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Title:
METHOD FOR OUTPUTTING A TIME, AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING VEHICLE-TO-X MESSAGES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/068431
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for outputting a time by means of a continuous counter, wherein a confidence interval is output along with the time. The invention further relates to a method for transmitting or receiving vehicle-to-x messages using said kind of method for outputting a time.

Inventors:
ZALEWSKI, Michael (Bertha-Bagge-Str. 58, Frankfurt am Main, 60438, DE)
BRUECHLE, Michael (Hausener Weg 11, Frankfurt am Main, 60489, DE)
Application Number:
EP2018/074425
Publication Date:
April 11, 2019
Filing Date:
September 11, 2018
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestr. 7, Frankfurt am Main, 60488, DE)
International Classes:
G01S19/23; G04R20/02; H04J3/06
Foreign References:
EP2093913A22009-08-26
EP1156402A22001-11-21
US20120109453A12012-05-03
Other References:
ATMEL: "AT03155: Real-Time-Clock Calibration and Compensation SAM3 / SAM4 Series", 31 March 2014 (2014-03-31), XP055495114, Retrieved from the Internet [retrieved on 20180725]
None
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Claims:
Verfahren zum Ausgeben einer Zeit mittels eines kontinuierlichen Zählers (36) , wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Festsetzen einer Ausgangszeit, wobei der Zähler (36) zur Ausgangszeit einen Ausgangszählerstand hat,

Ausgeben der Zeit basierend auf einem aktuellen Zählerstand des Zählers (36) , dem Ausgangszählerstand und der Aus¬ gangszeit, und

Berechnen eines Konfidenzintervalls der ausgegebenen Zeit basierend auf einer Differenz zwischen der ausgegebenen Zeit und der Ausgangszeit.

Verfahren nach Anspruch 1,

wobei die Zeit ohne Driftkorrektur des Zählers (36) ausgegeben wird.

Verfahren nach Anspruch 2,

wobei das Konfidenzinterwall als Summe aus

einer Genauigkeit bei der Bestimmung der Ausgangszeit, und

einem Produkt aus einem maximalen Drift des Zählers (36) multipliziert mit der Differenz zwischen der ausgegebenen Zeit und der Ausgangszeit

berechnet wird.

Verfahren nach Anspruch 1,

wobei die Zeit mit Driftkorrektur des Zählers (36) aus¬ gegeben wird. Verfahren nach Anspruch 4,

wobei ein zur Driftkorrektur verwendeter Driftwert mittels Satellitensignalen vor dem Ausgeben der Zeit folgendermaßen ermittelt wurde:

Empfangen eines ersten Referenzzeitpulses eines Satel¬ litensignals, wobei der erste Referenzzeitpuls eine erste Referenzzeit anzeigt, darauf ansprechend Abspeichern eines momentanen ersten Zählerstands des Zählers (36) in einem Register ( 34 ) ,

Empfangen eines zweiten Referenzzeitpulses eines Satel¬ litensignals, wobei der zweite Referenzzeitpuls eine zweite Referenzzeit anzeigt, wobei der Zähler (36) beim Empfang des zweiten Referenzzeitpulses einen momentanen zweiten Zählerstand aufweist,

Berechnen einer Zählerdifferenz zwischen dem zweiten Zählerstand und dem ersten Zählerstand,

Berechnen eines Driftwerts basierend auf der Zählerdif¬ ferenz und einer Zeitdifferenz zwischen der zweiten Referenzzeit und der ersten Referenzzeit.

Verfahren nach Anspruch 5,

wobei der Driftwert eine Abweichung zwischen einer mittels der Zählerdifferenz berechneten Zeit und der Zeitdifferenz zwischen der zweiten Referenzzeit und der ersten Referenzzeit angibt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6,

wobei die Driftkorrektur dadurch erfolgt, dass vor dem Ausgeben der Zeit ein Korrekturwert addiert wird, welcher als Produkt aus dem Driftwert und einer Differenz zwischen aktuellem Zählerstand und Ausgangszählerstand berechnet wird . Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

wobei das Konfidenzinterwall als Summe aus

einer Genauigkeit bei der Bestimmung der Ausgangszeit, und

einem Produkt aus einer Messgenauigkeit des Driftwerts multipliziert mit der Differenz zwischen der ausgegebenen Zeit und der Ausgangszeit

berechnet wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

wobei das Konfidenzinterwall als Summe aus

einer Genauigkeit bei der Bestimmung der Ausgangszeit, und

einem Produkt aus einer Messgenauigkeit des Driftwerts multipliziert mit der Differenz zwischen der ausgegebenen Zeit und der Ausgangszeit,

und

einem Produkt aus einer Driftänderung multipliziert mit der quadrierten Differenz zwischen der ausgegebenen Zeit und der Ausgangszeit

berechnet wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 8, 9 oder einem davon abhängigen Anspruch,

wobei die Genauigkeit bei der Bestimmung der Ausgangszeit als Summe aus einer Genauigkeit eines satellitenbasierten Referenzzeitpulses und einer Genauigkeit einer Messung des satellitenbasierten Referenzzeitpulses berechnet wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausgeben der Zeit während einer Unterbrechung eines Empfangs von Satellitensignalen oder anderen Syn- chronisierungssignalen durchgeführt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zähler (36) durch einen Quarzoszillator (38) getrieben wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgangszeit mittels Satellitensignalen fest¬ gelegt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konfidenzintervall mit einem Schwellenwert verglichen wird, und

wobei die ausgegebene Zeit verworfen wird, wenn das Konfidenzintervall den Schwellenwert übersteigt.

Verfahren zum Senden von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten, wobei jede Fahrzeug-zu-X-Nachricht mit einer Zeit versehen wird, welche mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgegeben wurde;

und/oder

Verfahren zum Empfangen von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten, wobei jede Fahrzeug-zu-X-Nachricht mit einer Zeit versehen ist, welche mit einer Systemzeit verglichen wird, wobei die Systemzeit mittels eines Verfahrens nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche ausgegeben wurde.

Description:
Verfahren zum Ausgeben einer Zeit und Verfahren zum Senden und Empfangen von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben einer Zeit mittels eines kontinuierlichen Zählers sowie zugehörige Ver ¬ fahren zum Senden und Empfangen von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten .

Fahrzeug-zu-X-Kommunikation, beispielsweise auf Basis von IEEE 802.11p, ITS-G5 oder IEEE 1609, ist Stand der Technik und zumindest teilweise bereits standardisiert sowie in Feldtests getestet. Diese Technologie ermöglicht den Austausch von Nachrichten zwischen Fahrzeugen, wodurch Fahrer über mögliche Gefahrensituationen benachrichtigt werden können. Typischerweise erhalten dabei alle Botschaften einen Zeitstempel und eine Positionsangabe, um veraltete Botschaften zu filtern, zu plausibilisieren oder in Applikationen weiterzuverarbeiten .

Für die Funktion eines Fahrzeug-zu-X-Systems ist eine präzise Zeitquelle besonders vorteilhaft.

Satellitennavigationsempfänger (auch als GNSS Receiver bezeichnet; GNSS = Global Navigation Satellite System) ermitteln anhand von GNSS-Satellitensignalen neben der Position auch eine hochgenaue Welt-Uhrzeit, wobei eine Genauigkeit im Nanose- kundenbereich erreicht wird. Bei vorhandenem Satellitenempfang kann ein solcher Receiver typischerweise einen Fix erstellen und die Uhrzeit bestimmen, welche er sekündlich per IPPS-Signal (1PPS = ein Puls pro Sekunde) zur Synchronisierung ausgibt. Bricht das Satellitensignal jedoch ab, was beispielsweise bei einer Fahrt in einen Tunnel oder in ein Gebäude wie beispielsweise ein Parkhaus der Fall sein kann, fällt typischerweise auch das Synchronisierungssignal weg. Folgeanwendungen, welche sich auf das IPPS-Signal synchronisieren, verlieren dann an Genauigkeit. Dieser Genauigkeitsverlust ist bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik nicht quantifizierbar. Es gibt zwar bereits Verfahren, mit welchen man mithilfe eines GNSS-Signals eine genaue Systemzeit berechnen kann, jedoch schließen derartige Verfahren nicht die Möglichkeit ein, bei Verlust eines GNSS-Signals die Systemzeit weiterzuberechnen und währenddessen ein Maß für die Genauigkeit zu erhalten.

Außerdem war es erforderlich, die

GNSS-Ausfall-Überbrückungszeit zu optimieren, was mit bekannten Implementierungen nicht ausreichend möglich war. Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ausgeben einer Zeit bereitzustellen, welches insbesondere bei Ausfall eines Satellitensignals oder eines anderen Synchro- nisierungssignals verbesserte Ergebnisse liefert. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, Verfahren zum Senden und Empfangen von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten unter Verwendung eines solchen Verfahrens zum Ausgeben einer Zeit bereitzustellen.

Dies wird erfindungsgemäß durch Verfahren gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben einer Zeit mittels eines kontinuierlichen Zählers, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Festsetzen einer Ausgangszeit, wobei der Zähler zur Ausgangszeit einen Ausgangszählerstand hat, Ausgeben der Zeit basierend auf einem aktuellen Zählerstand des Zählers, dem Ausgangszählerstand und der Ausgangszeit, und

Berechnen eines Konfidenzintervalls der ausgegebenen Zeit basierend auf einer Differenz zwischen der ausgegeben Zeit und der Ausgangszeit.

Ein solches Verfahren funktioniert auch ohne eine Synchroni ¬ sierung durch externe Signale, beispielsweise ohne Satelli ¬ tensignale. Es kann somit eine Zeit auch dann ausgeben, wenn ein Fahrzeug beispielsweise durch einen Tunnel fährt oder sich in einem Gebäude befindet, so dass der Empfang von typischerweise zur Synchronisierung verwendeten Satellitensignalen erschwert oder unmöglich ist.

Ausgangszeit und/oder Ausgangszählerstand können beispielsweise in jeweiligen Registern oder sonstigen Speichereinheiten abgespeichert werden. Der aktuelle Zählerstand kann insbesondere dann ausgelesen werden, wenn eine Zeit ausgegeben werden soll, was beispielsweise als Antwort auf eine entsprechende Anfor ¬ derung einer Anwendung oder einer anderen Einheit erfolgen kann.

Das gemäß dem beschriebenen Verfahren ferner berechnete Konfidenzintervall ermöglicht es einem Empfänger der ausgegebenen Zeit, zu beurteilen, wie zuverlässig die ausgegebene Zeit ist. Damit kann beispielsweise verhindert werden, dass die Zeit für zuverlässig gehalten wird, obwohl sie bereits seit einer längeren Zeit nicht mehr synchronisiert werden konnte und damit für manche Anwendungen bereits zu unzuverlässig bzw. zu ungenau ist.

Gemäß einer Ausführung wird die Zeit ohne Driftkorrektur des Zählers ausgegeben. Es wird also mit anderen Worten keine Korrektur des Zählers vorgenommen, welche einen eventuellen Drift aufgrund diverser Einflüsse korrigiert. Der Zähler wird dabei typischerweise vielmehr unmittelbar und/oder unverändert zur Berechnung der auszugebenden Zeit verwendet. Dies ermöglicht eine einfache Ausführung.

Das Konfidenzintervall kann insbesondere in diesem Fall als Summe aus

einer Genauigkeit bei der Bestimmung der Ausgangszeit und

- einem Produkt aus einem maximalen Drift des Zählers multipliziert mit der Differenz zwischen der ausgegebenen Zeit und der Ausgangszeit

berechnet werden. Eine solche Vorgehensweise bei der Berechnung des Konfiden ¬ zintervalls hat sich insbesondere für den Fall eines Verzichts auf eine Driftkorrektur des Zählers als praxistaugliche Ab ¬ schätzung der Genauigkeit erwiesen. Gemäß einer Ausführung wird die Zeit mit Driftkorrektur des Zählers ausgegeben. Dadurch können Drifteffekte, welche bei ¬ spielsweise aufgrund von Frequenzfehlern eines Zählers bzw. Taktgebers, welcher beispielsweise ein Quarz sein kann und beispielsweise anstatt 8,0 Mhz nur 7,99 MHz als Frequenz liefert und somit über die Laufzeit wegdriftet, oder auch aufgrund von Temperatur oder Alterung des Zählers auftreten können, ganz oder teilweise berücksichtigt und somit die Genauigkeit beim Ausgeben der Zeit deutlich verbessert werden. Die Zeit wird also anders ausgedrückt unter Berücksichtigung einer Driftkorrektur aus- gegeben. Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird ein zur Driftkorrektur verwendeter Driftwert mittels Satellitensignalen vor dem Ausgeben der Zeit folgendermaßen ermittelt:

Empfangen eines ersten Referenzzeitpulses eines Satel ¬ litensignals, wobei der erste Referenzzeitpuls eine erste Referenzzeit anzeigt, darauf ansprechend Abspeichern eines momentanen ersten Zählerstands des Zählers in einem Re ¬ gister,

Empfangen eines zweiten Referenzzeitpulses eines Satel ¬ litensignals, wobei der zweite Referenzzeitpuls eine zweite Referenzzeit anzeigt, wobei der Zähler beim Empfang des zweiten Referenzzeitpulses einen momentanen zweiten Zählerstand aufweist,

Berechnen einer Zählerdifferenz zwischen dem zweiten Zählerstand und dem ersten Zählerstand,

Berechnen eines Driftwerts basierend auf der Zählerdif ¬ ferenz und einer Zeitdifferenz zwischen der zweiten Referenzzeit und der ersten Referenzzeit. Der Driftwert kann beispielsweise dadurch berechnet werden, dass die Zeitdifferenz durch eine basierend auf der Zählerdifferenz berechneten Zeit geteilt wird und davon der Wert 1 abgezogen wird. Läuft der Zähler beispielsweise etwas zu schnell, ergibt sich somit ein Driftwert, welcher einen geringen negativen Betrag hat, also beispielsweise größer als -1 oder größer als -0,1 aber kleiner als 0 ist. Dies ist konsistent mit einer möglichen, beispielsweise weiter unten angegebenen Vorgehensweise bei der Driftkorrektur. Mathematische Umformungen der hierin beschriebenen Vorgehensweise sind möglich und gelten als mit- offenbart. Sie werden als äquivalent angesehen, insbesondere sofern sie das gleiche Ergebnis liefern. Durch das eben beschriebene Vorgehen kann ein Driftwert ermittelt werden, welcher in vorteilhafter Weise anzeigend ist für einen Drift des Zählers. Die eben beschriebene Vorgehensweise bei der Berechnung des Driftwerts kann insbesondere angewendet werden, solange Sa ¬ tellitensignale oder sonstige Signale zur Synchronisierung vorhanden sind. Es sei verstanden, dass anstelle von Satellitensignalen beispielsweise auch terrestrische Signale zur Synchronisierung verwendet werden können. Dies sei hier als äquivalent angesehen.

Der wie eben beschrieben ermittelte Driftwert gibt ein Maß für den Drift bzw. für die momentane Zählergeschwindigkeit an, so dass die momentane Geschwindigkeit des Zählers zur Berechnung bzw. zum Korrigieren der auszugebenden Zeit verwendet werden kann. Dadurch kann eine erheblich höhere Genauigkeit erzielt werden. Die Zeitdifferenz kann beispielsweise zwischen 0,5 s und 1,5 s, bevorzugt 1 s, betragen. Dies entspricht beispielsweise einem typischen Zeitabstand zwischen IPPS-Signalen des GPS-SatellitennavigationsSystems .

Der Driftwert kann bevorzugt eine Abweichung zwischen einer mittels der Zählerdifferenz berechneten Zeit und der Zeitdifferenz zwischen der zweiten Referenzzeit und der ersten Referenzzeit angeben. Dadurch kann der Zähler entsprechend seinem aktuellen Zustand bewertet und eine entsprechende Korrektur der auszugebenden Zeit vorgenommen werden.

Die Driftkorrektur kann bevorzugt dadurch erfolgen, dass vor dem Ausgeben der Zeit ein Korrekturwert addiert wird, welcher als Produkt aus dem Driftwert und einer Differenz zwischen aktuellem Zählerstand und Ausgangszählerstand berechnet wird. Dies er ¬ möglicht eine einfache Durchführung der Driftkorrektur zum Korrigieren von entsprechenden Fehlern. Das Konfidenzintervall kann gemäß einer Ausführung als Summe aus einer Genauigkeit bei der Bestimmung der Ausgangszeit und

einem Produkt aus einer Messgenauigkeit des Driftwerts multipliziert mit der Differenz zwischen der ausgegebenen Zeit und der Ausgangszeit

berechnet werden. Dies ermöglicht eine einfache und praktikable Berechnung des Konfidenzintervalls.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann das Konfidenzintervall als Summe aus

einer Genauigkeit bei der Bestimmung der Ausgangszeit und

einem Produkt aus einer Messgenauigkeit des Driftwerts multipliziert mit der Differenz zwischen der ausgegebenen Zeit und der Ausgangszeit

und

einem Produkt aus einer Driftänderung multipliziert mit der quadrierten Differenz zwischen der ausgegebenen Zeit und der Ausgangszeit

berechnet werden.

Durch die eben beschriebene Vorgehensweise kann das Kon ¬ fidenzintervall noch besser an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden. Die beschriebenen Vorgehensweisen zur Be- rechnung des Konfidenzintervalls haben sich für typische An ¬ wendungsfälle als praktikabel und vorteilhaft erwiesen. Die Genauigkeit bei der Bestimmung der Ausgangszeit kann vorteilhaft als Summe aus einer Genauigkeit eines satelli ¬ tenbasierten Referenzzeitpulses und einer Genauigkeit einer Messung des satellitenbasierten Referenzzeitpulses berechnet werden. Dies entspricht einer typischen Genauigkeit bei der Bestimmung einer solchen Ausgangszeit.

Das Ausgeben der Zeit wird bevorzugt während einer Unterbrechung eines Empfangs von Satellitensignalen oder anderen Synchro- nisierungssignalen durchgeführt. Von einer solchen Unterbrechung kann beispielsweise dann ausgegangen werden, wenn eines oder mehrere Synchronisierungssignale bzw. Satellitensignale nicht mehr empfangen wurden. Beispielsweise kann das hierin beschriebenen Verfahren nach einer vorgegebenen Anzahl von nicht mehr empfangenen Synchronisierungssignalen, beispielsweise einem, zwei, drei, vier, fünf oder einer beliebig höheren Anzahl von nicht mehr empfangenen Synchronisierungssignalen angewendet werden . Der Zähler wird bevorzugt durch einen Quarzoszillator getrieben. Dies hat sich für typische Anwendungen als vorteilhaft erwiesen.

Der Zähler hat bevorzugt mindestens 1.000 Zählerstände pro Sekunde und/oder zwischen zwei Referenzzeiten. Dies ermöglicht beispielsweise eine Auflösung von 1 ms oder besser.

Die Ausgangszeit wird bevorzugt mittels Satellitensignalen festgelegt. Dadurch kann eine besonders genaue Festlegung der Ausgangszeit erfolgen. Insbesondere kann die Ausgangszeit durch empfangene Referenzzeitwerte von Satellitensignalen festgelegt werden. Diese werden beispielsweise fünf Mal pro Sekunde ge ¬ sendet, so dass das nächste Synchronisierungssignal genau terminiert werden kann. Bevorzugt sind die Satellitensignale Satellitennavigations ¬ signale. Diese stellen typischerweise entsprechende Refe ¬ renzzeiten bzw. Synchronisierungssignale zur Verfügung. Au- ßerdem wird eine Verwendung eines entsprechenden Systems für zumindest zwei Funktionen, insbesondere Navigation und Zeit ¬ gewinnung, ermöglicht.

Das Konfidenzintervall kann gemäß einer bevorzugten Ausführung mit einem Schwellenwert verglichen werden, wobei die ausgegebene Zeit verworfen wird, wenn das Konfidenzintervall den Schwel ¬ lenwert übersteigt. Dadurch kann verhindert werden, dass eine zu unzuverlässige Zeit verwendet wird. Dies kann beispielsweise die fehlerhafte Auswertung von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten verhin- dern. Das Verwerfen kann dabei bereits bei einer zentralen Einheit, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Zeit bereitstellt, wie auch in anderen Einheiten, welche beispielsweise Fahrzeug-zu-X-Nachrichten weiterverarbeiten, durchgeführt werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Senden von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten, wobei jede Fahrzeug-zu-X-Nachricht mit einer Zeit versehen wird, welche mittels eines Verfahrens gemäß der Erfindung ausgegeben wurde. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Empfangen von Fahrzeug-zu-X-Nachrichten, wobei jede Fahrzeug-zu-X-Nachricht mit einer Zeit versehen ist, welche mit einer Systemzeit verglichen wird, wobei die Systemzeit mittels eines Verfahrens gemäß der Erfindung ausgegeben wurde. Bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausgeben einer Zeit kann dabei jeweils auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Die weiter oben erwähnten Vorteile einer genauen Zeitbestimmung sowie eines Konfidenzintervalls können dabei erreicht werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Steuerungseinheit, welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Außerdem betrifft die Erfindung ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, auf welchem Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Hinsichtlich des erfin- dungsgemäßen Verfahrens kann dabei jeweils auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden .

Ein großer Vorteil der Vorgehensweise mit Driftkorrektur ist es, dass bei einem langen Ausfall von Synchronisierungssignalen, beispielsweise von über zwei Stunden, immer noch eine genaue Zeitinformation geliefert werden kann und auch die Genauigkeit dazu hinreichend genau bestimmt werden kann. Ohne Driftkorrektur kann die Zeit, insbesondere bei derart langen Ausfallzeiten, ungenau werden. Dies betrifft sowohl den Zeitfehler wie auch die Konfidenz .

Eine Driftänderung kann bei der Synchronisierung ebenfalls gemessen werden. Allerdings können Effekte wie Alterung oder Temperatureinfluss , insbesondere nach längerer GPS-Ausfallzeit, ohne Synchronisierung dazu führen, dass die Zeit irgendwann zu ungenau wird, da die Drift auf Dauer nicht konstant ist.

Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann den nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen entnehmen. Dabei zeigt:

Fig. 1: ein Kraftfahrzeug sowie Satelliten. Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10. Es sei verstanden, dass es sich hierbei um eine rein schematische Darstellung handelt. Ebenfalls rein schematisch sind insgesamt vier Satelliten 20, 21, 22, 23 dargestellt, welche zu einem globalen Satellitennavigations- System wie GPS gehören.

Das Kraftfahrzeug 10 weist ein elektronisches Steuerungsmodul 30 auf, welches hier ebenfalls nur schematisch gezeigt ist und welches zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Aus- führungsbeispiel der Erfindung konfiguriert ist. Hierzu enthält es Prozessormittel und Speichermittel, wobei in den Spei ¬ chermitteln Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung die Prozessormittel ein solches Verfahren ausführen. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Antenne 32 auf, welche mit dem Steuerungsmodul 30 verbunden ist und welche dazu ausgebildet ist, Satellitensignale von den Satelliten 20, 21, 22, 23 zu empfangen.

Das Steuerungsmodul 30 weist ein Register 34 auf, welches dem Abspeichern von Werten zur späteren Verwendung dient.

Die Satelliten 20, 21, 22, 23 senden gemäß der Spezifikation des Global Positioning System (GPS) zu jeder vollen Sekunde einen jeweiligen Referenzzeitpuls aus, welcher auch als 1PPS („ein Puls pro Sekunde") bezeichnet wird. Damit wird der Übergang zu einer jeweiligen neuen Sekunde angezeigt. Zwischen diesen jeweiligen Referenzzeitpulsen werden je Sekunde fünf Referenzzeitwerte ausgesendet, welche die sekundengenaue Uhrzeit zum nächsten Referenzzeitpuls anzeigen. Somit kann durch Empfang der Sa- tellitensignale von den Satelliten 20, 21, 22, 23 exakt ermittelt werden, welche Sekunde zum nächsten Referenzzeitpuls beginnt. Das Steuerungsmodul 30 weist einen internen Zähler 36 auf, welcher von einem Quarz 38 getrieben wird und unter normalen Bedingungen 1.000 Zählerstände pro Sekunde weiterzählt. Dies entspricht einer Auflösung von 1 ms. Der Quarz 38 unterliegt jedoch unvermeidlichen physikalischen Schwankungen, insbesondere in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur, welche beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs sehr unterschiedliche Werte annehmen kann. Nachfolgend wird zunächst das Ausgeben einer Zeit bei vorhandenen Satellitensignalen beschrieben.

Zu jedem Referenzzeitpuls speichert das Steuerungsmodul 30 den jeweiligen Zählerstand des Zählers 36 in dem Register 34 ab. Wenn der jeweils nächste Referenzzeitpuls ankommt, was vorliegend nach exakt 1 s passiert, so wird der jeweilige Zählerstand ausgelesen und von dem abgespeicherten Wert subtrahiert. Somit ist bekannt, wie weit der Zähler während einer Sekunde wei ¬ tergezählt hat. Das Steuerungsmodul berechnet dann einen je- weiligen Korrekturfaktor als Quotient aus der Zeitdifferenz von 1 s zwischen zwei Referenzzeitpulsen geteilt durch die eben erwähnte Zählerdifferenz. Dadurch können die weiter oben erwähnten physikalischen Schwankungen des den Zähler treibenden Quarzes korrigiert werden.

Wird eine Zeit mit einer Auflösung < 1 s benötigt, so wird zunächst eine Zwischenzeit berechnet. Diese ergibt sich als Differenz zwischen einem beim Ausgeben aktuellen Zählerstand und dem Zählerstand beim letzten empfangenen Referenz zeitpuls , welche mit dem Korrekturfaktor multipliziert wird. Hierdurch wird eine sehr genaue Zeit mit einer Auflösung von etwa 1 ms erhalten, welche unabhängig von Schwankungen des Quarzes aufgrund unterschiedlicher Temperaturen oder anderer physikalischer Einflüsse ist. Derartige Zeiten werden insbesondere für eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation verwendet, und zwar sowohl, um zu sendende Nachrichten mit einem Zeitstempel zu versehen, als auch um empfangene Nachrichten mit einer Zeit zu vergleichen und damit ihre Relevanz zu beurteilen.

Allgemein sei erwähnt, dass beispielsweise zunächst GNSS-Signale bei GPS Time Stream (aktuelle Zeit) und Pulse per Second (beispielsweise Hardwaresignal) eingelesen werden können, welche in einer Frequenz von 1 s verfügbar sind. Anschließend können Korrekturfaktoren basierend auf GNSS-Signalen ermittelt werden. Die Korrekturfaktoren kompensieren dabei einen internen Hardware-Counter, welcher physikalisch und konstruktiv bedingt über die Zeit driftet. Eine Systemzeit kann dann aus dem fortlaufenden Counter bzw. Zähler und dem Korrekturfaktor berechnet werden.

Insgesamt kann durch das Vorgehen wie hierin beschriebene eine wesentlich genauere Zeitreferenz zur Verfügung gestellt werden, als dies bei Verwendung der reinen IPPS-Signale von Satelliten möglich wäre. Diese würden nämlich lediglich eine Zeitauflösung von 1 s (im Fall von GPS) ermöglichen. Auch die reine Verwendung eines Zählers würde nicht zum Ziel führen, da dieser zu starken Schwankungen unterliegt. Erst durch die hierin beschriebenen Vorgehensweisen wird die Genauigkeit erreicht, welche für Anwendungen wie eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation erforderlich ist .

Nachfolgend wird nun das Vorgehen bei einem Ausfall von Sa- tellitensignalen beschrieben, wie er beispielsweise bei einer Durchfahrt des Fahrzeugs durch einen Tunnel auftreten kann. Grundsätzlich kann der Zähler 36 weiter durch den Quarz 38 getrieben werden und zur weiteren Bestimmung der Zeit verwendet werden. Dies kann auch ohne Synchronisierung durchgeführt werden .

Jedoch kann in diesem Fall ein Konfidenzintervall berechnet werden, welches angibt, wie zuverlässig die entsprechend auszugebende Zeit noch ist. Das Konfidenzintervall kann ins ¬ besondere umso größer werden, je länger der letzte Empfang eines Synchronisierungssignals bzw. Satellitensignals zurückliegt.

Soll die Genauigkeit verbessert werden, so kann ein Driftwert bestimmt werden, welcher noch zu einer Zeit zu ermitteln ist, an welcher noch Satellitenempfang besteht. Dies kann also bei- spielsweise laufend erfolgen, so dass der Driftwert dann für den Fall eines Ausfalls von Satellitensignalen zur Verfügung steht. Der Driftwert kann insbesondere basierend auf der Differenz von Zählerständen zu zwei Referenzzeitpulsen berechnet werden. Der entsprechende Driftwert kann dann bei Ausfall der Synchroni- sierung verwendet werden, um die ausgegebene Zeit zu korrigieren. Das Konfidenzintervall kann entsprechend angepasst werden.

Die Berechnung des Konfidenzintervalls stellt eine im Vergleich zum Stand der Technik zusätzliche Funktion während des Betriebs oder nach Verlust des Synchronisierungssignals bzw. Satelli ¬ tensignals dar. Wenn beispielsweise ein IPPS-Signal ausbleibt, insbesondere aufgrund Verlusts des Satellitensignals, kann der Quarz 38 weiterlaufen und die Zeit nach bisher beschriebenem Muster weiter berechnet werden.

Mithilfe eines bekannten Quarzfehlers, beispielsweise aus einem Datenblatt, kann ein Konfidenzintervall durch Integration berechnet werden. Die Zeit und Zeitgenauigkeit können nun weiter bestimmt werden, ohne dass ein Satellitenempfang besteht , und die Abnehmer können mithilfe der Zeit und des Konfidenzintervalls entscheiden, ob die Zeit noch die geforderte Präzision hat. Es ist auch möglich, die Zeit auf ungültig zu setzen, wenn die Zeitgenauigkeit bzw. Konfidenz einen gewissen Schwellenwert von beispielsweise 10 ms überschreitet.

Es ist auch möglich, den Konfidenzwert bzw. das Konfidenzintervall dadurch zu errechnen, dass man einen statischen Fehler annimmt, bei welchem es sich beispielsweise um einen ppm-Wert aus dem Datenblatt handeln kann, und diesen über die Zeit integriert. Die Systemgenauigkeit, also insbesondere eine Genauigkeit des IPPS-Signals und die Messgenauigkeit eines Controllers, sollten für die Genauigkeitsbestimmung vorzugsweise mitberücksichtigt werden. Diese sind typischerweise in einer Dimension < 100 ns. Die Quarzgenauigkeit ist mit Fehlern von beispielsweise 100 ppm = 100 ys/s, was beispielsweise nach 10 s zu einem Fehler von 1 ms führt, typischerweise der dominante Einflussfaktor auf die Zeitgenauigkeit. Die Übertragungszeit von Receiver zu Controller entspricht typischerweise einem reinen, konstanten Offset, der gemessen und korrigiert werden kann. Auf die Zeitgenauigkeit hat er somit keinen Einfluss.

Ein Quarzdrift kann auch dadurch bestimmt werden, dass der Quarzfehler durch den Zeitabstand von zwei IPPS-Signalen oder anderen Synchronisierungssignalen bestimmt wird. Da der Drift dann bekannt ist, kann er für die Zeitberechnung verwendet und korrigiert werden, um damit auch langfristig ohne GNSS-Signale bzw. andere Synchronisierungssignale eine genaue Zeit zu liefern. Im Fall eines Empfangs von Synchronisierungssignalen ist das Synchronisieren auf das IPPS-Signal typischerweise eine Offset-Bestimmung bzw. Offset-Korrektur . Die Bestimmung des Konfidenzwerts bzw. Konfidenzintervalls kann damit optimiert werden und der Faktor des Uhrendrifts, der den größten Einfluss auf die Genauigkeit hat, kann aus der Kon ¬ fidenzschätzung entfernt werden. Als Ungenauigkeit für die Konfidenzbestimmung bleiben dann nur die Messgenauigkeit des Uhrendrifts und die Änderung des Uhrendrifts, welche beide sehr geringe Werte darstellen.

Die Quarzgenauigkeit aus dem Datenblatt entspricht größtenteils dem Uhrendrift (Abweichung Ticks pro Sekunde zu Quarzsollwert Ticks pro Sekunde) . Weichen diese Werte voneinander ab, in ¬ tegriert sich über die Zeit ein Zeitfehler der gemessenen Zeit.

Die Gesamtgleichungen zur Bestimmung der Zeit und Konfidenz können beispielsweise folgendermaßen angegeben werden:

Möglichkeit 1 (ohne Driftkorrektur) :

Systemzeit = Zeit + Offset

Konfidenzintervall: Genauigkeit des IPPS-Signals (Re- ceiver) + Messgenauigkeit (Controller) + PPM-Wert x t

Möglichkeit 2 (mit Driftkorrektur) : Systemzeit = Zeit + Offset + Drift x t

Konfidenzintervall: Genauigkeit IPPS-Signal (Receiver) + Messgenauigkeit (Controller) + Messgenauigkeit des Uh ¬ rendrifts x t + Uhrendrifträte x t 2 Die Zeit ist dabei typischerweise eine Zeit des Quarzes bzw. eine anhand des Quarzes berechnete Laufzeit. Der Offset ist typi ¬ scherweise ein berechneter Wert, und zwar mithilfe des Kor ¬ rekturfaktors, um die Quarzzeit in Systemzeit umzurechnen. Der Uhrendrift ist typischerweise ein Fehler des Quarzes. Die Uhrendrifträte ist typischerweise eine dynamische Änderung des Fehlers des Quarzes, also beispielsweise eine langsame Ver ¬ änderung der Quarzfrequenz, welche hauptsächlich durch Alterung und Temperatur beeinflusst wird. Das Konfidenzintervall dient insbesondere einer Genauigkeitsschätzung und entspricht bei ¬ spielsweise dem erwarteten maximalen Fehler der Zeit. Der angegebene Drift kann beispielsweise der weiter oben erläuterte Driftwert sein.

Die hierin beschriebene Vorgehensweise ermöglicht eine weitere Berechnung der Systemzeit nach Verlust eines GNSS-Signals , Satellitensignals oder anderen Synchronisierungssignals . Andere Steuergeräte können aufgrund des Konfidenzintervalls selbst entscheiden, ob die benötigte Genauigkeit noch ausreicht, und durch das Verfahren kann der Quarzfehler größtenteils kompensiert werden. Die Möglichkeit mit Driftkorrektur hat dabei insbesondere den Vorteil, dass sie auch bei langen GNSS-Signalausfallen noch eine sehr exakte Zeit mit einer guten Genauigkeitsschätzung liefert. Die Möglichkeit ohne Drift ¬ korrektur liefert typischerweise einen voraussichtlich, jedoch nicht zwingend größeren Zeitfehler (abhängig vom tatsächlichen Quarzfehler bzw. vom Drift) mit einer schlechteren Genauigkeitsschätzung, ist dafür jedoch einfacher zu implementieren.

Die Möglichkeit mit Driftkorrektur kann insbesondere angewendet werden, wenn der interne Uhrendrift anhand einer absoluten Referenz messbar ist, beispielsweise anhand einer GNSS-Zeit. Die Möglichkeit ohne Uhrendrift ist allgemeingültiger und kann auch auf Systemen ohne entsprechende Synchronisierungsmöglichkeiten angewendet werden. Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.

Allgemein sei darauf hingewiesen, dass unter Fahr- zeug-zu-X-Kommunikation insbesondere eine direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen Fahrzeugen und Infrastruktureinrichtungen verstanden wird. Beispielsweise kann es sich also um Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder um Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation handeln. Sofern im Rahmen dieser Anmeldung auf eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen Bezug genommen wird, so kann diese grundsätzlich beispielsweise im Rahmen einer Fahr- zeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erfolgen, welche typischerweise ohne Vermittlung durch ein Mobilfunknetz oder eine ähnliche externe Infrastruktur erfolgt und welche deshalb von anderen Lösungen, welche beispielsweise auf ein Mobilfunknetz aufbauen, abzugrenzen ist. Beispielsweise kann eine Fahr- zeug-zu-X-Kommunikation unter Verwendung der Standards IEEE 802.11p oder IEEE 1609.4 erfolgen. Eine Fahr- zeug-zu-X-Kommunikation kann auch als C2X-Kommunikation bezeichnet werden. Die Teilbereiche können als C2C (Car-to-Car) oder C2I (Car-to-Infrastructure) bezeichnet werden. Die Er- findung schließt jedoch Fahrzeug-zu-X-Kommunikation mit Vermittlung beispielsweise über ein Mobilfunknetz explizit nicht aus . Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.

Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen .

Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.

Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.