CN111077763A - 一种车载显示装置冗余控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车载显示装置冗余控制方法及装置，该方法步骤包括：S1.为目标车载显示装置配置两套控制系统，其中一套控制系统配置为主控制系统、另一套为备用控制系统；S2.目标车载显示装置启动时，由主控制系统控制目标车载显示装置运行，并将主控制系统运行过程中指定数据同步至备用控制系统，以及主控制系统实时进行故障状态的自诊断；S3.当主控制系统诊断到存在故障时，控制切换运行备用控制系统，由备用控制系统控制目标车载显示装置运行；该装置包括冗余系统配置模块、显示控制模块以及冗余切换控制模块。本发明具有实现方法简单、成本低、资源利用率以及冗余可靠性等优点。

Description

一种车载显示装置冗余控制方法及装置

技术领域

本发明涉及车载显示控制技术领域，尤其涉及一种车载显示装置冗余控制方法及装置。

背景技术

车载显示装置为驾驶员和车辆之间的信息交互单元，通过车载显示装置可以将车辆上各种关键数据及各部件的状态信息使用图表、图像、数字和音视频等形式反馈给驾驶员，驾驶员根据获取到车载显示装置信息作出驾驶判断，再通过显示装置的按键、触摸屏等交互方式向显示终端输入指令以控制执行所需要的车辆运行状态。若车载显示装置发生故障，则会严重影响列车的正常行车，由于相比于列车中其他设备，显示装置更易于发生故障，而若显示装置频繁发生故障，会极大的增加铁路运输负担和管理成本，造成资源浪费。

为提高车载显示装置的可靠性，目前通常定期进行显示装置的现场故障排查，一旦发生装置故障再更换故障品，但是导致显示装置故障的原因多且较为复杂，难以通过简单的故障排查发现装置的故障问题，在列车运行过程中即可能发生显示装置故障。有从业者提出在列车中配备多套显示装置，发生故障后切换掉故障显示装置以提高车载显示装置的冗余可靠性，但是配备多套显示装置会极大的提高系统成本，实际显示装置中易于发生故障的通常为控制系统部分，上述冗余配置多套显示设备的方式会造成资源的极大浪费，同时由于各套显示装置相互独立，当一套显示装置故障需要切换另一套显示装置时，实际新的显示装置并不能立即投入运行，往往还需要对装置进行重配置以及数据更新等。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低、冗余可靠性以及冗余切换效率高的车载显示装置冗余控制方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种车载显示装置冗余控制方法，步骤包括：

S1. 冗余系统配置：为目标车载显示装置配置两套控制系统，其中一套控制系统配置为主控制系统、另一套为备用控制系统；

S2. 显示控制：目标车载显示装置启动时，由所述主控制系统控制目标车载显示装置运行，并将所述主控制系统运行过程中指定数据同步至所述备用控制系统，以及所述主控制系统实时进行故障状态的自诊断；

S3. 冗余切换控制：当所述主控制系统诊断到存在故障时，控制切换运行所述备用控制系统，由所述备用控制系统控制目标车载显示装置运行。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S2中所述主控制系统实时进行故障状态的自诊断，包括对所述主控制系统中硬件结构状态进行自诊断以及对所述主控制系统中软件系统状态进行自诊断。

作为本发明方法的进一步改进：对所述主控制系统中硬件结构状态进行自诊断，包括对触摸屏触摸状态进行自诊断步骤，具体步骤为：监测对主控制系统中触摸屏的点击操作，当监测到所述点击操作的点击位置或按压持续时间超过预设范围时，诊断发生触摸屏物理故障。

作为本发明方法的进一步改进：所述对触摸屏触摸状态进行自诊断步骤中，在校准过程时，获取点击操作的物理坐标，若超出预设校准点的范围则诊断存在触摸屏物理故障；在触摸屏运行过程中，获取点击操作的阈值并与触摸屏的物理坐标值的阈值进行比较，当所述点击操作的阈值超过触摸屏的物理坐标值的阈值时，诊断存在触摸屏物理故障。

作为本发明方法的进一步改进：对所述主控制系统中硬件结构状态进行自诊断，还包括对显示屏的黑、白、蓝屏故障状态进行自诊断步骤，具体步骤为：定时获取主控制系统输出的FrameBuffer（帧缓冲）数据的RGB值并进行判断，若判断到指定时间段内获取到的数据值对应为纯白色、纯黑色或纯蓝色中的一种，诊断存在黑白蓝屏故障。

作为本发明方法的进一步改进：所述对所述主控制系统中硬件结构状态进行自诊断，还包括检测主控制系统的内部线路状态、CPU与PHY芯片之间的链路装置、显示背光电压状态中的一种或多种，以诊断是否存在硬件内部结构故障。

作为本发明方法的进一步改进：对所述主控制系统中软件系统状态进行自诊断时，包括通过所述主控制系统发送生命信号，若检测到所述生命信号中断或异常，诊断为存在软件故障。

作为本发明方法的进一步改进：对所述主控制系统中软件系统状态进行自诊断时，还包括监测所述主控制系统的软件CPU负荷、内存使用率以及CPU温度、主板温度中一种或多种运行状态参数，以诊断是否存在软件故障。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S2中将所述主控制系统运行过程中指定交互数据同步至所述备用控制系统，所述交互数据包括液晶屏亮度、按键背光、音量大小、实时钟、应用程序当前所在页面中一种或多种数据。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S3中控制切换运行所述备用控制系统后，还包括对所述主控制系统进行复位以消除故障。

一种车载显示装置冗余控制装置，步骤包括：

冗余系统配置模块，用于为目标车载显示装置配置两套控制系统，其中一套控制系统配置为主控制系统、另一套为备用控制系统；

显示控制模块，用于目标车载显示装置启动时，由所述主控制系统控制目标车载显示装置运行，并将所述主控制系统运行过程中指定数据同步至所述备用控制系统，以及所述主控制系统实时进行故障状态的自诊断；

冗余切换控制模块，用于当所述主控制系统诊断到存在故障时，控制切换运行所述备用控制系统，由所述备用控制系统控制目标车载显示装置运行。

作为本发明装置的进一步改进：所述控制系统内部集成有用于对所述控制系统中硬件结构状态进行自诊断的硬件自诊断单元、以及用于对所述控制系统中软件系统状态进行自诊断的软件自诊断单元。

作为本发明装置的进一步改进：所述硬件自诊断单元包括用于对触摸屏触摸状态进行自诊断的第一硬件诊断单元、用于对显示屏的黑、白、蓝屏故障状态进行自诊断的第二硬件诊断单元以及用于对控制系统的内部结构状态进行自诊断的第三硬件诊断单元。

作为本发明装置的进一步改进：所述软件自诊断单元包括用于通过所述主控制系统发送生命信号，若检测到所述生命信号中断或异常，诊断为存在软件故障的第一软件诊断单元、以及用于监测所述主控制系统的运行状态参数以针对是否存在软件故障的第二软件诊断单元。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明车载显示装置冗余控制方法及装置，通过为目标车载显示装置配置两套控制系统，目标车载显示装置运行时，先由其中主控制系统控制运行，运行过程中由主控制系统将运行数据同步至备用控制系统以及进行故障自诊断，基于该控制系统的软件数据同步以及自诊断，使得在诊断到发生故障时可以及时自动切换运行备用控制系统，实现车载显示装置的冗余切换，保证显示装置能够稳定的延续性工作，提高显示装置的整体可靠性，同时基于软件数据同步，执行切换后备用控制系统即可立即投入使用而无需重配置或数据更新过程，可以实现故障装置至正常装置的即时、无缝衔接，有效保证列车运行的可靠性。

2、本发明车载显示装置冗余控制方法及装置，进一步控制系统能够自动监测控制系统中硬件结构、软件系统的故障状态，实现硬件以及软件自诊断功能，当发生故障时能够及时控制进行冗余切换。

3、本发明车载显示装置冗余控制方法及装置，进一步能够实时监测控制系统中触摸屏触摸状态，在监测到触摸屏触摸状态异常时及时诊断出触摸屏物理故障，从而及时控制切换正常控制系统，进一步还可以实时监测黑白蓝屏、线路状态、CPU温度等多种故障。

附图说明

图1是本实施例车载显示装置冗余控制方法的实现流程示意图。

图2是本实施例中触摸屏触摸状态自诊断的实现流程示意图。

图3是本实施例中黑白蓝屏状态自诊断的实现流程示意图。

图4是本发明具体应用实施例中实现车载显示装置冗余控制的结构原理示意图。

图5是本发明具体应用实施例中实现车载显示装置冗余控制的实现流程示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例车载显示装置冗余控制方法，步骤包括：

S1. 冗余系统配置：为目标车载显示装置配置两套控制系统，其中一套控制系统配置为主控制系统、另一套为备用控制系统；

S2. 显示控制：目标车载显示装置启动时，由主控制系统控制目标车载显示装置运行，并将主控制系统运行过程中指定数据同步至备用控制系统，以及主控制系统实时进行故障状态的自诊断；

S3. 冗余切换控制：当主控制系统诊断到存在故障时，控制切换运行备用控制系统，由备用控制系统控制目标车载显示装置运行。

本实施例通过为目标车载显示装置配置两套控制系统，目标车载显示装置运行时，先由其中主控制系统控制运行，运行过程中由主控制系统将运行数据同步至备用控制系统以及进行故障自诊断，基于该控制系统的软件数据同步以及自诊断，使得在诊断到发生故障时可以及时自动切换运行备用控制系统，实现车载显示装置的冗余切换，保证显示装置能够稳定的延续性工作，减少装置在现场运行故障，从而提高显示装置的整体可靠性，同时基于软件数据同步，执行切换后备用控制系统即可立即投入使用而无需重配置或数据更新过程，可以实现故障装置至正常装置的即时、无缝衔接，有效保证列车运行的可靠性。

本实施例步骤S2中主控制系统实时进行故障状态的自诊断，包括对主控制系统中硬件结构状态进行自诊断以及对主控制系统中软件系统状态进行自诊断。通过对控制系统进行硬件结构、软件系统进行自诊断，能够自动监测控制系统中硬件结构、软件系统的故障状态，当发生故障时能够及时控制进行冗余切换。

本实施例主控制系统与备用控制系统具体可采用完全相同的两套控制系统，每套控制系统包括一块主控板以及用于控制显示装置运行的软件系统程序，软件系统程序中配置有预先构建的自诊断程序模块，自诊断程序模块具有对主控板的硬件结构状态以及控制软件程序的软件系统状态进行自诊断的功能，能够实现控制系统的硬件、软件自诊断。车载显示装置启动时先运行主控制系统，主控制系统主导控制车载显示装置运行，运行过程中主控制系统一方面将运行数据同步至备用控制系统，另一方面通过自诊断程序模块进行硬件、软件自诊断，当诊断到存在故障时，控制切换运行备用控制系统，由于主控制系统与备用控制系统中数据同步，在切换后备用控制系统可立即投入使用，实现故障的即时、无缝切换。

本实施例中，对主控制系统中硬件结构状态进行自诊断包括对触摸屏触摸状态进行自诊断步骤，具体步骤为：监测对主控制系统中触摸屏的点击操作，当监测到点击操作的点击位置或按压持续时间超过预设范围时，诊断发生触摸屏物理故障。触摸屏经过长时间的使用后逐渐会发生物理故障，控制系统中较易于发生的硬件故障通常即为该类触摸屏触摸，本实施例通过对触摸屏触摸状态进行自诊断，能够实时监测控制系统中触摸屏触摸状态，在监测到触摸屏触摸状态异常时及时诊断出触摸屏物理故障，从而及时控制切换正常控制系统。

本实施例中，对触摸屏触摸状态进行自诊断步骤中，在校准过程时，获取点击操作的物理坐标，若超出预设校准点的范围则诊断存在触摸屏物理故障；在触摸屏运行过程中，获取点击操作的阈值并与触摸屏的物理坐标值的阈值进行比较，当点击操作的阈值超过触摸屏的物理坐标值的阈值时，诊断存在触摸屏物理故障，能够实现触摸屏物理故障的自动检测。

在具体应用实施例中，触摸屏具体为电阻触摸屏，如图2所示，对电阻触摸屏触摸状态进行自诊断详细流程为：

校准时，采用5点校准算法进行校准，生成校验文件；校准过程中对点击物理坐标进行比较，若点击得到的物理值超出校准点的范围坐标则会校准失败，则诊断出触摸屏物理故障；

正常工作时：

①对点击物理坐标值进行监控，对于点击所有物理坐标值进行排序，取其中最大值、最小值的阈值和触摸屏物理坐标值的最大值、最小值的阈值进行比较，若点击物理坐标超出触摸屏物理坐标范围，具体如x轴大于1024或者y轴大于768，则诊断出触摸屏物理故障。

②监控按压状态的持续时间，若监测到超过指定阈值一直处于按压状态，则诊断为触摸屏物理故障。

本实施例对主控制系统中硬件结构状态进行自诊断中，还包括对显示屏的黑、白、蓝屏故障状态进行自诊断步骤，如图3所示，具体步骤为：定时获取目标车载显示装置输出的FrameBuffer的RGB值并进行判断，若判断到指定时间段内获取到的数据值对应为纯白色、纯黑色或纯蓝色，具体RGB值是否为（0,0,0）、（255,255,255）或者（0,0,255），诊断存在黑白蓝屏故障，能够实现黑白蓝屏故障的自动诊断。

本实施例对主控制系统中硬件结构状态进行自诊断中，还包括检测主控制系统的内部线路状态、CPU与PHY芯片之间的链路装置、显示背光电压状态等，以诊断是否存在硬件内部结构故障。具体可通过上电过程中读、写来存储设备来检测地址线、数据线的状态是否正常，上电时进行以太网回环测试，检测CPU与PHY芯片之间的链路的状态是否正常，通过监控显示背光电压阀值，检测背光是否异常，，低于阀指则认为异常。可以在不同硬件故障时均自动诊断出故障状态，进一步提高装置的运行可靠性。

本实施例对主控制系统中软件系统状态进行自诊断时，包括通过主控制系统发送生命信号，若检测到生命信号中断或异常，诊断为存在软件故障。具体显示装置正常工作状态下，主导的系统软件按照既定的协议通过一个切换控制软件发送生命信号，如果切换控制软件检测到生命信号中断或异常，即认定主导的系统软件异常，此时切换控制软件发送通道切换命令，由另一系统软件主导显示终端工作，基于生命信号可以简单有效的实现软件故障检测，在存在软件故障时及时诊断出该故障。

本实施例对主控制系统中软件系统状态进行自诊断时，还包括监测主控制系统的软件CPU负荷、内存使用率以及CPU温度、主板温度等运行状态参数，以诊断是否存在软件故障，若各运行状态参数中存在超过对应阈值的参数，则判定存在软件故障，需要控制切换正常控制系统。可以理解的是，还可以进一步监测其他软件运行状态参数或采用其他方式进行软件自诊断。

本实施例步骤S2中将主控制系统运行过程中指定交互数据同步至备用控制系统，以实现两套控制系统之间的数据同步，从而可实现切换时的画面无缝衔接，其中交互数据具体包括液晶屏亮度、按键背光、音量大小、实时钟、应用程序当前所在页面等，具体可根据实际需求确定。

本实施例步骤S3中控制切换运行备用控制系统后，还包括对主控制系统进行电路硬件复位以消除故障，消除故障后可在需要时再重新投入使用。切换后可将备用控制系统作为新的主控制系统，新的主控制系统采用与上述主控制系统相同原理运行，在监测到故障时再切换至已消除故障的主控制系统，也可以在切换备用控制系统运行一段时间后，待主控制系统消除故障后即切换回主控制系统运行。

如图4所示，本发明在具体应用实施例中同时配置A、B两套控制系统，通过一个切换控制软件控制两套控制系统之间的切换，当检测到某一套控制系统出现故障时切换至另一套控制系统；上电后先进行PCB线路、以太网通信状态检测，若检测到故障，控制切换控制系统，默认状态下由A系统软件主导显示装置工作，接收以太网数据、人机交互数据，同时A系统软件会发送生命信号和自诊断数据给切换控制软件；正常情况下对于A系统软件的部分人机交互数据同步到B系统软件，当切换控制软件检测到A系统软件的生命信号或者A自检数据异常时，切换控制软件控制显示装置切换至B系统软件运行，同时复位A系统软件，切换流程如图5所示。

本实施例车载显示装置冗余控制装置，步骤包括：

冗余系统配置模块，用于为目标车载显示装置配置两套控制系统，其中一套控制系统配置为主控制系统、另一套为备用控制系统；

显示控制模块，用于目标车载显示装置启动时，由主控制系统控制目标车载显示装置运行，并将主控制系统运行过程中指定数据同步至备用控制系统，以及主控制系统实时进行故障状态的自诊断；

冗余切换控制模块，用于当主控制系统诊断到存在故障时，控制切换运行备用控制系统，由备用控制系统控制目标车载显示装置运行。

本实施例中，控制系统内部集成有用于对控制系统中硬件结构状态进行自诊断的硬件自诊断单元、以及用于对控制系统中软件系统状态进行自诊断的软件自诊断单元。

本实施例中，硬件自诊断单元包括用于对触摸屏触摸状态进行自诊断的第一硬件诊断单元、用于对显示屏的黑、白、蓝屏故障状态进行自诊断的第二硬件诊断单元以及用于对车载显示装置的内部结构状态进行自诊断的第三硬件诊断单元。

本实施例中，软件自诊断单元包括用于通过主控制系统发送生命信号，若检测到生命信号中断或异常，诊断为存在软件故障的第一软件诊断单元、以及用于监测主控制系统的运行状态参数以针对是否存在软件故障的第二软件诊断单元。

本实施例车载显示装置冗余控制装置与上述车载显示装置冗余控制方法一一对应，在此不再一一进行赘述。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (14)

1.一种车载显示装置冗余控制方法，其特征在于，步骤包括：

S1. 冗余系统配置：为目标车载显示装置配置两套控制系统，其中一套控制系统配置为主控制系统、另一套为备用控制系统；

S2. 显示控制：目标车载显示装置启动时，由所述主控制系统控制目标车载显示装置运行，并将所述主控制系统运行过程中指定数据同步至所述备用控制系统，以及所述主控制系统实时进行故障状态的自诊断；

S3. 冗余切换控制：当所述主控制系统诊断到存在故障时，控制切换运行所述备用控制系统，由所述备用控制系统控制目标车载显示装置运行。

2.根据权利要求1所述的车载显示装置冗余控制方法，其特征在于：所述步骤S2中所述主控制系统实时进行故障状态的自诊断，包括对所述主控制系统中硬件结构状态进行自诊断以及对所述主控制系统中软件系统状态进行自诊断。

3.根据权利要求2所述的车载显示装置冗余控制方法，其特征在于：对所述主控制系统中硬件结构状态进行自诊断，包括对触摸屏触摸状态进行自诊断步骤，具体步骤为：监测对主控制系统中触摸屏的点击操作，当监测到所述点击操作的点击位置或按压持续时间超过预设范围时，诊断发生触摸屏物理故障。

4.根据权利要求3所述的车载显示装置冗余控制方法，其特征在于：所述对触摸屏触摸状态进行自诊断步骤中，在校准过程时，获取点击操作的物理坐标，若超出预设校准点的范围则诊断存在触摸屏物理故障；在触摸屏运行过程中，获取点击操作的阈值并与触摸屏的物理坐标值的阈值进行比较，当所述点击操作的阈值超过触摸屏的物理坐标值的阈值时，诊断存在触摸屏物理故障。

5.根据权利要求2或3或4所述的车载显示装置冗余控制方法，其特征在于：对所述主控制系统中硬件结构状态进行自诊断，还包括对显示屏的黑、白、蓝屏故障状态进行自诊断步骤，具体步骤为：定时获取主控制系统输出的FrameBuffer数据的RGB值并进行判断，若判断到指定时间段内获取到的数据值对应为纯白色、纯黑色或纯蓝色中的一种，诊断存在黑白蓝屏故障。

6.根据权利要求2或3或4所述的车载显示装置冗余控制方法，其特征在于：所述对所述主控制系统中硬件结构状态进行自诊断，还包括检测主控制系统的内部线路状态、CPU与PHY芯片之间的链路装置、显示背光电压状态中的一种或多种，以诊断是否存在硬件内部结构故障。

7.根据权利要求2或3或4所述的车载显示装置冗余控制方法，其特征在于：对所述主控制系统中软件系统状态进行自诊断时，包括通过所述主控制系统发送生命信号，若检测到所述生命信号中断或异常，诊断为存在软件故障。

8.根据权利要求7所述的车载显示装置冗余控制方法，其特征在于：对所述主控制系统中软件系统状态进行自诊断时，还包括监测所述主控制系统的软件CPU负荷、内存使用率以及CPU温度、主板温度中一种或多种运行状态参数，以诊断是否存在软件故障。

9.根据权利要求1～4中任意一项所述的车载显示装置冗余控制方法，其特征在于：所述步骤S2中将所述主控制系统运行过程中指定交互数据同步至所述备用控制系统，所述交互数据包括液晶屏亮度、按键背光、音量大小、实时钟、应用程序当前所在页面中一种或多种数据。

10.根据权利要求1～4中任意一项所述的车载显示装置冗余控制方法，其特征在于：所述步骤S3中控制切换运行所述备用控制系统后，还包括对所述主控制系统进行复位以消除故障。

11.一种车载显示装置冗余控制装置，其特征在于，步骤包括：

冗余系统配置模块，用于为目标车载显示装置配置两套控制系统，其中一套控制系统配置为主控制系统、另一套为备用控制系统；

显示控制模块，用于目标车载显示装置启动时，由所述主控制系统控制目标车载显示装置运行，并将所述主控制系统运行过程中指定数据同步至所述备用控制系统，以及所述主控制系统实时进行故障状态的自诊断；

冗余切换控制模块，用于当所述主控制系统诊断到存在故障时，控制切换运行所述备用控制系统，由所述备用控制系统控制目标车载显示装置运行。

12.根据权利要求11所述的车载显示装置冗余控制装置，其特征在于：所述控制系统内部集成有用于对所述控制系统中硬件结构状态进行自诊断的硬件自诊断单元、以及用于对所述控制系统中软件系统状态进行自诊断的软件自诊断单元。

13.根据权利要求12所述的车载显示装置冗余控制装置，其特征在于：所述硬件自诊断单元包括用于对触摸屏触摸状态进行自诊断的第一硬件诊断单元、用于对显示屏的黑、白、蓝屏故障状态进行自诊断的第二硬件诊断单元以及用于对控制系统的内部结构状态进行自诊断的第三硬件诊断单元。

14.根据权利要求12或13所述的车载显示装置冗余控制装置，其特征在于：所述软件自诊断单元包括用于通过所述主控制系统发送生命信号，若检测到所述生命信号中断或异常，诊断为存在软件故障的第一软件诊断单元、以及用于监测所述主控制系统的运行状态参数以针对是否存在软件故障的第二软件诊断单元。

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