CN114726896B - 车载网关控制系统及智能汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种车载网关控制系统及智能汽车，该系统包括：网关处理器、域内切换器和至少一个车载智能模块；所述网关处理器通过宽带接口连接有多个所述域内切换器，各个所述域内切换器配置静态域地址；所述车载智能模块包括多个车载智能设备，其中，归属于同一所述车载智能模块的所述车载智能设备连接于同一所述域内切换器上，每个所述车载智能设备设定有静态的IP地址；同一域内的车载智能设备之间用于通过所述域内切换器进行通信，不同域内的所述车载智能设备之间用于通过所述网关处理器进行通信。使得车载系统中的各个设备模块可以通过车载网关进行统一控制，以及数据交互，实现各个设备之间的交流控制，满足大量的数据传输需求。

Description

车载网关控制系统及智能汽车
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种车载网关控制系统及智能汽车。
背景技术
现有的车载总线主要是CAN总线或LIN总线，随着无人车的发展，雷达数据、图像数据、运行数据等越来越多，传统的总线不能满足各网络及各域之间数据交换及大量数据的传输，传输带宽明显不足。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种车载网关控制系统，包括：网关处理器、域内切换器和至少一个车载智能模块；
所述网关处理器通过宽带接口连接有多个所述域内切换器，各个所述域内切换器配置静态域地址；
所述车载智能模块包括多个车载智能设备，其中，归属于同一所述车载智能模块的所述车载智能设备连接于同一所述域内切换器上，每个所述车载智能设备设定有静态的IP地址；
同一域内的车载智能设备之间用于通过所述域内切换器进行通信，不同域内的所述车载智能设备之间用于通过所述网关处理器进行通信。
进一步的，不同域内的所述车载智能设备之间通过所述网关处理器进行通信，包括：
所述网关处理器用于接收来自所述车载智能设备的通信数据，获取所述通信数据所适配的第一通信协议和目标设备的IP地址；
所述网关处理器还用于根据所述目标设备的IP地址查找到所述目标设备所支持的第二通信协议，将所述通信数据根据所述第一通信协议进行解析，并将解析后的数据转换成所述第二通信协议下的目标通信数据，再根据所述目标设备的IP地址，将所述目标通信数据发送给所述目标设备所连接的域内切换器，由所述域内切换器将所述目标通信数据转发给所述目标设备。
进一步的，同一域内的车载智能设备之间通过所述域内切换器进行通信包括：
所述域内切换器接收到来自所述车载智能设备的通讯数据之后，对所述通讯数据进行解析，得到目标设备IP地址，根据所述IP地址，转发所述通讯数据至所述目标设备。
进一步的，还包括定位模块、网络模块和车路协同模块中的一种或多种组合；
所述定位模块、网络模块和车路协同模块与所述网关处理器连接，用于为车辆提供定位服务、网络服务和车路协同服务。
进一步的，所述定位模块包括GPS模块或北斗导航模块中的一种。
进一步的，所述网络模块包括5G或4G网络模块中的一种。
进一步的，所述网关处理器还设置有加解密单元，用于对经过所述网关处理器的通信数据进行加解密处理。
进一步的，还包括总线模块，所述总线模块连接于所述网关处理器，连接于所述总线模块的节点设备通过所述总线模块，与和所述车载网关处理器连接的所述车载智能设备进行数据交互。
进一步的，所述总线模块包括can总线和lin总线中的一个或多个。
进一步的，本申请还提供一种智能汽车，设置有如上述实施例中任一所述的车载网关控制系统。
本发明公开了一种车载网关控制系统及汽车，该系统包括：网关处理器、域内切换器和至少一个车载智能模块；所述网关处理器通过宽带接口连接有多个所述域内切换器，各个所述域内切换器配置静态域地址；所述车载智能模块包括多个车载智能设备，其中，归属于同一所述车载智能模块的所述车载智能设备连接于同一所述域内切换器上，每个所述车载智能设备设定有静态的IP地址；同一域内的车载智能设备之间用于通过所述域内切换器进行通信，不同域内的所述车载智能设备之间用于通过所述网关处理器进行通信。使得车载系统中的各个设备模块可以通过车载网关进行统一控制，以及数据交互，实现各个设备之间的交流控制，通过一个网关来满足大量的数据传输需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
图1示出了本申请一种车载网关控制系统结构示意图；
图2示出了本申请又一种车载网关控制系统连接结构示意图；
图3示出了本申请又一种车载网关控制系统交互关系示意图；
图4示出了本申请一种车载网关域间通讯流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
现有的技术方案中，都是使用总线对车载设备进行管理和调度，随着当前汽车制造技术越来越成熟，车载智能设备也多了起来，由单个设备提供单独的功能演变成多个设备之间可以互相连接提供更多功能，为此就需要不同设备之间进行数据交互。而在传统的技术方案中，通过总线管理的方式难以承载如此大量的智能设备进行管理，且各个设备所支持的通信协议各不相同，容易出现不适配无法交互的情况，即便可以交互，也可能因为车内的网络物理隔绝的原因，交互的数据需要上传至服务器，然后由服务器发送回来，造成了额外的时延和浪费。
接下来以具体实施例解释本申请的技术方案。
如图1所示的车载网关控制系统结构示意图，包括：网关处理器100、域内切换器200和至少一个车载智能模块300。
其中网关处理器100通过宽带接口可以连接有多个所述域内切换器200，各个所述域内切换器配置静态域地址。
所述车载智能模块300包括多个车载智能设备301，其中，归属于同一所述车载智能模块300的所述车载智能设备301连接于同一所述域内切换器上，每个所述车载智能设备设定有静态的IP地址。这样属于同一车载智能模块的设备都在同一个域内，设备间可以直接通过域内切换器200进行通信，减少了设备间的数据传输步骤和距离，也增加了数据的安全。
其中，车载智能模块300可以是车载驾驶员监控模块、车载ECU模块或者其他的车载智能模块。以车载驾驶员监控模块为例，其涉及到的车载智能设备可以是摄像头、分析模块、显示屏以及告警模块，摄像头实时拍摄实际的图像数据，图像数据需要传输给分析模块进行分析，分析结果实时显示在显示屏上，当发现司机的状态不好时，则告警模块会发出警报。该功能涉及到各个设备将数据传输给其他设备，在本实施例中，这归属于同一智能车载模块300的车载智能设备都连接在同一个域内切换器200上，使得同一域内的设备可以单纯的通过IP进行寻址操作，找到数据发送的目的地，传输方法简单快捷，也支持更大的数据传输。
进一步的，如图2所示，在该车载网关处理系统中，网关处理器可以通过SMGII接口来连接多个switch(即图1中的域内切换器200)，每个域内切换器管理一个域，例如switch1的域是192.168.10.0，则在switch1下连接的设备的IP地址都是在该域下的IP，这些可以是192.168.10.1至192.168.10.254中的任何一个，以此类推，switch2的域可以是192.168.11.0，switch3的域可以是192.168.12.0。
如图3所示，为了方便数据传递和设备查找，这些IP地址区别于家用路由和万维网的路由动态发放IP的方式，这些智能设备的IP都可以是设定好的静态IP。这样，位于同一switch下的模块内设备可以通过switch通信，而不同域的模块间的设备则可以通过网关路由器进行通信。
本实施例的车载网关控制系统还包括定位模块、网络模块和车路协同模块等中的一种或多种组合，所述定位模块、网络模块和车路协同模块与所述网关处理器连接，以分别用于为车辆提供相应的定位服务、网络服务和车路协同服务等，这些模块可以通过以太网接口和网关处理器连接。
具体而言，定位模块可以是GPS模块或者北斗导航模块中的一种，网络模块可以是5G或者4G模块，用于智能汽车和外界网络通信，车路协同模块对应于图2中的C-V2X模块，用于智能汽车和路边设施、外界其他汽车、红绿灯等设备进行通信。
本实施例的车载网关控制系统还包括加解密单元，该加解密单元可以是集成在网关处理器中的一个加解密模块，也可以是单独外置连接的加解密硬件，通过USB等数据通信结构和网关处理器连接。该加解密模块用于对经过网关处理器的数据进行加解密操作，以保障数据通信的安全，如通过GPS模块传输过来的定位数据就需要经过加解密模块进行加解密处理，以防止车辆位置的泄露。网关处理器还可以装载有存储模块，以存储控制系统和软件，该模块可以集成在网关处理器内，也可以是通过USB等接口连接到网关处理器的设备。
本实施例的车载网关控制系统还包括总线模块，该总线模块可以是can总线或者lin总线中的一个或多个，can总线则通过can phy接口与网关处理器连接，lin总线则通过lin phy接口和网关处理器连接。
总线上连接各个节点设备，这些节点设备区别于上述的车载智能设备，可以认为是传统的车辆控制设备，这些设备通过上述总线模块进行控制，并产生数据，如油门表、速度计量表等这些通过总线运作的设备。上述节点设备通过总线模块将数据发送给网关处理器，以此通过网关处理器接收这些来自总线模块的数据和车载智能设备进行信息通讯。
基于上述结构的车载网关控制系统，本申请实施例还提供一种车载网关域间通讯方法，如图4所示，该方法包括以下步骤。
步骤100，所述网关处理器用于接收来自所述车载智能设备的通信数据，获取所述通信数据所适配的第一通信协议和目标设备的IP地址。
一辆汽车会装载多个不同的车载智能模块，这些车载智能模块之间难免会有通信需求，例如驾驶员监控模块获取到的驾驶员监控信息数据，除了用于显示外，还会控制车载智能座舱对座位、温度和湿度等进行调节，由此需要将监控的数据信息传输给车载智能座舱，由车载智能座舱根据这些数据来智能调节座舱内环境。
因此，当需要进行跨模块通信时，在本申请实施例里，就是跨域通信，该跨域通信数据会先发送到网关处理器中去处理，该通信数据的数据包中记载了目标设备的IP地址，网关处理器通过对数据包进行解析，获取该IP地址，以及该数据包所支持的第一通信协议。
步骤S200，所述网关处理器还用于根据所述目标设备的IP地址查找到所述目标设备所支持的第二通信协议，将所述通信数据根据所述第一通信协议进行解析，并将解析后的数据转换成所述第二通信协议下的目标通信数据，再根据所述目标设备的IP地址，将所述目标通信数据发送给所述目标设备所连接的域内切换器，由所述域内切换器将所述目标通信数据转发给所述目标设备。
不同的车载智能设备，所支持的通信协议都是不同的，不同的通信协议会将数据打包成不同格式的数据包，因此，网关处理器还需要根据协议重新处理一遍该通信数据。为此，通过解析到的IP可以先获得目标设备是什么，再根据该目标设备的种类，确定目标设备所支持的第二通信协议。
网关处理器先利用第一通信协议对通讯数据进行解析，得到了原始通讯数据，然后再理利用第二通信协议，将原始通讯数据打包，得到在第二通信协议的目标通信数据，这样目标设备就可以自己解析目标通信数据中的内容。网关处理器再根据目标设备的IP地址，查询到对应的域内切换器，如IP地址为192.168.21.56，那么首先查询域为192.168.21.0的域是哪个域内切换器管理，然后将目标数据包发送给该域内切换器，再由域内切换器根据IP地址，发送给对应的目标设备。
类似的，来自导航模块、车路协同模块、总线模块和网络模块等不需要域内切换器的模块的数据，也可以使用上述方法进行通信控制。
进一步的，域内的数据通讯则不需要网关处理器进行处理，通讯数据发送到域内切换器时，域内切换器判断目标IP地址是本域内的IP，于是可以直接将该通讯数据转发到对应的目标设备，而且位于同一域内的设备都是隶属于同一车载智能模块的，所以也不需要进行协议转换，因此域内通讯只需要域内切换器就能处理。
进一步的，本申请还提供一种智能汽车，设置有如上述实施例中任一所述的车载网关控制系统。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、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方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车载网关控制系统，其特征在于，包括：网关处理器、域内切换器和至少一个车载智能模块；
所述网关处理器通过宽带接口连接有多个所述域内切换器，各个所述域内切换器配置静态域地址；
所述车载智能模块包括多个车载智能设备，其中，归属于同一所述车载智能模块的所述车载智能设备连接于同一所述域内切换器上，每个所述车载智能设备设定有静态的IP地址；
同一域内的车载智能设备之间用于通过所述域内切换器进行通信，不同域内的所述车载智能设备之间用于通过所述网关处理器进行通信；
同一域内的车载智能设备之间通过所述域内切换器进行通信包括：
所述域内切换器接收到来自所述车载智能设备的通讯数据之后，对所述通讯数据进行解析，得到目标设备的IP地址，然后根据所述IP地址，转发所述通讯数据至所述目标设备。
2.根据权利要求1所述的车载网关控制系统，其特征在于，不同域内的所述车载智能设备之间通过所述网关处理器进行通信，包括：
所述网关处理器用于接收来自所述车载智能设备的通信数据，获取所述通信数据所适配的第一通信协议和目标设备的IP地址；
所述网关处理器还用于根据所述目标设备的IP地址查找到所述目标设备所支持的第二通信协议，将所述通信数据根据所述第一通信协议进行解析，并将解析后的数据转换成所述第二通信协议下的目标通信数据，再根据所述目标设备的IP地址，将所述目标通信数据发送给所述目标设备所连接的域内切换器，由所述域内切换器将所述目标通信数据转发给所述目标设备。
3.根据权利要求1所述的车载网关控制系统，其特征在于，还包括定位模块、网络模块和车路协同模块中的一种或多种组合；
所述定位模块、网络模块和车路协同模块与所述网关处理器连接，用于为车辆提供定位服务、网络服务和车路协同服务。
4.根据权利要求3所述的车载网关控制系统，其特征在于，所述定位模块包括GPS模块或北斗导航模块中的一种。
5.根据权利要求3所述的车载网关控制系统，其特征在于，所述网络模块包括5G或4G网络模块中的一种。
6.根据权利要求1所述的车载网关控制系统，其特征在于，所述网关处理器还设置有加解密单元，用于对经过所述网关处理器的通信数据进行加解密处理。
7.根据权利要求1所述的车载网关控制系统，其特征在于，还包括总线模块，所述总线模块连接于所述网关处理器，连接于所述总线模块的节点设备通过所述总线模块，与和所述网关处理器连接的所述车载智能设备进行数据交互。
8.根据权利要求7所述的车载网关控制系统，其特征在于，所述总线模块包括can总线和lin总线中的一个或多个。
9.一种智能汽车，其特征在于，设置有如权利要求1至8中任一项所述的车载网关控制系统。
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