阅读说明：本技术 车对外界信息交互(v2x)通信系统 (Vehicle-to-outside information interaction (V2X) communication system ) 是由 S·克雷奇马尔 M·门策尔 M·布鲁切尔 N·鲍赫 T·马丁 于 2018-04-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种带车对外界信息交互(V2X)通信模块的车对外界信息交互(V2X)通信系统,其中,车对外界信息交互(V2X)通信模块基于接收到的测试信息以及测试信息的分析评估连续执行自检以识别错误。(The invention relates to a vehicle-to-outside information interaction (V2X) communication system with a vehicle-to-outside information interaction (V2X) communication module, wherein the vehicle-to-outside information interaction (V2X) communication module continuously executes self-checking to identify errors based on received test information and analysis and evaluation of the test information.)

车对外界信息交互(V2X)通信系统

技术领域

本发明涉及一种带车对外界信息交互(V2X)通信模块的车对外界信息交互(V2X)通信系统。

背景技术

车对外界信息交互(V2X)通信模块，也被称为电子控制单元(ECU)是现有技术中人们所熟知的。它例如符合ETSI、SAE、IEEE标准及其他标准组织的要求。例如这种车对外界信息交互(V2X)通信模块可采用一5.9GHz(尤其在欧洲)的频率或一760MHz(尤其在日本)的频率工作。

在此，尤其可预先规定，此类车对外界信息交互(V2X)通信模块执行CPU(中央处理器)、存储器、总线系统、传感器和/或致动器的自检。但人们也发现，现有技术中人们所熟知的、作为车辆中车对外界信息交互(V2X)通信系统典型部分的车对外界信息交互(V2X)通信模块并没有足够的能力确定系统错误。

当前标准原则上仅定义如何正常运行，并未定义如何能探测错误以及应对错误作出何种反应。如果想通过车对外界信息交互(V2X)通信模块交换超越常规的信息，它就不足以胜任，因为一机动车辆在一恶劣环境条件下通常总会遇到失灵的情况。如果未发现此类失灵，则不论是车对外界信息交互(V2X)通信模块本身还是驾驶员，都无法对此作出反应，由此导致车辆及车内乘员处于危险情形。这对例如根据ISO26262具有ASIL分类>QM的功能只能有非常小的概率。

发明内容

因此，本发明的任务是，预先规定一种带一具有改进型错误识别功能的车对外界信息交互(V2X)通信模块的车对外界信息交互(V2X)通信系统。

根据本专利所述，这通过一按照权利要求1所述的车对外界信息交互(V2X)通信系统来实现。在从属权利要求中阐述了例如有益的设计方案。明确摘录的权利要求内容构成了说明的内容。

本发明涉及一种带车对外界信息交互(V2X)通信模块的车对外界信息交互(V2X)通信系统。

根据本发明所述预先规定，车对外界信息交互(V2X)通信模块设置用于，根据要求持续进行自检或在所定义时间点进行自检，其中，每次自检至少包含以下步骤：

-接收一测试信息，以及

-分析评估测试信息，以识别错误。

借助根据本发明所述车对外界信息交互(V2X)通信系统可根据接收到的测试信息识别错误。因此，不仅可对上述组件进行一相应自检，而且还可测试一车对外界信息交互(V2X)通信系统的其他多个组件并可识别多种不同的错误源。

持续进行自检例如可意味着在预定时间间隔内或在可变的时间间隔内进行一自检。一所定义的时间点例如可是一系统启动时。一项要求例如可是一其他单元发出的要求，例如通过一车载网络发出的要求。

尤其是上述步骤可被视为根据本发明所述方法。还可对此处所述的所有特征进行补充、限制或扩充。

根据一设计方案，车对外界信息交互(V2X)通信系统有一第一天线和一与车对外界信息交互(V2X)通信模块相连接的第二天线。在此，车对外界信息交互(V2X)通信模块配置用于，测试信息借助第一天线发射，并借助第二天线接收。

由此可实现大规模覆盖整个发送和接收路径。例如可通过这种方式识别一收音机芯片中、一电子控制单元高频(ECU-HF)放大器中、一高频开关中、插头、电缆和天线中的错误。

在此，车对外界信息交互(V2X)通信模块也可配置用于，在一自检部分交换第一天线和第二天线。这尤其可意味着通过两副天线交替发送或接收。因此还可识别更多的错误源。

根据一设计方案，车对外界信息交互(V2X)通信系统具有一天线或仅有一与车对外界信息交互(V2X)通信模块相连的天线以及一分配给天线的反馈路径。在此，车对外界信息交互(V2X)通信模块配置用于，借助天线发送测试信息，并在发送后通过反馈路径接收该信息。由此至少能在接收或发送路径的一部分中检测到错误。

尤其可在车对外界信息交互(V2X)通信模块的一前端单元与天线或天线的一天线脚之间连接反馈路径，尤其是用于截取测试信息。尤其可在车对外界信息交互(V2X)通信模块的一前端单元输出端上或在输出端后连接反馈路径，尤其是用于截取测试信息。在此，输出端尤其可是一个用于连接一天线的输出端。车对外界信息交互(V2X)通信模块的前端单元尤其可有一输出端侧的滤波器，特别是一带通滤波器，例如前端单元的输出端可直接连接在该滤波器上。尤其是还可将反馈路径设计用于在通过天线发射之前截取测试信息。

在此，尤其可将一前端单元理解为车对外界信息交互(V2X)通信模块内的一具有放大器和滤波器的单元。

反馈路径尤其可连接在天线的一天线脚上、车对外界信息交互(V2X)通信模块的一输出端上、一高频放大器前和/或一收音机芯片上。借助内部反馈路径可同时在一输出端上发送信息并在一接收端上接收信息。在此，反馈路径的位置决定了测试覆盖范围。

在天线脚上的一位置中，信号例如通过在信号导线附近的一第二高频导线的弱耦合被分解，并且这一小部分信号可反馈至接收器。反馈时可使用另一电缆，或反馈信号例如通过滤波器被严重延迟，以至于可通过同一电缆输送该信号。该位置的优势在于可重新测试除天线外的整套系统。

在电子控制单元(ECU)输出端上的一位置，信号和上述设计方案一样，被分解和反馈，其中，可直接将反馈信号传输至接收器。在此情况中，仅测试电子控制单元(ECU)组件，不测试插头和电缆。

在多个高频放大器或一个高频放大器前的一位置中，信号和在天线脚上的位置一样被分解和反馈，其中，可直接将反馈信号传输至接收器。优势在于，信号依然很弱，并可在没有强阻尼情况下被输送到收音机芯片的接收输入端。但在此情况下，典型情况仅测试收音机芯片。

在收音机芯片的一位置中，组装了反馈路径。优势在于实现成本经济合理。由此仅测试收音机芯片的一部分。

作为测试程序，原则上可使用与前面所述两副天线相同的方法或相同的工作步骤。

发送的测试信息可是完整或部分的车对外界信息交互(V2X)操作信息。例如在向其他车辆或基础设施组件发射系统普通发射内容的同时，还可借助此处描述的工作步骤执行相应的测试。所发射的测试信息还可是再次发射的、在车对外界信息交互(V2X)通信模块操作运行中已发射过一次的信息。

根据一设计方案，所发射的测试信息完全或部分是可区别于车对外界信息交互(V2X)操作信息的专用测试信息。这些信息具有特别的优势，它们可为测试运行专门进行优化。在此，操作信息尤其是指那些在正常运行中，即在一测试运行外，在车对外界信息交互(V2X)通信中所使用的信息。

例如可通过一专门的信息格式，尤其是经改动的以太网类型或经改动的基本传输协议(BTP)端口或通过专门的安全证书辨别专用测试信息。因此，接收专用测试信息的所有车对外界信息交互(V2X)参与方均直接明白此类信息是测试信息，此类信息对车对外界信息交互(V2X)通信的操作运行没有任何意义，并也不含需要处理的信息。

根据一设计方案，如果一通道负荷超过一阈值时，将不发射专用测试信息。由此，可阻止由于一测试运行而发射不含有用信息的测试信息，并因此阻碍极为重要信息发送的情况。更确切地说，只有在通道负荷较低，例如低于阈值时，才将优先发射专用测试信息。由此，低通道负荷的时间可被用于测试，其中，车对外界信息交互(V2X)通信不会受到影响或仅受到很小影响。

可优选借助降低的发射器功率和/或借助一阻尼器发射测试信息。由此可方便接收器中的接收，因为可避免一超驰控制现象。

根据一设计方案，所发射测试信息的至少一部分是专用错误测试信息。例如这可能因为错误的MAC(媒体访问控制)、错误的CRC(循环冗余校验)、错误的调制、错误的数据传输率、过高或过低的发射功率和/或通过错误的安全签名而与车对外界信息交互(V2X)的操作信息产生偏差。在分析评估时，尤其要测定，是否识别到了所述错误。

通过此类专用错误测试信息，可有意使用在一车对外界信息交互(V2X)通信系统正常运行时不应出现的信息。在分析评估时可测定，是否识别出这类信息的错误。由此可进行一种负面测试，即可测定已实施的错误识别程序是否真的能识别错误。这类负面测试可在所有层面上执行。

尤其是在分析评估时，车对外界信息交互(V2X)通信模块可将所发射的测试信息与接收到的测试信息进行比较。在此，尤其可根据所发射测试信息是否与接收到的测试信息相符和/或相符程度如何来识别错误。

理想情况下，所发射测试信息应与接收到的测试信息相符。如果存在偏差，则意味着有错误。优先根据这类所发现错误推断出可能的错误源。

根据一设计方案，测试信息是另一发射器，尤其是一WLAN(无线局域网)发射器、一移动无线电通信发射器或一公路收费系统发送的信息。也可将一卫星看作是其他发射器。尤其是，测试信息不是车对外界信息交互(V2X)信息和/或也不是由一车对外界信息交互(V2X)通信系统发射的。其他发射器尤其不是车对外界信息交互(V2X)通信系统。

由此，处理方法例如可是，一车对外界信息交互(V2X)通信模块在其高频路径中也接收采用例如为5.8GHz的相邻频率工作的WLAN(无线局域网)发射器的信号。如果一此类系统在车内工作时，例如一WLAN(无线局域网)发射器用于为具有WLAN(无线局域网)功能的车载终端设备供电时，该系统可通过一车辆内部总线或其他装置向车对外界信息交互(V2X)通信模块报告，它在什么时候发射了什么内容。车对外界信息交互(V2X)通信模块可将该信息与刚接收到的信息加以比较。如果车对外界信息交互(V2X)通信模块无法解码该信号，则至少可检查高频参数，例如不同WLAN(无线局域网)发射功率是否在车对外界信息交互(V2X)通信模块中导致了不同的噪音电平。由此至少可对天线、插头、电缆和LNA(低噪声放大器)的功能做出结论。例如还可通过一些LTE(长期演进技术)实现方法或其他移动无线电通信系统执行类似作业。此外，可使用欧洲5.8GHz的公路收费系统或一其他公路收费系统，其中，在此典型情况下总只有一个具有经定义电平的公路收费站发射相应信号。这种实现方法特别有帮助，因为一车对外界信息交互(V2X)通信模块典型情况下认识公路收费站的位置，因此不需要来自外界的额外信息。

还可使用最初完全不是用于车对外界信息交互(V2X)通信的信息对车对外界信息交互(V2X)通信模块进行测试。

根据一设计方案，在车对外界信息交互(V2X)通信模块中生成测试信息，并不发射，只在车对外界信息交互(V2X)通信模块内部通过不同层面传输测试信息，并通过传输在一规定层面上重新被接收。

此时的处理方法是，在一车对外界信息交互(V2X)通信模块中典型情况下以所谓的层组织对信息处理或消息处理进行组织，与ISO-OSI模型相类似。与上述测试或高频测试一样，反馈环路可嵌入到消息处理中。例如一网络/设备或应用层面的输出可直接作为输入重新进行处理。为此，优先将这类信息标记为测试信息，以便不将其传递至MAC(媒体访问控制)层，这意味着，这类信息将被发射。在此，优选将内部数据结构扩展一测试信息标识符。一测试信息尤其可配置一防止将其传输至MAC(媒体访问控制)层的标记。测试信息可在其生成时就配置这类标记。

此类内部测试的一重要任务是检查一信息的处理时间。可通过相应软件研发流程确保软件的正确性。但处理时间取决于一般的系统状态和处理负荷。在此，可从外部减少错误。例如还可识别安全攻击(拒绝服务型攻击等)。此外，还可检查一信息从一层面发送到下一层面的持续时间。

在分析评估测试信息时，例如可由此检查处理时间、接收场强、MAC(媒体访问控制)、CRC(循环冗余校验)、接收通道和/或调制方式是否与预先规定的发射参数相对应。在分析评估测试信息时，例如还可由此检查一接收场强和/或一处理时间是否处于一预期的数值范围内。

根据上述测试时发现的偏差，尤其可推断出典型的错误以及必要时还可推断出相应错误源或多种可能的错误源。

在使用两副天线时，尤其不能在两副天线上发送单一信息，而只能在一副天线上发送单一信息，其中，另一副天线用于接收信号。接收到的信号尤其可和一普通信息一样进行处理，并与所发射的信息加以比较。此外，还可检查例如处理时间、接收场强、MAC-CRC(媒体访问控制—循环冗余校验)、接收通道或调制类型等数据，看其是否与相应发射参数相对应。在检查接收场强和处理时间时，尤其还可检查，其是否处于预期的数值范围内。如果该项测试多次失败，则可认为在高频电路或收音机芯片中有一错误。单一错误可能由于环境影响不断出现。在此，为了测试两个发射和接收路径，用于发送和接收的天线优选可交替工作。为了不影响运行，在操作运行中典型情况下只能单一执行这类测试，因为全面的空间覆盖需要两副天线。

除一操作信息外，尤其还可发送测试信息，并仅为该类信息采用此处所述的方法或工作步骤。这样做的优势在于不干扰操作运行，但测试运行需要额外的带宽。在高负荷状况下，例如当有过多信息“待处理”，则优选放弃测试运行。在此，可通过一专门的信息格式(例如经改动的以太网类型或经改动的基本传输协议(BTP)端口)或通过专门的安全证书识别测试信息。也可用再次发射的未变信息进行测试。专门测试信息的优势在于，在长度和内容方面有很大的自主空间，并能更好地诱发错误。

对此处所述的所有方法和工作步骤都有利于以特别低的发射功率发射测试信息或作为替代选择在接收器前连接一附加的阻尼器，使得一方面高频放大器(LNA(低噪声放大器))不会超驰控制，另一方面在一典型的车对外界信息交互(V2X)信号电平范围内进行测试。

除了结果与预期相符的正面测试外，还应进行有意发射错误信息的负面测试(例如错误的MAC(媒体访问控制)参数、错误的CRC(循环冗余校验)、错误的调制、错误的数据传输率、过高或过低的发射功率、错误的安全签名等)。通过测试分析也应识别这些错误，否则测试分析评估或测试执行有缺陷。

所述测试尤其可覆盖整个发送和接收路径，例如包括收音机芯片、电子控制单元高频(ECU-HF)放大器、高频开关、插头、电缆和天线。

值得一提的是，可为两种天线路径分别使用此处仅为一种天线所述的方法或工作步骤或实施方法。

此处所述方法、测试和工作步骤尤其还可与现有技术所熟知的CPU(中央处理器)、存储器和***设备的普通自检相结合。但本文不再对这些自检进行深入探讨，因为这些内容已为现有技术所熟知。

附图说明

下面，专业人员可从附图所描述的实施例中获取其他特征和优势。其中：

图1：带有一根据一第一实施例所述车对外界信息交互(V2X)通信系统的一车辆，以及

图2：带有一根据一第二实施例所述车对外界信息交互(V2X)通信系统的一车辆。

具体实施方式

图1以示意图方式展示一车辆5。在此车辆中安装了根据本发明一第一实施例所述的一车对外界信息交互(V2X)通信系统10。

车对外界信息交互(V2X)通信系统10有一车对外界信息交互(V2X)通信模块20。它还有一第一天线30和一第二天线35。如图所示，两副天线30、35与车对外界信息交互(V2X)通信模块20相连接。

车对外界信息交互(V2X)通信模块20通常设置用于，根据通常标准参与车对外界信息交互(V2X)通信。此外，车对外界信息交互(V2X)通信模块20设置用于，根据本发明所述方式执行自检。

为此，通过两副天线30、35中的一副发射测试信息，并通过两副天线30、35中的另一副又直接接收测试信息。两副天线30、35的功能因此可交替，由此可检查两个方向上的信号运行。各相应接收到的信息均可与相应所发射信息加以比较。在此，例如可检查诸如发射功率、信息内容、接收场强、MAC(媒体访问控制)、CRC(循环冗余校验)、接收通道或调制方式等参数，看其是否与预先规定的发射参数相对应。此外，还可检查接收场强和/或处理时间，看其是否处于一预期的数值范围内。如有偏差，尤其是多个信息出现偏差时，可推断出一功能故障，并可例如为车辆5的一驾驶员显示一光学和/或音频错误信号或一其他的错误信号。还可存储有关错误的一则信息和/或可将此类信息直接发往一中央服务机构，例如车辆5的一制造商或车对外界信息交互(V2X)通信的一后端系统。由此，可直接对错误作出反应，并避免对车辆5、其乘员和/或其他交通参与者造成的危险情形。

图2展示配备有根据本发明一第二实施例所述车对外界信息交互(V2X)通信系统10的一车辆5。与第一实施例相比，该车的不同之处在于它只有一副天线30。替代第二天线35，它有一反馈路径40。反馈路径从天线30的天线脚32返回到车对外界信息交互(V2X)通信模块20。由此，所发射信号的一小部分可被退耦，并又被输送回车对外界信息交互(V2X)通信模块20。可按如上面参考图1所述的相同方法实施分析评估。

为进行测试，可在所有实施例中使用例如正常的车对外界信息交互(V2X)操作信息，或可使用专用的测试信息。可对专用测试信息进行标记，以使其能与车对外界信息交互(V2X)操作信息加以区分。还可有意发射错误的测试信息或专用错误测试信息，这类信息通过有意设置的错误与正常的车对外界信息交互(V2X)信息有偏差。由此可进行负面测试，即可识别错误识别功能是否正常工作。如果一此类负面测试失败，可推断出错误识别功能有一功能故障，并可采取相应措施，即如前面所述对识别到的错误作出反应。此外，还可保存能对错误识别程序进行优化的信息。

此外，在图2中还可看到在车辆5中有一以示意图方式展示WLAN(无线局域网)发射器50。该发射器典型情况下用于为车辆5乘员使用的娱乐电子装置提供一互联网接入或其他信息。因为众所周知，哪些是WLAN(无线局域网)发射器50发射的信号，因此，也可将这类信号用于测试车对外界信息交互(V2X)通信系统10。在此，可通过天线30接收这类信号，这运行得尤其出色，因为典型的WLAN(无线局域网)频率与车对外界信息交互(V2X)通信的典型频率非常接近。

在此，WLAN(无线局域网)发射器50尤其可通过一车内总线向车对外界信息交互(V2X)通信模块20传输信息，其中，这些信息显示WLAN(无线局域网)发射器50所发射的内容。车对外界信息交互(V2X)通信模块20可将这些信息用于检查在接收到的信号中是否有错误。

此外，在图2中还以示意图方式展示了一公路收费系统60。这种系统例如可是一种在欧洲已开始使用的典型公路收费系统，这种公路收费系统具有配置相应发射器的众多公路桥，这些发射器以经定义方式发射信号。这些信号也可借助天线30接收，并通过车对外界信息交互(V2X)通信模块20加以分析评估。在此，车对外界信息交互(V2X)通信模块20具有关于发射内容的特殊信息，并因此可将接收到的信号与一公路收费系统所预期的信号加以比较。如有偏差，则可能存在错误。

值得一提的是，尤其是如果车对外界信息交互(V2X)通信的一通道负荷暂时处于一阈值之下，才可执行测试信息的所述发射。由此可避免因测试运行而影响车对外界信息交互(V2X)通信的操作运行。

通常应注意的是，车对外界信息交互(V2X)通信尤其是指车辆之间和/或车辆和基础设施之间的直接通信。它可是例如车对车的通信，或车对基础设施的通信。只要在本专利申请框架内涉及的是一种车辆之间的通信，原则上例如可在车对车通信范围内实现，典型情况下不需要通过一移动无线电网络或一类似外部基础设施进行调制解调，因此可有别于例如基于一移动无线电网络的其他解决方案。例如，一车对外界信息交互(V2X)通信可根据IEEE 802.11p标准和IEEE 1609标准或ETSI ITS标准实现。一车对外界信息交互(V2X)通信也可被称为C2X通信。部分范围可被称为C2C(车对车)通信或C2I(车对基础设施)通信。然而，本发明不明确排除例如通过带移动无线电网络调制解调功能的车对外界信息交互(V2X)通信。

专利申请中包括的权利要求不放弃实现进一步的防护。

只要在对专利申请进行处理的过程中发现，某项特征或某组特征已无必要，则须由申请人现就重新编写至少某个不再包含该特征或该组特征的、独立的权利要求。这可能会涉及例如在申报日呈交的权利要求的一从属组合，或申报日呈交的权利要求被其他特征限定的一从属组合。这类重新编写的权利要求或特征组合属于本专利申请发布内容的范畴。

此外还须注意，本发明在不同设计方案或实施例中所述的和/或图示中描述的设计方案、特征和变异应可彼此任意组合。单项或多项特征可彼此任意替换。由此构成的特征组合属于本专利申请公布内容的范畴。

在关联的权利要求中参照的内容并不放弃对所参照从属权利要求的特征进行保护。这些特征也可与其他特征任意组合。

仅在说明部分公布，并在说明中或某项权利要求中只与其他特征一起联合公布的特征，原则上都拥有自身的发明意义。因此也可单一收录到权利要求中，以作为现有技术的界定。