用于减少车对X通信系统的解码计算投入的数据选择方法以及车对X通信系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于减少车对X通信系统 的解码计算投入的数据选择方法、根据权利要求11前序部分的车对X通 信系统及其应用。

背景技术

现有技术中已经公知了车对X通信系统，所述车对X通信系统被构造 用于不仅传输交通相关的数据而且传输不同的服务数据、例如维修应用。 车对X通信在此不仅基于车辆相互间的数据交换（车对车通信）而且基于 车辆与基础设施装置之间的数据交换（车对基础设施通信）。为了不使为 数据传输所提供的有限数量的通信通道过载，将所传输的车对X讯息通常 至少部分地压缩。车对X讯息的数据格式的兼容在现有技术中已经公知， 以便允许彼此不同类型的车对X通信系统相互间通信。由于对借助于车对 X通信所传输的信息的可靠性和数据安全的高要求，这种信息附加地通常 设置有麻烦的安全签名。

DE102008060231A1在此方面描述了一种用于选择不同的借助于车 对X通信来传输的数据的方法。借助于数据帧，将所接收的数据由接收装 置中的数据滤波器进行区别并且例如传送给驾驶员辅助系统或维修装置。 这允许将所接收的数据在其真正处理之前进行分类。为了传输数据，使用 基于采用2.4GHz的WLAN标准802.11a/b/g/n或采用5.9GHz的WLAN 标准802.11p的发射和接收装置。为了冗余地传输数据并且提高传输的可 靠性，也可在两个WLAN频率上同时发射。

在未公开的DE102011003624中描述了用于降低车对X通信通道的 数据满载的方法，在该方法中，车对X讯息以至少一第一和一第二子讯息 通过不同的通信通道传输。第一子讯息在此包含对于交通安全重要的信息， 而第二子讯息包含安全头并且部分地包含与第一子讯息相同的对于交通安 全重要的信息。总讯息的对于数据安全重要的部分由此仅通过第二子讯息 发射，由此，第一子讯息的数据范围保持很小。第一子讯息的数据安全和 可靠性的检验于是可通过第二子讯息来进行，其方式是比较分别包含在两 个讯息中的对于交通安全重要的信息。如果这些信息彼此一致，则也信任 仅仅包含在第一子讯息中的对于交通安全重要的信息。安全头的计算量大 的分析处理或第一讯息的解码因此也不必要。

未公开的DE102011006305公开了一种用于在对借助于车对X通信 所接收的数据包进行数据安全检验时降低计算负载的方法。数据安全检验 在此包括检验借助于加密算法加密的签名，其与高计算投入相联系并且需 要使用专用电子装置。为了降低计算负载，首先进行所接收的车对X讯息 的预处理，所述预处理使所述车对X讯息优先化到不同的类型。优先化在 此可借助于不同判据、例如发射器到接收器的距离或发射器到接收器的 TTC（time to collision）来进行。首先仅检验以高优先权发射的数据包的 签名。如果接着仍提供空闲的计算能力，则检验另外的数据包。也描述了 借助于环境传感器数据验证数据包的内容的可能性，由此，签名的检验变 得多余。

但现有技术中公知的全部车对X通信方法的共同点在于，如果进行所 接收的信息的优先化或其它预分类或者说所发射的信息被划分成多个子讯 息，则所述优先化或其它预分类或者说划分仅在降低待用于数据安全检验 的计算功率方面进行。相反甚至公知，首先将车对X讯息的有效数据解码 并且根据其信息内容可能情况下取消数据安全检验。而有效数据解码所需 的计算功率在现有技术中没有予以重视，尽管目前为此使用的处理器由于 其所需的计算能力而与相对高的制造成本相联系。

发明内容

因此，本发明的目的在于，在所接收的车对X讯息的有效数据部分方 面减少车对X通信系统的解码计算投入。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的用于减少车对X通信系 统的解码计算投入的选择方法以及根据权利要求11的车对X通信系统来 实现。

根据本发明的用于减少车对X通信系统的解码计算投入的数据选择方 法，借助于通信单元接收和发射车对X讯息，其中，车对X讯息包括各至 少一个有效数据部分和各至少一个标头数据部分。在此，未经编码地传输 所述各至少一个标头数据部分，经编码地传输所述各至少一个有效数据部 分。该方法的特征在于：基于所述各至少一个标头数据部分，所接收的车 对X讯息相互间以至少两个类型来进行加权，其中，根据加权进行所述各 至少一个有效数据部分的解码。通过在根据本发明的方法的范围内加权所 接收的车对X讯息而得到优点：不必对所接收的车对X讯息的全部有效数 据部分都与其对于自身车辆的重要性无关地解码。这又允许以编码单元的 计算功率的明显降低的设计并且由此明显低的制造成本仍获得全部重要信 息并且可能情况下予以继续处理或者说对其作出反应。未经加密地传输的 标头数据部分和包含在其中的可直接读出和处理的信息在此提供用于可靠 加权车对X讯息的可不麻烦地分析处理的基础。

优选提出，所述至少一个有效数据部分的编码包括数据压缩和/或数据 兼容，所述至少一个有效数据部分的解码包括数据解压和/或与系统相关的 数据转换。编码包括待发射的车对X讯息的数据压缩或者说数据兼容，由 此，一方面数据传送的体量保持尽可能小。这在针对车对X通信设置的有 限的传输带宽方面在通信参与者的数量大的同时优点明显。另一方面，通 过兼容保证通信参与者也可与不同的车对X通信系统相互间通信，而与内 部使用的、可能情况下与制造商相关的数据格式无关。

在另一个优选实施形式中提出，所述至少一个标头数据部分包括下列 信息至少之一：

-发射器的卫星支持的位置信息，

-发射器的速度信息，

-发射器的定向信息，

-发射器的识别信息，

-时间戳，

-所述车对X讯息的类别信息，以及

-总地包含的信息至少之一的精度标识。

这些信息提供用于对所接收的车对X讯息在其对于接收器的重要性方面进 行加权的可靠基础。因此例如可将离接收器足够远、处于接收器之后并且 同时具有不同定向的发射器的车对X讯息或者其时间戳超过了确定的时间 阈值并且将车对X讯息标记为不再当前的车对X讯息在解码方面加权为相 对不太重要或者说不重要。

符合目的地提出，标头数据部分具有基本上可由全部本身已知的车对 X通信系统在无事先解码的情况下处理的数据格式。由此得到优点：标头 数据部分可立即以简单的方式和方法由全部接收器用于加权所接收的车对 X讯息。由此不需要用于将标头数据部分转变成合适的数据格式的分开的 兼容步骤。这不仅避免不必要的计算投入而且避免提供附加计算能力。

此外有利的是，所述至少两个类型将配置给它们的车对X讯息标记为 “重要”或“不重要”，其中，仅对被标记为“重要”的讯息解码。这是 分类或者说加权车对X讯息并且由此明显降低解码计算投入的既简单又有 效的可能性。

另外优选可根据下列因素至少之一来匹配在车辆运行期间所接收的车 对X讯息的加权：

-接收器的自身速度，

-接收器相对于发射器的相对速度，

-接收器相对于发射器的距离，

-发射器进入接收器周围的临界区中的预计进入时刻，

-接收器相对于发射器的相对行驶方向，以及

-道路等级，

其中，临界区具有可匹配的范围和形状，其中，道路等级根据允许的最高 速度和/或行车道宽度和/或行车道数量和/或到居民点的远近和/或天气情 况来形成。由此保证在加权车对X讯息时始终考虑现有情况并且解码和分 析处理当前重要的全部车对X讯息。

在本发明的另一个优选实施形式中提出，加权以数量与所接收的车对 X讯息的数量相应的类型来进行，其中，对所接收的车对X讯息的有效数 据部分按照下降的加权顺序解码，直到计算能力用尽或所接收的车对X讯 息的全部有效数据部分都已被解码。以数量与所接收的车对X讯息的数量 相应的类型来进行加权提供非常细地分级各个类型的优点，因为这些类型 相互间按照其重要性的顺序分类。车对X讯息越重要，其加权越高。所提 供的计算能力在很大程度上被最佳地利用，因为全部所接收的车对X讯息 按照下降的加权顺序解码，直到计算能力用尽或全部有效数据部分都已解 码。只要仍存在未经编码的有效数据部分并且仍提供计算能力，就不中断 另外的车对X讯息的解码过程。

优选根据本发明的方法的特征在于：在有效数据部分解码之前进行车 对X讯息的数据安全部分的本身已知的数据安全检验、尤其是车对X讯息 所包含的数字数据安全证书的本身已知的数据安全检验。由此可进一步降 低待解码的有效数据部分的数量，因为其数据安全检验表明车对X讯息不 值得信任的车对X讯息有意义地在数据安全检验之后不被解码。尽管如此， 通过这种处理不产生信息损失，因为有效数据部分的信息内容没有被识别 为不值得信任并且因此本来就在其解码之后出于安全原因而不再进行处 理。

另外，有利的是，经解码的有效数据部分由至少一个驾驶员辅助系统 进一步处理，其中，所述至少一个驾驶员辅助系统被构造用于警告驾驶员 和/或用于干涉车辆控制和/或用于超控驾驶员预设值。由此得到优点：所接 收的车对X讯息的有效数据可用于避开危险状况以及可能性情况下甚至用 于在无驾驶员协作的情况下或者说违抗驾驶员的控制输入值来避免事故。

特别优选提出，按照ASN.1标准进行编码。该标准结合车对X通信已 经由ETSI（欧洲电信标准化协会，European Telecommunications  Standards Institute）成功测试并且将预计在未来使用的车对X通信系统中 使用。

另外，本发明涉及一种车对X通信系统，所述车对X通信系统尤其是 实施根据本发明的方法并且包括用于接收和发射车对X讯息的通信单元、 用于以各至少一个标头数据部分和各至少一个有效数据部分生成待发射的 车对X讯息的生成单元、用于对待发射的车对X讯息的所述各至少一个有 效数据部分进行编码并且用于对所接收的车对X讯息的各至少一个经编码 的有效数据部分进行解码的编码单元以及用于处理所接收的车对X讯息的 各至少一个未经编码的标头数据部分的加权单元。根据本发明的系统的特 征在于：加权单元基于所述各至少一个标头数据部分将所接收的车对X讯 息相互间以至少两个类型进行加权，编码单元根据加权执行所述各至少一 个有效数据部分的解码。根据本发明的系统由此包括全部实施根据本发明 的方法所需的装置并且以简单的方式允许降低所需的解码计算投入。由此 得到已经描述的优点。

优选所述系统的特征在于：所述系统附加地包括用于建立待发射的车 对X讯息的数据安全部分和用于检验所接收的车对X讯息的数据安全部分 的数据安全单元。由此也可对车对X讯息与其加权或者说重要性无关地在 其可靠性方面进行检验。就车对X讯息可能情况下由合适的驾驶员辅助系 统作为用于自主车辆控制干涉的基础来使用而言，数据安全单元由此允许 提高交通中的车辆安全。

另外，有利的是，通信单元和/或生成单元和/或加权单元和/或编码单 元和/或数据安全单元包括公共的芯片组、尤其是公共的电子运算器。由此 得到优点：不必所列举的装置任意之一都设置有自己的运算器，这不仅进 一步简化制造过程而且进一步降低生产成本。此外，通过不同的装置公共 地访问同一个运算器，得到所述装置的有效且快速的数据拼接。

优选提出，通信单元被构造用于借助于下列连接类型至少之一进行通 信：

-尤其是根据IEEE802.11的WLAN连接，

-ISM连接（工业、科学及医疗频段），

-蓝牙，

-ZigBee，

-UWB，

-WiMax，

-红外连接，以及

-移动无线电连接。

这些连接类型在此提供不同的优点——视类型、波长和所使用的数据协议 而定。

因此，所列举的连接类型中的一些例如允许相对高的数据传输速率和 相对快的连接建立，而其它的连接类型在最大程度上非常好地适用于绕过 可见障碍传输数据。通过组合以及同时或者说并行利用这些连接类型中的 多个而得到另外的优点，因为由此也可弥补单个连接类型的缺点。

此外，本发明涉及用于减少车对X通信系统的解码计算投入的方法在 机动车中的应用。

附图说明

由从属权利要求以及借助于附图对实施例的下述说明得到其它优选实 施形式。附图中：

图1示出一流程图，该流程图示出了根据本发明的方法的可能实施形 式的各个流程步骤，

图2示出示意性的交通状况，在该交通状况中使用根据本发明的方法，

图3示出车对X讯息的示意性数据结构，以及

图4示出根据本发明的系统的可能的示意性构造。

具体实施方式

图1作为流程图示出了根据本发明的方法的流程。在步骤11中，借助 于通信单元接收车对X讯息。在接下来的步骤22中，读出和分析处理车 对X讯息的标头数据部分。根据标头数据部分的分析处理在步骤13中进 行车对X讯息的加权，所述加权将车对X讯息或者在步骤14中标记为“重 要”或者在步骤15中标记为“不重要”。对在步骤14中标记为“重要” 的车对X讯息接着在步骤16中借助于编码单元进行解码。对在步骤15中 标记为“不重要”的车对X讯息不再处理，因为该车对X讯息的有效数据 部分很大可能不包含对于接收器有意义的信息。

图2中示意性示出了一种交通状况，在该交通状况中使用根据本发明 的方法。车辆23装备有实施根据本发明的用于减少解码计算投入的数据选 择方法的车对X通信系统并且驶入交叉路口21中。车辆23的行驶方向通 过箭头表示。也装备有车对X通信系统的车辆24和26也驶入交叉路口21 中。刚才经过了交叉路口21的车辆25具有车对X通信系统。车辆24、25 和26的行驶方向分别通过箭头表示。车辆24、25和26以10Hz的发射频 率分别发射由经编码的有效数据部分和未经编码的标头数据部分组成的车 对X讯息。标头数据部分在此分别包含进行发射的车辆的基于GPS的位 置信息、发射器的速度参数和发射器的定向信息。车辆24附加地发射包含 在标头数据部分中的时间戳，所述时间戳基于GPS信息并且将由车辆24 发射的车对X讯息标记为当前。车辆23接收由车辆24、25和26发射的 车对X讯息并且实施根据本发明的方法，以便不必解码所接收的车对X讯 息的全部有效数据部分。为此，首先分析处理车辆24、25和26的未经编 码地传输的GPS位置。车辆25的GPS位置在此表明，车辆25处于车辆 23的临界区28之外，此外还以高的速度远离车辆23，由此，车辆23与 25之间的距离快速增大。车辆25的所接收的车对X讯息因此标记为“不 重要”并且不进行解码。临界区28例如不仅从范围上而且从形状上匹配于 交叉路口21。该匹配在此基于车辆23中存在的导航系统的信息、数字地 图资料和车辆23的自身速度。而车辆24和26的GPS位置已经处于临界 区28之内并且相应地标记为“重要”并且进行解码。

此外，图2中示出了车辆27，该车辆在道路22上行驶并且接近交叉 路口21。例如，车辆27实施根据本发明的方法。车辆27的临界区29匹 配于道路22的道路走势、道路22的道路等级和车辆27的自身速度。因为 在临界区29中不存在发射器，所以在对所接收的车对X讯息进行加权的 范围内没有车对X讯息被标记为重要。为了避免所提供的计算能力不被利 用，对由车辆23、24、25和26发射的车对X讯息进行解码和分析处理。

根据图2中的另一个实施例，车辆23将所接收的车对X讯息不仅仅 加权为“重要”和“不重要”，而且将所述车对X讯息相互间以数量与所 接收的车对X讯息的数量相应的类型来加权，由此，对全部车对X讯息按 照其重要性分类。最重要的车对X讯息在此来自车辆26，所述车辆是可能 的碰撞危险。因此，对车辆26的车对X讯息首先解码。仍可提供的剩余 计算能力被用来对另外的所接收的车对X讯息按照下降的加权顺序解码。

图3中的实施例示出了车对X讯息31的数据结构。车对X讯息31包 括标头数据部分32、数据安全部分33和有效数据部分34。标头数据部分 32、数据安全部分33和有效数据部分34本身可划分成另外的子部分，但 在该实施例中情况并非如此。标头数据部分32未经编码，数据安全部分 33经数字加密并且包括数据安全证书，有效数据部分34以ASN.1格式编 码。

图4中示出了车对X通信系统401，所述车对X通信系统被设计用于 实施根据本发明的方法。车对X通信系统401包括通信单元402、编码单 元403、生成单元406、加权单元404和数据安全单元405，这些单元通过 数据导线408与电子运算器407连接。通信单元402具有根据IEEE802.11 的WLAN连接装置409和用于接收和发射车对X讯息的移动无线电连接 装置410。生成单元406以标头数据部分、有效数据部分和数据安全部分 生成待发射的车对X讯息。在该实施例中，所接收的车对X讯息首先由数 据安全单元405在其数据安全和可靠性方面进行检验。因此识别出和抛弃 恶意发射器的具有故意错误的信息内容的车对X讯息。保留的车对X讯息 于是传送给加权单元404。加权单元404处理所接收的由数据安全单元405 传送的车对X讯息的未经编码的标头数据部分并且基于标头数据部分对车 对X讯息进行加权。加权在此以两个类型“重要”和“不重要”来进行， 其中，编码单元403仅对先前被标记为“重要”的车对X讯息的有效数据 部分进行解码。编码单元403对待发射的车对X讯息的有效数据部分按照 ASN.1标准进行编码，并且对所接收的车对X讯息的有效数据部分进行解 码——如果按照车对X讯息的加权应当解码的话。由加权单元404标记为 “不重要”的车对X讯息不由编码单元403解码，因此不再由车对X通信 系统401处理。通过数据导线411，经解码的有效数据部分提供给相应的 车辆系统和驾驶员辅助系统。因为属于车对X通信系统401的全部装置共 同访问电子运算器407，所以保证所述装置相互间进行快速且有效的数据 交换。由电子运算器407提供的计算能力也可以柔性地且按照需求提供给 不同装置。因为基于车对X讯息的所进行的加权仅对标记为“重要”的车 对X讯息经解码地由编码单元403解码，所以电子运算器407的计算能力 可设计得相应降低，这使得整个系统的制造成本降低。