CN114013390B - 汽车的网络架构及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种汽车的网络架构及汽车，属于车载通信技术领域。该网络架构包括：中央网关控制器、至少一个车辆内部网段；所述至少一个车辆内部网段中的每个车辆内部网段通过对应的网段接口与所述中央网关控制器连接；所述至少一个车辆内部网段包括的自动驾驶网段与目标网段通信连接，所述目标网段为所述至少一个车辆内部网段中除所述自动驾驶网段之外的网段。本申请实施例中，由于至少一个车辆内部网段中的自动驾驶网段能够与目标网段进行通信连接，因此，在目标网段中的控制器发生故障时，自动驾驶网段中的控制器能够替代目标网段中的控制器实现目标网段的功能，从而提高了汽车网络中信息传输可靠性，保证了汽车中任一网段功能的实现。

Description

汽车的网络架构及汽车

技术领域

本申请实施例涉及车载通信技术领域，特别涉及一种汽车的网络架构及汽车。

背景技术

随着汽车智能化发展，汽车的功能越来越多，比如，自动巡航功能、陡坡缓降、自动泊车等功能，这些功能在实现时通常依赖与汽车的网络架构。因此，汽车的网络架构对汽车的功能至关重要。

目前，汽车的网络架构中，各个网段分别与汽车的中央网关控制器连接，每个网段中能够包括多个控制器，任一网段中的控制器能够通过中央网关控制器与其他网段的其他控制器、外部网络或移动终端进行通信，从而实现汽车的各类功能。

但是，由于汽车中任一网段的任一控制器的通信线路发生故障时，该控制器将无法与中央网关控制器进行通信，从而将无法与其他网段的其他控制器、外部网络或移动终端进行通信，进而导致汽车无法实现该对应的功能。

发明内容

本申请实施例提供了一种汽车的网络架构及汽车，可以用于解决相关技术中汽车的网络架构中个控制器之间存在通信不可靠，导致网段功能无法实现的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种汽车的网络架构，所述网络架构包括：中央网关控制器、至少一个车辆内部网段；

所述至少一个车辆内部网段中的每个车辆内部网段通过对应的网段接口与所述中央网关控制器连接；

所述至少一个车辆内部网段包括的自动驾驶网段与目标网段通信连接，所述目标网段为所述至少一个车辆内部网段中除所述自动驾驶网段之外的网段。

在一些实施例中，所述自动驾驶网段至少包括自动驾驶控制器、雷达控制器和摄像头控制器；

所述自动驾驶控制器的第一通信端与所述中央网关控制器连接，所述自动驾驶控制器的第二通信端分别与所述目标网段的网段总线、所述雷达控制器的第一通信端和所述摄像头控制器的第一通信端连接，所述自动驾驶控制器的第三通信端分别与所述雷达控制器的第二通信端以及所述摄像头控制器的第二通信端连接。

在一些实施例中，所述目标网段为所述至少一个车辆内部网段中的底盘网段。

在一些实施例中，所述底盘网段中至少包括电动助力转向系统；

所述电动助力转向系统的第一通信端和第二通信端分别与所述底盘网段的网段总线连接，通过所述底盘网段的网段总线与所述中央网关控制器连接。

在一些实施例中，所述底盘网段中还包括电子稳定性控制系统和线控制动系统；

所述电子稳定性控制系统的通信端和所述线控制动系统的通信端分别与所述底盘网段的网段总线连接。

在一些实施例中，所述至少一个车辆内部网段除所述自动驾驶网段和底盘网段之外，还包括动力传动网段、新能源网段、车身控制网段、信息娱乐网段和诊断网段。

在一些实施例中，所述车身控制网段至少包括电容传感器；

所述电容传感器用于检测驾驶员是否接管方向盘。

在一些实施例中，所述信息娱乐网段包括信息娱乐接口控制器，所述信息娱乐接口控制器至少包括车载远程信息处理器、音频控制器、视频控制器、行车记录仪控制器和无线充电控制器。

在一些实施例中，所述网络架构包括OBD（On-Board Diagnostic，车载诊断系统）诊断口；

所述OBD诊断口通过所述至少一个车辆内部网段中包括的诊断网段与所述中央网关控制器连接。

另一方面，提供了一种汽车，所述汽车包括上述一方面所述的网络架构。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

在本申请实施例中，由于至少一个车辆内部网段中的自动驾驶网段能够与目标网段进行通信连接，因此，自动驾驶网段中的控制器能够获取目标网段与中央网关控制器之间的通信信息，且在目标网段中的控制器发生故障时，自动驾驶网段中的控制器能够替代目标网段中的控制器实现目标网段的功能，从而提高了汽车网络中信息传输可靠性，保证了汽车中任一网段功能的实现。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种汽车的网路架构的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种汽车的网路架构的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种汽车的网路架构的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种汽车的网路架构的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种汽车的网路架构的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种汽车的网路架构的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的另一种汽车的网路架构的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的另一种汽车的网路架构的结构示意图。

附图标记：

1：中央网关控制器，2：至少一个车辆内部网段，3：OBD诊断口；

11：认证访问模块，12：防火墙；

21：自动驾驶网段，22：目标网段，23：底盘网段，24：动力传动网段，25：新能源网段，26：车身控制网段，27：信息娱乐网段，28：诊断网段；

211：自动驾驶控制器，212：雷达控制器，213：摄像头控制器，231：电动助力转向系统，232：电子稳定性控制系统，233：线控制动系统，241：发动机控制器，242：变速箱控制器，251：整车能量管理控制器，261：电容传感器，262：驾驶员疲劳监测系统，263：车身控制器，271：信息娱乐接口控制器；

211a：自动驾驶控制器的第一通信端，211b：自动驾驶控制器的第二通信端，211c：自动驾驶控制器的第三通信端，212a: 雷达控制器的第一通信端，212b：雷达控制器的第二通信端，213a：摄像头控制器的第一通信端，213b：摄像头的第二通信端，231a：电动助力转向系统的第一通信端，231b: 电动助力转向系统的第二通信端，232a：电子稳定性控制系统的通信端，233a：线控制动系统的通信端。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在对本申请实施例提供的一种汽车的网络架构进行详细地解释说明之前，先对本申请实施例提供的一种应用场景进行解释说明。

随着社会经济的发展，汽车越来越普及，汽车已渐渐成为用户必不可少的日常出行交通工具。汽车中除了包括有最为重要的驱动部件外，如发电机、发动机等，还包括一重要组成部分，即汽车中的网络架构（也能够称为网络系统或网络拓扑），该网络架构在协调汽车各组成部分之间的运行，实现汽车整体的功能协调运作的过程中起着非常关键的作用。另外，随着网络的发展，汽车内部的网络往往能够与外部网络进行连接，以实现行车信息、汽车性能参数等的获取，以及通过无线网络与移动终端中的各类应用程序进行连接，实现汽车的智能化。

但是，随着网络的发展，汽车内部网络结构已不能应对网络中可能存在的各种网络侵袭，例如病毒入侵、恶意操控等等，从而对汽车的网络控制造成潜在危险，存在安全隐患。同时，随着自动驾驶技术的不断涌现，汽车通信及信息传输可靠性的问题也越来越受到关注。

基于这样的应用场景，本申请实施例提供了一种能够提高汽车的网络安全性、通信及信息传输可靠性的汽车的网络架构。

图1是本申请实施例提供的一种汽车的网路架构的结构示意图，参见图1，该网络架构包括：中央网关控制器1、至少一个车辆内部网段2；至少一个车辆内部网段2中的每个车辆内部网段2通过对应的网段接口与中央网关控制器1连接；至少一个车辆内部网段2包括的自动驾驶网段21与目标网段22通信连接，该目标网段22为至少一个车辆内部网段2中除自动驾驶网段21之外的网段。

在本申请实施例中，由于至少一个车辆内部网段中的自动驾驶网段能够与目标网段进行通信连接，因此，自动驾驶网段中的控制器能够获取目标网段与中央网关控制器之间的通信信息，且在目标网段中的控制器发生故障时，自动驾驶网段中的控制器能够替代目标网段中的控制器实现目标网段的功能，从而提高了汽车网络中信息传输可靠性，保证了汽车中任一网段功能的实现。

在一些实施例中，至少一个车辆内部网段2中各个网段之间能够进行信息交互，因此，为了实现各个网段之间的信息交互，该至少一个车辆内部网段2中的每个车辆内部网段2能够通过对应的网段接口与中央网关控制器1连接。

在一些实施例中，当自动驾驶网段21与目标网段22通信连接时，自动驾驶网段21与目标网段22之间不仅能够通过中央网关控制器1进行信息交互，同时还能够直接进行信息交互。

值得说明的是，由于自动驾驶网段21与目标网段22之间能够通过2种方式进行信息交互，因此，两种信息交互方式互为冗余，从而提高了网段之间信息交互的可靠性。

在一些实施例中，参见图2，至少一个车辆内部网段2除自动驾驶网段21之外，还包括底盘网段23、动力传动网段24、新能源网段25、车身控制网段26、信息娱乐网段27和诊断网段28。

由于目标网段22能够为至少一个车辆内部网段2中除自动驾驶网段21之外的至少一个网段，因此，目标网段22能够为底盘网段23、动力传动网段24、新能源网段25、车身控制网段26、信息娱乐网段27和诊断网段28中的至少一个。

通常情况下，由于底盘网段23能够对汽车进行纵向控制、横向控制等，这些控制是汽车行驶的主要控制，如果底盘网段23与中央网关控制器1之间的通信发生问题，则可能会给汽车带来严重的安全问题。因此，通常情况下，该目标网段22能够为底盘网段23。

参见图2，当目标网段22为底盘网段23时，自动驾驶网段21能够与底盘网段23进行通信连接。

参见图3，该底盘网段23中至少包括电动助力转向系统231。电动助力转向系统231的第一通信端231a和第二通信端231b分别与底盘网段23的网段总线连接，从而电动助力转向系统231能够通过底盘网段23的网段总线与中央网关控制器1连接。

在一些实施例中，由于电动助力转向系统231的第一通信端231a和第二通信端231b分别与底盘网段23的网段总线连接，因此，电动助力转向系统231能够通过自身的第一通信端231a与中央网关控制器1进行通信，以实现信息交互，同时也能够通过自身的第二通信端231b与中央网关控制器1进行通信，以实现信息交互。也即是，电动助力转向系统231能够通过两路通信线路与中央网关控制器1进行通信连接，该两路通信线路回互为冗余通信线路。

值得说明的是，由于电动助力转向系统231能够通过两路通信线路与中央网关控制器1通信连接，从而在其中一路通信线路发生故障时，电动助力转向系统231能够通过另一路通信线路与中央网关控制器1进行通信连接，从而保证了与中央网关控制器1之间的通信可靠性。

在一些实施例中，参见图3，该底盘网段23中还能够包括电子稳定性控制系统232和线控制动系统233；电子稳定性控制系统232的通信端232a和线控制动系统233的通信端233a分别与底盘网段23的网段总线连接。

由于电子稳定性控制系统232和线控制动系统233均能够对汽车的制动功能进行控制，因此，电子稳定性控制系统232和线控制动系统233互为制动冗余。

值得说明的是，由于电子稳定性控制系统232和线控制动系统233互为制动冗余，因此，在其中一个发生故障时，汽车能够通过另一个制动系统进行制动控制，从而提高了汽车制动功能的可靠性，以及汽车的安全性。

在一些实施例中，底盘网段23中不仅能够包括电动助力转向系统231、电子稳定性控制系统232和线控制动系统233，还能够包括其他控制器，本申请实施例对此不再一一进行举例。

在一些实施例中，参见图4，该自动驾驶网段21至少包括自动驾驶控制器211、雷达控制器212和摄像头控制器213；自动驾驶控制器211的第一通信端211a与中央网关控制器1连接，自动驾驶控制器211的第二通信端211b分别与目标网段22的网段总线、雷达控制器212的第一通信端212a和摄像头控制器213的第一通信端213a连接，自动驾驶控制器211的第三通信端211c分别与雷达控制器212的第二通信端212b以及摄像头控制器213的第二通信端213b连接。

由于自动驾驶控制器211的第一通信端211a与中央网关控制器1连接，自动驾驶控制器211的第二通信端211b能够与目标网段22的网段总线连接。因此，自动驾驶控制器211能够通过自动驾驶网段22的网段总线与中央网关控制器1进行通信，也能够通过目标网段22的网段总线与中央网关控制器1进行通信，即自动驾驶控制器211能够通过两路通信线路与中央网关控制器1通信连接，从而在其中一路通信线路发生故障时，自动驾驶控制器211能够通过另一路通信线路与中央网关控制器1进行通信连接，从而保证了与中央网关控制器1之间的通信可靠性。

又由于自动驾驶控制器211的第二通信端211b还分别与雷达控制器212的第一通信端212a和摄像头控制器213的第一通信端213a连接，自动驾驶控制器211的第三通信端211c还分别与雷达控制器212的第二通信端212b以及摄像头控制器213的第二通信端213b连接。因此，自动驾驶控制器211能够对雷达控制器212和摄像头控制器213进行控制，且雷达控制器212和摄像头控制器213能够过两路通信线路与自动驾驶控制器211进行通信，该两路通信线路互为冗余，从而保证了雷达控制器212和摄像头控制器213与自动驾驶控制器211之间的通信，提高了与自动驾驶控制器211的通信可靠性。另外，雷达控制器212和摄像头控制器213还能够通过目标网段的网段总线与中央网关控制器1进行通信，也能够通过自动驾驶控制器211与中央网关控制器1进行通信。因此，雷达控制器212和摄像头控制器213均能够包括三种通信线路与中央网关控制器1进行通信，从而提高了雷达控制器212和摄像头控制器213与中央网关控制器1之间的通信可靠性。

在一些实施例中，自动驾驶网段21中不仅能够包括自动驾驶控制器211、雷达控制器212和摄像头控制器213，还能够包括其他控制器，其他控制器能够直接与目标网段连接，也能够不直接连接，本申请实施例对不进行限定。

在一些实施例中，由上述可知，目标网段22能够为底盘网段23，因此，参见图5，该自动驾驶网段21能够与底盘网段23通信连接。当自动驾驶网段21与底盘网段23通信连接时，自动驾驶控制器211、雷达控制器212和摄像头控制器213互为冗余，在其中一个控制器失效，且底盘网段中的至少一个控制器失效时，自动驾驶网段中的剩余控制器能够对底盘网段22的纵向控制和横向控制功能进行控制。

在一些实施例中，自动驾驶控制器211为主控制器。即当底盘网段23中的至少一个控制器失效，且自动驾驶网段21中的控制器未发生失效或故障时，优先通过自动驾驶控制器211对底盘网段23中的控制器进行控制。

在一些实施例中，参见图6，车身控制网段26至少包括电容传感器261、驾驶员疲劳监测系统262和车身控制器263等，其中，电容传感器261用于检测驾驶员是否接管方向盘。

在一些实施例中，参见图6，信息娱乐网段27包括信息娱乐接口控制器271，信息娱乐接口控制器271至少包括车载远程信息处理器、音频控制器、视频控制器、行车记录仪控制器和无线充电控制器等。

参见图6，动力传动网段24上至少包括发动机控制器241和变速箱控制器242等，新能源网段25上至少包括整车能量管理控制器251等，该整车能量管理器251包括蓄电池电量控制器、发电机控制器等。

值得说明的是，由于汽车的网络架构中设置了各种不同的网段，从而能够将相关控制器划分至对应的网段中，便于分段进行网络控制，实施网络安全防护，提高了汽车信息的安全性。

在一些实施例中，由于汽车能够与外部网络或移动终端进行通信，外部网络或移动终端可能会向汽车发送内网访问请求，因此，为了汽车的信息安全性，中央网关控制器1通常能够具有信息安全防护功能。

参见图7，中央网关控制器1中能够包括认证访问模块11和防火墙12；访问认证模块11用于对访问至少一个车辆内部网段2的内网访问请求进行认证，并在认证通过时，将内网访问请求传输至至少一个车辆内部网段2；防火墙12用于对至少一个车辆内部网段2的交互信息进行过滤处理，并将过滤处理后的交互信息传递至少一个车辆内部网段2。

在一些实施例中，防火墙12能够设置于中央网关控制器与至少一个车辆内部网段之间的网段接口上；或者，防火墙12设置在至少一个车辆内部网段中信息娱乐网段对应的网段接口上。

由于至少一个车辆内部网段2能够通过对应的网段接口与中央网关控制器1连接，因此，该防火墙能够设置在每个车辆内部网段2对应的网段接口上，即防火墙12能够设置于中央网关控制器与至少一个车辆内部网段之间的网段接口上。

值得说明的是，由于防火墙12设置在中央网关控制器1与至少一个车辆内部网段之间的网段接口上时，能够保证各自网段的安全独立，能够避免一旦恶意信息进入车内其它网段而造成全部网络瘫痪的可能。

由于通常情况下，汽车通常通过信息娱乐网段接收外部网络或移动终端的交互信息，因此，汽车通过信息娱乐网段接收到恶意信息的可能性较大，因此，防火墙12能够设置在信息娱乐网段27对应的网段接口上。

值得说明的是，由于防火墙12设置在信息娱乐网段对应的网段接口上，因此，能够将信息娱乐网段与至少一个车辆内部网段2中的其他网段相隔离，使得信息娱乐网段27中挂载的整车外部信息交互接口同内部其他网段物理隔离。在信息娱乐网段27通过中央网关控制器1与至少一个车辆内部网段2中其他网段进行信息交互时，防火墙12能够对信息娱乐网段27传输而来的外部信息进行过滤筛选，从而提高了汽车的安全性。

在一些实施例中，防火墙中能够设置黑白名单、入侵检测机制等实现信息过滤和信息隔离，该具体操作能够参考相关技术，本申请实施例对此不再进行一一赘述。

在一些实施例中，由于仅仅通过中央管控制器进行的安全防护可能力度不够，因此，为了提高汽车的信息安全，参见图8，该网络架构还能够包括OBD诊断口3；OBD诊断口3通过至少一个车辆内部网段2中包括的诊断网段28与中央网关控制器1连接。

在一些实施例中，中央网关控制器1能够在诊断网段28上应用通信访问认证机制，通信访问认证机制的应用可以确保中央网关控制器1不会轻易双向转发OBD诊断口3的外部信息和整车内部网络信息，只有经过指定的访问认证流程才能够实现通过量产汽车的相应接口对整车内部网络进行信息的读写，从而确保至少一个车辆内部网段2中的网络安全性。

在本申请实施例中，由于至少一个车辆内部网段中的自动驾驶网段能够与目标网段进行通信连接，因此，自动驾驶网段中的控制器能够获取目标网段与中央网关控制器之间的通信信息，且在目标网段中的控制器发生故障时，自动驾驶网段中的控制器能够替代目标网段中的控制器实现目标网段的功能，同时自动驾驶网段和目标网段中均存在通信冗余机制，从而保证自动驾驶网段和目标网段中存在通信冗余的控制器能够进行信息传递，提高了汽车网络中信息传输可靠性，保证了汽车中任一网段功能的实现。

本申请实施例还提供了一种汽车，该汽车包括上述图1-图8任一所示的汽车的网络架构。

在本申请实施例中，由于汽车能够包括上述图1-图8所示的网络架构，该网络架构中，由于至少一个车辆内部网段中的自动驾驶网段能够与目标网段进行通信连接，因此，自动驾驶网段中的控制器能够获取目标网段与中央网关控制器之间的通信信息，且在目标网段中的控制器发生故障时，自动驾驶网段中的控制器能够替代目标网段中的控制器实现目标网段的功能，同时自动驾驶网段和目标网段中均存在通信冗余机制，从而保证自动驾驶网段和目标网段中存在通信冗余的控制器能够进行信息传递，提高了汽车网络中信息传输可靠性，保证了汽车中任一网段功能的实现。

本领域技术人员应能理解上述汽车的网络架构仅为举例，其他现有的或今后可能出现的元器件或网络架构如可适用于本申请，也应包含在本申请保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

以上所述仅为本申请实施例的较佳实施例，并不用以限制本申请实施例，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽车的网络架构，其特征在于，所述网络架构包括：中央网关控制器、至少一个车辆内部网段；

所述至少一个车辆内部网段中的每个车辆内部网段通过对应的网段接口与所述中央网关控制器连接；

所述至少一个车辆内部网段包括的自动驾驶网段与目标网段通信连接，所述目标网段为所述至少一个车辆内部网段中除所述自动驾驶网段之外的网段，其中，所述目标网段为所述至少一个车辆内部网段中的底盘网段；所述底盘网段中包括电动助力转向系统；所述电动助力转向系统的第一通信端和第二通信端分别与所述底盘网段的网段总线连接，通过所述底盘网段的网段总线与所述中央网关控制器连接；所述底盘网段中包括电子稳定性控制系统和线控制动系统；所述电子稳定性控制系统的通信端和所述线控制动系统的通信端分别与所述底盘网段的网段总线连接；

所述自动驾驶网段至少包括自动驾驶控制器、雷达控制器和摄像头控制器；所述自动驾驶控制器的第一通信端与所述中央网关控制器连接，所述自动驾驶控制器的第二通信端分别与所述目标网段的网段总线、所述雷达控制器的第一通信端和所述摄像头控制器的第一通信端连接，所述自动驾驶控制器的第三通信端分别与所述雷达控制器的第二通信端以及所述摄像头控制器的第二通信端连接。

2.如权利要求1所述的网络架构，其特征在于，所述至少一个车辆内部网段除所述自动驾驶网段和底盘网段之外，还包括动力传动网段、新能源网段、车身控制网段、信息娱乐网段和诊断网段。

3.如权利要求2所述的网络架构，其特征在于，所述车身控制网段至少包括电容传感器；

所述电容传感器用于检测驾驶员是否接管方向盘。

4.如权利要求2所述的网络架构，其特征在于，所述信息娱乐网段包括信息娱乐接口控制器，所述信息娱乐接口控制器至少包括车载远程信息处理器、音频控制器、视频控制器、行车记录仪控制器和无线充电控制器。

5.如权利要求2所述的网络架构，其特征在于，所述网络架构包括OBD诊断口；

所述OBD诊断口通过所述至少一个车辆内部网段中包括的诊断网段与所述中央网关控制器连接。

6.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括上述权利要求1-5任一权利要求所述的网络架构。