CN110546697A - 计算系统和用于运行计算系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种计算系统(1)，其具有：至少一个机动车(3)的至少一个计算装置(2)；和包括至少一个计算装置(5)的云(4)，其中，至少一个从输入数据计算出输出数据的应用程序(12)能以分布的方式至少部分地通过机动车侧的计算装置(2)执行以及至少部分地在云侧执行。

Description

计算系统和用于运行计算系统的方法
技术领域
本发明涉及一种计算系统，其具有：至少一个机动车的至少一个计算装置；和包括至少一个计算装置的云。此外，本发明涉及一种用于运行这种计算系统的方法。
背景技术
在现代机动车中，要实现越来越多的、待以部分要求高的方式实施的功能，例如用于高级的驾驶员辅助系统(ADAS-Advanced Driver Assistance System)和/或信息娱乐系统(IVI-ln-vehicle Infotainment)。对于在机动车中实现的这种以及其它现代功能来说，需要高计算能力和/或大量待保留的输入数据，以便解决复杂和/或繁琐的计算任务。与此相关的解决方案大多使用机动车外部的服务器装置，建立了至该机动车外部的服务器装置的无线通信连接。一方面，可以从该服务器装置调用信息，例如需要的、当前的输入数据，然而另一方面也可以设想，在服务器装置方面实现用于执行通过应用程序实现的功能所需的计算能力的至少部分。在此，服务器装置也可以是云或者云的一部分。
机动车内的计算密集型功能的一个示例是在导航系统的框架内至兴趣点(POI-Points of Interest)的路径的计算，特别是用于确定行驶时间。在此，用户、即机动车的驾驶员经常希望直接看到，他们去相应的POI需要多长时间。然而，该计算需要在使用多个输入数据的情况下进行的路线规划，除了数字地图数据之外，该输入数据例如还包括当前交通信息等。尤其是当机动车要被自动驾驶到POI时，还可以包括轨迹规划的各个方面。如果为此使用服务器装置上的输入数据和/或应用程序或应用程序的子过程，则只有在与服务器装置的通信连接也存在的情况下，机动车中的相应功能才可用，这是因为否则只能使用在机动车上可用的信息。
DE 101 05 898 A1涉及一种用于将跟踪元件从车辆导航仪转移到控制中心的方法。在那里，车辆导航仪应该没有足够的资源来计算路线，这就是为什么它通过通信装置与控制中心进行通信的原因，在该控制中心中计算路线。
DE 10 2012 107 886 A1涉及一种用于电子识别交通标志的方法，其中，所识别到的基本模式的数据经由车辆的通信装置无线地传输至外部服务器装置，其中，外部服务器单元借助模式识别算法来进行模式识别。作为模式识别的结果，识别出的交通标志的数据被发送到车辆的通信单元，并且尤其在显示单元上显示相应的交通标志。
除了在从机动车的部分转移中功能不再可用的问题之外，还存在以下问题：在必须针对机动车和/或针对服务器开发相应的软件手段和/或硬件手段之后，当在机动车内或服务器装置上单独执行应用程序或子过程时，灵活性受到限制。
发明内容
因此，本发明基于以下目的：给出一种计算系统，该计算系统提供更大的灵活性并且尤其是改善机动车内的功能的可用性。
为了实现该目的，根据本发明，在开头提到的类型的计算系统中规定，至少一个从输入数据计算出输出数据的应用程序能以分布的方式至少部分地通过机动车侧的计算装置执行以及至少部分地在云侧执行。
根据本发明，使用计算系统的控制单元，该控制单元优选地至少部分地设置在机动车侧，以便动态地决定，应在多大程度上在机动车本身中或在与机动车通信的云的方面进行该应用程序。在此尤其优选的是，如果情况需要，则机动车侧的计算装置和云或者云的至少一个计算装置都分别也能够完全执行该应用程序，这将在下面更详细地讨论。
因此根据本发明提出，在机动车和云-基础设施之间设置应用程序的分布式计算，其中优选地，机动车侧的计算装置和至少一个云侧的计算装置也都被设计用于完全执行该应用程序。因此，该计算系统表示分布式系统，在该分布式系统中，在进行通信的计算装置上设置的计算组件彼此通信并通过交换消息来协调其计算动作。计算组件相互作用以跟踪特定的目标、在此是应用程序的输出数据的确定。因此，该应用程序被实现为所谓的分布式计算机程序，其中，该应用程序尤其可以细分为不同的子过程，该子过程可以被分配给不同的计算装置，特别是取决于至少一个分配标准，该分配标准在控制单元中被检查。在此，可以通过软件平台来实现控制单元，该软件平台提供了在机动车侧的计算装置上或在云内选择性地执行该应用程序或应用程序的一部分的灵活性。这又使得可以在机动车侧的计算装置和云之间转移计算负荷，并且因此为灵活的、特别是机动车侧的功能、例如驾驶员辅助功能和/或信息娱乐功能提供了基础，而这些功能不是专门为机动车侧的计算装置或云开发的。在这种情况下，控制单元可以包括确保应用程序组件的兼容性和上下文可用性的软件平台装置。
因此，创建了一种架构，通过该架构，尤其可以将在机动车侧待使用的、通过应用程序描述的功能在机动车和与机动车通信的云之间动态地并且灵活地分配。因此有利地，应用程序、包括其上下文或其子过程可以被如此有利地分配，使得可以在两方面从可用的计算能力和可用的输入数据中获得最大的优点。因此，在此描述的根据本发明的访问方式可以有利地用于将计算负荷从机动车移动或转移到云和/或从云移动或转移到机动车，并且提供了这样的灵活性，即或者在云中或者在机动车中执行至少一个应用程序，或者选择分布式执行。
尤其鉴于在机动车方面和在云中完全待实现的可实施性，合适的是，在两个地点以同样的方式、尤其在使用相同的接口的情况下提供足够的输入数据。因此，本发明的一种有利的改进方案规定，在机动车侧和在云侧分别设置有至少一个可通过应用程序响应的、提供输入数据的、对机动车和云来说结构相同的数据库。因此，该数据库尤其具有相同的接口和/或相同的数据格式/数据结构。数据库的内容可能完全不同。在许多情况下，云侧的数据库所包含的信息量要比机动车侧的数据库更大，和/或云侧的数据库所包含的信息要比机动车侧的数据库更新/更实时。由于数据库具有相同的结构和/或兼容性，因此分布式计算方法实现了这样的灵活性，即在云上也以较大的数据集或更新的数据集执行机动车侧的应用程序。除了存在更大和/或更新的输入数据集之外，当然继续有效的是，计算负荷可以从机动车侧的计算装置转移到云中。
如已经提到的那样，计算系统有利地具有用于将应用程序的子过程分配给计算装置的控制单元，其中，机动车侧的计算装置具有控制单元的至少一个子组件和/或具有与控制单元通信的至少一个客户端单元。因此优选地，在以机动车为中心的方法中控制单元可以完全位于机动车内部，在该方法中主要涉及通过应用程序实现在机动车的运行中待使用的和/或待辅助其用户的功能，所述功能也完全——至少在涉及机动车侧的计算任务的计算负荷分布方面——能够在机动车内部实现，这样实现了，例如在缺少通信连接时仍然执行应用程序。
如已经说明的那样，理想地基于至少一个分配标准来分配子过程。具体地，在此可以规定，根据相应的计算装置的负荷和/或输入数据的可用性和/或在云与机动车之间的通信连接的可用性和/或质量来分配子过程。因此，尤其是根据相应的计算装置方面的负荷可以进行动态分配，从而当在机动车上恰好有大量自由的计算能力供使用时，与负荷很重的机动车相比，可以在机动车侧的计算装置上执行更大的份额。相反，当然也可以设想，在低负荷的机动车、例如停放的机动车中，把在服务器侧启动的应用程序至少部分地转移到机动车上。另一个分配标准可以表示输入数据的数据质量，从而当在云方面存在更新的和/或更多的和/或更准确的输入数据时，云可以用作需要该输入数据的、相应子过程的执行位置。最后，在云与机动车之间的通信连接的可用性和/或质量也可以是重要的，使得例如在通信连接的质量较差的情况下，将必须为其传输大量数据的子过程优选在应用程序的相应的负责机构的发起者方面执行。然而原则上当在机动车方面或云方面产生大量数据时也可以适用这种情况，从而例如可以规定，在评估机动车的传感器数据、即由机动车的传感器获取的传感器数据的子过程中，该子过程优选被分配给机动车侧的计算装置。尚未被评估的传感器数据通常可以代表大量可以通过在子过程中的评估而首先被减少的数据，以便减少通信连接的负荷，尤其是在其质量差的情况下。
关于在机动车和云之间的通信连接，可以规定，其包括移动无线电网络和/或本地无线网络和/或在为了充电而被连接的机动车中充电电缆的通信线路。因此，在大多数情况下，通信连接将是无线的，其中，在特殊情况下，也可以提供有线通信连接并且进而当例如充电电缆用于为内置在机动车中的电池充电时，且该充电电缆也设计用于高带宽的数据交换并进而可以实现到云中的特别良好的通信连接时，该有线通信连接是可用的。关于无线通信连接，在云与机动车之间的信息交换、特别是分布式计算中的消息通过移动无线电网络和/或诸如WLAN网络之类的本地无线网络进行。
除了与分布式计算有关的消息之外，至少实现应用程序的子过程的软件程序/软件手段也可以在机动车与云之间交换。以这种方式，也可以进行更新和/或不强制性地把用于实现应用程序的软件程序在两个地点都保持，而是例如当需要其用于分布式计算时才提供。必要时通过这种方式可以进一步减小存储器空间需求。
在本发明的特别有利的设计方案中可以规定，至少一个应用程序中的至少一个实现了在机动车的行驶运行中待使用的和/或用于辅助机动车的驾驶员的机动车功能、尤其是导航功能。尤其对于在机动车中提供的最初讨论的、复杂的、现代的功能，特别是包括ADAS功能和/或IVI功能，用于灵活地、分布式计算相应的应用程序的可能性提供了大量优点，尤其是涉及较复杂的功能的实现，然而同时其可用性更高，尤其是在仅仅在机动车中还能实现计算之后。通过这种方式，在舒适性和操作性方面都可以因此大大改善机动车。在导航功能的示例中，例如在部分计算可以转移给云上之后，这一点就变得很清楚，其中，特别是可以准备好更准确的和/或更新的输入数据和/或存在更大的计算能力来进行更快的计算。然而，在与云的通信连接不可用和/或与云的通信连接的质量较差的情况下，无需放弃机动车中的功能，因为这样可以使用机动车内的计算功能，并且该功能基本上仍然始终可用。
除了在机动车自身内部发起的计算任务(应用程序)之外，当然还可以在相反方向上从云动态地朝向至少一个机动车的方向转移计算任务，这在多个机动车是计算系统的一部分时尤其有利。因此，可以特别有利地规定，至少一个应用程序中的至少一个包括开发应用程序/扩展应用程序，该开发应用程序尤其针对大量机动车来说评估作为输入数据的机动车的运行数据，其特别包括机动车的传感器数据和/或状态数据。因此，同样也可以将云-应用程序至少部分地转移给至少一个机动车，以便进行本地计算，特别是基于本地输入数据、例如传感器数据。尤其可以在不同机动车的多个计算装置上执行云-应用程序，以便一方面在恰好不需要的地方利用机动车的可用的计算能力，然而另一方面还可以使用多种不同的输入数据，例如当涉及机动车的传感器数据和/或其它运行数据的统计评估时，尤其是鉴于机动车的新功能的开发、新的车辆系统的开发和/或在道路交通中可使用的程序的开发。
应当注意，在本发明的框架内完全也可以想到，对至少一个附加应用程序来说，其可执行性附加地局限于机动车侧的计算装置和/或云。因此，此处描述的对分布式计算的访问不限制在机动车和/或云方面设置分开的应用程序的可能性，例如，如果在机动车内部由于缺乏计算能力而无论如何不能完全执行附加应用程序等时，为确定的功能也选择传统的客户端-服务器访问。
除了计算系统之外，本发明还涉及一种用于运行计算系统、特别是根据本发明的计算系统的方法，该计算系统具有：至少一个机动车的至少一个计算装置；和包括至少一个计算装置的云，其中，在待执行的、从输入数据计算出输出数据的应用程序中，计算系统的控制单元以分布的方式至少部分地通过机动车侧的计算装置和至少部分地在云侧执行应用程序的子过程。即控制单元特别是基于至少一种分配标准，在考虑到当前情况的情况下决定应该如何分配应用程序的子过程。关于计算系统的所有实施方案都可以类似地转用于根据本发明的方法，因此利用该方法同样也可以获得已经提到的优点。
附图说明
从以下实施例以及根据附图得到本发明的其它优点和细节。附图示出：
图1示出根据本发明的计算系统，以及
图2是根据本发明的方法的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的计算系统1的原理简图，该计算系统具有：至少一个计算装置2、尤其是不同机动车3的计算装置2；以及云4，该云又包括至少一个、通常是多个计算装置5。机动车3，或者分别是计算装置2，和云4可以经由通信连接6进行通信，其中，通信连接6还能够设计为随时间而不同，然而在大多数情况下，在使用移动无线电网络和/或本地无线网络的情况下包括至少一个无线子部段。如果可用的话，通信连接6也可以通过用于给机动车3的电池充电的充电电缆设立为特别宽带地有线连接。计算系统1还包括在此仅示意性示出的控制单元7，该控制单元可以以分布式的方式实现，并且因此可以在计算装置2和计算装置5中均具有控制组件。
在此，计算系统1借助于控制单元7设计用于，将应该从输入数据计算出输出数据的应用程序在计算系统1内部分布式地执行，即尤其是至少部分地在机动车侧的计算装置2上和在云4内部。在此存在两个有利的特殊性。一方面，该应用程序还可以在机动车3和云4中完全执行，也就是说，该应用程序的程序装置既存在于机动车3中，也存在于云4中，或者当程序装置经由通信连接6也是可更换的时，在那里至少是可用的。在此，控制单元7可以具有例如软件平台装置8作为机动车侧的计算装置2的一部分，该软件平台装置确保了这种软件程序的兼容性或可执行性；相应的软件平台装置当然也可以在云4方面存在。因此，不仅针对云4或者仅针对机动车3开发了该应用程序，并且使得在两个地方都能够执行其软件程序。
为了促进在机动车3和云4中的完全可执行性，尤其是为了当通信连接6暂时不存在和/或质量较差时也允许在机动车3方面执行应用程序，既在机动车3方面也在云4方面设置数据库9、10，该数据库结构相同，尤其在此具有相同的访问接口、相同的数据格式和相同的数据结构。在此一定会出现这样的情况：在云4方面在数据库10中存在比在数据库9中更大的数据量和/或更准确的和/或更新的用于应用程序的输入数据，其中，有利地当存在通信连接6时至少鉴于更新性可以进行尤其是规律的同步。
因此，确定应该在哪里实现待执行的应用程序的哪些子过程的分配标准在当前情况下评估机动车侧的计算装置2的和云4的当前的负荷，以及同样地像输入数据的可用性和/或通信连接6的质量/存在性。因此，至少控制单元7的那些应该分配在机动车侧启动的应用程序或其子过程的组件在机动车3方面在功能性上独立地存在。这样尤其实现了如上所述地单独在机动车侧执行在机动车侧启动的应用程序。分配标准也可以实现，在来自于机动车侧的数据源的输入数据，例如机动车3的传感器11的传感器数据中，优选也在机动车3方面也执行相应的子过程，以便通过相应评估传感器数据来实现至少一种数据减少，从而不必通过通信连接6传输太多数据。
图2再次以相应图示的形式示出了由灵活分配提供的可能性。要执行的是可以分为多个子过程13的应用程序12，因此原则上可以分布式执行。在分布式计算中最经常使用的可能性是在云4和机动车侧的计算装置2之间进行划分，这意味着，应用程序12的各个部分——即至少一个子过程13——在机动车侧的计算装置2中得以实现，其余子过程13在云4中在使用那里的计算装置5的情况下实现。这由框14表示。然而，框15和16象征着可能由于分配标准的评估而导致的其它极端情况，即在框15的情况下在机动车3方面完全执行，在框16的情况下在云4方面完全执行。
如已经说明的那样，应用程序12可以是在机动车侧启动的应用程序，则其可以涉及机动车3的运行和/或对机动车3的用户的辅助。例如，该应用程序可以实现ADAS和/或IVI系统的功能。为此，将简短且详细地说明有关导航系统的示例、即路线计算。假定在机动车内显示导航地图，其中，示出了各个兴趣点(POI)。导航系统在此将提供能够直接通知用户距各种POI的空间和时间距离有多大的功能。作为应用程序12的相应的路线-行驶时间计算则可以分布式地在机动车3和云4上进行，其中，相应地鉴于计算系统1的当前的运行状态来评估分配标准。当需要相应的数据作为子过程13的输入数据时，对在云4方面计算子过程13来说，在此说的是例如更准确的、更新的和/或更广泛的数据库10；在云4方面的较大的可用的计算能力说的也是这些。然而，如果计算装置2本来存在的计算资源仍然可用，则某些子过程13的计算甚至基于原本在机动车3中产生的输入数据，例如关于燃料消耗和/或环境模型，和/或如果通信连接6的质量相当低，这说的是，用于在机动车3内也执行子过程13。在机动车3还具有数据库9之后，在极端情况下，甚至在机动车3内的所有子过程13都可以运行，从而导航系统的相应功能在任意情况下都可用。在云4方面产生的输出数据相应地被传输回机动车3。因此，获得每个POI的初始数据(路线，侧向的和空间的距离)并且可以带入机动车3内以进行显示。
也可以分布式计算在云侧启动的应用程序12、例如开发应用程序，这例如始终适合如下情况：计算系统1的机动车3恰好能够提供更大量的自由计算能力，例如在停车的状态下，理想地当连接机动车3以用于充电时，因为那时也确保了足够的电能。另一个应用领域产生了，恰好对于开发应用程序来说，当在机动车3中本来就应该评估运行数据时，例如传感器数据等，例如尤其鉴于新的车辆系统/-功能等的开发。随后，相应的子过程能够恰好在机动车侧的计算装置2中的地点之前开始评估机动车3的运行数据，以及更大量的机动车3的结果也在云4中聚集。

Claims (10)

1.一种计算系统(1)，其具有：至少一个机动车(3)的至少一个计算装置(2)；和包括至少一个计算装置(5)的云(4)，
其特征在于，
至少一个从输入数据计算出输出数据的应用程序(12)能以分布的方式至少部分地通过机动车侧的计算装置(2)执行以及至少部分地在云侧执行。
2.根据权利要求1所述的计算系统(1)，其特征在于，在机动车侧和在云侧分别设置有至少一个能通过应用程序(12)响应的、提供输入数据的、对于机动车(3)和云(4)来说结构相同的数据库(9、10)，其中，尤其是云侧的数据库(10)比机动车侧的数据库(9)包含更大的信息量。
3.根据权利要求1或2所述的计算系统(1)，其特征在于，计算系统具有用于将应用程序(12)的子过程(13)分配给计算装置(2、5)的控制单元(7)，其中，机动车侧的计算装置(2)具有控制单元(7)的至少一个子组件和/或具有与控制单元(7)通信的至少一个客户端单元。
4.根据权利要求3所述的计算系统(1)，其特征在于，根据相应的计算装置(2、5)的负荷和/或输入数据的可用性和/或在云(4)与机动车(3)之间的通信连接(6)的可用性和/或质量来分配子过程(13)。
5.根据权利要求4所述的计算系统(1)，其特征在于，在评估机动车(3)的传感器数据的子过程(13)中，该子过程优选被分配给机动车侧的计算装置(2)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的计算系统(1)，其特征在于，在机动车(3)与云(4)之间的通信连接(6)包括移动无线电网络和/或本地无线网络和/或在为了充电而被连接的机动车(3)中充电电缆的通信线路。
7.根据前述权利要求中任一项所述的计算系统(1)，其特征在于，除了关于分布式计算的消息之外，至少实现应用程序(12)的子过程(13)的软件程序也能在机动车(3)与云(4)之间交换。
8.根据前述权利要求中任一项所述的计算系统(1)，其特征在于，至少一个应用程序(12)中的至少一个实现了在机动车(3)的行驶运行中待使用的和/或用于辅助机动车(3)的驾驶员的机动车功能、尤其是导航功能。
9.根据前述权利要求中任一项所述的计算系统(1)，其特征在于，所述至少一个应用程序(12)中的至少一个包括开发应用程序，所述开发应用程序尤其对于多个机动车(3)来说评估作为输入数据的机动车(3)的运行数据，所述运行数据尤其包括机动车(3)的传感器数据和/或状态数据。
10.一种用于运行计算系统(1)的方法，所述计算系统具有：至少一个机动车(3)的至少一个计算装置(2)；和包括至少一个计算装置(5)的云(4)，其中，在待执行的、从输入数据计算出输出数据的应用程序(12)中，计算系统(1)的控制单元(7)以分布的方式至少部分地通过机动车侧的计算装置(2)和至少部分地在云侧执行应用程序(12)的子过程(13)。
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