在车辆对周围环境的无线通信中接收数据的方法和通信系统的制作方法

在车辆对周围环境的无线通信中接收数据的方法和通信系统的制作方法
【专利摘要】本发明描述了一种方法和一种通信系统（1），该方法和通信系统被用于在具有多个控制装置（2，3，4，18）的车辆（F）的通信系统（1）中在车辆对周围环境无线通信时接收数据，在该方法中，接收控制装置（2）接收来自车辆（F）的周围环境中的对象的数据并且在该方法中，在接收数据的期间完成通信堆栈的处理。为了方便地和有效地检测数据而提出，接收到的数据被归入至少两个不同的重要性等级中并且根据重要性等级在通信堆栈中被进一步处理。
【专利说明】在车辆对周围环境的无线通信中接收数据的方法和通信系统
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种用于在具有多个控制装置的车辆的通信系统中、在车辆对周围环境的无线通信(C2X)时、特别是移动的车辆对周围环境通信或作为C2X通信的特殊情况的车辆对车辆通信(C2C)时接收数据的方法，在该方法中，接收控制装置接收关于来自车辆的周围环境的对象的数据并且在接收数据的期间在车辆的至少一个控制装置中、但优选地是在多个控制装置中完成对通信堆栈的处理，以及涉及车辆的一种相应配置的通信系统。
【背景技术】
[0003]这种车辆通信系统大多由多个控制装置构成，这些控制装置实现不同的功能。在车辆中通过通信系统的一个控制装置或多个控制装置进一步处理从物理上通过一个或多个、具有一个或多个所分配的接收器(以及组合式的发射器和接收器)的天线所接收的数据。控制装置中的其中一个、在本发明的范畴内也称作接收控制装置包含发射和接收部分以及待处理的通信堆栈的部分，后面还将对该通信堆栈详细地进行说明。那么，大多数情况下将至少一个控制装置设计用于实际的应用、例如用于实现驾驶员辅助功能。通信堆栈的其它部分、例如具有设备层的其他部分，也可以位于车辆的另外的、其它的控制装置中。
[0004]控制装置的接收过程和在其中处理完成的任务通过所谓的通信堆栈来控制。C2X通信堆栈、以及附属的C2X通信协议根据开放式通信系统互联模型(ISO-Modell)说明在移动C2X通信的范畴内处理完成的任务。该通信堆栈在欧洲通过车辆间通信联盟(C2C-CC)以及欧洲电信标准协会(ETSI)和/或欧洲标准化委员会(CEN)进行标准化。在美国则通过例如电气电子工程师学会(IEEE)、国际汽车工程师学会(SAE)等实施标准化。待通过通信堆栈完成的任务特别地可以是在车辆中的(物理的)数据接收、数据路由、在接收和应用之间处理数据或提供数据。这些任务根据预先规定而在0SI模型的不同的层中进行。
[0005]在C2X通信的范畴内，数据在车辆(C)和处于它的周围环境(X)中的对象之间进行交换。处于周围环境中的对象可以是固定地安装在街边的发射单元、即所谓的路边单元(RSU，Road Side Units)、其它的参与交通的或静止的车辆，或者也可以是配备有相应的发射器和/或接收器的行人。所交换的数据实现不同的功能，例如保护、警告和/或信息功能，并且也可以被驾驶员辅助系统采用。
[0006]根据交通密度以及参与C2X通信的发射器的密度的不同，在C2X通信中可能出现非常大的数据量的交换，从而使提供供在物理的无线频带中的用于通信的带宽承受巨大的负荷。已知的是，带宽是发射和/或接收数据时的一个限制性的因素。带宽满负荷可能导致通信网络的时间延迟，甚至导致其崩溃。然而，在移动C2X通信的对安全具有重要意义的应用中，数据交换是在时间上特别关键的，这是由于移动中的车辆的交通情况可能迅速地发生变化并且应当在危险情况发生之前尚能及时地发出警告。同时，危险情况本身通常也不断地发生变化。因此，对于车辆的通信系统而言，必须迅速地检测并进一步地处理在C2X通信的范畴内所交换的信息。其中的主要问题在于信息量的大小。
[0007]从专利US2003/0139881A1中已知了一种用于借助于C2X通信运行用于车辆的碰撞检测系统的方法，该方法在完成第一次检测后仅允许与特定的对象进行通信。为此，碰撞检测系统确定自有车辆至其它的、用作可能的通信对象的车辆的远近以及间距。如果车辆处于它的对面的视野(Field-of-View)内，那么便交换密钥并启动通信。这导致了仅在可能成为对方的潜在危险的车辆之间相互通信。相比于在预设的圆周内的所有车辆均彼此通信的这种通信解决方案，由此减少了数据量。然而缺点在于，通过检测危险情况和随后的密钥交换而使通信变得更加复杂并且通信接收的持续时间更长。在危急的情况下，这可能导致产生问题的延迟。这种通信接收也会导致所交换的信息量的增加，在时间关键的危险情况下也正是如此。这又部分地抵消了所说明的、在选择信息时的优势并且从这方面来说可能导致时间延迟。
[0008]从专利W02006/015747A1中已知了一种保护系统，利用该保护系统从安全传感装置的大量的输入值中过滤出对于机动车辆的安全而言具有重要意义的特征。机动车辆的保护系统通过这种方式预防性地起作用，即根据先前挑选出的特征来控制安全传感装置。例如提出了，为表明正面碰撞的特征分配关于关键性方面的特殊权重。因此，该系统说明了用于特定的危险情况的特殊过滤。但其中并未区分所探测到的对象究竟是否可能造成危险。此外还必须在事先确定特征，因此，将这一情况应用到复杂的、可变的、具有许多不同的参与者的C2X通信上的意义并不大。
[0009]在移动C2X通信中可能产生非常大的数据量，并且必须迅速地和完全地对这大量的数据进行处理，否则数据便将失去价值。此外还可能造成困难的是，并不是通信系统中的每一个控制装置都能够处理所有的数据。特别是对安全具有重要意义的数据仅允许由具有低故障概率的控制装置来处理。其中，故障率通过所谓的、在IS026262中详细确定的AS1-Level进行说明。

【发明内容】

[0010]本发明的目的在于，提出一种方便地和有效地检测所接收的数据的可能方案。
[0011]根据本发明，该目的通过根据权利要求1所述的方法和相应配置的、根据权利要求11所述的通信系统实现。
[0012]对此提出，将在车辆中接收到的数据归入至少两个不同的重要性等级中并且根据该重要性等级地在通信堆栈中进行进一步地处理。与重要性等级的相关性可以特别地在于，对来自不同的重要性等级的数据做出不同的进一步处理。由此对接收到的可能较大量的数据进行预处理，因此，并非通信堆栈中的处理链上的所有元件均须承受不必要的、即不重要的数据的负荷。
[0013]由于不允许在任意控制装置中进行所有种类的数据处理，因为例如特定的、对安全具有重要意义的数据仅允许在具有相应的安全水平的控制装置中进行处理，因此，根据本发明设置，将提出的预处理特别地同样分配在不同的控制装置上，其中，在预处理的不同步骤之间也能够对通信堆栈的其它部分进行处理，优选地通常的通信堆栈的该其他部分不进行根据本发明的预处理。其中，对从其它的对象中接收到的数据的重要性的检测基本上可以在每一个控制装置中进行。对重要性等级的划分则随后判定，究竟是否对这些数据以及以何种方式进行进一步的处理。
[0014]因此，根据本发明而优选的是，数据的分类直接在设计用于接收的控制装置中进行，其中，该接收控制装置同时也可以设计用于发送数据并且通常也确实如此。基于直接在接收控制装置中发生的重要性检测，该重要性检测能够特别全面地和迅速地进行，这是因为通过该接收控制装置接收到了来自周围环境的所有数据并且优选地仅通过接收到的数据进行数据的重要性等级的划分。因此不会由于在车辆和它的周围环境之间的复杂的通信或由于对数据进行的投入巨大的分析而出现延迟。根据本发明的解决方案特别地不要求在对象和车辆之间进行多次发射和接收例如以便交换安全密钥。
[0015]通过接收控制装置直接将接收到的数据分为不同的重要性等级实现对可供使用的资源的有效利用，这是由于紧接着便能够在通信堆栈中和在可能的情况下在多个相互连接的控制装置中对不同重要性等级进行不同的处理。由此例如能够通过重要性等级而确定，应将数据继续发送至哪一个应用装置上，从而也能够根据本发明地将数据处理分配在不同的控制装置上进行。也就是说，根据本发明，对数据的进一步处理能够在不同的控制装置上发生，其中，在可能的情况下，也可以在不同的控制装置中对同一数据做进一步处理。此外还能够根据重要性等级将数据划分到不同的应用装置中。
[0016]因此，同样也能够将数据挑出(auszusortieren)并由此防止通信堆栈的下游的部分承受不必要的数据的负荷。因为，通过将不重要的数据挑出也能够显著地降低用于重要数据的处理时间。
[0017]在一种特别简单的实施方式中，能够仅设有两个重要性等级，即重要和不重要，其中，仅对被划分在重要性等级“重要”中的数据做进一步处理并且丢弃接收到的其它数据。
[0018]根据本发明的一种实施方式，可以选择对象和车辆之间的间距或者说远近作为用于划分重要性等级的标准。这是能够简单实现的，其原因例如就在于在C2X通信中交换的数据报文中包含对发射器的位置说明，例如在预先定义的坐标系的、例如基于卫星的定位系统的坐标中对发射器的位置说明。因此，该信息在接收到数据报文后便立即可供使用。自有车辆的方位或者说位置信息通常也存在于接收器或者说被直接分配给接收器的控制装置(接收控制装置)中，这是由于该接收控制装置例如也分析基于卫星的定位系统的卫星数据报文，并且/或者由于该被分配给车辆的接收器和发送器的接收(或者说也是发射)控制装置提供具有位置信息的、通过车辆发射的C2X通信的数据报文，该位置信息也可能通过其它的控制装置而在当前时间或持续地提供以使用。从这些存在于同一坐标系中的位置信息中能够简单快速地推导出对象彼此之间的间距，其中，最简单的间距是对象之间的直线间距。然而，在此(尚还)不必考虑道路或方向信息，即便特别是对于自有车辆而言这基本上已是可能的。
[0019]在另一种实施方式中，能够根据本发明而设计为，可替换地或附加地根据碰撞时间来进行重要性等级的划分，该碰撞时间被分配给在车辆中接收到的、在接收控制装置中的数据。能够以简单的方式利用对象和车辆之间的间距(例如参照直线间距或实际当前的移动方向)和相对速度确定也称作“time-to-collision”的或简称为TTC的碰撞时间。其中，相对速度表明第一次发射数据的对象相对于数据接收器移动速度的快慢。也能够可替换地从自有车辆的和对象的位置和速度出发分别限定碰撞范围，该碰撞范围表明它们在预设的碰撞时间内的最大行车距离。如果出现碰撞范围重合的情况，则未超出碰撞时间。
[0020]在根据本发明的方法的一种改进方案中，能够依据与一个或多个周围环境传感器的接收范围的重合度而对从对象接收到的数据进行分类。因此，例如可能合理的是，将这种数据归入允许对数据进行行车动态预测的重要性等级中，以便通过周围环境传感器支持和/或加速评估。
[0021]根据本发明的另一方面可以设置，向重要性等级分配优先权。优选地能够为不同的重要性等级分配不同的优先权。也能够为在同一重要性等级内的数据以及附属的对象在根据数据的重要性来划分的意义下分配不同的优先权，以便在同一重要性等级的内部也能够根据接收到的数据重要性对其进行分类。有利的是，为具有较短的碰撞时间的、即在相对于当前的时间点的较短的时间内的可能的、潜在的碰撞的数据分配高的优先权。随后，在通信堆栈中进一步处理数据时或通过单个的控制装置优选地处理这些具有高的优先权的数据，其中，优选地也为来自不同的重要性等级中的数据分配不同的优先权。具有较低优先权的数据并不是被忽略或丢弃，而是与具有较高优先权的数据相比而言仅延迟地和/或在通信堆栈中的其它的路径上和/或在其它的控制装置中完成处理。分配优先权的另一重要优势在于，对重要性等级的和/或具有最高优先权的数据的处理能够这样来控制，即该处理仅在具有相应的ASI水平的控制装置中进行。
[0022]根据本发明的一种有意义的变例，可以在本方法中设置，通过另一对象的或传感器的数据改进所接收的数据的质量。为此，优选地可以在下一个、在接收控制装置下游接入的控制装置中对接收到的数据或从中推导出的数据进行验证、特别是依据附加的车辆数据来进行。由此能够实现对无效数据的过滤并且提高所保留的数据的可靠性。为了使之得以实施，可以由控制装置或在可能的情况下由多个不同的控制装置收集并处理来自周围环境的、在C2X通信中接收到的数据和车辆传感器中的数据。其中，也能够进行传感器数据融合。在进行传感器数据融合时，将由不同的传感器接收到的数据彼此联系起来，以便通过参照不同的数据和传感器源来改进数据以及信息的质量。当传感器具有不同的工作方式时，这则特别地有利，因为这些传感器通常具有不同的系统性错误，并且随后则通过将不同的传感器数据组合起来而改进总的错误。数据的质量特别地被理解为数据的可靠性、精确度和/或密度。因此，此外还存在这种可能性，即例如当在来自C2X通信的数据和来自作为处于车辆中的周围环境传感器的雷达传感器的数据的位置信息之间进行数据融合时，获得较精确的间距测量。在传感器数据融合的范畴内可以利用车辆的不同的传感器或已从中推导出的数据。在此，有利的是特别是能够通过其它的车辆控制装置将其作为车辆通信系统中的、优选地作为总线系统中的信息提取出来的数据，这是因为在根据本发明的、对接收到的数据分步进行的预处理中的一个步骤中能够简单地通过每一控制装置访问这些信息。
[0023]根据本发明，同样地能够在根据本发明的预处理中的特定步骤中对参与C2X通信的对象、即特别是其他车辆实施行车动态预测。该行车动态预测指的是对象的未来的、特别是相对于自有(接收的)车辆的数据的预测。其中的一个重要的子方面在于测定对象的未来的位置数据。为此设置，通过移动C2X通信和/或在传感器数据融合的范畴内检测并随后推断车辆的速度和/或位置。一般来说，在此利用的是车辆的传感器数据和来自移动C2X通信的数据，以便从现有的数据设想后来的数据并由此预测交通情况。
[0024]在根据本发明的这一思想的改进方案中，能够从对象的当前数据中测定对象的轨迹并对这一轨迹进行推断，其中，这一推断过程特别地基于在C2X通信中接收到的数据、在可能的情况下也结合其它的传感器数据。由此能够预测关于未来的交通情况。对于有足够的时间和/或资源、特别是在控制装置中有充分的计算时间可供使用的情况而言，优选地通过地图和希望的路径确定推断。由此也能够随后通过与地图相适应的间距信息在质量上改进间距信息。
[0025]在道路交通中，车辆通常处于类似的情况下。因此，车辆例如在高速公路上通常在车道上以不同的速度并行或前后行驶，其中，仅当交通密度不是非常大时，才会在超车道上出现较大的速度差别。当交通密度较高时，特别是在堵车或交通缓滞时，通常导致形成车队(Ko 1 onnenbi 1 dung),其具有车队速度(Kolonnengeschwindigkeit)。由于天气影响或限速也可能在交通中出现低于在性能上(baulich)可能的速度，并由此形成车队。在道路施工处同样如此。在高速公路上的入口和出口处、分岔路口或汇合处、路面狭窄或拓宽处，由前后行驶的车辆构成的车组大多表现出相同的移动模式。同样地存在这种可能性，即车辆在乡村公路上或在城市交通中处于已知的、标明的交通位置上、例如在分岔路口、十字路口、铁路交叉道口或红绿灯处。
[0026]在这些情况下，对象的特征在于其同质的数据，即不同对象的数据是类似的或相同的。因此，这些数据的特征在于其相对于其平均值的方差较小，并且单个对象已能很好地说明由这些对象构成的这一整组的特性。在这种情况下，能够根据本发明设置，将对象的、特别是在同一重要性等级内的对象的数据合并成组。也就是说，在同一组内的所有对象在它们的交通行为上是相似的，从而能够将这一组车辆的数据合并起来。这优选地不是在接收控制装置中、而是在在下游接入的控制装置中进行。该方法变例则特别地节省资源。也就是说，根据本发明通过将不同的对象合并为一组或在数据处理中待处理的一个事件的方法实现了数据量的减少。
[0027]其中，能够例如将车队速度以及组的长度和地点作为重要的组参数来传输。组的长度以及范围能够例如作为单个对象的位置的总量或作为其中点以及重点来测定。车队速度也能够优选地作为在同组中合并的对象的速度的中间值来形成。附加地也能够将跟随自有车辆行驶的对象作为单独对象来传输，随后例如也能够对该单独对象进行行车动态预测。也能够用来自组内的这一跟随自有车辆行驶的对象的参数代替先前提到的组参数并用作组参数。也就是说，在这种情况下，能够以简单的方式通过组内的、具有最小的碰撞时间的和/或与自有车辆的最小间距的对象代表这一整组。
[0028]此外还能够进一步细分预处理并且其中在可能的情况下分配到其它的控制装置上，以便到达其它的部件、例如数据过滤装置、第一情况分析装置或类似装置上。
[0029]即使根据本发明而在原则上能够存在其它数量的重要性等级，已表明特别有利的是，将接收到的数据划分为三个重要性等级，其中，这一分类能够分别根据所选择的标准已在第一接收控制装置中完成或分步在不同的接收控制装置中进行。由此能够为可能的、从不同对象接收到的、通常数量巨大的数据实现对不同的处理步骤的明确的结构划分和分配。
[0030]其中，能够形成具有最高的、可能的重要级别的第一级、具有最低的、可能的重要级别的第三级和具有居中的、可能的重要级别的第二级。根据本发明，重要性等级的划分不局限于三个等级。那么则根据本发明而进一步细分具有居中的、可能的重要性等级的第二级，其中，在可能的情况下也能够改变到第一和第三级的界限。因此，后面的说明并不是仅适用于经过具体说明的三个重要性等级，而是根据本发明也适用于多个重要性等级，其中，为第一和第三级说明的特征分别适用于具有最高的以及最低的、可能的重要级别的重要性等级。在重要性等级多于三级的情况下，适当地调整用于将数据划分为不同的重要性等级的分级以及分类的标准。根据本发明而特别适宜于将数据划分为不同的重要性等级的标准是碰撞时间，在可能的情况下能够将碰撞时间这一标准与其它的标准相结合地用于将数据划分为不同的重要性等级。
[0031]具有最高的重要级别的第一级涉及的是紧邻的车辆周围环境。该紧邻的车辆周围环境在根据本发明的方法的应用的具体例子中通过自有车辆和发射在C2X通信中接收到的数据的对象之间的间距而确定。也就是说，正如前述的一样作为直线间距处于自有车辆和对象之间的间距预先设定围绕着自有车辆的半径，在进行预处理时，处于该半径内部的、来自C2X通信的信息始终被归入重要级别。对于接收到的数据而言，可以将碰撞时间也一并用作另一划分标准，该碰撞时间考虑到了对象的间距和速度/或对象相对于自有车辆的相对速度。用于第一级的有意义的边界值可以例如是两秒的碰撞时间。根据本发明，在进行预处理时，对于具有最高、可能的重要级别的等级的划分而言，特别地不考虑将其它的数据和信息也归入这一重要性等级中并且特别地也不对道路、对象在道路上的路线或驾驶员行为作出预测，以便不会由于根据本发明的预处理而延迟对可能时间关键的数据的处理。在可能的情况下甚至能够根据本发明而设置，直接对这些数据做进一步的处理并且在完成对通信堆栈的处理中根据它们的被分配给该第一重要性等级中的数据的高的优先权优先处理这些数据。这在技术上能够例如通过中断而产生,当在第一重要性等级中存在相应的数据时，该中断技术使通信堆栈的正常的(串行的)处理中断并且将来自第一重要性等级中的、即具有相应最高的优先权的数据加入通信堆栈的处理过程中以及将其传输至安全控制装置中。
[0032]具有居中的重要级别的第二等级涉及的是在较接近的未来可能对自有车辆的行车行为和安全产生影响的重要对象，但其并非直接地对安全具有重要意义。可以将车辆和发射数据的对象之间的间距作为用于将数据划分至第二等级中的划分标准，其中，围绕着自有车辆形成的圆圈的半径或者间距大于在将数据归入第一等级中的情况下的半径或间距。由此能够限定车辆和对象之间的非常小的、但却超出了紧邻自有车辆的车辆环境之外的间距。此外，还可以考虑将碰撞时间作为将数据归入这一重要性等级中的另一标准，对于这一等级而言，该碰撞时间可以最高达到五秒。由此能够将所有相对于自有车辆的碰撞时间在两至五秒之间的对象也归入该第二重要性等级中。
[0033]也能够补充性地对尚处于周围环境检测装置的、例如存在于车辆中的雷达监测器的监测范围内的对象一并进行归类，前提是在车辆中的确存在这种周围环境传感装置。此外还能够基于关于道路(高速公路、汇入路口、乡村公路、封闭地区内的道路)的预测和/或对于自有车辆和/或对象的行车行为的预测将数据归入该第二重要性等级中。但是这些补充性地添加至第二重要性等级中的对象优选地不是在第一、即接收控制装置中，而是在下游的控制装置中形成。
[0034]将间距更远的对象归入在最末的、在所说明的例子中具有最低的可能的重要级别的第三等级中。所有未被归入其它的重要性等级中的对象均归入这一具有最低的优先权的重要性等级中。这些对象的数据能够在预处理的范畴内、然而优选地是在其它的下游布置的控制装置中进行更加集中的分析和/或合并，以便不会由于大量的C2X信息造成对自有车辆的辅助系统的过度负荷。特别是在这一重要性等级中有意义的是，将不同对象的数据合并成组。经过这样合并的对象的例子可以例如是具有参数“在位置XY上的4辆车，组速度20km/h，堵车”的组信息。对于这些对象随后则优选地不进行行车动态预测和/或轨迹的测定。但这种组数据在可能的情况下能够与来自居中的(第二)重要性等级的对象相结合，该对象例如是这组对象中的跟随在自有车辆后行驶的代表者，对于该代表而言，随后则能够进行行车动态预测或轨迹测定，
[0035]当各重要性等级分别覆盖一个碰撞时间段时，则能够特别简单地将数据划分至不同的重要性等级中。其中可以设置，各碰撞时间段是互不相交(disjunkt)的。碰撞时间段也能够可替换地在两个重要性等级之间的边界区域内重合，从而使边界范围内的数据属于两个重要性等级。这能够在数据处理中实现冗余和在不同的分析装置中完成对数据的处理。与之相关地也能够考虑，一个重要性等级中部分地或全部地包含另一重要性等级中的数据。由此能够迅速地对数据做出反应，例如在规避行车动态预测的情况下对数据作出反应，并且通过对另一重要性等级的预处理并行地实施行车动态预测。
[0036]此外，本发明还涉及用于在单个的通信参与者之间、在车辆对周围环境的无线通信(C2X)中的接收数据的通信系统，其中，该通信系统设置在车辆中并且具有不同的控制装置，而不同的控制装置又优选地分别具有计算单元。车辆的通信系统根据权利要求11所述的特征来构造并且特别地被配置用于参与到车辆对周围环境的无线通信(C2X)中、并且因此能够特别地与其它的参与C2X通信的车辆和C2X通信的静态参与者、即所谓的路边单元(RSU)进行通信。此外，控制装置中的计算单元还被配置用于实施前述的方法或其中的某些部分。
[0037]本发明相应地也涉及一种具有程序代码工具的计算机程序产品，该程序代码工具储存在以及能够储存在计算机可读取的数据载体上，以便在将程序产品安装在和设计在计算单元上时实施根据权利要求1至10所述的方法。
[0038]也就是说，为了更迅速有效地完成对在C2X通信范畴内接收到的数据的处理，本发明提出，对这些数据进行预处理，该预处理特别地能够分配在多个控制装置上进行并且与对常见的通信堆栈进行的处理并行地、即集成在其中地以及与其相关联地运行。通过这种方式，即根据本发明而将预处理过程分配在通信堆栈内部的多个位置上进行，能够通过预处理和特别是通过预处理的单个步骤而影响通信堆栈的处理，以便能够迅速和可靠地完成对来自C2X通信中的大量的接收到的数据的处理。为此，根据本发明而设置，在预处理时将用于进行结构化的数据和/或发送数据的对象划分为不同的重要性等级。对数据进行的重要性等级的划分能够以简单的方式实现对不同对象的数据进行不同的预处理并且根据其重要性等级添加至通信堆栈中以及传输至相应的目标控制装置中。以有利的方式设置将数据分配在不同的控制装置上能够实现对较小的和性能较差的控制装置的应用，这些控制装置也不必完全满足较高的安全标准(SIL标准)。
[0039]优选的、用于将数据归入不同重要性等级中的、在可能的情况下也与其它的标准相结合地应用的标准是碰撞时间，该碰撞时间以简单的方式将间距和速度以及自有车辆和对象之间的相对速度转化成为可能的碰撞时间。该碰撞时间特别适合用于进行第一次等级划分。根据本发明，用于决定将数据归入以及划分至不同的等级中的另一个标准也可以是周围环境传感器的接收范围，这是由于从周围环境传感器的接收范围中接收到的数据能够根据本发明地通过传感器融合而在质量上得到改善。根据所分配的重要性等级和/或例如也能够在重要性等级的内部实现对数据或对象的归类的优先权能够将对象以及对象的数据分配在不同的应用装置上。因此，根据本发明，通过预处理便已经能够在早期的接收阶段中对不同的数据进行合理的划分并将其传输至合适的应用装置或者实施该应用的控制装置中。也能够使预处理的其它步骤不取决于在预处理过程中的前一步骤中对重要性等级进行的归类。
[0040]如果有充足的时间来完成处理，即特别是完成对被归入较低的或最低的重要性等级中的对象的数据的处理，那么，根据本发明也能够将多个对象合并成组并通过组数据做进一步的处理。通过将单个的数据集中和合并成组数据明显地减少了在车辆系统中待处理的数据的量。
【专利附图】

【附图说明】
[0041]本发明的其它的优点、特征和应用可能性也可以从后面的对于实施例和附图的说明中得出。其中，所有用文字说明的和/或以图片示出的特征本身或以任意的组合形成本发明的内容，同时也不取决于其在权利要求书中的或后面引用权利要求书的总结。图中示出:
[0042]图1示意性地示出根据第一实施方式的、具有用于在根据本发明的车辆通信系统中在车辆对周围环境通信中接收数据的根据本发明的方法的流程的流程图；
[0043]图2示出示通过根据本发明的方法检测和处理的在十字路口上的实例性的交通情况的原理图；
[0044]图3示出示通过根据本发明的方法检测和处理的在高速公路上的实例性的交通情况的原理图；
[0045]图4示意性地示出根据第二种实施方式的、具有用于在车辆对周围环境通信中接收数据的根据本发明的方法的流程的流程图；以及
[0046]图5示意性地示出根据第三种实施方式的、具有用于在车辆对周围环境通信中接收数据的根据本发明的方法的流程的流程图。
【具体实施方式】
[0047]在图1中示意性地示出具有对于本发明而言至关重要的控制装置2，3和4的车辆的通信系统1。控制装置2是接收控制装置，未示出的、具有发射和接收电子器件的天线连接在该接收控制装置上。在接收控制装置2中，基本上将接收到的数据并入通信系统1的通信堆栈处理中，该通信堆栈处理根据通信协议的规定实施从对通过天线接收到的数据进行物理解码到将数据进行处理并传输至应用模块5，6，7，8和/或9中的单个的应用装置的过程。根据本发明，这一通信堆栈处理过程并行地在控制装置2，3，4和在可能的情况下也在应用模块5，6，7，8，9以及其未示出的计算单元中运行。控制装置2，3，4和应用模块5，6,7,8,9也可以设置在具有共同的计算单元的单元中。
[0048]在完成数据接收后，通信堆栈处理至少进行至这一程度，即接收到的数据作为数字的和由此可做进一步处理的值而存在。紧接着在根据本发明的预处理的范畴内在接收控制装置2中将数据以及发射数据的对象分级或分类成不同的参考等级。为此，从关于发射数据的对象的、包含在接收到的数据的值中的位置数据中和自有车辆的、在接收控制装置2中例如通过接收到的基于卫星的定位信息的信号或通过在车辆内部的通信网络上的另一模块而已知的位置数据中确定自有车辆与对象之间的间距。此外还通过自有车辆的速度和对象的速度确定可能的碰撞时间。其中考虑了车辆的间距和位置以及例如通过速度的单个坐标系分量在所应用的坐标系中已知的速度的方向。
[0049]如果间距和碰撞时间低于具有最高的重要性的用于第一重要性等级1预设的阈值，那么数据以及对象便分配至重要性等级1中。如果间距和碰撞时间高于用于第一重要性等级1的阈值、但却低于用于第二重要性等级2的阈值，那么数据以及对象便分配至第二重要性等级2中。其余的对象则分配至具有最低的重要性的重要性等级3中或者在已确定不再使用这些数据以及对象的情况下在这里便已将其丢弃。
[0050]随后便以最高的优先权进一步处理在重要性等级1中的对象，这是由于这些对象表示在有可能的情况下对自有车辆的直接危险。对于这些对象而言，中止预处理并且结束对通信堆栈的处理。这在图1中通过双箭头示出，其中，根据本发明，通信堆栈处理的结束例如也可以包含对数据安全性以及数据真实性的检测，特别是在必要以及有需求的情况下尤其如此。
[0051]随后将这些数据直接传输至具有驾驶员辅助系统和/或行车安全系统的应用模块5中，该应用模块适当地对数据做进一步处理并导入必要的措施。属于这些措施的例如可以有开始进行自动制动。由于应用模块5的这些应用直接涉及到车辆的安全性，必须在具有相应高级别的安全标准(SIL-标准)的控制装置中处理关于这些对象的数据。因此，在预处理中不对这些数据进行预测，而是尽可能迅速地将其传输至相应安全的控制装置中。
[0052]因此，在接收控制装置2中进行的预处理的第一步仅限于识别数据的重要性和尽可能迅速地将最重要的数据继续传输至实施最终处理的应用模块5中，以便实现这些重要对象的数据的尽可能小的延迟。在可能的情况下甚至能够在将数据归入重要性等级1中时中断通信堆栈预处理，以便能够直接对通信堆栈中的这些数据做进一步处理并尽可能迅速地传输至应用模块5中。
[0053]相反，在重要性等级2和3中的对象则首先在预处理中得到进一步的处理。为了不使接收控制装置2的计算性能受到不必要的负荷，预处理的其它步骤在下游连接的控制装置3中进行。
[0054]其中，已由接收控制装置2基于其间距和/或碰撞时间而划分至第二重要性等级中的对象直接被分配至等级2中，并正如在后面将要说明的一样得到进一步处理。相反，未归入第二重要性等级2中的对象则被进一步划分至不同的重要性等级中。为此，附加地在理想条件上观察自有车辆的周围环境传感器的检测范围，该理想条件在控制装置3中作为经过适当参数化的信息而存在。与其包含在数据中的位置说明相应地处于该理论检测范围内的对象被附加地划分至该等级2中。
[0055]当在车辆的周围传感器中、例如雷达传感器中也检测到在C2X通信中经过识别的对象时，则例如能够在应用模块6中进行的进一步预处理的范畴内实施传感器融合。由此不仅在质量上改进在车辆的通信系统1中得到处理的数据，而且也在这一意义内对这些数据进行压缩，即不同信息被汇聚到一个对象中。这简化并加速了在下游的应用装置中进行的进一步预处理，这是由于减少了单个数据的数量。
[0056]此外还能够在应用模块6中在根据本发明进行的预处理的范畴内通过这种方式尝试改进关于单个对象的数据的位置精确度，这通过例如将这些数据与检测范围内的其它数据进行比较并且/或者进行适当的数据过滤的方法来实现。附加地能够在根据本发明进行的预处理的范畴内考虑到存在于应用模块中的地图和道路信息和/或关于自有车辆对各对象进行的方向分析的情况下进行行车动态预测。这能够使下游的安全装置实现对对象的更简单的追踪(时间上的和空间上的追踪)。其中，也能够使用所传输的数据、例如对象的移动路线的弯曲和/或加速以及减速。为了结束在应用模块6中进行的预处理并中止通信堆栈处理，对象的数据可供车辆应用模块7使用，该车辆应用模块也可以例如是驾驶员辅助系统(该驾驶员辅助系统也可以与驾驶员辅助系统5 —致)。应用模块7也可以是定位和/或导航模块或车辆中的、使用来自C2X通信中的数据的任意的其它应用装置。
[0057]等级3的数据和/或对象最后被继续传输至另一控制装置4中，在该控制装置中通过应用模块8进行另一个终结性地预处理。预处理的这一最后步骤能够在于，放弃被归入完全不重要级别的数据并中断通信堆栈对这些数据进行的处理，从而不会不必要地消耗在控制装置2，3，4中的以及下游的应用装置中的存储器资源和计算时间资源。另一应用能够在于，将相应地存在相关数据的对象合并成组并作为一个对象来对待，以减少数据量。对此的应用情况已做出了说明并且也可以从在下文中参考图2和3说明的行车情况中得出。根据本发明可以设置，对于重要性等级3中的对象而言，不实施行车动态预测或传感器融合，这是因为获得的认知通常对于计算的花费是不划算的。但是只要所取得的信息没有被丢弃，那么也完全可以将其传输至其它的应用、例如设计为信息娱乐和移动模块的应用模块9中。
[0058]由于典型的是持续地接收数据，但同时各应用装置以一定的循环时长访问数据，在可能的情况下必须将数据缓冲存储在控制装置2，3，4或其它的存储器中。为此提出将数据根据重要性等级和在可能的情况下根据补充性的优先权来分类，否侧这些数据通常按时间先后储存。在可能的情况先能够借助于短时预测、优选地通过下游的应用装置来平衡接收和请求之间的时间差。
[0059]在图1中说明的通信系统1是示例性的并且表示一种实施方式。与该实施方式相关联地说明的、单个组件的功能不局限于该组件在这一方式中的布置并且也能够以修改的形式中分别单独地用作根据本发明的方案。
[0060]在图2中示出十字路口上的交通情况。自有车辆F和其它的车辆或者说对象0处于连接在十字路口 10上的道路11，12上，为了实现简单的参考标号，在示意图中对这些其它的车辆或者说对象进行连续编号。
[0061]自有车辆F在道路12上驶向十字路口 10。在预设的、非常短的碰撞时间内到达的移动范围用阴影表示为自有车辆的碰撞范围KF。车辆01相应地在道路11上驶向十字路口
10。车辆01的碰撞范围K01同样用阴影画出。由于这两个范围KE和K01相交，因此没有超过用于将对象划分至第一重要性等级1中的碰撞时间。该对象由此被划分至第一重要性等级1中并且其数据直接被继续传输至具有驾驶员辅助系统的应用模块5处。
[0062]车辆02也在道路12上、但却是在自有车辆F的反方向上驶向十字路口 10。为了简明起见，与此相应的碰撞范围并未画出。但是基于这两辆车的移动，其碰撞范围也在适用于将数据划分至第二重要性等级中的阈值内重合。因此，对象2被归入第二重要性等级中。随后则在控制装置3中进一步进行的预处理的范畴内尝试进行对对象2的行车动态预测。此外，当通过自有车辆的车辆周围环境传感器检测到对象02时，则实施传感器融合。由此能够对对象02实施可靠的跟踪。如果自有车辆F的驾驶员例如通过闪灯信号表示希望左转进入道路11中，便可以对在相对运行(Gegenverkehr)中的车辆02前发出警示。
[0063]车辆03至06在道路12上反向运行，这是因为这些车辆想要向左转进入道路11中并必须注意在直行时具有先行权的自有车辆F。由于这些车辆03至06的行驶取决于交通情况，其碰撞范围既不与自有车辆的用于第一重要性等级的碰撞范围、也不与用于第二重要性等级的碰撞范围重合。在自有车辆F和车辆03至06之间也保持这样大小的间距，即这些车辆不会被归入重要性等级2中。因此，这些对象03至06被归入重要性等级3中。
[0064]随后在应用单元8中通过分析和比较关于对象03至06的数据而确定这些对象03至06具有共同的特性。这些对象03至06因此被合并成组G，在这种情况下以合理的方式通过作为跟随在自有车辆后行驶的对象03来代表该组。通过合并能够显著地降低在车辆的通信系统1中待处理的数据量。
[0065]图3涉及一种在高速公路13上的交通情况，其中示出了该高速公路的具有车道13.1，13.2和13.3的仅一个行车方向。车辆F处于第二车道13.2上。针对自有车辆F也用阴影示出了对于将对象划分至第一重要性等级具有决定性意义的碰撞范围KF。车辆01和04在同一车道13.2上行驶在自有车辆的后面以及前面，C2X消息同样从这些车辆被接收到自有车辆F的通信系统1中。其碰撞范围K01和K04相应地一并标出。正在实施向车辆
13.2上变道的车辆02在车道13.1上行驶在自有车辆F的前方的稍微错开的位置上。也为这一车辆02 —并标出了碰撞范围K02。
[0066]由于碰撞范围K01，K02和Κ04与自有车辆F的碰撞范围重合，对象01，02和04被归入重要性等级1中。根据本发明，驾驶员辅助系统因此特别迅速地获得关于对象01，02和04的数据并且尽可能及时地向驾驶员报告车辆02的被识别出的和危险的变道。
[0067]这也基本上适用于并未参与C2X通信的并因此在根据本发明的方法中未被考虑在内的对象03。
[0068]以自有车辆F为参照，车辆05，06，07，08，09和010位于具有重要意义的间距之外和具有重要意义的碰撞时间之外。这些对象05至010因此被归入第三重要性等级中。在通知模块8中进行的进一步的预处理中识别出，车辆09和010在另一车道13.1行驶。关于这些对象09和010的数据因此被划分为不重要并被丢弃。对于对象05至08而言，在通知模块8中进行预处理时识别出，这些车辆在自有车辆所行驶的同一车道13.2上在车队中行驶。因此，这些车辆被合并成组G并且其数据通过在由对象05，06，07，08构成的组G中离自有车辆最近的对象05来代表。
[0069]图4在示意性的流程图中着重示出了本发明的另一种变体，该变体也能够与参照图1所说明的变体联系起来。
[0070]根据图4设计为，在通过天线完成数据接收和在通过双箭头示出的通信堆栈处理的第一步中完成转换信号14的解码后，也还在集成在未示出的天线单元中的接收控制装置2中通过接收到的数据相对于自有车辆的间距来评估接收到的数据。在完成这一重要性评估15后，在下游的控制装置中仅对重要数据做进一步评估或者说继续完成对通信堆栈的处理。
[0071]为此，在图4中设计通过对接收到的数据的进行真实性确认16来提供对通信堆栈的进一步处理。也就是说，只有当对象和/或数据的安全性被评估为对于车辆安全(例如由于可能的碰撞危险)或移动性(例如由于对于堵车的提示)而言具有重要意义时，才会在安全模块17中检测这些对象和/或数据的安全性。
[0072]如果对象未被归入重要级别中时，它们便获得“未检测安全性”的评估或被丢弃。这一处理方式显著地降低了通常与数据的真实性检测相联系的花费。
[0073]直到在真实性确认16下游布置的步骤中才在应用模块中进一步对数据做更详细的检测并将其划分为高度重要的、关键的或中度重要的、或待观察的数据或对象。正如已说明的一样，关键的对象被立即传输至相应的安全应用装置中并且在可能的情况下为在下一个处理过程中的跟踪而预先标记待观察的对象。这不再在图4中示出。
[0074]最后还存在这种可能性，即仍然在应用模块中附加地处理被归入不重要级别中的数据，前提是该处理不需要在存储器空间或计算时间方面其它所需的资源。如果在进行这种附加处理时，有尚未进行真实性确认的数据被证明为是重要的，那么这些数据便被重新归入重要级别中并随后被传输至真实性确认16中。这通过在重要性评估15内部的虚线箭头不出。
[0075]图4示出了通信堆栈处理和根据本发明的、对在C2X通信中接收到的数据的预处理是如何彼此衔接的。
[0076]在根据图5的另一个、在可能的情况下也能够与前述的实施例相组合的实施例中，在C2X通信中接收到的数据直接在接收控制装置2中划分成以及归入不同的重要性等级中，其中设有以下的重要性等级名称“不重要”、“对于移动性而言具有重要意义”、“对于信息而言具有重要意义”、“对于安全性而言具有重要意义”。不重要级别中的数据不被继续传输或进一步处理。其余的数据被继续传输至其它的、布置在下游的控制装置18中，其中，在可能的情况下也可以仅设有一个下游布置的控制装置。
[0077]在下游布置的控制装置18中，这一粗略分类(Grobklassifikation)被用于验证数据。在验证(Validierung)时,可以主要控制对象的当前的数据是否与关于对象的历史记录一致。其中，这样控制数据的验证，即:与对于移动性具有重要意义的对象相比，对关于安全而言关键(sicherheitskritische)的对象以详细制定的方法进行处理并做更精确的分析。
[0078]也能够在对于数据级别而言具有相应的安全标准(ASL-标准)的不同的控制装置中实施验证，从而在具有最小的故障概率的控制装置中处理关于安全而言关键的数据。
[0079]如果在后面的处理过程中数据的重要性评价发生了变化，便能够如双箭头所表明的一样将数据分别传输至相应的控制装置中。
【权利要求】
1.一种用于在具有多个控制装置(2，3，4，18)的车辆(F)的通信系统(1)中在车辆对周围环境的无线通信时接收数据的方法，其中接收控制装置(2)接收来自所述车辆(F)的所述周围环境中的对象的数据并且其中在接收期间对通信堆栈进行处理，其特征在于，所述接收到的数据被归入至少两个不同的重要性等级中并且根据所述重要性等级在所述通信堆栈中被进一步处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述接收到的数据的所述进一步处理在不同的控制装置(3，4，4，18)中进行。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述重要性等级将所述接收到的数据归入不同的应用中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述对象(0)和所述车辆(F)之间的间距被归入对象(0)的所述接收到的数据中并且根据所述间距进行所述重要性等级的划分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，碰撞时间被归入对象(0)的所述接收到的数据中并且根据所述碰撞时间进行所述重要性等级的划分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据与所述车辆(F)的一个或多个周围环境传感器的接收范围的重合度而对对象(0)所述接收到的数据进行划分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，分别为每个重要性等级分配一个优先权并且在所述通信堆栈中的所述进一步处理取决于所述优先权。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过另一对象(0)的或传感器的所述数据改进所述接收到的数据的质量。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对参与所述车辆对周围环境通信的对象(0)进行行车动态预测。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由对象(0)的数据测定所述对象(0)的轨迹并且推断所述轨迹。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，关于对象(0)的数据被合并成组(G)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，一个组(G)通过具有与自有车辆(F)的最小的所述间距的和/或最低的所述碰撞时间的所述对象(0)来表示。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，形成三个重要性等级。
14.一种用于在车辆对周围环境的无线通信中在单个的通信参与者之间接收数据的通信系统，其中所述通信系统(1)设置在车辆(F)中并具有不同的控制装置(2，3，4，18)，所述控制装置具有计算单元，其特征在于，所述控制装置(2，3,4,18)的所述计算单元被配置用于实施根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
15.一种具有程序代码工具的计算机程序产品，所述程序代码工具储存在计算机可读的数据载体上，用于当所述计算机程序产品在计算单元运行上时，实施根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
【文档编号】B60R21/013GK103650465SQ201280034360
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年7月12日
【发明者】乌尔里希·施特林, 马克·门策尔, 理查德·舍尔平 申请人:大陆汽车有限责任公司