CN109952545B - 车辆控制系统 - Google Patents

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Abstract

控制系统包括控制器，该控制器被配置为控制多个车辆设备之间或之中的通信，该多个车辆设备经由通信地耦接车辆设备的网络来控制车辆的操作。该控制器还被配置为使用数据分发服务(DDS)并利用操作为时间敏感网络(TSN)的网络来控制通信。该控制器被配置为引导第一组车辆设备以使用时间敏感通信进行通信，引导不同的第二组车辆设备以使用最佳通信进行通信，并且引导不同的第三组车辆设备以使用速率受限通信进行通信。

Description

车辆控制系统
相关应用的交叉引用
本申请要求2016年9月19日提交的美国临时专利申请第62/396,487号的优先权，其全部公开内容通过引用结合于本文。
技术领域
本公开的实施例总体上涉及用于控制车辆(诸如汽车、轨道车辆、海运船舶等)的系统和方法。
背景技术
车辆的移动由控制系统控制，该控制系统接收用户输入并且将控制信号传送给车辆的组件，以实施用户输入所指示的动作。例如，车辆操作者可以踩下踏板、移动杠杆或采取其他动作来改变车辆的节气门设置或启动车辆的制动器。响应于该操作员输入，车辆的控制系统可以向车辆的发动机、电动机、制动器等传送信号(例如，在电压、电流等方面的变化)，以便实施操作员输入(并且根据需要改变节气门或启动制动器)。
一些车辆的控制系统是复杂的，因为许多组件相互通信。然而，并不是所有这些组件都可以传送对车辆操作有相同或相似重要性或关键性的信号。例如，测量车辆操作(例如位置、速度等)的组件、记录在车辆的移动期间发生的事件的组件、测量装载在车辆上的燃料的组件等，可以传送与其他通信相比对确保车辆安全操作不太重要的信号(诸如与车辆的电动机通信的信号、与输入/输出设备通信的信号等)。
控制系统可以在车辆内使用不同的通信网络，以确保更重要或更关键的通信以及不太重要或不太关键的通信都成功地通信。但是，在车辆内使用许多不同的通信网络可能存在不必要的复杂性。例如，在通信没有被另一组件中继和/或转换的情况下，一些组件可能不能够相互通信。随着在车辆控制系统内通信所需的网络和组件数量的增加，确保通信成功的潜在故障点和复杂性也出现增加。
发明内容
在一个实施例中，控制系统包括控制器，该控制器被配置为控制在多个车辆设备之间或之中的通信，该多个车辆设备经由通信地耦接车辆设备的网络来控制至少一个车辆的操作。该控制器还被配置为使用数据分发服务(DDS)并利用操作为时间敏感网络(TSN)的网络来控制通信。该控制器还被配置为引导第一车辆设备(和/或第一组车辆设备)使用时间敏感通信进行通信，并且引导以下中的至少一个：引导不同的第二车辆设备(和/或不同的第二组车辆设备)使用最佳通信进行通信；以及引导不同的第三车辆设备(和/或第三组车辆设备)使用速率受限通信进行通信。例如，该控制器可以被配置为引导第一车辆设备(或第一组设备)使用时间敏感通信进行通信，引导不同的第二车辆设备(或第二组设备)使用最佳通信进行通信，并且引导不同的第三车辆设备(或第三组设备)使用速率受限通信进行通信。
在一个实施例中，控制系统包括控制器，该控制器被配置为控制在多个车辆设备之间的通信，该多个车辆设备控制至少一个车辆的一个或多个的操作。该控制器还被配置为通过以太网控制车辆设备之间或之中的通信，同时以太网作为时间敏感网络(TSN)操作。该控制器还被配置为引导第一车辆设备(和/或第一组车辆设备)使用时间敏感通信进行通信，并且引导以下中的至少一个：引导不同的第二车辆设备(和/或不同的第二组车辆设备)使用最佳通信进行通信；以及引导不同的第三车辆设备(和/或第三组车辆设备)使用速率受限通信进行通信。例如，该控制器可以被配置为引导第一车辆设备(或第一组设备)使用时间敏感通信进行通信，引导不同的第二车辆设备(或第二组设备)使用最佳通信进行通信，并且引导不同的第三车辆设备(或第三组设备)使用速率受限通信进行通信。
在一个实施例中，控制系统包括控制器，该控制器被配置为通过时间敏感网络(TSN)控制在装载车辆上的多个车辆设备之间的通信。该控制器可以被配置为引导第一组车辆设备使用时间敏感通信进行通信，引导不同的第二组车辆设备使用最佳通信进行通信，并且引导不同的第三组车辆设备使用速率受限通信进行通信。
附图说明
通过参考附图阅读以下对非限制性实施例的描述，将更好地理解本文描述的主题，其中：
图1示出了车辆控制系统的一个示例；
图2示出了根据本文描述的本发明主题的一个实施例的车辆控制系统；以及
图3示出了用于在车辆控制系统的设备之间建立通信网络的方法的一个实施例。
具体实施方式
图1示出了车辆控制系统100的一个示例；车辆控制系统100可以被设置装载在车辆系统中的一个或多个车辆上。例如，控制系统100可以被设置装载在由机车和一个或多个其他机车102、104形成的轨道车辆系统的机车上。车辆系统中的机车通过有线连接106(诸如27针的列车配线电缆)通信地耦接。与在图中1所示的控制系统100相同或相似的其他控制系统可以被设置装载在其他机车102、104上，其中各种控制系统100通信地耦接(例如，能够经由有线连接106彼此通信)。虽然控制系统100被示出为设置装载在轨道车辆系统的机车上，但是可选地，控制系统100可以被设置装载在另一类型的车辆上。例如，控制系统100可以被设置装载在汽车、海运船舶、采矿船舶、另一种非公路车辆(例如，不被法律允许或不被设计用于沿公共道路行驶的车辆)、飞机等上。
控制系统100经由车辆系统接口设备108(在图1中的“EMU”)经由有线连接106通信，诸如在多单元(MU)电缆接口上的以太网。接口设备108表示通信电路系统(诸如调制解调器、路由电路系统等)。前端控制器110(在图1中的“客户ACC”)通过一个或多个有线连接与接口设备108耦接。控制器110表示硬件电路系统，该硬件电路系统与控制控制系统100的操作的一个或多个其他电路(例如，计算卡)耦接(例如，接纳)。如在图1中所示，控制器110也可以与第二通信网络120连接。
几个控制设备112(诸如，无线电、显示单元和/或车辆系统管理控制器)经由第一通信网络114(“图1中的PTC以太网”)与接口设备108和控制器110连接。通信网络114可以是在连接到网络114的组件之间传送数据包的以太网。一个或多个其他设备116可以与网络114连接，以提供其他功能或对车辆的控制。
本文描述的网络可以由通信设备和硬件的结构形成，诸如电缆互连设备、互连其他设备的无线设备、互连设备的路由器、互连设备的交换机、收发器、天线等。本文描述的一个或多个网络可以完全脱离所有车辆。可选地，网络的至少一部分可以被布置装载在一个或多个车辆上，诸如通过使形成网络的一个或多个硬件组件装载在车辆上，并且在车辆移动时在网络中通信。附加地或可选地，网络可以被完全设置装载在车辆或车辆系统上，诸如当彼此通信以形成网络的组件都被设置装载在相同车辆上或装载在作为车辆系统沿着路线一起行驶的多个车辆上时。
接口网关118也连接到第一通信网络114。接口网关118被称为机车接口网关(图1中示出的“LIG”)，但是根据接口网关118设置在其上的车辆的类型，可选地可以被称为另一名称。接口网关118表示将第一网络114与至少第二通信网络120通信地耦接的硬件电路。在图示的实施例中，第二通信网络120被称为数据以太网，并且可以表示类似于第一网络114的以太网。
接口网关118可以在两个网络114、120之间提供通信桥。例如，接口网关118可以改变两个网络114、120之间的通信协议，可以确定允许从一个网络114或120上的设备向另一网络120或114上的设备通信哪些通信(例如，通过应用一个或多个规则来确定允许哪些通信在网络114、120之间通过)，或者以其他方式控制两个网络114、120之间的通信。
动态制动调制解调器122(图1中的“DBM”)也与第二网络120相连。该制动调制解调器122也可以被称为动态制动调制解调器。动态制动调制解调器122也可以与有线连接106连接。动态制动调制解调器122表示硬件电路系统，其经由有线连接106和/或经由第二网络120从一个或多个其他车辆102、106接收控制信号，以便控制车辆的一个或多个制动器。例如，动态制动调制解调器122可以接收来自车辆102、104或来自输入/输出设备124(图1中示出并在下面描述的“SCIO”)的控制信号，该控制信号报告车辆的动态制动能力，使得可以计算整个组合的制动能力。动态制动器可以表示以再生制动模式操作以便减缓或停止车辆运动的牵引电动机。动态制动调制解调器是现代控制系统的FRA(Federal RailAdministration，联邦铁路局)要求的项目。
输入/输出设备124表示从车辆上的操作员接收输入和/或向操作员呈现信息的一个或多个设备。输入/输出设备124可以被称为超级集中式输入/输出设备(一个设备)，并且可以表示一个或多个触摸屏、键盘、触笔、显示屏、灯、扬声器等。输入/输出设备124与第二通信网络120连接，并且还与第三通信网络126连接。第三通信网络126也可以是以太网，并且可以被称为控制以太网，如图1所示。该网络也可以是单一路径，或者可以在冗余网络中实现。
几个显示设备128可以经由第三网络126与输入/输出设备124连接，并且可选地可以经由第二通信网络120与输入/输出设备124和其他组件连接。发动机控制单元130(图1中的“ECU”)表示硬件电路系统，其包括和/或连接到一个或多个处理器(例如，一个或多个微处理器、现场可编程门阵列和/或集成电路)，该处理器生成传送到车辆发动机的控制信号(例如，基于输入/输出设备124提供的输入)，以便控制车辆发动机的操作。
辅助负载控制器132(图1中的“ALC”)表示硬件电路系统，其包括和/或连接到一个或多个处理器(例如，一个或多个微处理器、现场可编程门阵列和/或集成电路)，该处理器控制车辆的一个或多个辅助负载的操作。辅助负载可以是消耗电流而不推动车辆运动的负载。这些辅助负载可以包括例如风扇或鼓风机、电池充电器等。
一个或多个牵引电动机控制器134(图1中的“TMC”)控制车辆牵引电动机的操作。牵引电动机控制器134表示硬件电路系统，其包括和/或连接到一个或多个处理器(例如，一个或多个微处理器、现场可编程门阵列和/或集成电路)，该处理器生成控制信号以控制牵引电动机的操作。例如，基于或响应于由操作者经由输入/输出设备124输入选择并经由第四通信网络136传送到牵引电动机控制器134的节气门设置，牵引电动机控制器134可以改变速度，牵引电动机中的一个或多个以该速度操作以实施所选的节气门设置。
在所示示例中，通信网络136与通信网络114、120、126的不同之处在于，第四通信网络136可以是确定性通信网络。第四通信网络136是ARCnet控制网络，其是确定性通信网络。确定性通信网络可以是通过仅允许某些设备在不同时间相互通信来确保通过网络相互通信的设备之间成功通信的通信网络。在一个示例中，确定性通信网络136可以仅允许设备在发送通信的设备具有通信令牌或与通信令牌相关联的时间段内与另一设备通信。例如，如果输入/输出设备124在第一时间段期间具有令牌，则输入/输出设备124可以在第一时间段期间向显示设备128、牵引电动机控制器134和/或协议转换器138发送控制信号或其他信号，但是在该第一时间段期间不允许显示设备128、牵引电动机控制器134或协议转换器138向第四位置网络136上的任何其他设备发送通信。
在随后的不重叠的第二时间段期间，协议转换器138可以具有令牌并被允许与其他设备通信。除了协议转换器138之外，不允许与第四通信网络136连接的其他组件在第二时间段期间发送通信。相反，以太网通信网络114、120、126可以允许连接到相应网络114、120、126的多个或所有设备以同时彼此通信。例如，连接到网络114、120和/或126的两个或多个组件可以通过并行或同时在网络114、120和/或126中发送数据包来同时彼此通信。
协议转换器138(图1中所示的“PTP”)表示硬件电路系统，其转换由车辆的一个或多个附加设备140传送的信号协议。这些设备140可以使用具有与在确定性通信网络136上通信的设备所传送的信号不同协议(例如，不同语法、不同格式等)的信号来通信。例如，设备140可以通过串行连接142与协议转换器138通信。设备140可以包括监控车辆的操作的传感器。这些设备140的示例包括位置确定设备(例如，全球定位系统接收器)、音频报警面板(图1中的“AAP”)、事件记录器或日志(图1中的“ER”)、分布式电源设备(图1中的“DP”，诸如将车辆的操作与相同车辆系统中的其他车辆102、104的操作相协调的设备)、列车头部/列车末端通信设备(图1中的“HOT/EOT”)、空气制动控制器(图1中的“空气制动器”)、信号控制器(图1中的驾驶室信号)、燃料表或燃料箱传感器(图1中的“FTM”)等。
如图1所示，控制系统100包括许多通信网络114、120、126、136以及设备140的串行连接140。这些许多通信网络添加了控制系统100的增加的成本和复杂性，并且会在控制系统100中提供额外的故障点。然而，简单地减少控制系统100中的网络数量可能会呈现额外的问题。例如，仅仅将控制车辆运动的设备(例如，输入/输出设备124、显示设备128、发动机控制单元130、辅助负载控制器132和/或牵引电动机控制器134)与以太网(其可以与一个或多个设备140连接，也可以不与其连接)相连接，就可以导致在网络中传送如此多的信息或数据，从而防止、中断或以其他方式干扰与控制车辆运动的设备的通信。
图2示出了根据本文描述的本发明主题的一个实施例的车辆控制系统200；类似于图1所示的控制系统100，控制系统200结合轨道车辆系统描述，但是可选地可以结合另一类型的车辆使用，诸如汽车、船舶、采矿车辆等。控制系统200可以被设置装载在包括一个或多个其他车辆102、104的车辆系统中的车辆上。如上所述，有线连接106可以与控制系统200设置在其上的车辆以及车辆102、104通信地耦接。控制系统200包括上文结合控制系统100描述的许多相同组件。
控制系统100和图2所示的控制系统200之间的一个不同在于，不控制车辆运动的设备140和控制车辆运动的设备(例如，发动机控制单元130、辅助负载控制器132、牵引电动机控制器134、显示设备128和输入/输出设备124)都与公共(例如，相同的)通信网络202连接。该通信网络202可以是以太网，诸如控制以太网。如上结合图1所述的网络120也可以存在于控制系统200中，并且也可以与显示设备128和输入/输出设备124连接，如上所述并且如图2所示。
控制系统100、200之间的另一不同是设备140直接与网络202连接，而不必通过图1所示的协议转换器138与其他设备124、128、130、132、134连接。这允许设备140直接相互通信和/或与设备124、128、130、132、134通信，而不必经由转换器138通信。
控制系统100、200之间的另一不同是，在通信网络114、120之间不存在接口网关118。相反，如图2所示，一个或多个链接网关204与通信网络202和/或网络114、120连接。链接网关204表示硬件电路系统，其可以控制哪些信号在不同的网络114、120、202之间传送。例如，链接网关204可以确定通信是否被允许从与网络120连接的一个设备传递到与网络202连接的一个或多个设备。链接网关204可以接收提供可定制的功能性(诸如控制系统200的客户或用户期望的一个或多个操作或功能)的一个或多个计算卡206。相反，图1所示的接口网关118可以不是最终用户可定制的，而是替代地接口网关118的操作可以由控制系统100的制造商指定。
设备140可以提供对车辆系统的监控和控制有用的数据或其他信息，但是相对于连接到相同网络202的其他设备(例如，输入/输出设备124、显示设备128、牵引电动机控制器134、辅助负载控制器132和/或发动机控制单元130)之间传送的通信和信息，这些信息和数据对于车辆和车辆系统的安全操作可能不太重要。例如，虽然确定车辆的位置对于设备140中的一个设备可能是有用的，但是能够确保牵引电动机控制器和输入/输出设备124之间的通信对于车辆的安全操作可能更关键。
将这些更关键的设备与相同以太网202上的不太关键的设备140连接可能会带来问题，即由于不太关键的设备140所指定的数据导致网络上的增加的流量，到更关键的组件/来自更关键的组件的通信没有被接收到或发送到这些组件或从这些组件发送的风险增加。虽然到设备124、128、130、132、134或来自其的通信可以被分配有比与设备140的通信更高的优先级，但是以太网202上传送的数据量有时可能太大，以至于不能确保到设备124、128、130、132、134或来自其的通信被接收。
为了确保及时发送和/或接收与设备124、128、130、132、134、140的这些通信(例如，牵引电动机控制器134在指定的时间段内(诸如在几毫秒内)接收到由输入/输出设备124接收到的节气门设置的改变)，通信网络202可以作为在时间敏感网络(TSN)上运行的数据分发服务(DDS)操作。
在一个实施例中，数据分发服务是用于使用网络202在设备124、128、130、132、134、140之间和/或之中通信的对象管理组中间件通信标准。使用数据分发服务进行通信的设备124、128、130、132、134、140可以被称为发布者和/或订户。发布者是为一个或多个其他设备124、128、130、132、134、140提供要获得的数据或信息的设备124、128、130、132、134、140。订户是接收或获得该数据或信息(并使用该数据或信息执行某些功能)的设备124、128、130、132、134、140。相同设备124、128、130、132、134、140既可以是某些数据的发布者，也可以是其他数据的订户。例如，输入/输出设备124可以是一些数据(例如，从操作者接收的改变节气门设置的指令)的发布者和其他数据(例如，由设备140中的一个或多个提供的用于向操作者显示的传感器数据)的订户。
在一个实施例中，设备124、128、130、132、134、140使用数据分发服务通过根据时间敏感联网任务组开发的标准中的至少一些建立的网络202传送数据，该标准可以包括IEEE 802.1标准中的一个或多个。与没有以随机方式传送数据帧或数据包的TSN的以太网相比，TSN网络202可以根据正在传送的数据或信息的类型或类别传送数据帧或数据包。这可以确保数据在指定的时间段内或指定的时间处进行传送。在其他以太网中，一些数据可能无法在足够的时间内到达设备以便于设备使用这些数据进行操作。对于一些车辆控制系统，数据的迟到到达可能具有显著的负面后果，诸如无法及时减缓或停止车辆的移动以避免碰撞。
然而，基于TSN的以太网202可以指定某些数据通信何时发生，以确保某些数据帧或数据包在指定的时间段或指定的时间处进行传送。基于TSN的以太网202内的数据传输可以基于为设备124、128、130、132、134、140中的至少一些调度的设备124、128、130、132、134、140通信的时间或时隙。设备124、128、130、132、134、140中的一些设备之间或之中的通信可以是时间敏感通信或者包括时间敏感数据。时间敏感通信涉及在指定的时间段内的时间敏感数据的通信。例如，指示制动器设置变化的数据可能需要在输入/输出设备124发送到网络202的几毫秒内从输入/输出设备124传送到牵引电动机控制器134。未能在指定的时限或时间段内完成此通信可能会阻止车辆及时制动。其他非时间敏感通信可以是不一定需要在指定时间段内传送的通信，诸如来自GPS接收器的车辆位置的通信、来自燃料传感器的燃料量的测量等。这些非时间敏感的通信可以是最佳通信或速率受限通信。
当网络202中有足够的带宽以允许通信成功完成而不将网络202中的可用带宽降低到发布者和订户之间的时间敏感通信的通信所需的带宽阈值以下时，可以在网络202内传送最佳通信。例如，如果在特定时间处需要网络202中70％的可用带宽来确保与发动机控制单元130和牵引电动机控制器134的通信成功发生，那么网络202中剩余的30％的可用带宽可以用于其他通信，诸如与辅助负载控制器132的最佳通信。带宽阈值可以是用户选择的或默认的带宽量。这些最佳通信的通信可以被延迟，以确保时间敏感通信不会被延迟。
速率受限通信是使用网络202中剩余的带宽量(如果有的话)来传送的通信。例如，速率受限通信可以使用网络202中不被时间敏感通信和最佳通信使用的带宽在设备之间发送。如果没有可用带宽(例如，时间敏感通信和最佳通信消耗所有可用带宽)，则速率受限通信可能不会发生，直到更多带宽可用。
与设备的通信的类型可以由控制器110和/或系统200的操作员来设置。例如，控制器110可以指定到发动机控制单元132、牵引电动机控制器134和输入/输出设备124/来自其的所有通信是时间敏感通信，到显示设备128和辅助负载控制器132/来自其的通信是最佳通信，并且到设备140/来自其的通信是速率受限通信。可选地，由这些设备传送的信息的类型可以确定通信的类型。例如，控制器110可以建立传送到发动机控制单元132和/或牵引电动机控制器134的控制信号(例如，(诸如通过增加或减少车辆节气门、应用车辆制动器等)改变设备操作的信号)可以是时间敏感通信，而从发动机控制单元132和/或牵引电动机控制器134传送的状态信号(例如，指示设备当前状态(诸如车辆位置)的信号)是最佳通信或速率受限通信。在一个实施例中，不同类型的通信可以用于发送控制车辆运动或其他操作的命令信号。例如，命令信号可以作为时间敏感通信、速率受限通信和/或最佳通信被传送到车辆，以便改变车辆的节气门、应用车辆的制动器、释放车辆的制动器等。
图3示出了用于在车辆控制系统的设备之间建立通信网络的方法300的一个实施例。方法300可以用于创建图2所示的网络202。在302处，几个不同的车辆控制设备124、130、134通过以太网彼此通信地耦接。这些设备124、130、134是操作(诸如通过改变节气门设置、应用或分离制动器等来控制车辆的运动)以控制车辆的组件。
在304处，几个非车辆控制设备128、132、140通过与车辆控制设备124、130、134相同的以太网彼此通信地耦接，并与车辆控制设备124、130、134通信地耦接。例如，设备128、132、140可以发送和/或接收用于监控和/或诊断车辆操作的数据，但是不用于在车辆移动期间控制车辆的移动。这些设备128、132、140可以和与车辆控制设备124、130、134相同的网络连接，而不使用协议转换器来改变来自非车辆控制设备128、132、140/到其的通信的协议或其他方面。
在306处，连接到相同以太网的设备和/或通信被指定为时间敏感通信、最佳通信或速率受限通信。如上所述，时间敏感通信可以是与设备的需要在短时间内(例如，在指定的时间段内，诸如三十毫秒)完成以确保车辆被安全控制的通信，而最佳通信和/或速率受限通信可能不需要在如此短的时间段内完成。
在308处，网络被控制为在时间敏感网络上操作的数据分发服务。控制器110可以以这种方式控制网络内的通信，以提供可以具有添加到网络和/或从网络移除的附加设备的灵活的以太网，而不会牺牲网络上一些设备的时间敏感通信或冒其风险。例如，向网络202添加设备140可以在网络202不将到设备124、130、134/来自其的通信从时间敏感通信改变为另一类型的通信的情况下完成。设备124、130、134可以使用网络202的时间敏感通信继续彼此通信和/或与其他设备通信，而新的和/或其他设备可以作为最佳通信和/或速率受限通信继续通信。
在一个实施例中，本文所述的数据分发服务可以在作为IEE 802.1以太网标准的时间敏感网络实施方式的网络上操作。
在一个实施例中，控制系统包括控制器，该控制器被配置为控制在多个车辆设备之间或之中的通信，该多个车辆设备经由通信地耦接车辆设备的网络来控制车辆的操作。该控制器还被配置为使用数据分发服务(DDS)并利用操作为时间敏感网络(TSN)的网络来控制通信。控制器被配置为引导多个车辆设备中的第一车辆设备使用时间敏感通信进行通信；以及引导以下中的至少一个：引导多个车辆设备中的不同的第二车辆设备使用最佳通信进行通信；以及引导多个车辆设备中不同的第三车辆设备使用速率受限通信进行通信。
在一个实施例中，控制系统包括控制器，该控制器被配置为控制多个车辆设备之间或之中的通信，该多个车辆设备经由通信地耦接车辆设备的网络来控制车辆的操作。该控制器还被配置为使用数据分发服务(DDS)并利用操作为时间敏感网络(TSN)的网络来控制通信。控制器被配置为引导第一组车辆设备使用时间敏感通信进行通信，引导不同的第二组车辆设备使用最佳通信进行通信，并且引导不同的第三组车辆设备使用速率受限通信进行通信。
在一个示例中，网络是被至少部分设置装载在车辆上的以太网。
在一个示例中，车辆设备包括输入/输出设备、发动机控制单元、牵引电动机控制器、显示设备、辅助负载控制器和一个或多个传感器中的两个或多个。
在一个实施例中，发动机控制单元和牵引电动机控制器中的一个或多个被包括在使用时间敏感通信的第一组车辆设备中。
控制器被配置为引导第一组车辆设备使用时间敏感通信进行通信，使得时间敏感通信使用网络的带宽来完成，而第二组车辆设备和第三组车辆设备使用未被时间敏感通信使用的网络的剩余的带宽量来传送最佳通信和速率受限通信。
在一个示例中，车辆是轨道车辆。
在一个示例中，车辆是汽车。
在一个实施例中，控制系统包括控制器，该控制器被配置为控制在多个车辆设备之间的通信，多个车辆设备控制至少一个车辆的一个或多个操作。该控制器还被配置为通过以太网控制在车辆设备之间或之中的通信，同时以太网作为时间敏感网络(TSN)操作。控制器被配置为引导多个车辆设备中的第一车辆设备使用时间敏感通信进行通信，以及引导以下中的至少一个：引导多个车辆设备中的不同的第二车辆设备使用最佳通信进行通信；以及引导多个车辆设备中的不同的第三车辆设备使用速率受限通信进行通信。
在一个实施例中，控制系统包括控制器，该控制器被配置为控制在多个车辆设备之间控制至少一个车辆的一个或多个的操作的通信。该控制器还被配置为通过以太网控制在控制车辆设备之间或之中的通信，而以太网作为时间敏感网络(TSN)操作。控制器被配置为引导第一组车辆设备使用时间敏感通信进行通信，引导不同的第二组车辆设备使用最佳通信进行通信，并且引导不同的第三组车辆设备使用速率受限通信进行通信。
在一个示例中，网络是被至少部分设置装载在车辆上。
在一个示例中，车辆设备包括输入/输出设备、发动机控制单元、牵引电动机控制器、显示设备、辅助负载控制器和一个或多个传感器中的两个或多个。
在一个实施例中，发动机控制单元和牵引电动机控制器中的一个或多个被包括在使用时间敏感通信的第一组车辆设备中。
在一个实施例中，控制器被配置为引导第一组车辆设备使用时间敏感通信进行通信，使得时间敏感通信使用以太网的带宽来完成，而第二组车辆设备和第三组车辆设备使用未被时间敏感通信使用的以太网的剩余的带宽量来传送最佳通信和速率受限通信。
在一个示例中，车辆是轨道车辆。
在一个示例中，车辆是汽车。
在一个实施例中，控制系统包括控制器，该控制器被配置为通过时间敏感网络(TSN)控制在装载在车辆上的多个车辆设备之间的通信。控制器被配置为引导第一组车辆设备使用时间敏感通信进行通信，引导不同的第二组车辆设备使用最佳通信进行通信，并且引导不同的第三组车辆设备使用速率受限通信进行通信。
在一个示例中，TSN网络是被至少部分设置装载在车辆上的以太网。
在一个示例中，车辆设备包括输入/输出设备、发动机控制单元、牵引电动机控制器、显示设备、辅助负载控制器和一个或多个传感器中的两个或多个。
在一个实施例中，发动机控制单元和牵引电动机控制器中的一个或多个被包括在使用时间敏感通信的第一组车辆设备中。
在一个实施例中，控制器被配置为引导第一组车辆设备使用时间敏感通信进行通信，使得时间敏感通信使用TNS网络的带宽来完成，而第二组车辆设备和第三组车辆设备使用未被时间敏感通信使用的TNS网络的剩余的带宽量来传送最佳通信和速率受限通信。
在一个示例中，车辆是轨道车辆。
应当理解的是，以上描述是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其示例)可以彼此结合使用。此外，在不脱离本发明主题的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明主题的教导。虽然本文描述的材料的尺寸和类型旨在定义本发明主题的参数，但是它们绝不是限制性的而是示例性实施例。通过阅读以上描述，许多其他实施例对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。因此，本发明主题的范围应该参照所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包括”和“其中”的纯英语等同物。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并不旨在对其对象强加数字要求。此外，以下权利要求的限制不是以手段加功能的格式撰写的，并且也不旨在基于美国专利法第35标题第112节来解释，除非并且直到这样的权利要求限制明确地使用后面没有进一步结构的功能声明的短语“用于…的手段”。
该书面描述使用示例来公开本发明主题的几个实施例，并且还使得本领域普通技术人员能够实践本发明主题的实施例，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明主题的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域普通技术人员想得到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等同结构元素，则这些其他示例旨在落入权利要求的范围内。
当结合附图阅读时，将更好地理解本发明主题的某些实施例的前述描述。就附图示出各种实施例的功能块的图而言，功能块不一定指示硬件电路系统之间的划分。因此，例如，功能块中的一个或多个(例如，处理器或存储器)可以在单件硬件(例如，通用信号处理器、微控制器、随机存取存储器、硬盘等)中实施。类似地，程序可以是独立的程序，可以作为子程序结合在操作系统中，可以是安装的软件包中的功能，等等。各种实施例不限于附图中所示的布置和工具。
如本文所用，以单数形式叙述并以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确声明了这种排除。此外，对本发明主题的“一个实施例”的引用并不旨在解释为排除也结合了所述特征的另外实施例的存在。此外，除非明确声明相反，否则实施例“包括”、“包含”或“具有”带有特定属性的一个或多个元素可以包括不具有该属性的另外的这样的元素。

Claims (20)

1.一种控制系统，包括：
控制器，所述控制器被配置为控制在多个车辆设备之间或之中的通信，多个所述车辆设备经由通信地耦接所述车辆设备的网络来控制至少一个车辆的操作，所述控制器被配置为使用包含对象管理组中间件通信标准的数据分发服务(DDS)并利用操作为时间敏感网络(TSN)的网络来控制所述通信，并且
所述控制器还被配置为根据要通信的信息类型确定是否使用时间敏感通信、最佳通信或速率受限通信来传输一个或多个信号，其中，所述控制器被配置为至少部分响应于确定所述一个或多个信号控制多个所述车辆设备中的一个或多个的移动，引导多个所述车辆设备中的第一车辆设备使用时间敏感通信来通信所述一个或多个信号，并且所述控制器被配置为引导以下中的至少一个：引导多个所述车辆设备中的不同的第二车辆设备使用最佳通信进行通信；以及引导多个所述车辆设备中的不同的第三车辆设备使用速率受限通信进行通信。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述网络是被至少部分设置装载在所述至少一个车辆上的以太网。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述车辆设备包括输入/输出设备、发动机控制单元、牵引电动机控制器、显示设备、辅助负载控制器和一个或多个传感器中的两个或多个。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其中，使用所述时间敏感通信的所述第一车辆设备包括所述发动机控制单元或所述牵引电动机控制器。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为引导所述第一车辆设备使用所述时间敏感通信进行通信，使得所述时间敏感通信使用所述网络的带宽来完成，同时所述第二车辆设备和所述第三车辆设备使用未被所述时间敏感通信使用的所述网络的剩余的带宽量来传送所述最佳通信和所述速率受限通信。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述至少一个车辆包括轨道车辆或者汽车。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制器还被配置为引导包括所述第一车辆设备的多个所述车辆设备中的第一组以使用所述时间敏感通信进行通信，引导包括所述第二车辆设备的多个所述车辆设备中的不同的第二组以使用所述最佳通信进行通信，并且引导包括所述第三车辆设备的多个所述车辆设备中的不同的第三组以使用所述速率受限通信进行通信。
8.一种控制系统，包括：
控制器，所述控制器被配置为控制在多个车辆设备之间的通信，多个所述车辆设备控制至少一个车辆的一个或多个操作，所述控制器被配置为使用包含对象管理组中间件通信标准的数据分发服务(DDS)通过以太网控制在所述车辆设备之间或之中的通信，同时所述以太网作为时间敏感网络(TSN)操作，并且
所述控制器还被配置为根据要通信的信息类型确定是否使用时间敏感通信、最佳通信或速率受限通信来传输一个或多个信号，其中，所述控制器被配置为至少部分响应于确定所述一个或多个信号控制多个所述车辆设备中的一个或多个的移动，引导多个所述车辆设备中的第一车辆设备使用时间敏感通信来通信所述一个或多个信号，并且所述控制器被配置为引导以下中的至少一个：引导多个所述车辆设备中的不同的第二车辆设备使用最佳通信进行通信；以及引导多个所述车辆设备中不同的第三车辆设备使用速率受限通信进行通信。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述以太网被至少部分设置装载在所述至少一个车辆上。
10.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述车辆设备包括输入/输出设备、发动机控制单元、牵引电动机控制器、显示设备、辅助负载控制器和一个或多个传感器中的两个或多个。
11.根据权利要求10所述的控制系统，其中，使用所述时间敏感通信的所述第一车辆设备包括所述发动机控制单元或所述牵引电动机控制器。
12.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为引导所述第一车辆设备使用所述时间敏感通信进行通信，使得所述时间敏感通信使用所述网络的带宽来完成，同时所述第二车辆设备和所述第三车辆设备使用未被所述时间敏感通信使用的所述网络的剩余的带宽量来传送所述最佳通信和所述速率受限通信。
13.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述至少一个车辆包括轨道车辆或者汽车。
14.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述控制器还被配置为引导包括所述第一车辆设备的多个所述车辆设备中的第一组以使用所述时间敏感通信进行通信，引导包括所述第二车辆设备的多个所述车辆设备中的不同的第二组以使用所述最佳通信进行通信，并且引导包括所述第三车辆设备的多个所述车辆设备中的不同的第三组以使用所述速率受限通信进行通信。
15.一种控制系统，包括：
控制器，所述控制器被配置为使用数据分发服务(DDS)通过时间敏感网络(TSN)控制在装载在车辆上的多个车辆设备之间的通信，所述数据分发服务(DDS)包含对象管理组中间件通信标准，所述控制器被配置为根据要通信的信息类型确定是否使用时间敏感通信、最佳通信或速率受限通信来传输一个或多个信号，其中，所述控制器被配置为至少部分响应于确定所述一个或多个信号控制多个所述车辆设备中的一个或多个的移动，引导第一组车辆设备使用时间敏感通信来通信所述一个或多个信号，引导不同的第二组车辆设备使用最佳通信进行通信，并且引导不同的第三组车辆设备使用速率受限通信进行通信。
16.根据权利要求15所述的控制系统，其中，TSN网络是被至少部分设置装载在所述车辆上的以太网。
17.根据权利要求15所述的控制系统，其中，所述车辆设备包括输入/输出设备、发动机控制单元、牵引电动机控制器、显示设备、辅助负载控制器和一个或多个传感器中的两个或多个。
18.根据权利要求17所述的控制系统，其中，所述发动机控制单元和所述牵引电动机控制器中的一个或多个被包括在使用所述时间敏感通信的所述第一组车辆设备中。
19.根据权利要求15所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为引导所述第一组车辆设备使用所述时间敏感通信进行通信，使得所述时间敏感通信使用TSN网络的带宽来完成，同时所述第二组车辆设备和第三组车辆设备使用未被所述时间敏感通信使用的TSN网络的剩余的带宽量来传送所述最佳通信和所述速率受限通信。
20.根据权利要求15所述的控制系统，其中，所述车辆是轨道车辆。
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