DE102009056620A1

DE102009056620A1 - Verfahren für eine effiziente Kommunikation zwischen einem Senderobjekt und einem Empfängerobjekt

Info

Publication number: DE102009056620A1
Application number: DE102009056620A
Authority: DE
Inventors: Achim Dr. Ing. Brakemeier; Dieter Seeberger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Kommunikation zwischen einem Senderobjekt (3) und einem Empfängerobjekt (7).
Um eine verbesserte Kommunikation zu ermöglichen, sind die Schritte:
– Ermitteln von Ist-Werten einer einen Zustand des Senderobjekts (3) kennzeichnenden Größe (9),
– Übermitteln eines der Ist-Werte der Größe zu einem Startzeitpunkt T₁ von dem Senderobjekt (3) zu dem Empfängerobjekt (7),
– Ermitteln einer Vielzahl von n Prognosewerten der Größe (9) ausgehend von dem Zeitpunkt T₁ für Zeitpunkte t_n mit n = 1, 2, 3, ... und mit T₁ < t_n < t_n+1,
– Verfügbar machen der Vielzahl der n Prognosewerte für das Empfängerobjekt (7),
– Ermitteln einer Vielzahl von Prognoseabweichungen Δp_n zwischen dem jeweiligen Ist-Wert und dem zugehörigen Prognosewert jeweils zu dem Zeitpunkt t_n, sowie danach erneutes Übermitteln des aktuellen Ist-Werts für einen Zeitpunkt t_n, falls die Prognoseabweichung Δp_n des Zeitpunkt t_n einen Schwellwert Δp_max übersteigt
vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Kommunikation zwischen einem Senderobjekt und einem Empfängerobjekt.
Verfahren für eine Kommunikation zwischen einem Senderobjekt und einem Empfängerobjekt sind bekannt. Bei den Objekten kann es sich beispielsweise um an einem Verkehr teilnehmende Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge handeln, die mit einer sogenannten Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikationseinheit ausgestattet sind. Es ist bekannt, dass die Objekte untereinander Positionsdaten austauschen. Eine solche Kommunikation kann beispielsweise nach wie im Bericht des European-Telecommunicatons-Standards-Institute, ETSI TR 102 698 V1.1.1; Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; C2C-CC Demonstrator 2008; Use a cases and tecnical specifications dargestellt, erfolgen. Nachteilig daran ist, dass es zu einer Überlastung eines für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation vorgesehenen Funkkanals kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Kommunikation zwischen einem Senderobjekt und einem Empfängerobjekt bereitzustellen, insbesondere einen ausreichenden Datenaustausch zu ermöglichen, wobei ein dafür verwendeter Funkkanal möglichst wenig belastet wird.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren für eine Kommunikation zwischen einem Senderobjekt und einem Empfängerobjekt mit den Schritten: Ermitteln von Ist-Werten einer einen Zustand des Senderobjekts kennzeichnenden Größe, Übermitteln eines der Ist-Werte der Größe zu einem Startzeitpunkt T₁ von dem Senderobjekt an das Empfängerobjekt, Ermitteln einer Vielzahl von n Prognosedaten der Größe ausgehend von dem Zeitpunkt T₁ für Zeitpunkte t_n mit n = 1, 2, 3 ... und mit T₁ < t_n < t_n+1, im Senderobjekt, Verfügbar machen der Vielzahl der n Prognosewerte für das Empfängerobjekt, vorteilhaft mittels Prognosetrajektorie, Ermitteln einer Vielzahl von Prognoseabweichungen Δp_n zwischen dem jeweiligen Ist-Wert und dem zugehörigen Prognosewert jeweils zu dem Zeitpunkt t_n und erneutes Übermitteln des aktuellen Ist-Werts, falls die Prognoseabweichung Δp_n des Zeitpunkts t_n einen Schwellwert übersteigt. Insbesondere bei einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation senden die Fahrzeuge bzw. die Senderobjekte regelmäßig sogenannte Cooperative Awareness Messages (CAM), die auch Beacon oder Heartbeat genannt werden. Üblicherweise ist dazu eine Senderate, also ein Zeitabstand zwischen dem Senden der CAM's fest vorgegeben. Um mit den CAM's arbeitende Anwendungen der Empfängerobjekte sicher betreiben zu können, bestehen Bestrebungen, die CAM's in einer möglichst kurzen Zeitabfolge zu versenden. Vorteilhaft kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine eigentlich damit einhergehende hohe Belastung des Funkkanals vermieden werden, da nur zu dem Startzeitpunkt T₁ mit relativ kleiner Rate der Ist-Wert versandt wird. Während den Zeitpunkten t_n, die auf den Startzeitpunkt T₁ erfolgen, muss das Senderobjekt keine CAM versenden. Vielmehr kann das Empfängerobjekt mit den Prognosedaten arebiten, die es selbst aus den zuvor empfangenen Daten oder der übertragenen Prognosetrajektorie ermittelt. Vorteilhaft kann dennoch sichergestellt werden, dass das Empfängerobjekt stets ausreichend genaue Daten zur Verfügung hat, da mittels der Vielzahl der im Senderobjekt berechneten Prognoseabweichungen Δp_n und dem Vergleich mit dem Schwellwert sichergestellt wird, dass sobald eine nicht tolerierbar große Abweichung zwischen dem tatsächlichen Ist-Wert und des dazu gehörigen Prognosewerts zum Zeitpunkt t_n erneut der aktuelle korrekte Ist-Wert an das Empfängerobjekt übermittelt wird. Dies führt zwar auch zu einer geringfügigen Erhöhung der Belastung des Funkkanals, ist jedoch bedarfsorientiert und daher deutlich seltener als für jeden der Zeitpunkte t_n eine separate CAM abzusenden. Vorteilhaft können die Frequenzen der CAM's von üblichen ungefähr 10 Hz auf Werte von bis zu 2 Hz abgesenkt werden. Vorteilhaft kann dadurch ein entsprechender Funkkanal um einen Faktor von ungefähr 5 entlastet werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Schritte Abbrechen des Verfahrens an dem Zeitpunkt t_n, falls die Prognoseabweichung Δp_n den Schwellwert übersteigt, Setzen dieses Zeitpunkts t_n als neuen Startzeitpunkt T₂ und erneutes Durchführen des Verfahrens für den Startzeitpunkt T₂ vorgesehen. Vorteilhaft ist es möglich, das Verfahren zu dem Zeitpunkt t_n neu zu starten. Damit kann vorteilhaft vermieden werden, dass nach einem einmaligen Überschreiten des Schwellwerts dieser mehrfach hintereinander überschritten wird und daher mehrfach hintereinander der aktuelle Ist-Wert gesendet werden muss. Vielmehr setzen Senderobjekt und Empfängerobjekt mit ihrer jeweiligen Prognose auf den zuletzt übertragenen Ist-Wert bzw. die Folge der zuletzt übetragenen Ist-Werte auf.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind die Schritte Abschließen des Verfahrens an den Zeitpunkt t_n, falls keine der Prognoseabweichungen Δp_n den Schwellwert übersteigt und Setzen eines Zeitpunkts t_n+1, als neuen Startpunkt T₂ mit T₂ > t_n und erneutes Durchführen des Verfahrens vor dem Startzeitpunkt T₂ vorgesehen. Vorteilhaft kann das Verfahren jeweils für Startzeitpunkte T₁, T₂, T₃, ... durchgeführt werden, falls die Prognoseabweichungen den Schwellwert nicht übersteigen, also die Prognosewerte eine ausreichende Güte aufweisen. Vorteilhaft muss nur für den Fall, dass zu dem Zeitpunkt t_n der Schwellwert überschritten ist das Verfahren sofort neu begonnen werden und/oder zumindest ein ausreichend genauer Ist-Wert an das Empfängerobjekt übermittelt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind die Schritte Empfangen des Ist-Werts zu dem Startzeitpunkt T_i mit i = 1, 2, 3, ..., an eine diese auswertende Steuervorrichtung des Empfängerobjekts vorgesehen. Vorteilhaft kann ein entsprechender Empfänger des Empfängerobjekts so strukturiert sein, dass dieser die Zeitpunkte t_n zu denen das Empfängerobjekt die Prognosewerte berechnet und unabhängig von den Prognosezeitpunkten des Senderobjekts bestimmt. Vorteilhaft ergibt sich für die Steuervorrichtung ein identischer Datenstrom wie wenn die CAM's mit einer Frequenz von t_n gesendet würden. Dennoch kann vorteilhaft der Funkkanal entlastet werden, da ein Datenverkehr nur zu den deutlich selteneren Startzeitpunkten T_i erfolgt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind die Schritte Ermitteln einer die n Prognosewerte aufweisenden Prognosetrajektorie, und Übermitteln der Prognosetrajektorie von dem Senderobjekt zu dem Empfängerobjekt zum Übermitteln der Vielzahl der n Prognosewerte vorgesehen. Vorteilhaft kann eine Prognosetrajektorie auf einfache Art und Weise in dem Senderobjekt erstellt werden, wobei die Prognosetrajektorie den zukünftigen Zustand zu den Zeitpunkten t_n des Senderobjekts beschreibt. Vorteilhaft kann also mittels der Übermittlung der Prognosetrajektorie die Vielzahl der n Prognosewerte auf einfache Art und Weise an das Empfängerobjekt übermittelt werden. Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, die Prognosetrajektorie in dem Empfängerobjekt aus der zuvor empfangenen Folge von Ist-Werten zu ermitteln.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der Schritt Ermitteln der Prognoseabweichungen Δp_n mittels eines Abstands des jeweiligen Ist-Werts zum Zeitpunkt t_n von der Prognosetrajektorie vorgesehen. Vorteilhaft kann auf einfache Art und Weise abgeprüft werden, ob der Ist-Wert zum Zeitpunkt t_n innerhalb oder außerhalb einer Umgebung der Prognosetrajektorie liegt. Sofern der jeweilige Ist-Wert außerhalb der Umgebung liegt, kann daraus darauf geschlossen werden, dass der Prognosewert keine zuverlässige Information liefert, also die Prognoseabweichung Δp_n den Schwellwert übersteigt. Vorteilhaft kann diese Ermittlung der Prognoseabweichungen Δp_n bei vergleichsweise geringen Geschwindigkeitsänderungen bzw. bei einer konstanten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs besonders gute Ergebnisse liefern.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der Schritt Ermitteln der Prognoseabweichungen Δp_n mittels eines Abstands des jeweiligen Ist-Werts zum Zeitpunkt t_n von einem Punkt der Prognosetrajektorie, der den Zeitpunkt t_n repräsentiert vorgesehen. Vorteilhaft kann unabhängig von einer Geschwindigkeitsänderung auf exakte Art und Weise festgestellt werden, ob die Prognoseabweichungen Δp_n den Schwellwert übersteigen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln der Prognoseabweichungen Δp_n mittels einer vektoriellen Geschwindigkeit des jeweiligen Ist-Werts zum Zeitpunkt t_n im Vergleich zu einer vektoriellen Prognosegeschwindigkeit für einen Punkt der Prognosetrajektorie, der den Zeitpunkt t_n repräsentiert vorgesehen. Unter vektorieller Geschwindigkeit bzw. vektorieller Prognosegeschwindigkeit kann ein Betrag und eine Richtung der Fahrzeuggeschwindigkeit verstanden werden. Vorteilhaft kann auch eine Richtungsänderung und/oder eine Geschwindigkeitsänderung mit in die Prüfung einbezogen werden, ob die Prognoseabweichung Δp_n den Schwellwert übersteigt. Es ist möglich, zumindest eines der vorab beschriebenen Kriterien zu prüfen. Alternativ ist es denkbar, mehrere bzw. alle der vorgenannten Kriterien abzuprüfen und das erneute Übermitteln des Ist-Werts für den Zeitpunkt t_n auszulösen, falls an diesem zumindest einer der Parameter den Schwellwert übersteigt. Vorteilhaft kann für jeden einzelnen Parameter ein separater Schwellwert festgelegt werden. in diesem Zusammenhang kann allgemeine unter der Größe eine vektorielle Größe und/oder eine Mehrgrößen-Größe verstanden werden, wobei für zumindest eine Einzelgröße der Größe die Prognoseabweichung Δp_n abgeprüft werden kann. Entsprechend kann es sich bei dem Schwellwert ebenfalls um eine vektorielle bzw. Mehrgrößen-Größe handeln, die für zumindest eine der Einzelgrößen den entsprechenden Einzelschwellwert aufweist.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikationsvorrichtung, die als Senderobjekt und/oder als Empfängerobjekt zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens eingerichtet, konstruiert und/oder ausgelegt ist gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
1 schematische Ablaufdiagramme eines Sendezweigs eines Senderobjekts und eines Empfangszweigs eines Empfängerobjekts;
2 ein Kraftfahrzeug, das einen Sendezweig und einen Empfangszweig gemäß 1 aufweist zusammen mit einer schematischen Darstellung einer Ist-Trajektorie und einer Prognosetrajektorie;
3 ein Schaubild einer Prognoseposition und einer Ist-Position, des in 2 dargestellten Kraftfahrzeugs 1 zusammen mit einem Schwellwert;
4 die in 2 gezeigte Darstellung des Kraftfahrzeugs 1 zusammen mit der Prognosetrajektorie und der Ist-Trajektorie, wobei die Ist-Trajektorie signifikant von der Prognosetrajektorie abweicht; und
5 eine schematische Darstellung von Sendezeitpunkten eines Senderobjekts, wobei die Sendezeitpunkte von einer Taktrate einer Anwendung eines korrespondierenden Empfängerobjekts entkoppelt sind.
1 zeigt einen Sendezweig 1 eines Senderobjekts 3 und einen Empfangszweig 5 eines Empfängerobjekts 7. Das Empfängerobjekt 7 kann mittels des Senderobjekts 3 ausgesendete CAM-Nachrichten empfangen.
Der Sendezweig 1 verarbeitet eine einen Zustand des Senderobjekts 3 kennzeichnende Größe 9. Bei der Größe 9 kann es sich um eine vektorielle bzw. eine Mehrgrößen-Größe handeln, insbesondere um Bewegungsparameter des Senderobjekts 3. In einem ersten Schritt, der in 1 mit Spurbildung bezeichnet ist, wird eine Spurbildung durchgeführt, wobei als Ausgangsgröße eine Prognosetrajektorie 11 des Senderobjekts 3 ermittelt wird. In einem nachfolgenden Schritt, der in 1 mit Positionsabweichung Δp bezeichnet ist, wird die Prognosetrajektorie 11 mit der Größe 9 verglichen, wobei als Ausgangsgröße eine Positionsabweichung Δp 13 entsteht, die eine Aussage über die Güte der Prognosetrajektorie 11 ermöglicht. In einem nachfolgenden Schritt wird die Prognoseabweichung Δp 13 mit einem Schwellwert Δp_max verglichen und abgeprüft, ob die Prognoseabweichung Δp 13 den Schwellwert Δp_max übersteigt. Falls dies nicht der Fall ist, verzweigt der Sendezweig 1 in einen mit Aussendung CAM mit Rate f_CAM bezeichneten Schritt. Dabei werden mittels des Senderobjekts 3 CAM-Signale mit der Frequenz f_CAM ausgesandt. Vorteilhaft kann es sich bei der Frequenz f_CAM um eine vergleichsweise kleine Frequenz, von beispielsweise 2 Hz handeln, wobei eine Überlastung eines Funkkanals, den das Senderobjekt 3 und das Empfängerobjekt 7 benutzen, vergleichsweise gering gehalten werden kann. Für den Fall, dass die Positionsabweichung Δp den Schwellwert Δp_max überschreitet, kann vorteilhaft eine zusätzliche CAM-Nachricht eingeschachtelt werden. Ein entsprechender Schritt ist in 1 mit CAM-Einschachtelung bezeichnet. Vorteilhaft erfolgt die Prüfung der Positionsabweichung Δp mit einer Frequenz f_app, die deutlich größer ist als die Frequenz f_CAM. Bei der Frequenz f_app kann es sich um eine maximal zu erwartende Taktrate einer Anwendung des Empfängerobjekts 7 handeln, in der dieses entsprechende Informationen des Senderobjekts benötigt. Vorteilhaft wird bei dem Schritt Aussendung CAM mit Rate f_CAM die Prognosetrajektorie 11 mit übermittelt, so dass das Empfängerobjekt 7 nicht nur über die aktuelle Größe 7 sondern zusätzlich auch über eine Prognose für die Größe 7 verfügt. Vorteilhaft kann bereits in dem Sendezweig 1 abgeprüft werden, ob die Prognose eine ausreichende Güte aufweist, wobei vorteilhaft, falls dies nicht der Fall ist, sofort eine weitere CAM-Nachricht mittels des Schritts CAM-Einschachtelung an das Empfängerobjekt 7 übermittelt wird, so dass trotz der vergleichsweise niedrigen Frequenz f_CAM durch die Einschachtelungen sichergestellt werden kann, dass stets ausreichend gute Daten bzw. die Größe 9 in einer ausreichenden Güte bei dem Empfängerobjekt 7 zur Verfügung steht.
Mittels des Empfangszweigs 5 des Empfängerobjekts 7 werden in einem ersten Schritt, der in 1 mit Empfang CAM mit Rate f_CAM gekennzeichnet ist, CAM empfangen. Zusätzlich werden gegebenenfalls die eingeschachtelten CAM empfangen. In einem darauf folgenden Schritt, der in 1 mittels Spurbildung bezeichnet ist, erfolgt eine Spurbildung, so dass dem Empfangszweig 5 ebenfalls die Prognosetrajektorie 11 zur Verfügung steht. In einem darauf folgenden Schritt, der in 1 mit Abtastungstrajektorie mit Rate f_app gekennzeichnet ist, erfolgt eine Abtastung der Prognosetrajektorie 11 mit der Taktfrequenz f_app, die eine entsprechende Anwendung des Empfängerobjekts 7 benötigt. In einem nachfolgenden Schritt wird die aktuell vorliegende CAM-Nachricht bzw. empfangene CAM-Nachricht mit einer entsprechenden Position der Prognosetrajektorie 11 aufgefrischt. Die so mit der Frequenz f_app generierten internen CAM werden in einem nachfolgenden Schritt, der in 1 mit Ausgabe CAM an Applikationen bezeichnet ist, an die Anwendung des Empfängerobjekts 7 ausgegeben. Vorteilhaft steht der Anwendung des Empfängerobjekts 7 mit der vergleichsweise großen f_app eine Folge von CAM zur Verfügung, obwohl der Senderzweig lediglich mit der geringeren Frequenz f_CAM und gegebenenfalls mit eingeschachtelten CAM sendet.
2 zeigt ein Kraftfahrzeug 15, das sich entlang einer Ist-Trajektorie 17 bewegt. Zu einem Startzeitpunkt T₁ wird die Prognosetrajektorie 11 berechnet, die zusammen mit der aktuellen Position zum Zeitpunkt T₁ in Form einer CAM von dem Kraftfahrzeug 15 ausgestrahlt werden. Mittels zwei strichpunktierten Linien ist in 2 eine Umgebung 21 der Prognosetrajektorie 11 eingezeichnet. Es ist zu erkennen, dass die Ist-Trajektorie 17 innerhalb der Umgebung 21 verläuft. Die Umgebung 21 hat einen Abstand Δp_max, wobei die Ist-Trajektorie 17 innerhalb des Abstands Δp_max verläuft. Der Abstand Δp_max ist in 2 mittels eines Doppelpfeils symbolisiert.
In 2 sind neben dem Startzeitpunkt T₁ nachfolgend weitere Zeitpunkte t_n = t₁, t₂, t₃ und t₄ eingezeichnet. Zu jedem dieser weiteren Zeitpunkte t₁ bis t₄ wird überprüft, ob ein tatsächlicher Abstand der Ist-Trajektorie 17 zur Prognosetrajektorie 11 kleiner ist als der Abstand Δp_max. Wie in 2 gezeigt, ist dies stets der Fall, wobei bis zu einem weiteren Startzeitpunkt T₂ keine CAM von dem Senderobjekt 3 des Kraftfahrzeugs 15 ausgestrahlt werden. An dem weiteren Startzeitpunkt T₂ wird eine weitere Prognosetrajektorie 11 in dem Senderobjekt 3 und/oder in dem Empfängerobjekt 7 berechnet und gegebenenfalls zusammen mit der aktuellen Position des weiteren Startzeitpunkts T₂ als CAM ausgestrahlt.
4 zeigt die in 2 dargestellte Situation des Kraftfahrzeugs 15, wobei dieses im Unterschied an dem Zeitpunkt t₂ eine Prognoseabweichung Δp₂ bzw. einen größeren Abstand als Δp_max zu der Prognosetrajektorie 11 aufweist. Es ist also eine tatsächliche Position des Senderobjekts 3 weiter als der Abstand Δp_max von der Prognosetrajektorie 11 entfernt, wobei daraus geschlossen werden kann, dass eine Prognosegüte der Prognosetrajektorie 11 nicht mehr ausreichend ist. Vorteilhaft wird in diesem Fall bereits zu dem Zeitpunkt t₂ die aktuelle Position gegebenenfalls zusammen mit der neuberechneten Prognosetrajektorie 11 von dem Senderobjekt 3 an das Empfängerobjekt 7 ausgestrahlt. Der Zeitpunkt t₂ entspricht damit einem neuen Startzeitpunkt, der in 4 mit T₁* bezeichnet ist.
In 2 ist ferner eingezeichnet, dass das zwischen dem Startzeitpunkt T₁ und dem weiteren Startzeitpunkt T₂ liegende Zeitintervall dem Kehrwert des Sendetaktes bzw. der Sendefrequenz f_CAM, der mittels des Senderobjekts 3 ausgestrahlten CAM-Nachrichten beträgt. Das zwischen zwei Zeitpunkten, beispielsweise t₁ und t₂ liegende Zeitintervall entspricht dem Kehrwert f_app der erwarteten maximalen Taktfrequenz der Anwendung des Empfängerobjekts 7. Damit kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass die Anwendung des Empfängerobjekts 7 stets rechtzeitig mit korrekten Daten versorgt wird.
5 zeigt über einem Zeitstrahl eine zeitliche Abfolge von gesendeten Nachrichten bzw. CAM 23, die mittels nach unten zeigenden Pfeilen in 5 symbolisiert sind. Das Aussenden der CAM 23 erfolgt mit der Taktfrequenz f_CAM. Es ist zu erkennen, dass die Taktfrequenz der Anwendung des Empfängerobjekts 7 von der Sendefrequenz f_CAM entkoppelt ist. Um dennoch der Anwendung des Empfängerobjekts 7 in der Frequenz f_app entsprechende Informationen zur Verfügung zu stellen, wird mit der Taktrate f_app eine Abtastung der jeweils zusammen mit dem CAM-Nachrichten 23 übermittelten Prognosetrajektorien 11 durchgeführt. Es ist zu erkennen, dass dennoch vorteilhaft in der Frequenz f_app das Auffrischen der CAM-Nachrichten mit den entsprechenden Positionen aus den Prognosetrajektorien 11 erfolgen kann, was in 5 mittels Pfeilen 19 angedeutet ist.
3 zeigt die Darstellung eines Prognosewerts 25, beispielsweise einer in den 2, 4 oder 5 dargestellten Prognosetrajektorie 11 zu einem Zeitpunkt t_n zusammen mit einem Ist-Wert einer Position des Senderobjekts 3 zu dem Zeitpunkt t_n. Für den Prognosewert 25 ist eine vektorielle Prognosegeschwindigkeit 29 und für den Ist-Wert 27 eine vektorielle Ist-Geschwindigkeit 31 eingezeichnet. Es ist zu erkennen, dass sowohl die Richtungen als auch die Beträge der vektoriellen Prognosegeschwindigkeit 29 und der vektoriellen Ist-Geschwindigkeit 31 voneinander abweichen. Vorteilhaft kann in diesem Fall mittels einer einen Abstand Δp_max aufweisenden Umgebung des Prognosewerts 25 abgeprüft werden, ob die Prognoseabweichung Δp_n für den Zeitpunkt t_n den Schwellwert Δp_max übersteigt oder nicht. Auf einer mit x gekennzeichneten x-Achse ist eine Position des Kraftfahrzeugs 15 in einer x-Richtung und auf einer mit y bezeichneten y-Achse eine entsprechende Position in eine y-Richtung aufgetragen.
Eine Kommunikation zwischen dem Senderobjekt 3 und dem Empfängerobjekt 7 kann nach dem IEEE 802.11 oder dem Draft IEEE 802.11p Standard erfolgen. Dabei kann die Kommunikation in einem Frequenzbereich von 5875 bis 5905 GHz, der auch als ITS-G5A-Frequenzband bezeichnet wird erfolgen. Dieses Frequenzband weist einen Kontrollkanal auf, auf dem quasi periodische Nachrichten, die beschriebenen Nachrichten bzw. CAM gesendet und empfangen werden.
Das Senderobjekt sendet mit einer vorgegebenen mittleren Rate f_CAM Nachrichten, die sogenannten Cooperative Awareness Messages (CAM) aus. Die CAM beinhalten u. a. die Bewegungsdaten, also die Größe 9 des Senderobjekts 3, insbesondere eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Richtung, eine Gierrate und/oder eine Beschleunigung des Senderobjekts 3 bzw. des Kraftfahrzeugs 15.
Die Rate f_CAM beschreibt eine quasi periodische Aussendung, wobei es durch einen Kanalzugriff bei den zeitlichen Abständen zwischen aufeinanderfolgenden Aussendungen zu einem Frequenzzittern und/oder Frequenzschwankungen kommen kann. Diese sind jedoch für die Durchführung der Erfindung unerheblich. Vorteilhaft kann, falls die Prognoseabweichung Δp_n den Schwellwert übersteigt, zusätzlich eine CAM eingeschachtelt werden.
Vorteilhaft kann dennoch die Anwendung des Empfängerobjekts 7, bei der es sich beispielsweise um eine Sicherheitsanwendung handeln kann, die aufgefrischten CAM mit Position aus der Prognosetrajektorie 11 in der höheren Frequenz f_app erhalten. Vorteilhaft ist es nicht notwendig, die CAM mit der vergleichsweise hohen Frequenz f_app zu senden, wobei es vorteilhaft zu einer signifikanten Entlastung des Kontrollkanals des ITS-G5A-Frequenzbandes kommt.
Vorteilhaft kommt es seltener oder nicht mehr zu einer Ratenbegrenzung, die beispielsweise mittels einer Überwachung einer Funkkanallast erfolgen kann.
Vorteilhaft kann die Senderate f_CAM von der Applikationsrate f_app getrennt werden. Hierzu wird, der in 1 dargestellte Schritt Spurbildung, der auch als „Tracking” bezeichnet wird, eingefügt, bei dem die Prognosetrajektorie 11 ermittelt wird. Die Prognosetrajektorie 11 kann als voraussichtliche Bewegungslinie des Kraftfahrzeugs 15 verstanden werden, also der ITS-Station bzw. des Senderobjekts 3. Dabei beträgt der Prognosezeitraum, also die zeitliche Ausdehnung der Prognosetrajektorie 11 mindestens das Zeitintervall 1/f_CAM.
Die Prognosetrajektorie 11 kann beispielsweise für eine Gierrate von Null einen geradenförmig oder bei einer Kurvenfahrt gekrümmt verlaufen, beispielsweise in Form eines Kreisbogens. Entsprechende Verläufe sind beispielhaft in den 2 und 4 dargestellt.
In dem Sendezweig 1 werden die CAM normalerweise im zeitlichen Abstand 1/f_CAM ausgesendet. Mit jeder CAM-Aussendung wird zusätzlich die Prognosetrajektorie 11 berechnet, die sich zumindest bis zum nächsten geplanten Aussendezeitpunkt der CAM erstreckt, d. h. ebenfalls über ein Zeitintervall der Länge 1/f_CAM. Während dieses Zeitintervalls wird die Trajektorie mit der Bewegung der eigenen Station, also des Senderobjekts 3 verglichen. Wenn die vorausgesagte Position der Prognosetrajektorie 11 mit einem Ist-Wert, also der tatsächlichen Position zu den Testzeitpunkten t_n, die vorzugsweise einen Abstand von 1/f_app aufweisen, weiter auseinander liegen als eine fest vorgegebene bzw. fest vorgebbare Schwelle Δp_max, so werden CAM eingeschachtelt.
Die Grundrate der CAM ist also 1/f_CAM, da die Prognosetrajektorien 11 in der Regel gute Bewegungsdaten enthalten, also eine gute Prognose darstellen und abrupte Manöver des Kraftfahrzeugs 5 eher selten auftreten, erhöht sich durch die Einschachtelung der CAM eine mittlere Senderate nur unwesentlich.
In 2 ist das Kraftfahrzeug 15 zum Zeitpunkt T₁ dargestellt. Zum Zeitpunkt T₁ wird eine CAM ausgesendet. Aus den Bewegungsdaten zum Zeitpunkt T₁ wird von der Spurbildung bzw. von dem „Tracking” die Prognosetrajektorie 11 bestimmt, die beispielhaft in 2 einen Kreisbogen aufweist. Sofern während der Zeitspanne bis zu dem weiteren Startzeitpunkt T₂ das Kraftfahrzeug 15 nicht die Umgebung der Projektionstrajektorie 11 mit dem Abstand Δp_max bzw. einem Positionsbereich Δp_max um die Projektionstrajektorie 11 verlässt, erfolgt die nächste CAM-Aussendung zum weiteren Startzeitpunkt T₂ = T₁ + 1/f_CAM. Für die Überprüfung, ob das Kraftfahrzeug 15 den Bereich verlassen hat, genügen Zeitpunkte t_n bzw. Testpunkte in einem Zeitintervallabstand t_n+1 – t_n = 1/f_app. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass f_app/f_CAM = 5 ist, so dass vier Zwischenzeitpunkte t₁ bis t₄ der Prognosetrajektorie 11 bestimmt werden.
Ist beim Prüfen, ob die Prognoseabweichung Δp_n zu einem Zeitpunkt t_n der Abstand der tatsächlichen Position von der voraus berechneten Position auf der Prognosetrajektorie 11 größer ist als der Schwellwert Δp_max bzw. der Abstand Δp_max, so wird sofort eine CAM mit der dann gültigen tatsächlichen Position ausgesendet. Dieser Zeitpunkt t_n wird als neuer Startzeitpunkt T₂ gesetzt, wobei gleichzeitig eine neue Prognosetrajektorie 11 berechnet wird, was in 4 gezeigt ist. Der Startzeitpunkt T₂ ist der Beginn des nächsten Intervalls mit der Länge 1/f_CAM, sofern in diesem keine Überschreitung der Prognoseabweichung Δp_n über den Schwellwert Δp_max hinaus erfolgt.
Die Prognosetrajektorie 11 ist in den 2 und 4 als zweidimensionale Bewegungslinie in einem x/y-Koordinatensystem dargestellt. Es ist denkbar, eine Abszisse als Zeit zu interpretieren und einen y-Abstand von der Trajektorie als Abstandsfehler Δp.
In 2 ist vereinfachend schematisch eine gleichförmige Bewegung des Kraftfahrzeugs 15 in einer x-Richtung eines Kraftfahrzeug-festen Koordinatensystems angenommen. Vorteilhaft ist es möglich, für den Fall, dass die Bewegung beschleunigt oder abgebremst wird und/oder bei vergleichsweise starken Kurven entsprechende Abweichungen zu berechnen bzw. zu berücksichtigen. Wie in 4 gezeigt, wird zu dem Zeitpunkt t₂ festgestellt, dass das Kraftfahrzeug 15 die zum Startzeitpunkt T₁ vorausberechnete Prognosetrajektorie 11 um mehr als den Abstand Δp_max verlassen hat. Demzufolge wird sofort eine CAM mit den dann gültigen Ist-Werten ausgesendet. Zusätzlich wird zeitgleich eine neue Prognosetrajektorie 11 berechnet und der Zeitpunkt t₂ als neuer Startzeitpunkt T₁* gesetzt, wobei der Prozess bzw. das Verfahren von neuem beginnt.
Es ist grundsätzlich denkbar, dass als Berechnungsgrundlage für die Prognosetrajektorie 11 Bewegungsparameter einer zuletzt ausgesendeten CAM herangezogen werden.
In dem Empfangszweig 5 werden, wie in 1 dargestellt, aus den empfangenen CAM die Prognosetrajektorien 11 bestimmt und mit der Rate f_app abgetastet. Auf Basis der Abtastwerte wird die zuletzt empfangene CAM aktualisiert und mit der Rate f_app an die Anwendung bzw. Applikation des Empfängerobjekts 7 weitergeleitet. Alternativ können auch die empfangenen CAM's und die im Abstand t_n+1 – t_n = 1/f_app aus der berechneten Prognosetrajektorie 11 bestimmten Werte an die Anwendung bzw. Applikation weitergeleitet werden.
Es ist denkbar, die Abstandsbedingung Δp < Δp_max der 2 und 4 durch eine Abstandsbedingung bezüglich Abweichungen in Fahrtrichtung (Längsabweichung), Abweichung quer zur Fahrtrichtung (Querabweichung), Abweichung der Momentangeschwindigkeit (Geschwindigkeitsabweichung) oder Abweichung der Fahrtrichtung (Richtungsabweichung) zu definieren. Es ist möglich, falls eine oder mehrere dieser Abweichungen überschritten wird, sofort eine neue CAM sowie eine Neuberechnung der Prognosetrajektorie 11 vorzunehmen.
Ferner ist es denkbar, die Schwellwerte nicht fest vorzugeben, sondern abhängig von weiteren Parametern, beispielsweise von einer Geschwindigkeit und/oder einer Positionierungsgenauigkeit und/oder einer Kanallast abhängig dynamisch vorzugeben.
Es ist denkbar, die Trajektorienberechnung der Prognosetrajektorien 11 im Sendezweig 1 und/oder im Empfangszweig 5 so vorzunehmen, dass neben der aktuellen Position auch Bewegungsinformationen vorangegangener CAM, insbesondere durch eine Interpolation, berücksichtigt werden.
Es ist möglich, im Empfangszweig 5 nur die Bewegungsparameter aus der Trajektorienberechnung an die Anwendung bzw. Applikation zu übergeben. Vorteilhaft ist damit die Rate f_CAM unsichtbar für die Anwendung bzw. Applikation, was in 5 gezeigt ist.
Ferner ist es denkbar, falls nach einem Empfang einer CAM zum Startzeitpunkt T₁ die erwartete CAM zum weiteren Startzeitpunkt T₂ ausbleibt, die Prognosetrajektorie des Startzeitpunkts T₁ weiter zu verwenden bis eine neue CAM eintrifft oder beispielsweise ein Timeout auftritt entsprechend einer Maximalzahl fehlender CAM's.
Ferner ist es denkbar, f_app und f_CAM in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander mit f_app/f_CAM = i mit i = 1, 2, 3 ... zu wählen. In diesem Fall kann vorteilhaft mittels eines einzigen Timers lediglich ein Grundintervall von 1/f_app zum generieren eines entsprechenden Takts vorgesehen werden.
Darüber hinaus ist es denkbar, die zwei Raten f_app und f_CAM asynchron zu verwenden, d. h. es wird in regelmäßigen Abständen 1/f_CAM, abgesehen von einem aufgrund von Kanalzugriffen auftretenden Frequenzzittern eine CAM ausgesendet. In diese periodische Abfolge wird immer dann eine CAM zusätzlich eingeschoben, wenn die Abstandsbedingung Δp < Δp_max zu den Testzeitpunkten bzw. Zeitpunkten t_n, die insbesondere einen Abstand von 1/f_app aufweisen, nicht eingehalten ist.
Es ist möglich, eingeschachtelte CAM's auch als verkürzte CAM-Nachrichten vorzusehen, die neben einer Fahrzeugadresse nur die Bewegungsdaten enthalten, also insbesondere keine über die neue Prognosetrajektorie 11 hinausgehenden Daten.
Außerdem ist es denkbar, im Empfangszweig 5 für die Angabe der Positionierungsgenauigkeit, im Sinne von Parametern der CAM, auch eine Zeit seit einem Empfang der letzten CAM zu berücksichtigen.
Darüber hinaus ist es denkbar, im Sendezweig die Testzeitpunkte nicht fest im Abstand 1/f_app vorzugeben. Vielmehr können eine Schwellwertüberschreitung die Aussendung der nächsten CAM triggern. In diesem Fall können vorteilhaft die Abstände zwischen den CAM abhängig von der Prognosegüte der Prognosetrajektorie 11 einen maximalen Abstand zueinander aufweisen.
Schließlich ist es denkbar, im Empfangszweig die Testzeitpunkte nicht fest im Abstand f_app vorzugeben, sondern die Testzeitpunkte bzw. Zeitpunkte t_n von den Anwendungen des Empfängerobjekts 7 vorzugeben, wobei dann 1/f_app als ein minimales Abtastintervall der Prognosetrajektorie 11 vorgesehen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Sendezweig
3: Senderobjekt
5: Empfangszweig
7: Empfängerobjekt
9: Größe
11: Prognosetrajektorie
13: Positionsabweichung Δp
15: Kraftfahrzeug
17: Ist-Trajektorie
19: Pfeile
21: Umgebung
23: Nachrichten
25: Prognosewert
27: Ist-Wert
29: Prognosegeschwindigkeit
31: Ist-Geschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

European-Telecommunicatons-Standards-Institute, ETSI TR 102 698 V1.1.1; Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; C2C-CC Demonstrator 2008 [0002]
IEEE 802.11 [0028]
IEEE 802.11p [0028]

Claims

Verfahren für eine Kommunikation zwischen einem Senderobjekt (3) und einem Empfängerobjekt (7), mit den Schritten: – Ermitteln von Ist-Werten einer einen Zustand des Senderobjekts (3) kennzeichnenden Größe (9), – Übermitteln eines der Ist-Werte der Größe zu einem Startzeitpunkt T₁ von dem Senderobjekt (3) zu dem Empfängerobjekt (7), – Ermitteln einer Vielzahl von n Prognosewerten der Größe (9) ausgehend von dem Zeitpunkt T₁ für Zeitpunkte t_n mit n = 1, 2, 3, ... und mit T₁ < t_n < t_n+1, – Verfügbar machen der Vielzahl der n Prognosewerte oder einer Prognosetrajektorie für das Empfängerobjekt (7), – Ermitteln einer Vielzahl von Prognoseabweichungen Δp_n zwischen dem jeweiligen Ist-Wert und dem zugehörigen Prognosewert jeweils zu dem Zeitpunkt t_n, sowie danach Übermitteln des aktuellen Ist-Werts für einen Zeitpunkt t_n, falls die Prognoseabweichung Δp_n des Zeitpunkt t_n einen Schwellwert Δp_max übersteigt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit den Schritten: – Abbrechen des Verfahrens an dem Zeitpunkt t_n, falls die Prognoseabweichung Δp_n den Schwellwert übersteigt, – Setzen des Zeitpunkts t_n als neuen Startzeitpunkt T₂, und – Erneutes Durchführen des Verfahrens für den Startzeitpunkt T₂.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: – Abschließen des Verfahrens an dem Zeitpunkt t_n, falls keine der Prognoseabweichungen Δp_n den Schwellwert Δp_max übersteigt, – Setzen eines Zeitpunkts t_n+1 als neuen Startzeitpunkt T₂ mit T₂ > t_n, und – Erneutes Durchführen des Verfahrens für den Startzeitpunkt T₂.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: – Empfangen des Ist-Werts zu dem Startzeitpunkt T_i mit i = 1, 2, 3, ..., – Empfangen der jeweiligen Vielzahl von n Prognosewerten oder der Prognosetrajektorie, und – Weitergeben der n Prognosewerte bzw. der Prognosetrajektorie zu den Zeitpunkten t_n an eine diese auswertende Steuervorrichtung des Empfängerobjekts (7).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: – Ermitteln einer die n Prognosewerte aufweisenden Prognosetrajektorie (11) des Senderobjekts (3), und – Übermitteln der Prognosetrajektorie (11) von dem Senderobjekt (3) zu dem Empfängerobjekt (7) zum Übermitteln der Vielzahl der n Prognosewerte.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: – Ermitteln der Prognoseabweichungen Δp_n mittels eines Abstands Δp_max des jeweiligen Ist-Werts zum Zeitpunkt t_n von der Prognosetrajektorie (11).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: – Ermitteln der Prognoseabweichungen Δp_n mittels eines Abstands Δp_max des jeweiligen Ist-Werts zum Zeitpunkt t_n von einem Punkt der Prognosetrajektorie (11), der den Zeitpunkt t_n repräsentiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: – Ermitteln der Prognoseabweichungen Δp_n mittels einer vektoriellen Geschwindigkeit des jeweiligen Ist-Werts zum Zeitpunkt t_n im Vergleich zu einer vektoriellen Prognosegeschwindigkeit für einen Punkt der Prognosetrajektorie (11), der den Zeitpunkt t_n repräsentiert.
Kraftfahrzeug (15) mit einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikationsvorrichtung, die als Senderobjekt (3) und/oder als Empfängerobjekt (7) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet, konstruiert und/oder ausgelegt ist.