用于在机动车辆的控制模块与照明模块之间进行认证的方法
1.本发明涉及用于机动车辆的照明模块。具体地，本发明涉及这样的模块，这些模块涉及矩阵光源。
2.发光二极管(led)是一种半导体电子部件，当其受到具有至少一个阈值强度的电流时能够发光。在汽车领域，led技术越来越多地用于许多光发信号解决方案。led矩阵在汽车照明领域特别受关注。矩阵光源可以用于实现“调平”类型的功能，即根据车辆的姿态和道路的轮廓来调整所发射的光束的高度。其他应用包括：dbl(“数字弯道灯”)，其对应于调整所发射的光束的方向以便在水平面上遵循道路；adb(“自适应远光系统”)，其对应于在远光灯所发射的光束中生成阴影区域以免干扰其他道路使用者的防眩光功能、以及使用像素化光束在地面上投影图案的功能。
3.对于上述照明应用，已知的做法是使用利用不同类型技术的光源。这可以包括例如单片技术，根据该技术，大量led类型的基本源(相当于像素)被刻蚀到公共半导体衬底中。集成的电连接允许这些像素被彼此独立地激活。另一种已知技术是microled技术，该技术生产小尺寸的led矩阵，通常小于150μm。还存在微反射镜或dmd(“数字微反射镜器件”)类型的模块，其涉及在均匀光束上使用强度调制器的投影技术。通过压电元件来控制微反射镜的位置，将这些微反射镜定向成选择性地反射入射光束，使得每个微反射镜对应于如此产生的像素矩阵中的基本源。来自源的光通过光学器件被引导到微反射镜矩阵上。因此，由于光学器件和光源的定位和制造公差，这种光的分布在模块之间是可变的。这会导致给定像素的最大强度在模块之间是可变的。在这种情况下，每个像素将取决于向其发送的命令而具有不同的最大强度。这样的照明设备是使用大规模生产方法来设计的。一方面为了使得易于组装，另一方面是因为零件通常不是机加工的而是用塑料模制的(这允许缩减生产成本)，照明和/或发信号设备的组成元件之间必定存在一定量的游隙。
4.值得特别强调的是，很难将微反射镜矩阵与通常包括至少一个透镜的投影光学器件部分完美对准。由于用于投影功能的透镜具有较高的数值孔径，如果与光轴的横向偏移达到几微米，则图像的投影质量会显著降低。因此，在实践中，使用现有技术中已知的解决方案，投影图像畸变是不可避免的。这种类型的每个投影模块都有自己的一组光学特性、特别是几何像差特性，包括光学畸变和球面像差性质。在微反射镜的生产期间，可能会引入几何像差。所有这些元素都会导致矩阵光源的不均匀表现。
5.所有这些上述模块都具有与部件的制造公差的组合相关的其自己的特性。在比如led或led矩阵等半导体部件的生产期间，直流电流的变化目前是不可避免的。因此，在相同的负载电流下，在给定的led矩阵中，led发射的光束具有可变的且不均匀的强度。虽然可以校正投影设定值以考虑照明模块的电子特异性和/或光学特异性，但是在照明模块发生故障时，能够投影默认图像以免使其他道路使用者目眩是很重要的。
6.在将机动车辆的控制模块与照明模块配对时，描述这些模块中的一个或另一个的特性的数据可以在模块之间交换，以便能够在机动车辆的操作中考虑到这些数据。这些参数特定于照明模块的实例，并且在源自相同制造过程的两个照明模块之间可以不同。因此，重要的是能够确保在配对期间交换的参数与照明模块操作期间使用的参数之间的一致
性—在照明模块发生可能的变化的情况下更是如此。
7.本发明的一个目的是克服现有技术提出的至少一个问题。更具体地，本发明的目的是提出一种用于在机动车辆的控制模块与由其控制的照明模块之间进行认证的方法。
8.根据本发明的第一方面，提出了一种在机动车辆的控制模块与照明模块之间进行认证的方法，其中，所述两个模块中的至少一个是发送器模块，另一个是接收器模块，所述两个模块包括数据发送/接收单元，并且通过允许所述模块交换数据的数据通信信道链接。该方法值得注意的是其包括以下步骤：
9.a)将描述至少一个认证因子的数据从所述发送器模块发送到所述接收器模块；
10.b)在所述接收器模块接收到所述数据之后，通过计算单元验证所述认证因子；
11.c)如果所述验证失败，则在所述接收器模块处中断与所述发送器模块的通信，否则继续通信。
12.优选地，所述认证因子可以包括日期的指示、或所述两个模块之间的数据交换的计数器的指示。
13.优选地，这两个模块中的每一个都包括时钟，这两个模块的时钟是同步的。优选地，在将照明模块与控制模块进行配对时，可以将计数器初始化为公共值。优选地，计数器可以在这两个模块中的每一个处进行消息的发送和/或接收时递增。
14.所述认证因子可以优选地包括以密码方式加密的数据，所述接收器模块包括存储器元件，所述存储器元件中存储有允许验证所述加密数据的验证数据。
15.优选地，以密码方式加密的数据可以包括日期指示的散列值或所述两个模块之间的数据交换的计数器的散列值。
16.该方法可以优选地包括在所述两个模块之间交换公共加密密钥的预备步骤，所述加密密钥分别形成与所述两个模块相关联的公共/私有加密对的一部分。
17.优选地，所述认证因子可以包括使用所述发送器模块的私钥进行签名或加密的数据。
18.所述发送器模块可以优选地是所述控制模块，并且描述所述至少一个认证因子的所述数据可以包括在数据分组的报头中，所述分组中的数据描述照明设定值、默认设定值或与所述机动车辆相关的数据中的至少一部分。
19.优选地，所述发送器模块可以是所述照明模块，并且描述所述至少一个认证因子的所述数据可以包括在数据分组的报头中，所述分组中的数据描述与所述照明模块中的光源相关的至少一些校准数据。
20.在验证描述所述发送器模块的认证因子的所述数据失败了预定次数之后，可以优选地中断所述两个模块之间的通信。
21.根据本发明的另一方面，提出了一种用于机动车辆的照明系统。该系统值得注意的是其包括控制模块和照明模块，所述两个模块包括发送/接收单元，并且通过允许所述模块交换数据的数据通信信道链接。该系统进一步值得注意的是，该控制模块和该照明模块被配置为实施根据本发明的一个方面的方法的步骤。
22.优选地，所述照明模块可以包括矩阵光源。
23.矩阵光源可以优选地包括单片光源，该单片光源包括具有半导体元件的基本发光光源，这些半导体元件被蚀刻到公共衬底中并且可彼此独立地激活。
24.矩阵光源可以优选地包括microled类型的矩阵，包括由小尺寸(通常小于150μm)的发光二极管led产生的基本源矩阵。
25.矩阵光源可以优选地包括微反射镜器件或dmd(数字微反射镜器件)，其中，基本源包括矩阵中的微反射镜，该微反射镜根据入射光束的位置选择性地反射入射光束。
26.照明模块可以优选地包括控制单元。控制单元可以优选地被配置为控制所述矩阵光源。
27.照明模块可以优选地包括存储器元件，该存储器元件中存储有允许模块被认证的数据。优选地，照明模块可以包括被编程用于通过存储在所述存储器元件中的密码密钥对数据进行加密和/或签名的处理器。
28.优选地，当所述数据未被成功解密或当所述签名被验证为无效时，可以检测到所述照明模块和/或所述机动车辆的控制模块处的失效。
29.照明模块可以优选地包括数据接收/发送单元。数据接收和发送单元可以优选地包括能够通过机动车辆内部的数据总线接收/发送数据的网络接口。例如，总线可以是以太网总线、千兆多媒体串行链路(gmsl)类型的总线、或使用低压差分信号(lvds)技术的总线(比如fpd-link iii总线)。
30.计算单元可以优选地包括微控制器元件。控制单元可以优选地包括现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)或复杂可编程逻辑器件(cpld)类型的芯片。这些元件使用适当的计算机程序配置以实施所描述的功能。
31.根据本发明的又另一方面，提出了一种计算机程序，所述计算机程序包括指令序列，所述指令当由处理器执行时使该处理器实施根据本发明一个方面的方法。
32.根据本发明的另一方面，提出了一种非暂态计算机可读存储介质，所述介质存储根据本发明的前一方面的计算机程序。
33.通过采取本发明提出的措施，可以提供一种用于在机动车辆的控制模块与由其控制的照明模块之间进行认证的方法。这允许这两个模块自动确保向其发送数据(例如要实施的照明设定值)的模块确实是先前在机动车辆的组装期间与其进行配对过程的模块。当在配对期间交换描述例如车辆的姿态、机动车辆内照明模块的位置或照明模块中的光源的校准数据的参数时，重要的是模块能够确保最初交换的参数仍然有效。使用根据本发明的认证方法，这是可能的。例如，成功的认证可以意味着模块已经预先正确配对，而不成功的认证意味着模块中的一个或另一个在此期间已被改变，需要进行新的配对，或者模块中的一个或另一个处于失效模式。
34.借助于示例和附图的描述，将更好地理解本发明的其他特征和优点，在附图中：
[0035]-[图1]示出了根据本发明的一个优选实施例的方法的主要步骤序列；
[0036]-[图2]是根据本发明的一个优选实施例的照明系统的图示。
[0037]
除非另有说明，否则针对一个给定实施例进行详细描述的技术特征可以与在通过示例而非限制的方式描述的其他实施例的上下文中描述的技术特征组合。
[0038]
描述集中于理解本发明所需的用于机动车辆的照明模块的元件。以已知方式形成这些模块的一部分的其他元件将不会被提及或详细描述。例如，将不会详细描述本身已知的涉及向矩阵光源供应电力的转换器电路的存在和操作。这同样适用于比如透镜等光学元件。
[0039]
图1展示了根据本发明的一个优选实施例的认证方法的主要步骤。该方法包括如图2所展示的控制模块20、以及机动车辆的照明模块100。取决于数据是从控制模块20传输到照明模块还是以相反方向传输，在每次传输时，这两个模块中的至少一个是发送器模块，另一个是接收器模块。这两个模块20、100各自包括数据发送/接收单元，并且它们通过允许它们交换数据的数据通信信道链接。在第一步骤a)中，将描述发送器模块的至少一个认证因子f1的数据发送到接收器模块。在步骤b)中，在接收器模块处接收这些数据并通过计算单元(比如或由合适的计算机程序编程用于此目的的数据处理器)对其进行验证。如果验证失败，则在步骤c)中，中断模块之间的通信。优选地，将所讨论的模块置于失效模式并且将对应的消息发送到机动车辆的中央单元。如果验证成功，则通信继续。虽然可以对每个数据分组执行认证程序，但是可替代地，认证程序可以周期性地执行。
[0040]
认证功能可以例如包括在所讨论的两个模块之间交换公共密码密钥，从而允许相互验证通过相应的私有密码密钥进行签名的数据的真实性。可替代地或另外，照明模块100的控制/计算单元130向控制模块20发送对接收到的数据分组的接收确认，该接收确认包括允许形成计算单元130的微控制器被认证的至少一个认证因子f1。数据分组可以例如包含校准数据、和/或默认图像数据、和/或用于生成默认图像和/或图像和/或图像组的全部或部分的数据、和/或来自压缩视频流的分组。在一个优选实施例中，不对所有分组执行该认证。以这种方式，对应的计算负荷随着时间的推移而减轻和平滑。仍然可替代地，认证功能可以包括从机动车辆的控制模块20向照明模块的控制单元130发送所发送的数据分组的报头，该报头包括允许控制模块20被认证的部分，数据分组具有与如上定义的相同的类型。有利地，不对所有分组执行该认证。以这种方式，对应的计算负荷随着时间的推移而减轻和平滑。
[0041]
为了执行认证功能，照明模块100和机动车辆的控制模块20分别包括用于生成用于认证的报头或接收确认的计算装置。优选地，生成认证因子是根据
[0042]
时间或日期，其可以以任何时间单位表达，例如以毫秒为单位，或者
[0043]
对交换或计算周期进行计数的计数器，或者
[0044]
随着交换次数而变化的另一个元素，该元素可以在交换次数超过预定义的大小时被重置。
[0045]
如果这两个模块包括同步时钟和/或计数器，则这两者都可以通过将报头中的数据与来自其自己的时钟的值或来自其自己的对应计数器的值进行比较来验证这些数据。还可以使用加密散列函数对报头中的数据进行散列。接收器模块可以根据其对应计数器生成散列值。只有当通信模块的两个计数器严格相同时，如此获得的散列值才会与报头的散列值相同。
[0046]
在控制器与微控制器之间的认证失败的情况下，照明功能可以被置于通信失效模式。有利地，该失效模式仅在重复验证失败的情况下激活，这使得可以避免在链路例如由于瞬时电磁干扰而被扰乱时激活失效模式，这在认证功能使用报头或接收确认的情况下是特别有利的。
[0047]
在控制单元130包括计算机的情况下，该控制单元可以实施数据交换加密功能，其中，该计算机解密由机动车辆的控制模块20加密的数据。有利地，该计算机具有用于确定流是否未被正确解码的方法。如果流未被正确解码，则计算机会进入通信失效模式。通信失效
模式可以涉及以下程序，这些程序被单独或组合采用：
[0048]-停止照明功能或照明模块投影默认图像，
[0049]-控制模块20生成发送到车辆的中央管理系统的失效信号，
[0050]-计算机进入认证模式，在该模式下，计算机继续启动针对控制模块20的计算机的认证程序(或反之亦然)。在认证模式下，数据分组的发送会被中断。
[0051]
一旦初始认证成功结束，模块20、100之间的其余通信可以涉及根据将在下面参考图2的图示以非限制性方式描述的一个优选实施例的用于生成默认图像的方法。应该注意的是，认证过程可以在每次发送数据分组时进行，也可以周期性地进行。
[0052]
该照明模块100优选地包括将多个基本光源112分组在一起的矩阵光源110。在所展示的示例中，这是led矩阵，但是本发明并不限于该示例。矩阵光源也可以由微反射镜器件产生，每个微反射镜被设计成用于生成矩阵中的一个基本光束。该模块包括数据接收和发送单元120；例如，这是能够通过机动车辆内部的数据总线(比如can(控制器局域网)总线)接收和解码消息的接口。
[0053]
数据接收单元120能够从/向机动车辆的至少一个控制模块接收/发送数据——具体而言，该数据接收单元可以执行上述认证方法的步骤a)或b)的交换。控制模块20包括与机动车辆相关的数据22，比如机动车辆的姿态、机动车辆中的照明模块的位置、或其他数据。模块100进一步包括存储器元件140(比如闪速型存储器)，控制单元130功能性地连接到该存储器元件并且具有读取访问权，并且该存储器元件中存储特定于矩阵光源110的校准数据150。举例来说，该数据可以包括可能地在负载电流强度的范围内，指示每个基本光源112的亮度相对于矩阵光源110的平均亮度的差的值。然而，数据150可以包括更复杂的光学或几何校准参数，而不会因此脱离本发明的范围。
[0054]
在将照明模块100与机动车辆的控制模块20配对之后，在这两个模块之间的数据交换允许一些有利的应用。特别地，提出了将先验的、仅在控制模块20处可获得的与车辆相关的数据22(比如车辆的取向、位置或姿态参数，或者与车辆的其他前灯发射的光通量相关的信息)同在照明模块100处可获得并且特定于安装在其中的矩阵光源110的校准数据150进行组合。根据一个优选实施例但以非限制性方式，机动车辆的控制模块20使用该信息来生成默认图像或设定值001。为此，首先将校准数据150的相关部分从照明模块100发送到控制模块20，如图2中的实线箭头所示。具体地，机动车辆的控制模块通常比照明模块的控制单元130具有更强的计算能力。
[0055]
可替代地，该计算可以在一方面机动车辆的控制单元与另一方面照明模块的控制单元之间进行该计算所需的数据22的对应交换之后由照明模块的控制单元130执行，由图2中的虚线箭头表示。
[0056]
默认图像是在检测到故障或失效时由模块投影的图像。因此，该模块可以优选地包括电子错误检测电路(未展示)，或由合适的计算机程序编程用于此目的的微处理器。错误检测电路被配置为检测例如机动车辆的控制模块接收到的数据是否不一致、或者机动车辆的控制模块与照明模块100之间的连接是否不再可靠。在这样检测到错误后，将投影默认图像001而不是当前设定值图像，目的是避免可能对其他道路使用者造成的目眩。默认图像的生成一方面要考虑矩阵光源110的特异性，并且另一方面要考虑配备该矩阵光源的车辆的特异性。因此，例如可以针对每个机动车辆和该车辆配备的每个照明模块精确且自动地
生成默认图像。优选地，将由该方法得到的默认图像发送到照明模块，该照明模块将默认图像永久地存储在专用存储器元件中。在机动车辆的控制模块20与照明模块100之间的通信失效的情况下，默认设定值然后会用作对矩阵光源的控制。例如，默认设定值或图像可以对应于近光灯照亮。具体地，该图像可以对应于近光灯截止线。特别地，必须明确限定截止线，以满足现行法规。考虑到所有所描述的参数，精确地生成默认设定值特别是可以防止在照明模块投影默认设定值时使其他道路使用者目眩。
[0057]
根据一个优选实施例，在机动车辆与照明模块没有故障并且配对后，控制模块20可以例如将照明设定值发送到照明模块100，照明模块负责根据接收到的设定值控制矩阵光源。这样的设定值可以例如包括将由每个基本光源112产生的在预定数量的比特上编码的亮度值，比如灰度级。因此，照明设定值可以是数字图像，并且其特别地可以是来自构成视频信号的这样的图像的流中的帧。控制单元130旨在根据所述照明设定值来控制所述矩阵光源。控制单元可以连接到或包括用于驱动用于基本光源112的电源的电路，该电路被控制成使得以实施照明设定值的方式为基本光源供电。
[0058]
为了确保均匀的光强度，控制单元130通过将由控制模块20接收到的设定值加上或减去校准数据150中描述的相应差值来调整这些设定值，然后根据结果来控制基本光源。然而，数据150可以包括更复杂的光学或几何校准参数，而不会因此脱离本发明的范围。在这种情况下，代替仅在每个光源的水平上或在每个像素的水平上单独作用，对原始设定值的校正可以有利地在整个设定值的水平上产生校正，即，在要投影的整个图像的水平上、或至少在该图像中的一部分或区域的水平上产生校正。例如，由于投影区域附近的投影光学器件，未经设定值校正而投影的图像可能会表现出凹曲面外观。预先校正的设定值考虑了包括由投影光学器件施加的几何变形的校准数据，产生这样的设定值使得投影图像表现出的几何形状更接近期望的非弯曲几何形状。为了对几何像差施加校正，对整个原始设定值图像施加变形。由于这是离散化的，因此这种变形会导致初始图像中包含的信息降级。因此有利的是，从车辆的控制单元发送到控制单元的设定值图像的分辨率比光模块的投影分辨率更高。
[0059]
控制单元130包括微控制器元件，该微控制器元件具有足够的计算能力以通过向设定值10或设定值流应用校准数据150来实时地校正该设定值或设定值流。
[0060]
根据一个优选实施例，照明模块被布置为将校准数据150中的至少一些、并且优选地该数据全部发送到控制模块20。这例如是在初始化照明模块的阶段中执行的。为了保证均匀的光强度，控制模块20考虑如此接收的校准值150以确定设定值图像。例如，控制模块20通过将设定值加上或减去相应差值来调整这些设定值，然后将结果发送到照明模块100。然而，数据150可以包括更复杂的光学或几何校准参数，而不会因此脱离本发明的范围。在该实施例中，控制单元130从校正设定值的任务中解脱出来，并且该任务可以由具有较弱计算能力的较便宜的微控制器元件来执行。
[0061]
不言而喻，所描述的实施例并不限制本发明的保护范围。通过参考刚刚给出的描述，在不脱离本发明范围的情况下，可以设想其他实施例。
[0062]
保护范围由权利要求限定。