DE102015120451B3

DE102015120451B3 - Method for transmitting vehicle data from the vehicle electrical system of a vehicle to an external data processing unit

Info

Publication number: DE102015120451B3
Application number: DE102015120451.7A
Authority: DE
Inventors: Dominik Jürgens
Original assignee: Elektronische Fahrwerksysteme GmbH
Current assignee: E:FS TECHHUB GMBH, DE
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-11-26

Abstract

Verfahren zur Übertragung von Fahrzeugdaten aus einem Bordnetz eines Fahrzeugs an eine externe Datenverarbeitungseinheit, mit folgenden Schritten: – Festlegen einer Messperiode, innerhalb der Datensignale von Fahrzeugdaten aus dem Bordnetz für die Übertragung zusammengefasst werden (Schritt A); – Speichern der Datensignale von Fahrzeugdaten, innerhalb der festgelegten Messperiode (Schritt B); – Bestimmen von um den Mittelwert reduzierten Datensignalen (Schritt C); – Ermitteln der harmonischen Bestandteile der um den Mittelwert reduzierten Datensignale (Schritt D); – Auswählen aller harmonischen Bestandteile, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten (Schritt E); – Übertragen der ausgewählten Bestandteile aus dem Bordnetz an die externe Datenverarbeitungseinheit (Schritt F); und – Ermitteln der reduzierten Datensignale aus den übertragenen Bestandteilen in der externen Datenverarbeitungseinheit (Schritt G).Method for transmitting vehicle data from an on-board network of a vehicle to an external data processing unit, comprising the following steps: determining a measurement period within which data signals from vehicle data are combined from the on-board network for transmission (step A); - storing the data signals of vehicle data, within the specified measurement period (step B); Determining mean value reduced data signals (step C); - determining the harmonic components of the averaged data signals (step D); Selecting all harmonic components exceeding a predetermined threshold (step E); - Transferring the selected components from the electrical system to the external data processing unit (step F); and - determining the reduced data signals from the transmitted components in the external data processing unit (step G).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Fahrzeugdaten aus dem Bordnetz eines Fahrzeugs an eine externe Datenverarbeitungseinheit.The invention relates to a method for transmitting vehicle data from the vehicle electrical system of a vehicle to an external data processing unit.

Die Erfindung liegt im technischen Gebiet der Datenverarbeitung von elektronischen Fahrzeugdaten. Ein System zur Erlangung eines die Fahrbahnoberfläche repräsentierenden Signals ist aus der DE 41 33 238 A bekannt. Fahrzeugdaten aus dem Bordnetz von Fahrzeugen sind Sensordaten oder ganz allgemein das Fahrzeug betreffende Daten (z. B. GPS-Daten). Zur Erzeugung von Fahrzeugdaten dienen alle Fahrzeugsensoren zur Beurteilung des Fahrzeugzustandes, wie Beschleunigungssensoren oder Radgeschwindigkeitssensoren, genauso wie Sensoren zur Beurteilung der Fahrsituation (z. B. Regensensoren). Die Datenverarbeitung umfasst dabei insbesondere die Übertragung von noch zu verarbeitenden Daten aus Fahrzeugsensoren, die zum Beispiel an den Empfänger einer zentrale Recheneinheit zur zentralen Verarbeitung oder Auswertung übertragen werden.The invention is in the technical field of data processing of electronic vehicle data. A system for obtaining a signal representing the road surface is known from DE 41 33 238 A known. Vehicle data from the on-board network of vehicles is sensor data or data relating generally to the vehicle (eg GPS data). For generating vehicle data, all vehicle sensors are used for assessing the vehicle condition, such as acceleration sensors or wheel speed sensors, as well as sensors for assessing the driving situation (eg rain sensors). In this case, the data processing in particular includes the transmission of data still to be processed from vehicle sensors, which are transmitted, for example, to the receiver of a central processing unit for central processing or evaluation.

In anderen technischen Gebieten ist beispielsweise aus der US 2015/0183440 ein Verfahren zum Bestimmen der Straßenqualität bekannt, bei dem Sensordaten vom Smartphone eines Fahrzeuginsassen über das Mobilfunknetz übertragen werden. Die Sensordaten werden zur Überwachung der Straßenqualität mit Ortsdaten korreliert. Dabei werden nur ausgewertete Informationen vom Smartphone an einen Server außerhalb des Fahrzeugs übertragen. Anhand der ausgewerteten Daten soll ein Schlagloch identifizierbar sein. Der Nachteil ist dabei, dass im Vergleich zu Fahrzeugsensordaten ungenaue Daten von Smartphone-Sensoren übertragen werden. Außerdem werden nicht die Rohdaten, sondern bereits ausgewertete Informationen übertragen. Die Sensordaten sind prinzipiell sehr ungenau. Zum Beispiel bei Daten aus Beschleunigungssensoren des Smartphones kommt es zu Abweichungen aufgrund der Dämpfung, wenn das Gerät in einer Tasche am Körper getragen wird. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich das Signal nicht genau mit der Position des Fahrzeugs korrelieren lässt, denn das Smartphone ist normalerweise an einem nicht genau bestimmten Ort im Fahrzeug. Im Gegensatz dazu haben Fahrzeugdaten den Vorteil genauere Analysen zu ermöglichen. Problematisch bei der Verwendung von Fahrzeugdaten ist, dass bei deren Übertragung größere Datenmengen anfallen.In other technical areas is for example from the US 2015/0183440 a method for determining the road quality is known in which sensor data is transmitted from the smartphone of a vehicle occupant via the mobile network. The sensor data is correlated with location data to monitor the road quality. Only evaluated information is transmitted from the smartphone to a server outside the vehicle. On the basis of the evaluated data a pothole should be identifiable. The disadvantage is that in comparison to vehicle sensor data inaccurate data from smartphone sensors are transmitted. In addition, not the raw data, but already evaluated information is transmitted. The sensor data are in principle very inaccurate. For example, data from smartphone accelerometer deviates due to attenuation when the device is worn in a pocket on the body. Another disadvantage is that the signal can not be accurately correlated with the position of the vehicle, because the smartphone is usually in a not exactly specific location in the vehicle. In contrast, vehicle data has the advantage of allowing more accurate analysis. The problem with the use of vehicle data is that their transmission larger amounts of data incurred.

Für die Übertragung der Fahrzeugdaten an einen Empfänger, wie zum Beispiel eine zentrale Recheneinheit, wird eine Übertragungskapazität entsprechend der Menge an zu übertragenden Daten benötigt. Zur Veranschaulichung der anfallenden Menge an Sensordaten folgendes Beispiel: Bei einer Anzahl von 10 [#Signale], die mit einer Abtastrate von 1 [kSamples/s] aufgezeichnet werden, welche mit einer 4-Byte Fließkomma-Darstellung kodiert sind, hat man zur Übertragung für eine niederfrequente Auswertung in ein Rechenzentrum eine Datenrate von 1000 [Samples/s]·4 [Byte/Sample]·10 [#Signal] = 40 kByte/s. Verschicken nun 100000 Fahrzeuge diese Signale für eine zentrale Analyse, so kommt eine Datenmenge von 40 kByte/s·100000 [Fahrzeuge]·20 min [Mittlere Fahrzeit pro Tag] = 4,8 TB/Tag zusammen.For transmission of the vehicle data to a receiver, such as a central processing unit, a transmission capacity corresponding to the amount of data to be transmitted is needed. To illustrate the amount of sensor data available, the following example is given: For a number of 10 [# signals] recorded at a sampling rate of 1 [kSamples / s] encoded with a 4-byte floating-point representation, one has to transmit for a low-frequency evaluation in a data center, a data rate of 1000 [samples / s] x 4 [bytes / sample] x 10 [# signal] = 40 kbytes / s. If 100,000 vehicles now send these signals for a central analysis, a data volume of 40 kbytes / s · 100,000 [vehicles] · 20 minutes [average travel time per day] = 4.8 TB / day comes together.

Aufgrund der Übertragungskapazitäten des jeweiligen Übertragungskanals (Datenkanals) ist die übertragbare Menge an Fahrzeugdaten grundsätzlich begrenzt. Beispielsweise bei der Übertragung von Sensordaten über ein Mobilfunknetz begrenzt die Bandbreite des Mobilfunknetzes die Menge an übertragbaren Daten. Wird das Mobilfunknetz betrachtet, sind auch die Verkehrsdichten zu berücksichtigen, wobei Verkehrsdichten zwischen 100000 und 150000 Fahrzeugen am Tag im Bereich von Großstädten auf deutschen Autobahnen durchaus vorkommen.Due to the transmission capacities of the respective transmission channel (data channel), the transmittable amount of vehicle data is basically limited. For example, in the transmission of sensor data via a mobile network, the bandwidth of the mobile network limits the amount of transferable data. If the mobile network is considered, the traffic densities are taken into account, with traffic densities between 100,000 and 150,000 vehicles per day in the area of large cities on German motorways quite possible.

Im Automobilbereich steht eine Echt-Zeit-Signalübertragung und Bearbeitung der Daten im Fokus. Echt-Zeit-Verfahren ermöglichen, dass das Eingabesignal nicht verzögert wird, sondern ohne Zeitverzug an Regelkomponenten übergeben wird. Sind gemessene Fahrzeugdaten sicherheitsrelevant, darf deren Verarbeitung nicht zeitlich verzögert durchgeführt werden. Zur Gewährleistung einer Echt-Zeit-Signalübertragung muss eine ausreichende Übertragungskapazität vorhanden sein.In the automotive sector, the focus is on real-time signal transmission and data processing. Real-time methods enable the input signal not to be delayed, but to be passed on to control components without delay. If measured vehicle data are relevant to safety, their processing must not be delayed. To ensure a real-time signal transmission, a sufficient transmission capacity must be available.

Es ist per se möglich gemessene Fahrzeugdaten zur zentralen Analyse zu übertragen. Diese Daten enthalten auch Informationen (z. B. Signalrauschen), die für die Auswertungen der Signale nicht relevant sind. Dabei werden zwei Kodierungsansätze nämlich Downsampling des Signals (ggf. mit Tiefpassfilterung) und Quantisierung des Wertebereichs mit Reduktion der Amplitudenauflösung zur Reduzierung der Datenmenge umgesetzt. Mit diesen Parametern, Samplerate und Amplitudenquantisierung kann die Datenrate zwar annähernd beliebig reduziert werden. Dabei ist es jedoch problematisch, dass bei hohen Kompressionsraten Informationen aus hochfrequenten Signalanteilen und Signalauflösung verloren gehen.It is possible per se to transmit measured vehicle data for central analysis. This data also contains information (eg signal noise) that is not relevant for the evaluation of the signals. In this case, two coding approaches, namely downsampling of the signal (possibly with low-pass filtering) and quantization of the value range with reduction of the amplitude resolution are implemented in order to reduce the amount of data. With these parameters, sample rate and amplitude quantization, the data rate can be reduced almost arbitrarily. However, it is problematic that at high compression rates information from high-frequency signal components and signal resolution are lost.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Fahrzeugdaten aus einem Bordnetz eines Fahrzeugs an eine externe Datenverarbeitungseinheit bereitzustellen, das die Nachteile im Stand der Technik überwindet. Insbesondere soll bei dem bereitgestellten Verfahren die zu übertragende Datenmenge klein sein. It is the object of the invention to provide a method for transmitting vehicle data from an electrical system of a vehicle to an external data processing unit, which overcomes the disadvantages of the prior art. In particular, in the method provided, the amount of data to be transmitted should be small.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Aspekte der Erfindung bilden den Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous aspects of the invention form the subject of the respective subclaims.

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Übertragung von Fahrzeugdaten aus einem Bordnetz eines Fahrzeugs an eine externe Datenverarbeitungseinheit. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

A) Festlegen einer Messperiode innerhalb der Datensignale von Fahrzeugdaten aus dem Bordnetz für die Übertragung zusammengefasst werden;
B) Speichern der Datensignale von Fahrzeugdaten innerhalb der festgelegten Messperiode;
C) Bestimmen von um den Mittelwert reduzierten Datensignalen;
D) Ermitteln der harmonischen Bestandteile der um den Mittelwert reduzierten Datensignale;
E) Auswählen aller harmonischen Bestandteile, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten;
F) Übertragen der ausgewählten Bestandteile aus dem Bordnetz an die externe Datenverarbeitungseinheit; und
G) Ermitteln der reduzierten Datensignale aus den übertragenen Bestandteilen in der externen Datenverarbeitungseinheit (Die Buchstaben bestimmen nicht zwingend die Reihenfolge).

The invention comprises a method for transmitting vehicle data from an electrical system of a vehicle to an external data processing unit. The method comprises the following steps:

A) determining a measurement period within the data signals of vehicle data from the on-board network are summarized for the transmission;
B) storing the data signals of vehicle data within the specified measurement period;
C) determining mean-reduced data signals;
D) determining the harmonic components of the averaged data signals;
E) selecting all harmonic components that exceed a given threshold;
F) transmitting the selected components from the vehicle electrical system to the external data processing unit; and
G) Determining the reduced data signals from the transmitted components in the external data processing unit (the letters do not necessarily determine the order).

Indem die harmonischen Bestandteile der Datensignale, die einen Schwellwert nicht überschreiten, aussortiert werden und bei der Übertragung unberücksichtigt bleiben, wird die Menge an zu übertragenden Daten reduziert. Damit wird die Menge an zu übertragenden Fahrzeugdaten erst komprimiert (Kompressionsfaktoren liegen zwischen 2 und 20) und nach der Übertragung wieder in das ursprüngliche, reduzierte Datensignal gebracht (dekomprimiert). Die Erfindung stellt damit eine verbesserte Übertragung von Fahrzeugdaten aus einem Bordnetz eines Fahrzeugs an eine Datenverarbeitungseinheit zur Verfügung. Datensignale werden in vorbestimmte Abschnitte zusammengefasst und anschließend komprimiert. Zum Festlegen und Speichern der Datensignale kann eine Fensterfunktion verwendet werden, wobei insbesondere Fensterfunktionen für benachbarte Bereiche überlappend gewählt werden. Eine geeignete Fensterfunktion ist ein Tuckey-Fenster, wobei insbesondere der Wert α < 0,5 gewählt wird. Die komprimierte Form wird übertragen und anschließend wieder dekomprimiert. So können auch großen Mengen von Fahrzeugsensoren erzeugten Daten übertragen werden. Insbesondere das Speichern der Datensignale (B) kann in Verfahren mit der Reduzierung der Datensignale (C) und der Ermittlung der harmonischen Bestandteile in einem Schritt zusammen iterativ erfolgen.By eliminating the harmonic components of the data signals that do not exceed a threshold and disregarding them during transmission, the amount of data to be transmitted is reduced. Thus, the amount of vehicle data to be transmitted is first compressed (compression factors are between 2 and 20) and brought back after the transmission in the original, reduced data signal (decompressed). The invention thus provides an improved transmission of vehicle data from a vehicle electrical system of a vehicle to a data processing unit. Data signals are combined into predetermined sections and then compressed. For defining and storing the data signals, a window function can be used, in particular window functions for adjacent areas being selected overlapping. A suitable window function is a tuckey window, wherein in particular the value α <0.5 is selected. The compressed form is transmitted and then decompressed again. In this way, data generated even for large quantities of vehicle sensors can be transmitted. In particular, the storage of the data signals (B) can be carried out iteratively together in methods with the reduction of the data signals (C) and the determination of the harmonic components in one step.

Gemäß einem bevorzugten Aspekt entspricht die Messperiode einem festen Zeitabschnitt, innerhalb der Datensignale von Fahrzeugdaten aus dem Bordnetz für die Übertragung zusammengefasst sind (A) dem Wert einer 2-er Potenz. Zum Beispiel bei der Verwendung einer (Fast-)Fourier-Transformation ist eine 2-er Potenz zu verwenden. Beispiele für kompatible Längen von Messperioden mit dem Wert von 2-er Potenzen sind 10,24 Sekunden, 5,12 Sekunden, ..., etc. Aufeinander folgende Messperioden können mit einander überlappenden Start- und Endzeiten gewählt werden, was das Auftreten von Artefakten an den Rändern einer Messperiode vermindert. Zum Beispiel kann dabei eine Fensterfunktion entsprechend einer ersten Periode gewählt und übertragen werden. Für das nachfolgende Zeitintervall wird eine zweite (identische) Fensterfunktion entsprechend einer zweiten Periode zur Übertragung gewählt. Die erste und die zweite Fensterfunktion werden einander überlappend gewählt. Bevorzugt ist der Überlappbereich derart gewählt, dass die Funktionswerte sich mit einer minimalen Überlappung der beiden Fensterfunktionen bei dem Wert 1 schneiden. Bevorzugt wird ein Überlappbereich von 10% gewählt.According to a preferred aspect, the measurement period corresponds to a fixed time period within which data signals from vehicle data from the on-board network for transmission are combined (A) the value of a power of two. For example, using a (fast) Fourier transform, use a 2's power. Examples of compatible lengths of measurement periods with the value of powers of 2 are 10.24 seconds, 5.12 seconds, ..., etc. Successive measurement periods can be selected with overlapping start and end times, which causes the occurrence of artifacts decreased at the edges of a measurement period. For example, a window function corresponding to a first period may be selected and transmitted. For the subsequent time interval, a second (identical) window function corresponding to a second period is selected for transmission. The first and second window functions are selected overlapping each other. The overlap area is preferably selected such that the function values intersect at a value of 1 with a minimum overlap of the two window functions. Preferably, an overlap range of 10% is selected.

Ebenfalls bevorzugt umfasst der Schritt B des Verfahrens zum Speichern der Datensignale die Konvertierung des Signaltyps in ein q15-Festkomma-Format im Intervall [–1, 1]. In dieser Darstellung wird Speicherbedarf reduziert und trotzdem die Berechnung einer Fourier-Transformation unterstützt. Die Transformation in das q15-Format entspricht einer Quantisierung des Signals mit 2¹⁵ = 32.768 Quantisierungsstufen. Für ein 1 ms Sensorsignal ergibt sich nach Tiefpass ein 10 ms Signal. Mit einem 10 ms Signal ergeben sich für eine Messperiode von 10,24 Sekunden 1024 Signalwerte im q15-Format; also 2 kB an Rohdaten.Also preferably, step B of the method for storing the data signals comprises the conversion of the signal type into a q15 fixed-point format in the interval [-1, 1]. In this representation, memory requirements are reduced while still supporting the calculation of a Fourier transformation. The transformation into the q15 format corresponds to a quantization of the signal with 2 ¹⁵ = 32,768 quantization levels. For a 1 ms sensor signal results after low pass a 10 ms signal. With a 10 ms signal, 1024 signal values in q15 format result for a measuring period of 10.24 seconds; So 2 kB of raw data.

Ferner bevorzugt umfasst das Bestimmen von um den Mittelwert reduzierten Datensignalen (C) das Bestimmen des Mittelwerts der reduzierten Datensignale sowie das Subtrahieren der einzelnen Messwerte.Furthermore, the determination of mean-reduced data signals (C) preferably includes determining the mean value of the reduced data signals and subtracting the individual measured values.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt umfasst Schritt D das Ermitteln der harmonischen Bestandteile der um den Mittelwert reduzierten Datensignale eine komplexwertige Fourier-Transformation. Dabei werden die komplexwertigen Fourier-Koeffizienten in einem Koeffizientenvektor gespeichert. Diese Komprimierung erlaubt die Reduzierung der zu übertragenden Signaldaten. Zunächst werden die um den Mittelwert reduzierten Datensignale jeweils unabhängig voneinander in ihre harmonischen Bestandteile zerlegt, indem eine komplexwertige Fourier-Transformation durchgeführt wird. Der komplexwertige Koeffizientenvektor kann aus Symmetriegründen in seiner Länge halbiert werden, wobei der Koeffizientenvektor die Koeffizienten, die zur Reihenentwicklung des Signals nach Fourier erforderlich sind, enthält.According to an advantageous aspect, step D comprises determining the harmonic components of the data signal reduced by the mean value, a complex-valued Fourier transformation. Here are the complex-valued Fourier coefficients stored in a coefficient vector. This compression allows the reduction of the signal data to be transmitted. First, the data signals reduced by the average value are respectively separated into their harmonic components independently of each other by performing a complex-valued Fourier transform. The complex-valued coefficient vector may be halved in length for reasons of symmetry, the coefficient vector containing the coefficients required for the series development of the Fourier signal.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Schritt E das Auswählen aller harmonischen Bestandteile, die einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten, den Vergleich des Koeffizientenvektors mit einem absoluten Schwellwert. Indem Koeffizienten, welche im Absolutwert einen definierten Schwellwert (Threshold) nicht überschreiten aus den Daten entfernt werden, wird eine variable Datenmenge zwischen Null-Daten und der vollen Koeffizientenmenge erzeugt. Der absolute Schwellwert bildet einen Kompressionsparameter. Vorteilhafterweise wird der absolute Schwellwert entsprechend einem vorbestimmten Kompressionsfaktor (Messgenauigkeit) gewählt.In another aspect, step E includes selecting all harmonic components that exceed a predetermined threshold, comparing the coefficient vector to an absolute threshold. By removing coefficients which in absolute value do not exceed a defined threshold from the data, a variable amount of data is generated between zero data and the full coefficient set. The absolute threshold forms a compression parameter. Advantageously, the absolute threshold value is selected according to a predetermined compression factor (measurement accuracy).

Ferner bevorzugt umfasst der Schritt F das Übertragen der ausgewählten Bestandteile aus dem Bordnetz an die externe Datenverarbeitungseinheit die differentielle Kodierung eines Indexvektors aus den ausgewählten Bestandteilen. Der Koeffizientenvektor kann mit einem Indexvektor I mit Indizes der Koeffizienten und ein Wertevektor V zu den Indizes gehörenden Koeffizienten dargestellt werden. Indexvektor I wird differentiell kodiert, wobei jeweils nur der Abstand zum letzten verwerteten Koeffizienten gespeichert wird. Für die Kodierung des Wertearray V wird gemäß einem zusätzlichen Aspekt jeder Wert zunächst in die Polarkoordinatendarstellung überführt. Der Schwellwert wird vom Absolutbetrag abgezogen und dann wieder zurück in die Koordinatendarstellung überführt. Diese Operation muss in der Datenverarbeitungseinheit (Empfängerseite) rückgängig gemacht werden.Further preferably, step F comprises transmitting the selected components from the vehicle electrical system to the external data processing unit, the differential coding of an index vector from the selected components. The coefficient vector may be represented by an index vector I having indices of the coefficients and a value vector V belonging to the indices. Index vector I is coded differentially, whereby in each case only the distance to the last used coefficient is stored. For encoding the value array V, according to an additional aspect, each value is first converted to the polar coordinate representation. The threshold is subtracted from the absolute value and then transferred back to the coordinate representation. This operation must be undone in the data processing unit (receiver side).

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt umfasst die differentielle Kodierung des Indexvektors eine statistische Kodierung der ausgewählten Bestandteile vor dem Übertragen von Fahrzeugdaten aus dem Bordnetz an die externe Datenverarbeitungseinheit. Der Indexvektor wird durch eine inverse Operation nach dem Übertragen von Fahrzeugdaten aus dem Bordnetz an die externe Datenverarbeitungseinheit dekodiert. Die statistische Kodierung verwendet vorbestimmte Häufigkeiten, deren Wahrscheinlichkeitsverteilung sich empirisch ergibt. Zum Beispiel ergeben sich in der q15 Darstellung erhöhte Häufigkeiten um die 255 (kleine negative Zahlen) und um die 0 (kleine positive Zahlen). Die Wahrscheinlichkeit dieser Werte ist deutlich erhöht, weil das signifikantere Byte der q15-Darstellung bei kleinen Zahlen sehr nahe an der Null ist.According to an advantageous aspect, the differential coding of the index vector comprises a statistical coding of the selected components before the transmission of vehicle data from the vehicle electrical system to the external data processing unit. The index vector is decoded by an inverse operation after transmitting vehicle data from the vehicle electrical system to the external data processing unit. Statistical coding uses predetermined frequencies whose probability distribution is empirical. For example, in the q15 representation, increased frequencies are around the 255 (small negative numbers) and around the 0 (small positive numbers). The probability of these values is significantly increased because the more significant byte of the q15 representation is very close to zero for small numbers.

Vorteilhafterweise umfasst der Schritt G das Übertragen der ausgewählten Bestandteile aus dem Bordnetz an die externe Datenverarbeitungseinheit mittels einer paket-basierten Übertragung. Dabei kann es sich um einen beliebigen paket-basierten Datenkanal handeln.Advantageously, step G comprises the transmission of the selected components from the vehicle electrical system to the external data processing unit by means of a packet-based transmission. This can be any packet-based data channel.

Bevorzugt umfasst der Schritt H das Ermitteln der reduzierten Datensignale aus den übertragenen Bestandteilen in der externen Datenverarbeitungseinheit mit einer komplexwertigen Fourier-Transformation. In der Datenverarbeitungseinheit kann die oben beschriebene Transformation rückgängig gemacht werden, indem die Schritte jeweils invers angewendet werden.Preferably, step H comprises determining the reduced data signals from the transmitted components in the external data processing unit with a complex Fourier transform. In the data processing unit, the above-described transformation can be reversed by applying the steps inversely, respectively.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt umfasst das Verfahren eine Analyse der reduzierten Datensignale. Eine Analyse der Messwerte kann mit verschiedenen Fragestellungen erfolgen. Es kann beispielsweise die Bodenbeschaffenheit (Straßenqualität) analysiert werden. Es können auch statistische Analysen über mehrere Fahrzeuge durchgeführt werden und so beispielsweise eine erhöhte Seitenwindwahrscheinlichkeit detektiert werden.According to a further advantageous aspect, the method comprises an analysis of the reduced data signals. An analysis of the measured values can be done with different questions. For example, the soil quality (road quality) can be analyzed. It is also possible to carry out statistical analyzes of several vehicles and thus, for example, an increased crosswind probability can be detected.

Die Erfindung umfasst ferner ein Fahrzeug mit einem Bordnetz aus dem Fahrzeugdaten an eine externe Datenverarbeitungseinheit unter Verwendung des Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche übertragen werden.The invention further comprises a vehicle with a vehicle electrical system from which vehicle data is transmitted to an external data processing unit using the method according to one of the preceding claims.

Die Erfindung umfasst ferner die Anwendung des Verfahrens zur Übertragung von Fahrzeugdaten aus einem Bordnetz an eine externe Datenverarbeitungseinheit zur Einstellung von Fahrwerksparametern eines Fahrzeugs.

A) Festlegen einer Messperiode innerhalb der Sensorwerte zu Höhenstand und Beschleunigung des Fahrzeugs für die Übertragung zusammengefasst werden;
B) Speichern der Sensorwerte zu Höhenstand und Beschleunigung des Fahrzeugs innerhalb der festgelegten Messperiode;
C) Bestimmen von um den Mittelwert reduzierten Sensorwerten zu Höhenstand und Beschleunigung des Fahrzeugs;
D) Ermitteln der harmonischen Bestandteile von den um den Mittelwert reduzierten Sensorwerten zu Höhenstand und Beschleunigung des Fahrzeugs;
E) Auswählen aller harmonischen Bestandteile, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten;
F) Übertragen der ausgewählten Bestandteile zu den Sensorwerten zu Höhenstand und Beschleunigung des Fahrzeugs aus dem Bordnetz an die externe Datenverarbeitungseinheit;
G) Ermitteln der reduzierten Sensorwerte zu Höhenstand und Beschleunigung des Fahrzeugs aus den übertragenen Bestandteilen in der externen Datenverarbeitungseinheit;
H) Bestimmung von Umgebungsparametern zur Einstellung von Fahrwerksparametern aus den reduzierten Sensorwerten zu Höhenstand und Beschleunigung des Fahrzeugs;
I) Rückübertragen der Umgebungsparameter von der externen Datenverarbeitungseinheit an das Bordnetz eines anderen Fahrzeugs auf dem gleichen Fahrbahnabschnitt; und
K) Einstellen der Fahrwerksparameter des anderen Fahrzeugs.

The invention further comprises the application of the method for transmitting vehicle data from a vehicle electrical system to an external data processing unit for setting chassis parameters of a vehicle.

A) determining a measurement period within the sensor values to be summed up to ride height and acceleration of the vehicle for transmission;
B) storing the sensor values for ride height and acceleration of the vehicle within the specified measurement period;
C) determining sensor values reduced by the mean value to the level and acceleration of the vehicle;
D) determining the harmonic components from the averaged sensor values to vehicle ride height and acceleration;
E) selecting all harmonic components that exceed a given threshold;
F) transmitting the selected components to the sensor values for ride height and acceleration of the vehicle from the vehicle electrical system to the external data processing unit;
G) determining the reduced sensor values for ride height and acceleration of the vehicle from the transmitted components in the external data processing unit;
H) determination of environmental parameters for setting suspension parameters from the reduced sensor values to the level and acceleration of the vehicle;
I) retransmitting the environmental parameters from the external data processing unit to the electrical system of another vehicle on the same lane section; and
K) Setting the chassis parameters of the other vehicle.

Bevorzugt werden in Schritt I) zur Rückübertragung der Umgebungsparameter die Schritte C, D und E auf die zu übertragenden Umgebungsparameter angewendet.In step I), for the retransmission of the environmental parameters, steps C, D and E are preferably applied to the environmental parameters to be transmitted.

Vorteilhafterweise umfassen die Umgebungsparameter Oberflächenkontur, Straßenneigung, Straßenrauheit, Spurbreite, Schlaglochtiefe.Advantageously, the environmental parameters include surface contour, road gradient, road roughness, track width, pothole depth.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen beschreiben gleiche Merkmale in allen Zeichnungen.In the following the invention will be explained in more detail with reference to drawings. Like reference numerals describe like features throughout the drawings.

Es zeigen.Show it.

1: Blockdiagramm zur Darstellung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragung von Fahrzeugdaten aus dem Bordnetz eines Fahrzeugs an eine externe Datenverarbeitungseinheit; 1 : Block diagram for illustrating the steps of the method according to the invention for transmitting vehicle data from the vehicle electrical system of a vehicle to an external data processing unit;

2: Übertragungsschema unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 : Transmission scheme using the method according to the invention;

3: Datensignal vor der Anwendung des Verfahrens aus 1; 3 : Data signal before using the procedure 1 ;

4: Vergleich Datensignal vor und nach der Anwendung des Verfahrens aus 1; 4 : Comparison of data signal before and after the application of the method 1 ;

5: Beispiel für statistische Häufigkeiten zur statistischen Kodierung des Indexvektors; und 5 : Example of statistical frequencies for the statistical coding of the index vector; and

6: Beispiel für statistische Häufigkeiten zur statistischen Dekodierung des Indexvektors. 6 : Example of statistical frequencies for the statistical decoding of the index vector.

1 zeigt ein Verfahren zur Übertragung von Fahrzeugdaten aus einem Bordnetz eines Fahrzeugs an eine externe Datenverarbeitungseinheit. In Schritt A wird eine Messperiode, innerhalb der Datensignale von Fahrzeugdaten aus dem Bordnetz für die Übertragung zusammengefasst werden, als fester Zeitabschnitt mit dem Wert entsprechend einer 2-er Potenz festgelegt. Dann werden in Schritt B Datensignale von Fahrzeugdaten innerhalb der festgelegten Messperiode gespeichert und zwar in einem q15-Festkomma-Format im Intervall [–1, 1]. In Schritt C werden um den Mittelwert reduzierte Datensignalen durch Bestimmung des Mittelwerts und dessen Subtraktion bestimmt. In Schritt D werden harmonische Bestandteile der um den Mittelwert reduzierten Datensignale festgelegt, indem eine komplexwertige Fourier-Transformation erfolgt und komplexwertige Fourier-Koeffizienten in einem Koeffizientenvektor gespeichert werden. In Schritt E erfolgt das Auswählen aller harmonischen Bestandteile, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, indem der Koeffizientenvektor mit einem absoluten Schwellwert verglichen wird. Der Schwellwert wird entsprechend einem Kompressionsfaktor (Messgenauigkeit) gewählt. Dabei ergeben sich abhängig von den Eingabedaten und den Schwellwerten verschiedene Kompressionsfaktoren, welche sich in Messungen zwischen 2 und 400 ergaben. Das Übertragen der ausgewählten Bestandteile aus dem Bordnetz an die externe Datenverarbeitungseinheit erfolgt in Schritt F. Dabei erfolgt eine differentielle Kodierung eines Indexvektors aus dem Koeffizientenvektor mittels statistischer Kodierung. Zur Übertragung wird ein paket-basierter Datenkanal gewählt. Die übertragenen Bestandteile werden in der externen Datenverarbeitungseinheit mit Hilfe der Indexvektoren und Koeffizientenvektoren mittels einer inversen komplexwertigen Fourier-Transformation rücktransformiert und anschließend bereitgestellt. 1 shows a method for transmitting vehicle data from a vehicle electrical system of a vehicle to an external data processing unit. In step A, a measurement period in which data signals from vehicle data are combined from the on-board network for transmission is set as a fixed period of time with the value corresponding to a power of 2. Then, in step B, data signals of vehicle data are stored within the specified measurement period in a q15 fixed-point format in the interval [-1, 1]. In step C, averaged data signals are determined by averaging and subtracting it. In step D, harmonic components of the mean-reduced data signals are determined by performing a complex-valued Fourier transform and storing complex-valued Fourier coefficients in a coefficient vector. In step E, all harmonic components exceeding a predetermined threshold are selected by comparing the coefficient vector with an absolute threshold. The threshold value is selected according to a compression factor (measurement accuracy). Depending on the input data and the threshold values, different compression factors result, which resulted in measurements between 2 and 400. The transfer of the selected components from the vehicle electrical system to the external data processing unit takes place in step F. In this case, a differential coding of an index vector from the coefficient vector takes place by means of statistical coding. For transmission, a packet-based data channel is selected. The transmitted components are transformed back in the external data processing unit by means of the index vectors and coefficient vectors by means of an inverse complex-valued Fourier transformation and subsequently provided.

Die Anwendung des anhand von 1 dargestellten Verfahrens in einem Fahrzeug ist in 2 schematisch dargestellt. Die jeweiligen Verfahrensschritte sind mit den identischen Buchstaben wie in 1 bezeichnet.The application of the basis of 1 in a vehicle is shown in 2 shown schematically. The respective process steps are with the identical letters as in 1 designated.

3 und 4 werden anhand des folgenden Anwendungsbeispiels näher erläutert, wobei folgendes Datensignal der Länge acht betrachtet wird. Das Datensignal ist in 3 graphisch dargestellt. 0.8769 0.6509 0.1197 –0.4110 –0.6206 –0.4036 0.1286 0.6593 3 and 4 will be explained in more detail with reference to the following application example, wherein the following data signal of length eight is considered. The data signal is in 3 shown graphically. 0.8769 0.6509 0.1197 -0.4110 -0.6206 -0.4036 0.1286 0.6593

Der Mittelwert der Reihe ist 0,125. Zunächst wird von der Wertereihe der Mittelwert abgezogen. 0.7519 0.5259 –0.0053 –0.5360 –0.7456 –0.5286 0.0035 0.5343 The mean of the series is 0.125. First, the average value is subtracted from the value series. 0.7519 0.5259 -0.0053 -0.5360 -0.7456 -0.5286 0.0035 0.5343

Die Fourier-Transformation der Reihe ergibt dann: Index 0 1 2 3 4 5 6 7 Wert 0.0000 + 0.0000i 0.7500 + 0.0050i 0.0020 + 0.0003i –0.0013 + 0.0006i 0.0023 + 0.0000i –0.0013 – 0.0006i 0.0020 – 0.0003i 0.7500 – 0.0050i Absolutwert 0.0000 0.75 0.002 0.0014 0.0023 0.0014 0.002 0.75 The Fourier transform of the series then yields: index 0 1 2 3 4 5 6 7 value 0.0000 + 0.0000i 0.7500 + 0.0050i 0.0020 + 0.0003i -0.0013 + 0.0006i 0.0023 + 0.0000i -0.0013 - 0.0006i 0.0020 - 0.0003i 0.7500 - 0.0050i absolute value 0.0000 0.75 0002 0.0014 0.0023 0.0014 0002 0.75

Die Paare (1, 7), (2, 6), (3, 5) sind paarweise konjugiert-komplex und daher reicht bereits die Hälfte der Koeffizienten aus Symmetriegründen aus. Der Koeffizient 0 ist zudem bereits über den Mittelwert herausgezogen. Die Zahlenreihe lässt sich also auf die folgenden Koeffizienten reduzieren. 1 2 3 4 0.7500 + 0.0050i 0.0020 + 0.0003i –0.0013 + 0.0006i 0.0023 + 0.0000i The pairs (1, 7), (2, 6), (3, 5) are conjugate-complex in pairs, and therefore half of the coefficients are already sufficient for reasons of symmetry. The coefficient 0 has also already been drawn above the mean value. The number series can therefore be reduced to the following coefficients. 1 2 3 4 0.7500 + 0.0050i 0.0020 + 0.0003i -0.0013 + 0.0006i 0.0023 + 0.0000i

Hier ist ersichtlich, dass aktuell noch keine Reduktion der Daten vorliegt, da es weiterhin acht Koeffizienten gibt. Wird nun allerdings ein Schwellwert für den Absolutbetrag der komplexwertigen Koeffizienten (z. B. 0,003) angesetzt, so ergibt sich nach der Rücktransformation ein Fehler, der in der graphischen Darstellung (siehe Vergleich in 4) kaum ersichtlich ist, sondern annähernd Null ist.Here it can be seen that there is currently no reduction of the data, since there are still eight coefficients. If, however, a threshold value is set for the absolute value of the complex-valued coefficients (eg 0.003), an error occurs after the inverse transformation, which is shown in the graphical representation (see comparison in FIG 4 ) is barely visible, but is almost zero.

Der zu übertragende Wert von 0.7500 + 0.0050i ergibt sich in q15 Darstellung zu (24576,164). Dieses Wertepaar ergibt dann eine Datenmenge von 2 × 2 Byte. Der zu übertragende Vektor ergibt sich so zu: Mittelwert Sparse Index Sparse Value [q15] 0 1 (24576,164) 4 Byte 1 Byte 4 Byte The value to be transferred of 0.7500 + 0.0050i is shown in q15 (24576.164). This value pair then yields a data quantity of 2 × 2 bytes. The vector to be transferred thus results in: Average Sparse index Sparse Value [q15] 0 1 (24576.164) 4 bytes 1 byte 4 bytes

In diesem Beispiel wird ein Signal, welches ursprünglich aus acht Floating-Point Werten (also 64 Byte) bestand auf 9 Byte reduziert. Die dabei auftretende Veränderung des nicht-deterministischen Signals ist in diesem Beispiel annähernd Null, wie aus 4 ersichtlich.In this example, a signal that originally consisted of eight floating-point values (ie 64 bytes) is reduced to 9 bytes. The resulting change in the non-deterministic signal is approximately zero in this example, as shown 4 seen.

5 und 6 zeigen Tabellen mit für diese statistische Datenreduktion eingesetzten Werten für die Häufigkeiten (5). Diese Operation muss auf der Empfängerseite rückgängig gemacht werden (6). Dann wird auf den resultierenden Werten eine statistische Kodierung angewendet, welche diese Häufigkeiten verwendet. 5 and 6 show tables with values for the frequencies used for this statistical data reduction ( 5 ). This operation must be undone on the receiving end ( 6 ). Then a statistical coding is applied to the resulting values, which uses these frequencies.

Claims

Method for transmitting vehicle data from a vehicle electrical system ( 1 ) of a vehicle to an external data processing unit ( 2 ), comprising the following steps: defining a measurement period within the data signals of vehicle data from the vehicle electrical system ( 1 ) for transmission (step A); - storing the data signals of vehicle data, within the specified measurement period (step B); Determining mean value reduced data signals (step C); - determining the harmonic components of the averaged data signals (step D); Selecting all harmonic components exceeding a predetermined threshold (step E); - Transferring the selected components from the vehicle electrical system ( 1 ) to the external data processing unit ( 2 ) (Step F); and - determining the reduced data signals from the transmitted components in the external data processing unit ( 2 ) (Step G).

The method of claim 1, wherein the measurement period is set as a fixed period of time equal to a power of 2.

The method of claim 1 or 2, wherein step (B) storing the data signals comprises converting the signal type into a q15 fixed point format in the interval [-1, 1].

The method of any one of the preceding claims, wherein the step (C) of determining data signals reduced by the mean comprises determining the average of the reduced data signals and subtracting the individual measured values.

A method as claimed in any one of the preceding claims, wherein step (D) comprises determining the harmonic components of the mean-reduced data signals by a complex-valued Fourier transform and storing the complex-valued Fourier coefficients in a coefficient vector.

The method of claim 5, wherein the step (E) of selecting all harmonic components exceeding a predetermined threshold comprises comparing the coefficient vector to an absolute threshold.

The method of claim 6, wherein the absolute threshold value is selected according to a predetermined compression factor (measurement accuracy).

Method according to Claim 7, the step (F) transmitting the selected components from the on-board network ( 1 ) to the external data processing unit ( 2 ) comprises the differential coding of an index vector from the coefficient vector.

Method according to claim 8, wherein the differential coding of the index vector comprises a statistical coding of the selected components before the transmission of vehicle data from the vehicle electrical system ( 1 ) to the external data processing unit ( 2 ), and wherein the index vector by an inverse operation after transmitting vehicle data from the on-board network ( 1 ) to the external data processing unit ( 2 ) is decoded.

Method according to one of the preceding claims, wherein step (G) transmitting the selected components from the vehicle electrical system ( 1 ) to the external data processing unit ( 2 ) comprises a packet-based transmission.

Method according to one of the preceding claims, wherein the step (H) determining the reduced data signals from the transferred components in the external data processing unit ( 2 ) comprises a complex-valued Fourier transform.

The method of claim 11, further comprising analyzing the reduced data signals.

Vehicle with a vehicle electrical system ( 1 ) from the vehicle data to an external data processing unit ( 2 ) using the method according to any one of the preceding claims.

Application of the method for transmitting vehicle data from an on-board network to an external data processing unit for setting chassis parameters of a vehicle, comprising the following steps: A) determining a measurement period within the sensor values relating to ride height and acceleration of the vehicle for transmission; B) storing the sensor values for ride height and acceleration of the vehicle within the specified measurement period; C) determining sensor values reduced by the mean value to the level and acceleration of the vehicle; D) determining the harmonic components from the averaged sensor values to vehicle ride height and acceleration; E) selecting all harmonic components that exceed a given threshold; F) transmitting the selected components to the sensor values for ride height and acceleration of the vehicle from the vehicle electrical system to the external data processing unit; G) determining the reduced sensor values for ride height and acceleration of the vehicle from the transmitted components in the external data processing unit; H) determination of environmental parameters for setting suspension parameters from the reduced sensor values to the level and acceleration of the vehicle; I) retransmitting the environmental parameters from the external data processing unit to the electrical system of another vehicle on the same lane section; and K) adjusting the suspension parameters of the other vehicle.

Use according to claim 14, wherein in step I) for the retransmission of the environmental parameters the steps C, D and E are applied to the environmental parameters to be transmitted.

Use according to claim 14 or 15, wherein the environmental parameters include surface contour, road grade, road roughness, track width, pothole depth.