-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Daten für eine Fahrfunktion eines Fahrzeuges gemäß Patentanspruch 1, eine Entscheidungseinheit zum Verarbeiten von Daten gemäß Patentanspruch 13, eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Daten gemäß Patentanspruch 14 und ein System zum Verarbeiten von Daten gemäß Patentanspruch 15.
-
Stand der Technik
-
Im Stand der Technik sind Fahrerassistenzsysteme für ein hoch automatisiertes Verfahren bekannt. Rechnersysteme für hoch automatisiertes Fahren sind technisch aufwendig, benötigen eine hohe Rechenleistung und einen großen Speicher. Zudem müssen kritische Fehler erkannt werden und die Funktion in einen sicheren Zustand übergeführt werden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Verarbeiten von Daten für eine Fahrfunktion eines Fahrzeuges, eine verbesserte Entscheidungseinheit, eine verbesserte Recheneinheit und ein verbessertes System zum Verarbeiten von Daten für eine Fahrfunktion eines Fahrzeuges bereitzustellen.
-
Die Aufgabe der Erfindung werden durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1, durch die Entscheidungseinheit gemäß Patentanspruch 13, durch die Recheneinheit gemäß Patentanspruch 14 und durch das System gemäß Patentanspruch 15 gelöst.
-
Ein Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass mit einfachen Mitteln hohe Anforderungen für die funktionale Sicherheit und die Ausfallrate erfüllt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Synchronisationseinheit vorgesehen ist, die mehrere Recheneinheiten und die Entscheidungseinheit synchronisiert. Die Synchronisationseinheit synchronisiert die Recheneinheiten in der Weise, dass die Recheneinheiten die Daten in einem festgelegten Zeitraum an die Entscheidungseinheit abgeben. Zudem wird von der Synchronisationseinheit der Entscheidungseinheit mitgeteilt, wann die Daten von den Recheneinheiten gesendet werden. Damit kann die Entscheidungseinheit genau festlegen, welche Daten der Recheneinheiten für die Überprüfung der Korrektheit einer festgelegten Anzahl von Daten verwendet werden sollen.
-
Die vorgeschlagene Entscheidungseinheit ist ausgebildet, um von einer Synchronisationseinheit ein Synchronisationssignal zu erhalten, wobei das Synchronisationssignal anzeigt, dass festgelegte Daten der Recheneinheiten in einem festgelegten Zeitraum an die Entscheidungseinheit übermittelt werden. Somit kann die Entscheidungseinheit genau festlegen, welche Daten der Recheneinheit für eine Überprüfung der Korrektheit der Daten verwendet werden sollen.
-
Es wird eine Recheneinheit vorgeschlagen, die ausgebildet ist, um von einer Synchronisationseinheit ein Synchronisationssignal zu empfangen, wobei das Synchronisationssignal anzeigt, dass die Recheneinheit Daten in einem festgelegten Zeitraum an die Entscheidungseinheit übermitteln soll. Auf diese Weise kann die Recheneinheit die Abgabe der Daten in Bezug auf den festgelegten Zeitraum synchronisieren.
-
In den abhängigen Ansprüchen sind weitere Ausführungsformen angegeben.
-
In einer Ausführungsform übermittelt die Synchronisationseinheit Synchronisationssignale an die Recheneinheit und die Entscheidungseinheit. Beispielsweise können als Synchronisationssignale elektrische Signale über eine Signalleitung und/oder Datensignale über eine Datenschnittstelle übertragen werden. Somit können bekannte und zuverlässige Signale und Übertragungswege für die Übertragung der Synchronisationssignale verwendet werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform übermittelt die Synchronisationseinheit über jeweils eine Signalleitung oder über jeweils eine Datenschnittstelle jeder Recheneinheit ein Synchronisationssignal. Damit wird die Sicherheit für die Datenübertragung zwischen der Synchronisationseinheit und der Recheneinheit verbessert.
-
In einer weiteren Ausführungsform übermittelt die Synchronisationseinheit über mehrere Signalleitungen und/oder über mehrere Datenschnittstellen jeweils einer Recheneinheit ein Synchronisationssignal. Auf diese Weise wird eine erhöhte Redundanz für die sichere Übertragung des Synchronisationssignals erreicht. Damit wird die Sicherheit für die korrekte Übertragung des Synchronisationssignals erhöht.
-
In einer weiteren Ausführungsform startet die Synchronisationseinheit eine Abarbeitung einer Aufgabe in den Recheneinheiten. Somit kann nicht nur die zeitliche Abgabe von Daten von der Recheneinheit an die Entscheidungseinheit mithilfe der Synchronisationseinheit gesteuert werden, sondern es wird zudem die Abarbeitung der Daten zwischen den Recheneinheiten synchronisiert. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Synchronisation der einzelnen Recheneinheiten erreicht.
-
In einer weiteren Ausführungsform wird die Synchronisation dadurch verbessert, dass eine Nummer eines aktuellen Synchronisationszyklus an die Recheneinheiten und an die Entscheidungseinheit von der Synchronisationseinheit übermittelt wird. Durch die Zuordnung einer Nummer zu einem Synchronisationszyklus kann eine erhöhte Flexibilität bei der Synchronisation der Daten verschiedener Aufgaben erreicht werden. In einer weiteren Ausführungsform übermitteln die Recheneinheiten über eine Rückmelde-Schnittstelle an die Synchronisationseinheit die Information, welche Eingangsdaten in welcher Reihenfolge empfangen werden. Auf auf diese Weise wird eine weitere Verbesserung der Synchronisation erreicht.
-
In einer weiteren Ausführungsform übermittelt die Synchronisationseinheit über eine Steuer-Schnittstelle den Recheneinheiten die Information, welche der empfangenen Eingangsdaten in einer folgenden Aufgabe bzw. in welcher Aufgabe bearbeitet werden, wobei die Synchronisationseinheit insbesondere eine Reihenfolgen von Aufgaben und/oder einen Beginn der jeweiligen Aufgabe und/oder die zu den Aufgaben gehörenden Eingangsdaten festlegt. Auf diese Weise wird eine weitere Präzisierung der Synchronisation der Recheneinheiten erreicht.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die Rückmelde-Schnittstelle in Form von mehreren Schnittstellen zwischen jeder Recheneinheit und der Synchronisationseinheit ausgebildet. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Schnittstelle in Form einer bidirektionalen Schnittstelle und/oder in Form einer multimasterfähigen Busschnittstelle und/oder in Form einer unidirektionalen Schnittstelle ausgebildet sein. Auch diese Maßnahmen erhöhen die Ausfallsicherheit des Systems.
-
In einer weiteren Ausführungsform übermitteln die Recheneinheiten Checksummen der Eingangsdaten an die Synchronisationseinheit über die Rückmelde-Schnittstelle. Dadurch wird die Datenübertragung vereinfacht, da nicht die Daten selbst, sondern nur die Checksummen übermittelt werden müssen.
-
In einer weiteren Ausführungsform sind die Eingangsdaten zu zeitlichen Blöcken zusammengefasst und die Checksumme wird jeweils über einen zeitlichen Block gebildet. Auf diese Weise kann eine einfache und eindeutige Bildung der Checksumme erreicht werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform werden die Daten in Form von Botschaften empfangen. Es wird eine Anzahl der Botschaften für die empfangenen Daten in die Checksumme einbezogen. Die Anzahl der Botschaften wird beispielsweise mithilfe eines Botschaftenzählers gezählt, wenn die Daten über ein Netzwerk wie zum Beispiel CAN, FlexRay, Ethernet empfangen werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform sind die Eingangsdaten mit einem Zeitstempel versehen, wobei die Zeitstempel in die Checksumme einbezogen werden. Auf diese Weise wird eine weitere Präzisierung der Synchronisation erreicht.
-
In einer weiteren Ausführungsform werden die Eingangsdaten von den Recheneinheiten über eine Netzwerkschnittstelle empfangen, wobei die Eingangsdaten Netzwerkchecksummen aufweisen, und wobei die Netzwerkchecksummen mit in die Checksummenberechnung einbezogen werden.
-
Weiterhin wird ein System zum Verarbeiten von Daten für eine Fahrfunktion eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei das System eine vorgegebene Anzahl von Recheneinheiten, eine Entscheidungseinheit und eine Synchronisationseinheit aufweist. Die Recheneinheiten sind ausgebildet, um Daten an die Entscheidungseinheit zu liefern. Die Entscheidungseinheit ist ausgebildet, um abhängig von den zugeführten Daten der verschiedenen Recheneinheiten zu entscheiden, ob die Daten korrekt sind und für die Fahrfunktion des Fahrzeuges verwendet werden können. Weiterhin ist die Synchronisationseinheit ausgebildet, um die Recheneinheiten in der Weise zu synchronisieren, dass die Recheneinheiten die Daten in einem festgelegten Zeitraum an die Entscheidungseinheit senden. Zudem ist die Synchronisationseinheit ausgebildet, um der Entscheidungseinheit mitzuteilen, wann die Daten von den Recheneinheiten an die Entscheidungseinheit gesendet werden. Somit kann die Entscheidungseinheit festlegen, welche Daten der Recheneinheiten für die Überprüfung eines Datums verwendet werden.
-
In einer Ausführung kann das System als Synchronisationssignale elektrische Signale über eine Signalleitung und/oder Datensignale über eine Datenschnittstelle verwenden.
-
In einer weitern Ausführung kann das System eine Synchronisationseinheit aufweisen, wobei die Synchronisationseinheit über jeweils eine Signalleitung oder eine Datenschnittstelle mit jeder der Recheneinheiten verbunden ist.
-
In einer weiteren Ausführung kann die Synchronisationseinheit des Systems über mehrere Signalleitungen und/oder über mehrere Datenschnittstellen mit jeder der Recheneinheiten verbunden sein.
-
In einer weiteren Ausführung kann die Synchronisationseinheit des Systems ausgebildet sein, um eine Abarbeitung einer Aufgabe in den Recheneinheiten zu starten.
-
In einer weiteren Ausführung kann Synchronisationseinheit des Systems ausgebildet sein, um eine Nummer eines aktuellen Sync-Zyklus an die Recheneinheiten und die Entscheidungseinheit zu übermitteln. In einer weiteren Ausführung können die Recheneinheiten des Systems ausgebildet sind, um über eine Rückmelde-Schnittstelle an die Synchronisationseinheit eine Information zu übermitteln, welche Eingangsdaten in welcher Reihenfolge empfangen wurden.
-
In einer weiteren Ausführung des Systems kann die Rückmelde-Schnittstelle in Form einer unidirektionale Schnittstelle und/oder in Form einer bidirektionalen Schnittstelle und/oder in Form einer multimasterfähigen Busschnittstelle und/oder in Form von mehreren redundanten unidirektionalen Schnittstellen und/oder in Form von mehreren redundanten bidirektionalen Schnittstellen und/oder in Form von mehreren redundanten multimasterfähigen Busschnittstellen ausgebildet sein.
-
In einer weiteren Ausführung des Systems ist die Synchronisationseinheit ausgebildet, um über eine Steuer-Schnittstelle den Recheneinheiten mitzuteilen, welche der empfangenen Eingangsdaten in einer folgenden Aufgabe bearbeitet werden sollen, und wobei insbesondere die Synchronisationseinheit ausgebildet ist, um eine Reihenfolge von Aufgaben und/oder einen zeitlichen Beginn der jeweiligen Aufgabe festzulegen.
-
In einer weiteren Ausführung des Systems sind die Recheneinheiten ausgebildet, um Checksummen der Eingangsdaten zu bilden und die Checksummen an die Synchronisationseinheit zu übermitteln.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
-
Es zeigen
-
1 eine erste Ausführungsform eines Rechnerverbundes,
-
2 eine Ausführungsform für eine Datenverbindung einer Synchronisationseinheit mit einer Recheneinheit,
-
3 eine weitere Ausführungsform für die Datenverbindung einer Synchronisationseinheit mit einer Recheneinheit,
-
4 eine weitere Ausführungsform eines Rechnerverbundes,
-
5 eine weitere Ausführungsform eines Rechnerverbundes,
-
6 eine weitere Ausführungsform für einen Rechnerverbund,
-
7 eine weitere Ausführungsform für einen Rechnerverbund,
-
8 eine zusätzliche Ausführungsform für einen Rechnerverbund,
-
9 eine schematische Darstellung einer Abarbeitung einer Aufgabe in einer Recheneinheit, und
-
10 eine schematische Darstellung einer Abarbeitung einer weiteren Aufgabe in einer Recheneinheit.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden technischen Lösungen besteht darin, eine Synchronisierung zwischen einer Entscheidungseinheit und mehreren Recheneinheiten so zu realisieren, dass die Synchronität zwischen den Recheneinheiten gegeben ist, und dass optional die Eingangsdaten auf den Recheneinheiten und der Entscheidungseinheit synchronisiert sind. Damit sind die aus den Eingangsdaten berechneten Ergebnisse zum Vergleich in der Entscheidungseinheit synchronisiert. Weiterhin sollten optional ein Neuaufstarten und ein neues Synchronisieren individueller Recheneinheiten möglich sein. Als eine Lösung wird eine Synchronisationseinheit vorgesehen, die die Synchronisation zwischen den Recheneinheiten untereinander und die Synchronisation der Recheneinheiten mit der Entscheidungseinheit ausführt. Ein Vorteil des beschriebenen Systems und des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass die Entscheidungseinheit auf Basis einer Synchronisationsinformation der Synchronisationseinheit eindeutig entscheiden kann, welche Daten für die Verifizierung der Korrektheit der Daten der Recheneinheiten herangezogen werden können. Das Verfahren ermöglicht zusätzlich eine Erhöhung der Verfügbarkeit durch Neuaufstarten (nach erfolgreichem Neuaufstarten einzelner als fehlerhaft erkannter Recheneinheiten ist das System wieder vollständig verfügbar). Das Verfahren gewährleistet, dass ein solches individuelles Neuaufstarten einzelner Recheneinheiten möglich ist.
-
Eine Aufgabe der Entscheidungseinheit besteht z.B. darin, aus einer vorgegebenen Anzahl von N Daten von einer Anzahl von N Recheneinheiten zu überprüfen, ob die von den N Recheneinheiten übermittelten Daten korrekt sind. Im einfachsten Fall werden von den Recheneinheiten die gleichen Eingangsdaten empfangen und die gleichen Aufgaben abgearbeitet, sodass die Daten der Recheneinheiten, die an die Entscheidungseinheit übermittelt werden, identisch sein sollten. Erkennt die Entscheidungseinheit, dass die Daten der N Recheneinheiten identisch sind, so werden die Daten als korrekt erkannt und für die Fahrfunktion des Fahrzeuges, insbesondere für eine automatische Fahrfunktion des Fahrzeuges verwendet.
-
Für eine präzise Überprüfung der Daten der verschiedenen Recheneinheiten ist es von Vorteil, wenn die Recheneinheiten untereinander und die Recheneinheiten mit der Entscheidungseinheit präzise synchronisiert sind. Bei Abweichungen der Synchronisation kann eine fehlerhafte Erkennung von Fehlerfällen durch die Entscheidungseinheit auftreten, sodass die Ausfallrate des Rechnersystems erhöht wird.
-
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Rechnersystem aus einer Anzahl N von Recheneinheiten 1, die mit einer Entscheidungseinheit 2 und einer Synchronisationseinheit 3 in Verbindung stehen. Die Synchronisationseinheit 3 ist über eine erste Datenverbindung 4 mit der Entscheidungseinheit 2 in Verbindung. Zudem ist jede Recheneinheit 1 über jeweils eine weitere Datenverbindung 9 mit der Entscheidungseinheit 2 verbunden. Die N Recheneinheiten 1 liefern somit parallel N Daten an die Entscheidungseinheit 2. Zudem übermittelt die Synchronisationseinheit 3 Synchronisationssignale über die erste Datenverbindung 4 an die Recheneinheiten N und über die zweite Datenverbindung 5 an die Entscheidungseinheit 2. Die erste und die zweite Datenverbindung 4, 5 können auch teilweise als gemeinsame Datenverbindung oder als getrennte Datenverbindungen ausgebildet sein. Weiterhin weist jede Recheneinheit 1 einen Eingang 8 zum Empfang von Eingangsdaten auf. Die Recheneinheiten 1 verwenden die Eingangsdaten, um vorgegebene Aufgaben auszuführen, insbesondere zu berechnen. Die Ergebnisse der Aufgaben werden als Daten über die weiteren Datenverbindungen 9 an die Entscheidungseinheit 2 übertragen. Die Entscheidungseinheit 2 weist einen Ausgang 10 auf, über den ein korrekt erkanntes Datum bzw. korrekt erkannte Daten und/oder die Information, dass ein Datum korrekt ist, ausgegeben wird. Die Ausgabe der Entscheidungseinheit 2 wird beispielsweise dazu verwendet, um eine Fahrfunktion eines Fahrzeuges, beispielsweise ein autonomes Fahren bzw. Lenken des Fahrzeuges, auszuführen.
-
Dabei können die Synchronisationssignale in Form von elektrischen Signalen über elektrische Leitungen übertragen werden. Somit sind die zweiten Datenverbindungen in dieser Ausführungsform in Form von elektrischen Leitungen ausgebildet. Eine Synchronisation der Recheneinheiten 1 und der Entscheidungseinheit 2 wird beispielsweise dadurch realisiert, dass durch ein Synchronisationssignal Aufgaben der Recheneinheiten gestartet werden. Das elektrische Signal kann beispielsweise mithilfe eines Pegelwechsels, zum Beispiel mittels eines Interrupts, die zugehörige Aufgabenverarbeitung der Recheneinheiten starten.
-
In einer weiteren Ausführungsform wird das Synchronisationssignal über eine Datenschnittstelle beispielsweise seriell übertragen (3). In einer weiteren Ausführungsform werden die Synchronisationssignale über eine Datenschnittstelle parallel übertragen.
-
In einer weiteren Ausführungsform (2) kann das Synchronisationssignal in Form eines analogen oder eines digitalen Signals parallel über mehrere Leitungen bzw. Datenverbindungen übertragen werden, wobei jede Leitung bzw. Datenverbindung jeweils einen Teil des Synchronisationssignals aufweist. Zudem können Kombinationen aus den beschriebenen Übertragungsverfahren verwendet werden. Dabei kann die Synchronisationseinheit 3 über eine Anzahl N separate Datenverbindungen bzw. Schnittstellen mit jeder der Anzahl N Recheneinheiten 1 in Verbindung stehen. Damit wird die Ausfallsicherheit erhöht (5).
-
Abhängig von der gewählten Ausführungsform können von der Synchronisationseinheit 3 die Aufgaben der Recheneinheiten 1 gestartet werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich zu der Übertragung des Synchronisationssignals von der Synchronisationseinheit 3 eine Nummer eines aktuellen Synchronisationszyklus an die N Recheneinheiten 1 und an die Entscheidungseinheit 2 übermittelt. Dabei kann eine Reset-Leitung der Recheneinheiten für die Signalisierung des Synchronisationssignals und/oder für die Signalisierung der Nummer des aktuellen Synchronisationszyklus verwendet werden. Beispielsweise kann bei einem Reset-Signal die Nummer des Synchronisationszyklus auf einen vorbestimmten Wert, zum Beispiel 0, gesetzt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann eine zusätzliche Leitung zum Beispiel über einen Pegelwechsel und damit über eine zusätzliche Signalisierung des Erreichens eines Setzzustandes die Nummer des aktuellen Synchronisationszyklus in den N Recheneinheiten und in der Entscheidungseinheit auf einen vorbestimmten Wert, zum Beispiel auf den Wert 0, setzen.
-
Zudem kann in einer weiteren Ausführungsform das Synchronisationssignal in den gewählten Datenverbindungen mittels eines zusätzlichen Codes übertragen werden, wobei der Code die Nummer des Synchronisationszyklus in den N Recheneinheiten und in der Entscheidungseinheit auf einen vorbestimmten Wert, zum Beispiel den Wert 0, setzt.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann die Nummer des Synchronisationszyklus zusätzlich übertragen und von der Synchronisationseinheit 3 festgesetzt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform weisen die N Recheneinheiten 1 zusätzlich eine Rückmelde-Schnittstelle zur Synchronisationseinheit 3 auf (6, 7). Über die Rückmelde-Schnittstelle können die Recheneinheiten die Information übertragen, welche Eingangsdaten in welcher zeitlichen Reihenfolge von den einzelnen Recheneinheiten 1 empfangen wurden. In der Regel empfangen alle Recheneinheiten 1 die gleichen Eingangsdaten. Die Synchronisationseinheit 3 kann aufgrund der über die Rückmelde-Schnittstelle erhaltenen Informationen feststellen, welche Eingangsdaten auf allen N Recheneinheiten 1 bereits empfangen wurden.
-
Zusätzlich kann zwischen der Synchronisationseinheit 3 und den Recheneinheiten eine Steuer-Schnittstelle vorgesehen sein (6). Über die Steuer-Schnittstelle teilt die Synchronisationseinheit den Recheneinheiten 1 zum Beispiel mit, welche der bereits empfangenen Eingangsdaten in der oder den nächsten Aufgaben bearbeitet werden müssen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass alle N Recheneinheiten 1 dieselben Eingangsdaten in den zugehörigen Aufgaben verwenden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Synchronisationseinheit dabei sowohl die Reihenfolge der Aufgaben und/oder den Beginn der Aufgaben und/oder die zu den Aufgaben gehörenden Eingangsdaten festlegen. Damit kann sichergestellt werden, dass alle N Recheneinheiten mit denselben Daten arbeiten.
-
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Rückmelde-Schnittstelle beispielsweise durch N separate Datenschnittstellen von den N Recheneinheiten 1 zur Synchronisationseinheit 3 realisiert werden (2). Weiterhin kann zusätzlich die Steuer-Schnittstelle in Form von N separaten Datenschnittstellen von der Synchronisationseinheit 3 zu den N Recheneinheiten 1 ausgebildet werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Steuer-Schnittstelle und die Rückmelde-Schnittstelle über eine gemeinsame bidirektionale Schnittstelle realisiert werden (7). Zudem kann die Steuer-Schnittstelle über bereits existierende erste Datenverbindungen 4 der Synchronisationseinheit 3 realisiert werden. In einer weiteren Ausführungsform können die N Rückmelde-Schnittstellen in eine multimasterfähige Busschnittstelle, zum Beispiel CAN, I2C, BUS-Arbiter und so weiter, zusammengefasst werden (7).
-
In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuer-Schnittstelle über eine gemeinsame eins zu N unidirektionale Schnittstelle, zum Beispiel CAN, SPI, I2C, BUS und so weiter, ausgebildet werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann die multimasterfähige Busschnittstelle in Form von einer festgelegten Anzahl M redundanter multimasterfähiger Busschnittstellen ausgebildet werden. Damit wird die Ausfallsicherheit erhöht.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann die unidirektionale Schnittstelle in Form von einer Anzahl M redundanter unidirektionaler Schnittstellen ausgebildet werden. Weiterhin kann eine Kombination der beschriebenen Datenverbindungen realisiert werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform können über die Rückmelde-Schnittstelle eindeutige Checksummen der Eingangsdaten an die Synchronisationseinheit 3 übermittelt werden. Dadurch wird die zu übertragende Datenmenge erheblich reduziert. Es müssen nicht mehr die Eingangsdaten selbst übertragen werden. Die eindeutigen Checksummen werden ebenfalls über die Steuer-Schnittstelle von der Synchronisationseinheit 3 zu den N Recheneinheiten 1 übermittelt. Damit wird festgelegt, welche Eingangsdaten in welchen Aufgaben bearbeitet werden sollen. Die Checksummen müssen eindeutig für die N Recheneinheiten sein. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die Eingangsdaten zu zeitlichen Blöcken zusammengefasst werden und die Checksumme über den kompletten Block berechnet wird. In einer weiteren Ausführungsform können Botschaftenzähler in die Checksummenberechnung einbezogen werden. Botschaftenzähler sind zum Beispiel in der Regel vorgesehen, wenn die Eingangsdaten über das Netzwerk empfangen werden, wie zum Beispiel CAN, FlexRay, Ethernet und so weiter. In einer weiteren Ausführung kann zusätzlich ein Zeitstempel in die Checksummenberechnung einbezogen werden, der zu den Eingangsdaten gehört. Diese Zeitstempel müssen gegebenenfalls aus den Synchronisationsinformationen gebildet werden oder zumindest darauf synchronisiert werden. Bei Empfang über eine Netzwerkschnittstelle können die zu den Daten gehörenden Netzwerkchecksummen in die Checksummenberechnung einbezogen werden. Zudem können Kombinationen der beschriebenen Verfahren eingesetzt werden.
-
2 zeigt einen Ausschnitt eines Rechnerverbundes, bei dem eine Recheneinheit 1 über M separate erste Datenverbindungen 4 in Form von elektrischen Leitungen 15 mit der Synchronisationseinheit 3 verbunden ist. Auf diese Weise wird die Ausfallsicherheit erhöht. Die anderen Recheneinheiten sind ebenfalls auf die gleiche Weise mit der Synchronisationseinheit 3 verbunden.
-
3 zeigt einen Ausschnitt eines Rechnerverbundes, bei dem die Synchronisationseinheit 3 über zwei redundante Datenschnittstellen 16 mit einer Recheneinheit 1 verbunden ist. Die anderen Recheneinheiten sind ebenfalls auf die gleiche Weise mit der Synchronisationseinheit 3 verbunden. Die Datenschnittstelle kann die Synchronisationssignale beispielsweise seriell übertragen.
-
4 zeigt eine Anzahl N von Recheneinheiten 1, wobei jede Recheneinheit 1 über eine separate erste Datenverbindung 4 mit der Synchronisationseinheit 3 verbunden ist. Die Synchronisationseinheit 3 ist über eine zweite Datenverbindung 5 mit der Entscheidungseinheit 2 verbunden.
-
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Realisierung eines Rechnerverbundes, wobei die Anzahl N von Recheneinheiten 1 über eine Anzahl M redundanter Schnittstellen mit der Synchronisationseinheit 3 verbunden sind. Die Zahl M ist vorzugsweise kleiner gewählt wie die Anzahl N, aber größer als 1.
-
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Rechnerverbundes, bei dem die Anzahl N von Recheneinheiten 1 über eine gemeinsame Rückmelde-Schnittstelle 6 mit der Synchronisationseinheit 3 verbunden sind. Zudem steht die Synchronisationseinheit 3 über eine gemeinsame Steuer-Schnittstelle 7 mit den N Recheneinheiten 1 in Verbindung.
-
7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der jede der N Recheneinheiten 1 über jeweils eine Rückmelde-Schnittstelle 6 und eine Steuer-Schnittstelle 7 mit der Synchronisationseinheit 2 verbunden ist. Die Rückmelde-Schnittstelle 6 und die Steuer-Schnittstelle 7 sind als bidirektionale Schnittstellen ausgeführt.
-
In den 4 bis 7 sind zur besseren Übersicht die weiteren Datenverbindungen 9 zwischen den Recheneinheiten 1 und der Entscheidungseinheit 2 nicht dargestellt. Über die weiteren Datenverbindungen 9 übertragen die N Recheneinheiten 1 parallel die N Daten an die Entscheidungseinheit 2. Die Anzahl N der Recheneinheiten kann größer als die Anzahl 2 sein.
-
8 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Rechnerverbundes mit der Anzahl N von Recheneinheiten 1, die über Eingänge 8 Eingangsdaten empfangen. Zudem steht jede Recheneinheit 1 über eine weitere Datenverbindung 9 mit der Entscheidungseinheit 2 in Verbindung. Weiterhin ist die Synchronisationseinheit 3 über die erste bzw. zweite Datenverbindung 4, 5 mit den N Recheneinheiten und der Entscheidungseinheit 2 verbunden. Zudem sind die N Recheneinheiten 1 über Rückmelde-Schnittstellen 6 mit der Synchronisationseinheit 3 verbunden. Weiterhin ist die Synchronisationseinheit 3 über Steuer-Schnittstellen 7 mit den N Recheneinheiten verbunden.
-
Die Entscheidungseinheit 2 weist einen Ausgang 10 auf, über den ein korrekt erkanntes Datum bzw. korrekt erkannte Daten und/oder die Information, dass ein Datum korrekt ist, ausgegeben wird. Die Ausgabe der Entscheidungseinheit 2 wird beispielsweise dazu verwendet, um die Daten der Recheneinheiten für eine Fahrfunktion eines Fahrzeuges, beispielsweise ein autonomes Fahren bzw. Lenken des Fahrzeuges, zu verwenden.
-
9 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Arbeitsweise einer Recheneinheit 1. Die Recheneinheit 1 empfängt über einen Eingang 8 Eingangsdaten, die in einem Eingangsspeicher 11 geladen werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform gibt die Recheneinheit 1 die gespeicherten Eingangsdaten selbst oder eine Checksumme der gespeicherten Eingangsdaten über die Rückmelde-Schnittstelle 6 an die Synchronisationseinheit 3 weiter. Zudem erhält die Recheneinheit 1 über die Steuer-Schnittstelle 7 die Information, welche Eingangsdaten für die Abarbeitung von Aufgaben 14, insbesondere welcher Aufgaben 14 verwendet werden müssen.
-
Entsprechend verwendet die Recheneinheit 1 die festgelegten Eingangsdaten, um festgelegte Aufgaben 14 in einem Bearbeitungsblock 12 abzuarbeiten. Zudem erhält die Recheneinheit 1 über die erste Datenverbindung 4 ein Synchronisationssignal, das den Start für die Durchführung der Aufgabe 14 und/oder die Zeit für die Übermittlung des Ergebnisses der Aufgabe 14 über die weitere Datenverbindung 9 zur Entscheidungseinheit 2 festlegt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann nur der Zeitpunkt für die Übergabe des Ergebnisses der Aufgabe 14 an die Entscheidungseinheit 2 oder der Startpunkt für die Durchführung der Aufgabe 14 von der Synchronisationseinheit 3 mithilfe des Synchronisationssignals festgelegt werden.
-
10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Recheneinheit 1, die im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der 9 aufgebaut ist, wobei jedoch die Recheneinheit 1 aus den im Eingangsspeicher 11 gespeicherten Eingangsdaten eine Checksumme in einem zweiten Bearbeitungsblock 13 ermittelt und über die Rückmelde-Schnittstelle 6 die Checksumme an die Synchronisationseinheit 3 weitergibt.
-
Die Eingangsdaten können zu zeitlichen Blöcken zusammengefasst sein und die Checksumme kann jeweils über einen Block gebildet werden.
-
Weiterhin können die Eingangsdaten seriell in Form von mehreren Botschaften empfangen werden. Die Botschaften können gezählt werden und die Anzahl der Botschaften kann in die Bildung der Checksumme einbezogen werden. Weiterhin können die Eingangsdaten mit einem Zeitstempel versehen sein. Die Zeitstempel können ebenfalls in die Bildung der Checksumme einbezogen werden. Zudem können die Eingangsdaten von den Recheneinheiten über eine Netzwerkschnittstelle empfangen werden, wobei die Eingangsdaten Netzwerkchecksummen aufweisen. Die Netzwerkchecksummen können mit in die Checksummenberechnung einbezogen werden.