CN113467436A - 一种基于soa服务分层的整车功能实现方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车本发明属于汽车电子控制领域。根据当前汽车电子电气架构和电子控制单元的现状，提出了一种基于SOA理念服务分层的整车功能实现方法，采用分层的设计理念，在不变更原子服务的前提下实现功能的灵活多样性。基于当前的电子电气架构以及相应的硬件资源，可进行梳理并定义出原子服务，再基于整车电子电气系统划分，定义出组合服务，并将原子服务关联到各个组合服务中；根据用户使用场景，定义出场景服务，并将组合服务关联到各个场景服务。由此构建三层服务架构：原子服务、组合服务、场景服务。根据电子电气架构和网络拓扑将三层服务部署到不同的电子控制器中。

Description

一种基于SOA服务分层的整车功能实现方法及系统

技术领域

本发明属于汽车控制领域，更具体涉及一种SOA理念服务分层的整车功能实现方法。

背景技术

当今汽车行业正朝着电控化、智能化和联网化方向高速发展，该趋势更促进了车载芯片升级换代以及越来越多的车内执行器均由电子控制单元控制，由此车载端软件量也日益复杂和庞大，且国内外汽车制造主机厂均在加大汽车研发的软件投入力度。长期以来车内电子控制单元的软件开发均相对独立，车内功能调整和升级以及车内电子控制单元增加或更新迭代均会产生较大软件开发工作量。因此引入面向服务的架构概念，将汽车内功能进行服务化的设计并以软件实现，以此保障服务化功能的解耦，降低二次开发成本。

面向服务的架构作为当前整车软件架构开发的指导方向，将整车内各个功能进行服务化的定义和描述。对于服务本身需进行精确地描述并封装，并且服务与服务之间相互独立。服务可分布于不同的系统环境中，服务与服务之间可进行通信，通信不要求服务均处于同一个系统环境中，只需遵循相同的通信协议即可，例如AutoSar定义的SOME/IP和DDS等。服务均带有明确的接口描述，按照特定顺序调用各个或单个服务的接口，能够实现相应的业务流程。

将整车各个功能定义为服务时，需遵循服务独立化的原则。通过分布在整车各个位置的电子控制单元以及执行器控制是实现整车功能的传统方法，但是当前整车电子电气架构正朝着中央集中运算单元加多个域控制器的方向发展，很多整车功能将由域控制器直接控制执行单元来实现，因此将整车功能进行服务化重新定义带来了可能，并由此带来的益处是服务消费端的增加或者变动，不会导致已实现服务的变更，且提升了开发效率。多种服务的组合调用同样可实现功能的多样化，提升用户体验。

基于当前整车电子电气架构以及各个电子控制单元以及执行器的现状，可对电子控制单元的硬件资源进行分析，并基于此映射到整车的功能。分析完成的硬件资源，需根据硬件资源类型进行分类，便于后续进行接口定义时统一标准。再根据整车的功能定义，将硬件资源关联，并以此绑定相应的部分控制逻辑到最小硬件资源模块上，便于后续服务逻辑设计。

对于整车的某个功能，可通过不同类型的执行器实现，但是业界采用的执行器类型均类似，相应的采用电子控制单元对其进行控制，因此对于电子控制单元的硬件资源进行服务化设计和实现，具有较好的通用性。当发生电子控制单元整合集成时，可直接将各个最小单元基于服务的各个软件模块进行移植和集成，此部分的功能逻辑也相应的进行了再次整合和集成，但不会对整个系统造成较大影响，从而降低了研发成本和提高了升级迭代效率。再者，基于硬件资源的整车服务化抽象，可较灵活的组合硬件资源，整合到一起的硬件资源可作为定义电子控制单元的整体硬件资源的设计输入，对于提高整车电子电气架构设计的灵活性带来了促进作用。

中国发明专利：一种信号处理方法、装置、存储介质及终端（CN110535740A）提出根据车载应用的控制请求，生成相应的服务请求，将所述控制请求转换为面向服务架构SOA网关信号，根据执行器状态信号，判断所述SOA网关信号的执行条件，若所述执行条件为可执行所述控制请求，将由所述SOA网关信号转换成的指令发送给车辆执行器。中国发明专利：一种基于跨层架构的SOA服务质量监控系统（CN103441884A）将网络系统划分为结点层、网络层以及应用层；在结点层部署设备管理服务；网络层部署网络层资源管理服务，应用层部署应用层资源管理服务；设备管理服务对本地资源的管理、结点层服务的监控以及响应对在所述结点层设备上运行服务的调用。中国发明专利：基于SOA架构的异构软件系统数据的集成整合方法（CN102034152A），提出构建基于SOA架构的集成整合系统，该系统包括自上而下分布、依次相互连接并交互通讯的四层结构，包括：表示层、应用层、服务层和资源层，资源层包括多个第三方应用系统，多个应用服务器及多个数据库系统，其分别通过适配器与所述的服务层交互通讯。元控制。

上述基于跨层的SOA架构系统是针对网络资源管理，提高网络服务质量需求，适用于协同管理集成平台的开发，只是针对通用的管理集成平台开发，并没有涉及车身网络控制和汽车复杂的电控单元。现有技术根据车载应用的控制请求，生成相应的服务请求，其功能未根据分层概念实现不同层级的服务定义。

发明内容

本发明根据当前汽车电子电气架构和电子控制单元的现状及发展方向，针对将车载控制请求转换成SOA网关信号以实现相应功能时未分层实现不同层级的服务定义，不能对不同层级的服务进行分类等问题，提出了一种基于SOA服务分层的整车功能实现方法。采用分层的设计理念，在不变更原子服务的前提下实现功能的灵活多样性。基于当前的电子电气架构以及相应的硬件资源，进行梳理并定义出原子服务；再基于整车电子电气系统划分，定义出组合服务，并将原子服务关联到各个组合服务中；根据用户使用场景，定义出场景服务，并将组合服务关联到各个场景服务，由此构建包含原子服务层、组合服务层、场景服务层的三层服务架构。根据电子电气架构和网络拓扑将三层服务部署到不同的电子控制器中。根据用户用例以及整车功能，依托整车电子电气架构和网络拓扑设计服务控制流程，并经服务流程部署到各个电子控制单元中实施，通过测试对功能进行评估。具体为：

一种基于SOA服务分层的整车功能实现方法，包括步骤：用户用例单元收集用户用例，业务场景分析单元进行业务场景分析，根据用户用例分析识别业务场景用例，根据业务场景用例识别涉及的汽车系统功能并将其进行关联，根据系统功能识别相关联的硬件资源并将其与硬件资源中的电子控制单元关联；系统功能分析单元定义组合服务接口和组合服务逻辑确定整车分层服务，将组合服务关联到各个场景服务，构建包含原子服务层、组合服务层、场景服务层的三层服务架构，将场景服务层、组合服务层、原子服务层分别映射到业务场景用例、系统功能、硬件资源，并提供对应接口，将各层服务部署到相关联的电子控制单元，服务实现模块根据场景服务、组合服务、原子服务的部署，各个电子控制单元根据组合服务的内部逻辑，并通过服务化通信实现汽车相关服务功能。

进一步地，整车分层服务后，在搭载有其关联硬件资源的电子控制单元上分配原子服务，平衡各个电子控制单元的计算能力，根据整车网络拓扑部署组合服务和场景服务，调用用户用例及整车功能，依托整车电子电气架构和网络拓扑，将原子服务部署到关联的电子控制单元，控制电子控制单元实施相关服务功能。

更进一步地，系统功能分析单元定义原子服务接口确定原子服务功能，场景服务层通过组合服务构建用户场景可复用功能块，原子服务层基于电子控制单元功能屏蔽硬件差异性，输出到控制执行器/传感器控制汽车电子控制单元运行其功能。并进行整车功能安全评估、信息安全评估、功能实时性保障评估。

各层服务由ARXML文件（通用配置/数据库文件）进行描述，部署到各个电子控制单元，电子控制单元根据组合服务逻辑实现汽车相关服务功能。

本发明还提出一种基于SOA服务分层的整车功能实现系统，包括，用户用例模块进行整车功能分析，根据用户的用例以及整车功能，定义上层的业务场景模型和功能逻辑模型，场景服务抽象模块构建整车服务层次化结构，通过功能分析和设备分析抽象场景服务，并定义用户场景，将整车服务进行分层构建三层整车服务结构，业务场景用例对应场景服务，系统功能对应组合服务，硬件资源对应原子服务，由上层的业务场景模型识别场景服务，根据整车电子电气架构确定组合服务，根据电子控制器和执行器的服务功能抽象出原子服务；服务接口定义模块针对场景服务、组合服务、原子服务搭建系统架构，并定义其相应的标准接口文件；服务部署模块根据整车网络拓扑以及各电子控制单元和执行器的功能，分配各电子控制单元和执行器的服务功能，服务实现模块根据场景服务、组合服务、原子服务的部署，各个电子控制单元根据组合服务的内部逻辑，并通过服务化通信实现汽车相关服务功能。

本发明根据当前汽车电子电气架构和电子控制单元的现状及发展方向，采用分层理念，在不变更原子服务的前提下实现功能的灵活多样性。基于当前的电子电气架构以及相应的硬件资源，进行梳理并确定相关的原子服务，再基于整车电子电气系统确定组合服务，并将原子服务关联到各个组合服务中，根据用户使用场景明确场景服务，并将组合服务关联各个场景服务。由此构建包含原子服务、组合服务、场景服务的三层服务架构，根据电子电气架构和网络拓扑将三层服务关联到不同的电子控制器中。本发明针对整车的控制器硬件资源进行抽象和分解并定义，实现整车内硬件资源的服务化，并对服务进行分层，实现整车内硬件资源软件架构的统一化，便于软件模块解耦以提高开发效率和降低维护成本。

附图说明

图1 基于SOA理念服务分层的整车功能实现示意图；

图2 基于用户用例的服务分层示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实例进一步对本发明的实现作具体描述。如图1所示为基于SOA理念服务分层的整车功能控制流程图。

由用户用例和整车功能基于整车电子电气架构和网络拓扑制定三层服务架构，并形成服务接口定义文件，部署到电子控制器中。具体包括：

用户用例模块进行整车功能分析，根据用户的用例以及整车功能，定义上层的业务场景和功能逻辑；构建整车服务层次化结构，通过功能分析和设备分析抽象场景服务，并定义用户场景，将整车服务进行分层，业务场景用例对应场景服务，系统功能对应组合服务，硬件资源对应原子服务， 构建包括用户场景层、组合服务层、原子服务层的三层整车服务结构。由上层的业务场景模型识别场景服务，根据整车电子电气架构，确定组合服务，再以各个电子控制器和执行器的硬件资源作为支撑，抽象出原子服务。

例如：车窗控制功能，可抽象出原子服务为车窗升降原子服务、车窗开度原子服务、车窗防夹状态原子服务、车窗调速原子服务等；可抽象出四门各自车窗控制的组合服务为手动升降窗服务、自动升降窗到制定开度服务、远程升降窗服务、故障诊断服务等；可抽象出场景服务为检测到驾驶员疲劳时自动降窗到10%开度等。根据电子电气架构决定的，将原子服务部署在整车四门较近控制器上（节省线束），组合服务可布置在算力较强的控制器上，场景服务部署在此场景的强相关控制器上。

服务接口定义模块针对场景服务、组合服务、原子服务搭建系统架构，并定义其相应的标准接口文件（ARXML文件）。不同层级的服务通过相互调用接口以及传递信息，实现整体的功能。两个层级的服务间的调用方式和可传递的数据根据功能需要进行固化，然后遵循标准接口设计模板即可保障一致性，ARXML即为推荐的接口描述模板。

服务部署模块根据整车网络拓扑以及各个电子控制单元和执行器的特性，部署分配各电子控制单元和执行器的服务功能，形成各个电子控制单元的控制系统。

服务实现模块根据场景服务、组合服务、原子服务的部署，各个电子控制单元实现服务的内部逻辑，并通过服务化通信提供相应的服务。原子服务与硬件接口强相关，需部署到硬件接口载体的控制器上；组合服务需调用各个原子服务，需部署到算力较强的控制器；场景服务需部署到相应的域控制器，例如座舱域相关的场景服务需部署到座舱域控制器。

服务通信验证：服务的提供端和服务的消费端基于服务化的通信实现交互。汽车开放系统架构AutoSar（AUTomotive Open System Architecture）定义的基于服务化的通信有基于IP的可扩展的面向服务的中间件SOME/IP（Scalable service-OrientedMiddlewarE over IP）、数据分发服务DDS（Data Distribution Service）等。各个电子控制单元根据定义实现相应的通信中间件，并在测试时进行验证。

如图2所示为基于用户用例的服务分层示意图。用户用例单元收集用户用例，业务场景分析单元进行业务场景分析，对用户场景进行逻辑定义确定用户场景，从用户用例出发分析识别业务场景的用例，再由业务场景识别出涉及的系统功能并将其进行关联，再根据系统功能识别相关联的硬件资源并将其进行关联。

系统功能分析单元定义组合服务接口和组合服务逻辑确定整车分层服务，将整车分层服务的场景服务、组合服务、原子服务三层分别对应业务场景用例、系统功能、硬件资源，并通过接口对外提供。各层服务由AUTOSAR可扩展标记语言ARXML文件进行描述，部署到各个电子控制单元，电子控制单元根据组合服务逻辑实现汽车相关服务功能。服务分层后，在搭载有其关联硬件资源的载体上分配原子服务，根据整车网络拓扑部署组合服务和场景服务，并需平衡各个电子控制单元的算力。以用户用例以及整车功能出发，依托整车电子电气架构和网络拓扑进行服务，并部署到各个电子控制单元，实施电子控制单元的相关功能。

硬件功能分析模块定义原子服务接口确定原子服务，用户场景通过组合服务构建用户场景可复用功能块，原子服务基于硬件功能屏蔽硬件差异性，输出控制执行器/传感器，进行整车功能安全评估、信息安全评估、功能实时性保障评估。

Claims (6)

1.一种基于SOA服务分层的整车功能实现方法，其特征在于，包括步骤：用户用例单元收集用户用例，业务场景分析单元进行业务场景分析，根据用户用例分析识别业务场景用例，根据业务场景用例识别涉及的汽车系统功能并将其进行关联，根据系统功能识别相关联的硬件资源并将其与硬件资源中的电子控制单元关联；系统功能分析单元定义组合服务接口和组合服务逻辑确定整车分层服务，将组合服务关联到各个场景服务，构建包含原子服务层、组合服务层、场景服务层的三层服务架构，将场景服务层、组合服务层、原子服务层分别映射到业务场景用例、系统功能、硬件资源，并提供对应接口，将各层服务部署到相关联的电子控制单元，服务实现模块根据场景服务、组合服务、原子服务的部署，各个电子控制单元根据组合服务的内部逻辑，并通过服务化通信实现汽车相关服务功能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，整车分层服务后，在搭载有其关联硬件资源的电子控制单元上分配原子服务，平衡各个电子控制单元的计算能力，根据整车网络拓扑部署组合服务和场景服务，调用用户用例及整车功能，依托整车电子电气架构和网络拓扑，将原子服务部署到关联的电子控制单元，控制电子控制单元实施相关服务功能。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，系统功能分析单元定义原子服务接口确定原子服务功能，场景服务层通过组合服务构建用户场景可复用功能块，原子服务层基于电子控制单元功能屏蔽硬件差异性，输出到控制执行器/传感器控制汽车电子控制单元运行其功能。

4.一种基于SOA服务分层的整车功能实现系统，其特征在于，用户用例模块进行整车功能分析，根据用户的用例以及整车功能，定义上层的业务场景模型和功能逻辑模型，场景服务抽象模块构建整车服务层次化结构，通过功能分析和设备分析抽象场景服务，并定义用户场景，将整车服务进行分层构建三层整车服务结构，根据整车电子电气架构确定组合服务，根据电子控制器和执行器的服务功能抽象出原子服务；服务接口定义模块针对场景服务、组合服务、原子服务搭建系统架构，并定义其相应的标准接口文件；服务部署模块根据整车网络拓扑分配各电子控制单元和执行器的服务功能；服务实现模块根据场景服务、组合服务、原子服务的部署，各个电子控制单元实现服务的内部逻辑，并通过服务化通信提供相应的服务。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，原子服务与硬件接口强相关，部署到硬件接口载体的控制器上，组合服务需要调用各个原子服务，部署到算力强的控制器；场景服务需部署到相应的域控制器。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述构建三层整车服务结构具体包括，业务场景用例对应场景服务，系统功能对应组合服务，硬件资源对应原子服务，由上层的业务场景模型识别场景服务。

Images