V2X通信单元和具有这种V2X通信单元的自有车辆

摘要

本发明涉及一种在车辆(1)、特别是商用车辆(1)中的用于无线发送和/或接收具有数据(D.i、D)的V2X信号(SV2X)的V2X通信单元(100)，其中，V2X通信单元(100)具有若干个V2X模块(2.i)，其中，每个V2X模块(2.i)与至少一个天线(3.i)连接，用以发送和/或接收发送和接收区域(B.i、B)中的V2X信号(SV2X)，其中，V2X模块(2.i)至少具有：发送单元和/或接收单元；和用于传输要经由V2X信号(SV2X)发送和/或接收的数据(D.i、D)的数据接口。根据本发明设置的是，V2X通信单元(100)具有在方位上分开的至少两个V2X模块(2.i)和逻辑模块(13)，其中，逻辑模块(13)被构造成将至少两个V2X模块(2.i)关联起来，使得构造出由至少两个V2X模块(2.i)构成的、具有组合的或扩大的发送和接收区域(B)的逻辑单元，在该组合的发送和接收区域中能够发送和/或接收具有数据(D.i、D)的V2X信号(2.i)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种V2X通信单元和具有这种V2X通信单元的自有车辆，特别是商用车辆。

背景技术

众所周知，在车辆联合体或队列中彼此配合的多个车辆能够在车道上以很短间隔前后相继地运动，以便通过减小空气阻力来节省燃料。为此，当各个车辆彼此经由无线V2X通信来相互协调并且由此缩短了它们的响应时间时，则能够低于当前通常的在车辆联合体(队列)中的各个车辆之间的安全距离。

V2X通信能够通过安装在车辆联合体的各自的车辆中的V2X模块来实现。V2X模块在此具有控制单元、接收单元和发送单元，并且与至少一个天线连接。经由天线能够从周围环境接收V2X信号并且送出到周围环境中。在此，V2X信号在车辆之间(V2V)和/或在车辆与基础设施之间(V2I)之间非接触式传输。接收单元处理接收到的V2X信号，并且发送单元产生相应的V2X信号，用以传输到周围环境中。控制单元控制V2X模块。示例性地，在DE102014220107 A1或JP 2017022497A2中示出了这种构造。

按照传统方式，V2X模块装配在自有车辆中的任意的部位处，并且天线施装在自有车辆的外部，从而能够在车辆之间或者在自有车辆与基础设施之间实现可靠传输V2X信号。在较长的自有车辆，特别是鞍式牵引车、具有拉杆挂车的载重车辆等的情况下，V2X模块安装在牵引车的中央，在其中，要么在车顶上居中地布置有一个天线，要么在牵引车的两侧布置有两个天线。例如，在SE 1750416 A1中示出了在较长的自有车辆的牵引车辆上仅具有一个天线的布置。通过设置两个侧向天线能够将自有车辆旁边和后面的遮蔽区域降低到最小程度，在这些遮蔽区域中，挂车及其装载物妨碍了V2X信号的传输。

然而不利的是，由于自有车辆的长度、挂车的材料及其装载物，始终存在一定的遮蔽区域，在其中V2X信号的信号质量受到限制。由此，不能确保经由V2X通信的安全可靠的数据传输，并且因此不能保障例如在队列模式下的安全的行驶运行，这是因为可能无法传输相关的数据。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种V2X通信单元，利用该V2X通信单元使得即使在较长的自有车辆中也能够实现具有经协调的数据转发的安全的无线数据传输。本发明的另一个任务是，提供一种自有车辆。

该任务通过根据权利要求1的V2X通信单元和根据另外的独立权利要求的自有车辆来解决。

从属权利要求说明了优选的改进方案。

因此根据本发明设置的是，V2X通信单元具有在方位上分开的至少两个V2X模块和逻辑模块，其中，逻辑模块被构造成将至少两个V2X模块在逻辑上关联起来，使得构造出由至少两个V2X模块构成的、具有组合的或扩大的发送和接收区域的逻辑单元，在该组合的发送和接收区域中能够发送和/或接收具有数据的V2X信号。

在本发明的范围中，逻辑单元被理解为：由逻辑模块将作为彼此独立的单元的至少两个V2X模块关联起来，从而能够进行彼此配合的数据评估和/或转送。因此，V2X模块不是作为两个独立单元来彼此无关地运行，而是彼此相关地运行。这能够依据一定标准来实现，这些标准指示出在当前环境状况下应使用来自哪个V2X模块的哪些数据，以便能够实现V2X信号可靠的数据传输，也就是说发送和/或接收。

有利地已经能够通过如下方式来实现，即，不再是仅能够动用一个V2X模块的数据和功能，而是提供至少两个在方位上分开的V2X模块供使用。由此能够提升信息或数据传输的可靠性，这是因为在由于有效范围太大或在信号质量差的情况下而导致的可联系性不足的故障时，能够动用另一个在方位上分开的V2X模块，以便实施功能。因此，能够扩大各个发送和接收区域的在空间上的范围或可联系性。

因此，被设置成用于在自有车辆、特别是商用车辆中无线发送和/或接收具有数据的V2X信号的V2X通信单元具有至少两个V2X模块，其中，每个V2X模块与至少一个天线连接，用以在配属于各自的天线的发送和接收区域中发送和/或接收V2X信号。通过将至少两个V2X模块关联起来，使得这些发送和接收区域也关联成组合的发送和接收区域。因此优选地设置的是，逻辑模块使至少两个V2X模块以如下方式在逻辑上相关联，即，构造出组合的发送和接收区域，该组合的发送和接收区域相比较于至少两个单个的发送和接收区域而言被扩大并且因此覆盖了周围环境中的更大区域。为此，优选地还能够设置的是，将每个V2X模块与另外的天线连接起来，以便扩大组合的发送和接收区域。

V2X模块在此至少具有：

-发送单元，其用于调制要经由V2X信号发送的数据，和/或

-接收单元，其用于解调经由V2X信号接收到的数据，和

-数据接口，其用于传输经由V2X信号要发送和/或接收到的数据。

因此，每个V2X模块构成独自正常运转的单元，该单元经由逻辑模块与其他正常运转的V2X模块关联成逻辑单元。

根据优选的改进方案设置的是，至少两个V2X模块借助数据接口经由数据连接部直接或间接地彼此连接，以用于在至少两个V2X模块之间传输数据。因此，设置有相应实施的数据连接部，该数据连接部能够例如在自有车辆中克服自有车辆的长度，在该自有车辆中，V2X模块在空间上彼此间隔开地布置。因此提供了可靠的连接部，该连接部扩大了V2X通信单元的发送和接收区域，这是因为通过数据连接部所克服的区域不强制通过V2X通信来克服。如果仅一个V2X模块就能够在其自己的发送和接收区域中发送或接收来自周围环境的V2X信号，则经由该数据连接部能够交换数据。

在此优选地能够设置的是，数据连接部是无线数据连接部和/或有线数据连接部。由此，能够以简单的方式将车辆中已经存在的诸如以太网连接部的数据连接部用于数据传输，或者能够利用无线数据连接部实现简单的改装。

根据优选的改进方案设置的是，逻辑模块经由数据连接部直接或间接地与至少两个V2X模块中的至少一个V2X模块连接，以用于经由数据连接部将至少两个V2X模块在逻辑上关联起来。相应地，逻辑单元的至少两个V2X模块能够通过如下方式经由数据连接部进行协调，即，使得该V2X模块例如监视和评估经由数据传输部所传输的数据，以便明确哪些数据能被使用并且能够在逻辑上关联起来。

根据优选的改进方案还设置的是，逻辑模块是至少两个V2X模块之一的组成部分，优选是各自的V2X模块的控制单元的组成部分。为此，逻辑单元能够是例如各自的V2X模块中的硬件和/或软件扩展部，这导致较少的装配和空间耗费。

根据优选的改进方案设置的是，逻辑模块被构造成将至少两个V2X模块的要发送和/或接收到的数据进行合并，并且将它们作为合并的数据输出，用以将至少两个V2X模块在逻辑上关联起来。由此，当至少两个V2X模块至少仍在提供数据时，则能够提高信息密度和质量，或者能够纠正故障和信号误差。然后，能够将合并的数据经由V2X信号传送出去或在车辆本身中使用。

根据优选的改进方案能够设置的是，逻辑模块被构造成依赖于信号强度来选出至少两个V2X模块的要发送和/或接收到的数据，并且为了进一步处理而将这些数据输出，用以将至少两个V2X模块在逻辑上关联起来。相应地，有利地能够检查其中哪个V2X模块提供可靠的数据并且进一步处理哪个或哪些V2X模块的数据，例如用以经由V2X信号来传输或在自有车辆中使用。如果将多个V2X模块投入使用，则能够实现数据的合并，从而能够动用所有V2X模块中的数据，以便进一步处理这些数据。也能够设置的是，不同的V2X模块提供不同的数据，这是因为例如每个V2X模块从周围环境中的不同源接收V2X信号，或者针对发送出的V2X信号具有不同的接收器。这都能够由逻辑模块进行识别并且在处理中通过如下方式加以相应考虑，即，例如将不同的数据关联以提高信息密度，然后这些数据能够相应地在自有车辆中被处理并且/或者经由V2X信号输出给周围环境中的另外的车辆。

根据优选的实施方式设置的是，每个V2X模块具有定位获知装置，其中，各自的定位获知装置被构造成获知各自的V2X模块的和/或该定位获知装置的定位，并且将其作为定位信号输出用以进一步处理。由此也能够动用多个定位信息，这些定位信息获知在方位上分开的定位，这些定位信息又能够被考虑用于对V2X通信单元的的定位和定向。

根据优选的改进方案设置的是，逻辑模块被构造成从定位信号获知参考点，其中，参考点处在所获知的定位之间。因此，当定位信号有误差时，则能够例如通过从多个定位求平均值来更精确地对V2X通信单元或在其上的参考点定方位。

根据优选的改进方案设置的是，逻辑模块被构造成从定位信号获知具有V2X通信装置的多节的自有车辆的偏转角。因此，在知晓多节的自有车辆的几何形状的情况下，借助多个定位能够以简单的方式至少估计出偏转角或对其进行可信度检查。

根据本发明还设置有一种具有根据本发明的V2X通信单元的自有车辆，特别是商用车辆，其中，第一V2X模块和与之连接的第一天线布置在自有车辆的前部区域中，并且至少第二V2X模块和与之连接的至少第二天线布置在自有车辆的后部区域中，用以构成在自有车辆的整个长度上延展的组合的发送和接收区域。

因此，通过数据连接部能够以特别简单的方式克服车辆的长度，并且能够扩大发送和接收区域。此外，使得例如由于自有车辆的装载物和车身材料所造成的遮蔽区域仅非常少且小，在这些遮蔽区域中无法实现V2X信号的传输或至少干扰了V2X信号的传输。此外，能够联系上相距更远、后方行驶和前方行驶的车辆以及远离车道的基础设施。

优选地这设置在具有至少两个子车辆自有车辆中，其中，子车辆彼此铰接式连接，其中，在每个子车辆中布置有至少一个V2X模块。由此优选地也能够充分利用的是，围绕拐角行驶的自有车辆的数据传输不会被物体遮挡，这是因为铰接式连接的第二子车辆利用其第二V2X模块也仍能够联系上由第一子车辆中的第一V2X模块不再能联系的、物体周围的区域。因此，能够构成组合的发送和接收区域，其也围绕物体展开。

此外优选能够设置的是，V2X通信单元的逻辑模块被构造成由定位信号获知自有车辆的中心点作为参考点并且/或者获知两个子车辆之间的偏转角。因此，利用反正存在的V2X模块也能够实现扩大的功能。

附图说明

下面参考附图详细地阐述本发明。其中：

图1示出具有V2X通信单元的自有车辆；

图1a示出V2X模块的详细视图；并且

图2示出在转弯过程期间的根据图1的自有车辆。

具体实施方式

根据图1示出了自有车辆1，根据该实施例，自有车辆被分为两个子车辆1.A、1.B，其中，自有车辆1的第一子车辆1.A为牵引车(鞍式牵引车)，并且自有车辆1的第二子车辆1.B为挂车(半挂车)。两个子车辆1.A、1.B彼此铰接式连接。例如，在超长载重车辆的情况下，也能够有两个以上的子车辆1.A、1.B、...。此外，自有车辆1也能够是具有一个或多个车厢的轨道车辆，或者是具有一个或多个车节的客车(铰接式客车)。因此，本发明能应用于任意的自有车辆1，其中，特别是在很长的自有车辆1(单车节或多车节)的情况下是有利的。

自有车辆1具有V2X通信单元100，根据图1，V2X通信单元包含两个V2X模块2.1、2.2，这两个模块分别与天线3.1、3.2连接。第一V2X模块2.1布置在自有车辆1的前部区域11a中，并且第二V2X模块2.2布置在自有车辆1的后部区域11b中。V2X通信单元100也能够具有大数量为N个的V2X模块2.i，其中i＝1、2、…N且N>2，其中，V2X模块2.i于是在整个自有车辆1上均匀地分布。

在本发明的范围中，如下的无线通信可行方案被称为V2X(Vehicle-to-Everything，车对外界信息交换)，该无线通信可行方案使得具有V2X模块2.i的自有车辆1能够经由特定的接口或根据特定的协议来提供和/或接收V2X信号SV2X，以便例如与周围环境U中的其他车辆50进行协调或者从周围环境U中的基础设施60接收信息。如果这种通信直接在两个车辆1、50之间进行，则被称为V2V(Vehicle-to-Vehicle，车对车信息交换)通信。然而，在自有车辆1与车道边缘处的基础设施60之间的通信也是可能的，这于是被称为V2I(Vehicle-to-Infrastructure，车对基础设施信息交换)通信。

车辆1、50之间或自有车辆1与基础设施60之间的传输类型例如能够使用短程DSRC连接(Dedicated Short-Range Communication，专用短程通信)或者根据IEEE标准之一的无线连接，例如IEEE 802.11(Wireless Access in Vehicular Environments(WAVE)，车载环境中的无线接入)或IEEE 802.11p(参见IEEE 802.11Wireless LAN medium accesslayer(MAC)，无线局域网介质访问层)或IEEE 802.3(Ethernet，以太网)。在此，V2X模块2.i能够例如经由WiFi、WLAN、超移动宽带(Ultra Mobile Broadband，UMB)、蓝牙(Bluetooth，BT)、近场通信(Near Field Communication，NFC)、射频识别(Radio-Freguencyldentification，RFID)、Z-wave、ZigBee、低功耗无线个域网(Low power WirelessPersonal Area Networks，6LoWPAN)、可寻址远程传感器数据公路(Wireless HighwayAddressable Remote Transducer，HART)协议、无线通用串行总线(Wireless UniversalSerial Bus，USB)或者经由光学通信可行方案，例如红外数据(Infrared DataAssociation，IrDA)来实现。替选地，经由以下方式的传输也是可行的：(蜂窝)标准3GPPLTE、高级LTE、E-UTRAN、UMTS、GSM、GSM/EDGE、WCDMA、时分多址(Time Division MultipleAccess，TDMA)、频分多址(Freguency Division Multiple Access，FDMA)、正交FDMA(Orthogonal FDMA，OFDMA)、单载波FDMA(Single-Carrier FDMA，SC-FDMA)、全球互通微波访问(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMax)、超移动宽带(UltraMobile Broadband，UMB)、高速封包存取(High Speed Packet Access，HSPA)、演进的通用陆面无线接入(Evolved Universal Terrestrial Radio Access，E-UTRA)、通用陆面无线接入(Universal Terrestrial Radio Access，UTRA)、GSM EDGE无线电接入网(GSM EDGERadio Access Network，GERAN)等。

为此，根据图1a，每个V2X模块2.i具有发送单元4.i、接收单元5.i、控制单元6.i、定位获知单元7.i和数据接口8.i。在两个V2X模块2.1、2.2和可能的另外的未示出的V2X模块的数据接口8.i之间构造有任意的数据连接部9(参见图1)，从而在自有车辆1之内的至少两个V2X模块2.1、2.2之间能够实现数据传输。数据连接部9能够是自有车辆1中的无线数据连接部9a或有线数据连接部9b，例如标准化的网络连接部，特别是以太网连接部，这些数据连接部也能够被其他装置动用。

经由天线3.1、3.2，能够从自有车辆1周围的周围环境U的发送和接收区域B.1、B.2接收V2X信号SV2X，或者从自有车辆1向周围环境U发送出。V2X信号SV2X能够要么由自有车辆1周围的周围环境U中的另外的车辆50要么由周围环境U中的基础设施60发送出或接收。各自的天线3.i与各自的V2X模块2.i的发送单元4.i和接收单元5.i连接。发送单元4.i确保将要发送出的数据D.i以如下方式被调制，即，使得这些数据能够以V2X信号SV2X经由天线3.i发送出到周围环境U中。接收单元5.i又确保对从周围环境U接收到的V2X信号SV2X进行解调，从而使得经由它们转送的数据D.i能够在自有车辆1中被进一步处理。控制单元6.i控制V2X模块2.i的各个元件。

在调制之前或解调之后能够经由数据接口8.i将经由发送单元4.i或接收单元5.i以V2X信号SV2X所要发送出的或接收到的数据Di传输给自有车辆1中的队列调节系统10或从自有车辆的队列调节系统传输出，例如该传输也经由数据连接部9。该队列调节系统能够根据接收到的数据D.i经协调地调节自有车辆1的行驶动态，并且还提供如下数据Di，这些数据应经由各自的V2X模块2.i从自有车辆1输出给其他车辆50或基础设施60。然而，除了队列调节系统10之外，其他应用单元10a也是可行的，这些其他应用单元在自有车辆1中处理要发送或接收的数据D.i。

经由定位获知单元8.i也能够获知V2X模块2.i的在空间中的绝对定位P.i(见图1a)，并且能够输出相应的定位信号SP.i。从定位信号SP.i能够推断出定位获知单元8.i或V2X模块2.i的绝对的空间坐标。例如，能够经由GPS、GLONASS、Galileo、北斗等获知定位。定位信号SP.i或定位P.i能够以V2X信号SV2X转送给队列调节系统10和/或另外的应用单元10a和/或经由V2X模块2.i转送。

具有两个V2X模块2.i的V2X通信单元100的所描述的结构能够实现组合式的或经协调的运行，其中，两个V2X模块2.i构成逻辑单元。这具有的优点是，通过第二V2X模块2.2在自有车辆1中提供了附加的发送或接收可行方案，其中，两个V2X模块2.1、2.2分布在自有车辆1的整个长度L上，从而通过V2X通信单元100覆盖了由两个单独的发送和接收区域B.1、B.2组合而成的接收和发送区域B，该组合的接收和发送区域大于迄今的现有技术中的接收和发送区域。

此外，由于第二V2X模块2.2布置在自有车辆1的后部区域11b中，在其中V2X信号SV2X的传输受到挂车1.B的范围和材料妨碍的遮蔽区域12，与现有技术相比能够大大减少。因此，使得能够被第一V2X模块2.1只有限地覆盖的部分遮蔽区域12a能够被第二V2X模块2.2覆盖。于是，图1中所示的剩余的遮蔽区域12仅非常小并且对于与另外的车辆50或基础设施60的通信来说不再重要。

另外，根据本发明的V2X通信单元100能够确保，即使在非常长的自有车辆1的情况下也仍然能够与跟随的车辆50通信，这是因为第二V2X模块2.2与同样具有这样的V2X模块的跟随的车辆50之间的间距很小。因此，自有车辆1的长度L至少部分地经由车内的数据连接部9；9a、9b被克服。如果由于间距过大而无法经由第一V2X模块2.1联系上后方行驶的车辆50或周围环境U中的基础设施60，那么能够总是动用第二V2X模块2.2。

从图2中获得另外的优点。因此，例如在转弯情况下出现V2X通信可能被布置在车道14侧向的物体15(例如房屋)干扰。由此，由第一V2X模块2.1发送的V2X信号SV2X不能在部分遮蔽区域12a中被接收到，在该部分遮蔽区域中可能有另外的车辆50或基础设施60。同样，当由该另外的车辆或基础设施(50、60)发出的V2X信号SV2X位于部分遮蔽区域12a中时，则这些V2X信号也不能被第一V2X模块2.1接收到。但是，由于在自有车辆1的后方区域11b中存在有第二V2X模块2.2，所以部分遮蔽区域12a能够被第二V2X模块2.2覆盖。由于两个V2X模块2.i协作作为逻辑单元，尽管存在物体15，也能够从牵引车1.A看到拐角处。同时，在动用第一V2X模块2.1的情况下，使得自有车辆1前方的区域能够继续被覆盖，从而通过在逻辑上关联两个V2X模块2.i就能够覆盖广阔的发送和接收区域B，该发送和接收区域尽管在它们之间存在有物体15但也仍在拐角周围展开。

对由第一和第二以及可能的另外的V2X模块2.i构成的逻辑单元的控制在逻辑模块13中进行，该逻辑模块经由数据连接部9；9a、9b和/或以其他方式与两个V2X模块2.i经过数据接口8.i耦联。逻辑模块13也能够在其中一个V2X模块2.i中，例如在控制单元6.i中生效，例如作为硬件或软件匹配部13a、13b(见图1a)生效。逻辑模块13借助一定的标准来检查应经由哪个或哪些V2X模块2.i来传输(发送和接收)数据D.i或V2X信号SV2X。如果例如从第一V2X模块2.1没有接收到信号或者如果信号质量C或信号强度太差，则能够由逻辑模块13来询问第二V2X模块2.2，或者反之亦然。例如在根据图2的转弯情况下，同时能够确认两个V2X模块2.i是否接收到不同的V2X信号SV2X。为此，由逻辑模块13也经由数据连接部9传输逻辑数据DL，其中，逻辑数据DL能够实现对由至少两个V2X模块2.i构成的逻辑单元的控制。

后续的数据处理能够通过逻辑模块13来协调，该逻辑模块于是能够确认例如从哪个V2X模块2.i将数据Di传输给自有车辆1中的队列调节系统10或各自的应用单元10a，或者经由哪个V2X模块2.i将各自的数据D.i经由V2X信号SV2X传输到周围环境U中。例如，能够总是让第二V2X模块2.2用于通向跟随的车辆50的数据连接，并且仅能够让第一V2X模块2.1用于向前方或从前方传输，由此提高了数据传输的可靠性。

此外，逻辑模块13还能够确认将两个V2X模块2.i的数据D.i合并并且输出经合并的数据D，以便提高准确性，或者以便在两个V2X模块2.i提供相同的V2X信号SV2X时进行可信度检查，或者以便在例如图2中那样两个V2X模块2.i提供不同的V2X信号SV2X时提高信息密度。

补充地，基于车辆内的数据连接部9或V2X模块2.i的逻辑连接部，能够构成另外的功能性。因此，使得由各自的定位获知装置7.i提供的两个V2X模块2.i的定位P.i能够用于更精确地获知车辆1的定位或定向。按照传统方式，每个定位获知都存在误差，因此从所获知的Pi只能得出如下结论，即，自有车辆1或V2X模块2.i位于该定位Pi周围以特定的误差半径R(参见图1a，2)的面积内。如果现在两个V2X模块2.i在自有车辆1中的所在处是已知的，则从两个获知的定位Pi和分别配属的误差半径R(假设误差半径对于每个V2X模块2.i或对于每个定位获知装置7.i都是相同的)得出自有车辆1的在两个定位Pi之间的中心点M必然位于该面积中。因此改进了对自有车辆1的定位的获知。如果在多节的自有车辆1的情况下已知偏转角γ，则能够进一步改进该获知。另一方面，从V2X模块2.i的定位P.i还能够以一定的准确性获知偏转角γ本身，以用于获知自有车辆1的定向。

附图标记列表

1 自有车辆

1.A 第一子车辆

1.B 第二子车辆

2.i V2X模块

3.i 天线

4.i 发送单元

5.i 接收单元

6.i 控制单元

7.i 定位获知单元

8.i 数据接口

9 数据连接部

9a 无线数据连接部

9b 有线数据连接部

10 队列调节系统

10a 应用单元

11a 自有车辆1的前部区域

11b 自有车辆1的后部区域

12 遮蔽区域

12a 部分遮蔽区域

13 逻辑模块

13a 作为软件的逻辑模块

13b 作为硬件的逻辑模块

14 车道

15 物体

50 周围环境U中的车辆

60 基础设施

100 V2X通信单元

B.i 第i个V2X模块2.i的发送和接收区域

B 组合的发送和接收区域

D.i 数据

D 合并的数据

DL 逻辑数据

γ 偏转角

M 自有车辆1的中心点

N V2X模块2.i的数量

O 定向

P.i 定位

Pos 定位

R 误差半径

SP.i 定位信号

SV2X V2X信号

U 周围环境