CN109278693B - 电子控制单元、网关电路、安全系统和环境传感器元件 - Google Patents

Abstract

公开了一种电子控制单元(100)、网关电路、安全系统和环境传感器元件。该电子控制单元(100)包括：信号输入电路(102)，被配置成从雷达传感器或从激光雷达传感器接收传感器信号；以及处理电路(104)，被配置成基于传感器信号的第一表示确定第一条件，并且响应于第一条件生成激活信号(106)。

Description

电子控制单元、网关电路、安全系统和环境传感器元件

技术领域

本实施方式涉及电子控制单元、可耦接至气囊电子控制单元的网关电路以及使用环境传感器的车辆安全系统。

背景技术

诸如汽车或卡车等车辆通常包括冲击传感器，以确定车辆是否撞击对象或对象是否撞击车辆并随后引起安全措施以例如通过引发一个或更多个气囊的弹开来保护车辆内的人员。常用的传感器(例如压力室中的压力传感器或惯性传感器)本身对冲击敏感，即它们在冲击已经发生时提供传感器响应。换句话说，引起安全措施的条件是冲击本身。用于评估传感器信号的电子控制单元(ECU)需要以非常低的时延评估传感器信号，以便及时引起安全措施，使得安全措施不会太晚执行以仍保护车辆内的乘客。由于时延非常低，所以通常要求传感器信号的评估算法简单，以确保及时执行。因此，由于可用的处理时间有限，所以对于采取任何安全措施的决定或安全措施选择的决定可能不是最佳的。此外，如果冲击仅在其发生时可检测到一次，则要采取的安全措施的选择可能是有限的。最终可能不会采取一些提高乘客安全的措施，因为它们的执行花费太长时间而在已经发生冲击后不能生效。因此，对于传统系统似乎有改进的空间。

发明内容

电子控制单元的一些实施方式包括：信号输入电路，被配置成从雷达(无线电检测和测距)传感器或从激光雷达(光检测和测距)传感器接收传感器信号；以及处理电路，被配置成基于传感器信号的第一表示确定第一条件。处理电路响应于第一条件生成激活信号。能够从雷达传感器或激光雷达传感器接收传感器信号的电子控制单元(ECU)可能能够在即将到来的冲击实际发生之前确定即将到来的冲击。

雷达传感器或激光雷达传感器提供关于车辆环境的信息，以便可以在冲击实际发生之前确定或预测冲击。因此，有时间从传感器信号的第一表示确定第一条件。将理解的是，利用现有技术的冲击传感器，这种在冲击之前对第一条件的确定是不可能的。

如果第一条件被满足，则可以发出激活信号。激活信号可以引起特定预期冲击所需的安全措施，以便防止预期冲击或至少减轻其后果。

在预期或估计的冲击之前可用的时间也可以用于引起除常规可用的安全措施之外的安全措施。利用在冲击之前识别的第一条件，目前需要更多时间执行的安全措施也本申请的范围之内。根据一些实施方式，激活信号不仅可以引起不可逆安全措施(如气囊的弹开)的激活，而且可以引起可逆安全措施的激活。可逆安全措施可能有更长的执行时间，有利于在其执行期间可能反转安全措施或停止安全措施。也就是说，电子控制单元的实施方式能够根据第一条件决定是否生成可逆激活信号以激活可逆安全措施或生成不可逆激活信号以激活不可逆安全措施。具有引起可逆安全措施、不可逆安全措施或两者的组合的能力，不仅可以提高车辆乘客的安全性，还可以节省成本(例如，如果根据所确定的第一条件，不需要后续汽车修理的可逆安全措施足以保护乘客)。例如，如果将即将到来的低速冲击或与软对象的冲击被确定为第一条件，则拉紧车辆乘客的安全带可能就足够了，而不用采取弹开气囊的不可逆安全措施。

根据一些实施方式，可逆激活信号可以被配置成引起下述中的至少之一以避免对象侵入到车辆的内部：车辆的至少一个车窗的关闭和车辆的至少一个车顶部分的关闭。其他可逆安全措施包括拉紧车辆的至少一个安全带或调整车辆的至少一个座位，以便使车辆的乘客处于车辆的冲击或强烈的减速力对乘客的身体造成最小的可能损害的位置。

根据另外的实施方式，尽管车辆的减速似乎减轻即将到来的冲击的损害，但可逆激活信号可以促使抑制对车辆的紧急制动长达特定量的时间。知晓车辆的环境的情况下，如果能够通过抑制紧急制动来避免一个特定的冲击情形——即使该决定是以接受另一冲击情形的更高速度为代价，则ECU能够确定使得对车辆乘客的整体威胁可以最小化的第一条件。

特别地，在决策期间也可以考虑车辆的不同变形特性。例如，在对乘客有直接冲击之前，侧面冲击在存在较小的变形空间或没有变形空间的位置处撞击车辆驾驶室。与此相对，对于正面冲击，在对乘客有直接冲击之前，车辆的驾驶室变形的空间更大。因此，如果ECU确定即将到来的侧面冲击以及此后的即将到来的正面冲击作为第一条件，则足够长地抑制紧急制动可能是合适的。抑制紧急制动可以允许车辆离开即将发生侧面冲击的区域，这可以显着提高乘客的安全性。即使正面冲击随后发生的速度可能比在紧急制动下的常规情形更高，但对乘客的整体威胁实际上可能会降低。

除了引起可逆安全措施的可逆激活信号之外或以外，激活信号可以是引起车辆的紧急制动和气囊的弹开中的至少之一的不可逆激活信号。

雷达传感器或激光雷达传感器的传感器信号可能具有高分辨率，例如以支持自动驾驶功能。例如，由雷达传感器或激光雷达传感器生成的传感器信号能够以高空间分辨率和高光谱分辨率识别对象，以区分微小的位置差和速度差。例如，如果传感器信号还用于都依赖于以足够的分辨率重构车辆的环境以采取合适的驾驶决定的自动驾驶系统或高级驾驶员辅助系统(ADAS)，则高分辨率传感器信号可能已经在如此配置的车辆的系统内可用。传感器信号可以以高分辨率存在，以便能够决定例如需要什么转向动作来避免触碰或冲击对象。可以使用同样的(高分辨率)传感器信号以避免离开道路。尽管这样的自动驾驶决策或辅助驾驶决策可能不太紧急，但是关于是否要由电子控制单元生成激活信号以引起安全措施的决定可能需要以极少的时延来进行。因此，电子控制单元的一些实施方式可选地还被配置成生成传感器信号的第一表示，其可以基于可从雷达传感器和/或激光雷达传感获得的传感器信号在处理电路本身内进行适当且时间敏感的处理。

根据一些实施方式，传感器信号的第一表示可以从传感器信号的第二表示中导出，该传感器信号的第二表示从环境传感器接收。根据一些实施方式，传感器信号的第一表示可以以低于传感器信号的第二表示的分辨率来得到。

根据另外的实施方式，电子控制单元的处理电路还能够从接收的传感器信号生成传感器信号的第二表示，并且将第二表示转发至电子控制单元的第一输出接口，该第一输出接口可耦接至通信系统的物理层。因而，电子控制单元能够实现快速决策，同时使用传感器信号的其他部件可以根据传感器信号的第二表示进行操作，传感器信号的第二表示可以例如具有更高的分辨率。因此，根据实施方式的电子控制单元可以集成在已经具有根据传感器信号的第二表示进行操作的其他组件的现有系统中，而无需修改现有的组件、传感器或两者。

根据一些实施方式，电子控制单元的处理电路被配置成从在传感器信号内接收的第二表示中提取第一表示。这使得电子控制单元能够使用针对车辆内的其他部件适当地构造的传感器信号，同时能够以所需的时延操作，原因是能够提取并因此生成传感器信号本身的所需的第一表示。ECU及其功能也可以不费力且没有附加成本地被包括在现有的通信系统中，例如被包括自动驾驶系统中。

根据一些实施方式，传感器信号的第二表示具有比传感器信号的第一表示更高的分辨率。虽然车辆内的其他部件例如自动驾驶控制单元可以具有使用具有更高分辨率的第二表示的能力，但是电子控制单元可以使用具有较低分辨率的第一表示以便能够使电子控制单元实现所需的快速决策。例如，根据一些实施方式，对于给定时刻的传感器数据，传感器信号的第一表示的分辨率在角度分辨率(方位角或高度分辨率之一或两者)、覆盖的空间范围或相对速度的方面中的至少一方面上较低。

虽然电子控制单元的一些实施方式可以被配置成在其处理电路内生成传感器信号的第一表示和传感器信号的第二表示，但是其他实施方式被实现为可耦接至气囊电子控制单元的网关电路。网关电路能够使得气囊电子控制单元能够与环境传感器一起使用，例如与雷达传感器或激光雷达传感器一起使用。为此，可耦接至气囊电子控制单元的网关电路的实施方式包括：被配置成从车辆的环境传感器接收传感器信号的信号输入端端和被配置成将环境传感器的传感器信号的第一表示转发至ECU的第一信号输出端。网关电路还包括第二信号输出端，其被配置成将环境传感器的传感器信号的第二表示转发至通信系统的物理层，以用于车辆内的其他部件或以其他方式附接至通信系统的其他部件的另外的用途。

使用根据实施方式的网关电路可以实现将气囊电子控制单元与现有的另外的电子控制单元例如自动驾驶电子控制单元有意地组合在一起，这可能需要传感器信号的第二表示以便能够根据需要进行操作。

根据一些实施方式，网关电路能够基于单个传感器报文内的标签来识别接收到的传感器报文是包括传感器信号的第一表示还是传感器信号的第二表示。这可以允许在传感器信号被创建为具有一系列传感器报文的系统中的网关电路的有效硬件实现。然后，网关电路能够识别传感器报文内的标签就足矣以便将传感器报文的内容分别适当地引导至第一信号输出端或第二信号输出端是足够的。根据一些实施方式，网关电路被配置成根据通信系统内可用的协议提供传感器信号的第二表示，以便借助通信系统将第二表示转发至连接到网关的其他相关联的处理实体。

网关电路的其他实施方式用作用于多个相关联的环境传感器的网关，使得网关电路还包括被配置成从车辆的第二环境传感器接收另外的传感器信号的第二信号输入端。此外，网关电路的第一信号输出端被配置成将另外的传感器信号的第一表示转发至气囊ECU。类似地，第二信号输出端被配置成将另外的传感器信号的第二表示转发至通信系统的物理层。

根据一些实施方式，能够与ECU一起协作的用于车辆的环境传感器元件包括被配置成产生覆盖视场的传感器信号的雷达传感器或激光雷达传感器。传感器元件被配置成提供传感器信号的第一表示以及传感器信号的第二表示。环境传感器还包括可耦接至通信系统的物理层的接口。接口被配置成将传感器信号的第一表示、传感器信号的第二表示、或传感器信号的第一表示和传感器信号的第二表示二者输出至物理层，以针对ECU以及系统内的其他组件或ECU提供传感器信号的不同表示。如果环境传感器元件具有被配置成使用一个或更多个传感器报文来输出传感器信号的不同表示的接口，则可以经由公共通信信道来传送不同的表示。为了使后续组件能够在没有高分析工作的情况下识别不同的表示，环境传感器元件的一些实施方式将特定标签插入至各个传感器报文中，标签指示各个传感器报文是传感器信号的第一表示的一部分还是传感器信号的第二表示的一部分。

用于车辆的安全系统的一些实施方式包括：提供第一传感器信号的第一环境传感器；提供第二传感器信号的第二环境传感器，第二环境传感器松散地耦接至第一环境传感器，同时第一环境传感器和第二环境传感器的视场至少部分地交叠。在系统内，网关电路包括：第一信号输出端，被配置成生成第一传感器信号的第一表示；以及第二信号输出端，被配置成将第一传感器信号的第二表示转发至通信系统的物理层。类似地，第二网关电路包括：第一信号输出端，被配置成生成第一传感器信号的第一表示；以及第二信号输出端，被配置成将第二传感器信号的第二表示转发至通信系统的物理层。安全系统还包括气囊ECU，被配置成基于第一传感器信号的第一表示、第二传感器信号的第一表示或者第一传感器信号的第一表示与第二传感器信号的第一表示的组合来识别第一条件。气囊ECU被配置成响应于第一条件生成激活信号。激活信号被配置成引起安全措施的执行。

使用安全系统内的至少两个环境传感器，呈现至少部分交叠视场的环境传感器可以允许确定关于被观察的对象的信息，该信息指示被观察的对象对车辆的冲击的整体可能性或时间。例如，第一传感器信号的第一表示和第二传感器信号的第一表示的组合可以提供对部分交叠视场内的对象的移动方向的估计。例如，如果在第一传感器信号的第一表示和第二传感器信号的第一表示内可检测移动对象之后在第一传感器信号的第一表示和第二传感器信号的第一表示中之一中识别到该移动对象，则可以识别未来冲击的第一条件。如果在这些情况下不能再在传感器之一的视场内识别对象，那么可以得出如下结论：对象至少在与连接环境传感器的位置的轴垂直的方向上具有相对移动分量。例如，如果将环境传感器放置在车辆的侧面，则可以推断出移动对象正朝向车辆的侧面移动，并且可以确定即将到来的侧面冲击的条件。

附图说明

以下仅通过实施方式的方式并且参照附图来描述装置和/或方法的一些实施方式，其中：

图1示出了被配置成处理传感器信号的电子控制单元的实施方式；

图2示出了被配置成处理传感器信号的至少两个表示的电子控制单元的另一个实施方式；

图3示出了由环境雷达传感器阵列提供的传感器信号的表示的实施方式；

图4示出了电子控制单元、网关电路或环境传感器元件的实施方式中的处理的流程图；

图5示出了用于环境传感器的网关电路的实施方式；

图6示出了用于至少两个环境传感器的网关电路的另一个实施方式；

图7示出了车辆安全系统的实施方式；以及

图8示意性地示出了环境传感器元件的实施方式。

具体实施方式

现在将参照其中示出了一些实施方式的附图来更全面地描述各种实施方式。在附图中，为了清楚起见，线、层和/或区域的厚度可能被夸大。

因此，尽管其他实施方式能够有各种修改和替代形式，本发明的一些具体实施方式在附图中示出并且随后将进行详细描述。然而，该详细描述不将其他实施方式限于所描述的具体形式。其他实施方式可以涵盖落入本公开的范围内的所有修改、等同内容和替换。在整个附图的描述中，相同的附图标记表示相同或相似的元件，当相互比较时，它们可以相同地或以修改的形式实现，同时提供相同或相似的功能。

将要理解，当元件被称为“连接至”或“耦接至”另一元件时，这些元件可以直接连接或耦接或者经由一个或更多个中间元件耦接。如果使用“或”来组合两个元件A和B，则应理解为公开了所有可能的组合，即仅A、仅B以及A和B。用于相同组合的替代措辞是“A和B中至少一个”。这同样适用于多于两个元件的组合。

本文用于描述具体实施方式的术语不旨在限制其他实施方式。无论何时使用诸如“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”等单数形式，则没有将仅单个元件明确或隐含地定义为强制性的，其他实施方式也可以使用多个元件来实现相同的功能。类似地，当功能随后被描述为使用多个元件来实现时，其他实施方式可以使用单个元件或处理实体来实现相同的功能。还将理解，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”在使用时指明所陈述的特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元件、部件和/或其任何组合的存在或添加。

图1示意性地示出了电子控制单元100的实施方式。电子控制单元100包括信号输入电路102，其被配置成从雷达传感器或用作车辆120的安全系统内的环境传感器110的激光雷达传感器接收传感器信号。仅为了说明的目的示出车辆120和环境传感器110。信号输入电路102可以连接至任意通信介质，使得能够接收传感器信号并支持可与具体实施方式的通信介质一起使用的任何协议。例如，传感器信号可以在信号电路102处作为一系列单独的传感器报文被接收。传感器信号可以使用任意通信协议(例如使用传感器特定的通信协议，如单边半字节传输(SENT)或短PWM代码(SPC)之一)来接收。可用协议的其他示例是控制器区域网络(CAN)、FlexRay、本地互连网络(LIN)或以太网等总线协议。

电子控制单元100还包括处理电路104。处理电路104基于传感器信号的第一表示确定第一条件，并响应于第一条件生成激活信号106。可以选择或创建传感器信号的第一表示以适配处理电路104的处理能力和确定处理电路正在搜索的第一条件的可用时间。

应该认识到，雷达传感器或激光雷达传感器提供关于车辆的环境的信息，使得可以在冲击实际发生之前确定或预测冲击，从而至少提供在第一条件的出现和预期的冲击之间的附加的时间预算。事实上，根据具体情况，甚至可以防止预期冲击。

附加的时间预算也可用于促成除常规可用的安全措施(例如弹开气囊或引起紧急制动)之外的安全措施，因为需要更多时间执行的安全措施目前也在本申请的范围内。根据一些实施方式，激活信号106不仅可以引起不可逆安全措施的激活，如弹开气囊或引起紧急制动，而且还可激活可逆安全措施。电子控制单元100的实施方式能够根据第一条件决定是生成用于激活可逆安全措施的可逆激活信号还是生成用于激活不可逆安全措施的不可逆激活信号。

可逆安全措施的示例是(非穷举)关闭车辆的至少一个窗、关闭车辆的至少一个车顶部分、张紧车辆的至少一个安全带、调整车辆的至少一个座位、或者抑制车辆的紧急制动，这将在下面更详细地说明。

确定第一条件的一种特别有吸引力的方式是使用神经网络。经过适当训练的神经网络具有以低时延和高可靠性执行复杂分析的能力。因此，如果在处理电路104内使用神经网络，则可以在在电子控制单元的实施方式内以所需的低时延来分析来自雷达或激光雷达传感器的多个传感器信号。

在具有自动驾驶或ADAS功能的车辆中，可能已经存在多个环境传感器，例如雷达传感器、激光雷达传感器或相机传感器。通常情况下，这些环境传感器的信号由ADAS系统以比用于比如说气囊系统的传统ECU更大的资源来进行处理。因此，环境传感器可以以由电子控制单元100不能适当处理的表示来提供传感器信号。例如，在那些系统内提供的传感器信号的第二表示可以具有比可能用于传感器信号的第一表示的分辨率更高的分辨率。然而，气囊ECU的实施方式提供或生成具有较低的分辨率的传感器信号的第一表示，使得气囊ECU也能够处理现有的环境传感器的数据。因此，将电子控制单元100的实施方式添加到现有系统中不需要改变环境传感器和其他现有的ECU。添加气囊ECU的实施方式还可以允许改变现有的部件或其软件，而不需要随后修改所添加的气囊ECU，因为气囊ECU内的较低分辨率表示的产生独立于现有部件。这可能是特别感兴趣的，因为气囊ECU或其软件的修改将以后续的验证过程为代价，其中要证明气囊ECU的软件没有故障。

图2示出了电子控制单元200的一个实施方式，该电子控制单元200可以在对例如现有的自动驾驶系统几乎没有任何改变的情况下被包括。电子控制单元200能够附加地处理已经存在的环境传感器的传感器信号。类似于图1的实施方式，电子控制单元200包括信号输入电路202，其被配置成从雷达传感器或激光雷达传感器以及处理电路204接收传感器信号201以使用传感器信号的第一表示205a(也被称为第一传感器信号表示205a或第一表示205a)来确定第一条件。处理电路204还被配置成响应于第一条件生成激活信号206。进一步参考图2的实施方式，处理电路204还被配置成生成传感器信号的第二表示205b(也被称为第二传感器信号表示205b或第二表示205b)。处理电路204还被配置成将传感器信号的第二表示205b转发到可耦接至通信系统的物理层的第一输出接口210。

例如，如果电子控制单元200在其信号输入电路202及其第一输出接口210处支持在自动驾驶系统内使用的协议，则电子控制单元200可以插入在自动驾驶ECU及其关联的环境传感器之间以也利用环境传感器信号来引起安全措施，而不需要进一步适应自动驾驶系统。为此，第一输出接口210可以支持任意协议，如例如CAN、FlexRay或以太网。

其他实施方式的电子控制单元200能够从两个或更多个环境传感器接收传感器信号。在这样的实施方式中，输入电路202被配置成从车辆的第二环境传感器接收至少一个另外的传感器信号。类似地，第一输出接口210然后还被配置成至少转发另外的传感器信号的第一表示。

在一些应用中，用于自动驾驶ECU的传感器信号的第二表示205b可能需要比用于电子控制单元200的传感器信号的第一表示205a更高的分辨率，使得需要处理电路204降低传感器信号的第二表示205b的分辨率或者从传感器信号的第二表示205b中提取传感器信号的第一表示205a。

随后参考图3中的由雷达或激光雷达传感器提供的数据的表示(作为其传感器信号)，来示出如何通过低计算量来实现分辨率降低的特定示例。作为通过单个传感器生成的传感器信号的一个特定示例，图3中示出的雷达数据立方体300具有三个维度。第一维度302指示促使由雷达传感器发送的雷达信号发生反射的对象的距离。第二维度304指示传感器的接收信道，其通常包括接收天线阵列，每个接收天线对应于一个接收信道。第三维度306指示传感器和反射雷达信号的对象之间的相对速度。图3中所示的三维立方体中的每个都与显示信号功率的系数相关联，或信号的复值描述与第一维度302、第二维度304和第三维度306中由区间所表示的参数集相关联的雷达信号的回波的强度。

例如，对于连续波雷达系统，反射距离由当前传输的雷达信号和当前接收的反射雷达信号之间的频率差确定。如果借助于傅里叶分析评估每个频率差的信号强度，则反射的强度与针对频率差找到的傅立叶系数成比例。因此，系数的量级包括关于距离的信息，而系数的大小提供关于反射对象的大小的信息。关于反射对象和传感器之间的相对速度的信息另外通过评估反射信号相对于传输信号的多普勒频移来确定。在这样的实现方式中，与各个区间相关联的系数可以与所确定的傅立叶系数的大小成比例。

传感器信号或雷达立方体300的分辨率由在所有三个维度302、304、306中的网格给出。降低传感器信号的第一表示205a的分辨率的目的是减少电子控制单元必须处理的数据量，以在给定ECU的有限计算能力的情况下实现快速处理。

假设提供雷达立方体300作为传感器信号的第二表示，可以以各种方式并且相对于各种特性来降低表示的分辨率，以得到具有较低分辨率的第一表示。

为了降低距离的分辨率，可以在第一维度302中合并两个或更多个相邻区间。此外，如果仅仅想要找到指示对象对车辆的冲击的条件，则可以忽略某个最小距离以上的距离而没有不利，从而导致待在处理电路204内进一步处理的数据的减少。

例如，可以通过合并第三维度306中的两个或更多个相邻区间来减小相对速度的分辨率。为了冲突预测的目的，类似于忽略高于特定距离的反射，可以完全忽略与远离传感器的相对移动对应的项目，这也可以导致大量数据的减少。

关于接收雷达数据立方体内的项目的对象的雷达截面，可以进一步降低分辨率。对于连续波雷达，这可以通过增加雷达数据立方体内要考虑的傅里叶系数的阈值来实现。出于冲突检测和产生适当的安全措施的目的，将分析限制在特定尺寸以上的对象在处理复杂度方面可能是足够的和有利的。

基于图3中的雷达数据立方体，还可以通过合并第二维度304中的两个或更多个相邻区间来减小空间和角分辨率。

如前所述，就角分辨率、覆盖的空间范围和相对速度中的至少一个而言，对于给定时刻的传感器数据(例如，在图3中由单个无线电数据立方体表示)，传感器信号的第二表示205b可以具有比传感器信号的第一表示205a所需的分辨率更高的分辨率。当然，可以针对更多这些方面一次降低分辨率。使用先前描述的数据减少的若干示例中的一个或组合，可以实现关于图3中示出的一个或更多个维度而减少给定雷达数据立方体的数据量的算法。如此生成的雷达数据立方体的低分辨率表示可随后在具有有限处理能力的电子控制单元内(例如在气囊ECU内)处理。

图4示出了在电子控制单元的实施方式中的数据减少和转发方法的示例的流程图。基于如图3所示的雷达数据立方体执行数据减少，该雷达数据立方体被作为高分辨率传感器信号320(也被称为高分辨率表示320或传感器信号的第二表示)而接收。对高分辨率表示320进行处理以生成具有较低分辨率的传感器信号的第一表示330，也被称为低分辨率表示330。仅作为示例，假设仅由高分辨率传感器信号320覆盖的范围(在图3中表示为距离302)减少至示意性示出的低分辨率雷达数据立方体330，低分辨率雷达数据立方体330在第三维302中具有减小的尺寸(参见图3)。借助于功能块350基于如示出的低分辨率表示330来确定在电子控制单元的实施方式内使得激活信号生成的第一条件。如果第一条件被确定，则在步骤370中生成激活信号。

可选地，在步骤360中，传感器信号的高分辨率表示320作为传感器信号的第二表示被输出或转发，以由例如自动驾驶ECU进一步处理。

图5示出了可耦接至具有用于传感器信号的输入接口452的气囊电子控制单元450的网关电路400的实施方式。网关电路400能够基于环境传感器(例如雷达传感器、激光雷达传感器或相机传感器)的传感器信号来利用气囊电子控制单元450。网关电路400包括信号输入端402，其被配置成从车辆的环境传感器440接收传感器信号。第一信号输出端408被配置成将环境传感器440的传感器信号的第一表示205a转发至气囊ECU450。第二信号输出端410被配置成将环境传感器440的传感器信号的第二表示205b转发至通信系统470的物理层。在图5中通信系统470被示意性地示出为车辆的总线系统。通信系统470可以具有附加到其上的另外的电子控制单元472、474和476，使得这些可以进一步使用传感器信号的第二表示205b，而气囊电子控制单元450能够处理传感器信号的第一表示205a。使用网关电路400可以有意地实现与气囊电子控制单元450的同一传感器以及相同的传感器接口的连接，以及与其他电子控制单元472、474和476的连接。使用网关为不同的应用提供不同类型的环境传感器数据。根据一些实施方式，网关电路400被配置成根据通信系统470内可用的协议来提供传感器信号的第二表示205b，以便将第二表示205b转发至其他电子控制单元472、474和476而不必修改它们。

使用网关电路400可以减少气囊ECU的软件的重新验证成本，因为自动驾驶ECU内的软件改变可以被保存，否则如果自动驾驶ECU首先接收到传感器信号则会出现气囊ECU的软件的重新验证。这是因为每当气囊系统发生变化时，都要证明气囊ECU的软件没有故障。如果自动驾驶ECU首先接收到传感器信号并且执行了自动驾驶ECU内的软件改变，则可能因改变后的软件而引起传感器信号的修改。因此，自动驾驶ECU内的每次改变都需要重新验证气囊ECU的无故障功能。相反，使用网关电路400能够有意地改变自动驾驶ECU内的软件，而不会自动迫使气囊ECU重新验证。

传感器信号的第一表示205a和传感器信号的第二表示205b的转发可以根据网关电路400内的几个替代方案来实现。

根据一些实施方式，网关电路400被配置成通过通信总线接收传感器信号的两个表示作为传感器报文。可以理解的是，完整的第一表示205a或完整的第二表示205b通常将需要多于一个的报文来通过通信总线进行传输。因此，单独的传感器报文可以包括第一表示205a或第二表示205b的一部分。传感器报文内的传感器信号的第一表示205a的部分将使用第一标签来标记，这可能是令人感兴趣的。同样地，传感器报文内的传感器信号的第二表示205b的部分可以使用第二标签来标记。

图8中示出了生成用于通过总线传输的传感器报文的环境传感器的实施方式，并且将在随后进行描述。

当接收实施为传感器报文的传感器信号表示205a、205b时，网关电路400基于单个传感器报文中的标签来识别接收到的传感器报文是否包括传感器信号的第一表示205a的至少一部分或传感器信号的第二表示205b的至少一部分。这可以允许在传感器信号被创建为具有一系列传感器报文的系统中的网关电路的有效硬件实现，因为网关电路只需要能够识别传感器报文内的标签以将传感器报文的内容分别适当地引导至第一信号输出端或第二信号输出端。更准确地说，在这样的设置中，网关可以相当简单地实现，因为不需要智能来分析在报文中的传感器信号表示的实际部分。

例如，如果使用CAN总线来传输传感器信号，则当传感器的CAN消息包括与传感器信号的单个表示相关的至少一部分时，传感器的CAN消息可以具有相同的ID-以上描述的术语中的标签的示例。可替选地，当CAN消息包括传感器信号的第一表示的至少一部分和传感器信号的第二表示的至少一部分时，CAN消息可以具有两个不同的ID。为了清楚起见，一个传感器报文将包括在一个传感器报文中的高分辨率部分和低分辨率部分。在这种情况下，具有不同ID的CAN消息可以作为一系列传感器报文以任何顺序发送。

根据其他实施方式，网关电路400可以被配置成经由信号输入端402接收传感器信号的第二表示205b并且在内部导出传感器信号的第一表示205a，例如结合图3详细描述的。

根据网关电路400的其他实施方式，网关电路还被配置成基于传感器信号的第一表示205a来确定第一条件，以进一步实现引起针对图2的电子控制单元200所讨论的安全措施的功能。在这样的设置中，第一条件可以利用较少总线通信量被转发到ECU，因为在总线上仅仅传送第一条件的信令是足够的。网关电路400的这种设置将在网关电路400处需要更多的智能，而识别第一条件的工作量从ECU被消除。还可以设想，网关电路400将第一条件的确定通过信号发送至自动驾驶ECU，以便也被自动驾驶系统考虑在内。

网关电路400的其他实施方式用作多个相关联的环境传感器的网关。在图6中示出了这种网关电路的一个实施方式。与图5的网关电路相比，网关电路400还包括第二信号输入端404，其被配置成接收来自车辆的第二环境传感器的另外的传感器信号。此外，网关电路400的第一信号输出端408被配置成将另一传感器信号的第一表示405a转发给气囊ECU。类似地，第二信号输出端410被配置成将另一传感器信号的第二表示405b转发到通信系统的物理层。其他实施方式可以被设计为同时用作用于任意数量的环境传感器的网关。

图7示意性地示出了自动驾驶功能也存在并由中央ECU 660控制的车辆的安全系统的示例。例如，在自动驾驶中，中央ECU 660决定是否改变车辆的转向角或速度。为此，传感器数据的分辨率可能需要足以创建如下环境模型：该环境模型足够精确以避免与其他车辆或环境对象冲突并且足够精确以决定考虑到乘客的舒适度和能源效率的良好驾驶指令。自动驾驶系统通常依赖于多个传感器来创建车辆的环境模型，以便能够在没有或几乎没有任何人机交互的情况下引导或驾驶车辆。根据实施方式，自动驾驶功能可能限于某些情形，例如，公路交通；而在其他情形中(例如在城市交通中)，自动驾驶功能可能不完全可实现的。尽管如此，虽然环境传感器的高分辨率输出可能不会被一直用于自动驾驶，但具有较低分辨率的传感器信号的第一表示可以连续地获得，作为气囊ECU 620的输入，以便使气囊ECU 620也使用环境数据，尽管气囊ECU 620与用于自动驾驶功能的中央ECU 660相比可能具有更低的处理能力。尽管环境传感器的高分辨率输出可能不被用于自动驾驶功能，但是环境传感器的输出可以例如每秒多于一次地被更新，作为气囊ECU的输入。

安全系统包括提供第一传感器信号的第一环境传感器600和提供第二传感器信号的第二环境传感器602。在支持自动驾驶功能的设置中，期望观察到车辆的整个环境，使得第一环境传感器600的第一视场601和相邻的第二环境传感器602的第二视场603至少部分交叠，从而导致交叠视场605。传感器优选地被实现为使得第一传感器信号和第二传感器信号松散地耦合。松散地耦合传感器可能不需要被耦合传感器的完美同步。如接下来将说明的，将气囊ECU的实施方式与环境传感器一起使用允许一起使用至少两个环境传感器的信息来确定引起安全措施的条件，该条件不能通过常规方法访问。应该理解的是，一起使用两个环境传感器可能给环境传感器之间的松散耦合带来一些限制。两个传感器之间的同步应该足够好，使得由第一传感器602在交叠视场605内确定的对象650也可以-不模糊地-由第二传感器604在交叠视场内识别。此外，耦合应该足够好以允许确定在特定实现内寻求的条件。例如，如果对象650的存在应以1ms的时间分辨率来确定，似乎将环境传感器松散地耦合以使其以小于1ms的不确定性来彼此同步是合适的。类似的考虑适用于起作用的传感器之间的相对位置的精确度。当安装至车辆时，传感器的相对位置通常是固定的且是已知的。可以将松散地耦合传感器理解为使得如此耦合的传感器在时间上和空间上以足够的精度对准，以便能够确定第一条件和另外感兴趣的条件。换句话说，两个松散耦合的环境传感器之间的时间同步应该为如下：对两个传感器可见的对象(例如参照图3所讨论的FFT峰和对象)的检测在被例如气囊ECU或自动驾驶ECU内的后处理软件使用前不需要在各个环境传感器之间进行时间补偿。时间补偿是用于在参考时间与测量对象的特性(距离、角度、多普勒速度)的时间之间补偿对象运动的方法。松散耦合方法不仅允许通过避免与补偿相关的计算来节省计算时间，而且还通过避免检测的数学表示(范围、角度、多普勒速度、非多普勒速度的估计)上的所产生的增加的不准确性来节省计算时间。

为了支持自动驾驶功能，图7中示出了另外的传感器610a至610d。传感器610a到610d与第一传感器600和第二传感器602一起应该被设计和配置成提供对车辆环境的全面覆盖。然而，后续公共的安全系统将集中于相邻的传感器600和602，这似乎足以详细阐述当在使用环境传感器的设置中采用的气囊ECU 620的实施方式的一些新功能。

为了进一步利用松散耦合的传感600和602，第一网关电路606包括被配置成生成第一传感器信号607的第一表示的第一信号输出端和被配置成将第一传感器信号607的第二表示转发至通信系统的物理层的第二信号输出端。通信系统将第一传感器信号的第二表示转发至中央ECU660。类似地，第二网关电路608包括：第一信号输出端，被配置成生成第二传感器信号609的第一表示；以及第二信号输出端，被配置成经由通信系统将至物理层的第二传感器信号的第二表示转发至中央ECU 660。气囊ECU 620分别耦接至第一网关电路606和第二网关电路608的第一信号输出端。经由相关联的网关电路611a，...，611d，剩余环境传感器610a，...，610d的传感器信号612a，...，612d的第一表示被转发到气囊ECU 620，同时剩余环境传感器610a，...，610d的传感器信号的第二表示被转发至中央ECU 660。气囊ECU 620被配置成基于第一传感器信号的第一表示、第二传感器信号的第一表示或者第一传感器信号的第一表示与第二传感器信号的第一表示的组合来识别指示对象对车辆的潜在冲击的第一条件。在这种条件被确定的情况下，气囊ECU 620还被配置成生成激活信号以引起安全措施以保护车辆的乘客。在另外的实施方式中，可以使用能够服务所有环境传感器600,602和610a至610d的单个网关电路，类似于图6所示的网关电路。另外的实施方式可以将网关电路中的一个或全部集成在气囊ECU 620内或中央ECU 660内。

图7示出了可以被确定为导致执行安全措施的条件的一个特定示例。特别地，所示的条件是对象650的即将到来的侧面冲击，其可以足够早地确定以有效地弹开侧面气囊并且甚至引起额外的可逆安全措施以保护乘客。图7中从第一传感器600延伸的实线表示第一传感器的视场601。从第二传感器602延伸的实线表示第二传感器的视场602。将注意的是，两个传感器600,602具有交叠的公共视场605。

现在，假设通过松散耦合的环境传感器600和602两者在第一次测量中在交叠视场605中确定对象650。然而，在随后的第二次测量中，对象仅由两个传感器中的一个传感器，例如在第一环境传感器600的视场601内来检测。如虚线箭头所示，在第二次测量的时间点处，对象650已经从第一次测量的第一位置移动至第二位置——表示为以虚线画出的圆圈。

这种测量顺序结果允许气囊ECU确定对象650朝向车辆的侧面移动，而不需要高的计算量来得出该结论。与依赖于基于第一传感器600和第二传感器602跟踪对象650的轨迹的方法(如由所谓的中央ECU 660执行的、由自动驾驶系统使用的方法)相比，这可以例如允许以更小的时延来确定预期到对象650的冲击的条件。

换句话说，第一传感器信号的第一表示和第二传感器信号的第一表示可以提供对部分交叠的视场605内的对象650的移动方向的估计，其可以用于引起在如图7所示的安全系统的实施方式中的安全措施。具体地，可以在第一传感器信号的第一表示607和第二传感器信号的第一表示609内能够检测到移动对象650之后，基于在第一传感器信号的第一表示607和第二传感器信号的第一表示609之一中所识别的移动对象来识别指示侧面冲击的相应第一条件。可以通过例如将两个测量之间的位置变化继续外推到未来，来将类似的考虑应用于预测冲击的时间。

图8示意性地示出用于车辆的环境传感器元件700的实施方式。环境传感器元件700能够提供传感器信号的第一表示205a以及传感器信号的第二表示205b。传感器元件700包括作为传感器702的雷达传感器或激光雷达传感器。传感器700提供覆盖基本上由张开角Θ限定的有限视场704的传感器信号。张开角Θ可以是平面中的角或立体角。环境传感器元件700可以被配置成提供传感器信号的第一表示205a以及传感器信号的第二表示205b。为此，传感器元件700可以例如包括CPU或任何其他类型的逻辑电路(图7中未示出)，以生成第一表示和第二表示或将第一表示转换为第二表示。环境传感器元件700还包括可耦接至通信系统的物理层的接口706。接口被配置成将传感器信号的第一表示205a、传感器信号的第二表示205b、或传感器信号的第一表示205a和传感器信号的第二表示205b二者输出至物理层，以针对ECU以及系统内的其他组件提供传感器信号的不同表示。根据一些示例，环境传感器元件700可以可配置成输出三种替代方案之一。如果环境传感器元件700是可配置的，则其可以用于不同的车辆架构，或者可以容易地实现相同车辆类型的不同配置。根据配置，环境传感器元件700可以用作用于气囊ECU、用于自动驾驶ECU或同时用于上述两个ECU的输入。因此，可以避免为每种配置使用特定的ECU。

根据一些实施方式，环境传感器元件700具有被配置成使用一个或更多个传感器报文来输出传感器信号的表示的接口。为了使后续组件能够在没有大量分析工作的情况下识别不同的表示，环境传感器元件的接口可以将特定标签插入至各个传感器报文中，该标签指示各个传感器报文是携带传感器信号的第一表示205a还是携带传感器信号的第二表示205b。被插入或使用以区分不同的表示的标签可以对应于结合图5的网关电路400讨论的标签。

与先前详述的实施方式和附图中的一个或更多个一起提及和描述的方面和特征也可以与其他实施方式中的一个或多个组合，以代替另一实施方式的相似特征或者以便于将该特征另外地引入其他实施方式。

说明书和附图仅仅说明本公开的原理。此外，本文所记载的所有实施方式主要旨在仅用于教导目的，以帮助读者理解本公开的原理和发明人为促进本领域而贡献的构思。本文中提到本公开内容的原理、方面和实施方式的所有陈述以及其具体实施方式旨在涵盖其等同技术方案。

包括标记为“装置”、“用于提供传感器信号的装置”、“用于生成发送信号的装置”、“ECU”等的任何功能块的、在前面的附图中示出的各个元件的功能可以以诸如“信号提供者”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等专用硬件的形式以及能够执行与适当的软件相关联的软件的硬件的形式来实现。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或其中的一些或全部可以被共享的多个单独的处理器来提供。然而，术语“处理器”或“控制器”到目前为止并不限于专门能够执行软件的硬件，而是可以包括数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。其他硬件、传统和/或定制的，也可以包括在内。

所附权利要求被并入具体实施方式中，其中，每项权利要求可以独立作为单独的实施方式。虽然每个权利要求可以独立地作为单独的实施方案，但是应当注意，尽管在权利要求中从属权利要求可能涉及与一个或多个其他权利要求的具体组合，但是其他实施方案还可以包括从属权利要求与每个其他独立权利要求或从属是权利要求的主题的组合。在本文中明确地提出这样的组合，除非声明非旨在特定组合。此外，即使权利要求不直接引用独立权利要求，也旨在将该权利要求的特征包括在任何其他独立权利要求中。

Claims (28)

1.一种电子控制单元，包括：

信号输入电路，被配置成从雷达传感器接收传感器信号；以及

处理电路，被配置成基于所述传感器信号的第一表示来确定第一条件，并且响应于所述第一条件生成激活信号，

其中，所述处理电路还被配置成：

生成所述传感器信号的第一表示；以及

生成所述传感器信号的第二表示，并且被配置成将所述第二表示转发至能够与通信系统的物理层耦接的第一输出接口，

其中，对于给定时刻的传感器信号，所述传感器信号的第二表示在下述方面中的至少一方面上具有比所述传感器信号的第一表示更高的分辨率：

角分辨率，

覆盖的空间范围，以及

相对速度。

2.根据权利要求1所述的电子控制单元，其中所述雷达传感器是激光雷达传感器。

3.根据权利要求1所述的电子控制单元，其中，所述激活信号是选自如下中的至少之一：

用于激活可逆安全措施的可逆激活信号，以及

用于激活不可逆安全措施的不可逆激活信号。

4.根据权利要求3所述的电子控制单元，其中，所述可逆激活信号被配置成引起如下中的至少之一：

关闭车辆的至少一个窗，

关闭所述车辆的至少一个车顶部分，

拉紧所述车辆的至少一个安全带，

调整所述车辆的至少一个座位，以及

抑制所述车辆的紧急制动。

5.根据权利要求3所述的电子控制单元，其中，所述不可逆激活信号被配置成引起如下中的至少之一：

车辆的紧急制动，以及

气囊的弹开。

6.根据权利要求1所述的电子控制单元，其中，所述处理电路还被配置成从所述第二表示中提取所述第一表示。

7.一种能够连接至气囊电子控制单元的网关电路，所述网关电路包括：

信号输入端，被配置成从车辆的环境传感器接收传感器信号；

第一信号输出端，被配置成将所述环境传感器的传感器信号的第一表示转发至气囊电子控制单元；以及

第二信号输出端，被配置成将传感器信号的第二表示转发至通信系统的物理层，

其中，对于给定时刻的传感器信号，所述传感器信号的第二表示在下述方面中的至少一方面上具有比所述传感器信号的第一表示更高的分辨率：

角分辨率，

覆盖的空间范围，以及

相对速度。

8.根据权利要求7所述的网关电路，其中，所述网关电路还被配置成：

基于所述传感器信号的第一表示来确定第一条件，并且响应于所述第一条件生成激活信号。

9.根据权利要求8所述的网关电路，其中，所述激活信号是选自如下中的至少之一：

用于激活可逆安全措施的可逆激活信号，以及

用于激活不可逆安全措施的不可逆激活信号。

10.根据权利要求9所述的网关电路，其中，所述可逆激活信号被配置成引起如下中的至少之一：

关闭车辆的至少一个窗，

关闭所述车辆的至少一个车顶部分，

拉紧至少一个安全带，

调整至少一个座位，以及

抑制车辆的紧急制动。

11.根据权利要求9所述的网关电路，其中，所述不可逆激活信号被配置成引起选自如下中的至少之一：

车辆的紧急制动，以及

气囊的弹开。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的网关电路，其中，所述网关电路被配置成在所述信号输入端处接收作为一系列传感器报文的传感器信号。

13.根据权利要求12所述的网关电路，其中，所述网关电路还被配置成基于包括在单个传感器报文中的、指示所述单个传感器报文是属于所述传感器信号的第一表示还是属于所述传感器信号的第二表示的标签来识别所述单个传感器报文。

14.根据权利要求7至11中任一项所述的网关电路，其中，所述网关电路被配置成根据所述通信系统内可使用的协议来提供所述传感器信号的第二表示。

15.根据权利要求7至11中任一项所述的网关电路，还包括：

第二信号输入端，被配置成从所述车辆的第二环境传感器接收另外的传感器信号，

其中，所述网关电路的第一信号输出端还被配置成将所述另外的传感器信号的第一表示转发至所述气囊电子控制单元；以及

所述第二信号输出端被配置成将另外的传感器信号的第二表示转发至所述通信系统的物理层。

16.一种用于车辆的安全系统，所述安全系统包括：

提供第一传感器信号的第一环境传感器；

提供第二传感器信号的第二环境传感器；其中，所述第一传感器信号和所述第二传感器信号松散地耦合，并且所述第一环境传感器和所述第二环境传感器的视场至少部分地交叠；

第一网关电路，包括：第一信号输出端，被配置成生成第一传感器信号的第一表示；以及第二信号输出端，被配置成将所述第一传感器信号的第二表示转发至通信系统的物理层，其中，对于给定时刻的第一传感器信号，所述第一传感器信号的第二表示在下述方面中的至少一方面上具有比所述第一传感器信号的第一表示更高的分辨率：角分辨率，覆盖的空间范围，以及相对速度；

第二网关电路，包括：第一信号输出端，被配置成生成所述第二传感器信号的第一表示；以及第二信号输出端，被配置成将所述第二传感器信号的第二表示转发至所述通信系统的物理层，其中，对于给定时刻的第二传感器信号，所述第二传感器信号的第二表示在下述方面中的至少一方面上具有比所述第二传感器信号的第一表示更高的分辨率：角分辨率，覆盖的空间范围，以及相对速度；以及

气囊电子控制单元，被配置成基于所述第一传感器信号的第一表示、所述第二传感器信号的第一表示或者所述第一传感器信号的第一表示与所述第二传感器信号的第一表示的组合来识别第一条件；以及

所述气囊电子控制单元还被配置成响应于所述第一条件生成激活信号。

17.根据权利要求16所述的安全系统，其中，所述激活信号是选自如下中的至少之一：

用于激活可逆安全措施的可逆激活信号，以及

用于激活不可逆安全措施的不可逆激活信号。

18.根据权利要求17所述的安全系统，其中，所述可逆激活信号被配置成引起如下中的至少之一：

关闭车辆的至少一个窗，

关闭所述车辆的至少一个车顶部分，

拉紧所述车辆的至少一个安全带，

调整所述车辆的至少一个座位，以及

抑制所述车辆的紧急制动。

19.根据权利要求17所述的安全系统，其中，所述不可逆激活信号被配置成引起选自如下中的至少之一：

所述车辆的紧急制动，以及

气囊的弹开。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的安全系统，其中，所述第一传感器信号的第一表示和所述第二传感器信号的第一表示的组合提供对部分地交叠的视场内的对象的移动方向的估计。

21.根据权利要求16至19中任一项所述的安全系统，其中，在所述第一传感器信号的第一表示和所述第二传感器的第一表示中能够检测移动对象之后，基于在所述第一传感器信号的第一表示和所述第二传感器信号的第一表示之一中所识别的移动对象来识别所述第一条件。

22.根据权利要求16至19中任一项所述的安全系统，其中，所述第一环境传感器和所述第二环境传感器被实现为雷达传感器或相机传感器。

23.根据权利要求22所述的安全系统，其中所述雷达传感器是激光雷达传感器。

24.根据权利要求16至19中任一项所述的安全系统，还包括：

自动驾驶电子控制单元，被配置成接收第一传感器信号的第二表示、第二传感器信号的第二表示、或第一传感器信号和第二传感器信号的第二表示的组合。

25.一种用于车辆的环境传感器元件，包括：

雷达传感器,被配置成产生覆盖视场的传感器信号，其中，所述环境传感器元件被配置成提供所述传感器信号的第一表示，其中，所述环境传感器元件还被配置成提供所述传感器信号的第二表示；以及

能够与通信系统的物理层耦接的所述环境传感器元件的接口，所述接口还被配置成将所述传感器信号的第一表示、所述传感器信号的第二表示、或者所述传感器信号的第一表示和所述传感器信号的第二表示两者输出至所述物理层，

其中，对于给定时刻的传感器信号，所述传感器信号的第二表示在下述方面中的至少一方面上具有比所述传感器信号的第一表示更高的分辨率：

角分辨率，

覆盖的空间范围，以及

相对速度。

26.根据权利要求25所述的环境传感器元件，其中所述雷达传感器是激光雷达传感器。

27.根据权利要求25所述的环境传感器元件，其中，所述接口被配置成将所述传感器信号的第一表示或第二表示作为一个或更多个传感器报文输出。

28.根据权利要求27所述的环境传感器元件，其中，对于所述一个或更多个传感器报文中的单个传感器报文，标签指示所述单个传感器报文是所述传感器信号的第一表示的一部分还是所述传感器信号的第二表示的一部分。

Images