可扩展车辆电子系统、扩展模块及相关方法与流程

1.本公开涉及一种可扩展车辆电子系统、在该可扩展车辆电子系统中使用的扩展模块以及在车辆电子系统中实现扩展电子功能的方法。本公开尤其涉及可扩展汽车信息娱乐系统和驾驶舱计算系统以及允许即插即用模块提供升级的或附加的功能的其他这样的车辆多媒体单元。


背景技术：

2.车辆多媒体单元(mu)已经成为现代车辆的越来越重要的部分，用于实现驾驶员和乘客的用户体验(ux)应用。然而，这种ux应用的创新周期明显快于典型的车辆寿命。这样，新的ux应用通常将需要更大的硬件能力和性能(例如处理能力、存储器和外围设备)，更大的硬件能力和性能在mu和车辆被设计或制造时是不可获得的或不被认为是必需的。这意味着车辆可能过早地在市场中过时，这完全是因为其mu缺乏运行最新mu软件的硬件能力。
3.通常，因为将现代车辆的mu集成到车辆中的复杂性(在与车辆中的其它电子控制单元(ecu)的mu通信方面和在用于建立那些通信的硬连线物理连接方面)，将mu完全升级是不实际的。此外，由于升级的功能与先前存在的软件和硬件能力之间的不兼容性，向现有mu系统添加新的硬件通常也是不可能的。例如，在新的较高分辨率相机传感器变得可获得时，通常不可能集成这些传感器，因为现有基础部件所使用的通信协议和数据格式以及计算能力不能处理与新的传感器相关联的较高速率。
4.在如何使用现代车辆的情况下，尤其是在汽车共享模式日益流行的情况下，上述方面也变得重要。在这种情况下，车辆的不同用户可能需要或被允许使用不同的功能。例如，许可限制或隐私限制可以意味着某些服务应当限于特定的授权用户组。这样，允许为特定用户选择性地扩展基础功能将是有用的。
5.因此，仍然需要解决mu和ux系统中的上述缺点。


技术实现要素：

6.根据第一方面，提供了一种可扩展车辆电子系统，该可扩展车辆电子系统包括：基础单元，其包括用于实现基础电子功能的多个基础电子组件；扩展模块，其包括模块数据收发器和扩展电子组件，所述扩展电子组件可与所述基础电子组件联合工作以实现扩展电子功能；基础数据收发器，其用于所述基础单元与所述模块数据收发器之间的通信；以及模块定位器，其用于定位所述扩展模块以用于所述基础单元与所述模块数据收发器之间的通信，其中，所述扩展电子组件包括处理器，所述处理器用于处理输入数据以在所述扩展模块内生成输出数据以传输到所述基础单元。
7.这样，可以扩展车辆内的电子系统的功能而不需要更换基础单元。因此，传感器组件或其它功能块形式的附加硬件可以通信地连接以结合基础单元工作，从而扩展系统的功能。此外，这可以通过简单地将模块定位在模块定位器(例如插座、平台或对接位置)上来实现。有利地，处理模块允许在扩展模块自身内执行例如附加传感器数据的预处理，从而便于
将扩展功能集成到基础单元的现有系统中。在汽车电子系统中，这可能是特别有利的，因为多媒体单元可以得到升级以在车辆寿命期间提供新的功能。这降低了成本，并且允许不断地提供升级的服务和最新的用户体验。
8.在实施方式中，扩展模块还包括一个或更多个功能块。这样，可以提供附加的功能块，例如用于实现扩展的电子功能的传感器或致动器。在实施方式中，一个或更多个功能块包括用于生成输入数据的一个或更多个传感器。以此方式，可以利用附加输入或输入的组合来增强现有服务或启用车辆基础设施内的新服务。
9.在实施方式中，一个或更多个传感器包括以下之一：相机、飞行时间(tof)相机、加速度计、酒精传感器、空气状态传感器、气体传感器、温度传感器、乘客雷达传感器、指纹传感器、蜂窝调制解调器、无线调制解调器、麦克风阵列、rfid传感器、wlan或蓝牙设备、接近定位器、具有定位传感器能力的超宽带设备等。
10.在实施方式中，处理器被配置为以通信协议生成输出数据以传输到基础单元。这样，可以将扩展模块内的新的传感器或功能块安装到基础单元，以集成到现有的ux系统中。
11.在各实施方式中，处理器被配置成处理输入数据以生成基础电子组件固有的数据格式的输出数据。这样，来自扩展模块内的新的传感器或功能块的数据可以被转换成适于集成到现有ux系统中的格式，从而允许更多的现代外围设备与现有组件联合使用。在实施方式中，处理器可以通过首先执行格式转换然后执行预处理来生成输入数据。
12.在实施方式中，处理器被配置成处理输入数据以生成输出数据作为服务输出。这样，扩展模块可用于提供自包含服务，其中输入数据被内部处理以确定输出响应。有利地，基础单元不需要知道在扩展模块内完成的处理，因为只有输出响应需要由基础单元处理。因此，这提供了集成新功能的灵活性，否则ux系统不能容纳新功能。例如，可以在扩展模块中分析酒精传感器或生物特征数据以确定是否生成车辆启动指令。在发出指令的情况下，基础单元然后可以授权车辆发动机的起动。
13.在实施方式中，输入数据包括安全数据，并且输出数据包括授权数据。这样，该模块可以用作安全数据存储和验证模块，用于确定是否授权由基础单元和/或扩展模块提供的服务。例如，除了在基础单元上授权的服务之外，可以在扩展模块上并行地提供若干服务。
14.在实施方式中，扩展模块还包括用于存储安全数据的存储器。
15.在实施方式中，安全数据包括一个或更多个安全密钥。在各实施方式中，扩展模块还可包括一个或更多个可信执行环境(tee)。这样的tee可以由例如模块的制造商或第三方部署，以允许对来自多个利益相关方的安全数据进行可信操作。
16.在实施方式中，安全数据还包括生物特征数据。
17.在实施方式中，安全数据还包括从外部数据源存储的或从来自车辆或模块的一个或更多个传感器生成的生物特征认证数据。
18.在实施方式中，模块数据收发器和基础数据收发器是无线收发器。当无线地建立通信时，数据链路不受部件之间的物理电连接的限制。因此，更能容忍机械位移，进而容忍位置位移和振动运动。无线数据链路还更能容忍污染物和湿气的存在。结果，数据链路在运行状态期间的可靠性更加鲁棒，并且升级模块的连接不需要专门培训。
19.在实施方式中，基础无线数据收发器和模块无线数据收发器使用射频链路、无线
个域网、微波链路、光链路和两位数字(two-digit)ghz数据链路中的一者进行通信。这样，可以建立高速、低等待时间的无线数据链路。
20.在实施方式中，基础单元还包括用于向扩展模块中的无线电力接收器传输电力的无线电力发射器。这样，在所述模块与基础单元之间不需要物理电连接。因此，部件可以在功能上耦合而不需要电端子之间的精确物理连接。
21.在实施方式中，所述模块可以被提供为机械密封单元。这样，可以提供封闭的、独立的扩展模块，同时允许在运行状态下提高完整性和可靠性。
22.在实施方式中，无线电力发射器包括用于在电力接收器与电力发射器之间传输数据的数据传输调制器。这样，可以在所述模块与基础单元之间建立附加的数据链路。
23.在实施方式中，模块定位器包括插座，用于在模块被容纳到插座中时将模块固定在电力发射器和基础无线数据收发器的对准位置中。在实施方式中，可以提供用于将模块固定在模块定位器中的保持器。例如，可以使用磁性保持器或夹子。
24.在实施方式中，模块定位器还包括用于从模块吸收热量的冷却表面。这样，在工作期间由模块内的组件产生的废热可以从所述模块转移到模块定位器中。这有助于保持部件的工作并提供散热以避免热点。在实施方式中，冷却表面可以包括散热器、热管、散热片或冷却剂传导通道。在实施方式中，冷却表面可以由例如铝的传热材料形成。
25.在实施方式中，该冷却表面被设置用于在所述模块被定位在模块定位器中时从所述模块的散热区域吸收热量。以此方式，该冷却表面可以被设置成使得它与所述模块的散热区域相匹配以便确保高的传热效率。在实施方式中，散热区可以由例如铝的传热材料形成。
26.在实施方式中，安全数据用于验证驾驶员身份，并且授权数据用于确定车辆控制级别。例如，车辆控制级别可以确定车辆是否被允许驾驶或者可以用于改变自主驾驶级别。这样，扩展模块可以用于基于驾驶员的经验证的身份以及与现有驾照的验证相结合来设置驾驶参数。
27.在实施方式中，安全数据用于验证驾驶员身份，并且授权数据用于确定是否允许机密服务。以此方式，扩展模块可用于实现对机密服务(例如，显示器上的机密信息的呈现或机密电话/视频呼叫)的隐私合规。例如，在实施方式中，处理器可以结合其他输入数据(例如生物特征数据和底盘状态信息)使用安全数据，以在机密信息被呈现或以其他方式可用之前验证谁在车辆中以及门窗被关闭。
28.根据第二方面，提供了一种在可扩展车辆电子系统中使用的扩展模块，该可扩展车辆电子系统具有基础单元、基础数据收发器和模块定位器，所述扩展模块包括：模块数据收发器，其用于在所述扩展模块位于所述模块定位器上时与所述基础单元通信；以及扩展电子组件，其可工作用于结合所述基础单元的基础电子组件来实现扩展电子功能，并且其中，所述扩展电子组件包括处理器，所述处理器用于处理输入数据以在所述扩展模块内生成输出数据以传输到所述基础单元。
29.在实施方式中，扩展模块还包括用于生成输入数据的一个或更多个传感器。
30.在实施方式中，处理器被配置为以通信协议生成输出数据以传输到基础单元。
31.在实施方式中，处理器被配置成处理输入数据以生成基础电子组件固有的数据格式的输出数据。
32.在实施方式中，处理器被配置成处理输入数据以生成输出数据作为服务输出。
33.在实施方式中，输入数据包括安全数据，并且输出数据包括授权数据。
34.在实施方式中，安全数据包括加密密钥、加密现金服务(crypto cash valet)、生物特征数据和私人电子文档。
35.在实施方式中，扩展模块在其存储器中存储第三方证书。
36.在实施方式中，扩展模块可以从基础单元接收基础输入数据。在实施方式中，基础输入数据包括车辆id、车辆位置、车辆速度和车辆底盘状态中的一项。
37.在实施方式中，扩展模块还包括用于为所述模块内的组件供电的可再充电能量储存器。例如，这可以用于在从基础单元接收电力之前为组件供电。
38.根据第三方面，提供了一种在车辆电子系统中实现扩展电子功能的方法，该方法包括以下步骤：提供基础单元、基础数据收发器和用于定位扩展模块的模块定位器；检测扩展模块在所述模块定位器处的存在；在基础数据收发器与扩展模块中的模块数据收发器之间建立通信；在所述基础单元处识别扩展模块中的可工作用于实施扩展电子功能的扩展电子组件；以及在所述基础单元处从所述扩展模块中的处理器接收从所述扩展模块内的输入数据生成的与所述扩展电子功能相关联的所发送的输出数据。
39.在实施方式中，识别扩展电子组件的步骤包括识别传感器，并且接收发送的输出数据的步骤包括接收按照用于由基础单元处理的格式发送的输出数据。
40.在实施方式中，该方法还包括基于所识别的扩展电子组件来安装传感器驱动器的步骤；并且其中，接收发送的输出数据的步骤包括接收按照由所述传感器驱动器指定的本地数据格式发送的输出数据。
附图说明
41.现在将参照附图描述说明性实施方式，其中：
42.图1是根据第一实施方式的可扩展车辆电子系统的图，其中扩展模块被插入到基础单元中；
43.图2是第一实施方式的可扩展车辆电子系统的组件的框图；
44.图3是示出根据实施方式的在车辆电子系统中实现扩展电子功能的方法的流程图；
45.图4是示出根据第二实施方式的更新车辆电子系统中的驱动器软件的方法的流程图；以及
46.图5是根据第三实施方式的扩展模块的示图。
具体实施方式
47.图1和图2示出了根据第一实施方式的可扩展车辆电子系统20的图，其中，图1聚焦于整个系统，而图2示出了内部组件的进一步细节。在该实施方式中，可扩展车辆电子系统20是用于实现信息娱乐、驾驶舱计算和其他用户体验(ux)功能的汽车多媒体单元(mu)。系统20包括扩展模块2和基础单元10。如图1所示，基础单元10包括用于容纳扩展模块2的插槽102。
48.基础单元10被固定在车辆中，例如固定在仪表板上或在后视镜上，并且进一步连
接到车辆电子系统20内的现有功能块101-106。在该实施方式中，功能块101-106包括生物特征传感器101、环境传感器102和定位数据传感器103。此外，提供了车辆状态接口104以连接到车辆的以太网，控制区域网络(can)和本地互连网络(lin)。基础单元10还连接到调制解调器105，从而与外部服务器通信。另外的外部功能块106(例如附加的传感器和致动器)也可以连接到基础单元10。如图2所示，在内部，基础单元10包括用于连接到车辆状态接口104和功能块101-106的车辆接口13。还提供了用于连接到调制解调器105的公共网络接口15，并且人机接口14被连接到显示器、扬声器和麦克风，从而与车辆的乘客进行双向交互以实现ux功能。
49.基础单元10还包括冷却板(未示出)、处理器11、数据链路111和电源12。本实施方式中的数据收发器111是wlan收发器。本实施方式中的电源12包括无线充电发射器线圈。处理器11包括用于实现基础ux功能的多个电子组件。基础单元内的插槽102用作扩展模块2的定位器，并且可以包括用于将扩展模块2保持在插槽102中的弹性保持结构和/或机械夹子。这用于将扩展模块2保持在插槽102内，并且还通过阻尼来减弱通过车辆的运动施加的任何振动力。基础单元的无线充电发射器线圈、冷却板和wlan收发器是相对于插槽102定位的，使得当扩展模块2被插入时，这些部件与它们在扩展模块2中的对应部件对准。例如，基础单元的电源12可以位于插槽102的底面附近，而wlan收发器111可以位于插槽的末端附近。当扩展模块2被插入时，其相应的电力接收器部分23和wlan收发器221位于这些附近。由此使这些部件之间的距离最小化，以优化它们的功能耦合并使性能最大化。wlan收发器111和221能够工作以在基础单元10的组件与扩展模块2的组件之间提供高速、低等待时间的数据链路17。收发机还可以提供一个或更多个控制信道18。在实施方式中，数据链路17还可以被提供为ask调制短距离无线电链路，其载波频率在2位数字ghz范围内。尽管wlan协议以及其它无线个人区域网络协议不需要收发器之间的精确对准，但是插槽102的定位效果允许使用较高的速度，从而使潜在的干扰最小化。电源12和电力接收器23中的无线充电线圈形成电力链路16，其形式为50至500khz范围内的电感耦合或3至30mhz频率范围内的谐振耦合，主要用于将电力从基础单元10传输到扩展模块2以在使用期间对扩展模块2供电。这样，扩展模块2和基础单元10部分都配备有接近谐振频率工作和/或进行紧密磁耦合的线圈。在其它实施方式中，可使用其它无线充电技术，例如电容性无线充电。同时，电力传输耦合还可以提供基础单元10中的无线充电线圈与扩展模块2中的无线充电接收器线圈之间的双向通信。为此，每个充电线圈装置包括调制器/解调器，用于调制电力传输信号以编码附加的低速数据链路。这对于一般的控制功能特别有用，其中扩展模块和基础单元中的每一方的控制器或处理器连接到与无线电力链路线圈相关联的调制器/解调器。最后，冷却板还形成插槽102的上表面的区域，用于在使用期间改善扩展模块2向外的热传递。这样，一旦扩展模块2被插入，冷却板就与散热器配合以从散热器吸取热量。由此，来自扩展模块的废热被集中到散热器区域，并且又被传递到冷却板，用于传送到车辆的另一部分。在实施方式中，冷却板可以包括流体冷却剂传输回路以提高冷却效率。
50.扩展模块2被设置为气密密封的筒，其被插入设置在基础单元10中的插槽102中。扩展模块2容纳多个电子组件，用于通过基础单元10实现扩展的ux功能。扩展模块2还包括散热器、wlan收发器221和包括无线充电接收器线圈的电力接收器23。如上所述，在该实施方式中，无线充电接收器线圈位于扩展模块的外壳的内部，处于扩展模块的底部。wlan收发
器221位于扩展模块2的插入端。散热器热连接到扩展模块2内部的组件，并提供从这些组件到扩展模块2外壳的上部区域的热通路。在其它实施方式中，内部散热元件可用于在整个扩展模块上有效地散发热量，以在较大的表面面积上使热量从发热部件的传递最大化。
51.扩展模块2还包括扩展处理器22和提供扩展功能的多个功能块21。功能块21通过接口222连接到扩展处理器22。功能块21可以包括附加的传感器，并且在该实施方式中包括生物特征传感器、环境传感器和空气质量传感器。然而，应当理解，各种传感器或传感器的组合可以结合到扩展模块中。
52.关于这一点，本实施方式中的生物特征传感器是设置在扩展模块的外壳的暴露表面上的指纹传感器。指纹传感器可用于读取车辆乘员的指纹，以识别个人并验证其以执行某些功能的授权，例如驾驶车辆或访问个性化多媒体内容。在其它实施方式中，可提供其它生物特征传感器，例如用于面部识别的相机或用于语音识别的麦克风。
53.环境传感器可以是用于监视内部环境的座舱相机或其它传感器。例如，在该实施方式中，环境传感器是用于车辆乘员监视的新的座舱相机。这可以允许结合具有更好性能的升级相机。例如，具有集成的rgb-ir传感器的相机。也可以使用诸如lidar传感器或飞行时间相机的其它环境传感器以获得改进的座舱信息。
54.空气质量传感器可用于通过检测诸如烟、co、co2和气溶胶的已知污染物质来确定座舱空气质量。在其他实施方式中，可以结合酒精传感器来确定驾驶员是否适合以安全的方式操作车辆。
55.在其他实施方式中，可以结合乘客雷达传感器，以例如执行座位占用确定、驾驶员监视和健康状态检查。还可以包括rfid传感器以用于例如乘客验证目的。有利地，这种rfid传感器可以利用扩展模块2的突出位置来提供紧密接近的认证操作，同时也不易于被操纵和钓鱼。
56.还可以结合麦克风阵列。例如，这可以允许实现波束成形，以便区分不同的车辆乘员并从语音中去除背景噪声，从而允许例如更好的免提呼叫和语音服务。
57.超宽带(uwb)传感器可以例如作为收发器和/或与多天线和多向天线结合。这可以允许通信各方在车辆座舱内和/或车辆座舱外的精确定位。例如，这种uwb传感器可以用于诸如增强的无钥匙进入的功能，其中，使用钥匙扣(key-fob)距离测量或位置确定。
58.除了附加的传感器，扩展模块还可以包含其它类型的功能块21，例如技术升级。例如，可以包括扩展的无线功能，诸如增强的蓝牙、增强的wlan和移动网络升级，以提供最新的性能和特征集。例如，可以包括升级的蜂窝调制解调器，以提供例如5g或更高的接入。这可以允许增加的带宽和覆盖以及缩短的等待时间。
59.在使用中，扩展模块2位于插槽102中。在基础单元10的引导序列期间，经由无线充电发射器线圈施加低到中等能量，所述无线充电发射器线圈将电力传送到扩展模块2以引导其中的组件。这然后触发初始化通信过程，在该过程中，控制数据经由控制信道18在扩展模块与基础单元之间传输，以允许基础单元识别扩展模块2的存在并在通信上将部件配对。为此，在用于设置通信协议、操作参数和电力要求的部件之间交换诊断数据。然后，基础处理部分允许通过电力链路16进行高能充电，以便为扩展模块2内的扩展功能供电。这导致扩展模块2内的扩展处理器22的完全引导，并建立高速数据链路17。高速数据链路17和模块处理器22的工作状态可以经由控制信道18周期性地更新。
60.一旦扩展模块2与基础单元10配对，扩展处理器22和附加功能块21可用于启用新的服务并增强针对用户的现有ux服务。这样，扩展模块2起到“即插即用”模块的作用，允许在现有的信息娱乐环境中提供新的传感器、处理能力和通信。例如，来自诸如升级的相机等的附加传感器的数据可以与现有的车辆接口信息组合，以便增强现有服务或启用新的服务。扩展模块2还可以提供增强的处理能力和/或附加的安全性。操作模式将取决于所使用的附加功能块21和基础单元10的现有能力。扩展模块可以实现以下模式：
61.模式1：扩展模块2中的新的传感器21被转化或转换以配合到基础单元10与扩展模块2之间的接口。这可以在扩展模块2上的新的传感器21提供对现有传感器101-103、106的升级以提供更好的质量或覆盖，或改进的错误恢复或安全加密时使用。在这种情况下，处理器22可以使用从新的传感器21输入的接收到的传感器数据来生成用于传输到基础单元10的输出数据。这样，如果升级的传感器通信协议保持相似并且基础单元可以重新使用某些现有的驱动器以便于数据传送，则该模式是有效的。
62.模式2：扩展模块2可以在将原始传感器数据传输到基础单元10之前对原始传感器数据进行复杂的预处理。例如，新的传感器21可以具有高得多的带宽或分辨率。在这种情况下，处理器22可以对传感器数据进行预处理，以符合基础单元10所支持的本地数据格式和通信协议。在实施方式中，处理器22还可以减少传感器数据的内容，例如通过将视频流聚焦在相机视场中的移动或固定对象上。利用这种模式，从扩展模块2接收到的输出数据可以作为针对基础单元10的基础传感器数据出现，尽管是以新的、更高的规范提供。同样，处理器22可以用于将先进的、处理密集的方法应用于当最初生产车辆时可能尚未开发的传感器数据。这些可以包括例如人工智能或神经网络处理技术。
63.模式3：在此模式中，可在扩展模块2内提供高级服务应用程序，其中，处理器22对输入传感器数据执行处理并将服务信息传递到基础单元10。例如，扩展模块2可以通过内部因特网调制解调器促进云处理。这种高级服务应用还可以利用来自多个其它源的输入数据。例如，扩展模块2可以使用相机传感器来扫描车辆乘员的面部，并且例如使用疫苗接种证书qr码来扫描他们的健康或疫苗接种状态，或者从他们的智能电话中读出。模块处理器22然后可以使用基于云的服务来确定是否所有座舱乘客都适当地进行了健康验证。然后，模块处理器22可以向基础单元10发送乘客状态被授权旅行的通知。这又可以由基础单元10使用以使车辆能够行驶。
64.模式4：诸如加密密钥的安全数据可以存储在扩展模块2内的安全存储器中。因此，这可以允许扩展模块2通过提供例如对个人数据的访问/授权确定、高级服务和安全支付信息而用作个人数据扩展模块。在实施方式中，来自生物特征传感器的传感器数据可由模块处理器22分析以确定是否准许通过基础单元10访问服务，例如通过允许访问分类的密码安全密钥。
65.在配对过程期间，扩展模块2将向基础单元10传送哪些传感器和其它功能块(例如处理/服务能力)是可用的。然后，基础单元10将确定是否激活该扩展功能和适当的操作模式。例如，传感器/扩展服务可以是：(a)使用扩展模块的处理器22直接安装，以预处理用于传输的传感器数据；(b)使用扩展模块的处理器22安装，以大量地预处理传感器数据以仿真现有本地格式；或者(c)被激活为由扩展模块的处理器22控制的完整服务。当扩展模块2被拆下或断电时，基础单元10可以返回到原始基础功能和服务。
66.图3示出了说明在根据实施方式的车辆电子系统中实现扩展电子功能的方法的流程图。在该实施方式中，基础单元被提供为车载信息娱乐系统(ivi)。在步骤1中，ivi系统检测扩展模块2的连接(例如通过插入到插槽102中)。在步骤2中，ivi系统读取扩展模块2和在扩展模块2中提供的任何传感器或其它功能块的能力。在步骤3中，ivi确定传感器是否向现有基础设施提供附加值，并且在步骤4中，确定该附加值是否仅针对基础单元10。如果是，则在步骤5中，使传感器被有效地安装到基础单元10，以将该功能模仿为该基础单元的集成传感器，例如根据上述模式1或2。这样，扩展模块2的处理器22用于控制数据流。如果否，则在步骤6中，将传感器有效地安装到扩展模块2的处理器22本身，其中将扩展功能作为服务提供给基础单元10，例如根据上述模式3。
67.在某些情况下，扩展模块2和/或基础单元10可能需要新的驱动器软件以便于一个或更多个新的传感器21的操作。图4示出了说明更新驱动器软件的方法的流程图。在步骤1中，由扩展模块2的处理器22或基础单元10的处理器11读取关于包括在扩展模块中的新的传感器21的信息。在步骤2中，这些处理器之一然后检测用于传感器21的驱动器软件是否是不可用的或过时的。如果是，则在步骤3中，操作基础单元10上的处理器11以经由网络接口收集当前驱动器软件。最后，在步骤4中，在扩展模块的处理器22和基础处理器11中的至少一者中更新用于传感器21的最新驱动器软件。
68.图5示出了根据另一实施方式的扩展模块2的简化框图。本实施方式中的扩展模块2容纳处理器22、个人数据存储器25、安全密钥存储器26、连接器27、能量储存器28以及控制和诊断单元29。能量储存器28用于为扩展模块2内的组件供电，并且一旦扩展模块2与基础单元10配对，就能够使用来自基础单元10的电力来再充电。个人数据存储器25用于存储用户或一组用户的个人私人数据。一旦用户身份已被认证，该数据可由车辆环境内的应用程序访问、传输或以其他方式操纵。安全密钥也保存在安全密钥存储器26中，以便能够使用车辆基础设施的某些特征。控制和诊断单元29与处理器22一起工作，以控制如何以及何时使用安全密钥和个人数据，从而为外部服务或应用的每个用户释放和管理正确的密钥和数据。此外，控制和诊断模块29能够工作以在其识别了软件或硬件的任何篡改的情况下密封和锁定数据。在该实施方式中，扩展模块2的组件24、25、26、29因此一起工作以用作能够保护和处理个人数据的便携式单元。
69.能量储存器28可以是例如电容器或电池，并且可以提供缓冲器以允许在建立电力传输之前进行诊断数据通信。因此，这可以允许扩展模块2与基础单元10之间更早的同步，从而允许系统在扩展模块已经定位之后更早地及时提供终端用户功能。例如，这还可以允许在扩展模块被不正确地定位或根本没有定位在模块定位器上(例如，如果留在用户的袋中)的情况下进行诊断操作。在这种情况下，扩展模块2可被检测为存在于车辆座舱中但未插入，并且可触发警报以提醒用户定位扩展模块。
70.将扩展模块2作为私人数据存储和验证设备对于存储例如用于启用功能的特殊密钥、用于加密现金的代金券(valet for crypto cash)、用于识别过程的生物特征数据和/或诸如驾驶执照或医疗文件的专用电子文档特别有用。作为示例，所存储的个人数据可以用于支付收费道路/道路收费费用，或者例如授予停车库的进入许可。驾驶车辆时生成的个人数据(诸如导航目的地、消费的媒体等)也可以安全地存储在扩展模块上。有利地，当用户离开车辆时，他们可以随身携带扩展模块2，从而避免了留下任何个人数据的需要。这样，这
对于与共享车辆一起使用是特别有利的，从而允许在车辆或其他区域(诸如用户的家、商店或医院)之间携带私人数据。这样的系统由此可以允许驾驶员的ux体验和/或驾驶数据在他们移动到下一车辆时无缝地继续。例如，如果驾驶员具有特定的用户定义的人机界面(hmi)设置，则他们可以在车辆之间携带。此外，扩展模块可类似地由一群人(例如公司的雇员)使用以在个体之间安全地存储和传递数据。
71.安全或个人数据的处理可涵盖若干动作，诸如：
72.·
通过安全(加密)数据协议的数据和秘钥的受控和验证的存储。
73.·
不同服务的数据的分离。
74.·
不同所有者的数据的分离和数据生命周期管理，包括根据所有者设置或数据保护法律限制的数据删除。
75.·
保护存储器内的数据以防止通过软件或硬件操纵容易读出，例如通过保持所存储的数据被加密。
76.·
识别用于认证的有效服务请求。
77.·
通过安全数据协议向外部服务释放数据或密钥。
78.·
在识别出硬件或软件篡改尝试的情况下密封和锁定数据和通信。
79.·
将数据链接到车辆的唯一车辆标识符(vin)以用于附加的安全性。
80.有利地，对于本发明的实施方式，数据的安全处理可以在扩展模块2内部执行，从而增强安全性的完整性。例如，扩展模块2可以使用已知的服务发现和通告方法来自动链接到当前基础设施中或提供服务的云连接系统中或车辆信息娱乐系统环境中的其他地方的可用和提供的服务。这些服务然后可以与扩展模块2一起工作以确定有效密钥是否可用于启用这些服务。该扩展模块还可以向用户提供通过安全数据处理方法授权或激活的服务，诸如授权从云加载媒体或解码优质内容，并将其安全地转发到连接到基础单元的显示器和扬声器。
81.该扩展模块还可以存储启用服务所需的附加第三方证书和可信执行环境(tee)。例如，代理可以信任扩展模块以启用某些功能，如进入或启动共享/租用的汽车，或允许访问付费的高级媒体或银行服务。在一种使用情况下，该扩展模块可以用于检查驾驶员具有控制车辆或改变自主驾驶水平的有效许可。该扩展模块还可以用于通过执行正在进行的监控(包括使用座舱传感器和乘员位置数据)来保证已经认证的用户仍然存在。
82.在实施方式中，扩展模块还可以使用一个或更多个附加输入或其组合来验证是否应当准许对所存储的数据或密钥的安全访问。所述输入及其有效组合可以分别针对不同的服务进行配置，并且如果达到足够的安全阈值，则可以使用不同的组合来准许对特定服务的访问。因此，这提供了高度安全的访问，同时为用户提供了更大的灵活性。该扩展模块可以通过其通信接口或其自身的硬件传感器(例如扩展模块自身上的指纹读取器)收集所需的输入。例如，扩展模块2可以访问来自车辆的现有基础设施的数据，诸如车辆id(vin)、车辆位置(例如经由gnss系统)、速度和其他运动数据、底盘状态信息(例如门/窗状态信息)、车辆麦克风和键盘，车辆座舱和驾驶员相机以及雷达座舱数据等。例如，用户的身份可以例如通过以下方式来验证：
83.·
要求用户pin或口头密码短语。
84.·
分析通过麦克风接收到的语音并将记录的声音与存储的生物特征数据进行比
较。
85.·
使用内部存储的生物特征数据，经由相机馈送来执行面部识别。
86.·
使用内部存储的生物特征数据执行指纹识别。
87.·
识别rfid标签的存在。
88.扩展模块还可以通过例如在提供机密服务(例如机密信息的显示或呈现)之前或在允许机密电话/视频呼叫之前检查谁在车辆中以及门窗关闭来实现对隐私的合规要求。同样，位置数据可以用于基于用户的简档来实现地理围栏。
89.在实施方式中，扩展模块还可以使用低电力rf通信来充当进入车辆或区域的钥匙。它还可以包含内部应用商店，一旦扩展模块执行了认证，该内部应用商店就可用于计算环境的基础单元。然后，这可以允许在配对的基础单元基础结构内使用任何应用程序或某些选定的应用程序。例如，可以选择性地使被证明不分散驾驶员注意力的应用可用。
90.最后，该扩展模块可以承载神经网络配置或神经网络处理(加速)单元或两者的组合。然后，这可以在执行认证之后提供给基础单元的计算系统，以允许基础单元使用ai神经服务或模式识别作为附加服务。ai/神经网络访问可以在扩展模块内在任何其它时间关闭。
91.应当理解，上述实施方式仅出于说明的目的示出了应用。实际上，实施方式可以应用于许多不同的配置，详细的实施方式对于本领域技术人员来说是易于实现的。
92.例如，应当理解，尽管在上述示例性实施方式中，模块定位器被定位在基础单元内，但是模块容纳部件可以与基础单元分开设置。例如，在实施方式中，模块容纳部件可以容纳模块定位器、无线电力线圈、wlan收发器和冷却板。然后，基础处理部分可以通过电缆连接到该模块容纳部件。这可以允许在定位、安装和冷却扩展模块方面具有更大的灵活性。这样，例如通过在这些位置中提供模块容纳部件，并入到扩展模块中的额外升级的传感器可位于车辆内的不同位置，诸如位于中央控制台或车顶模块上。
93.还应当理解，尽管在上述示例中主要在升级的上下文中描述了扩展模块，但是扩展模块和基础单元系统的组合也可以设置在新车辆中。也就是说，车辆的车载信息娱乐系统可以由新的两部分提供，其中基础单元和扩展模块是分离的，并且还可能使用不同的操作软件来操作。例如，不同的扩展模块可用于为不同的车辆变体或不同国家中的车辆提供特定的传感器和/或功能。
94.此外，还应当理解，尽管在上述说明性实施方式中，电力链路被提供为无线电力链路，但是电力链路可以另选地使用电触点。例如，基础单元上的端子可以与设置在扩展模块上的两个隔离的接触表面接合，从而允许扩展模块被气密地密封，同时还提供相对良好的定位公差。
95.还应当理解，扩展模块与基础单元之间的通信可以基于通用计算机协议(例如，sensorapi、serviceapi、powerapi等)。这样，扩展模块和基础单元可以在多个不同的供应商之间兼容。
96.此外，尽管在上述示例中，处理器被描述为单个单元，但是还应当理解，处理器可以包括多个单独的处理部件，例如用于执行不同的处理阶段。例如，在实施方式中，处理器可以包括格式转换部分和预处理部分。类似地，可以跨多个组件提供诸如存储存储器的其它组件。
97.最后，还应当理解，该布置可以应用于其它应用，例如在家庭或办公室计算或娱乐
环境中。例如，扩展模块可用于安全认证或健康诊断，或者例如提供用于3d交互的新用户界面。

技术特征：
1.一种可扩展车辆电子系统，所述可扩展车辆电子系统包括：基础单元，所述基础单元包括用于实现基础电子功能的多个基础电子组件；扩展模块，所述扩展模块包括模块数据收发器和扩展电子组件，所述扩展电子组件能够与所述基础电子组件联合工作以实现扩展电子功能；基础数据收发器，所述基础数据收发器用于所述基础单元与所述模块数据收发器之间的通信；以及模块定位器，所述模块定位器用于对所述扩展模块进行定位，以在所述基础单元与所述模块数据收发器之间进行通信，其中，所述扩展电子组件包括处理器，所述处理器用于处理输入数据以在所述扩展模块内生成输出数据以传输到所述基础单元。2.根据权利要求1所述的可扩展车辆电子系统，其中，所述扩展模块还包括一个或更多个功能块，其中，所述一个或更多个功能块包括用于生成所述输入数据的一个或更多个传感器。3.根据权利要求2所述的可扩展车辆电子系统，其中，所述一个或更多个传感器包括以下之一：相机；飞行时间tof相机；加速度计；酒精传感器；空气状态传感器；气体传感器；温度传感器；乘客雷达传感器；指纹传感器；蜂窝调制解调器；无线调制解调器；麦克风阵列；rfid传感器；wlan或蓝牙设备；接近定位器；以及具有定位传感器能力的超宽带设备。4.根据权利要求2或3所述的可扩展车辆电子系统，其中，所述处理器被配置为按照用于由所述基础单元进行的处理的格式生成所述输出数据。5.根据权利要求2至4中任一项所述的可扩展车辆电子系统，其中，所述处理器被配置为处理所述输入数据，以按照所述基础电子组件固有的数据格式生成输出数据。6.根据权利要求2至5中任一项所述的可扩展车辆电子系统，其中，所述处理器被配置为处理所述输入数据以生成输出数据作为服务输出。7.根据权利要求1至6中任一项所述的可扩展车辆电子系统，其中，所述输入数据包括安全数据，并且所述输出数据包括授权数据。8.根据权利要求7所述的可扩展车辆电子系统，其中，所述安全数据包括一个或更多个安全密钥和/或tee。9.根据权利要求7或8所述的可扩展车辆电子系统，其中，所述安全数据还包括存储的来自外部数据源的或者从来自所述车辆或所述扩展模块的一个或更多个传感器生成的生物特征认证数据，其中，所述安全数据用于验证驾驶员身份，并且所述授权数据用于确定车辆控制级别和是否允许机密服务中的至少一者。10.一种在可扩展车辆电子系统中使用的扩展模块，所述可扩展车辆电子系统具有基础单元、基础数据收发器和模块定位器，所述扩展模块包括：模块数据收发器，所述模块数据收发器用于在所述扩展模块被定位在所述模块定位器上时与所述基础单元通信；以及扩展电子组件，所述扩展电子组件能够工作为联合所述基础单元的基础电子组件来实现扩展电子功能，并且其中，所述扩展电子组件包括处理器，所述处理器用于处理输入数据以在所述扩展模块内生成输出数据以传输到所述基础单元。
11.根据权利要求10所述的扩展模块，其中，所述一个或更多个功能块包括用于生成所述输入数据的一个或更多个传感器。12.根据权利要求10或11所述的扩展模块，其中，所述处理器被配置为按照用于由所述基础单元进行处理的格式生成所述输出数据。13.一种在车辆电子系统中实现扩展电子功能的方法，所述方法包括以下步骤：提供基础单元、基础数据收发器和用于定位扩展模块的模块定位器；在所述模块定位器处检测扩展模块的存在；在所述基础数据收发器与所述扩展模块中的模块数据收发器之间建立通信；在所述基础单元处识别所述扩展模块中的能够工作用于实施扩展电子功能的扩展电子组件；以及在所述基础单元处从所述扩展模块中的处理器接收从所述扩展模块内的输入数据生成的、与所述扩展电子功能相关联的所发送的输出数据。14.根据权利要求13所述的方法，其中，识别扩展电子组件的步骤包括识别传感器，并且接收所发送的输出数据的步骤包括接收按照用于由所述基础单元进行处理的格式发送的输出数据。15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括基于所识别的扩展电子组件来安装传感器驱动器；并且其中，接收所发送的输出数据的步骤包括接收按照由所述传感器驱动器指定的本地数据格式发送的输出数据。

技术总结
可扩展车辆电子系统、扩展模块及相关方法。一种可扩展车辆电子系统(20)包括具有用于实现基础电子功能的基础电子组件(11-15)的基础单元(10)。扩展模块(2)包括模块数据收发器(221)和扩展电子组件(21-23)，所述扩展电子组件(21-23)可与基础电子部件(11-15)联合工作以实现扩展电子功能。基础数据收发器(11)用于基础单元(10)与模块数据收发器(221)之间的通信。模块定位器(102)定位扩展模块(2)，以在基础单元(10)与模块数据收发器(221)之间通信。扩展电子组件(21-23)包括处理器(22)，所述处理器用于处理输入数据以在扩展模块(2)内生成输出数据，以传输到基础单元(10)。以传输到基础单元(10)。以传输到基础单元(10)。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：APTIV技术有限公司
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/8/28