DE102022106743A1 - Method and device for increasing the safety of a motor vehicle - Google Patents

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DE102022106743A1
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die Vorrichtung ist eingerichtet, auf Basis von Fahrzeug-internen Daten von ein oder mehreren Steuergeräten und/oder Bus-Systemen des Fahrzeugs unter Verwendung einer Visualisierungs-Methode synthetische Bilddaten zu generieren, sowie Sensordaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, die synthetischen Bilddaten und die Sensordaten gemeinsam anhand einer Maschinen-erlernten Auswerteeinheit auszuwerten, um eine mögliche Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs zu erkennen, und zumindest eine Sicherheitsmaßnahme in Bezug auf die Fahrsicherheit des Fahrzeugs zu bewirken, wenn eine mögliche Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs erkannt wird.

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A device for increasing the safety of a motor vehicle is described. The device is set up to generate synthetic image data using a visualization method based on vehicle-internal data from one or more control devices and/or bus systems of the vehicle, as well as sensor data from one or more environment sensors of the vehicle in relation to the environment of the vehicle. The device is further set up to evaluate the synthetic image data and the sensor data together using a machine-learned evaluation unit in order to detect a possible impairment of the data security of the vehicle, and to bring about at least one safety measure with regard to the driving safety of the vehicle if a possible impairment occurs the data security of the vehicle is recognized.
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Berücksichtigung der Datensicherheit eines (vernetzten) Kraftfahrzeugs bei Betrieb des Kraftfahrzeugs, um die Fahrsicherheit des Fahrzeugs zu erhöhen.The invention relates to a method and a corresponding device for taking into account the data security of a (networked) motor vehicle during operation of the motor vehicle in order to increase the driving safety of the vehicle.

Ein Fahrzeug, insbesondere ein zumindest teilweise autonom fahrendes Fahrzeug, kann ausgebildet sein, über eine (drahtlose) Kommunikationsverbindung mit ein oder mehreren anderen Fahrzeugen und/oder mit ein oder mehreren Infrastruktureinheiten (etwa mit Ampeln) zu kommunizieren. Eine derartige Fahrzeug-zu-Fahrzeug und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation kann von dem Fahrzeug dazu verwendet werden, Information in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs zu sammeln und bei dem (autonomen) Fahrbetrieb des Fahrzeugs zu berücksichtigen. So kann ein besonders sichererer (autonomer) Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht werden.A vehicle, in particular an at least partially autonomous vehicle, can be designed to communicate via a (wireless) communication connection with one or more other vehicles and/or with one or more infrastructure units (such as traffic lights). Such vehicle-to-vehicle and/or vehicle-to-infrastructure communication can be used by the vehicle to collect information relating to the vehicle's surroundings and to take this into account in the (autonomous) driving operation of the vehicle. This enables particularly safer (autonomous) driving of the vehicle.

Die Datenkommunikation mit ein oder mehreren Fahrzeug-externen Einheiten (wie z.B. einem anderen Fahrzeug und/oder einer Infrastruktureinheit) kann zumindest theoretisch zu einer Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs führen, da die Datenkommunikation von einer bösartigen Fahrzeug-externen Einheit dazu verwendet werden könnte, die Software und/oder die Kontroll-Daten des Fahrzeugs zu verändern, um das Verhalten des Fahrzeugs zu verändern. Dies kann (zumindest theoretisch) zu einer Beeinträchtigung der Fahrsicherheit des Fahrzeugs führen.Data communication with one or more devices external to the vehicle (such as another vehicle and/or an infrastructure unit) can, at least theoretically, lead to a compromise in the data security of the vehicle, since the data communication could be used by a malicious device external to the vehicle Modify software and/or the control data of the vehicle in order to change the behavior of the vehicle. This can (at least theoretically) lead to an impairment of the driving safety of the vehicle.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter und zuverlässiger Weise eine mögliche Beeinträchtigung der Datensicherheit eines Fahrzeugs zu erkennen, um die Fahrsicherheit des Fahrzeugs zu erhöhen.This document deals with the technical task of efficiently and reliably detecting a possible impairment of a vehicle's data security in order to increase the driving safety of the vehicle.

Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The task is solved by each of the independent claims. Advantageous embodiments are described, among other things, in the dependent claims. It should be noted that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all the features of the independent patent claim, without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can be made the subject of an independent claim, a division application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the description, which may constitute an invention independent of the features of the independent patent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die Vorrichtung ist eingerichtet, auf Basis von Fahrzeug-internen Daten von ein oder mehreren Steuergeräten und/oder Bus-Systemen des Fahrzeugs unter Verwendung einer Visualisierungs-Methode synthetische Bilddaten zu generieren. Die Fahrzeug-internen Daten können umfassen: ein von einem Steuergerät des Fahrzeugs ausgeführtes Software-Programm; Kontroll-Daten zur Steuerung von ein oder mehreren Aktoren (insbesondere Längs- und/oder Querführungsaktoren) des Fahrzeugs; und/oder Daten, die auf einem Bus-System des Fahrzeugs übertragen werden. Die Visualisierungs-Methode kann eine Binary Visualization Methode umfassen (wie in dem Dokument beschrieben, auf welches weiter unten Bezug genommen wird).According to one aspect, a device for increasing the safety of a motor vehicle is described. The device is set up to generate synthetic image data using a visualization method based on vehicle-internal data from one or more control devices and/or bus systems of the vehicle. The vehicle-internal data may include: a software program executed by a control unit of the vehicle; Control data for controlling one or more actuators (in particular longitudinal and/or lateral control actuators) of the vehicle; and/or data that is transmitted on a bus system of the vehicle. The visualization method may include a Binary Visualization method (as described in the document referred to below).

Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, Sensordaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs zu ermitteln. Die ein oder mehreren Umfeldsensoren können umfassen: ein oder mehrere Kameras, die jeweils eingerichtet sind, Kameradaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs als Sensordaten zu erfassen; ein oder mehrere Radarsensoren, die jeweils eingerichtet sind, eine Radar-Punktwolke in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs als Sensordaten zu erfassen; und/oder ein oder mehrere Lidarsensoren, die jeweils eingerichtet sind, eine Lidar-Punktwolke in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs als Sensordaten zu erfassen. Die ein oder mehreren Umfeldsensoren können an unterschiedlichen Position an dem Fahrzeug angeordnet sein.The device is also set up to determine sensor data from one or more surroundings sensors of the vehicle in relation to the surroundings of the vehicle. The one or more environmental sensors may include: one or more cameras, each configured to capture camera data relating to the vehicle's surroundings as sensor data; one or more radar sensors, each set up to capture a radar point cloud relating to the surroundings of the vehicle as sensor data; and/or one or more lidar sensors, each of which is set up to capture a lidar point cloud in relation to the surroundings of the vehicle as sensor data. The one or more environmental sensors can be arranged at different positions on the vehicle.

Die Sensordaten weisen typischerweise ein vordefiniertes Datenformat, insbesondere ein Tensor-förmiges Datenformat, auf. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Fahrzeug-internen Daten in synthetische Bilddaten zu überführen, die das vordefinierte Datenformat der Sensordaten aufweisen. So kann eine besonders effiziente gemeinsame Auswertung der synthetischen Bilddaten und der Sensordaten bewirkt werden.The sensor data typically has a predefined data format, in particular a tensor-shaped data format. The device can be set up to convert the vehicle-internal data into synthetic image data that has the predefined data format of the sensor data. In this way, a particularly efficient joint evaluation of the synthetic image data and the sensor data can be achieved.

Des Weiteren ist die Vorrichtung eingerichtet, die synthetischen Bilddaten und die Sensordaten gemeinsam anhand einer Maschinen-erlernten Auswerteeinheit auszuwerten, um eine mögliche Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs zu erkennen. Dabei weist die Auswerteeinheit bevorzugt ein oder mehrere Vision Transformers auf (wie in dem Dokument beschrieben, auf welches weiter unten Bezug genommen wird).Furthermore, the device is set up to evaluate the synthetic image data and the sensor data together using a machine-learned evaluation unit in order to detect a possible impairment of the vehicle's data security. The evaluation unit preferably has one or more vision transformers (as described in the document to which reference is made below).

Die Auswerteeinheit kann eine erste Teileinheit umfassen, die eingerichtet ist, auf Basis der synthetischen Bilddaten und auf Basis der Sensordaten ein oder mehrere Objekte im Umfeld des Fahrzeugs und ein oder mehrere Datensicherheits-Merkmale zu ermitteln. Ein Objekt kann statisch sein (z.B. ein Reifen, eine Fahrbahnbegrenzung, eine Leitplanke, etc.). Alternativ kann ein Objekt dynamisch sein (z.B. ein anderes Fahrzeug, ein Fußgänger, etc.). Des Weiteren kann die Auswerteeinheit eine zweite Teileinheit umfassen, die eingerichtet ist, auf Basis der ein oder mehreren Objekte im Umfeld des Fahrzeugs und auf Basis der ein oder mehreren Datensicherheits-Merkmale eine mögliche Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs zu erkennen. So kann eine besonders präzise und effiziente gemeinsame Auswertung der synthetischen Bilddaten und der Sensordaten ermöglicht werden.The evaluation unit can include a first subunit that is set up to determine one or more objects in the area surrounding the vehicle and one or more data security features based on the synthetic image data and based on the sensor data. An object can be static (e.g. a tire, a road barrier, a guardrail, etc.). Alternatively, an object can be dynamic (e.g. another vehicle, a pedestrian, etc.). Furthermore, the evaluation unit can comprise a second subunit which is set up to detect a possible impairment of the data security of the vehicle based on the one or more objects in the environment of the vehicle and on the basis of the one or more data security features. This enables a particularly precise and efficient joint evaluation of the synthetic image data and the sensor data.

Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, zumindest eine Sicherheitsmaßnahme in Bezug auf die Fahrsicherheit des Fahrzeugs zu bewirken, wenn eine mögliche Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs erkannt wird. Die Sicherheitsmaßnahme kann umfassen: das automatisierte Überführen des Fahrzeugs in einen sicheren Zustand, und/oder die Ausgabe eines Warnhinweises an einen Fahrer des Fahrzeugs.The device is also set up to bring about at least one safety measure with regard to the driving safety of the vehicle if a possible impairment of the data security of the vehicle is detected. The safety measure may include: automatically transferring the vehicle to a safe state, and/or issuing a warning to a driver of the vehicle.

Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die ausgebildet ist, in effizienter Weise Fahrzeug-interne Daten und Sensordaten (d.h. Umfelddaten) gemeinsame auszuwerten, um eine mögliche Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs zu erkennen. So kann die Fahrsicherheit des Fahrzeugs in zuverlässiger Weise erhöht werden.A device is therefore described which is designed to efficiently evaluate vehicle-internal data and sensor data (i.e. environmental data) together in order to detect a possible impairment of the vehicle's data security. In this way, the driving safety of the vehicle can be reliably increased.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst. According to a further aspect, a (road) motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described which includes the device described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Generieren von synthetischen Bilddaten auf Basis von Fahrzeug-internen Daten von ein oder mehreren Steuergeräten und/oder Bus-Systemen des Fahrzeugs unter Verwendung einer Visualisierungs-Methode. Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln von Sensordaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs.According to a further aspect, a method for increasing the safety of a motor vehicle is described. The method includes generating synthetic image data based on vehicle-internal data from one or more control devices and/or bus systems of the vehicle using a visualization method. The method further includes determining sensor data from one or more surroundings sensors of the vehicle in relation to the surroundings of the vehicle.

Des Weiteren umfasst das Verfahren das gemeinsame Auswerten der synthetischen Bilddaten und der Sensordaten anhand einer Maschinen-erlernten Auswerteeinheit, um eine mögliche Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs zu erkennen, sowie das Bewirken zumindest einer Sicherheitsmaßnahme in Bezug auf die Fahrsicherheit des Fahrzeugs, wenn eine mögliche Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs erkannt wird.Furthermore, the method includes the joint evaluation of the synthetic image data and the sensor data using a machine-learned evaluation unit in order to detect a possible impairment of the data security of the vehicle, as well as the effecting of at least one safety measure with regard to the driving safety of the vehicle if there is a possible impairment the data security of the vehicle is recognized.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to run on a processor (e.g. on a vehicle control unit) and thereby carry out the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program configured to be executed on a processor and thereby carry out the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in a variety of ways. Furthermore, features listed in brackets are to be understood as optional features.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
  • 2 eine beispielhafte Datenverarbeitung in einem Fahrzeug; und
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Berücksichtigung der Datensicherheit bei Betrieb eines Kraftfahrzeugs.
The invention is further described in more detail using exemplary embodiments. Show it
  • 1 exemplary components of a vehicle;
  • 2 an example of data processing in a vehicle; and
  • 3 a flowchart of an exemplary method for taking data security into account when operating a motor vehicle.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument damit, die Betriebs- und/oder Fahrsicherheit eines Fahrzeugs bei Vorliegen einer möglichen Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs zu erhöhen. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit ein oder mehreren Umfeldsensoren 102 (z.B. einer Kamera, einem Lidarsensor, einem Radarsensor, einem Ultraschallsensor, etc.), die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Ein Steuergerät 101 des Fahrzeugs 100 kann ausgebildet sein, auf Basis der Sensordaten ein Umfeldmodell des Umfelds des Fahrzeugs 100 zu erstellen (mit ein oder mehreren Objekten und/oder Hindernissen). Ferner kann das Steuergerät 101 eingerichtet sein, ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsaktoren 104 (z.B. einen Antriebsmotor, eine Bremsvorrichtung und/oder eine Lenkvorrichtung) in Abhängigkeit von den Sensordaten und/oder in Abhängigkeit von dem ermittelten Umfeldmodell zu betreiben, um das Fahrzeug 100 zumindest teilweise automatisiert längs- und/oder querzuführen. Zu diesem Zweck können Kontroll-Daten über ein oder mehreren Bus-Systeme 103 des Fahrzeugs 100 von dem Steuergerät 101 an die ein oder mehreren Aktoren 104 übertragen werden.As explained at the beginning, this document is concerned with increasing the operational and/or driving safety of a vehicle in the event of a possible impairment of the vehicle's data security. In this context shows 1 an exemplary vehicle 100 with one or more surroundings sensors 102 (e.g. a camera, a lidar sensor, a radar sensor, an ultrasonic sensor, etc.) that are set up to capture sensor data related to the surroundings of the vehicle 100. A control device 101 of the vehicle 100 can be designed to create an environment model based on the sensor data Environment of the vehicle 100 to create (with one or more objects and / or obstacles). Furthermore, the control device 101 can be set up to operate one or more longitudinal and/or transverse guidance actuators 104 (e.g. a drive motor, a braking device and/or a steering device) depending on the sensor data and/or depending on the determined environment model in order to do this Vehicle 100 can be guided longitudinally and/or transversely at least partially automatically. For this purpose, control data can be transmitted from the control unit 101 to the one or more actuators 104 via one or more bus systems 103 of the vehicle 100.

Das Fahrzeug 100 kann ferner eine Kommunikationseinheit (nicht dargestellt) umfassen, die es dem Fahrzeug 100 ermöglicht, mit einer Fahrzeug-externen Einheit (z.B. mit einem anderen Fahrzeug und/oder mit einer Infrastruktureinheit) zu kommunizieren (für eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug- und/oder für eine Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation). Ein Datenaustausch mit einer Fahrzeug-externen Einheit kann zumindest theoretisch dazu führen, dass Daten, die über die ein oder mehrere Bus-Systeme 103 übertragen werden, und/oder SoftwareProgramme von ein oder mehrere Steuergeräten 101 von einer bösartigen Fahrzeug-externen Einheit verändert werden, was zu einer Beeinträchtigung der Sicherheit des Fahrzeugs 100 führen kann.The vehicle 100 may further include a communication unit (not shown) that enables the vehicle 100 to communicate with a vehicle-external unit (e.g., with another vehicle and/or with an infrastructure unit) (for vehicle-to-vehicle communication). and/or for vehicle-to-infrastructure communication). A data exchange with a unit external to the vehicle can, at least theoretically, lead to data transmitted via the one or more bus systems 103 and/or software programs from one or more control devices 101 being modified by a malicious unit external to the vehicle. which can lead to an impairment of the safety of the vehicle 100.

2 zeigt eine beispielhafte Datenverarbeitung 200, die dazu verwendet werden kann, eine Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs 100 zu erkennen und die Fahrsicherheit des Fahrzeugs 100 zu erhöhen. Wie bereits weiter oben dargelegt, kann das Fahrzeug 100 ein oder mehrere Umfeldsensoren 102, z.B. eine Kamera 201, einen Radarsensoren 202 und/oder einen Lidarsensor 203, umfassen, die eingerichtet sind, Sensordaten 204 (in diesem Dokument auch als Umfelddaten bezeichnet) in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Die Umfelddaten 204 können einer Auswerteeinheit 221, 222 bereitgestellt werden. 2 shows an exemplary data processing 200, which can be used to detect an impairment of the data security of the vehicle 100 and to increase the driving safety of the vehicle 100. As already explained above, the vehicle 100 can include one or more environment sensors 102, for example a camera 201, a radar sensor 202 and/or a lidar sensor 203, which are set up to relate sensor data 204 (also referred to as environment data in this document). to capture the surroundings of the vehicle 100. The environment data 204 can be provided to an evaluation unit 221, 222.

Ferner kann die Datenverarbeitung 200 eine Datensicherheitseinheit 210 umfassen, die eingerichtet ist, Fahrzeug-interne Daten 215 von ein oder mehreren Steuergeräten 101, 213, 216 (z.B. von einem Motor-Steuergerät 213 und/oder von einem Steuergerät 216 zur Erfassung und/oder Beeinflussung der Fahrdynamik) auszuwerten. Die Fahrzeug-internen Daten 215 können durch eine Sammeleinheit 211 gesammelt werden. Ferner können anhand einer Visualisierungseinheit 212 auf Basis der Fahrzeug-internen Daten 215 synthetische Bilddaten 214 erzeugt werden. Die Visualisierungseinheit 212 kann eine Binary Visualization Methode verwenden, um auf Basis der Fahrzeug-internen Daten 215 Bilddaten 214 zu generieren. Eine beispielhafte Binary Visualization Methode wird in Irina Baptista et al., „A Novel Malware Detection System Based On Machine Learning and Binary Visualization“, arXiv:1904.00859v1 [cs.CR] 1 Apr 2019 beschrieben, wobei dieses Dokument durch Bezugnahme vollständig in dieses Dokument aufgenommen wird.Furthermore, the data processing 200 can include a data security unit 210, which is set up to collect and/or influence vehicle-internal data 215 from one or more control devices 101, 213, 216 (e.g. from an engine control device 213 and/or from a control device 216 the driving dynamics). The vehicle-internal data 215 can be collected by a collection unit 211. Furthermore, synthetic image data 214 can be generated using a visualization unit 212 based on the vehicle-internal data 215. The visualization unit 212 can use a binary visualization method to generate image data 214 based on the vehicle-internal data 215. An exemplary binary visualization method is described in Irina Baptista et al., “A Novel Malware Detection System Based On Machine Learning and Binary Visualization,” arXiv:1904.00859v1 [cs.CR] 1 Apr 2019, which document is incorporated in its entirety by reference document is recorded.

Die synthetischen Bilddaten 214 können derart generiert werden, dass die synthetischen Bilddaten 214 die gleiche Datenstruktur aufweisen, wie die Umfelddaten 204, insbesondere wie ein Frame der Umfelddaten 204. Dies ermöglicht eine besonders effiziente und vorteilhafte, kombinierte und/oder gemeinsame Auswertung der Umfelddaten 204 und der synthetischen Bilddaten 214 in der Auswerteeinheit 221, 222. Ferner sind die synthetischen Bilddaten bzw. die Fahrzeug-internen Daten 215 bevorzugt zeitlich mit den Umfelddaten 214 synchronisiert.The synthetic image data 214 can be generated in such a way that the synthetic image data 214 has the same data structure as the environment data 204, in particular like a frame of the environment data 204. This enables a particularly efficient and advantageous, combined and/or joint evaluation of the environment data 204 and the synthetic image data 214 in the evaluation unit 221, 222. Furthermore, the synthetic image data or the vehicle-internal data 215 are preferably synchronized in time with the surroundings data 214.

Die Auswerteeinheit 221, 222 kann ein oder mehreren im Vorfeld angelernte neuronale Netze (insbesondere Convolutional Neural Networks (CNNs)) aufweisen. In einem bevorzugten Beispiel weist die Auswerteeinheit 221, 222 ein oder mehrere Vision Transformers (ViT) auf. Vision Transformers werden z.B. in Alexey Dosovitskiy et al., „AN IMAGE IS WORTH 16X16 WORDS: TRANSFORMERS FOR IMAGE RECOGNITION AT SCALE", arXiv:2010.11929v2 [cs.CV] 3 Jun 2021, beschrieben, wobei dieses Dokument durch Bezugnahme vollständig in dieses Dokument aufgenommen wird.The evaluation unit 221, 222 can have one or more previously trained neural networks (in particular convolutional neural networks (CNNs)). In a preferred example, the evaluation unit 221, 222 has one or more Vision Transformers (ViT). Vision Transformers are described, for example, in Alexey Dosovitskiy et al., "AN IMAGE IS WORTH 16X16 WORDS: TRANSFORMERS FOR IMAGE RECOGNITION AT SCALE", arXiv:2010.11929v2 [cs.CV] 3 Jun 2021, which document is incorporated in its entirety by reference document is recorded.

Die Umfelddaten 204 und die synthetischen Bilddaten 214 können gemeinsam von der Auswerteeinheit 221, 222 ausgewertet werden, um eine Beeinträchtigung der Datensicherheit des Fahrzeugs 100 zu detektieren. Zu diesem Zweck kann die Auswerteeinheit 221, 222 auf Basis von Trainingsdaten angelernt worden sein, wobei die Trainingsdaten eine Vielzahl von gelabelten Datensätzen umfassen. Ein gelaberter Datensatz kann dabei als Eingangsdaten der Auswerteeinheit 221, 222 eine bestimmte Kombination aus Umfelddaten 204 und synthetischen Bilddaten 214 aufweisen. Ferner kann der Datensatz als Label anzeigen, ob bei der bestimmten Kombination aus Umfelddaten 204 und synthetischen Bilddaten 214 eine Beeinträchtigung der Datensicherheit vorlag oder nicht. Ggf. kann zusätzlich der Typ der Beeinträchtigung der Datensicherheit angezeigt werden (aus einer Menge von unterschiedlichen Typen). So kann die Auswerteeinheit 221, 222 in zuverlässiger Weise angelernt werden, um eine Beeinträchtigung der Datensicherheit zu detektieren (und ggf. um den Typ der Beeinträchtigung der Datensicherheit zu detektieren).The environment data 204 and the synthetic image data 214 can be evaluated together by the evaluation unit 221, 222 in order to detect an impairment of the data security of the vehicle 100. For this purpose, the evaluation unit 221, 222 can have been trained on the basis of training data, the training data comprising a large number of labeled data sets. A babbled data set can have a specific combination of environmental data 204 and synthetic image data 214 as input data for the evaluation unit 221, 222. Furthermore, the data record can indicate as a label whether or not there was an impairment of data security in the specific combination of environmental data 204 and synthetic image data 214. If necessary, the type of data security impairment can also be displayed (from a number of different types). The evaluation unit 221, 222 can thus be trained in a reliable manner in order to detect an impairment of data security (and, if necessary, to detect the type of impairment of data security).

Die Auswerteeinheit 221, 222 kann ferner eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten 204 Objekte im Umfeld des Fahrzeugs 100 zu detektieren.The evaluation unit 221, 222 can also be set up to detect objects in the environment of the vehicle 100 based on the environment data 204.

Ggf. kann die Auswerteinheit 221, 222 mehrstufig ausgebildet sein, in einer ersten Stufe bzw. Teileinheit 221 der Auswerteeinheit (z.B. in einem ersten Vision Transformer) können auf Basis der Umfelddaten 204 Objekte und/oder Hindernisse 205 im Umfeld des Fahrzeugs 100 erkannt werden. Ferner können durch die erste Stufe 221 der Auswerteeinheit auf Basis der synthetischen Bilddaten 214 ein oder mehrere Datensicherheits-Merkmale 224, 226 detektiert werden. Die Ausgangsdaten 225, 226 der der ersten Stufe 221 des Auswerteeinheit können in einer zweiten Stufe 222 der Auswerteeinheit (z.B. in einem zweiten Vision Transformer) verarbeitet werden, um eine (schwerwiegende) Beeinträchtigung 227 der Datensicherheit zu detektieren, die z.B. zu einem Unfall des Fahrzeugs 100 führen könnte.If necessary, the evaluation unit 221, 222 can be designed in multiple stages; in a first stage or subunit 221 of the evaluation unit (for example in a first vision transformer), objects and/or obstacles 205 in the environment of the vehicle 100 can be recognized based on the environmental data 204. Furthermore, one or more data security features 224, 226 can be detected by the first stage 221 of the evaluation unit based on the synthetic image data 214. The output data 225, 226 of the first stage 221 of the evaluation unit can be processed in a second stage 222 of the evaluation unit (for example in a second vision transformer) in order to detect a (serious) impairment 227 of data security, which could, for example, lead to an accident of the vehicle 100 could lead.

Wenn eine Beeinträchtigung 227 der Datensicherheit detektiert wird, so können von einer autonomen Fahreinheit 223 des Fahrzeugs 100 ein oder mehreren Sicherheitsmaßnahmen bewirkt werden, z.B. um das Fahrzeug 100 in einen sicheren Zustand zu überführen. Beispielsweise kann bewirkt werden, dass das Fahrzeug 100 automatisch an den Fahrbahnrand gefahren und dort in den Stillstand versetzt wird. So kann die Fahrsicherheit des Fahrzeugs 100 bei Vorliegen einer möglichen Beeinträchtigung der Datensicherheit in zuverlässiger Weise erhöht werden.If an impairment 227 of data security is detected, one or more security measures can be implemented by an autonomous driving unit 223 of the vehicle 100, for example in order to transfer the vehicle 100 to a safe state. For example, it can be caused that the vehicle 100 is automatically driven to the edge of the road and brought to a standstill there. In this way, the driving safety of the vehicle 100 can be reliably increased in the event of a possible impairment of data security.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 300 zur Erhöhung der (Fahr-) Sicherheit eines Kraftfahrzeugs 100. Das Verfahren 300 umfasst das Generieren 301 von synthetischen Bilddaten 214 auf Basis von Fahrzeug-internen Daten 215 von ein oder mehreren Steuergeräten 213, 216 und/oder Bus-Systemen 103 des Fahrzeugs 100 unter Verwendung einer Visualisierungs-Methode. Des Weiteren umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 302 von Sensordaten 204 von ein oder mehreren Umfeldsensoren 102, 201, 202, 203 des Fahrzeugs 100 in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100. 3 shows a flowchart of a (possibly computer-implemented) method 300 for increasing the (driving) safety of a motor vehicle 100. The method 300 includes generating 301 synthetic image data 214 based on vehicle-internal data 215 from one or more control devices 213 , 216 and/or bus systems 103 of the vehicle 100 using a visualization method. Furthermore, the method 300 includes determining 302 sensor data 204 from one or more surroundings sensors 102, 201, 202, 203 of the vehicle 100 in relation to the surroundings of the vehicle 100.

Das Verfahren 300 umfasst ferner das gemeinsame Auswerten 303 der synthetischen Bilddaten 214 und der Sensordaten 204 anhand einer Maschinen-erlernten Auswerteeinheit 221, 222, um eine mögliche Beeinträchtigung 227 der Datensicherheit des Fahrzeugs 100 zu erkennen.The method 300 further includes the joint evaluation 303 of the synthetic image data 214 and the sensor data 204 using a machine-learned evaluation unit 221, 222 in order to detect a possible impairment 227 of the data security of the vehicle 100.

Des Weiteren umfasst das Verfahren 300 das Bewirken 304 zumindest einer Sicherheitsmaßnahme in Bezug auf die Fahrsicherheit des Fahrzeugs 100, wenn eine mögliche Beeinträchtigung 227 der Datensicherheit des Fahrzeugs 100 erkannt wird.Furthermore, the method 300 includes effecting 304 at least one security measure in relation to the driving safety of the vehicle 100 if a possible impairment 227 of the data security of the vehicle 100 is detected.

Durch die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte kann die Fahrsicherheit eines Fahrzeugs 100, das für eine Datenkommunikation mit einer Fahrzeug-externen Einheit befähigt ist, und daher Datensicherheits-Beeinträchtigungen ausgesetzt sein könnte, in effizienter und zuverlässiger Weise erhöht werden.Through the aspects described in this document, the driving safety of a vehicle 100, which is capable of data communication with a device external to the vehicle and therefore could be exposed to data security impairments, can be increased in an efficient and reliable manner.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems by way of example.

Claims (9)

Vorrichtung (101) zur Erhöhung der Sicherheit eines Kraftfahrzeugs (100); wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, - auf Basis von Fahrzeug-internen Daten (215) von ein oder mehreren Steuergeräten (213, 216) und/oder Bus-Systemen (103) des Fahrzeugs (100) unter Verwendung einer Visualisierungs-Methode synthetische Bilddaten (214) zu generieren; - Sensordaten (204) von ein oder mehreren Umfeldsensoren (102, 201, 202, 203) des Fahrzeugs (100) in Bezug auf ein Umfeld des Fahrzeugs (100) zu ermitteln; - die synthetischen Bilddaten (214) und die Sensordaten (204) gemeinsam anhand einer Maschinen-erlernten Auswerteeinheit (221, 222) auszuwerten, um eine mögliche Beeinträchtigung (227) der Datensicherheit des Fahrzeugs (100) zu erkennen; und - zumindest eine Sicherheitsmaßnahme in Bezug auf die Fahrsicherheit des Fahrzeugs (100) zu bewirken, wenn eine mögliche Beeinträchtigung (227) der Datensicherheit des Fahrzeugs (100) erkannt wird.Device (101) for increasing the safety of a motor vehicle (100); wherein the device (101) is set up, - generate synthetic image data (214) using a visualization method based on vehicle-internal data (215) from one or more control devices (213, 216) and/or bus systems (103) of the vehicle (100); - to determine sensor data (204) from one or more environment sensors (102, 201, 202, 203) of the vehicle (100) in relation to an environment of the vehicle (100); - evaluate the synthetic image data (214) and the sensor data (204) together using a machine-learned evaluation unit (221, 222) in order to detect a possible impairment (227) of the data security of the vehicle (100); and - to bring about at least one safety measure in relation to the driving safety of the vehicle (100) if a possible impairment (227) of the data security of the vehicle (100) is detected. Vorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, wobei die Visualisierungs-Methode eine Binary Visualization Methode umfasst.Device (101) according to Claim 1 , where the visualization method includes a binary visualization method. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (221, 222) ein oder mehrere Vision Transformers umfasst.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (221, 222) comprises one or more vision transformers. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (221, 222) umfasst, - eine erste Teileinheit (221), die eingerichtet ist, auf Basis der synthetischen Bilddaten (214) und auf Basis der Sensordaten (204) ein oder mehrere Objekte (225) im Umfeld des Fahrzeugs (100) und ein oder mehrere Datensicherheits-Merkmale (226) zu ermitteln; und - eine zweite Teileinheit (222), die eingerichtet ist, auf Basis der ein oder mehreren Objekte (225) im Umfeld des Fahrzeugs (100) und auf Basis der ein oder mehreren Datensicherheits-Merkmale (226) eine mögliche Beeinträchtigung (227) der Datensicherheit des Fahrzeugs (100) zu erkennen.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (221, 222) comprises - a first subunit (221) which is set up based on the synthetic image data (214) and based on the sensor data (204). to determine a plurality of objects (225) in the surroundings of the vehicle (100) and one or more data security features (226); and - a second subunit (222), which is set up based on the one or more objects (225) in the environment of the vehicle (100) and based on the one or more data security features (226) to detect a possible impairment (227) of the data security of the vehicle (100). Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ein oder mehreren Umfeldsensoren (102, 201, 202, 203) umfassen, - eine Kamera (201), die eingerichtet ist, Kameradaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs (100) als Sensordaten (204) zu erfassen; - einen Radarsensor (202), der eingerichtet ist, eine Radar-Punktwolke in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs (100) als Sensordaten (204) zu erfassen; und/oder - einen Lidarsensor (203), der eingerichtet ist, eine Lidar-Punktwolke in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs (100) als Sensordaten (204) zu erfassen.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the one or more environmental sensors (102, 201, 202, 203) comprise, - a camera (201) which is set up to record camera data relating to the surroundings of the vehicle (100) as sensor data (204); - a radar sensor (202) which is set up to record a radar point cloud in relation to the surroundings of the vehicle (100) as sensor data (204); and or - a lidar sensor (203) which is set up to record a lidar point cloud in relation to the surroundings of the vehicle (100) as sensor data (204). Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrzeug-internen Daten (215) umfassen, - ein von einem Steuergerät (213, 216) des Fahrzeugs (100) ausgeführtes Software-Programm; und/oder - Kontroll-Daten zur Steuerung von ein oder mehreren Aktoren (104) des Fahrzeugs (100); und/oder - Daten, die auf einem Bus-System (103) des Fahrzeugs (100) übertragen werden.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the vehicle-internal data (215) comprises, - a software program executed by a control unit (213, 216) of the vehicle (100); and or - Control data for controlling one or more actuators (104) of the vehicle (100); and or - Data that is transmitted on a bus system (103) of the vehicle (100). Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitsmaßnahme umfasst, - das automatisierte Überführen des Fahrzeugs (100) in einen sicheren Zustand; und/oder - die Ausgabe eines Warnhinweises an einen Fahrer des Fahrzeugs (100).Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the security measure comprises: - the automated transfer of the vehicle (100) to a safe state; and or - the issuance of a warning to a driver of the vehicle (100). Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Sensordaten (204) ein vordefiniertes Datenformat, insbesondere ein Tensor-förmiges Datenformat, aufweisen; und - die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, die Fahrzeug-internen Daten (215) in synthetische Bilddaten (214) zu überführen, die das vordefinierte Datenformat der Sensordaten (204) aufweisen.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein - the sensor data (204) have a predefined data format, in particular a tensor-shaped data format; and - The device (101) is set up to convert the vehicle-internal data (215) into synthetic image data (214) which has the predefined data format of the sensor data (204). Verfahren (300) zur Erhöhung der Sicherheit eines Kraftfahrzeugs (100); wobei das Verfahren (300) umfasst, - Generieren (301) von synthetischen Bilddaten (214) auf Basis von Fahrzeug-internen Daten (215) von ein oder mehreren Steuergeräten (213, 216) und/oder Bus-Systemen (103) des Fahrzeugs (100) unter Verwendung einer Visualisierungs-Methode; - Ermitteln (302) von Sensordaten (204) von ein oder mehreren Umfeldsensoren (102, 201, 202, 203) des Fahrzeugs (100) in Bezug auf ein Umfeld des Fahrzeugs (100); - gemeinsames Auswerten (303) der synthetischen Bilddaten (214) und der Sensordaten (204) anhand einer Maschinen-erlernten Auswerteeinheit (221, 222), um eine mögliche Beeinträchtigung (227) der Datensicherheit des Fahrzeugs (100) zu erkennen; und - Bewirken (304) zumindest einer Sicherheitsmaßnahme in Bezug auf die Fahrsicherheit des Fahrzeugs (100), wenn eine mögliche Beeinträchtigung (227) der Datensicherheit des Fahrzeugs (100) erkannt wird.Method (300) for increasing the safety of a motor vehicle (100); wherein the method (300) comprises, - Generating (301) synthetic image data (214) based on vehicle-internal data (215) from one or more control devices (213, 216) and/or bus systems (103) of the vehicle (100) using a visualization system Method; - Determining (302) sensor data (204) from one or more environment sensors (102, 201, 202, 203) of the vehicle (100) in relation to an environment of the vehicle (100); - joint evaluation (303) of the synthetic image data (214) and the sensor data (204) using a machine-learned evaluation unit (221, 222) in order to detect a possible impairment (227) of the data security of the vehicle (100); and - Effecting (304) at least one security measure in relation to the driving safety of the vehicle (100) if a possible impairment (227) of the data security of the vehicle (100) is detected.
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