Automotive-Anwendungen

Funktionale Sicherheit für die Multi-Display-Welt

11. November 2022, 9:32 Uhr | Von Nobutaka Yamagishi, Senior Manager Technical Coordination im Marketing und Vice Head of Design Center (act.) der Automotive Business Unit bei Socionext Europe
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Sicherheitskritische Funktionen im Fahrzeug unterliegen strengen Sicherheitsanforderungen gemäß ISO 26262. Das gilt mittlerweile auch für einige Anzeigen im Fahrzeug. Mit der entsprechenden Hardware ist die Umsetzung kein Problem.

Die globale Automobilindustrie durchläuft aufgrund stark steigender Komplexität, Einführung von Elektroautos, vernetzten und selbstfahrenden Fahrzeugen einen starken Wandel. Der Systemansatz ändert sich dabei von dezentralen über domänenbasierte hin zu zonalen Architekturen, die im Bereich Cockpit-Systeme immer komplexere Multi-Displays möglich machen. Um dabei einen ausfallsicheren Betrieb und eine fehlerfreie Darstellung der sicherheitskritischen Anzeigen zu gewährleisten, gewinnt die funktionale Sicherheit dieser Systeme zunehmend an Bedeutung. Dieser Artikel geht besonders auf die speziellen Anforderungen bei Head-up Displays und eine anwendungsübergreifende Steigerung der Sicherheit durch den Einsatz der »Local Dimming«-Technologie ein.

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Cockpit-Systeme sind verkaufsentscheidend

Anstelle einer einfachen Schnittstelle zur Übermittlung von Fahrdaten tragen heutige Cockpit-Systeme maßgeblich zum Fahrerlebnis bei und können dementsprechend kaufentscheidend sein, was sie zu einem wichtigen Differenzierungsmerkmal für Automobilhersteller macht. Dafür sorgt neben innovativer Bedienung und moderner HMI-Designs vor allem der Trend zu immer mehr Displays im Fahrzeug. Das ermöglicht die Anzeige verschiedenster ADAS- (Advanced Driver Assistance Systems) und IVI-Anwendungen (IVI: In-Vehicle Infotainment), die zur Erhöhung des Komforts für Fahrer und Beifahrer beitragen und generell für mehr Sicherheit sorgen.
Das Thema »funktionale Sicherheit« (Functional Safety) spielt in diesen Cockpit-Systemen noch auf einer anderen Ebene eine große Rolle. So muss bei allen sicherheitskritischen Anzeigen jederzeit ein ausfallsicherer Betrieb und eine fehlerfreie Darstellung gewährleistet werden. Die einzelnen sicherheitsrelevanten Displays eines Multi-Display-Verbunds und ihre jeweiligen Anwendungen stellen dabei unterschiedliche Anforderungen an das System.

Beim Instrument-Cluster-Display liegt die Anforderung in der korrekten Darstellung von Inhalten, wie Kontroll- und Statusanzeigen von Assistenzsystemen. Das Central Information Display wiederum erfordert zusätzlich aufgrund zumeist höherer Auflösung möglicherweise eine Komprimierung des Anzeigestroms ohne sichtbare Qualitätsverluste. Die verzerrungsfreie Anzeige der Projektion des Videobildes an die gewölbte Windschutzscheibe bei Head-up Displays macht dagegen den Einsatz der Warping-Technik notwendig. Basisanforderung bei allen Displays ist die Erkennung von Problemen bei der Übertragung. Um generell eine bessere Ablesbarkeit der Displays auch bei schlechten Lichtverhältnissen zu erreichen, wird eine Kontrasterhöhung durch den Einsatz von Local Dimming notwendig. Die neue, hochintegrierte Display-Controller-Serie »SC1721x« von Socionext bietet passende Funktionen zur Erfüllung all dieser Anforderungen des Sicherheitskonzepts.

Eine Absicherung wird immer komplexer

Bislang wurde zur Überprüfung der korrekten Darstellung einer Grafik oder der Übertragung eines Videobildes im Display eine einfache zyklische Redundanzprüfung (Cyclic Redundancy Check, CRC) durchgeführt. Dabei wird im Grafik-SoC der Head Unit zusätzlich zu den eigentlichen HMI-Inhalten auch ein Referenz-CRC von sicherheitsrelevanten Inhalten erzeugt und zum Abgleich an den Display Controller gesendet. Damit erhält man eine sichere Ende-zu-Ende-Inhaltsprüfung.

Bei den neuen Multi-Display-Systemen ist dies jedoch nicht mehr möglich, weil, wie bereits oben beschrieben, die gestiegenen Anforderungen des Sicherheitskonzepts die Komplexität des Gesamtsystems und damit auch die Komplexität der Absicherung erhöhen. So wird bei einem Head-up-Display-System der Bildinhalt nachträglich verzerrt und macht eine einfache Redundanzprüfung unmöglich. Das ist auch der Fall, wenn Local Dimming genutzt wird, denn dann verändert der Algorithmus die RGB-Pixelwerte, um den Kontrast zu erhöhen. Auch die Komprimierung des Videobildes bei hochaufgelösten Central Information Displays führt zu einer Veränderung des Bildes und lässt eine einfache Redundanzprüfung scheitern. In den folgenden Absätzen wird detailliert aufgezeigt, wie auch in Head-up Displays und beim Einsatz von Local Dimming die Einhaltung des Sicherheitskonzepts gewährleistet werden kann.


  1. Funktionale Sicherheit für die Multi-Display-Welt
  2. Warping on the Fly und funktionale Sicherheit

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