicated Short Range Communication (DSRC) in the range from 5.85 to 5.925 GHz.
  • DSRC Dedicated Short Range Communication
  • the on-board control units form NN1, NN2, NN3 a communication network according to the LTE-V standard or another standard.
  • the control units NN1, NN2 and NN3 use a listen-before-talk method, for example.
  • the LBT includes a backoff procedure, which checks its assignment on the ad hoc radio channel before transmission.
  • ITS G5 intelligent transport systems that operate in the 5 GHz frequency band
  • physical layer the physical layer
  • the radio modules C1, C2, C3 implement, for example, these two lowest layers and corresponding functions in accordance with "ETSI TS 102 687 V1.1.1 (2011-07)" in order to use the ad hoc radio channel.
  • the following unlicensed frequency bands are available in Europe for the use of the ad hoc radio channel, which is part of the unlicensed NLFB frequency band: 1) ITS-G5A for security-relevant applications in
  • ITS-G5 enables communication between the control units NN1, NN2, NN3 outside the context of a base station.
  • the ITS-G5 standard enables data frames to be exchanged immediately and avoids the effort required to set up a cell-based network.
  • ITS-G5 describes a "Decentralized Congestion Control Mechanism".
  • the ad hoc radio channel is used, among other things, to exchange traffic safety and traffic efficiency data.
  • the radio modules C1, C2, C3 implement, for example, the functions as described in the document "ETSI TS 102 687 V1.1.1 (201 1-07)".
  • ITS-G5 Applications and services of ITS-G5 are based on the cooperative behavior of the control units NN1, NN2, NN3, which form the radio communication network 2.
  • the radio communication network 2 enables time-critical
  • Ensuring radio communication network 2 is used for the ad hoc radio channel of ITS-G5 "Decentral Congestion Control" (DCC).
  • DCC has functions that are located on several layers of the ITS architecture. The DCC mechanisms are based on knowledge of the radio channel. The channel status information is obtained by channel probing.
  • vehicle V1 drives in front of vehicle V2 and vehicle V2 drives in front of vehicle V3.
  • vehicle V1 to V3 form a column, a so-called platoon.
  • the motor vehicles V2 and V3 independently adapt their respective distance to the motor vehicle V1 and V2 in front in order to be able to carry out emergency braking without being driven onto the motor vehicle in front.
  • a respective signed control message N1, N2, N3 is sent from the control unit NN1, NN2, NN3 to the control unit NN2, NN3 of the immediately following motor vehicle, the control unit NN2, NN3 checking the origin of the control message using a signature it contains.
  • encryption of the control message N1, N2, N3 is provided, for example with a group key, so that the motor vehicles in the group have access to the control message N 1, N2, N3.
  • the motor vehicle V2 is designed to maintain a distance dv12 from the motor vehicle V1 driving in front.
  • the distance dv12 is composed of a first distance dm12 and a second distance ds12.
  • the first distance dm12 takes into account uncertainties in the behavior of the two vehicles V1, V2, such as different braking distances
  • Vehicles V1 and V2 uncertainties in sensor measurement data such as a measured distance using a radar sensor.
  • the second distance ds12 which is also called an additional safety distance, is determined by the vehicle V2 and explained in more detail below. The above statements can be transferred to the distances dv23, dm23 and ds23.
  • Figure 2 shows a schematic flow diagram for operating the
  • the method comprises receiving a first control message, which comprises at least one driving status information, starting from the vehicle-side control unit NN1 of the motor vehicle V1.
  • the method comprises determining a first point in time for initiating the reaction of motor vehicle V2 as a function of the first control message.
  • the method comprises selecting the first point in time as a valid point in time.
  • the method includes determining a signal to initiate the response of the
  • control unit NN2 also directs the reaction in particular independently of the absence of the control messages
  • FIG. 3 shows an example of the structure of the control message N 1, the other control messages N2, N3 being structured analogously.
  • the control message N1 comprises at least one driving status information item FZ1, such as a target speed or a target acceleration, respectively
  • control message N1 includes a generation time gt
  • control message N1 does not include any
  • FIG. 4 shows a schematic sequence diagram for operating a group of control units NN1, NN2, NN3 of the radio communication network 2.
  • the times shown coincide in part for reasons of clarity and can of course differ. In particular, a common time base does not necessarily have to be used. H. there is a time synchronization of the control units NN1, NN2, NN3. Furthermore, that is
  • the following example refers to the initiation of braking in response to the absence of control messages.
  • the example shown can also be transferred to other reactions of the respective motor vehicle V2, V3, such as, for example, reducing the engine power.
  • the vehicle-side control unit NN1 determines the control message N 1 (1), N1 (2), N1 (3) in a step 1 10, 120, 130, which occurs at a time t2, t5, t8 the communication module C1 is transferred and is transmitted to the control unit NN2 in a step 112, 122, 132.
  • the control unit NN2 successfully receives the control message N 1 (1), N1 (2), N1 (3) at a point in time t3, t6, t9, whereby a processing time upon receipt is taken into account.
  • the control unit NN2 determines a time t9, t12, t15 up to which at least one further control message should be received by the control unit NN1 starting from the control unit NN1.
  • the time t9, t12, t15 is based on the
  • the safety period ts12 (1), ts12 (2), ts12 (3) is variable and is adapted to the driving situation or network situation.
  • the times t9, t12, t15 can also be referred to as braking times.
  • the generation time t1, t4, t7 is estimated, starting from the reception time t3, t6, t9 the time for sending the control message the radio interface and a queuing delay are taken into account.
  • the term estimation is to be understood as determining the time of generation t1, t4, t7, which ensures safety in the platoon by braking.
  • the control unit NN1, NN2 sends a control message N 1 (1), N2 (3) only if a time period between the times t1, t2 or t7, t8 does not exceed a maximum time period.
  • the control unit NN2, NN3 the transmission duration, e.g. can be determined on the basis of the modulation and coding scheme used, the control unit NN2, NN3 can calculate back from the time of reception taking into account the
  • Transfer time and the maximum period of time determine a conservative estimate of the time of generation. This assumes that the
  • Control unit NN1, NN2 should not send the control message, e.g. B. due to an occupied radio channel, the waiting time after generating the
  • Control message exceed the defined maximum duration.
  • the control unit NN2 would - in an imaginary step 260 - that is, immediately upon the occurrence of the At time t12 - determine the signal S2 from FIG. 1 to initiate emergency braking of the motor vehicle V2 and initiate an emergency braking of the vehicle V2.
  • the imaginary step 260 is not carried out, because the still within the time window
  • the time t15 is determined, which is selected as a valid time or as a valid braking time.
  • Valid times are, for example, at times t9, t12, t15 in the case of the control unit NN2.
  • times are at times t15, t16 and t17 in the case of the control unit NN3.
  • the control message N1 (3) is the last control message successfully received by the control unit NN2.
  • the time t15 determined in step 230 is therefore the valid time.
  • emergency braking of the motor vehicle V2 is initiated in step 262 by means of a determination of the signal S2 by the control unit NN2.
  • the second control unit NN2 determines the second control unit NN2
  • the control message N2 (3), N2 (4), N2 (5) comprises, for example, the associated generation time t7, t10, t13 and is sent to the communication module C2 at time t8, t1 1, t14
  • Transfer control unit NN2 determines the control unit NN3
  • the third control unit NN3 determines the time t15, t16, t17 and selects this as the valid time.
  • control unit NN2 prevents further transmission of control messages in the direction of the control unit NN3 from the effective time t15 that has become effective. This causes the control unit NN3 to determine the signal S3 from FIG. 1 in a step 362 at the valid time t17 and thus initiates braking, in particular emergency braking of the third motor vehicle V3.
  • At least one of the control messages N2 (4), N2 (5) in a further example contains information about a reaction, in particular braking, initiated by the control unit NN2.
  • the control unit NN3 receives the information about the response initiated by the control unit NN2 and also initiates the predetermined response. Since the
  • Safety period is greater than the period of the control messages, an abrupt end of the control message stream can be detected at any time and the safety period is sufficient to initiate safe braking of the respective motor vehicle.
  • the safety distance to the respective vehicle V1, V2 driving ahead is determined and adapted as a function of the determined safety duration ts12, ts23.
  • the determined safety duration ts12, ts23 results in the additional safety distance ds12, ds23 explained in FIG. 1, which the vehicle V2, V3 maintains from the vehicle in front.
  • a time tx passes between the time t15 at which the motor vehicle V2 initiates the reaction and the time t17 at which the motor vehicle V3 initiates the reaction (5).
  • a path that the third vehicle V3 travels within the time period tx (5) is smaller than a path that the third vehicle V3 travels within the time period ts23 (5). It is therefore sufficient to prevent further shipping from
  • a driving situation is described in FIG. 4 in which a reaction of the vehicle is emergency braking.
  • the group drives from
  • Motor vehicles for example, through a motorway construction site.
  • the distances are so large, for example, that each motor vehicle can independently carry out emergency braking.
  • the absence of control messages initially leads to a reduction in engine performance.
  • FIG. 5 shows a schematic block diagram of motor vehicle V2.
  • the communication module C2 generates a stream of control messages N2.
  • Block 502 generates a quality of service QoS12 depending on the
  • the service quality QoS12 is for example a numerical value and represents for example a number of
  • Block 502 expects a number of within specified time intervals
  • a block 504 determines a minimum value ts12_min for the safety period ts12, for example as a function of the control messages N2. For example, a period of time for receiving the control messages N2 is determined and the aforementioned minimum value ts12_min is set to at least two periodic periods.
  • a minimum value ts12_min for the safety period ts12, for example as a function of the control messages N2. For example, a period of time for receiving the control messages N2 is determined and the aforementioned minimum value ts12_min is set to at least two periodic periods.
  • Arranged navigation system 506 determines navigation data nav, such as the current number of lanes of the road traveled by vehicle V2, which indicates an occupancy of the radio channel used.
  • a block 508 determines the safety period ts12 as a function of the quality of service QoS12, as a function of the minimum value ts12_min and as a function of navigation data nav.
  • a block 510 determines a generation time gt (N) of a respective one of the control messages N2.
  • the generation time gt (N) is either contained in the respective control message N2 or is alternatively estimated, for example, as a function of the determined reception time.
  • a block 512 determines the braking time tB with the addition of the safety period ts12.
  • the braking time tB becomes selected by a block 514 as a valid braking time and block 514 monitors the occurrence of the braking time tB.
  • block 514 When the currently valid braking time is reached, block 514 generates signal S2, which is a brake system BR2 of a drive and brake unit 516
  • a block 518 determines the distance ds12 as a function of the current speed of the vehicle V2 and as a function of the
  • a block 520 determines the distance dm12.
  • a block 522 determines the distance dv12, for example by adding dm12 and ds12, and transmits this distance dv12 to the drive and brake unit 516, which uses the brake system BR2 and a motor M02 and sensors (not shown) to determine the determined distance dv12 from the preceding one

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer ersten fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN2) für ein erstes Kraftfahrzeug (V2) bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Empfangen (202) einer ersten Kontrollnachricht, welche wenigstens eine Fahrzustandsinformation umfasst, ausgehend von einer zweiten fahrzeugseitigen Steuereinheit eines zweiten Kraftfahrzeugs, Ermitteln (204) eines ersten Zeitpunkts für eine Einleitung einer Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der ersten Kontrollnachricht, Auswählen (206) des ersten Zeitpunkts als gültigen Zeitpunkt, und Ermitteln (208) eines Signals zur Einleitung der Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs dann, wenn bis zu dem gültigen Zeitpunkt keine weitere Kontrollnachricht ausgehend von der zweiten fahrzeugseitigen Steuereinheit erfolgreich empfangen wird.

Description

Beschreibung
Titel
Eine erste fahrzeugseitige Steuereinheit und ein Verfahren zum Betreiben einer ersten fahrzeugseitigen Steuereinheit
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine erste fahrzeugseitiges Steuereinheit und ein Verfahren zum Betreiben einer ersten fahrzeugseitigen Steuereinheit.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine erste fahrzeugseitige Steuereinheit für ein erstes Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei die erste fahrzeugseitige Steuereinheit mindestens einen Prozessor, mindestens einen Speicher mit Computerprogrammcode, mindestens ein Kommunikationsmodul und mindestens eine Antenne umfasst, wobei der Computerprogrammcode so konfiguriert ist, dass er mit dem mindestens einen Prozessor, dem mindestens einen Kommunikationsmodul und der mindestens einen Antenne bewirkt, dass die erste fahrzeugseitige Steuereinheit eine erste Kontrollnachricht, welche wenigstens eine Fahrzustandsinformation umfasst, ausgehend von einer zweiten fahrzeugseitigen Steuereinheit eines insbesondere unmittelbar vor dem ersten Kraftfahrzeug vorausfahrenden zweiten Kraftfahrzeugs empfängt, einen ersten Zeitpunkt für eine Einleitung einer Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs - beispielsweise einer Bremsung, insbesondere einer Notbremsung - in
Abhängigkeit von der ersten Kontrollnachricht ermittelt, den ersten Zeitpunkt als gültigen Zeitpunkt auswählt, und ein Signal zur Einleitung der Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs dann ermittelt, wenn bis zu dem gültigen Zeitpunkt keine weitere Kontrollnachricht ausgehend von der zweiten fahrzeugseitigen
Steuereinheit erfolgreich empfangen wird. Vorteilhaft nutzt die erste Steuereinheit nur die Information des jeweils vorausfahrenden Kraftfahrzeugs zur Bestimmung des Zeitpunktes bzw. ob eine Reaktion eingeleitet werden soll. Dadurch ist gewährleistet, dass, sobald das erste Kraftfahrzeug keine Kontrollnachrichten mehr empfängt und deshalb auch keine mehr sendet, auch das folgende Kraftfahrzeug eine Reaktion einleitet. Dadurch wird sichergestellt, dass ab dem Kraftfahrzeug innerhalb des Platoons, bei dem ein Fehler auftritt, alle folgende Kraftfahrzeuge ebenfalls die Reaktion durchführen und somit die Sicherheit des Platoons sicherstellen. Folglich werden Kontrollnachrichten, welche zur Aufrechterhaltung und Koordination der Gruppe verwendet werden, dazu genutzt, um die Gruppe von Kraftfahrzeugen in einem sicheren Zustand zu halten. Sollte der gültige Zeitpunkt erreicht sein - bleiben also nachfolgende weitere Kontrollnachrichten beispielsweise aufgrund einer Störung der Funkübertragung oder einer Störung der beteiligten Steuereinheiten aus, so wird beispielsweise die Bremsung des ersten Kraftfahrzeugs eingeleitet, welche das erste Kraftfahrzeug ohne ein Auffahren auf das Vorderfahrzeug sicher zum Stillstand bringt. Selbstverständlich kann der bereitgestellte
Mechanismus auch zur absichtlichen Bremsung eingesetzt werden, womit gezielt der Strom von Kontrollnachrichten unterbrochen wird, sobald eine
Gefahrensituation sicher erkannt wurde. Des Weiteren ist der bereitgestellte Mechanismus technisch einfach umzusetzen. Folglich können potenziell gefährliche Situationen wie das Auftauchen eines Hindernisses vor dem voranfahrenden Fahrzeug der Gruppe von Kraftfahrzeugen oder eine Störung der Kommunikation auf sichere Art und Weise innerhalb der Gruppe von
Kraftfahrzeugen aufgelöst werden.
In einer anderen Fahrsituation wird als Reaktion auf das Ausbleiben der
Kontrollnachrichten ausgehend von dem zweiten Kraftfahrzeug eine Reduzierung der Motorleistung durchgeführt, sodass das erste Kraftfahrzeug ein - vielleicht für den Notfall schon im Voraus - in Abhängigkeit von der Verkehrssituation geplantes Ausweichmanöver fährt, um eine entsprechende Notbremsung zu vermeiden oder zumindest, je nach Notwendigkeit in der Situation, mit einer reduzierten Bremsleistung für den Fahrer komfortabler zum Stillstand zu kommen.
Ein vorteilhaftes Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste
fahrzeugseitige Steuereinheit eine zweite Kontrollnachricht ausgehend von der zweiten fahrzeugseitigen Steuereinheit des unmittelbar vor dem ersten
Kraftfahrzeug vorausfahrenden zweiten Kraftfahrzeugs zeitlich vor dem Eintritt des gültigen Zeitpunktes empfängt, einen zweiten Zeitpunkt für die Einleitung der Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der zweiten
Kontrollnachricht ermittelt, wobei der zweite Zeitpunkt gegenüber dem gültigen Zeitpunkt weiter in der Zukunft liegt, und den zweiten Zeitpunkt als gültigen Zeitpunkt auswählt. Vorteilhaft wird der gültige Zeitpunkt bei einem Empfang von zeitlich nachfolgenden Kontrollnachrichten weiter in die Zukunft geschoben, womit die Reaktion insbesondere eine Bremsung des ersten Kraftfahrzeugs oder die Reduzierung der Motorleistung des ersten Kraftfahrzeugs unterdrückt wird.
Ein vorteilhaftes Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste
fahrzeugseitige Steuereinheit eine Sicherheitszeitdauer ermittelt, den jeweiligen Zeitpunkt in Abhängigkeit von der ermittelten Sicherheitszeitdauer ermittelt, und einen Sicherheitsabstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem zweiten Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von der Sicherheitszeitdauer anpasst. Vorteilhaft werden somit der Zeitpunkt und der Sicherheitsabstand so aufeinander angepasst, dass beispielsweise eine Notbremsung ohne Auffahren möglich ist. Vorteilhaft werden beide vorgenannten Größen von der ermittelten
Sicherheitszeitdauer abgeleitet, womit zum einen eine Vereinfachung des bereitgestellten Mechanismus einhergeht und zum anderen die
Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs erhöht wird.
Ein vorteilhaftes Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige
Kontrollnachricht eine Indikation für einen Erzeugungszeitpunkt der
Kontrollnachricht umfasst, und wobei die erste Steuereinheit den jeweiligen Zeitpunkt in Abhängigkeit von der Sicherheitszeitdauer und in Abhängigkeit von dem jeweiligen Erzeugungszeitpunkt der Kontrollnachricht ermittelt. Vorteilhaft leitet die erste Steuereinheit den Zeitpunkt vom tatsächlichen
Erzeugungszeitpunkt der empfangenen Kontrollnachricht ab. Folglich wird sichergestellt, dass die Sicherheitszeitdauer mit dem Erzeugungszeitpunkt beginnt. Beispielsweise kann hierdurch die Sicherheitszeitdauer kürzer gewählt werden.
Ein vorteilhaftes Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Steuereinheit einen Erzeugungszeitpunkt der jeweiligen Kontrollnachricht in Abhängigkeit von einem Empfangszeitpunkt der jeweiligen Kontrollnachricht schätzt, und den jeweiligen Zeitpunkt in Abhängigkeit von der
Sicherheitszeitdauer und in Abhängigkeit von dem geschätzten
Erzeugungszeitpunkt der jeweiligen Kontrollnachrichten ermittelt. Vorteilhaft entfallen eine Ermittlung und ein Transport des Erzeugungszeitpunktes, was Ressourcen aufseiten der zweiten Steuereinheit und Funkressourcen einspart. Darüber hinaus ist eine Zeitsynchronisierung der Steuereinheiten nicht notwendig und ein entsprechendes Zeitmodul kann entfallen.
Ein vorteilhaftes Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste
fahrzeugseitige Steuereinheit eine Servicequalität, QoS, der von der zweiten Steuereinheit empfangenen Kontrollnachrichten ermittelt, und die
Sicherheitszeitdauer in Abhängigkeit von der ermittelten QoS ermittelt. Vorteilhaft passt sich die Steuereinheit durch die Berücksichtigung der Servicequalität der von der zweiten Steuereinheit empfangenen Kontrollnachrichten an den
Staupegel auf dem verwendeten Funkkanal an. Ein erhöhter Staupegel / Congestion Level des Funkkanals führt beispielsweise zu einer größeren
Sicherheitszeitdauer und folglich zu einem größeren Sicherheitsabstand zwischen den Kraftfahrzeugen. Ein erhöhter Staupegel ist selbstverständlich nicht die einzige Ursache für eine Verschlechterung der Dienstgüte / der
Servicequalität. Es können auch ungünstige Ausbreitungsbedingungen oder mutwillige Störungen des Funkkanals ("Jamming") zu einer erhöhten
Paketfehlerrate führen.
Ein vorteilhaftes Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Sicherheitszeitdauer größer ist als eine Periodendauer einer Sende- und/oder Empfangsfrequenz der von der zweiten Steuereinheit stammenden
Kontrollnachrichten. Hierdurch wird auch bei Nichtempfang einzelner
Kontrollnachrichten nicht unnötigerweise die zu dem gültigen Zeitpunkt geplante Reaktion ausgelöst.
Ein vorteilhaftes Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste
fahrzeugseitige Steuereinheit bis zum Eintritt des gültigen Zeitpunktes eine weitere Anzahl von Kontrollnachrichten, welche jeweils wenigstens eine
Fahrzustandsinformation umfassen, in Richtung einer dritten fahrzeugseitigen Steuereinheit eines dritten Kraftfahrzeugs versendet, und nach Eintritt des gültigen Zeitpunktes keine weiteren Kontrollnachrichten in Richtung der dritten fahrzeugseitigen Steuereinheit versendet. Vorteilhaft wird ein Strom der
Kontrollnachrichten an die dritte Steuereinheit, welches ebenfalls seinen Sicherheitsabstand des dritten zum ersten Kraftfahrzeug beeinflusst, noch rechtzeitig unterbrochen, sodass die dritte Steuereinheit ebenfalls noch rechtzeitig die Reaktion wie beispielsweise eine Notbremsung einleiten kann, um das dritte Kraftfahrzeug ohne ein Auffahren auf das erste Kraftfahrzeug zum Stehen bringen kann.
Ein weiterer Aspekt dieser Beschreibung betrifft ein Kraftfahrzeug mit der ersten fahrzeugseitigen Steuereinheit nach einem der vorstehenden Aspekte und mit einer Bremsanlage, wobei die erste fahrzeugseitige Steuereinheit das Signal zur Einleitung einer Bremsung des ersten Kraftfahrzeugs an die Bremsanlage übermittelt.
Ein dritter Aspekt dieser Beschreibung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer ersten fahrzeugseitigen Steuereinheit für ein erstes Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen einer ersten Kontrollnachricht, welche wenigstens eine Fahrzustandsinformation umfasst, ausgehend von einer zweiten fahrzeugseitigen Steuereinheit eines zweiten insbesondere unmittelbar bzw. direkt vor dem ersten Kraftfahrzeug fahrenden Kraftfahrzeugs, Ermitteln eines ersten Zeitpunkts für eine Einleitung einer Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der ersten Kontrollnachricht, Auswahlen des ersten Zeitpunkts als gültigen Zeitpunkt, und Ermitteln eines Signals zur Einleitung der Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs dann, wenn bis zu dem gültigen Zeitpunkt keine weitere Kontrollnachricht ausgehend von der zweiten fahrzeugseitigen
Steuereinheit erfolgreich empfangen wird.
Weitere Merkmale und Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren der Zeichnung entnehmbar. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Verkehrssituation in schematischer perspektivischer
Ansicht;
Figur 2 ein schematisches Ablaufdiagramm; Figur 3 eine Kontrollnachricht in schematischer Ansicht;
Figur 4 ein schematisches Sequenzdiagramm zum Betreiben eines
Funkkommunikationsnetzwerks; und
Figur 5 ein schematisches Blockdiagramm.
Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften Verkehrssituation. Jedes Kraftfahrzeug V1 , V2, V3 umfasst eine fahrzeugseitige Steuereinheit NN1 , NN2, NN3, welche gemeinsam ein
Funkkommunikationsnetzwerk 2 bilden. Das jeweilige Kraftfahrzeug V1 , V2, V3 ist insbesondere ein Lastkraftwagen bzw. ein Lastzug bzw. Sattelzug.
Jede der Steuereinheiten NN1 , NN2, NN3 umfasst einen Datenbus B1 , B2, B3, welcher wenigstens einen Prozessor P1 , P2, P3, einen Speicher M1 , M2, M3 und ein Funkmodul C1 , C2, C3 miteinander verbindet. An das Funkmodul C1 , C2, C3 ist wenigstens eine Antenne A1 , A2, A3 angeschlossen. Das jeweilige
Funkmodul C1 , C2, C3 ist zum Senden und Empfangen von Funksignalen gemäß dem Adhoc-Funkkommunikationsnetz 2 über die Antenne A1 , A2, A3 konfiguriert. Auf dem Speicher M1 , M2, M3 ist ein Computerprogramm im Sinne eines Computerprogrammprodukts abgelegt. Das Computerprogramm ist dazu ausgebildet, um insbesondere mit Hilfe des wenigstens einen Prozessors P1 , P2, P3, des wenigstens einen Speichers M1 , M2, M3 und des wenigstens einen Funkmoduls C1 , C2, C3, die in dieser Beschreibung dargelegten
Verfahrensschritte auszuführen und über die wenigstens eine Antenne A1 , A2,
A3 mit weiteren Steuereinheiten zu kommunizieren. Alternativ oder zusätzlich sind die Prozessoren P1 , P2, P3 als ASIC implementiert, um die beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen. Die jeweilige Steuereinheit NN1 , NN2, NN3 umfasst ein Zeitmodul G1 , G2, G3, mittels dessen die jeweilige Steuereinheit NN1 , NN2, NN3 seine interne Uhr zu einer globalen Zeit synchronisiert. Das Zeitmodul G1 , G2, G3 ist beispielsweise ein GPS-Modul (GPS: Global
Positioning System). Diese zur globalen Zeit synchronisierte interne Uhr wird zur Koordination der Aktionen der fahrzeugseitigen Steuereinheiten NN1 bis NN3 genutzt. Das jeweilige Kraftfahrzeug V1 , V2, V3 umfasst eine Bremsanlage BR1 , BR2, BR3. Die jeweilige Steuereinheit NN1 , NN2, NN3 leitet eine Reaktion des Kraftfahrzeugs V1 , V2, V3 wie beispielsweise eine Bremsung, insbesondere eine Notbremsung und/oder eine Reduzierung der Motorleistung, mittels eines Signals S1 , S2, S3, ein, wobei das Signal S1 , S2, S3 an die jeweilige Bremsanlage BR1 , BR2, BR3 übermittelt wird.
Die jeweilige Steuereinheit NN1 , NN2, NN3 besteht in einem
Ausführungsbeispiel aus mehreren Einzelkomponenten - wie beispielsweise ein Funkkommunikationsnetzwerk-Endgerät und ein Steuergerät, die wiederum wenigstens einen Prozessor, einen Speicher, einen Datenbus und wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle umfassen. Das Endgerät empfängt und sendet beispielsweise Kontrollnachrichten, wobei die in den Kontrollnachrichten enthaltenen Informationen von dem wenigstens einen Steuergerät verarbeitet werden, wobei das wenigstens eine Steuergerät das Signal S1 ermittelt.
Das Funkkommunikationsnetzwerk 2 stellt beispielsweise zumindest einen Adhoc-Funkkanal im Sinne von Radio-Ressourcen bzw. Funkbetriebsmitteln bereit. Jede der Steuereinheiten NN1 , NN2, NN3 ist beispielsweise gemäß dem Standard IEEE 802.11 p, insbesondere IEEE 802.11 p-2010 vom 15. Juli 2010, konfiguriert, der durch Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen ist. Die IEEE 802.11 p PHY- und MAC-Funktionen stellen Dienste für Protokolle der oberen Schicht für dedizierte Kurzstrecken-Kommunikation, DSRC, in den USA und für kooperative ITS, C-ITS, in Europa bereit. Die Steuereinheiten NN1 , NN2, NN3 kommunizieren über den Adhoc-Funkkanal im nicht lizenzierten
Frequenzbereich direkt miteinander. Auf den Adhoc-Funkkanal wird mittels eines CSMA / CA-Protokolls (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) durch die Funkmodule C1 , C2, C3 zugegriffen. Der Adhoc-Funkkanal und das Funkkommunikationsnetz 2 sind beispielsweise durch den lEEE-Standard "802.11 p-2010 - IEEE Standard for Information Technology - Local and
Metropolitan Area Networks-" Specific Part 11 : Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 6: Wireless Access in Vehicular Environments" spezifiziert, der durch Bezugnahme aufgenommen ist. IEEE 802.1 1 p ist ein Standard zur Erweiterung des WLAN- Standards IEEE 802.1 1. Das Ziel von IEEE 802.11 p ist es, Funktechnologie in Personenkraftwagen zu etablieren und eine zuverlässige Schnittstelle für Intelligent Transport Systems (ITS)-Anwendungen bereitzustellen. IEEE 802.1 1 p ist auch die Basis für Dedicated Short Range Communication (DSRC) im Bereich von 5,85 bis 5,925 GHz. Alternativ bilden die fahrzeugseitigen Steuereinheiten NN1 , NN2, NN3 ein Kommunikationsnetzwerk nach dem LTE-V-Standard oder einem anderen Standard. Um auf den Adhoc-Funkkanal zuzugreifen, wenden die Steuereinheiten NN1 , NN2 und NN3 beispielsweise ein Listen-Before-Talk- Verfahren an. Das LBT umfasst eine Backoff-Prozedur, welche vor dem Senden auf dem Adhoc-Funkkanal dessen Belegung prüft.
Das Dokument "ETSI EN 302 663 V1.2.0 (2012-1 1 )", das hierin durch
Bezugnahme aufgenommen ist, beschreibt die beiden untersten Schichten der ITS-G5-Technologie (ITS G5: Intelligente Transportsysteme, die im 5 GHz- Frequenzband arbeiten), die physikalische Schicht und die
Datensicherungsschicht. Die Funkmodule C1 , C2, C3 realisieren beispielsweise diese beiden untersten Schichten und entsprechende Funktionen gemäß "ETSI TS 102 687 V1.1.1 (2011-07)", um den Adhoc-Funkkanal zu verwenden. Für die Nutzung des Adhoc-Funkkanals, der Teil des nicht lizenzierten Frequenzbandes NLFB ist, stehen in Europa folgende nicht lizenzierte Frequenzbänder zur Verfügung: 1 ) ITS-G5A für sicherheitsrelevante Anwendungen im
Frequenzbereich 5,875 GHz bis 5,905 GHz; 2) ITS-G5B für nicht
sicherheitsrelevante Anwendungen im Frequenzbereich 5.855 GHz bis 5.875 GHz; und 3) ITS-G5D für den Betrieb von ITS-Anwendungen im Frequenzbereich 5,055 GHz bis 5,925 GHz. ITS-G5 ermöglicht die Kommunikation zwischen den Steuereinheiten NN1 , NN2, NN3 außerhalb des Kontexts einer Basisstation. Der Standard ITS-G5 ermöglicht den sofortigen Austausch von Datenrahmen und vermeidet den Aufwand, der beim Aufbau eines zellbasierten Netzwerkes benötigt wird.
Das Dokument "ETSI TS 102 687 V1.1.1 (201 1-07)", das hier durch
Bezugnahme aufgenommen wird, beschreibt für ITS-G5 einen "Decentralized Congestion Control Mechanism". Der Adhoc-Funkkanal dient unter anderem dazu, Verkehrssicherheits- und Verkehrseffizienzdaten auszutauschen. Die Funkmodule C1 , C2, C3 realisieren beispielsweise die Funktionen, wie sie im Dokument "ETSI TS 102 687 V1.1.1 (201 1-07)" beschrieben sind. Die
Anwendungen und Dienste von ITS-G5 basieren auf dem kooperativen Verhalten der Steuereinheiten NN1 , NN2, NN3, die das Funkkommunikationsnetzwerk 2 bilden. Das Funkkommunikationsnetzwerk 2 ermöglicht zeitkritische
Anwendungen im Straßenverkehr, die einen schnellen Informationsaustausch erfordern, um den Fahrer und / oder das Fahrzeug rechtzeitig zu alarmieren und zu unterstützen. Um das reibungslose Funktionieren des
Funkkommunikationsnetzwerks 2 zu gewährleisten, wird für den Adhoc- Funkkanal von ITS-G5 "Decentral Congestion Control" (DCC) verwendet. DCC verfügt über Funktionen, die sich auf mehreren Schichten der ITS-Architektur befinden. Die DCC-Mechanismen basieren auf Wissen über den Funkkanal. Die Kanalzustandsinformation wird durch Kanalsondierung erhalten.
In der gezeigten Verkehrssituation fährt das Fahrzeug V1 vor dem Fahrzeug V2 und das Fahrzeug V2 fährt vor dem Fahrzeug V3. Die Fahrzeuge V1 bis V3 bilden eine Kolonne, einen sogenannten Platoon. Die Kraftfahrzeuge V2 und V3 passen ihren jeweiligen Abstand zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug V1 und V2 selbstständig an, um eine Notbremsung durchführen zu können, ohne dass auf das voranfahrende Kraftfahrzeug aufgefahren wird.
Im gezeigten Beispiel wird eine jeweilige signierte Kontrollnachricht N1 , N2, N3 von der Steuereinheit NN1 , NN2, NN3 an die Steuereinheit NN2, NN3 des unmittelbar nachfolgenden Kraftfahrzeugs versendet, wobei die Steuereinheit NN2, NN3 die Herkunft der Kontrollnachricht anhand einer enthaltenen Signatur überprüft. In einer Weiterbildung ist eine Verschlüsselung der Kontrollnachricht N1 , N2, N3 vorgesehen beispielsweise mit einem Gruppenschlüssel, sodass die Kraftfahrzeuge der Gruppe Zugriff auf die Kontrollnachricht N 1 , N2, N3 haben.
Das Kraftfahrzeug V2 ist dazu ausgebildet, einen Abstand dv12 zu dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug V1 einzuhalten. Der Abstand dv12 setzt sich aus einem ersten Abstand dm12 und einem zweiten Abstand ds12 zusammen. Der erste Abstand dm12 berücksichtigt Unsicherheiten des Verhaltens der beiden Fahrzeuge V1 , V2 wie beispielsweise unterschiedliche Bremswege der
Fahrzeuge V1 und V2, Unsicherheiten bei Sensormessdaten wie beispielsweise einer gemessenen Distanz mittels eines Radarsensors. Der zweite Abstand ds12, welcher auch zusätzlicher Sicherheitsabstand genannt wird, wird von dem Fahrzeug V2 bestimmt und nachgehend näher erläutert. Die vorgenannten Ausführungen lassen sich auf die Abstände dv23, dm23 und ds23 übertragen.
Figur 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zum Betreiben der
Steuereinheit NN2 des Kraftfahrzeugs V2 aus Figur 1. In einem Schritt 202 umfasst das Verfahren ein Empfangen einer ersten Kontrollnachricht, welche wenigstens eine Fahrzustandsinformation umfasst, ausgehend von der fahrzeugseitigen Steuereinheit NN1 des Kraftfahrzeugs V1. Das Verfahren umfasst in einem Schritt 204 ein Ermitteln eines ersten Zeitpunkts für eine Einleitung der Reaktion des Kraftfahrzeugs V2 in Abhängigkeit von der ersten Kontrollnachricht. Das Verfahren umfasst in einem Schritt 206 ein Auswahlen des ersten Zeitpunkts als einen gültigen Zeitpunkt. In einem Schritt 208 umfasst das Verfahren ein Ermitteln eines Signals zur Einleitung der Reaktion des
Kraftfahrzeugs V2 dann, wenn bis zu dem gültigen Zeitpunkt keine weitere Kontrollnachricht ausgehend von der fahrzeugseitigen Steuereinheit NN1 erfolgreich empfangen wird. Pro Steuereinheit liegt stets nur ein einziger gültiger Zeitpunkt vor, der durch die vorgenannte Auswahl aktualisiert wird.
Selbstverständlich leitet die Steuereinheit NN2 auch unabhängig von dem Ausbleiben der Kontrollnachrichten die Reaktion insbesondere eine
Notbremsung ein, wenn ihr dies explizit signalisiert wird oder die eigene Sensorik die Reaktion insbesondere eine Bremsung insbesondere Notbremsung indiziert.
Figur 3 zeigt beispielhaft den Aufbau der Kontrollnachricht N 1 , wobei die anderen Kontrollnachrichten N2, N3 analog aufgebaut sind. Die Kontrollnachricht N1 umfasst wenigstens eine Fahrzustandsinformationen FZ1 wie beispielsweise eine Soll-Geschwindigkeit bzw. eine Soll-Beschleunigung, wobei die
Fahrzustandsinformation FZ1 sich auf das Kraftfahrzeug V1 oder das
Kraftfahrzeug V2 bezieht und eine Ist- oder Sollgröße darstellt. Des Weiteren umfasst die Kontrollnachricht N1 einen Erzeugungszeitpunkt gt der
Kontrollnachricht N1. Alternativ umfasst die Kontrollnachricht N1 keinen
Erzeugungszeitpunkt.
Figur 4 zeigt ein schematisches Sequenzdiagramm zum Betreiben einer Gruppe von Steuereinheiten NN1 , NN2, NN3 des Funkkommunikationsnetzwerks 2. Die dargestellten Zeitpunkte fallen teilweise aus Übersichtsgründen zusammen und können selbstverständlich auseinanderfallen. Insbesondere muss nicht zwangsweise eine gemeinsame Zeitbasis, d. h. eine zeitliche Synchronisation der Steuereinheiten NN1 , NN2, NN3 vorliegen. Des Weiteren ist das
nachfolgende Beispiel auf die Einleitung einer Bremsung als Reaktion auf das Ausbleiben von Kontrollnachrichten bezogen. Selbstverständlich lässt sich das gezeigte Beispiel auch auf andere Reaktionen des jeweiligen Kraftfahrzeugs V2, V3 wie beispielsweise das Reduzieren der Motorleistung übertragen. Zu einem Zeitpunkt t1 , t4, t7 ermittelt die fahrzeugseitige Steuereinheit NN1 in einem Schritt 1 10, 120, 130 die Kontrollnachricht N 1 (1 ), N1 (2), N1 (3), welche zu einem Zeitpunkt t2, t5, t8 an das Kommunikationsmodul C1 übergeben wird und in einem Schritt 112, 122, 132 an die Steuereinheit NN2 übermittelt wird. Die Steuereinheit NN2 empfängt die Kontrollnachricht N 1 (1 ), N1 (2), N1 (3) erfolgreich zu einem Zeitpunkt t3, t6, t9, wobei eine Verarbeitungszeit beim Empfang berücksichtigt ist.
Ausgehend von dem Zeitpunkt t1 , t4, t7 ermittelt die Steuereinheit NN2 einen Zeitpunkt t9, t12, t15, bis zu welchem wenigstens eine weitere Kontrollnachricht ausgehend von der Steuereinheit NN1 durch die Steuereinheit NN2 empfangen werden sollte. Der Zeitpunkt t9, t12, t15 wird ausgehend von dem
Erzeugungszeitpunkt t1 , t4, t7 und einer Sicherheitszeitdauer ts12(1 ), ts12(2), ts12(3) ermittelt. Die Sicherheitszeitdauer ts12(1 ), ts12(2), ts12(3) ist variabel und wird an die Fahrsituation bzw. Netzwerksituation angepasst. Die
Bestimmung der Sicherheitszeitdauer ts12(1 ), ts12(2), ts12(3) wird nachfolgend näher erläutert. Die Zeitpunkte t9, t12, t15 sind auch als Bremszeitpunkte bezeichenbar.
Der Erzeugungszeitpunkt t1 , t4, t7 wird alternativ zu dessen Mitteilung innerhalb der jeweiligen Kontrollnachricht N 1 (1 ), N1 (2), N1 (3) geschätzt, wobei ausgehend von dem Empfangszeitpunkt t3, t6, t9 die Zeit zum Versand der Kontrollnachricht über die Funkschnittstelle und ein Queuing Delay berücksichtigt wird. Der Begriff Schätzung ist als Ermittlung des Erzeugungszeitpunkts t1 , t4, t7 zu verstehen, die die Sicherheit im Platoon durch eine Bremsung gewährleistet. Des Weiteren versendet die Steuereinheit NN1 , NN2 eine Kontrollnachricht N 1 (1 ), N2(3) nur dann, wenn eine Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t1 , t2 bzw. t7, t8 eine Maximalzeitdauer nicht überschreitet. Unter der Annahme, dass die Steuereinheit NN2, NN3 die Übertragungsdauer, z.B. anhand des verwendeten Modulations- und Kodierschemas, ermitteln kann, kann die Steuereinheit NN2, NN3 durch Rückrechnung vom Empfangszeitpunkt unter Berücksichtigung der
Übertragungsdauer und der Maximalzeitdauer eine konservative Abschätzung über den Erzeugungszeitpunkt bestimmen. Dies setzt voraus, dass die
Steuereinheit NN1 , NN2 die Kontrollnachricht nicht versendet, sollte, z. B. aufgrund eines belegten Funkkanals, die Wartezeit nach Erzeugen der
Kontrollnachricht die definierte Maximalzeitdauer überschreiten.
Würde bis zum Eintritt des in einem Schritt 220 ermittelten Zeitpunkts t12 keine weitere Kontrollnachricht ausgehend von der Steuereinheit NN1 des direkt vorausfahrenden Kraftfahrzeugs durch die Steuereinheit NN2 erfolgreich empfangen, so würde die Steuereinheit NN2 in einem gedachten Schritt 260 - das heißt, unmittelbar auf das Eintreten des Zeitpunktes t12 hin - das Signal S2 aus Figur 1 zur Einleitung einer Notbremsung des Kraftfahrzeugs V2 ermitteln und eine Notbremsung des Fahrzeugs V2 einleiten. Der gedachte Schritt 260 wird jedoch nicht ausgeführt, da noch innerhalb des Zeitfensters der
Sicherheitszeitdauer ts12(2) ein Empfang der Kontrollnachricht N1 (3) erfolgt. Entsprechend wird der Zeitpunkt t15 ermittelt, welcher als ein gültiger Zeitpunkt bzw. als gültiger Bremszeitpunkt ausgewählt wird.
Durch den periodischen Empfang von Kontrollnachrichten wird der gültige Zeitpunkt in einem Normalbetrieb nicht erreicht. Fällt der erfolgreiche Empfang der Kontrollnachrichten aus, so erfolgt die Einleitung der Reaktion, vorliegend einer Bremsung des Kraftfahrzeugs V2. Gültige Zeitpunkte sind beispielsweise zu den Zeitpunkten t9, t12, t15 im Falle der Steuereinheit NN2. Gültige
Zeitpunkte sind beispielsweise zu den Zeitpunkten t15, t16 und t17 im Falle der Steuereinheit NN3.
Die Kontrollnachricht N1 (3) ist die zuletzt durch die Steuereinheit NN2 erfolgreich empfangene Kontrollnachricht. Der im Schritt 230 ermittelte Zeitpunkt t15 ist damit der gültige Zeitpunkt. Bei Erreichen des gültigen Zeitpunktes wird im Schritt 262 eine Notbremsung des Kraftfahrzeugs V2 mittels einer Ermittlung des Signals S2 durch die Steuereinheit NN2 eingeleitet.
In einem Schritt 232, 242, 252 ermittelt die zweite Steuereinheit NN2 die
Kontrollnachricht N2(3), N2(4), N2(5) und übermittelt diese in einem Schritt 234, 244, 254 an die Steuereinheit NN3. Die Kontrollnachricht N2(3), N2(4), N2(5) umfasst beispielsweise den zugehörigen Erzeugungszeitpunkt t7, t10, t13 und wird zum Zeitpunkt t8, t1 1 , t14 an das Kommunikationsmodul C2 der
Steuereinheit NN2 übergeben. Die Steuereinheit NN3 ermittelt den
Empfangszeitpunkt t9, t12, t15 für die Kontrollnachricht N2(3), N2(4), N2(5). In einem Schritt 336, 346, 356 ermittelt die dritte Steuereinheit NN3 den Zeitpunkt t15, t16, t17 und wählt diesen als gültigen Zeitpunkt aus.
Die Steuereinheit NN2 verhindert in einem Beispiel ab dem wirksam gewordenen gültigen Zeitpunkt t15 den weiteren Versand von Kontrollnachrichten in Richtung der Steuereinheit NN3. Dies bewirkt, dass die Steuereinheit NN3 zu dem gültigen Zeitpunkt t17 in einem Schritt 362 das Signal S3 aus Figur 1 ermittelt und damit eine Bremsung insbesondere eine Notbremsung des dritten Kraftfahrzeugs V3 einleitet.
Alternativ oder zusätzlich enthält wenigstens eine der Kontrollnachrichten N2(4), N2(5) in einem weiteren Beispiel Informationen über eine von der Steuereinheit NN2 eingeleitete Reaktion insbesondere Bremsung. Die Steuereinheit NN3 empfängt die Information über die von der Steuereinheit NN2 eingeleitete Reaktion und leitet ebenfalls die vorabbestimmte Reaktion ein. Da die
Sicherheitszeitdauer größer ist als die Periodendauer der Kontrollnachrichten, kann jederzeit ein abruptes Ende des Kontrollnachrichtenstroms detektiert werden und die Sicherheitszeitdauer reicht für die Einleitung einer sicheren Bremsung des jeweiligen Kraftfahrzeugs aus.
Der Sicherheitsabstand zu dem jeweils vorausfahrenden Fahrzeug V1 , V2 wird in Abhängigkeit von der ermittelten Sicherheitsdauer ts12, ts23 ermittelt und angepasst. Aus der ermittelten Sicherheitsdauer ts12, ts23 ergibt sich der zu Figur 1 erläuterte zusätzliche Sicherheitsabstand ds12, ds23, den das Fahrzeug V2, V3 zum Vordermann einhält. Zwischen dem Zeitpunkt t15, zu dem das Kraftfahrzeug V2 die Reaktion einleitet, und dem Zeitpunkt t17, zu dem das Kraftfahrzeug V3 die Reaktion einleitet, vergeht eine Zeitdauer tx(5). Ein Weg, den das dritte Fahrzeug V3 innerhalb der Zeitdauer tx(5) zurücklegt, ist kleiner als ein Weg, den das dritte Fahrzeug V3 innerhalb der Zeitdauer ts23 (5) zurücklegt. Mithin reicht ein Unterbinden des weiteren Versands von
Kontrollnachrichten ausgehend von der Steuereinheit NN2 an die Steuereinheit NN3 aus, um eine sichere Bremsung innerhalb der Gruppe von Steuereinheiten durchzuführen, ohne dass ein nachfolgendes Kraftfahrzeug auf das unmittelbar vorfolgende Kraftfahrzeug auffährt. In Figur 4 ist eine Fahrsituation beschrieben, in der eine Reaktion des Fahrzeugs die Notbremsung ist. In einer anderen Situation fährt die Gruppe von
Kraftfahrzeugen beispielsweise durch eine Autobahnbaustelle. Hierbei sind die Abstände beispielsweise so groß, dass jedes Kraftfahrzeug eigenständig eine Notbremsung vornehmen kann. In diesem Falle führt das Ausbleiben von Kontrollnachrichten zunächst zu einer Drosselung der Motorleistung.
Figur 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des Kraftfahrzeugs V2. Das Kommunikationsmodul C2 erzeugt einen Strom von Kontrollnachrichten N2. Ein Block 502 erzeugt eine Servicequalität QoS12 in Abhängigkeit von den
Kontrollnachrichten N2. Die Servicequalität QoS12 ist beispielsweise ein Zahlenwert und repräsentiert beispielsweise eine Anzahl von
Kontrollnachrichtenverlusten pro Zeiteinheit. Beispielsweise erwartet der Block 502 innerhalb von festgelegten Zeitabständen eine Anzahl von
Kontrollnachrichten. Wird diese Anzahl von empfangenen Kontrollnachrichten innerhalb eines Zeitabstands unterschritten, so sinkt auch die Servicequalität QoS12.
Ein Block 504 ermittelt einen Minimalwert ts12_min für die Sicherheitszeitdauer ts12 beispielsweise in Abhängigkeit von den Kontrollnachrichten N2. So wird beispielsweise eine Periodendauer des Empfangs der Kontrollnachrichten N2 ermittelt und der vorgenannte Minimalwert ts12_min auf mindestens zwei Periodendauern festgelegt. Ein außerhalb der Netzwerkeinheit NN2
angeordnetes Navigationssystem 506 ermittelt Navigationsdaten nav wie beispielsweise die aktuelle Anzahl Spuren der durch das Fahrzeug V2 befahrenen Straße, was eine Belegung des verwendeten Funkkanals indiziert. Ein Block 508 ermittelt die Sicherheitszeitdauer ts12 in Abhängigkeit von der Servicequalität QoS12, in Abhängigkeit von dem Minimalwert ts12_min und in Abhängigkeit von Navigationsdaten nav.
Ein Block 510 ermittelt einen Erzeugungszeitpunkt gt(N) einer Jeweiligen der Kontrollnachrichten N2. Der Erzeugungszeitpunkt gt(N) ist entweder in der jeweiligen Kontrollnachricht N2 enthalten oder wird alternativ beispielsweise in Abhängigkeit von dem ermittelten Empfangszeitpunkt geschätzt. Ausgehend von dem Erzeugungszeitpunkt gt(N) ermittelt ein Block 512 unter Hinzunahme der Sicherheitszeitdauer ts12 den Bremszeitpunkt tB. Der Bremszeitpunkt tB wird von einem Block 514 als gültiger Bremszeitpunkt ausgewählt und der Block 514 überwacht ein Eintreten des Bremszeitpunktes tB. Bei einem Erreichen des aktuell gültigen Bremszeitpunktes erzeugt der Block 514 das Signal S2, welches eine Bremsanlage BR2 einer Antriebs- und Bremseinheit 516 zu einer
Notbremsung des Kraftfahrzeugs V2 veranlasst.
Ein Block 518 ermittelt den Abstand ds12 in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs V2 und in Abhängigkeit von der
Sicherheitszeitdauer ts12. Ein Block 520 ermittelt den Abstand dm12. Ein Block 522 ermittelt den Abstand dv12 beispielsweise durch Addition von dm12 und ds12 und übermittelt diesen Abstand dv12 an die Antriebs- und Bremseinheit 516, welche mittels der Bremsanlage BR2 und einem Motor M02 und nicht gezeigter Sensorik den ermittelten Abstand dv12 zum voranfahrenden
Kraftfahrzeug V1 einstellt.
Die Zuordnungen der einzelnen Blöcke beispielsweise zu der Steuereinheit NN2 sind beispielhaft und können selbstverständlich auch anders gestaltet sein.

Claims

Ansprüche
1 . Eine erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) für eine Gruppe von
Steuereinheiten eines Funkkommunikationsnetzwerks (2) und für ein erstes Kraftfahrzeug (V2), wobei die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) mindestens einen Prozessor, mindestens einen Speicher mit
Computerprogrammcode, mindestens ein Kommunikationsmodul und mindestens eine Antenne umfasst, wobei der Computerprogrammcode so konfiguriert ist, dass er mit dem mindestens einen Prozessor, dem mindestens einen Kommunikationsmodul und der mindestens einen Antenne bewirkt, dass die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) eine erste Kontrollnachricht (N 1 (2), N 1 (3)), welche wenigstens eine
Fahrzustandsinformation (FZ1 ) umfasst, ausgehend von einer zweiten fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN1 ) eines zweiten vor dem ersten
Kraftfahrzeug (V2) vorausfahrenden Kraftfahrzeugs (V1 ) empfängt, einen ersten Zeitpunkt (t12; t15) für eine Einleitung einer Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs (V2) in Abhängigkeit von der ersten Kontrollnachricht (N 1 (2), N1 (3)) ermittelt, den ersten Zeitpunkt (t12; t15) als gültigen Zeitpunkt auswählt, und ein Signal (S2) zur Einleitung der Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs (V2) dann ermittelt, wenn bis zu dem gültigen Zeitpunkt keine weitere
Kontrollnachricht ausgehend von der zweiten fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN1 ) erfolgreich empfangen wird.
2. Die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) nach dem Anspruch 1 , wobei die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) eine zweite Kontrollnachricht (N1 (3)) ausgehend von der zweiten
fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN1 ) des vor dem ersten Kraftfahrzeug (V2) vorausfahrenden zweiten Kraftfahrzeugs (V1 ) zeitlich vor dem Eintritt des gültigen Zeitpunktes empfängt, einen zweiten Zeitpunkt (t15) für die Einleitung der Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs (V2) in Abhängigkeit von der zweiten Kontrollnachricht (N1 (3)) ermittelt, wobei der zweite Zeitpunkt (t15) gegenüber dem gültigen
Zeitpunkt weiter in der Zukunft liegt, und den zweiten Zeitpunkt (t15) als gültigen Zeitpunkt auswählt.
3. Die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) eine Sicherheitszeitdauer (ts12) ermittelt, den jeweiligen Zeitpunkt (t12; t15) in Abhängigkeit von der ermittelten Sicherheitszeitdauer (ts12) ermittelt, und einen Sicherheitsabstand (dv12) zwischen dem ersten Kraftfahrzeug (V2) und dem zweiten Kraftfahrzeug (V1 ) in Abhängigkeit von der
Sicherheitszeitdauer (ts12) anpasst.
4. Die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) nach dem Anspruch 3, wobei die jeweilige Kontrollnachricht (N 1 ) eine Indikation für einen
Erzeugungszeitpunkt (gt) der Kontrollnachricht (N1 ) umfasst, und wobei die erste Steuereinheit (NN2) den jeweiligen Zeitpunkt (t12; t15) in Abhängigkeit von der
Sicherheitszeitdauer (ts12) und in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Erzeugungszeitpunkt (gt) der Kontrollnachricht ermittelt.
5. Die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) nach dem Anspruch 3, wobei die erste Steuereinheit (NN2) einen Erzeugungszeitpunkt (gt) der jeweiligen Kontrollnachricht (N 1 (2),
N 1 (3)) in Abhängigkeit von einem Empfangszeitpunkt (t6; t9) der jeweiligen Kontrollnachricht (N 1 (2); N 1 (3)) schätzt, und den jeweiligen Zeitpunkt (t12; t15) in Abhängigkeit von der Sicherheitszeitdauer (ts12(2), ts12(3)) und in Abhängigkeit von dem geschätzten Erzeugungszeitpunkt (gt) der jeweiligen Kontrollnachrichten (N 1 (2); N 1 (3)) ermittelt.
6. Die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) eine Servicequalität, QoS, der von der zweiten Steuereinheit (NN1 ) empfangenen Kontrollnachrichten (N1 ) ermittelt, und die Sicherheitszeitdauer (ts12) in Abhängigkeit von der ermittelten QoS ermittelt.
7. Die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Sicherheitszeitdauer (ts12) größer als eine Periodendauer einer Sende- und/oder Empfangsfrequenz der von der zweiten Steuereinheit (NN1 ) stammenden Kontrollnachrichten (N1 ) ist.
8. Die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) bis zum Eintritt des gültigen Zeitpunktes eine weitere Anzahl von
Kontrollnachrichten (N2), welche jeweils wenigstens eine
Fahrzustandsinformation umfassen, in Richtung einer dritten
fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN3) eines dritten Kraftfahrzeugs (V3) versendet, und nach Eintritt des gültigen Zeitpunktes keine weiteren Kontrollnachrichten in Richtung der dritten fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN3) versendet.
9. Ein erstes Kraftfahrzeug (V2) mit der ersten fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN2) nach einem der vorstehenden Ansprüche und mit einer Bremsanlage (BR2), wobei die erste fahrzeugseitige Steuereinheit (NN2) das Signal (S2) zur Einleitung einer Bremsung des ersten Kraftfahrzeugs (V2) an die Bremsanlage (BR2) übermittelt.
10. Ein Verfahren zum Betreiben einer ersten fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN2) für ein erstes Kraftfahrzeug (V2), wobei das Verfahren umfasst:
Empfangen (202) einer ersten Kontrollnachricht (N1 (2); N1 (3)), welche wenigstens eine Fahrzustandsinformation (FZ1 ) umfasst, ausgehend von einer zweiten fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN1 ) eines zweiten vor dem ersten Kraftfahrzeug (V2) vorausfahrenden Kraftfahrzeugs (V1 ),
Ermitteln (204) eines ersten Zeitpunkts (t12; t15) für eine Einleitung einer Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs (V2) in Abhängigkeit von der ersten Kontrollnachricht (N1 (2); N1 (3)), Auswahlen (206) des ersten Zeitpunkts (t12; t15) als gültigen Zeitpunkt, und
Ermitteln (208) eines Signals (S2) zur Einleitung der Reaktion des ersten Kraftfahrzeugs (V2) dann, wenn bis zu dem gültigen Zeitpunkt keine weitere Kontrollnachricht ausgehend von der zweiten fahrzeugseitigen Steuereinheit (NN1 ) erfolgreich empfangen wird.
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