CN111049607A - 一种车辆的时钟同步方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆的时钟同步方法、装置、系统和存储介质。该车辆的时钟同步方法，包括：车辆上电后，经由第二主时间节点接收第一主时间节点的第一同步报文和第一跟随报文；判断所述第一主时间节点是否失效；若是，则经由所述第二主时间节点向各个从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以使各个所述从时间节点和所述第一主时间节点在接收到所述同步请求后，根据所述第二同步报文和第二跟随报文进行时钟同步。本发明实施例的技术方案，通过设置双主时间节点进行时钟同步，克服了传统同步中单点失效的弊端，时钟同步可靠、准确度高。

Description

一种车辆的时钟同步方法、装置、系统和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及时钟同步技术领域，尤其涉及一种车辆的时钟同步方法、装置、系统和存储介质。
背景技术
随着车辆智能化和网联化的发展，车载ECU的数量越来越多，网络化成为汽车电子的重点和趋势。由于汽车电子系统是非常重要的安全关键性系统，网络运行的可靠性和实时性非常重要。尤其对于高级自动驾驶系统，对通信传输的可靠性和ECU间的时钟同步性提出了更高的要求。
目前，国内外对于汽车CAN总线的时钟同步方案主要是基于AutoSAR的的时钟同步机制，通过全局时间节点周期性发送同步报文给从节点，从节点计算即时偏差从而在软件层面消除本地时钟域全局时间的偏差。这种同步机制实现了各个节点的时钟同步，然而其缺点在于没有考虑主节点单点失效的情况。
发明内容
本发明提供一种车辆的时钟同步方法、装置、系统和存储介质，以实现车载电子控制单元的时钟同步，建立双主节点机制，有效避免了单点失效的情况。
第一方面，本发明实施例提供了一种车辆的时钟同步方法，该方法包括：
当车辆上电后，经由第二主时间节点接收第一主时间节点的第一同步报文和第一跟随报文；
判断所述第一主时间节点是否失效；
若是，则经由所述第二主时间节点向各个从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以使各个所述从时间节点和所述第一主时间节点在接收到所述同步请求后，根据所述第二同步报文和第二跟随报文进行时钟同步。
第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆的时钟同步装置，该装置包括：
第一主节点同步模块，用于当车辆上电后，经由第二主时间节点接收第一主时间节点的第一同步报文和第一跟随报文；
第一主节点失效判断模块，用于判断所述第一主时间节点是否失效；
第二主节点同步模块，用于若所述第一主时间节点失效，则经由所述第二主节点向各个所述从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以使各个所述从时间节点和所述第一主时间节点在接收到所述同步请求后，根据所述第二同步报文和第二跟随报文进行时钟同步。
第三方面，本发明实施案例还提供了一种车辆的时钟同步系统，该车辆的时钟同步包括：第一主节点单元、第二主节点单元和从节点单元，其中，所述第一主节点单元作为第一主时间节点，用于向所述第二主节点单元和各个所述从节点单元发送第一同步报文和跟随报文，所述第二主节点单元用于执行发明任意实施例所提供的车辆的时钟同步方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行本发明任意实施例所提供的车辆的时钟同步方法。
本发明实施例的技术方案，通过设置两个主时间节点，第一主时间节点和第二主时间节点，构成同步冗余机制，当判断第一主时间节点失效后，由第二主时间节点进行接管，并发送同步报文至各个从时间节点和第一主时间节点，以进行时钟同步。本发明实施例的技术方案，通过设置双主时间节点的冗余机制，有效避免了单点失效的问题，提高了时钟同步的可靠性和准确性。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种车辆的时钟同步方法的流程图；
图2是本发明实施例二中的一种车辆的时钟同步方法的流程图；
图3是本发明实施例三中的一种车辆的时钟同步装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四中的一种车辆的时钟同步系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅展示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种车辆的时钟同步方法的流程图，本实施例可适用于车辆的电子控制单元的时钟同步的情况，该方法可以由车辆的时钟同步装置或系统来执行，如图1所示，该方法包括：
步骤110、当车辆上电后，经由第二主时间节点周期性接收第一主时间节点的第一同步报文和第一跟随报文。
其中，第一主时间节点也可以简称为第一主节点，为默认的主时间节点，在其未发生故障时，默认由第一主时间节点发送同步报文进行时钟同步。第二主时间节点也可以简称为第二主节点，为辅助的主时间节点，在第一主节点发生故障或失效时，接管第一主节点，由第二主节点发生同步报文进行时钟同步。同步报文(Synchronization Message，SYNC)是用于进行时钟同步的消息，一般由主节点(第一主节点或第二主节点)周期性发生，以进行时钟同步。跟随报文(Follow-Up Message，FUP)紧跟在SYNC报文之后发生，用于传输SYNC报文发出时的时间偏差。
具体的，当车辆上电(IG ON)后，由第一主时间节点TM1进行时钟同步，周期性将第一同步报文和第一跟随报文发生至第二主时间节点TM2和各个从时间节点TS，以进行时钟同步。
示例性的，当车辆上电(IG ON)后，第一主时间节点TM1通过CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网络)总线按照设定周期向第二主时间节点TM2和各个从时间节点TS发送第一同步报文，其中，第一同步报文的预计发送时间为t0，而监测到的实际发送时间为t1。在发送第一同步报文之后，紧接着发送第一跟随报文至第二主时间节点TM2和各个从时间节点TS，其中，第一跟随报文用于记录第一同步报文发送的时间偏差，即t1-t0。第二主时间节点TM2则相应的周期性接收来自第一主时间节点TM1的第一同步报文和第一跟随报文，以进行时钟同步。
步骤120、判断所述第一主时间节点是否失效。
具体的，经由第二主时间节点TM2判断所述第一主时间节点TM1是否有效。
可选的，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：
经由所述第二主时间节点，根据所述第一同步报文和/或所述第一跟随报文判断所述第一主时间节点是否失效。
可选的，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：当所述第二主时间节点连续设定次数接收到所述第一同步报文的时间间隔均大于设定阈值，则确定所述第一主时间节点失效，其中，所述时间间隔指的是所述第二主时间节点接收到两次所述第一同步报文的时间间隔。
其中，连续设定次数可以是两次、三次或者其他数值。由于第一主时间节点为周期性向第二主时间节点发送第一同步报文，假设其周期为T，考虑网络传输延时等情况，设定阈值可以是2T、3T或者其他值。
可选的，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：当所述第二主时间节点在预设时间段未接收所述第一同步报文，则确定所述第一主时间节点失效。
其中，预设时间段可以是4T、5T或者其他值。当第二主时间节点长时间未接收到第一同步报文时，则说明第一主时间节点故障，无法正常进行时钟同步。
可选的，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：当所述第二主时间节点接收到的所述第一主时间节点偏差大于第一偏差阈值，则确定所述第一主时间节点失效，其中，所述第一主时间节点偏差为所述第一跟随报文中记录的所述第一主时间节点发送所述第一同步报文的时间偏差。
其中，第一主时间节点偏差即为第一跟随报文中记录的第一同步报文发送的时间偏差，即t1-t0。第一偏差阈值可以是5μs、10μs、20μs或者其他值。
可选的，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：当所述第二主时间节点接与所述第一主时间节点的时间偏差大于第二偏差阈值，则确定所述第一主时间节点失效。
其中，第二偏差阈值可以是5μs、10μs、20μs或者其他值。
具体的，时间偏差也称为即时偏差，其定义为：从节点或第二主节点与第一主节点进行时钟同步过程中，由于每一时刻从节点或第二主节点本身的时钟漂移以及网络传输性能等因素的影响，导致两个节点的时钟不一致，两者的差值成为即时偏差。
进一步地，为了确保第一主时间节点失效判断的准确性，可以采用连续多次出现异常情况时，如连续两次、三次或其他值，确定第一主时间节点失效。如可以是连续三次接收到的第一主时间节点偏差均大于第一偏差阈值，第二主时间节点接与所述第一主时间节点的时间偏差连续两次均大于第二偏差阈值等。
步骤130、若是，则经由所述第二主时间节点向各个从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以使各个所述从时间节点和所述第一主时间节点在接收到所述同步请求后，根据所述第二同步报文和第二跟随报文进行时钟同步。
具体的，当确定第一主时间节点失效或故障后，即发生了单点失效的情况，由第二主时间节点进行接管，即由第二主时间节点向各个从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以进行时钟同步。
可选的，在经由所述第二主节点向各个所述从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文之后，还包括：
当所述车辆下电后，所述第二主时间节点停止发送所述第二同步报文和第二跟随报文；当所述车辆再次上电后，经由所述第一主时间节点向各个从时间节点和第二主时间节点发送第一同步报文和第一跟随报文。
进一步地，在车辆下电后，还包括：对各个时间节点(第一主时间节点、第二主时间节点和各个从时间节点)进行归零处理。
本发明实施例的技术方案，通过设置两个主时间节点，第一主时间节点和第二主时间节点，构成同步冗余机制，当判断第一主时间节点失效后，由第二主时间节点进行接管，并发送同步报文至各个从时间节点和第一主时间节点，以进行时钟同步。本发明实施例的技术方案，通过设置双主时间节点的冗余机制，有效避免了单点失效的问题，提高了时钟同步的可靠性和准确性。
实施例二
图2是本发明实施例二中的一种车辆的时钟同步方法的流程图，本实施例是在上一实施例的基础上进一步细化，如图2所示，本实施例提供的车辆的时钟同步方法包括：
步骤201、车辆上电。
步骤202、经由第一主时间节点周期性发送第一同步报文和第一跟随报文至第二主时间节点和各个从时间节点。
步骤203、判断车辆是否下电，若是，则程序结束，若否，则继续执行步骤204。
步骤204、判断在预设时间段内是否接收到第一同步报文，若是则执行步骤205，若否则执行步骤208。
步骤205、判断第一主时间节点偏差是否大于第一偏差阈值，若否，则执行步骤206，若是则执行步骤208。
其中，第一主时间节点偏差为第一跟随报文中记录的第一主时间节点发送第一同步报文的时间偏差，即t1-t0。
步骤206、判断第二主时间节点与第一主时间节点的时间偏差是否大于偏差阈值，若否，则执行步骤207，若是则执行步骤208。
步骤207、判断最近连续三次接收的第一同步报文的时间间隔是否均大于设定阈值，若否，则继续执行步骤202，若是则执行步骤208。
步骤208、经由第二主时间节点向各个从时间节点和第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以使各个从时间节点和第一主时间节点在接收到同步请求后，根据第二同步报文和第二跟随报文进行时钟同步。
步骤209、车辆下电，第二主时间节点停止发送第二同步报文和第二跟随报文。
本发明实施例的技术方案，通过设置两个主时间节点，第一主时间节点和第二主时间节点，构成同步冗余机制，当判断第一主时间节点失效后，由第二主时间节点进行接管，并发送同步报文至各个从时间节点和第一主时间节点，以进行时钟同步。本发明实施例的技术方案，通过设置双主时间节点的冗余机制，有效避免了单点失效的问题，提高了时钟同步的可靠性和准确性。通过多重逻辑判断第一主时间节点是否失效，有效避免了因第一主时间节点瞬时故障导致的主节点切换，减少了不必要的节点切换带来了影响，提高了系统的稳定性。
实施例三
图3是本发明实施例三中的一种车辆的时钟同步装置的结构示意图，如图3所示，该车辆的时钟同步装置包括：第一主节点同步模块310、第一主节点失效判断模块320和第二主节点同步模块330。
其中，第一主节点同步模块310，用于当车辆上电后，经由第二主时间节点接收第一主时间节点的第一同步报文和第一跟随报文；第一主节点失效判断模块320，用于判断所述第一主时间节点是否失效；第二主节点同步模块330，用于若所述第一主时间节点失效，则经由所述第二主节点向各个所述从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以使各个所述从时间节点和所述第一主时间节点在接收到所述同步请求后，根据所述第二同步报文和第二跟随报文进行时钟同步。
本发明实施例的技术方案，通过设置两个主时间节点，第一主时间节点和第二主时间节点，构成同步冗余机制，当判断第一主时间节点失效后，由第二主时间节点进行接管，并发送同步报文至各个从时间节点和第一主时间节点，以进行时钟同步。本发明实施例的技术方案，通过设置双主时间节点的冗余机制，有效避免了单点失效的问题，提高了时钟同步的可靠性和准确性。
可选的，第一主节点失效判断模块，具体用于：
经由所述第二主时间节点，根据所述第一同步报文和/或所述第一跟随报文判断所述第一主时间节点是否失效。
可选的，第一主节点失效判断模块，具体用于：
当所述第二主时间节点在预设时间段未接收所述第一同步报文，则确定所述第一主时间节点失效。
可选的，第一主节点失效判断模块，具体用于：
当所述第二主时间节点连续设定次数接收到所述第一同步报文的时间间隔均大于设定阈值，则确定所述第一主时间节点失效，其中，所述时间间隔指的是所述第二主时间节点接收到两次所述第一同步报文的时间间隔。
可选的，第一主节点失效判断模块，具体用于：
当所述第二主时间节点接收到的所述第一主时间节点偏差大于第一偏差阈值，则确定所述第一主时间节点失效，其中，所述第一主时间节点偏差为所述第一跟随报文中记录的所述第一主时间节点发送所述第一同步报文的时间偏差。
可选的，第一主节点失效判断模块，具体用于：
当所述第二主时间节点接与所述第一主时间节点的时间偏差大于第二偏差阈值，则确定所述第一主时间节点失效。
可选的，车辆的时钟同步装置，还包括：
同步停止模块，用于在经由所述第二主节点向各个所述从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文之后，当所述车辆下电后，所述第二主时间节点停止发送所述第二同步报文和第二跟随报文；第一主节点重新同步模块，用于当所述车辆再次上电后，经由所述第一主时间节点向各个从时间节点和第二主时间节点发送第一同步报文和第一跟随报文。
本发明实施例所提供的车辆的时钟同步装置可执行本发明任意实施例所提供的车辆的时钟同步方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4是本发明实施例四中的一种车辆的时钟同步系统的结构示意图，如图4所示，该车辆的时钟同步系统包括：第一主节点单元410、第二主节点单元420和从节点单元430。
其中，第一主节点单元410作为第一主时间节点，用于向第二主节点单元420和各个从节点单元430发送第一同步报文和跟随报文。第二主节点单元420用于执行本发明任意实施例提供的车辆的时钟同步的方法。
具体的，第一主节点单元410和第二主节点单元可以是车辆的整车控制单元(Vehicle Control Unit，VCU)、网关控制单元(Gateway Control Unit，GCU)或自动驾驶控制单元(Automatic Driving Control Unit，ADCU)中的任意两个。从节点单元包括发动机管理系统(Engine Management System，EMS)、自动变速箱控制单元(AutomaticTransmission Control Unit，TCU)、刹车防抱死系统(Brake Anti-locking System，ABS)、电池管理系统(Battery Management System，BMS)和牵引力控制系统(Traction ControlSystem，TCS)中的一个或多个。当然，从节点单元430还可以是车辆的其他的电子控制单元。
实施例五
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种车辆的时钟同步的方法，该方法包括：
当车辆上电后，经由第二主时间节点接收第一主时间节点的第一同步报文和第一跟随报文；
判断所述第一主时间节点是否失效；
若是，则经由所述第二主时间节点向各个从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以使各个所述从时间节点和所述第一主时间节点在接收到所述同步请求后，根据所述第二同步报文和第二跟随报文进行时钟同步。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的车辆的时钟同步方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述车辆的时钟同步装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种车辆的时钟同步方法，其特征在于，包括：
当车辆上电后，经由第二主时间节点接收第一主时间节点的第一同步报文和第一跟随报文；
判断所述第一主时间节点是否失效；
若是，则经由所述第二主时间节点向各个从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以使各个所述从时间节点和所述第一主时间节点在接收到所述同步请求后，根据所述第二同步报文和第二跟随报文进行时钟同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：
经由所述第二主时间节点，根据所述第一同步报文和/或所述第一跟随报文判断所述第一主时间节点是否失效。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：
当所述第二主时间节点在预设时间段未接收所述第一同步报文，则确定所述第一主时间节点失效。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：
当所述第二主时间节点连续设定次数接收到所述第一同步报文的时间间隔均大于设定阈值，则确定所述第一主时间节点失效，其中，所述时间间隔指的是所述第二主时间节点接收到两次所述第一同步报文的时间间隔。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：
当所述第二主时间节点接收到的所述第一主时间节点偏差大于第一偏差阈值，则确定所述第一主时间节点失效，其中，所述第一主时间节点偏差为所述第一跟随报文中记录的所述第一主时间节点发送所述第一同步报文的时间偏差。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述第一主时间节点是否失效，包括：
当所述第二主时间节点接与所述第一主时间节点的时间偏差大于第二偏差阈值，则确定所述第一主时间节点失效。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在经由所述第二主节点向各个所述从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文之后，还包括：
当所述车辆下电后，所述第二主时间节点停止发送所述第二同步报文和第二跟随报文；
当所述车辆再次上电后，经由所述第一主时间节点向各个从时间节点和第二主时间节点发送第一同步报文和第一跟随报文。
8.一种车辆的时钟同步装置，其特征在于，包括：
第一主节点同步模块，用于当车辆上电后，经由第二主时间节点接收第一主时间节点的第一同步报文和第一跟随报文；
第一主节点失效判断模块，用于判断所述第一主时间节点是否失效；
第二主节点同步模块，用于若所述第一主时间节点失效，则经由所述第二主节点向各个所述从时间节点和所述第一主时间节点发送同步请求、第二同步报文和第二跟随报文，以使各个从时间节点和所述第一主时间节点在接收到所述同步请求后，根据所述第二同步报文和第二跟随报文进行时钟同步。
9.一种车辆的时钟同步系统，其特征在于，包括：第一主节点单元、第二主节点单元和从节点单元，其中，所述第一主节点单元作为第一主时间节点，用于向所述第二主节点单元和各个所述从节点单元发送第一同步报文和跟随报文，所述第二主节点单元用于执行如权利要求1-7中任一项所述的车辆的时钟同步方法。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-7中任一项所述的车辆的时钟同步方法。
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