-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Navigationssystem eines Hostfahrzeugs, das mit einem Nachbarfahrzeug kommuniziert, um Informationen zu erlangen, die auf den Standort des Hostfahrzeugs hinweisen.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Ein Navigationssystem eines Fahrzeugs verwendet den Standort des Fahrzeugs beim Bereitstellen von Navigationsfunktionen. Das Navigationssystem kann beispielsweise mit einem globalen Navigationssatellitensystem (GNSS) kommunizieren, um Informationen zu erlangen, die auf den Standort des Fahrzeugs hinweisen. Das Navigationssystem verwendet diese Informationen, um den Standort des Fahrzeugs zu erkennen und verwendet den erkannten Fahrzeugstandort beim Bereitstellen von Navigationsfunktionen.
-
Manchmal kann es sein, dass das Navigationssystem nicht mit dem GNSS kommunizieren kann, um Informationen zu erlangen, die auf den Standort des Fahrzeugs hinweisen. Folglich ist das Navigationssystem nicht in der Lage, den Standort des Fahrzeugs zu erkennen. Beispielsweise kann das Navigationssystem einen defekten Empfänger für das globale Positionsbestimmungssystem (GPS) aufweisen, der nicht mit dem GNSS kommunizieren kann; oder der GPS-Empfänger und das GNSS können nicht miteinander kommunizieren, weil das Fahrzeug gerade durch einen Tunnel, ein Gebiet mit hohen Gebäuden usw. fährt. In letzterem Fall wird die Kommunikation zwischen dem GPS-Empfänger und dem GNSS aufgrund des Tunnels oder der Gebäude oder einem anderen Hindernis, die die Kommunikationssignale dämpfen oder behindern, verhindert.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Ein Mesh-Netzwerkortungssystem beinhaltet mindestens eine Basisstation, die sich auf einem Gebäudedach befindet, um ein GPS-Signal von einem Satelliten zu empfangen und ein Basisstation-Standortsignal zu übertragen. Eine Infrastrukturvorrichtung befindet sich auf Bodenebene, um ihre globale Position auf Grundlage des Basisstation-Standortsignals abzuleiten. Eine mobile Endvorrichtung steht über DSRC mit der Infrastrukturvorrichtung in Kommunikation und die Infrastrukturvorrichtung überträgt eine abgeleitete globale Position an die mobile Endvorrichtung, die nicht in der Lage ist, ein GPS-Signal zu empfangen.
-
Ein Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeugposition beinhaltet Empfangen eines GPS-Signals an einer Vielzahl von Basisstationen, die jeweils auf einem Gebäudedach positioniert sind. Das Verfahren beinhaltet zudem Übertragen eines Basisstation-Standortsignals von jeder der Vielzahl von Basisstationen über Langstreckenkommunikation an eine statische Infrastrukturvorrichtung auf Bodenebene. Das Verfahren beinhaltet ferner Ableiten einer globalen Position der statischen Infrastrukturvorrichtung auf Grundlage eines Basisstation-Standortsignals, das von mindestens einer der Vielzahl von Basisstationen gesendet wird. Das Verfahren beinhaltet ferner Übertragen eines abgeleiteten Standorts der globalen Position der statischen Infrastrukturvorrichtung über Kurzstreckenkommunikation an einen Transceiver am Fahrzeug und Darstellen einer Fahrzeugposition auf Grundlage der abgeleiteten globalen Position der statischen Infrastrukturvorrichtung, wenn kein GPS-Signal am Fahrzeug empfangen wird.
-
Ein Fahrzeugnavigationssystem beinhaltet ein GPS-Modul, das dazu konfiguriert ist, ein GPS-Signal zu empfangen und eine Fahrzeugposition zu bestimmen. Das Fahrzeugnavigationssystem beinhaltet zudem einen DSRC-Transceiver, um mit einer Infrastrukturvorrichtung zu kommunizieren, um eine abgeleitete globale Position der Infrastrukturvorrichtung zu empfangen, wenn ein GPS-Signal nicht verfügbar ist. Die abgeleitete globale Position der Infrastrukturvorrichtung basiert auf einem Standortsignal, das von einer oder mehreren Basisstationen, die sich auf einem Gebäudedach befinden, über Langstreckenkommunikation an die Infrastrukturvorrichtung gesendet wird.
-
Figurenliste
-
- 1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Navigationssystems eines Fahrzeugs.
- 2 ist eine schematische Ansicht einer Straßenschlucht.
- 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Fahrzeugposition mittels Unterstützung von einem Mesh-Netzwerkortungssystem.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin offenbart; dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hierin offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
-
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Blockdiagramm eines Navigationssystems 10 eines Fahrzeugs, wie etwa eines Fahrzeugs 12, gezeigt. Das Navigationssystem 10 beinhaltet ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS)-Modul 14, eine Steuerung 16 und eine Benutzerschnittstellenanzeige 18.
-
Das GPS-Modul 14 beinhaltet einen Empfänger, um von einem entfernten globalen Navigationssatellitensystem (GNSS) oder dergleichen Informationen zu erlangen, die auf den globalen Standort des Fahrzeugs 12 hinweisen. Die Steuerung 16 erkennt den Standort des Fahrzeugs 12 aus den Informationen, die durch das GPS-Modul 14 erlangt werden, die auf den Standort des Fahrzeugs 12 hinweisen. Die Steuerung 16 generiert Navigationsinformationen auf Grundlage des Standorts des Fahrzeugs 12 und gibt die Navigationsinformationen an die Benutzerschnittstellenanzeige 18 aus. Die Benutzerschnittstellenanzeige 18 kann einen Touchscreen oder dergleichen beinhalten, um Standortinformationen des Fahrzeugs 12 auf einer Karte darzustellen, damit ein Fahrer sie sehen kann. Dieser Prozess ist fortlaufend, sodass die Benutzerschnittstellenanzeige 18 aktualisiert wird, wenn sich der Standort des Fahrzeugs 12 ändert, während das Fahrzeug gerade gefahren wird.
-
Der Transceiver 20 ist in der Lage, Fahrzeug-zu-Fahrzeug (F2F)-Kommunikation zu verwenden, um Daten mit entsprechenden Transceivern der Fahrzeuge auszutauschen, die sich in der Nähe des Fahrzeugs 12 befinden. Ein Fahrzeug befindet sich in der Nähe des Fahrzeugs 12, wenn beispielsweise beide Fahrzeuge entlang eines gleichen Abschnitts einer Straße fahren. Fahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs 12 können hierin als „Nachbarfahrzeuge“, „entfernte Fahrzeuge“ oder „(entfernte) Nachbarfahrzeuge“ bezeichnet werden. Dementsprechend kann das Fahrzeug 12 hierin als „das Fahrzeug“ oder das „Hostfahrzeug“ bezeichnet werden.
-
Der Transceiver 20 ist zudem in der Lage, Fahrzeug-zu-Infrastruktur (F2I)-Kommunikation zu verwenden, um Daten mit Transceivern statischer Einheiten am Straßenrand in der Nähe des Fahrzeugs 12 auszutauschen. Der Transceiver 20 kann eine dedizierte Kurzstreckenkommunikations (Dedicated Short Range Communication - DSRC)-Technologie einsetzen. Der Transceiver 20 kann hierin auch als „DSRC-Transceiver“ 20 bezeichnet werden. Allgemein kann DSRC grobgeschätzt über ein 75 MHz-Spektrum in dem 5,9 GHz-Band verwendet werden, wie für den Einsatz bei Autos durch die U.S. Federal Communication Commission zugewiesen. Die DSRC kann aufgrund ihrer geringen Latenzzeit, hohen Geschwindigkeit und hohen Toleranz gegenüber Nachrichtenverlust wünschenswert sein. Der DSRC-Transceiver 20 am Fahrzeug wird durch das Batteriesystem des Fahrzeugs mit Strom versorgt. Der Transceiver kann mit einer omnidirektionalen Antenne am Fahrzeug in Verbindung stehen, um die drahtlose Kommunikation in einer dynamischen Umgebung zu optimieren. In einem Beispiel befindet sich eine DSRC-Antenne mittig auf dem Dach des Fahrzeugs, um die bestmögliche Sichtlinie auf Nachbarfahrzeuge sowie statische Infrastrukturvorrichtungen, die sich am Straßenrand befinden, aufzuweisen.
-
Der DSRC-Transceiver 20 des Fahrzeugs 12 kann mit anderen DSRC-Transceivern sowohl der Nachbarfahrzeuge als auch der Infrastrukturvorrichtungen in der Nähe über ein drahtloses Kommunikationsnetz (z. B. ein DSRC-Kommunikationsnetz) kommunizieren. Auf diese Weise kann das Fahrzeug 12 Daten mit nahegelegenen Objekten austauschen. Ferner kann/können eines oder mehrere dieser nahegelegenen Objekte in der Nähe des Fahrzeugs 12 mittels DSRC-Kommunikation mit einem dritten Objekt kommunizieren, das sich in der Nähe des nahegelegenen Objekts, aber nicht in der Nähe des Fahrzeugs 12 befindet. Auf diese Weise kann das nahegelegene Objekt Daten von Quellen, die weiter als die unmittelbare Nähe des Fahrzeug 12 entfernt und außerhalb der DSRC-Reichweite sind, an das Fahrzeug 12 weiterleiten.
-
Im Allgemeinen ist der fahrzeugeigene DSRC-Transceiver für die Kurzstreckenkommunikation nur innerhalb eines begrenzten Gebiets oder einer begrenzten Reichweite einer Straße ausgelegt, indem die Funkwelle eines Mikrowellenbands verwendet wird. In einigen Fällen sind maximale Übertragungsreichweiten von bis zu 1000 m unter Verwendung von DSRC erreichbar, aber kürzere Reichweiten können eher praktikabel sein, um eine größere Frequenzwiederverwendung zu fördern. Eine Funkkommunikation wird zwischen Infrastrukturvorrichtungen, die an verschiedenen Standorten am Straßenrand installiert sind, und dem fahrzeugeigenen DSRC-Gerät übertragen, um Daten zu übermitteln. Diese Datenübermittlung kann durchgeführt werden, um verschiedene Dienste auszuführen, wie etwa Mauterhebung, Darstellungsdienste für Verkehrsinformation und dergleichen. Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung wird DSRC verwendet, um die Fahrzeugnavigation zu ergänzen.
-
Mehrere Gründe können verursachen, dass das GPS-Modul 14 nicht in der Lage ist, mit dem GNSS zu kommunizieren, um Informationen zu erlangen, die auf den Standort des Fahrzeugs 12 hinweisen. Beispielsweise kann das GPS-Modul 14 selbst defekt sein oder durch eine Blockierung oder Störung des Signals behindert sein. In einigen Fällen erfährt der Empfänger eine GPS-Signalblockierung, da das Fahrzeug 12 durch ein Gebiet, wie etwa einen Tunnel oder ein Gebiet mit einer Anzahl von hohen Gebäuden, gefahren wird. Das GPS-Modul 14 ist möglicherweise nicht in der Lage, ein GPS-Signal von dem GNSS zu empfangen, wenn der Tunnel oder Gebäude die Signalübermittlung zwischen dem GPS-Modul 14 und dem GNSS blockieren. Dicht bebaute Stadtgebiete mit vielen hohen Gebäuden führen häufig zu einem unbeständigen oder vollständig blockierten GPS-Signalempfang. Zum Beispiel kann eine „Straßenschlucht“ entstehen, wenn eine Straße durch hohe Gebäude auf beiden Seiten flankiert wird, wodurch eine schluchtartige Umgebung geschaffen wird. Diese von Menschen gebauten Schluchten können den GPS-Empfang auf Bodenebene stark beeinträchtigen, wenn Straßen dichtgebaute Blöcke hoher Strukturen, wie etwa Wolkenkratzer, trennen.
-
Das GPS-Modul 14 stellt der Steuerung 16 keine Informationen bereit, die auf den Standort des Fahrzeugs 12 hinweisen, wenn der GPS-Empfänger nicht in der Lage ist, mit dem GNSS zu kommunizieren. Folglich ist die Steuerung 16 nicht in der Lage, den Standort des Fahrzeugs 12 zu erkennen, wenn sie nicht mit Informationen, die auf den Standort des Fahrzeugs 12 hinweisen, von einer anderen Quelle versorgt wird. Dadurch kann die Steuerung 16 möglicherweise keine Navigationsinformationen auf Grundlage des Standorts des Fahrzeugs 12 an die Benutzerschnittstellenanzeige 18 ausgeben.
-
Bezugnehmend auf 2 und unter weiterer Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 12, das durch eine Staßenschluchtumgebung 50 fährt, abgebildet. In dem bereitgestellten Beispiel sind Straßenblöcke 52 durch ein Gitter aus Querstraßen 54 und Längsstraßen 56 getrennt. Jeder der Straßenblöcke 52 enthält ein oder mehrere hohe Gebäude, die effektiv eine Schlucht entlang jeder Straße erzeugen. Basisstationen 58 befinden sich auf einem Dach eines Gebäudes auf einer Vielzahl von Straßenblöcken 52. In dem Beispiel der 2 befinden sich drei Basisstationen 58A, 58B und 58C an verschiedenen Standorten über die Straßenschluchtumgebung verteilt. Jede der Basisstationen 58A, 58B und 58C beinhaltet einen GPS-Transceiver und erlangt ihre eigene globale Position genau auf Grundlage des Empfangs eines GPS-Signals von einem Satelliten. Da sich jede der Basisstationen auf dem Dach eines Gebäudes befindet, ist der Empfang des GPS-Signals nicht durch Strukturen der Gebäude selbst behindert. In alternativen Ausführungsformen erlangen die Basisstationen 58 ihren eigenen jeweiligen Standort durch andere Mittel, wie etwa eine IP-Kommunikation über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netz.
-
Jede der Basisstationen 58 beinhaltet zudem einen Transceiver, um Langstreckensignale zu senden, wie sie etwa mit einem LoRa™-Netzwerkserver oder Gateway bereitgestellt werden. Die Basisstationen kommunizieren mit anderen Vorrichtungen auf Bodenebene unter Verwendung einer öffentlichen LoRa™-RF-Kommunikation. Die Langstreckenkommunikation zwischen LoRA-Endvorrichtungen und jeder Basisstation 58 ist über viele Frequenzkanäle verteilt und verwendet eine Spanne von Datenraten, sodass eine einzelne Basisstation eine große Anzahl von Endvorrichtungen in der Straßenschluchtumgebung unterbringen kann. Die Vorrichtungen auf Bodenebene können über eine drahtlose Einsprungkommunikation (single hop) mit einer oder mehreren Basisstationen kommunizieren, die wiederum mit einem zentralen Netzwerkserver mittels standardmäßiger IP-Verbindungen verbunden sein können. In einigen Beispielen kann jede der Basisstationen 58 konfiguriert sein, um sowohl als ein Netzwerkserver als auch als Gateway zu arbeiten.
-
Das LoRa™-Kommunikationsprotokoll bietet Bidirektionalität, Sicherheit, Mobilität und genaue Ortung, mit denen sich andere drahtlose Kommunikationstechnologien nicht befassen. Das LoRa™-Kommunikationsnetzwerk ermöglicht die Verbindung von kostengünstigen batteriebetriebenen Sensoren über große Entfernungen in schwierigen Umgebungen, die ansonsten zu herausfordernd oder zu teuer für eine Verbindung wären. Beispielsweise bieten LoRa™-Transceiver eine Durchdringungsfähigkeit, sodass ein LoRa™-Gateway, das auf einem Gebäudedach oder einem Turm aufgestellt ist, mit Vorrichtungen auf Bodenebene bis zu 10 Meilen entfernt oder mit Sensoren, die sich im Untergrund oder in Kellern befinden, kommunizieren kann. Somit können die Basisstationen 58 mit großen Entfernungen voneinander beabstandet sein, um Kosten zu reduzieren und dennoch ein GPS-Netzwerk effektiv zu ergänzen. In einem Beispiel sind die Basisstationen 58 um 5 Meilen oder mehr beabstandet.
-
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 befindet sich eine Vielzahl von statischen Infrastrukturkomponenten 60 auf Bodenebene. Die statischen Infrastrukturkomponenten 60 können Teil einer smarten Straßeninfrastruktur sein, um mit anderen Vorrichtungen auf Bodenebene zu kommunizieren. In einem Beispiel sind die statischen Infrastrukturkomponenten smarte Straßenlampen, die entlang der Querstraßen 54 und Längsstraßen 56 positioniert sind.
-
Jede der statischen Infrastrukturvorrichtungen 60 ist mit einem LoRa™-Transceiver versehen, um Signale von den Basisstationen 58 zu empfangen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung empfangen die statischen Infrastrukturvorrichtungen ein Signal von einer oder mehreren Basisstationen 58, das auf eine globale Position jeder sendenden Basisstation hinweist. Die Basisstationen 58 sind dazu konfiguriert, periodisch ihren eigenen Standort an Infrastrukturvorrichtungen innerhalb der Übertragungsreichweite auszusenden. In dem Beispiel der 2 empfängt eine statische Infrastrukturvorrichtung 60A ein Standortsignal von jeder Basisstation 58A, Basisstation 58B und Basisstation 58C. Die empfangende statische Infrastrukturvorrichtung 60A bestimmt dann ihre eigene Position auf Grundlage von vielen Standortsignalen. Zum Beispiel kann die statische Infrastrukturvorrichtung 60A ihre eigene Position auf Grundlage der Entfernung von jeder der Basisstationen 58A, 58B und 58C triangulieren. Der Kommunikationsprozess selbst (z. B. die Zeitdauer, die zum Übertragen und Empfangen der RF-Signale zwischen dem Transceiver einer Basisstation und dem Transceiver der statischen Infrastrukturvorrichtung nötig ist) weist auf die Entfernung zwischen der statischen Infrastrukturvorrichtung und jeder Basisstation hin, die ihren Standort innerhalb einer LoRa™-Übertragungsreichweite ausgesendet hat.
-
Die statischen Infrastrukturvorrichtungen 60 sind dazu konfiguriert, nicht spezifisch für einen gegebenen Standort zu sein. Auf diese Weise müssen die Infrastrukturvorrichtungen 60 nicht mit einem konkreten Standort vorprogrammiert sein. Eine Initialisierungsprozedur der statischen Infrastrukturvorrichtungen erfolgt automatisch nach dem Einschalten. Jede statische Infrastrukturvorrichtung kann auf Ausstrahlungen einer Basisstation innerhalb der Reichweite horchen, um ihre Position zu bestimmen. Alternativ kann die statische Infrastrukturvorrichtung eine affirmative Anforderung für ein Standortsignal an eine Basisstation innerhalb der verfügbaren Übertragungsreichweite senden. In einem Beispiel verwendet die statische Infrastrukturvorrichtung LoRa™-Kommunikation während der Initialisierungsprozedur, um ihren eigenen konkreten Standort aus Informationen, die von einer oder mehreren Basisstationen empfangen werden, „in Erfahrung zu bringen“. Somit leitet die statische Infrastrukturvorrichtung eine GPS-Position ab, ohne einen eigenen GPS-Empfänger zu haben. Zusätzlich und wie oben erörtert ist der GPS-Empfang auf Bodenebene häufig unbeständig. Somit können die statischen Infrastrukturvorrichtungen 60 durch Empfangen von Standortinformationen von Basisstationen 58 auf Dächern ein GPS-Signalempfangsproblem, zum Beispiel innerhalb einer Straßenschlucht, umgehen. Sobald die Initialisierung abgeschlossen ist, speichert jede statische Infrastrukturvorrichtung 60 ihre abgeleitete globale Position für eine nachfolgende Übertragung mittels DSRC an nahegelegene Endvorrichtungen.
-
Jede der statischen Infrastrukturvorrichtungen 60 ist mit einem DSRC-Transceiver versehen, der in der Lage ist, ein Kurzstreckensignal an nahegelegene Endvorrichtungen zu übertragen. Beispielsweise kommuniziert jede statische Infrastrukturvorrichtung 60 mit dem Navigationssystem 10 eines oder mehrerer Hostfahrzeuge 12, um Informationen bereitzustellen, die auf den Standort des Hostfahrzeugs 12 hinweisen. Genauer kommuniziert der Transceiver 20 des Hostfahrzeugs 12 mit einem Transceiver einer oder mehrerer statischer Infrastrukturvorrichtungen 60, um den Standort der sendenden Infrastrukturvorrichtung zu erlangen. Da sich das Hostfahrzeug 12 in der Nähe einer statischen Infrastrukturvorrichtung befindet, weist der Standort der nahegelegenen statischen Infrastrukturvorrichtung im Allgemeinen auf den Standort des Hostfahrzeugs 12 hin. Ferner weist der Kommunikationsprozess selbst (z. B. die Zeitdauer, die zum Übertragen und Empfangen der RF-Signale zwischen dem Transceiver 20 des Hostfahrzeugs 12 und der statischen Infrastrukturvorrichtung verbraucht wird) auf die Entfernung zwischen dem Hostfahrzeug und der statischen Infrastrukturvorrichtung hin. Die erkannte Entfernung zwischen dem Hostfahrzeug 12 und der Infrastrukturvorrichtung in Verbindung mit dem Standort der Infrastrukturvorrichtung weist ebenso auf den Standort des Hostfahrzeugs 12 hin.
-
Jede statische Infrastrukturvorrichtung 60 beinhaltet eine DSRC-Übertragungsreichweite 62, die von der Vorrichtung ausgeht. Die statischen Infrastrukturvorrichtungen 60 können so liegen, dass sie eine räumliche Beziehung relativ zueinander aufweisen, sodass die DSRC-Reichweite einer ersten Infrastrukturvorrichtung mit DSRC-Reichweiten mindestens einer benachbarten statischen Infrastrukturvorrichtung überlappt. Auf diese Weise können mögliche Lücken in der Signalabdeckung auf Bodenebene minimiert oder beseitigt werden. Unter weiterer Bezugnahme auf 2 sind beispielhafte Reichweiten bestimmter Infrastrukturvorrichtungen abgebildet. Auch wenn nur eine Handvoll ausgewählter Infrastrukturvorrichtungen und DSRC-Reichweiten als Beispiel erläutert ist, ist angedacht, dass jede der Infrastrukturvorrichtungen 60 einen DSRC-Transceiver beinhaltet, der eine entsprechende Übertragungsreichweite 62 um die Vorrichtung herum aufweist. In dem Beispiel der 2 beinhaltet eine erste statische Infrastrukturvorrichtung 60B eine Übertragungsreichweite 62B. In dem bereitgestellten Beispiel überlappt die Übertragungsreichweite 62B mit sowohl einer Übertragungsreichweite 62C der Infrastrukturvorrichtung 60C als auch einer Übertragungsreichweite 62D der Infrastrukturvorrichtung 60D. Somit kann eine durchgehende DSRC-Übertragungszone bereitgestellt werden, um durchgehend mit dem Hostfahrzeug 12 zu kommunizieren, während es entlang einer Straße fährt, die an jeder der Infrastrukturvorrichtungen 60B, 60C und 60D vorbeiführt.
-
Die Überlappung der Übertragungsreichweiten 62 der statischen Infrastrukturvorrichtungen 60 ermöglicht außerdem, dass die Infrastrukturvorrichtungen miteinander kommunizieren. Wenn beispielsweise eine konkrete Infrastrukturvorrichtung oder eine Gruppe von Vorrichtungen außerhalb der Reichweite der Basisstationen 58 ist, können die Standortinformationen durch eine Reihe von Infrastrukturvorrichtungen 60 weitergeleitet werden, sodass die Vorrichtungen, die außerhalb der Reichweite einer Basisstation sind, dennoch Standortinformationen empfangen können, um die Standorte ihrer eigenen jeweiligen globalen Positionen abzuleiten. In einem Beispiel, wenn das Fahrzeug 12 in einem Tunnel ist, ist das Hostfahrzeug 12 möglicherweise nicht in der Lage, die Standortinformationen von einem direkt empfangenen GPS-Signal zu erlangen. Durch Bereitstellen einer Reihe von statischen Infrastrukturvorrichtungen mit überlappenden DSRC-Übertragungsreichweiten im gesamten Tunnel jedoch kann das Fahrzeug 12 dennoch in der Lage sein, genaue Standortinformationen auf Grundlage der abgeleiteten Standorte der globalen Position von nahegelegenen statischen Infrastrukturvorrichtungen darzustellen, wenn das Fahrzeug den Tunnel durchquert. Die abgeleitete globale Position der einen statischen Infrastrukturvorrichtung kann dann auf einer sekundären abgeleiteten globalen Position basieren, die von einer benachbarten statischen Infrastrukturvorrichtung übertragen wird. Somit können Standortdaten am Fahrzeug durch den ganzen Tunnel erlangt werden, in dem weder das Fahrzeug noch die statischen Infrastrukturvorrichtungen Standortinformationen direkt von einer entfernten Langstreckenquelle empfangen.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Kommunikationsnetzwerk eine Anzahl von unterschiedlichen Betriebsprotokollen aufweisen, um Standortinformationen an eine Endvorrichtung, wie etwa das Fahrzeug 12, zu kommunizieren. In einem ersten Beispiel kann die Endvorrichtung eine affirmative DSRC-Anforderung an nahegelegene statische Infrastrukturvorrichtungen nach Informationen senden, wobei die Antwort abgeleitete GPS-Standortinformationen beinhaltet. In einem zweiten Beispiel senden die statischen Infrastrukturvorrichtungen wiederholt ihre jeweiligen abgeleiteten GPS-Standorte über DSRC aus, sobald die Initialisierung abgeschlossen ist und sie ihren aktuellen Standort in Erfahrung gebracht haben. Ferner kann eine Kombination der zwei Kommunikationsprotokolle gleichermaßen verwendet werden, um Standortinformationen an Endvorrichtungen bereitzustellen, wenn ein GPS-Signal auf Bodenebene nicht verfügbar ist.
-
Das Fahrzeug 12 kann über einen DSRC-Netzwerkpfad 64 mit einer oder mehreren Infrastrukturvorrichtungen 60 kommunizieren. Als Beispiel ist das in 2 abgebildete Fahrzeug 12 mit jeder der statischen Infrastrukturvorrichtungen 60A, 60E und 60F kommunizierend gezeigt. Diese Kommunikation wird durch Übertragen von Daten über die DSRC-Netzwerkpfade 64A, 64E bzw. 64F durchgeführt. Jede statische Infrastrukturvorrichtung stellt eine Datenübertragung bereit, einschließlich Informationen über ihren abgeleiteten Standort der globalen Position.
-
Die Steuerung 16 erkennt den Standort des Fahrzeugs 12 auf Grundlage des erlangten Standorts einer nahegelegenen statischen Infrastrukturvorrichtung 60 und der erkannten Entfernung zwischen dem Fahrzeug 12 und der Infrastrukturvorrichtung 60. In dem Beispiel, in dem der DSRC-Transceiver 20 die abgeleiteten Standorte jeder statischen Infrastrukturvorrichtung 60A, 60E und 60F erlangt und Entfernungen zwischen dem Fahrzeug 12 und jeder statischen Infrastrukturvorrichtung 60A, 60E und 60F erkennt, verwendet die Steuerung 16 beispielsweise die erlangten Standorte und die erkannten Entfernungen in Verbindung miteinander, um die Genauigkeit des dargestellten Standorts des Hostfahrzeugs 12 weiter zu verbessern. Die Steuerung 16 kann eine globale Position des Fahrzeugs auf Grundlage einer Vielzahl von abgeleiteten Standorten der globalen Position triangulieren.
-
Die Steuerung 16 verwendet den erkannten Standort des Hostfahrzeugs 12 beim Bereitstellen von Navigationsinformationen an einen Fahrer auf der Benutzerschnittstellenanzeige 18. Alternativ kann die Steuerung 16 den erkannten allgemeinen Standort des Fahrzeugs 12 beim Bereitstellen von Navigationsinformationen auf der Benutzerschnittstellenanzeige 18 verwenden, wenn die Entfernung zwischen dem Fahrzeug 12 und einer nahegelegenen statischen Infrastrukturvorrichtung 60 relativ klein ist.
-
Die Basisstationen 58, kombiniert mit den statischen Infrastrukturvorrichtungen 60, die mit verschiedenen Endvorrichtungen auf Bodenebene kommunizieren, erzeugen ein Mesh-Netzwerkortungssystem, das in der Lage ist, die GPS-Navigation in einer Straßenschluchtumgebung zu ergänzen, in der der GPS-Empfang weniger zuverlässig ist. 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Bestimmen einer Fahrzeugposition mittels Unterstützung von einem Mesh-Netzwerkortungssystem. Bei Schritt 102 werden Standortinformationen an einer Basisstation empfangen, die auf einem Gebäudedach positioniert ist. Die Standortinformationen geben die globale Position der Basisstation selbst an. Wie oben erörtert, können diese Standortinformationen über ein GPS-Signal von einem globalen Navigationssatelliten bereitgestellt werden. Alternativ kann die Basisstation verkabelt sein und die Daten über eine IP-Netzwerkverbindung oder dergleichen empfangen.
-
Bei Schritt 104 überträgt die Basisstation ein Standortsignal mittels Langstreckenkommunikation an eine Vielzahl von Vorrichtungen auf Bodenebene. In einem Beispiel sendet die Basisstation ihren Standort unter Verwendung einer öffentlichen LoRa™-RF-Kommunikation an eine Vielzahl von statischen Infrastrukturvorrichtungen entlang einer Straße aus. In einem spezifischeren Beispiel wird ein LoRa™-Signal durch mindestens eine intelligente Straßenlampe empfangen, die als eine statische Infrastrukturvorrichtung funktioniert, um globale Standortinformationen an passierende Endvorrichtungen, die keine GPS-Signale empfangen können, weiterzuleiten.
-
Bei Schritt 106 verwendet die statische Infrastrukturvorrichtung Standortinformationen, um einen Standort der globalen Position abzuleiten. In einem Beispiel verwendet die statische Infrastrukturvorrichtung ein Standortsignal, das von jeder der mindestens drei Basisstationen empfangen wird, die sich jeweils auf einem anderen Gebäudedach befinden, um ihre eigene Position zu triangulieren. In weiteren Beispielen leitet die statische Infrastrukturvorrichtung einen Standort der globalen Position auf Grundlage eines Kurzstreckensignals ab, das von einer anderen Infrastrukturvorrichtung empfangen wird.
-
Wenn eine mobile Endvorrichtungssteuerung bei Schritt 108 ein GPS-Signal direkt empfängt, veranlasst die Steuerung bei Schritt 110 eine Anzeige der Standortdaten auf Grundlage des GPS-Signals auf einer Benutzerschnittstellenanzeige. In einem Beispiel ist die mobile Endvorrichtung ein Fahrzeug mit einem GPS-Transceiver und einer Navigationsanzeige.
-
Wenn bei Schritt 108 kein GPS-Signal an der Endvorrichtung empfangen wird, erkennt eine Steuerung bei Schritt 112, ob eine statische Infrastrukturvorrichtung in der Nähe und innerhalb einer Übertragungsreichweite einer Kurzstreckenkommunikation ist. In einem Beispiel wird die Kurzstreckenkommunikation mittels eines DSRC-Protokolls durchgeführt.
-
Wenn sich die Endvorrichtung bei Schritt 112 nicht innerhalb einer Übertragungsreichweite einer nahegelegenen statischen Infrastrukturvorrichtung befindet, kann eine Steuerung eine Benutzerschnittstellenanzeige veranlassen, bei Schritt 114 eine Meldung „Standort nicht verfügbar“ für einen Benutzer bereitzustellen.
-
Wenn die Steuerung bei Schritt 112 eine statische Infrastrukturvorrichtung innerhalb einer Kurzstreckenkommunikationsreichweite erkennt, kann die Steuerung bei Schritt 116 eine Kurzstreckenanforderung an die statische Infrastrukturvorrichtung übertragen, um abgeleitet globale Standortdaten von der Infrastrukturvorrichtung zu erlangen.
-
Bei Schritt 118 empfängt die Steuerung das abgeleitete globale Standortsignal, das von der statischen Infrastrukturvorrichtung übertragen wird. Auch wenn bei Schritt 116 eine affirmative Anforderung beschrieben ist, sendet die statische Infrastrukturvorrichtung in einigen Ausführungsformen ihre abgeleitete globale Position wiederholt aus und empfängt die Steuerung der Endvorrichtung den abgeleiteten Standort, sobald die Infrastrukturvorrichtung erkannt wird. Mit anderen Worten können einige Beispiele die affirmative Anforderung durch die Endvorrichtung, die bei Schritt 116 gezeigt ist, auslassen.
-
Bei Schritt 120 kann die Steuerung eine Entfernung zwischen der Endvorrichtung und der statischen Infrastrukturvorrichtung erkennen. In einem Beispiel basiert die Entfernung auf Aspekten des Kurzstreckensignals, das auf den abgeleiteten globalen Standort hinweist.
-
Bei Schritt 110 veranlasst die Steuerung die Anzeige der Standortdaten auf einer Benutzerschnittstellenanzeige, um einen Benutzer über den Standort der Endvorrichtung zu informieren. In einigen Beispielen basieren die dargestellten Standortinformationen auf dem abgeleiteten Standort der statischen Infrastrukturvorrichtung und einer Entfernung zwischen der Endvorrichtung und der statischen Infrastrukturvorrichtung. In anderen Beispielen basieren die dargestellten Standortinformationen auf einer Entfernung zwischen der Endvorrichtung und jeder einer Vielzahl von unterschiedlichen statischen Infrastrukturvorrichtungen.
-
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine bereits bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. In ähnlicher Weise können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen, darunter unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Vorrichtungen, gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sind, ausführbar sind. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können ferner in einem von Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie zum Beispiel anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Anordnungen (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt sein.
-
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, welche durch die Ansprüche umfasst sind. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten Worte eher Worte der Beschreibung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder dargestellt werden können. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Folgendes umfassen: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.