JP2006513430A - 車両における計算機システム - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の機能が計算機システムの計算機に対して分割されている、車両用の計算機システムに関している。この場合第１の計算機は、走行に関する機能を引き受け、それに対して計算能力の高い第２の計算機は、娯楽に係わる機能を引受けている。

Description

本発明は車両における計算機システムに関する。

今時の車両におけるシステム、例えばナビゲーションシステムやエンターテインメントシステムなどは、しばしば互いに独立しているか、一方もしくは他方のタイプに相互依存している。そのためナビゲーションの命令ないしジョブ、人間と機械の間のヒューマン−マシンインターフェースの表示、車両制御と空調制御などに対してそれぞれ個別のプロセッサが設けられている。複雑なシステムの分割、特に命令ないしジョブが正確に書き換えられる異なるプロセッサへの分割のもとでは、非常に正確に規定されたインターフェースが必要である。そのため異なるシステム領域において対立する若しくは矛盾する命令やジョブの際には故障の危険性や問題が生じてしまう。これに対して１つのプロセッサが複数の命令を引き受けた場合、このプロセッサは全ての命令を同時に実施し得るように設計されなければならないか、若しくはプロセッサの重い負担のもとでパワーの限界を余儀なくされる。

発明の利点
本発明による命令ないし機能特性に従った少なくとも２つの計算機への命令ないし機能の分割は次のような利点を有している。すなわち一方では実質的に走行ないし車両に係わる命令ないし機能が実施され（車両システムまたはドライバ情報システム）、他方では実質的に走行ないし車両に係わらない命令/機能が実施されるが（娯楽システム）、車両システム／ドライバ情報システム／エンタテインメントシステムの別個の監視が可能となる利点である。このことはとりわけオープンシステムとしてのエンタテインメントシステムの構成とクローズシステムとしての車両システムの構成を可能にする。それにより有利な形態で、エンタテインメントシステムのオープンアーキテクチャ（例えばインターネット接続、ソフトウエアダウンロード）にもかかわらず、車両システムのセキュリティが保証される。ここでのオープンシステムとは、例えばユーザーによって固有のソフトウエアやコンフィグレーションを変更するための外界との通信ができるように設計仕様されているシステムであり、それに対してクローズシステムとはこのような可能性が閉ざされているシステムと理解されたい。

特にそのような分割のもとでは有利には、計算機の全体システムと部分システムの種々異なる装備グレードに関するシステムスケーリングが可能となる。すなわちシステムの様々な装備グレードがシステムの大規模な変更を要することなく可能となる。そのため単独の車両制御部（空調制御、ドライバ警告システムなど）、さらなる車両制御部（オプションのナビゲーションやラジオなど）およびハイエンドな装備（付加的なエンターテインメント情報など）がさらなるハードウエアコンポーネント（＋所要のソフトウエア）を用いた計算機システムの拡張によって達成できる。

さらに有利には、イノベーションサイクルの非依存性が達成される。なぜなら走行に係わりのないシステムがオープンシステムとして構成され、それによってイノベーションサイクルが迅速に追従されるからである。それに対して走行に関係するシステムは極わずかしかイノベーションサイクルに影響されず、それらの変更にはかかわらない。このことはソフトウエアに対してだけではなく、能力に定常的に係わっている民生電子機器にも当てはまる。これらはエンターテインメント部分のオープンシステムによって交換が可能である。

さらに車両における部分システムの使用が相互に依存することなく可能となる。そのため車両に係わる情報（例えばナビゲーション指示、ドライバ警告情報など、これらは常に正確さが求められる）がいつでも使用可能であることが保証される。なぜなら娯楽に係わる情報（例えばビデオ再生）が走行に係わる部分システムに負担をかけることがないからである。

さらに有利には、どのようなオプション装備、特にエンターテインメントに関するオプション装備が設けられているかに依存することなく車両側のバス若しくはバスシステムが常に同じ部分システムに接続される。

その上さらに本発明による分割手法は、リスクを最小化させることにも寄与している。なぜなら走行に係わるシステムが、例えば新たな機能のダウンロードによっては誤動作の危険性も有しているエンターテインメントシステムから完全に分離されているからである。それにより走行に係わる部分に関しては、システム特性の予測が保証される。

さらなる利点は、実施例に基づく以下の説明ないしは従属請求項に記載される。

図面
図面には本発明の実施例が示されており、本発明はその実施形態に基づいて以下の明細書で詳細に説明される。この図１には、走行に係る命令／ジョブと走行に係わらない命令／ジョブがそれぞれ分離された計算機システムの一例が示されている。

図１に示されている計算機システムは、実質的に２つのプロセッサからなっている。これらのプロセッサは、実質的に境界を定められた命令／ジョブ領域に分けられている。それらの境界を定められた命令／ジョブの他には個別に選択される命令／ジョブが存在している。これらはこの場合フレキシブルな交換が可能だが、特に高い計算能力を必要としている。この場合の境界は、機能特性に応じて定められる。つまり走行に係わる機能と走行に係わらない機能の間で区別されている。

第１のプロセッサ１０は（場合によってはグラフィックプロセッサと共に）走行に係わる機能ないし命令／ジョブ、例えばＣＡＮ、ＭＯＳＴ、空調制御部、ナビゲーション、ドライバ警告システムなどへの接続、ナビゲーションシステムの二次元マップの表示と評価、音声出力、ヒューマン／マシーンインターフェースへの接続を引受けている。換言すれば、この部分システムは、多数の車両機能に対する操作面も含めてドライバ情報システムを実現している。別の側には、（グラフィックプロセッサと共に）プロセッサ１２が設けられており、このプロセッサは高性能タイプで、例えば従来のパーソナルコンピュータに利用されており、走行に関係のない例えばゲーム、インターネット接続、ビデオ鑑賞など基本的にはエンターテインメントシステムである（特に同乗者用）。このシステムは、その利用に関する新たなアプリケーションのダウンロード用にも設計仕様がなされており、娯楽のための電子機器、例えばＰＤＡ、ラップトップコンピュータなどへのバス接続も実現し得る。つまりこれによって娯楽と情報収集のシステムが実現され得る。

この計算機システムの機能は、民生電子機器（娯楽機能優先型）の機能と、走行に関する電子機器（走行機能、ドライバ情報機能優先型）の機能からなっており、ここではそれぞれシステムの固有の計算機上で実現されている。それらの実施においては、娯楽機能と走行機能の間で重畳領域が存在する。例えば三次元グラフィック（例えば走行に関する機能としてナビゲーション用マップ）が娯楽用に用いられ、他のプロセッサ（エンターテインメント系）によって表示可能である。その他の例としてＭＰ３機能があげられる。これはオーディオの利用と共にエンターテインメント系に属する。しかしながらＭＰ３デコーディングは、カーラジオ（走行関係グループ）の標準機能でもあり得る。そのためこのデコーディングは、エンターテインメント系プロセッサかもしくは走行に係るアプリケーションにおいて引き受けられる。例えばＭＰ３デコーディングは、音声出力に対して重要である。それ故に２つのプロセッサは、少なくとも１つのインターフェースによって相互接続されている。そのため出力データ及び/又は選択された命令／ジョブの結果が保管されるか、若しくは短時間だけ計算能力を多く使うアプリケーション、例えば音声識別や高品質な音声合成プログラムが走行に係るプロセッサによって保管され、能力の高いエンターテインメント系プロセッサに伝送したりそこから受取ったりできるようになる。それに必要な機能性は、２つのプロセッサにおいて冗長的に存在しており、それによって欠陥の際若しくはエンタテインメントシステムが存在しない場合でも、走行に係る部分システムがその機能を実現できる。

当該計算機システムの走行に係る機器は、この場合常にマスターシステムであり、エンターテインメントプロセッサは、スレーブシステムである。

図１には当該計算機システムの有利な実施例が示されている。図示の計算機システム１００は、走行に係る部分システム１００ａ並びに走行に係わらない部分システム１００ｂを表わしている。この場合走行に係る部分システム１００ａは、プロセッサ１０並びにグラフィックプロセッサ１１からなっている。このプロセッサ１０は、ＣＰＵと種々のメモリ（Ｍｅｍ）並びに車両バスシステムへの接続のためのインターフェース、例えばＡＴＡＰＩ，ＭＯＳＴ，ＣＡＮ、若しくは車両システム（例えばジャイロ）のセンサまたはアクチュエータを含み得る。その上さらにこのプロセッサは、グラフィックプロセッサ１１に対するインターフェース、例えばＳＰＩを有し、さらに走行に係わらない部分システムに対するインターフェース、例えばＰＣＩインターフェースを有する。グラフィックプロセッサ１１は、メモリを備えた計算機コアからなり、一方ではインターフェースＳＰＩを介してプロセッサ１０に接続され、さらに別のインターフェース、例えばＲＧＢインターフェースを介してドライバ用の表示手段と接続され、さらに第３のインターフェース、例えばＬＶＤＳインターフェースを介して走行に係わらない部分システム１２のグラフィックプロセッサに接続されている。

この走行に係わらない部分システム１２は、高い計算能力を備えたマルチメディアプロセッサ１３と、さらに高出力のグラフィックプロセッサ１４を含んでおり、これは高分解能のグラフィック、特に三次元グラフィックを処理できる。プロセッサ１３は、この場合中央ユニット（ＣＰＵ）並びに種々のメモリ（Ｍｅｍ）を含み、さらに走行に係る部分システムのプロセッサ１０に対する第１のインターフェースと、グラフィックプロセッサ１４に対する第２のインターフェース（ＰＣＩ）と、バスインターフェース、例えばＵＳＢ、ＩＥＥＥなどに対するさらなるインターフェースを有している。これらのインターフェースには、通常の娯楽用電子機器やコンピュータが接続可能である。グラフィックプロセッサ１４（このプロセッサもメモリを有している）は、プロセッサ１３に対するインターフェースの他に、当該計算機システムの走行に係わる部分システムのグラフィックプロセッサに対する前述のインターフェースＬＶＤＳ並びに車両の同乗者へのグラフィック表示のためのさらなるインターフェースを含んでいる。これらのインターフェースは、例えばＲＧＢインターフェースとして実現される。

走行に係る機能と走行に係わらない機能の分割は、それらの特性に従って行われる。この場合実質的に走行に係る機能は、車両の操作、ナビゲーション、誘導案内ないしはドライバへの警告、情報提供と共に特有の情報を含んでおり、走行に係る部分システムにおいて実現される。それに対して優先的に走行には係わらない機能は、専ら車両の誘導案内には関係のない情報、とりわけ乗客の娯楽ための情報、アニメーション化のための情報を含んでおり、当該計算機システムのエンターテインメント系１２において実現される。走行に係る機能に関しては、最大の可処分能力と機能の信頼性に焦点が絞られる。なぜなら車両誘導案内に対する機能、並びに車両内における車両バスとの内部ネットワーク化は本質的に重要だからである。そのような車両固有の機能は、ナビゲーションシステム，ＨＭＩ論理回路ないしはＨＭＩマネージャである。それらは車両内の操作と表示を制御ないし評価し、音声識別ないしは音声合成ソフトウエア、走行指示ないしはドライバ警告の出力のためのプログラム、並びに測位のための二次元マップの表示である。最も広い意味でそれらは走行に係るＨＭＩないしはドライバ情報システムである。走行に係わらない機能には、インターネットブラウザ、サービスダウンロード、三次元グラフィックの表示、同乗者の娯楽のためのアプリケーション、ビデオ再生システム、ゲーム、デジタルビデオ放送システム、モバイルオフィス、ラップトップ、ＰＤＡなどの携帯機器が含まれ、これらはエンターテインメント部分システムに接続可能である。その場合当該計算機システムのエンターテインメント部分システムのもとでは、焦点が機能に対する最大出力の提供、システムのオープン特性（例えばソフトウエアのダウンロード）、並びに外部ネットワーク化（例えばインターネットとの接続）に絞られる。

前述した分離は、別の実施形態においては重畳領域を有する。例えばＬＶＤＳインターフェースを介してグラフィック強化した利用、例えば三次元ナビゲーションマップなどの三次元表示、あるいは車両からの風景、空調設定もしくは音響設定に対する三次元モデル、アニメーション化（マスク入替えの際の移行アニメーション、マスク内のアニメーション化された要素、アニメーション化された操作アシスタントなど）、若しくは所要メモリ容量の大きい背景画像（これは走行に係る部分システムの機能と接続する）は、エンターテインメント部分システムに所要の計算能力の結果、車両に係わらない部分システムでは計算されず、ＬＶＤＳインターフェースを介して情報交換される。その上さらに短時間の計算強化された利用、例えば自然なセンテンスを伴う音声識別やその際に与えられる拡張された識別能力並びにより良好な出力品質の音声合成のもとでは例えばＰＣＩインターフェースを介してエンターテインメント部分システムの高出力のプロセッサ１３との情報交換がなされそこで計算される。ここにおいては前述したような機能が冗長的に存在することを述べておく。そしてエンターテインメントシステムの故障の際、若しくはそのような機能の冗長的存在がない場合には、走行に係る部分システムにおいて実施し得る。その他の全ての機能は一度だけ存在する。

重要なことは、当該計算機システムにおいて個々の機能が、車両の誘導案内に対するその重要度に従って分割されていることである。この場合走行に係る機能、すなわち車両誘導案内及びドライバにとって重要である機能は、走行に係るプロセッサ内で算出される。それに対して走行に係わらないシステム、つまり例えば車両の誘導案内にとって重要ではない、娯楽、特に同乗者に用いられる機能は、高出力のマルチメディア計算機において算出される。その場合有利には２つの計算機がインタフェースを介して相互に接続されている。

走行に関係する命令／ジョブと走行に関係しない命令／ジョブがそれぞれ分離されている計算機システムを示した図

Claims (11)

1. 少なくとも２つの計算機を有しており、それらの計算機が異なる命令／ジョブを引き受けている、車両内の計算機システムにおいて、
   命令／ジョブの少なくとも２つの計算機への分割が、車両の誘導案内に対する機能の意味合いに従って行われており、この場合実質的に走行に係る機能は第１の計算機において実現され、走行に係わらない機能は第２の計算機において実現されるように構成されていることを特徴とする計算機システム。
2. 走行に係る機能は、車両特有の機能である、請求項１記載の計算機システム。
3. 走行に係る機能は、車両の操作、ナビゲーション、誘導案内機能若しくはドライバへの警告及び測位機能と共に特有の情報を含んでおり、走行に係るＨＭＩとドライバ情報システムを形成している、請求項１または２記載の計算機システム。
4. 走行に係わらない機能は、娯楽特有の機能である、請求項１から３いずれか１項記載の計算機システム。
5. 走行に係る機能には、以下に述べる機能のうちの少なくとも１つ、すなわち、
   ナビゲーションシステム機能、車両内の表示と操作を制御ないし評価するＨＭＩ論理機能ないしＨＭＩ管理機能、音声識別ないし音声合成ソフトウエア機能、走行指示ないしドライバ警告の出力のためのプログラム機能並びに測位のための二次元マップ表示機能のうちの少なくとも１つが含まれており、それに対して、
   走行に係わらない機能には、以下に述べる機能のうちの少なくとも１つ、すなわち、
   インターネットブラウザ機能、サービスダウンロード機能、三次元グラフィック表示機能、同乗者の娯楽のためのアプリケーション機能、ゲーム、ビデオ再生システム、デジタルビデオ放送システムの機能、ラップトップ、ＰＤＡなどの携帯機器に接続可能な接続機能のうちの少なくとも１つが含まれている、請求項１から４いずれか１項記載の計算機システム。
6. 走行に係わらない機能のための計算機は、高出力のマルチメディア計算機である、請求項１から５いずれか１項記載の計算機システム。
7. 少なくとも１つのインターフェースが第１の計算機と第２の計算機の間に設けられている、請求項１から６いずれか１項記載の計算機システム。
8. 第１の計算機は、内部車両バスに接続されている、請求項１から７いずれか１項記載の計算機システム。
9. 走行に係る部分システムの計算強化機能は、走行に係わらない部分システムにおいて計算される、請求項１から８いずれか１項記載の計算機システム。
10. 走行に係る計算機は、計算強化命令／ジョブを、走行に係わらない部分システムの計算機に送出し、その場合走行に係る部分システムの計算機は、前記命令／ジョブを他の計算機自体の非可処分特性のもとで実施する、請求項１から１０いずれか１項記載の計算機システム。
11. 自動車における適用のためのマルチメディア計算機において、
    前記マルチメディア計算機が娯楽機能を実現し、少なくとも１つのインターフェースを介して、走行機能を実現するさらなる計算機と接続されていることを特徴とするマルチメディア計算機。

Images