DE102013012885B4

DE102013012885B4 - Datenverbindung in einem Kraftfahrzeug sowie Sendereinheit und Empfängereinheit für eine derartige Datenverbindung

Info

Publication number: DE102013012885B4
Application number: DE102013012885.4A
Authority: DE
Inventors: Erwin Köppendörfer
Original assignee: Leoni Kabel GmbH
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2023-08-03
Anticipated expiration: 2033-08-02
Also published as: DE102013012885A1; WO2015014727A1

Abstract

Datenverbindung in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Sendereinheit (6) und eine Empfängereinheit (18), die über eine Datenleitung zur symmetrischen Signalübertragung eines ersten Datensignals (S1) sowie eines zweiten Datensignals (S2) miteinander verbunden sind, wobei die Datenleitung ein Sternvierer (16) ist mit zwei Adernpaaren (12,14) und die Sendereinheit (6) zur Einspeisung eines ersten und zweiten Übertragungssignals (U1,U2) in das erste Adernpaar (12) sowie zur Einspeisung eines dritten und vierten Übertragungssignals (U3,U4) in das zweite Adernpaar (14) ausgebildet ist, wobei die Sendereinheit (6) und Empfängereinheit (18) ergänzend zur Übermittlung eines dritten Datensignals (S3) über den Sternvierer (16) nach Art einer Phantomschaltung ausgebildet sind, wobeia) die Sendereinheit (6) derart ausgebildet ist, das dritte Datensignal (S3) zur Aufbereitung des ersten und zweiten Übertragungssignals (U1,U2) auf das erste Datensignal (S1) sowie auf dessen invertiertes erstes Datensignal (S1-) aufzusummieren und weiterhin die Empfängereinheit (18) dazu ausgebildet ist, das dritte Datensignal (S3) als erstes Summensignal (SU1) durch Addierung des ersten und zweiten Übertragungssignals (U1,U2) zu erhalten und / oderb) die Sendereinheit (6) derart ausgebildet ist, das dritte Datensignal (S3) zu invertieren und als invertiertes Datensignal (S3-) zur Aufbereitung des dritten und vierten Übertragungssignals (U3,U4) auf das zweite Datensignal (S2) sowie auf dessen invertiertes zweites Datensignal (S2-) aufzusummieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenverbindung in einem Kraftfahrzeug sowie eine Sendereinheit und Empfängereinheit für eine derartige Datenverbindung.
In einem Kraftfahrzeug-Bordnetz werden durch die Integration von immer mehr intelligenten Systemen sowohl zur Erhöhung der Sicherheit als auch zur Erhöhung des Komforts neben den Stromversorgungsleitungen auch immer mehr Datenleitungen benötigt. Da es sich hierbei häufig um sicherheitsrelevante Signale handelt, muss eine hohe Datenübertragungssicherheit gewährleistet sein. Einige der anfallenden Datensignale können dabei sehr große Datenmengen übertragen. Derartige Datensignale sind daher typischerweise als hochfrequente Datensignale ausgebildet. Beispielsweise sind derartige Datensignale Signale einer Kamera eines Fahrerassistenz-Systems.
Für solche Fahrerassistenz-Systeme kommen zunehmend Stereokameras zur Überwachung des Verkehrsgeschehens zum Einsatz, um auch ein „räumliches Sehen“ des Fahrzeuges zu ermöglichen. Dadurch werden die zu übertragenden Datenmengen nochmals erhöht.
Im Fahrzeugbau verwendete Datenleitungen sind beispielsweise aus der DE 10 2012 205 645 A1 und der DE 10 2008 030 222 A1 bekannt. Zur Übertragung von Signalen über eine Datenleitung sind dort weiterhin eine Sendereinheit und eine Empfängereinheit vorgesehen. Zur Verbesserung der Datenübertragungssicherheit, das heißt der Signalintegrität, ist die Datenleitung häufig symmetrisch ausgelegt. Dazu umfasst die Datenleitung häufig zwei Adern, anstelle von lediglich einer einzelnen, und ist beispielsweise als sogenannte Twisted-Pair-Leitung ausgebildet. Durch die Übertragung des Signals und eines zu diesem geeignet komplementären Signals über jeweils eine Ader der Datenleitung wird die Störanfälligkeit reduziert.
Gleichzeitig bestehen im Fahrzeugbau allgemein Bestrebungen, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren. Die Integration von immer mehr intelligenten Systemen führt jedoch nicht zuletzt auch aufgrund des erhöhten Verkabelungsaufwands regelmäßig zu einer zusätzlichen Kosten- und Gewichtsbelastung.
Aus der EP 1 501 235 A1 ist eine Datenübertragung im Fahrzeug z.B. für Entertainment-Systeme zu entnehmen, bei der auf eine zweiadrige Datenleitung neben einem ersten, differentiellen Datensignal ein zweites Datensignal auf beide Adern aufgebracht und übertragen wird.
Aus der US 2006 / 013 331 A1 ist ein System zur differentiellen Datenübertragung zu entnehmen, bei dem zwei differentielle Datensignale über zwei Adernpaare übertragen werden, wobei ein drittes Datensignal über die beiden Adernpaare übertragen wird.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Kraftfahrzeuge eine sichere und zuverlässige Datenverbindung bereitzustellen, die auch zur Übertragung von hohen Datenraten geeignet ist, und die gewichtssparend und kostengünstig ausgebildet ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Datenverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Sendereinheit und Empfängereinheit, ausgebildet für eine derartige Datenverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 oder 9.
Die im Hinblick auf die Datenverbindung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Sendereinheit und Empfängereinheit zu übertragen und umgekehrt.
Die Datenverbindung ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug integriert und umfasst eine Sendereinheit sowie eine Empfängereinheit, die über eine Datenleitung zur symmetrischen Signalübertragung eines ersten und zweiten Datensignals miteinander verbunden sind. Die Datenleitung ist hierbei als ein sogenannter Sternvierer ausgebildet und weist zwei Adernpaare auf. Die Sendereinheit ist zur Einspeisung eines ersten und zweiten Übertragungssignals in das erste Adernpaar sowie zur Einspeisung eines dritten und vierten Übertragungssignals in das zweite Adernpaar ausgebildet. Ergänzend sind die Sendereinheit und die Empfängereinheit zur Übermittlung eines dritten Datensignals über die vieradrige Datenleitung nach Art einer Phantomschaltung ausgebildet.
Das Prinzip der Phantomschaltung ist grundsätzlich bekannt und wurde früher beispielsweise eingesetzt, um in Hausinstallationssystemen mit verlegten Telefonleitungen, bei denen nur eine begrenzte Anzahl von Adern zur Verfügung stand, zusätzliche Signale übertragen zu können. Auch ist die Verwendung der Phantomschaltung bei Telefonnetzbetreibern zur besseren Auslastung eines Kabels bekannt. Das Grundprinzip der Phantomschaltung besteht allgemein darin, dass ein drittes Datensignal in geeigneter Weise den normalen Signalen überlagert wird und auf der Empfängerseite durch geeignete Signalauswertung, beispielsweise durch Summen- oder Differenzbildung wieder gewonnen wird.
Bei einem Sternvierer handelt es sich allgemein um eine sogenannte Viererverseilung, bei dem die vier isolierten Adern gemeinsam miteinander verseilt sind. Auch die Viererverseilung oder der sogenannte Sternvierer ist an sich bekannt und wurde früher ebenfalls insbesondere in Bereichen des Telefonnetzes eingesetzt. Beispielsweise ist ein Sternvierer aus dem Bereich der Nachrichtenübertragungssysteme für Fernmeldenetze in der DE 10 2007 018 585 A1 offenbart. Für eine sichere und zuverlässige Datenübertragung werden heutzutage häufig symmetrische Paare eingesetzt, die miteinander verseilt sind oder auch parallel zueinander verlaufen. Im Unterschied hierzu bildet der Sternvierer also einen Viererverseilverbund, bei dem die jeweils zwei Adern eines Paares einander gegenüberliegen. Der Verseilverbund ist vorzugsweise von einer Schirmung umgeben.
Im Unterschied zu symmetrischen Paaren für jedes Datensignal wird vorliegend bewusst ein Sternvierer für die Datenübermittlung eingesetzt, obwohl dieser zunächst vom Grunde lediglich zur Übermittlung von zwei symmetrischen Datensignalen geeignet ist. Bei einer Stereokamera eines Fahrerassistenzsystems muss jedoch ein drittes Datensignal übertragen werden. Bei Kraftfahrzeugen besteht - anders als in bestehenden Hausinstallationssystemen - auch nicht das Problem, dass nur eine begrenzte Anzahl von Adern zur Verfügung steht. Denn bei der Produktion des Kraftfahrzeugs steht die Konfiguration fest und es besteht daher im Grunde kein Nachrüst- oder Aufrüstbedarf. Um jedoch dennoch den Adernbedarf möglichst gering zu halten, wird die Übertragungsfähigkeit eines derartigen Sternvierers innerhalb eines Kraftfahrzeugs durch die Ausnutzung des Prinzips der Phantomschaltung erhöht. Dadurch ist trotz der Integration von zusätzlichen Systemen kein zusätzliches Gewicht durch zusätzliche Adern erforderlich.
Um die erforderliche Datensicherheit beim Übertragen insbesondere auch vor dem Hintergrund einer Vielzahl von möglichen Störquellen zu gewährleisten, ist die Datenübertragung zumindest der ersten beiden Datensignale symmetrisch. Hierunter wird allgemein verstanden, dass ein zu übertragendes Datensignal in seiner Ursprungsform und als invertiertes Datensignal aufbereitet wird. Störungen auf der Übertragungsstrecke wirken sich daher gleichermaßen auf die beiden Übertragungssignale aus. Durch eine Differenzbildung der beiden Übertragungssignale auf der Empfängerseite werden dann derartige Störsignale wieder eliminiert.
Der wesentliche Vorteil der hier vorgeschlagenen Lösung mit der Anwendung der Phantomschaltung auf einen automobilen Sternvierer besteht darin, dass hierdurch ein zusätzlicher Übertragungskanal innerhalb des Sternvierers geschaffen ist. Auf diesen zusätzlichen Übertragungskanal können daher unabhängig von den anderen Signalen zusätzliche Signale übertragen werden.
Zweckdienlicherweise handelt es sich hierbei um sicherheitsrelevante Signale, wie beispielsweise ein Stopp- oder Interruptsignal, die sehr zeitkritisch sind und unmittelbar übertragen werden müssen. Eine Signalübertragung lässt sich grundsätzlich auch über einen bereits genutzten Übertragungskanal durch entsprechendes Aufmodulieren des Signals erreichen. Allerdings ist dies für sicherheitskritische Anwendungen, bei denen es auf eine sofortige Übertragung ankommt, nicht zulässig.
Ein derartiges sicherheitskritisches Signal ist insbesondere ein Signal einer Erfassungseinheit eines Fahrerassistenzsystems. Diese übermittelt das Signal an eine Steuereinheit, falls sie einen sicherheitskritischen Zustand detektiert hat, beispielsweise eine Kollisionsgefahr, eine überhöhte Geschwindigkeit, ein zu dichtes Auffahren auf einen anderen Verkehrsteilnehmer oder auch eine Unfallsituation etc. Über dieses zeitkritische Signal wird dann automatisch ein Eingriff in den Fahrbetrieb ausgelöst, beispielsweise ein automatisches Bremsen oder im Falle eines Unfalls das Aktivieren von Sicherheitsmaßnahmen.
Die Sendereinheit ist zur Aufbereitung des ersten und zweiten Übertragungssignals für die beiden Adern des ersten Adernpaares ausgebildet, wobei hierzu das dritte Datensignal auf das erste Datensignal sowie auf dessen invertiertes erstes Datensignal aufsummiert wird. Ergänzend ist weiterhin die Empfängereinheit dazu ausgebildet, ein erstes Summensignal durch Addierung dieser beiden Übertragungssignale zu bilden, wodurch das dritte Datensignal erhalten werden kann.
Für die Übertragung des dritten Datensignals ist daher in einer einfachen Ausführungsvariante grundsätzlich bereits das erste Adernpaar ausreichend. Als Potentialbezug für das dritte Datensignal kann hierbei die normale Masseanbindung des Fahrzeugs herangezogen werden. Hierfür ist daher in dieser vereinfachten Ausgestaltung keine zusätzliche Ader erforderlich. Dies ist insbesondere dann bereits ausreichend, wenn es sich bei dem dritten Datensignal nur um ein niederfrequentes Signal mit geringer Datenrate handelt und/oder, falls es sich hierbei um ein wenig sicherheitskritisches und kaum störanfälliges Signal handelt.
Alternativ oder ergänzend zur Erhöhung der Übertragungssicherheit für das dritte Datensignal ist die Sendereinheit zur speziellen Aufbereitung des dritten und vierten Übertragungssignals zur Einspeisung in die beiden Adern des zweiten Adernpaares ausgebildet. Hierzu wird das dritte Datensignal zunächst invertiert und als invertiertes Datensignal auf das zweite Datensignal sowie auf dessen invertiertes zweites Datensignals aufsummiert.
In Summe bedeutet dies daher, dass auf die beiden Signalfolgen des ersten Datensignals (Ursprungssignal sowie invertiertes Signal), die über das erste Adernpaar übertragen werden, das Ursprungssignal des dritten Datensignals aufaddiert wird und dass auf die beiden Signalfolgen des zweiten Datensignals (Ursprungssignal sowie invertiertes Signal) jeweils das invertierte dritte Datensignal aufaddiert wird. Insoweit werden daher alle drei Datensignale symmetrisch übertragen, da jeweils das Ursprungssignal sowie das invertierte Signal in den über die vier Adern übertragenen Signalfolgen enthalten sind.
Zur Extrahierung des dritten Datensignals ist dabei in zweckdienlicher Ausgestaltung die Empfängereinheit derart ausgebildet, dass ein zweites Summensignal durch Addition des dritten und vierten Übertragungssignals erzeugt wird und schließlich das dritte Datensignal durch Addition der beiden Summensignale erhalten wird. Durch die Summenbildung der Übertragungssignale der beiden Adernpaare wird jeweils der Signalanteil des ersten Datensignals sowie des zweiten Datensignals eliminiert, da diese jeweils als Ursprungs- und invertiertes Signal in der jeweiligen übertragenen Signalfolge enthalten sind, so dass sie sich gegenseitig bei der Summenbildung auslöschen. Es verbleiben daher als erstes Summensignal das dritte Datensignal sowie als zweites Summensignal das invertierte dritte Datensignal. Durch die Differenzbildung der beiden Summensignale wird dann das dritte Datensignal ohne Störeffekte erhalten.
Um eine möglichst große Übertragungssicherheit zu erzielen, handelt es sich bei den Datensignalen grundsätzlich um digitale Signale und vorzugsweise um binäre Datensignale. Jedes der Datensignale ist dabei zweckdienlicherweise in gleicher Weise kodiert, und weist vorzugsweise eine Folge von logischen Nullen und Einsen auf. Insbesondere erfolgt die Kodierung gemäß der sogenannten NRZ-Kodierung. Die Datensignale sind daher gekennzeichnet durch eine diskrete Abfolge von genau zwei Spannungspegeln.
Um die Übertragungssignale in geeigneter Weise zu erzeugen ist die Sendereinheit in bevorzugter Ausgestaltung derart ausgebildet, dass sie diskrete Signalpegeln von 0, +/-1 sowie +/- 2 bereitstellt. Da die Datensignale aus den beiden Signalpegeln „low“ und „high“ bestehen, entspricht daher der Signalpegel 0 dem „low“-Zustand, der Signalpegel +1 dem „high“-Zustand, der Zustand -1 dem invertierten „high“-Signalpegel. Der Zustand +2 entspricht dem doppelten „high“-Signalpegel und entsprechend der Zustand -2 dem invertierten doppelten „high“-Signalpegel.
Bei den verschiedenen Datensignalen handelt es sich vorzugsweise um Datensignale mit unterschiedlichen Datenraten und entsprechend auch unterschiedlichen Übertragungsfrequenzen. Bei den ersten beiden Datensignalen handelt es sich dabei vorzugsweise um hochfrequente Datensignale mit hohen Datenraten, wohingegen das dritte Datensignal ein niederfrequentes Steuersignal ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei den ersten beiden Datensignalen dabei um Video- oder Bildsignale einer Stereokamera und bei dem dritten Datensignal um ein der Stereokamera zugewiesenes Steuersignal, insbesondere ein sicherheitskritisches Steuersignal. Bei heute eingesetzten Stereokameras erfolgt eine erste Bildauswertung zumindest teilweise innerhalb der Kamera. Erkennt die entsprechende Logik eine Gefahrensituation, so wird unverzüglich ein sicherheitsrelevantes Signal als das dritte Datensignal an eine zentrale Steuereinheit übermittelt, in der dieses weiterverarbeitet und eine geeignete Maßnahme veranlasst wird.
Zweckdienlicherweise ist weiterhin die Sendereinheit mit einer solchen Stereokamera verbunden und die Empfängereinheit ist weiterhin mit einer Steuereinheit verbunden. Die Stereokamera sowie die Steuereinheit sind dabei jeweils in einem Kraftfahrzeug integriert. Bei der Steuereinheit handelt es sich vorzugsweise um eine Steuereinheit eines Fahrerassistenzsystems, welches insbesondere auch mit einem Multimedia-System verbunden oder in dieses integriert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen

1 in einer stark vereinfachten Darstellung eine Datenverbindung in einem Kraftfahrzeug mit einem Sternvierer als Datenleitung zur Signalübertragung von drei Datensignalen und
2 beispielhaft in stark vereinfachter Darstellung die Signalfolgen dreier Datensignale durch die Sendereinheit gebildeten Übertragungssignale sowie die auf der Empfängerseite extrahierten Datensignale.

Die Datenverbindung dient zur Verbindung einer Stereokamera 2 mit einer Steuereinheit 4 innerhalb eines Kraftfahrzeugs. Der Stereokamera 2 ist dabei entweder als Bestandteil der Stereokamera 2 oder auch als separate Baueinheit eine Sendereinheit 6 zugeordnet, welche zumindest drei Signaleingänge E1 - E3 für drei von der Stereokamera 2 abgegebene Datensignale S1 - S3 aufweist. Die Sendereinheit weist ausgangsseitig zwei Anschlusspaare 8,10 mit Anschlüssen 8a,8b sowie 10a,10b auf. An jedem der Anschlusspaare 8,10 ist ein Adernpaar 12,14 eines Sternvierers 16 angeschlossen. Die Adernpaare 12,14 weisen dabei jeweils isolierte Adern 12a,12b sowie 14a,14b auf. Die einzelnen Adern 12a,12b,14a,14b sind entsprechend einer Viererverseilung miteinander verseilt. Dieser Verseilverbund ist bevorzugt von einer Abschirmung umgeben. Der Sternvierer 16 kann dabei grundsätzlich Teil eines komplexen Kabels mit weiteren Adern sein oder selbst das Kabel bilden.
Die Datenverbindung umfasst empfängerseitig weiterhin eine Empfängereinheit 18, die symmetrisch zur Sendereinheit 6 ebenfalls wiederum zwei Anschlusspaare 8,10 aufweist, an denen die beiden Adernpaare 12,14 angeschlossen sind. Ausgangsseitig weist die Empfängereinheit 18 drei Signalausgänge A1 - A3 auf, die jeweils mit der Steuereinheit 4 verbunden sind. Die Empfängereinheit 18 ist dabei wahlweise integraler Bestandteil der Steuereinheit 4 oder als eine separate Baueinheit ausgebildet.
Sowohl in der Sendereinheit 6 als auch in der Empfängereinheit 18 ist jeweils eine Signalaufbereitungseinheit 20 integriert, die insbesondere als Computerchip ausgebildet ist. In diesem Chip ist daher in geeigneter Weise eine elektronische Aufbereitungsschaltung integriert. Die Signalaufbereitungseinheit 20 der Sendereinheit 6 weist dabei ein Invertierungsmodul 20a sowie eine Addiereinheit 20b auf. Das Invertierungsmodul 20a dient zum Erzeugen eines invertierten Datensignals S1^-,S2^-,S3^- zu jedem der an einem jeweiligen Signaleingang E1 - E3 anliegenden Datensignale S1,S2,S3. Die Addiereinheit 20b dient zur Addierung von jeweils zwei Signalfolgen, wobei die Additionssignale an den Anschlüssen 8a,8b,10a,10b bereitgestellt und in den Sternvierer 16 als Übertragungssignale U1 - U4 eingespeist werden. Die Übertragungssignale U1 und U2 werden dabei in das erste Adernpaar 12 und die Übertragungssignale U3,U4 in das zweite Adernpaar 14 eingespeist. Die vier Übertragungssignale U1 - U4 werden dabei wie folgt gebildet: $U 1 = S 1 + S 3$
$U 2 = S 1^{-} + S 3$
$U 3 = S 2 + S 3^{-}$
$U 4 = S 2^{-} + S 3^{-}$
Die Empfängereinheit 18 extrahiert aus diesen Übertragungssignalen U1 - U4 wieder die Datensignale S1 - S3, bzw. jeweils Vielfache hiervon. Die Datensignale S1 - S3 werden daher zugleich verstärkt.
Zur Extrahierung der Datensignale S1 bis S3 aus den Übertragungssignalen U1 - U4 bildet die Empfängereinheit 18 durch Summen- oder Differenzbildung die Datensignale S1 - S3 wie folgt:
Zur Extrahierung des ersten Datensignals S1 wird die Differenz zwischen den beiden Übertragungssignalen U1 und U2 gebildet: $U 1 - U 2 = 2 S 1$
Durch die Differenzbildung wird der Signalanteil des dritten Datensignals S3 eliminiert. Aufgrund des invertierten ersten Datensignals S1^- ergibt sich bei dieser Differenzbildung das doppelte erste Datensignal S1.
In ähnlicher Weise wird zur Extrahierung des zweiten Datensignals S2 die Differenz zwischen den Übertragungssignalen U3 und U4 gebildet: $U 3 - U 4 = 2 S 2$
Zur Extrahierung des dritten Datensignals wird zunächst ein erstes Summensignal SU1 durch Addition der beiden Übertragungssignale U1 und U2 gebildet. Durch die Addition eliminieren sich das erste Datensignal S1 sowie das invertierte erste Datensignal S1^- und es wird - im Falle eines Masse-Potentialbezugs - das dritte Datensignal S3 erhalten. $SU 1 = U 1 + U 2 = 2 S 3$
Um auch das dritte Datensignal S3 frei von Störsignalen zu erhalten, wird ähnlich wie bei den ersten beiden Datensignalen S1,S3 die Differenz zwischen dem dritten Datensignal und dem hierzu invertierten dritten Datensignal S3^- gebildet. Hierzu wird zunächst ein zweites Summensignal SU2 aus dem dritten oder vierten Übertragungssignal U3,U4 gebildet. $SU 2 = U 3 + U 4 = 2 S 3^{-}$
Zur Extrahierung des dritten Datensignals S3 wird schließlich die Differenz der beiden Summensignale SU1 und SU2 gebildet: $SU 1 - SU 2 = 2 S 3 - 2 S 3^{-} = 4 S 3$
Anhand der in 2 dargestellten Signalfolgen werden die einzelnen hier beschriebenen Schritte in der Sendereinheit 6 sowie Empfängereinheit 18 nochmals dargestellt:

In der linken Bildhälfte sind zunächst die Datensignale S1 - S3 sowie deren invertierte Datensignale S1^- - S3^- dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass es sich bei diesen Datensignalen S1 - S3 jeweils um binäre Datensignale mit den Signalpegeln 0 und 1 handelt (Signalpegel 0 = low; Signalpegel 1 = high).

In der linken Mitte sind zunächst die Signalfolgen der von der Sendereinheit 6 eingespeisten Übertragungssingale U1 - U4 dargestellt, die sich einerseits aus der Addition des dritten Datensignals S3 mit dem ersten Datensignal S1 bzw. dem invertierten ersten Datensignal S1- sowie andererseits durch die Addition des invertierten dritten Datensignals S3^- mit dem zweiten Datensignal S2 bzw. dem zweiten invertierten Datensignal S2^- ergibt.
Die in der Mitte dargestellten Signalfolgen bilden daher die Übertragungssignale U1 - U4. Sie sind ebenfalls als digitale Signale ausgebildet, jedoch nunmehr mit Signalpegeln von 0, +/- 1, +/- 2.
Die rechte Hälfte zeigt dann schließlich den Extraktionsvorgang zur Extrahierung der Datensignale S1 - S3 in der Empfängereinheit 18. Wie zu erkennen ist, wird durch Subtraktion der beiden Übertragungssignale U1 und U2 das doppelte Datensignal S1 erhalten und durch Addition dieser beiden Übertragungssignale U1 ,U2 das erste Summensignal SU1. Entsprechend wird durch Subtraktion der Übertragungssignale U3,U4 das doppelte Datensignal S2 und durch Addition das zweite Summensignal SU2 erhalten. In einem letzten hieran anschließenden Schritt werden schließlich aus den beiden Summensignalen SU1,SU2 durch Differenzbildung das vierfache Datensignal S3 erhalten. Die extrahierten Datensignale S1 - S3 werden dann an den Signalausgängen A1 - A3 mit Signalpegeln -1, 0, +1 bereitgestellt.
Insgesamt wird durch die hier beschriebene Datenverbindung eine sichere und zuverlässige Datenübertragung bei gleichzeitig geringem Verdrahtungsaufwand unter Benutzung eines Sternvierers 16 und unter Ausnutzung des Prinzips der Phantomschaltung innerhalb eines Kraftfahrzeugs erreicht.
Bezugszeichenliste

2: Stereokamera
4: Steuereinheit
6: Sendereinheit
8, 10: Anschlusspaar
8a, 8b, 10a, 10b: Anschlüsse
12, 14: Adernpaar
12a, 12b, 14a, 14b: Adern
16: Sternvierer
18: Empfängereinheit
20: Signalaufbereitungseinheit
20a: Invertierungsmodul
20b: Addiereinheit
22: zweite Signalaufbereitungseinheit
22a: Addiereinheit
E1 - E3: Signaleingänge
S1 - S3: Datensignale
S1-S3-: invertierte Datensignale
A1 - A3: Signalausgänge
U1 - U4: Übertragungssignale
SU1: erstes Summensignal
SU2: zweites Summensignal

Claims

Datenverbindung in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Sendereinheit (6) und eine Empfängereinheit (18), die über eine Datenleitung zur symmetrischen Signalübertragung eines ersten Datensignals (S1) sowie eines zweiten Datensignals (S2) miteinander verbunden sind, wobei die Datenleitung ein Sternvierer (16) ist mit zwei Adernpaaren (12,14) und die Sendereinheit (6) zur Einspeisung eines ersten und zweiten Übertragungssignals (U1,U2) in das erste Adernpaar (12) sowie zur Einspeisung eines dritten und vierten Übertragungssignals (U3,U4) in das zweite Adernpaar (14) ausgebildet ist, wobei die Sendereinheit (6) und Empfängereinheit (18) ergänzend zur Übermittlung eines dritten Datensignals (S3) über den Sternvierer (16) nach Art einer Phantomschaltung ausgebildet sind, wobei a) die Sendereinheit (6) derart ausgebildet ist, das dritte Datensignal (S3) zur Aufbereitung des ersten und zweiten Übertragungssignals (U1,U2) auf das erste Datensignal (S1) sowie auf dessen invertiertes erstes Datensignal (S1^-) aufzusummieren und weiterhin die Empfängereinheit (18) dazu ausgebildet ist, das dritte Datensignal (S3) als erstes Summensignal (SU1) durch Addierung des ersten und zweiten Übertragungssignals (U1,U2) zu erhalten und / oder b) die Sendereinheit (6) derart ausgebildet ist, das dritte Datensignal (S3) zu invertieren und als invertiertes Datensignal (S3^-) zur Aufbereitung des dritten und vierten Übertragungssignals (U3,U4) auf das zweite Datensignal (S2) sowie auf dessen invertiertes zweites Datensignal (S2^-) aufzusummieren.
Datenverbindung nach Anspruch 1, bei der die Empfängereinheit (18) derart ausgebildet ist, ein zweites Summensignal (SU2) durch Addition des dritten und vierten Übertragungssignals (U3,U4) zu erzeugen und das dritte Datensignal (S3) durch Addition des ersten und des zweiten Summensignals (SU1,SU2) zu erhalten.
Datenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich bei den Datensignalen (S1 ,S2,S3) jeweils um binäre Datensignale handelt.
Datenverbindung nach Anspruch 3, bei der die Sendereinheit zur Erzeugung von Übertragungssignalen (U1,U2,U3,U4) mit Signalpegeln von 0, +/- 1 und +/- 2 ausgebildet ist.
Datenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich bei dem ersten und zweiten Datensignal (S1,S2) um hochfrequente Datensignale und bei dem dritten Datensignal (S3) um ein niederfrequentes Steuersignal handelt.
Datenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich bei dem ersten und zweiten Datensignal (S1,S2) um Videosignale einer Stereokamera (2) und bei dem dritten Datensignal (S3) um ein Steuersignal der Stereokamera (2) handelt.
Datenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Sendereinheit (6) mit einer Stereokamera (2) in einem Kraftfahrzeug verbunden ist und die Empfängereinheit (18) mit einer Steuereinheit (4) verbunden ist.
Sendereinheit (6) ausgebildet für eine Datenverbindung zur Übertragung von drei Datensignalen (S1,S2,S3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sendereinheit (6) drei Signaleingänge (E1,E2,E3) für die drei Datensignale (S1,S2,S3), eine Signalaufbereitungseinheit (20) sowie zwei Anschlusspaare (8,10) für die zwei Adernpaare (12,14) des Sternvierers (16) aufweist, wobei die Signalaufbereitungseinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie im Betrieb - ein jeweils an einem Signaleingang (E1,E2,E3) anliegendes Datensignal (S1,S2,S3) invertiert, - auf das erste Datensignal (S1) als auch auf das invertierte erste Datensignal (S1^-) des ersten Signaleingangs (E1) das dritte Datensignal (S3) aufaddiert und die dadurch erhaltenen Übertragungssignale (U1 ,U2) am ersten Anschlusspaar (8) bereitstellt, - auf das zweite Datensignal (S2) als auch auf das invertierte zweite Datensignal (S2^-) des zweiten Signaleingangs (E2) das invertierte dritte Datensignal (S3^-) aufaddiert und die dadurch erhaltenen Übertragungssignale (U3,U4) an dem zweiten Anschlusspaar (10) bereitstellt.
Empfängereinheit (18) ausgebildet für eine Datenverbindung zur Übertragung von drei Datensignalen (S1,S2,S3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Empfängereinheit (18) drei Signalausgänge (A1 ,A2,A3) für die drei Datensignale (S1 ,S2,S3), eine Signalaufbereitungseinheit (20) sowie zwei Anschlusspaare (8,10) für die zwei Adernpaare (12,14) des Sternvierers (16) aufweist, wobei die Signalaufbereitungseinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie im Betrieb - zur Extrahierung des ersten Datensignals (S1) die Differenz der am ersten Anschlusspaar (8) anliegenden Übertragungssignale (U1,U2) bildet, - zur Extrahierung des zweiten Datensignals (S2) die Differenz der an dem zweiten Anschlusspaar (10) anliegenden weiteren Übertragungssignale (U3,U4) bildet, - weiterhin ein erstes Summensignal (SU1) durch Addition der Übertragungssignale (U1 ,U2) des ersten Anschlusspaares (10) bildet und vorzugsweise weiterhin ein zweites Summensignal (SU2) durch Addition der Übertragungssignale (U3,U4) des zweiten Anschlusspaares (10) bildet und das dritte Datensignal (S3) durch Addition der beiden Summensignale (SU1 ,SU2) extrahiert.