CN110691022A - 一种基于can总线的通信负载调整方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CAN总线的通信负载调整方法，主控计算机会检测CAN总线的通信质量参数，并判断通信质量参数是否大于预设阈值。若是，则确定当前CAN总线的通信质量差，需要通过CAN总线仅获取区域控制器的关键数据；若否，则确定当前CAN总线的通信质量优，通过CAN总线获取区域控制器的关键数据和非关键数据。当通信质量差时，会仅获取区域控制器的关键数据，而不获取非关键数据，以在保证整个平流层飞艇基本功能的同时，有效降低CAN总线中的使用带宽，从而保证平流层飞艇内通信的稳定性。本发明还提供了一种装置以及系统，同样具有上述有益效果。

Description

一种基于CAN总线的通信负载调整方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于CAN总线的通信负载调整方法、一种基于CAN总线的通信负载调整装置、以及一种基于CAN总线的通信负载调整系统，特别适用于空天车地一体化网络。

背景技术

为了实现“先进轨道交通”的建立，构建空天车地一体化网络，其中的重点之一在于构建空中网络通信平台，实现以太网通信网络的建立。其中，关键技术是实现长时间主控的平流层飞艇，要求在平流层飞艇中提供稳定可靠的CAN通信方式。

在现有技术中，平流层飞艇中设置有起主控节点作用的主控计算机，以及与区域控制器连接的多个子系统，例如航电子系统、飞控子系统、能源子系统、推进子系统等等，使得平流层飞艇称为一个相对比较复杂的系统，各子系统传输数据量较多，对CAN总线带宽存在一定的要求。而由于平流层飞艇通常工作于距离地面两万米高空，高空环境、温度、震动等情况变化较大，相比传统的地面应用，更需要其他可靠保障通信运行的手段，特别是对飞艇关键运行相关的数据保障。所以如何保证平流层飞艇内通信的稳定性是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CAN总线的通信负载调整方法，可以保证平流层飞艇内通信的稳定性；本发明还提供了一种基于CAN总线的通信负载调整装置以及一种基于CAN总线的通信负载调整系统，可以保证平流层飞艇内通信的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于CAN总线的通信负载调整方法，应用于主控计算机，包括：

检测CAN总线的通信质量参数；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；

判断所述通信质量参数是否大于预设阈值；

若是，则确定当前CAN总线的通信质量差，通过所述CAN总线仅获取所述区域控制器的关键数据；

若否，则确定当前CAN总线的通信质量优，通过所述CAN总线获取所述区域控制器的关键数据和非关键数据。

可选的，所述检测CAN总线的通信质量参数包括：

接收所述CAN总线上的检测数据；所述检测数据包括CAN控制器检测到的所述CAN总线故障的次数；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述CAN总线故障的次数是否大于第一阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

可选的，在所述接收所述CAN总线上的数据之后，所述方法还包括：

检测预设周期内所述CAN总线上数据跳帧的次数；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述CAN总线上数据跳帧的次数是否大于第二阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

可选的，所述接收所述CAN总线上的检测数据包括：

接收所述CAN总线上的检测数据：所述检测数据包括位于预设数据帧中的生命信号数据；

在所述接收所述CAN总线上的检测数据之后，所述方法还包括：

根据所述生命信号数据检测预设周期内所述生命信号数据的不连续次数；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述生命信号数据的不连续次数是否大于第三阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

可选的，所述接收所述CAN总线上的检测数据包括：

接收所述CAN总线上的检测数据；所述检测数据包括所述主控计算机与所述区域控制器之间心跳连接数据；

在所述接收所述CAN总线上的检测数据之后，所述方法还包括：

根据所述心跳连接数据检测预设周期内所述主控计算机与所述区域控制器之间的心跳缺失次数；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述心跳缺失次数是否大于第四阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

可选的，所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述CAN总线故障的次数、所述CAN总线上数据跳帧的次数、所述生命信号数据的不连续次数与所述心跳缺失次数之和是否大于第五阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值；若否，则确定所述通信质量参数小于预设阈值。

可选的，所述检测CAN总线的通信质量参数包括：

计算所述CAN总线上的预测数据；所述预测数据包括心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值；

根据所述心跳失败概率值、所述CAN故障概率值和所述数据跳帧概率值计算所述CAN总线的综合概率值；所述综合概率值为所述心跳失败概率值、所述CAN故障概率值和所述数据跳帧概率值的加权平均值；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述的综合概率值是否大于第六阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

可选的，在所述获取所述CAN总线上的预测数据之后，所述方法还包括：

当所述心跳失败概率值或所述CAN故障概率值或所述数据跳帧概率值大于第七阈值时，确定当前CAN总线的通信质量差。

可选的，在所述根据所述心跳失败概率值、所述CAN故障概率值和所述数据跳帧概率值计算所述CAN总线的综合概率值之后，所述方法还包括：

按照时间的先后顺序根据所述综合概率值计算所述CAN总线的综合概率曲线；

当所述综合概率曲线存在上升趋势时，确定当前CAN总线的通信质量差。

可选的，在所述检测CAN总线的通信质量参数之后，所述方法还包括：

当所述主控计算机与所述区域控制器之间的主CAN总线断开连接时，通过从CAN总线将所述主控计算机与所述区域控制器通信连接；所述主控计算机与所述区域控制器之间连接有所述主CAN总线和所述从CAN总线。

本发明还提供了一种基于CAN总线的通信负载调整装置，应用于主控计算机，包括：

检测模块：用于检测CAN总线的通信质量参数；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；

判断模块：用于判断所述通信质量参数是否大于预设阈值；

第一获取模块：用于若通信质量参数大于预设阈值，则确定当前CAN总线的通信质量差，通过所述CAN总线仅获取所述区域控制器的关键数据；

第二获取模块：用于若通信质量参数小于预设阈值，则确定当前CAN总线的通信质量优，通过所述CAN总线获取所述区域控制器的关键数据和非关键数据。

本发明还提供了一种基于CAN总线的通信负载调整方法，应用于区域控制器，包括：

获取CAN总线的通信质量；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；所述通信质量包括通信质量差和通信质量优；

当通信质量差时，通过所述CAN总线向所述主控计算机仅发送关键数据；

当通信质量优时，通过所述CAN总线向所述主控计算机发送关键数据和非关键数据。

本发明还提供了一种基于CAN总线的通信负载调整装置，应用于区域控制器，包括：

通信质量获取模块：用于获取CAN总线的通信质量；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；所述通信质量包括通信质量差和通信质量优；

第一发送模块：用于当通信质量差时，通过所述CAN总线向所述主控计算机仅发送关键数据；

第二发送模块：用于当通信质量优时，通过所述CAN总线向所述主控计算机发送关键数据和非关键数据。

本发明还提供了一种基于CAN总线的通信负载调整系统，包括主控计算机和区域控制器，所述主控计算机与所述区域控制器通过CAN总线通信连接；

所述主控计算机用于：

检测CAN总线的通信质量参数；

判断所述通信质量参数是否大于预设阈值；若是，则确定当前CAN总线的通信质量差；若否，则确定当前CAN总线的通信质量优；

所述区域控制器用于：

当通信质量差时，通过所述CAN总线向所述主控计算机仅发送关键数据；

当通信质量优时，通过所述CAN总线向所述主控计算机发送关键数据和非关键数据。

本发明所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法，主控计算机会检测CAN总线的通信质量参数，并判断通信质量参数是否大于预设阈值。若是，则确定当前CAN总线的通信质量差，需要通过CAN总线仅获取区域控制器的关键数据；若否，则确定当前CAN总线的通信质量优，通过CAN总线获取区域控制器的关键数据和非关键数据。当通信质量差时，会仅获取区域控制器的关键数据，而不获取非关键数据，以在保证整个平流层飞艇基本功能的同时，有效降低CAN总线中的使用带宽，从而保证平流层飞艇内通信的稳定性。

本发明还提供了一种基于CAN总线的通信负载调整装置以及一种基于CAN总线的通信负载调整系统，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的一种具体的基于CAN总线的通信负载调整方法的流程图；

图3为本发明实施例所提供的另一种具体的基于CAN总线的通信负载调整方法的流程图；

图4为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整装置的结构框图；

图5为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法的流程图；

图6为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整装置的结构框图；

图7为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整系统的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于CAN总线的通信负载调整方法。在现有技术中，平流层飞艇内，由于环境因素的影响，CAN总线容易出现波动，从而造成传输数据受到影响，例如丢帧等情况的发生。而对于平流层飞艇，某些关键数据，例如平流层飞艇控制数据的丢帧会对飞艇的控制非常不利，甚至造成失控。

而本发明所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法，主控计算机会检测CAN总线的通信质量参数，并判断通信质量参数是否大于预设阈值。若是，则确定当前CAN总线的通信质量差，需要通过CAN总线仅获取区域控制器的关键数据；若否，则确定当前CAN总线的通信质量优，通过CAN总线获取区域控制器的关键数据和非关键数据。当通信质量差时，会仅获取区域控制器的关键数据，而不获取非关键数据，以在保证整个平流层飞艇基本功能的同时，有效降低CAN总线中的使用带宽，从而保证平流层飞艇内通信的稳定性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法的流程图。

本发明实施例中，通信负载调整方法具体应用于主控计算机，相当于CAN总线中的主控节点，该主控计算机通常用于负责管理整个CAN总线中数据的部件。在本发明实施例中，主控计算机通过CAN总线与区域控制器通信连接，即通过CAN总线发送信息，而区域控制器通常连接有不同的传感器、执行器、子系统等等，有关区域控制器的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

参见图1，在本发明实施例中，通信负载调整方法包括：

S101：检测CAN总线的通信质量参数。

在本发明实施例中，所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器。上述主控计算机为整个通信系统中的管理主节点，而区域控制器主要用于对各个子系统、传感器、执行器等进行管理，通常为整个通信系统中的从节点。有关CAN总线的具体通信过程可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

在本步骤中，主控计算机会检测CAN总线中的通信质量参数，以便在后续步骤中确定当前CAN总线的通信质量。有关通信质量参数的具体种类将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

S102：判断通信质量参数是否大于预设阈值。

在本步骤中，会根据通信质量参数是否大于预设阈值来判断CAN总线的通信质量。具体的，当通信质量参数大于预设阈值时，通常代表当前CAN总线的通信质量差，需要执行下述S103；当通信质量参数小于预设阈值时，通常代表当前CAN总线的通信质量优，需要执行下述S104。需要说明的是，上述通信质量参数可以为一种或多种不同的参数，当通信质量参数包括多种参数时，相应的上述预设阈值会有不同对应的阈值。

S103：确定当前CAN总线的通信质量差，通过CAN总线仅获取区域控制器的关键数据。

在本发明实施例中，区域控制器通常连接有不同的传感器、执行器、子系统等等，以建立不同系统、部件之间的通信。具体的，上述区域控制器连接的子系统通常包括：航电子系统、飞控子系统、能源子系统、推进子系统、故障信息子系统、遥感子系统、遥测信息子系统等等；而传感器通常包括位置传感器（北斗\GPS）、温度传感器、压力传感器、角度传感器、电压传感器、电流传感器等；而执行器通常包括风门、风机、电机等；相应的上述主控计算机主要用于各类子系统的检测、控制，协调遥感及遥测等。需要说明的是，上述不同的子系统以及对应的传感器、执行器通常会连接不同的区域控制器，以使得整个系统包括多个区域控制器。

在本发明实施例中会将区域控制器发送的数据分为关键数据以及非关键数据，其中关键数据通常为保证平流层飞艇运行安全的数据，例如：遥控数据、航电子系统中的控制数据、位置数据等；推进子系统的推进控制数据等；能源子系统的电压、电流、电量等；飞控子系统的控制数据、飞艇高度、角度等；以及各个子系统的一级故障数据。总体来说，上述关键数据主要涉及平流层飞艇的基本运行安全。即使CAN总线的通信质量差，也要保证上述关键数据的发送，以保证平流层飞艇的运行安全。

而上述非关键数据通常包括遥测数据、航电子系统中的各类状态数据、推进子系统的推进状态数据、能源子系统的子模块温度、电压、状态数据、飞控子系统的温度、开关状态等状态数据、以及各个子系统的二级故障数据和三级故障数据。上述非关键数据通常不涉及平流层飞艇的运行安全，但是通常会涉及平流层飞艇的运行效果。

在本步骤中，当通信质量参数大于预设阈值时，会确定当前CAN总线的通信质量差，此时仅仅会通过CAN总线获取区域控制器的关键数据，而不会获取非关键数据，以降低CAN总线内数据传输的带宽。

具体的，当主控计算机确定当前CAN总线的通信质量差之后，通常是按照预先设置的顺序依次与各个区域控制器进行通信握手，以使各个区域控制器传输对应子系统的关键数据，例如：先与第一区域控制器通信握手，以获取航电子系统的控制数据、位置数据等；然后与第二区域控制器通信握手，以获取推进控制数据等；之后与第三区域控制器通信握手，以获取能源子系统的电压、电流、电量等；之后与第四区域控制器通信握手，以获取飞控子系统的控制数据、飞艇高度、角度等；最后与第五区域控制器通信握手，以获取底面遥控数据等，以实现关键数据的获取。

S104：确定当前CAN总线的通信质量优，通过CAN总线获取区域控制器的关键数据和非关键数据。

在本步骤中，当通信质量参数小于预设阈值时，会确定当前CAN总线的通信质量优，此时会按照常规传输数据的方法通过CAN总线获取各个区域控制器的关键数据和非关键数据，以保证平流层飞艇的运行。

本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法，主控计算机会检测CAN总线的通信质量参数，并判断通信质量参数是否大于预设阈值。若是，则确定当前CAN总线的通信质量差，需要通过CAN总线仅获取区域控制器的关键数据；若否，则确定当前CAN总线的通信质量优，通过CAN总线获取区域控制器的关键数据和非关键数据。当通信质量差时，会仅获取区域控制器的关键数据，而不获取非关键数据，以在保证整个平流层飞艇基本功能的同时，有效降低CAN总线中的使用带宽，从而保证平流层飞艇内通信的稳定性。

有关本发明所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种具体的基于CAN总线的通信负载调整方法的流程图。

参见图2，在本发明实施例中，通信负载调整方法包括：

S201：接收CAN总线上的检测数据。

在本发明实施例中，所述检测数据包括CAN控制器检测到的所述CAN总线故障的次数。

在本步骤中，主控计算机会接收CAN总线上的检测数据，该检测数据包括CAN控制器检测到的所述CAN总线故障的次数。所谓CAN控制器即应用CAN总线的通信系统中常用的一个部件，该CAN控制器可以用于检测CAN总线的故障，至少可以记录CAN总线故障的次数。

在本步骤中，主控计算机会接收CAN总线故障的次数，以便后续步骤中根据该CAN总线故障的次数对CAN总线的通信质量进行判断。需要说明的是，在本步骤中获取的CAN总线故障的次数通常为预设周期内的故障次数，有关该预设周期的具体时长在本发明实施例中不做具体限定，视具体情况而定。

S202：判断CAN总线故障的次数是否大于第一阈值。

在本步骤中，会具体判断S201中获取的CAN总线故障的次数是否大于第一阈值，若大于第一阈值，则表示通信质量参数大于预设阈值，当前CAN总线的通信质量差。有关第一阈值的具体数值可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。

S203：检测预设周期内CAN总线上数据跳帧的次数。

在本步骤中，具体会依据S201中接收的检测数据检测预设周期内CAN总线上数据跳帧的次数。具体的，在本步骤中首先会判断接收的数据中是否有跳帧，然后会统计在预设周期内跳帧的次数。需要说明的是，本步骤可以与S202之后执行，也可以是在S202之前执行，也可以是与S202并行的执行均可，在本发明实施例中不做具体限定。具体的，在本发明实施例中，当S202的判断结果为否时，即CAN总线故障的次数小于第一阈值时，会执行S203。

S204：判断CAN总线上数据跳帧的次数是否大于第二阈值。

在本步骤中，会具体判断S203中检测到的CAN总线上数据跳帧的次数是否大于第二阈值，若大于第二阈值，则表示通信质量参数大于预设阈值，当前CAN总线的通信质量差。有关第二阈值的具体数值可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。

S205：根据生命信号数据检测预设周期内生命信号数据的不连续次数。

在上述S201中，所述检测数据还可以包括位于预设数据帧中的生命信号数据，有关生命信号数据的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。所述数据帧（Dataframe），就是数据链路层的协议数据单元，它包括三部分：帧头，数据部分，帧尾。其中，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等；数据部分则包含网络层传下来的数据，比如IP数据包等等。在本发明实施例中，上述生命信号数据设置于预设的数据帧内。

在本步骤中，具体会依据S201中接收的生命信号数据检测预设周期内生命信号数据的不连续次数。具体的，在本步骤中首先会判断接收的生命信号数据中是否有不连续，然后会统计在预设周期内不连续的次数。需要说明的是，本步骤至S206可以在S204之后执行，也可以是在S203之前执行，也可以是与S203至S204并行的执行均可，在本发明实施例中不做具体限定。具体的，在本发明实施例中，当S204的判断结果为否时，即CAN总线上数据跳帧的次数小于第二阈值时，会执行S205。

S206：判断生命信号数据的不连续次数是否大于第三阈值。

在本步骤中，会具体判断S205中检测到的生命信号数据的不连续次数是否大于第三阈值，若大于第三阈值，则表示通信质量参数大于预设阈值，当前CAN总线的通信质量差。有关第三阈值的具体数值可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。

S207：根据心跳连接数据检测预设周期内主控计算机与区域控制器之间的心跳缺失次数；

在上述S201中，所述检测数据还可以包括所述主控计算机与所述区域控制器之间心跳连接数据，即在本发明实施例中主控计算机与区域控制器之间设置有心跳连接机制，从而使得主控计算机可以获得心跳连接数据。心跳连接机制的作用主要是用于检测主控计算机与区域控制器之间是否可以完成通信，有关心跳连接机制以及心跳连接数据的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

在本步骤中，具体会依据S201中接收的心跳连接数据检测预设周期内主控计算机与区域控制器之间的心跳缺失次数。具体的，在本步骤中首先会判断接收的心跳连接数据中是否有心跳缺失，然后会统计在预设周期内心跳缺失的次数。需要说明的是，本步骤可以与S206之后执行，也可以是在S205之前执行，也可以是与S205至S206并行的执行均可，在本发明实施例中不做具体限定。具体的，在本发明实施例中，当S206的判断结果为否时，即生命信号数据的不连续次数小于第三阈值时，会执行S207。

S208：判断心跳缺失次数是否大于第四阈值。

在本步骤中，会具体判断S207中检测到的心跳缺失次数是否大于第四阈值，若大于第四阈值，则表示通信质量参数大于预设阈值，当前CAN总线的通信质量差。有关第四阈值的具体数值可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。在本步骤之后，当心跳缺失次数小于第四阈值时，表示通信质量参数小于预设阈值，当前CAN总线的通信质量优。

S209：判断CAN总线故障的次数、CAN总线上数据跳帧的次数、生命信号数据的不连续次数与心跳缺失次数之和是否大于第五阈值。

在本步骤中，具体会计算上述步骤中具体检测到的CAN总线故障的次数、CAN总线上数据跳帧的次数、生命信号数据的不连续次数与心跳缺失次数之和所得的总值，并判断该总值是否大于第五阈值。若大于第五阈值，则表示通信质量参数大于预设阈值，当前CAN总线的通信质量差；若小于第五阈值，则表示通信质量参数小于预设阈值，当前CAN总线的通信质量优。

需要说明的是，本步骤通常是在S208的判断结果为是之后执行，即当在S208中判断出心跳缺失次数大于第四阈值之后，进一步判断上述总值是否大于第五阈值，若大于，则确定CAN总线的通信质量差，需要执行下述S210。若否，则依然确定CAN总线的通信质量优，执行下述S211。当然，对CAN总线的通信质量具有更高的要求时，本步骤也可以是在S208的判断结果为否之后执行，即在S208中判断出心跳缺失次数小于第四阈值之后，进一步判断上述总值是否大于第五阈值，若大于，则确定CAN总线的通信质量差，需要执行下述S210。若否，则依然确定CAN总线的通信质量优，执行下述S211。有关第五阈值的具体数值可以根据实际情况自行设置，在此不再进行赘述。

当然，若本步骤是在S208的判断结果为是之后执行，进一步的本步骤可以在上述S204、S206、S208中的任一判断结果为是之后均可以执行。当上述各个判断步骤是依次的执行时，相应的每次执行到本步骤时，仅需要判断已经检测到的检测数据的总数是否大于第五阈值，例如若在S204之后即执行到本步骤，则只需要判断CAN总线上数据跳帧的次数与CAN总线故障的次数之和是否大于第五阈值。

S210：确定当前CAN总线的通信质量差，通过CAN总线仅获取区域控制器的关键数据。

S211：确定当前CAN总线的通信质量优，通过CAN总线获取区域控制器的关键数据和非关键数据。

上述S210至S211与上述发明实施例中S103至S104基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法，具体通过CAN总线故障的次数、CAN总线上数据跳帧的次数、生命信号数据的不连续次数与心跳缺失次数可以准确的判断出CAN总线的通信质量，以便在后续步骤中有效降低CAN总线中的使用带宽，从而保证平流层飞艇内通信的稳定性。

有关本发明所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图3，图3为本发明实施例所提供的另一种具体的基于CAN总线的通信负载调整方法的流程图。

参见图3，在本发明实施例中，通信负载调整方法包括：

S301：计算CAN总线上的预测数据。

在本发明实施例中，所述预测数据包括心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值。

在本步骤之前，通常需要获取预设周期内心跳失败次数、CAN总线故障次数以及CAN总线中数据跳帧次数，即上述发明实施例中判断CAN总线中通信质量所需的具体通信质量参数。需要说明的是，本发明实施例所提供的通信负载调整方法可以与上述发明实施例所提供的通信负载调整方法中的判断方法并行执行，也可以是在上述发明实施例所提供的通信负载调整方法中的判断方法之后执行均可，视具体情况而定，在此不做具体限定。

在本步骤中，会计算出心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值。具体的，心跳失败概率值是通过将预设周期内的心跳失败次数除以心跳总次数得到的；CAN故障概率值是通过将预设周期内的CAN总线故障次数除以预设周期的步长得到的；数据跳帧概率值是通过将预设周期内的CAN总线中数据跳帧次数除以应收总数据帧数得到的，以形成预测数据。

S302：当心跳失败概率值或CAN故障概率值或数据跳帧概率值大于第七阈值时，确定当前CAN总线的通信质量差。

在本步骤中，当S301中计算的心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值中的任意一个大于第七阈值时，则表示当前CAN总线的通信质量差。有关第七阈值的具体数值可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。当上述心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值中的任意一个均不大于第七阈值时，则继续后续流程。当然，在本发明实施例可以不执行本步骤，视具体情况而定。

S303：根据心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值计算CAN总线的综合概率值。

在本发明实施例中，所述综合概率值为所述心跳失败概率值、所述CAN故障概率值和所述数据跳帧概率值的加权平均值。所谓加权平均值即赋予上述心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值各自对应的权重，将上述心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值与各自对应的权重相乘再相加，以得到该综合概率值。有关上述心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值各自对应的权重的具体数值需要结合应用过程中的情况，进行大数据分析及使用验证、比较，确定最合理的权重，即上述权重的具体数值在本发明实施例中不做具体限定。上述综合概率值可以综合各个因素来表征CAN总线的通信质量。

S304：判断综合概率值是否大于第六阈值。

在本步骤中，会具体判断S303中计算得到的综合概率值是否大于第六阈值，若大于第六阈值，则表示通信质量参数大于预设阈值，当前CAN总线的通信质量差。有关第六阈值的具体数值可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。

S305：确定当前CAN总线的通信质量差，通过CAN总线仅获取区域控制器的关键数据。

S306：确定当前CAN总线的通信质量优，通过CAN总线获取区域控制器的关键数据和非关键数据。

上述S305至S306与上述发明实施例中S103至S104基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

S307：按照时间的先后顺序根据综合概率值计算CAN总线的综合概率曲线。

进一步的，在本发明实施例中，可以按照时间的先后顺序根据S303中计算得到的综合概率值计算出CAN总线的综合概率曲线，该综合概率曲线可以表示出CAN总线的综合概率值的变化。 需要说明的是，在本发明实施例中并不需要明确的绘画出一条明确的综合概率曲线，只需要明确按照时间的先后顺序各个综合概率值之间的大小关系即可。当然，为了便于工作人员的维护，在本发明实施例中可以生成一条明确的综合概率曲线。有关生成综合概率曲线中各个坐标点的时间间隔可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。

S308：当综合概率曲线存在上升趋势时，确定当前CAN总线的通信质量差。

在本发明实施例中，当综合概率曲线存在上升趋势时，例如当连续的三个综合概率值或者是连续的五个综合概率值依次升高时，即可确定综合概率曲线存在上升趋势时，此时可以预测CAN总线未来故障的发生会越来越多，CAN总线存在问题，从而可以确定当前CAN总线的通信质量差。

S309：当主控计算机与区域控制器之间的主CAN总线断开连接时，通过从CAN总线将主控计算机与区域控制器通信连接。

在本发明实施例中，所述主控计算机与所述区域控制器之间连接有所述主CAN总线和所述从CAN总线。具体的，在本发明实施例中，主控计算机与区域控制器之间通过两根CAN总线连接，其分别为主CAN总线和从CAN总线。可以理解的是，上述两根CAN总线的结构是为了做冗余，防止一根CAN总线出现故障时主控计算机与区域控制器之间就无法完成通信。

在本步骤中，当主控计算机与区域控制器之间的主CAN总线断开连接时，即主控计算机与区域控制器之间无法通过主CAN总线进行通信时，会通过从CAN总线将主控计算机与区域控制器通信连接，即主控计算机与区域控制器之间会通过从CAN总线进行通信。

具体的，上述主CAN总线和从CAN总线有两种不同的传输数据的方式：第一种，当主CAN总线未发生故障时，主控计算机与区域控制器之间仅通过主CAN总线进行通信，即只在主CAN总线中传输数据；而当主CAN总线发生故障使得主控计算机与区域控制器之间端未连接时，会转而在从CAN总线中传输数据，通过从CAN总线使得主控计算机与区域控制器之间通信。第二种，当主CAN总线未发生故障时，主控计算机与区域控制器之间的主CAN总线与从CAN总线中会传输相同的数据，即主CAN总线与从CAN总线同时使用，当其中一路CAN总线发生故障时，另一路CAN总线仍能传输数据。

本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法，通过预设数据计算的综合概率值可以表示未来CAN总线的通信状态，可以通过综合概率值对CAN总线的通信状态进行预测，从而进一步保证CAN总线通信的质量；通过主CAN总线和从CAN总线连接主控计算机与区域控制器，可以保证主控计算机与区域控制器之间通信的稳定性。

下面对本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整装置进行介绍，下文描述的通信负载调整装置与上文描述的通信负载调整方法可相互对应参照。

图4为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整装置的结构框图。

本发明实施例所提供的通信负载调整装置具体应用于主控计算机，有关主控计算机的具体作用已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

参照图4通信负载调整装置可以包括：

检测模块100：用于检测CAN总线的通信质量参数；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器。

判断模块200：用于判断所述通信质量参数是否大于预设阈值。

第一获取模块300：用于若通信质量参数大于预设阈值，则确定当前CAN总线的通信质量差，通过所述CAN总线仅获取所述区域控制器的关键数据。

第二获取模块400：用于若通信质量参数小于预设阈值，则确定当前CAN总线的通信质量优，通过所述CAN总线获取所述区域控制器的关键数据和非关键数据。

作为优选的，所述检测模块100具体用于：

接收所述CAN总线上的检测数据；所述检测数据包括CAN控制器检测到的所述CAN总线故障的次数。

判断模块200具体用于：

判断所述CAN总线故障的次数是否大于第一阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

作为优选的，所述检测模块100具体用于：

检测预设周期内所述CAN总线上数据跳帧的次数。

判断模块200具体用于：

判断所述CAN总线上数据跳帧的次数是否大于第二阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

作为优选的，所述检测模块100具体用于：

接收所述CAN总线上的检测数据：所述检测数据包括位于预设数据帧中的生命信号数据；

所述通信负载调整装置还可以包括：

生命周期统计模块：用于根据所述生命信号数据检测预设周期内所述生命信号数据的不连续次数。

判断模块200具体用于：

判断所述生命信号数据的不连续次数是否大于第三阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

作为优选的，所述检测模块100具体用于：

接收所述CAN总线上的检测数据；所述检测数据包括所述主控计算机与所述区域控制器之间心跳连接数据。

所述通信负载调整装置还可以包括：

心跳模块：用于根据所述心跳连接数据检测预设周期内所述主控计算机与所述区域控制器之间的心跳缺失次数。

判断模块200具体用于：

判断所述心跳缺失次数是否大于第四阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

作为优选的，判断模块200可以具体用于：

判断所述CAN总线故障的次数、所述CAN总线上数据跳帧的次数、所述生命信号数据的不连续次数与所述心跳缺失次数之和是否大于第五阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值；若否，则确定所述通信质量参数小于预设阈值。

作为优选的，所述检测模块100具体用于：

计算所述CAN总线上的预测数据；所述预测数据包括心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值。

所述通信负载调整装置还可以包括：

综合概率值模块：用于根据所述心跳失败概率值、所述CAN故障概率值和所述数据跳帧概率值计算所述CAN总线的综合概率值；所述综合概率值为所述心跳失败概率值、所述CAN故障概率值和所述数据跳帧概率值的加权平均值。

判断模块200具体用于：

判断所述的综合概率值是否大于第六阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

作为优选的，所述通信负载调整装置还可以包括：

第七阈值模块：用于当所述心跳失败概率值或所述CAN故障概率值或所述数据跳帧概率值大于第七阈值时，确定当前CAN总线的通信质量差。

作为优选的，所述通信负载调整装置还可以包括：

综合概率曲线模块：用于按照时间的先后顺序根据所述综合概率值计算所述CAN总线的综合概率曲线。

上升趋势判断模块：用于当所述综合概率曲线存在上升趋势时，确定当前CAN总线的通信质量差。

作为优选的，所述通信负载调整装置还可以包括：

线路切换模块：用于当所述主控计算机与所述区域控制器之间的主CAN总线断开连接时，通过从CAN总线将所述主控计算机与所述区域控制器通信连接；所述主控计算机与所述区域控制器之间连接有所述主CAN总线和所述从CAN总线。

本实施例的通信负载调整装置用于实现前述的通信负载调整方法，因此通信负载调整装置中的具体实施方式可见前文中的通信负载调整的实施例部分，例如，检测模块100，判断模块200，第一获取模块300，第二获取模块400分别用于实现上述通信负载调整方法中步骤S101，S102，S103和S104，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

下面对本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法进行介绍，下文描述的通信负载调整方法具体应用于区域控制器，有关区域控制器的具体作用已在上述发明实施例中做详细介绍。

图5为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法的流程图。

本发明实施例所提供的通信负载调整方法具体应用于区域控制器，该通信负载调整方法与上文描述的应用于主控计算机的通信负载调整方法可以相互对应参照。在本发明实施例中区域控制器具体用于对各个子系统、传感器、执行器等进行管理。

参见图5，在本发明实施例中，通信负载调整方法包括：

S401：获取CAN总线的通信质量。

在本发明实施例中，所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；所述通信质量包括通信质量差和通信质量优。

在本步骤中，通常是获取主控计算机对于CAN总线中通信质量结果的判断，即通过主控计算机确定当前CAN总线的通信质量差还是通信质量优。当然，在本步骤中区域控制器自身也可以对CAN总线的通信质量进行判断，并与主控计算机的判断结果进行对比以及校验。有关获取CAN总线的通信质量的具体内容可以参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

S402：当通信质量差时，通过CAN总线向主控计算机仅发送关键数据。

在本步骤中，当通信质量差时，仅向CAN总线中发送关键数据，以使主控计算机仅能获取关键数据。有关关键数据的具体内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。本步骤的具体内容可以参考上述发明实施例中S103，在此不再进行赘述。

S403：当通信质量优时，通过CAN总线向主控计算机发送关键数据和非关键数据。

在本步骤中，当通信质量优时，区域控制器会向CAN总线中发送关键数据和非关键数据，以使主控计算机通过CAN总线可以获取全部数据。本步骤的具体内容可以参考上述发明实施例中S104，在此不再进行赘述。

本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法，可以在保证整个平流层飞艇基本功能的同时，有效降低CAN总线中的使用带宽，从而保证平流层飞艇内通信的稳定性。需要说明的是，本发明实施例中的其余内容均可以参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

下面对本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整装置进行介绍，下文描述的通信负载调整装置与上文描述的通信负载调整方法可相互对应参照。

图6为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整装置的结构框图。

本发明实施例所提供的通信负载调整装置具体应用于区域控制器，有关区域控制器的具体作用已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

参照图6通信负载调整装置可以包括：

通信质量获取模块500：用于获取CAN总线的通信质量；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；所述通信质量包括通信质量差和通信质量优。

第一发送模块600：用于当通信质量差时，通过所述CAN总线向所述主控计算机仅发送关键数据。

第二发送模块700：用于当通信质量优时，通过所述CAN总线向所述主控计算机发送关键数据和非关键数据。

本实施例的通信负载调整装置用于实现前述的通信负载调整方法，因此通信负载调整装置中的具体实施方式可见前文中的通信负载调整的实施例部分，例如，通信质量获取模块500，第一发送模块600，第二发送模块700，分别用于实现上述通信负载调整方法中步骤S401，S402和S403，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

下面对本发明实施例提供的一种基于CAN总线的通信负载调整系统进行介绍，下文描述的通信负载调整系统与上文描述的通信负载调整方法以及通信负载调整装置可相互对应参照。

请参考图7，图7为本发明实施例所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整系统的结构框图。

参照图7，该通信负载调整系统可以包括主控计算机和区域控制器，所述主控计算机与所述区域控制器通过CAN总线通信连接。

所述主控计算机用于：

检测CAN总线的通信质量参数。

判断所述通信质量参数是否大于预设阈值；若是，则确定当前CAN总线的通信质量差；若否，则确定当前CAN总线的通信质量优。

所述区域控制器用于：

当通信质量差时，通过所述CAN总线向所述主控计算机仅发送关键数据。

当通信质量优时，通过所述CAN总线向所述主控计算机发送关键数据和非关键数据。

本实施例的主控计算机中用于安装上述发明实施例中应用于主控计算机的通信负载调整装置，区域控制器中用于安装上述发明实施例中应用于区域控制器的通信负载调整装置，而主控计算机与区域控制器相配合用于实现上述任一发明实施例中所述的通信负载调整方法。因此通信负载调整系统中的具体实施方式可见前文中的通信负载调整方法的实施例部分，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种基于CAN总线的通信负载调整方法、一种基于CAN总线的通信负载调整装置、以及一种基于CAN总线的通信负载调整系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1.一种基于CAN总线的通信负载调整方法，应用于主控计算机，其特征在于，包括：

检测CAN总线的通信质量参数；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；

判断所述通信质量参数是否大于预设阈值；

若是，则确定当前CAN总线的通信质量差，通过所述CAN总线仅获取所述区域控制器的关键数据；

若否，则确定当前CAN总线的通信质量优，通过所述CAN总线获取所述区域控制器的关键数据和非关键数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测CAN总线的通信质量参数包括：

接收所述CAN总线上的检测数据；所述检测数据包括CAN控制器检测到的所述CAN总线故障的次数；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述CAN总线故障的次数是否大于第一阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述接收所述CAN总线上的数据之后，所述方法还包括：

检测预设周期内所述CAN总线上数据跳帧的次数；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述CAN总线上数据跳帧的次数是否大于第二阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收所述CAN总线上的检测数据包括：

接收所述CAN总线上的检测数据：所述检测数据包括位于预设数据帧中的生命信号数据；

在所述接收所述CAN总线上的检测数据之后，所述方法还包括：

根据所述生命信号数据检测预设周期内所述生命信号数据的不连续次数；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述生命信号数据的不连续次数是否大于第三阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收所述CAN总线上的检测数据包括：

接收所述CAN总线上的检测数据；所述检测数据包括所述主控计算机与所述区域控制器之间心跳连接数据；

在所述接收所述CAN总线上的检测数据之后，所述方法还包括：

根据所述心跳连接数据检测预设周期内所述主控计算机与所述区域控制器之间的心跳缺失次数；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述心跳缺失次数是否大于第四阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述CAN总线故障的次数、所述CAN总线上数据跳帧的次数、所述生命信号数据的不连续次数与所述心跳缺失次数之和是否大于第五阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值；若否，则确定所述通信质量参数小于预设阈值。

7.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述检测CAN总线的通信质量参数包括：

计算所述CAN总线上的预测数据；所述预测数据包括心跳失败概率值、CAN故障概率值和数据跳帧概率值；

根据所述心跳失败概率值、所述CAN故障概率值和所述数据跳帧概率值计算所述CAN总线的综合概率值；所述综合概率值为所述心跳失败概率值、所述CAN故障概率值和所述数据跳帧概率值的加权平均值；

所述判断所述通信质量参数是否大于预设阈值包括：

判断所述的综合概率值是否大于第六阈值；若是，则确定所述通信质量参数大于预设阈值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述获取所述CAN总线上的预测数据之后，所述方法还包括：

当所述心跳失败概率值或所述CAN故障概率值或所述数据跳帧概率值大于第七阈值时，确定当前CAN总线的通信质量差。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述根据所述心跳失败概率值、所述CAN故障概率值和所述数据跳帧概率值计算所述CAN总线的综合概率值之后，所述方法还包括：

按照时间的先后顺序根据所述综合概率值计算所述CAN总线的综合概率曲线；

当所述综合概率曲线存在上升趋势时，确定当前CAN总线的通信质量差。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述检测CAN总线的通信质量参数之后，所述方法还包括：

当所述主控计算机与所述区域控制器之间的主CAN总线断开连接时，通过从CAN总线将所述主控计算机与所述区域控制器通信连接；所述主控计算机与所述区域控制器之间连接有所述主CAN总线和所述从CAN总线。

11.一种基于CAN总线的通信负载调整装置，应用于主控计算机，其特征在于，包括：

检测模块：用于检测CAN总线的通信质量参数；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；

判断模块：用于判断所述通信质量参数是否大于预设阈值；

第一获取模块：用于若通信质量参数大于预设阈值，则确定当前CAN总线的通信质量差，通过所述CAN总线仅获取所述区域控制器的关键数据；

第二获取模块：用于若通信质量参数小于预设阈值，则确定当前CAN总线的通信质量优，通过所述CAN总线获取所述区域控制器的关键数据和非关键数据。

12.一种基于CAN总线的通信负载调整方法，应用于区域控制器，其特征在于，包括：

获取CAN总线的通信质量；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；所述通信质量包括通信质量差和通信质量优；

当通信质量差时，通过所述CAN总线向所述主控计算机仅发送关键数据；

当通信质量优时，通过所述CAN总线向所述主控计算机发送关键数据和非关键数据。

13.一种基于CAN总线的通信负载调整装置，应用于区域控制器，其特征在于，包括：

通信质量获取模块：用于获取CAN总线的通信质量；所述CAN总线用于通信连接所述主控计算机与区域控制器；所述通信质量包括通信质量差和通信质量优；

第一发送模块：用于当通信质量差时，通过所述CAN总线向所述主控计算机仅发送关键数据；

第二发送模块：用于当通信质量优时，通过所述CAN总线向所述主控计算机发送关键数据和非关键数据。

14.一种基于CAN总线的通信负载调整系统，其特征在于，包括主控计算机和区域控制器，所述主控计算机与所述区域控制器通过CAN总线通信连接；

所述主控计算机用于：

检测CAN总线的通信质量参数；

判断所述通信质量参数是否大于预设阈值；若是，则确定当前CAN总线的通信质量差；若否，则确定当前CAN总线的通信质量优；

所述区域控制器用于：

当通信质量差时，通过所述CAN总线向所述主控计算机仅发送关键数据；

当通信质量优时，通过所述CAN总线向所述主控计算机发送关键数据和非关键数据。

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