CN112533173A - 用于确保数据完整性以保证操作安全的方法以及车对外界信息交互的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确保通过车辆的车对外界信息交互通信装置传输到车辆控制模块的数据完整性以保证操作安全的方法，具有以下步骤：通过车对外界信息交互通信装置的第一计算装置接收借助车对外界信息交互通信装置传输的数据；将数据存储在数据存储器中；将数据转送到第二计算装置；通过第二计算装置接收数据；检测数据，看是否应触发执行机构动作，并对应触发执行机构动作做出响应；将数据发送到比较装置；将由第二计算装置提供的数据与存储在数据存储器中的数据执行比较检测，并对合格的比较检测做出响应；通过车对外界信息交互通信装置将数据和/或控制指令和/或警告消息发送给控制模块。本发明还涉及相应的车对外界信息交互装置以及其用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确保通过一车辆的车对外界信息交互(V2X)通信装置传输到一车辆控制模块的数据完整性以保证操作安全的方法，一种相应的车对外界信息交互(V2X)通信装置及其用途。
背景技术
车对外界信息交互(V2X)通信是科研或预研发的现状，目前正处于标准化过程中。相关标准是IEEE802.11(p)、IEEE1609、SAE 2735、SAE 2945以及ETSI ITS-G5。此外，目前正在3GPP中针对C-V2X或LTE-V2X或5G V2X制定新的标准。汽车行业ISO 26262标准对功能安全性进行了说明。
尤其是用于车对外界信息交互(V2X)通信的一车对外界信息交互(V2X)通信装置中的内部错误会导致有问题的或错误的车对外界信息交互(V2X)信息，该信息会借助一数据总线传输到使用该信息的相关车辆系统。这例如会导致，通过一车对外界信息交互(V2X)通信装置借助一数据总线传输到其他车辆系统的车对外界信息交互(V2X)信息可能已损坏、受损或过时。由此，尤其会对一车辆的操作安全产生负面影响或导致严重影响安全的情形，或没采取适当措施应对潜在的、严重影响安全的情形。
发明内容
本发明的任务是在使用尽可能少的资源情况下提供一种确保安全(“Safety”)的装置。
该任务通过独立权利要求的标的解决。在从属权利要求中阐述了例如有益的设计方案。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确保通过一车辆的车对外界信息交互(V2X)通信装置传输到一车辆控制模块的数据完整性以保证操作安全(Safety)的方法，该方法具有以下步骤：
-通过车对外界信息交互通信装置的一第一计算装置接收借助车对外界信息交互(V2X)通信传输的数据，
-将数据存储在一数据存储器中，
-将数据转送到一第二计算装置，
-通过第二计算装置接收数据，
-对数据进行检测，看是否应触发一执行机构动作，并对应触发一执行机构动作做出响应，
-将数据发送到一比较装置，
-对由第二计算装置提供的数据与存储在数据存储器中的数据执行一比较检测，并对一比较检测的合格内容做出响应，
-通过车对外界信息交互(V2X)通信装置将数据和/或一控制指令和/或一警告消息发送到控制模块。
通过本发明可确定，数据是否已通过借助第二计算单元的处理而被更改，这可根据与存储在数据存储器中原始数据的比较确定。由此，可确保通过车对外界信息交互(V2X)通信装置传输到控制模块数据的完整性，这可明显有助于保障车辆操作安全。在此，所述检查是基于需求设置的，其中，第二计算装置配置用于检测是否应触发一执行机构动作。在执行比较检测时，数据不必完全一致。可对通过一第二计算单元的处理而必然产生的变化加以考虑，并由此显示一肯定(合格)的结果。
如果存在将不同车对外界信息交互(V2X)信息的数据组输出给控制模块的情况，则根据其他结构形式所述，在输出给控制模块前，对所有相关数据组进行检测，其中，尤其是只有在认为所有数据组的比较检测都合格的情况下，才进行输出。
典型情况下，一第一计算装置是一模块，其中，先存在或在一极早的处理阶段有一要接收或收到的车对外界信息交互信息，尤其是旨在进行接收到的车对外界信息交互(V2X)信息的预过滤或验证。与此相应，第一计算装置可配置用于，执行为减少接收到的车对外界信息交互(V2X)信息处理负荷和/或验证的预处理方法。尤其是在接收车对外界信息交互信息时，典型情况下预先接通第二计算装置。
一第二计算装置典型情况下是一模块，它配置为实现用于处理要接收或接收到的车对外界信息交互信息的一协议栈(或协议或通信栈)。此外，第二计算装置可配置用于执行尤其是与车对外界信息交互(V2X)通信有关的软件应用程序。这些软件应用程序具有能够或应该转送给一车辆总线的信息作为输出。
根据其他结构形式，比较装置和/或数据存储器可由第一计算装置所包括。
一控制模块典型情况下是一模块，尤其是不同于车对外界信息交互(V2X)通信装置的一车辆系统，它在特定应用程序范围内使用接收到的车对外界信息交互的信息所包含内容，例如将其用于驾驶员辅助系统或用于安全系统。因此，控制模块尤其不包括在车对外界信息交互(V2X)通信装置中。车对外界信息交互(V2X)通信装置尤其是借助一数据总线，例如CAN(控制器区域网络)/或以太网)将数据提供给控制模块。
应该理解的是，在存储借助车对外界信息交互(V2X)通信接收到的数据以及在转发包括该数据的车对外界信息交互的信息时，都可完整存储或转发数据，也可仅部分存储或转发数据。
根据其他结构形式，第一计算装置借助一用于数据传输的SPI(串行外围接口)数据总线适当地连接到由车对外界信息交互(V2X)通信装置所包括的车对外界信息交互(V2X)收发器上。
根据一实施方式，第二计算装置设置为用于实现比第一计算装置更低的一安全完整性等级。根据其他结构形式，比较装置和/或数据存储器设置用于实现与第一计算装置一致的一安全完整性等级。
根据一实施方式，第二计算装置设置用于实现一ASIL QM安全完整性等级，而第一计算装置设计用于实现一ASIL B安全完整性等级。
根据一实施方式，第二计算装置将一比较请求与数据一起发送给比较装置。
根据一实施方式，为存储在数据存储器中的数据存储一个用于识别该数据的标识符，其中，比较请求包含要比较数据的一相应标识符。
根据一实施方式，借助第一计算装置将数据发送给控制模块。
根据一实施方式，数据存储器设置为受保护的TCM(“紧密耦合存储器”)。在此，可借助一纠错程序(纠错码；ECC)进行保护。
根据一实施方式，作为对完成比较检测的响应，数据从数据存储器中被删除和/或将一比较检测结果传输给第二计算装置。
根据一实施方式，作为对比较检测不合格的响应，执行以下一项或多项措施：
-停止和/或重新启动和/或复位由第二计算装置执行并对数据进行处理的一应用程序，
-更换一分配给第二计算装置的数据存储器存储区域和/或使用该数据的计算核或物理计算区域和/或
-如果测定相似时间后重复出现不正确的比较结果，则用要使用数据应用程序的一缩短的周期持续时间进行定期复位。
一复位可能会逐渐减少尤其是由未被识别的编程错误引起的损坏区域。由此可避免随时间流逝才发生的错误。
如果错误以更细分的方式被检测和存储，则也可彼此独立地观察借助第二计算装置执行的各单一应用程序。
只在有其他计算核或物理计算区域可供用时，才能更改计算核或物理计算区域。被识别为容易出错的计算核或物理计算区域可被标记为用于执行一诊断。
根据一实施方式，可由第二计算装置的一个或优选多个计算核冗余提供由第二计算装置执行的一协议栈和/或车对外界信息交互(V2X)应用程序。由此，通过第二计算装置对结果的比较，已可识别并在必要时归类一错误。为确保安全性，尤其是如果第二计算装置例如是根据ASIL QM，而第一计算装置或比较装置是根据ASIL B设置的，则根据其他结构形式，进行与比较装置的比较。较高的资源消耗可被视为冗余方案的缺点，此外，如果某些硬件单元不重复存在，则不一定能确保所有错误都被拦截，从而产生单一错误源。
根据一实施方式，第一计算装置配置用于预处理，以对借助车对外界信息交互通信接收到的车对外界信息交互(V2X)信息进行过滤，其中，根据预处理，只有一部分车对外界信息交互(V2X)信息根据本发明所述被进一步处理。
根据一实施方式，例如本车位置或本车速度等与车辆有关的数据可根据其他结构形式被存储在尤其被第二计算装置所使用的数据存储器中。为此，所述数据同样可由第一计算装置存储，并提供给第二计算装置，以及根据本发明一实施方式作进一步处理。由此可进一步提高安全性。
根据一实施方式，测定在结果中成功和/或不正确比较检测的数量。此外，也可测定发生的错误形式。根据使用目的，这方面的信息对进一步诊断错误原因可能会很有帮助。
根据其他结构形式，可根据以下一项或多项设计方案使用检测到结果中成功比较检测数量和/或不正确比较检测数量：
-如果结果中不正确的比较检测数量和/或结果中不正确比较检测数量与成功比较检测数量的比例超过一阈值，则车对外界信息交互(V2X)通信被停用，和/或一错误被存储在错误存储器中和/或相应通知一车辆乘员，尤其是驾驶员。
本发明还涉及一种车对外界信息交互的通信装置，它包括：
-用于数据处理的一第一计算装置，
-用于数据处理的一第二计算装置，
-用于借助一天线接收车对外界信息交互信息的接收装置，
-一用于将数据发送给一控制模块的发送装置；以及
-一比较装置，尤其由第一计算装置所包括的比较装置，其中
-第一计算装置配置用于，将借助接收装置接收到的数据存储在一数据存储器中，尤其是由第一计算装置所包括的数据存储其中，并将数据转发给第二计算装置，其中，
-第二计算装置配置用于，检测所述数据是否应触发一执行机构动作，并对应触发一执行机构动作做出响应，将所述数据发送到相应比较装置，其中，
-比较装置配置用于，对由第二计算装置提供的数据与存储在数据存储器中的数据进行比较检测，并对合格的比较检测做出响应，输出一显示结果的信号，其中，
-车对外界信息交互(V2X)通信装置配置用于，响应相应信号将数据和/或一控制指令和/或一警告消息借助发送装置提供给控制模块。
此外，本发明还涉及一计算装置，它配置用于，执行上述关于要在一计算装置中执行的方法。本发明还涉及一控制模块，它配置用于，执行上述关于要在一控制模块中执行的方法。有关相应方法，可使用本文说明的所有设计方案及变异。
一计算装置可被设置为处理至少一个所述信号的任一装置。例如，计算装置可是一处理器、一专用集成电路(ASIC)，一现场可编程门阵列(FPGA)、一数字信号处理器、一主处理器(英语中的CPU：“中央处理单元”)、一多功能处理器(英语中的MPP：“多用途处理器”)等类似器件。根据一实施方式，一所谓的ARM Cortex A35核被用作第二计算装置，而一所谓的ARM M4核被用作第一计算装置。
在指定装置的一其他结构形式中，指定装置有一存储器和一处理器。在此，指定方法以一计算机程序的形式存储在存储器中，如果所述计算机程序从存储器加载到处理器中，则处理器预先规定执行所述方法。
根据本发明的另一观点，一计算机程序包括程序代码装置，用于如果在一计算机或某一指定装置上执行计算机程序时，执行某一所述方法的所有步骤。
根据本发明的另一观点，一计算机程序产品包括存储在一计算机可读数据载体上的一程序代码，并当在一数据处理装置上执行所述程序代码时，某一指定方法被执行。
本发明还涉及根据本发明所述，一车对外界信息交互(V2X)通信装置实施方式在一车辆中的用途。
一车辆可是一机动车辆，尤其是一轿车、一货车、一摩托车、一电动汽车或一混合动力汽车，一水上交通工具或一空中交通工具。
附图说明
下面，专业人员可从附图所描述的实施例中获取其他特征和优势。在示意图中展示：
图1：这是根据本发明所述方法的一示例性实施方式，以及
图2：这是根据本发明所述车对外界信息交互通信装置的一示例性实施方式。
具体实施方式
图1展示根据本发明所述，用于确保通过一车辆的车对外界信息交互(V2X)通信装置传输给车辆控制模块的数据完整性，以保证操作安全性(Safety)方法的一示例性实施方式。在一步骤1.1中，借助车对外界信息交互通信传输的数据通过车对外界信息交互(V2X)通信装置的一第一计算装置所接收，并在一步骤1.2中存储在一数据存储器中。在一步骤1.3中，第一计算装置将数据转发给接收数据的一第二计算装置。在一步骤1.4中，第二计算装置针对接收到的数据检测，是否应触发一执行机构动作，并对应触发一执行机构动作做出响应，将数据发送给第一计算装置中的一比较装置。在一步骤1.5中，第一计算装置中的比较装置将第二计算装置提供的数据与存储在数据存储器中的数据进行比较检测，其中，作为对比较检测中合格的响应，在一步骤1.6中将数据和/或一控制指令和/或一警告消息通过车对外界信息交互(V2X)通信装置发送给控制模块。
图1展示车对外界信息交互(V2X)通信装置2的一示例性实施方式，该装置包括用于数据处理的一第一计算装置2.1和用于数据处理的一第二计算装置2.2。此外，车对外界信息交互(V2X)通信装置2还具有用于借助一天线2.4接收车对外界信息交互信息的一接收装置2.3。
在此，第一计算装置2.1配置用于将借助接收装置2.3接收到的数据存储在第一计算单元2.1的一数据存储器2.1.1中，并将该数据转发给第二计算装置2.2。第二计算装置2.2配置用于针对数据检测，是否应触发一执行机构动作，并对应触发执行机构动作做出响应，将数据发送给第一计算单元2.1的一比较装置2.1.2，其中，比较装置2.1.2配置用于，将第二计算装置2.2提供的数据与存储在数据存储器2.1.1中的数据进行比较检侧，并对比较检测合格做出响应，输出一显示结果的信号。此外，第一计算装置2.1还配置用于，响应检测合格信号，将数据和/或控制指令和/或警告消息直接输出给发送装置2.5和/或第二计算装置2.2，其中，第二计算装置2.2也可进行向发射装置2.5的一输出。车对外界信息交互(V2X)通信装置2配置用于，借助发送装置2.5将数据和/或控制指令和/或警告消息例如通过一数据总线2.6发送给一控制模块3。
只要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，则须由申请人现就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一从属组合，或申报日呈交的权利要求被其他特征限定的一从属组合。这类重新编写的权利要求或特征组合属于本专利申请发布内容的范畴。
此外还须注意，本发明在不同设计方案或实施例中所述的和/或图示中描述的设计方案、特征和变异可彼此任意组合。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、客观的保护。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，原则上都拥有自身的发明意义。因此也可单一收录到权利要求中，以作为现有技术的界定。
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使用IEEE802.11p标准或IEEE 1609.4标准或4G或5G，尤其也可使用PC5或sidelink加以实现。一车对外界信息交互的通信也可被称为C2X(网联汽车技术)通信或V2X(网联汽车技术)通讯。部分范围内可被称为C2C(车对车)通信、V2V(车对车)通信或C2I(车对基础设施)通信、V2I(车对基础设施)通信。然而，本发明明确包括例如通过一带调制解调功能的移动无线电网络，即所谓的Cellular-V2X(以蜂窝通信技术为基础的网联汽车技术)或C-V2X(以蜂窝通信技术为基础的网联汽车技术)的车对外界信息交互的通信。
Claims (15)
1.用于确保通过车辆的车对外界信息交互(V2X)通信装置传输给车辆控制模块的数据完整性以保证操作安全的方法，该方法具有以下步骤：
-通过车对外界信息交互(V2X)通信装置的第一计算装置接收借助车对外界信息交互(V2X)通信装置传输的数据，
-将数据存储在数据存储器中，
-将数据转送到第二计算装置，
-通过第二计算装置接收数据，
-对数据进行检测，看是否应触发执行机构动作，并对应触发执行机构动作做出响应，
-将数据发送到比较装置，
-将由第二计算装置提供的数据与存储在数据存储器中的数据执行比较检测，并对合格的比较检测做出响应，
-通过车对外界信息交互(V2X)通信装置将数据和/或控制指令和/或警告消息发送到控制模块。
2.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，第二计算装置设置用于实现比第一计算装置更低的安全完整性等级。
3.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，第二计算装置设置用于实现ASIL QM安全完整性等级，而第一计算装置设置用于实现ASIL B安全完整性等级。
4.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，第二计算装置将比较请求与数据一起发送给比较装置。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，为存储在数据存储器中的数据存储一个用于识别该数据的标识符，其中，比较请求包含要比较数据的相应标识符。
6.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，借助第一计算装置进行数据向控制模块的发送。
7.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，数据存储器设置为受保护的TCM(“紧密耦合存储器”)。
8.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，数据通过第一计算装置和/或数据存储器在使用纠错程序的情况下被存储在数据存储器中。
9.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，与车辆有关的数据还被存储在数据存储器中，并被转发给第二计算装置。
10.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，作为对完成比较检测的相应，数据从数据存储器中被删除和/或将比较检测结果传输给第二计算装置。
11.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，作为对比较检测不合格的响应，比较检测不合格的结果被传输给第二计算装置，此外：
-停止和/或重新启动和/或复位由第二计算装置执行并对数据进行处理的一应用程序，
-更换一分配给第二计算装置的数据存储器存储区域和/或使用该数据的计算核或物理计算区域和/或
-如果测定相似时间后重复出现不正确的比较结果，则用要使用数据应用程序的一缩短的周期持续时间进行定期复位。
12.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，检测结果中成功比较检测数量和/或不正确比较检测数量，其中，如果结果中不正确的比较检测数量和/或结果中不正确比较检测数量与成功比较检测数量的比例超过阈值，则车对外界信息交互(V2X)通信被停用和/或错误被存储在错误存储器中和/或相应通知车辆乘员。
13.车对外界信息交互(V2X)通信装置，它包括：
-用于数据处理的第一计算装置，
-用于数据处理的第二计算装置，
-用于借助天线接收车对外界信息交互信息的接收装置，
-用于将数据发送给控制模块的发送装置；以及
-比较装置，其中，
-第一计算装置配置用于，将借助接收装置接收到的数据存储在数据存储器中，并将数据转发给第二计算装置，其中，
-第二计算装置配置用于，检测所述数据是否应触发执行机构动作，并对应触发执行机构动作做出响应，将所述数据发送到相应比较装置，其中，
-比较装置配置用于，将由第二计算装置提供的数据与存储在数据存储器中的数据进行比较检测，并对合格的比较检测做出响应，输出显示结果的信号，其中，
-车对外界信息交互(V2X)通信装置配置用于，响应相应信号发送数据和/或控制指令和/或警告消息，以借助发送装置提供给控制模块。
14.根据权利要求13所述的车对外界信息交互通信装置，配置用于，执行根据权利要求1至12中任一权利要求所述的方法。
15.根据权利要求13或14所述车对外界信息交互(V2X)通信装置在车辆中的用途。
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