CN109804414A - 确定一时间的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在使用多个时间源的情况下在一车辆中确定一时间的方法。

Description

确定一时间的方法
本发明涉及一种在一车辆中确定一时间的方法。
车辆中，目前车对外界信息交互的通信正处于一标准化和引进市场阶段。与此相关联的是，这意味着未来车辆之间将比以往更频繁地进行数据交流。作为车辆中的功能及其彼此通信的基础，尤其重要的是拥有一可靠的时间，以便基于当前信息做出算法决定。
在此，一般假设为，典型情况下无法提供永久供电电源，因此，在没有电源供电情况下一实时时钟也无法运行。例如，停放车间或关闭点火装置时就会发生这种停电情况。例如，在一车对外界信息交互系统中，将对其他车辆的位置和状态信息进行接收、分析评估以及(在第一代车中)生成驾驶员警告。在随后几代中，还会基于所接收消息对行驶动态特性进行干预。除了这些应用外，了解所用导航系统(GNSS＝全球导航卫星系统)提供的星历表数据有效性检验时间，以验证其可用性也是很有帮助的。
原则上，从卫星导航信号可确定一用于信息可信度测试和当前有效证书选择的当前时间。但这类信号并非始终可用，而且还存在所接收数据通过多次反射而失真或被一恶意攻击者有针对性地操控的危险。
因此，本发明的一项任务是，作为替代选择，在一车辆中例如以更安全、更准确和/或更经济合理的方式提供一时间。
根据本专利所述，这通过一种按照权利要求1所述的方法来完成。在从属权利要求中阐述了例如有益的实施方式。明确摘录的权利要求内容构成了说明的内容。
本发明涉及一种用于在一车辆中确定一时间的方法，其具有下列步骤：
-从各车辆外部的时间源接收一定数量的时间信息，其中，每个时间源分配一各自的时间源置信度数值，
-基于时间信息确定时间，以及
-基于时间源置信度基准确定一分配时间的总置信度数值。
借助根据本发明所述方法，可从一定数量的时间源，例如从一个时间源，尤其是从多个时间源确定一时间，其中，也可提供一显示所确定时间可靠性的总置信度数值。尤其是在使用多个时间信息时，即分别由不同时间源提供两个、三个、四个或多个时间信息情况下，以此方法可消除单一时间源可能出现的错误并获取一总的、可信的时间基准。
根据各相应实施方式，从下列组类中所选的时间源接收时间信息：
-基础设施装置，尤其是路边单元，
-其他车辆，
-特种车辆，
-后端系统，
-智能运输系统(ITS)，
-无线电时钟，
-公钥基础设施系统，
-卫星，
-移动无线电网络。
应明确的是，这些所提到的时间源可任意组合，其他时间源也可以任意方式相互组合。所有相应的组合被认为是本专利申请公布内容的组成部分。
诸如路边单元等基础设施装置非常可靠，但可供使用的很少。虽然在道路上常会遇到其他车辆，但其信息更容易出错或被操控。特种车辆典型情况下是可靠的，因为它们是政府机构的车辆，但这些车辆使用的情况也不多。
虽然后端系统和智能运输系统原则上是可靠的，但它们并非总可实现或可供使用。无线电时钟非常准确，并且其信号可被接收的范围很广，但其很容易受到蓄意操控，因为其信号的加密不佳或非常虚弱。卫星信号不是到处可供使用的，例如在隧道或建筑物中有时无法使用，并还易受多次反射和其他效应的影响。
也可使用一车内实时时钟作为时间源。虽然车内实时时钟是一可靠的内部时间源，但在发生一断电故障时它们可能无法持续运行。应明确的是，一车内实时时钟典型情况下可被认为是用作车内执行的，但它并不影响在此所述方法范围内的可用性。它可与外部时间源一样使用，并有一时间源置信度数值。
在确定时间时，有益的方式是对时间信息加权。由此，可使特别值得信赖和/或可靠和/或准确的时间源比其他时间源具有更高的加权。
在此，特别是接收时间信息的时间源各时间源置信度数值越高，一时间信息可被加权得越高。
一相应的时间源置信度数值尤其可显示相应时间源的一准确性和/或可靠性。例如，时间源置信度数值可仅显示准确性、仅显示可靠性或既显示准确性又显示可靠性。尤其在后者情况下，可构成一准确性和可靠性的总体数值，或在各时间源置信度数值中获得准确性和可靠性单独的数值。特别是在后者情况下，各相应阈值可有两个分量，即一个准确度分量和一个可靠性分量，或可将例如准确性和可靠性的数值相加或以其他方式合并，并与一唯一的阈值进行比较。
此外，根据另一结构形式还确定时间信息间的一误差。在此，总体置信度数值还可基于所述误差来确定。在一误差特别高，即指出时间源不可靠的情况下，尤其可降低总置信度数值，以便对可能的应用加以警告，指出所确定的时间不可靠。
根据一优选实施方式，如果误差超过一预定阈值，则会相应激活一检查功能。由此，可通过检查找到系统内和时间源中可能出现的错误，必要时对这些错误进行消除或加以考虑。
尤其是，如果由其提供的时间信息以一定方式例如多于一个预定的绝对或相对阈值，其与其他时间源的时间信息有误差，则可从多个时间源中忽略一时间源的部分或全部。为此，例如可对其他时间源的时间信息加以平均。
尤其是如果由不同时间源提供的时间信息之间存在大误差时，例如如果相互之间的区别大于一个绝对或相对阈值的情况下，也可向一后端就当前时间提出一项查询。
根据一优选实施方式，一执行所述方法的系统断电后，断电时间基于不同时间源进行相互比较。如果停机时间之间的误差超过一阈值，则确定一定时的不可靠性。由此可避免以不可靠或不准确时间进行系统的初始化。在此，可分别单独为每个时间源确定断电时间，以方便实施比较。
根据本发明的另一结构形式，一连续计时由一振荡器驱动，其中，所述计时借助特定时间更新。在此，这类振荡器尤其可驱动例如被设计为计数器、增量式编码器或时钟等计时装置。这可在考虑到在此讨论的临界条件情况下对一实时时钟进行受控操纵。根据一实施方式规定，只有当指定时间总置信度数值超过一预定阈值时，才会更新计时。由此，可以有益的方式阻止由不可信的时间更新计时。
所述计时尤其可在预定的时间间隔和/或在预定事件后，尤其是在一断电故障后更新。这能凭借在此所述的方法在合理时间点更新一计时。
计时的运作方式优选使其只能被更改到以后的时间。由此避免一可能的攻击者通过一较早时间的欺骗性信息将计时置于一事实上已过去的数值上。由此，例如可阻止通过这类攻击使车辆置于车对外界信息交互的消息表面尚有效，但实际上根本不再有效的境况。
根据一优选实施方式，在一计时管理系统退出工作状态情况下，计时和/或一定数量的时间被储存。由此例如可计算上述断电时间。此外，可指定一启动值，系统开机时，时间不能低于此值。
根据一优选实施方式，只有在经过一更新或一预定的最低次数更新后，计时才可用于预定任务。由此确保，只有其被更新到可靠状态时，所述计时才能用于安全性至关重要的应用。
例如，在一车辆中可运行一基于卫星导航信号的时钟。由于可用性减少，但主要是由于可被操控性，该时间不足于对一驾驶员提出警告甚至不适用于对行驶动态特性的干预。由于一供电电源可用性的空隙，也不能运用诸如卫星导航或部分已被操作执行的硬件模块部件的内部时钟。
如上所述并现在再度指出，不同时间源可作为本发明所述范围或作为参考。
基础设施方的路边单元可被视为高度可信。但这些单元在空间中只在某些点可供使用。
特种车辆同样可被看作是一值得信赖的时间源，但也只有其使用领域空间某些点可供使用。
其他车对外界信息交互的参与者在引入阶段后可全面使用，但不能单独提供高可信度。所述可信度可通过多个参与者加以提高。
基于后端的智能运输系统(ITS)也可提供一时间，但其可信度有限。所述可信度可通过安全通信加以提高。
典型情况下，无线电时钟信号可用一现有天线接收。该时间被认为特别准确，但在这类信号中也没有安全保护。
一使用公钥基础设施(PKI)的通信除了要求匿名证书外同样可用于查询一时间的安全性。但为此要求在行驶运行中进行一数据通信。
一车内实时时钟(RTC)可提供一高可信度，但不能确定车辆提供相应的及时性及高执行率。
由此，典型情况下不可能从一个时间源生成准确和安全的时间。
尽管如此，为了实现一足够安全并足够准确的时间，将根据本发明一可能实施方式选择一可用时间源的组合。这些时间源优选包含用一表示指定信息可靠性的一可信度指标或一时间源可信度数值，还包含一可反映指定时间准确性的准确度指标，而所述组合指标的总和则提供关于信息可靠性的信息，并可基于数学基础做出决定。
一准确性或误差的检查尤其可在车辆中进行，但也可在例如一后端进行。一后端尤其可是一能凭借无线电通信，例如车对外界信息交互的通信或移动无线电运用的服务器或其他基础设施。
除了可靠性指标外，还可考虑时间源彼此之间的时间误差。如果一时间源的信息超出预期的内部参考误差，则应以有益的方式触发一检查并对所有可用时间源进行查询。可向例如公钥基础设施等提出附加查询。
除了这些比较可能性，还可持久检查时钟时间。在此可假设一由内部振荡器驱动的时间表。只有当有足够的数据库时，才优选进行一可靠时间的通信。与时间相关的每个其他信息将与时间表比较，并计算误差。如果有足够数量和/或准确的时间信息可用，则可以有益的方式对时间表进行补充。系统关闭时，可存储时间表最后的数值；最后参考时间的存储对相互比较多个时间源的“休眠时间”同样非常有益。如果随后例如系统被唤醒，则首先确定并比较不同的睡眠时间。在此同样可做出基于数学规则的可信度决定。
信息误差的比较也可导致可靠性总和的贬值。如果可靠性总和低于一规定的预定义限制，则例如可表示，指定时间源不再可靠并必须启动一相应的替换措施。
本发明另外还涉及一种配置用于执行本发明所述方法的系统或控制模块。此外，本发明还涉及一种非易失性计算机可读存储介质，在存储介质上可保存程序代码，在执行程序代码时一计算机执行一根据本发明所述方法。在此，根据本发明所述方法可分别运用全部所述实施方式及其变异。
专业人员可从下面附图所描述的实施例中获取其他特征和优势。其中：
图1：一配置成用于执行根据本发明所述方法的车辆。
图1描述一在此仅以示意图方式表示的车辆10。所述车辆10具有一配置用于执行根据本发明所述方法一可能实施方式的控制模块20。控制模块20在此也仅以示意图方式描述。
车辆10具有一可接收不同信号的天线22。如图所示，天线22与控制模块20相连接。在本实施方式中，尤其是经由天线22接收例如可能从另一仅以示意图和示例方式描述的车辆30发送的车对外界信息交互的信息。此外，还接收例如可能从一仅以示意图和示例方式描述的卫星40发送的卫星导航信号。
无论是车对外界信息交互的信息还是卫星导航信号都分别包含各自的时间信息。控制模块20对这些时间信息加以利用，并由此确定以一加权求平均值形式工作的一组合计时。这里指的时间源即其他车辆30和卫星40，因为考虑到其可靠性和准确性被予以加权。与仅使用一个时间源相比，由此可获得一更可靠的计时。
此外，还对由两个时间源所提供时间之间的误差进行连续确定。如果该误差超过一规定数值，则会激活一在系统或在时间源中查找故障的故障查找流程。在出现相应误差时，例如可暂停使用针对关键应用所确定时间的应用。
此外，在控制模块20中还执行一由振动器驱动的连续计时。该计时的执行方法是，只能驱动到以后的时间。如果发生一电源故障，此计时时间将保持电源故障前的最后一个数值。电源故障后，振荡器继续驱动计时。如果已确定一足够可靠的时间，如上所述，则更新计时，以使断电时间被跳过，将其当作再次提供一当前计时。通过所述执行方法，阻止一逆行计时，使攻击者不能通过所染指信息以比实际时间更早的时间欺骗车辆10。由此，车对外界信息交互的信息被记录，以及被伪装成一在以后时间发生的错误时间并被作为有效信息而接收等攻击行为变得难以得逞。
通常应注意的是，车对外界信息交互的通信尤其是指车辆之间和/或车辆和基础设施之间的直接通信。它可是例如车对车的通信，或车对基础设施的通信。只要在本专利申请框架内涉及的是一种车辆之间的通信，原则上例如可在车对车通信范围内实现，典型情况下不需要通过一移动无线电网络或一类似外部基础设施进行调制解调，因此可有别于例如基于一移动无线电网络的其他解决方案。例如，一车对外界信息交互的通信可根据IEEE802.11p标准或IEEE 1609.4标准实现。一车对外界信息交互的通信也可被称为C2X通信。部分范围内可被称为C2C(车对车)通信或C2I(车对基础设施)通信。然而，本发明不明确排除例如通过一带调制解调功能的移动无线电网络的车对外界信息交互的通信。
根据本发明所述方法的步骤可按给定的顺序执行。但也可以另一顺序执行。根据本发明所述方法可根据其应用方式，例如使用一特定步骤组合，在不执行其他步骤的情况下来实施。但原则上也可使用这里没有提到的其他步骤。
专利申请中包括的权利要求不放弃实现进一步的防护。
如果在对专利申请进行处理的过程中，发现某项特征或某组特征已无必要，须由申请人立即重新编写某个不再包含该特征或该组特征的、独立的权利要求。这可能会涉及例如在申报日呈交的权利要求的从属组合，或申报日呈交的权利要求被其他特征限定的从属组合。这类重新编写的权利要求或特征组合属于本专利申请公布内容的范畴。此外还须注意，本发明在不同实施方式或实施例中所述的和/或图示中描述的实施方式、特征和变异应可彼此任意组合。单项或多项特征可彼此任意替换。由此构成的特征组合属于本专利申请公布内容的范畴。
在关联的权利要求中参照的内容并不放弃对所参照从属权利要求的特征进行独立的、具体的保护。这些特征也可与其他特征任意组合。
仅在说明部分公布，并在说明中或某项权利要求中只与其他特征一起联合公布的特征，原则上都拥有独自的发明意义。因此也可单独收录到权利要求中，以作为现有技术的界定。

Claims (15)

1.在一车辆(10)中确定一时间的方法，它具有下列步骤：
-从各车辆(10)外部的时间源接收一定数量的时间信息，其中，每个时间源被分配一时间源置信度数值，
-基于时间信息确定时间,以及
-基于时间源置信度数值确定一已分配时间的总置信度数值。
2.根据权利要求1所述的方法，
-其中，从下列组类中所选的时间源接收时间信息：
-基础设施装置，尤其是路边单元，
-其他车辆(30)，
-特种车辆，
-后端系统，
-智能运输系统(ITS)，
-无线电时钟，
-公钥基础设施系统，
-卫星，
-移动无线电网络。
3.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，
-其中，在一定时间对时间信息进行加权。
4.根据权利要求3所述的方法，
-其中，接收时间信息的时间源各时间源置信度数值越高，一时间信息可被加权得越高。
5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，
-其中，一相应的时间源置信度数值显示各相应时间源的一准确性和/或可靠性。
6.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，
-其中，还确定时间信息之间的一误差。
7.根据权利要求6所述的方法，
-其中，还基于所述误差确定总可信度数值。
8.根据权利要求6或7中任一权利要求所述的方法，
-其中，如果误差超过一预定阈值，则会相应激活一检查功能。
9.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，
-其中，一执行所述方法的系统断电后，断电时间基于不同时间源进行相互比较。
-其中，如果停机时间之间的误差超过一阈值，则确定一定时的不可靠性。
10.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，
-其中，还由一振荡器驱动一连续计时，
-其中，所述计时借助指定时间更新。
11.根据权利要求10所述的方法，
-其中，只有当指定时间总置信度数值超过一预定阈值，才会更新计时。
12.根据权利要求10或11中任一权利要求所述的方法，
-其中，所述计时可在预定的时间间隔和/或在预定事件后，尤其是在一断电故障后更新。
13.根据权利要求10到12中任一权利要求所述的方法，
-其中，所述计时的执行方法是，只能被更改到以后的时间。
14.根据权利要求10到13中任一权利要求所述的方法，
-其中，在一计时管理系统退出工作状态情况下，计时和/或一定数量的时间被储存。
15.根据权利要求10到14中任一权利要求所述的方法，
-其中，只有在经过一更新或一预定的最低次数更新后，计时才可用于预定任务。
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