EP2064688B1 - Verfahren zur verifikation von informationen - Google Patents

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EP2064688B1
EP2064688B1 EP07787572.2A EP07787572A EP2064688B1 EP 2064688 B1 EP2064688 B1 EP 2064688B1 EP 07787572 A EP07787572 A EP 07787572A EP 2064688 B1 EP2064688 B1 EP 2064688B1
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EP
European Patent Office
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information
vehicles
computing device
computer
computer program
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EP07787572.2A
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EP2064688A1 (de
Inventor
Thomas May
Gerd Gottwald
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/161—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication
    • G08G1/163—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication involving continuous checking

Definitions

  • the invention relates to a method for verifying information exchanged between vehicles, an electronic unit for carrying out the described method, a computer program and a computer program product.
  • WLANs wireless local area networks
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • the applications of this wireless technology in ad hoc networks are based on the principle that each vehicle periodically sends information that is received by all other vehicles in the radio range. Some applications may require this information to be repeated by all or certain vehicles and thus made available to other subscribers.
  • the WO2005 / 015520 describes a method for evaluating the movement of vehicles, wherein signals are transmitted between the vehicles about their respective speed and identity. The method provides an analysis of the signals with respect to only desired signals. Based on this analysis, a report is created.
  • the EP 1 223 567 describes a communication between several vehicles. Vehicle data on position and movement are exchanged between vehicles and individually prepared and reproduced for a vehicle.
  • the US 2004/0061600 describes wireless communication between vehicles.
  • information about positions of the vehicles is exchanged, which should assist the driver of a vehicle after an evaluation of the information when driving the vehicle.
  • the EP 1431947 describes a driver assistance device in a vehicle that uses received position and speed information from other vehicles to extract travel lanes from other vehicles.
  • the method according to the invention is used to verify information exchanged between vehicles, wherein based on received signals carrying the information at least one size of at least one of the vehicles, in particular a kinematic variable, is determined and the information is treated on the basis of this determination.
  • a kinematic variable carrying the information at least one size of at least one of the vehicles, in particular a kinematic variable.
  • verified information can be used for the benefit of the road user involved in the communication and thus for increasing driving safety.
  • Incorrect information is recognized as such and discarded.
  • a speed of the vehicle may, for example, among other things, a speed of the vehicle are determined.
  • frequency synchronization is used to measure a Doppler shift between the vehicles. From the double displacements can be the relative speeds of the vehicles
  • the absolute speed of the other vehicles can be specified, at least on highways and country roads.
  • the speed zero can be detected in any case. It can now be discarded data packets if the sending vehicle would have to move the information, but it actually has the speed zero, if, for example, a braking operation is signaled, or the sending vehicle in the data a different airspeed tells it than the measurement results.
  • signal processing techniques can be used to determine the remaining frequency deviation of the received signal.
  • the position of the vehicle can be determined.
  • the received signal power for each communication partner can be measured to tune the position of the vehicle. Taking into account the dependence of the signal power on the distance to the transmitter, the distance of the communication partner can then be estimated. It is possible that the signal is received weaker due to multipath propagation and shading than in the undisturbed case, but it can not be received more strongly. Consequently, information or data packets may be discarded if they are received more than the signaled position of the transmitting vehicle and the own position allow or if signals are received, although the transmitting vehicle signals a position that is out of range of the radio system.
  • information that results from two or more consecutive messages can additionally be used to verify the exchanged information.
  • messages are, for example, then assigned to the same sender if they contain an identifier of the sender or are transmitted in a time interval reserved for the sender.
  • Successive data packets of a communication partner can be discarded if the signaled speeds and / or positions in the time sequence do not match.
  • environment-capturing systems such as. Radar, video, etc.
  • the invention further relates to an electronic unit for the verification of information exchanged between vehicles, having a computing device which is designed to carry out a method described above.
  • This electronic unit typically has a transmitting device for transmitting information and additionally a receiving device for receiving information and is intended for installation in a vehicle.
  • the computer program with program code means according to the invention is suitable for carrying out all the steps of the described method when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing device, in particular a computing device of the type described above.
  • the presented computer program product comprises program code means stored on a computer readable medium for carrying out all the steps of a method described above when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing device, such as a computing device in a described electronic unit.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the electronic unit according to the invention, which is designated overall by the reference numeral 10.
  • the electronic unit comprises a computing device 12, a receiving device 14 and a transmitting device 16.
  • the components 12, 14 and 16 are connected to one another via data lines 18.
  • the illustrated electronic unit 10 is configured to allow communication between a vehicle in which the unit 10 is provided and other vehicles for exchanging messages or information.
  • a verification of the transmitted messages takes place in the computing device 12, wherein based on the signals transmitting the messages, a speed of at least one of the vehicles involved in the communication is determined and based on this determination the messages are treated , ie discarded or taken into account.
  • FIG. 2 is an embodiment of the method according to the invention illustrated, in which case the frequency synchronization of the radio system used is used to measure the Doppler shift between their own and other vehicles.
  • the ordinate 20 plots the frequency versus time (abscissa 22).
  • first information or a first message 24, a second message 26 and a third message 28 are shown, which are received by different subscribers at the frequencies f1 30, f2 32 and f3 34.
  • the radio system is operated at the frequency f 36. From the Doppler shifts (f1-f), (f2-f) and (f3-f), the relative speeds of the vehicles that sent the messages 24, 26 and 28 can be calculated.
  • the absolute speed of other vehicles can be specified, at least on motorways and highways.
  • the speed zero can be detected in any case. It is now possible to discard data packets if the transmitting vehicle would have to move according to the transmitted message 24, 26 or 28, but it actually has the speed zero if, for example, a braking process is signaled or the transmitting vehicle in the message 24, 26 or 28 indicates a different airspeed than is determined.
  • the described method in which the frequency synchronization of the radio system used is used to measure the Doppler shift, can be combined with other methods and procedures, as explained above.
  • the different approaches can also be used redundantly in order to achieve greater security and, if necessary, to be able to compare the results of the individual procedures with each other.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verifikation von zwischen Fahrzeugen ausgetauschten Informationen, eine elektronische Einheit zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt.
    • Stand der Technik
  • Es sind Netzwerke, insbesondere Ad-hoc-Netzwerke, zwischen Fahrzeugen bekannt, die über ein Funksystem aufgebaut sind und dazu verwendet werden, Informationen bzw. Nachrichten zwischen den Fahrzeugen auszutauschen. In den USA und Europa werden hierfür überwiegend drahtlose lokale Netzwerke (WLAN: wireless local area network) gemäß dem Standard IEEE 802.11p verwendet. Dieses WLAN-Systeme basieren auf einem orthogonalen Wellenlängenmultiplexverfahren (OFDM: orthogonal frequency division multiplexing) und benötigen deshalb eine verhältnismäßig genaue Frequenzsynchronisation.
  • Dabei beruhen die Anwendungen dieser Funktechnik in Ad-hoc-Netzen auf dem Prinzip, dass jedes Fahrzeug periodisch Informationen sendet, die von allen anderen Fahrzeugen in der Funkreichweite empfangen werden. Einige Anwendungen sehen vor, dass diese Informationen von allen oder von bestimmten Fahrzeugen wiederholt werden und damit weiteren Teilnehmern zugänglich gemacht werden.
  • Die WO2005/015520 beschreibt ein Verfahren zur Bewertung der Bewegung von Fahrzeugen, wobei zwischen den Fahrzeugen Signale über ihre jeweilige Geschwindigkeit und Identität übertragen werden. Das Verfahren sieht eine Analyse der Signale hinsichtlich nur gewünschter Signale vor. Anhand dieser Analyse wird ein Bericht erstellt.
  • Die EP 1 223 567 beschreibt eine Kommunikation zwischen mehreren Fahrzeugen. Fahrzeugdaten über Position und Bewegung werden zwischen Fahrzeugen ausgetauscht und für ein Fahrzeug individuell aufbereitet und wiedergegeben.
  • Die US 2004/0061600 beschreibt eine kabellose Kommunikation zwischen Fahrzeugen. Dabei werden Informationen über Positionen der Fahrzeuge ausgetauscht, welche dem Fahrer eines Fahrzeugs nach einer Auswertung der Informationen beim Fahren des Fahrzeugs unterstützen sollen.
  • Die EP 1431947 beschreibt ein Fahrerassistenzgerät in einem Fahrzeug, welches empfangene Positions- und Geschwindigkeitsinformationen von anderen Fahrzeugen verwendet, um Fahrwege von anderen Fahrzeugen zu extrahieren.
  • Viele bekannte Anwendungen sollen zur Sicherheit im Straßenverkehr beitragen, indem diese Warnmeldungen über Bremsvorgänge, Glatteis, Unfälle usw. weitergeben, um betroffene Verkehrsteilnehmer über mögliche Gefahren zu informieren. Dabei stellt sich jedoch das Problem, dass diese Systeme missbraucht werden können, indem böswillig falsche Informationen eingespeist werden. Ohne ausreichende Sicherheit ist das System für den Fahrer nutzlos.
  • Eine mögliche Lösung hierfür sieht vor, dass die Nachrichten signiert werden, um die mit diesen Nachrichten übermittelten Informationen zu verifizieren. Die zugrundeliegenden kryptographischen Verfahren können aber nicht für die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs als sicher angesehen werden. Zudem sind diese Verfahren hinsichtlich der benötigten Rechenleistung aufwendig.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Verifikation von zwischen Fahrzeugen ausgetauschten Informationen, wobei anhand empfangener Signale, die die Informationen tragen, zumindest eine mindestens eines der Fahrzeuge betreffende Größe, insbesondere eine kinematische Größe, bestimmt wird und auf Grundlage dieser Bestimmung die Informationen behandelt werden. Somit ist es möglich, falsche Informationen zu identifizieren und entsprechend zu behandeln, das bedeutet diese zu verwerfen. Nur Informationen, die als korrekt erkannt wurden, werden in dem empfangenden Fahrzeug als solche behandelt und damit berücksichtigt.
  • Somit können verifizierte Informationen zum Nutzen des in die Kommunikation eingebundenen Verkehrsteilnehmers und damit zur Steigerung der Fahrsicherheit genutzt werden. Falsche Informationen werden als solche erkannt und verworfen.
  • Es kann bspw. unter anderem eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden.
  • In Ausgestaltung wird eine Frequenzsynchronisation verwendet, um eine Dopplerverschiebung zwischen den Fahrzeugen zu messen. Aus den Doppelverschiebungen lassen sich die Relativgeschwindigkeiten der Fahrzeuge
  • berechnen, die gesendet haben. Zusammen mit der eigenen Geschwindigkeit lässt sich zumindest auf Autobahnen und Landstraßen die Absolutgeschwindigkeit der anderen Fahrzeuge angeben. Die Geschwindigkeit Null läßt sich in jedem Fall erkennen. Es können nun Datenpakete verworfen werden, wenn das sendende Fahrzeug sich der Information nach bewegen müsste, es aber tatsächlich die Geschwindigkeit Null hat, wenn bspw. ein Bremsvorgang signalisiert wird, oder das sendende Fahrzeug in den Daten eine andere Eigengeschwindigkeit mitteilt, als es die Messung ergibt.
  • Zusätzlich zu der Frequenzsynchronisation können Methoden aus der Signalverarbeitung verwendet werden, die die verbleibende Frequenzabweichung des empfangenen Signals bestimmen.
  • Alternativ oder ergänzend zur Bestimmung der Geschwindigkeit kann die Position des Fahrzeugs bestimmt werden. In diesem Fall kann neben der Dopplerverschiebung die empfangene Signalleistung für jeden Kommunikationspartner gemessen werden, um die Position des Fahrzeugs zu betimmen. Unter Berücksichtigung der Abhängigkeit der Signalleistung von der Entfernung zum Sender kann dann die Entfernung des Kommunikationspartners geschätzt werden. Dabei ist es möglich, dass das Signal aufgrund von Mehrwegeausbreitung und Abschattung schwächer empfangen wird als im ungestörten Fall, es kann aber nicht stärker empfangen werden. Folglich können Informationen bzw. Datenpakete verworfen werden, wenn sie stärker empfangen werden als es die signalisierte Position des sendenden Fahrzeugs und die eigene Position zulassen oder wenn Signale empfangen werden, obwohl das sendende Fahrzeug eine Position signalisiert, die außerhalb der Reichweite des Funksystems liegt.
  • In Ausgestaltung können zur Verifikation der ausgetauschten Informationen zusätzlich Informationen verwendet werden, die aus zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Nachrichten hervorgehen. Dabei werden Nachrichten bspw. dann demselben Sender zugeordnet, wenn sie eine Kennung des Senders enthalten oder in einem Zeitintervall übertragen werden, das für den Sender reserviert ist.
  • Aufeinanderfolgende Datenpakete eines Kommunikationspartners können verworfen werden, wenn die signalisierten Geschwindigkeiten und/oder Positionen in der zeitlichen Abfolge nicht zueinander passen.
  • Weiterhin können zur Überprüfung der empfangenen Informationen zusätzlich Umfeld erfassende Systeme, wie bspw. Radar, Video usw., eingesetzt werden, die andere Fahrzeuge erkennen und deren Position und/oder Geschwindigkeit schätzen können.
  • Die vorstehend erläuterten Methoden und Vorgehensweisen können beliebig kombiniert werden, wobei diese im Bedarfsfall alternativ oder auch einander ergänzend eingesetzt werden können.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektronische Einheit zur Verifikation von zwischen Fahrzeugen ausgetauschten Informationen, mit einer Recheneinrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein vorstehend beschriebenes Verfahren durchzuführen.
  • Diese elektronische Einheit weist typischerweise eine Sendeeinrichtung zum Senden von Informationen und zusätzlich eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von Informationen auf und ist zum Einbau in ein Fahrzeug vorgesehen.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogramm mit Programmcodemitteln ist zum Durchführen aller Schritte des beschriebenen Verfahrens geeignet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinrichtung, insbesondere einer Recheneinrichtung der vorstehend beschriebenen Art, ausgeführt wird.
  • Das vorgestellte Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines voranstehend beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinrichtung, wie bspw. einer Recheneinrichtung in einer beschriebenen elektronischen Einheit, ausgeführt wird.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • Figur 1
    zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Einheit.
    Figur 2
    verdeutlicht eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
    • Ausführungsformen der Erfindung
  • Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Einheit, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die elektronische Einheit umfasst eine Recheneinrichtung 12, eine Empfangseinrichtung 14 und eine Sendeeinrichtung 16. Die Komponenten 12, 14 und 16 sind über Datenleitungen 18 miteinander verbunden.
  • Die dargestellte elektronische Einheit 10 ist dazu ausgelegt, eine Kommunikation zwischen einem Fahrzeug, in dem die Einheit 10 vorgesehen ist, und weiteren Fahrzeugen zum Austausch von Nachrichten bzw. Informationen zu ermöglichen. Hierzu dient insbesondere die Empfangseinrichtung 14 und die Sendeeinrichtung 16. Eine Verifikation der übermittelten Nachrichten erfolgt in der Recheneinrichtung 12, wobei anhand der die Nachrichten übermittelnden Signale eine Geschwindigkeit mindestens eines der an der Kommunikation beteiligten Fahrzeuge bestimmt wird und auf Grundlage dieser Bestimmung die Nachrichten behandelt werden, d.h. verworfen oder berücksichtigt werden.
  • In Figur 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht, wobei in diesem Fall die Frequenzsynchronisation des verwendeten Funksystems eingesetzt wird, um die Dopplerverschiebung zwischen dem eigenen und anderen Fahrzeugen zu messen. In dem dargestellten Graphen ist auf der Ordinate 20 die Frequenz über der Zeit (Abszisse 22) aufgetragen.
  • In der Darstellung sind erste Informationen bzw. eine erste Nachricht 24, eine zweite Nachricht 26 und eine dritte Nachricht 28 dargestellt, die von unterschiedlichen Teilnehmern bei den Frequenzen f1 30, f2 32 und f3 34 empfangen werden. Das Funksystem wird bei der Frequenz f 36 betrieben. Aus den Dopplerverschiebungen (f1-f), (f2 - f) und (f3 - f) lassen sich die Relativgeschwindigkeiten der Fahrzeuge berechnen, die die Nachrichten 24, 26 und 28 gesendet haben.
  • Zusammen mit der eigenen Geschwindigkeit lässt sich zumindest auf Autobahnen und Landstraßen die absolute Geschwindigkeit der anderen Fahrzeuge angeben. Die Geschwindigkeit Null lässt sich in jedem Fall erkennen. Es können nun Datenpakete verworfen werden, wenn das sendende Fahrzeug sich der übermittelten Nachricht 24, 26 oder 28 nach bewegen müsste, es aber tatsächlich die Geschwindigkeit Null hat, wenn bspw. ein Bremsvorgang signalisiert wird, oder das sendende Fahrzeug in der Nachricht 24, 26 oder 28 eine andere Eigengeschwindigkeit mitteilt als bestimmt wird.
  • Das erläuterte Verfahren, bei dem die Frequenzsynchronisation des verwendeten Funksystems eingesetzt wird, um die Dopplerverschiebung zu messen, kann mit anderen Methoden und Vorgehensweisen kombiniert werden, wie diese vorstehend erläutert sind. Dabei können die unterschiedlichen Vorgehensweisen auch redundant eingesetzt werden, um eine höhere Sicherheit zu erzielen und um ggf. Ergebnisse der einzelnen Vorgehensweisen miteinander vergleichen zu können.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Verifikation von zwischen Fahrzeugen ausgetauschten Informationen (24, 26, 28) mit einem Funksystem, bei dem eine Frequenzsynchronisation des Funksystems eingesetzt wird, um eine Dopplerverschiebung zwischen den Fahrzeugen zu messen, und aus der Dopplerverschiebung Relativgeschwindigkeiten der Fahrzeuge berechnet werden, und auf Grundlage der Berechnung die Informationen (24, 26, 28) behandelt werden.
  2. Verfahren nach der Anspruch 1, bei dem zusätzlich Methoden aus der Signalverarbeitung verwendet werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem eine Position des Fahrzeugs bestimmt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem eine empfangene Signalleistung zur Bestimmung der Position gemessen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Inhalte der Informationen (24, 26, 28) selbst zur Verifikation herangezogen werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem zusätzlich umfelderfassende Systeme eingesetzt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem Informationen (24, 26, 28), die im Widerspruch zu der Bestimmung der Geschwindigkeit stehen, verworfen werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Informationen (24, 26, 28), die im Widerspruch zu der Bestimmung der Position stehen, verworfen werden.
  9. Elektronische Einheit zur Verifikation von zwischen Fahrzeugen ausgetauschten Informationen (24, 26, 28), mit einer Recheneinrichtung (12), die dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
  10. Elektronische Einheit nach Anspruch 9, die zusätzlich eine Sendeeinrichtung (16) zum Senden von Informationen (24, 26, 28) tragenden Signalen aufweist.
  11. Elektronische Einheit nach Anspruch 9 oder 10, die zusätzlich eine Empfangseinrichtung (14) zum Empfangen von Informationen (24, 26, 28) tragenden Signalen aufweist.
  12. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinrichtung (12), insbesondere in einer Recheneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ausgeführt wird.
  13. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinrichtung (12), insbesondere in einer Recheneinrichtung (12) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ausgeführt wird.
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