CN103125109A

CN103125109A - 用于c2x 通信的设备和方法

Info

Publication number: CN103125109A
Application number: CN2011800468374A
Authority: CN
Inventors: U·施特林; M·门策尔
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-05-29
Also published as: WO2012013553A2; KR101820658B1; KR20130096251A; WO2012013553A3; EP2599279A2; US8922390B2; US20130120159A1; DE102010038640A1

Abstract

本发明涉及用于C2X通信的设备和方法。本发明涉及一种用于车辆（100）与至少另一个车辆的通信和/或用于车辆（100）与基础结构设备（200）的通信（C2X通信）的方法，其中，所述通信用于传输应用于车辆（100）的驾驶员辅助系统（104）和/或安全系统（102）中的至少一个信息项。为了在C2X通信的低市场渗透的情况下确保驾驶员辅助系统（104）或安全系统（102）的良好安全性和可靠性，根据所述至少一个信息项的性质、经由第一通信信道和/或经由第二通信信道来传输所述至少一个信息项，其中，所述第一通信信道具有比所述第二通信信道更长的等待时间。本发明还涉及对应的通信设备、对应的驾驶员辅助系统或对应的安全系统、对应的车辆、程序单元和计算机可读介质。

Description

用于C2X 通信的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆与至少另一个车辆的通信和/或用于车辆与基础设施设备的通信的方法，其中，通信用于传输应用于车辆的驾驶员辅助系统和/或安全系统中的至少一个信息项。本发明还涉及对应的通信设备，以及驾驶员辅助系统、车辆的安全系统、车辆、程序单元和计算机可读介质。

背景技术

在车辆对车辆通信（C2C通信）和车辆对基础设施通信（在下文中简称为C2I通信）中，车辆与其他车辆进行通信，或者车辆与基础设施设备进行通信。总体上，该通信也被称为C2X通信。这种C2X通信特别用于交换应用于车辆的驾驶员辅助系统和/或安全系统中的信息（数据）。

在研究、开发和应用车辆的驾驶员辅助或安全系统之间的联系上，目前正在对可以如何将C2X通信引入到市场中的主题进行热烈的讨论。在上下文中，屡次讨论的主要主题是如何甚至在低市场渗透率下也可以给客户提出可以对应地在市场上出售的从而也可以销售的C2X通信的优点。将C2X通信引入车辆的驾驶员辅助和安全系统的应用中的另一重要方面在于，甚至在C2X通信的低市场渗透率下也必须保证的系统的安全性和可靠性。

从WO2009/056533A1中已知一种用于评估车辆的数字地图的数据的方法，其中，基于地图相关质量信息和/或基于车辆的环境传感器系统的测量数据来评估数据，并且，随后将该评估传送至车辆的驾驶员辅助系统和/或安全系统。在上下文中，驾驶员辅助系统和/或安全系统基于评估来使用数字地图的数据。然后，通过评估，系统可以决定其希望利用数字地图数据的程度。这里，对数据的评估特别涉及对数据的通用性（currency）的确定。此外，还可以将测量准确度、车辆的GPS位置和由导航系统确定的地图匹配位置的偏差、数据的频率或数据的类型用作质量信息。然后，基于对数据的评估，可以例如在地图数据的各个级别处使用这些数据，这是由于对不同级别的需求是不同的。

已知方法可用于使用所传达的信息，但未对车辆彼此间或者车辆与基础设施设备之间的通信带来任何优势。

还从印刷文献102010002092.3中已知一种用于C2X通信的通信设备，其中，预处理通过数据预处理单元而接收的数据，并且此后将该数据转发至通信伙伴的应用。对数据的预处理可以包括例如数据简化或数据似真检验、数据校正或数据验证。此外，还可以执行数据的质量改进。通过对数据的预处理，可以将这些数据与对应的应用相匹配。由此，对数据的处理变得更高效和有目标。该已知设备还具有改进在通信设备中对数据的处理的目的。这不会影响通信。

发明内容

因此，本发明的目的在于规定一种改进的方法并提供一种改进的设备，尤其是在车辆的驾驶员辅助系统和/或安全系统的C2X通信有极少市场渗透的情况下，保证所需的系统安全性和可靠性。目的还在于提供一种对应的通信设备、一种对应的车辆、一种对应的驾驶员辅助系统或安全系统、一种对应的程序单元和一种对应的计算机可读介质。

以上目的由权利要求1中规定的方法实现。

特别地，所述至少一个信息项（数据）根据其性质经由第一通信信道和/或第二通信信道来传输，其中，第一通信信道具有比第二通信信道更大（更高、更长）的等待（latency）时间。

在上下文中，测量相关车辆或基础设施设备中的相应信息项的事件和创建与相应信息项的接收之间的等待时间。

根据本发明的方法基于在等待时间方面具有不同特性的不同通信技术的组合。车辆的驾驶员辅助和/或安全系统的可靠性和安全性由于以下事实而提高：例如，在传输分别与安全性相关的或非周期性出现的信息的情况下，使用具有短等待时间的通信技术（第二通信信道）。相比之下，可以经由第一通信信道来传输例如描述车辆的环境且对于安全性而言不关键的信息。

相应地，信息的性质是根据其内容和/或其生成和/或其在相应安全和/或驾驶员辅助系统中的使用来确定的。特别地，与安全性的相关性和相应信息（数据）的动态是决定因素。

优选地，从50ms至100ms的范围被视为等待时间的界限。假定第一通信信道具有比50ms至100ms更长（更高）的等待时间；第二通信信道的等待时间应当处于50ms至100ms的范围内或更短。该界限与目前利用C2X标准化的业务类别相对应。第一和第二通信信道的等待时间之间的界限应当处于最大250ms的范围内。这意味着：第二通信信道的等待时间最大为250ms，优选地，最大为100ms，尤其优选地，最大为50ms。

根据本发明，可以使用通信技术的以下组合。优选地，所述第一通信信道是移动无线电信道并且所述第二通信信道是WLAN信道；或者，所述第一通信信道是移动无线电信道并且所述第二通信信道是发射机应答器信道，优选地处于亚GHz频带中；或者，所述第一通信信道是WLAN信道并且所述第二通信信道是发射机应答器信道，优选地处于亚GHz频带中；或者，所述第一通信信道是根据第一WLAN子类型的WLAN信道并且所述第二通信信道是根据第二WLAN子类型的WLAN信道，其中，优选地，所述根据第一WLAN子类型的WLAN信道和所述根据第二WLAN子类型的WLAN信道布置在不同频带中。

移动无线电技术，尤其是在协作汽车（CoCar或CoCarX）计划中使用的蜂窝移动无线电技术，具有约300ms的相对较高的等待时间（取决于所使用的基本通信技术），并因此被预定用于发出周期性出现的或静态的信息。在上下文中，优势在于可以传输大容量的数据。特别地，在CoCar计划中将第三代移动无线电标准（例如，UMTS）或第四代标准用作优选的移动无线电技术。该移动无线电代是在下一代移动网络（NGMN）计划中开发的，并意在基于先前UMTS基础设施。NGMN基于OFDM。其他可能性是LTE或相当的技术。

WLAN是另一通信标准，经由该通信标准，可以利用与移动无线电相比更短的等待时间来传输信息。特别地，承诺小于50ms的非常短等待时间的IEEE802.11p标准对车辆中的C2X WLAN通信来说有重要意义。典型地，将根据IEEE802.11a/b/g/n标准的实现方式指定为“正常”WLAN，在每种情况下，等待时间都极大地取决于所使用的通信模式。IEEE802.11p在约5.9GHz的专用频带中工作，而其他WLAN子类型工作于2.4GHz和/或5GHz的自由频带中。在本申请中，根据IEEE802.11族的预定标准的WLAN实现方式被理解为WLAN子类型，例如IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n、IEEE802.11p等。

在无线电波频带中（优选地，在亚GHz频带中）通过发射机应答器的通信，具有通常小于50ms的非常短等待时间。在车辆中频繁地结合所谓的遥控无钥匙进入（RKE）使用该通信技术。该通信仅具有短范围，并因此仅可以适用于非常紧密地接近于彼此布置的车辆之间的通信或车辆与接近的基础设施设备之间的通信。RKE主要是用于创建通过无线电遥控器对车辆或其他设备的访问的系统。然而，已经存在扩展，这些扩展附加地还提供从车辆或另一设备分别回到无线电遥控器的通信，部分地以例如500m的明显增强的范围。典型地，RKE工作于例如434MHz或868MHz（欧洲）的自由可用的频带中。

在另一优选示例性实施例中，经由所述第一通信信道来传输对等待时间不具有高需求的周期性出现的或静态的信息。如果经由第二通信信道来传输安全相关的、动态的和/或基于事件的信息，那么也是有利的。例如，发出描述车辆的环境的数据，以给车辆提供环境的大致图像。在上下文中，特别地，所关注的信息是车辆的位置、速度和运动方向以及时间戳，但是例如还有转弯信号状态、大概路线等。使用该数据，被供给了该信息的车辆可以以特别简单的方式生成环境的图像。这种信息是例如周期性地经由移动无线电通信信道来发出的。然后，基于由此确定的车辆的环境的大致图像，可以以快速且简单的方式检测其自己的车辆的可能风险。

包含危险情形的信息大多数是动态的或安全相关的或基于事件的信息，于是经由具有更短等待时间的第二通信信道来传输该信息。因此，其在车辆中快速可用，并由此使安全或驾驶员辅助系统更安全。可以例如通过RKE来发出动态的或基于事件的数据。在上下文中，安全相关的、动态的或基于事件的消息通常不会对网络加载提出问题，这是由于这些消息不是那么频繁地发出的

当经由第一通信信道来周期性地传输信息时，也是有利的。典型地，周期性消息（所谓的信标或协作感知消息（CAM））较重地加载通信信道，这是由于这些消息是频繁地发送的。还可以根据周期性数据来生成车辆的环境的模型，并可以从它们导出动作。因此，如果经由具有更大等待时间和更高带宽的通信信道来传输这些所谓的信标，是有利的。

如果车辆例如从环境的模型检测到超过预定潜在危险，则优选地，经由第二通信信道来传输安全相关的信息和/或基于事件的信息。例如，可以确定是否超过预定潜在危险，其中，在相应时间确定相应车辆与另一车辆或另一设备的“碰撞时间”，并且，检验所确定的时间是否超过预定阈值。在“碰撞时间”的情况下，这种阈值是例如4秒。如果超过预定阈值，则存在危险。优选地，还经由第二通信信道来传输需要车辆中的驾驶员辅助系统和/或安全系统的干预的所有信息。

如果在传输之前预处理所述至少一个信息项，尤其是关于其经由第一通信信道和/或经由第二通信信道传输的适合性，也是有利的。例如，可以从信息流中识别需要车辆中的安全系统的干预的安全相关信息或信息项，并且然后，可以通过第二通信信道将这些安全相关信息或信息项转发至相关车辆。经由第一通信信道来传输其余信息项。

为了能够生成对环境的更好描述，经由第一通信信道，尤其是通过CoCar移动无线电通信，来周期性地发送地图信息（例如，十字路口的位置、支路、车道的航线（例如在建筑工地的情况下，其为重要的）等）或相关地形特征（例如，圆顶、大量住宅建设等）。用于描述环境的这种信息的发射机可以是例如照明信号装置、交通灯装置等。

例如在经由发射机应答器（例如，经由RKE）的通信中，将所辐射的功率适配于对应情形并由此将通信的范围适配于该对应情形也是有利的。由于因周期性传输的信息，已经知道车辆的环境的性质是什么，因此可以通过该信息来估计需要什么通信范围。对范围的确定仅在包括较大速度差异的情形或者不利的地形情形中是困难的。在这些情况下，可以设置标准范围。

还可以仅借助第一通信信道，例如通过CoCar移动无线电通信，来向车辆中的对等待时间不具有高需求的应用供给信息。这部分地包括局部的危险警告，但主要是移动性应用，例如拥塞信息、与建设工地有关的信息、行进时间信息等。仅在事件发生后的短时段内，有利地是，附加地还经由具有更少等待时间的第二通信信道来传输相应信息，使得可以快速警告紧邻事件的所有车辆。

通过根据本发明的方法，车辆的危险的发生由经由具有大带宽但更高等待时间的第一通信信道的通信确定。优选地，在有威胁的危险的情况下，包括具有更少等待时间且在大多数情况下还具有更低数据速率的第二通信信道。经由第二通信信道，传输对车辆的安全性来说关键的较少动态信息项。通过该手段，可以将这两个通信信道的特性有利地彼此组合。

由于所讨论的通信信道、移动无线电通信、WLAN通信和/或通过发射机应答器（RKE）的通信已经在许多车辆中可用，因此本发明仅提供了对已存在的通信信道的多种使用。这是就成本而言对信道的最优使用。将CoCar中的移动无线电技术（例如，UMTS/LET/WiMAX/……）主要用于例如汽车中的“传统”远程信息处理、eCall或互联网接收。将RKE通信主要用于TPMS（胎压监测系统）和访问控制。

以上目的还由根据权利要求7所述的通信设备实现，其中，特别地，所述通信设备具有第一通信信道和第二通信信道，其中，所述至少一个信息项能够根据其性质、经由所述第一通信信道和/或所述第二通信信道来传输，并且其中，所述第一通信信道具有比所述第二通信信道更大的等待时间。在上下文中，可以测量相关车辆或基础设施设备中的相应信息的事件或创建和相应信息的接收之间的等待时间。

以上结合根据本发明的方法说明的特征还适用于具有对应优势的根据本发明的设备。

该目的还由包括根据本发明的上述通信设备的车辆的驾驶员辅助系统或安全系统实现。

此外，以上目的由包括根据本发明的上述通信设备的车辆实现以及由在通信设备的处理器上执行时使该通信设备执行根据本发明的以上说明的方法的程序单元实现。该目的还由存储这种程序单元的计算机可读介质实现。

附图说明

还从参照附图对示例性实施例的后续描述获得本发明的其他优势、特征和可能应用。在上下文中，所有所描述和/或图示的特征形成了本发明的主题，而与这些特征在权利要求或其引用中的概括无关。

在附图中图示：

图1a示出了具有根据本发明的用于通信的设备的根据本发明的车辆以及基础设施设备；以及

图2a示出了使用根据本发明的用于通信的方法的十字路口的情形。

具体实施方式

图1所示的车辆100具有彼此通信的驾驶员辅助系统102和安全系统104。

车辆中的安全系统是用于在行进时（特别地，在危险情形中）提高安全性的电子设备。这种系统意在防止对车辆或人的损伤。安全系统104可以被实现为例如防抱死系统（ABS）、气囊系统、电子稳定程序（ESP）、安全带拉紧系统或碰撞保护系统。

驾驶员辅助系统（也被称为高级驾驶员辅助系统（ADAS））是车辆中的用于在各种驾驶情形中支持驾驶员的电子设备。这主要包括安全性方面或对驾驶舒适度的增强。另一方面是对驾驶经济性的改进。这种系统是例如自适应巡航控制（ACC）、距离警告系统、停车辅助、车道改变辅助、死角监测、距离控制、车道偏离离警报、交通信号检测等。

安全系统102和驾驶员辅助系统104连接至通信设备106。其具有第一通信信道（例如，CoCar移动无线电信道）和第二通信信道（例如，RKE发射机应答器信道）。出于该目的，通信设备106配备有用于每个通信信道的相应地合适的发射机和相应地对应配置的接收器。因此，该通信设备具有两个发射机和两个接收器。在图1中，两个通信信道在通信设备106中的存在由两个天线指示。

作为备选，该通信设备还可以集成在安全系统和/或驾驶员辅助系统中。

作为另一备选，通信设备和安全系统或驾驶员辅助系统均可以集成在车辆的控制设备中。

作为另一备选，第一通信信道可以集成在第一通信设备中，并且第二通信信道可以集成在第二通信设备中。

安全系统102和驾驶员辅助系统104还连接至环境传感器108，例如摄像机、超声传感器、雷达传感器或激光雷达传感器。通过环境传感器108，可以确定关于车辆的环境的信息，例如，与其他车辆或基础设施设备的距离或者地理条件等。

车辆还具有存储器110，其中，例如，存储数字地图数据。存储器110也连接至安全系统102和驾驶员辅助系统104。

在图1中，还示出了基础设施设备200，基础设施设备200还具有包括第一通信信道（例如，CoCar移动无线电信道）和第二通信信道（例如，RKE发射机应答器信道）的通信设备。

车辆100能够经由这两个通信信道、通过通信设备106来与其他车辆或基础设施设备200进行通信，以交换在安全系统102中和在驾驶员辅助系统104中使用的信息。

在下文中，将通过示例来说明通过图1说明的车辆组件以及基础设施设备200的操作模式。

示例1：

通过环境传感器108或者由于刹车干预，车辆100检测到具有对应地低的摩擦系数的平滑道路。在检测到低摩擦系数之后立即在几个100毫秒内经由第二通信信道（例如，具有较低等待时间的RKE通信信道）向其他车辆至少发送该摩擦系数和已检测到该低摩擦系数的位置，这是因为必须快速向其他车辆转发危险情形。

然而，同时还经由第一通信信道（例如，CoCar通信信道）来发出该信息。在一些时间之后可以停止经由该通信信道发送信息，这是由于通信网络中的智能确保信息被保留。

在相应车辆中（例如，在距离警报或ESP中）使用该低摩擦系数。

类似地处理其他局部危险警告，例如关于建筑工地、湿滑道路表面等。示例2：

车辆100通过通信设备、经由第一移动无线电信道（例如，CoCar移动无线电信道）周期性地发送其位置和其他基本数据（例如，速度）以及在每种情况下都发送时间戳。基于该数据，车辆100根据其环境来生成环境模型。如果车辆然后检测到其接近十字路口，则检验是否有具有相同移动方向的另一车辆也接近十字路口。

通过图2示出了这种情形。道路301和302在十字路口305处相交。车辆311、312、313、314、321、322、323、324接近十字路口305。使用在每个车辆311至324中确定的环境模型，车辆311、312、313、314发现它们最接近十字路口并不久将穿过十字路口305。然后，这些车辆将经由第二通信信道（例如，RKE通信信道）、以高重复速率发出数据（例如，车辆的速度或位置），以在危险的情况下提供快速反应，这是由于第二通信信道具有更短的等待时间。

经由第二通信信道传输的数据也用在车辆311、312、313、314中的距离警报、ESP或ABS中。

车辆321、322、323、324与十字路口305距离更远，使得在它们那仅经由第一通信信道（例如，CoCar通信信道）来发出数据。

示例3：

车辆100紧跟在第二车辆后驾驶。每个车辆通过分析来确定在急刹车的情况下碰撞威胁的情形。因此，经由第一通信信道（例如，CoCar移动无线电信道）来预防性地交换静态数据（例如，质量、长度等）。

如果之后“急刹车”事件发生，则经由第二通信信道（例如，RKE通信信道）仅发出与该事件相关的动态信息。经由第二通信信道辐射的功率较低，这是由于仅需要在彼此跟随的两个车辆之间交换数据。

附图标记的列表

100 车辆

102 安全系统

104 驾驶员辅助系统

106 通信设备

108 环境传感器

110 存储器

200 基础设施设备

301、302 道路

305 十字路口

311、312 车辆

313、314 车辆

321、322 车辆

323、324 车辆

Claims

1.一种用于车辆（100）与至少另一个车辆的通信和/或用于车辆（100）与基础设施设备（200）的通信的方法，其中，所述通信用于传输应用于车辆（100）的驾驶员辅助系统（104）和/或安全系统（102）中的至少一个信息项，

其特征在于，

所述至少一个信息项是根据其性质经由第一通信信道和/或经由第二通信信道来传输的，其中，所述第一通信信道具有比所述第二通信信道更长的等待时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述第一通信信道是移动无线电信道并且所述第二通信信道是WLAN信道，

或者，

所述第一通信信道是移动无线电信道并且所述第二通信信道是发射机应答器信道，优选地处于亚GHz频带中，

或者，

所述第一通信信道是WLAN信道并且所述第二通信信道是发射机应答器信道，优选地处于亚GHz频带中，

或者，

所述第一通信信道是根据第一WLAN子类型的WLAN信道并且所述第二通信信道是根据第二WLAN子类型的WLAN信道，其中，优选地，所述根据第一WLAN子类型的WLAN信道和所述根据第二WLAN子类型的WLAN信道布置在不同频带中。

3.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，经由所述第一通信信道来传输周期性出现的或静态的信息。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，经由所述第一通信信道来周期性地传输信息。

5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，经由所述第二通信信道来传输与安全相关的信息和/或基于事件的信息，优选地，当超过预定潜在危险时。

6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，在传输之前预处理所述至少一个信息项，尤其是关于其经由所述第一通信信道和/或所述第二通信信道传输的适合性。

7.一种用于车辆（100）与至少另一个车辆的通信（106）和/或用于车辆（100）与基础设施设备（200）的通信的设备，其中，所述通信用于传输应用于车辆（100）的驾驶员辅助系统（104）和/或安全系统（102）中的至少一个信息项，

其特征在于，

所述通信设备具有第一通信信道和第二通信信道，其中，所述至少一个信息项是能够根据其性质经由所述第一通信信道和/或所述第二通信信道来传输的，其中，所述第一通信信道具有比所述第二通信信道更长的等待时间。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，

或者，

9.根据权利要求7和8中任一项所述的设备，其中，能够经由所述第一通信信道来传输周期性出现的或静态的信息。

10.根据权利要求7至9之一所述的设备，其中，能够经由所述第一通信信道来周期性地传输信息。

11.根据权利要求7至10之一所述的设备，其中，能够经由所述第二通信信道来传输与安全相关的信息和/或基于事件的信息，优选地，当超过预定潜在危险时。

12.根据权利要求7至11之一所述的设备，其中，在传输之前预处理所述至少一个信息项，尤其是关于其经由所述第一通信信道和/或所述第二通信信道传输的适合性。

13.一种车辆的驾驶员辅助系统（104）或安全系统（102），包括根据权利要求7至12之一所述的通信设备（106）。

14.一种车辆（100），包括根据权利要求7至12之一所述的通信设备（106）。

15.一种程序单元，在通信设备（106）的处理器上执行时使所述通信设备（106）执行根据权利要求1至6之一所述的方法。

16.一种计算机可读介质，在其上存储根据权利要求15所述的程序单元。