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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Meldung von GNSS-Störquellen.
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Im Stand der Technik bekannte Satellitenortungssysteme dienen einer Ermittlung einer geographischen Position eines Empfängers von GNSS-Signalen (Global Navigation Satellite System). Zu diesen Satellitenortungssystemen zählt insbesondere das Global Positioning System (GPS), welches vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten von Amerika betrieben wird. Die von einer Mehrzahl von Satelliten gesendeten Satellitensignale werden von einem Satellitensignalempfänger empfangen. Zur Positionsbestimmung werden Signallaufzeiten zwischen Satelliten und dem Satellitensignalempfänger ausgewertet.
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Ein Betrieb von Satellitensignalempfängern wird mitunter durch Störquellen beeinträchtigt. Neben Störquellen aus benachbarten Frequenzbändern gewinnen in jüngster Zeit auch Störsender, in der Fachwelt auch als Jammer bekannt, ein erhöhtes Augenmerk. Störsender vermögen innerhalb eines Störbereichs eine Erfassung von Satellitensignalen zu beeinträchtigen oder sogar zu unterbinden und die Positionsbestimmung durch den Satellitensignalempfänger zu beeinträchtigen.
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Als Störquellen sind auch sogenannte Spoofer bekannt, welche dem Satellitensignalempfänger ein von einem Satelliten ausgesendetes Satellitensignal vortäuschen. Dieses vermeintliche Satellitensignal wird dann von Satellitensignalempfängern im Störbereich für eine Positionsbestimmung herangezogen, welche allerdings nicht der tatsächlichen Position entspricht.
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Derzeit ist ein zunehmend gehäufter illegaler Betrieb von Störsendern auf öffentlichen Kraftfahrzeugstraßen festzustellen. Betreiber dieser Störsender haben dabei – neben einem unspezifischen Störwillen – häufig auch das Ziel, eine Weitergabe der gegenwärtigen Position eines vom Betreiber geführten Fahrzeugs zu unterbinden, mit dem Hintergrund, Straßenbenutzungsgebühren zu unterschlagen oder im Fahrzeug verbaute Diebstahlmeldungssysteme außer Kraft zu setzen.
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Es sind Verfahren bekannt, mit denen Störsender aufgrund ihrer gegenüber Satellitensignalen verschiedenen Abstrahlrichtung und ihrer höheren Signalstärke lokalisiert werden können. Diese Verfahren können indes allenfalls eine punktuelle Suche gewährleisten.
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In neuralgischen Bereichen, insbesondere Flughäfen und anderen Sicherheitsbereichen, ist bereits ein Betrieb mehrerer Satellitensignalempfänger vorgesehen, welche durch einen derzeit unsystematischen Abgleich einer von den Satellitensignalempfängern jeweils detektierten Störsignalstärke eine Lokalisierung eines Störsenders gestattet.
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Derzeit existieren jedoch keine ausreichend technischen Möglichkeiten, Betreiber von Störsendern systematisch und flächendeckend zu lokalisieren. Insbesondere bieten die derzeitigen Möglichkeiten keine hinreichenden Maßnahmen zur Lokalisierung eines beweglichen Störsenders, welcher beispielsweise in einem Fahrzeug betrieben wird.
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Weiterhin sind derzeit keine technischen Mittel vorgesehen, Verkehrsteilnehmer im Störbereich eines Störsenders vor deren negativen Auswirkungen zu warnen, etwas einem vorübergehenden Ausfall eines Straßenbenutzungsgebührenerhebung oder einer korrekten Positionsbestimmung eines fahrzeugseitigen Navigationssystems.
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Die vorliegende Erfindung ist vor die Aufgabe gestellt, Mittel zu schaffen, welche eine flächendeckende Meldung von GNSS-Störquellen gewährleisten.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Meldung von GNSS-Störquellen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst:
- – eine Empfängereinheit zum Empfang eines Signals in einem wählbaren GNSS-Frequenzband;
- – eine Charakterisierungseinheit zur Auswertung einer empfangenen Signalcharakteristik aus dem empfangenen Signal und zur Bestimmung einer Abweichung der empfangenen Signalcharakteristik von einer erwarteten Signalcharakteristik;
- – eine Auswertungseinheit zur Erfassung von Daten der Abweichung der empfangenen Signalcharakteristik; und;
- – einer Übertragungseinheit zur zumindest mittelbaren Meldung der Daten an eine Auswertungsinstanz.
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Gemäß der Erfindung ist eine Empfängereinheit, eine Charakterisierungseinheit und eine Auswertungseinheit vorgesehen, welche in vorteilhafter Weise in derzeit handelsüblichen Navigationssystemen oder OBU (On-Board Unit) zur Erhebung von Straßennutzungsgebühren implementiert werden kann, so dass vorzugsweise an einem Fahrzeug, welches erfindungsgemäß zur Meldung von Störquellen beiträgt, kein weiterer Installationsaufwand erforderlich ist. Zur Unterstützung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Meldung von Störquellen ist gegebenenfalls lediglich ein Software-Update erforderlich, um die im Weiteren zu beschreibenden Meldungen zu realisieren.
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Die erfindungsgemäße Übertragungseinheit ist vorzugsweise als Schnittstelle zum Austausch von Nachrichten bzw. Meldung mit einer Infrastruktureinheit, üblicherweise auch als »Roadside Unit« bezeichnet, eingerichtet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also in bereits existierenden Fahrzeugen realisierbar oder mit einfachen Mitteln nachrüstbar. Eine Mehrzahl von Fahrzeugen trägt mit Meldungen zu GNSS-Störsignalen, also GNSS-Signalen, welche eine Abweichung der empfangenen Signalcharakteristik von einer erwarteten Signalcharakteristik aufweisen, für eine flächendeckende Datenerhebung von GNSS-Störsignalen bei, wobei eine Mehrzahl von Meldungen in der Auswertungsinstanz zur zentralen Verarbeitung zur Verfügung stehen.
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Eine erfindungsgemäße Auswertung der empfangenen Signalcharakteristik aus dem empfangenen Signal zur Bestimmung einer – also eventuell von einer Störquelle herrührenden – Abweichung der empfangenen Signalcharakteristik von einer erwarteten Signalcharakteristik, also einem Satellitensignal, ist im einfachsten Fall bereits durch eine Bestimmung einer Abweichung der Signalstärke möglich. Ist nämlich ein empfangenes Signal um ein Vielfaches höher als ein erwartetes Satellitensignal, stammt das empfangene Signal mit hoher Wahrscheinlichkeit von einem Störsender. Eine derartige Auswertung ist bereits durch derzeit handelsübliche Navigationssystemen oder OBU, gegebenenfalls nach einem Software-Update, möglich.
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In vorteilhafter Weise steht mit den Mitteln der Erfindung ein flächendeckendes Sensornetzwerk an Fahrzeugen mit handelsüblichen GNSS-Empfängern zur Verfügung, welche eine ansonsten notwendige und aufwändige Installation von GNSS-Detektoreinheiten entbehrlich macht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen dass die Übertragungseinheit eingerichtet ist zum Austausch von Meldungen mit einer Infrastruktureinheit unter Verwendung von standardkonformen Meldungen gemäß Standardvorschlag ETSI EN 302 637-3 wobei die Meldungen durch eine standardkonforme Erweiterung zur Meldung von GNSS-Störquellen charakterisiert sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin durch eine Infrastruktureinheit zur Weitergabe von Meldung betreffend GNSS-Störquellen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. In der erfindungsgemäßen Infrastruktureinheit ist eine wechselseitige Protokollkonvertierung von DENM-Meldungen gemäß Standardvorschlag ETSI EN 302 637-3 in VDE V 0832-601/602-Meldungen gemäß Norm VDE V 0832-601/602, beide Meldungen gekennzeichnet durch eine jeweilige standard- bzw. normenkonforme Erweiterung zur Meldung von GNSS-Störquellen. Die letztgenannten VDE V 0832-601/602-Meldungen werden für eine Übertragung von Daten zwischen der Infrastruktureinheit und der Auswertungsinstanz verwendet und beinhalten derzeit, wie die DENM-Meldungen, keine Datenfelder zur Meldung von Störquellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin durch ein System zur Meldung von Störquellen gelöst, welches umfasst
- – eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Übertragung von Meldungen und/oder Warnmeldungen;
- – mindestens eine erfindungsgemäße Infrastruktureinheit zum Austausch von Meldungen und/oder Warnmeldungen mit der Mehrzahl von Vorrichtungen; und;
- – eine Auswertungsinstanz zur Entgegennahme von Meldungen von der mindestens einen Infrastruktureinheit, zur Verarbeitung der Meldungen und zur Rückgabe der Warnmeldungen an die mindestens eine Infrastruktureinheit.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die FIG eine schematische Darstellung eines Austauschs von Meldungen zwischen ITS-Stationen (Intelligent Transport Systems) innerhalb einer beispielhaften Infrastruktur.
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Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Folgenden eine Infrastruktur beschrieben, bei der der Störsender sowie die erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Meldung von Störquellen in Fahrzeugen lokalisiert sind und die an der Weitergabe der Meldungen beteiligten Infrastruktureinheiten an Fahrbahnen lokalisiert sind. Diese Infrastruktur hat lediglich illustrativen Charakter und ist im Bedarfsfall auf Schifffahrt- oder Luftfahrt-Infrastruktur mit entsprechend alternativen ITS-Stationen, beispielsweise Schiffen oder Flugzeugen, anwendbar, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu ändern oder zu beeinträchtigen.
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Die FIG zeigt eine erste ITS-Station, insbesondere Fahrzeug S1, in welchem ein – nicht dargestellter – GNSS-Störsender bzw. Jammer aktiviert ist. Der Störsender strahlt ein Störsignal mit einem zeichnerisch dargestellten Störsignalbereich INF ab.
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Ein zweites Fahrzeug S2 befinde sich in einem hier betrachteten Zeitraum im Störsignalbereich INF des Störsenders. Das zweite Fahrzeug S2 verfügt über – nicht dargestellte – Empfängereinheit zum Empfang eines GNSS-Signals in einem wählbaren GNSS-Frequenzband. Eine derartige Empfängereinheit ist in handelsüblichen Navigationssystemen oder OBU (On-Board Unit) zur Erhebung von Straßennutzungsgebühren implementiert, so dass vorzugsweise an einem Fahrzeug, welches erfindungsgemäß zur Meldung von Störquellen beiträgt, kein weiterer Installationsaufwand erforderlich ist. Zur Unterstützung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Meldung von Störquellen ist gegebenenfalls lediglich ein Software-Update erforderlich, um die im Weiteren zu beschreibenden Meldungen zu realisieren.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine unmittelbare oder mittelbaren Meldung der Daten an eine Auswertungsinstanz zu senden. Diese Meldung wird gemäß mehrerer Ausgestaltungen der Erfindung mit jeweiligen standardkonformen Nachrichten unter Erweiterung des derzeitigen Standards ermöglicht, welche im Folgenden dargestellt werden.
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Eine – nicht dargestellte – Charakterisierungseinheit des zweiten Fahrzeugs S2 wertet das von der Empfängereinheit des zweiten Fahrzeugs S2 übergebene Störsignal und wertet dieses aus. Bei dieser Auswertung wird aus einer Signalcharakteristik des empfangenen Störsignals eine Abweichung von einer erwarteten Signalcharakteristik bestimmt. Im einfachsten Fall besteht die Abweichung bereits in der Signalstärke. Ist nämlich ein empfangenes Signal um ein Vielfaches höher als ein erwartetes Satellitensignal, ist das empfangene Signal mit hoher Wahrscheinlichkeit terrestrischen Ursprungs, also entweder von einem zulässigen Sender, z.B. Pseudolit, oder von einem Störsender gesendet. Weitere Untersuchungen der Signalcharakteristik, z.B. Einstrahlwinkel etc., welche nicht Gegenstand dieser Offenbarung sind, gestatten eine weitere Eingrenzung der Natur der Störstrahlung.
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Erfindungsgemäß erfolgt in einem folgenden Schritt eine Erfassung von Daten der Abweichung der empfangenen Signalcharakteristik in einer im Fahrzeug S2 angeordneten – nicht dargestellten – Auswertungseinheit. Schließlich erfolgt eine unmittelbare oder mittelbare Meldung der Daten an eine Auswertungsinstanz TMC, beispielsweise an Traffic Management Center TMC.
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Im Folgenden wird die Ausführungsform einer mittelbaren Meldung näher betrachtet. Eine mittelbare Meldung kann dabei einerseits bedeuten, dass eine vom zweiten Fahrzeug S2 gesendete Meldung 1 über weitere Fahrzeuge, z.B. einem Fahrzeug S5 weitergeleitet wird, was einer V2V-Nachrichtenübermittlung (Vehicle to Vehicle) entspricht. Eine mittelbare Meldung kann andererseits oder zusätzlich bedeuten, dass für die Meldung der Daten an die Auswertungsinstanz TMC eine oder mehrere Zwischenstationen beteiligt sind, in welchem die mit der ursprünglichen Meldung S1 gesendeten Daten weitergeleitet werden, wobei die ursprüngliche Meldung S1 eventuell einer oder mehrerer Protokollwandlungen unterzogen wird.
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Eine Zwischenstation in diesem Sinn bilden fahrbahnseitig angeordnete Infrastruktureinrichtungen RS1, RS2, welche auch als RSU bzw. Road Side Units bekannt sind. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine erste Infrastruktureinrichtungen RS1 zum Empfang einer Meldung 2 vorgesehen. Diese Meldung 2 ist eine Weiterleitung der vom Fahrzeug S5 empfangenen Meldung 1. Die erste Infrastruktureinrichtungen RS1 leitet die empfangene Meldung 2 nach einer Protokollumwandlung weiter als Meldung 3, welche schließlich von der Auswertungsinstanz TMC entgegengenommen wird.
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Die Auswertungsinstanz TMC nimmt eine Mehrzahl derartiger Meldungen von verschiedenen Fahrzeugen entgegen und verfügt somit über hinreichende Datensätze für eine Gesamtschau der Beeinträchtigungssituation im Störungsbereich.
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Die bisherige Richtung der Meldungen in Richtung der Auswertungsinstanz TMC wird im Folgenden auch als Upstream-Kommunikation bezeichnet, wobei die bislang beschriebenen Upstream-Meldungen 1, 2, 3 »Rohdaten« im Sinne von noch unbestätigten Störungsmeldungen liefern, welche einer Auswertung durch die Auswertungsinstanz TMC zugeführt werden.
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Im Folgenden werden Meldungen beschrieben, welche eine Downstream-Kommunikation in Richtung von Fahrzeugen realisieren. Diese Downstream-Meldungen transportieren Warnmeldungen an Fahrzeuge. Die Warnmeldungen enthalten – nach Auswertung durch die Auswertungsinstanz TMC konsolidierte – Warnungen über die Störungssituation. Diese Warnmeldungen werden mittelbar oder unmittelbar an Fahrzeuge gesendet, welche sich im oder in der Nähe des Störbereichs INF befinden, beispielsweise an eine Fahrzeug S4 zur Weitervermittlung an ein Fahrzeug S3. Alternativ werden Warnmeldungen an Infrastruktureinheiten gesendet, welche sich im oder in der Nähe des Störbereichs INF befinden, beispielsweise an eine Infrastruktureinheit RS2. Eine durch das Fahrzeug S3 empfangene Warnmeldung kann beispielsweise signalisieren, dass ein korrekter GNSS-Signalempfang derzeit nicht möglich ist. Diese Warnmeldung kann maschinenlesbar ausgewertet werden, etwa von einem Navigationssystem im Fahrzeug S3, und eine Umschaltung von Satellitennavigation auf eine inertiale Navigation auslösen. Optional oder zusätzlich kann eine Warnung in Text- und oder Sprachform für den Fahrzeugführer des Fahrzeugs S3 ausgegeben werden.
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In Downstream-Kommunikation wird eine Warnmeldung 4 also gemäß Zeichnung von der Auswertungsinstanz TMC an die Infrastruktureinheit RS2 gesendet. Die Infrastruktureinheit RS2 wandelt das Protokoll der Warnmeldung um und sendet eine analoge Warnmeldung 5 an das Fahrzeug S4, welches die Warnmeldung in einem Relay-Verfahren an ein Zielfahrzeug S3 weiterleitet.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine standardkonforme Erweiterung von bereits bestehenden Kommunikationsstandards für den Austausch von Meldungen zwischen Schnittstellen in der Straßenverkehrstechnik, also z.B. Fahrzeug-Kooperationsnachrichten zwischen Fahrzeugen, zwischen Fahrzeugen und Infrastruktureinrichtungen sowie zwischen Infrastruktureinrichtungen und Auswertungsinstanzen.
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Eine Definition sogenannter DENM (Decentralized Environment Notification Message) erfolgt im Standardvorschlag ETSI TS 102 637-3: »Intelligent Transportation Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Sets of Applications; Part 3: Specifications of Decentralized Environmental Notifications Basic Service«. DENM werden von einer ITS-Station, z. B. von einem Fahrzeug, zu bestimmten Anlässen, z. B. bei Vorliegen einer akuten Gefahrensituation, an andere ITS-Stationen, typischerweise Infrastruktureinrichtung oder andere Fahrzeuge, gesendet. Im Folgenden werden standardkonform erweiterte DENM beschrieben, welche gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung für einen Austausch der Meldungen 1, 2, 5, 6 eingesetzt werden.
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Weiterhin wird in den DIN/VDE-Normen
- – VDE V 0832-601: »2013-02 Straßenverkehrs-Signalanlagen – Teil 601: Schnittstelle zwischen zentralen Einrichtungen zum Austausch verkehrsbezogener Daten – Daten und Protokoll«; und;
- – VDE V 0832-602: »2013-02 Straßenverkehrs-Signalanlagen – Teil 602: »Schnittstelle zwischen zentralen Einrichtungen zum Austausch verkehrsbezogener Daten – Schemadefinitionen«;
ein Nachrichtenprotokoll zum Austausch von Meldungen zwischen Infrastruktureinheiten RS1, RS2 und einem »Backend System«, also beispielsweise der Auswertungsinstanz TMC definiert. Auf Meldungen gemäß den oben genannten Normen wird im Folgenden als VDE V 0832-601/602-Meldungen Bezug genommen. Im Folgenden werden standardkonform erweiterte VDE V 0832-602-Meldungen beschrieben, welche gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung für einen Austausch der Meldungen 3, 4 eingesetzt werden.
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Die gemäß Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehenen Erweiterungen der oben erläuterten Normen bzw. Standardvorschlägen betreffen die standardgemäßen Datenstrukturen, also Datencontainer, Klassen, Elemente und Definitionen und gestatten eine nahtlose Integration in eine derzeit existierende Kommunikation unter Beteiligung von Infrastruktureinheiten bzw. Road Side Units.
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Die Meldungen von Störquellen werden über die Infrastruktureinheiten schließlich an die Auswertungsinstanz, beispielsweise einem Traffic Management Center (TMC) geliefert, wo die Störungen beobachtet und gegebenenfalls entsprechende Sicherheitsmaßnahmen unter Beteiligung von Exekutivkräften eingeleitet werden können, bevor die Störungen einen weitreichenderen negativen Einfluss bewirken können.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Meldungen gemäß DIN VDE V 0832-601 und DIN VDE V 0832-602 um ein neues Informationselement namens »Interference« zu erweitern. Dieses Informationselement beinhaltet Rohdaten einer Störungsquellenmessung in einem Objekttyp
»Interference_RawMeasurements« sowie die ermittelten Ort der Störungsquelle in einem Objekttyp
»Interference_CalculatedSource«.
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Der Objekttyp »Interference_RawMeasurements« wird für eine Upstream-Kommunikation in Richtung der Auswertungsinstanz bzw. Traffic Management Center TMC verwendet. Der Objekttyp »Interference_CalculatedSource« wird für eine Downstream-Kommunikation in Richtung einer ITS Station, beispielsweise Fahrzeug, verwendet.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Objekttyp »Interference_RawMeasurements« fünf vorzugsweise zwingend (mandatory) mit Werten zu versehende Objekttypen »timestamp«, »location«, »receiver«, »interfered_frequency_bands« und »reference_interference_power«, in die jeweils ein Zeitstempel, ein Lokalisierungsdatum, ein Empfängerdatum, eine Angabe zu den unterstützten Frequenzbändern sowie ein Wert der Störsignalstärke einzutragen ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Objekttyp »location«, die Objekttypen »position«, »position_confidence«, »heading«, »speed« und »relevance_area«, in die jeweils eine Positionsangabe des Empfängers, vorzugsweise angegeben in Längen- und Breitengrade, ein Konfidenzintervall der Positionsangabe, eine Bewegungsrichtung (heading) des Empfängers, eine Geschwindigkeit des Empfängers, sowie ein Relevanzbereich einzutragen ist. Der Relevanzbereich gibt Maßzahlen kreisförmiger Bereiche an, innerhalb deren die Signalstärke des Störsignals mit einer vordefinierten Signalstärke übereinstimmt.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Objekttyp »relevance_area« Objekttypen für spezifische Dimensionen des Relevanzbereichs, beispielsweise »lessThan50m«,
»lessThan100m«, »lessThan200m«, »lessThan500m«,
»lessThan1000m«, »lessThan5km«, »lessThan10km«, sowie
»over10km«.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Objekttyp »receiver« eine Aufzählung (enumerated list) von Objekttypen für spezifische Empfängertypen, beispielsweise »automotive«, »aviation«, »maritime«, »rail«, »handheld«, »survey«, »timing«, »reference_station« und »RSU«.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Objekttyp »supported_frequency_bands« eine Liste von Objekttypen für spezifische Frequenzbänder, beispielsweise »GNSS_L1-E1«, »GNSS_L2«, »GNSS_E6« und »GNSS_L5-E5«. Daraus kann zu einem Zeitpunkt genau ein Frequenzband gewählt werden. Soll eine Störstrahlung in mehreren Frequenzbändern gewählt werden, wird diese in einem weiteren Objekt (information container) gemeldet.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Objekttyp »reference_interference_power« Objekttypen zur Aufnahme dreier Parameter für die Störsignalstärke, beispielsweise »reference_power«, sowie die booleschen Werte »adc_saturation« und »loss_of_signal«.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Objekttyp »Interference_CalculatedSource« beispielsweise die Objekttypen »timestamp«, »location«, »interference_source«, »supported_frequency_bands« und »reference_interference_powerType«, in die in Analogie zum Objekttyp »Interference_RawMeasurements« jeweils ein Zeitstempel, ein Lokalisierungsdatum, ein Wert der Störsignalstärke und eine Angabe zu den unterstützten Frequenzbändern eingetragen wird. Ferner werden die Quelle der Störung »interference_source« sowie die Störungstyp »reference_interference_powerType« eingetragen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Objekttyp »interference_source« Objekttypen für spezifische Störungsquellen, beispielsweise »DME«, »radar« und »jammer«, durch welche jeweils eine Angabe gemacht wird ob die Störung durch eine Entfernungsmessung (Distance Measuring Equipment, DME), einen Radar oder einen Störsender bzw. Jammer verursacht ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Objekttyp »Interference_RawMeasurements« darüber hinaus vier optionale Objekttypen »center frequency«, »pulse duration«, »duty cycle« und »bandwidth«, in die jeweils eine Mittenfrequenz des Störsignals, eine durchschnittliche Pulsdauer des Störsignals, eine Aussteuerung sowie eine Bandbreite des Störsignals einzutragen ist.
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Im Folgenden wird eine Erweiterung der DENM-Struktur (Decentralized Environment Notification Message) gemäß ETSI EN 302 637-3 definiert, welche von einer ITS Station, beispielsweise einem Fahrzeug oder einer Infrastruktureinheit, gesendet wird.
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DENM verwendet eine ASN.1 (Abstract Syntax Notation One) Syntax. Ein DENM beinhaltet im Wesentlichen vier Container mit einer festgelegten Reihenfolge: Einen Management Container, welcher Daten für einen Verlässlichkeitsgrad (Reliability Level) sowie zur Ereignisauslösung (Event Evolution) und -Beendigung (Event Termination) enthält. Einen Situation Container zur Beschreibung eines ermittelten Ereignisses und dessen mögliche Auswirkung auf die Verkehrssicherheit. Einen Location Container zur Angabe der Ereignisposition (Event Position) sowie Routenangaben (Location Referencing) und Relevanz der Ereignisposition. Der in der Reihenfolge letzte Container wird als Alacarte Container bezeichnet. Dieser Container enthält zusätzliche Informationen, die nicht in anderen Containern unterzubringen sind.
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Dieser Alacarte Container wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zum unmittelbaren oder mittelbaren Transport von Meldungen über Störquellen verwendet. Zu diesem Zweck wird zunächst der Situation Container erweitert. Der gegenwärtig definierte Situation Container enthält ein Feld »eventType«, durch den vordefinierte Ereignisse einer Ereignisidentifikationsnummer zugeordnet werden. Bislang existiert keine Ereignisidentifikationsnummer, welche einem Ereignis einer GNSS-Störung zugeordnet ist. Demgemäß wird vorgeschlagen, die Ereignisse mit einem Ereignis mit der Ursachenbeschreibung (Cause Code) »Adverse infrastructure condition – interference« zu erweitern. Als der Ursachenbeschreibung untergeordnete Beschreibungen (Subcause Codes) werden die gestörten Frequenzbänder einbezogen.
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Die untergeordneten Beschreibung (Subcause Codes) zur Definition des gestörten Frequenzbandes wird wie folgt definiert:
0: Unavailable
1: GNSS L1/E1
3: GNSS L2
5: GNSS E6
7: GNSS L5/E5
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Innerhalb des Szenarios existieren zwei Arten der Kommunikation: Eine Upstream-Kommunikation in Richtung der Auswertungsinstanz und eine Downstream-Kommunikation in Richtung von Fahrzeugen. Bei Upstream-Meldungen handelt es sich noch um »Rohdaten« im Sinne von noch unbestätigten Störungsmeldungen, welche nach Auswertung durch die Auswertungsinstanz schließlich zu konsolidierten Downstream-Warnmeldungen an Fahrzeuge führt. Der DENM Standard sieht für eine solche Unterscheidung keine Mittel vor, bietet jedoch Möglichkeiten, Pakete gezielt an bestimmte Empfänger zu übermitteln. Protokolle der unteren Schichten, also insbesondere Network & Transport Layers, sind dann zuständig für die korrekte Übermittlung.
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In Abhängigkeit davon, ob die Nachricht in einer Upstream-Senderichtung Informationen über eine noch unbekannte bzw. unbestätigte Störquelle enthält oder ob diese in einer Downstream-Senderichtung Informationen über bereits bekannte bzw. bestätigte Störquelle enthält, haben die folgenden DENM-Felder unterschiedliche Bedeutung:
DENM-Feld »DetectionTime«: Im Falle einer noch unbekannten bzw. unbestätigten Störquelle ist diesem Feld ein Zeitstempel der Messung »Measurement time stamp« zugeordnet, im Fall einer bereits bekannten bzw. bestätigten Störquelle ist diesem Feld der Zeitpunkt der Definition dieser Störquelle »Definition time« zugeordnet.
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DENM-Feld »EventPosition«: Im Falle einer noch unbekannten bzw. unbestätigten Störquelle ist diesem Feld eine Positionsangabe des Empfängers, zusammen mit einem Konfidenzintervall der Positionsangabe zugeordnet, im Fall einer bereits bekannten bzw. bestätigten Störquelle ist diesem Feld eine Positionsangabe der ermittelten Störquelle, zusammen mit einem Konfidenzintervall der Positionsangabe zugeordnet.
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DENM-Feld »EventPosition Heading«: Im Falle einer noch unbekannten bzw. unbestätigten Störquelle ist diesem Feld eine Bewegungsrichtung (Heading) des Empfängers, mit anderen Worten: des Messsensors, zugeordnet, im Fall einer bereits bekannten bzw. bestätigten Störquelle ist diesem Feld eine Bewegungsrichtung der ermittelten Störquelle zugeordnet.
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DENM-Feld »EventSpeed«: Im Falle einer noch unbekannten bzw. unbestätigten Störquelle ist diesem Feld eine Geschwindigkeit des Empfängers zugeordnet, im Fall einer bereits bekannten bzw. bestätigten Störquelle ist diesem Feld eine Geschwindigkeit der ermittelten bewegten oder auch fahrenden Störquelle zugeordnet.
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DENM-Feld »Relevance Distance«: Im Falle einer noch unbekannten bzw. unbestätigten Störquelle ist diesem Feld ein Relevanzbereich des Empfängers und damit ein Relevanzbereich einer Messung zugeordnet, im Fall einer bereits bekannten bzw. bestätigten Störquelle ist diesem Feld ein Relevanzbereich der ermittelten Störquelle zugeordnet. Der Relevanzbereich gibt Maßzahlen kreisförmiger Bereiche an, innerhalb deren die Signalstärke des Störsignals mit einer vordefinierten Signalstärke übereinstimmt.
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Zum Transport von Meldungen über Störquellen über eine DENM wird der AlacarteContainer mit einem spezifischen GNSS Container erweitert, vgl. letzte Zeile des folgenden ASN.1 Codeblocks:
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Der gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagene und im Folgenden dargestellte InterferenceContainer enthält nun alle benötigten Parameter um ein Störereignis vollständig zu beschreiben:
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Wenngleich in DENM ein Identifikationsdatum »stationID« in Form eines Integerwerts existiert, ist dieses nicht für eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Empfängerarten, z.B. Fahrzeuge, Flugzeuge, RSU usw., geeignet. Daher wurde in obigen Codeblock ein Feld »ReceiverClass« zur Identifikation der genannten Empfängerarten definiert.
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Zusammenfassend umfasst die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Detektion und Meldung eines GNSS-Störsignals (Global Navigation Satellite System) an eine Auswertungsinstanz. Die in der Vorrichtung enthaltene Empfängereinheit, Charakterisierungseinheit und Auswertungseinheit sind in vorteilhafter Weise in derzeit handelsüblichen Navigationssystemen oder On-Board Units zur Erhebung von Straßennutzungsgebühren implementiert, so dass vorzugsweise an einem Fahrzeug, welches erfindungsgemäß zur Meldung von Störquellen beiträgt, kein weiterer Installationsaufwand erforderlich ist. Eine erfindungsgemäße Übertragungseinheit ist vorzugsweise als Schnittstelle zum Austausch von Nachrichten bzw. Meldung mit einer Infrastruktureinheit, üblicherweise auch als »Roadside Unit« bezeichnet, eingerichtet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also in bereits existierenden Fahrzeugen realisierbar oder mit einfachen Mitteln nachrüstbar. Eine Mehrzahl von Fahrzeugen trägt mit Meldungen zu GNSS-Störsignalen, also GNSS-Signalen, welche eine Abweichung der empfangenen Signalcharakteristik von einer erwarteten Signalcharakteristik aufweisen, für eine flächendeckende Datenerhebung von GNSS-Störsignalen bei, wobei eine Mehrzahl von Meldungen in der Auswertungsinstanz zur zentralen Verarbeitung zur Verfügung stehen. In vorteilhafter Weise steht mit den Mitteln der Erfindung ein flächendeckendes Sensornetzwerk an Fahrzeugen mit handelsüblichen GNSS-Empfängern zur Verfügung, welche eine ansonsten notwendige und aufwändige Installation von GNSS-Detektoreinheiten entbehrlich macht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ETSI EN 302 637-3 [0018]
- ETSI EN 302 637-3 [0019]
- VDE V 0832-601/602-Meldungen [0019]
- Norm VDE V 0832-601/602 [0019]
- VDE V 0832-601/602-Meldungen [0019]
- ETSI TS 102 637-3 [0035]
- VDE V 0832-601 [0036]
- VDE V 0832-602 [0036]
- VDE V 0832-601/602-Meldungen [0036]
- VDE V 0832-602-Meldungen [0036]
- DIN VDE V 0832-601 [0039]
- DIN VDE V 0832-602 [0039]
- ETSI EN 302 637-3 [0050]
