CN105430338B - 车载娱乐avb系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载以太网AVB系统，包括车载设备以及车载网络设备；其中车载设备包括车载环视影像采集单元、车载环视影像处理单元、车载音响功放单元、车载导航/娱乐单元、车载仪表单元、车载显示单元、车载行车记录单元以及车载多媒体天线单元；车载网络设备包括车载以太网AVB/CAN网络网关单元、车载CAN总线网络传输单元；本发明采用基于车载以太网的AVB协议传输，与现有的各种总线传输方案对比有着明显的改进，架构更为开放，速率更快，有效负载更大，灵活性更强。

Description

车载娱乐AVB系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及车载以太网AVB系统，(简称AVB系统)，更进一步的涉及车载以太网娱乐AVB系统。
背景技术
现如今车载通信使用的传输总线多为CAN总线，但是随着人们对娱乐性要求的不断提高，现有车载通信系统已无法满足现在人们的需求，车载娱乐系统、车身控制系统、驾驶辅助系统中的高清显示、高带宽需求成为未来车辆娱乐、控制、信息交互的基础。新一代车载信息交互技术应运而生，以太网音视频桥接技术(Ethernet Audio/VideoBridging，又称“EthernetAVB”，简称AVB)是一项新的IEEE 802标准，其在传统以太网络的基础上，通过保障带宽，限制延迟和精确时钟同步，以支持各种基于音频、视频的网络多媒体应用。
MOST总线虽已被运用在了现在一些汽车制造当中，但是对比MOST总线和车载以太网AVB，还可以发现MOST有以下几点不足：
1、使用及获得层面上，现有的MOST标准是专有的，并且只有SMAC这一家供应商，由于以上MOST存在的弊端使得MOST价格昂贵且供应不便，而车载以太网AVB标准是开放的，且有多个供应商，所以无论是从市场价格还是从市场供应便捷性上考虑AVB都更占优势，更符合用户需求；
2、工作速率上，车载以太网AVB可达到最高10Gbps，而MOST的峰值仅为150Mbps；
3、有效负载上，车载以太网AVB最高可达1500Bytes，MOST仅为370Bytes；
4、拓扑方式上，车载以太网AVB更为灵活，可为星形，环形和混合型，MOST仅为环形拓扑结构。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有总线在汽车信息交互上带宽不足的问题，提供一种新型的车载信息娱乐系统，在车载以太网AVB网络协议的基础上架构出整个新型车载信息娱乐系统。
为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
一种车载以太网AVB系统，包括车载设备以及车载网络设备；其中车载设备包括车载环视影像采集单元、车载环视影像处理单元、车载音响功放单元、车载导航/娱乐单元、车载仪表单元、车载显示单元、车载行车记录单元以及车载多媒体天线单元；车载网络设备包括车载以太网AVB/CAN网络网关单元、车载CAN总线网络传输单元；
车载环视影像采集单元用于采集车外的影像，将该影像处理后转换成AVB数据经由车载以太网AVB/CAN网络网关单元转发，由车载环视影像处理单元接收；
车载音响功放单元用于接收从车载以太网AVB/CAN网络网关单元传输的带有音频信号的AVB数据，将该AVB数据信号转化为音频信号并将该音频信号进行功率放大后输出至音响设备；
车载导航/娱乐单元用于发送导航画面，播放音视频，以及将音视频信号转化成AVB数据包后再传输至车载以太网AVB/CAN网络网关单元；
车载仪表单元用于将接收到的由车载以太网AVB/CAN网络网关单元传来的AVB数据还原成影像信息进行显示，该车载仪表单元还与车载CAN总线网络传输单元连接，进行CAN数据交换；
车载显示单元既与CAN总线网络传输单元连接，受CAN报文的控制，又与车载以太网AVB/CAN网络网关单元连接，获得AVB音视频数据，将该AVB音视频数据还原成音视频信息后进行播放；
车载行车记录单元用于对行车过程中的车外影像、声音进行记录；
车载多媒体天线单元包括GPS天线、GSM/3G/4G天线、蓝牙天线、收音机天线和天线单元控制器，该控制器用于将上述天线接收的信号直接转换为AVB信号，发送给车载以太网AVB/CAN网络网关单元；
车载以太网AVB/CAN网络网关单元用于连接各个车载设备和车载CAN网络，提供AVB数据的分发和传输，进行AVB数据格式和CAN数据格式的转换；
车载CAN总线网络传输单元用于接收处理CAN网络信号，执行从CAN网络接收到的控制命令。
所述的车载以太网AVB系统，优选的：车载环视影像采集单元包括多路高清摄像头、影像处理控制器以及音视频数据转化单元，其中摄像头采集到的视频数据经过影像处理控制器合成处理，音视频数据转化单元将合成处理后的数据转换成AVB数据包，通过车载以太网AVB/CAN网络网关单元传至车辆整个AVB网络。
所述的车载以太网AVB系统，优选的：车载音响功放单元包括音视频数据转化单元、功放单元、音频转换板和音响设备，其中音视频数据转化单元接收车载以太网AVB/CAN网络网关单元传输的AVB音频信号并将该AVB信号转化为音频信号，将该音频信号传输给音频转换板，音频转换板将该音频信号转化为模拟音频信号并传输给功放单元，通过功放单元将该模拟音频信号进行功率放大后输出至音响设备。
所述的车载以太网AVB系统，优选的：车载导航/娱乐单元用来播放导航画面、视频和音频，其包括音视频数据转化单元，用于将视频、音频信号转化成AVB数据包再通过车载以太网AVB/CAN网络网关单元上传至整个车辆AVB网络。
所述的车载以太网AVB系统，优选的：车载仪表单元包括音视频数据转化单元，该仪表单元还作为高清影像源，将仪表盘屏幕上显示的图像信息发送给音视频数据转化单元，由音视频数据转化单元转化为AVB影像数据后向车载以太网AVB/CAN网络网关单元发送该AVB影像数据。
所述的车载以太网AVB系统，优选的：车载显示单元包括音视频数据转化单元和控制装置，通过音视频数据转化单元将AVB/CAN网络网关单元传来的AVB数据包还原成音视频信息后进行播放；车载显示单元包括前排显示单元和后排显示单元，控制装置用于为前排显示单元和后排显示单元选择播放的音视频源。
所述的车载以太网AVB系统，优选的：
车载行车记录单元与车载CAN总线网络传输单元连接，车载行车记录单元通过CAN总线网络传输单元接收CAN报文，受该CAN报文的控制，该车载行车记录单元还用于接收车内所有AVB影音信号，根据需求进行本地存储。
所述车载以太网AVB系统，优选的：该车载以太网AVB系统还包括车载高清影音单元，
车载高清影音单元用于将数字电视信号、由介质存储的高清视频信号、语音信号通过AVB总线进行传输，通过车载AVB/CAN网关单元转发到车载显示单元进行显示。
本发明的积极效果是：
1、实现了整体的结构，包括摄像头，仪表和车机显示等整体架构，而不是单单的信息交互方案；
2、采用基于以太网的AVB协议传输，此方案与现有的各种总线传输方案对比有着明显的改进，AVB更为开放，速率更快，有效负载更大，灵活性更强。因此在车载娱乐系统，尤其是影音显示部分有着良好的优势。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括移动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。
参照图1：本发明车载以太网AVB系统包括车载设备以及车载网络设备。车载设备包括：车载环视影像采集单元、车载环视影像处理单元、车载音响功放单元、车载导航/娱乐单元、车载仪表单元、车载显示单元、车载行车记录单元、车载多媒体天线单元、车载高清影音单元。车载网络设备包括：车载以太网AVB/CAN网络网关单元、车载CAN总线网络传输单元。
以下结合图1，对车载以太网AVB系统运行进行说明。
车载环视影像采集单元，包括多路高清摄像头、影像处理控制器、AVB转换模块。摄像头数量可以是4路以上，也可以是其他适合车辆要求的数量，摄像头可以根据需要分别布置在车前左侧、车前右侧、车前中部，车后左侧、车后右侧、车后中部、车中部左侧、车中部右侧等位置。该影像采集单元可呈现1080p、720p等的高清影像，其输出为AVB流媒体数据。影像采集单元摄像头采集到的视频数据先转换为AVB流媒体数据，再传送给车载环视影像处理单元，该处理单元将AVB数据解码成原始图像数据(如RAW时序的原始图像)，再经过车载环视影像处理单元合成处理，合成处理包括对多路(如4路)采集的视频信号进行拼接、校正、亮度调节等。AVB转换模块根据需求将合成处理后的数据转换成AVB数据包，通过物理PHY接口传至汽车整个AVB网络。每个车载环视视频采集单元的摄像头分别包括镜头、高清CMOS。而AVB转换模块(如音视频数据转化单元)还包括物理(PHY)接口。镜头和CMOS将图像信息转换为RAW时序的原始数据，环视影像处理单元对该数据进行处理；处理后的数据经过AVB转换模块处理成AVB数据包，通过物理PHY接口传送给车载以太网AVB/CAN网络网关单元，由该网关单元传至AVB网络总线上。
车载音响功放单元可以是车载7.1环绕数字音响单元，主要组成部分是AVB转换模块、功放单元和音频转换板，通过AVB转换模块如音视频数据转化单元接收AVB网络传输的音频信号，在该单元接收到从AVB网络传输的AVB音频信号后，该音视频数据转化单元将该AVB信号转化为音频信号(该信号为模拟信号)，将该音频信号传输给音频转换板，音频转换板将该音频信号转化为模拟音频信号并传给功放单元，音频转换板主要对音频信号进行分声道、音效处理等。可以通过7.1声道功放将模拟音频信号进行功率放大后输出至音响设备，如车载扬声器；该功放支持Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio Dolby DigitalPlus和DTS-HD等高清晰音频；音响设备包括车辆内部前置的两个音箱，后置的两个音箱，中置的一个音箱，侧音箱两个，低音炮一个，根据车型内饰造型不同，中置音箱在仪表台中部，侧音箱在门上，低音炮位于后排座椅中间位置或行李箱内。音视频数据转化单元，从AVB网络总线上接收包含音频数据的AVB数据包，将该AVB数据包转化为数字音频数据，然后通过音频转换板进行数模转换为模拟音频数据，经由功放驱动音响进行播放。
车载高清影音单元，用来播放高清视频和高保真音频等，其包括音视频数据转化单元，用于将视频、音频信号转化成AVB数据包再通过AVB网络上传至整个汽车AVB网络。该高清影音单元包括数字电视模块、高清播放源和音视频数据转化单元。影音单元接收无线高清影音信号或者读取高清播放源如优盘、DVD等介质中的高清影音数据，由数字电视播放该影音信号，另外该高清影音数据能够在音视频数据转化单元中按照标准影音格式进行压缩；再通过AVB转换模块处理成AVB数据包，通过物理PHY接口传送给车载以太网AVB/CAN网络网关单元，由该网关单元传至AVB网络总线上；
车载显示单元，包括车载后座显示单元和车载前排显示单元。车载显示单元既与CAN总线网络传输单元连接，受CAN报文的控制，又与车载以太网AVB/CAN网络网关单元连接，获得AVB音视频数据，也可单独与AVB网络连接，通过AVB网络收、发经由车载以太网AVB/CAN网络网关单元进行格式转换的CAN数据。后座显示单元包括两台后座显示器，最高支持1920*1080分辨率的1080P显示模式。车载显示单元包括音视频转化单元，通过音视频数据转化单元将来自AVB网络总线上的数据包还原成音视频信息后显示在车载显示单元的屏幕上面，音频播放通过两种方式进行：通过耳机进行本地播放或者由扬声器通过7.1功放进行驱动。同时车载显示单元还和CAN总线网络传输单元连接，通过CAN总线进行CAN数据交换。并通过CAN报文将当前显示与操作的信息通过CAN网络总线进行发送，同时也根据CAN网络上信息进行相应操作，如与汽车控制单元如主机单元、车载导航/娱乐单元等通信，受该单元的控制，也可单独与AVB网络连接，通过AVB网络收、发经由车载以太网AVB/CAN网络网关单元进行格式转换的CAN数据。每个车载显示单元上均具有控制装置，该控制装置可以是按键、按钮、或者菜单显示等，通过对控制装置的操作，可以选择播放的视频源，如车载环视视频采集单元采集的车外影像信息、行车记录仪摄取的车辆行驶过程中车头前方的影像、仪表盘上的汽车的行车状况如速度、行驶里程、油耗、剩余油量等信息，光盘或U盘等视频源等。每个后座显示单元可以单独控制，单独播放相应的音视频，相应的选择控制信息通过按键、按钮、控制菜单等的相应操作，如按下按钮/按键、触碰控制菜单的相应选项等，可以生成控制信号，该信号通过CAN总线网络传输单元传给汽车控制单元，由汽车控制单元控制相应的音视频源通过AVB网络向车载显示单元发送音视频数据，也可单独与AVB网络连接，通过AVB网络收、发经由车载以太网AVB/CAN网络网关单元进行格式转换的CAN数据。
车载仪表单元可以是全液晶组合车载仪表单元，包括音视频数据转化单元，通过音视频数据转化单元，将接收到的由AVB网络传来的AVB数据还原成影像信息(视频信息)进行显示；由于车载仪表单元的特殊安全性要求车载仪表单元还与CAN总线网络连接，通过CAN总线进行CAN数据交换，非安全相关数据可通过AVB网络收、发，收发数据经由车载以太网AVB/CAN网络网关单元进行格式转换发送至CAN或AVB网络。仪表的转速、车速、里程等信息数据均来自CAN总线，接收到该信息后，由该仪表单元在液晶显示器上进行显示。该仪表单元还可以作为高清影像源，由其将仪表盘上显示的图像信息发送给音视频数据转化单元，由音视频数据转化单元转化为AVB数据后向AVB网络发送AVB影像数据。一般情况下，在车载全液晶组合仪表单元中主要展示行车信息、报警信息、导航等各种汽车状态信息，而在有些时候需要在仪表的屏幕中显示其他信息，如倒车影像，其影像的来源就是汽车AVB网络中的AVB数据包经过音视频数据转化单元得到的，该影像传输给组合仪表单元。
车载行车记录单元即行车记录仪用于对行车过程中的车外影像、声音进行记录和/或播放。CAN网络总线上关于行车记录仪单元的CAN报文会控制行车记录仪的功能信息和显示信息，显示的图像信息是由行车记录仪中集成的音视频数据转化模块还原的AVB影像数据，比如其中的全景图像的数据源是环视摄像头视频采集单元采集到的数据，行车记录仪通过AVB网络进行接收图像数据，行车记录单元可以对图像数据进行校正，如将球面图像展开成平面图像，图像数据在行车记录单元中进行存储。车载环视影像处理单元，与车载以太网AVB/CAN网络网关单元连接获得AVB数据包，然后将高清环视的数据进行还原、矫正、亮度调节、拼接等处理之后进行传输，在行车记录仪中记录音视频数据或由行车记录仪的屏幕播放。
车载导航/娱乐单元，包括播放设备、存储设备、收音机、导航设备(如GPS导航设备或北斗导航设备)、蓝牙电话、控制器等，控制器用于对其他单元进行控制。其中显示数据的来源也是通过AVB网关获得AVB数据包，由音视频转换单元解码之后得到视频数据，同时还具有HDMI接口和行车记录仪单元进行视频数据的传输；车载导航/娱乐单元还用于生成整车AVB系统调度界面，将生成的界面发送至车内显示单元进行显示，接收显示单元返回的操作信息，调度车内AVB系统。
车载多媒体天线单元包括GPS天线、GSM/3G/4G天线、蓝牙天线、收音机天线，还包括带有AVB接口的天线单元控制器，该控制器可将上述天线信号直接转换为AVB信号，发送给车载以太网AVB/CAN网络网关单元。
车载以太网AVB/CAN网络网关单元，主要是连接各个音视频转化单元，提供数据的分发和传输，将AVB格式信号和CAN格式信号进行转换，并按要求进行传输。
车载CAN总线网络传输单元(图中未示出)设置在以上所述车载设备和车载以太网AVB/CAN网络网关单元中，主要用于接收处理CAN网络信号，执行从CAN网络接收到的控制命令，通过CAN网络反馈执行结果，发送采集到的传感器信号等，根据车辆安全的不同要求在本系统不同单元中该单元从功能上可被AVB接口部分取代。
以上的所有音视频显示信息均可以在车载导航/娱乐单元中进行控制，该单元用于生成整车AVB系统调度界面，将生成的界面发送至车内显示单元进行显示，接收显示单元返回的操作信息，调度车内AVB系统，该单元也可以还原AVB影像数据进行显示，其来源可以是行车记录单元拼接完之后的数据也可以是来自AVB网络中的数据；同时一些带有控制信号的CAN报文也可以由该单元发出，非安全相关数据可通过AVB网络收、发，收发数据经由车载以太网AVB/CAN网络网关单元进行格式转换发送至CAN或AVB网络。
以上的音视频转化单元既可以集成在各个单元中，也可以作为独立部件存在，以实现音视频数据的转化。
通过本发明的车载以太网AVB系统，提高了系统带宽，能够实时处理音视频等多媒体应用，具有处理高速及具备更高可靠性的优点，同时在充分考虑车辆驾驶、车辆财产安全的前提下，兼容了部分CAN网络的功能，优化了整车制造成本。

Claims (8)

1.一种车载以太网AVB系统，包括车载设备以及车载网络设备；其中车载设备包括车载环视影像采集单元、车载环视影像处理单元、车载音响功放单元、车载导航/娱乐单元、车载仪表单元、车载显示单元、车载行车记录单元以及车载多媒体天线单元；车载网络设备包括车载以太网AVB/CAN网络网关单元、车载CAN总线网络传输单元；
其特征在于：
车载环视影像采集单元用于采集车外的影像，将该影像处理后转换成AVB数据经由车载以太网AVB/CAN网络网关单元转发，由车载环视影像处理单元接收；
车载音响功放单元用于接收从车载以太网AVB/CAN网络网关单元传输的带有音频信号的AVB数据，将该AVB数据信号转化为音频信号并将该音频信号进行功率放大后输出至音响设备；
车载导航/娱乐单元用于发送导航画面，播放音视频，以及将音视频信号转化成AVB数据包后再传输至车载以太网AVB/CAN网络网关单元；
车载仪表单元用于将接收到的由车载以太网AVB/CAN网络网关单元传来的AVB数据还原成影像信息进行显示，该车载仪表单元还与车载CAN总线网络传输单元连接，进行CAN数据交换，其中车载仪表单元通过CAN总线进行安全数据交换，非安全相关数据通过AVB网络收发，收发数据经由车载以太网AVB/CAN网络网关单元进行格式转换发送至CAN或AVB网络；
车载显示单元既与CAN总线网络传输单元连接，受CAN报文的控制，又与车载以太网AVB/CAN网络网关单元连接，获得AVB音视频数据，将该AVB音视频数据还原成音视频信息后进行播放；
车载行车记录单元用于对行车过程中的车外影像、声音进行记录；
车载多媒体天线单元包括GPS天线、GSM/3G/4G天线、蓝牙天线、收音机天线和天线单元控制器，该控制器用于将上述天线接收的信号直接转换为AVB信号，发送给车载以太网AVB/CAN网络网关单元；
车载以太网AVB/CAN网络网关单元用于连接各个车载设备和车载CAN网络，提供AVB数据的分发和传输，进行AVB数据格式和CAN数据格式的转换；
车载CAN总线网络传输单元用于接收处理CAN网络信号，执行从CAN网络接收到的控制命令。
2.根据权利要求1所述的车载以太网AVB系统，其特征在于：车载环视影像采集单元包括多路高清摄像头、影像处理控制器以及音视频数据转化单元，其中摄像头采集到的视频数据经过影像处理控制器合成处理，音视频数据转化单元将合成处理后的数据转换成AVB数据包，通过车载以太网AVB/CAN网络网关单元传至车辆整个AVB网络。
3.根据权利要求1所述的车载以太网AVB系统，其特征在于：车载音响功放单元包括音视频数据转化单元、功放单元、音频转换板和音响设备，其中音视频数据转化单元接收车载以太网AVB/CAN网络网关单元传输的AVB音频信号并将该AVB信号转化为音频信号，将该音频信号传输给音频转换板，音频转换板将该音频信号转化为模拟音频信号并传输给功放单元，通过功放单元将该模拟音频信号进行功率放大后输出至音响设备。
4.根据权利要求1所述的车载以太网AVB系统，其特征在于：车载导航/娱乐单元用于播放导航画面、视频和音频，其包括音视频数据转化单元，用于将视频、音频信号转化成AVB数据包再通过车载以太网AVB/CAN网络网关单元上传至整个车辆AVB网络。
5.根据权利要求1所述的车载以太网AVB系统，其特征在于：车载仪表单元包括音视频数据转化单元，该仪表单元还作为高清影像源，将仪表盘屏幕上显示的图像信息发送给音视频数据转化单元，由音视频数据转化单元转化为AVB影像数据后向车载以太网AVB/CAN网络网关单元发送该AVB影像数据。
6.根据权利要求1所述的车载以太网AVB系统，其特征在于：车载显示单元包括音视频数据转化单元和控制装置，通过音视频数据转化单元将车载以太网AVB/CAN网络网关单元传来的AVB数据包还原成音视频信息后进行播放；车载显示单元包括前排显示单元和后排显示单元，控制装置用于为前排显示单元和后排显示单元选择播放的音视频源。
7.根据权利要求1所述的车载以太网AVB系统，其特征在于：
车载行车记录单元与车载CAN总线网络传输单元连接，车载行车记录单元通过CAN总线网络传输单元接收CAN报文，受该CAN报文的控制，该车载行车记录单元还用于接收车内所有AVB影音信号，根据需求进行本地存储。
8.根据权利要求1所述的车载以太网AVB系统，其特征在于：该车载以太网AVB系统还包括车载高清影音单元；
车载高清影音单元用于将数字电视信号、由介质存储的高清视频信号、语音信号通过AVB总线进行传输，通过车载以太网AVB/CAN网络网关单元转发到车载显示单元进行显示。
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