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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung eines zumindest teilweise drahtlosen Kommunikationsnetzwerkes auf die Durchführung eines Fernsteuervorganges. Bei dem Fernsteuervorgang wird ein Fahrzeug durch einen entfernten Bediener von einer Ausgangsposition zu einer Zielposition entlang einer geplanten Route bewegt. Dabei werden Steuerdaten und Erfassungsdaten über das Kommunikationsnetzwerk mit dem zu steuernden Fahrzeug ausgetauscht.
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Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, werden inzwischen häufig mit elektrisch steuerbaren Systemen zur Erfassung der Fahrzeugumgebung sowie diversen elektronisch betätigbaren Aktoren zur Steuerung der Fahrbewegung ausgestattet. Derartige Systeme können auch zur Fernsteuerung genutzt werden. Ferner sind Fahrzeuge heute in der Regel mit drahtlosen Kommunikationseinrichtungen ausgestattet, beispielsweise über das 4G-Netz, und mit Systemen zur satellitenbasierten Feststellung der Position.
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Bei Car-Sharing Betreibern sowie in anderen Anwendungsbereichen besteht ein Bedarf dafür, Fahrzeuge per Fernsteuerung zu bewegen, wobei ein Bediener, der sich in einer von dem zu steuernden Fahrzeug entfernten Fernsteuerzentrale befindet, die entsprechenden Steuerkommandos für die Bewegung des Fahrzeuges vorgibt und Anzeigen über das sensorisch erfasste Fahrzeugumfeld erhält. Solche Anzeigen können insbesondere Kamerabilder von der Fahrzeugumgebung sein, sowie eventuell überlagerte Informationen zu erkannten und identifizierten Umgebungsobjekten und Daten über den momentanen Zustand und die momentane Position des Fahrzeuges.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem ein zumindest teilweise drahtloses Kommunikationsnetzwerk auf die Durchführung eines Fernsteuervorgangs vorbereitet werden kann, um während des Fernsteuervorgangs einen sicheren Fernsteuerbetrieb zu ermöglichen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Hautanspruchs.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt durch einen Netzwerk-Provider ausgeführt, der eine Kommunikation über eine oder mehrere Sende- und Empfangsstationen für jeweils eine Kommunikationszelle steuert, in der sich das Fahrzeug während des Fernsteuervorgangs befindet.
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Nachfolgend wird vornehmlich auf Steuermaßnahmen eingegangen, die den drahtlosen Anteil des Kommunikationsnetzwerkes betreffen. Das zu steuernde Fahrzeug sendet und empfängt während des Fernsteuervorgangs Daten über das drahtlose Netzwerk. Darüber hinaus können dieselben oder ähnliche Steuermaßnahmen für einen zusätzlichen Teil des Kommunikationsnetzwerkes erfolgen, der leitungsgebunden ist.
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Das Verfahren zur Vorbereitung des Kommunikationsnetzwerks auf einen Fernsteuervorgang umfasst mehrere Schritte, die bevorzugt in der nachfolgend genannten Reihenfolge ausführbar sind. Alternativ können die Schritte parallel und zeitlich überlappend oder in einer beliebigen anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
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In einem ersten Schritt wird eine Fernsteueranfrage von einer Fernsteuerzentrale empfangen. Die Anfrage kann beispielsweise von einer Bedienperson erzeugt und als elektronische Nachricht an den Netzwerk-Provider gesendet sein. Alternativ kann eine Fernsteueranfrage von einem zu steuernden Fahrzeug erzeugt sein.
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Eine anfängliche Position und eine geplante Fahrroute für ein bestimmtes Fahrzeug werden bei dem Netzwerk-Provider empfangen. Der Absender diese Daten kann das zu steuernde Fahrzeug oder die Fernsteuerzentrale sein.
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Der Netzwerk-Provider kann diese mitgeteilte Position und die mitgeteilte Fahrroute mit Daten über die Position und Kommunikationsleistung von Sende- und Empfangsstationen und zugehörigen Kommunikationszellen entlang der geplanten Fahrroute abgleichen.
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Es wird eine anfängliche Kommunikationszelle ermittelt, der das Fahrzeug vor dem Beginn eines Fernsteuervorgangs zugeordnet ist. Die Zuordnung kann eine kommunikationstechnische Verbindung und/oder eine lokale Zugehörigkeit ausdrücken.
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Darüber hinaus wird mindestens eine nächste Kommunikationszelle ermittelt, der das Fahrzeug beim Zurücklegen der geplanten Fahrroute zugeordnet sein wird. Bevorzugt werden alle Kommunikationszellen ermittelt, denen das Fahrzeug beim Zurücklegen der geplanten Fahrroute zugeordnet sein wird.
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In einem weiteren Schritt wird geprüft, ob in der anfänglichen Kommunikationszelle und ggfs. der mindestens einen nächsten Kommunikationszelle für den angefragten Fernsteuervorgang eine ausreichende Übertragungskapazität bereitstellbar ist. Für diese Prüfung können einerseits technische Randbedienungen überprüft werden, insbesondere ob entlang der gesamten Route eine ausreichende Netzabdeckung vorherrscht. Andererseits können die momentanen oder für den Zeitraum des Fernsteuervorgangs geplanten Betriebsbedingungen des Kommunikationsnetzwerkes geprüft werden, d.h. beispielsweise ob bereits Übertragungskapazitäten für andere Vorgänge reserviert sind und/oder wie hoch die momentane oder zu dem jeweiligen Zeitpunkt übliche Netzauslastung einer ermittelten Kommunikationszelle ist.
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Auf Basis des Prüfergebnisses wird eine Antwortmitteilung an die Fernsteuerzentrale und/oder das zu steuernde Fahrzeug übermittelt. Die Antwortmitteilung kann im Falle eines positiven Prüfungsergebnisses eine Freigabe für die Durchführung des Fernsteuervorgangs umfassen.
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Sofern eine solche Freigabe erteilt wird, erfolgt eine Reservierung der für den Fernsteuervorgang benötigten Übertragungskapazität in der anfänglichen Kommunikationszelle als dedizierte Übertragungskapazität für den Fernsteuervorgang. Darüber hinaus kann eine entsprechende dedizierte Übertragungskapazität für leitungsgebundene Teile des Kommunikationsnetzwerks erfolgen.
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Für die Reservierung einer dedizierten Übertragungskapazität können beliebige bekannte Verfahren angewendet werden, insbesondere die Zuweisung von Quality of Service (QoS) Attributen für die Verbindung.
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Durch die Zuweisung der dedizierten Übertragungskapazität wird sichergestellt, dass die für den Fernsteuervorgang auszutauschenden Daten zumindest innerhalb des drahtlosen Kommunikationsnetzwerkes mit Vorrang übertragen werden.
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Durch die Reservierung der Übertragungskapazität werden insbesondere eine Mindest-Brandbreite und eine maximale Übertragungslatenz zugesichert, damit die für den Fernsteuervorgang benötigten Datenmitteilungen in ausreichender Geschwindigkeit, insbesondere in Echtzeit übertragen werden.
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In den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung sowie der nachfolgenden Beschreibung sind weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung beispielhaft und schematisch dargestellt. Es zeigt:
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1: Eine schematische Ansicht eines drahtlosen Kommunikations-Netzwerkes entlang einer geplanten Fahrroute sowie eine Netzwerkverbindung zu einer Fernsteuerzentrale.
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1 zeigt beispielhaft eine Draufsicht auf einen Straßennetz (S). Die Darstellung ist auf das Beispiel einer Fernsteuerung für ein Car-Sharing-Fahrzeug (3) gerichtet, das von einer Anfangsposition (X) entlang einer geplanten Fahrroute (R) zu einer Endposition (Y) bewegt werden soll. Das Beispiel kann in entsprechender Weise auf andere Anwendungsbereiche übertragen werden.
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Während des Fernsteuervorgangs werden Steuerdaten und Erfassungsdaten jeweils zwischen einer Sende- und Empfangsstation (2) und dem fernzusteuernden Fahrzeug (3) ausgetauscht, das heißt über den drahtlosen Teil des Kommunikationsnetzwerks (1). Bei der Bewegung entlang der geplanten Route (R) durchquert das Fahrzeug (3) mindestens zwei Kommunikationszellen (A, B, C, D). Jede dieser Kommunikationszellen (A, B, C, D) kann einer separaten Sende- und Empfangsstation (2) zugeordnet sein, beispielsweise einer Antennenstation des 4G-Kommunikationsnetzwerkes. Die Sende- und Empfangsstationen (2) können wiederum über einen leitungsgebundenen Teil des Kommunikationsnetzwerks (1) mit dem Netzwerk-Provider und/oder mit der Fernsteuerzentrale (4) verbunden sein.
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Zumindest der drahtlose Teil des Kommunikationsnetzwerks (1) kann von dem Netzwerk-Provider gesteuert werden, um dedizierte Übertragungskapazitäten zu reservieren. Bevorzugt kann eine entsprechende Steuerung für den leitungsgebundenen Teil des Kommunikationsnetzwerks vorgesehen sein.
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Vor der Durchführung eines Fernsteuervorgangs können die oben genannten Schritte zur Vorbereitung des Kommunikationsnetzwerkes (1) ausgeführt werden, d.h. das Empfangen einer Fernsteueranfrage, einer anfänglichen Position (X) und einer geplanten Fahrroute (R) sowie die Bestimmung des fernzusteuernden Fahrzeuges (3); Das Ermitteln der betroffenen Kommunikationszellen (A, B, C, D), das Überprüfen ob eine ausreichende Übertragungskapazität bereitstellbar ist, das Senden einer Antwortmitteilung auf Basis des Prüfergebnisses; sowie im Falle einer Freigabe, das Reservieren einer dedizierten Übertragungskapazität für den Fernsteuervorgang.
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Spätestens wenn ein Fernsteuervorgang freigegeben ist, können Sensorinformationen, Statusinformationen und gegebenenfalls Warnungsmeldungen des Fahrzeuges (3) über das Kommunikationsnetzwerk (1) zur Fernsteuerzentrale (4) übertragen werden. Diese Informationen und Meldungen können beispielsweise durch eine oder mehrere Anzeigevorrichtungen (5), insbesondere Displays, für einen Bediener (O) wahrnehmbar gemacht werden. Der Bediener (O) kann über beliebige geeignete Steuermittel Steuerkommandos erzeugen. In dem Beispiel von 1 sind ein elektronisches Lenkrad (6) und ein elektronisches Gaspedal (7) dargestellt. Die Steuerkommandos werden über das Kommunikationsnetzwerk (1) zu dem zu steuernden Fahrzeug (3) übertragen, um dort Aktoren des Fahrzeuges zu betätigen.
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Durch die Steuerkommandos können konkrete oder abstrakte Vorgaben für die Fahrzeugbewegung gemacht werden. Je nach Automatisierungsgrad des Fahrzeuges (3) können die Steuerkommandos bspw. direkt in eine Veränderung des Lenkeinschlags oder eine Regelung der Fahrgeschwindigkeit umgesetzt werden. Alternativ kann das Fahrzeug (3) über Funktionen zum teilautonomen oder vollautonomen Fahren verfügen. In einem solchen Fall können die Steuerkommandos lediglich abstrakte Vorgaben umfassen, wie beispielsweise die Vorgabe einer mittleren Fahrgeschwindigkeit und der Fahrroute. Die konkrete Wahl der Fahrgeschwindigkeit, einer bestimmten Fahrspur und des Lenkwinkels kann dann durch die Bordsysteme des Fahrzeuges (3) erfolgen. Bevorzugt kann ein Bediener (O) auch bei teil- oder vollautonomer Fahrt des Fahrzeugs (3) jederzeit den Betrieb überwachen und bei Bedarf konkrete Steuer-Eingriffe vornehmen.
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Die Sensordaten, die vom Fahrzeug (3) erfasst und übertragen werden, können zumindest Kamerabilder in einer oder mehreren Sichtrichtungen aus dem Fahrzeug (3) umfassen. Darüber hinaus können beispielsweise Informationen über erkannte und identifizierte Umgebungsobjekte wie Fahrbahnmarkierungen, Fahrbahnbegrenzungen, Bäume, Häuser, andere Fahrzeuge, Fußgänger, Ampeln und Verkehrsschilder umfassen.
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Bei der Fernsteuerung können Sicherheitsfunktionen des zu steuernden Fahrzeuges (3) mitgenutzt werden, insbesondere ein Kollisionsvermeidungssystem, Systeme zur Fahrspurregelung, Systeme zur Abstandshaltung und ähnliche.
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Die Vorbereitung des drahtlosen Kommunikationsnetzwerkes (1) kann in der oben beschriebenen Weise vor der Durchführung des Fernsteuervorgangs erfolgen. Darüber hinaus kann eine Vorbereitung oder eine entsprechende Anpassung des Kommunikationsnetzwerkes während des Fernsteuervorgangs erfolgen. Insbesondere kann bei einer Annäherung des Fahrzeuges (3) an eine Grenze zur jeweils nächsten Kommunikationszelle (B) eine für den Fernsteuervorgang benötigte Übertragungskapazität in der nächsten Kommunikationszelle (B) als dedizierte Übertragungskapazität für den Fernsteuervorgang reserviert werden. Alternativ kann eine solche Reservierung für die mindestens eine nächste Kommunikationszelle (B, C, D) bereits vor der Durchführung des Fernsteuervorgangs erfolgen.
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Sobald das ferngesteuerte Fahrzeug (3) die Grenze zwischen einer vorhergehenden Kommunikationszelle (A) und einer nächsten Kommunikationszelle (B) überschritten hat, d.h. sobald das Fahrzeug der nächsten Kommunikationszelle (B) zugeordnet ist, kann die Reservierung der dedizierten Übertragungskapazität in der vorhergehenden Kommunikationszelle (A) aufgehoben werden. Mit anderen Worten braucht für den drahtlosen Teil des Kommunikationsnetzwerks (1) eine Reservierung nur dort zu erfolgen, wo konkret eine Datenübertragung zwischen den Fahrzeug (3) und einer Sende- und Empfangsstation (2) benötigt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können die Prüfergebnisse des Netzwerk-Providers über die Tatsache, ob in den entsprechend der Route (R) ermittelten Kommunikationszellen (A, B, C, D) eine ausreichende Übertragungskapazität bereitstellbar ist, dem Bediener (O) oder der Fernsteuerzentrale (4) als Hilfe zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann im Falle der Nichtverfügbarkeit einer ausreichenden Übertragungskapazität eine Antwortmitteilung an die Fernsteuerzentrale gesendet werden, um einen verzögerten Beginn oder eine alternative Route vorzuschlagen.
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Eine Entscheidung darüber, unter welchen Bedingungen eine Übertragungskapazität für die Durchführung des Fernsteuervorgangs als ausreichend eingestuft wird, kann je nach Ausbildung der beteiligten Kommunikationsmittel und des Umfangs der zu übertragenden Daten nach verschiedenen Kriterien bestimmt werden. Bevorzugt ist ein Grundkriterium, dass zumindest die Steuerkommandos und die Sensorinformationen zwischen dem zu steuernden Fahrzeug (3) und der Fernsteuerzentrale (4) ohne Datenverlust und in Echtzeit übertragen werden können, wobei der Begriff Echtzeit eine Übertragung mit einer Verzögerung von wenigen Millisekunden bedeutet, insbesondere einer Verzögerung von 0 bis maximal 100 Millisekunden, bevorzugt deutlich weniger als 50 Millisekunden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung können ein oder mehrere kritische Bereiche entlang der Route (R) identifiziert werden. Die Identifizierung kann beispielsweise durch den Netzwerk-Provider erfolgen, der Informationen über lokal überhöhte Netzwerkauslastungen, oder die Aussendung von Notrufmitteilungen an der Route (R) oder in benachbarten Bereichen auswertet. Alternativ oder zusätzlich können durch das Fahrzeug (3) und/oder die Fernsteuerzentrale (4) auf Basis von Navigationsdaten oder aktuellen Sensorinformationen besonders stark frequentierte Kreuzungen oder Straßen mit unerwartet hohen Verkehrsaufkommen identifiziert werden. Die Kritikalität solcher Bereiche kann einerseits die Datenübertragung in der entsprechenden Kommunikationszelle (A, B, C, D) oder andererseits die Bewegungsmöglichkeiten entlang der Route (R) betreffen.
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Im Falle der Aussendung eines Notrufs in einer zu der Route (R) gehörenden Kommunikationszelle (A, B, C, D) oder einer benachbarten Kommunikationszelle kann beispielsweise eine Mitteilung von dem Netzwerk-Provider an die Fernsteuerzentrale (4) und/oder an das zu steuernde Fahrzeug (3) ausgesendet werden, um die Bewegung des Fahrzeugs (3) möglichst kurzfristig und in kontrollierter Weise zu beenden. Das Beenden der Bewegung bzw. die Unterbrechung eines Fernsteuervorgangs könnte nämlich notwendig werden, weil die Reservierung der Bandbreite wegen einer prioritätshöheren Anfrage nicht mehr sichergestellt werden kann.
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Im Falle einer stark frequentierten Kreuzung kann gegebenenfalls eine momentan erhöhte Übertragungskapazität für den Fernsteuervorgang reserviert werden, um einen absehbar höheren Bedarf für die Übertragung von Sensordaten und/oder Erfassungsdaten zu antizipieren.
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Wiederum alternativ oder zusätzlich kann für kritische Bereiche eine höhere Genauigkeit und/oder ein schnelleres Antwortverhalten des drahtlosen Kommunikationsnetzwerkes (1) angefragt und/oder zugesichert werden.
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Falls während der Durchführung des Fernsteuervorgangs die tatsächlich verfügbare Übertragungskapazität geringer ist als die zugesicherte Kapazität, oder falls eine Unterschreitung der zugesicherten Kapazität für einen zukünftigen Zeitraum prädiziert wird, können entsprechende Warnungsmeldungen erzeugt werden. Solche Warnungen können insbesondere von dem Fahrzeug (3) und/oder dem Netzwerk-Provider zur Fernsteuerzentrale (4) gesendet werden, um eine kontrollierte Unterbrechung des Fernsteuervorgangs oder andere Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten. Derartige Sicherheitsmaßnahmen können beispielsweise das Verlangsamen der Fahrgeschwindigkeit und/oder ein autonomes oder teil-autonomen Stillsetzen des Fahrzeuges (3) sein.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die zu den Ausführungsbeispielen gezeigten, beschriebenen oder beanspruchten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden.
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Das zu steuernde Fahrzeug (
3) kann beispielsweise ein Betriebsfahrzeug eines Flughafens oder ein fernzusteuerndes Schienenfahrzeug sein. Alternative Anwendungsbereiche für die vorliegende Erfindung neben dem Car-Sharing sind das Bewegen von ferngesteuerten Fahrzeugen auf großen abgesperrten Arealen, wie beispielsweise einem Flughafenvorfeld oder einem Groß-Parkplatz eines Fahrzeugflottenbesitzers. Daneben können beliebige andere Anwendungen vorgesehen sein. BEZUGSZEICHENLISTE
| 1 | Drahtloses Kommunikations-Netzwerk | Wireless communication network |
| 2 | Sende- und Empfangsstation / Antenne | Sending and receiving station / antenna |
| 3 | Zu steuerndes Fahrzeug | Vehicle to be remotecontrolled |
| 4 | Fernsteuerzentrale | Remote control center |
| 5 | Display | Display |
| 6 | Elektronisches Lenkrad | Electronic steering wheel |
| 7 | Elektronisches Gaspedal | Electronic accelerator pedal |
| A | Kommunikationszelle | Communication cell |
| B | Kommunikationszelle | Communication cell |
| C | Kommunikationszelle | Communication cell |
| D | Kommunikationszelle | Communication cell |
| O | Bediener | Operator |
| R | Route | Route |
| S | Straßennetz | road network |
| X | Anfangsposition | Initial position |
| Y | Endposition | Final position |
