CN114257992A - 用于车辆的通信系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

用于车辆的通信系统及其运行方法。用于车辆、例如机动车辆的通信系统，具有：多个计算装置，所述计算装置借助于具有环形拓扑结构的第一通信网络相互连接；和多个功能单元，所述功能单元分别与车辆的不同功能相关联并且被分配给不同的第二通信网络，其中多个功能单元中的至少一个功能单元具有至多个计算装置中的至少两个不同的计算装置的数据连接。

Description

用于车辆的通信系统及其运行方法
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的通信系统。
本公开还涉及一种用于运行用于车辆的通信系统的方法。
发明内容
示例性实施方式涉及一种用于车辆、例如机动车辆的通信系统，具有：多个计算装置，这些计算装置借助具有环形拓扑结构的第一通信网络相互连接；和多个功能单元，这些功能单元分别与车辆的不同功能相关联并且被分配给不同的第二通信网络，其中多个功能单元中的至少一个功能单元具有至多个计算装置中的至少两个不同的计算装置的数据连接。
在另外的示例性实施方式中规定，第二通信网络中的至少一个具有至多个计算装置中的至少两个不同的计算装置的数据连接。
在另外的示例性实施方式中规定，第二通信网络中的每一个具有至多个计算装置中的至少两个不同的计算装置的数据连接。
在另外的示例性实施方式中规定，至少一个功能单元被设计为冗余的。
在另外的示例性实施方式中规定，多个计算装置中的至少一个计算装置被设计为冗余的。
在另外的示例性实施方式中规定，冗余设计的计算装置借助于冗余的数据连接与所述功能单元中的至少一个功能单元连接。
在另外的示例性实施方式中规定，在第一通信网络中设置两个计算装置。
在另外的示例性实施方式中规定，两个计算装置被构造为至少暂时地相互监控。
在另外的示例性实施方式中规定，多个计算装置中的至少一个第一计算装置被构造为实施来自或用于驾驶员辅助系统和/或例如至少部分地自动驾驶的任务。
在另外的示例性实施方式中规定，多个计算装置中的至少一个第二计算装置被构造为实施来自或用于车辆集成平台的任务，例如用于传动系或动力系和/或底盘和/或车身和/或灯和/或暖气、通风、空调或暖通空调（HVAC）。
在另外的示例性实施方式中规定，多个计算装置中的至少一个第三计算装置被构造为实施来自或用于信息娱乐和/或连接性的任务。
在另外的示例性实施方式中规定，多个功能单元中的至少一个具有以下元件中的至少一个：a)控制设备，b)执行器，c)传感器。
在另外的示例性实施方式中规定，多个功能单元中的至少一个被构造为实施以下方面中的至少一个方面的功能：a)距离测量，例如借助雷达或摄像机，b)雷达和/或激光雷达，c) 摄像机，d) 转向，e) 制动，f) 安全气囊，g) 内燃机，h) 变速箱，i) 发电机，j) 内部空间，k) 灯，I) 人机接口，m) 驾驶员监控系统，n) 车辆基础设施任务，例如用于能量/数据分发或能量管理/数据预处理，例如区域控制设备或车身控制器。
在另外的示例性实施方式中规定，第一通信网络可以至少部分地、例如完全地传输千兆带宽，例如利用基于千兆以太网、LVDS、PCI（express）或HD-Base-T的数据连接。
在另外的示例性实施方式中规定，第二通信网络中的至少一个具有基于以下类型中的至少一种类型的数据连接：a)以太网，b)LVDS(低电压差分信令)，c)CAN，d) FlexRay，e) LIN，f) MOST，g) HD-Base-T，h) PCle。
另外的示例性实施方式涉及一种车辆，例如机动车辆，其具有至少一个根据实施方式的通信系统。
另外的示例性实施方式涉及一种用于运行用于车辆、例如机动车辆的通信系统的方法，所述通信系统具有：多个计算装置，所述计算装置借助于具有环形拓扑结构的第一通信网络相互连接；和多个功能单元，所述功能单元分别与车辆的不同功能相关联并且被分配给不同的第二通信网络，其中多个功能单元中的至少一个功能单元维持或使用至多个计算装置中的至少两个不同的计算装置的数据连接。
另外的示例性实施方式涉及根据实施方式的通信系统和/或根据实施方式的车辆和/或根据实施方式的方法用于以下要素中的至少一个要素的用途：a)提高通信系统的容错，b) 避免共因错误，c) 为数据接收器提供数据，d) 创建多样化的冗余。
附图说明
进一步的示例性实施方式来自以下描述和附图。在附图中：
图1示意性地示出了根据示例性实施方式的简化框图，
图2示意性地示出了根据另外的示例性实施方式的简化框图，
图3示意性地示出了根据另外的示例性实施方式的简化框图，
图4示意性地示出了根据另外的示例性实施方式的简化框图，
图5示意性地示出了根据另外的示例性实施方式的简化框图，
图6示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的简化框图，以及
图7示意性地示出了根据另外的示例性实施方式的用途的方面。
具体实施方式
参见图1和图6的示例性实施方式涉及一种用于车辆1（例如机动车辆1）的通信系统10，其具有：多个计算装置R1、R2、R3(图1)，它们借助于具有环形拓扑结构的第一通信网络 KN1 相互连接，参见数据连接 DV1-1、DV1-2、DV1-3；和多个功能单元 FE、FE1、FE2，它们分别与车辆1的不同功能相关联(也即例如被构造用于实施用于车辆1或其部件的不同功能)并且被分配给不同的第二通信网络KN2-1、KN2-2，其中多个功能单元中的至少一个功能单元FE1具有至多个计算装置中的至少两个不同的计算装置R1、R2的数据连接DV2-2、DV3-1。在另外的示例性实施方式中，由此能够实现在至少一个功能单元FE1和相关计算装置R1、R2之间的安全的、容错的数据通信。例如，至少一个功能单元FE1可以例如正常无误地经由数据连接DV2-2与第一通信网络KN1交换数据，并且如果在数据连接DV2-2中出现错误，则至少一个功能单元FE1可以经由数据连接DV3-1与第一通信网络KN1交换数据。
在另外的示例性实施方式中，计算装置R1、R2、R3也可以被称为环形计算单元或环形计算装置。
在另外的示例性实施方式中规定，第二通信网络中的至少一个KN2-2具有至多个计算装置R1、R2、R3中的至少两个不同的计算装置R1、R2的数据连接DV2-2、DV3-1。
在参见图 2的另外的示例性实施方式 10a 中规定：第二通信网络 KN2-1、KN2-2、KN2-3、KN2-4、KN2-5、KN2-6、KN2-7 中的每一个具有至多个计算装置中的至少两个不同的计算装置的数据连接。
在当前情况下，第二通信网络 KN2-1 具有例如四个功能单元 FE-1、FE-2、FE-3、FE-4，这些功能单元分别具有至第一计算装置R1的第一数据连接DV2-1。此外，第二通信网络KN2-1的至少两个功能单元FE-2、FE-4借助于冗余数据连接DV2-2'、DV2-3连接到另外的计算装置R3。
在另外的示例性实施方式中，第二通信网络KN2-2例如具有五个在此未命名的功能单元，这些功能单元分别具有到第二计算装置R2的第一数据连接DV3-1和到第一计算装置R1的第二数据连接DV3-2。
以类似的方式，第二通信网络 KN2-3、KN2-4、KN2-5、KN2-6 分别具有到第二计算装置 R2 的第一数据连接 DV4-1 和到第一计算装置 R1的第二（冗余）数据连接DV4-2。
在另外的示例性实施例中，第二通信网络KN2-7例如具有三个在此未命名的功能单元，这些功能单元分别具有到第三计算装置R3的第一数据连接DV5-1和到第一计算装置R1的第二数据连接DV5-2。
在另外的示例性实施方式中规定，至少一个功能单元被设计为冗余的。在根据图2的示例性配置10a中，这例如适用于功能单元FE-1、FE2以及FE-3、FE-4。
图3示意性地示出了根据另外的示例性实施方式的通信系统10b的简化框图。除了图2中所示的配置之外，根据图3的通信系统10b另外的计算装置R4，该计算装置R4可以例如被构造为中央备用计算装置，例如以便必要时至少暂时代替至少一个另外的计算装置或至少接管其部分功能。
在另外的示例性实施方式中规定，多个计算装置中的至少一个计算装置R1、R4被设计为冗余的。
在另外的示例性实施方式中规定，冗余设计的计算装置R1、R4借助于冗余数据连接DV2-1、DVR-1、DVR-2与功能单元中的至少一个FE-2、FE-4连接。
图4示意性地示出了根据另外的示例性实施方式的简化框图，例如以说明不同的冗余。示例性地示出了四个通信装置A、B、C、D，它们分别经由数据连接DV-AC、DV-CB、DV-AD、DV-CD、DV-DB相互连接。例如，数据连接DV-AC为CAN-FD类型，数据连接DV-CB为以太网类型，数据连接DV-AD为以太网或FlexRay类型，数据连接DV-DB为CAN-XL 或 PCI 类型等。由此在通信装置 A、B、C、D 之间得出技术冗余，该技术冗余例如在另外的示例性实施方式中可以有助于避免数据连接的共因错误。
在图5的另外的示例性实施方式中规定，在第一通信网络中设置两个计算装置R1'、R3'。第二通信网络和/或第二通信网络的各个功能单元可以示例性地借助于至少两个不同的数据连接相互冗余连接和/或与两个计算装置R1'、R3'冗余连接。
在另外的示例性实施方式中规定，两个计算装置R1'、R3'被构造为至少暂时地相互监控和/或至少暂时地监控功能，例如接管分别另外的计算装置的紧急运行功能。这由于根据另外的示例性实施方式的冗余数据连接而是可能的。
在图2的另外的示例性实施方式中规定，多个计算装置中的至少一个第一计算装置R1被构造为实施来自或用于驾驶员辅助系统和/或例如至少部分地自动驾驶的任务。
在另外的示例性实施方式中规定，多个计算装置中的至少一个第二计算装置R2被构造为实施来自或用于车辆集成平台的任务，例如用于传动系或动力系和/或底盘和/或车身和/或灯和/或暖气、通风、空调或暖通空调（HVAC）。
在另外的示例性实施方式中规定，多个计算装置中的至少一个第三计算装置R3被构造为实施来自或用于信息娱乐和/或连接性的任务。
在另外的示例性实施方式中规定，多个功能单元FE中的至少一个具有以下元件中的至少一个：a)控制设备，b)执行器，c)传感器。
在另外的示例性实施方式中规定，多个功能单元FE中的至少一个被构造为实施以下方面中的至少一个方面的功能：a)距离测量，例如借助雷达，b)雷达（例如环境监控），c)摄像机，d) 转向，e) 制动，f) 安全气囊，g) 内燃机，h) 变速箱，i) 发电机，j) 内部空间，k) 灯，I) 人机接口，m) 驾驶员监控系统。
在另外的示例性实施方式中规定，第一通信网络KN1(图1)具有基于千兆位以太网、例如基于多千兆位以太网的数据连接DV1-1、DV1-2、DV1-3。
在另外的示例性实施方式中规定，第二通信网络KN2-1中的至少一个具有基于以下类型中的至少一种类型的数据连接DV2-1：a)以太网，b)LVDS，c)CAN，d) FlexRay, e)LIN, f) MOST, g) PCle, h) COAX, i) HD-BaseT。
图6的另外的示例性实施方式涉及具有至少一个根据实施方式的通信系统10的车辆1，例如机动车辆1。
另外的示例性实施方式涉及一种用于运行用于车辆1、例如机动车辆1的通信系统10的方法，所述通信系统具有：多个计算装置R1、R2、R3，这些计算装置经由具有环形拓扑结构的第一通信网络KN1彼此连接；和多个功能单元FE，这些功能单元分别与车辆1的不同功能相关联并且被分配给不同的第二通信网络KN2-1、KN2-2、...，其中多个功能单元中的至少一个功能单元FE维护或使用到多个计算装置中的至少两个不同的计算装置R1、R2的数据连接。
图7的另外的示例性实施方式涉及根据实施方式的通信系统10和/或根据实施方式的车辆1和/或根据实施方式的方法用于以下要素中的至少一个要素的用途20：a) 提高21通信系统的容错，b) 避免 22 共因错误， c) 为数据接收器提供23数据，d) 创建24多样化的冗余。
根据实施方式的原理可以有助于提供容错架构，所述容错架构例如在第一次错误的情况下例如在第一数据连接的范围中继续具有可能有限的功能，所述功能例如有助于保持车辆 1 的安全行为。
至少暂时地，至少一些示例性的实施方式可以具有以下优点中的一个或多个：a)容错的架构解决方案，b)确保从剩余的“计算中心”R1、R2、R3对第二通信网络的（例如嵌入式）子结构的访问，c) 确保功能单元 FE、例如embedded（嵌入式）控制设备例如对“计算中心”R1、R2、R3 的软件功能的访问，d) 已知结构的易于扩展性，e) 成本有效的容错措施，f)各种通信技术使不同的冗余成为可能。

Claims (18)

1.一种用于车辆(1)、例如机动车辆(1)的通信系统(10；10a；10b；10c)，具有：多个计算装置(R1、R2、R3)，所述计算装置借助于具有环形拓扑结构的第一通信网络 (KN1) 相互连接；和多个功能单元 (FE)，所述功能单元分别与车辆 (1) 的不同功能相关联并且被分配给不同的第二通信网络 (KN2-1、KN2-2、KN2-3、KN2-4)，其中多个功能单元(FE)中的至少一个功能单元(FE1)具有至多个计算装置（R1、R2、R3）中的至少两个不同的计算装置（R1、R2）的数据连接(DV2-2、DV3-1)。
2.根据权利要求1所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中第二通信网络（KN2-1、KN2-2、KN2-3、KN2-4）中的至少一个具有至多个计算装置（R1、R2、R3）中的至少两个不同的计算装置的数据连接（DV2-2、DV3-1）。
3.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中所述第二通信网络（KN2-1、KN2-2、KN2-3、KN2-4）中的每一个具有至多个计算装置（R1、R2、R3）中的至少两个不同的计算装置的数据连接（DV2-1、DV2-3；DV3-1、DV3-2、DV4-1、DV4-2、DV5-1、DV5-2）。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中至少一个功能单元（FE-1、FE-2）被冗余设计。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中所述多个计算装置中的至少一个计算装置（R1，R4）被冗余设计。
6.根据权利要求5所述的通信系统（10b），其中冗余设计的计算装置（R1，R4）借助于冗余的数据连接（DVR-1、DVR-2）与所述功能单元中的至少一个功能单元（FE-2、FE-4）连接。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统(10c)，其中在所述第一通信网络(KN1)中设置两个计算装置(R1'、R3')。
8.根据权利要求7所述的通信系统(10c)，其中两个计算装置(R1'、R3')被构造为至少暂时地相互监控。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中所述多个计算装置中的至少一个第一计算装置（R1）被构造为实施来自或用于驾驶员辅助系统和/或例如至少部分地自动驾驶的任务。
10.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中所述多个计算装置中的至少一个第二计算装置（R2）被构造为实施来自或用于车辆集成平台的任务，例如用于传动系或动力系和/或底盘和/或车身和/或灯和/或暖气、通风、空调或暖通空调。
11.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中所述多个计算装置中的至少一个第三计算装置（R3）被构造为实施来自或用于信息娱乐和/或连接性的任务。
12.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中所述多个功能单元（FE）中的至少一个具有以下元件中的至少一个：a) 控制单元，b) 执行器，c)传感器。
13.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中所述多个功能单元（FE）中的至少一个被构造为实施以下方面中的至少一个方面的功能：a)距离测量，例如借助雷达，b)雷达，c) 摄像机，d) 转向，e) 制动，f) 安全气囊，g) 内燃机，h) 变速箱，i) 发电机，j) 内部空间，k) 灯，I) 人机接口，m) 驾驶员监控系统，n) 车辆基础设施任务，例如用于能量/数据分发或能量管理/数据预处理，例如区域控制设备或车身控制器。
14.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中所述第一通信网络（KN1）可以传输千兆带宽，例如利用基于千兆以太网、LVDS、PCI（express) 或HD-Base-T的数据连接，其中第一通信网络 (KN1)具有例如基于千兆以太网、例如基于多千兆以太网的数据连接（DV1-1、DV1-2、DV1-3）。
15.根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c），其中所述第二通信网络（KN2-1、KN2-2、KN2-3、KN2-4）中的至少一个具有基于以下类型中的至少一种的数据连接：a) 以太网，b) LVDS，c) CAN，d) FlexRay，e) LIN，f) MOST，g) PCle，h) HD-BaseT。
16.一种车辆(1)，例如机动车辆(1)，其具有至少一个根据前述权利要求中的至少一项所述的通信系统(10)。
17.一种用于运行用于车辆(1)、例如机动车辆(1)的通信系统(10；10a；10b；10c)的方法，所述通信系统具有：多个计算装置(R1、R2、R3)，所述计算装置借助于具有环形拓扑结构的第一通信网络 (KN1) 相互连接；和多个功能单元 (FE)，所述功能单元分别与车辆 (1)的不同功能相关联并且被分配给不同的第二通信网络 (KN2-1、KN2-2、KN2-3、KN2-4)，其中多个功能单元(FE)中的至少一个功能单元(FE1)维持或使用至多个计算装置(R1、R2、R3)中的至少两个不同的计算装置(R1、R2)的数据连接(DV2-1、DV3-1)。
18.一种根据权利要求1至15中的至少一项所述的通信系统（10；10a；10b；10c）和/或根据权利要求16所述的车辆（1）和/或根据权利要求17所述的方法用于以下要素中的至少一个要素的用途：a) 提高 (21) 通信系统 (10；10a；10b；10c) 的容错，b) 避免 (22) 共因错误，c) 为数据接收器提供 (23)数据，d）创建（24）多样化的冗余。
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