CN102804734A - 车辆单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在车辆中的车辆单元，所述车辆具有至少一个多媒体控制单元(3、4)和至少一个安全控制单元(6)以用于控制多媒体功能和安全功能，其中，所述车辆单元(1、20)设置为在多媒体控制单元(3、4)与安全控制单元(6)之间的转接单元，并且所述转接单元(1、20)对从多媒体控制单元(3、4)接收的数据进行处理并且使所述数据可供安全控制单元利用。所述转接单元(1、20)还将从安全控制单元(3、4)接收的数据传递到多媒体控制单元。另外，所述转接单元(1、20)具有比多媒体控制单元(3、4)高的且比安全控制单元(6)低的安全级。

Description

车辆单元

技术领域

本发明涉及一种在车辆中的车辆单元、尤其是在车辆中的集成在具有其它的车辆单元的通信网络中的车辆单元。车辆配备有至少一个多媒体控制单元——例如多媒体ECU(电子控制单元)，和至少一个安全控制单元——例如安全ECU，以用于控制多媒体功能和安全功能。所述车辆单元设置为在多媒体控制单元与安全控制单元之间的转接单元(Vermittlungseinheit)，其中该转接单元或设置在该转接单元中的计算装置被设计成，使得从多媒体控制单元接收的数据被处理并且使所述数据可供安全控制装置利用。

背景技术

在本文中，术语多媒体控制单元意在被广义地理解并且与车辆中的全部的与术语“多媒体”或信息娱乐相关的设备有关。这些设备尤其指的是远程信息处理应用装置(例如地图显示装置、导航系统等)、语音通信应用装置(移动无线电装置或移动无线电应用装置)、娱乐电子产品(无线电设备、电视机、摄影机等)以及用于乘客携带的且希望联接到车辆电子系统中的用户设备(蓝牙、无线局域网等)的数据界面。这些应用装置的共同之处在于，它们不执行车辆中的涉及安全的功能。

涉及安全的功能由安全控制装置来完成，所述安全控制装置尤其包括驾驶员辅助系统，当借助车辆传感器(车辆动态传感器)、环境传感器(探测车辆周围环境的传感器)、或车辆间通信或车辆与环境间的通信(C2C通信或C2X通信，其中C2X通信包括作为特殊实例的C2C通信)识别出危险状况时，所述驾驶员辅助系统例如通过紧急制动主动地参与车辆控制。所述驾驶员辅助系统例如是ADAS(高级驾驶员辅助系统)或ESC(电子稳定控制系统)。

迄今为止，车辆中的系统被分成：安全性要求高的系统或单元，也就是说为了车辆的安全运行而需要的和/或提高了车辆安全性的系统；以及用于向驾驶员提供娱乐和信息的系统、如导航系统或无线电单元。这种不同是由于在多媒体系统和安全系统的可靠性方面的不同要求造成的。安全系统中运用的安全单元基于“安全驱动”而被开发，而多媒体系统的多媒体单元必须跟上消费性电子产品的发展，因此基于“特征驱动”而被开发。

基于“特征驱动”而被开发的多媒体单元具有各种各样的功能，这些功能应快速地集成到车辆单元中，但是在操作不正确的情况下或在一定的情况下这些功能导致出现故障并且也许导致系统失效，该系统随后必须通过重新启动来被恢复。在多媒体功能中这没有引起进一步的严重后果，因为多媒体功能只用于驾驶员的娱乐和信息，因此重新启动或出现故障没有对车辆的安全性产生影响。

相反地，与直接涉及安全性的车辆功能相关的或向驾驶员通报安全风险的安全单元直接影响了在道路交通中的安全性。因此，对于这些系统的可靠性和稳定性存在有基本上较高的要求。这些系统基本上较慢地被开发并且是健壮的、即在正常情况下这些系统不失效并且在某些情况下甚至通过被设置的冗余而承受住了一些电子部件的失效。

基于此，这类安全单元的开发是非常贵的，因此在车辆电子学/汽车电子技术中通常保持使这两部分(Welten)分开。在一些情况下，能够通过仍不必满足高安全性要求的车辆通信网络在这两个部分之间建立通信。但是，当这两部分进行连接并且在系统边界交换信息时，不同的基本要求(“特征驱动”对比“安全驱动”)显示出了难点，因为安全系统明显较慢地被开发而多媒体单元基于快速开发循环不必关注于对安全准则、例如根据IEC 61508或类似的汽车标准进行遵守。这些(多媒体)系统基本上较快地被开发，从而在这两种系统之间的通信界面上总是产生困难。

WO 2009/101163 A2公开了一种用于导航和对驾驶员进行辅助的车辆系统，该车辆系统具有导航单元、提供单元、传感器单元和驾驶员辅助系统，其中，作为多媒体控制单元的一部分的导航单元将地图资料的部分地图供给到提供单元上，提供单元借助其它的传感器信息或另外的信息对所述数据进行调整并且产生车辆的环境地图，该环境地图由驾驶员辅助系统来使用，以可以在危险状况中作出适当的反应。该系统根据关键词“辅助地平线”来运行并且例如在ADAS系统中用作eHORIZON(电子地平线)。当导航单元作为多媒体单元仅在低的安全性要求下被开发时，期望提供单元是一向驾驶员辅助系统提供地平线以供支配的、具有高安全级的单元，因此在导航单元与提供单元之间的界面中基于“特征驱动”而被开发的系统转换成了基于“安全驱动”而被开发的系统，该提供单元是相应的高级和昂贵的单元。在这方面，问题在于，多媒体控制单元被快速地开发并且在某些情况下与提供单元有关的界面和功能不再以能替代的方式来被标准化。这要求对提供单元进行修改，但是所述修改较慢地进行并且基本上是昂贵的，因为界面本身必须再次满足严苛的安全性要求。

发明内容

在此，本发明的目的在于，在车辆中为多媒体控制单元与安全控制单元之间提供更灵活的界面以供支配。

根据本发明，所述目的通过权利要求1的特征来实现。在此提出，根据本发明给出的转接单元还被设计成使得从安全控制单元接收的数据被传递到多媒体控制单元(旨在进行双向通信的转接单元)，这使得在没有必要将安全控制单元本身连接到多媒体控制单元的具有较低安全级的界面上的情况下，能以简单的方式实现双向的通信流。另外，根据本发明的转接单元的突出之处在于，在转接单元中达到了比在多媒体控制单元中高的并且比在安全控制单元中低的安全级，因此转接单元在制造和开发方面是成本低廉的，并且在基于高安全级的安全控制单元不必进行匹配的情况下可更快速地对于“特征驱动”多媒体控制单元的变化要求进行匹配。因此，这种转接单元将“特征驱动”与“安全驱动”两个部分相连接，并且因此起到多媒体部分与安全部分之间的界面的作用。

在此，转接单元可被构造为一个或多个电子控制单元(ECU)，所述转接单元不具有与所述安全部分一样的安全要求(SIL-安全完整性等级)，而是具有明显比多媒体部分高的SIL级别。这个中间的安全级已允许实现了转接单元的实时性能以及软件认证和完全的系统监控。由此，避免了可对安全装置的功能产生影响的灾难性故障。然而，与多媒体单元相比较，这种转接单元的效率被减小，这是由于系统的安全性较高。

为了达到安全控制单元的较高安全级与多媒体控制单元的较低安全级之间的这个平均安全级，尤其可提出，将转接单元设计成使得尤其持续地进行系统监控。这可被构造成，使得在故障情况下该转接单元输出一故障信息，该故障信息将出现的故障不仅告知给用户而且告知给安全装置，从而不仅驾驶员而且安全装置能够适应于可用信息的缺失，并且可能进行重新启动。

根据所给出的车辆单元的一改进方案，为了与各种不同的其它的车辆单元进行连接，转接单元可具有至少一个用于多媒体控制单元的接口和至少一个用于安全控制单元的接口。这些接口可具有尤其不同的安全级、优选分别具有所连接的单元的安全级。

在这种情况下，根据本发明，例如能够将这些接口以能配置成使得这些接口可容易地对于各种多媒体控制单元或新一代的设备进行匹配的方式布置在多媒体控制单元上。

为此，根据本发明特别有利的是，转接单元具有多个计算单元，这些计算单元中的一个用于配置界面并且被设计成使得该计算单元以与用于媒体控制单元的外部界面无关的方式将一被精确限定的标准提供至一内部界面以供支配，该被精确限定的标准可由被连接的系统中的、具有转接单元的安全级的、其它的计算单元来查询。由此，在不必联接入用于安全控制单元的第二界面的系统中的情况下以简单的方式实现了可被配置的第一界面。转接单元的第一计算单元因此也可具有比该转接单元的第二计算单元或其它的计算单元低的安全级，从而可允许由用户或在车间来实现与新设备相连接的配置介入。在这种系统中，转接单元的系统监控优选集成在具有较高安全级的计算单元中，从而在配置具有较低安全级的第一计算单元时能够可靠地识别和汇报故障。

根据车辆单元的另一实施方式，在多个计算单元具有不同的安全级的情况下，转接单元可被设计成使得具有该转接单元的安全级的计算单元执行：用于直接双向的Ad-hoc网络无线电通信的数据的预处理；基于卫星位置数据、地图数据、车辆与环境间的通信数据(该车辆与环境间的通信数据也包括车辆间的通信数据)、车辆传感器数据和/或环境传感器数据的定位(位置探测)；以及确定所期望的道路分布和交通分布(环境再现)。

所期望的道路分布和交通分布的确定可以是在可供利用的车辆环境地图的意义上的eHORIZON预测或只是对该预测的预处理。对用于双向Ad-hoc网络无线电通信的数据进行预处理可尤其意味着在ITS标准的范围内对用于DSRC无线电通信或ITS-G5无线电通信的数据进行处理，其中全部的ITS层或仅与数据的内容处理相对应的ITS层可在转接单元的计算单元中被处理。关于各种ITS层的标准的更详细的信息可在互联网www.standards.its.dot.gov中找到，因此在这一点上不再更详细地讨论这类根据ITS标准(ITS——智能交通系统)的DSRC通信或ITS-G5通信。

车辆传感器优选是对车辆的状态或车辆部件的状态、尤其是车辆部件的运动状态进行探测的传感器。车辆传感器可以是距离传感器、速度传感器、转向盘转角传感器、转速传感器、横摆率传感器等。在本文中，环境传感器可理解为对车辆的环境进行探测的传感器，其中环境传感器安装在车辆上并且实现自供，即在没有来自于外部的信息信号的情况下，对车辆环境内的物体或状态进行探测。这里尤其包括了摄像机、雷达传感器、激光雷达传感器、超声波传感器等。

对于车辆间通信或车辆与环境间的通信优选使用根据ITS标准的DSRC系统或ITS-G5系统。

根据本发明，转接单元可构造集成在一壳体中。然而根据本发明，转接单元也可被分到多个模块单元中，其中所述模块单元中的每一个具有自己的计算单元。在此，这些模块单元中的每一个具有相对于多媒体单元较高的且相对于安全控制单元较低的安全级。在此，转接单元的全部模块单元优选具有相同的安全级。然而，也能够对应于所执行的功能构造不同的安全级。这在例如下列情况下是合适的：设置有具有连接至多媒体控制单元的接口的单个模块单元、以及其它的用于执行功能的模块单元并且在适当情况下另外的用于安全控制单元的模块单元。各种模块单元的设置不局限于下列情况：每个模块单元具有单独的壳体。根据本发明，也能够在一共同的壳体中设计各种模块单元，其中，在这种情况下模块单元优选在逻辑上被分离，从而各个模块单元可容易地以分开的方式被替代并且在这些模块单元之间构造内部的、优选标准的界面。

在这种情况下，特别有利的是，转接单元的多个模块单元各自具有用于与转接单元的其它模块单元进行连接的接口，这些接口优选符合相应的模块单元的安全级，其中，当具有不同的模块单元时，优选选择最高的安全级。这些接口也能够以特别简单的方式允许对例如被构造为插入式卡片的模块单元进行替代。

根据另一优选的实施方式，合适的是，在转接单元中集成一具有紧急呼叫单元的移动无线电单元，由于紧急呼叫单元以较高的安全级运行，因此该远程信息处理功能也可集成在具有比多媒体控制单元高的安全级的转接单元中。另外，转接单元可设计成，使得按照车辆的环境地图来产生环境再现，该环境再现例如可被应用为用于驾驶员辅助系统(例如ADAS-高级驾驶员辅助系统)的地平线(eHOEIZON)。

附图说明

从下面的对实施例的描述以及附图也给出了本发明的其它的优点、特征和示例。在此，全部的被描述的和/或图中示出的特征以自身的或任意组合的方式形成本发明的主题，甚至与权利要求中的或引用参考中的特征组合无关。

附图中：

图1示意性示出根据本发明的车载网络中的转接单元的第一实施方式，以及

图2示意性示出根据本发明的车载网络中的转接单元的第二实施方式。

具体实施方式

图1示出根据本发明的构造为转接单元的车辆单元1，该车辆单元位于具有至少一个多媒体控制单元2、3、4的车辆中。多媒体控制单元2构造为无线电娱乐单元。多媒体控制单元3表示为远程信息处理或导航单元，而多媒体控制单元4是智能天线，通过该智能天线可实现蜂窝移动无线电通信、卫星通信、以及车辆间通信或车辆与环境间通信。下文中，车辆间通信或车辆与环境间通信也被选择称为C2X通信，C2X通信优选借助DSRC通信或ITS-GS通信根据ITS标准来实现。作为其它的单元还存在有车辆传感器和/或环境传感器单元5。

另外，车辆配备有安全控制装置6，该安全控制装置可构造为驾驶员辅助系统、例如ADAS——高级驾驶员辅助系统。多媒体控制单元2、3、4具有基本上比安全控制单元6低的安全标准，表现为SIL等级(安全完整性等级)的不同的安全级。

其原因在于，对各种单元进行了不同的开发。所述多媒体控制单元构造成，使得新的、在市场上可用的特征被快速地集成在一起。这种“特征驱动”开发意味着，在将新的特征集成到这些单元中时在一定的应用条件下会发生故障，所述故障导致应用的失败并且在某些情况下甚至要求重新启动应用以使得应用恢复它们的功能。在与车辆安全性直接相关的以及例如实现驾驶员辅助功能的安全控制装置中，这是不能被接受的。因此，这些安全控制单元具有基本较高的SIL等级。这些安全控制单元6基于“安全驱动”而被开发，即该开发被谨慎地实施并且在这些单元中使用的电子元件是可靠的，使得极其不可能产生系统的失效。这种开发意味着，仅以非常犹豫不决的态度并且在充分的测试之后才将新的特征集成到该单元中，因此这两种系统的开发速度存在差异。这使得在车辆中连接这两种系统变得更困难。

然而，期望将多媒体控制单元2、3、4和安全控制单元6连接在车辆系统中并且例如进行信息交换。为此，本发明提出了转接单元1，多媒体控制单元2、3、4、安全控制单元6以及车辆传感器和/或环境传感器单元5连接到该转接单元上。所述车辆传感器和/或环境传感器单元可根据品质和设计具有较高或较低的SIL等级。

为了连接到该转接单元上，设置有具有低安全级的接口7以用于连接多媒体控制单元2-4以及连接车辆传感器和环境传感器单元5，其中，本发明并不局限于如通过图1中的自由接口7所表明的具体已提及的单元。

另一方面，安全控制单元6通过具有高安全级的接口8连接到转接单元1上，其中，这里也可设置其它的接口8以便用于连接其它的安全控制单元。

不仅具有低安全级的接口7而且具有高安全级的接口8连接到转接单元1的计算单元9上。然而，具有低安全级的接口7与具有高安全级的接口8的不同之处例如在于：接口7能通过计算单元9来被配置并且能与相应的被连接的多媒体控制单元2-4、或车辆传感器或环境传感器单元5相匹配，或者被使用的电子部件是更便利的。另一方面，具有高安全级的接口8不能简单地被配置并且根据其安全级已经满足了安全控制单元6的严苛的安全要求。由此，明确的是，将转接单元1设置成使得其具有不同安全级的多媒体控制单元2-4和安全控制单元6和/或具有不同安全级的常规的车辆单元相互连接并且在这些单元之间能够进行灵活的通信。

除了在具有低安全级的单元2、3、4、5与具有高安全级的单元6之间建立用于在两个方向上进行数据交换的这种连接之外，转接单元1的计算单元9还被设计用于实施一定的任务。在本文中，这里例如示出了环境再现10、定位11和通信预处理12，然而本发明并不局限于这些以特别有利的方式在转接单元中实施的任务。环境再现10用于借助一类型的地图或地平线——所述地平线可被使用作为安全控制装置6的输入量——来绘制车辆的当前环境，因此，驾驶员辅助系统6认识了车辆的环境并且可在危险状况下以与车辆的环境相匹配的方式作出反应。对此，已知的应用是与ADAS驾驶员辅助系统相连接的eHORIZON。在WO 2009/101163中公开了这种环境再现的运行方式，因此不再对该环境再现进行进一步阐明。

转接单元1的计算单元9可执行的另一任务在于：基于卫星信号例如GPS、地图信息、C2X通信以及车辆传感器和/或环境传感器来进行定位11。为了确定驾驶员自己的车辆的位置，可使用替代卫星定位处理技术的或对卫星定位处理技术进行改进的各种不同的技术。因此，目标是将全部的用于定位的方法组合在转接单元中并且为车辆提供统一的最精确的位置，该位置不仅可被传递至多媒体控制单元2而且可被传递至安全控制单元6。用于定位的可能的技术是：GPS、伽利略或另外的基于卫星的定位系统；借助WLAN的定位；借助移动无线电、地图数据、车辆传感器如车轮转速传感器、转向盘转角传感器、横摆率传感器和环境传感器例如具有后续的三角测量评估或界标评估方式的摄像机、发射机-应答器等的定位；其中，上述技术中的一些也仅可以辅助的方式来被使用并且没有实现车辆的完全定位。

这种应用是特别有利的，因为全部的或尽可能多的车辆单元连接到转接单元1上，从而可容易地通过该转接单元来进行通信并且在该转接单元处可使用全部的数据和信息。当然，不能排除的是，各个多媒体控制单元2-4和传感器单元5也通过车辆通信网络13在绕过转接单元1的情况下进行相互通信。

转接单元1的计算单元9中的另一合理的应用是：尤其在ITS标准(智能交通系统)的范围内对C2X信息进行预处理。在此，目标是：对所获得的数据进行压缩并提取有关的对象和事件；对数据进行验证；产生或确定出用于与环境传感器联合的元数据；选择和桥接接收间隙(Empfangsluecken)；以及借助数据保护技术——例如通过改变ID——来弥补/修补问题。

在此，转接单元1可执行全部的任务10-12或仅完成单个的任务或只能够在具有不同安全级的车辆单元之间进行双向地通信，因此，多媒体控制单元2、3、4或可相当的单元——如传感器单元5——可将数据发送至安全单元6，并且来自安全控制单元6的数据也可在多媒体控制单元2-5中显示或被利用。

因此，可例如将用于环境再现10的单元作为转接单元1，该用于环境再现的单元也能够配备有相应的接口7、8并且在适当情况下也将另外的任务、如定位11和通信预处理12集成到该用于环境再现10的单元内，因此，该单元可作为根据本发明的转接单元1来运行。

对于远程信息处理单元、尤其是应急呼叫单元也是一样的，该远程信息处理单元应优选也以比常规的多媒体控制单元2更高的安全级的方式运行，因此该单元可特别有利地形成根据本发明的转接单元1。车辆传感器或环境传感器单元5也频繁地以具有比纯的多媒体控制单元2高的安全级的方式运行，因为连接到传感器单元5上的传感器的数据通过安全控制单元6被频繁地传送。因此，根据本发明的转接单元1也可集成到这种传感器组5中。

图2示出转接单元20的一种替代实施方式，该转接单元的基本功能仍对应于转接单元1的功能且因此在下文中不再被详细描述。相同的功能或被连接的单元使用与图1中相同的附图标记。

然而，转接单元20被设计成模块化并且具有三个不同的模块。第一模块是具有接口7的连接模块21，该接口具有低的安全级。第二模块是用于实施一定任务的功能模块，而第三模块是具有接口8的连接模块22，该接口8具有高的安全级。转接单元20的全部的模块21、22、23通过内部界面24相互连接并且各自具有计算单元25、26和27。连接模块21的计算单元25和连接模块23的计算单元27各自构造成，使得相应地对低安全级的接口7或高安全级的接口8进行访问，其中计算单元25尤其允许对接口7进行配置。基于这种配置可能性，连接模块21具有比功能模块22和连接模块23低的安全级，根据本发明所述功能模块22和连接模块23具有相同的安全级。然而，优选的是，连接模块21具有比多媒体控制单元2-4高的安全级。功能模块22的安全级以及优选还有连接模块23的安全级低于安全控制单元6的安全级。因为根据图2的车辆传感器和/或环境传感器单元5具有比图1中的车辆传感器和/或环境传感器单元高的安全级，所以它直接连接到连接模块23中的具有高安全级的接口8上，其中，传感器数据在转接单元2的各种模块21、22、23之间通过内部界面24进行交换并且可各自经过全部的接口7、8双向地输出。

功能模块22在计算单元26中具有以下任务：环境再现10、定位11和通信预处理12，以及在适当情况下还有另外的任务、如尤其是在具有不同安全级的车辆单元之间进行相互通信连接。

附图标记列表

1转接单元

2多媒体控制单元，无线电娱乐单元

3多媒体控制单元，远程信息处理和导航单元

4多媒体控制单元，天线单元

5车辆传感器和/或环境传感器单元

6安全控制单元，驾驶员辅助系统

7具有低安全级的接口

8具有高安全级的接口

9计算单元

10环境再现

11定位

12通信预处理

13车辆通信网络

20转接单元

21具有接口7的连接模块

22功能模块

23具有接口8的连接模块

24内部界面，接口

25计算单元

26计算单元

27计算单元

Claims (7)

1.一种在车辆中的车辆单元，所述车辆具有至少一个多媒体控制单元(3、4)和至少一个安全控制单元(6)以用于控制多媒体功能和安全功能，其中，所述车辆单元(1、20)被设置为在所述多媒体控制单元(3、4)与所述安全控制单元(6)之间的转接单元，并且所述转接单元(1、20)对从所述多媒体控制单元(3、4)接收的数据进行处理并且使所述数据可供所述安全控制单元利用，其特征在于，所述转接单元(1、20)还将从所述安全控制单元(3、4)接收的数据传递到所述多媒体控制单元，以及所述转接单元(1、20)具有比所述多媒体控制单元(3、4)高的且比所述安全控制单元(6)低的安全级。

2.根据权利要求1所述的车辆单元，其特征在于，所述转接单元(1)进行了系统监控。

3.根据权利要求1或2所述的车辆单元，其特征在于，所述转接单元(1、20)具有至少一个用于多媒体控制单元(3、4)的接口(7)和至少一个用于安全控制单元(6)的接口(8)，这些接口具有不同的安全级。

4.根据上述权利要求中任一项所述的车辆单元，其特征在于，所述转接单元(1、20)执行：用于双向Ad-hoc网络无线电通信的数据预处理(12)；基于卫星位置数据、地图数据、车辆与环境间的通信数据、车辆传感器数据和/或环境传感器数据的定位(11)；和/或用于确定所期望的道路分布和交通分布的环境再现(10)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的车辆单元，其特征在于，所述转接单元(20)被分成多个模块单元(21、22、23)。

6.根据权利要求5所述的车辆单元，其特征在于，所述转接单元的模块单元(21、22、23)具有用于与所述转接单元(1)的其它模块单元(21、22、23)相连接的接口(24)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的车辆单元，其特征在于，在所述转接单元(1、20)中集成有具有紧急呼叫单元的移动无线电单元。

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