DE102013101079A1

DE102013101079A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Priorisierung von Prozessen

Info

Publication number: DE102013101079A1
Application number: DE201310101079
Authority: DE
Inventors: Stefan Hegemann; Ralph Grewe
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-08-08

Abstract

Es wird ein Verfahren für eine Steuereinheit für ein Fahrzeug angebeben, wobei die Steuereinheit die Bearbeitung einer Mehrzahl von Prozessen (A, B, C) basierend auf Sensordaten steuert. Es wird eine Situationsanalyse anhand der Sensordaten durchgeführt und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Situationsanalyse erfolgt eine Priorisierung der Prozesse (A, B, C). Die Abarbeitungsreihenfolge der Prozesse (A, B, C) und/oder die Zeitdauer für eine Bearbeitung der Prozesse (A, B, C) wird in Abhängigkeit von der Priorität eines Prozesses festgelegt.

Description

In Kraftfahrzeugen tragen eine Vielzahl von Steuerprozessen dazu bei, das Fahren ökonomischer zu gestalten, den Fahrer zu unterstützen und die Sicherheit zu erhöhen. Die Steuerprozesse basieren in der Regel auf Sensordaten und unterstützen den Fahrer eines Fahrzeugs z.B. durch Assistenzfunktionen, optimale Ansteuerung des Motors oder sicheres Bremsen (ESP oder ABS).
Stand der Technik ist ein Steuergerät wie in 1 dargestellt. Nach einer Erfassung von Sensordaten werden die Prozesse A, B und C in einer vorgegebenen Reihenfolge in einem vorgegebenen Zeitfenster von einem Steuergerät abgearbeitet. Jedem Prozess ist ein vorgegebener Zeitschlitz zugeteilt. Die Ausgabe von Daten für Regeleingriffe erfolgt gegenüber der Messung um eine konstante Bearbeitungszeit verzögert. Dieser Ablauf wird zyklisch wiederholt.
Es ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung eine optimiertes Verfahren und eine optimierte Vorrichtung zur Prozessteuerung in einem Fahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Es wird ein Verfahren für eine Steuereinheit für ein Fahrzeug angegeben. Die Steuereinheit steuert die Bearbeitung einer Mehrzahl von Prozessen basierend auf Sensordaten. Es wird eine Situationsanalyse anhand der Sensordaten durchgeführt. Die Situationsanalyse erfolgt vorzugsweise nach jeder Messung. Um die benötigte Rechenzeit für die Situationsanalyse gering zum halten, wird diese auf einem niedrigen Niveau durchgeführt, z.B. wird nur ein Teil der Eingangsdaten bewertet.
In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Situationsanalyse wird eine Priorisierung der Prozesse (PA, PB, PC) vorgenommen. Gemäß der Priorisierung wird die Abarbeitungsreihenfolge der Prozesse (PA, PB, PC) und/oder eine Zeitdauer für eine Bearbeitung der Prozesse (PA, PB,PC) festgelegt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird Situationsanalyse zyklisch wiederholt. Insbesondere wird die Situationsanalyse nach dem Eingang von Messdaten durchgeführt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Prozess (PA, PB, PC) eine Grundfunktion und eine erweiterte Funktion, wobei die Grundfunktion in jedem Zyklus und die erweiterte Funktion optional ausgeführt wird. Insbesondere ist die Grundfunktion eines Prozess (PA, PB, PC) derart ausgestaltet, dass eine geänderte Situation, die eine neue Priorisierung erfordert, erkannt wird.
In einem ersten Ausführungsbeispiel wird die zu bearbeitende Datenmenge des entsprechenden Prozess (PA, PB, PC) für die Ausführung der Grundfunktion mit zumindest einer der folgenden Maßnahmen reduziert:

i) die Auflösung des Sensors (räumliche Genauigkeit) wird reduziert, z.B. wird bei einer Monokamera nur noch jedes x. (2., 3., 4...) Pixel bearbeitet oder bei einer Stereo-Kamera wird nur eine reduzierte Anzahl von Entfernungspunkten oder bei einem Radarsystem wird nur eine reduzierte Anzahl von Entfernungstoren berechnet bzw. berücksichtigt.
ii) Es wird nur noch jede x. Messung (x = 2, 3, 4..), also z.B. nur noch jedes 2. Bild bzw. jeder 2. Radar-Scan verarbeitet. Die Gesamtverarbeitungszeit für eine Messung würde sich dann aufgrund der reduzierten Zeitdauer auf mehrere Zyklen verteilen. Dies führt zu einer höheren Latenz bzw. einer geringeren zeitlichen Genauigkeit (z.B. Geschwindigkeitsschätzung) der niedriger priorisierten Funktion (PA, PB, PC).
iii) Es wird die digitale Auflösung der Daten verringert, z.B. kann für Bilder mit 8 bit/pixel statt 10 bit/pixel gerechnet werden.
iv) Es wird eine Reduktion der Sichtweite eines Algorithmus durchgeführt, z.B. wird die Berechnung des Freiraumes wird nur noch für eine Distanz von 30m statt von 60m durchgeführt.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die zu bearbeitende Datenmenge des entsprechenden Prozess (PA, PB, PC) für die Ausführung der Grundfunktion durch die Umschaltung auf einen alternativen Algorithmus (PA', PB´, PC´) realisiert, der die gleiche Art von Ausgabedaten erzeugt wie PA, allerdings unter Inkaufnahme einer reduzierten Genauigkeit die Rechenzeit reduziert.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird die zu bearbeitende Datenmenge des entsprechenden Prozess (PA, PB, PC) dadurch reduziert, dass im Prozess (PA, PB, PC) eine Sensordatenfusion zur Verbesserung der Ausgabedaten vorgesehen ist, die im Algorithmus (PA', PB´, PC´) für die Grundfunktion fehlt.
Es wird z.B. eine Bordsteinerkennung (ähnlich für die Erkennung von Fahrtreifenmarkierungen) anhand von den Stereokamera-Daten durchgeführt und anschließend eine Verbesserung durch Fusion mit Kanten durchgeführt um die benötigte Genauigkeit und Reichweite zu erzielen. Der Prozess PA würde hier die Fusion umfassen, die Grundfunktion PA' kann auf die zweite Auswertung und Fusion verzichten und so unter reduzierter Sichtweite/Genauigkeit die erwünschte Reduktion der Zeitdauer zur Bearbeitung erzielen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung laufen die Grundfunktionen dauerhaft auf dem Steuergerät ab, um eine Veränderung der Gesamtsituation zu erkennen und bei Bedarf eine Änderung der Priorisierung zu bewirken.
In 2 ist der Zeitablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Nach einer Messung (M1, M2) wird eine Situationsanalyse auf niedrigem Niveau (S1, S2) durchgeführt. In 2a) wird die Situation B (SB) als die mit höchster Priorität eingestuft, Prozess B (PB) wird als erstes bearbeitet und die entsprechenden Daten werden als erstes ausgegeben. Durch das Ändern der Reihenfolge der Prozesse kann erreicht werden, dass die für eine vorgegebene Situation relevanten Ausgaben nach einer kürzeren Bearbeitungszeit als bei fest vorgegebener Reihenfolge zur Verfügung stehen, wodurch sich die Reaktionszeit des Systems auf ein Ereignis verkürzen lässt.
Zudem oder alternativ kann die Bearbeitungszeit an eine Situation angepasst werden. In 2b) wird die Situation A (SA) als die mit höchster Priorität eingestuft, dem Prozess A (PA) wird eine verlängerte Zeitdauer für die Bearbeitung und Ausgabe der entsprechenden Daten zugewiesen. Dieses Vorgehen ermöglicht eine qualitativ höherwertige Ausgabe für den Prozess A, ohne höhere Anforderungen an die vom Steuergerät zur Verfügung stehenden Ressourcen zu stellen, da die Bearbeitungszeit für die weniger relevanten Prozesse entsprechend reduziert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Mehrzahl von Prozessen basierend auf Sensordaten aus dem Fahrzeugumfeld gesteuert und zumindest ein Fahrerassistenzsystem unterstützt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere Bereiche rund um das Fahrzeug durch Sensorsysteme überwacht.
Bei einer Autobahnfahrt z.B. hat der Bereich vor einem Fahrzeug bei einem geringen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug die höchste Priorität. Anders verhält es sich, wenn der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug groß ist, sich jedoch ein Fahrzeug auf der Nachbarspur von hinten nähert. In dieser Situation hat die Überwachung des Totwinkelbereichs die höchste Priorität. Die erfindungsgemäße Idee ist auf eine Vielzahl von Funktionen wie z.B. Spurverlassenswarnung, Verkehrszeichenerkennung, Lichtsteuerung, Objekterkennung, Brems- und Lenkeingriffe, Ausgabe von Warnungen oder Informationen für einen Fahrer anwendbar. Daten für diese Funktionen werden z.B. mit einem Lidar-, Radar, Kamera-, Ultraschallsensor, GPS-System, car2car-Kommunikationsvorrichtung, Fahrzeugsensoren (Geschwindigkeit, Gierrate, Lenkwinkel, Beschleunigung, Bremsung etc.) zur Verfügung gestellt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinheit ein zentrales Steuergerät eines Fahrzeugs. Eine mögliche Ausgestaltung ist in 3 dargestellt. Die zentrale Steuereinheit empfängt Daten von Lidar-, Radar, Kamera-, Ultraschall- und Fahrzeugsensoren (z.B. Geschwindigkeit, Gierrate, Lenkwinkel, Beschleunigung, Bremsung etc.) und steuert die Bremse, Lenkung, Motorsteuerung, Ausgabe von Warnungen oder Informationen für einen Fahrer, Licht etc.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ein Netzwerk von mehreren miteinander verbundenen dezentralen Steuereinheiten (dS1–dS6) eines Fahrzeugs. Ein solches Netzwerk ist beispielhaft in 4 dargestellt. Eine dezentrale Steureinheit ist z.B. die lokale Steuereinheit eines Lidarsensor-, Radarsensor, Kamerasensor-, Ultraschallsensor-, Bremssensor-, Lenkungs-, Motorsteuerungs-, Licht- oder Ausgabesystems für Warnungen oder Informationen für einen Fahrer.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit einem Sensorsystem, insbesondere einem System zur Umfelderfassung zugeordnet. Wobei die Steuereinheit mehrere Assistenzfunktionen steuert. Ein Beispiel dafür die die Verwendung eines nach vorn schauenden Kamerasystems, dessen Daten für die Steuerung von zumindest zwei der folgenden Funktionen Fahrspurverlassenwarnung, Verkehrszeichenerkennung, Lichtsteuerung, Objekterkennung verwendet werden.
Die Erfindung lässt sich auch auf andere Bereiche der Fahrzeugtechnik übertragen, so wird beispielsweise ein Verbrennungsmotor in verschiedenen Betriebszuständen wie z.B. Kaltstart, leeren von DPF oder NOx-Speicherkat oder Vollast betrieben, bei hybridisierten Antriebssträngen kommen weitere Funktionen wie rein elektrisches Fahren oder Rekuperation hinzu. Durch Priorisierung der für die Situation relevanten Algorithmen lassen sich auch hier Steuergerätresourcen einsparen.
Bezugszeichenliste

M1: Messung 1
M2: Messung 2
S1: Situationsananlyse 1
S2: Situationsananlyse 2
PA: Prozess A
PB: Prozess B
PC: Prozess C
AA: Ausgabe A
AB: usgabe B
AC: Ausgabe C
tA: Ausgabezeit A
tB: Ausgabezeit B
tC: Ausgabezeit C
tZ: Zykluszeit
dS1–6: verschiedenartige oder gleichartige dezentrale Steuereinheiten
1: ECU (zentrales Steuergerät)
2: Kamerasensorsystem
3: Radarsensorsystem
4: Fahrzeugsensoren
5: Ultraschallsensorsystem
6: Lasersensorsystem
7: beliebige weitere Sensoren
8: Bremse
9: Lenkung
10: Motor ECU (zentrales Motorsteuergerät)
11: Mensch-Maschine-Schnittstelle
12: Licht
13: beliebige weitere Funktionen

Claims

Verfahren für eine Steuereinheit für ein Fahrzeug, wobei die Steuereinheit die Bearbeitung einer Mehrzahl von Prozessen basierend auf Sensordaten steuert, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Situationsanalyse anhand der Sensordaten durchgeführt wird b) in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Situationsanalyse eine Priorisierung der Prozesse (PA, PB, PC) erfolgt und c) eine Abarbeitungsreihenfolge der Prozesse (PA, PB, PC) und/oder eine Zeitdauer für eine Bearbeitung der Prozesse (PA, PB, PC) in Abhängigkeit von der Priorität eines Prozesses festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Situationsanalyse (S1, S2) zyklisch wiederholt wird,
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozess (PA, PB, PC) eine Grundfunktion und eine erweiterte Funktion umfasst, wobei die Grundfunktion in jedem Zyklus ausgeführt wird und die erweiterte Funktion optional ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Grundfunktion eines Prozess (PA, PB, PC) die zu bearbeitende Datenmenge mit zumindest einer der folgenden Maßnahmen reduziert wird: i) Reduzierung der Auflösung eines Umfelderfassungssensors (räumliche Genauigkeit) ii) Auswertung von nur noch jeder x.-ten Messung (x = 2, 3, 4..) iii) Verringerung der digitale Auflösung von Daten, insbesondere Messdaten iv) Reduktion der Sichtweite eines Algorithmus.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Grundfunktion eines Prozess (PA, PB, PC) die zu bearbeitende Datenmenge durch die Umschaltung auf einen alternativen Algorithmus (PA', PB´, PC´) realisiert wird, der die gleiche Art von Ausgabedaten erzeugt, allerdings mit reduzierter Genauigkeit.
Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Grundfunktion eines Prozess (PA, PB, PC) die zu bearbeitende Datenmenge durch die Umschaltung auf einen alternativen Algorithmus (PA', PB´, PC´) realisiert wird, wobei im Prozess (PA, PB, PC) eine Sensordatenfusion zur Verbesserung der Ausgabedaten vorgesehen ist, die im Algorithmus (PA', PB´, PC´) für die Grundfunktion fehlt.
Verfahren nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfunktion eines Prozess (PA,PB,PC) erkennt, wenn eine neue Priorisierung notwendig ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Basisfunktionen zur Erkennung einer Veränderung der Gesamtsituation definiert sind, die dauerhaft auf dem Steuergerät ablaufen, die einen Bedarf eine Änderung der Priorisierung erkennen.
Verwendung für Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Prozessen basierend auf Sensordaten aus dem Fahrzeugumfeld gesteuert werden und zumindest ein Fahrerassistenzsystem durch das Verfahren unterstützt wird.
Steuereinheit für ein Fahrzeug auf der ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche hinterlegt ist.
Steuereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuereinheit ein zentrales Steuergerät eines Fahrzeugs ist oder – die Steuereinheit ein Netzwerk von mehreren miteinander verbundenen dezentralen Steuereinheiten eines Fahrzeugs umfasst oder – die Steuereinheit einem Sensorsystem, insbesondere einem System zur Umfelderfassung zugeordnet ist, und mehrere Assistenzfunktionen steuert.