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Die Erfindung betrifft eine Datenstruktur zum Übermitteln oder Empfangen einer V2X-Nachricht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Übermitteln oder Empfangen einer V2X-Nachricht, eine Kommunikationseinheit für ein Fahrzeug oder für eine Infrastruktureinrichtung, ein Fahrzeug sowie eine Infrastruktureinrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs.
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V2X (Vehicle to Everything)-Nachrichten sind im Stand der Technik bekannt und dienen dem Kommunizieren von Fahrzeugen mit Fahrzeugen oder mit stationären Infrastruktureinrichtungen zum Steuern von Fahrzeugen, beispielsweise mit Verkehrsampeln oder Baustellenbaken. Zu den V2X-Nachrichten gehören daher zum Beispiel V2V (Vehicle to Vehicle)-Nachrichten, welche ein Fahrzeug an ein weiteres Fahrzeug übermittelt, und (Vehicle to Infrastructure)-Nachrichten, welche das Fahrzeug an eine stationäre Infrastruktureinrichtung übermittelt, V2P (Vehicle to Pedestrian)-Nachrichten, welche das Fahrzeug an einen Fußgänger oder einen Radfahrer übermittelt, sowie Nachrichten in der entgegengesetzten Richtung.
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Eine V2X-Nachricht umfasst gewöhnlich eine Information, welche eine bestimmte Funktion des Fahrzeugs oder auch mehrere Funktionen des Fahrzeugs betrifft und für die bestimmte Funktion bzw. die mehreren Funktionen notwendig ist. Entsprechend definieren verschiedene Funktionen oder Kombinationen von verschiedenen Funktionen des Fahrzeugs jeweils spezifische V2X-Nachrichten.
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Um ein Kommunizieren von Fahrzeugen verschiedener Hersteller und stationären Infrastruktureinrichtungen verschiedener Hersteller zu gewährleisten, werden V2X-Nachrichten, d. h. Nachrichtenformate und Nachrichteninhalte von V2X-Nachrichten, standardisiert. Ein Nachrichtenformat definiert eine Datenstruktur, in welcher ein zu kommunizierender, d. h. zu übermittelnder bzw. zu empfangender, Nachrichteninhalt, d. h. eine Information der Nachricht, anzuordnen ist.
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Zu solchen Nachrichtenformaten gehören beispielsweise BSM (Basic Safety message)/CAM (Cooperative Awareness Message), welche jeweils als SAE J2735 bzw. ETSI TS 102 637 standardisiert sind. Weitere bereits standardisierte oder in der Standardisierung befindliche Nachrichtenformate sind Maneuver Sharing and Coordinating Service (SAE J3186) oder Sensor Sharing for Cooperative Maneuvrers (SAE J3224) bzw. Maneuver Coordination (ETSI TR 103 561) oder Sensor Sharing for Collective Perception (ETSI TR 103 562-2).
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Auch
US 2017/0251486 A1 offenbart Nachrichtenformate für V2X-Nachrichten und unterscheidet Steuernachrichten, Nachrichten hoher Priorität und Nachrichten niedriger Priorität. Die Steuernachricht umfasst einen ersten Abschnitt zum Übermitteln von Steuerinformationen betreffend eine Nachricht hoher Priorität und einen zweiten Abschnitt zum Übermitteln von Steuerinformationen betreffend eine Nachricht niedriger Priorität.
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US 2020/0367096 A1 offenbart ein Nachrichtenformat für V2X-Nachrichten. Das Nachrichtenformat weist eine Datenstruktur mit einer Mehrzahl von Abschnitten. Ein erster Abschnitt betrifft eine Herkunft der Nachricht, ein zweiter Abschnitt betrifft eine Sensorinformation und ein dritter Abschnitt betrifft ein erfasstes Objekt.
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Einerseits umfasst ein Fahrzeug eine Vielzahl von verschiedenen Funktionen, wie Fahrfunktionen, insbesondere ADAS (Advanced Driver-Assistance System)-Funktionen, Sicherheitsfunktionen oder Komfortfunktionen, andererseits ist das Fahrzeug während eines normalen Betriebs mit einer Vielzahl von verschiedenen Verkehrssituationen (konkrete Anwendungen, Use Cases) konfrontiert, welche die Funktionen des Fahrzeugs beeinflussen. Infolgedessen zieht jede technische Weiterentwicklung von Fahrzeugen bzw. stationären Infrastruktureinrichtungen einen entsprechenden Standardisierungsbedarf nach sich.
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Standardisierungen werden gewöhnlich von vielköpfigen Standardisierungsgremien in einem sehr zeitaufwändigen Verfahren ausgearbeitet. Zudem können beim Standardisieren künftige Funktionen oder Anwendungen prinzipiell nicht umfassend berücksichtigt werden, was fortlaufend entweder ein Ausarbeiten neuer Standards oder ein Erweitern bestehender Standards erfordert. Auf diese Weise werden technische Weiterentwicklungen der Fahrzeuge oder der stationären Infrastruktureinrichtungen durch die Standardisierungen verzögert.
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Abgesehen davon neigen standardisierte Datenstrukturen in dem Streben nach Universalität und Zukunftssicherheit zu großen Umfängen. Vielfach muss deshalb eine V2X-Nachricht Informationen enthalten, welche zwar von dem Standard verlangt, aber in der konkreten Anwendung (Use Case) von der Funktion nicht verwendet werden, also für diese überflüssig sind. Eine auf herkömmliche Weise standardisierte V2X-Kommunikation kann also viele Ressourcen eines Funknetzes beanspruchen, da V2X-Nachrichten in vielen konkreten Anwendungen periodisch und mit geringer Periodendauer übermittelt werden. Auf diese Weise kann die V2X-Kommunikation von Fahrzeugen und stationären Infrastruktureinrichtungen ein Funknetz, beispielsweise ein Mobilfunknetz, unnötig stark belasten.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Datenstruktur zum Übermitteln oder Empfangen einer V2X-Nachricht bereitzustellen, welche universell einsetzbar und ressourcenschonend ist. Weitere Aufgaben der Erfindung sind, ein Verfahren zum Übermitteln oder Empfangen einer V2X-Nachricht vorzuschlagen und eine Kommunikationseinheit für ein Fahrzeug oder für eine Infrastruktureinrichtung, ein Fahrzeug und eine Infrastruktureinrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Ein Gegenstand der Erfindung ist eine Datenstruktur zum Übermitteln oder Empfangen einer V2X-Nachricht. Jede V2X-Nachricht dient dem Kommunizieren eines Fahrzeugs mit einem Kommunikationspartner und ist einer Funktion des Fahrzeugs und/oder einer Verkehrssituation, d. h. einer konkreten Anwendung (Use Case), zugeordnet.
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Die erfindungsgemäße Datenstruktur umfasst einen Verwaltungsabschnitt, einen Anwendungsabschnitt und einen Typabschnitt. Unter einem Abschnitt der Datenstruktur ist ein Speicherbereich (Container) einer bestimmten Größe innerhalb der Datenstruktur zu verstehen. Der Verwaltungsabschnitt umfasst administrative Daten, der Anwendungsabschnitt spezifiziert eine konkrete Anwendung (Use Case) und der Typabschnitt gibt einen Typ der V2X-Nachricht an.
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In einer Ausführungsform umfasst der Verwaltungsabschnitt einen Nachrichtenzähler, einen temporären Identifikator und einen Zeitstempel. Der Nachrichtenzähler wird innerhalb einer Instanz der konkreten Anwendung inkrementiert und gibt eine Reihenfolge von mehreren V2X-Nachrichten innerhalb der Anwendungsinstanz an. Der temporäre Identifikator ist eine als „Temporary ID“ bekannte zufällige Zeichenfolge und ist obligatorisch für jede V2X-Nachricht. Der Zeitstempel umfasst ein Datum und eine Uhrzeit und gibt den Zeitpunkt an, in dem die V2X-Nachricht erzeugt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Anwendungsabschnitt einen vorbestimmten Anwendungsidentifikator und einen zufälligen Instanzidentifikator. Der Anwendungsidentifikator ist eine Identifikationsnummer, welche universell gültig und zentral dokumentiert ist, und spezifiziert die konkrete Anwendung, zu welcher die V2X-Nachricht gehört. Der zufällige Instanzidentifikator ist eine Zufallszahl, welcher einer konkreten Anwendungsinstanz, d. h. einer Instanz der konkreten Anwendung, zugeordnet ist, und ermöglicht ein Auseinanderhalten von gleichzeitigen und gleichartigen konkreten Anwendungen innerhalb einer Verkehrssituation.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst der Typabschnitt einen vorbestimmten Typidentifikator. Der Typidentifikator kann eine Identifikationsnummer sein, welche universell gültig und zentral dokumentiert ist, und einen Typ der V2X-Nachricht spezifizieren. Der Typ der V2X-Nachricht korrespondiert mit einer Funktion des Fahrzeugs, wobei mehrere Typen von V2X-Nachrichten einer einzigen Funktion des Fahrzeugs zugeordnet sein können.
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Idealerweise umfasst die Datenstruktur einen Kopfabschnitt mit einem standardisierten ITS-AID-Identifikator. Der Kopfabschnitt dient dazu, die Nachricht als eine V2X-Nachricht auszuweisen und von anderen Nachrichtenarten unterscheidbar zu machen. Der ITS (Intelligent Transport Systems)-AID (Application Object Identifier)-Identifikator (ETSI TS 102 965) ist eine für V2X-Nachrichten standardisierte Zeichenkette.
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Geschickterweise umfasst die Datenstruktur einen Zusatzabschnitt. Der Zusatzabschnitt ist für beliebige Informationen vorgesehen, welche das Fahrzeug an den Kommunikationspartner übermittelt, und verlangt keine vorbestimmte Feinstruktur der darin enthaltenen Daten. Infolgedessen muss der Zusatzabschnitt nur solche Daten umfassen, welche in der konkreten Anwendung für die Funktion des Fahrzeugs nötig sind. Dank dem Zusatzabschnitt wird ein Datenvolumen der V2X-Nachricht verringert, wodurch weniger Ressourcen eines Funknetzes für das Übermitteln der V2X-Nachricht beansprucht werden.
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Der Zusatzabschnitt kann Daten umfassen, welche eine von der V2X-Nachricht betroffene Anwendung und/oder einen Inhalt der V2X-Nachricht betreffen. Insbesondere kann der Zusatzabschnitt solche Daten, d. h. Nachrichteninhalte, umfassen, welche in bestehenden V2X-Nachrichtenstandards spezifiziert sind, beispielsweise Betriebsparameter des Fahrzeugs.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Übermitteln oder Empfangen einer V2X-Nachricht, bei dem eine Kommunikationseinheit eines Fahrzeugs eine V2X-Nachricht zu einem Kommunikationspartner übermittelt oder eine V2X-Nachricht von einem Kommunikationspartner empfängt. Die V2X-Nachricht kann mittels eines Funknetzes, beispielsweise mittels eines Mobilfunknetzes oder mittels eines Wireless Local Area Network (W-LAN), übertragen bzw. empfangen werden.
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Erfindungsgemäß verwendet die Kommunikationseinheit zum Übermitteln oder Empfangen der V2X-Nachricht eine erfindungsgemäße Datenstruktur. Die erfindungsgemäße Datenstruktur ist für V2X-Nachrichten universell einsetzbar und ressourcenschonend. Entsprechend ist das Kommunikationsverfahren zukunftssicher und effizient.
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In einer bevorzugten Ausführungsform übermittelt die Kommunikationseinheit die V2X-Nachricht zu einer Kommunikationseinheit eines weiteren Fahrzeugs oder einer Kommunikationseinheit einer stationären Infrastruktureinrichtung als dem Kommunikationspartner oder empfängt das Fahrzeug die V2X-Nachricht von einer Kommunikationseinheit eines weiteren Fahrzeugs oder einer Kommunikationseinheit einer stationären Infrastruktureinrichtung als dem Kommunikationspartner. Das Fahrzeug verwendet das erfindungsgemäße Datenformat also bevorzugt, um mit weiteren Fahrzeugen und stationären Infrastruktureinrichtungen zu kommunizieren. Die weiteren Fahrzeuge und die stationären Infrastruktureinrichtungen sind für ein sicheres Betreiben, d. h. Steuern, des Fahrzeugs besonders relevante Kommunikationspartner.
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Ein dritter Gegenstand der Erfindung ist eine Kommunikationseinheit für ein Fahrzeug oder für eine stationäre Infrastruktureinrichtung, welche ausgebildet ist, mit einem Kommunikationspartner zu kommunizieren. Die Kommunikationseinheit umfasst eine Hardware und/oder eine Software und ist ausgebildet, eine V2X-Nachricht zu erzeugen, d. h. zu kodieren, bzw. zu analysieren, d. h. zu dekodieren. Die Kommunikationseinheit kann auch aus einer Hardware oder einer Software bestehen.
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Die erfindungsgemäße Kommunikationseinheit ist ausgebildet, bei einem Kommunizieren gemeinsam mit dem Kommunikationspartner ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die Kommunikationseinheit ist in der Lage, V2X-Nachrichten mit der erfindungsgemäßen Datenstruktur zu erzeugen bzw. zu analysieren und zu interpretieren. Dies geht mit einer Zukunftssicherheit und einer hohen Effizienz der Kommunikationseinheit einher.
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Ein vierter Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer Kommunikationseinheit. Das Fahrzeug kann mittels der Kommunikationseinheit V2X-Nachrichten erzeugen bzw. analysieren und interpretieren und mit weiteren Fahrzeugen oder stationären Infrastruktureinrichtungen kommunizieren.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Kommunikationseinheit. Die Kommunikationseinheit macht das Fahrzeug hinsichtlich der Übermittlung und des Empfangs von V2X-Nachrichten zukunftssicher und effizient.
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Ein fünfter Gegenstand der Erfindung ist eine Infrastruktureinrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs. Die Infrastruktureinrichtung kann mittels der Kommunikationseinheit V2X-Nachrichten erzeugen bzw. analysieren und mit dem Fahrzeug kommunizieren.
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Die erfindungsgemäße Infrastruktureinrichtung umfasst eine erfindungsgemäße Kommunikationseinheit. Die Kommunikationseinheit macht die stationäre Infrastruktureinrichtung hinsichtlich der Übermittlung und des Empfangs von V2X-Nachrichten zukunftssicher und effizient.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Datenstruktur besteht darin, dass sie ein Kommunizieren mittels V2X-Nachrichten zukunftssicher und effizient macht. Dank der erfindungsgemäßen Datenstruktur werden eine technische Weiterentwicklung von Fahrzeugen oder stationären Infrastruktureinrichtungen nicht durch zeitaufwändige Standardisierungen verzögert und durch eine V2X-Kommunikation beanspruchte Ressourcen eines Funknetzes nicht unnötig beansprucht.
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Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine Verkehrssituation mit einem Fahrzeug und einer stationären Infrastruktureinrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Datenstruktur nach einer Ausführungsform der Erfindung zum Übermitteln oder Empfangen einer V2X-Nachricht in der in 1 gezeigten Verkehrssituation.
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1 zeigt eine Verkehrssituation 1 mit einem Fahrzeug 10 und einer stationären Infrastruktureinrichtung 12 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 10 und die stationäre Infrastruktureinrichtung 12 umfassen jeweils eine Kommunikationseinheit 100, 120 nach einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die Verkehrssituation 1 umfasst ferner ein weiteres erfindungsgemäßes Fahrzeug 11 mit einer Kommunikationseinheit 110 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Selbstverständlich kann die Verkehrssituation 1 weitere Fahrzeuge und stationäre Infrastruktureinrichtungen oder entweder das weitere Fahrzeug 11 oder die stationäre Infrastruktureinrichtung 12 umfassen.
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Zwischen der Kommunikationseinheiten 100, 110, 120 bestehen jeweils drahtlose Verbindungen 3, beispielsweise über ein Mobilfunknetz.
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Sämtliche Kommunikationseinheiten 100, 110, 120 sind ausgebildet, jeweils mit einem Kommunikationspartner zu kommunizieren und bei einem Kommunizieren gemeinsam mit dem Kommunikationspartner das folgende Verfahren zum Übermitteln oder Empfangen einer V2X-Nachricht 4 auszuführen.
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Die Kommunikationseinheit 100 des Fahrzeugs 10 übermittelt eine V2X-Nachricht 4 zu der Kommunikationseinheit 110 des weiteren Fahrzeugs 11 als dem Kommunikationspartner oder empfängt eine V2X-Nachricht 4 von der Kommunikationseinheit 110 des weiteren Fahrzeugs 11 als dem Kommunikationspartner. Alternativ oder zusätzlich übermittelt die Kommunikationseinheit 100 des Fahrzeugs 10 eine V2X-Nachricht 4 zu der Kommunikationseinheit 120 der stationären Infrastruktureinrichtung 12 als dem Kommunikationspartner oder empfängt die Kommunikationseinheit 100 des Fahrzeugs 11 eine V2X-Nachricht 4 von der Kommunikationseinheit 120 der stationären Infrastruktureinrichtung 12 als dem Kommunikationspartner.
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2 zeigt eine Datenstruktur 2 nach einer Ausführungsform der Erfindung zum Übermitteln oder Empfangen der V2X-Nachricht 4, welche die Kommunikationseinheit 100 zum Übermitteln oder Empfangen der V2X-Nachricht 4 in der in 1 gezeigten Verkehrssituation verwendet.
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Die Datenstruktur 2 zum Übermitteln oder Empfangen einer V2X-Nachricht 4, umfasst einen Verwaltungsabschnitt 21, einen Anwendungsabschnitt 22 und einen Typabschnitt 23.
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Der Verwaltungsabschnitt 21 kann einen Nachrichtenzähler 210, einen temporären Identifikator 211 und einen Zeitstempel 212 umfassen. Der Nachrichtenzähler 210 kann 7 Bits, der temporäre Identifikator 211 kann 32 Bits und der Zeitstempel kann 16 Bits umfassen.
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Der Anwendungsabschnitt 22 kann einen vorbestimmten Anwendungsidentifikator 220 und einen zufälligen Instanzidentifikator 221 umfassen. Der Anwendungsidentifikator kann 16 Bits und der zufällige Instanzidentifikator 221 kann 8 Bits umfassen.
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Der Typabschnitt 23 kann einen vorbestimmten Typidentifikator 230 umfassen. Der Typidentifikator 230 kann 16 Bits umfassen.
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Die genannten drei Abschnitte können demnach zusammen 95 Bits umfassen.
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Ferner kann die Datenstruktur 2 einen Kopfabschnitt 20 mit einem standardisierten ITS-AID-Identifikator 200 sowie weiteren Daten und/oder einen Zusatzabschnitt 24 umfassen.
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Jeder der vorstehend genannten Abschnitte kann jeweils weitere Daten enthalten.
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Der Zusatzabschnitt 24 kann Daten 240 umfassen, welche eine von der V2X-Nachricht 4 betroffene Anwendung und/oder einen Inhalt der V2X-Nachricht 4 betreffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verkehrssituation
- 10
- Fahrzeug
- 100
- Kommunikationseinheit
- 11
- weiteres Fahrzeug
- 110
- Kommunikationseinheit
- 12
- Infrastruktureinrichtung
- 120
- Kommunikationseinheit
- 2
- Datenstruktur
- 20
- Kopfabschnitt
- 200
- ITS-AID-Identifikator
- 21
- Verwaltungsabschnitt
- 210
- Nachrichtenzähler
- 211
- temporärer Identifikator
- 212
- Zeitstempel
- 22
- Anwendungsabschnitt
- 220
- Anwendungsidentifikator
- 221
- Instanzidentifikator
- 23
- Typabschnitt
- 230
- Typidentifikator
- 24
- Zusatzabschnitt
- 240
- Daten
- 3
- drahtlose Verbindung
- 4
- V2X-Nachricht