CN110745083A - 一种用于智能汽车电子系统的中间件设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于智能汽车电子系统的中间件设计方法，涉及智能汽车领域，解决智能汽车的上层智能化应用与不同运行平台、操作系统和通信协议的电子系统部组件间的互联互通问题。本发明包括：确定智能汽车的导航、雷达、通信、车身控制、智能应用等电子系统可能采用的硬件平台、操作系统和通信协议；根据电子系统可能采用的硬件平台、操作系统和通信协议种类，设计中间件所需要的底层通信链路协议的硬件可重构适配接口；利用底层通信链路协议的硬件适配接口实现智能汽车电子系统的互联互通后，根据上层智能化应用的请求指令和电子系统的数据结构实现数据流的解析、处理、分发和封装；按照上层智能化应用的需要，将封装后的数据传输给不同的智能业务应用程序，从而满足汽车智能化对底层电子部组件的数据需求。本发明适用于智能汽车电子系统设计。

Description

一种用于智能汽车电子系统的中间件设计方法

技术领域

本发明涉及智能汽车设计领域，尤其涉及用于智能汽车电子系统的中间件设计方法。

背景技术

智能汽车是融合了传感器、行为认知、智能决策和深度学习等高新技术的高科技汽车系统。智能汽车通过搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、后台等智能信息的交换共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。

智能汽车的主要传感器系统包括毫米波雷达、车载视觉系统和激光雷达等，通过三大传感器系统的融合使用，解决并实现自适应巡航、自动紧急制动等部分自动驾驶（PA）功能，以及辅助网联信息交互的功能。未来借助高精度地图，丰富的实时路况信息可以实现车道内自动驾驶、全自动泊车等有条件自动驾驶功能，以及部分网联信息的协同感知。通过对多种传感器平台获取的测量信息，导航系统获取的定位信息、高精度地图数据，以及实时路况信息的信息融合处理和深度学习，可以实现有限条件下的智能决策，选择确定最优的驾驶模式，进而为最终实现无人驾驶创造条件。

未来，智能汽车不仅仅是交通工具，也是移动的多媒体信息平台，其搭载了类型丰富的娱乐和多媒体电子系统，包括但不限于媒体播放、无线连接、语音操控、手机交互、行车记录等等，不同应用所需要的数据各不相同，需要车载电子设备提供原始数据，或通过车载互联网获取外部数据。

因此，考虑到智能汽车的导航、雷达、通信、车身控制和智能应用，智能汽车的电子系统将十分复杂，不同电子系统的运行平台、操作系统、通信接口和数据类型将差异巨大。若在智能汽车中为每一个上层智能化应用和电子系统部组件间建立独立的通信链路，其成本和体积将呈指数增加，且不利于未来车载智能应用的拓展。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于智能汽车电子系统的中间件设计方法，解决智能汽车的上层智能化应用与不同运行平台、操作系统和通信协议的电子系统部组件间的互联互通问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

确定智能汽车的导航、雷达、通信、车身控制、智能应用等电子系统可能采用的硬件平台、操作系统和通信协议；

根据电子系统可能采用的硬件平台、操作系统和通信协议种类，设计中间件所需要的底层通信链路协议的硬件可重构适配接口；

利用底层通信链路协议的硬件适配接口实现智能汽车电子系统的互联互通后，根据电子系统的数据结构实现数据流的解析、处理、分发和封装；

按照上层智能化应用的需要，将封装后的数据传输给不同的智能业务应用程序，从而满足汽车智能化对底层电子部组件的数据需求。

本发明实施例提供的用于智能汽车电子系统的中间件设计方法，在设计过程中，通过中间件底层通信链路硬件模块，实现中间件与智能汽车电子系统的部组件联接，底层通信链路硬件模块按照电子系统的部组件特点设计，并考虑到未来的可拓展性和维护便利性，该模块采用可重构的设计方案。智能汽车的所有上层智能化应用通过通用总线与中间件产品联接，智能化应用采用指令请求的模式，驱动中间件发送该应用所需要的电子系统部组件数据，以支撑应用的智能化操作。本实施例提供了一种向车载上层智能化应用屏蔽部组件软硬件接口的设计方案，使上层智能化应用的开发者仅需关注应用本身，而不需考虑应用与数据的接口，从而解决了智能汽车的上层智能化应用与不同运行平台、操作系统和通信协议的电子系统部组件间的互联互通问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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它的附图。

图1为本发明实施例提供的智能汽车电子系统中间件设计方法流程框图；

图2为本发明实施例提供的中间件数据合并和封装格式；

图3为本发明实施例提供的智能汽车电子系统中间件结构框图；

图4为本发明实施例所提供的智能驾驶和智能泊车应用中间件设计示意图；

图5为本发明实施例所提供的语音交互和路线规划应用中间件设计示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明实施例提供一种用于智能汽车电子系统的中间件设计方法，如图1所示，包括：

S1、确定智能汽车的导航、雷达、通信、车身控制、智能应用等电子系统可能采用的硬件平台、操作系统和通信协议。

其中，所述硬件平台、操作系统和通信协议包括电子系统部组件已采用的，及目前未采用但未来可能会采用的。

S2、根据电子系统可能采用的硬件平台、操作系统和通信协议种类，设计中间件所需要的底层通信链路协议的硬件可重构适配模块。

其中，所述底层通信链路协议的硬件可重构适配模块的具体方式，可以包括：

利用FPGAP平台的部分可重构技术，对底层通信链路协议进行重构，可以在不更改硬件平台的基础上，实现通信协议的修改和更新，从而适应通信链路的拓展性能。

S3、利用底层通信链路协议的硬件适配接口实现智能汽车电子系统的互联互通后，根据上层智能化应用的请求指令和电子系统的数据结构实现数据流的解析、处理、分发和封装。

其中，在电子系统数据流的解析和处理过程中，为每一个电子系统分配部组件识别码，并为每一个上层智能化应用分配应用识别码，依据上层智能化应用的数据需求，将同一应用所需的所有数据进行合并和封装。中间件数据合并和封装格式如参照图2所示。

S4、按照上层智能化应用的需要，将封装后的数据传输给不同的智能业务应用程序，从而满足汽车智能化对底层电子部组件的数据需求。

其中，封装的包头中包含了上层智能化应用的应用识别码，以说明此封装数据的传输目的地，封装的数据段内包含了电子系统数据和部组件识别码，以说明电子系统数据和数据来源。

在本实施例中，中间件系统包括底层通信链路协议模块，上层应用指令和电子系统数据的解析、处理、分发和封装模块，汽车通用总线系统等。电子系统部组件可以包括但不仅限于雷达系统、视觉系统、激光雷达、导航设备、通信设备、核心计算单元、多媒体设备、车载互联网等，上层智能化应用包括但不仅限于智能驾驶应用、语音交互应用、智能泊车应用、路线智能规划应用等。中间件系统如图3所示。

例如：所述上层智能化应用为智能驾驶应用和智能泊车应用，电子系统部组件为雷达系统、视觉系统、激光雷达、导航设备等：

参照图4所示的智能驾驶和智能泊车应用中间件设计，说明了智能驾驶和智能泊车应用与雷达系统、视觉系统、激光雷达、导航设备等电子系统部组件相互交互的中间件设计方案。雷达系统、视觉系统、激光雷达获取的感知数据和导航设备获取的定位数据，经中间件产品传输给智能驾驶应用，雷达系统、视觉系统、激光雷达获取的感知数据经中间件产品传输给智能泊车应用。

再例如：所述上层智能化应用为语音交互和路线规划应用，电子系统部组件为麦克风、收音机、DVD机、MP3播放器，车载互联网，导航设备等：

参照图5所示的语音交互和路线规划应用中间件设计，说明了语音交互和路线规划应用与麦克风、收音机、DVD机、MP3播放器，车载互联网，导航设备等电子系统部组件相互交互的中间件设计方案。麦克风、收音机、DVD机、MP3播放器、导航设备的状态和控制数据，经中间件产品传输给语音交互应用，车载互联网和导航设备获取的路况数据和定位数据经中间件产品传输给路线规划应用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于智能汽车电子系统的中间件设计方法，其特征在于，包括：

确定智能汽车的导航、雷达、通信、车身控制、智能应用等电子系统可能采用的硬件平台、操作系统和通信协议；

根据电子系统可能采用的硬件平台、操作系统和通信协议种类，设计中间件所需要的底层通信链路协议的硬件可重构适配模块；

利用底层通信链路协议的硬件适配接口实现智能汽车电子系统的互联互通后，根据上层智能化应用的请求指令和电子系统的数据结构实现数据流的解析、处理、分发和封装；

按照上层智能化应用的需要，将封装后的数据传输给不同的智能业务应用程序，从而满足汽车智能化对底层电子部组件的数据需求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电子系统可能采用的硬件平台、操作系统和通信协议种类，设计中间件所需要的底层通信链路协议的硬件可重构适配接口，包括：

智能汽车电子系统未来可能会采用的硬件平台、操作系统和通信协议种类，不仅限于现有电子系统所采用的硬件平台、操作系统和通信协议种类；

中间件底层通信链路协议具有硬件可重构特点，以满足电子系统特性随技术进步而出现新平台、新操作系统和新通信协议的需要。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述中间件底层通信链路协议具有硬件可重构特点，包括：

利用FPGA等嵌入式系统实现底层通信链路，采用FPGA部分可重构技术实现通信链路协议的硬件可重构特点，在不更改硬件平台的基础上，实现通信协议的修改和更新。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用底层通信链路协议的硬件适配接口实现智能汽车电子系统的互联互通后，根据上层智能化应用指令和电子系统的数据结构实现数据流的解析、处理、分发和封装，包括：

按照电子系统的数据结构和接口文件，完成所传输数据的解包和提取，并为每一个电子系统分配部组件识别码；

接收上层智能化应用所提出的数据源需求指令，并为每一个上层智能化应用分配应用识别码；

依据上层智能化应用的数据需求，将同一应用所需的所有数据进行合并和封装。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将同一应用所需的所有数据进行合并和封装，包括：

封装的包头中包含了上层智能化应用的应用识别码，以说明此封装数据的传输目的地；

封装的数据段内包含了电子系统数据和部组件识别码，以说明电子系统数据和数据来源。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照上层智能化应用的需要，将封装后的数据传输给不同的智能业务应用程序，包括：

采用中间件的通用总线接口（汽车CAN、LIN、Flexray总线等）完成中间件封装后数据包向智能化应用的数据传输。

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