本發(fā)明涉及用于在車輛的通信系統(tǒng)的功能的子功能之間分配通信資源的技術(shù)。相關(guān)方面涉及一種計(jì)算機(jī)程序和一種通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在功能安全領(lǐng)域(例如在iec?61508或iso?26262的意義上)，在現(xiàn)有技術(shù)的一些現(xiàn)有方法中，對(duì)錯(cuò)誤的識(shí)別和對(duì)其的反應(yīng)主要與有錯(cuò)誤的功能或組件(例如車輛組件)相關(guān)。在功能的所涉及到的作用鏈中的其它功能或組件僅在實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的安全狀態(tài)的意義上對(duì)錯(cuò)誤做出反應(yīng)。為此，如果可能的話，通常在所允許的時(shí)間內(nèi)重新啟動(dòng)該功能，希望由此消除錯(cuò)誤狀態(tài)，或者否則關(guān)閉或停用有錯(cuò)誤的功能。在某些情況下，一些現(xiàn)有技術(shù)方法允許在特定組的個(gè)別錯(cuò)誤的情況下切換到有錯(cuò)誤的功能的替代操作模式。然而，在發(fā)生錯(cuò)誤的情況下，在一些現(xiàn)有技術(shù)方法中并不包括可以有助于消除該錯(cuò)誤或者規(guī)定在特定時(shí)間點(diǎn)在功能之間的通信資源的最佳分配的所有功能和/或組件。

2、因而，需要為車輛開發(fā)新技術(shù)，這些新技術(shù)可以解決上述問(wèn)題中的一些問(wèn)題或所有問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的第一總體方面涉及一種用于在車輛的通信系統(tǒng)的功能的子功能之間分配通信資源的方法，其中，該功能被設(shè)計(jì)用于以兩個(gè)或更多個(gè)可行性級(jí)別來(lái)執(zhí)行。該方法包括：確定在第一可行性級(jí)別中的功能的通信資源需求。需要該第一方面的通信資源來(lái)執(zhí)行該功能。該第一方面的功能還包括兩個(gè)或更多個(gè)子功能，所述兩個(gè)或更多個(gè)子功能共同提供該功能的第一可行性級(jí)別。在下一步驟中，該方法包括：檢查該功能的通信資源需求是否能用現(xiàn)有通信資源來(lái)滿足。如果無(wú)法滿足該通信資源需求，則該方法還包括以下步驟：

2、確定所述兩個(gè)或更多個(gè)子功能中的至少一個(gè)子功能，該至少一個(gè)子功能在現(xiàn)有通信資源的情況下無(wú)法提供該功能的第一可行性級(jí)別，而是可以提供該功能的第二可行性級(jí)別，該第二可行性級(jí)別相對(duì)于第一可行性級(jí)別受限；

3、基于該功能的通信資源需求，在所述兩個(gè)或更多個(gè)子功能之間分配現(xiàn)有通信資源。此外，該第一方面的分配現(xiàn)有通信資源包括：限制來(lái)自所述兩個(gè)或更多個(gè)子功能中的不同于該至少一個(gè)子功能的一個(gè)或多個(gè)另外的子功能的現(xiàn)有通信資源，使得所述兩個(gè)或更多個(gè)子功能在該限制之后提供該功能的第二可行性級(jí)別。

4、本公開的第二總體方面涉及一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被設(shè)計(jì)用于執(zhí)行按照本公開的第一總體方面所述的方法。

5、本公開的第三總體方面涉及一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括優(yōu)化單元。此外，該通信系統(tǒng)包括多個(gè)功能單元，這些功能單元被設(shè)計(jì)用于：經(jīng)由相對(duì)應(yīng)的傳輸路徑將數(shù)據(jù)傳輸給優(yōu)化單元；并且從該優(yōu)化單元接收數(shù)據(jù)。此外，按照第三方面的通信系統(tǒng)包括安全協(xié)議單元，該安全協(xié)議單元被設(shè)計(jì)為：在使用安全協(xié)議的情況下，在該優(yōu)化單元與所述多個(gè)功能單元之間傳輸數(shù)據(jù)。第三方面的通信系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用于：執(zhí)行按照本公開的第一總體方面所述的方法和/或執(zhí)行按照第一總體方面所述的計(jì)算機(jī)程序。

6、第一至第三總體方面的技術(shù)可具有如下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。

7、首先，與現(xiàn)有技術(shù)的一些技術(shù)相比，本技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)：當(dāng)在其中考慮多個(gè)相對(duì)應(yīng)的子功能或功能的車輛的通信系統(tǒng)中的通信資源不可用于執(zhí)行車輛的所有功能和/或車輛的功能的所有子功能(與缺乏通信資源相關(guān)的錯(cuò)誤)時(shí)，(實(shí)時(shí))實(shí)現(xiàn)這些通信資源的更好分配。就這方面來(lái)說(shuō)，本技術(shù)的功能(及其子功能)不僅就安全而言進(jìn)行協(xié)作，而且旨在通過(guò)安全方法來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的通信系統(tǒng)在特定時(shí)間點(diǎn)的最可能好的整體性能。例如，如果可用的通信資源無(wú)法實(shí)現(xiàn)將視頻圖像以足夠的質(zhì)量傳輸?shù)阶灾黢{駛的功能并且因而必須降低車速，則不再高分辨率地需要(例如來(lái)自激光雷達(dá)(lidar)系統(tǒng)、來(lái)自雷達(dá)(radar)系統(tǒng)、來(lái)自超聲傳感器等等的)其它數(shù)據(jù)。現(xiàn)在，通過(guò)也對(duì)這些組件進(jìn)行限制，重新釋放通信資源以用于視頻傳輸，由此，可以實(shí)現(xiàn)更好的傳輸并且借此實(shí)現(xiàn)更好的整體性能(在該示例中更高的車速)。

8、其次，本公開的技術(shù)提供了如下選項(xiàng)：提供通信系統(tǒng)的整體性能的更細(xì)粒度的分級(jí)，由此，整體上可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)的一些技術(shù)相比更高的整體性能。

9、在本公開中，一些術(shù)語(yǔ)以如下方式被使用：

10、術(shù)語(yǔ)“通信系統(tǒng)”被理解為用于經(jīng)由在該通信系統(tǒng)內(nèi)的相對(duì)應(yīng)的傳輸路徑來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的任何基礎(chǔ)設(shè)施。本公開的通信系統(tǒng)可以是在車輛之內(nèi)和/或在車輛之外的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的非詳盡列表包括功能單元(例如在車輛內(nèi)的功能單元或者諸如數(shù)據(jù)云系統(tǒng)等車輛外部的功能單元)、車輛組件(例如傳感器單元)、優(yōu)化單元、預(yù)測(cè)服務(wù)質(zhì)量單元，這些系統(tǒng)可以經(jīng)由該通信系統(tǒng)的相對(duì)應(yīng)的傳輸路徑來(lái)連接而且經(jīng)由相對(duì)應(yīng)的傳輸路徑來(lái)彼此通信。這種通信系統(tǒng)還可以包括諸如車載計(jì)算機(jī)(vehicle?computer，vc)、控制裝置(英文“ecu”或“electronic?control?unit”)等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)例如基于微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者包括如網(wǎng)關(guān)或交換機(jī)等通信節(jié)點(diǎn)。在某些情況下，車載計(jì)算機(jī)可以包含：一個(gè)或多個(gè)物理或虛擬交換機(jī)；帶有多個(gè)cpu內(nèi)核、協(xié)(co)處理器以及帶有性能卓越的顯卡的片上系統(tǒng)(system-on-a-chip，soc)硬件，在其上，多個(gè)虛擬機(jī)(vm)例如借助于管理程序來(lái)執(zhí)行各種操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)經(jīng)由虛擬交換機(jī)(例如在管理程序中實(shí)現(xiàn))連接。此外，通信系統(tǒng)可以包含總線系統(tǒng)，利用該總線系統(tǒng)，可以經(jīng)由物理傳輸路徑(即通信信道)實(shí)現(xiàn)多個(gè)邏輯通信連接。車輛領(lǐng)域的這種總線系統(tǒng)的可能的示例是控制器局域網(wǎng)總線系統(tǒng)(can總線系統(tǒng))。vc與在車輛中、在車輛之外的上述系統(tǒng)或者與其它vc或ecu進(jìn)行通信(這些替代方案的任何組合同樣是可設(shè)想的)。此外，該通信系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)可以在內(nèi)部以與通信系統(tǒng)相同的方式來(lái)構(gòu)建而且包括多個(gè)其它系統(tǒng)。

11、術(shù)語(yǔ)“傳輸路徑”被理解為功能單元之間的通信路徑(或者通訊路徑)，這些功能單元位于車輛之內(nèi)和/或位于車輛之外，這些功能單元可以通過(guò)該通信路徑來(lái)彼此通信。附加地或替代地，傳輸路徑可以是指相對(duì)應(yīng)的組件(例如車輛組件或不屬于車輛的組件)之間的通信路徑，這些組件可以直接彼此通信或者經(jīng)由其它系統(tǒng)(例如功能單元)來(lái)通信。傳輸路徑可以包括一條或多條物理傳輸鏈路，所述一條或多條物理傳輸鏈路分別借助于通信協(xié)議(例如依據(jù)安全協(xié)議)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。該傳輸路徑的一條或多條物理傳輸鏈路可以在車輛之內(nèi)延伸和/或在車輛之外延伸。兩個(gè)功能單元(或者兩個(gè)組件)可以經(jīng)由多條(不同的)傳輸路徑來(lái)彼此連接，如在使用多路徑通信技術(shù)(例如多路徑tcp，英文“multipath?transmissioncontrol?protocol(多路徑傳輸控制協(xié)議)”)時(shí)就是這種情況。傳輸路徑可以使用一種或多種通信協(xié)議(例如ieee-802.11系列的wlan協(xié)議，例如802.11ah或者更高版本的協(xié)議)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸。傳輸路徑可以包括一條或多條無(wú)線傳輸鏈路和/或一條或多條有線傳輸鏈路。借助于有線連接，可以在有線傳輸鏈路上(例如在車輛之內(nèi))傳輸數(shù)據(jù)。借助于無(wú)線通信連接、尤其是無(wú)線電連接，在無(wú)線傳輸路徑(或其一部分)上傳輸數(shù)據(jù)。無(wú)線電連接可以被設(shè)計(jì)為wlan連接、移動(dòng)無(wú)線電連接，例如被設(shè)計(jì)為umts、gprs、4g連接、lte連接或5g連接或者經(jīng)由其它技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)。

12、術(shù)語(yǔ)“功能”包括車輛的基于控制的功能，例如駕駛或駐車輔助系統(tǒng)的功能、用于自主或部分自主駕駛的功能、娛樂(lè)系統(tǒng)的功能以及用于接收、傳輸和存儲(chǔ)車輛的通信系統(tǒng)的不同系統(tǒng)(例如功能單元)之間的各種數(shù)據(jù)的功能(或者上述功能的任意組合)。在本公開的框架內(nèi)，與空調(diào)系統(tǒng)和/或用于控制內(nèi)部空間的功能的電子系統(tǒng)相關(guān)的功能也是可設(shè)想的。相對(duì)應(yīng)的“功能單元”可以負(fù)責(zé)功能的可行性，該功能單元例如可以與該通信系統(tǒng)的相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行通信，例如組件(例如車輛組件)、其它功能單元(例如在車輛之內(nèi)的功能單元或者諸如數(shù)據(jù)云系統(tǒng)等車輛外部的功能單元)或者它們的組合。

13、術(shù)語(yǔ)“組件”被理解為車輛的任何內(nèi)部車輛組件以及諸如數(shù)據(jù)云系統(tǒng)的組件等任何車輛外部系統(tǒng)。傳感器或傳感器系統(tǒng)(例如基于攝像機(jī)的系統(tǒng)、激光雷達(dá)系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、超聲傳感器系統(tǒng))可以是車輛組件。車輛組件可以是發(fā)動(dòng)機(jī)(例如內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)或燃料電池或發(fā)動(dòng)機(jī)的部分，如渦輪增壓器)、控制裝置(例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制器)、電池組或其它蓄能系統(tǒng)、傳動(dòng)系的組件(例如變速器)、輔助系統(tǒng)(例如制動(dòng)輔助、車道保持輔助、停車輔助)、空調(diào)系統(tǒng)或者用于控制內(nèi)部空間的功能的電子系統(tǒng)。車輛組件也可以是上述系統(tǒng)的一部分或者上述系統(tǒng)中的多個(gè)系統(tǒng)(或者這些系統(tǒng)的部分)的組合。

14、術(shù)語(yǔ)“通信資源”是指通信系統(tǒng)的任何資源，這些資源在其整體上確保車輛的通信系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)功能的(完全或部分的)可行性。術(shù)語(yǔ)“通信資源”例如包括經(jīng)由一條傳輸路徑或者在多路徑通信的情況下(例如在使用多路徑tcp的情況下)的多條傳輸路徑的通信連接的特性，其被描述為傳輸參數(shù)的集合。相對(duì)應(yīng)的通信例如可以在車輛內(nèi)部的功能單元/組件和/或車輛外部的功能單元/組件之間經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)(例如5g、lte移動(dòng)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)或者wlan網(wǎng)絡(luò))或者經(jīng)由近場(chǎng)通信連接或者藍(lán)牙來(lái)進(jìn)行。這些傳輸參數(shù)例如包括：數(shù)據(jù)率、傳輸容量、傳輸時(shí)延、傳輸帶寬、傳輸可靠性(例如最大幀丟失、最大比特翻轉(zhuǎn)數(shù)、crc錯(cuò)誤的最大概率、對(duì)冗余傳輸?shù)男枰?，諸如利用ieee?std802.1cb-2017方法)、抖動(dòng)(傳輸延遲的最大允許方差)或者它們的組合。此外，通信資源還可以包含通信連接的其它特性，諸如it安全(英文“security”)和/或功能安全或可靠性(英文“safety”)。it安全可以涉及：當(dāng)消息不允許中途改變時(shí)(例如在通信系統(tǒng)之內(nèi)和/或在該通信系統(tǒng)與其它系統(tǒng)之間進(jìn)行傳輸期間)，主要關(guān)于數(shù)據(jù)(例如消息)的完整性方面保護(hù)這些數(shù)據(jù)。另一方面，功能安全或可靠性在當(dāng)前技術(shù)中應(yīng)被理解為操作安全(該操作安全例如可能由于傳輸延遲太高而惡化)、即對(duì)人和環(huán)境的保護(hù)。

15、與此相對(duì)應(yīng)地，術(shù)語(yǔ)“通信資源需求”包括對(duì)相對(duì)應(yīng)的“通信資源”的需求，這些通信資源被需要以用于“功能”的(完全或部分的)可行性。該通信資源需求例如可以包括針對(duì)上文定義的傳輸參數(shù)的要求(例如以請(qǐng)求信號(hào)的形式)、安全要求或者它們的組合。在某些情況下，該通信資源需求可以被傳輸給優(yōu)化單元和/或被傳輸給車輛中的中央機(jī)構(gòu)(例如被傳輸給車載計(jì)算機(jī))(下文對(duì)此進(jìn)行更多介紹)。

16、術(shù)語(yǔ)“服務(wù)質(zhì)量”包括經(jīng)由傳輸路徑的通信連接的質(zhì)量(英文中也稱為“qualityofservice”或“qos”)，該質(zhì)量依據(jù)上文定義的傳輸路徑特征參量的集合來(lái)描述。

17、在本公開中，術(shù)語(yǔ)功能的“可行性級(jí)別”(或者換言之功能的性能等級(jí)或者功能的效用)表示：該功能在某些情況下、例如基于對(duì)于該功能所存在的通信資源可以被執(zhí)行的程度。在某些情況下，對(duì)于該功能存在的通信資源可能足以使該功能可以完全被執(zhí)行(即具有最大可行性級(jí)別)：例如，如果車輛的攝像機(jī)需要至少4mbit/s的數(shù)據(jù)率，以便確保駐車輔助功能的完全的可行性，而且該通信系統(tǒng)向攝像機(jī)提供該通信資源(即至少4mbit/s的數(shù)據(jù)率)，則該駐車輔助功能被完全執(zhí)行。否則，如果現(xiàn)有通信資源有限，則該功能部分地或者換言之以受限的可行性級(jí)別來(lái)被執(zhí)行(在上述示例中，這會(huì)是例如當(dāng)向攝像機(jī)提供2mbit/s的數(shù)據(jù)率時(shí)的情況)。如下文更詳細(xì)地闡述的那樣，可能存在該功能的不同的受限的可行性級(jí)別：在一個(gè)非詳盡示例中，該功能可以被分類為“完全發(fā)揮作用”、“受限制地發(fā)揮作用”、“嚴(yán)重受限制地發(fā)揮作用”或者“沒有發(fā)揮作用”。在某些情況下，可行性級(jí)別可以通過(guò)值來(lái)表征。例如，不同的可行性級(jí)別可以表示為指定間隔的數(shù)字或者以百分比來(lái)表示。在其它情況下，可行性級(jí)別可以通過(guò)與該功能相關(guān)聯(lián)的可在現(xiàn)有通信資源下達(dá)到的值來(lái)表示，例如最大車速、自主程度(l3+車輛的駕駛員在必要時(shí)被要求接管車輛)、成像分辨率、制動(dòng)力或最大轉(zhuǎn)向角。此外，就這方面來(lái)說(shuō)，可以定義“效用函數(shù)”，該效用函數(shù)將“功能的效用”描述為通信資源的函數(shù)(下文對(duì)此進(jìn)行更多介紹)。

18、本公開的“優(yōu)化單元”是指如下單元，該單元可以通過(guò)優(yōu)化來(lái)在“功能單元”之間分配可用的通信資源，使得所有功能單元的單獨(dú)的通信資源需求都可以在其整體上盡可能好地被滿足。該優(yōu)化單元可以是單元或者是分布式系統(tǒng)，該分布式系統(tǒng)例如經(jīng)由有線連接或無(wú)線電連接(例如wlan連接或移動(dòng)無(wú)線電連接)來(lái)進(jìn)行通信。

19、預(yù)測(cè)服務(wù)質(zhì)量單元(或者簡(jiǎn)稱pqos單元)被理解為如下單元(例如車輛的單元)，該單元被用于在該通信系統(tǒng)之內(nèi)的通信連接的未來(lái)特性的預(yù)測(cè)服務(wù)。

20、術(shù)語(yǔ)“數(shù)據(jù)云系統(tǒng)”(英文“cloud-system”)是經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)、例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供的基礎(chǔ)設(shè)施?！皵?shù)據(jù)云系統(tǒng)”通常包含存儲(chǔ)空間、計(jì)算能力和/或應(yīng)用軟件作為服務(wù)(即，車輛的功能單元、車輛的組件、用戶或者其組合可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)來(lái)使用這些資源)。換言之，“數(shù)據(jù)云系統(tǒng)”是經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)來(lái)被提供的基礎(chǔ)設(shè)施，而該基礎(chǔ)設(shè)施不必存在/安裝于本地系統(tǒng)上?！皵?shù)據(jù)云系統(tǒng)”可包含分布式資源(例如在不同位置的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng))。在此，“數(shù)據(jù)云系統(tǒng)”的資源的供應(yīng)和使用通過(guò)技術(shù)接口和協(xié)議、比如借助于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例中，自動(dòng)駕駛功能可以在使用5g無(wú)線電技術(shù)的情況下與“數(shù)據(jù)云系統(tǒng)”連接。

21、術(shù)語(yǔ)“數(shù)據(jù)”例如被理解為數(shù)據(jù)包、視頻數(shù)據(jù)、語(yǔ)音數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、消息或者包含通信資源需求的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以包括如下數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)例如由一個(gè)或多個(gè)功能單元、車輛組件、優(yōu)化單元、預(yù)測(cè)服務(wù)質(zhì)量單元(或簡(jiǎn)稱pqos單元)或者它們的組合來(lái)生成和提供。數(shù)據(jù)可以在車輛中和/或在車輛外部的遠(yuǎn)程站點(diǎn)(例如在數(shù)據(jù)云系統(tǒng)中)生成和提供(例如被提供給車輛的相對(duì)應(yīng)的功能單元)。本公開的數(shù)據(jù)還可以包括在車輛的操作期間針對(duì)該車輛所檢測(cè)到的或者已在過(guò)去檢測(cè)到的信號(hào)。在此涉及車輛的車輛組件的信號(hào)，這些信號(hào)例如通過(guò)這些車輛組件所配備的或者位于相應(yīng)的車輛組件附近的相對(duì)應(yīng)的傳感器來(lái)生成。數(shù)據(jù)還可以包含編碼數(shù)據(jù)，例如在使用編碼技術(shù)的情況下編碼的數(shù)據(jù)。

22、術(shù)語(yǔ)“車輛”包括任何被設(shè)計(jì)用于運(yùn)輸乘客和/或貨物的裝置。車輛可以是機(jī)動(dòng)車(例如至少部分自主操作/輔助的機(jī)動(dòng)車，尤其是載客車(pkw)或載貨車(lkw))。但是，該車輛也可以是船舶、火車、飛機(jī)或航天器。此外，本公開中的車輛可以包括部分或完全自主機(jī)器人(例如工業(yè)機(jī)器人)。