WO2013037829A1 - Verfahren und vorrichtung zum synchronisieren von netzwerkteilnehmern in einem bordnetz eines fahrzeuges - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum synchronisieren von netzwerkteilnehmern in einem bordnetz eines fahrzeuges Download PDF

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WO2013037829A1
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timer
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Heinrich Acker
Ulrich STÄHLIN
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0644—External master-clock

Definitions

  • the invention relates to a method for synchronizing network subscribers in a vehicle electrical system of a vehicle, a control device for carrying out the method and a network subscriber with the control device.
  • a method for synchronizing network subscribers in a vehicle electrical system comprises the steps of:
  • the method is based on the consideration that the dedicated line for the time synchronization of network subscribers present in a vehicle network increases with the number of network subscribers, in particular because the individual network subscribers are to be interconnected in a star-shaped manner with the dedicated line, since the inevitable latencies would otherwise increase a non-synchronous reception of the corresponding synchronization signal, which would make a temporal synchronization impossible.
  • the specified method comprises the steps:
  • the reference time is derived from a wirelessly received signal.
  • This wirelessly received signal can, in principle, be any signal that is suitable for temporal synchronization of the individual network subscribers.
  • the signal wirelessly received may be for example a DCF77 signal that is used in Europe for synchronization of timers by radio, or Ausufre acid sequence of a radio station whose carrier frequency value play as on the radio station is derivable at ⁇ based itself.
  • the wirelessly received signal is a global navigation satellite system signal, short GNSS signal
  • the GNSS signals are technically conditioned temporally combinge ⁇ accurate signals that allow synchronizing in a vehicle network ⁇ participants in the form of sensors correspondingly high-precision in time.
  • Such synchronization is currently the focus of the current development for Car2X communication, ie the data exchange from a vehicle to other vehicles or systems in the environment, such as traffic lights or other infrastructure components.
  • a gain in safety and comfort can be achieved. In many cases, the information must be provided in real time.
  • the information can be provided, for example, with a highly accurate time stamp, which is linked by the respective network participant with the information.
  • this timestamp must be correspondingly highly accurate, which is ensured by the synchronization based on the GNSS signal.
  • GNSS signal for example, a Global Positioning System signal, short GPS signal, a rjio6ajibHaj3 HaBwrauHOHHaa CnyTHMKOBaa Cnc eMa signal, short GLONASS signal or a Galileo signal verwen ⁇ det.
  • the predetermined condition is time-triggered.
  • the time trigger ie the timing trigger for the synchronization can be configured arbitrarily. So can for example be provided within each network user clocks that run at a certain basic accuracy and allow a sufficiently precise chronological triggering the time-ge ⁇ controlled synchronization.
  • the time-triggered condition is the temporal position of a time slot in a time division multiple access data transmission method, TDMA for short.
  • TDMA data transmission method in the network.
  • Such a TDMA data transmission method is used by various network protocols, such as FlexRay, PSI5, LIN, etc. used. Since these protocols are known to the person skilled in the art, a detailed description of these should be dispensed with.
  • the further development is based on the consideration that, for a TDMA data transmission method, a very precise synchronization of the individual network subscribers with one another is already necessary in order to be able to use data in time slots without great bandwidth losses.
  • This band ⁇ wide losses which depend largely from a lack of synchronization, so the uncertainty of when it is established for all network devices, when a time slot begins and when it ends.
  • This base synchronization already present in the bus system to operate the TDMA method is now used in order gen also dependent on the first timer message with sufficient accuracy to übertra ⁇ .
  • the event-dependent trigger that is, the event-dependent trigger for the synchronization can also be configured as desired.
  • the event-driven trigger works stochastically, so that the synchronization seen randomly in time takes place, depending on when the event occurs.
  • an event-triggered method is useful for all network protocols that are common to all network protocols.
  • Network participants can not recognize temporally recurring structures together, such as in the art known to the CAN bus.
  • the event-triggered condition is the output of a predetermined sensor signal.
  • This sensor signal can be designed belie ⁇ big. This development is possible for all network devices that can detect a common event, so by sensors, such as acceleration, yaw rate, camera
  • Each etc part ⁇ participating device in the synchronization logs the detection time and eventu ⁇ ell the detection period of the predetermined sensor signal as event-triggered Condition that can be, for example, a bollard or a certain curve.
  • the message dependent on the first timer is then transmitted via the
  • the depen dent ⁇ from the first timer message contains a current time, the outputs of the first timer when creating the message.
  • a control device is set up to carry out a method according to one of the preceding claims.
  • the specified device has a memory and a processor.
  • the specified method is stored in the form of a computer program in the memory and the Processor for carrying out the method provided when the computer program is loaded from the memory in the processor.
  • a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.
  • a computer program product comprises a program code which is stored on a data carrier and the compu ⁇ terlesbaren, when executed on a data processing device, carries out one of the methods specified.
  • a network subscriber for a vehicle electrical system of a vehicle comprises a specified control device.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a vehicle electrical system for a vehicle
  • Fig. 2 schematic diagram of a TDMA transmission
  • Fig. 3 shows a schematic diagram of a transmission via a CAN bus.
  • Fig. 1 is a
  • the vehicle electrical system 2 comprises a data bus 4, which may be designed, for example, as a FlexRay bus known to the person skilled in the art or as a CAN bus known to the person skilled in the art.
  • a data bus 4 which may be designed, for example, as a FlexRay bus known to the person skilled in the art or as a CAN bus known to the person skilled in the art.
  • four network subscribers 6, 8, 10, 12 are bidirectionally connected to the data bus 4.
  • the first network subscriber 6 is designed in the present embodiment as a GNSS receiver 6 and has a GNSS antenna 14 with which it can receive GNSS signals 16 from a GNSS satellite 18 in a manner known per se to the person skilled in the art.
  • the GNSS signals 16 are used primarily for the absolute location of the vehicle not shown in space.
  • the GNSS receiver 6 can also be part of the first network subscriber 6, which can be designed, for example, as a navigation device or as an integrated communication unit that combines different communication or reception modules.
  • the second network subscribers 8 and the third network part ⁇ participants are configured as sensors in the present embodiment.
  • the second network sensor 8 as Inertialsensor 8 be formed, which detects in a manner not shown accelerations and rotation rates of the vehicle not shown and in the
  • the second sensor 10 should be formed in the vorlie ⁇ ing embodiment as a wheel speed sensor 10, which detects the wheel speed of one or more wheels of the vehicle not shown in more detail in a manner not shown and sends in the data bus 4.
  • Data bus 4 can be connected to other sensors, such as a steering angle sensor, the other sizes, such as a steering angle of the vehicle, not shown, and send to the data bus 4.
  • the third network participant 12 is formed in the present embodiment as a so-called fusion sensor 12. Fusion of sensor 12 is to classical dynamics sensors, such as the output data of the inertial sensor 8 and the wheel speed sensors 10 ⁇ with the raw GNSS data of the GNSS receiver 6 ver ⁇ bind. Due to the "external anchor" from the GNSS raw data, the fusion sensor 12 can use the output data of the
  • Inertialsensors 8 and the wheel speed sensor 10 improve and deliver with greater reliability.
  • the main advantage is the ability to provide a very accurate location of the vehicle, not shown.
  • the position can in principle be delivered to the lane exactly who ⁇ the. It is important that very exact time Synchroni ⁇ tion of all data sources involved, so all of the sensors 8, 10, of the fusion sensor 12 and the GNSS receiver 6 to a time base with an error of less lOOys.
  • each of network nodes 6 to 12 corresponding to a clock 22 to 26, which by way of example, depending ⁇ in a correspond to the transmitting means 28 to 34 for sending and receiving of synchronized data is housed.
  • the time base for the synchronization of the clocks 22 to 26 comes in the present embodiment of the GNSS receiver 6, since this is an external reference ready, which is due to the system of high accuracy Ge ⁇ .
  • the sensors 8 and 10 may also be part of the fusion sensor 12.
  • Fig. 2 is a
  • the TDMA method is used for example in the above-mentioned FlexRay system, wherein for the implementation of TDMA already a very accurate synchronization between the transmitter and receiver is necessary in order to use the time slot method known to the expert without large Bandbrei ⁇ tenliee.
  • the bandwidth losses are namely ⁇ namely that at the beginning and end of each data transmission of a bus station a pause in the length of the uncertainty of the synchronization is required.
  • the already existing for the operation of the bus system Basissynchronisie- tion is now used in order to also transmit the time pulse of reaching out ⁇ accuracy.
  • the GNSS receiver 6 may first generate a time pulse 40 based on the reception of the GNSS signal 16 at a reception time 38.
  • the clock 20 of the transmitter module 28 in the GNSS Receiver 6 synchronized based on this time pulse 40 in not illustrated ⁇ way. This can be done either by hard setting the clock 20 on the time pulse 40 or by adjusting the clock 20 on the time pulse 40. By the hard setting the clock 20 can not shown on "jumps" in time occur 36th Are these not ge ⁇ wishes, the Einregeln is the time pulse 40 beneficial ⁇ favorable. This is a time difference between the
  • PLLs or DLLs known to those skilled in the art could also be adapted to the clock 20 of the transmitter module 28.
  • the hard setting and the Einregeln can also be combined.
  • the transmission module 28 in the GNSS receiver 6 has respect to the
  • Synchronization of the clocks 20 to 26 of all network participants 6 to 12 of the data bus 4 the role of a master issuing a synchronization instruction, which follow the remaining network participants 8 to 12.
  • This synchronization instruction is transmitted in a subsequent to the reception time next slot 42 of the TDMA-based bus system as shown in Fig. 2 as a cross message 44 which transmits the receipt of the time ⁇ pulse 40 in addition to the undiminished data payload by their temporal position 46.
  • the latency 48 between the reception timing is integrated time 38 of the pulse 40 and the beginning 46 of the ver ⁇ used time slot 42 for transmitting the message 44, in addition in this Bot ⁇ shaft 44 to ER- a more precise synchronization possible.
  • the other network subscribers 8 through 12 Upon receipt of the message 44 via the data bus 4, the other network subscribers 8 through 12 synchronize their respective clocks 22 through 26, if possible with the correction over the additional latency information 48.
  • one or more messages can also be sent between the messages 44 containing the time pulse 40 or messages 44 containing the time pulse 40.
  • Fig. 3 is a
  • a data bus 4 which is a non-deterministic time shows ⁇ pending behavior in which the reception of the timing pulses 40 can not be expected in time by the network nodes 8 to 12, such as the CAN bus, an to be synchronized by all network nodes 8 zoom ⁇ be to 12 to be detected characteristic event 50 pulled so that they can expect to receive the clock pulses 40th The reception can signal this so to speak be siert.
  • such a characteristic event 50 can be detected via the sensors of the network subscribers 6 to 12, such as, for example, acceleration, rotation rate, camera, etc.
  • Each participating in the synchronization network participants 6 to 12 logs the detection times and possibly the detection period of characteristic events 50, which may be formed, for example, as a bollard or as a curve.
  • Turn one of the network part ⁇ participants 6 to 12 must be analogous to FIG. 2 act as "master", ideally a network subscriber 6 to 12, which is already synchronized via the GNSS signal 16 in a very precise time.
  • the GNSS receiver 6 is treated as a master by the GNSS receiver 6 via a sensor system which is connected to the GNSS receiver 6 or which is present anyway on the GNSS receiver 6, a characteristic event 50 which is also detected by the other network participants 8 to 12 can be detected, a message 44 is sent over the data bus 6, which marks the time 38 of the recognition of the characteristic event.
  • the message 44 can be a simple signal. Vorzugswei ⁇ se contains the message 44 in addition, the tarry ⁇ tion 48 which has passed since the characteristic events 50 to 46 at the time of sending the message 44th This message 44 should expediently be sent with a very high priority with regard to the access to the data bus 4, so that no unknown delays are generated by the access to the data bus 4. All network participants 8 to 12 synchronize themselves to the received message and adjust their clocks 22 to 26 at it.
  • a second message with an event end 52 of the characteristic event could be dispatched from 54 configured as master GNSS receiver 6 if it is a characteristic event 50 with ge ⁇ cient long duration event 56th
  • the duration 54 of the characteristic event 50 may additionally be included.
  • the other network subscribers 8 to 12 connected to the data bus 4 have three information - event start 38, event end 52 and event duration 56 for the characteristic event 50 and can adapt their clocks 22 to 26 accordingly better.
  • the method described can be distributed time stamped and not all data must pass through a central system.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Synchronisieren von Netzwerkteilnehmern (6 bis 12) in einem Bordnetz (2) eines Fahrzeuges, offenbart, umfassend: Empfangen einer vom einem in einem ersten Netzwerkteilnehmer (6) vorhandenen ersten Zeitgeber (20) abhängigen Nachricht (44) durch wenigstens einen zweiten Netzwerkteilnehmer (8 bis 12), wenn eine vorbestimmte Bedingung (42, 50) erfüllt ist, und Synchronisieren eines zweiten Zeitgebers (22 bis 26) in dem zweiten Netzwerkteilnehmer (8 bis12) basierend auf der vom ersten Zeitgeber (20) abhängigen Nachricht (44), wenn die vorbestimmte Bedingung (42, 50) erfüllt ist.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM SYNCHRONISIEREN VON
NETZWERKTEILNEHMERN IN EINEM BORDNETZ EINES FAHRZEUGES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren von Netzwerkteilnehmern in einem Bordnetz eines Fahrzeuges, eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und einen Netzwerkteilnehmer mit der Steuervorrichtung.
Aus der JP 11 115 627 A ist es bekannt, zwei an einen
Datenbus angeschlossene Netzwerkteilnehmer mit einer zusätzlichen dedizierten Leitung zu verbinden, um sie miteinander zeitlich zu synchronisieren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die zeitliche Synchronisation von an einen Datenbus angeschlossenen Netzwerkteilnehmern zu verbessern .
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprü¬ che gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Synchronisieren von Netzwerkteilnehmern in einem Bordnetz eines Fahrzeuges die Schritte:
- Empfangen einer vom einem in einem ersten Netzwerkteilnehmer vorhandenen ersten Zeitgeber abhängigen Nachricht durch wenigstens einen zweiten Netzwerkteilnehmer, wenn eine vor- bestimmte Bedingung erfüllt ist, und
- Synchronisieren eines zweiten Zeitgebers in dem zweiten Netzwerkteilnehmer basierend auf der vom ersten Zeitgeber abhängigen Nachricht, wenn die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Dem Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass die dedi- zierte Leitung zur zeitlichen Synchronisation von in einem Fahrzeugnetzwerk vorhandenen Netzwerkteilnehmern mit der Anzahl der Netzwerkteilnehmer zunimmt, insbesondere weil die einzelnen Netzwerkteilnehmer mit der dedizierten Leitung sternförmig zu verschalten sind, denn die unumgänglichen Latenzen würden sonst zu einem nicht synchronen Empfang des entsprechenden Synchronisationssignals führen, was eine zeitliche Synchronisation unmöglich machen würde.
Diese Überlegung zugrunde gelegt, wird im Rahmen des angege¬ benen Verfahrens erkannt, dass es zwar möglich wäre, die Synchronisation über das Boardnetz des Fahrzeuges durchzuführen, es müsste jedoch garantiert sein, dass die Latenzen beim Empfang des Synchronisationssignals nicht dazu führen, dass alle Netzwerkteilnehmer letztendlich zu unterschiedlichen Zeitpunkten zeitlich synchronisiert werden.
Die Idee hinter dem angegebenen Verfahren ist es nun, mit allen Netzwerkteilnehmern einen bestimmten Zeitpunkt zu vereinbaren, an denen die Synchronisation durchgeführt werden soll. Aus diesem Grund wird mit dem angegebenen Verfahren vorgeschlagen, wenigstens eine vorbestimmte Bedingung fest¬ zulegen, an denen jeder Netzwerkteilnehmer eine anstehende Synchronisation erkennen kann und den Empfang der zur Synchronisation geeigneten Nachricht erwartet. Diese vorbe- stimmte Bedingung kann beliebig sein, was teils Gegenstand der Unteransprüche ist.
In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren die Schritte :
- Synchronisieren des ersten Zeitgebers basierend auf einer Referenzzeit;
- Senden der zu empfangenden Nachricht basierend auf dem synchronisierten ersten Zeitgeber.
In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird die Referenzzeit aus einem drahtlos empfangenen Signal abgeleitet. Dieses drahtlos empfangene Signal kann prinzipiell jedes beliebige Signal sein, dass zur zeitlichen Synchronisation der einzelnen Netzwerkteilnehmer geeignet ist. So kann das drahtlos empfangene Signal beispielsweise ein DCF77-Signal sein, dass in Europa zur Synchronisation von Zeitgebern per Funk verwendet wird, oder die Trägerfre¬ quenz eines Radiosenders, dessen Trägerfrequenzwert bei¬ spielsweise basierend auf dem Radiosender selbst ableitbar ist .
Besonders bevorzugt ist das drahtlos empfangene Signal ein globales Navigationssatellitensystem-Signal, kurz GNSS- Signal, das GNSS-Signale technisch bedingt zeitlich hochge¬ naue Signale sind, die es erlauben in einem Fahrzeug Netz¬ werkteilnehmer in Form von Sensoren entsprechend hochgenau zeitlich zu synchronisieren. Eine derartige Synchronisation steht derzeit im Fokus der aktuellen Entwicklung zur Car2X- Kommunikation, also dem Datenaustausch von einem Fahrzeug zu anderen Fahrzeugen oder Systemen in der Umgebung, wie zum Beispiel Ampeln oder andere Infrastrukturkomponenten. Durch den Austausch von Informationen über Unfälle und andere Gefahrenstellen, über die Beschaffenheit der Strecke, Ver¬ kehrszeichen und vieles mehr, kann ein Gewinn an Sicherheit und Komfort erzielt werden. Dabei muss in vielen Fällen die Information in Echtzeit bereitgestellt werden. Um diese Echtzeit zu gewährleisten kann die Information beispielsweise mit einem hochgenauen Zeitstempel versehen werden, der vom jeweiligen Netzwerkteilnehmer mit der Information verknüpft wird. Dieser Zeitstempel muss jedoch entsprechend hochgenau sein, was durch die Synchronisation basierend auf dem GNSS-Signal gewährleistet wird. Als GNSS-Signal kann beispielsweise ein Global Positioning System-Signal, kurz GPS-Signal, ein rjio6ajibHaj3 HaBwrauHOHHaa CnyTHMKOBaa Cnc eMa Signal, kurz GLONASS-Signal oder ein Galileo-Signal verwen¬ det werden.
In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist die vorbestimmte Bedingung zeitgetriggert . Der zeitliche Trigger, also der zeitliche Auslöser für die Synchronisation kann beliebig ausgestaltet sein. So können beispielsweise innerhalb der einzelnen Netzwerkteilnehmer Uhren vorgesehen sein, die mit einer bestimmten Grundgenauigkeit laufen und eine ausreichend exakte zeitliche Auslösung der zeitlich ge¬ steuerten Synchronisation zulassen.
In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist die zeitgetriggerte Bedingung die zeitliche Lage eines Zeitschlitzes in einem Time Division Multiple Access - Datenübertragungsverfahren, kurz TDMA-
Datenübertragungsverfahren in dem Netzwerk. Ein solches TDMA-Datenübertragungsverfahren wird von verschiedenen Netzwerk-Protokollen, wie beispielsweise FlexRay, PSI5, LIN, etc. verwendet. Da diese Protokolle dem Fachmann bekannt sind, soll auf eine nähere Beschreibung dieser verzichtet werden. Der Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass für ein TDMA-Datenübertragungsverfahren bereits eine sehr genaue Synchronisation der einzelnen Netzwerkteilnehmer untereinander notwendig ist, um Daten in Zeitschlitzen ohne große Bandbreiteverluste einsetzen zu können. Diese Band¬ breiteverluste sind im Wesentlichen von einer fehlenden Synchronisation abhängig, also von der Unsicherheit, wann für alle Netzwerkteilnehmer feststeht, wann ein Zeitschlitz beginnt und wann er endet. Diese ohnehin zum Betrieb des TDMA- Verfahrens im Bussystem vorhandene Basissynchronisierung wird nun genutzt, um damit auch die vom ersten Zeitgeber abhängige Nachricht mit ausreichender Genauigkeit zu übertra¬ gen .
In einer alternativen besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist die vorbestimmte Bedingung
ereignisgetriggert . Der ereignisabhängige Trigger, also der ereignisabhängige Auslöser für die Synchronisation kann ebenfalls beliebig ausgestaltet sein. Während der zeitabhän¬ gige Trigger zeitlich gesehen deterministisch arbeitet, so dass die Synchronisation vorhersagbar stattfindet, arbeitet der ereignisorientierte Trigger stochastisch, so dass die Synchronisation zeitlich gesehen zufällig stattfindet, je nachdem, wann das Ereignis stattfindet. Es wäre jedoch auch möglich, das zufällige Ereignis zu erzwingen, indem das Bordnetz des Fahrzeuges beispielsweise einen bestimmten Zu¬ stand überführt wird, anhand dessen jeder Netzwerkteilnehmer die anstehende Synchronisation erkennt. Ein solches
ereignisgetriggertes Verfahren bietet sich beispielsweise bei allen Netzwerkprotokollen an, bei denen sich an allen Netzwerkteilnehmern gemeinsam keine zeitlich widerkehrenden Strukturen erkennen lassen, wie beispielsweise beim dem Fachmann bekannten CAN-Bus .
In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist die ereignisgetriggerte Bedingung die Ausgabe eines vorbestimmten Sensorsignals. Dieses Sensorsignal kann belie¬ big ausgebildet sein. Diese Weiterbildung ist bei allen Netzwerkteilnehmern möglich, die ein gemeinsames Ereignis detektieren können, also über Sensoren, wie Beschleunigung, Drehrate, Kamera, u.s.w. Jedes an der Synchronisation teil¬ nehmende Gerät protokolliert die Detektionszeit und eventu¬ ell die Detektionsdauer von dem vorbestimmten Sensorsignal als ereignisgetriggerte Bedingung, die beispielsweise ein Poller oder eine bestimmte Kurve sein kann. Die vom ersten Zeitgeber abhängige Nachricht wird also dann über das
Bordnetz gesendet, wenn die ereignisgetriggerte Bedingung aufgetreten ist und die entsprechenden Netzwerkteilnehmer ihren Empfang erwarten.
Besonders bevorzugt enthält die vom ersten Zeitgeber abhän¬ gige Nachricht eine aktuelle Zeit, die der erste Zeitgeber beim Erzeugen der Nachricht ausgibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung eingerichtet, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist .
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem compu¬ terlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Netzwerkteilnehmer für ein Bordnetz eines Fahrzeuges eine angegebene Steuervorrichtung.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Bordnetzes für ein Fahrzeug, und
Fig. 2 Prinzipdarstellung einer TDMA-Übertragung, und Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer Übertragung über einen CAN-Bus zeigen.
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit glei¬ chen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine
Prinzipdarstellung eines Bordnetzes 2 für ein nicht weiter dargestelltes Fahrzeug zeigt.
Das Bordnetz 2 umfasst einen Datenbus 4, der beispielsweise als ein dem Fachmann bekannter FlexRay-Bus oder als ein dem Fachmann bekannter CAN-Bus ausgebildet sein kann. An den Datenbus 4 sind in der vorliegenden Ausführung bidirektional vier Netzwerkteilnehmer 6, 8, 10, 12 angeschlossen.
Der erste Netzwerkteilnehmer 6 ist in der vorliegenden Ausführung als GNSS-Empfänger 6 ausgebildet und weist eine GNSS-Antenne 14 auf, mit dem er dem Fachmann in an sich bekannter Weise GNSS-Signale 16 von einem GNSS-Satelliten 18 empfangen kann. Die GNSS-Signale 16 dienen in erster Linie zur absoluten Ortung des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges im Raum. Alternativ kann der GNSS-Empfänger 6 jedoch auch Teil in dem ersten Netzwerkteilnehmer 6 sein, der beispielsweise als Navigationsgerät ausgebildet sein kann oder als integrierte Kommunikationseinheit, die unterschiedlichs¬ te Kommunikations- bzw. Empfangsmodule zusammenfasst .
Der zweite Netzwerkteilnehmer 8 und der dritte Netzwerkteil¬ nehmer sind in der vorliegenden Ausführung als Sensoren ausgebildet. Vorliegend soll der zweite Netzwerksensor 8 als Inertialsensor 8 ausgebildet sein, der in nicht weiter dargestellter Weise Beschleunigungen und Drehraten des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges erfasst und in den
Datenbus 4 sendet. Der zweite Sensor 10 soll in der vorlie¬ genden Ausführung als Raddrehzahlsensor 10 ausgebildet sein, der in nicht weiter dargestellter Weise die Raddrehzahl eines oder mehrerer Räder des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges erfasst und in den Datenbus 4 sendet. An Den
Datenbus 4 können weitere Sensoren, wie beispielsweise ein Lenkwinkelsensor angeschlossen sein, die weitere Größen, wie einen Lenkwinkel des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges erfassen und in den Datenbus 4 senden.
Der dritte Netzwerkteilnehmer 12 ist in der vorliegenden Ausführung als sogenannter Fusionssensor 12 ausgebildet. Der Fusionssensor 12 soll klassische Fahrdynamiksensoren, wie die Ausgangsdaten des Inertialsensors 8 und des Raddrehzahl¬ sensors 10 mit den GNSS—Rohdaten des GNSS-Empfängers 6 ver¬ binden. Durch den „externen Anker" aus den GNSS-Rohdaten kann der Fusionssensor 12 damit die Ausgangsdaten des
Inertialsensors 8 und des Raddrehzahlsensors 10 verbessern und mit einer größeren Verlässlichkeit liefern. Hauptvorteil ist jedoch die Möglichkeit, eine sehr genaue Position des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges zu liefern. Dabei kann die Position prinzipiell fahrstreifengenaue geliefert wer¬ den. Wichtig ist dabei die sehr exakte zeitliche Synchroni¬ sierung aller beteiligten Datenquellen, also aller Sensoren 8, 10, des Fusionssensors 12 und des GNSS-Empfängers 6 auf eine Zeitbasis mit einem Fehler kleiner lOOys . Dazu weist jeder Netzwerkteilnehmer 6 bis 12 entsprechend eine Uhr 22 bis 26 auf, die beispielhaft je in einer entsprechen¬ den Sendeeinrichtung 28 bis 34 zum Senden und Empfangen der synchronisierten Daten untergebracht ist. Die Zeitbasis zur Synchronisation der Uhren 22 bis 26 kommt dabei in der vorliegenden Ausführung vom GNSS-Empfanger 6, da damit eine externe Referenz bereitsteht, die systembedingt von hoher Ge¬ nauigkeit ist. Die Sensoren 8 und 10 können auch Teil von Fusionssensor 12 sein.
Die Synchronisation der Uhren 20 bis 26 wird nachstehend anhand von zwei Verfahren beschrieben.
Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine
Prinzipdarstellung einer Synchronisation über die Zeit 36 basierend auf einer TDMA-Übertragung zeigt.
Das TDMA-Verfahren wird beispielsweise in dem weiter oben genannten FlexRay-System verwendet, wobei zur Durchführung von TDMA bereits eine sehr genaue Synchronisierung zwischen Sender und Empfänger notwendig ist, um das dem Fachmann bekannte verwendete Zeitschlitzverfahren ohne große Bandbrei¬ tenverluste einsetzen zu können. Die Bandbreitenverluste be¬ stehen nämlich darin, dass am Anfang und Ende jeder Datenübertragung eines Busteilnehmers eine Pause in der Länge der Unsicherheit der Synchronisation erforderlich ist. Die ohnehin zum Betrieb des Bussystems vorhandene Basissynchronisie- rung wird nun genutzt, um damit auch den Zeitpuls mit aus¬ reichender Genauigkeit zu übertragen.
Dazu kann der GNSS-Empfänger 6 zunächst zu einem Empfangszeitpunkt 38 einen Zeitpuls 40 basierend auf dem Empfang des GNSS-Signals 16 erzeugen.
Zunächst wird die Uhr 20 des Sendemoduls 28 im GNSS- Empfänger 6 basierend auf diesem Zeitpuls 40 in nicht darge¬ stellter Weise synchronisiert. Dies kann entweder durch ein hartes Setzen der Uhr 20 auf den Zeitpuls 40 oder durch ein Einregeln der Uhr 20 auf den Zeitpuls 40 erfolgen. Durch das harte Setzen der Uhr 20 können nicht weiter dargestellte „Sprünge" in der Zeit 36 auftreten. Sind diese nicht ge¬ wünscht, so ist das Einregeln auf den Zeitpuls 40 vorteil¬ hafter. Dabei wird eine Zeitdifferenz zwischen dem
Zeitpuls 40 und der Uhr 20 über eine vorgegebene Zeitstrecke und eventuell auch mehrere Zeitpulse 40 soweit reduziert, dass ein Schwellwert der Zeitdifferenz eingehalten wird. Dazu könnten auch dem Fachmann bekannte PLLs oder DLLs der Uhr 20 des Sendemoduls 28 angepasst werden. Das harte Setzen und das Einregeln können auch kombiniert werden.
Das Sendemodul 28 im GNSS-Empfänger 6 hat dabei bezüglich der
Synchronisation der Uhren 20 bis 26 aller Netzwerkteilnehmer 6 bis 12 des Datenbusses 4 die Rolle eines Masters, der eine Synchronisationsanweisung ausgibt, der die restlichen Netzwerkteilnehmer 8 bis 12 folgen.
Diese Synchronisationsanweisung wird in einen auf den Empfangszeitpunkt folgenden nächsten Zeitschlitz 42 des TDMA— basierten Bussystems als in Fig. 2 als Kreuz dargestellte Botschaft 44 übertragen, die neben der unverminderten Daten- Nutzlast durch ihre zeitliche Lage 46 den Empfang des Zeit¬ pulses 40 übermittelt. Idealerweise wird in dieser Bot¬ schaft 44 zusätzlich noch die Latenz 48 zwischen dem Empfangszeitpunkt 38 des Zeitpulses 40 und Beginn 46 des ver¬ wendeten Zeitschlitzes 42 zur Übertragung der Botschaft 44 integriert, um eine noch präzisere Synchronisierung zu er- möglichen .
Auf den Empfang der Botschaft 44 über den Datenbus 4 synchronisieren die anderen Netzwerkteilnehmer 8 bis 12 ihre jeweilige Uhr 22 bis 26, wenn möglich mit der Korrektur über die zusätzliche Information über die Latenz 48.
Als Erweiterung können auch zwischen den den Zeitpuls 40 enthaltenden Botschaften 44 oder anstelle den Zeitpuls 40 enthaltenden Botschaften 44 eine oder mehrere alternative, in Fig. 2 nicht gezeigte Botschaften versendet werden, die einen hochgenauen Zeitstempel enthalten.
Mit dem im Rahmen der Fig. 2 beschriebenen Verfahren ist eine kontinuierliche Synchronisation der Uhren 20 bis 26 der einzelnen Netzwerkteilnehmer 6 bis 12 im Datenbus 4 möglich, da der als TDMA—Bus verwendete Datenbus 4 ein zeitlich de¬ terministisches Verhalten hat.
Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine
Prinzipdarstellung einer Synchronisation über die Zeit 36 basierend auf einer Übertragung über einen CAN-Bus als
Datenbus 4 zeigt.
Bei einem Datenbus 4, der ein nicht deterministisches zeit¬ liches Verhalten zeigt, bei denen der Empfang der Zeitpulse 40 durch die Netzwerkteilnehmer 8 bis 12 nicht zeitlich erwartet werden kann, wie zum Beispiel beim CAN-Bus, kann ein durch alle zu synchronisierende Netzwerkteilnehmer 8 bis 12 zu erfassendes charakteristisches Ereignis 50 heran¬ gezogen werden, damit diese den Empfang der Zeitpulse 40 erwarten können. Der Empfang kann diesen sozusagen signali- siert werden.
In der vorliegenden Ausführung ist ein solches charakteristisches Ereignis 50 über die Sensorik der Netzwerkteilnehmer 6 bis 12, wie beispielsweise Beschleunigung, Drehrate, Kamera, u.s.w. erfassbar. Jeder an der Synchronisation teilnehmende Netzwerkteilnehmer 6 bis 12 protokolliert die De- tektionszeiten und evtl. die Detektionsdauer von charakteristischen Ereignissen 50, die zum Beispiels als Poller oder als Kurve ausgebildet sein können. Einer der Netzwerkteil¬ nehmer 6 bis 12 muss wiederum analog zu Fig. 2 als „Master" agieren, idealerweise ein Netzwerkteilnehmer 6 bis 12, der bereits über das GNSS-Signal 16 auf eine sehr genaue Zeit synchronisiert ist. In der vorliegenden Ausführung soll wieder der GNSS-Empfänger 6 als Master behandelt werden. Wird vom GNSS-Empfänger 6 über eine extra an den GNSS-Empfänger 6 angeschlossene oder ohnehin am GNSS-Empfänger 6 vorhandene Sensorik ein charakteristisches Ereignis 50 erkannt, das auch von den jeweiligen anderen Netzwerkteilnehmern 8 bis 12 detektiert werden kann, so wird eine Botschaft 44 über den Datenbus 6 gesendet, die den Zeitpunkt 38 der Erkennung des charakteristischen Ereignisses markiert.
Die Botschaft 44 kann ein einfaches Signal sein. Vorzugswei¬ se enthält die Botschaft 44 zusätzlich noch die Verzöge¬ rung 48, die seit dem charakteristischen Ereignis 50 bis zum Zeitpunkt 46 des Sendens der Botschaft 44 vergangen ist. Diese Botschaft 44 sollte zweckmäßigerweise mit einer sehr hohen Priorität bezüglich des Zugriffs auf den Datenbus 4 versendet werden, damit keine unbekannten Verzögerungen durch den Zugriff auf den Datenbus 4 erzeugt werden. Alle Netzwerkteilnehmer 8 bis 12 synchronisieren sich auf die empfangene Botschaft und gleichen ihre Uhren 22 bis 26 daran an .
Besonders bevorzugt könnte mit einem Ereignisende 52 des charakteristischen Ereignisses eine zweite Botschaft 54 vom als Master ausgebildeten GNSS-Empfänger 6 versendet werden, falls es sich um ein charakteristisches Ereignis 50 mit ge¬ nügend langer Ereignisdauer 56 handelt. In dieser das Ereignisende 52 mitteilenden zweiten Botschaft 54, kann zusätzlich noch die Dauer 54 des charakteristischen Ereignisses 50 enthalten sein. Damit haben die anderen an den Datenbus 4 angeschlossenen Netzwerkteilnehmer 8 bis 12 drei Informationen - Ereignisstart 38, Ereignisende 52 und Ereignisdauer 56 zum charakteristischen Ereignis 50 und können ihre Uhren 22 bis 26 entsprechend besser anpassen.
Durch das beschriebene Verfahren kann eine verteilte Zeit- stempelung erfolgen und nicht alle Daten müssen durch ein zentrales System hindurch.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Synchronisieren von Netzwerkteilnehmern (6 bis 12) in einem Bordnetz (2) eines Fahrzeuges, umfassend:
- Empfangen einer vom einem in einem ersten Netzwerkteilnehmer (6) vorhandenen ersten Zeitgeber (20) abhängigen Nachricht (44) durch wenigstens einen zweiten Netzwerkteilnehmer (8 bis 12), wenn eine vorbestimmte Bedingung (42, 50) erfüllt ist, und
- Synchronisieren eines zweiten Zeitgebers (22 bis 26) in dem zweiten Netzwerkteilnehmer (8 bis 12) basierend auf der vom ersten Zeitgeber (20) abhängigen Nachricht (44), wenn die vorbestimmte Bedingung (42, 50) erfüllt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend:
- Synchronisieren des ersten Zeitgebers (20) basierend auf einer Referenzzeit (16);
- Senden der zu empfangenden Nachricht (44) basierend auf dem synchronisierten ersten Zeitgeber (20).
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Referenzzeit (16) aus einem drahtlos empfangenen Signal abgeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das drahtlos empfangene Signal ein globales Navigationssatellitensystem-Signal, kurz GNSS-Signal, ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Bedingung (42, 50) zeitgetriggert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zeitgetriggerte Be¬ dingung die zeitliche Lage eines Zeitschlitzes (42) in einem Time Division Multiple Access - Datenübertragungsverfahren, kurz TDMA-Datenübertragungsverfahren in dem Netzwerk (2) ist .
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Bedingung (42, 50) ereignisgetriggert ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die ereignisgetriggerte Bedingung (50) die Ausgabe eines vorbestimmten Sensorsignals ist .
9. Steuervorrichtung, die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
10. Netzwerkteilnehmer für ein Bordnetz (2) eines Fahrzeuges, umfassend eine Steuervorrichtung nach Anspruch 9.
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