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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Steuerung wenigstens einer Systemkomponente
eines informationstechnischen Systems, das sich vorzugsweise in
einem Kraftfahrzeug befindet.
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Informationstechnische Systeme in
heutigen Kraftfahrzeugen beinhalten eine Vielzahl an Systemkomponenten.
Ein wichtiger Bestandteil dieser Systeme sind Sensoren. Sensoren
gewinnen Informationen über
das Kraftfahrzeug selbst und dessen Umgebung. Daneben sind Verarbeitungseinheiten
ein weiteres Element der informationstechnischen Systeme in Kraftfahrzeugen.
Die Verarbeitungseinheiten werten die Sensorinformationen aus und
leiten die Daten an weitere Systemkomponenten weiter. Eine Anzeigeeinrichtung,
wie der Tachometer, ist ein Beispiel einer solchen weiteren Systemkomponente.
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Insbesondere ist in Kraftfahrzeugen
an den Einsatz von Bildsensorsystemen zur Erfassung des Fahrzeugumfeldes
oder des Fahrzeuginnenraumes gedacht. Beispielsweise ist die Verwendung
der Bildsensorsysteme in Fahrerassistenzsystemen geplant. Insbesondere
ist es möglich,
Bildsensorsysteme zur automatische Abstandsregelung des Kraftfahrzuges
zu einem vorausfahrenden Fahrzeug einzusetzen. Im Fahrzeuginnenraum
ist der Einsatz von Bildsensorsystemen zur Steuerung der Auslösung von
Airbags vorgesehen. Das Bildsensorsystem kann hierbei zur Überprüfung der
Sitzbelegung verwendet werden.
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Heutige informationstechnische Systeme
in Kraftfahrzeugen zeichnen sich dadurch aus, dass die Informationsverarbeitung
nach festen Regeln und mit einer konstanten Bearbeitungsgeschwindigkeit
abläuft.
Eine Steuerung der Konfiguration von einzelnen Systemkomponenten
im laufenden Betrieb des informationstechnischen Systems findet
nicht statt.
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Vorteile der
Erfindung
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Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung und
das Verfahren zur Steuerung wenigstens einer Systemkomponente eines
informationstechnischen Systems ermöglicht in vorteilhafter Weise
die Steuerung der Konfiguration wenigstens einen Systemkomponente
im Betrieb durch wenigstens eine Steuereinheit. Hierbei werden in
vorteilhafter Weise Informationen wenigstens einer Systemkomponente
verwendet, wobei die Informationen liefernde Systemkomponente wenigstens
eine erste Systemkomponente ist, die Informationen über die
Umgebung des Systems ermittelt, und/oder wenigstens eine zweite Systemkomponente,
die wenigstens einen Teil der ermittelten Informationen der wenigstens
einen ersten Systemkomponente verarbeitet. Insbesondere ermöglicht die
nachfolgend beschriebene Vorrichtung und das Verfahren die Steuerung
der Konfiguration wenigstens einer Systemkomponente eines informationstechnischen
Systems in einem Kraftfahrzeug, wobei die wenigstens eine Steuereinheit
beispielsweise Informationen wenigstens eines Sensors und/oder wenigstens
einer Verarbeitungseinheit verwendet. Zusätzlich oder alternativ ist
die Verwendung von Informationen von Fahrzeugkomponenten möglich, um
beispielsweise Informationen über
den Zustand des Fahrzeuges zu gewinnen. In vorteilhafter Weise findet
die Steuerung der Konfiguration im laufenden Betrieb des Systems
und/oder des Kraftfahrzeuges statt. Insbesondere wird beispielsweise
die Ermittlung der Bilddaten bei einem Bildsensorsystem und die
anschließende
Verarbeitung der ermittelten Daten durch die Konfiguration nicht
gestört.
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In vorteilhafter Weise ist die gesteuerte
Systemkomponente die wenigstens eine erste Systemkomponente und/oder
die wenigsten eine zweite Systemkomponente. Insbesondere in Kraftfahrzeugen
ermöglicht
die nachfolgend beschriebene Vorrichtung und das Verfahren die Steuerung
der Konfiguration beispielsweise wenigstens eines Sensors, der die
erste Systemkomponente darstellt, und/oder die Steuerung der Konfiguration
beispielsweise wenigstens einer Verarbeitungseinheit, welche die
zweite Systemkomponente ist. Durch Steuerung der Konfiguration wenigstens
eines Bildsensorsystems ermöglicht
das nachfolgend beschriebene Verfahren in vorteilhafter Weise die
Anpassung der zeitlichen und räumlichen
Auflösung
der Bilddaten durch die Steuereinheit. Gleichzeitig wird bei einer
durch Steuerung des wenigstens einen Bildsensorsystems gesteigerten
Bilddatenmenge die Performance der wenigstens einen Bildverarbeitungseinheit
angepasst.
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Vorteilhaft ist die Verwendung wenigstens
einer Steuereinheit, welche die Konfiguration der Hardware und/oder
die Konfiguration der Software wenigstens einer Systemkomponente
steuert. Insbesondere in informationstechnischen Systemen in Kraftfahrzeugen
mit wenigstens einem Sensor und wenigstens einer Verarbeitungseinheit
ermöglicht
die Vorrichtung und das Verfahren in vorteilhafter Weise die Konfiguration
der Software innerhalb der wenigstens einen Verarbeitungseinheit.
Hierdurch ist es möglich
in verschiedenen Situationen beispielsweise unterschiedliche Algorithmen
zu verwenden, die unterschiedliche Rechenkapazität benötigen. Daneben ermöglicht das
Verfahren und die Vorrichtung in vorteilhafter Weise die Konfiguration
der Hardware und/oder der Software eines Sensors, beispielsweise durch Änderung
der Empfindlichkeit in Abhängigkeit der
Situation.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung wenigstens
einer Steuereinheit, welche die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit
wenigstens einer Systemkomponente steuert. In informationstechnischen
Systemen in Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem Sensor und wenigstens
einer Verarbeitungseinheit ermöglicht
die Vorrichtung und das Verfahren in vorteilhafter Weise die Veränderung
der effektive ausgelesenen Datenmenge des Bildsensorsystems und
damit die Veränderung
der Auflösung
der Bilder. Beispielsweise wird nur wenigstens ein Ausschnitt des
Bildes ausgelesen. Dies ermöglicht
in vorteilhafter Weise die Erhöhung
oder Erniedrigung der zeitlichen und/oder räumlichen Auflösung der
aufgenommen Bilder.
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Vorteilhaft ist die Verwendung wenigstens
einer Steuereinheit, welche die Taktfrequenz wenigstens einer Systemkomponente
steuert. Insbesondere in informationstechnischen Systemen in Kraftfahrzeugen
mit wenigstens einem Sensor und wenigstens einer Verarbeitungseinheit
ermöglicht
die Vorrichtung in vorteilhafter Weise beispielsweise die Veränderung
der Taktfrequenz der wenigstens einen Verarbeitungseinheit. Dies
ermöglicht
insbesondere die vorzugsweise zeitweise Erhöhung der Taktfrequenz der wenigstens
einen Verarbeitungseinheit, wobei dies zu einer Steigerung der Rechenleistung und
damit der Leistungsfähigkeit
führt.
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Vorteilhaft ist die Verwendung wenigstens
einer Steuereinheit, welche die Situation des Systems und/oder die
Situation der Umgebung des Systems erfasst. Insbesondere in informationstechnischen Systemen
in Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem Sensor und wenigstens einer
Verarbeitungseinheit ermöglicht
die Vorrichtung und das Verfahren in vorteilhafter Weise die Steuerung
der Konfiguration wenigstens einer Systemkomponente, insbesondere wenigstens
eines Bildsensorsystem und/oder wenigstens einer Verarbeitungseinheit,
unter Berücksichtigung
der Situation des Systems und/oder der Situation der Umgebung des
Systems. Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung und das Verfahren ermöglicht damit
in vorteilhafter Weise die Optimierung der Leistungsfähigkeit
eines Verarbeitungssystems zur Unterstützung eines Fahrers beispielsweise im
Rahmen eines Fahrerassistenzsystems. Diese Optimierung wird dadurch
erreicht, dass die zur Fahrerunterstützung bereitstehenden Algorithmen,
die in der wenigstens einen Verarbeitungseinheit ablaufen, je nach
Situation, in der sich der Fahrer und/oder das Fahrzeug befinden,
auf die zur Verfügung
stehende Hardware abgebildet werden und die Software und/oder die
Hardware entsprechend gesteuert werden. Diese Steuerung stellt eine
Adaption der Algorithmen und der Verarbeitungsmethoden an die Erfordernisse
der aktuellen Situation dar. Dies erhöht in vorteilhafter Weise die
Qualität
des Fahrerassistenzsystems und führt
damit zu einer Erhöhung
der Verkehrssicherheit.
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Vorteilhaft ist die Verwendung wenigstens
einer Steuereinheit, welche die Kühlung wenigstens einer Systemkomponente
steuert. Insbesondere in informationstechnischen Systemen in Kraftfahrzeugen mit
wenigstens einem Sensor und wenigstens einer Verarbeitungseinheit
ermöglicht
die Vorrichtung in vorteilhafter Weise durch Steigerung der Kühltätigkeit,
beispielsweise durch Einschaltung eines zusätzlichen Lüfters, die Erhöhung der
Kühlung
bei einer reversiblen Überlast
der wenigstens einen Verarbeitungseinheit. Dies führt in vorteilhafter
Weise zu einer längeren Überlastdauer
ohne irreversible Schädigung
der Verarbeitungseinheit.
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Vorteilhaft ist die Verwendung wenigstens
einer Steuereinheit, welche wenigstens eine Systemkomponente wenigstens
zeitweise so steuert, dass die wenigstens eine Systemkomponente
in Überlast arbeitet.
Insbesondere in informationstechnischen Systemen in Kraftfahrzeugen
mit wenigstens einem Sensor und wenigstens einer Verarbeitungseinheit ermöglicht die
Vorrichtung in vorteilhafter Weise beispielsweise eine wenigstens
zeitweise Erhöhung
der Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit wenigstens eines Sensors
und/oder der wenigstens einen Verarbeitungseinheit. Diese Erhöhung ist
mit einer thermischen Überlast
der Systemkomponente verbunden, die reversibel oder irreversibel
sein kann. Bei einer reversiblen Überlast wird die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit
kurzzeitig erhöht,
d. h. ohne Schädigung
des Sensors und/oder der Verarbeitungseinheit. Dagegen führt eine
irreversible Überlast
zur beispielsweise thermischen Zerstörung der Systemkomponente.
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Insbesondere in Kraftfahrzeugen ist
die Verwendung wenigstens eines Bildsensorsystem und/oder wenigstens
eines Radarsensor und/oder wenigstens eines Ultraschallsensor und/oder
wenigstens eines Lidarsensor als die wenigstens eine erste Systemkomponente
besonders vorteilhaft. Durch die Einbeziehung mehrerer Sensoren
können weitere
Daten gewonnen werden. Dies führt
beispielsweise zu einer Verbesserung der Situationsauswertung und
der Situationsbewertung. Damit wird die Zuverlässigkeit der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung
gesteigert. Insbesondere in Kraftfahrzeugen kann durch die Verwendung
mehrerer Sensoren eine präzisere
Bewertung der Gefährlichkeit
einer Fahrsituation durchgeführt
werden, weil die Informationen der unterschiedlichen Sensoren redundant verarbeitet
werden.
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Vorteilhaft ist die Verwendung wenigstens
einer zweiten Systemkomponente, die wenigstens zwei Hardwarepartitionen
hat. Insbesondere in informationstechnischen Systemen in Kraftfahrzeugen mit
wenigstens einem Sensor und wenigstens einer Verarbeitungseinheit
ermöglicht
die Vorrichtung in vorteilhafter Weise beispielsweise die adaptive
Verteilung von wenigstens einem Softwaremodul auf die wenigstens
zwei Hardwarepartitionen innerhalb der wenigstens einen Verarbeitungseinheit.
Dadurch kann beispielsweise einem Softwaremodul zeitweise durch
die Steuereinheit eine größere Rechenkapazität innerhalb
der Verarbeitungseinheit zugewiesen werden. Weiterhin ermöglicht die
nachfolgend beschriebene Vorrichtung in vorteilhafter Weise die
getrennte interne Parametrierung wenigstens einer Hardwarepartition
durch wenigstens eine Kontrolleinheit innerhalb der wenigstens einen
Verarbeitungseinheit. Zur Parametrierung werden als Parameter die
Taktfrequenz des Prozessors und/oder die Taktrate und/oder die Bandbreite
der Kommunikationskanälen
und/oder die Bandbreite der Speicher geändert. Damit wird in vorteilhafter
Weise die Rechenleistung der wenigstens einen Verarbeitungseinheit gesteigert
oder erniedrigt.
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In besonders vorteilhafter Weise
ermöglicht das
nachfolgend beschriebene Verfahren, dass die wenigstens eine Steuereinheit
aus Informationen wenigstens einer Systemkomponente Daten ermittelt, welche
die aktuelle Situation des Systems und/oder die aktuelle Situation
der Systemumgebung beschreiben, die wenigstens eine Steuereinheit
eine Situationsbewertung durchführt,
die wenigstens eine Steuereinheit eine Priorisierung ermittelt und
die wenigstens eine Steuereinheit die Konfiguration wenigstens einer
Systemkomponente im Betrieb des Systems steuert. Insbesondere in
informationstechnischen Systemen in Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem
Sensor und wenigstens einer Verarbeitungseinheit ermöglicht das
Verfahren in vorteilhafter Weise beispielsweise die situationsangepasste
Steuerung der Konfiguration wenigstens eines Bildsensorsystems oder
der wenigstens einen Verarbeitungseinheit. Beispielsweise führt das
nachfolgend beschriebene Verfahren bei einem Fußgängers, der kurz vor dem Fahrzeug
die Straße überqueren
möchte,
zu einer Erkennung der Situation und einer anschließenden Bewertung,
indem die Situation als gefährlich
für den
Fußgänger eingestuft
wird. Im nächsten
Schritt ermittelt die Steuereinheit in diesem Beispiel die Priorität der Bildverarbeitung.
Die Steuereinheit erhöht
die Priorität
der Bildverarbeitung. Durch die erhöhte Priorität der Bildverarbeitung wird
zum einen die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit des Bildsensorsystems
erhöht,
damit jede Bewegung des Fußgängers rechtzeitig
erkannt werden kann und zum anderen wird die Rechenleistung der
Bildverarbeitungsalgorithmen zur Verfolgung des Fußgängers im
Bild erhöht.
Insgesamt führt
das beschriebene Verfahren zu einer besseren und sicheren Erkennung
und Verfolgung des Fußgängers. In
einem weiteren System kann dann beispielsweise eine Warnung an den
Fahrer ausgegeben werden. In besonders vorteilhafter Weise wird
durch das nachfolgend beschriebene Verfahren die Verkehrssicherheit
erhöht,
weil gefährliche
Situationen erkannt werden.
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In besonders vorteilhafter Weise
ermöglicht das
nachfolgend beschriebene Verfahren die Priorisierung wenigstens
eines Softwaremoduls und/oder wenigstens eines Algorithmus innerhalb
der wenigstens einen zweiten Systemkomponente. Insbesondere in informationstechnischen
Systemen in Kraftfahrzeugen mit wenigstens einer Verarbeitungseinheit
ermöglicht
die Vorrichtung in vorteilhafter Weise beispielsweise die Priorisierung
wenigstens eines Softwaremoduls durch Veränderung der Interrupt-Steuerung
innerhalb einer mit wenigstens einem Mikroprozessor realisierter
Verarbeitungseinheit.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf die Figuren und aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Zeichnung
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Übersichtsdiagramm
der Vorrichtung zur Steuerung wenigstens einer Systemkomponente
eines informationstechnischen Systems in einem Kraftfahrzeug,
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2 ein
Blockdiagramm der Vorrichtung zur Steuerung wenigstens einer Systemkomponente eines
informationstechnischen Systems in einem Kraftfahrzeug,
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3 die
Verteilung von Softwaremodulen auf Hardwarepartitionen durch eine
Priorisierungseinheit,
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4 die
Parametrierung von Hardwarepartitionen durch eine Kontrolleinheit,
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5 die
Konfiguration und Priorisierung von Softwaremodulen,
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6 ein
Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Steuerung wenigstens einer Systemkomponente eines
informationstechnischen Systems in einem Kraftfahrzeug.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein Übersichtdiagramm
der Vorrichtung zur Steuerung wenigstens einer Systemkomponenten
eines informationstechnischen Systems in einem Kraftfahrzeug, bestehend
aus Sensoren 10, einer Verarbeitungseinheit 12,
einer Steuereinheit 14 und einem weiteren System 16.
Die Sensoren 10 sind in und/oder am und/oder auf dem Kraftfahrzeug
angebracht. Sie ermitteln Informationen über das Kraftfahrzeug und/oder
das informationstechnischen System und/oder die Umgebung des Kraftfahrzeuges.
Die ermittelten Informationen der Sensoren 10 werden an
die Verarbeitungseinheit 12 übertragen. In der Verarbeitungseinheit 12 findet
die Verarbeitung der übermittelten
Information der Sensoren 10 statt. Die Ergebnisse werden
an ein weiteres System 16 übertragen. Die Steuereinheit 14 verwendet
im bevorzugten Ausführungsbeispiel
Informationen von zwei Systemkomponenten, der Verarbeitungseinheit 12 und
dem weiteren System 16. Basierend auf diesen Informationen
steuert die Steuereinheit 14 die Konfiguration der weiteren
Systemkomponenten des informationstechnischen Systems. Im bevorzugten
Ausführungsbeispiel
sind dies die Sensoren 10, die Steuereinheit 12 und
das weitere System 16.
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Ausgehend von 1 zeigt 2 ein
Blockdiagramm der Vorrichtung zur Steuerung wenigstens, einer Systemkomponenten
eines informationstechnischen Systems in einem Kraftfahrzeug. Das
Blockdiagramm zeigt die Systemkomponenten eines Systems zur adaptiven
Steuerung der Verarbeitungsmethoden eines informationstechnischen Systems
zur Erfassung der Situation im Außen- und im Innenraum eines
Kraftfahrzeugs. Die Erfassung von Informationen über die Situation wird von
Sensoren 10 durchgeführt,
die über
eine Signalleitung mit einer Verarbeitungseinheit 12 verbunden
sind. Als Sensoren 10 werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel
zwei Bildsensorsysteme, ein Radarsensor und drei Ultraschallsensoren
eingesetzt. In 2 sind
beispielhaft nur drei Sensoren eingezeichnet. Als Bildsensorsysteme
werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel
CCD- oder CMOS-Kameras
verwendet. Die Information der Sensoren 10 werden in der
Verarbeitungseinheit 12 verarbeitet und als Ergebnisse 18 dem
Fahrer 24 und den Fahrzeugkomponenten 26 zur Verfügung gestellt.
Der Fahrer 24 und die Fahrzeugkomponenten 26 sind
nach 1 weitere Systeme.
Die Steuereinheit 14 in 1 wird in 2 durch die Situationsbewertungseinheit 20 und
die Priorisierungseinheit 22 repräsentiert. Aufgrund der Ergebnisse 18 und/oder
den weiteren Informationen des Fahrers 24 und/oder den
Fahrzeugkomponenten 26 wird in der Situationsbewertungseinheit 20 eine
Situationserfassung und -bewertung generiert. Gleichzeitig können die
Ergebnisse der Situationsbewertung an den Fahrer 24 und/oder
an die Fahrzeugkomponenten 26 übertragen werden. Aufgrund
verschiedener Situationen ergeben sich für die Verarbeitungseinheit 12 unterschiedliche
Anforderungen an die Algorithmik, die in der Verarbeitungseinheit 12 ausgeführt wird.
Die unterschiedlichen Anforderungen ergeben verschiedene Komplexitätsstufen
für die
verschiedenen Algorithmen. Die Priorisierungseinheit 22 setzt
die Ergebnisse der Situationsbewertung in die Steuerung der Verarbeitungseinheit 12 um.
Gleichzeitig erhält
die Priorsierungseinheit 22 von der Verarbeitungseinheit 12 Informationen über deren
aktuelle Auslastung. Die Priorisierungseinheit 22 nimmt
auch Einfluss auf den aktuellen Takt, mit dem die Daten von den
Sensoren 10 an die Verarbeitungseinheit 12 geliefert
werden. Daneben steuert die Priorisierungseinheit 22 auch
die Kühlung 28 der Verarbeitungseinheit 12.
Als weitere Funktion überwacht
die Priorisierungseinheit 22 das Systemverhalten, insbesondere
die Auslastung des Gesamtsystems. Die Übertragung der Informationen
zwischen den einzelnen Systemkomponenten erfolgt drahtlos, insbesondere über Funk
und/oder Licht, oder drahtgebunden. Die Verarbeitung der Informationen
innerhalb der Verarbeitungseinheit 12, der Situationsbewertungseinheit 20 und
der Priorisierungseinheit 22 erfolgt durch Programme, die
durch wenigstens einen Mikroprozessor realisiert sind.
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3 zeigt
im bevorzugten Ausführungsbeispiel
die Steuerung der Konfiguration der Verarbeitungseinheit durch die
Priorisierungseinheit 22. 3 zeigt,
wie Softwaremodule 34, d.h. einzelne Programme und/oder
Programmschritte, der Software 30 durch die Priorisierungseinheit 22 auf
Hardwarepartitionen 36, d.h. einzelne Recheneinheiten, der
Hardware 32 abgebildet werden. Die Softwaremodule 34 und
die Hardwarepartitionen 36 sind Bestandteil der Verarbeitungseinheit.
Ein einzelnes Softwaremodul 34 kann auf einer oder mehreren Hardwarepartitionen 36 ausgeführt werden.
Ein oder mehrere Softwaremodule 34 können auch inaktiv sein und
keine Algorithmen ausführen,
d. h. ihnen sind keine Hardwarepartitionen 36 zugeordnet.
Die Steuerung der Verteilung der einzelnen Softwaremodule 34 auf
die Hardwarepartitionen 36 wird von der Priorisierungseinheit 22 übernommen.
Dadurch ist es möglich
eine Priorisierung der erforderlichen Aufgaben je nach Komplexität der aktuellen
Situation vorzunehmen. Beispielsweise wird die Abbildung der Softwaremodule 34 durch
einen Scheduler vorgenommen. Daneben werden Verfahren aus verteilten Systemen
und/oder Multitaskingsystemen verwendet.
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4 zeigt
die Steuerung der Leistungsfähigkeit
der Verarbeitungseinheit 12 durch Vorgabe einer Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit 38, die
beispielsweise durch einen externen Takt definiert wird. Diese externe
Takt ist variabel und hängt von
der aktuellen Anforderung ab, die von der Komplexität des aktuellen
Fahrzeugsumfeldes und des Fahrzeugszustandes abhängen. Die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit 38 wird
an Verarbeitungsmodule weitergeleitet, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel
durch Hardwarepartitionen 36 realisiert sind. Die Hardwarepartitionen 36 können abweichend
von der externen Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit 38 intern
parametrisiert werden. Dazu gibt es eine Anzahl von lokalen Parametrierungseinheiten 40,
die je nach Auslastung der jeweiligen Hardwarepartition 36 höhere oder
niedrtgere Leistung erbringen können.
Die Überwachung
der lokalen Parametrisierung durch die Parametrisierungseinheiten 40 geschieht
durch eine Kontrolleinheit 42. Die Steuerung der Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit 38 und
der Kontrolleinheit 42 geschieht im bevorzugten Ausführungsbeispiel
durch die Steuereinheit. Die Parametrierungseinheiten 40 steuern die
jeweilige Hardwarepartition 36. Dabei steuern die Parametrierungseinheiten 40 den
Takt der jeweiligen Hardwarepartition 36 und/oder die Kühlung und/oder die
Bandbreite zur Kommunikation und/oder die Parametrierungseinheiten 40 legt
fest, welche Software auf der jeweiligen Hardwarepartition 36 läuft. Alternativ
oder zusätzlich
wird die Hardwarepartition 36 durch die Parametrierungseinheit 40 intern
parametriert Dabei wird die Verwendung von Registern in unterschiedlicher
Breite festgelegt und/oder die Kommunikationswege zwischen den Elementen
einer Hardwarepartition 36 werden parametriert und/oder eine
Optimierung der Hardwarepartition 36 an die jeweilige Rechenaufgabe
findet statt.
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5 zeigt
die Konfiguration, insbesondere die Priorisierung, der Softwaremodulen 34 und/oder Algorithmen 44 der
Verarbeitungseinheit 12 durch die Steuereinheit 14.
Die Verarbeitungseinheit 12 besteht aus Softwaremodulen 34,
die wiederum Algorithmen 44 implementieren. Durch die Steuereinheit 14 erfolgt
die Konfiguration der Softwaremodule 34 und/oder Algorithmen 44,
derart dass Parameter eingestellt werden. Die Priorisierung der
Softwaremodule 34 und/oder der Algortthmen 44 erfolgt
im bevorzugten Ausführungsbeispiel
durch Veränderung
der Interruptsteuerung innerhalb der mit wenigstens einem Mikroprozessor
realisierter Verarbeitungseinheit 12 durch die Steuereinheit 14.
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6 zeigt
ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Steuerung wenigstens einer
Systemkomponente eines informationstechnischen Systems in einem
Kraftfahrzeug in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Module 55, 57 und 59 sind
Bestandteile der Steuereinheit, wobei die Module im bevorzugten
Ausführungsbeispiel
als Programme wenigstens eines Mikroprozessors ausgestaltet sind. Aus
Informationen 50 der Verarbeitungseinheit, Informationen 52 des
Fahrers und Informationen 54 von den Fahrzeugkomponenten
wird in Modul 55 eine Situationsbestimmung durchgeführt. Die
Ergebnisse der Situationsbestimmung in Modul 55 sind Situationsdaten 56,
die an Modul 57 zur Situationsbewertung weitergegeben werden.
Aus den Situationsdaten 56 werden in Modul 57 bewertete
Situationsdaten 58 im Sinne einer Situationsbewertung erzeugt
und an Modul 59 weitergeleitet. In Modul 59 findet
eine Prioritätsermittlung
statt. Gleichzeitig wird durch Modul 59 die Steuerung der
Systemkomponenten durchgeführt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel stehen
nachfolgend aufgeführte
Varianten zur Steuerung der Konfiguration der Systemkomponenten
zur Verfügung:
- – Verteilung
von Softwaremodule auf Hardwarepartitionen in der Verarbeitungseinheit 60.
- – Steuerung
der Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungseinheit 62.
- – Parametrierung
von Hardwarepartitionen der Verarbeitungseinheit 64.
- – Konfiguration
der Softwaremodule der Verarbeitungseinheit 66.
- – Priorisierung
der Softwaremodule der Verarbeitungseinheit 68.
- – Konfiguration
der Algorithmen der Verarbeitungseinheit 70.
- – Priorisierung
der Algorithmen der Verarbeitungseinheit 72.
- – Steuerung
der Kühlung
der Verarbeitungseinheit 74.
- – Steuerung
der Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit der Sensoren 76.
- – Selektive
Auswahl von Daten der Sensoren 78.
- – Steuerung
von Fahrzeugkomponenten 80.
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Die Situationsbestimmung in Modul 55 ist insbesondere
das Ergebnis der Interpretation der Informationen der Sensoren.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden bildgebende Sensoren als primäre Sensorik verwendet, beispielsweise
Videokameras oder Range-Imager. Der Radarsensor und die drei Ultraschallsensoren
sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel
sekundäre
Sensoren. Die primären und
sekundären
Sensoren liefern ihre Informationen an die Verarbeitungseinheit,
welche diese Informationen an die Steuereinheit weiter leitet. Alternativ
oder zusätzlich
werden Informationen weiterer Systemkomponenten verwendet. Zur Modellierung
werden digitale Karten verwendet, die Informationen über die Kraftfahrzeugumgebung
enthalten. Digitale Karten sind zur Situationsbestimmung (Kontextbestimmung) gut
geeignet. Aus den Informationen wird in Modul 55 eine Modellierung
des Fahrzeugzustandes, des Kraftfahrzeugumfeldes und des Systems
selbst erzeugt. Die Ergebnisse dieser Modellierung sind beispielsweise:
- – Klassifikation
von Objekten im Fahrzeugumfeld, beispielsweise Pkw, Lkw, Baum, Erwachsener,
Kind, Hund, Verkehrszeichen
- – Modellierung
des Fahrumfeldes, beispielsweise Fahrbahn, Anzahl der Fahrspuren,
Abbiegespuren und Kreuzungen
- – Zusatzinformationen
zur Bewertung des Umfeldes, beispielsweise Verkehrszeichen, Ampeln
und der Zustand der Fahrbahn
- – Bestimmung
der Relativgeschwindigkeiten und/oder der Beschleunigung und/oder
des Abstandes aller Objekte zum Kraftfahrzeug,
- – Abbiegeverhalten
von anderen Verkehrsteilnehmern
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Zusätzlich wird auch der Zustand
des Fahrers, beispielsweise Müdigkeit
und/oder Reaktionsgeschwindigkeit und/oder Alter und/oder die Einnahme
von Medikamente, mit in die Bewertung einbezogen. Daneben wird das
Verhalten des Fahrers bei der Bewertung verwendet. Diese Informationen über den Zustand
des Fahrers werden entweder durch Sensoren erfasst und/oder müssen in
das System eingegeben werden. Durch Übermittlung von Informationen der
Fahrzeugkomponenten wird der Zustand des Kraftfahrzeugs mit bewertet.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden hierbei insbesondere die Eigenbewegung und/oder Schleudern
und/oder Bremsen und/oder Reifendruck und/oder Reifenzustand und/oder
Fahrbahnparameter und/oder Bremsverhalten und/oder die Motorleistung
und/oder die Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt. Daneben wird die
Situation des Systems, beispielsweise die Auslastung der Verarbeitungseinheit,
berücksichtigt.
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Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden aus den ermittelten Situationsdaten 56 in Modul 57 bewertete
Situationen generiert, die in Form von bewerteten Situationsdaten 58 an
das nachfolgende Modul 59 weitergeleitet werden. Bewertete
Situationen sind beispielsweise:
- – Unfall
mit Kraftfahrzeug ist nicht mehr zu vermeiden
- – Kollision
mit anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere Fußgängern, droht
- – Fahrer übersieht
konsequent Verkehrszeichen
- – Fahrer
schlingert auf der Fahrspur
- – Hohe
Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges bei geringen Fahrzeugabständen
- – Stausituation
- – Stadtverkehr
- – Autobahnverkehr
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Mit Hilfe der Situationsbewertung
in Modul 57 werden Methoden abgeleitet, die in Modul 59 beispielsweise
zu einer Priorisierung bei der Abarbeitung der Verarbeitungsschritte
in der Verarbeitungseinheit führen.
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Ein generelles Problem ist die Gefährlichkeit der
Situation. Eine Gefährdung
kann insbesondere von Objekten ausgehen, die in irgend einer Weise
auf Kollisionskurs zum Kraftfahrzeug sind. Sind solche Objekte einmal
detektiert, wird mit sehr hoher Priorität das Bewegungsverhalten dieses
Objektes verfolgt. Generell gilt, dass Ursachen, die zu gefährlichen
Situationen führen
können,
mit hoher Priorität des
Systems beobachtet und analysiert werden. Es können auch Maßnahmen
mit hoher Priorität
ergriffen werden, die zu einer Lösung
und/oder Unterstützung
bei der Lösung
der Situation beitragen. Bei der Priorisierung in Modul 59 werden
beispielsweise nachfolgend aufgeführte Punkte im bevorzugten Ausführungsbeispiel
einzeln oder in Kombination berücksichtigt:
- – Gefährliche
Situation
- – Unübersichtliche
Situation
- – Übersichtliche
Situation
- – Straßentyp,
beispielsweise Stadtstraße,
Landstraße
oder Autobahn)
- – Hohe
Geschwindigkeiten
- – Niedrigere
Geschwindigkeiten
- – Abbiegen,
Kreuzungen
- – Hohe
Informationsflut, beispielsweise im Stadtverkehr
- – Fahrerzustand
- – Eingeleitete
Manöver
des Fahrers, beispielsweise Überholen,
Bremsen oder Ausweichen
- – Gefährdung von
Personen
- – Gefährdung von
Tieren
- – Zusammenstoß mit einem
anderen Objekt unvermeidlich
- – Vorhersage
der Unfallschwere
- – Totalschaden
- – Verletzungsrisiko
von Insassen und/oder anderen Verkehrsteilnehmern
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Beispielhaft wird nachfolgend das
Verhalten des informationstechnischen Systems des bevorzugten Ausführungsbeispiels
erläutert.
Das informationstechnische System befindet sich in einem Personenkraftwagen.
Als reale Situation ist der Fahrer des Personenkraftwagens auf einer
vierspurigen Straße außerhalb
von geschlossenen Ortschaften mit zwei Fahrspuren für jede Richtung.
Je zwei Fahrspuren sind durch einen befestigten Mittelstreifen getrennt. Durch
Beschilderung ist eine Höchstgeschwindigkeit von
120 km/h vorgeschrieben. Die Straße ist mit Personenkraftwagen,
Lastkraftwagen und Motorrädern stark
befahren. Der Fahrer fährt
auf der linken Fahrspur, also der Überholspur, mit einer Geschwindigkeit von
150 km/h. Auf der rechten Fahrspur befindet sich ein Motorrad, das
hinter einem langsam fahrenden Lastkraftwagen fährt. Das Motorrad hat den Blinker links
gesetzt. In Modul 55 findet die Modellierung des Fahrzeugzustandes
und des Kraftfahrzeugzustandes statt. Das System ermittelt im vorliegenden
Fall folgende Daten: Verkehrszeichen mit Angabe der Höchstgeschwindigkeit 120 km/h,
2 Fahrspuren der Fahrbahn, ein vorausfahrender Lastkraftwagen auf der
rechten Fahrspur mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h, ein vorausfahrendes
Mottorad mit Blinker links mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h,
150 km/h Eigengeschwindigkeit des Personenkraftwagens, Fahrer durch
fünfstündige Fahrt übermüdet. In Modul 57 wird
daraus eine bewertete Situation generiert. Als bewertete Situation
wird erkannt: Kollision mit anderem Verkehrsteilnehmer (Motorrad)
droht, Fahrer übersieht
Verkehrszeichen (Höchstgeschwindigkeit 120 km/h),
Autobahnverkehr. Im Modul 59 wird schließlich eine
Priorisierung durchgeführt.
Es wird eine gefährliche
Situation erkannt. Als Maßnahmen
kommt es nun zur Steuerung der Konfiguration der Systemkomponenten.
Die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit des Bildsensorsystems
wird erhöht.
Gleichzeitig werden die Softwaremodule zur Bildverarbeitung in der
Verarbeitungseinheit mit einer höheren
Priorität
belegt. Daneben werden die Softwaremodule konfiguriert, um das Motorrad
im weiteren Verlauf der Gefahrensituation sicher verfolgen zu können. Gleichzeitig
werden die Softwaremodule der Bildverarbeitung auf mehrere Hardwarepartitionen der
Verarbeitungseinheit verteilt.
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Eine Optimierung des informationstechnischen
Systems kann im bevorzugten Ausführungsbeispiel
auch erreicht werden, in dem eine Überlast durch die Steuereinheit
wenigstens einer Systemkomponente auferlegt wird. Diese Überlast
kann reversibel sein, wenn nur kurzfristig mit einer hohen Rechenleistung
gearbeitet wird. Als Gegenmaßnahme
kann bei Überlast
beispielsweise die Kühlung
entsprechend eingesetzt werden. Bei einer irreversiblen Überlast
kommt es zur wahrscheinlichen Zerstörung des Systems und/oder von
Systemkomponenten. Irreversible Zerstörungen können bei besonders hohen Prioritäten vergeben
werden, wie beispielsweise drohendes hohes Verletzungsrisiko, gefährliche
Situation, Gefährdung
von Personen, Gefährdung
von Kindern, oder bei einer Möglichkeit,
den drohenden Schaden an Kraftfahrzeugen zu mindern. Im bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist die leichte Wartung und Diagnose von Systemkomponenten vorgesehen, die
ineversibel zerstört
oder reversibel überlastet werden
können.
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Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
führt die
Steuereinheit eine allgemeine Überwachungsfunktion
aus, damit das informationstechnische System nicht instabil wird.
Instabilität
kann dadurch entstehen, dass die Situationsbewertung durch eingeschränkte sensorische
Erfassung immer stärker
eine falsche Bewertung der Situation erzeugt und globale Gegenbewegungen
nicht in die Situationsbewertung einfließen. Beispielsweise führt eine
Einschränkung der
sensorischen Erfassung zu einem Informationsverlust in Erfassungsbereichen,
die dabei nicht mehr ausgewertet werden. Bei einem Bildsensorsystem kann
dies beispielsweise dazu führen,
dass neue Verkehrsschilder nicht mehr erkannt werden. Dies kann
zu einer falschen Situationsbewertung führen, die zur Instabilität des informationstechnischen
Systems führen
kann.
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Die beschriebene Vorrichtung und
das Verfahren sind nicht auf die Anwendung im Kraftfahrzeug eingeschränkt. Die
Vorrichtung und das Verfahren können
zur Steuerung wenigstens einer Systemkomponente eines beliebigen
informationstechnischen Systems eingesetzt werden, wobei wenigstens
eine erste Systemkomponente Informationen über die Umgebung des Systems
ermittelt und wenigstens eine zweite Systemkomponente wenigstens einen
Teil der ermittelten Informationen der wenigstens einen ersten Systemkomponente
verarbeitet. Bei Verwendung der beschriebenen Vorrichtung und des
Verfahrens außerhalb
der Kraftfahrzeugtechnik treten andere Situationen des Systems und
der Umgebung des Systems auf. Diese neuen Situationen müssen in
der Situationsbestimmung und Situationsbewertung berücksichtigt
werden. Unter der Umgebung des Systems wird dabei alles subsumiert
was nicht zum informationstechnischen System selbst gehört. Insbesondere
beim Einsatz des informationstechnischen Systems in einem Kraftfahrzeug
ist das Kraftfahrzeug Teil der Umgebung des Systems.
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In einer Variante des beschriebenen
Verfahrens werden zusätzliche
Sensoren eingesetzt. Dabei werden bildgebende Abstandssensoren (Range-Imager)
und/oder aktiv abtastende Sensoren, beispielsweise Lidarsensoren,
und/oder weitere Sensoren, die sich zur Erfassung und Interpretation
des Kraftfahrzeugumfeldes eignen, verwendet.
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In einer weiteren Variante der beschriebenen Vorrichtung
und des Verfahrens erhält
die Steuereinrichtung Sensorinformationen direkt über Signalleitungen
von den Sensoren und nicht wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel
indirekt über
die Verarbeitungseinheit.
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In einer Variante der beschriebenen
Vorrichtung und des Verfahrens werden mehrere Steuereinheiten, beispielsweise
zwei bis zehn, verwendet. Die Steuereinheiten übernehmen jeweils eine Teilfunktion.
Vorzugsweise sind die Steuereinheiten informationstechnisch verbunden,
beispielsweise über
ein Bussystem. Weiterhin bilden die Steuereinheiten vorzugsweise
ein redundantes System, um bei Ausfall einer Steuereinheit eine Übernahme
deren Funktionen durch die anderen verbliebenen Steuereinheiten zu
gewährleisten.
Die Steuereinheit kann sich in einer Variante der beschriebenen
Vorrichtung und des Verfahrens ein integraler Bestandteil in wenigstens einer
Systemkomponente sein. Insbesondere ist es möglich die Steuereinheit in
der wenigstens einen zweiten Systemkomponente, beispielsweise der
Verarbeitungseinheit im bevorzugten Ausführungsbeispiel, zu integrieren.