CN103797735B

CN103797735B - 用于使车辆的车载电网中的网络参与者同步的方法和装置

Info

Publication number: CN103797735B
Application number: CN201280044253.8A
Authority: CN
Inventors: H·阿克尔; U·施特林
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: CN103797735A; US20140334477A1; DE102012216192A1; EP2756620A1; US9450691B2; KR20140088091A; WO2013037829A1

Abstract

本发明涉及一种用于使车辆的车载电网（2）中的网络参与者（6至12）同步的方法，所述方法包括：当满足预定的条件（42、50）时，通过至少一个第二网络参与者（8至12）接收与存在于第一网络参与者（6）中的第一定时器（20）相关的消息（44）；以及当满足预定的条件（42、50）时，基于与第一定时器（20）相关的消息（44）使第二网络参与者（8至12）中的第二定时器（22至26）同步。

Description

用于使车辆的车载电网中的网络参与者同步的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于使车辆的车载电网中的网络参与者/网络用户同步的方法，一种用于执行所述方法的控制装置，以及一种具有所述控制装置的网络参与者。

背景技术

由JP11 115 627A已知了，借助于额外的专用线路连接两个连接在数据总线上的网络参与者，以便使其在时间上彼此同步。

发明内容

本发明的目的在于，改进连接在数据总线上的网络参与者的时间上的同步。

该目的通过独立权利要求所述的特征实现。从属权利要求的主题是优选的改进方案。

根据本发明的一个方面，用于使车辆的车载电网中的网络参与者同步的方法包括以下步骤：

-当满足预定的条件时，通过至少一个第二网络参与者接收与存在于第一网络参与者中的第一定时器相关的消息；以及

-当满足预定的条件时，基于与第一定时器相关的消息使第二网络参与者中的第二定时器同步。

本方法基于这样的考虑：尤其因为需要把各个网络参与者与专用线路星状连接，所以用于使存在于车辆网络中的网络参与者的时间同步的专用线路随着网络参与者的数量一起增大，则不可避免的等待时间将导致不同步地接收相应的同步信号，这使得不能实现时间同步。

基于这种考虑，在给出的方法的范围中认识到，尽管能够通过车辆的车载电网执行同步，然而必须保证，在接收同步信号时，等待时间不会导致所有网络参与者最终在不同的时间点时间同步。

根据给出的方法的思想，使一确定的时间点与所有网络参与者协调，在该确定的时间点应该执行同步。因此，借助于给出的方法建议，确定至少一个预定的条件，每个网络参与者借助于该预定的条件可以识别到即将发生的同步并期待接收适于同步的消息。该预定的条件可以是任意的，其部分是从属权利要求的主题。

在一改进方案中，给出的方法包括以下步骤：

-基于参考时间使第一定时器同步；

-基于同步的第一定时器发送待接收的消息。

在给出的方法的一个额外的改进方案中，由无线接收的信号推导出参考时间。该无线接收的信号原则上可以是任意一个适合各个网络参与者的时间同步的信号。因此，无线接收的信号例如可以是DCF77信号，在欧洲该信号用于通过无线电使定时器同步，或者可以是无线电发射器的载波频率，例如基于无线电发射器本身能推导出无线电发射器的载波频率值。

无线接收的信号特别优选是全球导航卫星系统信号，缩写为GNSS信号，该GNSS信号基于技术是时间上高精确的信号，该信号允许在车辆中形式为传感器的网络参与者相应地时间上高度精确地同步。当前用于Car2X通信——即从一车辆至环境中其它车辆或系统、例如像交通信号灯或其它基础设施部件的数据交换——的研发的焦点在于这种同步。通过交换关于事故和其它危险地点、路段状态、交通标志和更多其它情况的信息可以得到在安全性和舒适性方面的优点。在此，在许多情况下必须实时提供信息。为了保证这种实时，例如该信息可以具有高度精确的时间标记，将该时间标记借助于相应的网络参与者与信息联系起来。然而，该时间标记必须相应地是高度精确的，这基于GNSS信号通过同步得到保证。用作GNSS信号的例如有：全球定位系统信号，缩写为GPS信号；全球导航卫星系统信号，缩写为GLONASS信号；或者伽利略信号。

在给出的方法的一个特别的改进方案中，按时间触发预定的条件。用于同步的时间触发器，即时间触发装置可以任意设计。因此，例如可以在各个网络参与者内部设置时钟，该时钟以确定的基础精度运行并允许足够精确地在时间上触发时间受控的同步。

在给出的方法的一个优选的改进方案中，按时间触发的条件是在网络中时分多址-数据传输方法，缩写为TDMA数据传输方法中时隙的时间位置。不同的网络协议，例如像FlexRay、PSI5、LIN等使用这种TDMA数据传输方法。因为该协议对本领域技术人员来说是已知的，所以不对该协议更详细描述。该改进方案基于这样的考虑：对TDMA数据传输方法来说，已经需要各个网络参与者彼此之间极准确的同步，以便能够在没有大的带宽损失的情况下在时隙中使用数据。该带宽损失基本上取决于错误的同步，即取决于不确定性：对所有网络参与者来说，何时能确定，时隙何时开始以及何时结束。在此使用该本身用于运行TDMA方法的在总线系统中存在的基础同步，以便因此也以足够的精确度传输与第一定时器相关的消息。

在给出的方法的一个备选的特别的改进方案中，按事件触发预定的条件。用于同步的和事件相关的触发器，即和事件相关的触发装置同样可以任意设计。和时间相关的触发器在时间上看确定性地工作，从而可预告同步的发生，而事件导向的触发器随机地工作，从而同步在时间上看随机发生，这取决于事件何时发生。然而，也可以通过例如车辆的车载电网转换确定的状态来强制发生随机事件，每个网络参与者根据该状态来识别即将发生的同步。例如这种按事件触发的方法适用于所有网络协议，在所述网络协议中不能在所有的网络参与者处一起识别到时间上恢复的结构，例如像在本领域技术人员已知的CAN总线中。

在给出的方法的一个优选的改进方案中，按事件触发的条件是预定的传感器信号的输出。该传感器信号可以任意设计。该改进方案对所有网络参与者来说都是可行的，所述网络参与者能够检测共同的事件，即通过传感器，像加速度、转速、照相机等。每个参与同步的仪器记录了预定的传感器信号的检测时间和可能还有检测持续时间作为按事件触发的条件，该按事件触发的条件例如可以是柱（Poller）或确定的曲线。因此，当按事件触发的条件出现时且相应的网络参与者期待其接收时，则通过车载电网发送与第一定时器相关的消息。

与第一定时器相关的消息尤其优选包含当前的时间，在产生消息时由第一定时器发送所述当前的时间。

根据本发明的另一个方面，设置了控制装置，用于执行根据前述权利要求之一所述的方法。

在给出的控制装置的一个改进方案中，给出的装置具有存储器和处理器。在此，给出的方法以计算机程序的方式存储在存储器中，而处理器设置用于当计算机程序从存储器被下载至处理器中时执行所述方法。

根据本发明的另一个方面，计算机程序包括程序编码工具，以便当在计算机上或给出的装置上执行计算机程序时，执行给出的方法的所有步骤。

根据本发明的另一个方面，计算机程序产品包括程序编码，该程序编码存储在计算机可读取的数据载体上，且当在数据处理装置上执行所述程序编码时，程序编码执行给出的方法。

根据本发明的另一个方面，用于车辆的车载电网的网络参与者包括给出的控制装置。

附图说明

结合对实施例的如下的描述使得本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现该发明的方式和方法变得更清楚和明白，结合附图更详细地说明所述实施例，其中

图1是车辆的车载电网的原理图，和

图2是TDMA传输的原理图，和

图3是通过CAN总线进行传输的原理图。

附图中相同的技术元件具有相同的附图标记并仅描述一次。

具体实施方式

参考图1，其示出了用于未进一步示出的车辆的车载电网2的原理图。

车载电网2包括数据总线4，该数据总线例如可以设计为本领域技术人员已知的FlexRay总线或者本领域技术人员已知的CAN总线。在本实施方案中，在数据总线4上双向连接了四个网络参与者6、8、10、12。

在本实施方案中，第一网络参与者6设计为GNSS接收器6且具有GNSS天线14，该GNSS接收器可借助于GNSS天线以对本领域技术人员来说本身已知的方式接收GNSS卫星18的GNSS信号16。GNSS信号16首先用于在空间中未进一步示出的车辆的绝对定位。然而可选地，GNSS接收器6也可以是第一网络参与者6的一部分，该第一网络参与者例如可以设计为导航仪，或者设计为内置的通信单元，该通信单元结合了不同的通信或接收模块。

在本实施方案中，第二网络参与者8和第三网络参与者设计为传感器。在此，第二网络传感器8应该设计为惯性传感器8，该惯性传感器以未进一步示出的方式检测未进一步示出的车辆的加速度和转速并发送至数据总线4。在本实施方案中，第二传感器10应该设计为车轮转速传感器10，该车轮转速传感器以未进一步示出的方式检测未进一步示出的车辆的一个或多个车轮的车轮转速并发送至数据总线4。可以在数据总线4上连接其它传感器，例如转向角传感器，其检测未进一步示出的车辆的其它变量、如转向角并发送至数据总线4。

在本实施方案中，第三网络参与者12设计为所谓的组合式传感器12（Fusionssensor）。该组合式传感器12应该是典型的行驶动力传感器，将例如惯性传感器8的和车轮转速传感器10的输出数据和GNSS接收器6的GNSS原始数据相结合。因此，通过来自GNSS原始数据的“外部锚externen Anker”，组合式传感器12可以改进惯性传感器8的和车轮转速传感器10的输出数据并以较大的可靠性提供。然而，主要优点是能够提供未进一步示出的车辆的极精确的位置。在此，原则上能以车道准确的方式提供所述位置。在此，重要的是，在时基上以小于100μs的误差进行所有参与的数据源、即所有传感器8、10、组合式传感器12和GNSS接收器6的极精确的时间同步。为此，每个网络参与者6至12相应地具有时钟22至26，其安置为例如沿相应的发送方向28至34用于发送和接收同步的数据。在本实施方案中，用于时钟22至26的同步的时基来自GNSS接收器6，因为由此提供了外部参考备用，该外部参考根据系统而具有高精度。传感器8和10也可以是组合式传感器12的部分。

在下文中根据两个方法描述时钟22至26的同步。

参考图2，其示出了基于TDMA传输在时间36上同步的原理图。

TDMA方法例如用在其它上述FlexRay系统中，其中为了执行TDMA，发送器和接收器之间的极精确的同步是必要的，以便能够在没有大的带宽损失的情况下使用本领域技术人员已知的所使用的时隙方法。即带宽损失是因为，在总线参与者的每次数据传输的开始和结束时需要在同步的不确定性的长度中的暂停。此时使用本身存在的用于运行总线系统的基础同步化，以便进而以足够的精确度传输时间脉冲。

为此，GNSS接收器6首先可以在接收时刻38基于接收GNSS信号16产生时间脉冲40。

首先在GNSS接收器6中发送模块28的时钟20基于该时间脉冲40以未进一步示出的方式被同步。这或者可以通过基于时间脉冲40硬性设置时钟20或者通过基于时间脉冲40调节时钟20来进行。通过硬性设置时钟20会在时间36中出现未进一步示出的“跳跃”。如果这不是期望的，则基于时间脉冲40的调节是更有利的。在此，时间脉冲40和时钟20之间的时差在预定的时间段上和可能也在多个时间脉冲40上如此减小，使得遵守时差的阈值。为此，也可以调整本领域技术人员已知的发送模块28的时钟20的PLL或DLL。也可以组合硬性设置和调节。

在此，在数据总线4的所有网络参与者6至12的时钟20至26的同步方面，GNSS接收器6中的发送模块28的作用是主控装置，该主控装置发出同步指示，其余的网络参与者8至12遵循该同步指示。

该同步指示作为在图2中以十字示出的通知44在基于TDMA的总线系统的紧跟接收时间点的下一个时隙42中被传输，所述通知除了未减少的数据有效负荷外还通过其时间位置46通知了时间脉冲40的接收。理想地，在该通知44中额外地集成了时间脉冲40的接收时刻38和用于传输通知44的所用的时隙42的开始46之间的等待时间48，以便实现更精确的同步。

当通过关于等待时间48的额外的信息进行校正是可行的时，在通过数据总线4接收通知44的基础上，其它网络参与者8至12同步其各个时钟22至26。

作为扩展，也可以在包含时间脉冲40的通知44之间或者取代包含时间脉冲40的通知44发射一个或多个备选的、在图2中未示出的通知，所述通知包含高精度的时间标记。

借助于在图2的框架中所述的方法，实现了在数据总线4中各个网络参与者6至12的时钟20至26的连续的同步，因为用作TDMA总线的数据总线4具有时间确定的特性。

参考图3，其示出了基于通过作为数据总线4的CAN总线的传输在时间36上的同步的原理图。

在数据总线4——其描述了非确定性的时间特性，且其中能不在时间上期待通过网络参与者8至12接收时间脉冲40——的情况下，例如在CAN总线的情况下，可以考虑一通过所有待同步的网络参与者8至12待检测的特征事件50，从而其能够期待接收时间脉冲40。该接收能被通过所谓的信号方式通知给所述网络参与者。

在本实施方案中，这种特征事件50能通过网络参与者6至12的传感装置检测，例如像加速度、转速、照相机等。每个参与同步的网络参与者6至12记录特征事件50的检测时间和也可能记录其检测持续时间，所述特征事件例如可以设计为柱或曲线。网络参与者6至12中的一个也必须和图2类似地起到“主控装置”的作用，理想地，是已经通过GNSS信号16在极精确的时间上同步的网络参与者。在本实施方案中，GNSS接收器6也应该被用作主控装置。如果GNSS接收器6通过额外地连接在GNSS接收器6上的或本身存在于GNSS接收器6上的传感装置识别到特征事件50，其也可以被相应的另外的网络参与者8至12检测到，则通过数据总线6发出通知44，该通知标记了识别到特征事件的时间点38。

通知44可以是简单的信号。通知44优选还额外地包含延迟时间48，其从特征事件50开始延续至发送通知44的时间点46。该通知44本应该有利地伴随着关于访问数据总线4的极高的优先级被发出，因此不会由于对数据总线4的访问而产生未知的延迟时间。所有网络参与者8至12基于接收的通知进行同步并使其时钟22至26与此适应。

如果涉及具有足够长的事件持续时间56的特征事件50，则特别优选能够伴随着特征事件的事件结束52发出设计为主控装置的GNSS接收器6的第二通知54。在该通知了事件结束52的第二通知54中，还可以额外地包含特征事件50的持续时间54。因此，其它连接在数据总线4上的网络参与者8至12具有三种信息——关于特征事件50的事件开始38、事件结束52和时间持续时间56，并能够相应地更好地调整其时钟22至26。

通过所述的方法可以实现分布的时间标记并且不必所有数据都通过中央系统。

Claims

1.一种用于使车辆的车载电网中的网络参与者同步的方法，所述方法包括：

基于参考时间使第一网络参与者的第一定时器同步，其中从适于同步的信号推导出所述参考时间；

通过所述第一网络参与者将同步指示作为消息在基于时分多址TDMA的总线系统的紧跟所述适于同步的信号的接收时间点的下一个时隙中传输；

其中所述消息与所述第一定时器相关，并且包括在产生所述消息时由所述第一定时器发送的当前时间且额外地集成了关于所述信号的接收时刻和用于传输所述消息的所用的时隙的开始之间的等待时间的信息；

当满足预定的条件时，通过至少一个第二网络参与者接收与存在于所述第一网络参与者中的所述第一定时器相关的所述消息；

当满足所述预定的条件时，基于与所述第一定时器相关的所述消息使所述第二网络参与者中的第二定时器同步；

其中按时间触发所述预定的条件；

其中所述按时间触发的条件是在网络中时分多址-数据传输方法、缩写为TDMA数据传输方法中所述下一个时隙的时间位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，从其中推导出所述参考时间的所述信号是无线接收的信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述无线接收的信号是全球导航卫星系统信号、缩写为GNSS信号。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，按事件触发所述预定的条件。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述按事件触发的条件是预定的传感器信号的输出。

6.一种控制装置，包括：

具有第一定时器的第一网络参与者，所述第一网络参与者配置成基于参考时间使所述第一网络参与者的所述第一定时器同步，其中从适于同步的信号推导出所述参考时间；

所述第一网络参与者配置成将同步指示作为消息在基于时分多址TDMA的总线系统的紧跟所述适于同步的信号的接收时间点的下一个时隙中传输；

具有第二定时器的至少一个第二网络参与者，所述至少一个第二网络参与者配置成当满足预定的条件时，接收与存在于所述第一网络参与者中的所述第一定时器相关的所述消息；

所述至少一个第二网络参与者配置成当满足所述预定的条件时，基于与所述第一定时器相关的所述消息使所述第二网络参与者中的所述第二定时器同步；

其中按时间触发所述预定的条件；

7.根据权利要求6所述的控制装置，其中，按事件触发所述预定的条件。

8.一种用于使车辆的车载电网中的网络参与者同步的方法，所述方法包括：

当满足预定的条件时，通过所述第一网络参与者将同步指示作为消息传输；

当满足所述预定的条件时，通过至少一个第二网络参与者接收与存在于所述第一网络参与者中的所述第一定时器相关的所述消息；

其中按事件触发所述预定的条件；

其中所述按事件触发的条件是预定的传感器信号的输出；

其中与存在于所述第一网络参与者中的所述第一定时器相关的所述消息包括识别导致所述按事件触发的条件的事件的时间点、且额外地集成了关于所述事件和发送所述消息的时间点之间的等待时间的信息。