CN108698516B - 显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于显示车辆的当前驾驶模式的设备和方法，其中，所述车辆的多个驾驶模式中的至少一个是自动驾驶模式。根据本发明的设备包括：显示单元(101)，所述显示单元具有至少一个光源(102)和与所述光源(102)共同作用的成像单元(103)；第一控制器(104)，所述第一控制器控制所述光源(102)，其中，所述第一控制器(104)被这样地设计和设置，即它满足在可靠性和安全性标准方面的第一技术条件，并且其中，所述控制器(104)仅在当前存在自动驾驶模式的情况下激活所述光源(102)；和第二控制器(105)，所述第二控制器控制所述成像单元(103)，其中，所述第二控制器(105)被这样地设计和设置，即它满足在可靠性和安全性标准方面的第二技术条件，其中，所述第一技术条件对应于在可靠性或安全性标准方面比所述第二技术条件更高的可靠性或安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于显示被设置用于自动驾驶的车辆的当前驾驶模式的设备，所述车辆尤其是机动车辆、电动车辆或混合动力车辆。
背景技术
术语“车辆的自动驾驶”在本文中涉及一种车辆控制，该车辆控制在所谓的“自动驾驶模式”中在没有驾驶员的干预下完全自主地或者说全自动地控制车辆。术语“自动驾驶模式”在此处与术语“全自动驾驶模式”是相同的。在这样的车辆情况下，在自动驾驶模式中，例如为了在道路上行驶或者为了泊车等等，特别是纵向或横向调节被完全自动化地由车辆的中央控制单元来控制。
因此，在以这种方式理解的“自动驾驶模式”中，按照规定的车辆控制或车辆引导之责任在于车辆中央控制单元，而不在于驾驶员。因此，驾驶员可以进行其他活动，例如读书、看电影、与其他乘客讨论，他可以吃饭等等。
当然，车辆的中央控制单元必须满足相应高的可靠性标准并且必要时被多重冗余地设计。
除了“自动驾驶模式”之外，这种车辆通常至少具有“手动驾驶模式”，其中车辆控制按已知方式完全通过驾驶员实施。因此，在“手动驾驶模式”中，车辆控制或车辆引导之责任完全在于车辆驾驶员。
除了这两种至此提到的驾驶模式(自动/手动)以外，还有一系列的所谓的“部分自动驾驶模式”，其中车辆的中央控制单元部分自动地执行车辆控制或车辆引导，其中，车辆控制或车辆引导的不自动执行的方面必须由驾驶员完成或执行。在这些驾驶模式中，驾驶员至少对车辆控制或车辆引导的部分方面承担责任。这种“部分自动驾驶模式”的例子是基于雷达的间距控制或巡航控制功能。
特别地，在“自动驾驶模式”中，但也在“部分自动驾驶模式”中，必须可靠地和实时地通知驾驶者:“自动”或“部分自动驾驶模式”是激活的且因此对车辆的引导和控制的责任在自动驾驶模式情况下完全在于车辆本身，而在部分自动驾驶模式情况下是部分在于车辆本身。此外，必须可靠地和实时地通知驾驶者：此前激活的“自动驾驶模式”当前在变化或者将在可预见的时间内变化，并且因而对车辆的引导或控制的责任完全地或部分地转移到驾驶员身上。对驾驶员的相应信息通知通过相应的信息输出装置来进行，例如用于光学的信息输出和/或声学的信息输出和/或可触觉感知的信息输出的信息输出装置。对这些信息输出装置必须设置非常高的可靠性要求。特别由此应防止信息输出装置向驾驶员显示存在激活的“自动驾驶模式”，尽管当前没有这种“自动驾驶模式”是激活的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于显示车辆的当前驾驶模式的设备，其中，所述车辆的多个驾驶模式中的至少一个是自动驾驶模式，其可以可靠地和成本有利地实现。
本发明由独立权利要求的特征得出。有利的扩展方案和设计方案是从属权利要求的主题。
本发明的第一方面涉及一种用于显示车辆的当前的驾驶模式的设备，其中，所述车辆的多个驾驶模式中的至少一个是自动驾驶模式。所述设备包括：显示单元，所述显示单元具有至少一个光源和与所述至少一个光源共同作用的成像单元；第一控制器，所述第一控制器控制所述光源，其中，所述第一控制器被这样地设计和设置，即它满足在可靠性和安全性标准方面的第一技术条件/技术要求，并且该控制器仅在当前存在自动驾驶模式的情况下激活所述光源；和第二控制器，所述第二控制器控制所述成像单元，其中，所述第二控制器被这样地设计和设置，即它满足在可靠性和安全性标准方面的第二技术条件，其中，所述第一技术条件对应于在可靠性或安全性标准方面比所述第二技术条件更高的技术可靠性或安全性。
因此，通过光源的激活，即通过光源的点亮来显示“激活的自动驾驶模式”的存在。有利地，所述光源包括多个单独光源，从而在一个单独光源的技术故障情况下仍然保证光源点亮。
成像单元有利地被实施用于输出图形、文字数字字符、动画等等。根据“光源与成像单元共同作用”的特征意味着例如成像单元的图形或文字数字输出仅仅在激活的光源(即点亮的光源)情况下发生。其他类型的共同作用被一并包括在本发明的构思中。
有利地，第一控制器也被设计用于车辆的自动驾驶控制。此外有利的是，第一控制器与在说明书开头部分中提到的中央控制单元相同，其中，中央控制单元附加地控制所述光源。有利地，光源通过如下控制单元来控制，该控制单元满足“针对自动驾驶而对控制单元提出的”技术可靠性或安全性要求。
所建议的设备确保了：显示单元不会在尽管车辆实际上正处于手动/部分自动驾驶模式中时错误地向驾驶员显示车辆处于自动驾驶模式中。反向的情况远远不那么严重：如果在实际存在自动驾驶模式的情况下没有进行车辆正处于这种驾驶模式中的显示，则驾驶员将仍然认为他在手动/部分自动地驾驶并且承担责任。这种错误判断不会有严重后果。因此必须可靠地防止自动驾驶模式的错误显示，但不是必须可靠地防止自动驾驶模式的不显示。
有利地，第一和第二控制器的技术可靠性和安全性标准的技术条件通过技术标准来定义。有利地，第一或第二控制器的技术可靠性和安全性标准的技术条件对应于：根据ISO 26262的ASIL等级(ASIL＝Automotive Safety Integrity Level汽车安全完整性等级)，即ASIL-A，ASIL-B，ASIL-C，ASIL-D；和/或根据IEC 61508或EN 61508或EC 61511的SIL等级(SIL＝Safety Integrity Level安全完整性等级)，即SIL-1，SIL-2，SIL-3，SIL-4；和/或根据DO-178C的DAL等级(DAL＝Design Assurance Level设计保障等级)，即DAL-A，DAL-B，DAL-C，DAL-D，DAL-E；和/或根据每小时错误率的条件；和/或根据错误概率的条件。
有利地，第一控制器的第一技术条件对应于ASIL等级ASIL-C或ASIL-D，或SIL等级SIL-3或SIL-4，或DAL等级DAL-A或DAL-B，或每小时的错误率<10-7或<10-8或<10-9。有利地，第一控制器的第一条件与控制器必须满足的、控制车辆自动驾驶的条件相同。
根据本发明，第一控制器的第一技术条件对应于在可靠性或安全性标准方面比第二控制器的第二技术条件更高的技术可靠性或安全性。有利地，第二控制器的第二条件对应于在车辆远程信息处理系统中常见的可靠性和安全性条件。
所建议的设备的一个有利的扩展方案的特征在于，所述显示单元是具有液晶矩阵和背光源的液晶显示器，其中，所述成像单元是通过所述第二控制单元控制的所述液晶矩阵，所述光源是通过所述第一控制单元控制的所述背光源。背光源有利地包括一个或多个单独光源，特别是一个或多个发光二极管LED(LED＝Light Emitting Diode发光二极管)和/或有机发光二极管OLED(OLED＝Organic Light Emitting Diode有机发光二极管)。液晶显示器仅在背光源激活时才允许输出光学信息。目前背光源以非常高的可靠性(第一条件)显示自动驾驶模式的存在(背光源打开)或不存在(背光源关闭)。第二控制单元控制晶体矩阵，由此定义图形或文字数字输出的光学信息。无论输出何种光学信息，驾驶员都可以根据光学信息被输出的事实来识别自动驾驶模式处于激活。由于相比于对液晶矩阵的控制，对背光源的控制是以更高可靠性来实施的，因此可以保证，即使当第二控制单元由于错误而控制液晶矩阵输出一个可以从中获知自动驾驶模式激活的图形，该图形也由于当时背光源关闭而对驾驶员是不可见的。
所建议的设备的一个有利扩展方案的特征在于，液晶显示器具有背光源，所述背光源被分成数量为O个的区域，其中O＝2、3、......，其中，所述第一控制单元控制数量为P个的区域，其中P<O。在简单情况下，背光源具有两个区域，该两个区域例如具有相同的面积。例如第一区域形成显示单元的右侧部分的背光源，第二区域形成显示单元的左侧部分的背光源。第一控制单元只控制背光源的第二区域。如果对于驾驶员来说在显示单元的左侧部分中实际可以看到光学信息，则这意味着自动驾驶模式是激活的。如果自动驾驶模式是未激活的，则在显示单元的左侧部分上绝对没有光学信息被输出，但是显示单元的右侧部分(由第二控制单元控制)仍然可以被用于输出光学信息。这具有的优点是，可以在不存在“自动驾驶模式”的情况下使用所述显示单元输出信息。
所建议的设备的一个有利替代扩展方案的特征在于，所述显示单元是DLP投影仪(DLP＝Digital Light Processing数字光处理)，其具有DMD芯片(DMD＝DigitalMikromirror Device数字微镜装置)和至少一个照明光源，其中，所述成像单元是所述DMD芯片并且通过所述第二控制单元控制，所述光源是所述至少一个照明光源并且由第一控制单元控制。在这里，通过第二控制单元对DMD芯片的控制限定了输出的图形或文字数字信息。但是，只有当DMD芯片的这个照明光源或这些照明光源是激活的时，该信息才变成可看见的。DMD芯片的这个照明光源或这些照明光源由具有高技术可靠性的第一控制单元来控制，使得总是在显示单元确实产生光学输出时，驾驶员识别出自动驾驶模式处于激活。有利地，存在多个不同颜色的照明光源。有利地，该照明光源是LED或OLED。
有利地，DLP投影仪具有数量N>1的照明光源，特别是不同颜色的照明光源，其中，数量M的照明光源由所述第一控制单元控制，其中M<N。有利地，其余N-M个照明光源由所述第二控制单元控制。
所建议的设备的一个有利扩展方案的特征在于，为了显示自动驾驶模式，由第一控制单元控制的M个照明光源中的仅仅一个、多个或全部照明光源是激活的，而所有其他的N-M个照明光源为了显示所述自动驾驶模式是不激活的。有利地，M个照明光源具有相同的光色，其中，其余N-M个照明光源不具有这种颜色。在这种情况下，每当光学输出以M个照明光源的光色出现时，输出的光学信息总是显示存在自动驾驶模式。
在所建议的设备的一个有利扩展方案中，所述显示单元是平视显示器，其中，先前描述的液晶显示器或先前描述的DLP投影仪是所述平视显示器的一部分。
本发明的另一个方面涉及一种具有上面描述的设备的车辆。
本发明的另一个方面涉及一种用于借助于显示单元显示车辆当前驾驶模式的方法，所述显示单元具有至少一个光源和与所述光源共同作用的成像单元，其中，所述车辆的多个驾驶模式中的至少一个是自动驾驶模式。所建议的方法包括以下步骤。在一个步骤中，通过第一控制器控制所述光源，其中，所述第一控制器被这样地设计和设置，即它满足在可靠性和安全性标准方面的第一条件，并且其中，所述控制器仅在当前存在自动驾驶模式的情况下激活所述光源。在另一个步骤中，通过第二控制器控制所述成像单元，其中，所述第二控制器被这样地设计和设置，即它满足在可靠性和安全性标准方面的第二条件，其中，相比第二条件，所述第一条件对应于在可靠性或安全性标准方面更高的可靠性或安全性。不言而喻，这两个步骤特别是时间上并行地(即同时)执行。
通过类似且有意义地转用上面针对建议的设备所做的描述而得出所述方法的优点和优选扩展方案。
附图说明
其他的优点、特征和细节将从以下描述中得出，在该描述中以及有时参照附图，详细描述了至少一个实施例。相同的、相似的和/或功能相同的部件配有相同的附图标记。附图中所示：
图1是根据本发明的设备的结构示意图；
图2是所建议的设备的示例性系统架构；和
图3是显示单元的示例性实施结构。
具体实施方式
图1示出了用于显示车辆当前驾驶模式的本发明设备的结构示意图，其中，车辆的多个驾驶模式中的至少一个是自动驾驶模式。该设备包括具有至少一个光源102和与光源102共同作用的成像单元103的显示单元101。该设备还包括对光源102进行控制的第一控制器104，其中，第一控制器104被这样地设计和设置，即它满足在可靠性或安全性标准方面的第一条件，并且其中，第一控制器104仅在当前存在自动驾驶模式的情况下激活光源102。该设备还包括对成像单元103进行控制的第二控制器105，其中，第二控制器105被这样地设计和设置，即它满足在可靠性和安全性标准方面的第二条件，其中，第一技术条件对应于在可靠性或安全性标准方面比第二技术条件更高的可靠性或安全性。
图2示出了所建议的设备的示例性系统架构，用于实现在机动车辆内的ASIL分级的显示单元101。原则上在机动车辆中，远程信息处理组件(如组合显示器、主机单元显示器或平视显示器)适合作为显示单元101。但是，要确保符合高ASIL等级的远程信息处理组件的安全，通常至少成本是非常高的。相反，可以容易地确保根据ASIL的光源例如单独的灯的安全。但是，特别在自动驾驶的情况下值得期望的是，这不仅通过灯发出信号，而是这也通过在显示器中的较复杂的图示来发出信号，例如通过动画或者也借助于“增强现实”。
所建议的设备能够同时实现这两个目标，即，自动驾驶模式的相应ASIL安全防护的显示，以及在远程信息处理组件内的复杂的动画或增强现实的显示。
在图2中所示的系统架构包括两个域。在所谓的“HAF域”(HAF＝高度自动驾驶)中具有专用控制器，这些专用控制器具有符合高ASIL等级(4或5)的技术条件。这是必要的，因为在自动驾驶期间这些组件的故障会有严重后果。
注意：术语“自动驾驶”、“高度自动驾驶”和“全自动驾驶”在这里视为含义相同。
因此，在HAF域内，满足所有装置的高ASIL等级是绝对必要的。在另一方面，远程信息处理域的组件通常不满足任何或只满足非常低的ASIL等级(如ASIL-A)。当前激活的驾驶模式因此可以由具有高ASIL等级的HAF域控制器确保安全地发送到远程信息处理域，但它在那里首先不能根据高ASIL等级被接收或显示。
在此实际要解决的问题是，可靠地防止：虽然车辆处于手动/部分自动驾驶模式，但发出了“高度自动驾驶模式”的信号通知。反向情况远不那么严重：如果在自动驾驶模式中没有进行车辆正处于这种驾驶模式中的显示，则驾驶员将继续认为他在手动地/部分自动地驾驶并且承担责任。因此，这种错误判断不会有严重后果。因此只需可靠地防止“显示”，但是不必可靠地防止“不显示”。
图3示出了显示单元101的示例性实施方案，其中远程信息处理显示区域部分或全部由HAF域供电。该显示单元是液晶显示器(LCD)，它由背光源和在其前面的实际液晶(LC)矩阵组成。两个组件直接彼此前后布置。液晶(LC)矩阵在此情况下可以按像素方式透光地或不透光地接通，从而仅当背光源激活时才产生可见的图像。远程信息处理控制器如主机单元对液晶(LC)矩阵进行控制。在这种情况下，远程信息处理控制器可以显示任意复杂的图示和动画，以发出“激活的自动驾驶模式”的信号。这不必以满足ASIL条件的方式来进行，因此远程信息处理控制器仍可廉价实施。此外，HAF控制器对背光源进行控制，即，HAF控制器为背光源供电。在此，仅当“自动驾驶模式”处于激活状态时，HAF控制器才为背光源供电。由于HAF控制器是一种具有高ASIL等级的组件，因此这种供电也可以容易地以相应高的技术可靠性被切断或接通，而为此不引起相关的额外费用。
因此可以确保，仅当背光源被供电时，驾驶员才能够看见“自动驾驶模式”的显示。也就是说，不管远程信息处理控制器具有何种故障，它总能够可靠地防止：尽管自动驾驶模式根本不是激活的，但驾驶者看见“表示激活自动驾驶模式”的显示。
所述设备的在图3中示出的变型方案的缺点是，当高度自动化驾驶模式根本不是激活的时，整个LCD显示器是不可用的，因为在这种情况下背光源不是激活的。因此，在本发明的一个更有利的变型方案中，背光源被分成两部分，例如被分成背光源的右侧部分和左侧部分。背光源的右侧部分由HAF控制器控制，其中，左侧部分始终被供电。只要远程信息处理控制器只在右显示区域中进行针对激活的高度自动化的驾驶操作的显示，则对于显示区域的右侧部分来说，得到与该设备的在先前描述的变型方案相同的效果。
在该设备的另一种变型方案中，所述设计构想被转用到平视显示器(HUD)上。平视显示器可以借助于先前描述的液晶(LC)显示器作为成像器来运行，由此得到这种平视显示器的如上所述的效果和优点。
此外，所建议的设备可以借助于DMD投影仪(DMD＝Digital Micromirror Device数字微镜装置)实现为平视显示器(HUD)。在这种情况下，在DMD芯片上的许多小微镜使一个或多个光源的光偏转到通常物镜所在的投影方向上。这样的投影仪例如可以由三原色红、绿和蓝的三个独立光源(LED)提供输入，此后三原色在时间快速序列中针对每个像素通过DMD芯片被彼此叠加在一起。通过混合三原色可以在每个像素上产生大量不同的色调。
在这种DMD投影仪的一种体现形式中，现在三个照明光源中的一个由HAF控制器来供电。附加地，“发出高度自动化驾驶操作的信号通知”的显示是由该远程信息处理控制器仅仅以这种颜色或以这种颜色的不同的亮度色调示出的。此时即使在远程信息处理控制器有故障时也确保：该高度自动驾驶模式的显示是驾驶员不能看见的，因为相应的照明光源不被供电。
一个主要的优点是，即使在禁用高度自动驾驶模式的情况下，三个光源中的两个仍然被供电，由此图像仍然可以在HUD上示出。在此不利的仅仅是，对于剩余的显示，仅有有限的色彩空间供使用。
在另一个变型方案中，不是三个光源中的一个被从HAF域供电，而是两个。相应地，“高度自动驾驶模式激活或未激活”的显示以这两种颜色的混合显示出来。不言而喻，并非只可以使用红色、绿色和蓝色的照明光源。相反，DMD投影仪可以利用不同颜色的照明光源的任意组合来运行，例如利用白色、红色和蓝色的照明光源。然后是由期望的设计所影响的决定，照明光源中的哪一个保持被设置用于显示高度自动化的驾驶操作。由此可以相应地调整供相应显示使用的色彩空间。此外，不仅可以添加三个，而且还可以添加四个或更多个照明光源。因此可以实现，即使在高度自动驾驶模式未被激活时整个色彩空间也提供给其余的显示使用，例如通过由HAF域对一个第四光源供电。
尽管本发明详细通过优选实施例进行了详细说明和解释，但本发明并不受所公开的示例限制并且可以由专业人员从其中导出其他变型，而不脱离本发明的保护范围。因此清楚的是，存在大量的变化可能性。同样清楚的是，示例性地提及的实施方式确实仅表示示例，它们不应该以任何方式被解释为例如对保护范围、应用可能性或本发明的配置的限制。相反，前面的描述和附图描述使专业人员能够具体地实施这些示例性的实施方式，其中，专业人员在知晓所公开的发明构想下可以进行多种多样的修改，例如关于在示例性的实施方式中提及的各个元件的功能或布置方面，而不脱离通过权利要求和其法律上的等同物(如在说明书中的广泛解释)所定义的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于显示车辆的当前驾驶模式的设备，其中，所述车辆的多个驾驶模式中的至少一个驾驶模式是自动驾驶模式，该设备包括：
-显示单元(101)，所述显示单元具有至少一个光源(102)和与所述光源(102)共同作用的成像单元(103)，
-第一控制器(104)，所述第一控制器控制所述光源(102)，其中，所述第一控制器(104)被这样地设计和设置，即它满足在可靠性和安全性标准方面的第一技术条件，并且其中，所述第一控制器(104)仅在当前存在自动驾驶模式的情况下激活所述光源(102)，和
-第二控制器(105)，所述第二控制器控制所述成像单元(103)，其中，所述第二控制器(105)被这样地设计和设置，即该第二控制器满足在可靠性和安全性标准方面的第二技术条件，其中，所述第一技术条件对应于在可靠性或安全性标准方面比所述第二技术条件更高的可靠性或安全性。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一控制器(104)被设计用于所述车辆的自动驾驶控制。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述在可靠性或安全性标准方面的第一和第二技术条件通过以下各项给出：
-根据ISO 26262的ASIL等级，即ASIL-A，ASIL-B，ASIL-C，ASIL-D中，和/或
-根据IEC 61508或EN 61508或EC 61511的SIL等级，即SIL-1，SIL-2，SIL-3，SIL-4，和/或
-根据DO-178C的DAL等级，即DAL-A，DAL-B，DAL-C，DAL-D，DAL-E，和/或
-根据每小时错误率的条件，和/或
-根据错误概率的条件。
4.根据权利要求1或2的设备，其中，所述第一控制器(104)的第一技术条件对应于
-ASIL等级ASIL-C或ASIL-D，或
-SIL等级SIL-3或SIL-4，或
-DAL等级DAL-A或DAL-B，或
-每小时的错误率<10-7或<10-8或<10-9。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述显示单元(101)
-是具有液晶矩阵和背光源的液晶显示器，其中，所述成像单元(103)是所述液晶矩阵，所述液晶矩阵通过所述第二控制器(105)控制，以及所述光源(102)是所述背光源，所述背光源通过所述第一控制器(104)控制，或
-是DLP投影仪，其具有DMD芯片和至少一个照明光源，其中，所述成像单元(103)是通过所述第二控制器(105)控制的所述DMD芯片，并且所述光源(102)是通过所述第一控制器(104)控制的所述至少一个照明光源。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，DLP投影仪具有数量N>1的照明光源，其中，数量M的照明光源由所述第一控制器控制，其中M<N。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，DLP投影仪具有不同颜色的照明光源。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其中，为了显示所述自动驾驶模式，由所述第一控制器(104)控制的M个照明光源中的仅仅一个、多个或全部照明光源被激活，而所述N个照明光源中的所有其他照明光源对于显示所述自动驾驶模式是不激活的。
9.根据权利要求5所述的设备，其中，所述液晶显示器具有背光源，所述背光源被分成数量为O的区域，其中O＝2、3、......，其中，所述第一控制器(104)控制数量为P的区域，其中P<O。
10.一种具有根据权利要求1至9中任一项所述的设备的车辆。
11.一种用于借助于显示单元(101)显示车辆的当前驾驶模式的方法，所述显示单元具有至少一个光源(102)和与所述光源(102)共同作用的成像单元(103)，其中，所述车辆的多个驾驶模式中的至少一个驾驶模式是自动驾驶模式，所述方法具有以下步骤：
-通过第一控制器(104)控制所述光源，其中，所述第一控制器(104)被这样地设计和设置，即第一控制器满足在可靠性和安全性标准方面的第一技术条件，并且其中，所述控制器(104)仅在当前存在自动驾驶模式的情况下激活所述光源(102)，和
-通过第二控制器(105)控制所述成像单元(103)，其中，所述第二控制器(105)被这样地设计和设置，即第二控制器满足在可靠性和安全性标准方面的第二技术条件，其中，所述第一技术条件对应于在可靠性或安全性标准方面比所述第二技术条件更高的可靠性或安全性。
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