DE102019214160A1

DE102019214160A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Automatisieren einer Fahrfunktion

Info

Publication number: DE102019214160A1
Application number: DE102019214160.9A
Authority: DE
Inventors: Rainer Baumgaertner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Verfahren (10) zum Automatisieren einer durch mehrere Prozesse (40) erfüllten Fahrfunktion (41),gekennzeichnet durch folgende Merkmale:- ein gerichteter azyklischer Graph (20) auf einer Menge der Prozesse (40) wird dergestalt definiert (11), dass, wenn eine Kante des Graphen (20) von einem ersten Prozess (40) auf einen zweiten Prozess (40) aus der Menge gerichtet ist, eine funktionale Abhängigkeit des zweiten Prozesses (40) vom ersten Prozess (40) besteht und- die Prozesse (40) werden anhand des Graphen (20) solchermaßen aktiviert (12), dass der zweite Prozess (40) gestartet wird, nachdem der erste Prozess (40) abgeschlossen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Automatisieren einer durch mehrere Prozesse erfüllten Fahrfunktion. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes maschinenlesbares Speichermedium.
Stand der Technik
Der Begriff des hochautomatisierten Fahrens (highly automated driving, HAD) bezeichnet gemeinhin eine Entwicklungsstufe zwischen dem assistierten Fahren, bei welchem der Fahrer durch zahlreiche (oft getrennte) Fahrerassistenzsysteme bei der Fahraufgabe unterstützt wird, und dem autonomen Fahren, bei welchem das Fahrzeug gänzlich selbsttätig und ohne Einwirkung des Fahrers fährt. Beim hochautomatisierten Fahren verfügt das Fahrzeug gewissermaßen über eine eigene Intelligenz, die vorausplant und die Fahraufgabe zumindest in den meisten Situationen übernehmen könnte. Fahrer und Steuergeräte (electronic control units, ECUs) führen zusammen das Fahrzeug, wobei der menschliche Fahrer jederzeit bestimmt, wie stark er in das Fahrverhalten des Fahrzeuges eingreift.
WO2018146000A1 offenbart ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, das eingerichtet ist, mehrere Anwendungen und Zwischenanwendungen (middleware) zu betreiben und einen durch die Anwendungen und Zwischenanwendungen gemeinsam nutzbaren Speicher (shared memory) umfasst. Die Zwischenanwendungen sind eingerichtet, eine Interprozesskommunikation zwischen den Anwendungen über den Speicher abzuwickeln.
DE102018207172A1 beschreibt ein Verfahren zum Simulieren eines cyberphysischen Systems (CPS) in einer realen Betriebssituation, bei dem Messdaten und interne Zustände von Softwarekomponenten des Systems in der Betriebssituation abgespeichert und ein Simulator mit den Messdaten und Zuständen parametriert wird.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Automatisieren einer durch mehrere Prozesse erfüllten Fahrfunktion, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes maschinenlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
Der erfindungsgemäße Ansatz fußt hierbei auf der Erkenntnis, dass zahlreiche Fahrerassistenzsysteme für hochautomatisiertes Fahren aktuell in der Entstehungsphase sind. Es ist damit zu rechnen, dass die Komplexität entsprechender Software jene herkömmlicher fahrzeugtechnischer (automotive) Anwendungen um Größenordnungen übersteigt.
Der vorgeschlagenen Lösung liegt ferner die Einsicht zugrunde, dass Systeme für hochautomatisiertes Fahren technisch aufwändig sind. Dies gilt ebenso für zukünftige Robotik-Systeme. Sie benötigen eine hohe Rechenleistung und einen großen Speicher und haben deutlich erhöhte Sicherheitsanforderungen. Das Berücksichtigen der funktionalen Sicherheitsanforderungen erhöht zusätzlich die Systemkomplexität.
Das nachfolgend beschriebene Verfahren trägt schließlich dem Umstand Rechnung, dass heutige Systeme im automobilen Umfeld oft als direkt kommunizierende Applikationen oder Komponenten ausgelegt sind. Daten werden, sobald sie verfügbar sind, sofort anderen Applikationen zur Verfügung gestellt. Der exakte zeitliche Zusammenhang der einzelnen Applikationen kann dabei aus technischen Gründen oftmals nicht exakt vorgegeben werden, z. B. da die Anzahl unabhängiger Rechenkerne weit hinter der Anzahl der darauf ausführbaren (executable) Applikationen zurückbleibt. Der exakte Sendezeitpunkt spezifischer Daten ist daher mitunter schwer zu bestimmen. Das Alter der Daten, die von einer bestimmten Applikation empfangen werden, ist entsprechend unvorhersagbar und hängt in hohem Maße von Laufzeitbedingungen ab.
Das in DE102018207172A1 beschriebene Verfahren erleichtert diese Situation entscheidend, da bei gegebenen Eingangsdaten eindeutig feststeht, welche Applikation welche Daten empfängt. Damit lässt sich für beliebige Funktions- oder Taskstrukturen die Konsistenz der Daten sicherstellen.
Zur Simulation und Vereinfachung des Laufzeitverhaltens erweist es sich als sinnvoll, auf der Grundlage dieses an sich bekannten Verfahrens ein System aus mehreren Tasks zusammenzustellen. Im Folgenden sei ein Verbund aus einzelnen Tasks, denen ein gemeinsames Aktivierungsschema zugrunde liegt, als Aktivierungstabelle bezeichnet.
Das Laufzeitverhalten der Tasks sollte hierbei stets deterministisch bleiben. Dies wird nach dem Stand der Technik z. B. durch sequenzielles Aktivieren der Bestandteile einer Funktion gewährleistet.
Ein Vorzug der erfindungsgemäßen Lösung liegt vor diesem Hintergrund in der Schaffung eines mächtigeres Ablaufschemas, wie es speziell für HAD-Funktionen wünschenswert erscheint.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Grundgedankens möglich.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 das Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 eine erfindungsgemäße Aktivierung von Prozessen anhand eines Graphen.
3 eine Darstellung des Graphen in Form eines sogenannten Aktivitätsdiagramms.
4 das Metamodell eines erfindungsgemäßen fahrzeugtechnischen Betriebssystems.
5 schematisch ein Steuergerät gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung
1 illustriert den grundlegenden Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens (10). Dessen Kerngedanke besteht in der Definition (11) eines gerichteten azyklischen Graphens (directed acyclic graph, DAG), dessen Knoten die Prozesse eines Tasks bilden. Die Kanten des DAG spiegeln hierbei wechselseitige funktionale Abhängigkeiten der Prozesse wider, sodass je zwei durch eine Kante verbundene Prozesse nur nacheinander aktiviert (12) werden dürfen.
Dieses Vorgehen wird durch den an sich bekannten Umstand ermöglicht, dass ein DAG zur Modellierung eines deterministischen Ablaufes dienen kann, solange gewährleistet ist, dass dieser DAG vorzugsweise innerhalb der Grenzen des in DE102018207172A1 beschriebenen und hier zugrunde gelegten Verfahrens genutzt wird.
Ein entsprechender Determinismus könnte allerdings auch auf anderer Ebene gelten, solange sichergestellt ist, dass die Konsistenz der zu verarbeitenden Daten am Eingang (21) und Ausgang (22) des beispielhaft in 2 dargestellten DAGs (20) garantiert werden kann. Ein etwaiger zyklischer Datenfluss oder eine anderweitige Rückführung müssen daher um den DAG (20) gleichsam „herumgeleitet“ werden, da der besagte Determinismus nur so gesichert ist.
Wie 3 verdeutlicht, kann ein DAG (20) auch durch ein Aktivitätsdiagramm (activity diagram) dargestellt werden, wobei die Prozesse im Aktivitätsdiagramm (30) jeweils durch eine Aktion (31) und die Kanten des Graphen (20) jeweils durch einen Kontrollfluss (32) modelliert werden, welcher sich wiederum durch Parallelisierungs- und Synchronisationsknoten aufspalten bzw. zusammenführen lässt.
Vorzugsweise werden die definitionsgemäßen Eigenschaften des DAGs (20) auch für den Prozessen (40) untergeordnete Aktivitätsträger (threads, executables, runnables) genutzt, indem entsprechende Teilgraphen definiert werden (vergleiche 4).
Dieses Verfahren (10) kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät (50) implementiert sein, wie die schematische Darstellung der 5 verdeutlicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2018146000 A1 [0003]
DE 102018207172 A1 [0004, 0009, 0016]

Claims

Verfahren (10) zum Automatisieren einer durch mehrere Prozesse (40) erfüllten Fahrfunktion (41), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - ein gerichteter azyklischer Graph (20) auf einer Menge der Prozesse (40) wird dergestalt definiert (11), dass, wenn eine Kante des Graphen (20) von einem ersten Prozess (40) auf einen zweiten Prozess (40) aus der Menge gerichtet ist, eine funktionale Abhängigkeit des zweiten Prozesses (40) vom ersten Prozess (40) besteht und - die Prozesse (40) werden anhand des Graphen (20) solchermaßen aktiviert (12), dass der zweite Prozess (40) gestartet wird, nachdem der erste Prozess (40) abgeschlossen ist.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Aktivieren (12) erfolgt solchermaßen, dass, wenn eine weitere Kante des Graphen (20) vom ersten Prozess (40) auf einen dritten Prozess (40) aus der Menge gerichtet ist, der zweite Prozess (40) und der dritte Prozess (40) gleichzeitig aktiv sind.
Verfahren (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Definieren (11) des Graphen (20) erfolgt mittels eines UML-Verhaltensdiagrammes (30).
Verfahren (10) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Verhaltensdiagramm ist ein Aktivitätsdiagramm (30) und - die Prozesse (40) werden jeweils durch eine Aktion (31) und die Kanten des Graphen (20) jeweils durch einen Kontrollfluss (32) im Aktivitätsdiagramm (30) modelliert.
Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Definieren (11) des Graphen (20) erfolgt derart, dass im ersten Prozess (40) erzeugte Daten ausschließlich durch dessen Nachfolger im Graphen (20) ausgewertet (23) werden.
Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - durch einen der Fahrfunktion (41) zugeordneten Auslöser (42) wird eine Aktivierung (21) der Fahrfunktion (41) ausgelöst (43) und - zwischen den Prozessen (40) fließende (44) Daten werden bei der Aktivierung (21) bis zu einer Vollendung (22) der Fahrfunktion (41) festgeschrieben (45).
Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Prozess (40) umfasst mehrere Aktivitätsträger und - auf der Menge der Aktivitätsträger wird ein Teilgraph des Graphen (20) definiert.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, das Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
Vorrichtung (50), die eingerichtet ist, das Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.