DE102010007262B4

DE102010007262B4 - Relevanztestverfahren für Fahrzeugsysteme

Info

Publication number: DE102010007262B4
Application number: DE102010007262.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Pu Hongjun
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: DE102010007262A1

Abstract

Verfahren zur Relevanzbestimmung und Filterung von Nachrichten für Fahrzeugsysteme, insbesondere Auto-zu-Auto- bzw. Auto-zu-Infrastruktur-Kommunikation, für eine empfangende Einheit zur Verwendung in einem Fahrzeug, gekennzeichnet durch die Schritte:- Empfangen (100) einer Nachricht von einer sendenden Einheit, wobei die Nachricht Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aufweist,- Bestimmen der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aus der empfangenen Nachricht,- Bestimmen (200) der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der empfangenden Einheit,- Bestimmen von Parametern (300) kennzeichnend für die relative Position und Richtung zwischen sendender und empfangender Einheit auf Basis der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden und empfangenden Einheit,- Durchführung einer Kurvenerkennung (400) basierend auf der aktuellen Position und einer zuvor bestimmten Position der empfangenden Einheit,- Durchführung einer Korrektur (500, 600) der Richtung der empfangenden Einheit,- Durchführung eines Relevanztests (700, 600) basierend auf den Parametern kennzeichnend für die korrigierte relative Position und den Parametern für die Richtung, dahingehend, dass die Abweichung von der Richtung der empfangenden Einheit mit einer Grenze verglichen wird,- wenn die Abweichung geringer als die Grenze ist, Erkennen, dass die Nachricht relevant ist,- Filterung der Nachtrichten auf Basis der Relevanz-Erkennung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schnelles und selbst-adaptierendes Relevanztestverfahren für Fahrzeugsysteme gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Steuerung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Stand der Technik:
Ko-operative Anwendungen, die auf sogenannter Auto-zu-Auto (car-to-car), auf Auto-zu-Infrastruktur (car-to-infrastructure)oder auf Auto-zu-Verkehrsleitstellen (car-to-traffic centre) oder ganz allgemein Auto-zu-X (C2X) Kommunikation basieren, erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Die Beliebtheit ist wesentlich durch den Ansatz getrieben, dass diese Anwendungen in neuen Verkehrssicherheits- und Informationssystemen geeignet sein können, Unfälle zu verhindern und/oder Staus zu vermeiden, mit anderen Worten den Verkehrsfluss zu optimieren.
In dem Artikel Position-based Directional Vehicular Routing (Tian, D. et al., IEEE „Globecom 2009“ proceedings S1, Sp.2,Abs.2,S.3,Sp.1,Abs.4 „B. Curve Road Scenario“, S.4,Sp.1) wird beschrieben, wie Nachrichten effizient in einem ad-hoc Netzwerk mit Fahrzeugen weitergeleitet werden können.
In der Druckschrift DE 10 2008 026 274 A1 wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Relativposition des Zielobjektes in Bezug auf ein Egoobjekt und einem Zielobjekt beschrieben, wobei ein Relativposition des Zielobjektes aus einer Fusion einer autonomen Relativposition und einer kooperativen Relativposition bestimmt werden kann.
In der Druckschrift DE 698 17 410 T2 wird Spurausbruchspräventionssystem für ein Fahrzeug beschrieben mit einem Mittel zum Regeln einer Lenkreaktionskraft eines Servolenkmechanismus gemäß einer Lenkgeschwindigkeit, wenn das Fahrzeug von einer Referenzposition mehr als ein spezifischer Wert abgewichen ist.
Innerhalb dieser Auto-zu-X Kommunikationssysteme stellt die Relevanztestung eine gemeinsame Aufgabe fast aller Anwendungen dar.
Ein solcher Relevanztest wird typischerweise beim Empfang einer Nachricht durchgeführt, um festzustellen, ob die Nachricht überhaupt von Relevanz für das empfangende Fahrzeug ist oder nicht. Eine Nachricht kann dabei von einem anderen Fahrzeug oder aber von einer stationären Einrichtung, sogenannte Road Side Unit, stammen. Ziel des Relvanztestes ist es, zu überprüfen, ob die empfangene Nachricht überhaupt von Relevanz für die empfangende Einheit ist oder nicht, mit anderen Worten, ob sich die Auswertung lohnt oder nicht. Grundlage für den Relevanztest ist eine genaue Bestimmung von räumlichen und kinetischen Beziehungen zwischen der empfangenden Einheit und dem Ereignis, das Gegenstand der Nachricht ist. Ein Relevanztest muss daher für jede eingehende Nachricht durchgeführt werden, wobei nachfolgende Vorgänge vom Ergebnis des Relevanztestes abhängen. Daher ist ein effizienter und präzise arbeitender Relevanztest für eine auf Auto-zu-X Kommunikation basierende Anwendung ein wesentliches Merkmal für die Leistungsfähigkeit.
Die sogenannte C2X ist eine relativ junge Technologie, die gegenwärtig in Forschungsprojekten in Europa, Nordamerika und Asien erforscht wird. Dennoch ist bisher keine Publikation bekannt, die das Thema Relevanztest systematisch erschließt.
Jedoch sind aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt, bei denen ad-hoc Netzwerke nur dann gebildet werden, wenn die Position einer empfangenden zu einer sendenden Einheit innerhalb eines bestimmten Bereiches ist.
Dieses Verfahren ist jedoch nicht geeignet für enge Kurven. Als Lösung wird beispielsweise in der Internationalen Patentanmeldung mit de Veröffentlichungsnummer WO 07/68542 A1 vorgeschlagen, dass eine logische Kette zwischen den Teilnehmern gebildet werden kann, die nur noch für jede Nachbarschaftsbeziehung innerhalb der Kette die Einhaltung eines bestimmten Bereiches erfordert.
Aufgabe:
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche(s) auf einfache Weise auch in Kurven eine direkte Relevanzfilterung durchführen kann.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Relevanzbestimmung für Fahrzeugsysteme für eine empfangende Einheit zur Verwendung in einem Fahrzeug entsprechend des Patentanspruchs 1 und einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Relevanzbestimmung für Fahrzeugsysteme für eine empfangende Einheit zur Verwendung in einem Fahrzeug nach Anspruch 8 erreicht. In den abhängigen Ansprüchen sind jeweils bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem die folgenden Schritte ausgeführt werden:

- Empfangen einer Nachricht von einer sendenden Einheit, wobei die Nachricht Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aufweist,
- Bestimmen der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aus der empfangenen Nachricht,
- Bestimmen der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der empfangenden Einheit,
- Bestimmen von Parametern kennzeichnend für die relative Position und Richtung zwischen sendender und empfangender Einheit auf Basis der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden und empfangenden Einheit,
- Durchführung einer Kurvenerkennung basierend auf der aktuellen Position und einer zuvor bestimmten Position der empfangenden Einheit,
- Durchführung einer Korrektur der Richtung der empfangenden Einheit,
- Durchführung eines Relevanztests basierend auf den Parametern kennzeichnend für die korrigierte relative Position und den Parametern für die Richtung, dahingehend, dass die Abweichung von der Richtung der empfangenden Einheit mit einer Grenze verglichen wird,
- wenn die Abweichung geringer als die Grenze ist, Erkennen, dass die Nachricht relevant ist.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem vorteilhafterweise eine Relevanzbestimmung und eine Korrektur vorgenommen werden kann, so dass auch in Kurven eine Relevanzbestimmung möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens können auf Basis der Kurvenerkennung unterschiedliche Korrekturen ausgewählt werden.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann die Korrektur eine lineare Korrektur oder eine Korrektur 2. Ordnung oder höherer Ordnung sein.
Gleichermaßen bevorzugt können die empfangenen Positionsdaten und Richtungsdaten auf SAE J2735 und/oder WGS 84 basieren.
Bevorzugt kann der Relevanztest weiterhin bestimmen, dass sich die sendende Einheit ungefähr in dieselbe Richtung bewegt wie die empfangende Einheit.
Es kann in einer weiter bevorzugten Verfahrensvariante vorgesehen sein, dass der Relevanztest weiterhin bestimmt dass sich die sendende Einheit ungefähr vor der empfangenden Einheit befindet.
In gleicher Weise wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgestellt, die Mittel zum Empfangen einer Nachricht von einer sendenden Einheit, wobei die Nachricht Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aufweist, und Mittel zum Bestimmen der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aus der empfangenen Nachricht aufweist. Weiterhin weist die Vorrichtung Mittel zum Bestimmen der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der empfangenden Einheit, Mittel zum Bestimmen von Parametern kennzeichnend für die relative Position und Richtung zwischen sendender und empfangender Einheit auf Basis der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden und empfangenden Einheit und Mittel zur Durchführung eines Relevanztests auf. Darüber hinaus verfügt die Vorrichtung über Mittel zum Speichern einer zuvor erkannten Richtung der empfangenden Einheit, Mittel zum Erkennen, dass die Nachricht relevant ist, wenn die Abweichung geringer als die Grenze ist, wobei die Mittel zum Erkennen weiter geeignet sind, zur Durchführung einer Kurvenerkennung basierend auf der aktuellen Richtung und einer zuvor erkannten Richtung der empfangenden Einheit, zur Durchführung einer Korrektur der Richtung der empfangenden Einheit, und zum Veranlassen einer Durchführung des Relevanztests basierend auf den Parametern kennzeichnend für die korrigierte relative Position und den Parametern für die Richtung, dahingehend, dass die Abweichung von der Richtung der empfangenden Einheit mit einer Grenze verglichen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der Zeichnung erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. In dieser zeigt:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Zusammenhänge,
2 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens gemäß der Erfindung, und
3 einen beispielhaften Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren die Erfindung näher erläutert.
Hierbei wird angenommen, dass eine empfangende Einheit in einem Schritt 100 eine Nachricht empfängt, die Positionsdaten und Richtungsdaten enthält.
Weiterhin wird angenommen, dass die empfangende Einheit die eigenen Positionsdaten und Richtungsdaten in einem Schritt 200 bestimmen kann. Diese Bestimmung der eigenen Positionsdaten und Richtungsdaten kann entweder durch die Einheit selbst erfolgen oder aber durch andere Komponenten bereitgestellt oder von diesen abgerufen werden.
Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass eine Nachricht mit einem Ereignis mit einer bestimmten Position und Richtung assoziiert ist. In diesem Sinne, ist die Erfindung auf jegliche Auto-zu-X Kommunikationsanwendung anwendbar.
Um nachfolgend das Verständnis zu erleichtern, wird von einer sendenden Einheit gesprochen werden, wobei diese sowohl eine mobile sendende Einheit, z. B. in einem anderen Fahrzeug, als auch eine stationäre Einheit, z. B. Road Side Unit, sein kann.
Obwohl Road Side Units stationär sind, kann den Nachrichten eine Richtung mitgegeben werden, so dass kenntlich gemacht wird für welche Fahrtrichtung sie gedacht ist.
Für das weitere Verständnis werden nachfolgend Definition und mathematische Vorberechnung in Zusammenhang mit 1 angegeben. Dabei bezeichnet:

Φ_s die Richtung der sendenden Einheit,
Φ_e die Richtung der empfangenden Einheit,
LON_s dezimal den Längengrad der sendenden Einheit in Grad,
LAT_s dezimal den Breitengrad der sendenden Einheit in Grad,
LON_e dezimal den Längengrad der empfangenden Einheit und
LAT_e dezimal den Breitengrad der empfangenden Einheit.

Hierbei ist anzumerken, dass die Gradangaben gemäß SAE J2735 und/oder WGS 84 gewählt sein können.
Hierbei bezeichnet die Richtung (16 Bit), das sogenannte Heading, den Winkel bezogen auf Norden, wobei dieser in Uhrzeigerrichtung als vorzeichenbehaftete Einheit ansteigt. Eine Einheit entspricht dabei einem Winkel von 0.005493247 Grad, d. h., 65535 Einheiten entsprechen 360 Grad.
Längengrad und Breitengrad (jeweils 32 Bit) sind in 1/8 Mikrograd definiert, d. h., 8000000 Einheiten entsprechen 1 Grad.
Für die nachfolgende Berechnung, werden diese Werte in Gradangaben gewandelt: $F_{E R D E} = R_{E R D E} \cdot \frac{π}{180}$
$x_{s} = L O N_{s} \cdot cos (L A T_{s}) \cdot F_{E R D E}$
$y_{s} = L A T_{s} \cdot F_{E R D E}$
$x_{e} = L O N_{e} \cdot cos (L A T_{e}) \cdot F_{E R D E}$
$y_{e} = L A T_{e} \cdot F_{E R D E}$
Hieraus folgt unter Hinweis auf 1, dass die Richtung des sendenden Fahrzeugs (H_s) des empfangenden Fahrzeugs (H_E) vektoriell als $H_{s} = [\begin{matrix} sin (ϕ_{s}) \\ cos (ϕ_{s}) \end{matrix}] = [\begin{matrix} x_{h s} \\ y_{h s} \end{matrix}]$
$H_{e} = [\begin{matrix} sin (ϕ_{e}) \\ cos (ϕ_{e}) \end{matrix}] = [\begin{matrix} x_{h e} \\ y_{h e} \end{matrix}]$
dargestellt werden können.
Hieraus ergibt sich dann auch ein Differenzvektor (D_es) zwischen einem sendenden und einem empfangenden Fahrzeug zu $D_{e s} = [\begin{matrix} x_{s} & - x_{e} \\ y_{s} & - y_{e} \end{matrix}] = [\begin{matrix} x_{d} \\ y_{d} \end{matrix}]$
Wird von einem empfangenden Fahrzeug eine Nachricht einer sendenden Einheit, eines Fahrzeuges oder einer Infrastruktureinrichtung, in einem Schritt 100 (3) empfangen, so wird diese Nachricht einem Relevanztest unterzogen, um die Verarbeitung auf eine interessierende Auswahl einzuschränken. Jede Nachricht repräsentiert ein Ereignis mit einer zugeordneten Position und Richtung.
Insgesamt kann der Prozess, der bis hier abgelaufen ist, als Situationserkennung bezeichnet werden, bei der noch kein Relevanztest stattgefunden hat.
Ob ein Relevanztest für notwendig erachtet wird, kann beispielsweise in einem Schritt 300 ermittelt werden.
Für den Relevanztest können die nachfolgenden Werte berechnet werden: $d = | D_{e s} | = \sqrt{(x_{d}^{2} + y_{d}^{2})}$
Hierbei bezeichnet d die Distanz zwischen sendender und empfangender Einheit. $k = x_{h s} x_{h e} + y_{h s} y_{h e}$
Aus k kann die Relativrichtung von sendender zu empfangender Einheit abgeleitet werden.
Ist k positiv, dann „bewegt“ sich die sendende Einheit ungefähr in dieselbe Richtung wie die empfangende Einheit.
Ist k negativ, dann „bewegt“ sich die sendende Einheit ungefähr in die entgegengesetzte Richtung wie die empfangende Einheit.
Ist k ungefähr Null, so „bewegt“ sich die sendende Einheit orthogonal zum empfangenden Fahrzeug, z. B. an einer Kreuzung. $l = x_{d} x_{h e} + y_{d} y_{h e}$
Aus 1 hingegen kann die Relativposition von sendender zu empfangender Einheit abgeleitet werden.
Ist 1 positiv, so ist die sendende Einheit in Richtung des empfangenden Fahrzeugs voraus.
Ist 1 negativ, so ist die sendende Einheit in Richtung des empfangenden Fahrzeugs dahinter.
Ist 1 ungefähr Null, so ist die sendende Einheit in etwa neben dem empfangenden Fahrzeug. $s = x_{d} y_{h e} - x_{h e} y_{d}$
Aus s wiederum kann die laterale Relativposition von sendender zu empfangender Einheit abgeleitet werden.
Ist s negativ, so befindet sich die sendende Einheit rechterhand des empfangenden Fahrzeugs.
Ist s positiv, so befindet sich die sendende Einheit linkerhand des empfangenden Fahrzeugs.
Ist s ungefähr Null, so befindet sich die sendende Einheit etwa direkt vor oder hinter dem empfangenden Fahrzeug.
Auf Basis dieser Werte k, 1 und s kann eine Filterung erfolgen.
Zum Beispiel können bei Bestimmung von k zu ungefähr Eins, die Nachrichten ausgewertet werden, da sich die empfangende Einheit in dieselbe Richtung bewegt.
Insbesondere, wenn $k \geq \frac{1}{2} \sqrt{3}$
gewählt wird, bewegt sich das sendende Fahrzeug innerhalb eines Winkelbereiches von +/- 30° derselben Fahrtrichtung wie das empfangende Fahrzeug.
Natürlich kann die Grenze, ab der angenommen wird, dass sich das Fahrzeug in die wesentlich gleiche Richtung bewegt, auch durch Experiment oder Simulation zu anderen geeigneten Werten bestimmt werden.
Es ist also im Rahmen einer einfachen Lageerkennung möglich, eine Filterung der Nachrichten durchzuführen.
Eine solche Filterung kann die zu verarbeitende Nachrichtenmenge reduzieren und zu einer zügigen Verarbeitung der verbleibenden Nachrichten führen.
Die Erkennung bei Kurvenfahrt führt jedoch zu fehlerhafter Filterung.
Es kann ohne weiteres gezeigt werden, dass die Distanz von der sendenden Einheit zur Verlängerung der gegenwärtigen Ausrichtung der empfangenden Einheit ist. Diese Distanz wird in 1 als w bezeichnet. w wird nachfolgend auch als Abweichung bezeichnet.
Wenn man die drei Parameter k, s und 1 kombiniert, kann so ein einfaches Relevanz-Kriterium gefunden werden. Dabei bezeichnet w_max eine effektive Breite einer Straße.
Eine Nachricht ist nur dann für die empfangende Einheit von Relevanz, wenn $(k > κ) und (l > λ) und (| s | \leq w_{m a x})$
wobei κ und λ positive Werte, bevorzugt kleine positive Werte sind.
Dieser Relevanztest kann beispielsweise einem Schritt 700 zugeordnet sein.
Solange die Strecke gerade ist, funktioniert der einfache Relevanztest gemäß Gleichung 13 gut. In Kurven scheitert der einfache Relevanztest, denn dort kann der Wert von s ohne weiteres größer sein als die effektive Breite der Straße.
Ein Ausweg wäre hier, den Wert für w_max global zu vergrößern. Dies würde jedoch dazu führen, dass eine höhere Anzahl von Nachrichten, die nicht relevant sind, bearbeitet werden müsste.
Gemäß der Erfindung wird hier in erster Näherung eine lineare Korrektur vorgeschlagen.
Beispielsweise kann in einer Ausführungsform ein Schritt zur Kurvenerkennung 400 als Auswahlkriterium für den anzuwendenden Relevanztest vorgeschaltet sein, der z. B. bei Erkennen einer Kurve ein Korrektur der Richtungsdaten und/oder der Abstandsgrenze in einem Schritt 500 vornimmt, bevor diese dem Relevanztest in einem Schritt 700 zugeführt werden oder aber bei einer geraden Straße - also keine Kurve erkannt - den Relevanztest unmittelbar, d. h. ohne Korrektur durchführt.
In einer alternativen Ausführungsform, kann die Kurvenerkennung 400 auch einem Relevanztest nachgeschaltet sein, so dass nur bei einer zu großen Abweichung die Korrektur gemäß Schritt 500 angewendet wird bevor erneut der Relevanztest durchgeführt wird.
Nachfolgend wird zunächst die Kurvenerkennung gemäß Schritt 400 erläutert.
Hier wird zunächst durch die empfangende Einheit bestimmt, ob sie sich auf einer Kurve bewegt. Hierzu kann in einfacher Weise entweder von Lagesensoren Gebrauch gemacht werden oder aber es wird die Abweichung zu einer zuvor bestimmten Position bestimmt.
Nachfolgend wird angenommen, dass die Kurve mittels zeitlich aufeinanderfolgender Nachrichten erkannt wird. Hierbei kennzeichnet nachfolgend τ Parameter zum aktuellen Zeitpunkt und τ-1 Parameter zu einem zuvor bestimmten Zeitpunkt.
Besonders einfach kann dies erreicht werden, wenn die Ausrichtung in einem Winkelsystem vorgenommen wird, dass sowohl positive als auch negative Werte kennt, z. B. Winkel aus dem Bereich von +/- 180°.
Ausgehend von den zuvor gezeigten Parametern, die einen Winkelbereich von 0° bis 360° repräsentieren, kann z.B. eine Umrechnung vorgenommen werden: $Falls Φ_{e} (τ) > 180, dann Φ_{e} (τ) = Φ_{e} (τ) - 360$
$Falls Φ_{e} (τ - 1) > 180, dann Φ_{e} (τ - 1) = Φ_{e} (τ - 1) - 360$
Hieraus kann die Winkeldifferenz gebildet werden: $Δ_{Φ} (τ) = Φ_{e} (τ) - Φ_{e} (τ - 1)$
und diese Winkeldifferenz kann zur Korrektur der Richtung verwendet werden $Φ_{e} = Φ_{e} + p \cdot Δ_{Φ} (τ)$
um anschließend den einfachen Relevanztest in Schritt 700 zu durchlaufen. Hierbei stellt p einen Korrekturfaktor dar, der zwischen 0 und einem bestimmten Wert variieren kann.
Die Bestimmung von p kann beispielsweise durch Simulationen oder durch Testläufe bestimmt werden.
In bestimmten Situationen sollte die zuvor beschriebene Korrektur nicht verwendet werden, z. B. beim Abbiegen oder Wenden.
Um diese Fälle auszuschließen, kann als Nebenbedingung in einer weiteren Ausführungsform gefordert werden, dass die Winkeldifferenz betragsmäßig kleiner als eine gewisse obere Schranke sein sollte, z. B. $- 90 ° < Δ_{Φ} (τ) < 90 °$
wobei klar ist, dass 90° lediglich beispielhaft angegeben sind, so dass auch andere Winkel wie z. B. 60°, 75°, 80°, 85° verwendbar sind.
Weiterhin kann in einer weiteren Ausführungsform auch die Abweichung w_max im Falle des Relevanztestes vergrößert werden gegenüber w_max im Falle des ersten, nichtkorrigierten Relevanztestes. Eine Möglichkeit dies zu beschreiben ist, das $w_{max} = w_{max} (1 + \frac{p q | Δ_{Φ} (τ)}{90})$
wobei p bereits zuvor bestimmt wurde und q ein Korrekturfaktor ist, der die Stärke der Abweichungskorrektur bezeichnet. Als sinnvoll haben sich Werte zwischen 1 und 20 in Testläufen herausgestellt. Eine erhöhte Abweichung kann somit als eine verbreiterte effektive Straßenbreite in der Kurve aufgefasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird erkannt, dass die Kurve eine stärkere Krümmung aufweist. In diesem Fall würde die zuvor beschriebene lineare Korrektur nicht mehr zuverlässig funktionieren. In diesem Fall kann in einer weiteren Ausführungsform eine Korrektur 2. oder höherer Ordnung verwendet werden.
Wird im Rahmen der Kurvenerkennung 400 eine starke Kurve erkannt, so kann auch eine alternative Korrektur mit einem eigenen Relevanztest in einem Schritt 600 vorgesehen sein.
Nachfolgend wird nur eine Korrektur 2. Ordnung beschrieben werden, das Funktionsprinzip für höhere Ordnungen ist dem Fachmann jedoch offenbar.
Wie zuvor beschrieben wird angenommen, dass die Basisdaten bezüglich Position und Richtung für eine zuvor bestimmte Position gespeichert sind.
Unter dieser Annahme kann man die aktuellen und zuvor bestimmten Daten der empfangenden Einheit verwenden um eine approximierte Richtungsprognose für die empfangende Einheit für die Zukunft zu erstellen, um anschließend die Relative Position und Richtung der sendenden Einheit zu dieser Richtungsprognose zu bestimmen.
Dafür wird im Folgenden angenommen, dass die Richtungsprognose der empfangenden Einheit als Parabel dargestellt werden kann. Diese Parabel kann dann vollständig aus der Position und Richtung zur aktuellen Zeit und der Position zur zuvor bestimmten Zeit bestimmt werden.
Um den Zusammenhang aufzuzeigen, wird sich einer Koordinatentransformation $u = x - x_{e} (τ) und w = y - y_{e} (τ)$
bedient, um eine Verschiebung in ein lokales Koordinatensystem zu erreichen, denn dann kann die Parabel in parametrisierter Form als $u = a w^{2} + b w$
${mit u}_{w}^{'} = 2 a w + b$
dargestellt werden.
u' stellt dabei die Tangente an die Parabel dar, wobei (siehe 1) der Winkel nach Norden zeigt und im Uhrzeigersinn - wie die Richtungsangabe - ansteigt.
Setzt man die zuvor bestimmte Position in Gleichung 20 ein, so ergibt sich $u (τ - 1) = a w^{2 (τ - 1)} + b w (τ - 1)$
Die gegenwärtige Richtung in Gleichung 21 wird in zwei Fälle unterschieden: $\pm \frac{x_{h e}}{y_{h e}} = 2 a w (τ - 1) + b$
nämlich für w(τ-1) < 0 und für w(τ-1) > 0.
Einsetzen der Gleichung 23 in Gleichung 22 führt zu $b = \mp \frac{x_{h e}}{y_{h e}} + 2 \frac{u (τ - 1)}{w (τ - 1)}$
$a = \frac{1}{w^{2} (τ - 1)} [u (τ - 1) \mp \frac{x_{h e}}{y_{h e}}]$
Gleichung 24 und 25 können natürlich nur verwendet werden wenn y_he ≠ 0 und somit auch w(τ-1) ≠ 0 ist.
Je nach Verarbeitungseinheit sollten beide auch ausreichend entfernt von Null sein.
Für den Fall, dass w zu nahe an Null ist würde sich die empfangende Einheit nahezu entlang einer Ost-West-Achse bewegen. Dann kann durch eine andere Koordinatentransformation dennoch eine Parabel erstellt werden, diese wäre z. B. $u = y - y_{e} (τ) und w = x - x_{e} (τ),$
womit die Gleichungen 20 und 21 weiter gelten würden.
Einsetzen der zuvor bestimmten Position und der aktuellen Richtung wie zuvor führt zu: $\pm \frac{x_{h e}}{y_{h e}} = 2 a u (τ - 1) + b$
wobei wieder in zwei Fälle unterschieden wird, nämlich für u(τ-1) < 0 und für u(τ-1) > 0.
Auch die Lösungen für die Parabelparameter a, b sind ähnlich, nämlich: $a = \mp \frac{y_{h e}}{x_{h e}} + 2 \frac{u (τ - 1)}{w (τ - 1)}$
$b = \frac{1}{w^{2} (τ - 1)} [u (τ - 1) \mp \frac{y_{h e}}{x_{h e}}]$
Nachdem eine Richtungsprognose der empfangenden Einheit als Parabel dargestellt werden kann, kann nun die minimale Distanz der sendenden Einheit zur Parabel bestimmt werden. Hierbei gilt, dass die Distanz proportional zu $d^{2} = {(u - u_{s})}^{2} + {(w - w_{s})}^{2}$
ist.
Somit kann die minimale Distanz nur erreicht werden, wenn $d'_{w} = 0 \Rightarrow 2 (u - u_{s}) u_{w} + 2 (w - w_{s}) = 0$
Hieraus ergibt sich eine Gleichung 3. Ordnung mit der Variablen w oder u - je nach Parabelfall -, wobei nachfolgend nur die reelle(n) Lösung(en) für den Relevanztest berücksichtigt wird/werden.
Angenommen, u_f sei eine reelle Lösung der Gleichung 29 und w_f dann würde mittels Gleichung 20 berechnet.
Falls $w_{ƒ} \cdot w (τ - 1) < 0$
ist, dann kann der Punkt (u_f, w_f) als zukünftige Position der empfangenden Einheit auf der Richtungsprognose angesehen werden, der die minimale Distanz zur sendenden Einheit aufweist.
Falls die Bedingung der Gleichung 30 nicht erfüllt ist, so stellt der Punkt (u_f, w_f) eine vergangene (virtuelle) Position dar, der nicht weiter berücksichtigt wird.
Nun können für die bis zu 3 zukünftigen Positionen - entsprechend der Lösungen einer Gleichung 3. Ordnung - die Abstände zur sendenden Einheit bestimmt werden: $d = \sqrt{{(u_{ƒ} - u_{s})}^{2} + {(w_{ƒ} - w_{s})}^{2}}$
Der Relevanztest berücksichtigt nun erneut ob die minimale Distanz d geringer ist als eine vorbestimmte Grenze und ob sich die empfangende Einheit am Ort (u_f, w_f) in die im Wesentlichen selbe Richtung wie die sendende Einheit bewegt.
Ist beides erfüllt, so ist die Nachricht der sendenden Einheit relevant.
Der vorgestellte einfache Relevanztest ist einfach zu implementieren und erlaubt eine schnelle Ausführung. Dies ist ein besonderer Vorteil bei allen Auto-zu-X Anwendungen, da hier Relevanztests in nahezu kontinuierlicher Weise anzuwenden sind, d. h. für jede empfangene Nachricht.
Da für die lineare Korrektur nur wenige zusätzliche Schritte auszuführen sind, kann die lineare Korrektur ebenso mit hoher Frequenz durchgeführt werden.
Auch der erweiterte Relevanztest zeigt nur geringe zusätzliche Komplexität. Auch wenn der erweiterte Relevanztest zunächst kompliziert erscheint, so kann die anhand ihrer Parameter bestimmte Parabel für eine Vielzahl von eintreffenden Nachrichten verwendet werden.
Weiterhin können bei einer Vielzahl von Nachrichten auch weitere Kriterien wie die relative Nähe von sendender und empfangender Einheit verwendet werden, um die Anzahl der als relevant erkannten Nachrichten durch weitere Filterkriterien weiter zu beschränken.
Insgesamt wird nur eine geringe Anforderung an die Eingabedaten gestellt, denn diese sind lediglich

- gegenwärtige Position und Richtung der empfangenden Einheit,
- gegenwärtige Position und Richtung der sendenden Einheit, und
- die zuvor bestimmte Position der empfangenden Einheit.

Hingegen erfordert die Erfindung keine Navigationsdaten, Daten eines CAN-Busses z. B. aus dem empfangenden Fahrzeug, zusätzliche Daten der sendenden Einheit. Die Verwendung dieser Daten als Alternative oder für zusätzliche Kriterien ist jedoch nicht ausgeschlossen.
Darüber hinaus schlägt die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Relevanzbestimmung für Fahrzeugsysteme für eine empfangende Einheit zur Verwendung in einem Fahrzeug vor.
Die Vorrichtung weist dafür Mittel zum Empfangen 2 einer Nachricht von einer sendenden Einheit auf, wobei die Nachricht Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aufweist. Diese Mittel sind beispielsweise ein Empfänger 2 (RX) zum Empfang von Nachrichten in einem System, das für Auto-zu-X Kommunikation geeignet ist.
Weiterhin weist die Vorrichtung Mittel zum Bestimmen 1 der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aus der empfangenen Nachricht und Mittel zum Bestimmen 1 der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der empfangenden Einheit auf. Diese Mittel zum Bestimmen 1 können beispielsweise in einem Mikroprozessor(µC), einem Mikrocontroller oder aber einem entsprechend programmierten ASIC oder FPGA verkörpert sein.
Darüber hinaus weist die Vorrichtung Mittel zum Bestimmen 1 von Parametern kennzeichnend für die relative Position und Richtung zwischen sendender und empfangender Einheit auf Basis der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden und empfangenden Einheit auf.
Auch diese Mittel 1 können beispielsweise in einem Mikroprozessor, einem Mikrocontroller oder aber einem entsprechend programmierten ASIC oder FPGA verkörpert sein.
Weiterhin weist die Vorrichtung Mittel zur Durchführung eines Relevanztests 1 basierend auf den Parametern kennzeichnend für die relative Position und Richtung, dahingehend, dass die Abweichung von der Richtung der empfangenden Einheit mit einer Grenze verglichen wird, auf.
Auch diese Mittel 1 können beispielsweise in einem Mikroprozessor, einem Mikrocontroller oder aber einem entsprechend programmierten ASIC oder FPGA verkörpert sein.
Für Zwecke einer Kurvenerkennung weist die Vorrichtung darüber hinaus Mittel zum Speichern 4 einer zuvor erkannten Richtung der empfangenden Einheit auf. Diese Mittel 4 (MEM) können jede Form eines flüchtigen Speichers sein, z. B. RAM.
Weiterhin weist die Vorrichtung Mittel zum Erkennen, dass die Nachricht relevant ist, auf, wobei eine Nachricht relevant ist, wenn die Abweichung geringer als die Grenze ist, wobei die Mittel zum Erkennen weiter geeignet sind, zur Durchführung einer Kurvenerkennung basierend auf der aktuellen Richtung und einer zuvor erkannten Richtung der empfangenden Einheit, zur Durchführung einer Korrektur der Richtung der empfangenden Einheit, zum Veranlassen einer Durchführung des Relevanztests basierend auf den Parametern kennzeichnend für die korrigierte relative Position und den Parametern für die Richtung, dahingehend, dass die Abweichung von der Richtung der empfangenden Einheit mit einer Grenze verglichen wird.
Auch diese Mittel 1 können beispielsweise in einem Mikroprozessor, einem Mikrocontroller oder aber einem entsprechend programmierten ASIC oder FPGA verkörpert sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird auf Basis der Kurvenerkennung eine Korrektur ausgewählt.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung wird eine lineare Korrektur verwendet.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung wird eine Korrektur 2. Ordnung oder höherer Ordnung verwendet.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung basieren die empfangenen Positionsdaten und Richtungsdaten auf SAE J2735 und/oder WGS 84.
In einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Mittel zur Durchführung des Relevanztests weiterhin geeignet zum Bestimmen, dass sich die sendende Einheit ungefähr in dieselbe Richtung bewegt wie die empfangende Einheit.
In einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Mittel zur Durchführung des Relevanztests weiterhin geeignet zum Bestimmen, dass sich die sendende Einheit ungefähr vor der empfangenden Einheit befindet.
Bezugszeichenliste

1: Mikrocontroller
2: Empfänger
3: Antenne
4: Speicher

Claims

Verfahren zur Relevanzbestimmung und Filterung von Nachrichten für Fahrzeugsysteme, insbesondere Auto-zu-Auto- bzw. Auto-zu-Infrastruktur-Kommunikation, für eine empfangende Einheit zur Verwendung in einem Fahrzeug, gekennzeichnet durch die Schritte: - Empfangen (100) einer Nachricht von einer sendenden Einheit, wobei die Nachricht Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aufweist, - Bestimmen der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aus der empfangenen Nachricht, - Bestimmen (200) der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der empfangenden Einheit, - Bestimmen von Parametern (300) kennzeichnend für die relative Position und Richtung zwischen sendender und empfangender Einheit auf Basis der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden und empfangenden Einheit, - Durchführung einer Kurvenerkennung (400) basierend auf der aktuellen Position und einer zuvor bestimmten Position der empfangenden Einheit, - Durchführung einer Korrektur (500, 600) der Richtung der empfangenden Einheit, - Durchführung eines Relevanztests (700, 600) basierend auf den Parametern kennzeichnend für die korrigierte relative Position und den Parametern für die Richtung, dahingehend, dass die Abweichung von der Richtung der empfangenden Einheit mit einer Grenze verglichen wird, - wenn die Abweichung geringer als die Grenze ist, Erkennen, dass die Nachricht relevant ist, - Filterung der Nachtrichten auf Basis der Relevanz-Erkennung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Kurvenerkennung unterschiedliche Korrekturen ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur (500) eine lineare Korrektur ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur (600) eine Korrektur 2. Ordnung oder höherer Ordnung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangenen Positionsdaten und Richtungsdaten auf SAE J2735 und/oder WGS 84 basieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Relevanztest weiterhin Schritt des Bestimmens, dass sich die sendende Einheit ungefähr in dieselbe Richtung bewegt wie die empfangende Einheit, aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Relevanztest weiterhin einen Schritt des Bestimmens, dass sich die sendende Einheit ungefähr vor der empfangende Einheit befindet, aufweist.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Relevanzbestimmung und Filterung von Nachrichten für Fahrzeugsysteme, insbesondere Auto-zu-Auto- bzw. Auto-zu-Infrastruktur-Kommunikation, für eine empfangende Einheit zur Verwendung in einem Fahrzeug, gekennzeichnet durch: - Mittel zum Empfangen (2) einer Nachricht von einer sendenden Einheit, wobei die Nachricht Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aufweist, - Mittel zum Bestimmen (1) der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden Einheit aus der empfangenen Nachricht, - Mittel zum Bestimmen (1) der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der empfangenden Einheit, - Mittel zum Bestimmen (1) von Parametern kennzeichnend für die relative Position und Richtung zwischen sendender und empfangender Einheit auf Basis der aktuellen Positionsdaten und Richtungsdaten der sendenden und empfangenden Einheit, - Mittel zur Durchführung eines Relevanztest (1), - Mittel zum Speichern (4) einer zuvor erkannten Richtung der empfangenden Einheit, - Mittel zum Erkennen (1), dass die Nachricht relevant ist, wenn die Abweichung geringer als die Grenze ist, - wobei die Mittel zum Erkennen (1) weiter geeignet sind, • zur Durchführung einer Kurvenerkennung basierend auf der aktuellen Richtung und einer zuvor erkannten Richtung der empfangenden Einheit, • zur Durchführung einer Korrektur der Richtung der empfangenden Einheit, • zum Veranlassen einer Durchführung des Relevanztest basierend auf den Parametern kennzeichnend für die korrigierte relative Position und den Parametern für die Richtung, dahingehend, dass die Abweichung von der Richtung der empfangenden Einheit mit einer Grenze verglichen wird, • zur Filterung der Nachtrichten auf Basis der Relevanz-Erkennung.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Kurvenerkennung unterschiedliche Korrekturen ausgewählt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur eine lineare Korrektur ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur eine Korrektur 2. Ordnung oder höherer Ordnung ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangenen Positionsdaten und Richtungsdaten auf SAE J2735 und/oder WGS 84 basieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Durchführung des Relevanztests weiterhin geeignet sind zum Bestimmen, dass sich die sendende Einheit ungefähr in dieselbe Richtung bewegt wie die empfangende Einheit.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Durchführung des Relevanztests weiterhin geeignet sind zum Bestimmen, dass sich die sendende Einheit ungefähr vor der empfangende Einheit befindet.