DE102009027201A1

DE102009027201A1 - Sensorübertragungsvorrichtung und Verfahren zur Übertragung von Nutzdaten eines Sensors an eine Bussteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102009027201A1
Application number: DE102009027201A
Authority: DE
Inventors: Michael Hering; Felix Eberli; Leonardo Leone; Michael Helmle; Roland Preiss; Detlef Kunz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2011-03-31
Also published as: US20100332706A1

Abstract

Es wird eine Sensorübertragungsvorrichtung (200) zur Übertragung von Nutzdaten eines Sensors (230) an eine Bussteuervorrichtung (210) vorgeschlagen, wobei die Sensorübertragungsvorrichtung (200) mit einem Datenbus (220) eines Fahrzeugs verbindbar ist, der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen (100) zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2, ..., 200.n) und einer Bussteuervorrichtung (210) ausgebildet ist. Die Busdatenpakete (100) sollten zumindest ein Signalisierungsfeld (120) und ein Nutzdatenfeld (130) mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken (135) umfassen. Die Sensorübertragungsvorrichtung (200) umfasst eine Sensorschnittstelle (235) zum Empfang von Nutzdaten, die eine physikalische Größe repräsentieren, und einen Speicher (260), der ausgebildet ist, um eine Positionsinformation zu speichern, die zumindest einen Nutzdatenblock (135) aus dem Nutzdatenfeld (130) bezeichnet, der exklusiv für die Übertragung der Nutzdaten von der Sensorübertragungsvorrichtung (200) an die Bussteuereinheit (210) reserviert ist. Ferner umfasst die Sensorübertragungsvorrichtung (200) eine Busschnittstelle (250), die ausgebildet ist, um nach einem Empfang von vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld (120) zumindest einen Teil der über die Sensorschnittstelle (235) empfangenen Nutzdaten in dem durch die Positionsinformation spezifizierten Nutzdatenblock (135) anzuordnen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 7, eine Bussteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, ein Verfahren gemäß Anspruch 12 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 13.
Ultraschallbasierte Fahrerassistenzsysteme (US-FAS), insbesondere die ultraschallbasierte Einparkhilfe (USEPH), befinden sich schon seit über zehn Jahren im Markt. Aktuelle Systeme verwenden üblicherweise eine proprietäre Punkt-zu-Punkt-Verbindung um die Ultraschallsensoren (USS) an eine zentrale Auswerteeinheit anzubinden.
Von Seiten der Fahrzeughersteller bestehen Anforderungen, die proprietäre Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den Sensoren und der zentralen Auswerteeinheit durch eine „Bus-Lösung” zu ersetzen, um die Kosten bei der Verkabelung im Fahrzeug senken zu können. Hierbei wird üblicherweise die Verwendung des LIN-Busses (LIN = Local Interconnect Network = lokales Verbindungsnetzwerk) als standardisiertes und kostenoptimiertes Bussystem in Fahrzeugen angestrebt.
Der „Standard-LIN-Bus-Ansatz” schränkt jedoch die darstellbare Qualität (Update-Rate und/oder Robustheit) der ultraschallbasierten Fahrerassistenzsysteme ein, da die Update-Rate der Ultraschall-Messungen, bedingt durch den hohen Signalisierungsaufwand über die LIN-Bus-Kommunikation, eingeschränkt ist.
Hierbei kommt speziell zum Tragen, dass bei geringen zu übertragenden Datenmengen (1–2 Byte Nutzdaten pro Sensor und Messung) der Kommunikations-Overhead des LIN-Busses sehr hoch ist (4 Byte), d. h. die Netto-Datenrate beträgt 20% (bei 1 Byte Nutzdaten) bzw. 33% (bei 2 Bytes Nutzdaten).
Die eingeschränkte Update-Rate der Ultraschall-Messung ist speziell während des aktiven ultraschallbasierten Fahrerassistenzsystem-Betriebs also für die Übertragung von Messwerten relevant.
Außer Acht bleibt bei obiger Abschätzung ebenfalls die Netto Datenratensenkende Bindung der LIN-Botschaften an „Scheduling Tables” (d. h. an feste Zeitraster mit diskreten periodischen Sendezeitpunkten). Dies wirkt sich bei vielen kurzen Botschaften ebenfalls verschlechternd auf die Netto-Datenrate aus als bei wenigen langen LIN-Botschaften.
In der DE 10 2005 054390 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem mit einem Steuergerät und einer Vielzahl von Schallwellen aussendenden und empfangenden Sensoren offenbart, die mit dem Steuergerät über ein Bussystem verbunden sind. Das Bussystem ist in der Form eines Schieberegisters aufgebaut. Die Verwendung eines solchen Bussystems, das als Schieberegister aufgebaut ist, erfordert jedoch wieder einen separaten Bus für den Anschluss der einzelnen Sensoren an eine Auswerteeinheit, so dass ein zentraler und bereits im Fahrzeug verbauter Bus nicht für die Übertragung von solchen Sensordaten zu einer zentralen Auswerteeinheit verwendet werden kann. Eine solche eigenständige Lösung zur Datenübertragung soll jedoch, wie vorstehend beschrieben, vermieden werden.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Sensorübertragungsvorrichtung, ein Verfahren zur Übertragung von Nutzdaten eines Sensors an eine Bussteuervorrichtung, eine Bussteuervorrichtung, ein Verfahren zum Zuordnen von Nutzdaten aus einem Busdatenpaket zu verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen sowie ein Computerprogrammprodukt vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Sensorübertragungsvorrichtung zur Übertragung von Nutzdaten eines Sensors an eine Bussteuervorrichtung, wobei die Sensorübertragungsvorrichtung mit einen Datenbus eines Fahrzeugs verbindbar ist, der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen und einer Bussteuervorrichtung ausgebildet ist, wobei die Busdatenpakete zumindest je ein Signalisierungsfeld und je ein Nutzdatenfeld mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken umfassen und wobei die Sensorübertragungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:

– eine Sensorschnittstelle zum Empfang von Nutzdaten, die eine physikalische Größe repräsentieren;
– einen Speicher, der ausgebildet ist, um eine Positionsinformation zu speichern, die zumindest einen Nutzdatenblock aus dem Nutzdatenfeld bezeichnet, der exklusiv für die Übertragung der Nutzdaten von der Sensorübertragungsvorrichtung an die Bussteuervorrichtung reserviert ist; und
– eine Busschnittstelle, die ausgebildet ist, um nach einem Empfang von vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld zumindest einen Teil der über die Sensorschnittstelle empfangenen Nutzdaten in dem durch die Positionsinformation spezifizierten Nutzdatenblock des Busdatenpaketes anzuordnen dem die Signalisierungsdaten zugeordnet sind.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Nutzdaten von einer Sensorübertragungsvorrichtung zu einer Bussteuervorrichtung unter Verwendung eines Datenbusses, der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen und der Bussteuervorrichtung ausgebildet ist, wobei die Busdatenpakete zumindest je ein Signalisierungsfeld und je ein Nutzdatenfeld mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken umfassen und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

– Empfangen von Nutzdaten eines Sensors, die eine physikalische Größe repräsentieren;
– Auslesen einer Positionsinformation, die zumindest einen Nutzdatenblock aus dem Nutzdatenfeld bezeichnet, der exklusiv für die Übertragung der Nutzdaten der Sensorübertragungsvorrichtung an die Bussteuervorrichtung reserviert ist; und
– Empfangen von vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld eines Busdatenpaketes und hierauf ansprechendes Anordnen zumindest eines Teils der über die Sensorschnittstelle empfangenen Nutzdaten in dem zumindest einen durch die Positionsinformation spezifizierten Nutzdatenblock des Busdatenpaketes.

Auch schafft die vorliegende Erfindung eine Bussteuervorrichtung zum Zuordnen von Nutzdaten aus einem Busdatenpaket zu verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen, wobei die Bussteuervorrichtung mit einem Datenbus eines Fahrzeugs verbindbar ist, der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen und der Bussteuervorrichtung ausgebildet ist, wobei die Busdatenpakete zumindest je ein Signalisierungsfeld und je ein Nutzdatenfeld mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken umfassen und wobei die Bussteuervorrichtung folgende Merkmale aufweist:

– eine Sendeeinheit, die ausgebildet ist, um vorbestimmte Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld eines Busdatenpakets anzuordnen und die Signalisierungsdaten an den Datenbus zu senden;
– einen Speicher, der ausgebildet ist, um eine Zuordnungsvorschrift einer exklusiven Reservierung von Nutzdatenblöcken des Nutzdatenfeldes für die Übertragung der Nutzdaten der unterschiedlichen Sensorübertragungsvorrichtungen an die Bussteuervorrichtung zu speichern;
– eine Empfangsschnittstelle, die ausgebildet ist, um ansprechend auf die von der Sendeschnittstelle ausgesandten vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld die Nutzdaten aus den Nutzdatenblöcken des Nutzdatenfeldes auszulesen; und
– eine Zuordnungseinheit, die ausgebildet ist, um die ausgelesenen Nutzdaten entsprechend der Zuordnungsvorschrift den verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen zuzuordnen.

Schließlich schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zuordnen von Nutzdaten aus einem Busdatenpaket zu verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen, wobei eine Bussteuervorrichtung mit einem Datenbus eines Fahrzeugs verbindbar ist, der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen und der Bussteuervorrichtung ausgebildet ist, wobei die Busdatenpakete zumindest ein Signalisierungsfeld und ein Nutzdatenfeld mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken umfassen und wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Anordnen von vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld eines Busdatenpakets und Senden der vorbestimmten Signalisierungsdaten an den Datenbus;
– Abrufen einer Zuordnungsvorschrift aus einem Speicher, wobei die Zuordnungsvorschrift eine exklusiven Reservierung von einzelnen Nutzdatenblöcken des Nutzdatenfeldes für die Übertragung der Nutzdaten der entsprechenden Sensorübertragungsvorrichtungen an die Bussteuervorrichtung abbildet;
– Auslesen der Nutzdaten aus den Nutzdatenblöcken des Nutzdatenfeldes ansprechend auf die ausgesandten vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld; und
– Zuordnen der der ausgelesenen Nutzdaten zu den verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen entsprechend der Zuordnungsvorschrift.

Die durch die vorliegende Erfindung geschaffene Sensorübertragungsvorrichtung oder Bussteuervorrichtung kann dabei ausgebildet sein, um die Schritte der erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvarianten der Erfindung in Form einer Sensorübertragungsvorrichtung oder einer Bussteuervorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einer Sensorübertragungsvorrichtung oder einer Bussteuervorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Sensorübertragungsvorrichtung oder die Bussteuervorrichtung können eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen eines Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm in der Sensorübertragungsvorrichtung oder der Bussteuervorrichtung ausgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass das Datenformat eines bereits vorhandenen Datenbusses für die Übertragung von Nutzdaten einer Mehrzahl von Sensoren an eine zentrale Auswerteeinheit bzw. Bussteuereinheit zur Umordnen der zu übertragenden Daten effizient verwendet werden kann. Hierbei braucht nicht für jeden Sensor ein gesamtes Busdatenpaket aufgewandt werden, sondern mehrere Sensoren bzw. deren Übertragungseinheiten können zu einer „virtuellen Einheit” zusammengeschaltet werden. Hierdurch können die von mehreren Sensoren stammenden Nutzdaten in das Nutzdatenfeld eines einzigen Busdatenpakets integriert werden. Auf diese Weise reduziert sich der Signalisierungsaufwand, da nun mit einem Busdatenpaket eine größere Menge von Nutzdaten übertragen werden kann. Um eine solche Datenübertragung von mehreren Sensoren an die Auswerteeinheit bzw. die Bussteuereinheit fehlerfrei durchführen zu können, sollte in dem Signalisierungsfeld eines solchen Busdatenpakets eine vorbestimmten Signalisierungsinformation bzw. vorbestimmten Signalisierungsdaten aus einer Menge von unterschiedlichen Signalisierungsdaten angeordnet werden, die den Sensorübermittlungsvorrichtungen anzeigen, dass nun ein Busdatenpaket über den Datenbus übertragen wird, welches durch die Bussteuervorrichtung entsprechend einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift der Nutzdatenblöcke in dem Nutzdatenfeld zu den jeweiligen Sensorübermittlungsvorrichtungen ausgewertet wird.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass in Fahrzeugen ein oftmals bereits vorhandenes Bussystem effizient für eine weitere Datenübertragung zwischen zusätzlichen Sensoren und einer Auswerteeinheit (bzw. der Bussteuervorrichtung) eingesetzt werden kann. Auf diese Weise wird eine entsprechend schnelle Datenübertragung sicherstellt und es können ferner die Kosten für eine proprietäre Anbindung von Sensoren an eine Auswerteeinheit vermieden werden. Durch den hier vorgeschlagenen Ansatz werden somit bei unveränderter oder verbesserter Datenübertragungsfunktionalität bzw. Datenübertragungsgeschwindigkeit die Fahrzeugherstellungskosten gesenkt werden.
In einer günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Busschnittstelle ausgebildet sein, um in zumindest einem Nutzdatenblock des Nutzdatenfeldes keine von der Sensorschnittstelle empfangenen Nutzdaten anzuordnen. Eine derartige Ausführungsform der von den Erfindung bietet den Vorteil, dass das Nutzdatenfeld nicht durch Nutzdaten einer einzigen Sensorübertragungsvorrichtung belegt wird, sondern eine Bündelung von Nutzdaten aus verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen in einem Busdatenpaket ermöglicht wird. Dies führt speziell zu den oben genannten Vorteilen durch eine Reduzierung des Signalisierungsaufwands.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Busdatenfeld ferner ein Kontrolldatenfeld umfasst, kann die Busschnittstelle ausgebildet sein, um aus denjenigen Nutzdatenblöcken, die nicht zur exklusiven Nutzdatenübertragung für die Sensorübertragungsvorrichtung reserviert sind, Übertragungsdaten von zumindest einer weiteren Sensorübertragungsvorrichtung zu extrahieren und aus den extrahierten Übertragungsdaten und zumindest einem Teil der von der Sensorschnittstelle empfangenen Nutzdaten Kontrolldaten zu ermitteln und wobei die Busschnittstelle ferner ausgebildet ist, um die bestimmten Kontrolldaten in dem Kontrolldatenfeld des Busdatenpaketes anzuordnen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass das Datenformat eines Datenbusses einfach eingehalten werden kann, auch wenn die Nutzdaten in den Nutzdatenblöcken aus verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen stammen. Auf diese Weise kann vorteilhaft verhindert werden, dass andere, am Datenbus angeschlossene Einheiten oder Sensoren durch die Datenübertragung von den Sensorübertragungsvorrichtungen an die Bussteuervorrichtung gestört werden.
Auch kann die Busschnittstelle ausgebildet sein, um die von der Sensorschnittstelle empfangenen Nutzdaten in eine Mehrzahl von Teilnutzdaten aufzuteilen und die verschiedenen Teilnutzdaten in Nutzdatenblöcken von unterschiedlichen Busdatenpaketen an die Bussteuervorrichtung zu übertragen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass auch bei größeren am Sensor bereitgestellten Nutzdatenmengen eine effiziente Datenübertragung vom Sensor zur Bussteuervorrichtung möglich wird. Durch eine solche Aufteilung kann das Nutzdatenfeld des Busdatenpakets bei Berücksichtigung der Datenübertragung von mehreren Sensoren an die Zentraleinheit optimal gefüllt werden.
Um zu verhindern, dass durch die Aufteilung und Übertragung der Nutzdaten in verschiedenen Teilnutzdaten ein Fehler auftritt, bzw. einen solchen aufgetretenen Fehler leicht erkennen zu können, kann die Busschnittstelle ausgebildet sein, um aus mehreren Teilnutzdaten Fehlererkennungsdaten zu bestimmen und die Fehlererkennungsdaten in einem der Sensorübertragungsvorrichtung exklusiv zur Datenübertragung zugewiesenen Nutzdatenblock eines weiteren Busdatenpaketes an die Bussteuervorrichtung zu übermitteln.
Insbesondere zur möglichst schnellen Übertragung von sicherheitsrelevanten Sensormesswerten an eine Auswerteeinheit kann die Busschnittstelle ausgebildet ist, um Teilnutzdaten mit hoher Priorität für eine Fahrsicherheit des Fahrzeugs früher an die Bussteuervorrichtung zu übertragen als Teilnutzdaten mit einer niedrigen Priorität für die Fahrsicherheit des Fahrzeugs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Zuordnungseinheit ferner ausgebildet sein, um aus aufeinanderfolgenden Busdatenpaketen eine Folge von Nutzdaten für eine einzelne Sensorübertragungsvorrichtung zu gewinnen, wobei die Zuordnungseinheit ferner ausgebildet ist, um unter Verwendung der Folge von Nutzdaten einen Übertragungsfehler der Nutzdaten für die entsprechende Sensorübertragungsvorrichtung zu erkennen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass auch bei Aufspaltung der Nutzdaten einer einzelnen Sensorübertragungsvorrichtung auf mehrere Busdatenpakete ein Fehler bei der Übertragung der gesamten Nutzdaten für die jeweilige Sensorübertragungsvorrichtung erkannt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Nutzdaten einer Sensorübertragungsvorrichtung ein Datenvolumen aufweisen, dass sie als Teilnutzdaten in Nutzdatenblöcken einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Busdatenpaketen an die Bussteuervorrichtung zu übertragen sind, kann die Bussteuervorrichtung ausgebildet sein, um nach einem Empfang von ersten Teilnutzdaten in einem Nutzdatenblock eines ersten Busdatenpaketes eine Aktivierung einer weiteren Einheit vor einer Auswertung von zweiten Teilnutzdaten vorzunehmen, die in einem Nutzdatenblock eines nachfolgenden Busdatenpaketes von der Bussteuervorrichtung empfangbar sind. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass Sensordaten, die die Fahrsicherheit eines Fahrzeugs betreffen, schnell an eine Auswerteeinheit oder an die Bussteuervorrichtung übertragen werden können, so dass beispielsweise entsprechende Personensicherheitsmittel frühzeitig aktiviert werden können. Weitere Nutzdaten eines Sensors, die nicht eine derartig hohe Priorität haben, können dann in nachfolgenden Busdatenpaketen von der Bussteuervorrichtung empfangen werden und behindern eine schnelle Reaktion auf die sicherheitsrelevanten Informationen nicht mehr.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1a–c Darstellungen eines Aufbaus von Datenpaketen bei einer herkömmlichen Datenübertragung gegenüber dem Aufbau eines Datenpaketes auf dem Datenbus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild eines Datenübertragungssystems unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensorübertragungsvorrichtung und eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bussteuervorrichtung;
3a–b detailliertere Darstellungen des Aufbaus eines Datenpaketes bei der Verwendung des hier vorgeschlagenen Ansatzes zur Nutzdatenübertragung;
4 Darstellungen eines Aufbaus von Datenpaketen bei einer herkömmlichen Datenübertragung gegenüber einem Aufbau eines Datenpaketes auf dem Datenbus gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung einer Kommunikationsstruktur-Matrix bei der Übertragung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
6 Darstellungen eines Aufbaus von Datenpaketen bei einer herkömmlichen Datenübertragung gegenüber dem Aufbau eines Datenpaketes auf dem Datenbus gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der zeitliche Vorteil einer frühen Übermittlung von Zwischenergebnissen der Nutzdaten erkennbar wird;
7a–c Darstellungen von Kommunikationsstruktur-Matrizen bzw. einer Tabelle, die eine Verbesserung der Fehlererkennung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verdeutlichen;
8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren; und
9 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren.
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei eine Nennung dieser Maße und Dimensionen nicht dahingehend zu verstehen ist, dass die Erfindung auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist.
Die Erfindung hat zum Ziel, die Echtzeitfähigkeit eines Datenbusses in einem Fahrzeug, beispielsweise des LIN-Busses so zu erhöhen, dass sich die darstellbare Qualität (Update-Rate und/oder Robustheit) insbesondere der ultraschallbasierten Fahrerassistenzsysteme nicht oder nicht signifikant von der Datenübertragung mit einer proprietären Punkt-zu-Punkt-Ultraschallsensor-Anbindung erreichbaren Qualität unterscheidet. Weitere Sensoren können ebenfalls über den hier vorgestellten Ansatz an eine Auswerteinheit angeschlossen werden, so dass die Erfindung nicht auf den Anschluss von Ultraschall-basierten Sensoren an eine zenatrale Auswerteeinheit beschränkt ist.
Diese „Top-Level”-Anforderung kann über eine Erhöhung der Netto-Datenrate sowie eine Möglichkeit zur schnellen Übertragung von Zwischenergebnissen erreicht werden. Gleichzeitig sollte die Kommunikation für die für eine zentrale Auswerteeinheit (beispielsweise einen LIN Kommunikationsmaster) weiterhin dem LIN-Kommunikationsstandard entsprichen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Datenbus-Kommunikationsstruktur (d. h. beispielsweise der LIN-Datenpaket-Aufbau) sowie die maximale (Brutto-)Datenrate (von 20 kBit bei Verwendung des LIN-Busses) beibehalten werden kann.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele werden unter Verwendung eines LIN-Busses als Datenbus erläutert, wobei auch andere Bussysteme in Fahrzeugen als Datenbus entsprechend dem erfindungsgemäßen Ansatz verwendbar sind.
In den Darstellungen der 1a, 1b und 1c ist die Gegenüberstellung einer herkömmlichen Übertragung von Nutzdaten eines Sensors über einen Datenbus in Bezug zu der hohen Übertragungsrate von Nutzdaten eines Sensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Die 1a zeigt dabei die zeitliche Hintereinanderreihung von Busdatenpaketen 100, die über einen Datenbus übertragen werden. Im ersten Ausführungsbeispiel wird dabei davon ausgegangen, dass ein einzelner Sensor 24 Bit (d. h. 3 Byte) Nutzdaten pro Messung liefert, wobei 6 Sensoren am LIN-Bus angeschlossen sind. Die einzelnen Sensoreinheiten, die im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel Ultraschallsensoren sind, werden durch die Bezugszeichen USS1 bis USS6 wiedergegeben, so dass für jeden der sechs Sensoreinheiten USS1 bis USS6 ein einzelnes Busdatenpaket 100 vorzusehen ist. Bis alle sechs Busdatenpakete 100 gemäß den herkömmlichen Ansatz übertragen werden, verstreicht eine Übertragungszeit 110.
Ein Busdatenpaket 100 gemäß der 1a ist dabei entsprechend der Darstellung aus 1b aufgebaut. In einem ersten Teil (Signalisierungsfeld), der im vorliegenden Ausführungsbeispiel 3 Byte groß ist, werden für einen Sensor individuell vorbestimmte Signalisierungsdaten 120 übertragen, die von einem Master oder einer Bussteuervorrichtung auf den Datenbus gesendet werden und die eine Funktion bei dem jeweils angesprochenen Sensor bzw. der jeweils angesprochenen Sensoreinheit USSx (in 1 der erste Sensor USS1) auslösen. Diese ausgelöste Funktion kann darin bestehen, dass nach einem Empfang der entsprechenden Signalisierungsdaten die Nutzdaten der jeweiligen Sensoreinheit USSx bereitgestellt werden. Diese Nutzdaten repräsentieren beispielsweise einen durch Ultraschall gemessenen Abstand des Fahrzeugs zu einem Objekt außerhalb des Fahrzeugs oder einen andere physikalische Größe. In einem an das Signalisierungsfeld 120 anschließenden Nutzdatenfeld 130 können die vom Sensor USS1 gelieferten Nutzdaten eingefügt und von der Sensorübertragungsvorrichtung über den Datenbus an die Bussteuervorrichtung gesendet werden. Das Nutzdatenfeld 130 kann entsprechend der Darstellung aus 1b drei Nutzdatenblöcke 135 für die 3 Bytes Nutzdaten einer jeden Sensoreinheit USSx umfasst, wobei die Nutzdatenblöcke 135 jeweils eine Größe von 1 Byte aufweisen. Abschließend ist ein Kontrolldatenfeld 140 mit Kontrolldaten im Busdatenpaket 100 vorgesehen, die von der entsprechenden Sensoreinheit USSx bestimmt werden und die Fehlererkennungsdaten (beispielsweise CRC-Daten) repräsentieren, die es einem Empfänger ermöglichen einen Übertragungsfehler in dem Busdatenpaket 100 zu erkennen.
Das standardmäßige Lesen von Messdaten (in je einer einzelnen LIN-Botschaft bzw. einem Busdatenpaket 100) jedes einzelnen Sensors USS1 bis USS6 (die als „Slaves” in dem Datenbus arbeiten) verursacht (zu) viel Kommunikationsoverhead für eine optimale Fahrerassistenzfunktion, da für jedes Paket entsprechend dem Kommunikationsstandard für den entsprechenden Datenbus beispielsweise zuerst ein Header mit den Signalisierungsdaten und am Schluss noch beispielsweise ein CRC als Kontrolldaten gesendet werden sollte. Hierdurch entsteht ein ungünstiges Verhältnis von Netto- zu Bruttodaten.
Nachdem jedoch in herkömmlichen Datenbus-Standards oftmals in einem Busdatenpaket 100 wesentlich mehr Nutzdaten in einem Nutzdatenfeld 130 übertragen werden können, als von einem Sensor USSx Nutzdaten pro Messung bereitgestellt werden, lässt sich die Datenübertragung erfindungsgemäß entsprechend optimieren. Beispielsweise kann eine Datenübertragung mit einer Busdatenpaket-Anordnung 100 verwendet werden, wie sie in 1c dargestellt ist. Hierbei wird nicht für die Nutzdaten jeder einzelnen Sensoreinheit USS1 bis USS6 ein eigenes Busdatenpaket 100 verwendet, sondern es werden die Nutzdaten von mehreren (hier 6 Sensoren) in das Nutzdatenfeld 130 eines einzelnen Busdatenpakets 100 gepackt. Dabei wird jedoch eine Aufspaltung der Nutzdaten eines einzelnen Sensors in drei aufeinanderfolgende Busdatenpakete Paket 1, Paket 2 und Paket 3 durchgeführt. Bei einer derartigen Datenübertragung ist es jedoch wichtig, dass die Empfangseinheit Kenntnis über die Zuordnung der Nutzdaten in den entsprechenden Nutzdatenblöcken 135 des jeweiligen Nutzdatenfeldes 130 hat, um die entsprechenden Nutzdaten den jeweiligen Sensoreinheiten USS1 bis USS6 zuordnen zu können. Aus diesem Grund sollte eine Zuordnungsvorschrift der Nutzdatenblöcke des Nutzdatenfeldes 130 vorab festgelegt werden. Beispielsweise könnte eine solche Zuordnungsvorschrift entsprechend der Darstellung aus 1c derart erfolgen, dass im ersten Nutzdatenblock die Nutzdaten der ersten Sensoreinheit USS1, im zweiten Nutzdatenblock des Nutzdatenfeldes die Nutzdaten der zweiten Sensoreinheit USS2, im dritten Nutzdatenblock des Nutzdatenfeldes die Nutzdaten der dritten Sensoreinheit USS3 usw. und angeordnet werden. In 1c ist dabei eine Zuordnung der entsprechende Nutzdatenblöcke des Nutzdatenfeldes durch die Bezeichnung der jeweiligen Sensoreinheit wiedergegeben. Gegenüber der herkömmlichen Datenübertragung, wie sie in 1a dargestellt ist, wirkt die Datenübertragung gemäß der Anordnung von Nutzdaten nach 1c wie eine Datenübertragung einer „virtuellen Einheit”, die eine größere Menge von Nutzdaten liefert. Hierzu sollten jedoch die Sensorübertragungsvorrichtungen der entsprechenden Sensoreinheiten USS1 bis USS6 ausgebildet sein, um ansprechend auf vorbestimmte Signalisierungsdaten 120 im Signalisierungsfeld die vom Sensor bereitgestellten Nutzdaten in den jeweils zugeordneten Nutzdatenblock einzufügen.
Durch die Datenübertragung gemäß Anordnung von Nutzdaten nach 1c kann dabei eine Übertragungszeit 150 erreicht werden, so dass sich gegenüber der Übertragungszeit 110 nach dem herkömmlichen Ansatz ein der Zeitgewinn 160 ergibt. Dieser Zeitgewinn 160 resultiert daraus, dass nun nicht mehr 6 sondern lediglich 3 Busdatenpakete 100 zu übertragen sind, die entsprechend weniger Signalisierungsdaten 120 erfordern und somit eine Vergrößerung der Nutzdatenrate zur Folge haben.
Somit werden die vorstehend angegebenen Anforderungen bezüglich einer Optimierung der Nutzdatenrate dadurch erreicht, indem die Sensoren (bzw. deren entsprechende Sensorübertragungseinheiten) zu einer „virtuellen Einheit” (beispielsweise zu einem „virtuellen LIN-Device”) verschaltet werden. Durch den Betrieb als „virtuelle Einheit” erfolgt eine signifikante Erhöhung der Netto-Datenrate von beispielsweise 20% bzw. 33% (1 oder 2 Byte Nutzdaten bei der LIN-Standard-Kommunikation) auf eine LIN-Netto-Datenrate von 60% (1 oder 2 Byte Nutzdaten bei „virtuellen LIN-Device”-Kommunikation) bei einem System von 6 Sensoren. Außerdem reduziert die „virtuellen LIN-Device”-Kommunikation die Anzahl der notwendigen der LIN-Kommunikationsblöcke. Der erhöhte Datendurchsatz ergibt daher aus sich aus

– einer höheren Anzahl von Nutzbytes pro Botschaft (d. h. pro Busdatenpaket) und
– einer geringeren Anzahl notwendiger LIN-Botschaften (d. h. Busdatenpaketen)

Die quasi parallele Datenübertragung aller Sensoren (bedingt durch die „Virtual-Device”-Kommunikation) ermöglicht ferner die schnelle Übertragung wichtiger Zwischenergebnisse während der Messung, was nachstehend noch näher ausgeführt wird.
Die Vorteile der hier an Hand des ersten Ausführungsbeispiels dargestellten Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden:

– die Update-Rate der Nutzdaten von den Sensoren zur Auswerteeinheit ist vergleichbar der mit einer proprietären Punkt-zu-Punkt-Anbindung der Sensoren
– die Robustheit der Nutzdatenübertragung der Sensoren zur Auswerteeinheit ist vergleichbar der mit einer proprietären Punkt-zu-Punkt-Anbindung der Sensoren zur Auswerteeinheit
– es kann eine höhere Netto Datenrate bzw. ein Datendurchsatz erzielt werden durch – eine höherer Anzahl Nutzbytes pro Botschaft/Datenpaket (d. h. ein besseres Verhältnis von Nutzdaten zu Protokoll-Rahmen mit den Signalisierungsdaten und den Kontrolldaten) und – eine geringere Anzahl von notwendigen LIN-Botschaften bzw. Busdatenpaketen
– es besteht eine Möglichkeit zur schnellen Übertragung von Zwischenergebnissen, wobei dies eine Verbesserung zur herkömmlichen der Datenübertragung, insbesondere bei für die Fahrzeugsicherheit sicherheitskritischen Sensordaten darstellt
– die Datenübertragung von den Sensoren zur Auswerteeinheit kann unter Verwendung eines kostenoptimierten und standardisierten Bus-Systems erfolgen, und
– eine Bussteuereinheit (beispielsweise ein LIN Master) sieht eine vollständig dem Busstandard entsprechende Nachricht (d. h. es erfolgt beispielsweise eine vollständig LIN-kompatible Kommunikation über den Datenbus) so dass auch weitere Einheiten am Datenbus angeschlossen werden können, ohne dass Störungen auftreten.

2 zeigt ein Blockschaltbild einer Verbindung von Ausführungsbeispielen von Sensorübertragungsvorrichtungen 200.1, 200.2,..., 200.n mit einem Ausführungsbeispiel einer Bussteuervorrichtung 210 über einen Datenbus 220. Die Sensorübertragungsvorrichtungen 200.1, 200.2,..., 200.n können dabei mit jeweils einem Sensor 230 zu je einer Sensoreinheit USS1, USS2,... USSn verbunden sein, wobei die Sensoren 230 der Sensorübertragungsvorrichtung 200 Daten über eine Sensorschnittstelle 235 bereitstellen. Diese Daten repräsentieren eine physikalische Größe. Beispielsweise kann die physikalische Größe ein ultraschallbasiertes Abstandssignal zu einem Objekt außerhalb des Fahrzeugs sein, wenn der Sensor 230 als Einparkhilfe verwendet wird. Die Bussteuervorrichtung 210 kann dabei zur Steuerung der Datenübertragung über den Datenbus 220 und zur Auswertung der Nutzdaten aus dem Nutzdatenfeld eines Busdatenpakets 100 ausgebildet sein.
Die Bussteuervorrichtung 210 weist eine Sendeeinheit 240 auf, die zu einem bestimmten Zeitpunkt vorbestimmte Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld eines Busdatenpakets 100 angeordnet und dieses Signalisierungsdaten über den Datenbus 220 sendet. Diese Signalisierungsdaten können über eine Busschnittstelle 250 in jeder Sensorübertragungsvorrichtung 200 von den Datenbus 220 ausgelesen und interpretiert werden. Werden von den Sensorübertragungseinheiten 200.1, 200.2,..., 200.n die vorbestimmten Signalisierungsdaten auf dem Datenbus 220 erkannt, die eine Datenübertragung von Nutzdaten der Sensoren 230 der verschiedenen Sensoreinheiten USS1, USS2,... USSn initialisiert, kann jede der Sensorübertragungsvorrichtungen 200.1, 200.2,..., 200.n bzw. die jeweilige Busschnittstelle 250 ein Byte Nutzdaten in den für die entsprechende Sensorübertragungsvorrichtung 200.1, 200.2,..., 200.n reservierten Nutzdatenblock 135 des Nutzdatenfeldes eines Busdatenpakets 100 einfügen. Diejenige Position, an der die Nutzdaten der jeweiligen Sensoreinheit USS1, USS2,... USSn in das Nutzdatenfeld 130 eingefügt werden dürfen, ist für jede der Sensorübertragungsvorrichtungen 200.1, 200.2,..., 200.n individuell in einem Speicher 260 abgespeichert. Die Busschnittstelle 250 jeder Sensorübertragungsvorrichtung 200.1, 200.2,..., 200.n ruft somit zunächst aus dem ihr zugehörigen Speicher 260 die dort gespeicherte Positionsinformation ab und fügt zumindest einen Teil der Nutzdaten des entsprechenden Sensors 230 in dem durch die Positionsinformation definierten Nutzdatenblock 135 ein. Auf diese Weise lässt sich ein Busdatenpaket 100 erzeugen, dass für die Bussteuervorrichtung 210 so aussieht, als ob es von einer einzigen Einheit stammt. Die Sensoreinheiten USS1, USS2,... USSn werden somit als „virtueller Sensor” zusammengeschaltet. In der Bussteuervorrichtung 210 erfolgt die Auswertung der Nutzdaten derart, das über eine Empfangsschnittstelle 270 die Nutzdaten in den Nutzdatenblöcken des Nutzdatenfeldes ausgelesen werden und in einer Zuordnungseinheit 280 entsprechend einer Zuordnungsvorschrift als zu den verschiedenen Sensorübertragungseinheiten 200.1, 200.2,... 200.n gehörig interpretiert werden. Die Zuordnungsvorschrift, in der eine exklusive Reservierung von Nutzdatenblöcken des Nutzdatenfeldes für die Übertragung der Nutzdaten der unterschiedlichen Sensorübertragungsvorrichtungen 200.1, 200.2,... 200.n an die Bussteuervorrichtung 210 abgelegt ist, kann dabei aus einem entsprechenden Speicher 290 entnommen werden.
Durch das vorstehend genannten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden somit die einzelnen Sensoreinheiten bzw. die Sensorübertragungsvorrichtungen zu einer abhängigen und gesteuerten „virtuellen Einheit”, d. h. einem virtuellen „Slave oder einem „Virtual Device” zusammengeschaltet, welche aus bis zu 8 einzelnen „Slaves” (d. h. einzelnen Sensoreinheiten) zusammengesetzt sein kann. Jeder „Slave” kann in jedem Messdatenpaket 100 ein Byte an einer genau definierten Stelle einfüllen. Diese genau definierte Stelle in dem Messdatenpaket (Nutzdatenfeld) wird über eine Sensor-Identifikation definiert, die in jeder Sensoreinheit bzw. jede Sensorübertragungsvorrichtung 100 in einem Speicher gespeichert ist.
Ein definierter Slave bzw. eine definierte Sensorübertragungsvorrichtung (beispielsweise der erste Slave USS1 oder der letzte Slave USS6) generiert beispielsweise CRC-Kontrolldaten für das gesamte Paket 100, um einen Übertragungsfehler in den Nutzdaten feststellen zu können und das Übertragungsformat des Datenbusses einzuhalten. Die Anzahl von Slaves sollte für die Kontrolldatenerzeugung bekannt sein, damit der entsprechende Slave die CRC-Kontrolldaten an der korrekten Position im Busdatenpaket 100 anhängen kann. Dieses Paket 100 sieht der Master bzw. die Bussteuereinheit als eine einzige LIN-Botschaft mit korrektem CRC, als ob es von nur einem Slave gesendet worden wäre, d. h. die Bussteuervorrichtung sieht eine Verschaltung der verschiedenen Sensoren zu einem „Virtual Device”.
Das Busdatenpaket 100 hat somit das in 3a dargestellte Format, wobei die Signalisierungsdaten Break, Sync und PID (PID = Paket IDentification = Paket Identifikationsnummer) durch den Master M bzw. die Bussteuervorrichtung 210 in den ersten drei Bytes (Signalisierungsfeld 120) des Busdatenpaketes 100 übertragen werden. Die nachfolgenden Nutzdaten 130 werden durch die jeweiligen Sensoren bzw. die entsprechenden Sensorübertragungsvorrichtungen in die (hier 1 Byte großen) Nutzdatenblöcke des Nutzdatenfeldes 130 des Busdatenpaketes 100 eingefüllt. Eine der Sensorübertragungseinheiten USSx generiert CRC-Kontrolldaten (der Größe 1 Byte) und füllt diese in das Kontrolldatenfeld 140 des Busdatenpaketes 100. Somit wird das Busdatenpaket 100 von unterschiedlichen Einheiten gefüllt, die alle parallel an den Datenbus 220 angeschlossen sind. 3b zeigt eine detailliertere Darstellung eines Aufbaus eines Busdatenpaketes 100.
Die Ergebnisse einer Sensormessung (die beispielsweise Nutzdaten von 1–3 Byte Länge erzeugen) werden als Teilnutzdaten durch die Wiederholung des obigen Pakets 100 (mit unterschiedlicher Package ID (PID)) übertragen. Die einzelnen Teilergebnisse der Messungen (Teilnutzdaten), die in den Nutdatenfeldern 130 der nachfolgenden Busdatenpakete 100 enthalten sind, werden im Master M bzw. der Bussteuereinheit in einer Anwendung „oberhalb” des LIN-Treibers analysiert und zusammengesetzt.
In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel fallen 13 Bit Nutzdaten pro Sensormessung an (d. h. es werden 2 Bytes für die Übertragung der Nutzdaten dieser Messung pro Sensor benötigt) und es sollen 4 Sensoren bzw. 4 Sensorübertragungseinheiten am Datenbus angeschlossen werden. Die 4a zeigt einen Aufbau der Datenübertragung, wie er sich bei einer herkömmlichen Datenübertragung mit einem vorzusehenden Busdatenpaket pro Sensor ergeben würde (4 Busdatenpakete). Wird jedoch der hier vorgeschlagene Ansatz verwendet, ergibt sich ein Aufbau von Busdatenpaketen 100, wie er in der 4b dargestellt ist, wobei nun lediglich 2 Busdatenpakete verwendet werden brauchen. Somit kann aus den 4a und 4b wiederum sehr deutlich erkannt werden, dass sich ein Zeitgewinn 160 durch die Verwendung des hier vorgeschlagenen Ansatzes ergibt. Der Zeitgewinn der hier vorgeschlagenen „Virtual Device”-Lösung gegenüber der „Standard-Datenbus”-Lösung beträgt in den beiden in 1 und 4 vorgestellten Szenarien jeweils ca. 30%.
Durch den hier vorgeschlagenen Ansatz ergibt sich die in 5 dargestellte Kommunikations-Matrix-Struktur für die Übertragung der Ergebnisse einer Sensormessung (beispielsweise einer Ultraschallmessung). Jeder Sensor USS1... USSm belegt zumindest einen Nutzdatenblock eines Busdatenpaketes 100.1. Die weiteren Nutzdaten, die bei einer Sensormessung anfallen, werden in nachfolgenden Busdatenpaketen 100.2 bis 100.n übertragen, wobei für eine fehlerfreie Auswertung die Nutzdaten eines Sensors in jedem der Busdatenpakete 100.1, 100.2 bis 100.n an einer genau spezifizierten Stelle im Nutzdatenfeld angeordnet werden sollten.
Gegebenenfalls könnte bei einem ausreichend großen vorhandenen Nutzdatenfeld eines Busdatenpaketes auch zwei oder mehr Nutzdatenblöcke in einem Busdatenpaket 100.y von Nutzdaten eines einzelnen Sensors USSx belegt werden. Dies sollte jedoch auch in einer entsprechenden Zuordnungsvorschrift in der Auswertungseinheit bekannt sein, damit eine korrekte Zuordnung der in den jeweiligen Nutdatenblöcken enthaltenen Information zu den einzelnen Sensoren möglich wird. Eine solche Vorgehensweise könnte zu einer noch höheren Übertragungsgeschwindigkeit und einer noch höheren Netto-Datenrate führen, da weniger Busdatenpakete zur Übertragung der Nutzdaten eines Sensors USSx zur Auswertungseinheit erforderlich wären.
Wie bereits vorstehend angesprochen kann durch den hier vorgestellten Ansatz auch eine schnelle Übertragung von Zwischenergebnissen einer Sensormessung erreicht werden. Zwischenergebnisse können somit zeitlich komprimiert in einer Botschaft für alle Sensoren USS1 bis USS6 übertragen werden. Dies ermöglicht die zeitnahe Reaktion des Systems auf relevante Zwischenergebnisse/Ereignisse Eine solche schnelle Übertragung von Zwischenergebnissen ist exemplarisch in 6 dargestellt, wobei die wichtigen und möglichst schnell zu übertragenden Zwischenergebnisse in der 6 schraffiert dargestellt sind. Würde eine herkömmliche Standard-Datenübertragung eingesetzt (wie dies in 6 in der oberen Darstellung skizziert ist), können keine wichtigen Zwischenergebnisse vorab übertragen werden. Vielmehr liegen die gesamten Sensormessdaten inklusive der wichtigen Zwischenmesswerte für alle Sensoren erst nach der kompletten Übertragungszeit 110 vor, da jeder Sensor das Zwischenergebnis als Teil seiner Botschaft überträgt (Situation 600).
Wird dagegen eine Aufteilung der Sensormessdaten auf mehrere Busdatenpakete vorgenommen, liegen die wichtigen Zwischenmesswerte bereits nach der Übertragung des ersten Busdatenpaketes 100.1 (Situation 610) in der Auswertungseinheit vor und können dementsprechend schnell verarbeitet werden (Situation 620). Beispielsweise kann eine entsprechende Ansteuerung von Sicherheitsmitteln (beispielsweise eine Einleitung einer automatischen Bremsung) frühzeitig erfolgen. Durch die Übertragung der wichtigen Zwischenergebnisse kann somit ein noch deutlicherer Zeitgewinn 160 erreicht werden, als dies aus den Ausführungsbeispielen nach den 1 und 4 ersichtlich wird.
Durch das sukzessive Einlesen der Datenbytes aus den einzelnen Sensoren und dem nachgelagerten Berechnen der Botschafts-CRC als Kontrolldaten durch einen dedizierten Slave ist jedoch eine unerkannte Verfälschung der Daten einer Botschaft/eines Busdatenpaketes möglich. Ein Schutz eines Nutzdatensatzes einer Messung eines Sensors (die über die Busdatenpakete 100.1 bis 100.n übertragen wird) wird durch Verwendung von n Bits die möglich, die als Sensorspezifische Kontrolldaten (beispielsweise wieder als CRC mit 1 bis 3 Bit) in die zu übertragenenden Nutzdaten eingefügt bzw. angehängt werden.
7a zeigt eine Kommunikations-Matrix-Struktur entsprechend einem Standard-CRC-Algorithmus bei einem Datenbus mit herkömmlichem Busdatenpaket-Aufbau. Für jedes Busdatenpaket bzw. für jede Nutzdaten in den Nutzdatenblöcken des Busdatenpaketes 100.1, 100.2,..., 100.n werden eigene Kontrolldaten (beispielsweise CRC-Daten) erzeugt und in das Kontrolldatenfeld 140 des jeweiligen Busdatenpaketes 100.1, 100.2,..., 100.n eingefüllt. Gemäß dem hier zusätzlich vorgeschlagenen Ansatz können zur Sicherung der Nutzdaten eines einzelnen Sensors auch Sensor-Kontrolldaten erzeugt werden, die eine fehlerhafte Übertragung der Nutzdaten eines einzelnen Sensors ermöglichen. In der 7b ist eine Kommunikations-Matrix-Struktur dargestellt, die sich durch Verwendung eines derartigen Ansatzes ergeben würde. Hier werden für die Nutzdaten eines jeden einzelnen Sensors USS1, USS2, USSm Sensor-Kontrolldaten (beispielsweise wieder CRC-Daten) erzeugt und diese am Abschluss jeder Spalte angefügt, die die Nutzdaten der entsprechenden Sensoren USS1, USS2,..., USSm repräsentieren. Somit kann jeder Nutzdatensatz eines Sensors mit einer optionale zusätzliche Datensicherung (beispielsweise in Form eines CRC) zur Erhöhung der Datensicherheit versehen werden.
In 7c ein eine tabellarische Übersicht dargestellt, aus der der Dateninhalt der einzelnen Nutzdatenblöcke sowie des Kontrolldatenfeldes der verschiedenen Busdatenpakete zu entnehmen ist. Das erste Busdatenpaket 100.1 enthält im Signalisierungsfeld PID 701 eine Kennung der ersten Messdaten der entsprechenden Sensoreinheiten USS1 bis USS6. Im ersten Nutzdatenblock 702 wird der erste Teil der Messdaten von der ersten Sensoreinheit USS1 eingefügt, wobei in den zweiten Nutzdatenblock 703 des ersten Busdatenpaketes 100.1 der erste Teil der Messdaten der zweiten Sensoreinheit USS2 eingefügt wird. Entsprechend wird mit den weiteren Nutzdatenblöcken des ersten Busdatenpaketes 100.1 verfahren. Abschließend werden in dem Kontrolldatenfeld 140 bzw. CRC die Kontrolldaten 704 zur Erkennung eines Übertragungsfehlers der Nutzdaten des ersten Busdatenfeldes 100.1 eingefügt.
Das zweite Busdatenpaket 100.2 enthält im Signalisierungsfeld PID 711 eine Kennung der zweiten Messdaten der entsprechenden Sensoreinheiten USS1 bis USS6. Im ersten Nutzdatenblock 702 wird der erste Teil der Messdaten von der ersten Sensoreinheit USS1 eingefügt, wobei in den zweiten Nutzdatenblock 713 des zweiten Busdatenpaketes 100.2 der zweite Teil der Messdaten der zweiten Sensoreinheit USS2 eingefügt wird. Entsprechend wird mit den weiteren Nutzdatenblöcken des zweiten Busdatenpaketes 100.2 verfahren. Abschließend werden in dem Kontrolldatenfeld 140 bzw. CRC die Kontrolldaten 714 zur Erkennung eines Übertragungsfehlers der Nutzdaten des zweiten Busdatenfeldes 100.2 eingefügt.
Das dritte Busdatenpaket 100.3 enthält im Signalisierungsfeld PID 721 eine Kennung der dritten Messdaten der entsprechenden Sensoinheiten USS1 bis USS6. Im ersten Nutzdatenblock 722 wird der dritte Teil der Messdaten vom ersten Sensor USS1 sowie bestimmte Sensor-spezifische Kontrolldaten (CRC) der ersten Sensoreinheit USS1 eingefügt, wobei in den zweiten Nutzdatenblock 703 des dritten Busdatenpaketes 100.3 der dritte Teil der Messdaten der zweiten Sensoreinheit USS2 und ebenfalls bestimmten Sensor-spezifische Kontrolldaten (CRC) der zweiten Sensoreinheit USS2 eingefügt wird. Entsprechend wird mit den weiteren Nutzdatenblöcken des dritten Busdatenpaketes 100.2 verfahren. Abschließend werden in dem Kontrolldatenfeld 140 bzw. CRC die Kontrolldaten 724 zur Erkennung eines Übertragungsfehlers der Nutzdaten des dritten Busdatenfeldes 100.3 eingefügt. Bei der Verwendung von weniger als 6 Sensoren an einem Bus verkürzen sich die Botschaften entsprechend.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein in 8 als Ablaufdiagramm dargestelltes Verfahren 800 zur Übertragung von Nutzdaten von einer Sensorübertragungsvorrichtung zu einer Bussteuervorrichtung unter Verwendung eines Datenbusses. Der Datenbus sollte zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen und der Bussteuervorrichtung ausgebildet sein, wobei die Busdatenpakete zumindest ein Signalisierungsfeld und ein Nutzdatenfeld mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken umfassen. Das Verfahren 800 weist einen ersten Schritt des Empfangens 810 von Nutzdaten eines Sensors, die eine physikalische Größe repräsentieren. Weiterhin umfasst das Verfahren 800 einen Schritt des Auslesens 820 einer Positionsinformation, die zumindest einen Nutzdatenblock aus dem Nutzdatenfeld bezeichnet, der exklusiv für die Übertragung der Nutzdaten der Sensorübertragungsvorrichtung an die Bussteuervorrichtung reserviert ist. Schließlich weist das Verfahren 800 einen Schritt des Empfangens 830 von vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld des Busdatenpaketes und hierauf ansprechendes Anordnens zumindest eines Teils der über die Sensorschnittstelle empfangenen Nutzdaten in dem zumindest einen durch die Positionsinformation spezifizierten Nutzdatenblock.
Auch schafft die vorliegende Erfindung ein in 9 als Ablaufdiagramm dargestelltes Verfahren 900 zum Zuordnen von Nutzdaten aus einem Busdatenpaket zu verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen. Die die Bussteuervorrichtung sollte mit einem Datenbus eines Fahrzeugs verbindbar sein, der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen und der Bussteuervorrichtung ausgebildet ist, wobei die Busdatenpakete zumindest ein Signalisierungsfeld und ein Nutzdatenfeld mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken umfassen. Das Verfahren 900 weist einen Schritt des Anordnens 910 von vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld eines Busdatenpakets und Senden der vorbestimmten Signalisierungsdaten auf den Datenbus auf. Ferner weist das Verfahren 900 einen Schritt des Abrufens 920 einer Zuordnungsvorschrift aus einem Speicher auf, wobei die Zuordnungsvorschrift eine exklusiven Reservierung von einzelnen Nutzdatenblöcken des Nutzdatenfeldes für die Übertragung der Nutzdaten der entsprechenden Sensorübertragungsvorrichtungen an die Bussteuervorrichtung abbildet. Auch umfasst das Verfahren 900 einen Schritt des Auslesens 930 der Nutzdaten aus den Nutzdatenblöcken des Nutzdatenfeldes ansprechend auf die von der Sendeschnittstelle ausgesandten vorbestimmten Signalisierungsdaten; und einen Schritt des Zuordnens 940 der der ausgelesenen Nutzdaten zu den verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen entsprechend der Zuordnungsvorschrift.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005054390 A1 [0008]

Claims

Sensorübertragungsvorrichtung (200) zur Übertragung von Nutzdaten eines Sensors (230) an eine Bussteuervorrichtung (210), wobei die Sensorübertragungsvorrichtung (200) mit einen Datenbus (220) eines Fahrzeugs verbindbar ist, der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen (100) zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n) und einer Bussteuervorrichtung (210) ausgebildet ist, wobei die Busdatenpakete (100) zumindest ein Signalisierungsfeld (120) und ein Nutzdatenfeld (130) mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken (135) umfassen und wobei die Sensorübertragungsvorrichtung (200) folgende Merkmale aufweist: – eine Sensorschnittstelle (235) zum Empfang von Nutzdaten, die eine physikalische Größe repräsentieren; – einen Speicher (260), der ausgebildet ist, um eine Positionsinformation zu speichern, die zumindest einen Nutzdatenblock (135) aus dem Nutzdatenfeld (130) bezeichnet, der exklusiv für die Übertragung der Nutzdaten von der Sensorübertragungsvorrichtung (200) an die Bussteuervorrichtung (210) reserviert ist; und – eine Busschnittstelle (250), die ausgebildet ist, um nach einem Empfang von vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld (120) zumindest einen Teil der über die Sensorschnittstelle (235) empfangenen Nutzdaten in dem durch die Positionsinformation spezifizierten Nutzdatenblock (135) anzuordnen.
Sensorübertragungsvorrichtung (200) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Busschnittstelle (250) ausgebildet ist, um in zumindest einem Nutzdatenblock (135) des Nutzdatenfeldes (130) keine von der Sensorschnittstelle (235) empfangenen Nutzdaten anzuordnen.
Sensorübertragungsvorrichtung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Busdatenpaket (100) ferner ein Kontrolldatenfeld (140) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Busschnittstelle (250) ausgebildet ist, um aus denjenigen Nutzdatenblöcken (135), die nicht zur exklusiven Nutzdatenübertragung für die Sensorübertragungsvorrichtung (200.1) reserviert sind, Übertragungsdaten von zumindest einer weiteren Sensorübertragungsvorrichtung (200.2,..., 200.n) zu extrahieren und aus den extrahierten Übertragungsdaten und zumindest einem Teil der von der Sensorschnittstelle (250) empfangenen Nutzdaten Kontrolldaten (CRC) zu ermitteln und wobei die Busschnittstelle (250) ferner ausgebildet ist, um die bestimmten Kontrolldaten (CRC) in dem Kontrolldatenfeld (140) des Busdatenpaketes (100) anzuordnen.
Sensorübertragungsvorrichtung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Busschnittstelle (250) ausgebildet ist, um die von der Sensorschnittstelle (235) empfangenen Nutzdaten in eine Mehrzahl von Teilnutzdaten aufzuteilen und die verschiedenen Teilnutzdaten in Nutzdatenblöcken (135) von unterschiedlichen Busdatenpaketen (100.1, 100.2, 100.3) an die Bussteuervorrichtung (210) zu übertragen.
Sensorübertragungsvorrichtung (200) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Busschnittstelle (250) ausgebildet ist, um aus den Teilnutzdaten Fehlererkennungsdaten (CRC) zu bestimmen und die Fehlererkennungsdaten in einem der Sensorübertragungsvorrichtung (200) exklusiv zur Datenübertragung zugewiesenen Nutzdatenblock (135) eines weiteren Busdatenpaketes (200.n) an die Bussteuervorrichtung (210) zu übermitteln.
Sensorübertragungsvorrichtung (200) gemäß einem der Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Busschnittstelle (250) ausgebildet ist, um Teilnutzdaten mit hoher Priorität für eine Fahrsicherheit des Fahrzeugs früher an die Bussteuervorrichtung (210) zu übertragen als Teilnutzdaten mit einer niedrigen Priorität für die Fahrsicherheit des Fahrzeugs.
Verfahren (800) zur Übertragung von Nutzdaten von einer Sensorübertragungsvorrichtung (200) zu einer Bussteuervorrichtung (210) unter Verwendung eines Datenbusses (220), der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen (100) zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n) und der Bussteuervorrichtung (210) ausgebildet ist, wobei die Busdatenpakete (100) zumindest ein Signalisierungsfeld (120) und ein Nutzdatenfeld (130) mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken (135) umfassen und wobei das Verfahren (800) folgende Schritte aufweist: – Empfangen (810) von Nutzdaten eines Sensors (230), die eine physikalische Größe repräsentieren; – Auslesen (820) einer Positionsinformation, die zumindest einen Nutzdatenblock (135) aus dem Nutzdatenfeld (130) bezeichnet, der exklusiv für die Übertragung der Nutzdaten der Sensorübertragungsvorrichtung (200) an die Bussteuervorrichtung (210) reserviert ist; und – Empfangen (830) von vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld (120) des Busdatenpaketes (100) und hierauf ansprechendes Anordnen zumindest eines Teils der empfangenen Nutzdaten in dem zumindest einen durch die Positionsinformation spezifizierten Nutzdatenblock (135).
Bussteuervorrichtung (210) zum Zuordnen von Nutzdaten aus einem Busdatenpaket (100) zu verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n), wobei die Bussteuervorrichtung (210) mit einem Datenbus (220) eines Fahrzeugs verbindbar ist, der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen (100) zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n) und der Bussteuervorrichtung (210) ausgebildet ist, wobei die Busdatenpakete (100) zumindest ein Signalisierungsfeld (120) und ein Nutzdatenfeld (130) mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken (135) umfassen und wobei die Bussteuervorrichtung (210) folgende Merkmale aufweist: – eine Sendeeinheit (240), die ausgebildet ist, um vorbestimmte Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld (120) eines Busdatenpakets (100) anzuordnen und die Signalisierungsdaten auf den Datenbus (220) zu senden; – einen Speicher (290), der ausgebildet ist, um eine Zuordnungsvorschrift einer exklusiven Reservierung von Nutzdatenblöcken (135) des Nutzdatenfeldes (130) für die Übertragung der Nutzdaten der unterschiedlichen Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n) an die Bussteuervorrichtung (210) zu speichern; – eine Empfangsschnittstelle (270), die ausgebildet ist, um ansprechend auf die von der Sendeschnittstelle (240) ausgesandten vorbestimmten Signalisierungsdaten Nutzdaten aus den Nutzdatenblöcken (135) des Nutzdatenfeldes (130) auszulesen; und – eine Zuordnungseinheit (280), die ausgebildet ist, um die ausgelesenen Nutzdaten entsprechend der Zuordnungsvorschrift den verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n) zuzuordnen.
Bussteuervorrichtung (210) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnungseinheit (280) ferner ausgebildet ist, um aus aufeinanderfolgenden Busdatenpaketen (100.1, 100.2,..., 100.m) eine Folge von Nutzdaten für eine einzelne Sensorübertragungsvorrichtung (200.1, 200.2,..., 200.n) zu gewinnen, wobei die Zuordnungseinheit (280) ferner ausgebildet ist, um unter Verwendung der Folge von Nutzdaten einen Übertragungsfehler der Nutzdaten für die entsprechende Sensorübertragungsvorrichtung (200.1, 200.2,..., 200.n) zu erkennen.
Bussteuervorrichtung (210) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Nutzdaten eines Sensors (230) ein Datenvolumen aufweisen, dass sie als Teilnutzdaten in Nutzdatenblöcken (135) einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Busdatenpaketen (100.1, 100.2,..., 100.m) an die Bussteuervorrichtung (210) zu übertragen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bussteuervorrichtung (210) ausgebildet ist, um nach einem Empfang von ersten Teilnutzdaten in einem Nutzdatenblock (135) eines ersten Busdatenpaketes (100.1) eine Aktivierung einer weiteren Einheit vor einer Auswertung von zweiten Teilnutzdaten vorzunehmen, die in einem Nutzdatenblock (135) eines nachfolgenden Busdatenpaketes (100.2) von der Bussteuervorrichtung (210) empfangbar sind.
Bussteuervorrichtung (210) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (240) ausgebildet ist, um die vorbestimmten Signalisierungsdaten aus einer Menge von unterschiedlichen vorbestimmten Signalisierungsdaten auszuwählen.
Verfahren (900) zum Zuordnen von Nutzdaten aus einem Busdatenpaket (100.1, 100.2,..., 100.m) zu verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n), wobei eine Bussteuervorrichtung (210) mit einem Datenbus (220) eines Fahrzeugs verbindbar ist, der zur gleichzeitigen Übertragung von Busdatenpaketen (100) zwischen einer Mehrzahl von Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n) und der Bussteuervorrichtung (210) ausgebildet ist, wobei die Busdatenpakete (100) zumindest ein Signalisierungsfeld (120) und ein Nutzdatenfeld (130) mit einer Mehrzahl von Nutzdatenblöcken (135) umfassen und wobei das Verfahren (900) die folgenden Schritte aufweist: – Anordnen (910) von vorbestimmten Signalisierungsdaten in dem Signalisierungsfeld (120) eines Busdatenpakets (100) und Senden der vorbestimmten Signalisierungsdaten auf den Datenbus (220); – Abrufen (920) einer Zuordnungsvorschrift aus einem Speicher (290), wobei die Zuordnungsvorschrift eine exklusiven Reservierung von einzelnen Nutzdatenblöcken (135) des Nutzdatenfeldes (130) für die Übertragung der Nutzdaten der entsprechenden Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n) an die Bussteuervorrichtung (210) abbildet; – Auslesen (930) der Nutzdaten aus den Nutzdatenblöcken (135) des Nutzdatenfeldes (130) ansprechend auf die ausgesandten vorbestimmten Signalisierungsdaten; und – Zuordnen (940) der der ausgelesenen Nutzdaten zu den verschiedenen Sensorübertragungsvorrichtungen (200.1, 200.2,..., 200.n) entsprechend der Zuordnungsvorschrift.