DE602004013075T2

DE602004013075T2 - Übertragung von Warnmeldungen zwischen Fahrzeugen auf einer Strasse und einem Verkehrsinformationsnetz

Info

Publication number: DE602004013075T2
Application number: DE602004013075T
Authority: DE
Inventors: Yves Robin-Jouan; Jean-Marc Blosseville; Guy Le Marc
Original assignee: NAVECOM; S T I C; Stic; Laboratoire Central des Ponts et Chaussees; Institut National de Recherche sur les Transports et leur Securite INRETS
Current assignee: NAVECOM; S T I C; Stic; Laboratoire Central des Ponts et Chaussees; Institut National de Recherche sur les Transports et leur Securite INRETS
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: FR2856178A1; EP1486931A2; DE602004013075D1; ATE392689T1; EP1486931B1; FR2856178B1; EP1486931A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den allgemeinen Bereich der Verteilung von Alarm- und Sicherheitsmeldungen auf einer Verkehrsachse, die an auf der genannten Verkehrsachse fahrende Fahrzeuge gerichtet sind und/oder von ihnen ausgehen.
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Lösungen für die Verteilung von Alarm- oder Sicherheitsmeldungen im Allgemeinen bekannt.
Als Beispiel beschreibt das Patent US4764978 ein Übertragungssystem von Informationen, die von Notfallfahrzeugen ausgegeben werden und für auf dem Straßennetz verkehrende Fahrzeuge bestimmt sind. Diese Meldungen werden in den Frequenzen AM und FM derart verteilt, dass sie in den Autoradios der Fahrzeuge empfangen werden.
Das französische Patent FR2718404 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von die Straßensicherheit betreffenden Informationen von einem Straßenfahrzeug zum anderen durch funkelektrische Mittel. Dieses Verfahren erlaubt es einem Fahrzeug einerseits, dank eines funkelektrischen Senders mit geringer Leistung Informationen an die anderen Fahrzeuge zu senden, die sich in einem Umkreis von einigen Hektometern befinden, und andererseits automatisch die von anderen Fahrzeugen ausgegebenen Informationen zu empfangen und ein Alarmsystem zu aktivieren, das dem Fahrer die problemlose Interpretation der Informationen und die Kenntnis der Art der Gefahr ermöglicht, der er begegnen wird (optisches oder Schallsystem). Die Vorrichtung erlaubt es damit, die in einem potenziell gefährlichen Bereich ankommenden Fahrer zu warnen und sie somit zu veranlassen, ihre Geschwindigkeit zu senken, um serienweise Unfälle zu verhindern, die auf einen Überraschungseffekt und Geschwindigkeit zurückzuführen sind.
Diese Lösung ist nur dann effizient, wenn ein ausreichender Prozentsatz an Fahrzeugen mit den betrachteten Ausrüstungen ausgerüstet ist.
Ein weiteres amerikanisches Patent US4403208 beschreibt ein Übertragungssystem von Alarmen oder Alarmsignalen zwischen zwei Fahrzeugen per Übertragung eines Funkfrequenzsignals mit begrenzter Reichweite.
Das europäische Patent EP0817151 beschreibt einen Prozess, um individuell von Zwischenfällen beim Verkehr mittels einer integrierten Vorrichtung und einer stationären Vorrichtung mithilfe eines Sendens vom Typ Funkausstrahlung von Zwischenfallsmeldungen mit lokaler, auf primären Zwischenfallsmeldungen (M1) basierender Auswahl zu warnen. In der stationären Vorrichtung werden die Koordinaten des Zwischenfalls für jede eingegebene primäre Zwischenfallsmeldung (M1) bestimmt. Sekundäre Zwischenfallsmeldungen (M2), die wenigstens die Koordinaten (CA) des Zwischenfalls für eine lokale Auswahl enthalten, werden in der Umgebung des Zwischenfalls ausgegeben.
Jede Empfängervorrichtung, die eine sekundäre Zwischenfallsmeldung (M2) empfängt, leitet ausgehend von den empfangenen Koordinaten (CA) des Zwischenfalls und den eigenen Koordinaten (C1, C2, C3) sowie ausgehend von ihren bestimmten Modifikationen eine Entscheidung bezüglich der Annäherung oder der Nicht-Annäherung des Fahrzeugs zu diesem Zwischenfall ab und gibt im Fall einer Annäherung des Zwischenfalls eine Meldung (A) ab.
Das französische Patent FR2629404 schlägt eine Unfallwarninstallation für Automobile vor, die ein Mittel zur Erzeugung eines Alarmauslösesignals umfasst, wobei dieses Mittel durch einen Aufprallsensor oder durch einen manuellen Schalter, ein Mittel zur Alarmausgabe durch elektromagnetische Wellen oder Ultraschall, ein Empfängermittel der Alarmsignale und ein Warnmittel realisiert werden kann. Bei einem Unfall produziert der Aufprallsensor ein Signal, das die Ausgabe eines Alarms auslöst, z. B. mittels einer auf dem Fahrzeug positionierten Antenne. Alle anderen Automobile, die im begrenzten Umkreis einer maximalen Entfernung mit einer kompatiblen Warninstallation versehen sind, empfangen diese Alarmsignale, die ein Warnmittel in diesen Automobilen betätigen.
Das französische Patent 9614682 weist eine wirksame Realisierung einer Notfallkommunikation zwischen Fahrzeugen auf, die eine einzige Frequenz und eine Aufteilung der Zeit in wiederkehrenden Zyklen nutzt, die die Periode der Probenentnahme festlegt. Jeder Zyklus wird in Tranchen unterteilt, wobei die Anzahl der Tranchen die sofortige Kapazität des Systems (ohne Kollision) bestimmt. Eine automatische, jedoch selektive Relaisfunktion wird vorgeschlagen, um die Reichweite über die Relaisstation von Zyklus zu Zyklus zu erweitern. Die Synchronisation der Struktur wird durch einen statistischen Modus gewährleistet, der es ermöglicht, auf die Topologie und jede Referenzuhr zu verzichten.
Das französische Patent FR2831760 beschreibt eine ähnliche Vorrichtung mit Aufteilung der Zeit, die sich vollständig an eine Infrastruktur mit festen Zugangspunkten anlehnt, die den jeweiligen Austausch zwischen den Fahrzeugen und der Infrastruktur steuern und koordinieren. Relaisfunktionen werden gewährleistet, um die Maskierungseffekte zwischen Fahrzeugen zu umgehen. Um mit den Servern in der Infrastruktur eine Schnittstelle zu bilden, baut das System die Protokolle der Welt des Internets sowohl für die Sicherheitsdienste (automatisches oder assistiertes Fahren) als auch für Logistik- oder Komfortdienste ein.
Wie bei den vorherigen Lösungen ist es notwendig, dass die Fahrzeuge und eventuell die Infrastruktur am Seitenstreifen der Straße alle mit spezifischen Ausrüstungen ausgestattet sind, um den Betrieb eines derartigen Systems zu erlauben.
Bekannt sind ebenfalls Lösungen, die auf die Übertragung von Informationen für mobile Fahrzeuge abzielen (eventuell auf Anforderung). Derartige Lösungen werden in den folgenden Dokumenten beschrieben.
Das Dokument US-2002/0036571 beschreibt ein Informationssystem für ein Fahrzeug vom klassischen Typ, das einen Informationsaustausch bezüglich der Position des Fahrzeugs zulässt, wobei Verkehrs- oder ähnliche Informationen spezifische Ausrüstungen auf Anforderungen des Fahrzeugs nutzen.
Der europäische Patentantrag EP-1150266 beschreibt ebenfalls ein System, um Informationen über den Oberflächenzustand der Straße zu verteilen. Dieser Antrag beschreibt zusammenfassend eine Übertragungsvorrichtung von Informationen auf ein Fahrzeug.
Die Patentschrift EP-0874344 und die wissenschaftliche Veröffentlichung XP000536509 (Mitterhumer: „Datenrundfunk mit DAB") betreffen einfache Systeme zum mobilen Empfang FM oder DAB. Der Patentantrag EP-0575246 konzentriert sich auf die Isofrequenzausstrahlung von Informationen auf einem Antennennetz. Der Antrag EP-1085658 behandelt ausschließlich die Übertragung von Informationen auf Anfrage für ein Rundfunkgerät.
Das europäische Patent EPA1286507 beschreibt ein Kommunikationssystem von Fahrzeug zu Fahrzeug im ad hoc-Modus oder genauer gesagt als Schleife (mesh) ausgehend von festen Zugangspunkten (GW). Es verleiht dem nächsten Zugangspunkt eine Rolle als Relaisstation zu den Fahrzeugen in Reichweite.
Das europäische Patent EP0982698 A2 beschreibt ein Verteilersystem mit geographischer Diskriminierung für Verkehrsregulierungs- und Warnmeldungen, das eine Infrastruktur aus verteilten Servern und eine Kette von auf flächendeckender Abdeckung basierenden Stationen nutzt.
Derartige Dokumente lösen nicht eine Problematik, die auf die Verteilung von gezielten Warnmeldungen abzielt, die von den Nutzern in einem Netz vom Straßentyp ausgegeben werden.
Bei diesen vorherigen Lösungen ist es notwendig, dass die Fahrzeuge und eventuell die Infrastruktur am Seitenstreifen der Straße alle mit spezifischen Ausrüstungen ausgestattet sind, um die Nutzung eines derartigen Systems zu erlauben.
Ganz allgemein weist der Stand der Technik im Bereich der Telekommunikation zahlreiche schnurlose Netztechnologien auf, und zwar insbesondere:

– Zellennetze;
– schnurlose lokale Netze;
– dem Straßenverkehr dedizierte Funkausstrahlungsnetze in Isofrequenz mit Unterstützung einer spezialisierten Übermittlung von Mitteilungen (RDS-TMC);
– laterale Nachbarschaftskommunikationen vom Typ europäisches DSRC oder Magnetschleifen (BOCOM);
– Kommunikationen von Fahrzeug zu Fahrzeug über kurze Distanzen mit Relais (MANET, MTNET) oder ohne Relais (VIGILANT, IVHM);
– die Kommunikationsnetze Boden/Zug für die sicherheitsrelevante kontinuierliche Kontrollsteuerung, eventuell mit Unterstützung des Videoflusses (SOFRANET).

Die den Autobahnen dedizierten Funkausstrahlungsnetze in Isofrequenz werden als „FM" oder „DAB" bezeichnet. Die Netze FM (Frequenzmodulation) besitzen eine eigene Infrastruktur, die entlang den Autobahnen in zwei sukzessiven Generationen aufgestellt ist: analoge Verstärker in Kaskadenform direkt im Band II FF (VHF: 107,7 MHz oder andere in Europa); dann der Transport per gesondertem Netz (Richtfunkstrecken, Glasfasern oder Satellitenverbindungen) und koordinierte Verteilung im Band II FM. Das verwendete Format ist das ganz klassische analoge Format RCA für das Hi-Fi Stereo (G + D und G – D mit Pilotträgerkanal), zu dem ein oder mehrere Unterträgerkanal/Unterträgerkanäle für zusätzliche Dienste hinzukommen, wie z. B. die ausgestrahlte Übermittlung von Mitteilungen RDS-TMC (bei 57 kHz). Die Netze DAB (Digital Audio Broadcast) für Autobahnen befinden sich im Projektstadium, und ihre Zukunft hängt ganz allgemein von der Zukunft der Technologie DAB selbst ab. Es handelt sich um rein digitales Verteilersystem, das auf einem Modulationsformat mit Multiträgerkanal OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) basiert.
Der größte Nachteil dieser Netze besteht in dem Gegenstück für ihre Einfachheit: Sie bleiben auf eine Richtung beschränkt und sind damit für die Erfassung von Informationen aus mobilen Geräten ungeeignet.
Die lateralen Kommunikationssysteme vom Typ DSRC (ETSI: Digital Short range communications, auf dem Funkband 5,8 GHz) oder Magnetschleifen (BOCOM auf dem Band HF 7,5 MHz) weisen in der Nachbarschaft von festen Installationen eine begrenzte Bereichsabdeckung auf. Ihre Asymmetrie, die ihren Erfolg bei den Automobilherstellern ausmacht oder ausmachen wird, verhindert jegliche mögliche Erweiterung bei der Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug.
Die Systeme zur direkten Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug sind derzeitig für die rasche Übertragung von direkt für die nachfolgenden Fahrzeuge bestimmten Warnungen vor dem Fluss von Fahrzeugen im Kommen. Der Inhalt wird aus kurzen Meldungen in Echtzeit gebildet, was kurze Latenz- und Transitzeiten sowie eine gute Verfügbarkeit erfordert.
Die verwendeten Techniken sind die Isofrequenz mit Zeitverteilung (TDMA), seien sie strukturiert oder nicht, sowie die automatische und kooperative Weiterleitung zwischen mobilen Geräten, um die Reichweite in der Achse des Verkehrsweges zu erhöhen. Als erhebliche Beispiele für diese Systeme können folgende Systeme genannt werden:
MTNET (aus den Demonstratoren MANET von PROMOTHEUS und DRIVE stammendes industrielles Produkt) arbeitet in Zuordnung ohne Kollision und in selektiver Weiterleitung per Relaisstationen. Die Vektoren VIGILANT und IVHW arbeiten im Wettbewerb und mit einfacher Relaisstation (Punkt zu Punkt).
Derartige, auf die lokale Sicherheit fokalisierte Systeme sollen von jeder festen Infrastruktur unabhängig sein, doch die globale Sicherheit fördert das Prinzip einer Weiterleitung zu einem eventuellen Infrastrukturpunkt zwecks abgestimmter Aktionen mit den Bearbeitungszentren. Einer der Vorteile der Übertragung MTNET ist die Erleichterung einer derartigen Weiterleitung. Das Programm ARCO führt eine auf Kommunikations-Satellitenrechnern basierende Architektur ein, die die transparente Kooperation zwischen Vektoren von Fahrzeug zu Fahrzeug und von Fahrzeug zu Infrastruktur erlaubt. Das zukünftige Programm SARI stellt die Generalisierung der Lösungen von Fahrzeug zu Fahrzeug vom Typ MTNET oder IVHW jeweils zu einem festen Zugang zu der Infrastruktur in Aussicht. Die möglichen Technologien befinden sich noch im Experimentierstadium. Die internationalen Arbeitsgruppen (ANSI, ETSI, ISO) für CALM (Continuous Air Interface for Long and Medium distance) nehmen zum Teil die Prinzipien dieser Programme und Lösungen für eine Anwendung mit 5,9 GHz wieder auf.
In dem damit verbundenen Bereich des Schienentransports werden verschiedene Lösungen für die sicherheitsrelevante Kontrollsteuerung von Zügen vom Boden aus vorgeschlagen (CBTC: „Communication Based Train Control). Einige sind von den WLAN abgeleitet, wobei gewisse Zweifel über die Leistungen und die mögliche Kohabitation mit den Büro- und den Anwendungen für das breite Publikum bestehen. Parallel zu den WLAN wird ebenfalls eine Ableitung des CALM durch Anpassung des für die Straße bestimmten Originals in Betracht gezogen. Weitere Lösungen sind Eigentümerlösungen, die mehr oder weniger eng mit den Anwendungen (automatische Steuerung und Regelung) verbunden sind. Schließlich gibt es eine als SOFRANET (Handelsname) bezeichnete Lösung, die einen guten Kompromiss zwischen dem Leistungsniveau und der Öffnung gegenüber anderen Standards bietet.
SOFRANET schlägt eine Architektur vor, die die Eigenschaften des Ausstrahlens per Funk zwischen den Zügen und einer Serie von kooperativen Basisstationen am besten ausnutzt. Eine dreifache Diversifizierung der Übertragung ermöglicht es, die Robustheit auf ein noch nie erreichtes Niveau zu bringen. Die Isofrequenzressource wird in TDMA mit hohem Spitzendurchsatz aufgeteilt, der durch die Infrastruktur mit Verwaltung der Mobilität gesteuert wird. Das System zielt im Wesentlichen auf die Fahrzeugkommunikation (Zug) mit Infrastruktur ab, doch ist eine Reserve für das Weiterleiten zwischen Fahrzeugen (Zügen) in schwierigem Umfeld (U-Bahn im Tunnel und Hindernisse vom Typ „Verkehrsstau" von einer Wagenreihe zur anderen zwischen den von bis zu 2.000 m beabstandeten Stationen} vorgesehen. Die Struktur wird in Höhe von einem Kanal pro Verbreitungsrichtung redundant (1 + 1) ausgelegt; es unterstützt IP v6 und seine Weiterentwicklungen und wird unter SNMP auf einer Standardplattform verwaltet.
Die vorhandenen sicherheitsrelevanten Kontrollsteuerungen sind mit Ausnahme des SOFRANET für die Fahrzeuginfrastruktur dediziert und können nicht die Lösung von Fahrzeug zu Fahrzeug übernehmen, insbesondere nicht bei einem Fehlen von Infrastruktur. Darüber hinaus sind die Leistungen der Echtzeit im Verhältnis zu dem jeweiligen Bedarf der Straße im überfluss vorhanden, während die Reichweiten eher darunter liegen.
Darüber hinaus ist der Patentantrag EP-0994449 bekannt, der ein Kommunikationssystem zwischen einer Infrastruktur und Fahrzeugen beschreibt, die Mittel zur Funkausstrahlung und individuelle Verbindungen mit dem Fahrzeug in zwei Richtungen miteinander kombiniert. Diese individuellen Verbindungen sind unabhängig von den Mitteln zur Verteilung, wobei die Basisstationen von den Verteilerstationen unterschiedlich sind. Bei dieser Lösung ist es nicht vorgesehen, dass die Verbindungen in zwei Richtungen direkt zwischen den Fahrzeugen hergestellt werden können, ohne über die Infrastruktur zu gehen.
Angesichts des Standes der Technik besteht das Ziel der Erfindung darin, eine zuverlässige Lösung vorzuschlagen, die die Verteilung einer Warnung auf wirksame Weise selbst dann zulasst, wenn nur eine reduzierte Anzahl von Fahrzeugen mit einer spezifischen Ausrüstung ausgestattet ist, deren Ausstattungs- oder die Kosten für die Neuausrüstung der Infrastruktur erschwinglich sind, indem auf ein Minimum an Anpassung der bereits vorhandenen Infrastruktur zurückgegriffen wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein drahtloses Kommunikationsnetz, das entlang einem Straßenverkehrsweg aufgestellt ist und den am Seitenstreifen des Weges aufgestellten sowie den in den Fahrzeugen integrierten Sender- und Empfängervorrichtungen, um die Weiterleitung der entsprechenden Daten zu gewährleisten. Die Weiterleitung wird automatisch auf einem einzigen Kanal gemäß mehreren eventuellen Schleifen in Kaskadenform oder parallel vom Typ Fahrzeug zu Fahrzeug, Fahrzeug zu Infrastruktur und Infrastruktur zu Fahrzeug durchgeführt.
Genauer ausgedruckt, die Erfindung findet auf Autobahnen, Ringautobahnen, Schnellstraßen und Bundesstraßen Anwendung, und zwar mit dem dreifachen Ziel:
der Unterstützung der Sicherheit als oberste Priorität,
der Hilfe bei der Verwaltung und der Kontrolle, als mittlere Priorität,
der Verbesserung des Komforts der Benutzer als untergeordnete Priorität.
Außer der Abdeckung einer Infrastruktur, z. B. auf den Nebenstraßen, erlaubt die Erfindung die Unterstützung eines Minimums von Sicherheitsfunktionen allein mithilfe der Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug. Der Übergang im Rahmen und außerhalb der Infrastruktur erfolgt ohne Unterbrechung.
Es geht darum, bei gleichzeitiger Einhaltung ihrer inhärenten Anforderungen an die Verfügbarkeit, das Ansteigen und die Ausgabe in Echtzeit die folgenden Dienste zu gewährleisten und sie dabei dennoch hierarchisch einzuordnen:
Kommunikation auf mehr oder weniger kurze Distanz von Warnungen, Warnmeldungen und Information in Verbindung mit Zwischenfällen, die in dem davor liegenden Verkehr eintreten,
Ausstrahlen von Anweisungen und Zusammenstellung von Informationen von und zu den Kontrollzentren und den Sicherheitsposten
Kommunikation in Verbindung mit der Logistik des Konzessionärs und des Verwalters des Verkehrsweges, Interaktive Konsultationen von lokalen oder regionalen Servern bezüglich des Umfeldes (Wetter, Tourismus, verschiedene Einrichtungen),
Interaktive Konsultationen von nahen oder entfernten, betriebenen oder nicht betriebenen, kostenlosen oder kostenpflichtigen Servern mit allgemeiner Nutzung (INTERNET-Netz).
Gegenstand der Erfindung ist es insbesondere, die beschriebenen Nachteile der Lösungen des Standes der Technik für den Austausch von „Zielmeldungen" zu beheben, die als Meldungen beschrieben werden, die den vorrangigen Sicherheitsdiensten, jedoch auch den komplementären Logistikdiensten, dem Komfort oder der kommerziellen Nutzung entsprechen. Eine doppelte Betriebsart Fahrzeug zu Fahrzeug und Fahrzeug zu Infrastruktur zu Fahrzeug wird für den Austausch von Sicherheitszielmeldungen berücksichtigt.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verteilsystem von Zielmeldungen auf einem Straßennetz gemäß dem Anspruch 1.
Jede der genannten Stationen umfasst bevorzugt Mittel für die Weiterleitung von durch den zusätzlichen Empfänger erhaltenen Meldungen zu einem Verteilerserver für Warnmeldungen.
Das System umfasst vorteilhaft einen Verteilserver, der die Meldungen auf dem Funkverteilnetz ausgibt.
Gemäß einer besonderen Variante umfasst das System einen elektronischen Anpassungsschaltkreis eines Funkverteilempfängers, der für die Ausgabe eines digitalen Warnsignals in die Fahrzeuge integriert ist.
Der genannte elektronische Schaltkreis wird bevorzugt an eine mit der Empfängerantenne des Autoradios gemeinsame Antenne angeschlossen.
Gemäß einer Variante umfasst das System Sender, die für die lokalisierte Ausgabe von Warnmeldungen in die genannten Stationen integriert sind.
In einem bevorzugten Realisierungsmodus wird das System dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstrahlen der Warnmeldungen mit einer Isofrequenzressource realisiert wird, die in der Größenordnung eines Straßennetzes verallgemeinert ist.
Insbesondere kann die Übertragung der Warnmeldungen auf einem Funkverteilkanal realisiert werden, die in vollumfänglicher Kompatibilität mit dem Originaldienst zur Regulierung des Straßenverkehrs dediziert ist.
Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, ein Format mit Spektrumsverteilung mit einem Schutz durch den eventuell in Partikel aufgeteilten Code in Abhängigkeit von dem geographischen Bereich, der Typologie des Verkehrsweges oder der Identität des Verwalters zu verwenden.
Mit dem vorgeschlagenen System wird die Aufteilung der Isofrequenzressource in TDMA (Time Division Multiple Access: multipler Zugang zur Verteilung in der Zeitabfolge) strukturiert oder nicht, synchron oder asynchron unter Einhaltung der aufeinander folgenden zeitlichen Tranchen fester, jedoch parametrierbarer Größe durchgeführt, in denen die banalisierten Datenraster durch die unterschiedlichen Fahrzeuge oder Basisstationen der Infrastruktur übertragen werden können.
In der Infrastruktur werden mit einer identifizierbaren Unterschrift und gemäß einem regelmäßigen zeitlichen Motiv spezifische Tranchen zugeordnet, die die Synchronisation des jeweiligen Austauschs erleichtern, wenn die genannte Infrastruktur verfügbar ist.
Das System sieht das systematische Reservieren einer Tranche nach jeder nützlichen Tranche vor, die durch ein mobiles Gerät zwecks unverzüglicher Weiterleitung durch die aktuelle Basisstation (i) der eventuellen Infrastruktur in elektromagnetischer Reichweite des mobilen Geräts ohne Intervention der Serverzentren ausgegeben wird. Darüber hinaus hat sie die Kapazität, es den übergeordneten (i – 1) und den untergeordneten (i + 1) Basisstationen je nach der Topologie zu erlauben oder nicht zu erlauben, ein zweites Mal eine derartige Warnung in der Originaltranche weiterzuleiten.
Das System verwaltet die Zugangspriorität zu anderen Diensten zwischen Fahrzeugen oder zwischen Fahrzeug und Servern, die mit der Infrastruktur verbunden sind.
Die praktische Realisierung verwendet für den integrierten Teil einen Teil der Module eines modernen Autoradios, dem ein Sendermodul, ein Duplexgerät – zum Umschalten oder auf andere Weise –, ein spezifisches Modem und ein digitales Modul zur Signalbearbeitung und ein digitales Schnittstellenmodul zugeordnet sind. Für den festen Teil nutzt die Realisierung die Wiederverwendung der Funkverteilsender FM am Seitenstreifen von Autobahnen, indem jedem von ihnen ein Empfänger, ein Modem und ein digitales Verarbeitungs- und Schnittstellenmodul hinzugefügt wird, das symmetrisch zu denen des integrierten Teils ist, sowie eine eventuelle Verbindung mit den Transportnetzen (betriebene oder nicht betriebene Intranet- und Internetdienste).
Als Alternative zur Wiederverwendung der Funkverteilsender FM schlägt das System die Wiederverwendung von Notrufsäulen vor, die geeigneterweise durch das Einbringen von Sendermodulen, eines Empfängers, eines Modems, eines Verarbeitungsgeräts und einer digitalen Schnittstelle desselben Typs wie die bereits verwendeten erneuert worden sind.
Gemäß einem besonderen Merkmal ist das System dadurch bemerkenswert, dass die Isofrequenzressource sich mit einem Funkverteilkanal FM des Bandes II VHF mit einer Breite von 450 kHz oder einem Kanal identifizieren kann, der im niedrigen UHF-Bereich (bei rund 400 oder 800 MHz) gleichgestellt ist, oder auch einer Struktur aus Verbindungskanälen mit engem Band VHF (40–200 MHz).
Gemäß einem besonderen Merkmal ist das System dadurch bemerkenswert, dass der Kanal von 450 kHz bereits durch ein Funkausstrahlprogramm besetzt sein kann, das dem Straßenverkehr vom Typ „Autobahn FM" bei 107,7 MHz dediziert ist. Das verwendete Format erlaubt die Garantie der gegenseitigen Kompatibilität mit einem niedrigen Durchsatz für die neuen Dienste (4,5 KO/Sek., als Richtwert).
Gemäß einem besonderen Merkmal ist das System dadurch bemerkenswert, dass dieser Durchsatz bei einer Freigabe oder Spezialisierung des erwähnten 450 kHz Kanals auf wenigstens 64 KO/Sek. erhöht werden kann. Diese Lösung erlaubt das Ansteigen der sekundären Dienste zur Unterstützung der Infrastruktur.
Gemäß einem besonderen Merkmal ist das System dadurch bemerkenswert, dass der Alarmdienst durch Raster von einigen Dutzend Bytes (typischerweise 8 bis 32) gewährleistet wird, die in Tranchen von einigen Dutzend Millisekunden (typischerweise 10 bis 100) für einen Spitzendurchsatz von einigen KO/Sek. (typischerweise 2,4 bis 9,6) mit einer Kapazität von einigen Dutzend gleichzeitigen Alarmen (typischerweise 20) hinterlegt wird; alle diese Werte bleiben in einem weiteren Maße parametrierbar.
Gemäß einem besonderen Merkmal können die Funkfrequenzmerkmale der Ausrüstungen angepasst werden, um mit der geographischen Wiederholung der Funkausstrahlsender FM (5 bis 20 km) oder der der Notrufsäulen (2 bis 3 km) kompatibel zu sein.
Eine Zielsetzung der Erfindung ist die Eignung zur Kooperation mit einem ersten Typ einer vorhandenen Infrastruktur, nämlich den dedizierten Funkausstrahlnetzen FM mittels eines Minimums an Anpassung derselben. Diese Zielsetzung wird unter direkter Wiederverwendung der Ressource gewährleistet, die für die Funkausstrahlung in einfacher Überlagerung zugeordnet wird, so dass die vorhandenen Sender direkt wieder verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Realisierungsmodus, die als einfaches veranschaulichendes Beispiel und keineswegs einschränkend gegeben werden, sowie der beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen:
1 eine allgemeine Übersicht über ein Kommunikationsnetz gemäß der Erfindung darstellt. Der linke Teil zeigt die Funktionsweise, die sich an eine mithilfe von Kommunikationsstationen am Seitenstreifen der Straße komplett ausgerüstete Infrastruktur anlehnt (von dem übertragungsmaterial bis zu den unterschiedlichen Servicezentren); der rechte Teil zeigt die Beschränkung auf die direkte Funktionsweise zwischen Fahrzeugen außerhalb der Abdeckung einer Infrastruktur mit der Beibehaltung eines autonomen minimalen Sicherheitsdienstes.
Unter der Abdeckung der Infrastruktur wird die Mobilität auf zwei Ebenen verwaltet: einer Mikromobilität von Station zu Station (Gleiten entlang der Infrastruktur, was durch die physische Schicht unterhalten wird); und eine Mobilität auf der Ebene des Netzes, die genau die Fortschritte des „Mobile IP" des Protokolls IP v6 übernimmt (Übergang eines Sektors auf seinen Nachfolgesektor). Das System kann sich ggf. mit der einen oder der anderen zufrieden geben.
2 die Architektur der Infrastrukturausrüstungen darstellt, wobei die vorhandene, eventuell wieder verwendete (200) und die mit der Erfindung verbundenen Zusätze voneinander unterschieden werden. Bei einer maximalen Wiederverwendung ist der aktuellen Station, die bereits eine Ausgabekette (208 und 209) umfasst, der Schaltkreise zur Formgebung und Modulation des ausgestrahlten Originalsignals (204 bis 207) vorausgehen, im wesentlichen eine Empfangskette (201 bis 213) hinzuzufügen. Die lokale Weiterleitung wird durch eine direkte Verbindung zwischen dem hinzugefügten Modem (212) und der Originalausgabekette gewährleistet, die mit der digitalen Modulation überlagert wird. Die aufsteigenden und absteigenden Verbindungen (214) mit den Zentren im Hintergrund nutzen das digitale vorhandene Transportnetz über das Basis-Multiplexgerät E1 oder Ethernet (203, das beim Originaldienst nicht voll ausgenutzt wird).
3 die Architektur der im Fahrzeug integrierten Ausrüstung darstellt, die mittels einiger zusätzlicher Module direkt auf die eines modularen Autoradioempfängers (300) aufgesetzt wird. Diese umfassen eine Antennen-Duplexschaltung (307), einen Sender mit geringer Leistung (308), ein eventuelles Modul einer Zwischenfrequenz (FI, 309) sowie ein digitales Modem (310), die Signalbearbeitungsschaltkreise, die den unterschiedlichen Diensten (311 und folgende) zugeordnet sind. Eine Schnittstelle ist zwischen dem Modem und der Ebene FI des Autoradioempfängers vorgesehen.
4 den Zeitschreiber der Zyklen und der Tranchen darstellt, die die Datenraster begrenzen, die für eine Aufstellung eine banalisierte Länge aufweisen. Zwei Typen von Implementierungen sind möglich: synchron oder asynchron. Eine synchrone Funktionsweise ist vor allem unter der Kontrolle der Infrastruktur gerechtfertigt, und man kann den Übergang von einem autonomen asynchronen Betrieb (bei dem die jeweilige Dauer lokal ohne globale Referenz definiert ist) zu einem synchronen angelehnten Betrieb in Betracht ziehen, der durch die Uhr des festen Netzes gesteuert wird, wenn das Fahrzeug in die Abdeckung der Infrastruktur eintritt und umgekehrt.
Erfindungsgemäß werden die Tranchen paarweise aneinandergefügt: Es gibt Paare aus Tranchen für die mobilen Geräte und Paare aus Tranchen für die festen Geräte, wobei letztere auf wiederkehrende Weise derart angeordnet sind, dass sie den Rhythmus der Zyklen bestimmen. Ein mobiles Gerät kann eine Sicherheitsmeldung (z. B. eine Warnung) ausgeben, sobald der Kanal frei ist, indem es eine Tranche besetzt. Die zweite Tranche des Paares wird für das eventuelle Weiterleiten durch die aktuelle Station (i) der Infrastruktur frei gelassen, wenn der Dienst dies rechtfertigt. Eine zweite Weiterleitung wird als Option weiter oben und/oder unten (Stationen i – 1, 1 + 1) angeboten, indem die erste Tranche per Datenerfassung wieder verwendet wird. Diese schnellen Weiterleitungen (in dem Zyklus) verhindern nicht die Wiederholungen auf längere Sicht durch die Wirkung der Serverzentren (die eine Verarbeitung mit Mehrwert einbringen können).
Die erste Tranche eines den festen (Infrastrukturstationen) zugeordneten Paares enthält Unterordnungsinformationen, insbesondere für die Synchronisation der Struktur und die Multiplexschaltung der aufeinander folgenden Stationen). Die zweite Tranche ist eine Tranche zur Anfrage von Reservierungen von Ressourcen durch die mobilen Geräte bezüglich der sekundären Dienste. Dort sind durch die mobilen Geräte mit einer Zugangsfrist, die zufällig von ihnen entlang eines diskreten Gitters gezogen wurden, Flags hinterlegt. Die Infrastrukturausrüstung führt die Verarbeitung der adäquaten Priorität durch, indem den Sicherheitsmaßnahmen weitgehend der Vorrang eingeräumt wurde, die zu Beginn des Zyklus frei zugelassen werden, und indem eine Marge, die mindestens gleich einem Paar Tranchen ist, gelassen wird, bevor die sekundären Dienstmeldungen (am Ende des Zyklus) durchgelassen werden. In der ersten Tranche wendet sich die aktuelle Station i an ein mobiles Gerät (absteigende Richtung der Daten), während das mobile Gerät ihm in der zweiten Tranche des Paares antwortet (aufsteigende Richtung der Daten).
Gemäß einer besonderen Ausführung der Erfindung gewährt das System den mobilen Teilen Tranchenpaare für die sekundären Dienste gemäß der Reihenfolge, in der sie ihre Flags in der zu diesem Zweck in dem aktuellen Zyklus reservierten Tranche der Station i hinterlegt haben. Eine gewisse Widerstandsfähigkeit kann gewährleistet werden (Beibehaltung der Reservierung auf einigen Zyklen), wenn der Zustand des Verkehrs dies zulässt. Jede auf dem ersten Teil des Zyklus und am Rande zwischen dem Sicherheitsdienst und den sekundären Diensten festgestellte Kollision wird im nachfolgenden Zyklus zum Nachteil der sekundären Dienste gelöst.
Im autonomen Betrieb gibt es weder einen sekundären Dienst noch eine Weiterleitungseinrichtung, und die zweite Tranche der Paare wird dann ausgenutzt, um die Unsicherheiten der Synchronisation zwischen den mobilen Geräten aufzufangen, insbesondere im asynchronen Modus. Die mobilen Teile erfassen problemlos den Übergang des autonomen Regimes zum angelehnten Regime durch die periodische Einführung der Tranchenpaare, die von der oder den nächsten Station(en) unterzeichnet werden. Der umgekehrte Übergang erfolgt standardmäßig.
Das System beinhaltet eine gewisse Freiheit der Parametrierung seines Zeitschreibers in Abhängigkeit von den Merkmalen der Aufstellung (z. B. Entfernung zwischen Stationen), den erforderlichen Sicherheitsleistungen und dem erwarteten Verkehr, sowie in einem geringeren Maße des für die sekundären Dienste gewünschten Profils. Es ist insbesondere möglich, Wachintervalle zwischen den Tranchen und zwischen den Tranchenpaaren einzufügen, um physische Begrenzungen zu berücksichtigen, wie z. B. die Zeit der Verteilung und die Zeit der Rückentwicklung der Sender und der Empfänger (Funktionsweise als Simplex im Rotationsprinzip).
Es ist anzumerken, dass die Erfindung sich nicht auf einen reinen Hardware-Einbau beschränkt, sondern dass er ebenfalls in Form einer Sequenz von Anweisungen eines IT-Programms oder jeder anderen Form umgesetzt werden kann, die einen Hardware-Teil und einen Software-Teil (insbesondere in Form eines Protokolls) am Boden und an Bord miteinander vermischt, der durch als TS („Signalbearbeitung") bezeichnete funktionale Blöcke unterstützt wird. Ähnliche funktionale Blöcke sind in den Serverzentren vorzusehen.
Das allgemeine Prinzip der Erfindung nutzt eine Netztopologie vom Typ „Bandbreite" oder „Band", die an die gezielten Anwendungen auf der Straße angepasst sind.
Es ist anzumerken, dass die Erfindung nicht nur auf die Sicherheit der Straße anwendbar ist, sondern auf Sicherheitsfunktionen desselben Typs für andere, geführte oder nicht geführte Transportmittel: Eisenbahn, U-Bahn, Schifffahrtswege (Flüsse, Kanäle, Fahrwasser und Meerengen, wie z. B. der Ärmelkanal), bzw. selbst Luftfahrzeuge in ihren Luftkorridoren.

Claims

Verteilersystem für Zielmeldungen auf einem Verkehrsweg, wobei das System eine Vielzahl von Fahrzeugen und eine Verteilerinfrastruktur auf dem Verkehrsweg umfasst, der Funkfrequenz-Sendestationen (200) umfasst, die zur Ausstrahlung eines Programms per Funk dediziert sind, z. B. eines dedizierten FM-Programms, wobei die genannten Sendestationen jeweils einen zusätzlichen Empfänger (210 bis 214) umfassen, der geeignet ist, Zielmeldungen zu empfangen, die aus komplementären Sendern (307 bis 315) stammen, die wenigstens einige Fahrzeuge ausrüsten, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Sendestationen (200) den genannten Verkehrsweg lateral ausrüsten und geeignet sind, die genannten Zielmeldungen per Überlagerung an das dedizierte Programm in dem genannten Funkausstrahlungskanal auszustrahlen.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen elektrischen Anpassungsschaltkreis (307 bis 315) eines Funkausstrahlungsempfängers (300) umfasst, der in Fahrzeugen zur Ausgabe eines digitalen Warnsignals in Form von Zielmeldungen auf demselben Kanal wie die Funkausstrahlung integriert ist.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte elektronische Schaltkreis (307 bis 315) mit einer Originalantenne (301) verbunden ist, die für den Funkausstrahlungsempfänger (300) vorgesehen ist, der den Empfang der Funkausstrahlung des genannten dedizierten Programms durch die Fahrzeuge gewährleistet.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß Anspruch 2 und 3, das darüber hinaus einen direkten Kommunikationsmodus zwischen Fahrzeugen außerhalb der Abdeckung jeglicher Infrastruktur betreibt.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System darüber hinaus einen Ausstrahlserver in der Infrastruktur umfasst, wobei dieser Server die Alarmmeldungen empfängt, die auf dem Funkausstrahlungsnetz erhaltenen Alarmmeldungen erneut ausgibt und Ausstrahlungsmittel für Sicherheitsdienste und andere, nicht prioritäre Dienste umfasst, indem es eine leichte, entlang des Verkehrsweges aufgestellte Infrastruktur verwendet.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstrahlen und der Empfang der Alarmmeldungen in einem einzigartigen Frequenzkanal realisiert wird, der im Maßstab eines Netzes generalisiert wird, das eine Vielzahl von Verkehrswegen umfasst.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstrahlen der Alarmmeldungen ohne Multiplexbetrieb dem der Regelung des Straßenverkehrs dedizierten FM-Funkausstrahlungskanal in vollumfänglicher Kompatibilität mit dem Originalnetz überlagert wird.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstrahlen der Warnmeldungen gemäß einem Format mit Verteilung des Spektrums, mit einem Schutz durch den eventuell in Abhängigkeit von der geographischen Zone, der Typologie des Verkehrsweges oder der Identität des Verwalters partikularisierten Code realisiert wird.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es die strukturierten oder nicht strukturierten, synchronen oder asynchronen Mittel zum Ausstrahlen per Funk in Isofrequenz in TDMA oder Multiplem Zugang mit zeitlicher Verteilung unter Beachtung der zeitlich aufeinander folgenden Tranchen (ALk-RLk, Sdu-Smu) fester, jedoch parametrierbarer Größe teilt, in denen die banalisierten Datenraster durch die unterschiedlichen Fahrzeuge oder Basisstationen der Infrastruktur übertragen werden können.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es der Infrastruktur spezifische Tranchen (INF, RES) mit einer identifizierbaren Unterschrift und gemäß einem vorübergehenden regelmäßigen Muster zuteilt und dabei die Synchronisation der Übertragungen erleichtert, wenn die genannte Infrastruktur verfügbar ist.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es systematisch eine Tranche (RLk) nach jeder von einem Mobilteil (ALk) ausgegebenen Alarmtranche für die unmittelbare Übernahme durch die aktuelle Station oder Basisstation der Reihenfolge i der eventuellen Infrastruktur in der elektromagnetischen Reichweite des Mobilteils ohne Intervention der Serverzentren reserviert.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es systematisch eine Tranche (Smu) nach jeder durch eine Basisstation zu einem Mobilteil (u) ausgegebenen Tranche (Sdu) derart reserviert, dass das Mobilteil in dieser zweiten Tranche der Basisstation antwortet.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es den Mobilteilen Tranchenpaare (Sdu, Smu) für der die sekundären Diensten gemäß der Reihenfolge gewährt, in sie ihre Flags in der Tranche der zu diesem Zweck im Zyklus reservierten aktuellen Säule i abgelegt haben, wobei klar ist, dass jede auf dem ersten Teil des Zyklus und auf dem Rand zwischen dem Sicherheitsdienst und den sekundären Diensten festgestellte Kollision durch den folgenden Zyklus zum Nachteil der sekundären Dienste gelöst wird.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es die Kapazität hat, gemäß der Topologie und ausgehend von einer Reihenfolgenbank i den Säulen oder Basisstationen oberhalb, der Reihenfolge i + 1 und unterhalb, der Reihenfolge i – 1 die Weiterleitung eines derartigen Alarms auf multiple Weise in derselben Tranche wie der Station i zu gestatten.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es die Zugangspriorität zu anderen Diensten zwischen Fahrzeugen oder zwischen Fahrzeugen und mit der Infrastruktur verbundenen Servern verwaltet.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für den integrierten Teil einen Teil der Module eines modernen Autoradios (300) verwendet, dem ein Sendermodul (308), ein Umschalt-Duplexgerät (307), ein spezifisches Modem (310) und ein Modul zur Bearbeitung digitaler Signale und Schnittstellen (311 bis 315) zugeordnet sind.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es die Wiederverwendung der Sender (200) für die FM-Funkausstrahlung an Autobahn-Seitenstreifen erlaubt, indem es jedem von ihnen einen Empfänger (210), ein Modem (212) und ein Bearbeitungs- und Schnittstellenmodul (213) hinzufügt, die zu denen des integrierten Teils symmetrisch sind, sowie eine eventuelle Verbindung (214) mit den Transportnetzen für die betriebenen oder nicht betriebenen Intranet- und Internetnetze.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es die Wiederverwendung von Notruf-Säulen erlaubt, die durch das Einbringen von Sendermodulen (200), einem Empfänger (210), einem Modem (212), einer digitalen Bearbeitung und Schnittstelle (213) desselben Typs ordnungsgemäß erneuert werden wie von denen, die mit der dedizierten FM-Funkausstrahlung verwendet werden.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ressource ein Funkausstrahlungskanal FM des Bereichs II VHF mit einer Bandbreite von 450 kHz oder ein äquivalenter Kanal mit niedrigem UHF-Bereich in der Größenordnung von 400 oder 800 MHz oder auch eine Gruppe von Verbindungskanälen mit engem Bereich VHF in der Größenordnung von 40–200 MHz ist.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal mit 450 kHz ebenfalls durch ein Funkausstrahlungsprogramm belegt wird, das dem Straßenverkehr vom Typ „Autobahn FM" bei 107,7 MHz dediziert ist, wobei das verwendete Format die Garantie der gegenseitigen Kompatibilität mit einem niedrigen Durchsatz für die neuen Dienste (indikative 2,4 bis 9,6 kB/Sek.) erlaubt.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz bei einer Freisetzung oder Spezialisierung des genannten Kanals mit 450 kHz auf wenigstens 64 kB/Sek. erhöht wird.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmdienst durch Raster von 8 bis 32 Byte gewährleistet wird, die in den Tranchen mit einigen Zehntel Millisekunden für einen Spitzendurchsatz von 2,4 bis 9,6 kB/Sek. hinterlegt werden.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkfrequenz-Merkmale der Ausrüstungen angepasst werden können, um mit der geographischen Wiederholung der Funkausstrahlungssender FM kompatibel zu sein, die 5 bis 20 km beträgt oder die der Notrufsäulen, die 2 bis 3 km beträgt.
Verteilersystem für Zielmeldungen gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, in dem der Verkehrsweg zu einem Netz aus der Gruppe gehört, die ein Straßennetz, ein Schienennetz, ein U-Bahnnetz, ein Schifffahrtswegnetz und eine Gruppe von Luftkorridoren umfasst.