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Gemäß dem aktuellen Stand der Technik werden Rückspiegel an einem Kraftfahrzeug in der Regel mit Hilfe eines reflektierenden Spiegels realisiert. Dieser Spiegel liefert im Zusammenspiel mit dem menschlichen Auge, stets ein Echtzeitbild. Jedoch erhöhen die Außenspiegel eines Fahrzeugs dessen aerodynamischen Widerstand. Daher gibt es im Automobilbau bereits seit längerer Zeit Überlegungen, die Außenspiegel durch Kameras zu ersetzen.
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Die vorliegende Anmeldung offenbart ein verbessertes digitales Rückspiegelsystem, sowie insbesondere ein verbessertes System und Verfahren zu Erkennung von Bildfehlern in dem digitalen Rückspiegelsystem.
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Mit einem digitalen Rear View Mirror (RVM) System gemäß der vorliegenden Anmeldung kann ein teilweise oder kompletter Bildausfall und/oder einer Bildverfälschung, wie zum Beispiel ein "eingefrorenes" Bild, ein stockendes Bild usw. erkannt werden.
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Eine rechtzeitige Erkennung von zu großen Signal-Latenzzeiten zwischen dem bildgebenden Gerät bzw. der Kamera und dem bildanzeigenden Geräten bzw. dem oder den Displays gemäß der vorliegenden Anmeldung kann sicherheitsrelevante Zustände, die auf Grund falscher Bildinhalte eintreten können, vermeiden, wie zum Beispiel das Übersehen eines Fahrrads beim Abbiegen oder das versehentliche Ausscheren eines LKW auf der Autobahn zum Überholen.
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Auf Basis des Datenstroms der an das Display übertragen wird, können gemäß der vorliegenden Anmeldung Rückschlüsse zur ordnungsgemäßen Darstellung gemacht werden. Die sicherheitsrelevanten Bereiche werden über eine Kontrollfunktion wie zum Beispiel eine Prüfsumme oder ähnliches abgesichert. Zusätzlich wird die korrekte Funktion des Displays mit Hilfe eines "Indikatorsignals" überwacht. Mit dem Indikatorsignal kann überprüft werden, ob die Displaytreiber ordnungsgemäß funktionieren, zum Beispiel durch einen Vergleich der Daten im RAM Speicher des Grafikcontrollers mit dem Datenstrom zum Display.
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Durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Anmeldung kann man eine normgerechte Behandlung sicherheitsrelevanter Zustände gemäß ISO26262 umsetzen, wobei der zu Grunde liegende Sicherheitsstandard höher als ASIL B sein kann. Aufgrund einer Rückleseeinheit am Display, im mit einem von der Bilderfassungseinheit kommenden, abgesicherten Datenstrom mit Sequenznummer und Prüfsumme können auch hohe Sicherheitsanforderungen umgesetzt werden.
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Die Anmeldung stellt ein optisches Rücklesen mit der Möglichkeit, Delays, inhaltliche Fehler und Displayfehler zu erkennen bereit. Dabei kann man frei definieren, welche Spalten- und Zeilen-Breite im Prüffokus steht. Es kann somit eingestellt werden, ab welcher Menge von Displayfehlern eine Reaktion erfolgen muss.
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Gemäß einer Ausführungsvariante kann eine weitere Information der Zeilennummer bzw. Spaltennummer zusätzlich durch die Zeilen- und Spaltenleser übertragen werden. Somit können Entscheidungen variabel eingestuft werden. Beispielsweise kann für einen kritischen Sichtbereich eine feine Einstellung gewählt werden und für einen unkritischer Sichtbereich eine grobe Einstellung falls erforderlich.
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Durch das Ersetzen eines herkömmlichen analogen Außenspiegels durch ein RVM System, gemäß der vorliegenden Anmeldung, kann die Aerodynamik eines Fahrzeuges deutlich verbessert werden. Damit wird der Kraftstoffverbrauch merklich reduziert. Außerdem kann ein toter Winkel vermieden werden, in dem gegebenenfalls weitere digitale Kameras installiert werden. Die Bilddaten der Kamera können zudem in Fahrassistenzsystemen wie zum Beispiel in einem Spurwechselassistenten und zur Objekterkennung/-verfolgung verwendet werden. Weitere mögliche Funktionen sind zum Beispiel ein Abblenden durch elektronische Bildverarbeitung oder eine Rekonstruktion eines Unfallhergangs durch temporäre Speicherung der Bilddaten.
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Da es sich bei einem digitalen KFZ Rückspiegel um eine nach ASIL (Automotive Safety integrity Level) sicherheitsrelevante Komponente handelt (gemäß ISO 16505 und ISO 26262) ist bei einem RVM zwingend vorgeschrieben, System-Latenzzeiten von < 200 ms zu erreichen (gemäß dem aktuellen Draft der ISO 16505). Das bedeutet, dass die Elektronik innerhalb dieser kurzen Latenzzeit sicher erkennen muss, ob ein Bildinhalt falsch oder verfälscht ist. Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Anmeldung lassen sich diese Anforderungen für bewegte Echtzeitbilder erreichen.
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Die vorliegende Anmeldung offenbart eine digitale Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer digitalen Einrichtung zum Erzeugen eines Bildwerts und eines Sequenzwertes, wobei der Sequenzwert durch eine Kodierung gesichert sein kann, wie zum Beispiel durch eine CRC Kodierung und/oder eine doppelte Kodierung und/oder eine inverse Kodierung. Diese digitale Einrichtung kann gemäß einem Ausführungsbeispiel eine oder mehrere digitale Kameras aufweisen, die zur Aufnahme eines Zustands des Straßenverkehrs im Außenbereich des Fahrzeugs angebracht sind. Insbesondere kann die digitale Kamera zur Verwendung als digitaler Rückspiegel angeordnet und konfiguriert sein. Des Weiteren kann die digitale Einrichtung auch einen Symbolgenerator zur Anzeige eines Fahrzeugzustands aufweisen, wie zum beispielsweise zur Erzeugung bzw. Zur Anzeige von Symbolen für Blinkerfunktion, Ölstand, Batterieladung usw..
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Die digitale Anzeigeeinrichtung weist weiterhin eine Vorrichtung zum Senden des Bildwerts und/oder des Sequenzwerts von der digitalen Einrichtung an einen ersten Mikrocontroller sowie zum Senden des Bildwerts und/oder des Sequenzwertes von der digitalen Einrichtung an einen zweiten Mikrocontroller auf. Durch das Senden an zwei Mikrocontroller wird zum einen eine Kontrolle über ein optisches Rücklesen ermöglicht und zum anderen eine redundante Anordnung der Mikrocontroller verwirklicht.
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Des Weiteren weist die Anzeigeeinrichtung eine Vorrichtung zum Übergeben des Bildwerts und des Sequenzwertes vom ersten Mikrocontroller an eine Anzeigevorrichtung auf, und weiterhin eine optische Lesevorrichtung zum Ermitteln eines auf der Anzeigevorrichtung dargestellten Anzeigewerts und zum Senden des Anzeigewerts an den zweiten Mikrocontroller auf.
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Der zweite Mikrocontroller enthält eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des Anzeigewerts mit dem Sequenzwert und eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben eines vorbestimmten Fehlersignals, wenn der ermittelte Anzeigewert nicht mit dem Sequenzwert übereinstimmt oder das eingestellte Timing verletzt wird. Eine Übereinstimmung wird gemäß der vorliegenden Anmeldung durch eine Vergleichsfunktion ermittelt, die von dem ermittelten Anzeigewert, dem Sequenzwert und gegebenenfalls weiteren Werten wie zum Beispiel einer vorbestimmten Latenzdauer abhängt. Der Anzeigewert enthält einen Sequenzwert in codierter Form oder auch im Klartext. Insbesondere kann der Anzeigewert eine Prüfsumme enthalten, in der ein Sequenzwert zum Beispiel über eine XOR-Operation codiert wurde.
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Durch das direkte Versenden von Daten der digitalen Einrichtung an den zweiten Mikrocontroller gemäß der Anwendung wird ein "End-to-End Prinzip" verwirklicht, gemäß dem der zweite Mikrocontroller die direkt versendeten Daten mit anderen Daten aus derselben Quelle vergleicht, die eine Verarbeitungskette durchlaufen haben, um so einen Fehler in der Verarbeitungskette bestimmen zu können. Des Weiteren ist es möglich, die Durchlaufzeit der Verarbeitungskette bis zum Display zu messen und zu bewerten.
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Die Einheiten eines Mikrocontrollers können gemäß der Anwendung auf verschiedene Weise verwirklicht sein, beispielsweise über einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis oder einen Teil davon oder durch ein Programm in einem programmierbaren Bauteil wie zum Beispiel einem EPROM, einem EEPROM, oder einem Flash-EEPROM.
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Insbesondere kann der zweite Mikrocontroller eine Einrichtung zum Erzeugen eines erwarteten Sequenzwerts aufweisen, wobei die Vergleichseinheit den erwarteten Sequenzwert mit dem Anzeigewert vergleicht, und wobei die Ausgabeeinheit ein Fehlersignal ausgibt wenn der Anzeigewert nicht mit dem erwarteten Sequenzwert übereinstimmt. Dadurch, dass der zweite Mikrocontroller einen erwarteten Sequenzwert erzeugt, wird eine unabhängige Zeitbasis bereitgestellt. Insbesondere kann der erwartete Sequenzwert nach einem vorgegebenen Algorithmus erzeugt werden, wobei ein vorher von der digitalen Einrichtung empfangener Sequenzwert als Startwert für den Algorithmus verwendet wird. Somit wird eine gemeinsame Zeitbasis bereitgestellte, ohne dass dafür das Versenden weiterer Werte erforderlich ist.
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Des Weiteren kann der zweite Mikrocontroller eine Recheneinheit aufweisen, wodurch die nächste zu erwartende Sequenz auf Basis der aktuellen Sequenz errechnet werden kann sowie eine Einheit, durch die das Timing vom Erhalten der Sequenz bis zum Erhalten der nächsten Sequenz überprüft werden kann. Somit kann automatisch überprüft werden, ob ein Sequenzwert verspätet empfangen wird und ob die Zeitverzögerung einen zugelassenen Maximalwert überschreitet. Insbesondere kann der zweite Mikrocontroller auch eine Einheit aufweisen, durch die das Timing vom Erhalten der Sequenz über die digitale Einrichtung bis zum Erhalten dieser Sequenz über die optische Lesevorrichtung überprüft werde kann. Somit kann automatisch überprüft werden, ob ein Sequenzwert verspätet auf der Anzeigevorrichtung angezeigt wird und ob die Zeitverzögerung einen zugelassenen Maximalwert überschreitet.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind mindestens zwei digitale Einrichtungen vorhanden, die Folgen von Sequenzwerten erzeugen und versenden, die in eindeutiger Weise der jeweiligen digitalen Einrichtung zugeordnet sind. Für dieses Ausführungsbeispiel kann der zweite Mikrocontroller auch so eingerichtet sein, dass er überprüft, ob eine erste Folge von Sequenzwerten von einer ersten digitalen Einrichtung gegenüber einer zweiten Folge von Sequenzwerten von einer zweiten digitalen Einrichtung verspätet empfangen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform erzeugt die Einrichtung des zweiten Mikrocontrollers zum Erzeugen des erwarteten Sequenzwertes nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer nach Erzeugen eines ersten erwarteten Sequenzwertes einen neuen erwarteten Sequenzwert, der sich von dem ersten erwarteten Sequenzwert unterscheidet. Die Ausgabeeinheit des zweiten Mikrocontrollers gibt ein Fehlersignal, wenn ein neuer Anzeigewert, der gleich dem neuen erwarteten Sequenzwert ist, um mehr als eine vorbestimmte Anzeige-Latenzdauer nach dem Erzeugen des neuen erwarteten Sequenzwertes ermittelt wird. Eine typische Anzeige-Latenzdauer dafür ist 200 ms. Somit kann die Latenz der Anzeige geprüft werden.
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Der Anzeigewert enthält einen Sequenzwert in beliebig kodierter Form, wie beispielsweise im Klartext, im 1D oder 2D Barcode oder als Koeffizienten von Basisfunktionen, die den Anzeigewert darstellen. Die Gleichheit von Anzeigewert und erwartetem Sequenzwert ist hier so zu verstehen, dass der in der Anzeige codierte Sequenzwert gleich dem erwarteten Sequenzwert ist. Ein Anzeigewert gemäß der vorliegenden Anmeldung braucht nicht einem einzelnen numerischen Wert zu entsprechen sondern kann zum Beispiel auch mehrere numerische Werte aufweisen, die einem Bereich entsprechen, der auf der Anzeigevorrichtung angezeigt wird.
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In ähnlicher Weise kann der zweite Mikrocontroller die Latenz bei der Erzeugung und Versendung der Bildwerte überprüfen, in dem die Ausgabeeinheit des zweiten Mikrocontrollers ein Fehlersignal ausgibt, wenn ein neuer empfangener Sequenzwert der gleich dem neuen erwarteten Sequenzwert ist, um mehr als eine vorbestimmte Versende-Latenzdauer nach dem Erzeugen des neuen erwarteten Sequenzwertes empfangen wird.
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In ähnlicher Weise kann auch der erste Mikrocontroller die Latenz bei der Erzeugung und Versendung der Bildwerte überprüfen. Hierzu weist der erste Mikrocontroller eine Einrichtung zum Erzeugen eines erwarteten Sequenzwertes auf, wobei die Einrichtung zum Erzeugen des erwarteten Sequenzwertes des ersten Mikrocontrollers nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer nach Erzeugen eines ersten erwarteten Sequenzwertes einen neuen erwarteten Sequenzwert erzeugt, der sich von dem ersten erwarteten Sequenzwert unterscheidet. Weiterhin weist der erste Mikrocontroller eine Ausgabeeinheit auf, wobei die Ausgabeeinheit des ersten Mikrocontrollers ein Fehlersignal ausgibt, wenn ein neuer empfangener Sequenzwert der gleich dem neuen erwarteten Sequenzwert ist, um mehr als eine vorbestimmte Versende-Latenzdauer nach dem Erzeugen des neuen erwarteten Sequenzwertes empfangen wird.
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Des Weiteren können sowohl die digitale Einrichtung als auch die beiden Mikroprozessoren Sequenzwertgeneratoren aufweisen, wobei die jeweiligen Algorithmen sowie die Versende-Latenzzeiten übereinstimmen. Somit wird eine gemeinsame Zeitbasis geschaffen, ohne dass eine ständige gegenseitige Synchronisierung oder ein zentraler Zeitgeber nötig ist. Dabei sollte eine Implementierung des Algorithmus selbst geeignete Latenzanforderungen erfüllen, also zum Beispiel mit ausreichend hoher Priorität ausgeführt werden.
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Ausführlicher ausgedrückt weist die digitale Einrichtung, der erste Mikrocontroller und der zweite Mikrocontroller jeweils eine Einrichtung zum Erzeugen eines erwarteten Sequenzwertes auf. Wie oben beschrieben, erzeugen die Einrichtungen zum Erzeugen des erwarteten Sequenzwertes jeweils nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer nach Erzeugen eines ersten erwarteten Sequenzwertes einen neuen erwarteten Sequenzwert, der sich von dem ersten erwarteten Sequenzwert unterscheidet.
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Die Einrichtungen des ersten und des zweiten Mikroprozessors verwenden dabei zum Erzeugen des Sequenzwertes jeweils einen empfangenen Sequenzwert als Startwert des Algorithmus, wogegen die Einrichtung der digitalen Einrichtung zum Erzeugen des Sequenzwertes einen von der digitalen Einrichtung erzeugten Sequenzwert als Startwert des Algorithmus verwendet. Des Weiteren ist es möglich, dass Ausschlusswerte definiert werden, um sicherzustellen dass keine unerwünschte Reihe angefangen wird. Durch den Einsatz von verschiedenen Sequenzreihen für verschiedene digitale Einrichtungen, wobei die Sequenzen, die auf Basis des gleichen Algorithmus erzeugt werden, jeweils unterschiedliche Startwerte und eigene Zahlenreihen aufweisen, wird das System skalierbar und kann mehrere digitale Einrichtungen unabhängig voneinander überprüfen.
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Die oben genannte digitale Anzeigeeinrichtung kann insbesondere eine digitale Kamera zur Aufnahme des Straßenverkehrs aufweisen, womit der Bildwertes aus optischen Informationen, die über eine Kameraoptik empfangen werden, erzeugt wird.
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Zusätzlich oder alternative dazu kann die digitale Einrichtung auch einen Symbolgenerator zur Erzeugung eines Betriebszustands-Symbols aufweisen.
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Vorteilhafterweise ist die oben genannte optische Lesevorrichtung gemäß der vorliegenden Anmeldung an einem Randbereich des Displays der Anzeigevorrichtung montiert, wobei die optische Lesevorrichtung lichtempfindliche Sensoren aufweist.
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Für ein Display, das aus Pixeln aufgebaut ist, die in einem Raster angeordnet sind, können die lichtempfindlichen Sensoren so angeordnet sein, dass sie eine einzelne Reihe aus dem Raster aus Pixeln am Rand des Displays erfassen. Zum Auslesen von Bildfehlern kann es aber auch vorteilhaft sein, mehr Reihen zu erfassen. So können die lichtempfindlichen Sensoren auch so angeordnet sein, dass eine vorgegebene Anzahl von zwei bis fünf Reihen oder auch von mehr als fünf Reihen aus dem Raster von Pixeln erfasst wird.
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Insbesondere bei einem rechteckigen Display ist eine Anordnung als Zeilenleser am rechten oder linken Rand des Displays und/oder eine Anordnung als Spaltenleser am oberen oder unteren Rand des Displays vorteilhaft. Weiterhin kann eine Streulicht-/Staubschutzblende am Rand des Displays montiert sein, die eine lichtabsorbierende Farbe aufweist, beispielsweise aus schwarzem Gummi oder Kunststoff.
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Zur größeren Betriebssicherheit können der erste und der zweite Mikrocontroller redundant ausgelegt und durch mindestens eine Datenleitung untereinander verbunden sein, so dass sie ihre Funktion gegenseitig überprüfen und gegebenenfalls eine Warnmeldung ausgeben können.
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Des Weiteren offenbart Die vorliegende Anmeldung ein Kraftfahrzeug mit einer oben genannten digitalen Anzeigeeinrichtung, wobei die Anzeigevorrichtung in einem Sichtbereich eines Fahrers angeordnet ist, und wobei die Komponenten der digitalen Anzeigeeinrichtung, also die digitale Einrichtung, die Mikrocontroller, und das Display, über in dem Kraftfahrzeug verlegte Datenleitungen verbunden sind.
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Ebenfalls offenbart Die vorliegende Anmeldung ein Kraftfahrzeug, in dem die digitale Einrichtung mindestens eine digitale Kamera aufweist, wobei die mindestens eine digitale Kamera an einem äußeren Karosserieteil des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und zwar insbesondere so, dass ein Empfangsbereich der digitalen Kamera einen rückwärtigen Winkelbereich bezüglich einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs umfasst. Dieser Winkelbereich umfasst typischerweise einen vorgeschriebenen Mindestwinkel für Rückspiegel nach einer Straßenverkehrsnorm. Es kann aber auch – zusätzlich oder stattdessen – eine Vorwärtskamera eingebaut sein.
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Im Folgenden wird der Gegenstand der Anmeldung unter Bezug auf die untenstehenden Figuren näher erläutert.
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1 zeigt Komponenten eines RVM Systems gemäß der vorliegenden Anmeldung,
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2 zeigt ein RVM System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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3 zeigt ein RVM System gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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4 zeigt eine Erzeugung einer Prüfsumme,
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5 zeigt eine Verarbeitung einer Prüfsumme und
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6 zeigt ein Armaturenbrett mit einem Display gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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1 zeigt Komponenten eines digitalen Rückspiegelsystems 10 in einem Datenflussdiagramm. Das digitale Rückspielsystem 10 weise eine Bilderfassungseinheit 11 auf. Die Bilderfassungseinheit 11 weist eine digitale Kamera mit einer Optik und einem Mikrocontroller auf. In 1 ist durch Bildsymbole angedeutet, dass die digitale Kamera so an einem Lastkraftwagen montiert ist, dass sie einen Rückspiegelersatz bietet und dass die Bildinformation eines Displays durch einen Benutzer wahrgenommen wird, und zwar in der Regel durch den Fahrer des LKW.
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Insbesondere ist die digitale Kamera zum Empfang von Lichtstrahlen eingerichtet. Zusätzlich dazu kann die digitale Kamera aber auch zum Empfang von elektromagnetischer Strahlung weiterer Wellenlängen geeignet sein. Beispielsweise kann die Sichtbarkeit von Fußgängern und Radfahrern bei Nacht dadurch verbessert werden, dass das optische Bild mit dem Bild einer Infrarotkamera kombiniert wird. Durch Triangulierung mit zwei Kameras oder durch eine Radarkamera können Entfernungen elektronisch bestimmt werden. Unter anderem in den vorgenannten Situationen ist es auch sinnvoll, eine nach vorn gerichtete Kamera zur Verfügung zu stellen und das Bildsignal auf ein gesondertes Display bzw. einen Teilbereich eines Displays zu senden. Eine Frontalsicht-Kamera kann beispielsweise unterhalb der vorderen Stoßstange integriert sein.
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Weiterhin weist das digitale Rückspiegelsystem eine Bildauswerteeinheit 12 auf, die über eine Bildübertragungseinheit 13 mit der Bilderfassungseinheit 11 verbunden ist. Die Bildauswerteeinheit 12 ist mit einer Bildanzeigeeinheit 14 verbunden, die eine integrierte Anzeigeüberwachung mit optosensitiven Spalten- und Zeilenlesern aufweist.
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Die Bildübertragungseinheit 13 weist ein Bus-System auf wie beispielsweise Ethernet, CAN oder Low Voltage Differential Signaling (LVDS). Die Bildauswerteeinheit weist einen Controller wie beispielsweise eine ECU (engine control unit) mit mindestens zwei redundant ausgelegten Mikrocontrollern auf. Die Mikrocontroller sind in dem Sinne redundant, dass ein Mikrocontroller bestimmte Funktionen des jeweils anderen Mikrocontrollers übernehmen kann.
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2 zeigt Einzelheiten des Aufbaus der Bildauswerteeinheit 12 und der Bildanzeigeeinheit 14, sowie einen Datenfluss zwischen der Bildauswerteeinheit 12 und der Bildanzeigeeinheit 14.
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Ein erster Mikrocontroller 18 der Bildauswerteeinheit 12 ist über eine erste Datenleitung 19 mit der Bilderfassungseinheit 11 verbunden und ein zweiter Mikrocontroller 20 der Bildauswerteeinheit 12 ist über eine zweite Datenleitung 21 mit der Bilderfassungseinheit 11 verbunden. Der erste Mikrocontroller 18 ist über eine Datenleitung 22 mit einem Videospeicher 23 verbunden. Ein hier nicht gezeigter Graphikprozessor ist mit dem Videospeicher 23 und mit einem Display 24 verbunden.
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Ein optischer Spaltenleser 25 ist an einem oberen und/oder unteren Rand des Displays 24 angeordnet. Der optische Spaltenleser 25 weist lichtempfindliche Sensoren auf, die das Licht eines Teilbereichs der obersten Zeilen oder eines Teilbereichs der untersten Zeilen des Displays 24 erfassen. Insbesondere können die lichtempfindlichen Sensoren so angeordnet sein, dass nur die oberste Zeile bzw. nur die unterste Zeile des Displays 24 oder auch nur ein Teilbereich davon erfasst wird. Zum Schutz vor Streulicht weist der optische Spaltenleser 25 einen schwarzen Gummi- oder Kunststoffrand auf, der sich entlang der obersten und/oder der untersten Zeile des Displays 24 erstreckt.
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In ähnlicher Weise ist ein optischer Zeilenleser 26 an einem linken oder rechten Rand des Displays 24 angeordnet. Der optische Zeilenleser 26 weist lichtempfindliche Sensoren auf, die das Licht eines Teilbereichs der linken Spalten oder eines Teilbereichs der rechten Spalten des Displays 24 erfassen. Insbesondere können die lichtempfindlichen Sensoren so angeordnet sein, dass nur die oberste Spalte bzw. nur die unterste Spalte des Displays 24 oder auch nur ein Teilbereich davon erfasst wird. Zum Schutz vor Streulicht weist der optische Zeilenleser 26 einen schwarzen Gummi- oder Kunststoffrand auf, der sich entlang der äußersten linken oder äußersten rechten Spalte des Displays 24 erstreckt.
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Der Spaltenleser 25 ist über eine Datenleitung 27 mit dem zweiten Mikrocontroller 20 verbunden und der Zeilenleser 26 ist über eine weitere Datenleitung 28 mit dem zweiten Mikrocontroller 20 verbunden.
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Zudem ist der erste Mikrocontroller 18 über eine erste Prüf-Datenleitung 30 mit dem zweiten Mikrocontroller 20 verbunden und der zweite Mikrocontroller 20 ist über eine zweite Prüf-Datenleitung 29 mit dem ersten Mikrocontroller 18 verbunden.
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In dem Ausführungsbeispiel von 2 entspricht den Datenpaketen "Data 0" bis "Data N", die von der Bilderfassungseinheit 11 an die beiden Mikrocontroller 18, 20 übertragen werden, jeweils die erste bis N + 1-te Spalte des Anzeigebereichs 24. Das Datenpaket "Data 0" enthält die Anzeigewerte "Z1 D0" bis "Zn D0" die zu den n Zeilen des Displays 24 gehören. Die Anzeigewerte geben jeweils an, wie ein Anzeigeelement angesteuert wird, wobei die Anzeigeelemente ein rechteckiges n × N Raster auf dem Display bilden.
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Gemäß der vorliegenden Anmeldung sind auch nicht rechteckige Displayformen möglich, bei denen am Rand des Displays optische Lesevorrichtungen angebracht sind. Weiterhin sind auch verschiedene Anordnungen von Anzeigeelementen auf dem Display möglich, wie zum Beispiel ein Raster mit diagonalen Reihen. Die Anzeigeelemente können auch Lichtquellen aufweisen, wie zum Beispiel eine oder mehrere Leuchtdioden.
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Rechts neben dem Anzeigebereich 24 sind Zeilenprüfsummen "CS" und unter dem Anzeigebereich 24 sind Spaltenprüfsummen "CS" dargestellt. Der Zeilenleser 26 weist eine elektronische Schaltung zum Berechnen einer Spaltenprüfsumme auf Basis der eingelesenen Helligkeitswerte auf. Ebenso weist der Spaltenleser 25 eine elektronische Schaltung zum Berechnen einer Zeilenprüfsumme auf Basis der eingelesenen Helligkeitswerte auf.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 wird eine Spaltenprüfsumme von dem Zeilenleser 26 an den zweiten Mikrocontroller 20 übertragen und eine Zeilenprüfsumme wird von dem Spaltenleser 25 an den zweiten Mikrocontroller 20 übertragen. Durch die Übertragung der Zeilen- und Spaltenprüfsummen anstelle der kompletten Bilddaten kann zum Beispiel die Rechenlast des zweiten Mikrocontrollers verringert werden.
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Der Zeilen- und der Spaltenleser können beispielsweise eine Technik verwenden die auf der Codierungs-Technik von Barcodelesern beruht. Vorteilhafterweise ist der Zeilen- bzw. der Spaltenleser so ausgelegt, dass die Zeilen- bzw. Spaltenbreiten variabel eingestellt werden können. Somit kann zum Beispiel die optische Überprüfung auf einen Teilbereich des Displays eingeschränkt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, können zusätzlich zu einem optischen Auslesen des Displays gemäß 2 auch Speicherbereiche des Videospeichers ausgelesen werden, die den von der Anzeigevorrichtung angezeigten Bildwerten entsprechen. Auf diese Weise können beispielsweise Speicherfehler und Datenübertragungsfehler erkannt werden.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Datenleitung 33 zur Übertragung von Spaltendaten, die den Bildwerten der Spalten des Displays 24 entsprechen, mit dem zweiten Mikrocontroller 20 verbunden. Eine Datenleitung 34 zur Übertragung von Zeilendaten, die den Bildwerten der Zeilen des Displays 24 entsprechen, mit dem zweiten Mikrocontroller 20 verbunden
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Für das elektronische Auslesen des Speichers bietet eine Gegenprüfung über ein getrenntes Auslesen der Zeilen und Spalten weniger Vorteile als beim optischen Auslesend des Displays 24. Daher können auch nur die Zeilen oder nur die Spaltendaten des Videospeichers ausgelesen werden. Die Bilddaten und/oder eine daraus erzeugte Prüfsumme können insbesondere auch über eine einzelne Datenleitung an den Mikrocontroller 20 übertragen werden.
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Die 4 und 5 illustrieren eine Verwendung einer Prüfsumme gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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In einem ersten Schritt versieht ein Mikroprozessor der Kamera einen Datenrahmen von N Datenpaketen aus Bilddaten mit einer CRC-Prüfsumme, wobei CRC für "Cyclic Redundancy Code" steht.
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Das CRC-Verfahren kann mit einfachen Hardware-Bausteinen als auch in Software realisiert sein, wobei ein Schieberegister mit n Bits, etwa ein 32 Bit Schieberegister bei CRC-32, verwendet wird. Gemäß dem CRC Verfahren wird die Bitfolge des Datenrahmens durch ein Generatorpolynom dividiert und der Rest der Division zusammen mit dem Datenrahmen übertragen. Die Division wird im Allgemeinen durch XOR Operationen realisiert. Durch das CRC Verfahren können Ein-Bit-Fehler aber auch "Bündelfehler" von mehreren Bits erkannt werden, solange die Länge des Bündels nicht größer als der Grad des verwendeten Polynoms ist.
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Gemäß der vorliegenden Anmeldung fließt in die Prüfsummenberechnung ein Sequenzwert ein. Der Sequenzwert ist eine berechnete Zahlenfolge nach einem vorbestimmten Algorithmus. Alternativ kann der Sequenzwert in das Bild eingestanzt sein und der Bereich des Sequenzwertes wird mit einer Check- bzw. Prüfsumme oder einem anderen adäquaten Mechanismus (Doppelt und Invers) abgesichert. Anschließend wird das gesamte Bild gespeichert. Der Sequenzwert wird alle x Millisekunden mit dem nächsten Wert ausgetauscht. Wenn mehrere Kameras im System vorhanden sind, kann der Sequenzwert auch so erzeugt werden, dass er für jede Kamera eindeutig ist. Beispielsweise kann ein Sequenzwertegenerator einer ersten Kamera Sequenzwerte 2n erzeugen, die Vielfachen von 2 entsprechen und nach einem Erreichen eines Maximalwerts wieder von unten hochzählen. Ein Sequenzwertgenerator einer zweiten Kamera kann ungerade Sequenzwerte 2n – 1 erzeugen, um sie von den Sequenzwerten der ersten Kamera zu unterscheiden.
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Das Codieren des Sequenzwertes in der Prüfsumme kann gemäß der vorliegenden Anmeldung so geschehen, dass eine Prüfsumme "CS" durch eine XOR-Verknüpfung aus dem errechneten Sequenzwert und der CRC Prüfsumme gebildet wird. Der erste Mikrocontroller 18 oder der zweiten Mikrocontroller 20 ermittelt dann die CRC Prüfsumme durch XOR Verknüpfung mit einem unabhängig errechneten Sequenzwert. Bei alternativer Absicherung wird entsprechend der alternativen Absicherung die Korrektheit überprüft (Doppelt und Invers, eigene CRC für definierten Bildbereich in dem der Sequenzwert enthalten ist).
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Der erste Mikrocontroller 18 überprüft die Datenintegrität und den zeitlichen Abstand der Sequenzwertänderung mit Hilfe der Prüfsumme und der empfangenen Sequenzwerte. Wenn der Sequenzwert in der "CS"-Prüfsumme XOR-codiert ist, kann der Sequenzwert und die CRC-Prüfsumme durch Ausprobieren eines XOR mit allen in Frage kommenden Sequenzwerten mit der "CS"-Prüfsumme zurückgewonnen werden. Für den zutreffenden Sequenzwert ergibt sich eine CRC-Prüfsumme, die mit den Daten übereinstimmt, aus denen sie gebildet wurde, oder zumindest die CRC-Prüfsumme, die am besten mit den Daten übereinstimmt, aus denen sie gebildet wurde. Mit dieser CRC-Prüfsumme kann dann die Integrität der Daten geprüft werden.
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Die mit der Prüfsumme "CS" zusammen verpackten Rohbilddaten "Data0" bis "DataN" werden an beide Mikrocontroller 18, 20 gesendet. Gemäß der vorliegenden Anmeldung codiert führt der erste Mikrocontroller Bildverarbeitungsalgorithmen durch wie z.B. Entzerren. Der erste Mikroprozessor 18 codiert den empfangenen Sequenzwert in den Anzeigewerten. Insbesondere kann der empfangene Sequenzwert in einer Prüfsumme enthalten sein, die in den Anzeigewerten codiert wird.
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Vorteilhafterweise ist der Sequenzwert in einer äußeren Spalte oder Zeile des Displays codiert, so dass er von dem Zeilen- oder Spaltenleser ausgelesen werden kann. In den Ausführungsbeispielen von 2 und 3 sind dies die Zeilenwerte Z1D0–Z1DN und ZnD0–ZnDn sowie die Spaltenwerte Z1D0–ZnD0 und Z1DN–ZnDN. Der erste Mikrocontroller 18 berechnet für das bearbeitete Bild die Prüfsummen für die Zeilen und die Spalten. Über die Datenverbindung 29 zum zweiten Mikrocontroller 20 wird zudem der zweite Mikrocontroller 20 in regelmäßigen Zeitabständen überprüft.
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Durch den zweiten Mikrocontroller 20 werden mit Hilfe der von der Bilderfassungseinheit 11 empfangenen Prüfsumme die von der Bilderfassungseinheit 11 empfangenen Bilddaten sowie der von der Bilderfassungseinheit 11 empfangene Sequenzwert und der Zeitabstand der Sequenzwertänderung geprüft.
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Weiterhin ermittelt der zweite Mikrocontroller 20 aus den Prüfsummen des Zeilenlesers 26 und/oder des Spaltenlesers 25 einen empfangenen Sequenzwert und vergleicht diesen Sequenzwert mit einem nach dem vorbestimmten Algorithmus generierten Sequenzwert. Der zweite Mikrocontroller 20 überwacht die Zeit bis zum Erreichen des gültigen Sequenzwertes. Außerdem überprüft der zweite Mikrocontroller 20 den ersten Mikrocontroller 18 in regelmäßigen Abständen.
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Von einem Empfänger der Sequenzwerte, wie zum Beispiel dem ersten und zweiten Mikrocontroller 20 und den Datenlesern 25 und 26, wird der erste empfangene Sequenzwert übernommen und alle folgenden Sequenzwerte werden errechnet. Jeder Teilnehmer nutzt dazu denselben vordefinierten Rechenweg. Ab der Übernahme des ersten Sequenzwerts wird auf Basis der Sequenzwerte das Timing und die Prüfsumme überprüft. Wenn die aktuelle Sequenz nicht innerhalb der vorgegebenen Zeit aktiv wird, löst der zweite Mikrocontroller 20 ein Fehlersignal aus.
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Im Allgemeinen ist der Sequenzwertgenerator so eingestellt, dass sich die Sequenznummern nicht mit jedem Bild ändern. Daher können Bildfehler, die nicht auf einer Änderung der Sequenznummer basieren, wie beispielsweise ausgefallene Anzeigedioden eines Displays, unabhängig von jenen Bildfehlern erkannt werden, die auf einer Überprüfung der Änderung der Sequenznummer basieren, wie beispielsweise ein eingefrorenes Bild. Bei einer Bildfrequenz von 60 Hertz ändert sich das Bild ungefähr innerhalb von 1/60 s. Somit ist die kürzeste Zeitdauer für das Erzeugen einer neuen Sequenznummer in diesem Fall 1/60 Sekunden. Dies entspricht 16 2/3 ms. Um eine Latenzzeit von 200 ms anhand des Sequenzwertes zu überprüfen muss also bei einer Bildwiederholfrequenz von 60 Hz spätestens nach 12 Bildern ein neuer Sequenzwert erzeugt werden.
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6 zeigt ein Armaturenbrett 35 mit einem Display 36. Am Rande des Displays sind Zustandsanzeigen angeordnet, die Zustandssymbole für Blinker, Öldruck, Batterieladung usw. anzeigen. Diese Zustandssymbole könne durch den Aufbau des Displays fest vorgegeben sein oder auch durch einen Symbolgenerator erzeugt und an das Display gesendet werden.
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Ein optisches Lesegerät 38, das in 6 nicht im Detail gezeigt ist, ist am Rand des Displays und außerhalb des Displaybereichs angeordnet. Insbesondere kann das optische Lesegerät 38 aus lichtempfindlichen Sensoren bestehen, die in der Nähe der Zustandsanzeigen angeordnet und durch eine Abdeckung vor Streulicht und Staub geschützt sind.
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Gemäß einem Verfahren zur Funktionsüberprüfung des Displays werden am Rand der Zustandsanzeigen codierte Sequenznummern eingeblendet, die sich in regelmäßigen Zeitabständen ändern und die entweder außerhalb des Sichtbereichs eines Benutzers liegen oder zumindest für einen Benutzer unauffällig sind.
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Diese codierten Sequenznummern werden, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel von 2, durch das optische Lesegerät ausgelesen und mit Sequenznummern verglichen, die durch den zweiten Mikrocontroller erzeugt wurden. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel von 2 stehen nicht alle Zeilen und Spalten im Prüffokus, sondern es stehen nur die Zeilen und Spalten im Prüffokus, in denen Inhalte angezeigt werden, deren Anzeige sichergestellt werden muss. Hierbei können in den Bildzeilen und Spalten jeweils Zusatzinformationen eincodiert werden, die an dem entsprechenden Rand des Displays angezeigt werden und somit optisch rückgelesen und bewertet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO26262 [0006]
- ISO 16505 [0010]
- ISO 26262 [0010]
- ISO 16505 [0010]
