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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Steuerverfahren zum Steuern einer Kommunikation
von einem ersten Fahrzeug zu zumindest einem zweiten Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Es
sind moderne Fahrzeugfahrzustände vorgeschlagen und demonstriert
worden, bei welchen sich Fahrzeuge vorzugsweise auf Autobahnen oder vergleichbaren,
vorzugsweise kreuzungsfreien Straßen in einer Art Kolonnenfahrzustand
nahezu gleichmäßig in auch geringem Abstand vorwärts
bewegen und zwischen den Fahrzeugen einen geringen Abstand gegenseitig
automatisch einstellen, berücksichtigen und aufrechterhalten.
Solche Fahrzustände nennt man auch automatische Kolonnenfahrt,
und sie werden auch „Platooning" genannt. Bei solchen Fahrzuständen
ist eine Kommunikation zwischen den in der Kolonne befindlichen
Fahrzeugen notwendig, damit diese sich über längere
Strecken als Kolonne bewegen. In der Regel wird dies nur auf der rechten
Fahrbahn erfolgen, doch bei Fahrbahnwechsel, in Baustellen und anderen
unplanbaren Ereignissen wie dem Aus- oder Einscheren von einem oder mehreren
Fahrzeugen aus bzw. in die Kolonne – müssen sich
dazu etwa alle Fahrzeuge der Kolonne z. B. auf eine Geschwindigkeitsänderung
oder auf ein neues Kolonnenmitglied einstellen können und
ihren Fahrzustand – vorzugsweise also Abstand und Geschwindigkeit,
entsprechend anpassen können.
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Umgekehrt
sollten vorteilhafter Weise Fahrzeuge, die nicht zur Kolonne gehören,
diese nicht stören bzw. nicht selbst durch die Kolonne
gestört oder beeinflusst werden.
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Zu
all diesen Abläufen ist eine drahtlose Kommunikation zwischen
den Fahrzeugen notwendig.
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Eine
Kommunikation von einem ersten Fahrzeug zu einem zweiten Fahrzeug
ist in der Regel (wie beispielsweise aus
DE 197 30 792 A1 ) bekannt,
wie beispielsweise per Funk oder per Mobiltelefon über eine
oder gegebenenfalls auch zwei verschiedene Funk-Basisstationen.
Im öffentlichen Straßenverkehr ist diese Art der
Kommunikation bislang noch nicht zur Steuerung der Fahrzeuge in
einer Fahrzeugkolonne in einem automatisierten Fahrzustand eingesetzt.
Insbesondere sind besonders komplizierte Fahrzustände möglich,
wenn eine Vielzahl von Fahrzeugen sich in dem Fahrzustand der Kolonnenfahrt befinden,
Fahrzeuge aus der Kolonne ausscheren oder in die Kolonne eintreten
möchten oder sich Fahrzeuge oder Kolonnen auf getrennten
Spuren begegnen. In solchen Fahrzuständen kann eine unzuverlässige
Kommunikation auch zu Unfällen führen, wenn plötzlich
die Koordination zwischen den Fahrzeugen entfiele.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung,
Vorteile
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerverfahren
zum Steuern einer Kommunikation von einem ersten Fahrzeug zu zumindest einem
zweiten Fahrzeug zu schaffen, mittels welchem die oben geschilderten
Probleme beseitigt werden können.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe gelöst durch ein Steuerverfahren zum Steuern
einer Kommunikation von einem ersten Fahrzeug zu zumindest einem
zweiten Fahrzeug, bei welchem das erste und das zumindest zweite
Fahrzeug mit einer satelliten- und kartengestützten Ortungs-
und/oder Navigationseinrichtung und einer Zweiweg-Kommunikationseinrichtung
ausgerüstet sind, wobei das erste und das zumindest zweite
Fahrzeug in regelmäßigen zeitlichen Abständen
oder Streckenabständen zumindest eine aktuelle Fahrtrichtungsposition
und eine aktuelle Positionsinformation senden und/oder empfangen
bzw. austauschen. Vorteilhaft kann auch eine Geschwindigkeitsinformation übermittelt
oder ausgetauscht werden. Anstelle der Satellitenstützung ist
auch eine Stützung durch Ortsinformationen aus einem zellularen
Mobilfunknetz möglich.
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Durch
die Kombination von satellitengestützter Ortung und Kartennavigation
mit Hilfe digitaler Karten, die mit Vorteil im Fahrzeug mitgeführt
werden, aber auch in einer oder mehreren Zentralsstationen des Mobilfunknetzes
genutzt werden könnten, kann in Verbindung mit bidirektionaler
Kommunikation ein vorteilhaftes Steuerverfahren zu der notwendigen
Kommunikation zwischen den Fahrzeugen jeweils einer Kolonne geschaffen
werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn auch weitere
Informationen oder Daten oder Signale eines Fahrzeuges übertragbar sind – insbesondere
die Fahrtziele, womit insbesondere das Aus- und Einscheren in eine
Kolonne vorausschauend berechenbar wird.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Informationen, Daten oder Signale zwischen
dem ersten und dem zumindest zweiten Fahrzeug direkt ausgetauscht
werden und/oder an zumindest eine Zentralstation gesandt werden
oder über diese ausgetauscht werden. Die Zentralstation
kann dabei auch mit weiteren Zentralstationen in Verbindung stehen, die
räumlich voneinander getrennt sein können.
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Weiterhin
ist es zweckmäßig, wenn während der Fahrt
für zumindest eines – vorzugsweise aber jedes – Fahrzeugs
der Kolonne eine satelliten- und kartengestützte Ortung
bzw. -navigation erfolgt und dadurch eine dynamische Positionsinformation
des Fahrzeuges abgeleitet wird.
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Dabei
ist es vorteilhaft, wenn die Positionsdaten und Daten zur Fahrzeuggeschwindigkeit
von zumindest einem Fahrzeug oder von allen Fahrzeugen gesandt und/oder
ausgetauscht werden.
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Auch
ist es vorteilhaft, wenn weitere fahrzeugspezifischen Daten oder
fahrzustandsspezifische Daten von zumindest einem Fahrzeug oder
von allen Fahrzeugen gesandt und/oder ausgetauscht werden. Diese
können zur Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit herangezogen
werden oder auch anderweitig verwendbar sein.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die an die zumindest eine Zentralstation
gesendeten Daten von der Zentralstation empfangen werden und ausgewertet
werden, wobei die Zentralstation bei einem automatischen Fahrzustand
zumindest die Geschwindigkeit des langsamsten Fahrzeugs an zumindest
einzelne oder bevorzugt an alle in dem automatischen Fahrzustand
jeweils einer Kolonne beteiligten Fahrzeuge sendet.
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Darüber
hinaus ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Zentralstation
zumindest bei einem automatischen Fahrzustand weitere fahrzeugspezifischen
Daten oder fahrzustandsspezifische Daten an zumindest einzelne oder
alle in dem automatischen Fahrzustand einer Kolonne beteiligten
Fahrzeuge sendet.
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Auch
ist es zweckmäßig, wenn die Abstände zwischen
zumindest zwei Fahrzeugen in einem automatischen Fahrzustand zusätzlich
mittels Sensoren ermittelt werden und eine Steuerung des Abstands eines
Fahrzeugs zum voranfahrenden mittels einer automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-
und/oder -abstandssteuerung (ACC) durchgeführt wird.
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Wiederum
ist es vorteilhaft, wenn die Zweiweg-Kommunikation mittels der Zweiweg-Kommunikationseinrichtungen
mittels GSM-, GPRS-, UMTS-, oder WLAN-Technologie bzw. mittels eines
solchen Verfahrens erfolgt. Auch können andere kabellose Übertragungsverfahren
und -technologien verwendbar sein.
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Auch
ist es vorteilhaft, wenn die Satelliten-Ortungseinrichtung neben
einem Positionssignal auch zumindest ein Signal empfängt,
welches die Integrität oder die Zuverlässigkeit
des empfangenen Positionssignals und/oder der damit vorgenommenen
Ortung repräsentiert.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend
wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
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1 ein
Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Bevorzugte Ausführung
der Erfindung
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Die 1 zeigt
schematisch ein Diagramm 1, in welchem eine Kommunikation
zwischen zumindest zwei oder mehr Fahrzeugen 2, 3, 4 unter
Einschaltung von einer oder mehrerer Feststationseinrichtungen 13 und
zumindest einer Zentralstation 14 dargestellt ist. Zur
Steuerung und/oder zur Bestimmung der Position der Fahrzeuge ist
weiterhin ein Satelliten- oder Mobilfunknetz-gestütztes
Navigations- oder -ortungssystem 5, 6, 7 in
zumindest einzelnen der Fahrzeuge 2, 3, 4 vorhanden,
welche bei Satellitenstützung Signale 8 von zumindest
drei Navigationssatelliten 9 empfangen. Die Navigations-
oder -ortungssysteme 5, 6, 7 bestimmen
mit Hilfe der Signale 8 und der mitgeführten oder
in der bzw. den Zentralstationen vorhandenen digitalen Karten die
Position der Fahrzeuge 2, 3, 4, so dass
mit Stützung durch die Satelliten- oder Mobilfunksystem-Ortung
die Position des Fahrzeugs zumindest im Wesentlichen ständig
ermittelbar ist.
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Darüber
hinaus weisen zumindest einzelne Fahrzeuge eine Zweiweg-Kommunikationseinrichtung 10, 11, 12 auf,
mittels welcher diese und weitere Daten bidirektional ausgetauscht
werden können.
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Die
Zweiweg-Kommunikationseinrichtung 10, 11, 12 eines
Fahrzeugs 2, 3, 4 kann so beispielsweise
mit zumindest einer Zentralstation 14 beispielsweise über
zumindest einzelne Funkstationen 13 kommunizieren und dieser
zumindest einer Zentralstation 14 Daten senden 15 und/oder
von dieser zumindest einen Zentralstation 14 Daten empfangen 16,
also Daten austauschen.
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Gemäß eines
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
kann die Zweiweg-Kommunikationseinrichtung 10, 11, 12 eines
Fahrzeugs 2, 3, 4 auch beispielsweise
mit einer Zweiweg-Kommunikationseinrichtung 10, 11, 12 eines
anderen Fahrzeugs 2, 3, 4 kommunizieren
und es kann von Fahrzeug zu Fahrzeug Daten senden 15 und/oder
von Fahrzeug zu Fahrzeug Daten empfangen 16, also Daten
austauschen.
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Gemäß der
Erfindung wird bei einem erfindungsgemäßen Steuerverfahren
insbesondere zum Steuern einer Kommunikation vor einem ersten Fahrzeug
zu zumindest einem zweiten Fahrzeug eine Kommunikation durchgeführt,
bei welchem ein erstes Fahrzeug 2, 3, 4 und
zumindest ein zweites Fahrzeug 2, 3, 4 mit
einer solchen satelliten- oder mobilfunknetz- und kartengestützten
Navigations- oder -ortungseinrichtung 5, 6, 7 und
einer Zweiweg-Kommunikationseinrichtung 10, 11, 12 ausgerüstet
sind. Dabei ermitteln die Fahrzeuge 2, 3, 4 anhand
vorhandener Sensoren und/oder Fahrzeugdatenerfassungseinrichtungen
die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die relativen Abstände
zum jeweils voranfahrenden Fahrzeug und die jeweils aktuelle Position
des Fahrzeugs.
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Zur
Steuerung einer Kommunikation zwischen Fahrzeugen und/oder zur Steuerung
eines automatischen Fahrzustandes, wie beispielsweise eines Kolonnenfahrzustands,
wird zumindest ein erstes Fahrzeug 2, 3, 4 und
zumindest ein zweites Fahrzeug 2, 3, 4 Daten über
eine aktuelle Geschwindigkeits- und/oder Fahrtrichtungsinformation
und Daten über eine aktuelle Positionsinformation senden und/oder
empfangen bzw. auszutauschen.
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Dadurch
können die Fahrzeuge ihre jeweilige Position, Fahrtrichtung
und Geschwindigkeit senden und/oder entsprechende Daten von anderen Fahrzeugen
empfangen. Darüber hinaus können auch weitere
Informationen eines Fahrzeuges gesendet und/oder empfangen werden,
wie beispielsweise eine Fahrbahnzustandsinformation, wie beispielsweise
eine Bremsinformation über eine Bremsung, ein Signal eines
Regensensors, Warnsignale, wie beispielsweise bei einem Unterschreiten
eines vorgebbaren Sicherheitsabstandes, Signale von Einrichtungen
zur Warnung beim Verlassen von Fahrspuren, eine Verkehrsinformation,
eine Kraftstoffverbrauchsinformation, eine Identifikationsinformation des
Fahrzeuges, wie Fahrzeugidentifikationsnummer, Zulassungsnummer,
Kennzeichen, etc. Auch können so genannte Verkehrsflussdaten übertragbar sein,
die beispielsweise für Verkehrsfunkdienste verwendet werden
können zur Information von Dritten, die solche Verkehrsfunkdaten
empfangen können. Dabei können solche Daten, soweit
sie einen Kolonnenfahrzustand betreffen, gegebenenfalls auch lediglich
an die in der Kolonne beteiligten Fahrzeuge weitergeleitet werden – gegebenenfalls
aber auch an andere Fahrzeuge oder Empfänger.
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Gemäß eines
erfindungsgemäßen Gedankens können die
obigen Daten oder Informationen von dem ersten Fahrzeug 2, 3, 4 und
von dem zumindest einen zweiten Fahrzeug 2, 3, 4 mittels
der Zweiweg-Kommunikationseinrichtungen an zumindest eine Zentralstation 14 gesandt
werden und/oder über diese Zentralstation auch ausgetauscht
werden.
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Dazu
ist es vorteilhaft, wenn die Zweiweg-Kommunikation mittels der Zweiweg-Kommunikationseinrichtungen 10, 11, 12 mittels
GSM-, GPRS-, UMTS-, oder WLAN-Verfahren oder -Technologie erfolgt.
Auch können andere Kommunikationsverfahren und -technologien
verwendet werden, die hier jedoch nicht im Einzelnen beschrieben
werden. Vorteilhaft erscheint jedoch, dass die Zweiweg-Kommunikation
auf einer kabellosen Übertragungstechnologie, wie beispielsweise
einer Funktechnologie beruht, da die Fahrzeuge typischer Weide mobil
sind.
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Gemäß eines
weiteren erfindungsgemäßen Gedankens können
die obigen Daten oder Informationen zwischen dem ersten Fahrzeug 2, 3, 4 und
dem zumindest einen zweiten Fahrzeug 2, 3, 4 auch
direkt und ohne Einschaltung einer Basisstation oder einer Zentralstation
ausgetauscht werden. Dazu können dann gegenüber
den oben genannten Funktechniken modifizierte Geräte erforderlich
sein in so genannter Peer-to-Peer-Technik, die hier aber nicht im
einzelnen weiter beschrieben wird. In diesem Falle erfolgt die Koordinierung
innerhalb der Kolonne autonom und die funktionelle Aufgabe einer
Zentralstation – insbesondere die Zusammenstellung, die
Erweiterung und Änderung von Kolonnen – sind durch
einen Rechner oder die Rechner in den Fahrzeugen innerhalb einer
Kolonne selbst durchzuführen.
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Zur
Verbesserung der Positionsermittlung eines Fahrzeugs 2, 3, 4 oder
der Fahrzeuge 2, 3, 4 während
der Fahrt kann die Satelliten- oder Mobilfunkortung mit Vorteil
durch eine Koppelortung auf Basis der mitgeführten Karten
ergänzt werden, wodurch zweckmäßiger
Weise eine dynamische Positionsinformation eines Fahrzeuges erzeugt
wird, die hinsichtlich der reinen Satellitennavigation bzw. -ortung
z. B. in Tunneln oder engen Straßenschluchten im Ergebnis
genauer sein kann.
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Im
Falle, dass die von den Fahrzeugen 2, 3, 4 gesandten
Daten 15 an eine Zentralstation 14 gesendet werden,
ist es vorteilhaft, wenn die an die zumindest eine Zentralstation 14 gesendeten
Daten von der Zentralstation 14 empfangen werden und ausgewertet
werden. Daraufhin kann die Zentralstation 14 relevante
Informationen beispielsweise bei einem automatischen Fahrzustand
wie dem Kolonnenfahrzustand, wie etwa Information zu Änderungen der
Kolonne oder der Geschwindigkeit des langsamsten Fahrzeugs 2, 3, 4 oder
auch von anderen ausgewählten Daten von allen Fahrzeugen 2, 3, 4 an zumindest
einzelne oder an ausgewählte oder an alle in dem automatischen
Fahrzustand beteiligten Fahrzeuge 2, 3, 4 senden.
Das erleichtert ggf. den in der Kolonne beteiligten oder eingebundenen
Fahrzeugen die Anpassung der Fahrgeschwindigkeit an die Minimalgeschwindigkeit
und/oder an die Position relativ zu den anderen beteiligten Fahrzeugen.
Auch kann die zumindest eine Zentralstation 14 zumindest bei
einem automatischen Fahrzustand weitere fahrzeugspezifischen Daten
und/oder fahrzustandsspezifische Daten oder sonstige Daten oder
Signale an zumindest einzelne oder alle in dem automatischen Fahrzustand
beteiligten Fahrzeuge 2, 3, 4 senden.
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Die
Kommunikation zwischen zumindest einzelnen Fahrzeugen 2, 3, 4 und/oder
mit einer Zentralstation 14 kann vorteilhaft zeitgesteuert
erfolgen, wobei beispielsweise eine ortsfeste Zentralstation per GSM-,
GPRS-, UMTS- oder WLAN-Verfahren Daten empfängt oder von
den Kommunikationseinrichtungen zumindest einzelner Fahrzeuge abruft.
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Für
den Fall, dass ein Kolonnenfahrzustand automatisch gesteuert wird,
bei welchem mehrere Fahrzeuge 2, 3, 4 beteiligt
sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest einige oder auch
alle dieser Fahrzeuge eine sogenannte Abstandswarnung und Fahrgeschwindigkeits-
und/oder Abstandssteuerungseinrichtung (ACC) aufweisen, mittels
welcher ein Abstand zwischen einem Fahrzeug 2, 3, 4 und
einem vorausfahrenden Fahrzeug auch in einem automatischen Fahrzustand
mittels Sensoren ermittelt werden kann und falls ein sich reduzierender
Abstand zum voranfahrenden Fahrzeug detektiert wird und so auch
eine Verlangsamung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, wie auch
eine Bremsung, automatisch angesteuert wird. Auch kann bei einer
Erhöhung des Abstandes eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit
angesteuert werden. In einem automatischen Kolonnenfahrzustand kann
somit auch vorteilhaft mittels einer solchen Fahrgeschwindigkeits und/oder
Abstandssteuerungseinrichtung (ACC) eine Steuerung des Abstandes
zwischen zumindest zwei Fahrzeugen 2, 3, 4 durchgeführt
werden.
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Gemäß eines
weiteren Erfindungsgedankens, ist es zweckmäßig,
wenn die Satellitennavigationssatelliten neben einem Positionssignal
auch ein Zuverlässigkeitssignal erzeugen und aussenden
hinsichtlich der Zuverlässigkeit des ausgesendeten Positionssignals.
Das verbessert die Sicherheit der mit Hilfe diese Positionssignals
ermittelten Ortung und erlaubt insbesondere eine Warnung und/oder
eine Beendigung des Kolonnenfahrens, wenn die Aussendung der Satellitensignale
aus irgend welchen Gründen nicht mehr erfolgen sollte.
Dabei kann ein solches Zuverlässigkeitssignal 17 in
unterschiedlichen Stufen die Zuverlässigkeit der Positionsinformation repräsentieren.
Im Falle, dass die Steuereinheit der Satellitennavigation oder -ortung
des jeweiligen Fahrzeuges ein solches Signal erhält, welches
eine eingeschränkte Zuverlässigkeit repräsentiert,
kann eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeuges ausgegeben werden,
so dass er über eine eingeschränkte Steuerung
des Kolonnenfahrzustands informiert ist und sich darauf einstellt,
dass die Steuerung der Kolonne beispielsweise auch abgebrochen werden kann
und er die volle Kontrolle des Fahrzeuges wieder übernehmen
muss oder er mit erhöhter Aufmerksamkeit dem weiteren Fahrbetrieb
folgt. Auch können Notfahrstrategien eingeleitet werden,
wie beispielsweise eine Steuerung mit eingeschränkter Funktionalität
oder auch eine Notbremsung.
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Wenn
ein Kolonnenfahrzustand bereits besteht und sich ein Fahrzeug der
Kolonne anschließen möchte, kann dies erfindungsgemäß und
beispielsweise durch eine diesbezügliche Anmeldung und
ggf. Akzeptierung geschehen, so dass das Fahrzeug sich in die Kolonne
einreihen kann, wobei die anderen Kolonnenteilnehmer per Datenübertragung
darüber informiert werden oder werden können,
dass sich ein Fahrzeug der Kolonne anschließen will oder
angeschlossen oder eingereiht hat. Wenn sich ein Fahrzeug ohne die
vorgesehenen Einrichtungen zum Datenaustausch in die Kolonne einreiht,
kann die Kolonne dennoch bestehen bleiben, wobei die Abstände zwischen
den Fahrzeugen sich mit Hilfe einer Fahrgeschwindigkeits- und/oder
Abstandssteuerungseinrichtung (ACC) neu einstellen, so dass automatisch mit
berücksichtigt wird, dass ein weiteres Fahrzeug eingereiht
ist, welches nicht am Datenaustausch teilnimmt. Das bedeutet dann,
dass der bei normalem Straßenverkehr ohne automatisierte
Kolonnenfahrt vorgesehene bzw. vorgeschriebene Mindestabstand in
Abhängigkeit von der Geschwindigkeit einzustellen und einzuhalten
ist (d. h. „halber Tachoabstand" oder ggf. auch „viertel
Tachoabstand", d. h. der Abstand in Metern soll wenigstens die Hälfte
oder ggf. auch weniger, z. B. nur ein Viertel des Zahlenwerts der
in km/h gemessenen Geschwindigkeit betragen).
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Bei
Koordination der Kolonne nicht durch eine Zentralstation, sondern
durch die Rechner innerhalb der Kolonne, arbeitet mit Vorteil einer
der Rechner der Kolonne – vorzugsweise der im vordersten
Fahrzeug – automatisch als „Master" und die weiteren
Rechner nachgeschaltet als „Slaves". Scheidet das vorderste
Fahrzeug aus der Kolonne aus, übernimmt das nächste
Fahrzeug die Masterfunktion.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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