CN101743721B - 车载通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载通信。发送定时设置为使得属于相同群组的消息被定义为尽可能接近的发送定时，并且属于不同群组的消息被定义为尽可能相离的发送定时。一种将多个终端连接到共用总线的通信网络是一种车载通信系统，其通过所述总线连接多个ECU，以预定的通信间隔在ECU之间发送消息，并且接收所发送的消息。通过CAN通信线路在ECU之间发送/接收的消息根据消息的类型被划分为诸如第一群组和第二群组至第N群组的多个群组。每个ECU被提供有用于为所要发送的每个消息群组计算发送定时的发送定时运算部件。所述发送定时运算部件调整以使得从其自己的ECU发送的属于第一群组的消息的发送定时更为接近于从另一电子控制单元接收的属于第一群组的消息的发送定时。

Description

车载通信系统

技术领域

本发明涉及一种要安装在车辆上的通信系统。更具体地，每个ECU通过将消息划分为群组对消息的发送定时进行调整，以使得属于相同群组的消息的发送定时彼此接近并且使得属于不同群组的消息的发送定时彼此相离。

背景技术

传统上，在车辆中采用要安装在车辆上的通信系统，在该通信系统中通过构建多个终端连接到共用总线的网络而在电子控制单元(ECU)之间发送和接收消息。在所述网络中，对安装在车辆上的装置的操作进行控制的ECU经由总线彼此连接以便进行多路通信。

CAN(控制器局域网)被广泛用作所要安装在车辆上的通信系统的通信协议。CAN是允许任意ECU在总线处于开放状态时发送消息的异步通信。

当从多个ECU同时发送消息时，执行仲裁以允许具有较高优先级的消息的发送有效。因此，存在具有低优先级的ECU发送消息之前已过去一定时间量的情况。

因此，在设计ECU之间的消息通信时，存在对仲裁执行失败所导致的最长延迟时间段进行推断而只能将施加于总线的负载因数设置得很低的问题。

在要安装在车辆上的通信系统中，需要通过将消息划分为一些群组以使得发送定时在每个群组中尽可能接近。

消息被划分为彼此相关的消息落入相同群组。例如，与转向系统相关的消息落入相同群组之中。一旦接收到从其它ECU之一发送的属于相同群组的消息，一个ECU就发送消息作为响应。此时，使得每个群组中的发送定时尽可能接近，而在不同群组中，使得发送定时尽可能相离。由此，响应中的延迟得以减少，这允许与转向系统等相关的电子装置得到快速控制。

如日本专利申请特开No.2007-60400(专利文献1)中所描述的，本发明提出了一种用于控制消息的发送定时的控制系统。在该控制系统中，连接到总线的多个ECU中的每一个都具有时间测量器件。每个ECU测量从其它ECU发送的消息的发送定时，并且根据由所述时间测量器件所指示的数值对要从每个ECU发送的消息的发送开始定时进行调整。由于这种调整，ECU使得要从其发送的消息的发送定时晚于其它ECU已经发送的消息的发送结束定时。由此，防止了与其它ECU发送的消息之间的冲突。

专利文献1的方法对于以一个ECU为基础确定要从所有ECU发送的消息的发送定时是有效的。但是，要安装在车辆上的通信系统变得大型、复杂，并且正在出现多种类型的要安装在车辆上的通信系统。当设置了可被称作时间样机(prototype)的基准ECU时，在基准ECU故障时，影响是巨大的。因此，要根据基准ECU确定发送定时就存在问题。考虑到基准ECU根据车辆类型而有所不同的情况，专利文献1的方法趋向于增加ECU的类型，但这可能削弱安装ECU类型的自由度。

即使在没有基准ECU时，专利文献1的方法也可应用于要安装在车辆上的通信系统。但是在这种情况下，ECU已经发送的消息的发送定时可能不会变得彼此接近并且落入振荡状态。这通过使用图13的示例来示出。

例如，在需要ECU以尽可能接近的定时发送消息的情况下，考虑ECU A、ECU B和ECU C。假设整个通信系统的平均周期约为9ms(毫秒)。而且假设发送周期如图13(A)所示，第一个周期的发送时间被设置为初始条件，并且在第二周期后续的周期中，发送定时被设置为使得ECU A在第一周期的ECU B的发送定时发送消息，ECU B在第一周期的ECU C的发送定时发送消息，并且ECU C在第一周期的ECU A的发送定时发送消息。此时，图13(A)中所示的数值指示发送顺序。ECU的发送定时保持振荡并且既不彼此接近也不会聚，而且在其发送中甚至会出现由于跳过所导致的消息丢失。

即使发送定时设置为使得一个ECU向另外一个ECU发送消息，并且在其它ECU在初始发送定时+9ms时发送消息之后对其发送下一个消息，该发送顺序如图13(B)所示。与图13(A)所示的发送定时类似，每个ECU所发送的消息的发送定时保持振荡并且既不彼此接近也不会聚，而且在其发送中甚至会出现由于跳过所导致的消息丢失。类似地，即使使用其它ECU的发送定时的平均值，也会出现故障。

也就是说，当没有设置基准ECU时，专利文献1的方法的应用存在不允许每个ECU已经发送的消息彼此接近并会聚的情况。因此，存在对专利文献1的方法进行改进的空间。

专利文献1并没有公开在能够将消息划分为不少于两个的群组时使得消息的发送定时彼此相离的方法。专利文献1中描述了一种通过以固定时滞(time lag)将发送定时彼此分隔来输出消息方法。除非整个通信系统的平均周期是已知的，否则该方法无法使得两个群组的发送定时彼此相离。此外，根据操作状态，车辆的整个通信系统的平均周期会变化。由此，专利文献1的方法无法使得两个群组的发送定时彼此相离。因此，存在对专利文献1的方法进行改进的空间。

专利文献：日本专利申请特开No.2007-60400。

发明内容

本发明所要解决的问题

本发明是考虑到以上所描述的问题而做出的。本发明的目的是对属于相同群组的消息的发送定时进行调整，以使得在ECU发送消息时其发送定时尽可能接近。

本发明的另一个目的是对属于相同群组的消息的发送定时以及属于不同群组的消息的发送定时进行调整，以使得属于相同群组的消息的发送定时与不同群组的消息的发送定时尽可能相离。

解决问题的手段

为了解决以上所描述的问题，本发明提供了一种要安装在车辆上的通信系统，该通信系统具有通信网络，在所述通信网络中，多个终端连接到共用总线，多个电子控制单元经由所述总线彼此连接，并且消息以预先确定的发送间隔在电子控制单元之间发送且所发送的消息由此得以接收，

其中经由所述总线在电子控制单元之间发送和接收的消息根据消息信息的类型而被划分为多个群组，诸如第一群组、第二群组、…、和第N群组；

每个电子控制单元具有发送定时运算部件，其计算所要发送的每个群组的消息的发送定时；并且

所述发送定时运算部件使得：要从一个电子控制单元发送的属于相同群组的消息的发送定时比属于其它群组的消息的发送定时更接近于从其它电子控制单元接收的属于相同群组的消息的发送定时。

虽然在本发明的要安装在车辆上的通信系统中优选地使用其中将CAN用作通信协议的CAN通信线路，但是也可使用采用其它通信协议的通信线路。

在电子控制单元(ECU)之间发送和接收的消息被划分为多个群组。每个ECU以几乎相等的发送间隔周期性地发送消息。

每个ECU的发送定时运算部件从其它ECU之一接收消息，并且判断所接收的消息与该ECU发送的消息属于相同群组还是不同群组。

当从其它ECU所接收的消息属于相同群组时，所述发送定时运算部件通过改变其发送间隔来调整该ECU接下来发送的消息的发送定时，并且使得该ECU接下来发送的消息的发送定时接近于要从其它ECU接收的消息的发送定时。所述发送定时运算部件并非通过明显改变发送间隔来调整发送定时，而是通过发送定时运算部件保持几乎相等的发送间隔来较小程度改变发送间隔。

通过在ECU每次发送消息时重复调整消息的发送间隔，ECU所发送的该消息的发送定时变得比属于其它群组的消息的发送定时更接近于从其它ECU接收的属于相同群组的消息的发送定时。

通过在发送定时运算部件每次发送消息时调整消息的发送周期，在整个通信系统中，能够周期性地且共同地向CAN通信线路发送属于相同群组的消息。

通过使每个群组中的发送定时彼此接近，能够减少对接收的属于相同群组的消息的响应的延迟并且能够快速控制电子装置的操作。

优选地，所述发送定时运算部件对消息的发送定时进行调整，以使得要从一个电子控制单元发送的属于第一群组的消息的发送定时比属于第二至第N群组的消息的发送定时更接近于从其它电子控制单元接收的属于第一群组的消息的发送定时；并且

对消息的发送定时进行调整，以使得属于第一群组的消息的发送定时与属于不同于第一群组的第二至第N群组的消息的发送定时相离。

所述发送定时运算部件使ECU所发送的消息的发送定时尽可能与属于不同群组的消息的发送定时相离。由此，能够避免从该ECU发送的消息与属于不同群组的发送的消息相冲突，并且能够改善通信系统的总线的负载因数。与独立操作的电子装置相关的消息被划分为不同群组。由此，在一个控制装置的系统故障时，属于不同群组的消息在彼此相离的发送定时进行发送。由此能够防止通信受到不利影响。

在每个群组中设置父消息和子消息；

在从一个电子控制单元发送属于第一群组的子消息时，发送定时运算部件对消息的发送定时进行调整，以使得所述子消息的发送定时接近于从其它电子控制单元接收的属于第一群组的父消息的发送定时；并且

在从一个电子控制单元发送属于第一群组的父消息时，发送定时运算部件对消息的发送定时进行调整，以使得要从一个电子控制单元发送的父消息的发送定时与从其它电子控制单元接收的属于不同于第一群组的第二至第N群组的父消息的发送定时相离。

当ECU在其发送子消息之前从其它ECU之一接收消息时，该ECU的发送定时运算部件判断接收的消息是否为属于相同群组的父消息。当接收的消息是属于相同群组的父消息时，所述发送定时运算部件调整ECU发送的子消息的发送定时，以使得所述子消息的发送定时接近于所述父消息的发送定时。

由于发送子消息的所有ECU都执行以上所描述的操作，所以属于相同群组的子消息的发送定时变得与父消息的发送定时相接近。由此能够周期性地且共同地发送属于相同群组的消息。

当在从ECU发送父消息时接收的消息是属于不同于所述ECU的消息所属的群组的群组时，所述发送定时运算部件对发送定时进行调整，以使得要从所述ECU发送的父消息的发送定时与所接收的父消息的发送定时相离。

由于以上所描述的操作被发送属于不同群组的父消息的ECU所执行，所以能够使得属于不同群组的父消息的发送定时彼此相离。

如以上所描述的，由于子消息的发送定时变得接近于属于与所述子消息所属的群组相同的群组的父消息的发送定时，所以属于相同群组的消息的发送定时彼此接近，而属于不同群组的消息的发送定时则变得彼此相离。

更具体地，对于ECU发送的消息的最接近的发送间隔To，发送定时运算部件将下一个发送间隔Tnext设置为Tnext＝To+F。也就是说，发送定时运算部件利用力F对发送间隔进行调整。力F被表示为ECU发送的消息的发送定时与目标消息的发送定时之间的时滞r的函数。

当对属于相同群组的子消息的发送定时进行调整时，目标消息为父消息，而当对属于不同群组的父消息的发送定时进行调整时，目标消息为属于其它群组的父消息。

发送定时运算部件将接收目标消息的定时与ECU发送消息的发送定时之间的时滞设置为所述ECU发送消息的发送定时与目标消息的发送定时之间的时滞r。

此时，假设时滞r在目标消息的发送定时晚于发送定时运算部件发送消息的发送定时的情况下为正，则力F设置为在时滞r为正时力F为正而在时滞r为负时力F为负。由此，所述发送定时运算部件发送的消息的发送定时变得接近于目标消息的发送定时。ECU发送的消息的发送定时接近于目标消息的发送定时的状态被称为“吸引力发生作用”。

通过将力F设置为在时滞r为正时力F为负并且当时滞r为负时力F为正，发送定时运算部件发送的消息的发送定时变得与目标消息的发送定时相离。ECU发送的消息的发送定时变得与目标消息的发送定时相离的状态被称为“排斥力发生作用”。

因此，在发送定时运算部件发送的消息为子消息时，对发送定时进行设置以使得吸引力对于属于相同群组的父消息发生作用，而在发送定时运算部件所发送的消息为父消息时，对发送定时进行设置以使得排斥力对于属于不同群组的父消息发生作用。

可不在每个群组中都设置父消息和子消息；

发送定时运算部件对消息的发送定时进行调整，以使得要从一个电子控制单元发送的属于第一群组的消息的发送定时接近于从其它电子控制单元接收的属于第一群组的所有消息的发送定时；并且

发送定时运算部件对消息的发送定时进行调整，以使得要从一个电子控制单元发送的属于第一群组的消息的发送定时与从其它电子控制单元接收的属于不同于第一群组的第二至第N群组的所有消息的发送定时相离。

更具体地，当发送定时运算部件从其它ECU接收消息时，其判断所接收的消息是否属于相同群组，并且计算所接收的消息的发送定时和该发送定时运算部件所发送的消息的发送定时之间的时滞。

在接收到其它ECU所发送的所有消息之后，发送定时运算部件求取属于相同群组的消息之间的时滞的平均值以获得平均时滞，由此从所述平均时滞求取吸引力F。所述发送定时运算部件还求取属于不同群组的消息之间的时滞的平均值以获得平均时滞，由此从所述平均时滞求取排斥力F。所述发送定时运算部件根据所述吸引力和排斥力之和计算下一个发送间隔。

如以上所描述的，即使没有定义父消息或子消息，每个ECU也能够调整消息的发送定时，以使得属于相同群组的消息在尽可能接近的发送定时发送，而属于不同群组的消息在尽可能相离的发送定时发送。

优选地，根据其类型将消息划分为群组，并且优选地，包括与安全控制相关的消息群组、与车体控制相关的消息群组、与驾驶系统相关的消息群组和与传动系统相关的消息群组中的至少一个。

本发明的效果

如以上所描述的，在本发明的要安装在车辆上的通信系统中，发送定时运算部件对要从一个电子控制单元发送的消息的发送定时进行调整。通过使属于相同群组的消息尽可能接近，能够快速控制电子装置的操作。

更进一步，通过使属于不同群组的消息尽可能相离，能够防止属于不同群组的消息之间的冲突，并且能够改善总线的负载因数。

附图说明

图1是示出本发明的要安装在车辆上的通信系统的第一实施例的结构图。

图2示出了要安装在车辆上的通信系统中所要发送和接收的消息和周期。

图3是发送子消息的发送定时运算部件的操作原理的示例性视图，其中3(A)是父消息晚于子消息发送的情形，而3(B)是父消息早于子消息发送的情形。

图4是发送父消息的发送定时运算部件的操作原理的示例性视图，其中4(A)是父消息晚于属于不同群组的父消息发送的情形，而4(B)是父消息早于属于不同群组的父消息发送的情形。

图5是示出在G＝1且g＝2的情况下，时滞和力之间的关系的示例性视图。

图6是示出在G＝2且g＝2的情况下，时滞和力之间的关系的示例性视图。

图7是示出发送定时运算部件的操作的流程图。

图8示出了示例1中所执行的计算的结果。

图9示出了示例2中所执行的计算的结果。

图10示出了示例3中所执行的计算的结果。

图11示出了示例4中所执行的计算的结果。

图12示出了第二实施例的原理。

图13是现有技术的示例性视图。

附图标记的解释

10：要安装在车辆上的通信系统

20A1至20A4，20B1至20B4：电子控制单元(ECU)

Tnext：发送间隔

To：最接近的发送间隔

F：力

r：时滞

具体实施方式

以下将参考附图对本发明的实施例进行描述。

图1至11示出了本发明的第一实施例。

在本发明的要安装在车辆上的通信系统10中，多个电子控制单元(ECU)20连接到总线11以使得ECU 20彼此发送和接收消息。如图1所示，在第一实施例中，8个ECU 20A1至20A4和20B 1至20B4连接到总线11。CAN(控制器局域网)用作通信协议。

每个ECU 20周期性地向总线发送从传感器(图中未示出)所获得的数据等以作为消息，并且基于所述消息控制诸如电子装置之类的负载(图中未示出)。

每个ECU 20向总线发送一种或多种消息。所述消息被划分为多个群组。每个群组中都设置有一个父消息。相同群组中的其它消息被设置为子消息。

为了简化描述，在第一实施例中，8个ECU 20A1至20A4和20B1至20B4仅发送一种消息A1至A4和B1至B4。要从所述8个ECU 20发送的8条消息被划分为群组A和群组B。

ECU 20A1所发送的消息A1被设置为群组A的父消息，而ECU20A2至20A4所分别发送的消息A2至A4被设置为群组A的子消息。ECU 20B1所发送的消息B1被设置为群组B的父消息，而ECU 20B2至20B4所分别发送的消息B2至B4被设置为群组B的子消息。

希望其发送定时彼此接近的消息落入相同群组中。

用于对独立操作的电子装置进行控制的消息被划分为不同群组。例如，假设群组A的消息与空调相关，而群组B的消息与内部照明相关。当内部照明系统或空调系统失效或故障时，通过在彼此相离的发送定时发送属于不同群组的消息，防止了消息在通信中彼此干扰。

假设属于群组A的消息与传感器相关，而属于群组B的消息与促动器相关。当系统构造为促动器操作而传感器检查促动器的操作时，通过使得用于传感器的消息与用于促动器的消息的发送定时在时间上彼此相离，所述通信系统总能够有效率地操作。

每个ECU周期性地在适当的发送间隔发送消息。除非存在特定条件，否则发送间隔并非恒定。在一些情况下，发送间隔根据每个ECU的操作状态而发生变化。在没有共用时钟的一些情况下，发送间隔根据每个ECU的内部时钟的变化而发生变化。例如，即使在连接到传感器的ECU的平均发送间隔为10ms(毫秒)时，根据从传感器所输出信号的状态，在每次发送中发送间隔也会在9到11ms的范围内变化。

属于相同群组的消息从每个ECU 20以近似相等的发送间隔发送或者以发送间隔的整数倍发送。

如图2所示，重复发送消息A1至A4和B 1至B4的周期被设置为整个通信系统的平均周期Tc。

ECU 20具有发送定时运算部件21和发送/接收部件22。

如以下将要详细描述的，发送定时运算部件21计算并调整ECU 20所发送的消息的发送定时，即，ECU 20发送一条消息的定时与ECU 20发送下一条消息的定时之间的间隔Tnext，由此在经调整的发送定时发送消息。

发送定时运算部件21事先存储ECU 20所发送的消息以及其它ECU 20所发送的消息所属的群组，以及从ECU 20和其它ECU 20所发送的消息是父消息还是子消息。发送定时运算部件21由CPU和由所述CPU执行的程序构成。

发送/接收部件22经由总线向其它ECU 20发送消息并且从其它ECU 20接收消息。

图1仅示出了ECU 20A 1的发送定时运算部件21和发送/接收部件22。但是所有的ECU 20A2至20A4以及ECU 20B1至20B4都具有相同构造。

以下对本发明的原理进行描述。

如图2所示，在本发明中，每个ECU 20对消息的发送定时进行调整，以使得属于相同群组的消息在尽可能接近的发送定时进行发送，并且属于不同群组的消息在尽可能相离的发送定时进行发送。

首先，将在以下描述对发送子消息A2的ECU 20A2的发送定时进行调整的原理。

假设父消息为消息A1，发送定时运算部件21对子消息A2的发送间隔进行调整，以使得子消息A2的发送定时接近于属于相同群组A的父消息A1的发送定时。

发送定时运算部件21一直监视子消息A2的发送间隔。如图3所示，假设子消息A2之间的最接近的发送间隔为To，下一个发送间隔Tnext被设置为Tnext＝To+F。也就是说，通过称作“力”的量F对Tnext进行细微调整。

此时，如图3(A)所示，当父消息A1晚于子消息A2发送时，通过将F设置为F＞0，发送间隔Tnext长于To。由此子消息A2的发送定时变得接近于父消息A1的发送定时。也就是说，父消息A1的发送定时和子消息A2的发送定时之间的时滞r变短了。

父消息A1晚于子消息A2发送意味着父消息A1的发送定时在时间上落后于子消息A2的发送定时。而父消息A1先于子消息A2发送意味着父消息A1的发送定时在时间上早于子消息A2的发送定时。

如图3(A)所示，将先于当前父消息的前一条父消息A1与先于当前子消息的前一条子消息A2进行比较，父消息A1的发送定时先于子消息A2的发送定时。通过将先于当前父消息A1的前一条父消息与先于当前子消息A2的前一条子消息之间的时滞和当前父消息A1的父消息与当前子消息A2的子消息之间的时滞进行比较，采用较短的时滞作为要由发送定时运算部件21所使用的时滞r。图3(B)和4中所示的调整发送定时的方法与以上所描述的方法类似。

如图3(B)所示，当父消息A1先于子消息A2发送时，F被设置为F＜0。由此，发送间隔Tnext变得短于To。因此，子消息A2的发送定时变得接近于父消息A1的发送定时。也就是说，父消息A1和子消息A2之间的时滞r变短了。

其它消息变得接近于一条消息的状态被称为“吸引力发生作用”。也就是说，在相同群组中，吸引力在父消息上发生作用。

类似地，ECU 20A3和ECU 20A4分别对子消息A3和子消息A4的发送间隔进行调整。

如上所述，通过调整子消息的下一个发送间隔来确定其发送定时，属于相同群组的子消息的发送定时变得接近于父消息的发送定时。如图2所示，属于相同群组的消息的发送定时变得彼此接近。

以下将描述对发送父消息A1的ECU 20A1的发送定时进行调整的原理。

ECU 20A1的发送定时运算部件21对父消息A1的发送间隔进行调整，以使得父消息A1的发送定时与属于不同群组的父消息B1的发送定时相离。父消息A1之间的最接近的发送间隔被设置为To。

如图4(A)所示，当父消息B 1晚于父消息A1发送时，通过将F设置为F＜0，发送间隔Tnext变得短于To。由此，父消息A1的发送定时与父消息B1的发送定时相离。也就是说，父消息A1和B1之间的时滞r变长了。

如图4(B)所示，当父消息B 1先于父消息A1发送时，通过将F设置为F＞0，发送间隔Tnext变得长于To。由此，父消息A1的发送定时与父消息B1的发送定时相离。也就是说，父消息A1和B1之间的时滞r变长了。

其它消息变得与一条消息相离的状态被称为“排斥力发生作用”。也就是说，排斥力在属于不同群组的父消息A1和B1上发生作用。

类似地，ECU 20B1对父消息B1的发送间隔进行调整。

如上所述，通过对属于不同群组的父消息之间的发送间隔进行调整以确定其发送定时，父消息的发送定时变得彼此相离。

如图2所示，属于相同群组的子消息的发送定时变得接近于父消息的发送定时，而属于不同群组的父消息的发送定时变得彼此相离。由此，属于相同群组的消息的发送定时变得彼此接近，而属于不同群组的消息的发送定时变得彼此相离。

实际上，父消息B1对于父消息A1呈现为前向和后向。选择父消息A1和B1之间较短的时滞r。参考图4对父消息A1和B1彼此相离不太远的情况进行描述。在父消息A1和B 1彼此相离很远的情况下，选择父消息A1和B1之间较短的时滞r。因此，父消息A1和B1逐渐彼此相离并且发送在

时发送定时变得稳定。对于子消息同样如此。

当它们被一般性描述时，以上所描述的内容如以下所述。

对于最接近的发送间隔To，每条消息的下一个发送间隔Tnext被设置为Tnext＝To+F。也就是说，利用力F对发送间隔进行细微调整。

关于ECU 20发送的消息的发送定时与目标消息(在对属于相同群组的子消息的发送定时进行调整时为父消息，而在对属于不同群组的父消息的发送定时进行调整时为不同群组的父消息)的发送定时之间的时滞r，在目标消息的发送定时晚于其发送定时被调整的消息的发送定时时，时滞r被定义为正方向时滞。

此时，在时滞r为正力F为正、而时滞r为负力F为负时，力F是吸引力。在时滞r为正力F为负、而当时滞r为负力F为正时，力F是排斥力。

力作为时滞r的函数被表示为F(r)的形式。力F(r)选择为如下：

当时滞r为0时，即，在所要发送的消息与目标消息相同时，力F(0)＝0，并且不利用力F进行调整。

在力F为吸引力的情况下，在r＝0的附近，当r＞0时F＞0，并且当r＜0时F＜0。在力F为排斥力的情况下，当r＞0时F＜0，并且当r＜0时F＞0。当时滞r的绝对值|r|足够大时，力F的绝对值|F|与时滞的绝对值|r|成比例地减小。

当时滞r为±∞时(正负方向上为无穷)，力F(±∞)＝0。

将每条消息的力F设置为如下：

子消息的力F设置为，使得吸引力作用于属于相同群组的父消息。

父消息的力F设置为，使得排斥力作用于属于不同群组的父消息。

在第一实施例中，描述了将消息划分为两个群组的示例。当存在不少于三个的群组时，找到属于不同群组的多个父消息之间的时滞r的平均值。力F被计算为时滞r。作为选择，在计算了作用于属于不同群组的多个父消息的力F之后，所述力之和被作为力F。

图5是示出表示时滞r和力F之间的关系的示例的示例性视图。在图5的示例中，力F(r)＝2·G·r/(r²+g²)，其中G＝1且g＝2。

此时，如以上所描述的，当时滞r为0时，力F(0)＝0。在力F为吸引力的情况下，在r＝0的附近，当r＞0时F＞0，并且当r＜0时F＜0。当时滞r的绝对值|r|足够大时，力F的绝对值|F|与时滞的绝对值|r|成比例地减小。当时滞r为±∞时，力F(±∞)＝0。

图6示出了力F(r)＝G·(r/g²)·exp(-r²/(2·g²))的情况，其中G＝2且g＝2。

以下参考图7的流程图对调整发送子消息的ECU 20A2的发送定时的操作进行描述。

ECU 20A2的发送定时运算部件21周期性地向总线发送消息A2并且计算发送周期To。图7示出了晚于子消息A2发送父消息A1的操作。

在步骤S1，ECU 20A2接收ECU 20A1所发送的父消息A1。

在步骤S2，ECU 20A2经由发送/接收部件22发送子消息A2。

在步骤S3，ECU 20A2接收ECU 20A1所发送的父消息A1。发送定时运算部件21根据所接收的消息上所描述的ID(标识符)来判断所接收的消息是否为父消息并且是否属于相同的群组。

在步骤S4，发送定时运算部件21计算从子消息A2已经被发送的定时到父消息A1已经被接收的定时的时滞r。采用从在步骤S1所观察到的定时所找到时滞和从在步骤S3所观察到的定时所找到的时滞中的较小时滞作为时滞r。

在步骤S5，发送定时运算部件21通过使用时滞r计算力F。

在步骤S6，发送定时运算部件21计算下一个发送间隔Tnext。

程序返回步骤S1，在该步骤，在步骤S2发送的子消息A2的发送定时之后经过发送间隔Tnext之后发送下一个子消息A2。

发送子消息的其它ECU 20的操作与图7所示的操作类似。

如图7所示，ECU 20A1发送父消息A1。一旦接收到ECU 20B1所发送的父消息B1，发送定时运算部件21计算时滞r。发送定时运算部件21根据时滞r计算下一个发送间隔Tnext，由此设置下一个父消息A1的发送定时。

以下参考示例来描述发送定时在针对于每个群组和消息的周期数的一个周期内的变化。

示例1

针对于整个通信系统的一个周期的每个消息的发送定时的变化进行仿真。

8个ECU 20A1至20A4和20B1至20B4所发送的消息被划分为由消息A1至A4所构成的群组A以及由消息B1至B4所构成的群组B。消息A1和B1被设置为父消息，而其它消息则被设置为子消息。当子消息分别在父消息上施加吸引力并且排斥力作用于属于不同群组的父消息之上时，通过使用Tnext＝To+F来计算每个消息的发送间隔。力F被设置为F(r)＝2·G·r/(r²+g²)。吸引力＝F。排斥力＝-F，其中G＝0.02且g＝2。

基于通过计算所获得的发送间隔，求取每条消息的发送定时在平均周期的开始时间之后所经历的毫秒数。

从每个ECU 20开始发送和接收消息的定时计数周期数。该周期表示整个通信系统10的平均周期(整个通信系统的一个周期)。如图2的周期Tc的情况下，平均周期表示在整个通信系统10中每个ECU 20发送消息并且重复消息的发送的周期。在示例1中，一个周期被设置为8ms。

在发送定时的初始值处于一个周期之内时，属于群组A的父消息A1的发送定时被设置为5.0ms。子消息A2、A3和A4的发送定时分别被设置为2.0ms、7.0ms和7.5ms。属于群组B的父消息B1的发送定时被设置为4.0ms。子消息B2、B3和B4的发送定时分别被设置为3.5ms、5.0ms和6.0ms。

所有消息在每个周期Tc从每个ECU发送一次。

示例2

假设发送定时由于外部因素发生变化的情况，在每个周期使所有消息产生具有50μsec宽度的均匀分布的发送波动。

其它条件与示例1中相同。

示例3

力F的常量被设置为G＝1且g＝2。其它条件与示例1中相同。

示例4

力F被设置为F＝G·(r/g²)·exp(-r²/(2·g²))。吸引力＝F。排斥力＝-F，其中G＝0.04且g＝2。其它条件与示例1中相同。

图8示出了示例1中所执行的计算的结果。在本发明中，在约600个周期处，子消息的发送定时变得几乎与父消息相等，并且群组A的发送定时和群组B的发送定时彼此相离。

图9示出了示例2中所执行的计算的结果。每个消息的发送定时具有稳定状态，其中消息波动而没有振荡和发散。也就是说，子消息的发送定时变得与父消息接近，而属于不同群组的消息的发送定时变得彼此相离。

图10示出了示例3中所执行的计算的结果。发送定时变为稳定所需的时间段短达大约10个周期。

在图10中，由于力被设置得大，所以发送定时有所振荡，但是振荡小到约1ms。由此，在振荡的容许范围约为1ms时，可以选择数值G＝1且g＝2。

当G的数值被设置为大于示例1中设置的数值时，发送定时有所振荡。由此，当G的数值被设置得更大时，存在振荡变大并且无法控制的情况。由于存在发送定时根据力F的常量G和g的数值发生振荡的情况，所以在使用G和g时，需要根据诸如达到稳定的时间限制之类的条件来选择常量。

图11示出了示例4中所执行的计算的结果。在数百个周期处，子消息的发送定时变得几乎与父消息相等，并且在每个群组中以恒定的发送定时发送消息。示例4中用于求取力的等式与示例1中有所不同。示例4中子消息的发送定时变得几乎与父消息相等的周期短于示例1。

但是当父消息的发送定时和子消息的发送定时之间的时滞大于特定数值时，力不发生作用并且由此存在出现无法控制的消息的情况。在示例4中所使用的力的等式的情况下，如图6所示，当时滞被设置为g的数值的2至3倍时，力几乎为零。因此，需要在检测整个周期(示例4中为8ms)之后选择示例4中所使用的等式。

如以上所描述的，在本发明中，每个ECU对其发送的消息的发送定时进行调整。能够使得属于相同群组的消息尽可能接近，并且使得属于不同群组的消息彼此相离。由此，能够对在消息的发送和接收中彼此相关的电子装置的操作进行快速控制，并且避免属于不同群组的消息之间的冲突，并由此改善总线的负载因数。

在本发明中，每个ECU顺序改变消息的发送定时。基本周期仅需要作为初始值。因此，即使整个通信系统10的平均周期准静态地进行变化，也能够使得属于不同群组的消息的发送定时彼此相离。

本发明可以在消息的周期彼此不相等而是一些消息的周期为其它消息的周期的整数倍时得以应用。能够以消息A1的最接近的发送间隔为To＝10ms并且消息A2的最接近的发送间隔为To＝20ms作为示例。

以上所描述的方法还可应用于需要以与消息Y不相等但与消息Y的发送定时间隔例如1ms的发送定时发送消息X的情况。在这种情况下，发送包括消息X在内的消息的ECU 20可以使用从消息X的发送定时偏移1ms的X+1ms＝X’作为消息X的虚拟发送定时。ECU 20可以将本发明应用于虚拟发送定时X’，以使得消息的发送定时变得彼此接近。

进一步通过将通信系统10的所有消息设置为父消息，也就是说，在所有消息之间施加排斥力以使得发送定时彼此相离，能够在一个周期内均匀分布消息的发送定时。

本发明还可应用于其它ECU 20希望在消息被触发的定时彼此发送数据的情况。与以上所描述的第一实施例有所不同，相同的ECU可以发送不同群组的消息，并且不同ECU可以发送相同群组的消息。

图12示出了本发明的第二实施例。

在第二实施例中，并不在相同群组中定义父消息。每个ECU 20如以下所描述的那样计算消息的发送间隔Tnext。

以下通过发送消息A1的ECU 20A1作为示例来描述第二实施例的构造。一旦接收到属于相同群组的其它消息A2至A4，ECU 20A1的发送定时运算部件21就测量消息A1的发送定时与其它消息A2至A4的接收定时之间的时滞ra2、ra3和ra4。发送定时运算部件21进一步求取时滞ra2、ra3和ra4的平均值以获得平均时滞ra，由此通过使用平均时滞ra求取吸引力F 1。

此后，发送定时运算部件21接收群组B的消息B1至B4，并且测量消息A1的发送定时与其它消息B2至B4的接收定时之间的时滞rb2、rb3和rb4。发送定时运算部件21进一步求取时滞rb2、rb3和rb4的平均值以获得平均时滞rb。通过使用平均时滞rb，发送定时运算部件21求取排斥力F2。

发送定时运算部件21将吸引力F 1+排斥力F2之和设置为计算下一个发送间隔Tnext时要使用的力。

在以上所描述的构造中，即使没有在每个群组中定义父消息，ECU20也能够对消息的发送定时进行调整，以使得属于相同群组的消息在尽可能接近的发送定时进行发送，并且属于不同群组的消息在尽可能相离的发送定时进行发送。

其它ECU 20能够通过执行类似操作来调整消息的发送定时。

发送定时运算部件21可以根据消息的发送定时和其它消息的发送定时之间的时滞，不求取平均时滞ra、rb而求取ECU之间的吸引力和排斥力，并且使用这些力之和作为计算下一个发送间隔Tnext所要使用的力。

例如，消息A1的发送间隔设置为使得对属于相同群组A的其它消息A2至A4应用吸引力(FA2、FA3和FA4)，并且向属于不同群组B的消息B 1至B4应用排斥力(FB1、FB2、FB3、FB4)。在计算了每个力之后，将所有力之和(FA2+FA3+FA4+FB 1+FB2+FB3+FB4)设置为应用于消息A1的力F。

根据第二实施例的平均时滞为每个消息计算发送间隔Tnext的情形以及根据消息和其它消息之间的各时滞求取力并且根据力之和计算发送间隔Tnext的情形可能混合出现。此外，在其中定义父消息的群组和不在其中定义父消息的群组可以混合出现。

由于第二实施例的其它构造以及操作和效果与第一实施例类似，所以第二实施例与第一实施例相同的部分以与第一实施例相同的附图标记来表示，并且在此省去其描述。

Claims (4)

1.一种要安装在车辆上的通信系统，所述通信系统具有通信网络，在所述通信网络中，多个终端连接到共用总线，多个电子控制单元经由所述总线彼此连接，并且消息以预先确定的发送间隔在所述电子控制单元之间发送且所发送的消息由此得以接收，

其中经由所述总线在所述电子控制单元之间发送和接收的所述消息根据消息信息的类型而被划分为第一群组、第二群组、…、和第N群组的多个群组；

每个所述电子控制单元具有发送定时运算部件，所述发送定时运算部件计算所要发送的每个群组的消息的发送定时；并且

对于所发送的消息的最接近的发送间隔To，所述发送定时运算部件将下一个发送间隔Tnext设置为Tnext=To+F，

其中，F被表示为所发送的消息的发送定时与目标消息的发送定时之间的时滞r的函数，并且利用量F，对所述下一个发送间隔Tnext进行调整，

以使得要从一个所述电子控制单元发送的属于所述第一群组的消息的发送定时比属于所述第二群组至所述第N群组的消息的发送定时更接近于从其它电子控制单元接收的属于所述第一群组的消息的发送定时；并且

以使得属于所述第一群组的所述消息的所述发送定时与属于不同于所述第一群组的所述第二群组至所述第N群组的所述消息的所述发送定时相离。

2.如权利要求1所述的要安装在车辆上的通信系统，其中在每个群组中都设置父消息和子消息；

在从一个所述电子控制单元发送属于所述第一群组的所述子消息时，所述发送定时运算部件对消息的发送定时进行调整，以使得所述子消息的发送定时接近于从所述其它电子控制单元接收的属于所述第一群组的所述父消息的发送定时；并且

在从一个所述电子控制单元发送属于所述第一群组的所述父消息时，所述发送定时运算部件对消息的发送定时进行调整，以使得要从一个所述电子控制单元发送的所述父消息的发送定时与从所述其它电子控制单元接收的属于不同于所述第一群组的所述第二群组至所述第N群组的所述父消息的发送定时相离。

3.如权利要求1所述的要安装在车辆上的通信系统，其中不在每个群组中都设置父消息和子消息；

所述发送定时运算部件对消息的发送定时进行调整，以使得要从一个所述电子控制单元发送的属于相同群组的消息的发送定时比属于所述其它群组的消息的发送定时更接近于从所述其它电子控制单元接收的属于相同群组的所有消息的发送定时；并且

所述发送定时运算部件对消息的发送定时进行调整，以使得属于所述其它群组的所述消息的所述发送定时彼此相离。

4.如权利要求1所述的要安装在车辆上的通信系统，其中所述共用总线由CAN通信线路构成。

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