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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorhersage einer Auslastung und/oder einer Latenz von fahrzeuginternen Systemen von Kraftfahrzeugen, wobei ein Kraftfahrzeug ein fahrzeuginternes System umfassend Module und eine Kommunikationsverbindung aufweist, wobei eine Datenübertragung zwischen den Modulen über die Kommunikationsverbindung erfolgt.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem fahrzeuginternen System umfassend Module und eine Kommunikationsverbindung für eine Datenübertragung zwischen den Modulen, sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens zur Vorhersage einer Auslastung und/oder einer Latenz von fahrzeuginternen Systemen von Kraftfahrzeugen.
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In modernen Kraftfahrzeugen nimmt der Automatisierungs- und Vernetzungsgrad stetig zu, wodurch die Systemkomplexität drastisch ansteigt. Zusätzlich zur wachsenden drahtlosen Konnektivität mit fahrzeugexternen Systemen nimmt auch die fahrzeuginterne, oft drahtgebundene, Kommunikation zwischen verschiedenen Recheneinheiten und/oder Sensoren zu. Aufgrund der großen Datenmengen sind Verzögerungen in der Datenverarbeitung und Datenauswertung im Kraftfahrzeug zu erwarten.
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Diese latenz- und auslastungsbedingten Verzögerungen können sich in vielfacher Hinsicht auf den Fahrzeugbetrieb auswirken. So können elementare oder nebengeordnete Fahrzeugfunktionen beeinträchtigt werden. Darüber hinaus kann eine fahrzeuginterne Verzögerung in der Datenverarbeitung auch zu Problemen in der Kommunikation mit fahrzeugexternen, beispielweise cloudbasierten, Systemen oder mit Backend-Diensten führen.
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Aus der
US 2019/0234752 A1 ist ein System zur Auswahl von Reiserouten bekannt. Das System umfasst historische Latenzdaten und Reiseroutenmodule. Die historischen Latenzdaten sind mit der Übertragung von Signalen in einem Netzwerk für eine oder mehrere Fahrzeuganwendungen eines Fahrzeugs verbunden. Ein Charakterisierungsmodul erhält charakteristische Verteilungen der historischen Latenzdaten an ausgewählten Orten entlang der Reiserouten und erstellt eine Vorhersage von Latenzen entlang jeder der Reiserouten. Das Reiseroutenmodul wählt eine der Reiserouten auf der Grundlage der vorhergesagten Latenzen der Signale aus.
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Die
US 2019/0238436 A1 offenbart ein System zur Bereitstellung von Fahrzeugfunktionen, welches ein Latenzcharakterisierungsmodul und ein Vorhersagemodul aufweist. Es werden Latenzen entlang mehrerer Reiserouten vorhergesagt. Ein Reiseroutenmodul wählt die Reiseroute mit der geringsten vorhergesagten Latenz aus.
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Aus der
US 2021/0123757 A1 ist ein Verfahren zur Verwaltung von Fahrzeugressourcen bekannt, umfassend die Schritte Ausführen mindestens einer eine Ressource benötigenden Anwendung in einem ersten Modus, wobei die mindestens eine Anwendung einem autonomen Fahrprozess des Fahrzeugs zugeordnet ist, Erhalten von Routeninformationen, Erhalten von Standortinformationen betreffend einen aktuellen Standort des Fahrzeugs von einer am Fahrzeug angeordneten Positionsdatengenerierungsvorrichtung, und Vorhersagen des Ressourcenverbrauchs für den ersten Modus unter Verwendung der Routeninformationen und der Standortinformationen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vorhersage einer Auslastung und/oder einer Latenz von fahrzeuginternen Systemen von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, mit welchem verzögerungsbedingte Beeinträchtigungen von Fahrzeugfunktionen verringert werden können.
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Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ein Verfahren zur Vorhersage einer Auslastung und/oder einer Latenz von fahrzeuginternen Systemen von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen, wobei ein Kraftfahrzeug ein fahrzeuginternes System umfassend Module und eine Kommunikationsverbindung aufweist, wobei eine Datenübertragung zwischen den Modulen über die Kommunikationsverbindung erfolgt, wobei das Verfahren die Schritte:
- - Ermittlung einer Auslastung der Module und/oder einer Latenz der Datenübertragung,
- - Ermittlung eines vorhersagefähigen Modells der Auslastung und/oder der Latenz,
- - Vorhersage einer zu erwartenden Auslastung und/oder Latenz des fahrzeuginternen Systems auf Basis des ermittelten Modells
umfasst.
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Bei dem fahrzeuginternen System des Kraftfahrzeugs kann es sich um jedwedes System handeln, bei dem Daten zwischen Modulen über eine Kommunikationsverbindung ausgetauscht werden. Das fahrzeuginterne System kann beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem, ein System für autonome Fahrfunktionen, ein Motorsteuerungssystem oder ein Infotainment-System sein. Ferner kann das fahrzeuginterne System auch ein System sein, welches eingerichtet ist, mit externen Systemen Daten auszutauschen.
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Bei den Modulen kann es sich beispielsweise um Recheneinheiten, Steuermodule und/oder Sensoren handeln. Für die Durchführung der Funktionen des fahrzeuginternen Systems werden zwischen den Modulen Daten über die Kommunikationsverbindung übertragen. Dabei kann es zu Verzögerungen der Datenverarbeitung und Datenauswertung kommen, welche zum einen durch die Auslastung der Module, beispielsweise der Recheneinheiten, Steuergeräte oder Sensoren, und zum anderen durch eine erhöhte Latenz der Kommunikationsverbindung hervorgerufen sein können.
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Verfahrensgemäß wird zunächst eine Auslastung der Module und/oder eine Latenz der Datenübertragung ermittelt. Dabei kann es sich um eine aktuelle, während der Ausführung der Funktionen des fahrzeuginternen Systems vorliegende Auslastung der Module und/oder um eine aktuelle Latenz der Datenübertragung handeln. Anschließend wird ein vorhersagefähiges Modell der Auslastung und/oder der Latenz ermittelt, wobei diese Ermittlung auf Basis der zuvor ermittelten aktuellen Auslastung und/oder Latenz erfolgen kann. Das vorhersagefähige Modell wird wiederum zur Basis einer Vorhersage einer zu erwartenden Auslastung und/oder Latenz des fahrzeuginternen Systems herangezogen.
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Mit anderen Worten kann im Betrieb des Kraftfahrzeugs und insbesondere des fahrzeuginternen Systems, nachdem das vorhersagefähige Modell ermittelt wurde, vorhergesagt werden, welche Auslastung und/oder Latenz des fahrzeuginternen Systems zu erwarten ist. Überschreitet die erwartete Auslastung oder Latenz einen vorbestimmten Schwellwert, kann der Betrieb des fahrzeuginternen Systems angepasst werden.
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Bevorzugt erfolgt die Ermittlung des vorhersagefähigen Modells der Auslastung und/oder der Latenz auf Basis und/oder unter Verwendung der ermittelten Auslastung der Module und/oder der ermittelten Latenz der Datenübertragung.
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Bevorzugt ist das Kraftfahrzeug ein automatisiertes oder autonomes Kraftfahrzeug.
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Insbesondere handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Kraftfahrzeug mit einem hohen Automatisierungsgrad zumindest der Stufe 4.
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Die Durchführung automatisierter oder autonomer Fahrfunktionen ist besonders auf eine schnelle Datenverarbeitung angewiesen. Sollte es dabei zu Verzögerungen aufgrund einer hohen Auslastung der Module, beispielsweise von Recheneinheiten oder Sensoren, oder aufgrund einer hohen Latenz der Kommunikationsverbindung zwischen den Modulen kommen, können die automatisierten oder autonomen Fahrzeugfunktionen beeinträchtigt werden.
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Aufgrund der Vorhersage der zu erwartenden Auslastung und/oder Latenz des fahrzeuginternen Systems wird es möglich, die automatisierten oder autonomen Fahrfunktionen anzupassen, um die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und weiterer Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten. Die Anpassungen können beispielsweise eine Verringerung der Fahrgeschwindigkeit, eine Erhöhung des Abstands zu weiteren Fahrzeugen oder eine Übergabe der Fahrzeugkontrolle an einen Fahrzeugführer umfassen.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Module mindestens eine Recheneinheit und/oder ein elektronisches Steuergerät und/oder eine CPU und/oder eine Speichervorrichtung umfassen.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Module Sensoren, bevorzugt Kameras und/oder LIDAR-Sensoren und/oder Ultraschallsensoren und/oder Radarsensoren, umfassen.
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Fahrzeuginterne Systeme für automatisierte und autonome Fahrfunktionen sind auf eine Vielzahl von Umgebungsdaten angewiesen. Derartige Umgebungsdaten werden meist mit Kameras, LIDAR-Sensoren, Ultraschallsensoren oder Radarsensoren ermittelt. Die Umgebungsdaten müssen mit einer möglichst geringen Latenz an eine entsprechende Recheneinheit zur Auswertung übertragen werden.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Kommunikationsverbindung eine drahtgebundene Verbindung ist, und bevorzugt eine Ethernet-Verbindung und/oder einen Datenbus, weiter bevorzugt einen CAN-Bus oder einen LIN-BUS, umfasst.
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Fahrzeuginterne Systeme weisen meist drahtgebundene Kommunikationsverbindungen auf. Diese drahtgebundenen Verbindungen können als Ethernet-Verbindungen ausgestaltet sein beziehungsweise einen Datenbus umfassen, welcher als CAN-Bus oder LIN-Bus ausgebildet sein kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kommunikationsverbindung eine drahtlose Verbindung, bevorzugt eine WIFI-Verbindung oder eine NFC-Verbindung, ist.
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Auch weitere drahtlose Verbindungen, wie beispielsweise 5G-Verbindungen oder andere Mobilfunkverbindungen, können vorgesehen sein. Eine drahtlose Verbindung kann nicht nur für die fahrzeuginterne Datenübertragung zwischen den Modulen eingesetzt werden, sondern es können von dem fahrzeuginternen System auch Daten mit externen Systemen, beispielsweise cloudbasierten Systemen oder Backend-Systemen, ausgetauscht werden. Bei den externen Systemen kann es sich auch um V2V- oder V2X- Systeme handeln.
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Mit weiterem Vorteil ist vorgesehen, dass die Ermittlung der Auslastung der Module und/oder der Latenz der Datenübertragung lokal im Kraftfahrzeug erfolgt.
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Ferner bevorzugt ist vorgesehen, dass eine aktuelle Auslastung der Module und/oder eine aktuelle Latenz der Datenübertragung ermittelt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist somit vorgesehen, dass die Ermittlung der Auslastung der Module und/oder der Latenz der Datenübertragung lokal im Kraftfahrzeug erfolgt. Durch die lokale Ermittlung der Auslastung und/oder der Latenz kann eine unnötige Datenübertragung an externe Systeme vermieden werden. Insbesondere wird hierbei die aktuelle Auslastung und/oder Latenz ermittelt, das heißt während der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes wird die aktuell in dem fahrzeuginternen System vorliegende Auslastung und/oder Latenz ermittelt.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass für die Ermittlung der Auslastung der Module und/oder der Latenz der Datenübertragung mindestens ein Parameter ausgewertet wird.
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Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der mindestens eine Parameter eine CPU-Auslastung, und/oder Zeitstempel von Schreib- und Lesezyklen der Speichervorrichtung, und/oder Zeitstempel und/oder eine Größe von übermittelten Daten, und/oder eine Auslastungsrate eines Moduls und/oder eines Sensors umfasst.
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Liegt beispielsweise eine hohe CPU-Auslastung vor, so können insbesondere sicherheitskritische Berechnungen nur mit Verzögerung durchgeführt werden. Auch Schreib- und Lesezyklen einer Speichervorrichtung können zu Verzögerungen oder zu einer erhöhten Latenz führen.
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Mit weiterem Vorteil ist vorgesehen, dass der mindestens eine Parameter Lokalisierungs- und/oder Umweltinformationen, bevorzugt eine Temperatur, umfasst.
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Es können somit auch externe Parameter bei der Ermittlung der Auslastung und/oder Latenz berücksichtigt werden.
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Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Parameter ein Alter und/oder Lebenszyklusinformationen eines Moduls und/oder der Kommunikationsverbindung und/oder eine Softwareversionsnummer umfasst.
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Ferner bevorzugt ist vorgesehen, dass die Ermittlung des Modells der Auslastung und/oder der Latenz unter Verwendung von Verfahren der künstlichen Intelligenz erfolgt.
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Bei dem Verfahren der künstlichen Intelligenz kann es sich beispielsweise um Entscheidungsbäume oder um ein neuronales Netz handeln.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das ermittelte Modell der Auslastung und/oder der Latenz mit mindestens einem Modell der Auslastung und/oder der Latenz eines weiteren Kraftfahrzeugs verglichen wird.
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Durch den Vergleich des ermittelten Modells der Auslastung und/oder der Latenz mit mindestens einem weiteren Modell der Auslastung und/oder der Latenz eines weiteren Kraftfahrzeugs kann das Modell robuster und vorsagefähiger gemacht werden. Darüber hinaus kann ein durch Vergleich mit weiteren Modellen erhaltenes Modell für die Auslastung und/oder Latenz für Flottenvorhersagen, das heißt für eine Vielzahl von Fahrzeugen, eingesetzt werden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Auslastungsprofil und/oder ein Latenzprofil für die Module und/oder die Kommunikationsverbindung unter Verwendung des Modells der Auslastung und/oder der Latenz erstellt wird.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Vorhersage der Auslastung und/oder der Latenz eines fahrzeuginternen Systems durch Auswertung des Auslastungsprofils und/oder das Latenzprofils erfolgt.
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Es ist somit nicht zwingend vorgesehen, dass das ermittelte Modell der Auslastung und/oder der Latenz direkt für die Vorhersage der Auslastung und/oder der Latenz ausgewertet wird. Vielmehr kann das Modell weiterverarbeitet werden, um Auslastungs- oder Latenzprofile zu erstellen, welche insbesondere auf einzelne Fahrzeugsysteme zugeschnitten sind. Dabei können die Auslastungs- und Latenzprofile derart umgesetzt werden, dass diese schnellere Vorhersagen der Auslastung und/oder Latenz ermöglichen.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Auslastungsprofil und/oder das Latenzprofil ein funktionsbasiertes Profil ist.
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Mit anderen Worten kann das erstellte Auslastungs- und/oder Latenzprofil mit verschiedenen Funktionen versehen werden. Dies kann weiter insbesondere bedeuten, dass das Auslastungs- oder Latenzprofil für spezielle Anwendungsfälle und für einzelne fahrzeuginterne Systeme anwendungsbezogen parametrisiert wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Ermittlung des Modells der Auslastung und/oder der Latenz lokal in dem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Auswertemodul des Kraftfahrzeugs, und/oder in einer externen Rechenvorrichtung erfolgt.
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Ebenso wie die Ermittlung der, bevorzugt aktuellen, Auslastung und/oder Latenz kann auch das Modell der Auslastung und/oder der Latenz lokal in dem Kraftfahrzeug ermittelt werden. Insbesondere kann die Lernphase des Verfahrens der künstlichen Intelligenz lokal in dem Kraftfahrzeug durchgeführt werden. Zu diesem Zweck kann ein dafür speziell vorgesehenes Auswertemodul vorgesehen sein. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Ermittlung des Modells der Auslastung und/oder der Latenz in einer externen Rechenvorrichtung, beispielsweise in einer cloudbasierten Rechenvorrichtung oder in einem Backend-Server, erfolgt.
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Da die Erstellung eines Modells sehr rechenintensiv sein kann, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Modell der Auslastung und/oder der Latenz in einer externen Rechenvorrichtung ermittelt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass das Modell lokal in dem Kraftfahrzeug ermittelt wird und erst anschließend an eine externe Rechenvorrichtung, beispielsweise an einen Clouddienst, übermittelt wird. Das Vorliegen des Modells in einer externen Recheneinheit wie beispielsweise einem Clouddienst, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Flottenvorhersagen getroffen werden sollen.
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Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Vorhersage der zu erwartenden Auslastung und/oder der Latenz des fahrzeuginternen Systems verwendet wird für eine Fernsteuerung, und/oder für eine Ferndiagnose, und/oder für ein Flottenmanagement, und/oder für eine vorausschauende Wartung, und/oder für eine Einstellungen von Sensoren, bevorzugt für eine Einstellung einer Abtastrate, und/oder für eine Steuerung eines Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs, bevorzugt für eine Steuerung einer Geschwindigkeit, einer Beschleunigung, eines Abstands zwischen Kraftfahrzeugen, und/oder für eine Auslösung eines minimalen Risikostatus.
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Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem fahrzeuginternen System umfassend Module und eine Kommunikationsverbindung für eine Datenübertragung zwischen Modulen, wobei das Kraftfahrzeug, insbesondere das fahrzeuginterne System, eingerichtet ist zur Durchführung eines vorgeschriebenen Verfahrens.
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Das Kraftfahrzeug umfasst insbesondere elektronische Steuereinheiten und/oder CPUs und/oder Sensoren.
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Eine noch weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in einem Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, welche, wenn diese von einer Rechenvorrichtung, bevorzugt eines Kraftfahrzeugs, ausgeführt werden, die Rechenvorrichtung veranlassen, mindestens einen der Schritte eines vorbeschriebenen Verfahrens durchzuführen.
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Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Vorhersage einer Auslastung und/oder einer Latenz eines fahrzeuginternen Systems von Kraftfahrzeugen, und
- 2 ein Kraftfahrzeug mit einem fahrzeuginternen System.
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Ein Verfahren 100 zur Vorhersage einer Auslastung und/oder einer Latenz eines fahrzeuginternen Systems 10 eines Kraftfahrzeugs 200 wird anhand der 1 und 2 erläutert. Das Verfahren 100 ist insbesondere zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug 200 vorgesehen. Das Kraftfahrzeug 200 umfasst mindestens ein fahrzeuginternes System 10, welches Module 11 und eine Kommunikationsverbindung 12 aufweist. Für die Durchführung der Funktionen des fahrzeuginternen Systems 10 erfolgt eine Datenübertragung 13 zwischen den Modulen 11 über die Kommunikationsverbindung 12.
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Bei dem fahrzeuginternen System 10 kann es sich beispielsweise um ein System zur Durchführung automatisierter oder autonomer Fahrfunktionen handeln. Die Module 11 umfassen Sensoren 14 wie beispielsweise Kameras 15, LIDAR-Sensoren 16, Ultraschallsensoren 17 oder Radarsensoren 18, sowie mindestens eine Recheneinheit 19 mit einer CPU 20 und eine Speichervorrichtung 21.
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Die Kommunikationsverbindung 12 ist eine drahtgebundene Verbindung 22 umfassend einen Daten-Bus 23, welcher im dargestellten Fall als CAN-Bus 24 ausgebildet ist. Zur Durchführung der Funktionen des fahrzeuginternen Systems 10 werden Daten über die Kommunikationsverbindung 12 zwischen den Modulen 11, das heißt insbesondere zwischen den Sensoren 14 und der Recheneinheit 19 übertragen. Wenn eine erhöhte Auslastung der Module 11 und/oder eine erhöhte Latenz der Kommunikationsverbindung 12 auftritt, kann es zu Verzögerungen bei der Durchführung der Funktionen des fahrzeuginternen Systems 10 kommen.
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Bei dem Verfahren 100 wird in einem ersten Schritt S1 eine aktuelle Auslastung der Module 11 und/oder eine aktuelle Latenz der Datenübertragung über die Kommunikationsverbindung 12 lokal in dem Kraftfahrzeug 200 ermittelt. Hierfür werden Parameter wie beispielsweise eine aktuelle CPU-Auslastung, oder Zeitstempel von Schreib- und Lesezyklen der Speichervorrichtung 21 oder Auslastungsraten der Sensoren 14 ausgewertet. Die ermittelte aktuelle Auslastung und/oder aktuelle Latenz wird anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt S2 verwendet, um ein vorhersagefähiges Modell der Auslastung und/oder der Latenz anzulernen. Die Ermittlung des Modells kann in einem dafür vorgesehenen Auswertemodul 25 des Kraftfahrzeugs 200 erfolgen.
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Nachdem das Modell der Auslastung und/oder der Latenz ermittelt wurde, wird dieses in einem weiteren Verfahrensschritt S3 zur Vorhersage der Auslastung und/oder Latenz des fahrzeuginternen Systems 10 im späteren Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 200 eingesetzt.
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Liegt die vorhergesagte Auslastung und/oder Latenz oberhalb eines akzeptablen Wertes, so kann beispielsweise eine Abtastrate der Sensoren 14 reduziert werden, oder ein Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs 200 kann geändert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Verfahren
- 200
- Kraftfahrzeug
- 10
- Fahrzeuginternes System
- 11
- Modul
- 12
- Kommunikationsverbindung
- 13
- Datenübertragung
- 14
- Sensor
- 15
- Kamera
- 16
- LIDAR-Sensor
- 17
- Ultraschallsensor
- 18
- Radarsensor
- 19
- Recheneinheit
- 20
- CPU
- 21
- Speichervorrichtung
- 22
- Drahtgebundene Verbindung
- 23
- Daten-Bus
- 24
- CAN-Bus
- 25
- Auswertemodul
- S1
- Verfahrensschritt
- S2
- Verfahrensschritt
- S3
- Verfahrensschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2019/0234752 A1 [0005]
- US 2019/0238436 A1 [0006]
- US 2021/0123757 A1 [0007]
