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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur sicheren Übertragung von Daten, welche durch mindestens einen verschlüsselten QR-Code eines Infrastrukturservice zur Verfügung gestellt werden, in ein hochautomatisiertes Fahrzeug. Dabei erfolgt die Erfassung eines verschlüsselten QR-Codes mit einer Fahrzeugkamera und der Zugang zu unterschiedlichen Informationen und/oder Services über einen digitalen Zugangsschlüssel. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Verwendung des Verfahrens in einem bestimmten Bereich, auf einen verschlüsselten QR-Code zur Verwendung in diesem Verfahren sowie auf ein Fahrerassistenzsystem, welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen, und auf ein hochautomatisiertes Fahrzeug, welches ein solches Fahrerassistenzsystem umfasst.
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Stand der Technik
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Bei Fahrzeuganwendungen, insbesondere im Bereich autonomer und hochautomatisierter Fahrzeuge, ist die Vernetzung ein immer wichtigerer Aspekt. Dazu zählen sowohl die Verbindung mit anderen Verkehrsteilnehmern als auch mit Infrastrukturkomponenten und Cloud-Diensten. Informationen, die während der Produktion noch nicht bekannt sind, sollen ins Fahrzeug übertragen und ein Zugang zu Cloud-Diensten ermöglicht werden. Vor allem aktuelle, temporäre und regionale Informationen und/oder Services müssen den Fahrzeugen von außen mitgeteilt werden. Hierzu werden aufwändige Services und Netzwerke eingesetzt, meist sogenanntes Geocast, welche Informationen und Services an Fahrzeuge senden, die sich in dem unterstützten Gebiet befinden und registriert sind. Dies bedingt einen weiteren Service-Provider im Gesamtsystem aus Fahrzeug und Infrastruktur-Provider: Der Service-Provider erhält aktuelle Informationen vom Infrastruktur-Provider und muss diese dann dem Fahrzeug oder sonstigen Nutzern zur Verfügung stellen. Zusätzlich zur weiteren Komponente in der Kommunikation wird dadurch die regionale Funknetzauslastung sowie die Last des Downlinks (Empfangskanal eines Endgeräts) erhöht.
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In anderen Anwendungsgebieten, speziell in Verbindung mit Smartphones, sind QR-Codes verbreitet, um mithilfe einer Kamera einen schnellen Zugriff auf Daten aus dem Internet zu ermöglichen.
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DE 10 2020 118 927 A1 hat eine Vorrichtung zur Anzeige von Informationen, wie Hinweisschildern oder Verkehrsschildern, zum Gegenstand. Diese umfasst einen Träger mit mehreren Anzeigebereichen zum Darstellen der Informationen in verschiedenen Wellenlängenbereichen. Dabei ist auch die Anzeige maschinenlesbarer Codes, etwa als QR-Code, RFID-Chip oder NFC-Chip und auch im UV- oder IR-Bereich, vorgesehen, welche für elektronische Geräte lesbar sind. Dadurch kann mithilfe einer Detektoreinheit eines teilautonom oder autonom fahrenden Fahrzeugs mehr Information erhalten werden als für den Menschen sichtbar ist. Angedacht sind insbesondere Positionsinformationen, aber auch Informationen zur Umgebung.
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DE 10 2016 102 065 A1 offenbart ein Verfahren zum Unterstützen einer autonomen Fahrt eines Kraftfahrzeugs auf einer Parkfläche, wobei die Parkfläche auf einer Infrastrukturkarte bereitgestellt und die Position des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Dazu wird in einer Ausführung die Infrastrukturkarte in einem für das Parkassistenzsystem einlesbaren Format bereitgestellt, etwa durch einen beschreibenden Code, insbesondere durch einen QR-Code, an einem Eingang der Parkfläche. Dieser soll beispielsweise von einer fahrzeugseitigen Kamera des Parkassistenzsystems eingelesen und vom System dekodiert werden. Alternativ kann durch das Einlesen des QR-Codes ein Verbindungsaufbau mit einer Internetseite initiiert werden, auf welcher ein entsprechender Download bereitsteht.
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US 2018/0129890 A1 hat ein Verfahren zur verbesserten Lokalisation eines Fahrzeugs zum Gegenstand, wobei sensorische Umgebungsdaten mit einer (oder gegebenenfalls einer zweiten) digitalen Karte abgeglichen werden. Dies wird durch eine externe Prüfungsvorrichtung unterstützt, welche nur bei Bedarf eingesetzt wird, um die benötigte Rechenleistung, ebenso wie die Umgebungssensoren des Fahrzeugs, optimal auszunutzen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur sicheren Übertragung von Daten, welche durch mindestens einen verschlüsselten QR-Code eines Infrastrukturservice zur Verfügung gestellt werden, in ein hochautomatisiertes Fahrzeug vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Erfassung eines verschlüsselten QR-Codes mit einer Fahrzeugkamera, das Verarbeiten des zuvor erfassten verschlüsselten QR-Codes mit einem QR-Code-Decodieralgorithmus und einem hinterlegten digitalen Zugangsschlüssel, um den Zugang zu unterschiedlichen Informationen und/oder Services des Infrastrukturservice zu erhalten, das Abrufen eines Infrastrukturservice für eine verfügbare geografische Verortung und das anschließende Bereitstellen von relevanten Kontaktdaten, Informationen und/oder Services des Infrastrukturservice.
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An die Nutzung von QR-Codes im Umfeld der Automobiltechnologie werden hohe Anforderungen, insbesondere bezüglich der Sicherheit, gestellt. Zum Erfüllen solcher Sicherheitskriterien ist ein Schutz vor Manipulation der im QR-Code enthaltenen Daten unerlässlich. Mit dem offenbarten Verfahren wird eine solche Lösung auf Basis von verschlüsselten QR-Codes, die mittels integrierter Fahrzeugkamera erfasst werden, vorgeschlagen, welche passiv von außen eine Verbindung in ein hochautomatisiertes Fahrzeug herstellt. Auf diese Weise können, zunächst verschlüsselt, alle relevanten Kontaktdaten, Informationen und/oder Services des Infrastrukturservice einschließlich temporärer und/oder regionaler Besonderheiten sicher zur Verfügung gestellt werden. Dabei ist ein vorheriger Verkauf der digitalen Zugangsschlüssel und damit des Zugangs zu den Informationen und/oder Services denkbar.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kommt dabei zur geografischen Verortung und Bereitstellung von Services im Gesamtsystem, umfassend mindestens das hochautomatisierte Fahrzeug und einen Infrastrukturservice-Provider, ein weiterer Provider, beispielsweise für Geocast, nicht zum Einsatz.
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Daneben erfolgt in einer weiteren Ausführungsform die Bereitstellung der Informationen und/oder Services auf direkte Anfrage aus dem hochautomatisierten Fahrzeug in Verbindung mit der Erfassung eines verschlüsselten QR-Codes im ersten Schritt.
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Durch das Vermeiden eines zusätzlichen Providers kann, neben dem Einsparen einer Komponente im Gesamtsystem, auch die regionale Funknetzauslastung der lokalen (Mobil-) Funknetze reduziert werden. Dies trägt zu einer zuverlässigeren Verbindung bei, ebenso wie die Reduktion der Last des Downlinks (Empfangskanal eines Endgeräts), welche durch die direkte Anfrage an den Infrastrukturservice erreicht wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird zur Erfassung eines verschlüsselten QR-Codes mit der Fahrzeugkamera eine Mono- oder eine Stereokamera eingesetzt. Integriert als Fahrzeugkamera lassen sich erfindungsgemäß beide Arten von Kamera für das offenbarte Verfahren nutzen und die jeweils erfassten verschlüsselten QR-Codes anschließend mithilfe des QR-Code-Decodieralgorithmus verarbeiten.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine Broadcast-Anwendung. In diesem Fall überprüft das hochautomatisierte Fahrzeug in einem weiteren Schritt den Empfang von Daten.
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Daneben betrifft eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eine Regelung durch den Infrastrukturservice. In diesem Fall wird eine bidirektionale, eindeutige Kommunikation zwischen dem hochautomatisierten Fahrzeug und dem Infrastrukturservice und/oder mindestens einer Infrastrukturkomponente aufgebaut.
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Während bei einer Broadcast-Anwendung bestimmte Daten generell an alle Nutzer in einem geografisch verorteten Bereich übermittelt werden, sind bei einer bidirektionalen, eindeutigen Kommunikation im Fall einer Regelung durch den Infrastrukturservice die beteiligten Kommunikationspartner jeweils genau bekannt und sowohl als Empfänger als auch als Sender aktiv. In beiden Situationen wird seitens des hochautomatisierte Fahrzeugs die Sicherheit in der Verbindung, der Kommunikation und somit der Datenübertragung erhöht und einer potentiellen Manipulation entgegengewirkt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden temporäre und/oder lokale Einschränkungen und/oder Ereignisse im Umfeld des im ersten Schritt erfassten verschlüsselten QR-Codes in Echtzeit an hochautomatisierte Fahrzeuge im entsprechenden Gebiet kommuniziert.
In einer weiteren Ausführungsform leitet das hochautomatisierte Fahrzeug dann aufgrund der erhaltenen Daten eine Fahrzeugreaktion ein.
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Anhand der geografischen Verortung des Infrastrukturservice, welche aufgrund des jeweils erfassten verschlüsselten QR-Codes bereitsteht, können zeitlich und örtlich relevante Informationen und/oder Services an die hochautomatisierten Fahrzeuge im jeweiligen Bereich übermittelt werden. Dies schließt beispielsweise Unfälle oder Baustellen auf der befahrenen Strecke ein und kann somit auch eine Kommunikation von Einsatzkräften an den nachfolgenden Verkehr ermöglichen. Jedes hochautomatisierte Fahrzeug kann in der Folge aus den erhaltenen Daten die jeweils individuell passende und sichere Fahrzeugreaktion einleiten. Dies schließt auch eine Reaktion auf eine fehlerhafte, negative oder fehlende Antwort des Infrastrukturservice ein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die verschlüsselten QR-Codes über elektronische Anzeigen mindestens einer Infrastrukturkomponente, insbesondere an einer Schilderbrücke, mobil oder stationär, angezeigt. Dort befinden sie sich im gleichen Sichtfeld wie herkömmliche Verkehrszeichen und können entsprechend erfasst und verarbeitet werden. Gleichzeitig ist durch die meist bereits vorhandene Infrastruktur ein schnelles Anbringen oder Anpassen der Anzeige möglich.
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Außerdem soll das vorgeschlagene Verfahren erfindungsgemäß in einem Bereich, der zum Teil von hochautomatisierten Fahrzeugen befahren wird, verwendet werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird dabei das vorgeschlagene Verfahren erfindungsgemäß so verwendet, dass das hochautomatisierte Fahrzeug mittels unverschlüsseltem oder verschlüsseltem QR-Code davon in Kenntnis gesetzt wird, dass es sich in einem entsprechenden Bereich befindet und sich anschließend mit dem Infrastrukturservice und/oder mindestens einer Infrastrukturkomponente verbindet oder sich in einen sicheren Zustand überführt.
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Ein Bereich, der von hochautomatisierten Fahrzeugen befahren wird, eignet sich besonders für die Anwendung des offenbarten Verfahrens. Zur Umsetzung ist es sicherheitstechnisch vorteilhaft, das hochautomatisierte Fahrzeug über den Aufenthalt in einem solchen Bereich zu informieren. Daher umfasst dabei der funktionale Ablauf bei der Fahrt eines hochautomatisierten Fahrzeugs in einen unterstützten Bereich das Einfahren in diesen Bereich, die Erfassung eines ersten unverschlüsselten oder verschlüsselten QR-Codes, den Verbindungsaufbau zum Infrastrukturservice, das Überprüfen der Verbindung und nach erfolgreicher Verbindung die Fahrt des hochautomatisierten Fahrzeugs mit Unterstützung durch den Infrastrukturservice bzw. ohne eine Verbindung den Abbruch und die Bewertung der fehlenden Unterstützung durch das hochautomatisierte Fahrzeug für den Bereich zur Einhaltung der Kontrollierbarkeit des hochautomatisierten Fahrzeugs sowie das Überführen in einen sicheren Zustand.
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Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrerassistenzsystem, welches mindestens eine Fahrzeugkamera und einen QR-Code-Decodieralgorithmus sowie mindestens einen digitalen Zugangsschlüssel umfasst. Dabei ist das Fahrerassistenzsystem dazu eingerichtet, eines der hierin offenbarten Verfahren auszuführen.
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Daneben betrifft die Erfindung ein hochautomatisiertes Fahrzeug, welches ein solches Fahrerassistenzsystem umfasst.
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Außerdem wird erfindungsgemäß ein verschlüsselter QR-Code vorgeschlagen, welcher in einem hierin offenbarten Verfahren verwendet wird. Dabei ist der verschlüsselte QR-Code derart verschlüsselt ist, dass er erst nach Verifikation mit einem digitalen Zugangsschlüssel ausgelesen wird und den Zugang zu Informationen und/oder Services eines Infrastrukturservice bereitstellt. Damit kann er die hohen Sicherheitsanforderungen im Bereich der Automobiltechnologie erfüllen.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist eine sichere Übertragung von Daten in ein hochautomatisiertes Fahrzeug möglich. Durch die bereitgestellten, verschlüsselten QR-Codes kann eine passive Verbindung von außen in das hochautomatisierte Fahrzeug hergestellt werden. Eine zuverlässige Verschlüsslung der QR-Codes ist, gerade bei einer Nutzung im Umfeld der Automobiltechnologie, unerlässlich. Hier müssen besonders hohe Anforderungen in Form von Sicherheitskriterien gestellt und erfüllt werden, um etwa einer Manipulation der ins Fahrzeug übermittelten Daten vorzubeugen. Dies wird im offenbarten Verfahren mit verschlüsselten QR-Codes umgesetzt, welche nach der Erfassung mit der integrierten Fahrzeugkamera erst nach Verarbeitung mit einem digitalen Zugangsschlüssel den Zugang zu Informationen und/oder Services ermöglichen. Auf diese Weise können, zunächst verschlüsselt, alle relevanten Kontaktdaten, Informationen und/oder Services des Infrastrukturservice einschließlich temporärer und/oder regionaler Besonderheiten sicher zur Verfügung gestellt werden. Zusätzlich kann der Zugang zum Infrastrukturservice mithilfe der digitalen Zugangsschlüssel bei Bedarf reguliert und/oder auch vermarktet werden.
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Ein weiterer Schutz vor Manipulation kann durch zusätzliche Schritte im Falle einer Broadcast-Anwendung bzw. einer Regelung durch den Infrastrukturservice erfolgen, indem der Empfang von Daten überprüft bzw. eine bidirektionale, eindeutige Kommunikation zwischen dem hochautomatisierten Fahrzeug und dem Infrastrukturservice aufgebaut wird. Dies erhöht die Sicherheit in der Verbindung, der Kommunikation und somit der durchgeführten Datenübertragung.
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Gleichzeitig kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform, insbesondere aufgrund der durch die Erfassung der verschlüsselten QR-Codes vermittelten passiven Verbindung, der Einsatz eines zusätzlichen Providers, z. B. Geocast, im Gesamtsystem, umfassend das hochautomatisierte Fahrzeug und den Infrastrukturservice-Provider, vermieden werden. Geocast etwa, als ein derartiger weiterer Service-Provider im Gesamtsystem, erfordert verhältnismäßig aufwändige Services und Netzwerke, um regionale Informationen und/oder Services an Nutzer im relevanten Gebiet zu senden. Der Service-Provider selbst erhält aktuelle Daten vom Infrastruktur-Provider und muss diese dann den Nutzern, häufig als Echtzeitdaten, zur Verfügung stellen. Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird folglich einerseits eine Komponente im Gesamtsystem eingespart, andererseits kann auch die Funknetzauslastung der lokalen (Mobil-) Funknetze reduziert werden, was zu einer zuverlässigeren Verbindung beiträgt. Aufgrund der direkten Anfrage aus dem hochautomatisierten Fahrzeug in Verbindung mit der Erfassung eines verschlüsselten QR-Codes in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird daneben außerdem eine Einsparung in der Last des Downlinks (Empfangskanal eines Endgeräts) erreicht.
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Auch der Infrastrukturservice-Provider selbst kann von dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren profitieren, da ihm ohne die Vernetzung mit einem weiteren Service-Provider eine direkte Rückmeldung über die Nutzung des Infrastrukturservice zur Verfügung steht. Dies ermöglicht etwa Rückschlüsse bezüglich der Straßenauslastung durch hochautomatisierte Fahrzeuge und eröffnet Mitgestaltungsmöglichkeiten, z. B. für den Verkehrsfluss oder eine Verkehrslenkung mittels der durch den Infrastrukturservice bereitgestellten Informationen und/oder Services.
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Ein weiterer Vorteil des offenbarten Verfahrens ist, dass, auch ohne den zusätzlichen Service-Provider, durch die geografische Verortung des Infrastrukturservice eine gezielte Übermittlung temporär und/oder regional relevanter Daten ermöglicht wird. Anhand der geografischen Verortung des Infrastrukturservice, welche aufgrund des jeweils erfassten verschlüsselten QR-Codes bereitsteht, können zeitlich und/oder örtlich relevante Informationen und/oder Services an die hochautomatisierten Fahrzeuge im jeweiligen Bereich übermittelt werden. Dies schließt beispielsweise Unfälle oder Baustellen auf der befahrenen Strecke ein und kann somit auch eine Kommunikation von Einsatzkräften an den nachfolgenden Verkehr ermöglichen. Jedes hochautomatisierte Fahrzeug kann in der Folge aus den erhaltenen Daten die jeweils individuell passende und sichere Fahrzeugreaktion einleiten.
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Dabei ist besonders für Fahrzeuge mit einem niedrigen Automatisierungslevel von Vorteil, dass für den Erhalt örtlich relevanter Informationen und/oder Services hochaufgelöstes Kartenmaterial nicht grundsätzlich erforderlich ist. Aufgrund der geografischen Verortung können die bereitgestellten Daten allgemein auf den Bereich im Umkreis des erfassten verschlüsselten QR-Codes bezogen sein.
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Außerdem kann bereits durch im Fahrzeug hinterlegte Zugangsschlüssel der Zugang zu unterschiedlichen Informationen und/oder Services geleitet werden.
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Obwohl zur Initiierung der gleiche verschlüsselte QR-Code zum Einsatz kommt, können die zur Verfügung gestellten Daten beispielsweise an Fahrzeugart (z. B. Personen- oder Nutzkraftwagen), Nutzer (z. B. privat oder geschäftlich) und/oder auch den Grad der Automatisierung (z. B. SAE Levels 1-5) angepasst werden. Folglich ist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren auch für einen Mischbetrieb, also die gleichzeitige Nutzung von Fahrzeugen unterschiedlicher Automatisierungslevels auf identischer Strecke, anwendbar. Ergibt sich je nach Einstufung der Automatisierung eines Fahrzeugs eine unterschiedliche Relevanz für die möglichen Informationen und/oder Services des Infrastrukturservice, kann dies aufgrund der individuellen digitalen Zugangsschlüssel im Fahrzeug direkt berücksichtigt werden.
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Daneben nutzt das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren in der Umsetzung größtenteils bereits bekannte Technologien aus, etwa eine verbaute Fahrzeugkamera in diversen Ausführungen oder für Smartphone-Anwendungen geläufige QR-Codes und entsprechende QR-Code-Decodierer bzw. QR-Code-Decodieralgorithmen. Auch eine Eingliederung in die im Straßenverkehr vorhandene Infrastruktur ist vielerorts möglich, so dass ein schnelles Anbringen oder Anpassen einer Anzeige der verschlüsselten QR-Codes ausführbar ist. Die elektronische Anzeige erfordert nur einen geringen örtlichen Wartungsaufwand, beispielsweise entfällt die Notwendigkeit eines Schilderumtauschs usw., und kann dennoch stets hochaktuelle Informationen und/oder Services anbieten. Anpassungen können durch den Infrastrukturservice-Provider auf einer zugehörigen Online-Plattform vorgenommen werden. Dieses Vorgehen ermöglicht es außerdem, für die verschlüsselten QR-Codes sowie für die digitalen Zugangsschlüssel dynamisch neue Sicherheitsanforderungen zu übernehmen oder regelmäßige Updates einzubringen, um unerwünschten Zugriffen vorzubeugen und Manipulationen zu verhindern. Die Anzeige der verschlüsselten QR-Codes kann erfindungsgemäß etwa über elektronische Anzeigen an Infrastrukturkomponenten, insbesondere an Schilderbrücken, mobil oder stationär, etwa an Installationen am Straßenrand, erfolgen. Dort befinden sie sich im gleichen Sichtfeld wie herkömmliche Verkehrszeichen und können entsprechend erfasst und verarbeitet werden.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend die Erfassung eines verschlüsselten QR-Codes durch ein hochautomatisiertes Fahrzeug durch dessen Fahrzeugkamera und die dadurch erstellte Verbindung zum Infrastrukturservice und
- 2 ein Flussdiagramm des funktionalen Ablaufs für eine Fahrt eines hochautomatisierten Fahrzeugs in einen unterstützten Bereich.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zur sicheren Übertragung von Daten in ein hochautomatisiertes Fahrzeug 10 mittels mindestens eines verschlüsselten QR-Codes 20. Ein dargestelltes Gesamtsystem 1 umfasst mindestens das hochautomatisierte Fahrzeug 10 und einen Infrastrukturservice-Provider 25. Weitere Service-Provider kommen dabei bevorzugt nicht zum Einsatz.
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Als „hochautomatisiertes Fahrzeug“ wird im vorliegenden Zusammenhang ein Fahrzeug bezeichnet, das unterstütztes, automatisiertes und/oder autonomes Fahren gemäß den internationalen SAE Levels 1-5 (Norm SAE J3016) ermöglicht. Dabei kann das System beim Führen des Fahrzeugs assistieren, einzelne Fahrmanöver übernehmen oder bis hin zur Durchführung von einfachen und komplexen Fahrten dienen. Im vorliegenden Zusammenhang bezeichnet „Infrastrukturservice“ ein Dienstleistungsangebot in Form von der Bereitstellung von Daten, die sich insbesondere auf den Straßenverkehr und die zugehörige Infrastruktur sowie die Umgebung und Umgebungsbedingungen beziehen und dafür diverse „Infrastrukturkomponenten“ umfassen. Diese bereitgestellten Daten werden hierin als „Informationen und/oder Services“ bezeichnet. Dazu gehören beispielsweise, aber nicht ausschließlich, Informationen zu Straßenbedingungen (Unfällen, Umleitungen, Baustellen, usw.) oder Verkehrsaufkommen, eine Darstellung der aktuellen Verkehrssituation, entsprechende Strategien und Trajektorien für die Fahrregelung des hochautomatisierten Fahrzeugs 10, eine mögliche Verkehrslenkung, lokale Wetterbedingungen, ggfs. Abwicklung von Mautgebühren, Bereitstellung von Kartenmaterial, aber auch von touristischen Hinweisen (Sehenswürdigkeiten, Verpflegung, Veranstaltungen usw.) und dergleichen.
Als „Infrastrukturservice-Provider“ wird der Anbieter der genannten geografisch verorteten Dienstleistung bezeichnet, während ein „Provider“ oder „Service-Provider“ einen allgemeinen Anbieter digitaler Dienstleitungen bzw. von Dienstleistungen in Form von allgemeinen bereitgestellten Daten bezeichnet.
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Ein „verschlüsselter QR-Code“ im vorliegenden Zusammenhang bezieht sich auf einen geläufigen, zweidimensionalen Quick-Response (QR)-Code, welcher die kodierten Daten derart verschlüsselt darstellt, dass diese erst mit einem entsprechenden digitalen Zugangsschlüssel 16 ausgelesen werden können, um anschließend die Informationen und/oder Services 28 bereitzustellen. Die genaue Art zur Umsetzung der Verschlüsselung ist dabei nicht eingeschränkt und kann je nach Stand der kryptografischen Verfahren variieren. Entsprechend können auch die „digitalen Zugangsschlüssel“ selbst, welche hierin eine Verifikationsmöglichkeit für die Nutzung der verschlüsselten QR-Codes 20 bezeichnen, variieren und sind abhängig vom angewendeten kryptographischen Verfahren. Auch eine zweistufige Verifikation ist hierbei möglich, wobei in einer ersten Stufe Daten über den digitalen Zugangsschlüssel 16 entschlüsselt werden und in einer zweiten Stufe bei der Serviceanfrage der Service über einen weiteren digitalen Zugangsschlüssel 16 mit zusätzlichen Verifikationsdaten parametrisiert wird.
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Voraussetzungen für das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren sind seitens der Infrastruktur zum einen die Anzeige, vorzugsweise eine elektronische Anzeige 22, eines verschlüsselten QR-Codes 20 an einer Infrastrukturkomponente 23. Dabei kann es sich um elektronische Anzeigen 22 an mindestens einer Infrastrukturkomponente 23, wie beispielsweise einer Schilderbrücke oder einer mobilen oder stationären Komponente, handeln. Dieses lokale Anbringen eines verschlüsselten QR-Codes 20 erlaubt eine geografische Verortung 21 eines Infrastrukturservice 24 und ermöglicht dadurch den Abruf zeitlich und/oder örtlich relevanter Informationen und/oder Services 28 des Infrastrukturservice 24.
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Als „geografische Verortung“ wird im vorliegenden Zusammenhang der Standort der Anzeige eines verschlüsselten QR-Codes 20 sowie die darin angekündigte geografische Verortung 21 des Infrastrukturservice 24 und bevorzugt in Form von Koordinaten angegeben und verarbeitet. Diese geografische Verortung 21 kann unter Verwendung von Systemen zur globalen Positionsbestimmung, beispielsweise GPS, Galileo, Beidou, GLONASS oder ähnlichen, erfolgen, oder über relative Streckenangaben zum hochautomatisierten Fahrzeug 10, welches den Abstand zum erfassten verschlüsselten QR-Code 20 berechnen oder zusätzlich korrigieren kann.
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Der verschlüsselte QR-Code 20 selbst soll derart verschlüsselt sein, dass dieser erst mit einem digitalen Zugangsschlüssel 16 ausgelesen werden kann und dann den Zugang 26 zu Informationen und/oder Services 28 eines Infrastrukturservice 24 bereitstellt. Folglich ermöglicht der verschlüsselte QR-Code 20 die Verbindung zum Infrastrukturservice-Provider 25 und damit einen Zugang 26 zum Infrastrukturservice 24. Bevorzugt erfolgt die Bereitstellung der Informationen und/oder Services 28 auf direkte Anfrage aus dem hochautomatisierten Fahrzeug 10 in Verbindung mit einer Erfassung 13 eines verschlüsselten QR-Codes 20.
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Andererseits ist eine Voraussetzung, dass der Infrastrukturservice 24 nach dem Aufbau der Verbindung relevante Informationen und/oder Services 28 bereitstellt. Dazu zählen insbesondere auch zeitlich und/oder örtlich relevante Daten, etwa von temporären und/oder lokalen Einschränkungen und/oder Ereignisse im Umfeld des jeweils erfassten verschlüsselten QR-Codes 20, welche in Echtzeit an hochautomatisierte Fahrzeuge 10 im entsprechenden Gebiet kommuniziert werden sollen. Die Auswahl solcher individueller Daten kann mithilfe der geografischen Verortung 21 des Infrastrukturservice 24 erfolgen, da durch Standort und Zeitpunkt eines erfassten verschlüsselten QR-Codes 20 eine Relevanz der Informationen und/oder Services 28 für das jeweilige hochautomatisierte Fahrzeug 10 ermittelt werden kann. Ebenso erlauben die digitalen Zugangsschlüssel 16 eine individuelle Einordnung der möglichen relevanten Daten.
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Zu den Voraussetzungen für das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren seitens des hochautomatisierten Fahrzeugs 10 gehört die Integration einer Fahrzeugkamera 12, insbesondere einer Mono- oder Stereokamera, zur Erfassung 13 eines angezeigten verschlüsselten QR-Codes 20. Ebenso ist das hochautomatisierte Fahrzeug 10 mit einem QR-Code-Decodieralgorithmus 14 ausgestattet, welcher das Auslesen von Daten der erfassten verschlüsselten QR-Codes 20 ermöglicht. Dabei kann sowohl auf bekannte Algorithmen aus anderen Anwendungsgebieten zurückgegriffen werden als auch ein eigens aufgesetzter QR-Code-Decodieralgorithmus 14 zum Einsatz kommen. Zur Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ist daneben mindestens ein digitaler Zugangsschlüssel 16 hinterlegt. Dieser ermöglicht zusammen mit dem QR-Code-Decodieralgorithmus 14 eine Verarbeitung des verschlüsselten QR-Codes 20 und dient damit als Verifikation gegenüber dem Infrastrukturservice 24, um den Zugang 26 zu unterschiedlichen Informationen und/oder Services 28 des Infrastrukturservice 24 zu erhalten. Da nicht alle verschlüsselten Daten öffentlich auslesbar sind, ermöglichen die digitalen Zugangsschlüssel 16 folglich den Zugang 26 ausschließlich für jeweils Berechtigte und tragen damit zur Sicherheit der Datenübertragung bei, insbesondere durch den Schutz vor einer äußeren Manipulation. Über einen zweiten Identifikationsschritt bei der Anfrage des Infrastrukturservice 24 lassen sich außerdem die zur Verfügung gestellten Daten beispielsweise auf Fahrzeugart (z. B. Personen- oder Nutzkraftwagen), Nutzer (z. B. privat oder geschäftlich) und/oder auch den Grad der Automatisierung (z. B. SAE Levels 1-5) anpassen. Neben der Regulierung des Zugangs 26 bieten die digitalen Zugangsschlüssel 16 auch einen Weg zur Vermarktung der angebotenen Informationen und/oder Services 28.
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Ausgeführt wird das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren im hochautomatisierten Fahrzeug 10 bevorzugt mit einem dazu eingerichteten Fahrerassistenzsystem 18, welches mindestens eine Fahrzeugkamera 12 und einen QR-Code-Decodieralgorithmus 14 sowie mindestens einen digitalen Zugangsschlüssel 16 umfasst.
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Im vorliegenden Fall umfasst ein „Fahrerassistenzsystem“ jegliche Arten von Fahrregelsystemen, um assistierende, teil-, automatisierte bzw. autonome Fahrfunktionen zu ermöglichen. Damit sind verschiedene Grade an Automatisierung möglich, die sich an den internationalen SAE Levels 1-5 (Norm SAE J3016) orientieren.
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Bevorzugt werden in bestimmten Ausführungen Zugang 26 und Verbindung zum Infrastrukturservice 24 durch das hochautomatisierte Fahrzeug 10 geprüft, um in einem Bereich 2 eine zuverlässige Übertragung von Daten sicherzustellen. Ein solcher Bereich 2 wird zum Teil von hochautomatisierten Fahrzeugen 10 befahren, wobei vorzugsweise ein hochautomatisiertes Fahrzeug 10 mittels unverschlüsseltem oder verschlüsseltem QR-Code 20 über den Aufenthalt in diesem Bereich 2 in Kenntnis gesetzt wird. Schließt das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur sicheren Übertragung von Daten eine Broadcast-Anwendung ein, überprüft das hochautomatisierte Fahrzeug 10 den Empfang von Daten. Im Fall einer Regelung durch den Infrastrukturservice 24 wird eine bidirektionale, eindeutige Kommunikation zwischen dem hochautomatisierten Fahrzeug 10 und dem Infrastrukturservice 24 und/oder mindestens einer Infrastrukturkomponente 23 aufgebaut. Weiter bevorzugt kann auf den Erhalt von Daten hin vom hochautomatisierten Fahrzeug 10 eine Fahrzeugreaktion eingeleitet werden. Diese ist von Art und Umfang nicht eingeschränkt. Auch eine fehlerhafte, negative oder fehlende Antwort des Infrastrukturservice 24 kann von dem hochautomatisierten Fahrzeug 10 interpretiert und entsprechende Anpassungen, beispielsweise der Fahrstrategie, können gegebenenfalls vorgenommen werden. Wird in einem der Anwendungsfälle bei einer Überprüfung durch das hochautomatisierte Fahrzeug 10 ein Problem bzw. ein Fehler festgestellt, versetzt sich das hochautomatisierte Fahrzeug 10 mit der bereitgestellten geografischen Verortung durch den erfassten verschlüsselten QR-Code 20 rechtzeitig in einen sicheren Zustand. Das Überführen „in einen sicheren Zustand“ bezeichnet hier eine Anpassung der Fahrstrategie zur Einhaltung der Kontrollierbarkeit des hochautomatisierten Fahrzeugs 10, wie zum Beispiel, aber nicht ausschließlich, durch eine Geschwindigkeitsreduktion, eine Reduktion der angebotenen Fahrunterstützung oder eine Übergabe an einen Fahrzeugführer.
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Im vorliegenden Fall bezeichnet eine „Broadcast-Anwendung“ das Übermitteln von Daten an alle hochautomatisierten Fahrzeuge 10 im geografisch verorteten Bereich. Diese Daten können beispielsweise, aber nicht ausschließlich, ein dynamisches Modell des Umfelds enthalten, welches durch Infrastruktursensoren und Rechensysteme des Bereich 2 durch den Infrastrukturservice-Provider 25 erstellt wird. Das hochautomatisierte Fahrzeug 10 kann beispielsweise anhand einer Service-Ankündigung durch den verschlüsselten QR-Code 20 das Fehlen von benötigten Broadcast-Botschaften im Bereich 2 detektieren, und auch von Bereichen unterscheiden, in denen kein Infrastrukturservice 24 verfügbar bzw. benötigt ist. Unter einer „Regelung durch den Infrastrukturservice“ ist hierin insbesondere zu verstehen, dass der Infrastrukturservice 24 Verantwortungsbereiche der Fahraufgabe des hochautomatisierten Fahrzeugs 10 übernimmt. Dazu gehören beispielsweise, aber nicht ausschließlich, der Vorschlag oder die Vorgabe einer Fahrtrajektorie, die Vorgabe einer Geschwindigkeit und/oder eines Lenkwinkels oder die Übermittlung eines erlaubten Fahrschlauchs für das hochautomatisierte Fahrzeug 10. Im Gegensatz zur Broadcast-Anwendung wird im vorliegenden Zusammenhang als „bidirektionale, eindeutige Kommunikation“ zwischen hochautomatisiertem Fahrzeug 10 und Infrastrukturservice 24 bezeichnet, dass beide an der Kommunikation beteiligten Kommunikationspartner sowohl Empfänger als auch Sender sind, der jeweilige Empfänger der Daten bekannt ist und die Daten an nur jeweils einen Empfänger gezielt versendet werden. Diese Kommunikation schließt den zusätzlichen Empfang von Daten aus einer Broadcast-Anwendung jedoch nicht aus.
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2 stellt in Form eines Flussdiagramms beispielhaft einen funktionalen Ablauf für eine Fahrt eines hochautomatisierten Fahrzeugs 10 in einen unterstützten Bereich 2 mit den folgenden Stufen dar:
- A - Einfahren eines hochautomatisierten Fahrzeugs 10 in einen unterstützten Bereich 2,
- B - Erfassung 13 eines ersten unverschlüsselten oder verschlüsselten QR-Codes, sobald dieser angezeigt wird,
- C - Verbindungsaufbau zum Infrastrukturservice 24,
- D - Überprüfen der Verbindung und
- E - nach erfolgreicher Verbindung, Fahrt des hochautomatisierten Fahrzeugs 10 mit Unterstützung durch den Infrastrukturservice 24 bzw.
- F - ohne eine Verbindung, Abbruch und Bewertung der fehlenden Unterstützung durch das hochautomatisierte Fahrzeug 10 für den Bereich 2 zur Einhaltung der Kontrollierbarkeit des hochautomatisierten Fahrzeugs 10 sowie Überführung in einen sicheren Zustand. Mit dem Symbol „✔" ist eine Bejahung bezeichnet; das Symbol „x“ bezeichnet eine Verneinung.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020118927 A1 [0004]
- DE 102016102065 A1 [0005]
- US 2018/0129890 A1 [0006]
