WO2015014727A1 - Datenverbindung in einem kraftfahrzeug sowie sendereinheit und empfängereinheit für eine derartige datenverbindung - Google Patents

Datenverbindung in einem kraftfahrzeug sowie sendereinheit und empfängereinheit für eine derartige datenverbindung Download PDF

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WO2015014727A1
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data signal
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Erwin Köppendörfer
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Leoni Kabel Holding GmbH
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    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
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    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to a data connection in a motor vehicle and to a transmitter unit and receiver unit for such a data connection.
  • Data lines used in vehicle construction are, for example, from
  • a transmitter unit and a receiver unit are furthermore provided there.
  • the data line is often designed symmetrically.
  • the data line often comprises two wires, instead of just a single, and is designed for example as a so-called twisted pair line. Due to the transmission of the signal and a suitable complementary to this signal via one wire of the data line, the susceptibility is reduced.
  • the integration of more and more intelligent systems leads not least due to the increased cabling effort regularly to an additional cost and weight burden.
  • the present invention seeks to provide a safe and reliable data connection for motor vehicles, which is also suitable for the transmission of high data rates, and which is designed to save weight and cost.
  • the object is achieved according to the invention by a data connection with the features of claim 1 and by a transmitter unit and receiver unit, designed for such a data connection with the features of claim 10.
  • the data connection is preferably integrated in a motor vehicle and comprises a transmitter unit and a receiver unit, which are connected to one another via a data line for symmetrical signal transmission of a first and second data signal.
  • the data line is designed here as a so-called star quad and has two pairs of wires.
  • the transmitter unit is designed to feed a first and second transmission signal into the first pair of wires and to feed in a third and fourth transmission signal into the second pair of wires.
  • the transmitter unit and the receiver unit are designed to transmit a third data signal via the four-wire data line in the manner of a phantom circuit.
  • the principle of phantom switching is basically known and was previously used, for example, in house installation systems with installed telephone lines where only a limited number of wires were available to carry additional signals. Also, the use of the phantom circuit is known to telephone network operators for better utilization of a cable.
  • the basic principle of the phantom circuit is generally that a third data signal is superimposed in a suitable manner to the normal signals and recovered on the receiver side by suitable signal evaluation, for example by summation or subtraction.
  • a star quad is generally a so-called quad stranding in which the four isolated wires are stranded together.
  • the quad or the so-called quad star is known per se and was formerly also used in particular in areas of the telephone network.
  • a star quad from the field of telecommunication systems for telecommunication networks is disclosed in DE 10 2007 018 585 A1.
  • symmetrical pairs are used, which are stranded together or parallel to each other.
  • the star quad thus forms a quadruple compound, in which the two cores of a pair face each other.
  • the stranded composite is preferably surrounded by a shield.
  • a star quad is intentionally used for the data transmission, although initially this is basically only suitable for the transmission of two symmetrical data signals.
  • a third data signal must be transmitted.
  • motor vehicles unlike existing domestic installation systems - there is also no problem that only a limited number of wires is available. Because in the production of the motor vehicle, the configuration is fixed and therefore there is basically no retrofitting or upgrading. However, in order nevertheless to keep the wire needs as low as possible, the transmission capability of such a star quad is increased within a motor vehicle by exploiting the principle of the phantom circuit. As a result, despite the integration of additional systems no additional weight is required by additional wires.
  • the data transmission of at least the first two data signals is symmetrical. This is generally understood that a data signal to be transmitted is processed in its original form and as an inverted data signal. Disturbances on the transmission link therefore affect the two transmission signals equally. By forming a difference of the two transmission signals on the receiver side such interference signals are then eliminated again.
  • a signal transmission can also be achieved via an already used transmission channel by appropriately modulating the signal. However, this is not allowed for safety-critical applications where immediate transmission is required.
  • Such a safety-critical signal is in particular a signal of a detection unit of a driver assistance system. This transmits the signal to a control unit if it has detected a safety-critical condition, such as a collision hazard, excessive speed, too close to a different road user or an accident situation, etc. About this time-critical signal is then automatically interfere with driving triggered, for example, an automatic braking or in the event of an accident activating safety measures.
  • the transmitter unit is designed for processing the first and second transmission signal for the two wires of the first pair of wires, for which purpose the third data signal is added to the first data signal and to its inverted first data signal.
  • the receiver unit is furthermore designed to form a first sum signal by adding these two transmission signals, whereby the third data signal can be obtained.
  • the third data signal For the transmission of the third data signal, therefore, in a simple embodiment, in principle already the first pair of wires is sufficient. In this case, the normal ground connection of the vehicle can be used as potential reference for the third data signal. For this reason, therefore, no additional wire is required in this simplified embodiment. This is already sufficient in particular when the third data signal is only a low-frequency signal with a low data rate and / or, if this is a little safety-critical and hardly interference-prone signal.
  • the transmitter unit is additionally designed for special preparation of the third and fourth transmission signal for feeding into the two wires of the second pair of wires.
  • the third data signal is first inverted and added up as an inverted data signal to the second data signal and to its inverted second data signal.
  • this therefore means that the original signal of the third data signal is added to the two signal sequences of the first data signal (original signal and inverted signal) transmitted via the first pair of wires and that the two signal sequences of the second data signal (original signal and inverted signal ) in each case the inverted third data signal is added.
  • all three data signals are transmitted symmetrically, since each of the original signal and the inverted signal are included in the transmitted over the four wires signal sequences.
  • the receiver unit is designed in an expedient embodiment such that a second sum signal is generated by adding the third and fourth transmission signal and finally the third data signal is obtained by adding the two sum signals.
  • each of the signal component of the first data signal and the second data signal is eliminated, since these are each included as origin and inverted signal in the respective transmitted signal sequence, so that they cancel each other in the summation. Therefore, the third data signal remains as the first sum signal and the inverted third data signal as the second sum signal. By subtracting the two sum signals, the third data signal is then obtained without interference effects.
  • the data signals are basically digital signals and preferably binary data signals.
  • Each of the data signals is expediently coded in the same way, and preferably has a sequence of logical zeros and ones.
  • the coding is carried out according to the so-called NRZ coding.
  • the data signals are therefore characterized by a discrete sequence of exactly two voltage levels.
  • the transmitter unit is designed in a preferred embodiment such that it provides discrete signal levels of 0, +/- 1 and +/- 2. Since the data signals consist of the two signal levels "low” and “high”, therefore, the signal level 0 corresponds to the "low” state, the signal level +1 to the “high” state, the state -1 to the inverted “high” signal level The state +2 corresponds to the double "high” signal level, and the state -2 corresponds to the inverted double "high” signal level.
  • the various data signals are preferably data signals with different data rates and correspondingly also different transmission frequencies.
  • the first two data signals are are preferably high-frequency data signals with high data rates, whereas the third data signal is a low-frequency control signal.
  • the first two data signals are video or image signals of a stereo camera and the third data signal is a control signal assigned to the stereo camera, in particular a safety-critical control signal.
  • a safety-relevant signal is immediately transmitted as the third data signal to a central control unit in which it is further processed and a suitable measure is initiated.
  • the transmitter unit is connected to such a stereo camera and the receiver unit is furthermore connected to a control unit.
  • the stereo camera and the control unit are each integrated in a motor vehicle.
  • the control unit is preferably a control unit of a driver assistance system, which in particular is also connected to or integrated in a multimedia system.
  • 1 is a highly simplified representation of a data connection in a motor vehicle with a star quad as a data line for signal transmission of three data signals and
  • Fig. 2 shows an example in a greatly simplified representation of the signal sequences of three
  • the data connection is used to connect a stereo camera 2 with a control unit 4 within a motor vehicle.
  • the stereo camera 2 is either a part of the stereo camera 2 or as a separate unit associated with a transmitter unit 6, which at least three signal inputs E1 - E3 for three from the stereo camera 2 output data signals S1 - S3 has.
  • the transmitter unit On the output side, the transmitter unit has two connection pairs 8, 10 with connections 8a, 8b and 10a, 1ob.
  • a star quad 1 6 is connected at each of the terminal pairs 8,10 a pair of wires 12,14 a star quad 1 6 is connected.
  • the pairs of wires 12,14 each have insulated wires 12a, 12b and 14a, 14b.
  • the individual wires 12a, 12b, 14a, 14b are stranded together according to a quad stranding. This stranded composite is preferably surrounded by a shield.
  • the star quad 1 6 can basically be part of a complex cable with other wires or even form the cable.
  • the data connection furthermore comprises a receiver unit 18 which, in turn symmetrically to the transmitter unit 6, again has two terminal pairs 8, 10, to which the two pairs of wires 12, 14 are connected.
  • the receiver unit 18 On the output side, the receiver unit 18 has three signal outputs A1-A3, which are each connected to the control unit 4.
  • the receiver unit 18 is optionally an integral part of the control unit 4 or formed as a separate unit.
  • the signal conditioning unit 20 of the transmitter unit 6 has an inversion module 20a and an adder unit 20b.
  • the inversion module 20a serves to generate an inverted data signal S1 " , S2 " , S3 " to each of the data signals S1, S2, S3 applied to a respective signal input E1-E3.
  • the adder unit 20b serves to add in each case two signal sequences, the addition signals to The transmission signals U1 and U2 are thereby fed into the first pair of wires 12 and the transmission signals U3, U4 into the second pair of wires 14.
  • the receiver unit 18 extracts again from these transmission signals U1-U4 the data signals S1-S3, or in each case multiples thereof.
  • the data signals S1 - S3 are therefore simultaneously amplified.
  • U1 - U4 forms the receiver unit 18 by adding or subtracting the
  • the difference formation eliminates the signal component of the third data signal S3. Due to the inverted first data signal S1 " results in this difference formation twice the first data signal S1.
  • a first sum signal SU1 is formed by adding the two transmission signals U1 and U2. The addition eliminates the first data signal S1 and the inverted first data signal S1 " and, in the case of a ground potential reference, the third data signal S3 is obtained.
  • SU1 U1 + U2
  • the difference between the third data signal and the third data signal S3 " inverted thereto is formed similarly to the first two data signals S1, S3 fourth transmission signal U3, U4 formed.
  • the signal sequences of the transmission signals U1-U4 fed by the transmitter unit 6 are initially shown, which are, on the one hand, the addition of the third data signal S3 to the first data signal S1 and the inverted first data signal S1, and, on the other hand, the addition of the inverted one third data signal S3 " with the second data signal S2 and the second inverted data signal S2 " results.
  • the signal sequences shown in the middle therefore form the transmission signals U1 - U4. They are also designed as digital signals, but now with signal levels of 0, +/- 1, +/- 2.
  • the right-hand half then finally shows the extraction process for extracting the data signals S1-S3 in the receiver unit 18.
  • the double data signal S1 is obtained by subtracting the two transmission signals U1 and U2, and the first is obtained by adding these two transmission signals U1, U2 Sum signal SU1. Accordingly, by subtracting the transmission signals U3, U4, the double data signal S2 and, by addition, the second sum signal SU2 are obtained.
  • the quadruple data signal S3 is finally obtained from the two sum signals SU1, SU2 by subtraction.
  • the extracted data signals S1-S3 are then provided at the signal outputs A1-A3 with signal levels -1, 0, +1.
  • the data connection described here achieves reliable and reliable data transmission with simultaneously low wiring effort using a star quad 1 6 and utilizing the principle of the phantom circuit within a motor vehicle.
  • A1 - A3 signal outputs

Landscapes

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Abstract

Die Datenverbindung im Kraftfahrzeug umfasst eine Sendereinheit (6) und eine Empfängereinheit (18), die über eine Datenleitung zur symmetrischen Signalübertragung von insgesamt drei Datensignalen (S1 - S3) miteinander verbunden sind. Die Datenleitung ist dabei als ein Sternvierer (16) mit zwei Adernpaaren (12, 14) ausgebildet, wobei die Sendereinheit (6) zur Einspeisung eines ersten und zweiten Übertragungssignals (U1, U2) in das erste Adernpaar (12) sowie zur Einspeisung eines dritten und vierten Übertragungssignals (U3, U4) in das zweite Adernpaar (14) ausgebildet ist. Die Sendereinheit (6) und Empfängereinheit (18) sind ergänzend zur Übermittlung des dritten Datensignals (S3) über den Sternvierer (16) nach Art einer Phantomschaltung ausgebildet. Bei den einzelnen Datensignalen (S1 - S3) handelt es sich insbesondere um binäre Datensignale, vorzugsweise gemäß einer NRZ-Kodierung.

Description

Beschreibung
Datenverbindung in einem Kraftfahrzeug sowie Sendereinheit und Empfängereinheit für eine derartige Datenverbindung
Die Erfindung betrifft eine Datenverbindung in einem Kraftfahrzeug sowie eine Sendereinheit und Empfängereinheit für eine derartige Datenverbindung.
In einem Kraftfahrzeug-Bordnetz werden durch die Integration von immer mehr intelligenten Systemen sowohl zur Erhöhung der Sicherheit als auch zur Erhöhung des Komforts neben den Stromversorgungsleitungen auch immer mehr Datenleitungen benötigt. Da es sich hierbei häufig um sicherheitsrelevante Signale handelt, muss eine hohe Datenübertragungssicherheit gewährleistet sein. Einige der anfallenden Datensignale können dabei sehr große Datenmengen übertragen. Derartige Datensignale sind daher typischerweise als hochfrequente Datensignale ausgebildet. Beispielsweise sind derartige Datensignale Signale einer Kamera eines Fahrerassistenz-Systems.
Für solche Fahrerassistenz-Systeme kommen zunehmend Stereokameras zur Überwachung des Verkehrsgeschehens zum Einsatz, um auch ein„räumliches Sehen" des Fahrzeuges zu ermöglichen. Dadurch werden die zu übertragenden Datenmengen nochmals erhöht.
Im Fahrzeugbau verwendete Datenleitungen sind beispielsweise aus der
DE 10 2012 205 645 A1 und der DE 10 2008 030 222 A1 bekannt. Zur Übertragung von Signalen über eine Datenleitung sind dort weiterhin eine Sendereinheit und eine Empfängereinheit vorgesehen. Zur Verbesserung der Datenübertragungssicherheit, das heißt der Signalintegrität, ist die Datenleitung häufig symmetrisch ausgelegt. Dazu umfasst die Datenleitung häufig zwei Adern, anstelle von lediglich einer einzelnen, und ist beispielsweise als sogenannte Twisted-Pair- Leitung ausgebildet. Durch die Übertragung des Signals und eines zu diesem geeignet komplementären Signals über jeweils eine Ader der Datenleitung wird die Störanfälligkeit reduziert. Gleichzeitig bestehen im Fahrzeugbau allgemein Bestrebungen, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren. Die Integration von immer mehr intelligenten Systemen führt jedoch nicht zuletzt auch aufgrund des erhöhten Verkabelungsaufwands regelmäßig zu einer zusätzlichen Kosten- und Gewichtsbelastung.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Kraftfahrzeuge eine sichere und zuverlässige Datenverbindung bereitzustellen, die auch zur Übertragung von hohen Datenraten geeignet ist, und die gewichtssparend und kostengünstig ausgebildet ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Datenverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Sendereinheit und Empfängereinheit, ausgebildet für eine derartige Datenverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Die im Hinblick auf die Datenverbindung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Sendereinheit und Empfängereinheit zu übertragen und umgekehrt.
Die Datenverbindung ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug integriert und um- fasst eine Sendereinheit sowie eine Empfängereinheit, die über eine Datenleitung zur symmetrischen Signalübertragung eines ersten und zweiten Datensignals miteinander verbunden sind. Die Datenleitung ist hierbei als ein sogenannter Sternvierer ausgebildet und weist zwei Adernpaare auf. Die Sendereinheit ist zur Einspeisung eines ersten und zweiten Übertragungssignals in das erste Adernpaar sowie zur Einspeisung eines dritten und vierten Übertragungssignals in das zweite Adernpaar ausgebildet. Ergänzend sind die Sendereinheit und die Empfängereinheit zur Übermittlung eines dritten Datensignals über die vieradrige Datenleitung nach Art einer Phantomschaltung ausgebildet.
Das Prinzip der Phantomschaltung ist grundsätzlich bekannt und wurde früher beispielsweise eingesetzt, um in Hausinstallationssystemen mit verlegten Telefon- leitungen, bei denen nur eine begrenzte Anzahl von Adern zur Verfügung stand, zusätzliche Signale übertragen zu können. Auch ist die Verwendung der Phantomschaltung bei Telefonnetzbetreibern zur besseren Auslastung eines Kabels bekannt. Das Grundprinzip der Phantomschaltung besteht allgemein darin, dass ein drittes Datensignal in geeigneter Weise den normalen Signalen überlagert wird und auf der Empfängerseite durch geeignete Signalauswertung, beispielsweise durch Summen- oder Differenzbildung wieder gewonnen wird.
Bei einem Sternvierer handelt es sich allgemein um eine sogenannte Viererverseilung, bei dem die vier isolierten Adern gemeinsam miteinander verseilt sind. Auch die Viererverseilung oder der sogenannte Sternvierer ist an sich bekannt und wurde früher ebenfalls insbesondere in Bereichen des Telefonnetzes eingesetzt. Beispielsweise ist ein Sternvierer aus dem Bereich der Nachrichtenübertragungssysteme für Fernmeldenetze in der DE 10 2007 018 585 A1 offenbart. Für eine sichere und zuverlässige Datenübertragung werden heutzutage häufig symmetrische Paare eingesetzt, die miteinander verseilt sind oder auch parallel zueinander verlaufen. Im Unterschied hierzu bildet der Sternvierer also einen Viererverseilverbund, bei dem die jeweils zwei Adern eines Paares einander gegenüberliegen. Der Verseilverbund ist vorzugsweise von einer Schirmung umgeben.
Im Unterschied zu symmetrischen Paaren für jedes Datensignal wird vorliegend bewusst ein Sternvierer für die Datenübermittlung eingesetzt, obwohl dieser zunächst vom Grunde lediglich zur Übermittlung von zwei symmetrischen Datensignalen geeignet ist. Bei einer Stereokamera eines Fahrerassistenzsystems muss jedoch ein drittes Datensignal übertragen werden. Bei Kraftfahrzeugen besteht - anders als in bestehenden Hausinstallationssystemen - auch nicht das Problem, dass nur eine begrenzte Anzahl von Adern zur Verfügung steht. Denn bei der Produktion des Kraftfahrzeugs steht die Konfiguration fest und es besteht daher im Grunde kein Nachrüst- oder Aufrüstbedarf. Um jedoch dennoch den Adernbedarf möglichst gering zu halten, wird die Übertragungsfähigkeit eines derartigen Sternvierers innerhalb eines Kraftfahrzeugs durch die Ausnutzung des Prinzips der Phantomschaltung erhöht. Dadurch ist trotz der Integration von zusätzlichen Systemen kein zusätzliches Gewicht durch zusätzliche Adern erforderlich. Um die erforderliche Datensicherheit beim Übertragen insbesondere auch vor dem Hintergrund einer Vielzahl von möglichen Störquellen zu gewährleisten, ist die Datenübertragung zumindest der ersten beiden Datensignale symmetrisch. Hierunter wird allgemein verstanden, dass ein zu übertragendes Datensignal in seiner Ursprungsform und als invertiertes Datensignal aufbereitet wird. Störungen auf der Übertragungsstrecke wirken sich daher gleichermaßen auf die beiden Übertragungssignale aus. Durch eine Differenzbildung der beiden Übertragungssignale auf der Empfängerseite werden dann derartige Störsignale wieder eliminiert.
Der wesentliche Vorteil der hier vorgeschlagenen Lösung mit der Anwendung der Phantomschaltung auf einen automobilen Sternvierer besteht darin, dass hierdurch ein zusätzlicher Übertragungskanal innerhalb des Sternvierers geschaffen ist. Auf diesen zusätzlichen Übertragungskanal können daher unabhängig von den anderen Signalen zusätzliche Signale übertragen werden.
Zweckdienlicherweise handelt es sich hierbei um sicherheitsrelevante Signale, wie beispielsweise ein Stopp- oder Interruptsignal, die sehr zeitkritisch sind und unmittelbar übertragen werden müssen. Eine Signalübertragung lässt sich grundsätzlich auch über einen bereits genutzten Übertragungskanal durch entsprechendes Aufmodulieren des Signals erreichen. Allerdings ist dies für sicherheitskritische Anwendungen, bei denen es auf eine sofortige Übertragung ankommt, nicht zulässig.
Ein derartiges sicherheitskritisches Signal ist insbesondere ein Signal einer Erfassungseinheit eines Fahrerassistenzsystems. Diese übermittelt das Signal an eine Steuereinheit, falls sie einen sicherheitskritischen Zustand detektiert hat, beispielsweise eine Kollisionsgefahr, eine überhöhte Geschwindigkeit, ein zu dichtes Auffahren auf einen anderen Verkehrsteilnehmer oder auch eine Unfallsituation etc. Über dieses zeitkritische Signal wird dann automatisch ein Eingriff in den Fahrbetrieb ausgelöst, beispielsweise ein automatisches Bremsen oder im Falle eines Unfalls das Aktivieren von Sicherheitsmaßnahmen. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Sendereinheit zur Aufbereitung des ersten und zweiten Übertragungssignals für die beiden Adern des ersten Adernpaares ausgebildet, wobei hierzu das dritte Datensignal auf das erste Datensignal sowie auf dessen invertiertes erstes Datensignal aufsummiert wird. Ergänzend ist weiterhin die Empfängereinheit dazu ausgebildet, ein erstes Summensignal durch Addierung dieser beiden Übertragungssignale zu bilden, wodurch das dritte Datensignal erhalten werden kann.
Für die Übertragung des dritten Datensignals ist daher in einer einfachen Ausführungsvariante grundsätzlich bereits das erste Adernpaar ausreichend. Als Potentialbezug für das dritte Datensignal kann hierbei die normale Masseanbindung des Fahrzeugs herangezogen werden. Hierfür ist daher in dieser vereinfachten Ausgestaltung keine zusätzliche Ader erforderlich. Dies ist insbesondere dann bereits ausreichend, wenn es sich bei dem dritten Datensignal nur um ein niederfrequentes Signal mit geringer Datenrate handelt und/oder, falls es sich hierbei um ein wenig sicherheitskritisches und kaum störanfälliges Signal handelt.
Zweckdienlicherweise ist zur Erhöhung der Übertragungssicherheit auch für das dritte Datensignal die Sendereinheit ergänzend auch zur speziellen Aufbereitung des dritten und vierten Übertragungssignals zur Einspeisung in die beiden Adern des zweiten Adernpaares ausgebildet. Hierzu wird das dritte Datensignal zunächst invertiert und als invertiertes Datensignal auf das zweite Datensignal sowie auf dessen invertiertes zweites Datensignals aufsummiert.
In Summe bedeutet dies daher, dass auf die beiden Signalfolgen des ersten Datensignals (Ursprungssignal sowie invertiertes Signal), die über das erste Adernpaar übertragen werden, das Ursprungssignal des dritten Datensignals aufaddiert wird und dass auf die beiden Signalfolgen des zweiten Datensignals (Ursprungssignal sowie invertiertes Signal) jeweils das invertierte dritte Datensignal aufaddiert wird. Insoweit werden daher alle drei Datensignale symmetrisch übertragen, da jeweils das Ursprungssignal sowie das invertierte Signal in den über die vier Adern übertragenen Signalfolgen enthalten sind. Zur Extrahierung des dritten Datensignals ist dabei in zweckdienlicher Ausgestaltung die Empfängereinheit derart ausgebildet, dass ein zweites Summensignal durch Addition des dritten und vierten Übertragungssignals erzeugt wird und schließlich das dritte Datensignal durch Addition der beiden Summensignale erhalten wird. Durch die Summenbildung der Übertragungssignale der beiden Adernpaare wird jeweils der Signalanteil des ersten Datensignals sowie des zweiten Datensignals eliminiert, da diese jeweils als Ursprungs- und invertiertes Signal in der jeweiligen übertragenen Signalfolge enthalten sind, so dass sie sich gegenseitig bei der Summenbildung auslöschen. Es verbleiben daher als erstes Summensignal das dritte Datensignal sowie als zweites Summensignal das invertierte dritte Datensignal. Durch die Differenzbildung der beiden Summensignale wird dann das dritte Datensignal ohne Störeffekte erhalten.
Um eine möglichst große Übertragungssicherheit zu erzielen, handelt es sich bei den Datensignalen grundsätzlich um digitale Signale und vorzugsweise um binäre Datensignale. Jedes der Datensignale ist dabei zweckdienlicherweise in gleicher Weise kodiert, und weist vorzugsweise eine Folge von logischen Nullen und Einsen auf. Insbesondere erfolgt die Kodierung gemäß der sogenannten NRZ- Kodierung. Die Datensignale sind daher gekennzeichnet durch eine diskrete Abfolge von genau zwei Spannungspegeln.
Um die Übertragungssignale in geeigneter Weise zu erzeugen ist die Sendereinheit in bevorzugter Ausgestaltung derart ausgebildet, dass sie diskrete Signalpegeln von 0, +/-1 sowie +/- 2 bereitstellt. Da die Datensignale aus den beiden Signalpegeln„low" und„high" bestehen, entspricht daher der Signalpegel 0 dem „low"-Zustand, der Signalpegel +1 dem„high"-Zustand, der Zustand -1 dem invertierten„high"-Signalpegel. Der Zustand +2 entspricht dem doppelten„high"-Sig- nalpegel und entsprechend der Zustand -2 dem invertierten doppelten„high"-Sig- nalpegel.
Bei den verschiedenen Datensignalen handelt es sich vorzugsweise um Datensignale mit unterschiedlichen Datenraten und entsprechend auch unterschiedlichen Übertragungsfrequenzen. Bei den ersten beiden Datensignalen handelt es sich dabei vorzugsweise um hochfrequente Datensignale mit hohen Datenraten, wohingegen das dritte Datensignal ein niederfrequentes Steuersignal ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei den ersten beiden Datensignalen dabei um Video- oder Bildsignale einer Stereokamera und bei dem dritten Datensignal um ein der Stereokamera zugewiesenes Steuersignal, insbesondere ein sicherheitskritisches Steuersignal. Bei heute eingesetzten Stereokameras erfolgt eine erste Bildauswertung zumindest teilweise innerhalb der Kamera. Erkennt die entsprechende Logik eine Gefahrensituation, so wird unverzüglich ein sicherheitsrelevantes Signal als das dritte Datensignal an eine zentrale Steuereinheit übermittelt, in der dieses weiterverarbeitet und eine geeignete Maßnahme veranlasst wird.
Zweckdienlicherweise ist weiterhin die Sendereinheit mit einer solchen Stereokamera verbunden und die Empfängereinheit ist weiterhin mit einer Steuereinheit verbunden. Die Stereokamera sowie die Steuereinheit sind dabei jeweils in einem Kraftfahrzeug integriert. Bei der Steuereinheit handelt es sich vorzugsweise um eine Steuereinheit eines Fahrerassistenzsystems, welches insbesondere auch mit einem Multimedia-System verbunden oder in dieses integriert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen
Fig. 1 in einer stark vereinfachten Darstellung eine Datenverbindung in einem Kraftfahrzeug mit einem Sternvierer als Datenleitung zur Signalübertragung von drei Datensignalen und
Fig. 2 beispielhaft in stark vereinfachter Darstellung die Signalfolgen dreier
Datensignale durch die Sendereinheit gebildeten Übertragungssignale sowie die auf der Empfängerseite extrahierten Datensignale.
Die Datenverbindung dient zur Verbindung einer Stereokamera 2 mit einer Steuereinheit 4 innerhalb eines Kraftfahrzeugs. Der Stereokamera 2 ist dabei entweder als Bestandteil der Stereokamera 2 oder auch als separate Baueinheit eine Sendereinheit 6 zugeordnet, welche zumindest drei Signaleingänge E1 - E3 für drei von der Stereokamera 2 abgegebene Datensignale S1 - S3 aufweist. Die Sendereinheit weist ausgangsseitig zwei Anschlusspaare 8,10 mit Anschlüssen 8a,8b sowie 10a,1 Ob auf. An jedem der Anschlusspaare 8,10 ist ein Adernpaar 12,14 eines Sternvierers 1 6 angeschlossen. Die Adernpaare 12,14 weisen dabei jeweils isolierte Adern 12a,12b sowie 14a,14b auf. Die einzelnen Adern 12a,12b,14a,14b sind entsprechend einer Viererverseilung miteinander verseilt. Dieser Verseilverbund ist bevorzugt von einer Abschirmung umgeben. Der Sternvierer 1 6 kann dabei grundsätzlich Teil eines komplexen Kabels mit weiteren Adern sein oder selbst das Kabel bilden.
Die Datenverbindung umfasst empfängerseitig weiterhin eine Empfängereinheit 18, die symmetrisch zur Sendereinheit 6 ebenfalls wiederum zwei Anschlusspaare 8,10 aufweist, an denen die beiden Adernpaare 12,14 angeschlossen sind. Ausgangsseitig weist die Empfängereinheit 18 drei Signalausgänge A1 - A3 auf, die jeweils mit der Steuereinheit 4 verbunden sind. Die Empfängereinheit 18 ist dabei wahlweise integraler Bestandteil der Steuereinheit 4 oder als eine separate Baueinheit ausgebildet.
Sowohl in der Sendereinheit 6 als auch in der Empfängereinheit 18 ist jeweils eine Signalaufbereitungseinheit 20 integriert, die insbesondere als Computerchip ausgebildet ist. In diesem Chip ist daher in geeigneter Weise eine elektronische Aufbereitungsschaltung integriert. Die Signalaufbereitungseinheit 20 der Sendereinheit 6 weist dabei ein Invertierungsmodul 20a sowie eine Addiereinheit 20b auf. Das Invertierungsmodul 20a dient zum Erzeugen eines invertierten Datensignals S1 ",S2",S3" zu jedem der an einem jeweiligen Signaleingang E1 - E3 anliegenden Datensignale S1 ,S2,S3. Die Addiereinheit 20b dient zur Addierung von jeweils zwei Signalfolgen, wobei die Additionssignale an den Anschlüssen 8a,8b,10a,10b bereitgestellt und in den Sternvierer 1 6 als Übertragungssignale U1 - U4 eingespeist werden. Die Übertragungssignale U1 und U2 werden dabei in das erste Adernpaar 12 und die Übertragungssignale U3,U4 in das zweite Adernpaar 14 eingespeist. Die vier Übertragungssignale U1 - U4 werden dabei wie folgt gebildet: U1 = S1 + S3
U2 = S1 " + S3
U3 = S2 + S3"
U4 = S2" + S3"
Die Empfängereinheit 18 extrahiert aus diesen Übertragungssignalen U1 - U4 wieder die Datensignale S1 - S3, bzw. jeweils Vielfache hiervon. Die Datensignale S1 - S3 werden daher zugleich verstärkt.
Zur Extrahierung der Datensignale S1 bis S3 aus den Übertragungssignalen
U1 - U4 bildet die Empfängereinheit 18 durch Summen- oder Differenzbildung die
Datensignale S1 - S3 wie folgt:
Zur Extrahierung des ersten Datensignals S1 wird die Differenz zwischen den beiden Übertragungssignalen U1 und U2 gebildet:
U1 - U2 = 2S1
Durch die Differenzbildung wird der Signalanteil des dritten Datensignals S3 eliminiert. Aufgrund des invertierten ersten Datensignals S1 " ergibt sich bei dieser Differenzbildung das doppelte erste Datensignal S1 .
In ähnlicher Weise wird zur Extrahierung des zweiten Datensignals S2 die Differenz zwischen den Übertragungssignalen U3 und U4 gebildet:
U3 - U4 = 2S2
Zur Extrahierung des dritten Datensignals wird zunächst ein erstes Summensignal SU1 durch Addition der beiden Übertragungssignale U1 und U2 gebildet. Durch die Addition eliminieren sich das erste Datensignal S1 sowie das invertierte erste Datensignal S1 " und es wird - im Falle eines Masse-Potentialbezugs - das dritte Datensignal S3 erhalten. SU1 = U1 + U2
Um auch das dritte Datensignal S3 frei von Störsignalen zu erhalten, wird ähnlich wie bei den ersten beiden Datensignalen S1 ,S3 die Differenz zwischen dem dritten Datensignal und dem hierzu invertierten dritten Datensignal S3" gebildet. Hierzu wird zunächst ein zweites Summensignal SU2 aus dem dritten oder vierten Übertragungssignal U3,U4 gebildet.
SU2 = U3 + U4 = 2S3"
Zur Extrahierung des dritten Datensignals S3 wird schließlich die Differenz der beiden Summensignale SU1 und SU2 gebildet:
SU1 - SU2 = 2S3 - 2S3" = 4S3
Anhand der in Fig. 2 dargestellten Signalfolgen werden die einzelnen hier beschriebenen Schritte in der Sendereinheit 6 sowie Empfängereinheit 18 nochmals dargestellt:
In der linken Bildhälfte sind zunächst die Datensignale S1 - S3 sowie deren invertierte Datensignale S1 " - S3" dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass es sich bei diesen Datensignalen S1 - S3 jeweils um binäre Datensignale mit den Signalpegeln 0 und 1 handelt (Signalpegel 0 = low; Signalpegel 1 = high).
In der linken Mitte sind zunächst die Signalfolgen der von der Sendereinheit 6 eingespeisten Übertragungssingale U1 - U4 dargestellt, die sich einerseits aus der Addition des dritten Datensignals S3 mit dem ersten Datensignal S1 bzw. dem invertierten ersten Datensignal S1 - sowie andererseits durch die Addition des invertierten dritten Datensignals S3" mit dem zweiten Datensignal S2 bzw. dem zweiten invertierten Datensignal S2" ergibt. Die in der Mitte dargestellten Signalfolgen bilden daher die Übertragungssignale U1 - U4. Sie sind ebenfalls als digitale Signale ausgebildet, jedoch nunmehr mit Signalpegeln von 0, +/- 1 , +/- 2.
Die rechte Hälfte zeigt dann schließlich den Extraktionsvorgang zur Extrahierung der Datensignale S1 - S3 in der Empfängereinheit 18. Wie zu erkennen ist, wird durch Subtraktion der beiden Übertragungssignale U1 und U2 das doppelte Datensignal S1 erhalten und durch Addition dieser beiden Übertragungssignale U1 ,U2 das erste Summensignal SU1 . Entsprechend wird durch Subtraktion der Übertragungssignale U3,U4 das doppelte Datensignal S2 und durch Addition das zweite Summensignal SU2 erhalten. In einem letzten hieran anschließenden Schritt werden schließlich aus den beiden Summensignalen SU1 ,SU2 durch Differenzbildung das vierfache Datensignal S3 erhalten. Die extrahierten Datensignale S1 - S3 werden dann an den Signalausgängen A1 - A3 mit Signalpegeln -1 , 0, +1 bereitgestellt.
Insgesamt wird durch die hier beschriebene Datenverbindung eine sichere und zuverlässige Datenübertragung bei gleichzeitig geringem Verdrahtungsaufwand unter Benutzung eines Sternvierers 1 6 und unter Ausnutzung des Prinzips der Phantomschaltung innerhalb eines Kraftfahrzeugs erreicht.
Bezugszeichenliste
2 Stereokamera
4 Steuereinheit
6 Sendereinheit
8, 10 Anschlusspaar
8a, 8b, 10a, 10b Anschlüsse
12, 14 Adernpaar
12a, 12b, 14a, 14b Adern
16 Sternvierer
18 Empfängereinheit
20 Signalaufbereitungseinheit
20a Invertierungsmodul
20b Addiereinheit
22 zweite Signalaufbereitungseinheit
22a Addiereinheit
E1 - E3 Signaleingänge
S1 - S3 Datensignale
S1 " " S3" invertierte Datensignale
A1 - A3 Signalausgänge
U1 - U4 Übertragungssignale
SU1 erstes Summensignal
SU2 zweites Summensignal

Claims

Ansprüche
1 . Datenverbindung in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Sendereinheit (6) und eine Empfängereinheit (18), die über eine Datenleitung zur symmetrischen Signalübertragung eines ersten Datensignals (S1 ) sowie eines zweiten Datensignals (S2) miteinander verbunden sind, wobei die Datenleitung ein Sternvierer (1 6) ist mit zwei Adernpaaren (12,14) und die Sendereinheit (6) zur Einspeisung eines ersten und zweiten Übertragungssignals (U1 ,U2) in das erste Adernpaar (12) sowie zur Einspeisung eines dritten und vierten Übertragungssignals (U3,U4) in das zweite Adernpaar (14) ausgebildet ist, wobei die Sendereinheit (6) und Empfängereinheit (18) ergänzend zur Übermittlung eines dritten Datensignals (S3) über den Sternvierer (1 6) nach Art einer Phantomschaltung ausgebildet sind.
2. Datenverbindung nach Anspruch 1 , bei der das dritte Datensignal (S3) ein sicherheitsrelevantes Signal ist, welches ohne Zeitverzögerung zu übertragen ist.
3. Datenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Sendereinheit (6) derart ausgebildet ist, das dritte Datensignal (S3) zur Aufbereitung des ersten und zweiten Übertragungssignals (U1 ,U2) auf das erste Datensignal (S1 ) sowie auf dessen invertiertes erstes Datensignal (S1 ") aufzusummieren und weiterhin die Empfängereinheit (18) dazu ausgebildet ist, das dritte Datensignal (S3) als erstes Summensignal (SU1 ) durch Addierung des ersten und zweiten Übertragungssignals (U1 ,U2) zu erhalten.
4. Datenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Sendereinheit (6) derart ausgebildet ist, das dritte Datensignal (S3) zu invertieren und als invertiertes Datensignal (S3") zur Aufbereitung des dritten und vierten Übertragungssignals (U3,U4) auf das zweite Datensignal (S2) sowie auf dessen invertiertes zweites Datensignal (S2") aufzusummieren.
5. Datenverbindung nach Anspruch 4, bei der die Empfängereinheit (18) derart ausgebildet ist, ein zweites Summensignal (SU2) durch Addition des dritten und vierten Übertragungssignals (U3,U4) zu erzeugen und das dritte Datensignal (S3) durch Addition des ersten und des zweiten Summensignals (SU1 .SU2) zu erhalten.
6. Datenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich bei den Datensignalen (S1 ,S2,S3) jeweils um binäre Datensignale handelt.
7. Datenverbindung nach Anspruch 6, bei der die Sendereinheit zur Erzeugung von Übertragungssignalen (U1 ,U2,U3,U4) mit Signalpegeln von 0, +/- 1 und +/- 2 ausgebildet ist.
8. Datenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich bei dem ersten und zweiten Datensignal (S1 ,S2) um hochfrequente Datensignale und bei dem dritten Datensignal (S3) um ein niederfrequentes Steuersignal handelt.
9. Datenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich bei dem ersten und zweiten Datensignal (S1 ,S2) um Videosignale einer Stereokamera (2) und bei dem dritten Datensignal (S3) um ein Steuersignal der Stereokamera (2) handelt.
10. Datenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Sendereinheit (6) mit einer Stereokamera (2) in einem Kraftfahrzeug verbunden ist und die Empfängereinheit (18) mit einer Steuereinheit (4) verbunden ist.
1 1 . Sendereinheit (6) oder Empfängereinheit (18), ausgebildet für eine Datenverbindung zur Übertragung von drei Datensignalen (S1 ,S2,S3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Sendereinheit (6) nach Anspruch 1 1 , die drei Signaleingänge (E1 ,E2,E3) für die drei Datensignale (S1 ,S2,S3), eine Signalaufbereitungseinheit (20) sowie zwei Anschlusspaare (8,10) für die zwei Adernpaare (12,14) des Sternvierers (1 6) aufweist, wobei die Signalaufbereitungseinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie im Betrieb
- ein jeweils an einem Signaleingang (E1 ,E2,E3) anliegendes Datensignal (S1 ,S2,S3) invertiert,
- auf das erste Datensignal (S1 ) als auch auf das invertierte erste Datensignal (ST) des ersten Signaleingangs (E1 ) das dritte Datensignal (S3) aufaddiert und die dadurch erhaltenen Übertragungssignale (U1 ,U2) am ersten Anschlusspaar (8) bereitstellt,
- auf das zweite Datensignal (S2) als auch auf das invertierte zweite Datensignal (S2") des zweiten Signaleingangs (E2) das invertierte dritte Datensignal (S3") aufaddiert und die dadurch erhaltenen Übertragungssignale (U3,U4) an dem zweiten Anschlusspaar (10) bereitstellt.
13. Empfängereinheit (18) nach Anspruch 1 1 , die drei Signalausgänge
(A1 ,A2,A3) für die drei Datensignale (S1 ,S2,S3), eine Signalaufbereitungseinheit (20) sowie zwei Anschlusspaare (8,10) für die zwei Adernpaare (12,14) des Sternvierers (1 6) aufweist, wobei die Signalaufbereitungseinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie im Betrieb
- zur Extrahierung des ersten Datensignals (S1 ) die Differenz der am ersten Anschlusspaar (8) anliegenden Übertragungssignale (U1 ,U2) bildet,
- zur Extrahierung des zweiten Datensignals (S2) die Differenz der an dem zweiten Anschlusspaar (10) anliegenden weiteren Übertragungssignale (U3,U4) bildet,
- weiterhin ein erstes Summensignal (SU1 ) durch Addition der Übertragungssignale (U1 ,U2) des ersten Anschlusspaares (10) bildet und vorzugsweise weiterhin ein zweites Summensignal (SU2) durch Addition der Übertragungssignale (U3,U4) des zweiten Anschlusspaares (10) bildet und das dritte Datensignal (S3) durch Addition der beiden Summensignale (SU1 ,SU2) extrahiert.
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