DE19839354A1 - Fahrzeugkommunikationssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugkommunikationssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren Geräteeinheiten zum Senden, Empfangen, Erfassen und/oder Verarbeiten von Daten zum Ausführen von Applikationen, wobei die Geräteeinheiten mittels zugehörigen Hardwareschnittstellen mit einem gemeinsamen Datenbus verbunden sind. Erfindungsgemäß werden den Applikationen flexibel steuerbare Funktionen zugeordnet, wobei jeder Funktion jeweils eine Softwareschnittstelle zum Datenaustausch mit anderen Softwareschnittstellen und/oder Hardwareschnittstellen zugeordnet ist, und wobei die Funktionen innerhalb beliebiger Geräteeinheiten ausgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugkommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es werden in Fahrzeugen bereits vernetzte Systeme mit Hard- und Softwarekomponenten eingesetzt, welche unterschiedliche Funk­ tionen umfassen können. Zur Steuerung dieser Funktionen wird eine zentrale Rechnereinheit verwendet, welche über die notwen­ dige Intelligenz und Steuerprogramme sowie über entsprechende Hardware-Schnittstellen verfügt und damit das Zentrum dieser Kommunikationssysteme darstellt. Die Kommunikationssysteme sind auf die zentrale Rechnereinheit fixiert, welche alle Kommunika­ tionsfunktionen überwacht und den Ablauf von Programmen ermög­ licht, beispielsweise den Ablauf von Telematikdiensten wie au­ tomatischer Notruf, dynamische Zielführung usw.

So offenbart die DE 196 25 002 A1 ein gattungsgemäßes Fahrzeug­ kommunikationssystem mit einem Zentralrechner zur Durchführung von Telematikapplikationen wie Flottenmanagement, Routenpla­ nung, Ferndiagnose, Diebstahlschutz usw., mit Geräteeinheiten zum Senden, Empfangen und/oder Verarbeiten von zu den Telema­ tikapplikationen gehörigen Daten und einem oder mehreren Daten­ übertragungskanälen mit zugehörigen Hardware-Schnittstellen, über welche die Geräteeinheiten mit dem zentralen Fahrzeugrech­ ner verbindbar sind, wobei die Geräteeinheiten den ver­ schiedenen Telematikapplikationen flexibel steuerbar zugeordnet werden. Zur Durchführung der Telematikapplikationen wählt eine adaptive Applikationssteuerung die jeweils erforderlichen Ge­ räteeinheiten applikationsbezogen aus und steuert die er­ forderlichen Datenübertragungsvorgänge und übernimmt das Ressourcen-, Bedien- und Prioritätenmanagement.

Als nachteilig könnte bei diesem Kommunikationssystem angesehen werden, daß ein modularer Systemaufbau nur durch entsprechende bzw. verschiedene Hardware-Schnittstellen am Zentralrechner realisiert werden und daß bei Geräteeinheiten mit mehreren aus­ führbaren Funktionen in der Hardware-Schnittstelle vom Zentral­ rechner ein aufwendiges Protokoll durchgeführt werden muß.

Die DE 42 18 804 A1 offenbart eine Einrichtung zur Darstellung, Aufbereitung und Speicherung von Informationen in einem Kraft­ fahrzeug mit einem Zentralrechner, einem Massenspeicher zur nichtflüchtigen Speicherung von Programmen und Daten, Hardware- Schnittstellen zur Aufnahme von Informationen, eine Bedienein­ heit, eine Anzeigeeinheit und ein Betriebssystem, welches den Ablauf weiterer an die jeweilige Anwendung angepaßter Programme gestattet.

Als nachteilig kann bei diesem System angesehen werden, daß die einzelnen Funktionen nicht von allen Bedienplätzen aus bedient werden können. Zudem wird nicht beschrieben, wie das System er­ weitert werden kann und wie Funktionsänderungen durchgeführt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kommunikati­ onssystem derart weiterzubilden, daß es mit verhältnismäßig ge­ ringem Aufwand erweitert und an neue Aufgaben und Applikationen angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Aus- und/oder Weiterbildungen.

Der Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, daß den Applika­ tionen flexibel steuerbare Funktionen zugeordnet werden, wobei jeder Funktion jeweils eine Softwareschnittstelle zum Datenaus­ tausch mit anderen Softwareschnittstellen und/oder Hardware­ schnittstellen zugeordnet ist, und wobei die Funktionen inner­ halb beliebiger Geräteeinheiten ausgeführt werden. Der Ablauf einer einzelnen Funktion erfolgt aber immer innerhalb einer einzigen Geräteeinheit und ist nicht auf mehrere Geräteeinhei­ ten verteilt. Beim Ausführen einer Applikation werden also nicht die verschiedenen Geräteeinheiten angesprochen, sondern die Funktionen, welche zur Ausführung der Applikation benötigt werden und welche beliebig auf die vorhandenen Geräteeinheiten innerhalb des Kommunikationssystems im Fahrzeug verteilt werden können, wobei die Verteilung der Funktionen auf die ver­ schiedenen Geräteeinheiten jederzeit einfach geändert werden kann. Eine ausführbare Funktion im Sinne der Erfindung kann innerhalb einer Geräteeinheit hardwaremäßig, beispielsweise durch eine elektronische Schaltung, und/oder softwaremäßig, beispielsweise als ein auf einem Prozessor ablaufendes Pro­ gramm, realisiert werden.

Die Aufgabe der den Funktionen zugeordneten Software-Schnitt­ stellen besteht darin, die Daten von anderen Software-Schnitt­ stellen und/oder der Hardware-Schnittstelle in Eingabeparameter für die anzusteuernde Funktion und/oder die Ausgabeparameter der angesteuerten Funktion in Daten für die anderen Software- Schnittstellen und/oder die Hardware-Schnittstelle umzuwandeln, wobei die Hardware-Schnittstelle die Anpassung der internen Daten der Geräteeinheiten an das Datenformat des verwendeten gemeinsamen Datenbusses und umgekehrt durchführt, wobei der gemeinsame Datenbus auch mehrere verbundene Datenbusse mit gleichem Protokoll in beliebiger Topologie (z. B. Ring, Doppelring oder Stern) umfassen kann.

Durch die erfindungsgemäße Einführung von zusätzlichen Soft­ ware-Schnittstellen können die Hardwareschnittstellen einheit­ lich aufgebaut werden, wodurch für den gemeinsamen Datenbus ein einheitliches Übertragungsprotokoll durchgeführt werden kann. Die Geräteeinheiten verfügen jeweils nur über eine Hardware- Schnittstelle zum gemeinsamen Datenbus, welche als Gateway zwischen der jeweiligen Geräteeinheit und dem gemeinsamen Da­ tenbus fungieren. Bei Verwendung eines optischen Datenbusses übernimmt die Hardware-Schnittstelle beispielsweise die Um­ wandlung von optischen in elektrische Signale und noch be­ stimmte Zusatzaufgaben wie die Durchführung eines Übertragungs­ protokolls. Die Hauptarbeit leisten die Software-Schnittstel­ len, die abhängig von den ihnen zugeordneten Funktionen pro­ grammiert werden können. Werden innerhalb einer Geräteeinheit beispielsweise fünf Funktionen ausgeführt, so verfügt die Geräteeinheit über eine Hardware-Schnittstelle und fünf Soft­ ware-Schnittstellen.

Durch die Zuordnung von jeweils einer Software-Schnittstelle zu jeweils einer ausführbaren Funktion wird in vorteilhafter Weise eine Modularität auf funktionaler Ebene erreicht und die ver­ schiedenen ausführbaren Funktionen können über die Software- Schnittstellen in beliebigen Geräteeinheiten und somit an einem beliebigen Platz innerhalb des Kommunikationssystems angeordnet und von allen Systemteilnehmern genutzt werden. Wird die Funktionalität einer Geräteeinheit durch Software- und/oder Hardwaremaßnahmen verändert, so bleibt die Hardware-Schnitt­ stelle der entsprechenden Geräteeinheit unverändert, es müssen nur die Software-Schnittstellen an den neuen Funktionsumfang angepaßt werden. Die Software-Schnittstellen können als eigenes Programm, welches in Festspeicherbausteinen abgelegt ist, oder wenn die Funktion selbst als Software realisiert ist, als Unterprogramm dieser Software realisiert werden. Somit ist das Kommunikationssystem beliebig erweiterbar, da alle Funktionen, gleichgültig ob sie mittels Hardware oder mittels Programmen realisiert werden, nachträglich installierbar sind und räumlich im Fahrzeug beliebig angeordnet werden können. Ebenso können die Geräteeinheiten untereinander ausgetauscht oder gegen neue Geräteeinheiten mit größerem Funktionsumfang (z. B. neue Displaygeneration, Speichererweiterung etc.) ausgetauscht wer­ den. Die Software-Schnittstellen sind dabei transparent aufge­ baut, d. h. alle Eingabeparameter und/oder Ausgabeparameter der Funktionen sowie die von der Hardware-Schnittstelle gelieferten bzw. benötigten Daten sind bekannt.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Kommunikationssystems können in vorteilhafter Weise die unterschiedlichen Applikatio­ nen von allen als Bedienplatz (Mensch-Maschinen-Schnittstelle) ausgeführten Geräteeinheiten bedient werden, wobei die ver­ schiedenen Bedienplätze unterschiedlich ausgestattet sein kön­ nen, beispielsweise mit einem großen oder kleinen Display, ver­ schiedene Tastaturen usw. . Desweiteren ist auch die Anzahl von Bedienplätzen nicht festgelegt, es können mehrere Bedienplätze mit gleicher und/oder unterschiedlicher Ausstattung vorgesehen sein.

Der gleichzeitige Zugriff von mehr als einem Bedienplatz auf eine Quelle kann nur mit Hilfe eines Prioritätenmanagements ge­ regelt werden. Das Prioritätenmanagement regelt, welcher Be­ dienplatz Priorität beim Zugriff auf die Quelle hat, es kann aber auch für einen Bedienplatz den Zugriff auf eine Quelle verbieten oder nur ein Mithören einer bereits belegten Quelle zulassen. Hierbei sind alle Variationen denkbar. Das Prioritä­ tenmanagement regelt auch die Priorität der Darstellung von Applikationen an einem Bedienplatz, d. h. welche Applikation ge­ rade angezeigt wird, so kann beispielsweise ein Telephonanruf sofort angezeigt werden. Zusätzlich ist es vorstellbar, daß ein bestimmter Bedienplatz als Superuser ausgeführt wird, d. h. dieser Bedienplatz erhält die höchste Priorität und hat somit immer Zugriff auf alle Quellen. Das Prioritätenmanagement ist dabei frei konfigurierbar und kann beispielsweise vom Benutzer oder einer bestimmten Servicestelle konfiguriert werden.

Durch die bereits beschriebene funktionale Modularität können in vorteilhafter Weise die Aufgaben im System verteilt werden. Systemaufgaben wie beispielsweise das Prioritätenmanagement, ein Resourcenmanagement zur Verwaltung von Quellen-Senken-Be­ ziehungen und zur Meldung von Überlastzuständen an das Priori­ tätenmanagement, oder ein Bedienmamagement zur Erzeugung von Kommandos und Datenströmen aufgrund von Benutzeraktionen, sowie die Darstellung von Funktionen müssen nicht in einer einzigen Geräteeinheit wie beispielsweise in einer als PC oder Hauptrechner ausgeführten Geräteeinheit abgelegt sein, sondern können in beliebigen anderen Geräteeinheiten, beispielsweise in den Bedienplätzen, untergebracht werden. Außerdem sind alle Funktionen im Kommunikationssystem für alle Applikationen ver­ fügbar. So ist beispielsweise das Ortungssignal nicht nur für die Applikation "Routenberechnung" sondern auch für die Ap­ plikation "Diebstahlschutz" nutzbar.

Durch den beschriebenen Aufbau des erfindungsgemäßen Kommunika­ tionssystems können geänderte oder zusätzliche Funktionen in Form von Programmen und/oder Geräteeinheiten jederzeit nach­ träglich vom Kunden und/oder von einer geeigneten Servicestelle in das Kommunikationssystem integriert werden. Dies gilt beispielsweise auch für neue Telematikdienste. Zudem ist eine nachträgliche Speichererweiterung oder eine Änderung des Betriebssystems jederzeit möglich.

Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kommunikationssy­ stems ergibt sich, daß ein Sicherheits- und/oder Firewall-Kon­ zept verteilt und mehrstufig realisierbar ist, wobei beispiels­ weise in jeder als Gateway zu anderen Bussystemen ausgeführten Geräteeinheit oder in jeder anderen im Kommunikationssystem vorhandenen Geräteeinheit von der aus ein Zugriff auf das Kom­ munikationssystem erfolgen kann, bestimmte Sicherheitsfunktio­ nen (Filter) untergebracht sind.

Außerdem können alle ausführbaren Funktionen im Rahmen der phy­ sikalischen Randbedingungen in beliebiger Zahl im System vor­ handen sein, beispielsweise können mehrere CD-Spieler zur Ver­ wendung von Audio-CDs und/oder CD-Roms vorgesehen sein.

Als weiterer Vorteil des beschriebenen Kommunikationssystems ergibt sich, daß die Entwicklung von neuen Kommunika­ tions- und/oder Telematikfunktionen von der Fahrzeugentwicklung ent­ koppelt werden kann, da im Fahrzeug nur Platz für den gemein­ samen Datenbus und für mehrere Geräteeinheiten vorgesehen wer­ den muß.

Durch die Mehrplatzfähigkeit ist es zudem möglich, daß gleich­ zeitig unterschiedliche optische und/oder akustische Darstel­ lungen einer Applikation an den Bedienplätzen möglich ist. So besteht die Ausgabe bei der automatischen Zielführung durch die Anzeigeeinheit des Fahrerbedienplatzes beispielsweise aus einer symbolischen Pfeildarstellung mit zusätzlicher Sprachausgabe, während die Anzeigeeinheit auf dem Beifahrerbedienplatz eine Übersichtskarte darstellt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Übersicht über die wesentlichen Be­ standteile eines Fahrzeugkommunikationssytems;

Fig. 2 schematische Darstellung einer Applikation;

Fig. 3 schematische Darstellung einer auf das Fahrzeugkommuni­ kationssystem verteilten Applikation;

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt das Fahrzeugkommunikati­ onssystem eine Rechnergeräteeinheit 1 mit frei verfügbarem Speicher und einem Standardbetriebssytem, eine Navigationsgerä­ teeinheit 2, eine als Gateway 3 ausgeführte Geräteeinheit zur Anbindung an andere Fahrzeugbussysteme 14, beispielsweise an den CAN-Bus, eine Geräteeinheit Soundsystem 4, welche zur An­ steuerung von Lautsprechersystemen zur platzindividuellen Be­ schallung, zur Geräuschunterdrückung und zum Mischen, Verzerren von Signalen dient, einen Tuner 5 oder andere Quellen zum Empfang von Radio-/Fernsehsignalen sowie anderen Audio- und/oder Videoinformationen, eine weitere Geräteeinheit 6, welche als CD-Spieler (compact disk) und/oder DVD (digital ver­ satile disk) und/oder CC (compact cassette) ausgeführt ist und zur Aufbereitung von Audio und/oder Videosignalen von Daten­ trägern benötigt wird, eine als Kundenschnittstelle 7 ausge­ führte Geräteeinheit zum Anschluß von PDAs, Fax, Drucker, Spiele, Video, Kopfhörer, Mikrophon usw., wobei unterschiedli­ che Schnittstellen wie beispielsweise eine Infrarotschnitt­ stelle, eine serielle Schnittstelle, eine PC-Card-Schnittstelle vorgesehen sein können, eine Geräteeinheit für die Mo­ bilkommunikation 8 für die alle verschiedenen Standards, wie beispielsweise GSM, AMPS, Docomo usw. vorstellbar sind, mehrere Bedienplätze, von welchen beispielhaft ein Bedienplatz 9 darge­ stellt ist, mit optischen und/oder akustischen Anzeigeeinhei­ ten, Eingabeeinheiten, beispielsweise Tastaturen, Bedienein­ richtungen am Lenkrad, Pointing-Devices wie Computer-Mäuse, Trackballs etc., Touchpad, Touchscreen, Tasten und alle er­ denklichen anderen Ein- und Ausgabemöglichkeiten wie Mikrophone und Kopfhörer, eine als Sprachbediensystem 10 ausgeführte Ge­ räteeinheit zur Sprachein- und Sprachausgabe, sowie zur Sprachaufzeichnung und zur Sprachsteuerung von Fahrzeugfunk­ tionen, eine Geräteeinheit Ortung 11, welche die Standortdaten ermittelt und beliebig aufbereitet zur Verfügung stellt, wobei die Geräteeinheit Ortung 11 neben einem GPS-Empfänger noch wei­ tere Sensoreinrichtungen zur Positionsfeststellung, beispiels­ weise einen Gyro, umfaßt. Die genannten Geräteeinheiten sind über jeweils eine einheitlich aufgebaute Hardware-Schnittstelle 13 mit einem gemeinsamen Datenbus 12 verbunden.

Das Kommunikationssystem wird zur Ausführung von Applikationen, Funktionen und Diensten verwendet, wobei eine Applikation eine Leistung erbringt, von der ein Benutzer direkt einen Nutzen hat.

Ein Applikation umfaßt dabei mindestens eine Funktion, welche das Erbringen der Leistung für den Benutzer ermöglicht. Eine Applikation kann aber auch hierarchisch aus mehreren Unter­ applikationen aufgebaut sein, welche wiederum mindestens eine Funktion umfassen.

Eine Funktion erbringt eine Leistung, die Teil eines Ganzen, beispielsweise-einer Applikation ist, wobei eine einzelne Funk­ tion innerhalb einer einzigen Geräteeinheit ausgeführt wird. Die meisten Funktionen sind nicht direkt für den Kunden sicht­ bar.

Ein Dienst ist eine spezielle Applikation, deren einzelne Funk­ tionen nicht nur in Geräteeinheiten innerhalb des Fahrzeugs ausgeführt werden, sondern auch in außerhalb des Fahrzeugs be­ findlichen Geräteeinheiten, welche beispielsweise Teil einer Dienstezentrale sind.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, umfaßt eine beispielhaft darge­ stellte Applikation 15, welche beispielsweise die Bedienung ei­ nes Audio-Systems, eines Telefons, einer Klimaanlage, eines Na­ vigationssystems, usw. betrifft, mehrere Funktionen 16.1 bis 16.5, wobei die Funktionen 16.1 bis 16.5, wie aus Fig. 3 er­ sichtlich ist, innerhalb verschiedener Geräteeinheiten 17.1, 17.2, 17.3 ausgeführt werden, und wobei die Geräteeinheiten 17.1, 17.2, 17.3 über jeweils eine Hardwareschnittstelle 13 mit einem gemeinsamen Datenbus 12 verbunden sind. Die Daten der Hardwareschnittstellen 13 werden durch Software-Schnittstellen 18.1 bis 18.5 in Eingabeparameter für die der jeweiligen Soft­ ware-Schnittstelle 18.1 bis 18.5 zugeordnete Funktion 16.1 bis 16.5 umgewandelt. Die Ausgabeparameter der entsprechenden Funk­ tion 16.1 bis 16.5 werden durch die der jeweiligen Funktion 16.1 bis 16.5 zugeordnete Software-Schnittstelle 18.1 bis 18.5 in Daten für die anderen Software-Schnittstellen 18.1 bis 18.5 und/oder der Hardware-Schnittstellen 13 umgewandelt. Die darge­ stellte Aufteilung der Funktionen 16.1 bis 16.5 auf die Geräte­ einheiten 17.1 bis 17.3 ist als Beispiel zu sehen. Es ist auch vorstellbar, daß alle Funktionen 16.1 bis 16.4 der Applikation 15 innerhalb einer einzigen der dargestellten Geräteeinheiten 17.1 bis 17.3 durchgeführt wird, genauso sind beliebige andere Aufteilungsvarianten der Funktionen 16.1 bis 16.5 auf die Gerä­ teeinheiten 17.1 bis 17.3 vorstellbar. Weitere denkbare Appli­ kationen sind beispielsweise alle PC-Applikationen wie Text­ verarbeitung, Terminkalender, Notizbuch, Fahrtenbuch, Spiele, Adreßbuch, Zielführung, sowie Dienste über externe Zentralen wie dynamische Zielführung, Auskunftsdienste, Informations­ dienste usw.

Claims (6)

1. Fahrzeugkommunikationssystem, insbesondere für ein Kraft­ fahrzeug, mit mehreren Geräteeinheiten zum Senden, Empfan­ gen, Erfassen und/oder Verarbeiten von Daten zum Ausführen von Applikationen, wobei die Geräteeinheiten mittels zuge­ hörigen Hardwareschnittstellen mit einem gemeinsamen Daten­ bus verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß den Applikationen flexibel steuerbare Funktionen (16.1 bis 16.5) zugeordnet werden, wobei jeder Funktion jeweils eine Softwareschnittstelle (18.1 bis 18.5) zum Datenaus­ tausch mit anderen Softwareschnittstellen (18.1 bis 18.5) und/oder Hardwareschnittstellen (13) zugeordnet ist, und wobei die Funktionen (16.1 bis 16.5) innerhalb beliebiger Geräteeinheiten (16.1 bis 16.5) ausgeführt werden.

2. Fahrzeugkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Funktion (16.1 bis 16.5) zugeordnete Software- Schnittstelle (18.1 bis 18.5) Daten von den anderen Soft­ ware-Schnittstellen (18.1 bis 18.5) und/oder der Hardware- Schnittstellle (13) in Eingabeparameter für die Funktion (16.1 bis 16.5) und/oder Ausgabeparameter der Funktion (16.1 bis 16.5) in Daten für die anderen Software-Schnitt­ stellen (18.1 bis 18.5) und/oder die Hardware-Schnittstelle (13) umwandelt.

3. Fahrzeugkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausführbaren Funktionen (16.1 bis 16.5) hardwaremäßig und/oder softwaremäßig realisierbar sind.

4. Fahrzeugkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Geräteeinheit (17.1 bis 17.3) mehrere Software-Schnittstellen (18.1 bis 18.5) vorsehbar sind, wo­ bei die Anzahl der Software-Schnittstellen (18.1 bis 18.5) von der Anzahl der innerhalb der Geräteeinheit (17.1 bis 17.3) ausführbaren Funktionen (16.1 bis 16.5) abhängig ist.

5. Fahrzeugkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine bestimmte Funktion (16.1 bis 16.5) mehrmals inner­ halb einer bestimmten Geräteeinheit (17.1 bis 17.3) und/oder innerhalb verschiedener Geräteeinheiten (17.1 bis 17.3) vorsehbar ist.

6. Fahrzeugkommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Eingabeparameter und/oder Ausgabeparameter der Funktionen (16.1 bis 16.5) und die von den Hardware- Schnittstellen (13) gelieferten und/oder benötigten Daten bekannt sind.