DE102018213106A1

DE102018213106A1 - Adaptiervorrichtung zur Adaption eines Deserializers eines Steuergeräts für automatisierte Fahrfunktionen an mehrere Serializerprotokolle und Leiterplatte und Fahrerassistenzsystem umfassend die Adaptiervorrichtung

Info

Publication number: DE102018213106A1
Application number: DE102018213106.6A
Authority: DE
Inventors: Michael KECKEISEN; Viktor Rakoczi
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2038-08-07
Also published as: DE102018213106B4; WO2020030422A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Adaptiervorrichtung (10) zur Adaption eines Deserializers (21) eines Steuergeräts (20) für automatisierte Fahrfunktionen an mehrere Serializerprotokolle. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Leiterplatte (27) eines Steuergeräts (20) für automatisierte Fahrfunktionen und ein Fahrerassistenzsystem (30) zur Steuerung von automatisierten Fahrfunktionen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Adaptiervorrichtung nach Anspruch 1 zur Adaption eines Deserializers eines Steuergeräts für automatisierte Fahrfunktionen an mehrere Serializerprotokolle. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Leiterplatte eines Steuergeräts für automatisierte Fahrfunktionen nach Anspruch 7. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrerassistenzsystem zur Steuerung von automatisierten Fahrfunktionen nach Anspruch 9.
Hersteller von Umfelderfassungssensoren für Fahrerassistenzsysteme verwenden in der Regel unterschiedliche Protokolle zur Serialisierung von Rohdaten der Umfelderfassungssensoren. Bekannt sind zum Beispiel FPD-Link Serializer, definiert von Texas Instrument Inc., und Gigabit-Mulitmedia-Serial-Link, abgekürzt GMSL Serializer, definiert von Maximlntegrated. Aufgrund der unterschiedlichen Serializerprotokolle ist es erforderlich, verschiedene Varianten eines Steuergeräts zu produzieren, da abhängig vom eingesetzten Serializerprotokoll verschiedene Deserializer zur Signalaufbereitung erforderlich sind. Insbesondere sind verschiedene Varianten einer Hauptleiterplatte zu produzieren, die sich untereinander integrierten Schaltkreisen zur Signalaufbereitung unterscheiden.
Die US 7,010,612 B2 offenbart einen universalen Serializer/Deserializer. Dieser universale Serializer/Deserializer ermöglicht eine Kompatibilität eines Mikrokontrollers an verschiedene Serializerprotokolle. Hierfür sind allerdings mehrere komplexe Schaltkreise innerhalb des Deserializers erforderlich.
Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, die Adaption von Steuergeräten an verschiedene Serializerprotokolle zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Adaptiervorrichtung zur Adaption eines Deserializers eines Steuergeräts für automatisierte Fahrfunktionen an mehrere Serializerprotokolle mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Leiterplatte eines Steuergeräts für automatisierte Fahrfunktionen mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrerassistenzsystem zur Steuerung von automatisierten Fahrfunktionen mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Die erfindungsgemäße Adaptiervorrichtung ist zur Adaption eines Deserializers eines Steuergeräts für automatisierte Fahrfunktionen an mehrere Serializerprotokolle vorgesehen. Die Adaptiereinrichtung umfasst eine erste Schnittstelle. Mittels der ersten Schnittstelle wird ein Signalaustausch zwischen wenigstens einem Umfelderfassungssensor und der Adaptiervorrichtung ermöglicht. Der Signalaustausch erfolgt wenigstens in einem ersten Vorwärtskanal und einem ersten Rückwärtskanal. Die Adaptiervorrichtung ist ausgeführt, in dem ersten Vorwärtskanal erste Signale von einem Serializer zu der Adaptiervorrichtung zu übertragen zur Weiterleitung an den Deserializer. Die ersten Signale umfassen von dem Serializer nach einem Serializerprotokoll serialisierte Daten des Umfelderfassungssensors. Ferner ist die erste Schnittstelle ausgeführt, in dem ersten Rückwärtskanal zweite Signale von der Adaptiervorrichtung zu dem Serializer zu übertragen. Die zweiten Signale umfassen Signale einer Recheneinheit des Steuergeräts zum Steuern des Umfelderfassungssensors. Außerdem umfasst die Adaptiereinrichtung eine zweite Schnittstelle. Mittels der zweiten Schnittstelle wird ein Signalaustausch zwischen der Adaptiervorrichtung und der Recheneinheit des Steuergeräts ermöglicht. Der Signalaustausch erfolgt wenigstens in einem zweiten Vorwärtskanal und einem zweiten Rückwärtskanal. Die Adaptiervorrichtung ist ausgeführt, in dem zweiten Vorwärtskanal dritte Signale von der Adaptiervorrichtung zu der Recheneinheit des Steuergeräts zu übertragen. Die dritten Signale umfassen die von dem Deserializer verarbeiteten ersten Signale des ersten Vorwärtskanals. Ferner ist die zweite Schnittstelle ausgeführt, in dem zweiten Rückwärtskanal vierte Signale von der Recheneinheit des Steuergeräts zu der Adaptiervorrichtung zur Weiterleitung an den Deserializer zu übertragen. Die zweiten Signale des ersten Rückwärtskanals umfassen die von dem Deserializer verarbeiteten vierten Signale. Mittels der Adaptiervorrichtung erfolgt die Adaption außerhalb des Deserializers. Die Adaptiervorrichtung ist ausgeführt, in Abhängigkeit des Serializerprotokolls die ersten und die vierten Signale zu entsprechenden Signaleingängen des Deserializers zu leiten. Ferner ist die Adaptiereinrichtung ausgeführt, in Abhängigkeit des Serializerprotokolls die zweiten und die dritten Signale aus entsprechenden Signalausgängen des Deserializers zu erhalten.
Serialisation bezeichnet den Vorgang des Übersetzens von Datenstrukturen und/oder Objekten in ein abspeicherbares Format, zum Beispiel in eine Datei. Serialisation bezeichnet auch den Vorgang des Übersetzens von Datenstrukturen und/oder Objekten in ein übermittelbares, zum Beispiel in einem Netzwerk, Format. Dabei werden Datenstrukturen und/oder Objekte in der Regel mittels Serien von Bits übersetzt und/oder übermittelt. Ein Bit ist der Informationsgehalt, der in einer Auswahl aus zwei gleich wahrscheinlichen Möglichkeiten enthalten ist. Die Zustände eines Bits werden symbolisch als 0 oder 1 notiert. Die Zustände können einfach als ein Spannungssignal übertragen werden. Der Zustand 0 ist beispielsweise niedriger Spannungspegel. Der Zustand 1 ist beispielsweise hoher Spannungspegel. Das Übersetzen und/oder Übertragen in Bits erfolgt nach einem bestimmten Format oder Protokoll, das Serializerprotokoll genannt wird. Wenn die resultierende Serie von Bits, die vom Serializerprotokoll abhängig ist, mit Hilfe des Serializerprotokolls wiedergelesen wird, werden semantisch identische Klone der ursprünglichen Datenstruktur und/oder des ursprünglichen Objekts erhalten. Der Vorgang des Extrahierens einer Datenstruktur und/oder eines Objekts aus einer Serie von Bits wird Deserialisation genannt. Mittels Serialisation und Deserialisation können große Datenmengen in kurzen Zeiten übertragen werden, beispielswiese Mbit/s bis Gbit/s.
Ein Serializer ist ein Bauteil, insbesondere ein elektronisches Bauteil, das Datenstrukturen und/oder Objekte in Serien von Bits übersetzt oder übermittelt. Der Serializer umfasst insbesondere elektronische Schaltungen. Ein Deserializer ist ein Bauteil, insbesondere ein elektronisches Bauteil, das Datenstrukturen und/oder Objekte aus Serien von Bits extrahiert. Der Deserializer umfasst insbesondere integrierte elektronische Schaltungen, im Englischen integrated circuits, abgebkürzt IC, genannt. Serializer und Deserializer sind insbesondere als Chipsets ausgeführt. Serializer und Deserializer umfassen jeweils Anschlüsse oder Pins für Signaleingänge und Signalausgänge und Pins für weitere Funktionen. Zum Beispiel umfassen Deserializer einen Pin, um serialisierte Daten zu empfangen, und einen Pin, um Signale zu senden. In der Regel hängen die Signaleingänge und Signalausgänge in Bezug auf Anzahl und jeweilige Funktion vom Serializerprotokoll ab.
Ein Steuergerät für automatisierte Fahrfunktionen ist ein Bauteil, insbesondere ein elektronisches Bauteil, im Englischen electronic control unit, abgekürzt ECU, genannt, das ausgeführt ist, Längs- und/oder Quersteuerung eines Fahrzeuges mittels Fahrzeugsteuerungsaktuatoren zu regeln. Automatisiert umfasst den Bereich von teilautomatisiert bis vollautomatisiert oder autonom gemäß Standard SAE J3016. Steuergeräte umfassen Eingangsschnittstellen, um Daten oder Signale zu erhalten. Ferner umfassen Steuergeräte Recheneinheiten, um die Daten oder Signale auszuwerten und Fahrzeugsteuerungsbefehle abzuleiten. Des Weiteren umfassen Steuergeräte Ausgangsschnittstellen, um die Fahrzeugsteuerungsaktuatoren mit den Fahrzeugsteuerungsbefehlen anzusteuern. Fahrzeugsteuerungsaktuatoren setzen Befehle, vorzugsweise in Form von elektrischen Signalen, in mechanische Bewegung oder andere physikalische Größen, beispielsweise Druck, um und greifen aktiv in einen Prozess ein.
Die Recheneinheit ist ausgeführt, große Datenmengen in kurzen Zeiten zu verarbeiten. Die Recheneinheit ist vorzugsweise als ein System-on-a-Chip realisiert, das heißt alle oder zumindest ein großer Teil der Funktionen sind auf einem Chip integriert. Der Chip umfasst beispielsweise einen Mehrkernprozessor mit zentralen Verarbeitungsprozessoren, im Englischen als Central Processing Unit, abgekürzt CPU, bezeichnet. Der Chip umfasst auch Grafikprozessoren, im Englischen als Graphic Processing Unit, abgekürzt GPU, bezeichnet. Grafikprozessoren eignen sich besonders vorteilhaft für paralleles Prozessieren, im Englischen parallel computing genannt, von Abläufen. Ein Prozessor ist eine elektronische Schaltung, die gemäß übergebenen Befehlen andere elektronische Schaltungen steuert und dabei vorzugsweise einen Prozess vorantreibt.
Eine Schnittstelle ist ein Bauteil zwischen wenigstens zwei Funktionseinheiten, an der ein Austausch von logischen Größen, zum Beispiel Daten, oder physikalischen Größen, zum Beispiel elektrischen Signalen, erfolgt, entweder nur unidirektional oder bidirektional. Der Austausch kann analog oder digital erfolgen. Der Austausch kann ferner drahtgebunden oder drahtlos erfolgen.
Ein Umfelderfassungssensor bezeichnet einen Sensor, der an einem Fahrzeug anordenbar ist zur Erfassung des Umfeldes des Fahrzeuges. Umfelderfassungssensoren sind die Sehen-Komponente, Steuergeräte die Denken-Komponente und Fahrzeugsteuerungsaktuatoren die Handeln-Komponente eines Fahrzeugsteuerungssystems. Die Umdfelderfassungssensoren sind für einen Gebrauch im Automotive Bereich ausgeführt, das heißt sie sind insbesondere in einem großen Temperaturbereich, beispielsweise von -50°C bis +50°C, funktionsfähig, stoßsicher und/oder verbrauchen relativ wenig Energie. Umfelderfassungssensoren umfassen insbesondere Radarsensoren, Lidarsensoren, Kamerasensoren und/oder Schallsensoren oder eine Fusion der voran genannten Sensoren.
In dem ersten und dem zweiten Vorwärtskanal werden Daten oder Signale von dem Umfelderfassungssensor, das heißt Sensorrohdaten, über den Serializer, der die Rohdaten serialisiert, die Adaptiervorrichtung und den Deserializer, der aus den Serien von Bits die Rohdaten extrahiert, zu der Recheneinheit des Steuergeräts übertragen. Die Recheneinheit wertet diese Daten oder Signale aus und stellt unter anderem Signale zur Steuerung des Umfelderfassungssensors in Abhängigkeit dieser Auswertung bereit. Zum Beispiel werden Signale in Form von Steuersignalen zum Start oder Abschalten der Umfelderfassung bereitgestellt. Diese Signale werden in dem zweiten und ersten Rückwärtskanal von der Recheneinheit über den Deserializer, die Adaptiervorrichtung und den Serializer zu dem Umfelderfassungssensor übertragen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stellt der Deserializer über die Adaptiervorrichtung der Recheneinheit ein Statussignal bereit.
Erfindungswesentlich ist, dass mittels der Adaptiervorrichtung der Deserializer in Abhängigkeit des Serializerprotokolls adaptiert wird durch Ansteuerung von entsprechenden Signaleingängen und/oder Signalausgängen des Deserializers. Damit können vorteilhafterweise Signale aus verschiedenen Serializerprotokollen adaptiert werden. Damit entfallen bei einem Steuergerät Schaltkreise, um Signale für verschiedene Serializerprotokolle aufzubereiten. Ohne eine erfindungsgemäße Adaptiervorrichtung sind für die verschiedenen Serializerprotokolle verschiedene Varianten eines Steuergeräts zu produzieren. Nutzen beispielsweise einzelne Sensorhersteller verschiedene Serializerprotokolle für die Übertragung von Sensorrohdaten, entstehen verschiedene serialisierte Datenströme. Für jeden einzelnen seriellen Datenstrom wäre ein bestimmter Deserializer in dem Steuergerät und damit mehrere Varianten des Steuergeräts erforderlich. Da erfindungsgemäß die Adaption außerhalb des Deserializers erfolgt, kann das Steuergerät für die verschiedenen Serializerprotokolle unverändert bleiben. Lediglich die Adaptiervorrichtung ist anzupassen. Damit entfallen vorteilhafterweise auftragsspezifische Fertigungen, insbesondere Kosten, aufgrund der hohen Applikationsvielfalt der Adaptiervorrichtung.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Adaptiervorrichtung als eine Serializerprotokoll spezifische erste Leiterplatte ausgeführt. Die erste Leiterplatte ist ausgeführt, das Steuergerät, ausgeführt als eine zweite Leiterplatte umfassend die Recheneinheit, mit dem Deserializer zu verbinden. Bei Verwendung der Adaptiereinrichtung mit dem Steuergerät ist die erste Leiterplatte mit der zweiten Leiterplatte verbunden. Die Leiterbahnen und/oder Bestückungselemente der ersten Leiterplatte sind in Abhängigkeit des Serializerprotokolls ausgeführt.
Eine Leiterplatte dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Eine Leiterplatte kann mit elektronischen Bauteilen bestückt sein. Eine Leiterplatte umfasst Leiterbahnen. Leiterbahnen sind leitende Verbindungen auf der Leiterplatte. Die erste Leiterplatte entspricht einer Zusatzleiterplatte. Mit dieser Zusatz-Leiterplatte wird die zweite Leiterplatte des Steuergeräts, insbesondere der Deserializer, an ein bestimmtes Serializerprotokoll auf rein mechanischem und/oder elektrische Weg adaptiert. Erfindungsgemäß wird für jedes Serializerprotokoll eine korrespondierende erste Leiterplatte bereitgestellt. Diese erste Leiterplatten unterscheiden sich untereinander in der Anzahl und Ausführungen der Leiterbahnen in Abhängigkeit des Serializerprotokolls.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Adaptiervorrichtung wenigstens einen Logikblock. Die Adaption des Deserializers an die Serializerprotokolle erfolgt innerhalb des Logikblocks.
Logikblöcke umfassen Bausteine, die elementare Logikanordnungen wie zum Beispiel Und-Gatter, Oder-Gatter, Nicht-Gatter, Nicht-Und-Gatter oder Nicht-Oder-Gatter, und/oder komplexere logische Schaltungen zur Verfügung stellen. Logikblöcke können hier einzelne Gatter wie Und, Oder, etc. oder komplexe Blöcke mit eigenen Funktionen-Schnittstellen, beispielsweise Datenkompression-Funktionen darstellen. Beispielsweise werden mit Schaltungen aus Transistoren logische Operationen realisiert. Damit wird die Adaption innerhalb des Logikblockes durchgeführt, sodass Zusatz-Leiterplatten vorteilhafterweise nicht zwingend in Abhängigkeit des Serializerprotokolls geändert werden müssen.
Vorzugsweise umfasst der Logikblock eine programmierbare logische Schaltung in Form eines complex programmable logic device, abgekürzt CPLD.
Ein CPLD umfasst einen Eingabeblock. In den Vorwärtskanälen werden in den Eingabeblock die von dem Serializer serialisierten Datenströme eingegeben. Vorzugsweise verfügt der CPLD über weiterer Schnittstellen mit weiteren Sensoren, um Signale von den verschiedenen Sensoren, die serialisierte Daten nach unterschiedlichen Serializerprotkollen bereitstellen können, zu verarbeiten. Ferner umfasst das CPLD eine programmierbare Und/Oder Matrix und eine programmierbare Rückkopplung, über die die Adaption erfolgt. Über einen Ausgabeblock wird das für den Deserializer adaptierte Signal bereitgestellt. Ein CPLD ist im Aufbau einfacher als ein field programmable gate array, abgekürzt FPGA.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Adaptiervorrichtung ausgeführt, den Deserializer an einen FPD-Link Serializer und/oder einen Gigabit-Multimedia-Serial-Link Serializer, abgekürzt GMSL, zu adaptieren.
Ein FPD-Link Serializer nach derzeitigem Stand der Technik serialisiert beispielsweise Farbkanäle von Video- und/oder Fotoaufnahmen. Bei einer Farbtiefe von beispielsweise 6 Bit, 3 Farbkanälen (RGB-Farbmodell: rot, grün, blau), 3 Bit für Synchronisation ergibt sich ein 21 Bit Datensignal pro Taktzyklus. FPD-Link Serializer serialisiert 7 Datenbits in einer Serie in einem Taktzyklus pro Kanal. Bei einem 21 Bit Datensignal ergeben sich also 3 Kanäle zur Übertragung des serialisierten Farbsignal. Bei einer Taktfrequenz von beispielsweise 50 MHz werden also 350 Mbits pro Sekunde pro Kanal serialisiert. Mit drei Kanälen werden also 1,05 GBit pro Sekunde übertragen. Mit einem GMSL werden nach derzeitigem Stand der Technik noch größere Datenmengen pro Sekunde übertragen. GMSL werden vorzugsweise im Automotive Bereich in Infotainmentsystemen und Fahrerassistenzsystemen eingesetzt. Hinsichtlich neueren Entwicklungen ist auch denkbar, dass FPD-Link Serializer schneller sind als GMSL.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens die erste Schnittstelle ausgeführt, Daten bzw. Signale mittels low-voltage-differential-signaling, abgekürzt LVDS, Technologie zu übertragen. Beim LVDS werden differenzielle Signale übertragen. Die Übertragung ist auf eine konstante Stromstärke von 3 mA begrenzt, was einen geringen Leistungsverbrauch sicherstellt. Übertragen wird ein Signal mit einem korrespondierenden invertierten Signal. Verstärkt wird die Differenz beider Signale. Durch die Differenzverstärkung werden Störungen, die beide Signale mit gleichem Vorzeichen behaften, eliminiert. Datenströme aus Serializern, insbesondere FPD-Link und GMSL Serializern und/oder Deserializern, werden vorzugsweise mit LVDS übertragen. Damit lassen sich große Datenraten bei geringer Leistung übertragen oder übermitteln. Als Übertragungsmedium können verdrillte Kupferdrähte benutzt werden, insbesondere in Form von shielded twisted pair, abgekürzt STP, Kabeln, bei denen die paarig verdrillten Kupferdrähte abgeschirmt sind. Durch die Abschirmung werden elektromagnetische Felder, die aus der Stromführung in den Drähten eines Paares entstehen, nicht über andere Leitungspaare ausgebreitet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte eines Steuergeräts für automatisierte Fahrfunktionen. Die erfindungsgemäße Leiterplatte umfasst eine Filtereinheit, um bei einem Signalaustausch zwischen der Leiterplatte und wenigstens einem mit der Leiterplatte in Wirkverbindung stehenden Umfelderfassungssensor auftretende Störungen, zum Beispiel Modulationen aufgrund elektromagnetischer Wellen, wenigstens abzuschwächen. Ferner umfasst die Leiterplatte eine Recheneinheit, um Signale des Umfelderfassungssensors zu verarbeiten. Außerdem umfasst die Leiterplatte einen Deserializer, um Signale für die Recheneinheit und den Umfelderfassungssensor aufzubereiten. Des Weiteren umfasst die Leiterplatte eine Spannungsversorgungseinheit, um wenigstens die Filtereinheit und/oder die Recheneinheit zu versorgen. Die Leiterplatte umfasst auch wenigstens eine erfindungsgemäße Adaptiervorrichtung. Die Adaptiervorrichtung ist zwischen der Leiterplatte und dem Deserializer angeordnet zur Adaption des Deserializers an mehrere Serializerprotokolle. Ein Steuergerät, insbesondere eine ECU für automatisierte Fahrfunktionen oder eine ECU für Fahrerassistenzsysteme, insbesondere eine Domain-ECU für Fahrerassistenzsysteme, mit dieser Leiterplatte muss für verschiedene Serializerprotokolle nicht in verschiedenen Varianten gefertigt werden. Unabhängig vom Serializerprotokoll ist eine erfindungsgemäße Leiterplatte zu fertigen. Lediglich die Adaptiervorrichtung ist in Abhängigkeit des Serializerprotokolls anzupassen für eine Adaption des Deserializers der Leiterplatte. Zum Beispiel wird bei einem FPD-Link Serializer auf die Leiterplatte des Steuergeräts eine zu dem FPD-Link Serializer korrespondierende Adaptiervorrichtung auf die Leiterplatte des Steuergeräts aufgesteckt, ohne die Leiterplatte an sich zu verändern. Diese Adaptiervorrichtung und der Deserializer erfüllen dann zusammen die Funktion eines FPD-Link Deserializers. Entsprechendes gilt für einen GMSL Serializer.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Leiterplatte mehrere Adaptiervorrichtungen, wobei für jeden mit der Leiterplatte in Wirkverbindung stehenden Umfelderfassungssensor eine Adaptiervorrichtung vorgesehen ist. Zum Beispiel umfasst die Leiterplatte eine Adaptiervorrichtung für FPD-Link Serializer und zusätzlich eine Adaptiervorrichtung für einen GMSL Serializer. Die Adaptiervorrichtungen adaptieren den Deserializer jeweils außerhalb des Deserializers. Damit entfällt das Wechseln einer Adaptiervorrichtung einer Leiterplatte, das bei einem Wechsel des Serializerprotokolls erforderlich wäre. Eine Leiterplatte mit mehreren Adaptiervorrichtungen entspricht einer universalen Leiterplatte, die für mehrere Serializerprotokollen kompatibel ist, ohne Adaptiervorrichtungen wechseln zu müssen. Die verschiedenen Adaptiervorrichtungen werden in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einem Relais angesteuert. Ein Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener, fernbetätigbarer Schalter mit mehreren Schaltstellungen. Das Relais ist vorzugsweise ein Halbleiterrelais.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das CPLD und das Relais über eine bidirektionale Steuerleitung zu der Recheneinheit konfigurierbar.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Fahrerassistenzsystem zur Steuerung von automatisierten Fahrfunktionen. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem umfasst wenigstens einen Umfelderfassungssensor, um das Umfeld eines Fahrzeuges zu erfassen. Ferner umfasst das Fahrerassistenzsystem ein Steuergerät, um in Abhängigkeit von Daten des Umfelderfassungssensors Fahrzeugsteuerungsbefehle für die automatisierte Steuerung des Fahrzeuges zu bestimmen und diese Fahrzeugsteuerungsbefehle Fahrzeugsteuerungsaktuatoren bereitzustellen. Das Steuergerät umfasst eine erfindungsgemäße Leiterplatte.
Ein Fahrerassistenzsystem übernimmt, teilautomatisiert bis vollautomatisiert oder autonom, Fahraufgaben und regelt die Fahrmodus-spezifische Ausführung von Lenk- und Beschleunigungs- /Bremsvorgängen unter Verwendung von Informationen über das Fahrzeugumfeld. Durch die erfindungsgemäße Leiterplatte sind keine Varianten des Steuergeräts für verschiedene Serializerprotokolle bei unterschiedlichen Umfelderfassungssensoren des Fahrerassistenzsystems erforderlich. Es genügt eine Anpassung der Adaptiervorrichtung.
Die Erfindung wird anhand Ausführungsbeispielen nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Adaptiervorrichtung,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Adaptiervorrichtung,
3 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leiterplatte eines Steuergeräts,
4 eine Seitenansicht der Leiterplatte aus 3 und
5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. Übersichtshalber werden in den Figuren nur die jeweils relevanten Bezugsteile hervorgehoben.
1 zeigt eine Adaptiervorrichtung 10. Die Adaptiervorrichtung 10 ist ausgeführt als eine erste Leiterplatte 13. Die erste Leiterplatte 13 wird als eine Art Zusatz-Leiterplatte auf einen Deserializer 21 einer Leiterplatte 27 eines Steuergeräts 20 aufgesteckt. Das Steuergerät 20 ist ein Steuergerät eines Fahrerassistenzsystems 30. Die erste Leiterplatte 13 umfasst Leiterbahnen 14. Durch Auslegung der Leiterbahnen 14 wird ein Deserializer 21 an ein bestimmtes Serializerprotokoll adaptiert. Abhängig vom Serializerprotokoll werden beispielsweise die Leiterbahnen 14 der ersten Leiterplatte 13 geändert. Damit steht zu jedem Serializerprotokoll eine kompatible Adaptiervorrichtung 10 bereit.
Die Adaptiervorrichtung 10 umfasst eine erste Schnittstelle 11. Die erste Schnittstelle 11 ist als eine LVDS Schnittstelle ausgeführt. Über die erste Schnittstelle 11 empfängt die Adaptiervorrichtung 10 ein erstes Signal S1. Das erste Signal S1 ist ein nach einem bestimmten Serializerprotokoll serialisierter Datenstrom. In 1 ist das erste Signal S1 ein Ausgangssignal eines Serializers 22. Der Serializer 22 ist ein FPD oder ein GMSL Serializer. Der Serializer 22 serialisiert die Rohdaten eines Umfelderfassungssensors 31. Das erste Signal S1 wird über ein LVDS-Kabel übertragen. Der Umfelderfassungssensor 31 ist beispielsweise eine Kamera des Fahrerassistenzsystems 30. Das erste Signal S1 ist damit ein serialisierter Datenstrom des Umfelderfassungssensors 31.
Abhängig vom Serializerprotokoll leitet die Adaptiervorrichtung 10 das erste Signal S1 zu einem entsprechenden Signaleingang 24 des Deserializers 21 und adaptiert damit den Deserializer 21. Der Deserializer 21 deserialisert das erste Signal S1 in ein drittes Signal S3. Das dritte Signal S3 entsprich den Rohdaten des Umfelderfassungssensors 31. Abhängig vom Serializerprotokoll erhält die Adaptiervorrichtung 10 das dritte Signal S3 aus einem Signalausgang 25 des Deserializers 21 und adaptiert damit den Deserializer 21. Das dritte Signal S3 wird über eine zweite Schnittstelle 12 der Adaptiervorrichtung 10 einer Recheneinheit 23 des Steuergeräts 20 bereitgestellt.
Die Recheneinheit 23 verarbeitet die über das dritte Signal S3 bereitgestellten Rohdaten des Umfelderfassungssensors 31. Insbesondere leitet die Recheneinheit 23 aus den Rohdaten des Umfelderfassungssensors 31 ein semantisches Model des Fahrzeugumfeldes ab. Abhängig von diesem Fahrzeugumfeld bestimmt die Recheneinheit 23 Fahrzeugsteuerungsbefehle zur Steuerung des Fahrzeuges.
Abhängig von den Rohdaten des Umfelderfassungssensors 31 und/oder dem Betriebszustand des Fahrzeuges bestimmt die Recheneinheit ferner Signale zur Steuerung des Umfelderfassungssensors 31. Diese Sensorsteuerungssignale empfängt die Adaptiervorrichtung 10 über die zweiten Schnittstelle 12 als ein viertes Signal S4. Die Adaptiervorrichtung 10 leitet das vierte Signal S4 abhängig vom Serializerprotokoll zu einem weiteren Signaleingang 24 des Deserializers 21 und adaptiert damit den Deserializer 21. Der Deserializer 21 bereitet das vierte Signal S4 für eine Übertragung an den Serializer 22 vor. Insbesondere stellt der Deserializer 21 ein differenzielles Signal bereit, um das vierte Signal S4 mit einem Kabel zu übertragen. Vorzugsweise wird das vierte Signal S4 mittels LVDS-Übertragungstechnologie übertragen. Das von dem Deserializer 21 aus dem vierten Signal S4 bereitgestellte Signal ist ein zweites Signal S2. Abhängig vom Serializerprotokoll erhält die Adaptiervorrichtung 10 das zweite Signal S2 aus einem weiteren Signalausgang 25 des Deserializers 21 und adaptiert damit den Deserializer 21. Das zweite Signal S2 wird über die erste Schnittstelle 11 der Adaptiervorrichtung 10 dem Serializer 22 bereitgestellt. Über den Serializer 22 wird das zweite Signal S2 dem Umfelderfassungssensor 31 bereitgestellt.
Die Adaptiervorrichtung 10 von 2 unterscheidet sich von der Adaptiervorrichtung 10 von 1 dadurch, dass die Adaptiervorrichtung 10 in 2 einen Logikblock 15 umfasst. Der Logikblock 15 ist in 2 als ein CPLD ausgeführt. Der Logikblock 15 umfasst logische Schaltkreise. Durch den Logikblock 15 erfolgt eine Adaption innerhalb der Schaltkreise und nicht durch spezielle Auslegungen der Leiterbahnen 14 der Adaptiervorrichtung 10 von 1. Damit müssen bei verschiedenen Serializerprotokollen die ersten Leiterplatten 13 nicht zwingend geändert werden.
Zwecks einer Konfigurierbarkeit verfügen das CPLD und der Deserializer 21 über eine Steuerleitung. Diese Steuerleitung kann uni- oder bidirektional sein.
Ferner stellt der Deserializer 21 in 2 über einen weiteren Signalausgang 25 ein Statussignal SA bereit. Das Statussignal SA umfasst beispielsweise Diagnoseinformationen zu dem Deserializer 21 und der Qualität der an dem Deserializer 21 ankommenden Signale. Die Adaptiervorrichtung 10 greift das Statussignal SA aus dem Signalausgang 25 ab und stellt es über die zweite Schnittstelle 12 der Recheneinheit 23 zur Auswertung bereit. Außerdem gibt die Recheneinheit 23 ein zusätzliches Steuersignal ST aus. Das Steuersignal ST wird der Adaptiervorrichtung 10 über die zweite Schnittstelle 12 bereitgestellt. Durch die Adaptiervorrichtung 10 wird ein weiterer Signaleingang 24 des Deserializers 21 für das Steuersignal ST adaptiert. Das Statussignal SA und das Steuersignal ST und der damit verbundene Signalausgang 25 und Signaleingang 24 des Deserializers 21 sind nicht auf das Ausführungsbeispiel von 2 beschränkt. Auch bei dem Ausführungsbeispiel von 1 können das Statussignal SA und das Steuersignal ST entsprechend vorgesehen sein.
3 zeigt ein Steuergerät 20 für automatisierte Fahrfunktionen in Draufsicht. 4 zeigt das Steuergerät 20 in Seitenansicht. Das Steuergerät 20 umfasst eine Leiterplatte 27. Auf die Leiterplatte 27 ist die Adaptiervorrichtung 10 als eine Zusatz-Leiterplatte aufgesteckt. Die Adaptiervorrichtung 10 verbindet den Deserializer 21 mit der Leiterplatte 27. Durch die Adaptiervorrichtung 10 wird der Deserializer 21 an verschiedene Serializerprotokolle adaptiert. Ferner umfasst die Leiterplatte 27 die Recheneinheit 23.
Außerdem umfasst die Leiterplatte 27 eine Filtereinheit 28. Die Filtereinheit 28 schwächt bei der Signalübertragung auftretende elektromagnetische Störungen ab. Des Weiteren umfasst die Leiterplatte 27 eine Spannungsversorgungseinheit 29. Die Spannungsversorgungseinheit 29 versorgt die Komponenten der Leiterplatte 27 mit elektrischer Spannung im Größenbereich von einigen Volt.
5 zeigt ein Fahrerassistenzsystem 30 eines Fahrzeuges 1. Das Fahrzeug 1 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen ausgestattet mit einem Fahrerassistenzsystem 30. Das Fahrerassistenzsystem 30 umfasst den Umfelderfassungssensor 31, das Steuergerät 20 der 3 und einen Fahrzeugsteuerungsaktuator 2. Der Fahrzeugsteuerungsaktuator 2 ist beispielsweise ein elektromechanischer Aktuator.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
10: Adaptiereinrichtung
11: erste Schnittstelle
12: zweite Schnittstelle
13: erste Leiterplatte
14: Leiterbahnen
15: Logikblock
20: Steuergerät
21: Deserializer
22: Serializer
23: Recheneinheit
24: Signaleingang
25: Signalausgang
26: zweite Leiterplatte
27: Leiterplatte
28: Filtereinheit
29: Spannungsversorgungseinheit
30: Fahrerassistenzsystem
31: Umfelderfassungssensor
FPD: FPD-Link
GMSL: Gigabit-Multimedia-Serial-Link
LVDS: low-voltage-differential-signaling
CPLD: complex programmable logic device
S1: erstes Signal
S2: zweites Signal
S3: drittes Signal
S4: viertes Signal
SA: Statussignal
ST: Steuersignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7010612 B2 [0003]

Claims

Adaptiervorrichtung (10) zur Adaption eines Deserializers (21) eines Steuergeräts (20) für automatisierte Fahrfunktionen an mehrere Serializerprotokolle umfassend • eine erste Schnittstelle (11) für einen Signalaustausch zwischen wenigstens einem Umfelderfassungssensor (31) und der Adaptiervorrichtung (10), wobei der Signalaustausch wenigstens in einem ersten Vorwärtskanal und einem ersten Rückwärtskanal erfolgt, wobei die Adaptiervorrichtung (10) ausgeführt ist, ◯ in dem ersten Vorwärtskanal erste Signale (S1) von einem Serializer (22) zu der Adaptiervorrichtung (10) zu übertragen zur Weiterleitung an den Deserializer (21), wobei die ersten Signale (S1) von dem Serializer (22) nach einem Serializerprotokoll serialisierte Daten des Umfelderfassungssensors (31) umfassen, und ◯ in dem ersten Rückwärtskanal zweite Signale (S2) von der Adaptiervorrichtung (10) zu dem Serializer (22) zu übertragen, wobei die zweiten Signale (S2) Signale einer Recheneinheit (23) des Steuergeräts (20) zum Steuern des Umfelderfassungssensors (31) umfassen, und • eine zweite Schnittstelle (12) für einen Signalaustausch zwischen der Adaptiervorrichtung (10) und der Recheneinheit (23) des Steuergeräts (20), wobei der Signalaustausch wenigstens in einem zweiten Vorwärtskanal und einem zweiten Rückwärtskanal erfolgt, wobei die Adaptiervorrichtung (10) ausgeführt ist, ◯ in dem zweiten Vorwärtskanal dritte Signale (S3) von der Adaptiervorrichtung (10) zu der Recheneinheit (23) des Steuergeräts (20) zu übertragen, wobei die dritten Signale (S3) die von dem Deserializer (21) verarbeiteten ersten Signale (S1) des ersten Vorwärtskanals umfassen und ◯ in dem zweiten Rückwärtskanal vierte Signale (S4) von der Recheneinheit (23) des Steuergeräts (20) zu der Adaptiervorrichtung (10) zur Weiterleitung an den Deserializer (21) zu übertragen, wobei die zweiten Signale (S2) des ersten Rückwärtskanals die von dem Deserializer (21) verarbeiteten vierten Signale (S4) umfassen, • wobei mittels der Adaptiervorrichtung (10) die Adaption außerhalb des Deserializers (21) erfolgt und die Adaptiervorrichtung (10) ausgeführt ist, in Abhängigkeit des Serializerprotokolls ◯ die ersten (S1) und die vierten Signale (S4) zu entsprechenden Signaleingängen (24) des Deserializers (21)zu leiten und ◯ die zweiten (S2) und die dritten Signale (S3) aus entsprechenden Signalausgängen (25) des Deserializers (21) zu erhalten.
Adaptiervorrichtung (10) nach Anspruch 1, ausgeführt als eine Serializerprotokoll spezifische erste Leiterplatte (13), wobei die erste Leiterplatte (13) ausgeführt ist, ◯ das Steuergerät (20), ausgeführt als eine zweite Leiterplatte (26) umfassend die Recheneinheit (23), mit dem Deserializer (21) zu verbinden, wobei bei Verwendung der Adaptiereinrichtung (10) mit dem Steuergerät (20) die erste Leiterplatte (13) mit der zweiten Leiterplatte (26) verbunden ist, ◯ wobei Leiterbahnen (14) und/oder Bestückungselemente der ersten Leiterplatte (13) in Abhängigkeit des Serializerprotokolls ausgeführt sind.
Adaptiervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend wenigstens einen Logikblock (15), wobei die Adaption des Deserializers (21) an die Serializerprotokolle innerhalb des Logikblocks (15) erfolgt.
Adaptiervorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei der Logikblock (15) eine programmierbare logische Schaltung in Form eines complex programmable logic device (CPLD) umfasst.
Adaptiervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ausgeführt, den Deserializer (21) an einen FPD-Link Serializer (FPD) und/oder einen Gigabit-Multimedia-Serial-Link Serializer (GMSL) zu adaptieren.
Adaptiervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens die erste Schnittstelle (11) eine low-voltage-differential-signaling Schnittstelle (LVDS) ist.
Leiterplatte (27) eines Steuergeräts (20) für automatisierte Fahrfunktionen umfassend • eine Filtereinheit (28), um bei einem Signalaustausch zwischen der Leiterplatte (27) und wenigstens einem mit der Leiterplatte (27) in Wirkverbindung stehenden Umfelderfassungssensor (31) auftretende Störungen wenigstens abzuschwächen, • eine Recheneinheit (23), um Signale des Umfelderfassungssensors (31) zu verarbeiten • einen Deserializer (21), um Signale für die Recheneinheit (23) und den Umfelderfassungssensor (31) aufzubereiten, • eine Spannungsversorgungseinheit (29), um wenigstens die Filtereinheit (28) und/oder die Recheneinheit (23) zu versorgen, • wenigstens eine Adaptiervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Adaptiervorrichtung (10) zwischen der Leiterplatte (27) und dem Deserializer (21) angeordnet ist zur Adaption des Deserializers (21) an mehrere Serializerprotokolle.
Leiterplatte (27) nach Anspruch 7, umfassend mehrere Adaptiervorrichtungen (10), wobei für jeden mit der Leiterplatte (27) in Wirkverbindung stehenden Umfelderfassungssensor (31) eine Adaptiervorrichtung (10) vorgesehen ist.
Fahrerassistenzsystem (30) zur Steuerung von automatisierten Fahrfunktionen umfassend • wenigstens einen Umfelderfassungssensor (31), um das Umfeld eines Fahrzeuges (1) zu erfassen, • ein Steuergerät (20), um in Abhängigkeit von Daten des Umfelderfassungssensors (31) Fahrzeugsteuerungsbefehle für die automatisierte Steuerung des Fahrzeuges (1) zu bestimmen und diese Fahrzeugsteuerungsbefehle Fahrzeugsteuerungsaktuatoren (2) bereitzustellen, wobei das Steuergerät (20) eine Leiterplatte (27) nach Anspruch 7 oder 8 umfasst.