CN113794611A - 一种基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构 - Google Patents

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范志容
肖玲
郑伟
陈静
鞠甜甜
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Abstract

本发明公开了一种基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，包括：中央计算平台、多个区域控制器以及SA智能天线；所述区域控制器以及SA智能天线的以太网接口均通过车载以太网总线连接中央计算平台的以太网交换器Switch；所述中央计算平台包括融合信息娱乐、仪表、车身控制、自动驾驶、智能座舱的计算单元；所述区域控制器用于控制该区域控制器对应区域的传感器执行器；所述SA智能天线用于采集外界和车辆通信的信号，并将采集的信号通过车载以太网传输到中央计算平台。本发明通过中央计算平台将计算单元与功能单元分离，实现了智能汽车电子电气架构硬件可升级、算力可共享、软件功能可扩展等核心需求，汽车电子电气架构整体算力更高、处理能力更强。

Description

一种基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构
技术领域
本发明涉及汽车电子技术，尤其涉及一种基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构。
背景技术
汽车中传统的电子电气架构，采用域集中E/E架构，主要包括网关、域控制器、CAN/LIN/Ethernet等。域控制器将汽车电子各部分功能划分成几个领域，如动力传动域、车身电子域，辅助驾驶域等等。但是随着汽车的功能日益丰富汽车智能、网联、自动驾驶的发展，目前汽车架构的软、硬件数量以及复杂度呈指数级增长，当前的汽车架构设计已经达到瓶颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，包括：
中央计算平台、多个区域控制器以及SA智能天线；
所述区域控制器以及SA智能天线的以太网接口均通过车载以太网总线连接中央计算平台的以太网交换器Switch；
所述中央计算平台包括融合信息娱乐、仪表、车身控制、自动驾驶、智能座舱的计算单元；
所述区域控制器根据车辆划分的物理区域进行配置，车内传感器和执行器按区域就近接入相应的区域控制器，以减小车内传感器和执行器与区域控制器之间线束的长度，以及缩短信号传输的时间。
车辆划分的物理区域包括：左前区域控制器、前中区域控制器、右前区域控制器、左区域控制器、右区域控制器、左后区域控制器、右后区域控制器、后中区域控制器；
区域控制器的是否配置，取决于车型电器功能以及布置在车内各个区域传感器与执行器的数量；
所述区域控制器用于控制该区域控制器对应区域的传感器执行器；
所述SA智能天线用于采集外界和车辆通信的信号(比如手机APP开闭车门信号，开闭车窗信号等)，并将采集的信号通过车载以太网传输到中央计算平台。
按上述方案，所述区域控制器根据车辆划分的物理区域进行配置，车内传感器和执行器按区域就近接入相应的区域控制器，以车内传感器和执行器与区域控制器之间线束的总长度最小为目标进行区域控制器配置。
按上述方案，所述中央计算平台设有安全模块，所述安全模块采用HSM网络安全芯片。
按上述方案，所述中央计算平台设有用于检测各区域控制器和CCP中央计算平台之间的数据是否异常的入侵检测模块和态势感知模块。
按上述方案，所述区域控制器具有至少一个CAN接口，至少一个CANXL接口，至少一个LIN接口和至少一个Ethernet接口，各接口分别挂接该区域控制器对应区域的传感器执行器。
按上述方案，所述中央计算平台、各个区域控制器以及SA智能天线具有CAN-FD接口，中央计算平台、各个区域控制器以及SA智能天线之间通过CAN-FD总线连接，用于功能安全相关报文冗余通信。
按上述方案，所述车载以太网总线采用2.5G BASE-T1、5G BASE-T1、或10GBASE-T1。
本发明产生的有益效果是：
1、本发明通过中央计算平台将计算单元与功能单元分离，实现了智能汽车电子电气架构硬件可升级、算力可共享、软件功能可扩展等诸多核心需求，汽车电子电气架构整体算力更高、处理能力更强。
2、本发明通过设置区域控制器替换传统的功能控制器，区域控制器负责该区域控制器传感器执行器的信息采集传递，将该区域的信号传递到中央计算平台，中央计算平台统一处理信息，然后将执行信息传递到各区域控制器，由区域控制器分别管理各自区域的模块。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
术语解释：
CCP：Central Computer Platform中央计算平台；
ECU：Electronic Control Unit电子控制单元；
CAN：Controller Area Network控制器局域网总线；
LIN：Local Interconnect Network局域互联网络；
IEEE：Institute of Electrical and Electronics Engineers电气与电子工程师协会；
E/E：Electrical/Electronic Architecture电子电气架构；
OTA：Over-The-Air technology空中下载技术；
CPU：Central Processing Unit中央处理器；
GPU：Graphics Processing Unit显示芯片；
CAN-FD：CAN With Flexible Data-Rate高级驾驶辅助系统；
EV：battery electric vehicle纯电动汽车；
gPTP：Generalized Precision Time Protocol精准时钟协议，为AVB网络内的节点，提供一个时间基准；事件之间保持同步，比如音频和视频，多终端呈现；
AVB：Audio Video Bridging音视频桥接技术，用于传输音视频数据的同步网络技术；
SA：Smart Antenna Controller智能天线；
HSM：Hard Security Module硬件安全模块；
LTE：Long Term Evolution全称应为3GPP Long Term Evolution，中文一般翻译为3GPP长期演进技术；
BLE：Bluetooth Low Energy低功耗蓝牙；
如图1所示，一种基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，包括：
中央计算平台CCP、多个区域控制器ZCU以及智能天线SA；
所述区域控制器以及SA智能天线的以太网接口均通过车载以太网总线连接中央计算平台的以太网交换器Switch；
本实施例中，以太网总线遵循1000BASE-T1通讯协议，通讯速率为1000Mbit/s，以太网交换器用于实现各个域控制器之间的信息交互。
根据通讯需求，CCP、ZCU、SA之间的车载以太网通讯速率不局限于千兆，甚至采用千兆以上速率的车载以太网，比如2.5G BASE-T1、5G BASE-T1、以及10G BASE-T1等。
所述中央计算平台包括融合信息娱乐、仪表、车身控制、自动驾驶、智能座舱的计算单元；
通过将多个离散ECU的算力、决策融合在一个中央计算单元，将计算单元与功能单元分离，实现了硬件可升级、算力可共享、软件功能可扩展等诸多核心需求，中央计算平台算力更高、处理能力更强。中央计算平台采用CPU(中央处理器)+GPU(图形处理芯片)的异构系统，以实现高算力；
所述区域控制器按照控制器所在的物理区域进行划分，可以有左前区域控制器、前中区域控制器、右前区域控制器、左区域控制器、右区域控制器、左后区域控制器、右后区域控制器、后中区域控制器；实际车型每个物理区域中区域控制器是否配置，取决于车型电器功能以及布置在车内各个区域传感器/执行器的数量。车内传感器/执行器按区域就近接入相应的区域控制器，以减小线束的长度，以及缩短信号传输的时间。
实际配置中，可以以车内传感器和执行器与区域控制器之间线束的总长度最小为目标进行区域控制器配置。
所述区域控制器用于控制该区域控制器对应区域的传感器执行器；各区域控制器具有至少一个CAN接口，至少一个CANXL接口，至少一个LIN接口和至少一个Ethernet接口，各接口分别挂接该区域控制器对应区域的传感器执行器。
所述SA智能天线用于采集车外和车内通信的信号(比如手机APP开闭车门信号，开闭车窗信号等)，并将采集的信号通过车载以太网传输到中央计算平台；SA智能天线集成4G或5G通讯模块，通过硬线接口分别连接以下天线：GPS Antenna、LTE Antenna、WIFIAntenna、4G或5G Antenna以及BLE Antenna.将天线采集的信号通过车载以太网传输到中央计算平台，中央计算平台做集中计算处理后，发送相应的执行信号到相应的区域控制器，再由区域控制器控制相应的执行器。
中央计算平台设有安全模块，所述安全模块采用HSM网络安全芯片。HSM可以实现千兆及以上车载以太网上传输的关键数据加密存储，数据帧异常检测，集成流量检测软件和增加报文周期检测，以拒绝对网络的攻击。
中央计算平台设有用于检测各区域控制器和CCP中央计算平台之间的数据是否异常的入侵检测模块和态势感知模块。一旦监测到数据异常，可以即时采取防御措施。
中央计算平台、各个区域控制器以及SA智能天线具有CAN-FD接口，中央计算平台、各个区域控制器以及SA智能天线之间通过CAN-FD总线连接，用于功能安全相关报文冗余通信。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，其特征在于，包括：
中央计算平台、多个区域控制器以及SA智能天线；
所述区域控制器以及SA智能天线的以太网接口均通过车载以太网总线连接中央计算平台的以太网交换器Switch；
所述中央计算平台包括融合信息娱乐、仪表、车身控制、自动驾驶、智能座舱的计算单元；
所述区域控制器根据车辆划分的物理区域进行配置，车内传感器和执行器按区域就近接入相应的区域控制器，以减小车内传感器和执行器与区域控制器之间线束的长度，以及缩短信号传输的时间。
车辆划分的物理区域包括：左前区域控制器、前中区域控制器、右前区域控制器、左区域控制器、右区域控制器、左后区域控制器、右后区域控制器、后中区域控制器；
区域控制器的是否配置，取决于车型电器功能以及布置在车内各个区域传感器与执行器的数量；
所述区域控制器用于控制该区域控制器对应区域的传感器执行器；
所述SA智能天线用于采集外界和车辆通信的信号，并将采集的信号通过车载以太网传输到中央计算平台。
2.根据权利要求1所述的基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，其特征在于，所述区域控制器根据车辆划分的物理区域进行配置，车内传感器和执行器按区域就近接入相应的区域控制器，以车内传感器和执行器与区域控制器之间线束的总长度最小为目标进行区域控制器配置。
3.根据权利要求1所述的基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，其特征在于，所述中央计算平台设有安全模块，所述安全模块采用HSM网络安全芯片。
4.根据权利要求1所述的基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，其特征在于，所述中央计算平台设有用于检测各区域控制器和CCP中央计算平台之间的数据是否异常的入侵检测模块和态势感知模块。
5.根据权利要求1所述的基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，其特征在于，所述区域控制器具有至少一个CAN接口，至少一个CANXL接口，至少一个LIN接口和至少一个Ethernet接口，各接口分别挂接该区域控制器对应区域的传感器执行器。
6.根据权利要求1所述的基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，其特征在于，所述中央计算平台、各个区域控制器以及SA智能天线具有CAN-FD接口，中央计算平台、各个区域控制器以及SA智能天线之间通过CAN-FD总线连接，用于功能安全相关报文冗余通信。
7.根据权利要求1所述的基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构，其特征在于，所述车载以太网总线采用2.5G BASE-T1、5G BASE-T1、或10G BASE-T1。
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