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Title:
METHOD AND COMMUNICATION APPARATUS FOR VALIDATING A DATA CONTENT IN A WIRELESSLY RECEIVED COMMUNICATION SIGNAL, AND USE OF THE COMMUNICATION APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/032920
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for validating a data content in a wirelessly received communication signal, wherein the data content comprises at least one position statement for a transmission module (14) sending the communication signal, wherein the communication signal is received by a reception module (11) having at least two antennas (12, 13), wherein the communication signal is used to determine a direction from the reception module (11) to the transmission module (14) and wherein the determined direction is used to validate the position statement. The method is distinguished in that the direction is determined from a phase difference in the communication signal at the at least two antennas (12, 13). The invention further relates to a corresponding communication apparatus and to a use for the communication apparatus.

Inventors:
SCHRÄBLER SIGHARD (DE)
STÄHLIN ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/068989
Publication Date:
March 12, 2015
Filing Date:
September 05, 2014
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO OHG (DE)
International Classes:
G01S3/48; H04W4/40
Domestic Patent References:
WO2012007491A12012-01-19
WO2010139806A12010-12-09
WO2010043658A12010-04-22
Foreign References:
DE102012221264A12013-05-23
US20090179799A12009-07-16
US20090002165A12009-01-01
US6246376B12001-06-12
Other References:
See also references of EP 3042216A1
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals, wobei der Dateninhalt mindestens eine Positionsangabe eines das Kommunikationssignal sendenden Sendemoduls (14) umfasst, wobei das Kommunikati¬ onssignal von einem mindestens zwei Antennen (12, 13) auf¬ weisenden Empfangsmodul (11) empfangen wird, wobei mittels des Kommunikationssignals eine Richtung vom Empfangsmodul (11) zum Sendemodul (14) bestimmt wird und wobei die bestimmte Richtung zur Validierung der Positionsangabe herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung aus einer Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen (12, 13) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssignal vom Empfangsmodul (11) mittels der mindestens zwei Antennen (12, 13) zeitlich parallel erfasst wird.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer erfassten Emp¬ fangsleistung des Kommunikationssignals an mindestens einer der mindestens zwei Antennen (12, 13) eine erste Entfernung vom Empfangsmodul (11) zum Sendemodul (14) bestimmt wird und dass die erste Entfernung zur Validierung der Positionsangabe herangezogen wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dopplerfrequenz des Kommu¬ nikationssignals bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Dopplerfrequenz eine Unterteilung der Sendeeinheiten in bewegte Sendeeinheiten (14) und stationäre Sendeeinheiten (14) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass der Dateninhalt weiterhin eine Geschwindigkeitsangabe des das Kommunikationssignal sendende Sendemoduls (14) umfasst, wobei die Unterteilung der Sende¬ einheiten zur Validierung der Geschwindigkeitsangabe herangezogen wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der mindestens einen der mindestens zwei Antennen (12, 13) zeitlich parallel Kommunikationssignale auf mindestens zwei Frequenzen gesendet und/oder empfangen werden. 8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Phasendifferenz der Kommunikationssignale auf den mindestens zwei Frequenzen an der mindestens einen der mindestens zwei Antennen (12, 13) eine zweite Entfernung vom Empfangsmodul (11) zum Sendemodul (14) bestimmt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Dateninhalt validiert wird, wenn der Dateninhalt mindestens der bestimmten Richtung und/oder mindestens der bestimmten ersten Entfernung und/oder mindestens der bestimmten zweiten Entfernung und/oder mindestens der Unterteilung nicht widerspricht.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendemodul (14) und das Emp¬ fangsmodul (11) unterschiedlichen Verkehrsteilnehmern zuge- ordnet sind.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dateninhalt einen fahrzeug- sicherheitskritischen Eingriff in eine Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs, welchem das Empfangsmodul (11) zugeordnet ist, auslöst .

12. Kommunikationsvorrichtung zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals, um- fassend ein Sendemodul (14), ein Empfangsmodul (11), mindestens zwei Antennen (12, 13), Datenauslesemittel, Richtungsbestimmungsmittel und Validierungsmittel , wobei die zwei Antennen (12, 13) gleichermaßen sowohl dem Sendemodul (14) als auch dem Empfangsmodul (11) zugeordnet sind, wobei die Kommunikati- onsvorrichtung mittels des Sendemoduls (14) zum Senden von

Kommunikationssignalen und mittels des Empfangsmoduls (11) zum Empfangen von Kommunikationssignalen ausgebildet ist, wobei die Kommunikationsvorrichtung mittels der Datenauslesemittel zum Auslesen einer vom Dateninhalt umfasste Positionsangabe aus- gebildet ist, wobei die Kommunikationsvorrichtung mittels der Richtungsbestimmungsmittel zum Bestimmen einer Richtung, aus der die Kommunikationssignale empfangen werden, ausgebildet ist und wobei die die Kommunikationsvorrichtung mittels der Validierungsmittel zum Heranziehen der Richtung zur Validierung der Positionsangabe ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Richtung aus einer Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den zwei Antennen ausgebildet sind.

13. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Antennen (12, 13) räumlich um weniger als die halbe Wellenlänge des Kommu¬ nikationssignals beabstandet sind.

14. Kommunikationsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12 und 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsvorrichtung ein Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.

15. Verwendung der Kommunikationsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14 zur Fahrzeug-zu-X-Kommunikation in einem Fahrzeug.

Description:
Verfahren und Kommunikationsvorrichtung zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen KommunikationsSignals sowie Verwendung der Kommunikationsvorrichtung

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, eine Kommunikationsvorrichtung zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals gemäß Oberbegriff von Anspruch 12 sowie eine Verwendung der Kommunikationsvorrichtung.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Gattungen von Fahrerassistenzsystemen bekannt, denen im Wesentlichen gemein ist, dass sie der Entlastung des Fahrers im Verkehrsgeschehen dienen. Oftmals sind derartige Fahrerassistenzsysteme h auch zur Ausführung von über einen reinen Komforteffekt hinausgehenden und insbesondere gefahrenvorbeugenden Maßnahmen in der Lage. Beispiele hierfür sind etwa situationsbedingte Warnausgaben an den Fahrer oder sogar Eingriffe in die Fahrzeugsteuerung. Die notwendige Informationserfassung basiert dabei zunehmend auf der sogenannten Fahrzeug-zu-X-Kommunikation, welche jedoch zur Gewährleistung der notwendigen Datensicherheit und damit zum Schutz vor böswillig gefälschten Fahrzeug-zu-X-Botschaften auf rechenintensive Codierungs- bzw. Decodierungsverfahren ange ¬ wiesen ist. Dabei ist es im Stand der Technik auch bekannt, den Inhalt einer empfangenen Fahrzeug-zu-X-Botschaft mittels ge ¬ eigneter Umfeldsensorik zu validieren, so dass auf die vergleichsweise rechenintensive Decodierung der entsprechenden Fahrzeug-zu-X-Botschaft verzichtet werden kann.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 10 2007 058 192 AI ein zentrales Steuergerät für mehrere in einem Kraftfahrzeug vorgesehene Assistenzsysteme, welche zumindest teilweise mit Umfeldsensoren ausgestattet sind, wobei gemäß der DE 10 2007 058 192 AI auch ein Telematiksystem als Umfeldsensor verstanden wird. Das zentrale Steuergerät ist auf Datenebene mit den einzelnen Assistenzsystemen verbunden und plausibilisiert die Informa- tionen einzelner Umfeldsensoren mittels der Informationen anderer Umfeldsensoren. Z.B. kann die Bildinformation einer Kamera die Abstandsmessung eines Radarsensors bestätigen.

Einzelne Sensorinformationen können somit bestätigt werden und liegen redundant vor.

Die DE 10 2012 221 260 AI offenbart ein Verfahren zur Positionsbestimmung von Objekten im Straßenverkehr. Dabei sendet ein Sendeempfänger zunächst drahtlose Kommunikationssignale. Diese werden in ihrem Ausbreitungsbereich an den dort befindlichen Objekten zumindest teilweise reflektiert und schließlich vom Sendeempfänger als Reflektionssignale wieder empfangen. Der Sendeempfänger bestimmt nun aus unterschiedliche Phasenin ¬ formationen der Reflektionssignalen die Entfernung und die Richtung des Objekts relativ zum Sendeempfänger. Die Bestimmung der Entfernung erfolgt dabei aus der Phasendifferenz von zwei auf unterschiedlichen Frequenzen gesendeten und wieder empfangenen Reflektionssignalen . Die Bestimmung der Richtung hingegen erfolgt aus der Phasendifferenz eines Reflektionssignals , das mittels zwei räumlich leicht versetzten Antennenelementen empfangen wird. Die Phasendifferenz ist in letzterem Fall diejenige Phasendifferenz, die durch den räumlichen Abstand der beiden Antennenelemente erzeugt wird. Gemäß der DE 10 2012 221 260 AI ist es nicht notwendig, dass die Kommunikationssignale und die Reflektionssignale vom selben Sendeempfänger gesendet bzw. empfangen werden. Vielmehr ist es auch möglich, dass ein erster Sendeempfänger die Kommunikationssignale sendet und ein zweiter Sendeempfänger die Reflektionssignale empfängt. Aus der DE 10 2011 079 052 AI sind ein Verfahren und ein System zu Validierung einer Fahrzeug-zu-X-Botschaft bekannt. Dabei wird eine drahtlos gesendete Fahrzeug-zu-X-Botschaft von einer mindestens zwei Antennenglieder aufweisenden Antennenanordnung empfangen, wobei die elektromagnetische Feldstärke der Fahr ¬ zeug-zu-X-Botschaft wegen unterschiedlicher, richtungsabhängiger Empfangscharakteristiken der Antennenglieder von den Antennengliedern mit unterschiedlichen Leistungsdichten aufgenommen wird. Aus dem Verhältnis der unterschiedlichen

Leistungsdichten in den Antennengliedern bestimmt der Empfänger eine relative Position des Senders zum Empfänger. Die Fahrzeug-zu-X-Botschaft enthält außerdem eine auf GPS-Daten ba ¬ sierende absolute Position des Senders, aus welcher der Empfänger der Fahrzeug-zu-X-Botschaft über seine eigene Absolutposition eine weitere relative Position des Senders zum Empfänger be ¬ rechnet. Mittels eines Vergleichs der beiden relativen Posi ¬ tionen kann nun die empfangene Fahrzeug-zu-X-Botschaft validiert werden, sofern beide Positionen übereinstimmen, oder verworfen werden, sofern die Positionen voneinander abweichen.

Die im Stand der Technik bekannten Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sind jedoch nachteilbehaftet, weil sie zur Validierung eines empfangenen Kommunikationssignals stets zusätzliche Sensoreinrichtungen bzw. Messeinrichtungen - wie etwa eine mehrgliedrige Richtantenne - benötigen oder aber eine re ¬ chenintensive Decodierung ausführen müssen, was wiederum entsprechend leistungsfähige und damit teure Rechenmodule voraussetzt . Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, welches die vorherrschenden Nachteile überwindet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Validierung eines

Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals, wobei der Dateninhalt mindestens eine Positionsangabe eines das Kommunikationssignal sendenden Sendemoduls umfasst, wobei das Kommunikationssignal von einem mindestens zwei Antennen auf- weisenden Empfangsmodul empfangen wird,

wobei mittels des Kommunikationssignals eine Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt wird und wobei die be ¬ stimmte Richtung zur Validierung der Positionsangabe herangezogen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Richtung aus einer Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen bestimmt wird .

Durch die Bildung der Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen wird eine vom Dateninhalt des Kommunikationssignals unabhängige Information zur Bestimmung der Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul, also derjenigen Richtung, aus welcher das Kommunikationssignal auf das Emp ¬ fangsmodul trifft, herangezogen. Der Vorteil hierbei ist es, dass die beschriebene Phasendifferenz ausschließlich durch die Richtung des Sendemoduls zur Ausrichtung der Antennen des Empfangsmoduls geprägt ist. Im Gegensatz zur vom Dateninhalt des Kommunikationssignals umfassten Positionsangabe kann die aus der Phasendifferenz bestimme Richtung daher nicht vom Absender oder ggf. von Zwischenstationen gefälscht werden. Somit steht eine zuverlässige Größe zur Validierung der vom Dateninhalt des Kommunikationssignals umfassten Positionsangabe zur Verfügung. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Richtung des Empfangsmoduls zum Sendemodul aus der Phasendifferenz bevorzugt nach dem sogenannten Interferometer-Verfahren bestimmt. Zu beachten ist dabei, dass die räumliche Beabstandung der min- destens zwei Antennen nicht größer als die halbe Wellenlänge der Kommunikationssignale sein darf, da sonst Mehrdeutigkeiten in der Richtungsinformation auftreten. Da das Kommunikationssignal vom Sendemodul zum Empfangsmodul läuft und das Empfangsmodul das Kommunikationssignal mit mindestens zwei Antennen empfängt, wird das Kommunikationssignal von den mindestens zwei Antennen in der Regel unter einem leicht unterschiedlichen Winkel erfasst. Dieser unterschiedliche Winkel ist dafür verantwortlich, dass die vom Kommunikationssignal zurückgelegte Entfernung vom Sendemodul zu den mindestens zwei Antennen des Empfangsmoduls nicht exakt identisch ist. Dies wiederum führt zu einer Pha ¬ sendifferenz des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen. Da zudem die räumliche Beabstandung der Antennenelemente bekannt ist, kann bei bekannter Wellenlänge des Kommunikationssignals aus der Phasendifferenz ein Winkel be- stimmt werden, welcher die Richtung vom Empfangsmodul zum

Sendemodul angibt. Bei Verwendung von zwei Antennen kann die Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul auf 180° eindeutig bestimmt werden. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Kommunikationssignale mittels vier Antennen des Empfangsmoduls empfangen werden, wobei insbesondere die Phasendifferenz an den vier Antennen bestimmt wird. Dies erlaubt es, die Bestimmung der Richtung auf 360° eindeutig vorzunehmen. Beispielsweise kann die Phasendifferenz an einem ersten Paar von Antennen als Sinus-Anteil und die

Phasendifferenz an einem zweiten Paar von Antennen als Cosinus-Anteil eines Gesamtsignals betrachtet werden. Durch An ¬ wendung einer arctan 2 -Funktion auf den Sinus-Anteil und den Cosinus-Anteil erhält man nun einen Winkel, welcher die Richtung zum Objekt auf 360° eindeutig beschreibt.

Bevorzugt umfasst die Positionsangabe sowohl eine Richtung des Empfangsmoduls zum Sendemodul als auch eine Entfernung des Empfangsmoduls vom Sendemodul. Die Positionsangabe kann dazu z.B. in Form von GPS-Koordinaten ausgebildet sein, wobei das Empfangsmodul oder ein dem Empfangsmodul zugeordnetes Posi ¬ tionsbestimmungsmodul aus einer Eigenposition und der Posi- tionsangabe die Richtung bzw. die Entfernung bestimmt. Die

Eigenposition kann dabei ebenfalls mittels GPS, aber auch mittels jedes anderen globalen Navigationssatellitensystems bestimmt werden. Auch ein Bestimmen der Eigenposition mittels

Map-Matching ist bevorzugt.

Ein weiterer Vorteil des Heranziehens der Phasendifferenz zur Validierung ist es, dass das erfindungsgemäße Verfahren dadurch vergleichsweise robuster und weniger störanfällig wird als aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren, welche zur Validierung eine Information über die Empfangsleistung des Kommunikationssignals heranziehen, da die Phasendifferenz im Gegensatz zu Leistungsinformationen nur schwer beeinflusst werden kann. Beispielsweise reicht schone eine nur geringe Abschattung des Sendemoduls oder des Empfangsmoduls, um die Kommunikations- signale nur noch in deutlich abgeschwächter Form erfassbar zu machen. Die Phasendifferenz jedoch bleibt von derartigen Abschattungen unbeeinflusst .

Die Erfindung beschreibt somit ein Verfahren, welches mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine Bestimmung der Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul in einem 360°-Winkel rund um das Empfangsmodul ermöglicht. Dieser maximale Positionsbestim ¬ mungswinkel ergibt sich durch den Empfangswinkel der Kommu ¬ nikationssignale, welcher in aller Regel 360° beträgt. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit einen deutlich größeren Positionsbestimmungswinkel als beispielsweise für ähnliche Zwecke eingesetzte Radarsensoren oder Kamerasensoren. Ein weiterer Vorteil stellt sich insofern dar, als dass die gemäß dem Stand der Technik für die gängigen Verschlüsselungsverfahren bzw. Codierungsverfahren zum Verschlüsseln bzw. Codieren des Dateninhalts des Kommunikationssignals vorzuhaltende Rechen ¬ leistung wesentlich reduziert werden kann, da das erfin- dungsgemäße Verfahren eine Validierung zumindest der Positi ¬ onsangabe durch einen vergleichsweise einfachen Vergleich der bestimmten Richtung mit der Positionsangabe ermöglicht.

Das Sendemodul und das Empfangsmodul sind vorteilhafterweise einer Fahrzeug-zu-X-Kommunikationseinrichtung zugeordnet. Das Sendemodul und das Empfangsmodul senden bzw. empfangen Kom ¬ munikationssignale dabei zweckmäßigerweise mittels mindestens einer der folgenden Kommunikationsarten:

- WLAN-Kommunikation, insbesondere nach IEEE 802.11p, - WiFi-Direct-Kommunikation,

- ISM-Kommunikation (Industrial, Scientific, Medical Band) , insbesondere über eine funkverbindungsfähige SchließVorrichtung,

- Bluetooth-Kommunikation,

- ZigBee-Kommunikation,

- UWB-Kommunikation (Ultra Wide Band) ,

- WiMax-Kommunikation (Worldwide Interoperability for Microwave

Access) ,

- Remote-Keyless-Entry-Kommunikation,

- Mobilfunk-Kommunikation, insbesondere GSM-, GPRS-, EDGE-,

- UMTS-Kommunikation,

- LTE-Kommunikation und 0

o

- Infrarot-Kommunikation.

Die aufgeführten Kommunikationsarten bieten hinsichtlich ihrer Kommunikationseigenschaften unterschiedliche Vor- und Nachteile, je nach Art, Wellenlänge und verwendetem Datenprotokoll. WLAN-Verbindungen ermöglichen z.B. eine hohe Datenübertragungsrate und einen schnellen Verbindungsaufbau.

ISM-Verbindungen bieten hingegen nur eine geringere Datenübertragungsrate, sind aber hervorragend zur Datenübertragung um Sichthindernisse herum geeignet. Infrarotverbindungen wiederum bieten ebenfalls eine geringe Datenübertragungsrate. Mobil ¬ funkverbindungen schließlich werden durch Sichthindernisse nicht beeinträchtigt und bieten eine gute Datenübertragungsrate . Dafür ist der Verbindungsaufbau von Mobilfunkverbindungen jedoch vergleichsweise langsam. Die mobilfunkbasierten Kommunikati- onsmittel sind bevorzugt einem automatischen Notruf-Modul zugeordnet .

Da Fahrzeug-zu-X-Kommunikationseinrichtungen aus Gründen der Zuverlässigkeit und Sicherheit in der Regel ohnehin mit min- destens zwei Antennen versehen sind, erübrigt sich vorteil ¬ hafterweise das Aufbringen eines Mehraufwands für die Be ¬ reitstellung einer zweiten Antenne.

Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass die Phasendifferenz mittels Mischen bestimmt wird, wobei das an der ersten der mindestens zwei Antennen empfangene Kommunikationssignal mit dem an der zweiten der mindestens zwei Antennen empfangenen Kommunikationssignal gemischt wird. Das Mischen erfolgt dabei bevorzugt mittels konjugiert komplexer Multiplikation und/oder mittels Überkreuz-Multiplikation. Durch das Mischen zweier Signale entstehen sogenannte Seitenbänder im Abstand der Phasendifferenz neben der Frequenz des Kommunikationssignals bzw. der Kommunikationssignale. Durch die konjugiert komplexe Multiplikation bzw. die Überkreuz-Multiplikation kann dieser Schritt auch rechnerisch in der Ebene der komplexen Zahlen erfolgen. Somit wird auf einfache Weise eine zuverlässige Bestimmung der Phasendifferenz ermöglicht. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Kommunikationssignal vom Empfangsmodul mittels der mindestens zwei Antennen zeitlich parallel erfasst wird. Durch das zeitlich parallele, also das gleichzeitige Erfassen des Kommunikationssignals an den min ¬ destens zwei Antennen, ist ein besonders genaues Vergleichen der an den mindestens zwei Antennen jeweils anliegenden Phase möglich und somit ein besonders genaues Bestimmen der Phasendifferenz. Das Gegenteil zur zeitlich parallelen Erfassung wäre ein abwechselndes, d.h. zeitlich versetztes, Erfassen des Kommunikationssignals an den mindestens zwei Antennen.

Außerdem ist es vorgesehen, dass mittels einer erfassten Empfangsleistung des Kommunikationssignals an mindestens einer der mindestens zwei Antennen eine erste Entfernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt wird und dass die erste Entfernung zur Validierung der Positionsangabe herangezogen wird. Da sich die Empfangsleistung pro Flächeneinheit mit dem Quadrat der zurückgelegten Entfernung des Kommunikationssignals abschwächt, kann das Empfangsmodul über die empfangene Leistung mittels des genannten Zusammenhangs auf die Entfernung zum Sendemodul schließen. Dies stellt eine zusätzliche Information dar, welche zur Validierung der Positionsangabe herangezogen werden kann. Da davon ausgegangen werden muss, dass das Kommunikationssignal durch Hindernisse bzw. Abschattung zusätzlich in seiner Empfangsleitung beim Erreichen des Empfangsmoduls geschwächt wurde, wird die erfasste Empfangsleistung zur Va ¬ lidierung der Positionsangabe bevorzugt mit einer maximal möglichen Empfangsleistung verglichen. Die maximal mögliche Empfangsleistung ergibt sich dabei insbesondere aus der in der Positionsangabe enthaltenen Entfernung und der über diese Entfernung quadratisch abfallenden Empfangsleistung, wobei davon ausgegangen wird, dass das Kommunikationssignal keine Abschwächungen der Empfangsleistung durch Abschattungen erfährt .

Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass eine Dopplerfrequenz des Kommunikationssignals bestimmt wird. Die Dopplerfrequenz enthält eine zusätzliche, ebenfalls nicht manipulierbare In ¬ formation über die Geschwindigkeit des Sendemoduls. Somit kann neben der Entfernung und der Richtung zum Sendemodul also auch eine Geschwindigkeit des Sendemoduls bestimmt werden.

Insbesondere ist es zweckmäßig, dass mittels der Dopplerfrequenz eine Unterteilung der Sendeeinheiten in bewegte Sendeeinheiten und stationäre Sendeeinheiten erfolgt. Da die Bestimmung der exakten Dopplerfrequenz und somit die Bestimmung der exakten Geschwindigkeit des Sendemoduls aufgrund von zufälligen

Frequenzdrifts der Oszillatoren des Sendemoduls und des Empfangsmoduls vergleichsweise schwierig und nur mit großem Aufwand exakt zu bewerkstelligen ist, ergibt sich also der Vorteil, dass auf eine exakte Bestimmung der Geschwindigkeit des Sendemoduls von vornherein verzichtet wird und somit eine exakte Bestimmung der Dopplerfrequenz überhaupt nicht notwendig ist. Die grobe Unterteilung in bewegte Sendeeinheiten und stationäre Sende- einheiten ist hingegen vergleichsweise einfach möglich.

Ganz besonders zweckmäßig ist es, dass der Dateninhalt weiterhin eine Geschwindigkeitsangabe des das Kommunikationssignal sendenden Sendemoduls umfasst, wobei die Unterteilung der Sendeeinheiten zur Validierung der Geschwindigkeitsangabe herangezogen wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass über die vom Dateninhalt umfasste Geschwindigkeitsangabe und die aus der Dopplerfrequenz erstellte Unterteilung der Sendeeinheiten eine weitere Größe zur Validierung des Dateninhalts des Kommuni ¬ kationssignals zur Verfügung steht.

Des Weiteren ist es vorgesehen, dass mittels der mindestens einen der mindestens zwei Antennen zeitlich parallel Kommunikati ¬ onssignale auf mindestens zwei Frequenzen gesendet und/oder empfangen werden. Dabei werden die Dateninhalte empfangener Kommunikationssignale bevorzugt auch ausgewertet. Daraus ergibt sich zunächst der Vorteil einer möglichst schnellen und ef- fizienten Kommunikation zwischen dem Empfangsmodul und dem

Sendemodul, da auf mehreren Frequenzen gleichzeitig gesendet werden kann, wodurch entsprechend mehr Übertragungsbandbreite zur Verfügung steht. Außerdem kann so zum Übertragen des Kommunikationssignals auf eine andere Frequenz bzw. einen anderen Kanal ausgewichen werden, falls die aktuell genutzte Frequenz bzw. der aktuell genutzte Kanal nicht die notwendige Bandbreite bietet, z.B. wegen zu starker Belegung durch andere Sendeeinheiten. Durch entsprechende Auslegung des Empfangsmoduls bzw. des Sendemoduls, z.B. mittels eines sogenannten Zirkulators, kann das zeitlich parallel Senden bzw . Empfangen von Kommunikationssignalen auf einfache Art und Weise bewerkstelligt werden. Auch eine zeitlich parallele Auswertung der Dateninhalte der empfangenen Kommunikationssignale wird somit ermöglicht. Insbesondere ist es vorgesehen, dass aus einer Phasendifferenz der Kommunikationssignale auf den mindestens zwei Frequenzen an der mindestens einen der mindestens zwei Antennen eine zweite Entfernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt wird. Das Heranziehen von zwei unterschiedlichen Frequenzen ermöglicht dabei über das sogenannte Vernier-Verfahren eine Bestimmung der zweiten Entfernung, also eine zusätzliche Bestimmung der Entfernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul. Dabei wird aus der Phasendifferenz der Kommunikationssignale auf den mindestens zwei Frequenzen, welche sich aufgrund der unterschiedlichen Wellenlänge bzw. Frequenz der gesendeten Kommunikationssignale mit der zurückgelegten Entfernung unterschiedlich ändern, auf die Entfernung geschlossen. Da sich die Phasendifferenz ab einer bestimmten Entfernung vom Sendemodul zu wiederholen beginnt, ist eine Bestimmung der Entfernung ab einem bestimmten Entfernungsgrenzwert nicht mehr eindeutig, weil eine bestimmte Phasendifferenz sowohl einer bestimmten Entfernung als auch einem beliebigen Vielfachen dieser Entfernung entsprechen kann. Es soll betont werden, dass die Phasendifferenz, die für das Vernier-Verfahren herangezogen wird, die Phasendifferenz zweier unterschiedlicher Wellenlängen an ein und derselben Antenne ist, im Gegensatz zur Phasendifferenz, welche beim Interferome- ter-Verfahren herangezogen wird. Beim Interferometer-Verfahren wird nämlich die Phasendifferenz ein und derselben Wellenlänge an zwei unterschiedlichen Antennen herangezogen.

Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Frequenzen zwei unterschiedliche Kommunikationskanäle eines gemeinsamen Kommunikationsmittels sind. Dadurch ist in der Regel sichergestellt, dass der Frequenzabstand der zwei Frequenzen nicht zu groß ist und zudem eine einheitliche Auswertung und Verarbeitung durch ein und dasselbe Empfangsmodul gewährleistet ist . Insbesondere bevorzugt ist in diesem Zusammenhang WLAN nach IEEE 802.11p als Kommunikationsmittel geeignet, da hier über zwei jeweils 10 MHz Bandbreite aufweisende Kanäle kommuniziert wird, welche durch einen dritten, ungenutzten und ebenfalls 10 MHz Bandbreite aufweisenden Kanal getrennt sind.

Es ist vorteilhaft, dass der gesamte Dateninhalt validiert wird, wenn der Dateninhalt mindestens der bestimmten Richtung und/oder mindestens der bestimmten ersten Entfernung und/oder mindestens der bestimmten zweiten Entfernung und/oder mindestens der Unterteilung nicht widerspricht. Alle diese Größen erlauben eine zuverlässige Überprüfung der ihnen entsprechenden, vom Dateninhalt umfassten Größen. Da davon ausgegangen werden kann, dass dem vollständigen Dateninhalt des Kommunikationssignals vertraut werden kann, wenn eine oder mehrere der eben genannten, vom Dateninhalt umfassten Größen nicht den ihnen entsprechenden bestimmten Größen widersprechen bzw. sogar mit diesen übereinstimmen, kann der Dateninhalt somit validiert werden.

Insbesondere wird der gesamte Dateninhalt nur dann validiert, wenn er nicht nur einer der genannten Größen nicht widerspricht, sondern wenn er allen zur Validierung herangezogenen Größen nicht widerspricht. Andernfalls wird er als unzuverlässig verworfen und nicht weiter ausgewertet bzw. nicht elektronisch verarbeitet .

Es ist bevorzugt, dass das Sendemodul und das Empfangsmodul unterschiedlichen Verkehrsteilnehmern zugeordnet sind. Somit kann das Verfahren vorteilhafterweise im Straßenverkehr bei der Kommunikation unterschiedlicher Verkehrsteilnehmer eingesetzt werden. Da gerade im Straßenverkehr die Zuverlässigkeit der empfangenen Kommunikationssignale von besonderer Bedeutung ist, ergibt sich hier ein großer Vorteil. Verkehrsteilnehmer im Sinne der Erfindung sind insbesondere alle Arten von Kraftfahrzeugen, wie etwas LKW, PKW und Motorräder, aber auch Fahrradfahrer und Fußgänger.

Außerdem ist es zweckmäßig, dass der Dateninhalt einen fahr- zeugsicherheitskritischen Eingriff in eine Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs, welchem das Empfangsmodul zugeordnet ist, auslöst. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Kommunika ¬ tionssignal bzw. dessen Dateninhalt im Fahrzeug, dem das Empfangsmodul zugeordnet ist, zur Unfallvermeidung bzw. zur Unfallminderung verwendet werden kann. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kommunikationsvorrichtung zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals, mindestens umfassend ein Sendemodul, ein Empfangsmodul, zwei Antennen, Datenauslesemittel, Richtungs- bestimmungsmittel und Validierungsmittel, wobei die zwei An ¬ tennen gleichermaßen sowohl dem Sendemodul als auch dem Empfangsmodul zugeordnet sind, wobei die Kommunikationsvorrichtung mittels des Sendemoduls zum Senden von Kommunikationssignalen und mittels des Empfangsmoduls zum Empfangen von Kommunika- tionssignalen ausgebildet ist, wobei die Kommunikationsvorrichtung mittels der Datenauslesemittel zum Auslesen einer vom Dateninhalt umfasste Positionsangabe ausgebildet ist, wobei die Kommunikationsvorrichtung mittels der Richtungsbestimmungs- mittel zum Bestimmen einer Richtung, aus der die Kommunika- tionssignale empfangen werden, ausgebildet ist und wobei die die Kommunikationsvorrichtung mittels der Validierungsmittel zum Heranziehen der Richtung zur Validierung der Positionsangabe ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Richtungsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Richtung aus einer Phasendifferenz des

Kommunikationssignals an den zwei Antennen ausgebildet sind.

Das Empfangsmodul und das Sendemodul können beide jeweils gleichzeitig auf beide Antennen zugreifen, beispielsweise mittels eines sogenannten Zirkulators. Die Datenauslesemittel, die Richtungsbestimmungsmittel und die Validierungsmittel können als getrennte oder als ein zusammengefasstes elektro ¬ nisches Rechenwerk ausgebildet sein, welches Soft ¬ ware-Algorithmen zum Auslesen der Daten, zum Bestimmen der Richtung bzw. zum Validieren der Positionsangabe und ggf. des weiteren Dateninhalts ausführt.

Da die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung somit alle zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Mittel umfasst, ergeben sich hieraus die bereits beschriebenen Vorteile.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die mindestens zwei Antennen räumlich um weniger als die halbe Wellenlänge des Kommunika ¬ tionssignals beabstandet sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass Mehrdeutigkeiten bei der Bestimmung der Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul vermieden werden. Außerdem ist es vorgesehen, dass die Kommunikationsvorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren ausführt. Dazu können insbe ¬ sondere zusätzlich zu den bereits genannten Mitteln

Entfernunsgbestimmungsmittel , Unterteilungsmittel und Dopp- lerfrequenzbestimmungsmittel vorgesehen sein, welche bei- spielsweise ebenfalls als elektronische Rechenwerke ausgebildet sein können.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Verwendung der erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung zur Fahr- zeug-zu-X-Kommunikation in einem Fahrzeug.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.

Es zeigen

Fig. 1 ein Empfangsmodul einer Kommunikationsvorrichtung, welches die Richtung zu einem Sendemodul bestimmt und

Fig. 2 einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. In Fig. 1 ist schematisch Empfangsmodul 11 einer nicht dargestellten Kommunikationsvorrichtung in einem ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeug zu sehen. Empfangsmodul 11 umfasst zwei Antennen 12 und 13, mittels derer Empfangsmodul 11 Kom- munikationssignale von Sendemodul 14 empfängt. Die Kommuni ¬ kationssignale sind dabei als Pfeile 15 und 16 dargestellt und veranschaulichen die unterschiedlichen Winkel, unter denen die von Sendemodul 14 gesendeten Kommunikationssignale auf Antennen 12 und 13 treffen bzw. von diesen erfasst werden. Auch Sendemodul 14 ist einer nicht dargestellten Kommunikationsvorrichtung in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug zugeordnet. Die räumliche Beabstandung von Antennen 12 und 13 beträgt weniger als die halbe Wellenlänge der von Sendemodul 14 gesendeten Kom ¬ munikationssignale. Wie zu sehen ist, laufen die von Sendemodul 14 gesendeten Kommunikationssignale jeweils über eine unter ¬ schiedliche Entfernung, bevor sie von Antenne 11 bzw. 12 erfasst werden. Da die Kommunikationssignale somit von Antennen 11 und 12 mit unterschiedlichen Phasen erfasst werden, kann aus der Phasendifferenz der Winkel p bestimmt werden, welcher die Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul angibt. Das anhand von Fig. 1 dargestellte, sogenannte Interferometer-Verfahren ist jedoch nur auf 180° eindeutig, da sich Sendemodul 14 auch unter dem Winkel p auf der linken Seiten von Empfangsmodul 11 befinden könnte (anstatt, wie hier dargestellt, auf der rechten Seite) . Zur Validierung einer von den Kommunikationssignalen umfassten Positionsangabe ist dies jedoch ausreichend.

Fig. 2 zeigt einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. In Verfahrensschritt 201 wird ein Kommunikationssignal, dessen Dateninhalt eine Positionsangabe des das Kommunikationssignal sendenden Sen ¬ demoduls umfasst, von einem Empfangsmodul mittels zwei Antennen empfangen. In Schritt 202 wird nun eine Phasendifferenz des Kommunikationssignals an den zwei Antennen bestimmt. Gleich- zeitig wird in Schritt 203 die Positionsangabe im Dateninhalt des Kommunikationssignals ausgelesen und in Schritt 207 eine Empfangsleistung des Kommunikationssignals an einer der zwei Antennen bestimmt. In Verfahrensschritt 204 wird gemäß dem Interferometer-Verfahren aus der bestimmten Phasendifferenz die Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt. In Schritt 205 wird aus der Positionsangabe im Dateninhalt des Kommuni ¬ kationssignals ebenfalls die Richtung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt und in Schritt 206 wird aus der Positi- onsangabe im Dateninhalt des Kommunikationssignals eine Ent ¬ fernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt . In Schritt 208 wird nun aus der an einer der zwei Antennen bestimmten Empfangsleistung des Kommunikationssignals eine Entfernung vom Empfangsmodul zum Sendemodul bestimmt. Dabei wird davon aus- gegangen, dass das Kommunikationssignal auf der Wegstrecke vom Sendemodul zum Empfangsmodul nicht durch Sichthindernisse oder sonstige Abschattungen abgeschwächt wird. Sofern dies dennoch er Fall ist, ist die solcherart bestimmte Entfernung größer als die tatsächliche Entfernung. Die bestimmte Entfernung beschreibt somit eine gerade noch plausible maximale Entfernung. In Schritt 209 wird die aus der Empfangsleistung bestimmte Entfernung mit der aus der Positionsangabe bestimmten Entfernung verglichen. Da die aus der Positionsangabe bestimmte Entfernung nur halb so groß ist wie die aus der Empfangsleistung bestimmte Entfernung, liegt in diesem Fall kein Widerspruch vor. In Schritt 210 wird nun die aus der Phasendifferenz bestimmte Richtung mit der aus der Positionsangabe bestimmten Richtung verglichen. Da auch in diesem Fall kein Widerspruch vorliegt, wird der gesamte Da ¬ teninhalt des Kommunikationssignals in Schritt 211 validiert und gilt somit als vertrauenswürdig. In Schritt 212 wird daher der gesamte Dateninhalt des Kommunikationssignals ausgelesen und von unterschiedlichen Fahrzeugsystemen verarbeitet.