CN111295908B - 在车辆与车辆附件之间建立无线连接的方法和装置 - Google Patents

在车辆与车辆附件之间建立无线连接的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在车辆与车辆附件之间建立无线通信信道的方法。该方法包括：在车辆中：检测车辆与附件之间的有线通信信道；经由有线通信信道将车辆标识符从车辆传送到附件；接收附件标识符；基于车辆标识符和附件标识符，使用预定函数来推导唯一码；通过车辆无线收发器来广播唯一码。在车辆附件中：基于车辆标识符和附件标识符，使用与车辆中使用的预定函数相同的预定函数来推导唯一码；接收广播的唯一码；确定接收到的唯一码与所确定的唯一码相对应；发现广播唯一码的网络；以及使用由唯一码表征的网络，在车辆的无线收发器与附件的无线收发器之间建立无线连接。

Description

在车辆与车辆附件之间建立无线连接的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于在车辆与车辆附件之间形成无线连接的方法和系统。
本发明可以应用于车辆和重型车辆，诸如卡车、公共汽车和施工设备。虽然关于卡车与挂车之间的连接来描述本发明，但是本发明并不限于这种特定的车辆和车辆附件组合，而是还可以用于其他类型的车辆、重型车辆以及被配置成与不同类型的附件或器械一起使用的工作机械中。
背景技术
卡车或重型车辆通常被以模块化的方式配置，以使其可以与一系列不同的附件一起使用。此外，随着车辆远程信息处理的实施不断增多，在车辆与附件之间需要有通信信道。在将卡车与附件(例如挂车或别的类似附件)连接的情况下，在卡车与挂车之间通常建立双向通信信道。
举例来说，在包含大量卡车的车队中，卡车连接到来自不同制造商和供应商的挂车也是常见的。相应地，挂车必须能够容易地与不同类型的附件通信。
长期以来，使用CAN总线在车辆和车辆附件之间形成通信信道已经成为惯例。然而，由于使用标准化的消息执行通信，并且由于其他类型的车辆通信也在CAN总线上进行，因此，CAN总线上的通信可能性受到一定限制。
随着车辆附件的复杂性和功能的增长，能够以便利的方式与附件进行通信以及潜在地传送大量数据变得越来越重要。相应地，很多附件都配备了IoT功能，使得它们能够与其他设备进行无线通信。然而，与IoT设备安全地设置无线通信信道，可能需要必须由车辆操作者执行的手动步骤。
鉴于上述情况，在将附件连接到车辆时，期望在例如卡车与挂车之间提供无线连接而无需使操作者负担额外的操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在车辆与车辆附件之间形成无线通信信道的改进的方法和系统。
根据本发明的第一个方面，提供了一种用于在车辆与车辆附件之间建立无线通信信道的方法。车辆和车辆附件各自包含无线收发器。该方法包括：在车辆中，检测车辆与附件之间的有线通信信道；经由有线通信信道，将车辆标识符从车辆传送到附件；经由有线通信信道接收附件标识符；基于车辆标识符和附件标识符，使用预定函数来推导唯一码；车辆无线收发器广播所述唯一码；在车辆附件中，基于接收的车辆标识符以及附件标识符，使用与车辆中使用的相同的预定函数来推导唯一码；附件无线收发器接收广播的唯一码；确定接收的唯一码与所确定的唯一码相对应；附件无线收发器发现广播唯一码的网络；以及使用由唯一码表征的网络，在车辆的无线收发器与附件的无线收发器之间建立无线连接。
在本文中，车辆附件(accessory)通常是可释放地连接到车辆或车辆的模块化部分的附件。相应地，车辆附件不应该被看作是车辆本身的组成部分。在一个说明性示例中，车辆是卡车，并且附件是要由卡车牵引的挂车。车辆附件还可以是安装在回收车、翻斗车上的起重机或其他类似附件。
车辆和车辆附件两者中的无线收发器可以有利地以遵循IEEE802.11标准的标准WiFi设备的形式来提供。例如，无线收发器可以是能够使用IP(互联网协议)以及基于网络的IoT功能的所谓的物联网(loT)兼容设备。
借助所描述的方法，能够在车辆与车辆附件之间采用无需车辆操作者参与的简单并且安全的方式来形成无线网络连接。操作者体验即插即用的解决方案，其中一旦在车辆与车辆附件之间建立了有线连接——例如一旦承载CAN总线连接的连接器连接到附件——则自动建立无线连接。该方法基于这样一种理解，即车辆与附件之间的有线连接——通常以CAN总线连接形式——通常已经在打算使用所述方法的应用的类型中建立。信息交换基于在已经建立的通信信道上交的共享秘密和私有信息的概念，其中一些所选择的秘密信息由车辆和车辆附件两者所知。在这里，共享秘密是被配置成针对给定的输入给出特定结果的预定函数。可以被称为密钥推导函数的预定函数生成随后用于所要连接到的正确网络的唯一码，即密钥。所描述的方法允许附件直接连接到正确网络，这在多个无线网络处于活动且可用的环境中特别有利的。
可以看出本发明描述了网络供应进程，借此正准备和装备网络，以允许其向其用户提供新的服务。本文中，附件可被看作用户或客户端。
所描述的发明的不同实施例在期望控制或验证车辆附件的功能的应用中是非常有益的。例如，车辆可以在车辆驾驶室中配备控制面板，其中可以使用所描述的无线连接来控制附件的特征。由此，附件供应商可以使用此类车辆控制面板以应用程序的形式或特定软件的形式来提供附件专用的用户界面。附件与车辆之间的无线连接还使得能够使用智能手机或平板电脑等来与附件进行通信。例如，独立设备可以借助于蓝牙或WiFi连接到车辆，其中车辆转而在车辆和车辆附件之间提供无线通信信道。
根据一个实施例，预定函数可以有利地是哈希函数，诸如SHA-2或类似函数。使用哈希函数的优点是无论输入的长度如何，都可以提供具有固定长度的唯一码。在所描述的方法中，函数的输入可以是车辆标识符和附件标识符。然而，不能保证标识符将始终具有相同的长度。此外，所描述的方法要求函数的相同输入在车辆与车辆附件中都提供相同的唯一码，这使用预定的哈希函数来实现。
根据进一步实施例，建立无线连接可以进一步包括使用共享秘密来认证附件。上述方法主要涉及发现附件连接到的正确网络的步骤。然而，在将附件连接到车辆提供的网络时，期望提供认证过程的安全性。
根据一个实施例，认证附件可以包含使用共享秘密，该共享秘密正基于车辆标识符以及附件标识符推导；以及其中共享秘密不同于所述码。因此，可以有利地使用哈希函数，但是使用与形成唯一码的函数不同的函数。
根据一个实施例，认证还可以通过借助于车辆可访问的根证书来对附件的证书进行验证来执行。由此，可以使用安全的且良好的认证过程来确保允许将特定的附件连接到车辆并与车辆进行无线通信。例如，根证书是可以经由车辆的云连接而被访问，或者它也可以因为特定的车辆配置而在车辆中被本地访问。
根据本发明的一个实施例，所述唯一码可以由车辆作为信标帧中的信息元素来广播。因此，可以使用已建立的WiFi通信标准来启动各自包括WiFi通信设备的车辆与车辆附件之间的连接。
根据本发明的一个实施例，车辆标识符可以是根据ISO 3833的唯一车辆识别的车辆识别码VIN。
还提供了一种计算机程序，该计算机程序包含当在计算机上运行该程序时用于执行上述实施例中的任何一个的步骤的程序代码装置。
还提供了一种携带计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包含当在计算机上运行该程序时用于执行上述实施例中的任何一个的步骤的程序代码装置。
根据本发明的第二个方面，提供了一种车辆装置，其包含：包含车辆无线收发器的车辆；包含附件无线收发器的附件；车辆与附件之间的有线通信信道；车辆控制单元，该车辆控制单元被配置成：检测车辆与附件之间的有线通信信道；经由有线通信信道，将车辆标识符从车辆传送到附件；经由有线通信信道，接收附件标识符；基于车辆标识符和附件标识符，使用预定函数来推导唯一码；广播唯一码；在车辆附件中：基于车辆标识符和附件标识符，使用与车辆中使用的预定函数相同的预定函数来推导唯一码；接收广播的唯一码；确定接收到的唯一码与所确定的唯一码相对应；发现广播唯一码的网络；以及使用由唯一码表征的网络，在车辆和车辆附件之间建立无线连接。
本发明的第二个方面的效果和特征在很大程度上与以上结合本发明的第一个方面描述的效果和特征相类似。
在以下的描述中公开本发明的进一步的优点和有利特征。
附图说明
参考附图，以下是引用作为示例的本发明的实施例的更详细的描述。
在附图中：
图1是根据本发明的实施例的车辆装置的示意图，
图2是概述了根据本发明的实施例的方法的通用步骤的流程图，
图3是根据本发明的实施例的车辆装置的示意图，以及
图4是根据本发明的实施例的车辆装置的示意图。
具体实施方式
在本详细描述中主要参考具有连接到其上的挂车的卡车来主要论述用于在车辆与车辆附件之间建立无线连接的方法的不同实施例。然而应该注意，这绝不限制本发明的范围，本发明同样适用于许多不同类型的车辆和车辆附件。
图1示出了包含以卡车形式的车辆100以及以挂车形式的附件102的车辆装置，其中车辆包括车辆无线收发器104，附件包括附件无线收发器106。在下文中，术语“卡车”将与车辆互换使用，并且术语“挂车”将与附件互换使用，以说明本发明的不同实施例。
在这里，无线接收器104、106可被假设成是WiFi收发器。在车辆100与附件102之间还存在以CAN总线连接形式的有线通信信道108。CAN总线正根据ISO标准ISO 11992，利用标准化消息运作。此外，CAN总线具有相对较低的带宽，并且被专门设计成供汽车使用，这使得在车辆100与附件102之间传送大量数据时其不适合使用。
车辆100进一步包括控制单元110，该控制单元用于控制车辆100，并且尤其用于控制车辆无线收发器104，使得能够建立与附件102的无线连接108。在本上下文中，车辆无线收发器104充当接入点(卡车侧)，而附件无线收发器108则是典型的接入点-客户端设置中的无线客户端(附件侧)。
控制单元110可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。控制单元110还可以或可替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或数字信号处理器。在控制单元110包含诸如上述微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程设备的情况下，处理器可以进一步包括控制可编程设备的操作的计算机可执行代码。
控制单元连接到无线通信设备104，并且被配置成控制有线连接信道108和无线收发器104两者，以执行根据本发明的不同实施例的方法。此外，控制单元110还可以由一个或多个物理控制单元来实现，其中每一个控制单元可以是通用控制单元或者用于执行特定功能的专用控制单元。
附件102包括与附件无线收发器106连接的对应附件控制单元112，并且被配置成处理附件102中的通信。
图2是概述了根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图。将进一步参考图1中所示的车辆装置描述该方法。在图3中也概述了该方法，其中示意性地示出了在该方法的执行期间，卡车100和车辆100与车辆附件102之间的通信。
在第一步中，检测到车辆与附件之间的有线通信信道108S1。对于卡车100和挂车102，有线通信通道108通常是通过将卡车100的连接器连接到挂车102的对应连接器而建立的CAN总线连接。在这里，假设车辆控制单元110负责经由有线通信信道108以及随后经由无线连接两者的通信。然而，所描述的方法也适用于其他类型的有线通信信道。
一旦建立了有线连接108，则将车辆标识符经由有线通信信道108从卡车100传送S2到挂车102，在那里，车辆标识符由挂车102接收。挂车102(或者更具体地说是挂车102的控制单元112)向卡车100传送附件标识符。应注意，对于所描述的方法的功能而言，何时传送车辆标识符和附件标识符的特定次序不是至关重要的。由此，同样可以首先向车辆100传送附件标识符，随后向附件102传送车辆标识符。车辆标识符可以是唯一标识车辆100的任何车辆特定信息。例如，车辆标识符可以是根据ISO标准3833的车辆识别码VIN。同样，附件标识符可以是标识附件的任何附件特定信息元素。尽管优选附件标识符对于附件是唯一的，但不是严格要求的。例如，附件标识符可以标识附件的类型或型号。
在卡车100中，并且通常是在卡车100的控制单元110中，基于车辆标识符和附件标识符，使用诸如哈希函数的预定函数来推导S4唯一码。假设附件包括唯一标识符。
随后，车辆无线收发器104广播S5唯一码。根据基于IEEE 802.11的无线通信，码例如可以在信标帧中作为信息元素来广播。
在挂车102、优选在挂车102的挂车控制单元112中，基于车辆标识符和附件标识符，使用与车辆相同的函数来推导S6唯一码，使得在输入车辆标识符和附件标识符时，相同的唯一码是函数的结果输出。
接着，附件无线收发器106接收S7广播的唯一码。
当已经在挂车102中推导出了唯一码时，可以进一步确定S8通过无线连接接收到的唯一码对应于在附件中推导出的唯一码。如果两个码不匹配，则连接尝试可能被中止。
挂车控制单元112然后可以扫描广播唯一码的网络，以及如果发现S9广播唯一码的网络，则可以在附件102与卡车100之间建立(S10)无线连接。除了唯一码之外，车辆无线收发器104传送的信标帧可以包括携带与例如网络名称、信道参数、安全性参数等有关的信息的各种信息元素。因此，如果挂车控制单元112发现多个网络，则分析网络的适当信息元素，以了解是否可以找到唯一码。应该注意，步骤的特定顺序不是至关重要的。例如，在推导唯一码之前，附件无线收发器106有可能已经扫描到可用网络，并且接收了包含各种信息元素的一个或多个信标帧。
图4示意性地示出了有利地使用了所描述的发明的实施例的情况。图4示出了类似于大量卡车100和挂车102位于其中的分发中心的场所。如果假设每一辆卡车100具有其自身的网络，并且在范围以内可能存在其他网络，则在尝试与正确的卡车100建立无线连接时，挂车102将有大量的网络供其选择。因此，通过经由有线连接形式的带外通信信道已经交换信息，挂车102可以以合理地安全的方式确定连接到哪一个网络，从而，两者都提供安全和便利的连接方法。
当已经发现正确的网络且已经形成卡车100与挂车102之间的无线连接时，可以进一步要求对连接进行认证。此类认证可以使用基于共享秘密的已知认证方法来执行，或可以通过使用证书来执行，其中附件100的证书是借助于车辆102中可用或是可由车辆102访问的根证书来验证的。
如果使用共享秘密来执行认证，则可以例如使用哈希函数，使用车辆标识符和附件标识符来推导共享秘密。然而，优选用于认证的共享秘密不同于用于发现正确网络的唯一码。
应该理解的是，本发明不局限于以上描述以及在附图中示出的实施例；相反，技术人员将认识到，在所附权利要求的范围以内，可以做出许多的变更和修改。

Claims (14)

1.一种用于在车辆(100)与车辆附件(102)之间建立无线通信信道的方法，所述车辆和所述车辆附件每个包含无线收发器(104、106)，所述方法包括，在所述车辆中：
检测(S1)所述车辆与所述附件之间的有线通信信道(108)；
经由所述有线通信信道将车辆标识符从所述车辆传送(S2)到所述附件；
经由所述有线通信信道接收(S3)附件标识符；
基于所述车辆标识符和所述附件标识符，使用预定函数来推导(S4)唯一码；
通过所述车辆无线收发器来广播(S5)所述唯一码；
在所述车辆附件中：
基于接收到的所述车辆标识符和所述附件标识符，使用与所述车辆中使用的所述预定函数相同的预定函数来推导(S6)所述唯一码；
由所述附件无线收发器接收(S7)广播的唯一码；
确定(S8)接收到的唯一码对应于所推导的唯一码；
通过所述附件无线收发器来发现(S9)广播所述唯一码的网络；以及
使用由所述唯一码表征的网络，在所述车辆的所述无线收发器与所述附件的所述无线收发器之间建立(S10)无线连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定函数是哈希函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有线通信信道是CAN总线。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法，其中，建立无线连接进一步包括使用共享秘密来认证所述附件。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，认证所述附件包括使用共享秘密，所述共享秘密是基于所述车辆标识符和所述附件标识符推导的；以及其中所述共享秘密不同于所述唯一码。
6.根据权利要求1到3中的任何一项所述的方法，其中通过借助于能够由所述车辆访问的根证书验证所述附件的证书来执行认证。
7.根据权利要求1到3中的任何一项所述的方法，其中，所述车辆和所述附件中的所述无线收发器是WiFi设备。
8.根据权利要求1到3中的任何一项所述的方法，其中，所述唯一码作为信标帧中的信息元素而被广播。
9.根据权利要求1到3中的任何一项所述的方法，其中，所述车辆标识符是车辆识别码VIN。
10.一种携带计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括当所述程序产品在车辆控制单元(110)上和在车辆附件(102)中的相应附件控制单元(112)上运行时用于执行权利要求1-9中的任一权利要求的步骤的程序代码装置。
11.一种用于控制车辆无线收发器(104)的车辆控制单元(110)和用于控制附件无线收发器(106)的附件控制单元(112)，以在车辆(100)和附件(102)之间建立无线连接，所述车辆控制单元和所述附件控制单元被配置成执行根据权利要求1-9中任一权利要求所述的方法的步骤。
12.一种车辆装置，包括：
车辆(100)，所述车辆(100)包含车辆无线收发器(104)；
附件(102)，所述车辆(100)包含附件无线收发器(106)；
所述车辆与所述附件之间的有线通信信道(108)；
车辆控制单元(110)，所述车辆控制单元(110)被配置成：
检测所述车辆与所述附件之间的所述有线通信信道；
经由所述有线通信信道，将车辆标识符从所述车辆传送到所述附件；
经由所述有线通信信道接收附件标识符；
基于所述车辆标识符和所述附件标识符，使用预定函数来推导唯一码；
广播所述唯一码；
在所述车辆附件中：
基于所述车辆标识符和所述附件标识符，使用与所述车辆中使用的所述预定函数相同的预定函数来推导唯一码；
接收广播的唯一码；
确定接收到的唯一码与所推导的唯一码相对应；
发现广播所述唯一码的网络；以及
使用由所述唯一码表征的所述网络，在所述车辆与所述车辆附件之间建立无线连接。
13.根据权利要求12所述的车辆装置，其中，所述车辆是卡车，以及所述附件是挂车。
14.根据权利要求12或13所述的车辆装置，其中，所述有线通信信道是CAN总线连接。
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