DE102020203965A1 - Processing system and method for redundant processing of input signals - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verarbeitungssystem (1a, 1b, 1c, 1d) umfassend eine erste Verarbeitungseinheit (4,4a) und zumindest eine zweite Verarbeitungseinheit (5,5a,5b), welche zur parallelen Verarbeitung von Eingangssignalen ausgebildet sind, wobei die erste Verarbeitungseinheit (4,4a) und die zumindest eine zweite Verarbeitungseinheit (5,5a,5b) zur redundanten Verarbeitung identischer Eingangssignale zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Ausgangssignals ausgebildet sind, wobei das erste Ausgangssignal durch die erste Verarbeitungseinheit (4,4a) und das zweite Ausgangssignal durch die zweite Verarbeitungseinheit (5,5a,5b) erzeugt sind,wobei eine Filtereinheit (2) vorgesehen ist, welche die identischen Eingangssignale mit einer ersten Bandbreite an die erste Verarbeitungseinheit (4,4a) und mit einer zweiten Bandbreite an die zumindest zweite Verarbeitungseinheit (5,5a,5b) übermittelt, wobei die erste und die zweite Bandbreite unterschiedlich sind.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren.The invention relates to a processing system (1a, 1b, 1c, 1d) comprising a first processing unit (4, 4a) and at least one second processing unit (5, 5a, 5b), which are designed for the parallel processing of input signals, the first processing unit ( 4,4a) and the at least one second processing unit (5,5a, 5b) are designed for redundant processing of identical input signals to generate a first and a second output signal, the first output signal passing through the first processing unit (4,4a) and the second output signal are generated by the second processing unit (5, 5a, 5b), a filter unit (2) being provided which sends the identical input signals with a first bandwidth to the first processing unit (4,4a) and with a second bandwidth to the at least second processing unit (5, 5a, 5b), the first and second bandwidths being different. The invention also relates to e in proceedings.
Description
Die Die Erfindung betrifft ein Verarbeitungssystem umfassend eine erste und zumindest eine zweite Verarbeitungseinheit, welche zur parallelen Verarbeitung von Eingangssignalen ausgebildet sind, wobei die zumindest zwei parallel arbeitenden Verarbeitungseinheiten zur redundanten Verarbeitung identischer Eingangssignale zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Ausgangssignals ausgebildet sind, wobei das erste Ausgangssignal durch die erste Verarbeitungseinheit und das zweite Ausgangssignal durch die zumindest zweite Verarbeitungseinheit erzeugt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur redundanten Verarbeitung von Eingangssignalen.The invention relates to a processing system comprising a first and at least one second processing unit which are designed for parallel processing of input signals, the at least two processing units operating in parallel being designed for redundant processing of identical input signals to generate a first and a second output signal, the first Output signal are generated by the first processing unit and the second output signal by the at least second processing unit. The invention also relates to a method for redundant processing of input signals.
Fahrfunktionsapplikationen, beispielsweise im autonomem Betriebsmodus mit hohem Autonomiegrad, laufen im Normalbetrieb in einem Multiprozessor-System-on-Chip auf unterschiedlichen Verarbeitungseinheiten ab. Das Multiprozessor-System-on-Chip ist ein System-on-a-Chip (SoC), dass mehrere Mikroprozessoren enthält. Ein Multiprozessor-System-on-Chip ist normalerweise für eingebettete Anwendungen vorgesehen. Die mehreren Verarbeitungseinheiten enthalten jeweils spezifische Funktionalitäten.Driving function applications, for example in the autonomous operating mode with a high degree of autonomy, run in normal operation in a multiprocessor system-on-chip on different processing units. The multiprocessor system-on-chip is a system-on-a-chip (SoC) that contains several microprocessors. A multiprocessor system-on-chip is usually intended for embedded applications. The multiple processing units each contain specific functionalities.
Zur Bereitstellung ausfallsicherer Systeme in der Flugzeug-, Bahn- oder Fahrzeugtechnik, bspw. auf elektronischer Basis arbeitende Brems- oder Rückhaltesysteme, sind zur Erzielung hoher Sicherheit und Zuverlässigkeit mit identischen Verarbeitungseinheiten, wie ein Mikrorechner, Mikroprozessor oder Mikrocontroller, zur Erzeugung einer Redundanz zweifach vorgesehen. Hierbei wird angenommen, dass in der Parallelabarbeitung der Algorithmen die redundante Verarbeitungseinheit mit gleicher Performanz arbeitet, wie die primäre Verarbeitungseinheit.To provide fail-safe systems in aircraft, rail or vehicle technology, e.g. braking or restraint systems that work on an electronic basis, two identical processing units, such as a microcomputer, microprocessor or microcontroller, are provided to generate redundancy in order to achieve a high level of safety and reliability . It is assumed here that, in the parallel processing of the algorithms, the redundant processing unit works with the same performance as the primary processing unit.
Beim Ausfall einer Verarbeitungseinheit übernimmt die andere Verarbeitungseinheit die Rechenoperation. Die Wärmeabgabe ist somit identisch.If one processing unit fails, the other processing unit takes over the arithmetic operation. The heat dissipation is therefore identical.
Die Anzahl dieser Verarbeitungseinheiten und Wärmeverlustleistungen, sowie die Komplexität dieser Systeme und die damit verbundene Fehlerwahrscheinlichkeit stellen eine hohe Herausforderung dar.The number of these processing units and heat losses, as well as the complexity of these systems and the associated error probability represent a major challenge.
Die
Die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ausfallsicheres Verarbeitungssystem, derart weiterzubilden, dass eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit bei geringeren Kosten und/oder einer hohen Gesamtausnutzung des ausfallsicheren Verarbeitungssystems erzielbar ist.It is the object of the present invention to develop a fail-safe processing system in such a way that a high level of security and reliability can be achieved at lower costs and / or a high overall utilization of the fail-safe processing system.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verarbeitungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15.The object is achieved by a processing system with the features of
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verarbeitungssystem, umfassend eine erste Verarbeitungseinheit und zumindest eine zweite Verarbeitungseinheit, welche zur parallelen Verarbeitung von Eingangssignalen ausgebildet sind, wobei die zumindest zwei parallel arbeitenden Verarbeitungseinheiten zur redundanten Verarbeitung identischer Eingangssignale zur Erzeugung eines ersten Ausgangssignals und eines zweiten Ausgangssignals ausgebildet sind, wobei das erste Ausgangssignal durch die erste Verarbeitungseinheit und das zweite Ausgangssignal durch die zumindest zweite Verarbeitungseinheit erzeugt sind, wobei eine Filtereinheit vorgesehen ist, welche die identischen Eingangssignale mit einer ersten Bandbreite an die erste Verarbeitungseinheit und mit einer zweiten Bandbreite an die zumindest zweite Verarbeitungseinheit übermittelt, wobei die erste und die zweite Bandbreite unterschiedlich sind.The object is achieved by a processing system comprising a first processing unit and at least one second processing unit, which are designed to process input signals in parallel, the at least two processing units operating in parallel being designed to redundantly process identical input signals to generate a first output signal and a second output signal , the first output signal being generated by the first processing unit and the second output signal being generated by the at least second processing unit, a filter unit being provided which transmits the identical input signals with a first bandwidth to the first processing unit and with a second bandwidth to the at least second processing unit transmitted, the first and second bandwidths being different.
Die Eingangssignale sind beispielsweise Sensordaten/Aktorendaten, welche von Sensoren /Aktoren erzeugt werden.The input signals are, for example, sensor data / actuator data that are generated by sensors / actuators.
Durch das erfindungsgemäße Verarbeitungssystem werden die Eingangssignale mit unterschiedlicher Bandbreiten an die Verarbeitungseinheiten übermittelt, welche jeweils eine identische Funktion (Applikationssoftware) auf die Eingangssignale anwendet. Durch die Verwendung unterschiedlicher Eingangssignale können unterschiedliche inhomogene Verarbeitungseinheiten verwendet werden.The processing system according to the invention transmits the input signals with different bandwidths to the processing units, which each apply an identical function (application software) to the input signals. By using different input signals, different inhomogeneous processing units can be used.
Durch die Verwendung einer solchen redundanten Verarbeitungseinheit können die zweiten Ausgangssignale ausschließlich zur Plausibilisierung und Validierung der ersten Ausgangssignale herangezogen werden, wobei die ermittelten ersten Ausgangssignale zur Bildung einer Aktion/zur Weiterverarbeitung herangezogen werden. By using such a redundant processing unit, the second output signals can be used exclusively for plausibility checking and validation of the first output signals, the determined first output signals being used to form an action / for further processing.
Dadurch kann die zweite Verarbeitungseinheit mit geringerer Rechenkapazität als die erste Verarbeitungseinheit ausgestaltet sein. Dadurch kann eine redundante Verarbeitung der Eingangssignale auch mit einem kostengünstigen Verarbeitungssystem erzielt werden.As a result, the second processing unit can be designed with less computing capacity than the first processing unit. As a result, redundant processing of the input signals can also be achieved with an inexpensive processing system.
Sind die Verarbeitungseinheiten auf einer Trägerplatte angeordnet, beispielsweise einem Halbleitersubstrat, so kann eine Reduzierung nicht nur in der Rechenkapazität, sondern auch im benötigten Bauraum erzielt werden. Auch benötigt das erfindungsgemäße Verarbeitungssystem bei Anordnung auf einer gemeinsamen Trägerplatte weniger Wärme bei der Verarbeitung, was zur Verwendung kleinerer Kühlkomponenten führt.If the processing units are arranged on a carrier plate, for example a semiconductor substrate, a reduction can be achieved not only in the computing capacity but also in the installation space required. When arranged on a common carrier plate, the processing system according to the invention also requires less heat during processing, which leads to the use of smaller cooling components.
Dadurch wird ein erfindungsgemäßes Verarbeitungssystem mit redundanten Verarbeitungseinheiten angegeben, welches kostengünstig ist und zudem weniger Wärme erzeugt. Dadurch ergibt sich weniger Wärmeverlustleistung.As a result, a processing system according to the invention with redundant processing units is specified, which is inexpensive and also generates less heat. This results in less heat loss.
Durch das erfindungsgemäße Verarbeitungssystem ist keine Applikationssoftware-Balancing vonnöten, da alle Funktionen beispielsweise auf der ersten Verarbeitungseinheit laufen und die zumindest zweite Verarbeitungseinheit die identische Applikationssoftware wie die erste Verarbeitungseinheit aufweist und lediglich zur Plausibilisierung und Validierung herangezogen wird. Dies senkt die Komplexität des Systems, womit auch die Test- und Absicherungsumfänge der Basisalgorithmen im Vorserienstadium bzw. bei der Produkteinführung in den Markt wesentlich reduziert werden.The processing system according to the invention does not require application software balancing, since all functions run, for example, on the first processing unit and the at least second processing unit has the identical application software as the first processing unit and is only used for plausibility checks and validation. This reduces the complexity of the system, which also significantly reduces the scope of testing and validation of the basic algorithms in the pre-series stage or when the product is launched on the market.
Vorzugsweise werden die Eingangssignale mit einer geringeren Bandbreite an die zweite Verarbeitungseinheit übermittelt. Sind mehr als zwei Verarbeitungseinheiten vorhanden, so enthält beispielsweise die dritte Verarbeitungseinheit die Eingangssignale mit geringerer Bandbreite als die zweite.The input signals are preferably transmitted to the second processing unit with a smaller bandwidth. If there are more than two processing units, the third processing unit, for example, contains the input signals with a smaller bandwidth than the second.
Vorzugsweise ist die Filtereinheit dazu ausgebildet, die Eingangssignale mit unterschiedlichen Gewichtungen zu filtern. Dadurch kann die unterschiedliche Bandbreite sehr einfach erzielt werden. Dabei findet keine Datenkompression, weder verlustfrei oder verlustbehaftet statt, lediglich eine gefilterte Datenbereitstellung, ausgehend beispielsweise von einer Bild- bzw. Pixel-Darstellung der Eingangssignale. Zu hohe Intensitätswerte werden vorzugsweise in der Verarbeitung nicht herangezogen, da sie nicht genug Informationen tragen.The filter unit is preferably designed to filter the input signals with different weightings. This makes it very easy to achieve the different bandwidths. There is no data compression, neither lossless nor lossy, only a filtered data provision, based, for example, on an image or pixel representation of the input signals. Intensity values that are too high are preferably not used in processing because they do not carry enough information.
Vorzugsweise ist eine Vergleichseinheit vorgesehen, zum Vergleich der ersten und zweiten Ausgangssignale, wobei bei Abweichung des zweiten Ausgangssignals vom ersten Ausgangssignal die Bandbreite dynamisch angepasst wird. Dabei kann die geringere Bandbreite iterativ an die höhere Bandbreite angepasst werden. Weiterhin vorzugsweise ist die Filtereinheit dazu vorgesehen, bei der Filterung der Eingangssignale mit unterschiedlichen Gewichtungen keine Datenkompression vorzunehmen. Dadurch wird keine Rechenleistung beansprucht.A comparison unit is preferably provided for comparing the first and second output signals, the bandwidth being dynamically adapted if the second output signal deviates from the first output signal. The lower bandwidth can be iteratively adapted to the higher bandwidth. Furthermore, the filter unit is preferably provided in order not to undertake any data compression when filtering the input signals with different weightings. This means that no computing power is required.
Vorzugsweise ist die Filtereinheit dazu ausgebildet, die Eingangssignale an die erste Verarbeitungseinheit ungefiltert oder mit einem ersten Filtergrad und an die zumindest zweite Verarbeitungseinheit mit einem zweiten Filtergrad zu übermitteln. Vorzugsweise ist bei einem ersten Filtergrad oder ungefilterten Eingangssignalen die Bandbreite höher als bei einem zweiten Filtergrad.The filter unit is preferably designed to transmit the input signals to the first processing unit unfiltered or with a first degree of filtering and to the at least second processing unit with a second degree of filtering. In the case of a first degree of filtering or unfiltered input signals, the bandwidth is preferably higher than in the case of a second degree of filtering.
Vorzugsweise werden an die erste Verarbeitungseinheit die Eingangssignale mit voller Bandbreite übermittelt, wobei die Ausgangssignale der zweiten und ggf. der nachfolgenden Verarbeitungseinheiten lediglich zur Plausibilisierung bzw. Validierung der Ausgangssignale der ersten Verarbeitungseinheit herangezogen werden. Die Aktionen/Weiterverarbeitung können beispielsweise alleinig von den Ausgangssignalen der ersten Verarbeitungseinheit bestimmt werden.The input signals are preferably transmitted to the first processing unit with full bandwidth, the output signals of the second and possibly the subsequent processing units only being used for plausibility checking or validation of the output signals of the first processing unit. The actions / further processing can, for example, be determined solely by the output signals of the first processing unit.
Weiterhin bevorzugt ist die Filtereinheit dazu ausgebildet, bei Abweichung des zweiten Ausgangssignals vom ersten Ausgangssignal den zweiten Filtergrad zu einem zweiten Neufiltergrad zu reduzieren und ein neues zweites Ausgangssignal zu berechnen. Alternativ ist die Filtereinheit dazu ausgebildet, bei Abweichung des zweiten Ausgangssignals vom ersten Ausgangssignal, den zweiten Filtergrad iterativ zu einem zweiten Neufiltergrad zu reduzieren und ein neues zweites Ausgangssignal zu berechnen, so lange bis das erste Ausgangssignal mit dem zweiten Ausgangssignal übereinstimmt oder so lange bis der zweite Neufiltergrad dem ersten Filtergrad entspricht oder einer Nichtfilterung. Dabei ist eine Reduzierung des Filtergrades gleichzusetzen mit einer Erhöhung der Bandbreite.Furthermore, the filter unit is preferably designed to reduce the second filter degree to a second new filter degree and to calculate a new second output signal if the second output signal deviates from the first output signal. Alternatively, if the second output signal deviates from the first output signal, the filter unit is designed to iteratively reduce the second filter level to a second new filter level to calculate a new second output signal until the first output signal matches the second output signal or until the second new filter degree corresponds to the first filter degree or a non-filtering. A reduction in the degree of filtering is to be equated with an increase in the bandwidth.
Dadurch wird ein quasi-parallelverarbeitendes Verarbeitungssystem erzielt, welches dynamisch interagiert.As a result, a quasi-parallel processing system is achieved which interacts dynamically.
Vorzugsweise weist die erste und die zumindest eine zweite Verarbeitungseinheit eine identische oder kleinere Rechenkapazität zur Verarbeitung der Eingangssignale auf. Weiterhin kann die zumindest eine zweite Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, nicht genutzte Rechenkapazität dem Fahrzeug intern zur Verfügung zu stellen. Dadurch können beispielsweise nicht-Safety Anwendungen wie Multimediaanwendungen auf dieser nicht genutzten Rechenkapazität innerhalb der E/E-Architektur des Fahrzeugs ausgeführt werden.The first and the at least one second processing unit preferably have an identical or smaller computing capacity for processing the input signals. Furthermore, the at least one second processing unit can be designed to make unused computing capacity internally available to the vehicle. As a result, for example, non-safety applications such as multimedia applications can be executed on this unused computing capacity within the E / E architecture of the vehicle.
Alternativ weist die erste Verarbeitungseinheit eine erste Rechenkapazität zur Verarbeitung der Eingangssignale und die zumindest eine zweite Verarbeitungseinheit eine zweite Rechenkapazität zur Verarbeitung der Eingangssignale auf, wobei die zweite Rechenkapazität geringer als die erste Rechenkapazität ist. Durch diese Ausgestaltung können vor allem Kosten gespart werden, die ansonsten bei einer redundanten Verarbeitung anfallen.Alternatively, the first processing unit has a first computing capacity for processing the input signals and the at least one second processing unit has a second computing capacity for processing the input signals, the second computing capacity being less than the first computing capacity. Above all, this configuration enables costs to be saved that would otherwise be incurred with redundant processing.
Vorzugsweise sind die Eingangssignale als Bilder ausgebildet, wobei die Filtereinheit dazu ausgebildet ist, das ungefilterte Bild zu übermitteln oder eine Filterung des Bildes mit den ersten Filtergrad vorzunehmen, wobei der erste Filtergrad als eine erste Bildsegmentierung ausgebildet ist und die erste Bildsegmentierung als Eingangssignal zu übermitteln und wobei die Filtereinheit ferner dazu ausgebildet ist, eine Filterung des Bildes mit den zweiten Filtergrad vorzunehmen, wobei der zweite Filtergrad als eine zweite Bildsegmentierung ausgebildet ist und die zweite Bildsegmentierung als Eingangssignal zu übermitteln, wobei die zweite Bildsegmentierung größer ist als die erste Bildsegmentierung oder das ungefilterte Bild. Dabei findet jedoch auch hier keine Bildkompression statt. Hier wird als Filtergrad eine Bildsegmentierung herangezogen. Somit kann einfach eine Reduzierung der Bandbreite erzielt werden. The input signals are preferably designed as images, the filter unit being designed to transmit the unfiltered image or to filter the image with the first filter degree, the first filter degree being designed as a first image segmentation and the first image segmentation to be transmitted as an input signal and wherein the filter unit is further designed to filter the image with the second filter degree, the second filter degree being designed as a second image segmentation and to transmit the second image segmentation as an input signal, the second image segmentation being greater than the first image segmentation or the unfiltered one Image. However, there is no image compression here either. Image segmentation is used here as the filter level. A reduction in the bandwidth can thus be achieved in a simple manner.
Weiterhin vorzugsweise sind die Eingangssignale als Bilder, welche Pixel und Bit-Tiefe aufweisen, ausgebildet, wobei die erste Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, das erste Ausgangssignal in Bezug auf ein Pixel und/oder Bit-Tiefe des Bildes zu bestimmen, wobei die zweite Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, das zweite Ausgangssignal in Bezug auf dasselbe Pixel und/oder Bit-Tiefe des Bildes zu bestimmen, so dass für alle vorhandenen Pixel und/oder Bit-Tiefen des Bildes korrespondierende erste und zweite Ausgangssignale erzeugt sind und wobei die Vergleichseinheit dazu ausgebildet ist, die erzeugten Ausgangssignale Pixel- und/oder Bitweise miteinander zu vergleichen.Furthermore, the input signals are preferably designed as images which have pixel and bit depth, the first processing unit being designed to determine the first output signal in relation to a pixel and / or bit depth of the image, the second processing unit for this purpose is designed to determine the second output signal in relation to the same pixel and / or bit depth of the image, so that corresponding first and second output signals are generated for all existing pixels and / or bit depths of the image, and the comparison unit is designed to do so to compare the generated output signals pixel by pixel and / or bit by bit.
Die Bandbreite kann in diesem Fall durch eine unterschiedliche Bit-Tiefe ausgebildet sein. Die erste Verarbeitungseinheit kann dabei die Eingangssignale ungefiltert -also in voller Bandbreite erhalten. Beispielsweise erhält die zweite Verarbeitungseinheit die Eingangssignale in 50%-Filterung. Das bedeutet, dass die Auflösung der Bit-Tiefen halbiert wird, was ungefähr einer halben Nutzlast der Bilddaten entspricht. Die durch die erste und zweite Verarbeitungseinheit erzeugten Ausgangssignale werden beispielsweise pixelweise verglichen. Bei keiner Übereinstimmung kann die Auflösung das heißt die Bit-Tiefe der zweiten Verarbeitungseinheit sukzessive angepasst werden. Dadurch können beispielsweise Fehler ortsauflösend bestimmt werden. Im Vergleich dazu ist in konventionellen parallelprozessiertem Systeme die Fehlerdetektion ortsauflösend nicht möglich, da entweder die erste oder die zweite Verarbeitungseinheit einen Fehler aufweist.In this case, the bandwidth can be formed by a different bit depth. The first processing unit can receive the input signals unfiltered, i.e. in full bandwidth. For example, the second processing unit receives the input signals in 50% filtering. This means that the resolution of the bit depths is halved, which corresponds to approximately half the payload of the image data. The output signals generated by the first and second processing unit are compared, for example, pixel by pixel. If there is no match, the resolution, that is to say the bit depth, can be successively adapted to the second processing unit. In this way, for example, errors can be determined in a spatially resolving manner. In comparison to this, in conventional parallel-processed systems, the fault detection in a spatially resolving manner is not possible, since either the first or the second processing unit has a fault.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur redundanten Verarbeitung von Eingangssignalen, welches zur Durchführung auf einem wie oben beschriebenen Verarbeitungssystem ausgestaltet ist.The object is also achieved by a method for redundant processing of input signals, which is designed to be carried out on a processing system as described above.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.Further features, properties and advantages of the present invention emerge from the following description with reference to the accompanying figures. Variations therefrom can be derived by those skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention as defined by the following patent claims.
Die Figuren zeigen schematisch:
-
1 : eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verarbeitungssystems, -
2 : eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verarbeitungssystems, -
3 : eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verarbeitungssystems, -
4 : eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verarbeitungssystems, -
5 : Ausgangssignale in Bezug auf die jeweilige Verarbeitungseinheit, -
6 : ein Bild mit einem zu erkennenden Objekt, durch Pixel dargestellt, -
7 :das Bild von 6 mit unterschiedlicher Bandbreite, -
8 : eine Häufigkeitstabelle.
-
1 : a first embodiment of a processing system according to the invention, -
2 : a further embodiment of a processing system according to the invention, -
3 : a further embodiment of a processing system according to the invention, -
4th : a further embodiment of a processing system according to the invention, -
5 : Output signals in relation to the respective processing unit, -
6th : an image with an object to be recognized, represented by pixels, -
7th : the picture of6th with different bandwidth, -
8th : a frequency table.
Dieses weist eine Filtereinheit
Dabei können das -nicht umfassend- Bildsensoren/Lidarsensoren/Radarsensoren sein aber auch akustische Sensoren, Beschleunigungssensoren oder eine Kombination hiervon sein.In this case, the - not encompassing - image sensors / lidar sensors / radar sensors can also be acoustic sensors, acceleration sensors or a combination thereof.
Die Filtereinheit
Die Filtereinheit
Die Filtereinheit
Dabei ist die Filtereinheit
So erhält vorzugsweise die erste Verarbeitungseinheit
Die erste Verarbeitungseinheit
Durch die reduzierte Bandbreite ist die zweite Verarbeitungseinheit
Durch diese Ausgestaltung können vor allem Kosten gespart werden, die ansonsten bei einer redundanten Verarbeitung anfallen.Above all, this configuration enables costs to be saved that would otherwise be incurred with redundant processing.
Anschließend wird das so erzeugte erste Ausgangssignal von der ersten Verarbeitungseinheit
Dabei geben die Ausgangssignale an, ob ein Ereignis beispielsweise ein Objekt erkannt wurde oder nicht.The output signals indicate whether an event, for example an object, was detected or not.
Ist das erste Ausgangssignal „positiv“, das heißt liegt eine Erkennung eines Ereignisses vor und das zweite Ausgangssignal „negativ“, das heißt stimmen die beiden Ausgangssignale nicht überein, so wird davon ausgegangen, dass ein Fehler ganzheitlich oder lokal auf der ersten Verarbeitungseinheit
Bei einer solchen Abweichung des zweiten Ausgangssignals vom ersten Ausgangssignal kann die Bandbreite, hier der zweiten Verarbeitungseinheit
Diese Erhöhung kann sukzessive vorgenommen werden, bis das Ergebnis des ersten Ausgangssignals und des zweiten Ausgangssignals übereinstimmen.This increase can be carried out successively until the result of the first output signal and the second output signal match.
Stimmen diese überein, so kann beispielsweise abhängig von der Art und Information des Ausgangssignals eine Aktion
Der zweite Filtergrad kann dabei manuell beispielsweise in Abhängigkeit von den Safety Anwendungen, die mittels des ersten Ausgangssignals eingestellt oder betrieben oder ausgeführt werden, gewählt werden.If they match, an action can be taken, for example, depending on the type and information of the output signal
The second degree of filtering can be selected manually, for example as a function of the safety applications that are set or operated or executed by means of the first output signal.
Alternativ kann der zweite Filtergrad durch ein künstliches neuronales Netz eingestellt werden.Alternatively, the second degree of filtering can be set by an artificial neural network.
Ebenfalls kann die sukzessive Erhöhung der Bandbreite bei Nichtübereinstimmung vorab eingestellt worden sein.Likewise, the successive increase in the bandwidth in the event of a mismatch can have been set in advance.
Dieses weist wie in
Die Filtereinheit
Die Filtereinheit
So erhält vorzugsweise die erste Verarbeitungseinheit
Alternativ kann ein erster Filtergrad vorgesehen sein, beispielsweise wenn die Ausgangsignale einer Nicht- Safety -Anwendung zur Verfügung gestellt werden. Hierbei ist jedoch der zweite Filtergrad höher als der erste Filtergrad; das heißt die erste Verarbeitungseinheit
Die erste Verarbeitungseinheit
In dem Verarbeitungssystem
Diese kann beispielsweise dem Fahrzeug intern zur Verarbeitung von Daten/ Ausführen von Funktionen zur Verfügung gestellt werden, um beispielsweise andere Nicht-Safety-Anwendungen auszuführen, beispielsweise Multimediaanwendungen.This can for example be made available to the vehicle internally for processing data / executing functions, for example in order to execute other non-safety applications, for example multimedia applications.
Alternativ kann diese auch zur Verarbeitung von extern aufgenommenen Umfelddaten verwendet werden. Wird ein negatives Ereignis für beispielsweise einen anderen Verkehrsteilnehmer, beispielsweise ein Fahrzeug mit hohem Autonomielevel, festgestellt, so kann drahtlos eine Warnung an den anderen Verkehrsteilnehmer generiert werden.Alternatively, it can also be used to process externally recorded environmental data. If a negative event is detected for, for example, another road user, for example a vehicle with a high level of autonomy, a warning can be generated wirelessly to the other road user.
Ist das erste Ausgangssignal „positiv“, das heißt, liegt eine Erkennung eines Ereignisses vor und das zweite Ausgangssignal „negativ“, das heißt stimmen die beiden Ausgangssignale nicht überein, so wird davon ausgegangen, dass ein Fehler ganzheitlich oder lokal auf der ersten Verarbeitungseinheit
Bei einer solchen Abweichung des zweiten Ausgangssignals vom ersten Ausgangssignal kann die Bandbreite dynamisch angepasst werden (
Ist beispielsweise das Ausgangssignal ein Erkennen eines Objektes und das Eingangssignal ein Bild, welches durch die Eingangssignale Pixel und Bit-Tiefen des Bildes dargestellt wird, so kann die Häufigkeit ermittelt werden, mit der das Objekt in den einzelnen Bit-Tiefen und/oder Pixeln des Bildes durch die erste Verarbeitungseinheit
Diese Erhöhung kann sukzessive vorgenommen werden, bis das Ergebnis des ersten Ausgangssignals und des zweiten Ausgangssignals übereinstimmen.
Der zweite Filtergrad kann manuell beispielsweise in Abhängigkeit von den Safety-Anwendungen, die mittels des ersten und zweiten Ausgangssignals eingestellt oder betrieben oder ausgeführt werden, gewählt werden. Alternativ kann der zweite Filtergrad durch ein künstliches neuronales Netz eingestellt werden.This increase can be carried out successively until the result of the first output signal and the second output signal match.
The second degree of filtering can be selected manually, for example as a function of the safety applications that are set or operated or executed by means of the first and second output signals. Alternatively, the second degree of filtering can be set by an artificial neural network.
Die Filtereinheit
Um eine reduzierte Bandbreite zu erhalten, werden die Bilder in der Filtereinheit
So erhält vorzugsweise die erste Verarbeitungseinheit
Ebenfalls kann hier die zweite Verarbeitungseinheit
Dabei können beispielsweise die Ausgangssignale angeben, ob ein Ereignis beispielsweise ein Objekt /Fahrzeug im Bild erkannt wurde oder nicht.For example, the output signals can indicate whether an event, for example an object / vehicle, was detected in the image or not.
Ist das erste Ausgangssignal „positiv“, das heißt liegt eine Erkennung eines Ereignisses vor und das zweite Ausgangssignal „negativ“, das heißt stimmen die beiden Ausgangssignale nicht überein, so wird davon ausgegangen, dass ein Fehler ganzheitlich oder lokal auf der ersten Verarbeitungseinheit
Bei einer solchen Abweichung des zweiten Ausgangssignals vom ersten Ausgangssignal kann die Bandbreite dynamisch angepasst werden (
Ist beispielsweise das Ausgangssignal ein Erkennen eines Objektes und das Eingangssignal ein Bild, so kann die Häufigkeit ermittelt werden, wie oft ein Objekt als erstes Ausgangssignal und wie oft dasselbe Objekt als zweites Ausgangssignal beispielsweise bezogen auf die einzelnen Bit-Tiefen und/oder Pixeln des Bildes wahrgenommen/erkannt wurden. Weicht diese Häufigkeit voneinander zu stark ab, so kann die dynamische Erhöhung der Bandbreite vorgenommen werden.
Diese Erhöhung kann sukzessive vorgenommen werden, bis das Ergebnis des ersten Ausgangssignals und des zweiten Ausgangssignals übereinstimmen.For example, if the output signal is a recognition of an object and the input signal is an image, the frequency can be determined, how often an object is the first output signal and how often the same object is the second output signal, for example based on the individual bit depths and / or pixels of the image were perceived / recognized. If these frequencies differ too greatly, the bandwidth can be increased dynamically.
This increase can be carried out successively until the result of the first output signal and the second output signal match.
Stimmen die Ergebnisse überein, so kann abhängig vom Ausgangssignal eine weitere Aktion/Weiterverarbeitung
Beispielsweise kann bei erkannten nahem Vorderfahrzeug eine Bremsung von seitens des Fahrzeugs vorgenommen werden.For example, if the vehicle in front is recognized, braking can be carried out by the vehicle.
Dieses weist die Filtereinheit
Die erste Verarbeitungseinheit
Ferner erhält die zweite Verarbeitungseinheit
Ferner ist eine dritte Verarbeitungseinheit
Der dritte Filtergrad wird so eingestellt, dass die Eingangssignale mit 30% der vollen Bandbreite übermittelt werden.The third degree of filtering is set so that the input signals are transmitted with 30% of the full bandwidth.
Ferner ist eine weitere x- Verarbeitungseinheit
Als Ausgangssignal wird hier beispielsweise das Erkennen eines Objektes in den Eingangssignalen angenommen.The recognition of an object in the input signals is assumed here as the output signal.
Die erste Verarbeitungseinheit
Die Verwendung der identischen Applikationssoftware hat zudem den Vorteil, dass keine Applikationssoftware-Balancing vonnöten ist, da beispielsweise alle Fahrerassistenzsystem - Fahrfunktionen oder Autonomie - Fahrfunktionen von der ersten Verarbeitungseinheit
Liegen die Ausgangssignale vor, werden sie miteinander verglichen und plausibilisiert. Das Plausibilisieren bedeutet auch eine Validierung der Ausgangssignale. Das Erkennen oder Nichterkennen in der ersten Verarbeitungseinheit
Anschließend wird die Häufigkeit ermittelt, mit welchen das Objekt in den Bild bezogen auf die Pixel und die Bit-Tiefe von der ersten Verarbeitungseinheit
Ferner zeigt
Somit kann Pixelweise untersucht werden, ob die jeweilige Verarbeitungseinheit
Liegt die Veränderung der Bandbreite nicht in den Bit-Tiefen, sondern in einer unterschiedlichen Segmentierung, so kann beispielsweise sein, dass die x-te Verarbeitungseinheit
Sukzessiv-iterativ wird der Filtergrad der zweiten Verarbeitungseinheit
Ist das erste Ausgangssignal bezogen auf das einzelne Bit und/oder Pixel gleich „negativ“, aber die Ausgangssignale der zweiten Verarbeitungseinheit
Sind die Ausgangssignale bei allen Verarbeitungseinheiten
Die Wahrscheinlichkeiten eines fehlerrechneten Wertes in einem Verarbeitungssystem
The probabilities of an error calculated value in a
In einem konventionellen parallelprozessiertem System ist die Fehlerdetektion ortsauflösend nicht möglich, da die Verarbeitungseinheiten nur als gesamtes betrachtet werden und somit nur erkannt wird, dass eine der Verarbeitungseinheiten oder beide einen Fehler aufweisen. Gemäß der Erfindung ist es möglich die Fehler in einer n-fachen GPU Anordnung ortsauflösend zu detektieren. Dadurch können gezielt mit unterschiedlichen Filterungsstufen der Fehler kompensiert werden, ohne dass das Gesamtsystem fehlerbedingt beeinträchtigt wird.In a conventional parallel-processed system, the fault detection is not possible in a spatially resolving manner, since the processing units are only viewed as a whole and it is therefore only recognized that one of the processing units or both have an error. According to the invention, it is possible to detect the errors in an n-fold GPU arrangement in a spatially resolving manner. As a result, the error can be compensated for in a targeted manner with different filtering levels without the overall system being impaired as a result of the error.
Einer Reduzierung des Filtergrades kann bei Bildern durch eine geringere Bildsegmentierung erfolgen oder durch eine höhere Auflösung.The degree of filtering can be reduced for images by lowering the image segmentation or by using a higher resolution.
Die erste Verarbeitungseinheit
Dadurch können Kosten gespart werden.This can save costs.
Alternativ können jedoch die erste Verarbeitungseinheit
Die Verarbeitungseinheiten sind in der Lage die (einzelnen) Rechenleistungen im Voraus zu ermitteln und die Filtergrade im Voraus zu bestimmen bzw. die einzelnen GPUs dementsprechend anzusteuern. Somit wird nicht reaktiv auf einen Fehler oder auf die Fehlerhäufigkeit die Filtergrade konfiguriert, sondern die Konfiguration verläuft entsprechend präventiv.The processing units are able to determine the (individual) computing power in advance and to determine the filter degrees in advance or to control the individual GPUs accordingly. Thus, the filter degrees are not configured reactively to an error or to the error frequency, but the configuration is preventive.
Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens bei der Fehlerbestimmung ist, dass den Berechnungen unterschiedliche Wahrscheinlichkeiten bzw. mit ungleiche Wahrscheinlichkeitsverteilungen zugrunde liegen.One advantage of the present method when determining errors is that the calculations are based on different probabilities or with unequal probability distributions.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1a-1d1a-1d
- VerarbeitungssystemProcessing system
- 22
- FiltereinheitFilter unit
- 33rd
- SensorenSensors
- 4,4a4,4a
- erste Verarbeitungseinheitfirst processing unit
- 5,5a,5b5,5a, 5b
- zweite Verarbeitungseinheitsecond processing unit
- 66th
- VergleichseinheitComparison unit
- 77th
- dritte Verarbeitungseinheitthird processing unit
- 88th
-
x-te Verarbeitungseinheit 8
x-th processing unit 8 - AA.
- Aktionaction
- DD.
- Dynamische Anpassung der BandbreiteDynamic adjustment of the bandwidth
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 1997006487 A1 [0006]WO 1997006487 A1 [0006]
- EP 2693278 B1 [0007]EP 2693278 B1 [0007]
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020203965.8A DE102020203965A1 (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Processing system and method for redundant processing of input signals |
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DE102020203965.8A DE102020203965A1 (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Processing system and method for redundant processing of input signals |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11577617B2 (en) * | 2020-04-22 | 2023-02-14 | Nxp Usa, Inc. | Dynamic safe state control of electrical motor based on vehicle speed |
Citations (2)
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WO1997006487A1 (en) | 1995-08-10 | 1997-02-20 | Itt Automotive Europe Gmbh | Microprocessor system for safety-critical regulating systems |
EP2693278B1 (en) | 2012-07-31 | 2019-08-07 | Audi Ag | Method for efficiently securing the safety-critical functions of a control device and control device |
-
2020
- 2020-03-26 DE DE102020203965.8A patent/DE102020203965A1/en active Pending
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