CN102598594A - 车辆用网关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用网关装置，其被搭载于车辆上，与车外网络、车内信息系统网络、和车内控制系统网络这三者相连接，并对三者之间的数据通信进行控制。而且，该车辆用网关装置具有如下的功能，即，根据车辆的行驶状况，而对车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信的、相对于车外网络和车内信息系统网络之间的数据通信的优先度进行变更。

Description

车辆用网关装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用网关装置，其被搭载于车辆上，并与车内的信息系统、控制系统网络、以及车外网络这三者相连接，并对相互的数据通信进行控制。
背景技术
由于在近几年的汽车中，不仅发动机、制动系统被电子控制，而且各种系统也被电子控制，从而实施这些系统之间的数据通信，因此在车内形成了网络。此外，由于从仅车内的封闭的系统中取得车辆周围的交通信息等车外信息，因此也广泛地进行如下的通信，即，通过路车间通信、车车间通信等而与其他车辆或车外的数据中心之间实施数据通信。专利文献1中记载了如下内容，即，在车辆的信息系统网络与控制系统网络之间配置网关装置，并定期地对信息系统和控制系统的各自的状态进行监视，当在信息系统与控制系统的协作之际发生不匹配时，通过实施对相互的访问进行切断或转换的访问控制，从而能够在不损害车辆控制的稳定性和安全性的条件下进行信息系统和控制系统的协作。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-193572号公报
发明内容
发明所要解决的课题
与车外网络之间的通信较之于车内的信息系统、控制系统网络之间的通信，存在数据传送量较多的倾向。另一方面，虽然在车内的信息系统、控制系统网络之间的通信中，数据传送量较少，但是较之于与车外网络之间的通信，更重视实时性。而在专利文献1记载的网关装置中，关于这种三个网络之间的通信控制既没有记载也没有给出启示。因此，本发明的课题在于，提供一种车辆用网关装置，该车辆用网关装置对车内的信息系统、控制系统网络与车外网络之间的通信进行控制，并能够实施对应于在各个网络之间所实施的数据通信的、适当的通信控制。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明所涉及的车辆用网关装置被搭载于车辆上，与车外网络、车内信息系统网络、和车内控制系统网络相连接，并对三者之间的数据通信进行控制，其特征在于，根据车辆的行驶状况，而对车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信、与车外网络和车内信息系统网络之间的数据通信的优先度进行变更。
在车辆行驶过程中，使车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信，优先于车外网络和车内信息系统网络之间的数据通信即可。另一方面，在车辆停车时，可以使车外网络和车内信息系统网络之间的数据通信，优先于车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信。本车辆到交叉路口或预计停止位置为止的距离、或者预计到达时间越短，越提高车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信的优先度即可。
根据本发明，通过根据车辆的行驶状况，而对车内信息系统网络和车辆控制系统网络之间的数据通信的、相对于车外网络和车内信息系统网络之间的数据通信的优先度进行变更，从而能够实施适合于各自的数据通信的适当的通信控制。
例如，在行驶过程中，通过优先进行车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信，从而确保实时性。此外，在停车时，由于为了行驶控制而确保实时性的必要性较低，因此通过提高与车外网络之间的通信的优先度，从而有效地实施大容量数据通信。由于在时间或距离上越接近交叉路口，确保行驶控制的实时性的必要性越增加，因此提高车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信的优先度即可。
附图说明
图1为表示搭载了本发明所涉及的网关装置的车辆的网络结构的框图。
图2为表示在图1的网关装置中的网络之间通信的数据示例的示意图。
图3为表示图1的装置中的网络控制处理流程的一个示例的流程图。
图4为表示图1的装置中的网络控制处理流程的另一个示例的流程图。
图5为表示图1的装置的网络控制处理流程中的优先控制的一个示例的流程图。
图6为以比较的方式表示图5的优先控制中的数据包发送和通常时的数据包发送的图。
图7为表示图1的装置的网络控制处理流程中的优先控制的另一个示例的流程图。
图8为表示图7的优先控制中的优先等级的设定示例的表。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细说明。为了使说明容易理解，在各个附图中对于同一结构要素尽可能标记同一参照符号，并省略重复的说明。
图1图示了搭载有本发明所涉及的网关装置的车辆的网络结构。在本实施方式中，由对车内控制系统网络、车内信息系统网络、车外网络这三者进行连接的车载网关装置1构成本发明所涉及的网关装置，其中，所述车内控制系统网络由实施对发动机、制动装置、电源系统等的车辆控制的各个ECU(Electric Control Unit：电子控制单元)组构成，所述车内信息系统网络由对驾驶员提供有助于驾驶的信息或多媒体信息的信息处理系统的ECU组构成，所述车外网络以路车间通信系统、车车间通信系统、对车辆和信息中心进行连接的电话线路或数据通信线路为基础，所述路车间通信系统基于以VICS(Vehicle Information and Communication System：车辆信息通信系统)为代表的ITS(Intelligent Transport Systems：智能运输系统)。
其中，车内控制系统网络的数据传送遵循CAN(Controller AreaNetwork：控制器局域网)协议。CAN报文中的每个报文具有固有的ID(标识符)，因此，在CAN网络上，能够通过使用该ID而毫无疑义地对信息是否相同进行辨别。
另一方面，车内信息系统网络与车外网络均遵循TCP/IP(TransmissionControl Protocol/Internet Protocol：传输控制协议/因特网协议)，并在数据的发送方和接收方之间确立假定的连接，从而实施数据通信。
由于车内控制系统网络与车内信息系统网络、车外网络的传送协议不同，因此需要对此进行转换。虽然车内信息系统网络与车外网络的协议共通，但是由于是跨越网络的连接，因此有时需要进行转换。这些转换是通过网关装置1而实施的。
车内控制系统网络35上连接有对向车辆的非法入侵等进行检测并通过车外网络而进行通知的远程安全ECU31、对灯光系统等进行控制的车体ECU32、对车辆的电机系统进行控制的电源ECU33、对换档状态进行控制的换档ECU34等，并且车内控制系统网络35与网关装置1的CAN接口(I/F)11相连接。车内信息系统网络中包括含有导航功能的多媒体ECU20等，并且车内信息系统网络与网关装置1的USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)接口14相连接。车外网络通过天线17而与网关装置1的通信模块接口10相连接。
网关装置1还具备CPU15、存储器13、输入输出接口(I/O)12、GPS(GlobalPositioning System：全球定位系统)接收器接口16，且GPS接收器IF16上连接有接收来自GPS卫星的信号的天线21。
图2为表示在通过该网关装置1而连接的网络之间进行通信的数据包的一个示例的示意图。作为通过网关GW-A而从信息系统ECU组(车内信息系统网络)向车辆ECU组(车内控制系统网络)进行通信的数据，例如，具有由多媒体ECU20通知的当前位置的转弯信息(数据D2)，从而换档ECU34根据接收数据，而执行“向最优的换档状态变更”的处理P2。
作为通过网关GW-B而从车辆ECU组(车内控制系统网络)向车外网络进行通信的数据，例如，具有从安全ECU31向车外的信息中心进行通知的警报信息(数据D1)，从而在车外网络的信息中心，执行“警报信息的接收”的处理P1。
作为通过网关GW-C而从车外网络向信息系统ECU组(车内信息系统网络)进行通信的数据，例如，具有从信息中心向多媒体ECU20进行通知的、包括浏览器用的数据在内的多媒体信息(数据D3)，从而在信息系统ECU组中，执行将接收数据显示在显示器上的处理P3。
参照图3的流程图对该网关装置1的动作进行说明。该处理流程在如下的期间内在预定的时刻反复执行，所述期间为，在车辆的电源被接通，网关装置1结束预定的起动时的执行程序而转移到通常动作后，到车辆的电源被断开，网关装置1被关闭为止的期间。
首先，从车速传感器36读取车速V信息(步骤S1)。接下来，将该V的绝对值与阈值Vth进行比较(步骤S2)。该Vth被设定为零、或者能够判断车辆是否处于大致停止状态程度的足够低的数字。在车速V以绝对值的形式表示而V在Vth以下时，判断为车辆处于停止状态从而进入步骤S3，将从车外网络向由信息系统ECU组构成的车内信息系统网络传递信息的路径、即GW-C设定为，优先于GW-A。另一方面，在步骤S2中V以绝对值的形式表示而超过Vth的情况下，判断为车辆处于行驶状态从而进入步骤S4，将从由信息系统ECU组构成的车内信息系统网络向由车辆ECU组构成的车内控制系统网络传递信息的路径、即GW-A设定为，优先于GW-C。
如上文所述，在行驶过程中，通过优先进行从车内信息系统网络向车内控制系统网络的通信，从而能够确保实时性，进而能够稳定地实施行驶控制等。另一方面，由于在停车过程中，确保这种行驶控制的实时性的必要性较低，因此通过优先进行从车外网络向车内信息系统网络的通信，从而能够有效地实施大容量的数据通信。
参照图4的流程图对网关装置1的动作的另一示例进行说明。在该处理的情况下，首先，从车速传感器36读取车速V信息，并读取到交叉路口为止的距离信息L(步骤S11)。到该交叉路口为止的距离信息L，例如，通过对本车辆的当前位置和交叉路口位置信息进行对照，从而被计算出，其中，所述本车辆的当前位置是根据从GPS卫星接收到的信号而计算出的，所述交叉路口位置信息被登录在，搭载于车辆上的存储装置内所存储的地图数据库中。或者，可以通过车外网络而取得邻近的交叉路口位置信息。作为交叉路口位置，例如，只需在向该交叉路口的进入位置处存在停止线的情况下，将该停止线位置设定为交叉路口位置，而在不存在停止线的情况下，将与所交叉的道路的连接位置设定为交叉路口位置即可。
接下来，与上述的步骤S2相同地，实施对车速V的绝对值与阈值Vth进行比较的处理(步骤S12)。在车速V以绝对值的形式表示而V在Vth以下时、即判断为车辆处于停止状态时的处理，与上述的步骤S3相同，将从车外网络向由信息系统ECU组构成的车内信息系统网络传递信息的路径、即GW-C设定为，优先于GW-A(步骤S13)。另一方面，在步骤S12中V以绝对值的形式表示而超过Vth时，判断为车辆处于行驶状态从而进入步骤S14，根据L而对从由车辆ECU组构成的车内控制系统网络向由信息系统ECU组构成的车内信息系统网络传递信息的路径、即GW-C的优先度进行变更。具体而言，设定为L越短GW-C的优先度越增高。
优先度越高的通信，与优先度较低的通信相比越能够确保实时性。因此，通过将从车内控制系统网络向车内信息系统网络的通信的优先度设定为，越接近交叉路口越增高，从而确保其实时性。特别是，由于在交叉路口附近，需要对考虑到行进路线发生交错的其他车辆或横穿的行人等的控制予以重视，因此提高其优先度。在此，虽然对根据到交叉路口为止的距离来设定优先度的示例进行了说明，但是也可以根据预计到达时间来设定优先度。而且也可以不根据到交叉路口为止的距离，而根据到预计停止位置为止的距离、或预计到达时间来设定优先度。预计停止位置只需根据从车外网络获得的周围的道路状况(信号灯的状态或其他车辆的行驶状态)等而进行判断即可。
接下来，对优先控制处理的具体内容进行说明。图5为，表示优先控制处理的一个示例的流程图，在此，以如下情况为例进行说明，即，对应于被设置在各个网关上的输入端口1～3(对应于图1中的GW1～GW3)而设置有缓冲存储器1～3，并使来自端口2的数据包的送出优先进行的情况。
首先，来自端口N的输入数据在被取得之后，积蓄在相对应的缓冲存储器N中(步骤S21)。接下来，对在以FIFO(First in First Out：先进先出)方式送出数据包时是否能够在限制时间内放行预定数量的数据包进行判断，所述FIFO方式为，从先输入到缓冲存储器中的数据包起进行输出的方式(步骤S22)。该判断是对是否能够送出预定数量的被优先控制的通信的数据包进行判断。在判断为可放行时，不实施特殊的优先控制而以通常的FIFO方式送出数据(数据包)(步骤S23)。此外，当判断为在限制时间内送出预定数量的数据包较为困难时，进入步骤S24，对有无作为优先对象的、缓冲存储器2的数据(数据包)进行判断。由于在缓冲存储器2中不存在数据(数据包)时，无需实施特别的优先控制，因此进入步骤S23而以通常的FIFO方式送出数据(数据包)。另一方面，当在缓冲存储器2中存在数据(数据包)时，进入步骤S25而从缓冲存储器2中送出预定数量的数据包。通过反复进行该处理，从而保证在预定时间内从缓冲存储器2送出预定数量的数据包。
图6以比较的方式图示了通常的数据包通信(FIFO)和本发明所涉及的优先控制的数据包通信的状态。在通常时的通信中，如1所示，各个数据包按照被输入的顺序，即，按照P10、P20、P30、P11、P21、P31、P12、P22、P32、…的顺序而被送出。因此，例如，由于即使在P22～P24的数据包在时间上先被需要的情况下，也需要P13、P14、P32、P33的数据包发送，因此需要花费该部分时间。与此相对，当使用本发明所涉及的优先控制时，由于在先实施了P22～P24的发送之后，再发送P12～P14、P32～P34的数据包，因此能够优先地实施处理。
图7为，表示优先控制处理的另一个示例的流程图，此处，对根据服务而实施优先控制的情况进行说明。对应于被设置在各个网关上的输入端口1～3(对应于图1中的GW1～GW3)而设置有缓冲存储器1～3，该点与图5所示的优先控制处理相同。
首先，来自端口N的输入数据在被取得后，积蓄在相对应的缓冲存储器N中(步骤S31)。接下来，取得该数据包的对象服务的ID(步骤S32)。之后，对在以FIFO方式送出数据包的情况下是否能够在限制时间内放行预定数量的数据包(步骤S33)。在判断为可放行时，不实施特别的优先控制而以通常的FIFO方式送出数据(数据包)(步骤S34)。另一方面，当判断为在限制时间内送出预定数量的数据包较为困难时，进入步骤S35，按照服务的优先等级来决定送出的数据包，并送出对象数据包直到达到预定数量或服务结束单位为止。通过反复进行该处理，从而能够保证向优先等级较高的服务发送所需要的数据包。
图8为表示对应于行驶状态的、各个服务的优先等级的设定示例。此处，箭头表示信息传递的主要路线，目的地在括号内被表示的情况，表示仅在多媒体ECU20中存在显示功能的情况下实施的数据传送。此处，紧急报警系统的服务常时被设定为最优先，而与数据容量较大的多媒体系统之间的服务通常被设定为最低的优先等级。行驶过程中(包含行驶前)使行驶辅助系统的服务的优先等级仅次于紧急报警系统而较高地被设定。该行驶辅助系统中包括，对在车行道上的行驶进行辅助的车道保持辅助系统(LKA：Lane KeepAssist)、换档ECU等的自动变速系统(AT：Automatic Transmission)、作为泊车辅助系统的IPA(Intelligent Parking Assist：智能泊车辅助系统)等的控制。在停车时，安全系统的服务的优先等级仅次于紧急报警系统而较高地被设定。该安全系统的服务的优先等级在行驶过程中仅次于行驶辅助系统。远程诊断系统、HUD(平视显示器)、ESPO(节能驾驶辅助信息提供)等利用CAN信息的非行驶辅助系统被设定为低于该安全系统的优先等级，并且驾驶员辅助系统被设定为更低的优先等级。此处所示的优先等级的设定为一个示例，对每个服务还可以进一步变更优先等级。
符号说明
1…车载网关装置；
10…通信模块接口；
11…CAN接口；
12…输入输出接口；
13…存储器；
14…USB接口；
15…CPU；
16…GPS接收器接口；
17、21…天线；
20…多媒体ECU；
31…远程安全ECU；
32…车体ECU；
33…电源ECU；
35…车内控制系统网络；
36…车速传感器。

Claims (4)

1.一种车辆用网关装置，其被搭载于车辆上，与车外网络、车内信息系统网络、和车内控制系统网络相连接，并对三者之间的数据通信进行控制，其特征在于，
根据车辆的行驶状况，而对车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信、与车外网络和车内信息系统网络之间的数据通信的优先度进行变更。
2.如权利要求1所述的车辆用网关装置，其特征在于，
在车辆行驶过程中，使车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信，优先于车外网络和车内信息系统网络之间的数据通信。
3.如权利要求1或权利要求2所述的车辆用网关装置，其特征在于，
在车辆停车时，使车外网络和车内信息系统网络之间的数据通信，优先于车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信。
4.如权利要求1至权利要求3中任意一项所述的车辆用网关装置，其特征在于，
本车辆到交叉路口或预计停止位置为止的距离、或者预计到达时间越短，越提高车内信息系统网络和车内控制系统网络之间的数据通信的优先度。
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