地理座標系中における受信コリドーに基づくCar2X受信フィルタリング

著者らは特許

G08G1/09 - 可変の交通指令をあたえるための装置
G08G1/0967 - 高速道路の情報通信を含むシステム,例.天候,制限時速(G08G1/0968が優先)
G08G1/16 - 衝突防止システム
H04W4/02 - ユーザまたは端末の位置を利用したサービス
H04W4/023 -
H04W4/046 -
H04W84/18 - 自律分散型ネットワーク,例.アドホックネットワークまたはセンサーネットワーク

の所有者の特許 JP2016528644:

コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト

 

本発明は、車両アドホックネットワーク(1)内のセンダー(8)とレシーバー(3)の間を中継される情報(17)であって、少なくともセンダー(8)の位置(12)を含む情報のフィルタリングの為の方法に関する。発明に従い、当該方法が、
グローバルサテライトナビゲーションシステム(11)による、予め定められた座標系(54)におけるレシーバー(3)の位置を決定すること、
予め定められた座標系(54)であって、この中でレシーバー(3)の位置(12)が定められるであろう座標系(54)におけるレシーバー(3)とセンダー(8)の間の最大の間隔(51)の為の決定閾値を決定すること、及び
センダー(8)の位置(12)と、レシーバー(3)の位置(12)の間の間隔(51)が決定閾値(53)を上回るとき、情報(17)を拒絶すること、
を含むことが提案される。

 

 

本発明は、車両アドホックネットワーク内のセンダーとレシーバーの間を中継される情報のフィルタリングの為の方法、当該方法の実施の為のフィルター装置、及び当該フィルター装置を有するレシーバーに関する。
特許文献1からCar2Xと呼ばれる移動式のアドホックネットワークが既知である。そのノードは、車両や、信号のような道路交通におけるオブジェクトのような所定の道路交通ピアである。このネットワークを介して、Car2Xネットワークに参加する道路交通ピアに、道路交通状況に関するヒント(事故、渋滞、危険状況…等)が提供されることが可能である。
国際公開第2010/139526A1号明細書
課題は、そのような移動式アドホックネットワークの利用を改善することである。
この課題は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。好ましい発展形は、従属請求項の対象である。
本発明の観点に従い、車両アドホックネットワーク内のセンダーとレシーバーの間で中継される情報であって、少なくともセンダーの位置を意味する情報のフィルタリングの為の方法は、
グローバルサテライトナビゲーションシステムによって予め定められた座標系内のレシーバーの位置を決定する、
予め定められた座標系であって、当該座標系内でレシーバーの位置が決定される座標系内のレシーバーとセンダーの間の最大間隔の為の決定閾値を決定する、そして
センダーの位置とレシーバーの位置の間の間隔が決定閾値を越えるとき、情報の拒絶を行う、
というステップを有する。
上述した方法は、車両アドホックネットワーク内で、情報を意味するペイロードが、センダーとレシーバーの間で通常、いわゆるデータパケット内で交換されるという考慮に基礎を置く。センダーがペイロードを送信するとき、センダーはこれをデータパケット内にパッキングし、そしてレシーバーへと送信する。その後、レシーバーは、ペイロードを更なる処理のため、データパケットから取り出す必要がある。この為、所定の程度の演算能力が必要である。交通状況に応じて、様々な情報と、これに伴いペイロードが交換されるので、相応するデータパケットの更なる処理の為に用意しておく演算能力は、交通状況に依存している。しかし、レシーバー内で受信されるデータパケットの一部が、例えば事前に重要でないとフィルター抽出される結果、ので、レシーバーが相応する情報を、もはや全く見る必要が無いとき、用意しておくべき演算能力は調和させられることが可能である。
しかしそのようなフィルターの為に、受信されるデータパケットが重要であるか、重要でないか分類するための、決定の基礎が作製される必要がある。そのような決定の基礎として、例えば、データパケットのレシーバーとセンダーの間の空間的な間隔の為の決定閾値が使用されることが可能である。その際、センダーはここではデータパケットの物理的な送信元ではなく、データパケットの発信元(この発信元がデータパケット内のペイロードを生成した)であると理解されるべきである。データパケットの物理的な送信元は、中間インスタンスであることも可能である。これは、データパケットを例えば発進元から、そしてひいては本来のセンダーから受信し、そしてレシーバーへと伝送する。車両がレシーバーとして例えばセンダー(他の車両、信号等のようなもの)からあまりに遠くにあるとき、センダーは、それ自体、その、レシーバーに対するあまりに大きな空間的距離に基づいて、重要でないものとして取り除かれることが可能である。
センダーとレシーバーの間の間隔に、レシーバーの絶対的な位置が使用され、これが、グローバルサテライトナビゲーションシステムに基づいて問題無く決定されることが可能である。センダーの絶対的な位置は、車両アドホックネットワークを介して中継されるので、センダーとレシーバーの間の間隔は、基本的に決定可能である。データパケットと、ひいては情報のフィルタリングの為の決定閾値は、センダーとレシーバーの間の空間的間隔に基づいて、座標系内で決定される。この座標系は、車両アドホックネットワークの為のスペックによって定義される。というのは、データパケットがフィルター抽出されないとき、この座標系に基づいて上述したデータパケットのペイロードが処理されるからである。この座標系は、技術的な理由から、カルテシアン座標系である。
センダーとレシーバーの間の間隔に基づく、受信するデータパケットと、ひいては情報のフィルタリングの為に、よって、上述した、グローバルナビゲーションサテライトシステムを介したレシーバーの決定された位置は、まず、車両アドホックネットワークの為のスペックによって定義される座標系内に換算される必要がある。これは、この座標系内で、決定された決定閾値に基づいて受信するデータのフィルター抽出の為の決定が行われる前に換算される必要がある。通常の場合、特に高負荷状況において、ほとんどのデータパケットがいずれにせよフィルター抽出され、よって処理されないが、しかしこの箇所において不必要に高い演算能力が発生する可能性がある。
この演算労力を減少させるために、そして高負荷時における上述した演算負荷の調和を達成するために、上述した方法の枠内で、決定閾値を、もはや、車両アドホックネットワークの為の標準によって定義される座標系内でなく、グローバルサテライトナビゲーションシステムによって予め与えられる座標系内で決定することが提案される。このようにして、データパケットの受信の直後に、これがフィルター抽出されるか否かが決定されることが可能であり、そしてフィルター過程が、受信チェーン内でできる限り早期に実施されることが可能である。
上述した方法の発展形においては、予め定められた座標系は、球面座標系である。これは、地表における地理座標系内の位置を意味する。そのような座標系は、楕円座標系とも称され、そしてシステムの構造に基づいて、ワールドワイドに有効である。よってこれは、ローカルの標準に合わせられる必要が無い。
上述した方法の特別な発展形においては、決定閾値は、レシーバーの周りのコリドーを有するので、センダーの位置がコリドーの外側にあるとき、情報は拒絶される。コリドーは、その際、レシーバーの周りの領域を定義する。当該領域は、基本的にレシーバーと共に移動する。その際、レシーバーは、車両であることが可能であり、そしてコリドーは、車両の走行方向において、走行方向と反対の方向においてよりも大きい。このようにして、コリドーは、予め定められた時間にわたって一定に保たれることが可能であり、そして車両の其々の場所の変化の際に再計算される必要がなく、このことは、同様に、上述した方法の実施の為に必要な演算能力の著しい減少に通じる。代替的に、コリドーの更新を、レシーバーの位置の著しい又は甚大な変化に応じて実施することが考えられる。
容易に実施されるべき代替に従い、コリドーは、ナビゲーション座標系に対して直角に向けられた長方形を有する。コリドーは、つまり四つの閾値を有し、これらは四つの方位への距離に相当する。情報が拒絶されるかの決定又は重要性チェックは、両方とも満たされる必要がある二つの条件を有する、
・センダーの緯度が北の閾値及び南の閾値の間?
・センダーの経緯が西の閾値及び東の閾値の間?
この長方形が、現在の特有の機首方位に合わせて回転されるとき、条件は複雑となり、そして単純な乗算が加わる。
他の発展形においては、他の方法は、車両が、コリドー内に位置する別のコリドーを去るとき、コリドーを決定するステップを含む。よって、この別のコリドーを介して、いつ上位配置されたコリドー(これに、フィルターが基礎を置く)が再計算されるべきか簡単に計算されることが可能である。
上述した方法の別の発展形においては、別のコリドーが車両の速度に応じている。このようにして、例えばアウトバーン(高速道路)上での自由な走行であるとか、渋滞における走行のような異なる交通状況が考慮されることが可能である。これによって、例えば、レシーバーつまり車両の高い固有速度において、少ないデータパケットの受信が期待されることが考慮される。場合によっては、例えば上位配置されたコリドーのような決定閾値自体も、レシーバー、つまり例えば車両の速度に応じていることが可能である。
上述した方法の他の発展形では、センダーの位置は、データパケットのヘッダー内に保管されており、よってすぐに評価される、そしてフィルタリングの基礎とされる。
本発明の別の観点に従い、フィルター装置は、上述した請求項のいずれか一項に記載の方法を実施する。
上述したフィルター装置の発展形においては、上述した装置はメモリーとプロセッサーを有する。その際、上述した方法は、コンピュータプログラムの形式でメモリー内に保管され、そして当該コンピュータプログラムが、メモリーからプロセッサーにロードされるとき、本方法を実施するためのプロセッサーが設けられている。
本発明の別の観点に従い、コンピュータプログラムは、プログラムコード手段を有する。コンピュータプログラムがコンピュータ上で又は上述した装置上で実施されるとき、上述した方法の全てのステップを実施するためである。
本発明の別の観点に従い、コンピュータプログラム製品は、コンピュータで読み取り可能なデータストレージ上に保管されており、データ処理装置上で実施されるとき、上述した方法の一つを実施するプログラムコードを含む。
本発明の別の観点に従い、少なくとも車両に対する位置データを含むデータパケットを運ぶよう設けられている中継信号を受信するための車両の為のレシーバーは、
中継信号を受信するためのアンテナ、
中継信号からデータパケットの少なくとも一部をフィルタリングするための上述したフィルター装置、
フィルタリングされたデータパケットからの位置データをまとめるための表示装置、及び、
位置データの出力の為の出力インターフェースを車両内に有する。
本発明の他の観点に従い、車両は、上述したレシーバーのうち一つを有する。
本発明の上述した特性、特徴、及びメリット、並びにこれらがどのように達成されるかの方法は、以下の実施例の説明と関連して、より明らかかつ明確に理解可能である。実施例は、図面と関連して詳細に説明される。
道路上を走行する車両の原理図 図1の車両の原理図 図1および2の車両の為の車両アドホックネットワークの原理図 道路上の図1の車両の位置の説明の為の座標系の原理図 車両toXメッセージのデータ構造の簡略図 本発明に係る方法の可能な実施形の個々のシーケンスステップを表すフローダイアグラム。
図中で同じ技術要素は、同じ参照符号を付されており、一度のみ説明される。
本発明は、図3に示された車両アドホックネットワーク(簡単の為、以下ではCar2Xネットワーク1と称する)の為のネットワークプロトコルに関する。このCar2ネットワーク1の技術的バックグラウンドの良好な理解の為に、先ず、このCar2Xネットワーク1対する詳細について詳細に説明する前に、その限定的な適用例が与えられる。
よって図1が参照される。図1は、道路2上を走行する車両3の原理図を示す。
本実施形内では、道路2上に、横断歩道4が存在している。そこでは、車両4が、道路2上で横断歩道4を横切っても良いか、又は図示されていない歩行者が横断歩道4上で道路2を横切っても良いかの補正が信号5によって行われている。横断歩道4と信号5の間には、本実施の枠内で、カーブ9の形式の障害が存在する。このカーブは、横断歩道4を、車両3の運転者並びに更に説明されるべき車両3の環境センサー技術に対し覆い隠している。
走行方向7における車両3の前には、図1において別の車両8が表されている。この車両は、横断歩道4上で交通事故10にて、点線で表された車両9ともつれており、そして車両3の走行方向7における走行軌跡はブロックされている。
横断歩道4と交通事故10は、道路2上における危険状況を表している。車両3の運転者が、横断歩道4を見過ごし、よってこの前で規則に反して停止しないとき、彼は、横断歩道4を横切る際に、規則に合致した車両3の運転者の態度を信じている歩行者をひいてしまうかもしれない。両方の危険状況において、危険状況における危険対象との衝突、つまり歩行者及び/又は別の車両8との衝突を防止するために、車両3の運転者は、車両3を停止させせる必要がある。この為、Car2Xネットワーク1が使用されることができる。これについては後に詳細に説明する。
車両3は、本実施において、グローバルサテライトナビゲーションシステム(以下GNSSレシーバー11と称する)のためのレシーバー11を有する。これを介して車両3は、公知の方法で、位置データを、絶対的地理的位置12の形式で検出し、そして例えば、ナビゲーションシステム13の枠内で利用することができ、これを、これ以上説明しない地理的マップ上に表示する。グローバルサテライトナビゲーションシステムの対応する信号14(以下GNSS信号14と称する)は、例えば、対応するGNSSアンテナ15を介して受信され、そして公知の方法でGNSSレシーバー11に伝送されることが可能である。
車両は、本実施においては、更にトランシーバー16を有する。これを介して車両3は、ノードとしてCar2Xネットワーク1に参加し、そして例えば別の車両8及び/又は信号5のような他のノードと、以下にCar2X情報17と称する情報を交換することができる。このトランシーバー16は、GNSSレシーバー11に対する区別の為に、Car2Xトランシーバー16と称される。
Car2Xネットワーク1を介して交換されるCar2X情報17内では、個々のノード3,5,8によって異なる情報が記載されたデータを交換することができる。これを介して、例えば道路2上における交通安全性が高められることができる。Car2X情報内で交換されることが可能である情報の例は、GNSSレシーバー11によって検出される、Car2Xネットワーク1の各ノード3,5,8の絶対的な地理的位置12等であろう。その様なデータは、位置データと称されることが可能である。Car2Xネットワーク1の地理的な位置12を受信したノード3,5,8が、車両、例えば交通事故10に参加していない車両3と、交通事故10に参加した車両8であるとき、Car2Xネットワーク1を介して受信された地理的位置12は、例えば、受信された車両3のナビゲーションシステム13上で、例えば交通の移動(動き)の表示の為に、使用されることができる。絶対的な地理的位置12の他に、交通事故10も、データを有する情報としてCar2X情報17内に記載されるとき、例えば交通事故10のような所定の交通状況がナビゲーションシステム13上により具体的に表されることができる。Car2X情報17と交換可能な情報は、後に図2の枠内で詳細に説明される。
Car2X情報17の交換の為に、トランシーバー16は、Car2X情報17を、以下にCar2X信号18と称される中継信号に変調し、そしてこれを、以下にCar2Xアンテナ19と称されるアンテナを介して、Car2Xネットワーク1内の他のノード3,5,8に送るか、又は、Car2Xアンテナ19を介してCar2X信号18を受信し、そしてこれから、相応するCar2X信号17を摘出する。この点については、後の箇所で図3の枠内で詳細に説明する。その際、図1には、Car2Xトランシーバー16がCar2X情報17をナビゲーションシステム13に、これが上述した方法で、これに表すことが可能である情報を含んでいるという仮定の下、出力する点が表されている。しかしこれは、限定的に理解されるべきでない。特に、目的に適って、GNSSレシーバー11も直接、又は図2に示されるように間接的にCar2Xトランシーバー16と接続されていることが可能であり、固有の絶対的な地理的位置12をCar2Xネットワーク内で送信する。
Car2X情報17及びCar2X信号18の構造と、これに伴いCar2Xネットワークの構造が、通信プロトコル内において定義されることが可能である。既にそのような通信プロトコルは、特に欧州内のETSIにおけるETSI TC ITSの枠内で及びIEEEにおける並びにアメリカ合衆国内のSAEにおけるIEEE1609の枠内で、各国特有のものとして存在している。これについての更な情報は、上述した仕様書内に見ることができる。
車両3は、オプションとして、カメラ20及びレーダーセンサー21の形式の上述した環境センサー技術を有することが可能である。カメラ20によって車両は、画角22内で、車両3の走行方向7内で車両3の前に位置する一つのビューの画像を撮影することができる。この為、車両3はレーダーセンサー21及び相応するレーダー放射23によって車両3の走行方向7において観察して対象を検出し、そして公知の方法で車両3に対する間隔を決定することができる。
Car2X情報17によって中継可能な情報を具体的にするために、以下にまず車両3及び別の車両5の構造について、車両3に基づき例示的に説明されるべきである。車両3は、様々な安全コンポーネントを有している。図2にはそれらのうち電気的ブレーキアシスト24(EBA24と称される)と、公知の走行ダイナミクス制御25が示されている。特許文献1からEBA24の詳細が見て取れる一方で、特許文献2からは走行ダイナミクス制御25の詳細が見て取ることが出来る。
車両3は、シャシー26及び四つの車輪27を有している。各車輪27は、シャシー26に位置固定的に固定されたブレーキ28を介して、シャシー26に対して減速されることが可能である。道路2上における車両3の移動を原則させるためである。
その際、当業者に公知の方法で、車両3の車輪27がその大地密着性を失い、そして車両3が、例えばこれ以上示されないハンドルを介して予め与えられる軌道から、アンダーステア又はオーバーステアによって離れて移動することさえ可能である。これは車両ダイナミクス制御25によって防止される。
当該実施においては、車両4は、この為、複数の車輪27に複数の回転数センサー29を有する。これらは、車輪27の回転数30を検出する。
検出された回転数30に基づいて、コントローラ31は、当業者に公知の方法で、車両3が走行路状で滑るか、又は上述した、予め与えられた軌道から逸脱し得さえし、そして相応して、それ自体公知のコントローラ出力信号32によってこれに反応するかを検出することができる。コントローラ出力信号32は、調整装置33によって使用されることが可能である。調整信号34によってブレーキ28のようなアクチュエータを駆動するためである。これらは、スリップや予め与えられた軌道からの逸脱に対して公知の方法で反応を行う。
EBA24は、カメラ20を介して取得された画像データ35を介して、及び、レーダーセンサー21を介して取得された、走行方向7における車両3の前の車両のような対象までの間隔36を介して、評価を行い、そしてこれに基づいて危険状況を認識する。これは例えば、対象が、車両3の前において、これに高すぎる速度で接近するときに与えられることが可能であろう。その様な場合、EBA24は、調整信号34を介してブレーキ28による緊急ブレーキが実施されるよう、緊急ブレーキ信号37を介して調整装置33に支持を与える。
EBA24又は車両ダイナミクス制御25が、調整装置33を介して車両4内に介入するたびに、例えば調整装置33は、図2に点線で表された報告信号38を出力する。目的に適って、報告信号38は、EBA24によって又は車両ダイナミクス制御25によって、介入が行われたかを具体的にする。その様な報告信号38は、車両3内の任意のインスタンスによって、つまり例えば車両ダイナミクス制御25のコントローラ31によっても作りだされることが可能である。その後、情報生成装置39は、報告信号38、接待的な地理的位置12及び図2に示された、タイマー40から出力されるタイムスタンプ41に基づいてCar2X情報17を生成し、これによって、EBA24及び/又は車両ダイナミクス制御25の介入が、情報としてCar2Xネットワーク1を介して他のノード5,8に報告されることが可能である。そのようにして生成されたCar2X情報17は、Car2Xアンテナ19を介してCar2Xネットワーク1内で使用されることが可能である。
図1の例において、Car2X状17内で交換される、個々のノード3,5,8の絶対的な地理的位置12に関する情報、及び/又は、交通事故10及び/又は、EBA24及び/又は車両ダイナミクス制御25の介入ような事象に関する情報は、ナビゲーションシステム13上に運転者の情報提供の為に表されることが可能である。代替的に、又は追加的に、Car2X情報17内で交換される情報に基づいて、能動的な調整信号34も、例えば調整装置33によって生成されることが可能である。例えばEBA24の介入が、Car2X情報17内の情報として伝送されると、例えばこのCar2X情報17の受信に基づいて、受信された車両3,8内でEBA24が自動的に作動させられることが可能である。
以下に、図3に基づいて、Car2Xネットワーク1を介してのCar2X情報17の伝送が説明される。これは、図3内では、視認性の観点からクラウドによって示唆されている。Car2X情報17の内容として、例えば、調整装置33によって報告信号38によって報告される、交通事故10に参加した事故車両8内へのEBA24の介入が推測可能である。
既に説明したように、情報生成装置39は、報告信号38、絶対的な地理的位置12、及びタイムスタンプ41に基づいて、上述した通信プロトコルに従うCar2X情報17を生成する。情報生成装置39は、その際、Car2Xトランシーバー16の部分であることも基本的に可能である。
Car2X情報17から、事故車両8のCar2Xトランシーバー16内で、データパケット生成装置42内で、データパケット43が生成される。データパケット43の生成によって、様々なアプリケーションからのCar2X情報17は、事故車両8内で唯一のデータストリームにまとめられることが可能である。Car2X信号18を生成する為である。データパケット生成装置42は、よって、ネットワーク層及びトランスポート層(英語:network and transport layer)に相当する。その課題は、様々なアプリケーションのネットワークデータを輸送することである。データパケット生成装置42の構造は、Car2Xネットワークの為の通信プロトコルの上述したスペックに応じる。
生成されたデータパケット43は、変調装置44内で、Car2X信号18に変調され、そしてCar2Xネットワーク1内を無線で送信される。変調装置44は、よってインターフェース層に相当する。その課題は、事故車両8を、物理的にCar2Xネットワーク1内にリンクさせることである。変調装置44の課題も、Car2Xネットワーク1の為の通信プロトコルの上述したスペックに応じる。
交通事故10に参加していない車両3の側で、事故車両8から送られたCar2X信号18は、その後、Car2Xアンテナ19を介して受信されることが可能である。
Car2X信号18から、Car2X情報17を抽出するために、車両3のCar2Xトランシーバー16は、復調装置45を有する。これは、データパケット43のセンダー側の変調を公知の方法で元に戻す。相応して、情報抽出装置46は、Car2X情報17をデータパケットから抽出し、そしてこれを、車両3内のアプリケーション(ナビゲーションシステム13や調整装置33のようなもの)に提供する。最終的に、復調装置45と情報抽出装置46は、インターフェース層と上述したネットワークとトランスピート層に相応する受信側の対向ピースを意味し、そして同様に、Car2Xネットワーク1の為の通信プロトコルの上述したスペックに応じる。
個々のネットワーク層の詳細は、よって関連するスペックが参照される。
特に、高負荷状況において、道路2上に多数のノード3,5,8がCar2Xネットワーク内に存在するとき、各ノード3,5,8内で、Car2Xネットワーク1内を送信される全てのCar2X情報17の処理の為に、相応して高い演算リソースが確保される必要がある。受信側で、所定の時間枠内の全てのCar2X情報17の処理を保証する為である。この高い演算リソースの提供は、相応して高いコストと結びつく。これは、本実施の枠内において、プレフィルター47,48の導入によって減少されるべきである。
プレフィルター47,48の背景にある思想は、潜在的に重要でないCar2X情報17を可能な限り早期に選出し、これらが、受信側チェーン内の要素によって不必要に処理されなければならないということを防止することである。というのは、これらはいずれにせよ受信側ノードの為に重要でない情報を含むからである。一つの可能性は、両方のプレフィルター47,48の第一のプレフィルター47をCar2Xアンテナ19と復調装置45の間に配置し、そしてプレフィルタリングを、Car2X信号18の信号強度に基づいて実施することであろう。第一のプレフィルター47の後ろには、受信側ノード、つまり、事故10に参加していない車両3から遠く離れたノード5,8がより重要でない、というのはこれらは少なくとも交通安全性の観点から、事故10に参加していない車両3にとって、時間的な直近において危険と成る可能性が無いという思想がある。
その様にフィルタリングされたCar2X信号49から、データパケットが変調されることが可能である。
上述したアプローチを拡張するため、つまり受信側ノードから遠く離れたセンダーノードのCar2X情報17をフィルターアウトするため、その際、適当なCar2X情報17自体が摘出されることが無いように、本実施形の枠内で、両方のプレフィルター47,48の第二のプレフィルター47内において、データパケット43を、データパケット43内に常に含まれる位置データ、つまり地理的な絶対的位置12に基づいてフィルタリングすることが提案される。これは、絶対的な地理的位置12が、通常、データパケット43内の予め定められた箇所、例えばデータパケット43のヘッダー内に含まれることから可能である。そのようにしてフィルタリングされたデータパケット50から、ようやくその後、情報抽出装置46内でCar2X情報17が抽出されることが可能である。その際、情報抽出装置46の演算労力は、前もってプレフィルター47,48によって省略されたCar2X情報17に基づいて、著しく減少されている。
第二のプレフィルター46の実現の為に、受信側ノードと送信側ノードの間の間隔51の為の決定閾値を定義することが提案される。これ以上では、データパケット43はフィルター抽出され、そして相応するCar2X情報17は無視されるべきである。受信側ノードと送信側ノードの間の上述した間隔51の為の決定閾値の定義について詳細に説明されるまえに、まず、Car2Xネットワーク1内で受信側ノードが何であって、そして送信側ノードが何であるか説明されるべきである。
この為、図4が参照される。
受信側ノードは、Car2Xネットワーク1内において常に、Car2X情報17を受信するノード3,5,8である。これは、図4の枠内で例えば事故10に参加していない車両3である。よって、事故に参加していない車両3は、以下では受信側ノードを表す。
送信側ノードは、Car2X内で常に、Car2X情報17を生成し、そして発信し、よってその起源を意味するノード3,5,8である。送信側ノードは、よってCar2X情報17の発信元とも称されることが可能である。図4の枠内で、送信側ノードとして事故10に参加している車両8が送信側ノードを表す。
Car2X情報17がCar2Xネットワーク内で、Car2X信号17の送信範囲を超える間隔51にわたっても中継されることが可能であるように、Car2Xネットワーク1内のノード3,5,8(これらノード3,5,8は、Car2Xネットワーク1内で送信側ノード8と受信側ノード3の間に位置し、そしてCar2X情報17を有するCar2X信号18を例えば送信側ノード8から受信するものである)は、独自のCar2X信号18によってCar2X情報17を受信側ノード3に伝送する。そのような伝送ノードまたは中間ノードは、Car2Xネットワーク1の任意のピアであることが可能である。図4には、これにため、参照符号52を付された独自の車両が示されている。
上述した決定閾値は、その際、Car2X情報17の起源としてではあるが、Car2X信号18の起源としてではない送信側ノード8と、受信側ノード3の間の間隔51に対して定義されるべきである。
本実施形の枠内において、決定閾値はコリドー53の形式で定義される。これは、受信側ノード3の周りに置かれる。送信側ノード8の位置的位置12が、Car2X情報18の発信の際にコリドー18内にないとき、Car2X情報18は、第二のプレフィルター46によってフィルター抽出されるべきである。
Car2Xネットワーク1内でノード3,5,8,52の地理的位置によって表される形状は、上述したスペックによる。通常、地理的な位置12はカルテシアン座標系内で表される。というのは、地理的な位置12はこれにおいて最も簡単に計算上処理されることができるからである。この、スペックによって定義される座標系内において、決定閾値と、ひいてはコリドー53が定義されることが可能である。
しかしGNSSレシーバー11は、地理的位置12を原理的に、経度55と緯度56を有する楕円座標系54内で決定する。決定閾値と、ひいてはコリドー53が上述した方法で、スペックによって定義sれる座標系内において定義されるという前提のもと、Car2X情報17内の地理的な位置12は、第二のプレフィルター46内で初めて相応する座標系へと変換される必要がある。これは、変換された地理的な位置12が、その後、直接使用されることが可能であり、そして決定閾値と、ひいてはコリドー53が直接、演算によって簡単に処理されるべき、スペックによって決定される座標系内で決定されることが可能であるというメリットを有する。
ここでは、本実施形は、決定閾値とひいてはコリドー53を、直接、楕円座標系54内で決定するという提案を開始する。これは、演算労力に関して、一見生産的でない。というのは、決定閾値とひいてはコリドー53を楕円座標系54内での決定することが、三角法の関係にもとづいて演算集中的であるのみならず、位置的位置12が、第二のプレフィルター46の通過の後に更に、スペックによって定義される座標系内へと転換される必要があるからである。
多数のCar2X情報26が多数の異なるノード3,5,8,52によって期待されている、Car2Xネットワーク1内の高負荷状況を考慮すると、上述した思想がはっきりと現れる。Car2X情報17が直接、GNSSレシーバー11によって意図される楕円座標系54内でフィルタリングされるとき、第二のプレフィルターを通過していない、全てのデータパケット43とひいては全てのCar2X情報17の位置的位置は、スペックによって定義される座標系内に変換される必要が無い。地理的位置12を、個々の受信されたデータパケット43に転換するための労力が、決定閾値とひいてはコリドー53を直接楕円座標系54内で決定するための労力を数倍上回る、高負荷状況においては、演算リソースは著しく節約されることが可能である。
演算リソースを更に節約するために、コリドー53が可能な限り少なく再計算される必要があるよう、決定閾値とひいてはコリドー82は定義される必要がある。この為、受信側ノードとして有効な車両3の走行方向7におけるコリドー53は、車両3の前方の第一のコリドー部分57と、車両3の後方の第二のコリドー部分58を設けられる。その際、第一のコリドー部分57は、第二のコリドー部分58よりも長いべきである。車両3の前方の走行方向7における交通を、相応してより高い重要性で認めるためである。
両方のコリドー部分57、58は、ある期間に対して一定に設定される。当該期間は、コリドー53とひいては決定閾値が、一方ではあまりにも頻繁に更新される必要が内容に選択され、そして他方では、あまりにも多くのデータパケット43が第二のプレフィルター46を通過しないように選択される。
コリドー53の更新に基づいて、例えばコリドー53内で、別の内側のコリドー59が定義されることが可能である。受信側ノードとひいては車両3が、内側のコリドー59内で滞在する限り、外側のコリドー53は変更されないままである。車両3が、内側のコリドー59を去ると、その後、外側のコリドー53と、同時に内側のコリドー59が更新されることが可能である。
外側のコリドー53の両方のコリドー部分57,58は、その際、例えば、内側のコリドー59の縁部領域に設定されることが可能である。内側のコリドー59の大きさ及び/又は外側のコリドー53の大きさは、その際、例えばアウトバーン(高速道路)上での自由な走行と、渋滞走行を相応して第二のプレフィルター46内で考慮するために、受信側ノードとひいては車両3の速度に応じていることが可能である。
以下に本発明の別の観点を説明する。本発明の別の観点は、データ抽出方法に関する。これはセンテンス1の上位概念に従う車両toX通信システムの演算労力を減少させるためのものである。
先行技術においては、すでに車両toX通信システムは既知である。これは、交通に関するデータの中継の為にも、アミューズ面とアプリケーションのような様々なサービスデータの中継の為にも形成されている。車両toX通信は、その際、車両間のデータ交換(車両to車両の通信)にも、車両とインフラ装置の間のデータ交換(車両toインフラ通信)にも基づいている。車両toX通信によって中継される情報の信頼性とデータ安全性に対する高い要求に基づいて、そのような情報はしばしば追加的に、複雑なセキュリティ署名又はデータ暗号化をかけられている。
そのようなセキュリティ署名の評価、又はそのようなデータ暗号化のデコーディングは、しかし、比較的高い演算労力と結びつく。演算労力と、ひいては、十分な演算強度を有する演算モジュールの調達コストを可能な限り低く抑えるために、先行技術においては、更に、様々な予処理方法が既知である。これらは、すべての受信する車両toXメッセージの下で、デコーディングすべき車両toXメッセージの選択を行う。しばしば、そのような予処理方法は、車両toXメッセージのセンダーに対するレシーバーの間隔に基づいている。これは、レシーバーにとって車両toXメッセージの重要性が間隔から導き出されることによる。
車両toXメッセージ内の最も重要な情報の一つは、パケットの発信元又はセンダーの絶対的位置である。発信元及びセンダーは、中間センダーを介しての車両toXメッセージのパケット伝送又は伝送が無い直接の中継の際には同一である。センダーの概念は、通常、中間センダーも、本来の発信元も意味する。これと反して、車両toXメッセージの本来の発信元は、この為、発信元と称される。以下においては、一般的なセンダーの概念が使用される。つまり本発明に係る方法は、発信元に対してもセンダーに対しても使用されることが可能である。
センダーの位置から相対的にレシーバーに向かって、センダーとレシーバーの間の距離が計算されることが可能である。しかし、この計算は、演算労力が極めて高い。というのはこの為に、例えば局所的なカルテシアン座標又は国土的座標系への、GPS座標のような、(楕円)地理座標系の座標変換が必要だからである。そのような変換の計算方法に対する詳細は、例えばJean−Marie Zogg氏の「GPS及びGNSS:衛星による位置測定及びナビゲーションの基礎(原題:GPS und GNSS: Grundlagen der Ortung und Navigation mit Satelliten)」から知られている。そのような変換無しでは、先行技術に従い、間隔の表現と、これに伴う、相応な間隔に基づくプレフィルタリングは不可能である。これは、受信する車両toXメッセージの各データパケットの為の先行技術に従い、座標変換が必要となり、そして必要な演算能力が常に維持されていなければならないことを意味する。
本発明の当該観点の課題は、よって、車両toX通信システムの演算労力と、これに伴いその維持すべき演算労力を減らすことである。
ここで本発明の観点が始まる。各データパケットの為に、又は各車両toXメッセージの為に、センダーからレシーバーの間隔を、カルテシアン座標系内において計算する代わりに、本発明に係る方法は、伝達された地理座標系内において、直接センダーからレシーバーへの間隔の決定を行うことを意図する。地理座標系は、その際、一般的に、様々なグローバルサテライトナビゲーションシステムによって使用される座標系である。
更に、発明に従い好ましくは、間隔に基づく、データパケット又は車両toXメッセージの為の選択方法が、同様に直接地理座標系を援用することを意図する。これは例えば、予め与えられた間隔閾値との比較の為である。当該間隔閾値を越えた際にはデータパケット又は車両toXメッセージが重要でないものとして拒絶される。この閾値チェックもまた、好ましくは、地理座標系内で直接実施される。これによって、いずれにせよ拒絶される拒絶されるパケット又は車両toXメッセージの場合に、複雑な座標変換が省略される。
可能な、そして好ましい方法シーケンスは、以下を意図している。
・間隔閾値は、地理座標系内で計算され、そして独自位置の甚大な変化の際に更新されるか、または変化された独自位置に合わせられる。
・受信した出たパケット又は車両toXメッセージの位置データは、直接地理座標系内で比較され、よって局所的なカルテシアン座標への変換はもはや必要ない。
地理座標系内における間隔閾値の適合周波数は、固有速度の増加に伴い上昇する。しかし高い固有速度においては、通常、どのみち、より少ない受信パケットが存在する。
理想的には、上述した方法は、受信データパケットの処理チェーンにおいてできるだけ早く使用される、つまり、物理的な受信の直後であって、残りのいわゆる通信スタックの処理の前に使用される。本発明はこれによって、地理座標系内における間隔閾値の使用によって、プレフィルタリングの為に必要な演算労力が明らかに減少されることが可能であるというメリットに通じる。これは更に、車両toXメッセージの処理の為の、明らかにより低いハードウェア労力(コスト)にも通じる。
間隔閾値の計算は、特に好ましくは、現在の独自位置の周りの、長方形の幾何又はエリアにおいて行われる。これらは更に、車両toX通信に基づく様々な車両システムの複数の要求に基づき簡単に導き出すことが可能であり、そしてこれらに対して、ユークリッド距離のスカラー値よりも良好な適合を可能とする。
別の有利な実施形に従い、重要エリア、つまりレシーバーの周りの間隔閾値の内側のエリアは、ナビゲーション座標系に直角に向けられた長方形から成るので、四つの間隔閾値が生じ、これらは四つの方位における距離に相当する。間隔閾値のチェックは、その際、二つの条件のみから成る。これら条件は、両方とも満たされる必要がある。
・送信元は北の閾値と南の閾値の間にあるか?
・送信元は西の閾値と東の閾値の間にあるか?
この長方形が、レシーバーの現在の向きに応じて回転されるとき、演算要求はより複雑となり、そして単純な乗算が加わる。しかしながら、局所的なカルテシアン座標における位置変換に対する演算能力需要の減少は残る。というのは、角度関数が一度のみ、閾値を構成するために必要とされるが、しかしそれぞれの受信するデータパケット又はそれぞれの受信する車両toXメッセージに対しては必要とされないからである。
別の好ましいじっしけいは、従属請求項及び以下に続く、図面に基づいての実施例の説明から生じる。
図5は車両toXメッセージのデータ構造の簡略図を示す。
図6は、本発明に係る方法の可能な実施形の個々のシーケンスステップを表すフローダイアグラムを示す。
以下の図5および6における参照符号は、図1から4における参照符号と異なる技術要素を参照する。
図1は、車両toXメッセージ11のデータ構造を示す。車両toXメッセージ11は、ヘッドデータ部分12、データセキュリティ部分13およびペイロード部分14を有する。ヘッドデータ部分12、データセキュリティ部分14およびペイロード部分14は、これらとしては、更に下位部分に区分されることが可能である。しかしこのことは、この実施例においてはあてはまらない。ヘッドデータ部分12は、コーディングされていない。データセキュリティ部分13はデジタル暗号化されており、そしてデータセキュリティ証明を有し、そしてペイロード部分14は、ASN.1フォーマットでコーディングされている。その上、ヘッドデータ部分12は、地理座標系内におけるセンダーの位置データを含むので、特別な演算労力無しに、センダーからレシーバーへの間隔が決定されることが可能である。
図2は、本発明に係る方法の例示的なシーケンスをフローチャートとして示す。ステップ21においては、車両toXメッセージが通信ユニットによって受信される。以下のステップ22においては、車両toXメッセージのヘッドデータ部分と、そして特にこれに含まれるセンダーの位置データが読み込まれそして評価される。ステップ23においては、センダーの位置データと間隔閾値との比較が行われる。位置データが、間隔閾値によって枠どられるエリアの内側に位置するとき、車両toXメッセージ又は車両toXメッセージに含まれるデータパケットは、ステップ24において重要であると特徴づけられる。しかし位置データが、間隔閾値によって枠どられるエリアの外に位置するとき、車両toXメッセージ又は車両toXメッセージに含まれるデータパケットはステップ25において重要でないと特徴づけられ、そして拒絶される。よってこの場合、データパケット又は車両toXメッセージの更なる処理は行われない。ステップ26においては、重要であると特徴づけられたデータパケット又は車両toXメッセージのデコードが行われるので、これらはステップ27において更に処理され、そして適当な車両システムによって評価されることが可能である。
本発明の別の観点には以下のセンテンスが属する。
センテンス1:車両toX通信システムの演算労力の減少の為のデータ選出方法であって、その際、通信ユニットによって車両toXメッセージが受信され、そして送信され、そしてその際、車両toXメッセージが、地理座標系におけるその送信元の位置データを含む方法において、
レシーバーの独自位置から、及び送信元の位置データから、レシーバーからセンダーまでの地理座標系における間隔が決定されることを特徴とする方法。
センテンス2:レシーバーが、その独自位置を、同様に地理座標系内において決定することを特徴とするセンテンス1に記載の方法。
センテンス3:間隔閾値との比較によって間隔が決定され、その際、間隔が間隔閾値よりも大きいとして、または間隔閾値よりも小さいとして決定されることを特徴とするセンテンス1および2の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス4:レシーバーの周りの4つの間隔閾値が決定されることを特徴とするセンテンス1から3の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス5:4つの間隔閾値が、レシーバーの周りの長方形のエリアを枠取ることを特徴とするセンテンス1から4の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス6:レシーバーが、長方形のエリアの中心点に位置することを特徴とするセンテンス1から5の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス7:4つの間隔閾値が、地理座標系の座標軸に対して平行に向けられていることを特徴とするセンテンス1から6の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス8:4つの間隔閾値が、レシーバーの向きに応じて、地理座標系の座標軸に対して回転されることを特徴とするセンテンス1から7の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス9:間隔閾値が、レシーバーの所定の独自位置の為に決定され、そしてレシーバーがその独自位置を変更するとき、特に50mを越えて変更するとき、再決定されることを特徴とするセンテンス1から8の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス10:レシーバーが高速である際に4つの間隔閾値は、レシーバーがまず長方形のエリアの中心点に移動し、ついでレシーバーがこれを去るよう決定されることを特徴とするセンテンス1から9の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス11:長方形のエリアが100m×50mの面を含むことを特徴とするセンテンス1から10の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス12:受信される車両toXメッセージであって、一または複数の間隔閾値の外側のセンダーから受信されるものが、重要でないと特徴づけられることを特徴とするセンテンス1から11の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス13:重要でないと特徴づけられた車両toXメッセージが、デコーディングされない、かつ処理されないことを特徴とするセンテンス1から12の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス14:受信される車両toXメッセージであって、一または複数の間隔閾値の内側のセンダーから受信されるものが、重要であると特徴づけられることを特徴とするセンテンス1から13の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス15:重要であると特徴づけられた車両toXメッセージがデコーディングされ、そして処理されることを特徴とするセンテンス1から14の少なくとも一つに記載の方法。
センテンス16:車両toXメッセージが、其々、複数のデータパケットを含むことを特徴とするセンテンス1から15の少なくとも一つに記載の方法。



  1. 車両アドホックネットワーク(1)内のセンダー(8)とレシーバー(3)の間を中継される情報(17)であって、少なくともセンダー(8)の位置(12)を含む情報のフィルタリングの為の方法であって、当該方法が、
    グローバルサテライトナビゲーションシステム(11)による、予め定められた座標系(54)におけるレシーバー(3)の位置を決定すること、
    予め定められた座標系(54)であって、この中でレシーバー(3)の位置(12)が定められるであろう座標系(54)におけるレシーバー(3)とセンダー(8)の間の最大の間隔(51)の為の決定閾値を決定すること、及び
    センダー(8)の位置(12)と、レシーバー(3)の位置(12)の間の間隔(51)が決定閾値(53)を上回るとき、情報(17)を拒絶すること、
    を含むことを特徴とする方法。

  2. 予め定められた座標系(54)が、地表における地理座標系(55,56)内の位置を意味する球面座標系であることを特徴とする請求項1に記載の方法。

  3. 決定閾値(53)が、レシーバー(3)の位置(12)の周りにコリドー(53)を有するので、センダー(8)の位置(12)が当該コリドー(53)の外側にあるとき、情報(17)が拒絶されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。

  4. レシーバー(3)が車両であり、そしてコリドー(53)が、車両の走行方向(7)において、走行方向(7)と逆方向においてよりも大きいことを特徴とする請求項3に記載の方法。

  5. レシーバーが、コリドー(53)内に存在する別のコリドー(59)を去るとき、コリドー(53)を定めることを含むことを特徴とする請求項3または4に記載の方法。

  6. 別のコリドー(59)が、レシーバー(3)の速度に応じていることを特徴とする請求項6に記載の方法。

  7. 決定閾値(53)が、レシーバー(3)の移動速度に応じていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。

  8. 情報(17)が、データパケット(43)の少なくとも一部であり、この中に、センダー(8)の位置(12)が、データパケット(43)のヘッダー内に保管されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。

  9. 請求項1から8のいずれか一項に記載の方法を実施するためのフィルター装置(46)。

  10. 中継信号(18)を受信するための車両(3)の為のレシーバー(16)であって、当該中継信号が、位置データー(12)を有する情報(17)を、車両アドホックネットワーク(1)のピア(3,5,8,52)に対してデータパケット(43)内で運ぶ、前記レシーバー(16)において、
    中継信号(18)を受信するためのアンテナ(19)と、
    データーパケット(43)の少なくとも一部を、位置データ(12)に基づいて中継信号(18)からフィルタリングするための請求項9に記載のフィルター装置(46)を有することを特徴とするレシーバー(16)。

 

 

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