DE102016014330B3

DE102016014330B3 - Ansteuerung eines Pixelfahrzeugscheinwerfers

Info

Publication number: DE102016014330B3
Application number: DE102016014330.4A
Authority: DE
Inventors: Axel Mueller; Stephan Finn
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2036-12-02

Abstract

Bei einem Verfahren zur Ansteuerung eines Pixelfahrzeugscheinwerfers (2) zur Erzeugung einer durch ein matrixförmiges Pixelbild beschriebenen Lichtverteilung (LV) in einer Fahrzeugumgebung mittels eines Steuergeräts (1) überträgt das Steuergerät (1) über einen Videokanal (3) ein Videoübertragungssignal (US) an den Pixelfahrzeugscheinwerfer (2). Der Pixelfahrzeugscheinwerfer (2) überträgt über einen Ende-zu-Ende übertragungsgesicherten Rückkanal (4) Statusinformationen an das Steuergerät (1). Das Videoübertragungssignal (US) umfasst eine Folge von Pixelbildern sowie Prüfinformationen. Der Pixelfahrzeugscheinwerfer (2) ermittelt aus dem Videoübertragungssignals (US) Kontrollwerte, vergleicht sie mit den übertragenen Prüfinformationen und signalisiert dem Steuergerät (1) Übertragungsfehler im Videokanal (3) über den Ende-zu-Ende übertragungsgesicherten Rückkanal (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Pixelfahrzeugscheinwerfers zur Erzeugung einer Lichtverteilung in einer Fahrzeugumgebung.
Aus dem Stand der Technik sind Pixelfahrzeugscheinwerfer bekannt, die eine Vielzahl von unabhängig ansteuerbaren Leuchtelementen umfassen. Die Leuchtelemente, auch als Pixel bezeichnet, können unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet oder in der Helligkeit variiert werden. Dadurch kann die vom Pixelfahrzeugscheinwerfer in der Fahrzeugumgebung erzeugte Lichtverteilung besser an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden, als dies mit Fahrzeugscheinwerfern möglich ist, die nur über eine einzelne Lichtquelle verfügen. Es ist bekannt, dass sich die erzeugte Lichtverteilung umso flexibler an die jeweilige Fahrsituation anpassen lässt, je größer die Zahl der Pixel ist.
Aus dem Stand der Technik sind ferner Busprotokolle für eine Ende-zu-Ende gesicherte Übertragung von Daten zwischen angeschlossenen Geräten oder Knoten in einem Fahrzeug bekannt. Unter einem Ende-zu-Ende gesicherten Busprotokoll ist ein Übertragungsprotokoll zu verstehen, bei dem eine Veränderung und/oder ein Verlust von Daten bei der Übertragung von einer Datenquelle zu einer Datensenke sicher erkannt werden. Beispielsweise ist aus dem Stand der Technik ein als Controller Area Network (CAN) - Bus bezeichnetes Übertragungsprotokoll bekannt, das beispielsweise mittels einer Prüfsumme und mittels eines Paketzählers oder eines Sequence Counters, mit dem übertragene Datenpakete fortlaufend gezählt werden, Ende-zu-Ende abgesichert ist.
Das Dokument DE 10 2015 011 024 A1 offenbart ein Lichtsteuergerät zum Bereitstellen eines kodierten Bildes zum Übertragen über ein Datenübertragungssystem. Das Lichtsteuergerät weist eine erste Schnittstelle zum Entgegennehmen eines ersten Rasterbildes, einen Kodierer zum Wandeln des ersten Rasterbildes in das kodierte Bild und eine zweite Schnittstelle zum Ausgeben des kodierten Bildes an das Datenübertragungssystem auf. Die Redundanz des kodierten Bildes ist geringer als eine Redundanz des ersten Rasterbildes. Zudem ist ein Lichtquellen-vor-Ort-Steuergerät mit einem Dekodierer zum Rückwandeln eines kodierten Bildes, das mittels eines erfindungsgemäßen Lichtsteuergeräts kodiert wurde, offenbart.
Aus dem Dokument DE 10 2013 016 904 A1 ist eine Leuchteinheit, insbesondere ein Scheinwerfer, für ein Fahrzeug mit mindestens einem Lichtquellenmodul mit mehreren Lichtquellen und einer mit dem Lichtquellenmodul gekoppelten Steuereinheit zur Einstellung einer Lichtverteilung bekannt, wobei mittels der Steuereinheit die Lichtquellen individuell ansteuerbar sind. Zur Einstellung einer Lichtverteilung mittels der Steuereinheit ist eine Information über eine einzustellende Grundlichtverteilung an das Lichtquellenmodul sendbar, wobei jeder Grundlichtverteilung spezifische Betriebsparameter jeder Lichtquelle zugeordnet sind und ein Satz an Zuordnungen der spezifischen Betriebsparameter zu den Grundlichtverteilungen im Lichtquellenmodul hinterlegt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Pixelfahrzeugscheinwerfers anzugeben, mit dem Pixelfahrzeugscheinwerfer auch bei einer sehr großen Anzahl von Pixeln so ansteuerbar sind, dass eine der Fahrgeschwindigkeit angepasste, vorzugsweise eine sehr schnelle Abfolge unterschiedlicher Lichtverteilungen zuverlässig erzeugt wird. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zur Ansteuerung eines Pixelfahrzeugscheinwerfers zur Erzeugung einer durch ein matrixförmiges Pixelbild beschriebenen Lichtverteilung in einer Fahrzeugumgebung mittels eines Steuergeräts überträgt das Steuergerät über einen Videokanal ein Videoübertragungssignal an den Pixelfahrzeugscheinwerfer. Das Videoübertragungssignal umfasst eine Folge von Pixelbildern sowie zusätzlich Prüfinformationen zur Prüfung einer korrekten Übertragung des Videoübertragungssignals. Die Prüfinformationen können mindestens teilweise aus dem Pixelbild, das die Lichtverteilung beschreibt, ermittelt werden.
Der Pixelfahrzeugscheinwerfer überträgt erfindungsgemäß über einen Rückkanal Statusinformationen an das Steuergerät. Die Statusinformationen beschreiben die Funktionsfähigkeit des Pixelfahrzeugscheinwerfers und die Korrektheit des vom Pixelfahrzeugscheinwerfer über den Videokanal empfangenen Videoübertragungssignals. Insbesondere beschreiben die Statusinformationen einen Übertragungsfehler bei der Übertragung des Videoübertragungssignals über den Videokanal.
Der Pixelfahrzeugscheinwerfer ermittelt Kontrollwerte aus dem Videoübertragungssignal und vergleicht diese mit den übertragenen Prüfinformationen. Das Verfahren zur Ermittlung der Kontrollwerte ist so gewählt, dass bei korrekter Übertragung des Videoübertragungssignals die ermittelten Kontrollwerte mit den übertragenen Prüfinformationen übereinstimmen. Bei einer Abweichung der ermittelten Kontrollwerte von den übertragenen Prüfinformationen überträgt der Pixelfahrzeugscheinwerfer über den Rückkanal einen Fehlerstatus an das Steuergerät und signalisiert diesem dadurch einen Übertragungsfehler im Videokanal.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass über einen Videokanal Pixelbilder für Pixelfahrzeugscheinwerfer in zeitlichen Abständen übertragbar sind, die mit Ende-zu-Ende übertragungsgesicherten Busprotokollen nach dem Stand der Technik nicht erzielbar sind, weil die dort erforderlichen Verfahren zur Busarbitrierung und zur Sicherung der übertragenen Datenpakete den Datendurchsatz begrenzen. Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass Fehler bei der Übertragung über den nicht gesicherten Videokanal im Pixelfahrzeugscheinwerfer anhand der übertragenen Prüfsumme und der berechneten Kontrollwerte erkannt werden und über den Rückkanal an das Steuergerät übermittelt werden. Somit wird bei gleicher, durch den Rückkanal vermittelter Übertragungssicherheit ein viel höherer, durch den Videokanal vermittelter Durchsatz an Nutzdaten erzielt als bei Verfahren nach dem Stand der Technik. Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass Übertragungsformate für Videokanäle mit hohem Datendurchsatz standardisiert und weit verbreitet sind. Somit ist das Verfahren besonders leicht und kostengünstig mit verfügbaren Komponenten umsetzbar.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Rückkanal Ende-zu-Ende übertragungsgesichert. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird somit sicher eine Statusinformation, insbesondere eine als Fehlerstatus erkannte Abweichung zwischen der übertragenen Prüfsumme und dem berechneten Kontrollwert, an das Steuergerät übermittelt. In besonders vorteilhafter Weise kann ein Pixelfahrzeugscheinwerfer mit dieser Ausführungsform des Verfahrens als Abblendlicht ausgebildet sein, das den Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen des Automotivel Safety Integrity Level (ASIL) der Stufe A entspricht.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Videoübertragungssignal jedes Pixelbild um eine Prüfzeile ergänzt, welche in der korrespondierenden Lichtverteilung nicht dargestellt wird. In der Prüfzeile sind die Prüfinformationen angeordnet. Es ist ein Vorteil dieser Ausführungsform, dass im Videoübertragungssignal ausschließlich eine Folge von um die Prüfzeile ergänzten Pixelbildern zu übertragen ist und somit keine besondere Datenstruktur für die Übertragung von Prüfinformationen erforderlich ist. Für dieses Videoübertragungssignal können somit aus dem Stand der Technik bekannte, standardisierte oder weit verbreitete Videoformate eingesetzt werden. Somit kann der Anpassungsaufwand bei der Entwicklung und Herstellung einer Ansteuervorrichtung für einen Pixelfahrzeugscheinwerfer klein gehalten werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Prüfinformationen je Pixelbild einen Frame Counter, der ein Pixelbild innerhalb einer Folge von Pixelbildern mit vorbestimmter Folgenlänge eindeutig bestimmt. Mittels eines Frame Counters, der beispielsweise mit jedem über den Videokanal übertragenen Pixelbild fortlaufend inkrementiert wird, kann der Pixelfahrzeugscheinwerfer durch Vergleich mit dem zuletzt empfangenen Frame Counter feststellen, ob Pixelbilder bei der Übertragung auf dem Videokanal verloren wurden oder mehrfach gesendet wurden. Somit wird sichergestellt, dass die korrekte, vom Steuergerät für die jeweilige Fahrsituation ermittelte Lichtverteilung abgegeben wird.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Prüfinformationen zusätzlich je Pixelbild eine Prüfsumme, die aus dem Pixelbild und/oder aus dem Frame Counter gebildet wird. Eine Prüfsummenberechnung ist leicht in gleicher Weise auf dem Steuergerät wie auf dem Pixelfahrzeugscheinwerfer implementierbar. Somit kann im Pixelfahrzeugscheinwerfer aus dem übertragenen Videoübertragungssignal ein Kontrollwert berechnet und mit der übertragenen Prüfsumme verglichen werden. Mit einer durch den Fehlerabstand des Prüfsummenbildungsverfahrens begrenzten, nach Verfahren aus dem Stand der Technik aber sehr großen Wahrscheinlichkeit kann bei Übereinstimmung der übertragenen Prüfsumme mit dem berechneten Kontrollwert die korrekte Übertragung aller in die Prüfsummenbildung einbezogenen Daten angenommen werden. Bei Abweichung des Kontrollwerts von der übertragenen Prüfsumme liegt ein Übertragungsfehler vor.
Die Prüfsumme kann über die Werte des Pixelbildes und/oder den Frame Counter gebildet werden. In vorteilhafter Weise wird bei Einbeziehung des Frame Counters in die Prüfsummenbildung auch die Zuverlässigkeit der Erkennung mehrfach gesendeter oder verlorener Pixelbilder verbessert.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens werden vom Steuergerät über den Videokanal eine Lichtverteilung und zugeordnete Prüfinformationen an den Pixelfahrzeugscheinwerfer in vorbestimmten Abständen neu übertragen, wobei die Übertragung auf dem Videokanal mittels eines Watchdog-Verfahrens überwacht wird. In vorteilhafter Weise kann dadurch die Berechnung des Prüfsummenwertes auf den Frame Counter beschränkt werden, da sichergestellt oder mindestens sehr wahrscheinlich ist, dass eine Störung des Pixelbildes bei dem darauffolgend übertragenen Pixelbild behoben wird. Die Berechnung des Prüfsummenwertes für den Frame Counter kann somit auf verfügbaren Komponenten mit beschränkten Verarbeitungsmöglichkeiten erfolgen. Watchdog-Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Prüfsumme nach einem Cyclic Redundancy Check (CRC) Algorithmus mit der Blocklänge 32 (CRC-32) ermittelt. Das Prüfsummenbildungsverfahren CRC-32 bietet einen hohen Fehlerabstand und somit eine hohe Wahrscheinlichkeit für eine korrekte Erkennung von Übertragungsfehlern und ist effizient für hohe Datenübertragungsraten umsetzbar.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Videokanal als High-Speed Video-Link (HSVL) ausgebildet.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist der optional Ende-zu-Ende übertragungsgesicherte Rückkanal als Controller Area Network (CAN) Bus ausgebildet ist, wobei die optionale Ende-zu-Ende Übertragungssicherung durch Übertragung eines Paketzählers und einer Prüfsumme bewirkt werden kann. Komponenten für derartige CAN Busse sind weit verbreitet und somit leicht und kostengünstig einsetzbar.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Rückkanal als Rückkanal eines HSVL Chipsatzes ausgebildet. In vorteilhafter Weise kann dadurch auf eine zusätzliche Verkabelung durch einen CAN Bus und auf zusätzliche Komponenten, insbesondere CAN Receiver, verzichtet werden. Auch ein Rückkanal eines HSVL Chipsatzes kann mittels Übertragung eines Paketzählers und einer Prüfsumme Ende-zu-Ende übertragungsgesichert werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erzeugt der Pixelfahrzeugscheinwerfer bei einem Übertragungsfehler eine vorbestimmte, vom Videoübertragungssignal unabhängige sichere Lichtverteilung .
Eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Pixelfahrzeugscheinwerfers umfasst ein Steuergerät und einen Pixelfahrzeugscheinwerfer. Das Steuergerät ist mit dem Pixelfahrzeugscheinwerfer über einen Videokanal verbunden, der für eine Übertragung eines Videoübertragungssignals vom Steuergerät an den Pixelfahrzeugscheinwerfer vorgesehen ist. Der Pixelfahrzeugscheinwerfer ist mit dem Steuergerät über einen vom Videokanal getrennten Rückkanal verbunden, der für eine Übertragung von Statusinformationen vom Pixelfahrzeugscheinwerfer an das Steuergerät vorgesehen ist.
Das Steuergerät umfasst einen Steuergerät-Microcontroller, einen Grafikprozessor, einen Steuergerät-Videospeicher, einen Videoencoder und einen Videokanalserialisierer.
Der Pixelfahrzeugscheinwerfer umfasst einen Videokanaldeserialisierer, eine Videodecoder, einen Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher, eine Lichtquelle, ein Validierungsmodul und einen Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller.
Der Steuergerät-Microcontroller erzeugt mittels des Grafikprozessors Pixelbilder mit zugeordneten Prüfinformationen und speichert beides im Steuergerät-Videospeicher. Die gespeicherten, um die Prüfinformationen erweiterten Pixelbilder werden mittels des Videoencoders und des Videokanalserialisierers in ein Videoübertragungssignal transformiert. Das Videoübertragungssignal wird über den Videokanal an den Pixelfahrzeugscheinwerfer übertragen.
Mittels des Videokanaldeserialisierers und des Videodecoders wird das Videoübertragungssignal in Pixelbilder mit Prüfinformationen zurücktransformiert. Die um die Prüfinformationen erweiterten Pixelbilder werden im Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher gespeichert. Die Lichtquelle wird mit den gespeicherten Pixelbildern angesteuert.
Das Validierungsmodul ermittelt aus dem gespeicherten Pixelbild und/oder aus den gespeicherten Prüfinformationen Kontrollwerte und vergleicht diese Kontrollwerte mit den vom Steuergerät empfangenen, im Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher gespeicherten Prüfinformationen.
Die Kontrollwerte werden so ermittelt, dass bei korrekter Übertragung des Videoübertragungssignals auf dem Videokanal die Kontrollwerte mit den übertragenen Prüfinformationen übereinstimmen. Bei einer Abweichung der Kontrollwerte von den Prüfinformationen, welche somit einen Fehlerfall anzeigt, wird der Fehlerfall dem Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller signalisiert. Der Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller übermittelt diesen Fehler, beispielsweise über einen Fehlercode, über den Ende-zu-Ende übertragungsgesicherten Rückkanal an den Steuergerät-Microcontroller. Das Validierungsmodul kann beispielsweise als Field Programmable Gate Array (FPGA) oder als Complex Programmable Logic Device (CPLD) ausgebildet sein. Es ist auch möglich, das Validierungsmodul innerhalb des Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontrollers zu realisieren.
In vorteilhafter Weise können Prüfinformationen und Kontrollwerte somit mit Komponenten ermittelt und übertragen werden, die weit verbreitet sind und zuverlässig und kostengünstig gefertigt werden können. Zudem können diese Komponenten soweit miniaturisiert werden, dass ein Einbau in den für einen Fahrzeugscheinwerfer üblichen Bauraum möglich ist.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist der vom Videokanal getrennte Rückkanal Ende-zu-Ende übertragungsgesichert ausgebildet. In besonders vorteilhafter Weise kann ein Pixelfahrzeugscheinwerfer nach dieser Ausführungsform der Vorrichtung als Abblendlicht ausgebildet sein, das den Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen des Automotivel Safety Integrity Level (ASIL) der Stufe A entspricht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine Anordnung zur sicheren Ansteuerung eines Pixelfahrzeugscheinwerfers,
2 schematisch ein Steuergerät zur Ansteuerung eines Pixelfahrzeugscheinwerfers,
3 schematisch die Bitrepräsentation vorzeichenloser Ganzzahlen in einem Videospeicher,
4 schematisch die serielle Übertragung von Videodaten vom Steuergerät zum Pixelfahrzeugscheinwerfer und
5 schematisch einen Pixelfahrzeugscheinwerfer zur Ansteuerung einer Lichtquelle.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch einen Pixelfahrzeugscheinwerfer 2 eines Fahrzeugs, das von einem Steuergerät 1 angesteuert wird. Der Pixelfahrzeugscheinwerfer 2 umfasst eine Lichtquelle 2.4 mit einer Vielzahl voneinander unabhängig ansteuerbarer, als Pixel bezeichneter Leuchtelemente. Pixelfahrzeugscheinwerfer für die Erzeugung einer Lichtverteilung LV zur Ausleuchtung einer Fahrzeugumgebung sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Lichtquelle 2.4 erzeugt eine bildartige Lichtverteilung LV, die als Pixelmatrix von unabhängig ansteuerbaren Pixeln mit einer vorgegebenen Anzahl von Pixelzeilen und einer vorgegebenen Anzahl von Pixelspalten beschrieben ist. Das Steuergerät 1 gibt für jeden Pixel der Lichtquelle 2.4 eine Helligkeit vor und bestimmt somit die erzeugte Lichtverteilung LV vollständig, wobei sich diese Lichtverteilung LV als Grauwertbild darstellen lässt, dessen horizontale Breite durch die Anzahl der Pixelspalten vorgegeben ist und dessen vertikale Höhe durch die Anzahl der Pixelzeilen vorgegeben ist.
Der Pixelfahrzeugscheinwerfer 2 umfasst ferner einen Videokanaldeserialisierer 2.1, einen Videodecoder 2.2, einen Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher 2.3, ein Validierungsmodul 2.5 und einen Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller 2.6. Der Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher 2.3 ist als Direktzugriffsspeicher oder Random Access Memory (RAM) ausgebildet. Die innere Struktur und Funktionsweise des Pixelfahrzeugscheinwerfers 2 wird nachfolgend noch genauer erklärt.
Das Steuergerät 1 umfasst einen Steuergerät-Microcontroller 1.1, einen Grafikprozessor 1.2, einen Steuergerät-Videospeicher 1.3, einen Videoencoder 1.4 und einen Videokanalserialisierer 1.5. Der Steuergerät-Videospeicher 1.3 ist als Direktzugriffsspeicher oder Random Access Memory (RAM) ausgebildet. Die innere Struktur und Funktionsweise des Steuergeräts 1 wird nachfolgend noch genauer erklärt.
Das Steuergerät 1 überträgt über einen Videokanal 3 eine zeitliche Abfolge von Einzelbildern nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Videoformat. Der Videokanal 3 kann unidirektional ausgebildet sein. Ein Einzelbild beschreibt die pixelweise Ansteuerung der Lichtquelle 2.4 als Momentanwert einer gewünschten Lichtverteilung LV. Durch die Folge der Einzelbilder im übertragenen Video kann somit eine zeitlich veränderliche Lichtverteilung LV der Lichtquelle 2.4 erzeugt werden. Aus dem Stand der Technik sind Videoformate bekannt, mit denen Folgen von Einzelbildern in sehr großer Auflösung, bei denen beispielsweise die Zahl der Pixelspalten und der Pixelzeilen jeweils größer als 1000 ist, in kurzer Abfolge, beispielsweise im Abstand von weniger als 40 Millisekunden, übertragen werden können.
Beispielsweise kann die Pixelmatrix eines Einzelbildes zeilenweise übertragen werden, wobei jeder einzelne Pixel durch eine vorbestimmte Anzahl von Bitwerten kodiert wird. Aus dem Stand der Technik ist als 24Bit - RGB - Format ein Format für die bitweise serielle Übertragung von Bilddaten bekannt, bei dem ein einzelner Pixel in Helligkeit und Farbton durch drei Byte mit jeweils acht Bitwerten kodiert wird, wobei je ein Byte die Helligkeitswerte der Farben Rot, Grün und Blau kodiert.
Die Verwendung derartiger bekannter Videoübertragungsformate kann für die Ansteuerung einer Lichtquelle 2.4 mit Einzelpixeln, die nur in der Helligkeit, nicht jedoch im Farbton veränderbar sind, leicht angepasst werden. Beispielsweise kann eine Anpassung dadurch erfolgen, dass die Bytewerte für die Farben Rot, Grün und Blau pro Pixel mit gleichem Bitmuster belegt werden. Eine Anpassung an Lichtquellen 2.4, deren Einzelpixel nur eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, kann ferner dadurch erfolgen, dass jedes Byte entweder komplett mit 1-Werten oder komplett mit 0-Werten belegt wird. Somit kodiert ein Tripel von drei aufeinanderfolgenden Bytes mit je acht 1-Werten einen eingeschalteten Einzelpixel, während ein Tripel von drei aufeinanderfolgenden Bytes mit je acht 0-Werten einen ausgeschalteten Einzelpixel kodiert.
Das Steuergerät 1 überträgt über den Videokanal 3 ferner Prüfdaten, deren Struktur und Erzeugung noch genauer beschrieben wird. Die Prüfdaten werden auf die Werte für die Einzelpixel der Lichtquelle 2.4 folgend als eine zusätzliche Pixelzeile über den Videokanal 3 übertragen. Somit wird vom Steuergerät 1 eine Pixelmatrix übertragen, deren Pixelzeilenzahl die Zahl der von der Lichtquelle 2.4 darstellbaren Pixelzeilen beziehungsweise die vertikale Höhe der Lichtverteilung LV um eins übersteigt. Die Prüfdaten können somit eine Anzahl von Bits umfassen, die der Pixelspaltenzahl der Lichtquelle 2.4 multipliziert mit der Bittiefe eines Einzelpixels nach dem verwendeten Übertragungsformat, für das 24Bit - RGB - Format also multipliziert mit 24, entspricht.
Der Pixelfahrzeugscheinwerfer 2 ist mit dem Steuergerät 1 über einen Rückkanal 4 verbunden. Über den Rückkanal 4 werden Statusinformationen über den Arbeitszustand des Pixelfahrzeugscheinwerfers 2 und/oder des Videokanals 3 an das Steuergerät 1 übertragen. Beispielsweise wird ein Fehlerzustand, der einen Übertragungsfehler im Videokanal 3 beschreibt, über den Rückkanal 4 an das Steuergerät 1 übertragen.
Der Rückkanal 4 ist als Ende-zu-Ende gesicherter Übertragungskanal ausgebildet. Unter einem Ende-zu-Ende gesicherten Übertragungskanal ist ein Übertragungskanal zu verstehen, bei dem eine Veränderung und/oder ein Verlust von Daten bei der Übertragung von einer Datenquelle zu einer Datensenke sicher erkannt wird. Beispielsweise kann der Rückkanal 4 als Controller Area Network (CAN) - Verbindung zwischen dem Pixelfahrzeugscheinwerfer 2 und dem Steuergerät 1 ausgebildet sein. CAN - Verbindungen sind insbesondere für die Datenübertragung in einem Fahrzeug gebräuchlich und kostengünstig einsetzbar. Eine CAN - Verbindung kann beispielsweise mittels einer Prüfsumme und mittels eines Paketzählers oder eines Sequence Counters Ende-zu-Ende abgesichert sein.
Mittels des Rückkanals 4 wird ein Arbeitszustand, insbesondere ein Fehlerzustand, vom Pixelfahrzeugscheinwerfer 2 an das Steuergerät 1 übertragen.
2 erklärt die Struktur und Funktionsweise des Steuergeräts 1 genauer. Der Steuergerät-Microcontroller 1.1 gibt die aktuell gewünschte Lichtverteilung LV vor, beispielsweise einen horizontalen und vertikalen Ausleuchtungsbereich für ein Abblendlicht und überträgt ein entsprechendes Steuersignal an den Grafikprozessor 1.2. Der Grafikprozessor 1.2 erzeugt eine Matrix von Pixelwerten zur Ansteuerung der einzelnen Pixel der Lichtquelle 2.4 dergestalt, dass die gewünschte Lichtverteilung LV erzeugt oder bestmöglich approximiert wird. Der Grafikprozessor 1.2 überträgt diese Matrix von Pixelwerten, bevorzugt im 24Bit-RGB-Format kodiert, in den Steuergerät-Videospeicher 1.3, wobei die Spaltenanzahl der Matrix der Spaltenanzahl der Lichtquelle 2.4 entspricht und die Zeilenanzahl der Matrix der Zeilenanzahl der Lichtquelle 2.4 entspricht.
Der Steuergerät-Microcontroller 1.1 erzeugt ferner zu jeder Lichtverteilung LV und somit auch zu jeder vom Grafikprozessor 1.2 übertragenen Matrix von Pixelwerten einen fortlaufenden Zählerwert, im Folgenden als Frame Counter FC bezeichnet. Der Frame Counter FC kann als vorzeichenlose Ganzzahl dargestellt werden, die mit jeder neu erstellten Lichtverteilung LV beziehungsweise Matrix von Pixelwerten inkrementiert wird.
Der Steuergerät-Microcontroller 1.1 erzeugt ferner zu jeder Lichtverteilung LV und somit auch zu jeder vom Grafikprozessor 1.2 übertragenen Matrix von Pixelwerten einen Prüfsummenwert PS. In die Berechnung des Prüfsummenwertes PS geht der Frame Counter FC ein. Zusätzlich zum Frame Counter FC oder anstelle des Frame Counters FC kann in die Berechnung des Prüfsummenwerts PS auch mindestens ein Teil der Matrix von Pixelwerten eingehen. Das Verfahren zur Bildung des Prüfsummenwertes PS ist so gewählt, dass bei Veränderung einer hinreichend kleinen Anzahl von Elementen, aus denen der Prüfsummenwert PS gebildet wird, also beispielsweise einzelnen Pixelwerten oder einzelnen Bitwerten des Frame Counters FC auch ein geänderter Prüfsummenwert PS gebildet wird. Somit kann eine Störung bei der Übertragung auf dem Videokanal 3 mit großer Zuverlässigkeit daran erkannt werden, dass zu einem veränderten Frame Counter FC und/oder zu der veränderten Pixelmatrix ein Prüfsummenwert PS berechnet wird, der vom ursprünglich berechneten Prüfsummenwert PS abweicht. Mittels des Prüfsummenwertes PS lässt sich somit überprüfen, ob die Matrix von Pixelwerten und/oder der Frame Counter FC fehlerfrei über den Videokanal 3 übertragen wurden.
Es ist auch möglich, den Prüfsummenwert PS nur über den Frame Counter FC zu berechnen. Das ist in der Regel ausreichend, wenn sichergestellt ist, dass der Grafikprozessor 1.2 in periodischen Abständen die Lichtverteilung LV im Steuergerät-Videospeicher 1.3 aktualisiert. Dies kann durch aus dem Stand der Technik bekannte Watchdog-Verfahren sichergestellt werden. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Berechnung des Prüfsummenwertes PS nur über den Frame Counter FC deutlich weniger Rechenaufwand benötigt, als eine Berechnung des Prüfsummenwertes PS über die Pixelmatrix.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, mit denen sich effizient Prüfsummen als vorzeichenlose Ganzzahlen berechnen lassen, beispielsweise ein als Cyclic Redundancy Check (CRC) bekanntes Verfahren, bei dem ein Bitstrom fortlaufend mittels Polynomdivision durch ein Generatorpolynom einer vorbestimmten Bitlänge n geteilt wird. Besonders bevorzugt wird ein Generatorpolynom der Bitlänge 32 eingesetzt, das auf ein als CRC32 bekanntes Verfahren zur Prüfsummenbildung führt.
Den berechneten Frame Counter FC und den berechneten Prüfsummenwert PS überträgt der Steuergerät-Microcontroller 1.1 in den Steuergerät-Videospeicher 1.3 in eine zusätzliche Prüfzeile PZ unterhalb der untersten Pixelzeile der Lichtverteilung LV. Somit ist im Steuergerät-Videospeicher 1.3 ein Bild abgelegt, das in der horizontalen Breite mit der horizontalen Breite der Lichtverteilung LV übereinstimmt und das in der vertikalen Tiefe eine zusätzlich Pixelzeile umfasst.
Diese Anordnung des Frame Counters FC und des Prüfsummenwerts PS im Steuergerät-Videospeicher 1.3 hat den besonderen Vorteil, dass bei zeilenweiser Übertragung beginnend bei der obersten Pixelzeile des Videospeichers 1.3 zunächst die komplette Lichtverteilung LV und anschließend die Prüfinformationen in der Prüfzeile PZ umfassend den Frame Counter FC und den Prüfsummenwert PS übertragen werden. Dadurch ist ein Zwischenspeichern, Verschieben oder Kopieren von Pixelwerten überflüssig. Der Fachmann kann aber in Abhängigkeit von der Übertragungsreihenfolge der einzelnen Pixelwerte auch eine andere Anordnung einer Prüfzeile PZ oder alternativ auch eine Anordnung der Prüfinformationen in einer vertikalen Prüfspalte wählen.
Ein bevorzugtes Verfahren für die Kodierung des Frame Counters FC und des Prüfsummenwerts PS wie auch eines beliebigen anderen vorzeichenlosen Ganzzahlwertes in eine für die Ablage in einem Videospeicher 1.3, 2.3 geeignete Darstellung ist in 3 näher beschrieben. Ein vorzeichenloser Ganzzahlwert x < 2^p lässt sich mit Binärmuster aus p Binärziffern [b_p-1 , b_p-2, ... b₁, b₀], b_i ∈ {0,1}, i = 0 ... p - 1 über die Bildungsvorschrift $x = \sum_{i = 0}^{p - 1} b_{i} \cdot 2^{i}$
binär kodieren. In vorteilhafter Weise kann eine einzelne Binärziffer b_i einem Pixel zugeordnet werden, indem die Binärziffer durch ein Bitmuster repräsentiert wird, das dem Übertragungsformat für einen Einzelpixel folgt. Dabei wird eine mit dem Wert 1 belegte Binärziffer b_i = 1 als weißer Pixel dargestellt und eine mit dem Wert 0 belegte Binärziffer b_i = 0 als schwarzer Pixel dargestellt.
3 zeigt die entsprechenden Bitmuster für das 24Bit-RGB-Übertragungsformat zur Übertragung des Ganzzahlwertes x = 22, zerlegbar in fünf Binärstellen b0, b1, b2, b3, b4, wobei b0 die niederwertigste und b4 die höchstwertige Bitstelle ist. Jede Binärstelle b0 bis b4 wird auf jeweils eine Pixelstelle P0 bis P4 in der Prüfzeile PZ abgebildet, die jeweils pro Pixel ein Byte für den Rotwert R0, R1, ein Byte für den Grünwert G0, G1 und ein Byte für den Blauwert B0, B1 aufweist. Somit wird eine mit dem Wert 1 belegte Binärstelle b4, b2, b1 durch je drei Byte mit dem Bitmuster [11111111] in der Prüfzeile PZ kodiert und eine mit dem Wert 0 belegte Binärstelle b3, b0 durch je drei Byte mit dem Bitmuster [0 0 0 0 0 0 0 0] kodiert. Somit kann in einfacher Weise durch Auslesen des Helligkeitswerts der Pixelstellen P0 bis P4 in der Prüfzeile PZ das Binärmuster des Ganzzahlwertes x, und damit auch der Ganzzahlwert x selbst gewonnen werden.
Wie in 1 sowie noch detaillierter in 4 dargestellt, wird der Inhalt des Videospeichers 1.3 des Steuergeräts 1 zunächst in den Videoencoder 1.4 übertragen. Der Videoencoder 1.4 transformiert die erweiterte Matrix von Pixelwerten, die aus der Lichtverteilung LV und der zusätzlichen Prüfzeile PZ gebildet wird, in ein Videosignal VS. Das Videosignal VS wird vom Videokanalserialisierer 1.5 in ein Videoübertragungssignal US, das dem Übertragungsformat des Videokanals 3 entspricht, transformiert und hierbei insbesondere komprimiert. Sowohl die Transformation der erweiterten Matrix von Pixelwerten in das Videosignal VS als auch die Transformation des Videosignals VS in das Videoübertragungssignal US erfolgt verlustfrei und somit umkehrbar, so dass beide Signale VS, US die vollständige Information über die Lichtverteilung LV und über die Prüfzeile PZ enthalten.
Eingangsseitig des Pixelfahrzeugscheinwerfers 2 wandelt der Videokanaldeserialisierer 2.1 das komprimierte Videoübertragungssignal US zurück in das Videosignal VS. Das Videosignal VS wird vom Videodecoder 2.2 in die erweiterte Matrix von Pixelwerten transformiert, die im Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher 2.3 abgelegt wird.
5 beschreibt die Struktur und die Funktionsweise des Pixelfahrzeugscheinwerfers 2 im Detail. Im Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher 2.3 ist die erweiterte Matrix von Pixelwerten umfassend die Lichtverteilung LV und die zusätzliche Prüfzeile PZ abgelegt. Die Lichtverteilung LV wird an die Lichtquelle 2.4 übertragen und von dieser entsprechend den Pixelwerten dargestellt.
Die Prüfzeile PZ wird an das Validierungsmodul 2.5 übertragen. Im Validierungsmodul 2.5 werden die einzelnen Pixelstellen P0 bis P4 entsprechend der in 3 beschriebenen Korrespondenz in Bitstellen b0 bis b4 transformiert. Somit stehen im Validierungsmodul 2.5 eine Binärdarstellung und damit auch die Werte als vorzeichenlose Ganzzahlen sowohl des Frame Counters FC als auch des übertragenen Prüfsummenwerts PS zur Verfügung.
Das Validierungsmodul 2.5 vergleicht den ausgelesenen Wert des Frame Counters FC mit dem zuletzt gespeicherten Wert des Frame Counters FC. Ergibt die Differenz vom neuen zum alten, zuletzt gespeicherten Wert 1, so ist sichergestellt, dass eine neue Lichtverteilung LV empfangen wurde und dass keine vom Steuergerät 1 gesendete Lichtverteilung LV verloren wurde. In jedem anderen Fall ist ein Fehler in der Übertragungskette vom Steuergerät 1 zum Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher 2.3 aufgetreten. Bei einem Überlauf des Frame Counters FC wird die Differenzbildung zwischen dem neuen und dem alten, zuletzt gespeicherten Wert des Frame Counters FC nach den Rechenregeln für vorzeichenbehaftete Ganzzahlen in Zweierkomplementdarstellung ausgeführt, so dass auch bei einem Überlauf des Frame Counters FC ein korrektes Ergebnis berechnet wird. Der neu empfangene Wert des Frame Counters FC wird gespeichert.
Zudem ermittelt das Validierungsmodul 2.5 einen Prüfsummenwert PS über den Pixeldaten der Lichtverteilung LV und/oder über dem Frame Counter FC in gleicher Weise wie der Steuergerät-Microcontroller 1.1 des Steuergeräts 1. Das Validierungsmodul 2.5 vergleicht den ermittelten Prüfsummenwert PS mit dem in der Prüfzeile PZ übertragenen Prüfsummenwert PS. Wenn beide Prüfsummenwerte PS übereinstimmen, kann im Rahmen des Fehlerabstands beziehungsweise der Hamming-Distanz der Prüfsummenbildung eine fehlerfreie Übertragung der Pixeldaten der Lichtverteilung LV und/oder des Frame Counters FC angenommen werden. In jedem anderen Fall ist ein Fehler in der Übertragungskette vom Steuergerät 1 zum Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher 2.3 aufgetreten.
Ein festgestellter Fehler wird vom Validierungsmodul 2.5 an den Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller 2.6 signalisiert, welcher einen Fehlerzustand über den Ende-zu-Ende gesicherten Rückkanal 4 an den Steuergerät-Microcontroller 1.1 überträgt. Die Signalisierung kann beispielsweise über einen Interrupteingang des Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontrollers 2.6 erfolgen.
Der an das Steuergerät 1 übertragene Fehlerzustand kann beispielsweise kodieren, ob der Frame Counter FC zwischen aufeinanderfolgend empfangenen Lichtverteilungen LV nicht inkrementiert wurde oder mehrfach inkrementiert wurde oder ob eine Abweichung des Prüfsummenwertes PS festgestellt wurde. Das Steuergerät 1 kann daraufhin Korrektur- oder Schutzmaßnahmen auslösen, mit denen eine Beeinträchtigung durch die fehlerhafte Übertragung der Lichtverteilung LV beseitigt oder verringert wird.
Ferner kann der Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller 2.6 im Fehlerfall die Lichtquelle 2.4 unabhängig von der fehlerhaft übertragenen Lichtverteilung LV ansteuern. Beispielsweise kann der Pixelfahrzeugscheinwerfer 2 so angesteuert werden, dass eine für übliche Fahrsituationen angemessene und sichere Ausleuchtung erzeugt wird.
Bezugszeichenliste

1: Steuergerät
1.1: Steuergerät-Microcontroller
1.2: Grafikprozessor
1.3: Steuergerät-Videospeicher
1.4: Videoencoder
1.5: Videokanalserialisierer
2: Pixelfahrzeugscheinwerfer
2.1: Videokanaldeserialisierer
2.2: Videodecoder
2.3: Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher
2.4: Lichtquelle
2.5: Validierungsmodul
2.6: Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller
3: Videokanal
4: Rückkanal
FC: Frame Counter
LV: Lichtverteilung
PS: Prüfsummenwert
PZ: Prüfzeile
VS: Videosignal
US: Videoübertragungssignal
b0 bis b4: Bitstelle
P0 bis P4: Pixelstelle
R0, R1: Rotwert
G0, G1: Grünwert
B0, B1: Blauwert

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines Pixelfahrzeugscheinwerfers (2) zur Erzeugung einer durch ein Pixelbild beschriebenen Lichtverteilung (LV), dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät (1) über einen Videokanal (3) die Lichtverteilung (LV) und Prüfinformationen an den Pixelfahrzeugscheinwerfer (2) überträgt und dass der Pixelfahrzeugscheinwerfer (2) über einen vom Videokanal (3) getrennten Rückkanal (4) Statusinformationen zum Status des Pixelfahrzeugscheinwerfers (2) und/oder der Datenübertragung im Videokanal (3) an das Steuergerät (1) überträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkanal (4) Ende-zu-Ende übertragungsgesichert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein über den Videokanal (3) übertragenes Pixelbild um eine in der korrespondierenden Lichtverteilung (LV) nicht dargestellte Prüfzeile (PZ) ergänzt wird, in der die Prüfinformationen angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfinformationen je Pixelbild einen Frame Counter (FC) umfassen, mittels welchem ein Pixelbild innerhalb einer Folge von Pixelbildern mit vorbestimmter Folgenlänge eindeutig bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfinformationen zusätzlich je Pixelbild einen Prüfsummenwert PS umfassen, die mindestens teilweise aus dem Frame Counter (FC) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vom Steuergerät (1) über den Videokanal (3) eine Lichtverteilung (LV) und Prüfinformationen an den Pixelfahrzeugscheinwerfer (2) in vorbestimmten Abständen neu übertragen werden und die Übertragung auf dem Videokanal (3) mittels eines Watchdog-Verfahrens überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfsummenwert PS teilweise aus mindestens einem Teil des Pixelbildes gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfsummenwert PS nach einem Cyclic Redundancy Check (CRC) Algorithmus mit der Blocklänge 32 ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Videokanal (3) als High-Speed Video-Link betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ende-zu-Ende übertragungsgesicherte Rückkanal (4) als Controller Area Network (CAN) Bus ausgebildet ist, wobei die Ende-zu-Ende Übertragungssicherung durch Übertragung eines Paketzählers und eines Prüfsummenwertes PS bewirkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Pixelfahrzeugscheinwerfers (2) bei einem Übertragungsfehler eine vorbestimmte, von dem über den Videokanal (3) übertragenen Videoübertragungssignal (US) unabhängige sichere Lichtverteilung (LV) erzeugt wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend - ein Steuergerät (1) mit einem Steuergerät-Microcontroller (1.1), einem Grafikprozessor (1.2), einem Steuergerät-Videospeicher (1.3), einem Videoencoder (1.4) und einem Videokanalserialisierer (1.5) sowie - einen Pixelfahrzeugscheinwerfer (2) mit einem Videokanaldeserialisierer (2.1), einem Videodecoder (2.2), einem Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher (2.3), einer Lichtquelle (2.4), einem Validierungsmodul (2.5) und einem Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller (2.6), wobei der Steuergerät-Microcontroller (1.1) mittels des Grafikprozessors (1.2) Pixelbilder mit Prüfinformationen erzeugt und im Steuergerät-Videospeicher (1.3) speichert und der Videoencoder (1.4) und der Videokanalserialisierer (1.5) die gespeicherten Pixelbilder in ein Videoübertragungssignal (US) transformieren und wobei der Videokanal (3) das Videoübertragungssignal (US) an den Pixelfahrzeugscheinwerfer (2) überträgt und der Videokanaldeserialisierer (2.1) und der Videodecoder (2.2) das Videoübertragungssignal (US) in Pixelbilder mit Prüfinformationen zurücktransformieren, welche der Pixelfahrzeugscheinwerfer-Videospeicher (2.3) speichert und wobei die Lichtquelle (2.4) mit den gespeicherten Pixelbildern ansteuerbar ist und wobei das Validierungsmodul (2.5) die gespeicherten Prüfinformationen mit aus dem gespeicherten Pixelbild und/oder aus den gespeicherten Prüfinformationen ermittelten Kontrollwerten vergleicht und einen Fehlerfall dem Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller (2.6) signalisiert und wobei der Pixelfahrzeugscheinwerfer-Microcontroller (2.6) einen Fehler über einen vom Videokanal (3) getrennten Rückkanal (4) an den Steuergerät-Microcontroller (1.1) übermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkanal (4) Ende-zu-Ende übertragungsgesichert ausgebildet ist.