CN114866620B - 面向车路协同的i2x hub协议转换器 - Google Patents
面向车路协同的i2x hub协议转换器 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及汽车智能网联领域，具体公开一种面向车路协同的I2X HUB协议转换器，包括消息管理器、消息路由器和应用插件，其中，应用插件包括基础插件、第三方数据处理类插件和第三方应用服务类插件。消息管理器通过应用插件获取数据种类不同的原始数据，并将其转换为V2X标准消息，再通过消息路由器，对数据消息进行收发，从而实现将协议不统一、通信方式各异的设备进行车路协同集成。
Description
技术领域
本申请涉及汽车智能网联技术领域，尤其涉及一种面向车路协同的I2XHUB协议转换器。
背景技术
车路协同路侧部署与集成是一个复杂系统工程，涉及到多种感知设备、计算单元、通信单元，各子系统厂家品牌各异，导致路侧系统集成难度大、效率低、数据壁垒高，无法快速推广规模化部署。
发明内容
本申请提供一种面向车路协同的I2X HUB协议转换器，以解决现有技术中，由于涉及的设备协议不统一、通信方式各异，导致车路协同集成难以是实现的问题。
本申请的上述目的是通过以下技术方案实现的：
本申请实施例提供一种面向车路协同的I2X HUB协议转换器，包括：消息管理器、消息路由器和应用插件；所述应用插件包括基础插件、第三方数据处理类插件和第三方应用服务类插件；
所述消息管理器，用于通过所述基础插件和所述第三方数据类插件，获取原始数据元素，并通过调用所述基础插件，根据所述原始数据元素生成标准V2X消息；
所述消息路由器，用于将所述标准V2X数据发送至对应的所述应用插件中。
进一步的，所述基础插件为内嵌插件，包括位置服务插件、V2X数据收发插件、地图服务插件和消息转换器插件；
所述位置服务插件与预设GNSS定位模块连接，用于提供位置服务；
所述V2X数据收发插件与预设V2X通信模块连接，用于进行V2X数据收发；
所述地图服务插件用于提供地图服务；
所述消息转化器用于供所述消息管理器调用，将所述原始数据元素转换为标准格式数据。
进一步的，还包括系统监管器；
所述系统监管器包括主系统监管器和从系统监管器，所述主系统监控器与所述从系统监管器相互监管；
所述主系统监管器或所述从系统监管器还用于实时监管所述应用插件的运行状态，并在所述应用插件异常时，重启所述应用插件。
进一步的，所述消息管理器，还用于根据消息实时性信息，将所述标准V2X消息进行分为实时消息、半实时消息和非实时消息，并建立消息队列。
进一步的，所述所述消息路由器将将所述标准V2X数据发送至对应的所述应用插件中，包括；
基于所述应用插件的注册请求信息动态生成消息路由表；
根据所述消息路由表和所述消息队列，将消息发送至对应的所述应用插件中。
进一步的，所述消息路由器还用于：
在所述第三方应用服务类插件触发预警结果时，将V2X预警结果发送至所述消息管理器中，供所述消息管理器基于预检优先级进行预警结果发送。
进一步的，所述所述主系统监管器或所述从系统监管器还用于实时监管所述应用插件的运行状态，包括：
监听所述应用插件注册请求；
基于所述基于所述插件注册请求，动态生成插件管理表；
通过所述插件管理表和所述应用插件发送的注册心跳信息对所述应用插件运行状态进行监管。
进一步的，所述系统监管器还用于：
监管所述消息管理器和所述消息路由器的运行状态，并在第一消息管理器和第一消息路由器出现故障时，启动第二消息管理器和第二消息路由器。
进一步的，所述第三方数据处理类插件用于采集处理视觉感知数据、微波雷达感知数据、激光雷达感知数据、信号配时数据和差分定位数据。
进一步的，所述第三方应用服务类插件获取的预警结果包括闯红灯预警、盲区行人冲突预警和弯道盲区预警。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的实施例提供的技术方案中，应用插件包括基础插件、第三方数据处理类插件和第三方应用服务类插件；消息管理器通过应用插件获取数据种类不同的原始数据，并将其转换为V2X标准消息，再通过消息路由器，对数据消息进行收发，从而实现将协议不统一、通信方式各异的设备进行车路协同集成。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的面向车路协同的I2X HUB协议转换器的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的面向车路协同的I2X HUB协议转换器的硬件平台部署示意图；
图3为本申请实施例提供的面向车路协同的I2X HUB协议转换器的工作流程图；
图4为本申请实施例提供的面向车路协同的I2X HUB协议转换器根据注册请求动态生成插件管理表的示意图；
图5为本申请实施例提供的面向车路协同的I2X HUB协议转换器根据注册请求动态生成消息路由表的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
V2X(Vehicle to Everything)，是指在车辆上安装一种专用通信终端，可实现与其他车辆、道路、行人以及云端进行数据交互服务，具体包括V2V(Vehicle To Vehicle车与车连接)，V2I(Vehicle To Infrastructure车与基础设施连接)，V2P(Vehicle ToPedestrian车与行人连接)，V2N(Vehicle To Network车与网络连接)。所述专用通信终端主要对通信时延要求较高(小于10ms)，且支持设备之间直接连接。目前主流技术之一是DSRC(Dedicated Short Range Communications，专用短距离通讯),另一种是LTE-V2X(基于蜂窝移动通信的V2X)。
V2X四类应用方式实现的功能介绍如下：
(1)V2V表示车跟车之间可以进行直接通信，把车作为一个移动通信终端，具有接收和发送车身基本数据的能力，例如，在一条路面上，当后面的一辆车HV(Host Vehicle)跟前面的一辆车RV(Remote Vehicle)快要发生碰撞危险时，如果两车都具有V2X通讯的能力，后面的车辆就可以通过接收前车的速度、航向角、车身的灯光状态等车身基本数据，然后跟自身的车身数据进行算法分析，判断是否有碰撞的危险，若有，则提醒驾驶员有跟前车发生碰撞的危险。
(2)V2I表示车跟周边基础设施进行通信。例如跟十字路口的红绿灯、RSU(路侧设备)进行通信，有时候我们大雾的时候，会看不到红绿灯的信息，这时候，车跟红绿灯进行通讯，获取当前红绿灯实时信息，并且把红绿灯信息都显示到车载的大屏上，就能判断出是否通过十字路口。
(3)V2P表示车人也可以进行通信，主要通过人身上的可穿戴设备、手机、电脑等方式，车跟人进行通信主要也是减少车跟人发生碰撞的危险，例如人在过马路的时候，车跟人之间还有另外其他的车辆隔挡住了视线，造成了盲区，车辆则可以通过与人的通信，判断出盲区有行人驶入，立即对驾驶员进行盲区预警。
(4)V2N表示车跟边缘云进行通信，大家都知道在城市道路中，十字路口最容易发生事故，很大概率的原因就是处于不同道路方向的车辆无法感知其他方向的路面是否有车驶来，那这样当有盲区两辆车在十字路口不减速的情况下就会造车事故。倘若这两辆车之间又有建筑物进行隔挡，这时候边缘云可以通过路侧设备接收这两辆车的车身基本数据，然后进行运算，再把结果通过路侧设备下发到车辆上，若会造车碰撞危险，则对驾驶员进行预警。
多种感知设备、计算单元、通信单元，各子系统厂家品牌各异，协议和通讯方式也均有差异，导致路侧系统集成难度大、效率低、数据壁垒高，无法快速推广规模化部署。因此，亟需一种集合协议适配、数据中转与数据分发于一体的路侧设备数据与协议转换器，即I2X HUB(Infrastructure to Everything HUB)。
为了解决上述问题，本申请提供一种面向车路协同的I2X HUB协议转换器和装置，以对激光雷达、微波检测器、视觉感知单元、信号机等多类设备协议转换与消息管理；以及对不同应用服务、设备、中心之间不同类型感知数据、信号灯数据等数据获取与结果发送，实现车路协同集成。具体实现方案通过以下实施例进行详细说明。
实施例
参照图1，图1为本申请实施例提供的一种面向车路协同的I2X HUB协议转换器的结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供的面向车路协同的I2XHUB协议转换器，包括：消息管理器、消息路由器和应用插件；所述应用插件包括基础插件、第三方数据处理类插件和第三方应用服务类插件。
具体的，消息管理器和消息路由器负责将外部数据转化为应用处理需要的标准消息以及应用结果的输出；应用插件支持热插拔，用于获取外部数据、以及实现V2X应用以及V2X数据收发。
在实际应用中，消息管理器主要针对各插件提供原始数据元素调用消息转换器插件生成标准V2X消息，并按照消息实时性分类存储，包括实时消息、半实时消息和非实时消息，并基于生成的消息建立消息队列。
消息路由器用于进行数据的收发，主要针对各插件注册的消息需求，对指定插件提供实时、周期的标准化消息。同时，针对应用服务插件应用结果发送需求，调用V2X数据收发插件发送应用结果。
应用插件包括基础插件、第三方数据处理类插件、第三方应用服务类插件，其中，基础类插件为I2X HUB内嵌使用，为消息管理器提供V2X消息转换插件、V2X数据收发插件以及基础公共数据，主要包括包括位置服务插件、V2X数据收发插件、地图服务插件和消息转换器插件。具体，位置服务插件与预设GNSS定位模块连接，用于提供位置服务；V2X数据收发插件与预设V2X通信模块连接，用于进行V2X数据收发；地图服务插件用于提供地图服务；消息转化器用于供所述消息管理器调用，将所述原始数据元素转换为标准格式数据。
第三方数据处理类插件用于采集处理视觉感知数据、微波雷达感知数据、激光雷达感知数据、信号配时数据和差分定位数据。第三方应用服务类插件获取的预警结果包括闯红灯预警、盲区行人冲突预警和弯道盲区预警。具体连接和处理数据在图1中进行了详细的公开，并且还可以根据实际需求，对插件以及处理的数据，进行灵活的变动，如增加或删除，可以参考图1进行理解，在此不再一一列举。
进一步的，本申请实施例提供的面向车路协同的I2X HUB协议转换器，还包括系统监管器，系统监管器包括主系统监管器和从系统监管器，主系统监控器与从系统监管器相互监管；主系统监管器或从系统监管器还用于实时监管应用插件的运行状态，并在应用插件异常时，重启应用插件。
具体的，系统监管器，由两个相互监管的监管器A和B组成，互为备份，提升框架的可靠性、冗余度。同时，本申请实施例提供的I2X HUB协议转换器为提升消息调度与中转效率，采用的是中心消息管理模式，消息路由器是数据分发的关键，但是如果消息路由器一旦出现问题则整个I2X HUB直接崩溃，消息管理器、消息路由器以及基础插件均采用主从热备机制，并行运行并相互监督状态。
图2为本申请实施例提供的面向车路协同的I2X HUB协议转换器的硬件平台部署示意图，如图2所示：
本发明的I2X HUB协议转换器运行在I2X HUB硬件平台上，该I2X HUB硬件平台与GNSS定位模块、V2X通信模块、感知设备、数据采集设备部署在同一网络中，通过内置基础插件完成设备定位授时、V2X数据收发等基础服务，通过第三方插件实现对应类型数据转为消息转换器对应标准数据格式，并通过消息管理器生成指定版本的标准V2X消息。
下面将一一个具体实施过程对本申请实施例提供的面向车路协同的I2XHUB协议转换器的工作原理进行详细的介绍，图3为本申请实施例提供的面向车路协同的I2X HUB协议转换器的工作流程图，如图3所示：
首先第一步，配置I2X HUB协议转换器初始参数，包括消息转换器对应协议类型和协议版本号、消息是否开启安全认证、本地地图配置信息、插件注册管理最大超时时间等。
然后第二步，启动系统监管器、消息管理器、消息路由器3个基础功能模块，其中，系统监管器A、系统监管器B同时启动，并向对方定时发送状态消息监测对方状态，如果其中一个出现故障，立即切换主从系统管理器工作状态。然后，由系统监管器启动消息管理器B、消息路由器B，进行主从热备。
第三步，系统监管器监听插件注册请求，并按照插件注册模板，根据注册请求动态生成插件管理表如图4所示，对所有插件运行状态进行监管，并将插件消息需求发送至消息管理器和消息路由器。
第四步，基础插件注册，位置服务插件、V2X数据收发插件、地图服务插件、消息转换插件依次启动，向系统监管器发送插件初始消息，并定时向系统监管器发送注册心跳消息。注册信息内容包括插件名称、类型、消息需求、消息频率、协议版本等信息。
第五步，第三方插件注册，分为数据处理类插件和应用服务类插件，初始注册成功后定时向系统监管器发送注册心跳消息。注册信息内容包括插件名称、类型、消息需求、消息频率、协议版本等信息。
具体包括：数据处理类插件注册成功后，实时采集信号配时数据、激光雷达感知数据等，调用消息转换器插件，由消息管理器对采集数据进行编码生成标准V2X消息。并将消息分类管理，实时消息(感知、BSM、SPAT、RSM)、半实时消息(RSI、MAP)，建立对应消息队列。
以及应用服务类插件注册成功后，启动应用处理算法，等待需求消息。消息路由器按照插件注册请求消息动态生成消息路由图5如下表所示，将消息管理器建立的消息队列中指定消息按照指定频率分发至对应的应用服务插件。应用服务类插件触发预警结果时，通过消息路由器向消息管理器发送V2X预警结果。所有预警结果分为3个预警优先级，消息管理器建立了3个优先级的预警结果消息队列，由消息管理器按照优先级控制不同优先级预警结果发送。
第六步，系统监管器轮询各插件状态，判断是否有插件状态异常。如果有异常状态插件，由系统监管器处理该插件异常状态，按照注册消息中插件启动指令重新启动该插件，并进入下一次处理过程即第四步。如果所有插件状态均正常，则直接进入下一次处理过程即第四步。
本申请实施例提供的0I2X HUB协议转换器，通过基于注册机制的可热插拔的I2X数据与应用消息管理器，解决了不同传感器类型、不同传感器厂商数据转为V2X标准消息，不同V2X应用服务商面对不统一、非标准消息，无法快速适配应用服务的问题。并且，在消息路由过程中，基于注册机制的消息路由，将数据生产者与数据消费者集成到一个平台，对数据进行标准化并定向发送到数据消费者，以及提供了基于优先级的应用结果发送机制，避免了V2X应用中标准数据获取、应用结果发送的繁琐处理过程，提升了实际工程应用系统集成的效率。同时，该协议转换器在架构上采用插件机制，可根据需要基于I2X HUB提供的基础数据接口灵活开发所需应用插件，而且，通过采用双管理器相互监督方式对系统状态进行监管，保证了架构的可靠性与鲁棒性。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块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，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种面向车路协同的I2X HUB协议转换器，其特征在于，包括：消息管理器、消息路由器和应用插件；所述应用插件包括基础插件、第三方数据处理类插件和第三方应用服务类插件；
所述消息管理器，用于通过所述基础插件和所述第三方数据处理类插件，获取原始数据元素，并通过调用所述基础插件，根据所述原始数据元素生成标准V2X消息；
所述消息路由器，用于将所述标准V2X数据发送至对应的所述应用插件中；
还包括系统监管器；
所述系统监管器包括主系统监管器和从系统监管器，所述主系统监控器与所述从系统监管器相互监管；
所述主系统监管器或所述从系统监管器还用于实时监管所述应用插件的运行状态，并在所述应用插件异常时，重启所述应用插件；
所述主系统监管器或所述从系统监管器还用于实时监管所述应用插件的运行状态，包括：
监听所述应用插件注册请求；
基于所述基于所述插件注册请求，动态生成插件管理表；
通过所述插件管理表和所述应用插件发送的注册心跳信息对所述应用插件运行状态进行监管。
2.根据权利要求1所述的面向车路协同的I2X HUB协议转换器，其特征在于，所述基础插件为内嵌插件，包括位置服务插件、V2X数据收发插件、地图服务插件和消息转换器插件；
所述位置服务插件与预设GNSS定位模块连接，用于提供位置服务；
所述V2X数据收发插件与预设V2X通信模块连接，用于进行V2X数据收发；
所述地图服务插件用于提供地图服务；
所述消息转化器用于供所述消息管理器调用，将所述原始数据元素转换为标准格式数据。
3.根据权利要求1所述的面向车路协同的I2X HUB协议转换器，其特征在于，所述消息管理器，还用于根据消息实时性信息，将所述标准V2X消息进行分为实时消息、半实时消息和非实时消息，并建立消息队列。
4.根据权利要求3所述的面向车路协同的I2X HUB协议转换器，其特征在于，所述消息路由器将所述标准V2X数据发送至对应的所述应用插件中，包括；
基于所述应用插件的注册请求信息动态生成消息路由表；
根据所述消息路由表和所述消息队列，将消息发送至对应的所述应用插件中。
5.根据权利要求4所述的面向车路协同的I2X HUB协议转换器，其特征在于，所述消息路由器还用于：
在所述第三方应用服务类插件触发预警结果时，将V2X预警结果发送至所述消息管理器中，供所述消息管理器基于预检优先级进行预警结果发送。
6.根据权利要求5所述的面向车路协同的I2X HUB协议转换器，其特征在于，所述系统监管器还用于：
监管所述消息管理器和所述消息路由器的运行状态，并在第一消息管理器和第一消息路由器出现故障时，启动第二消息管理器和第二消息路由器。
7.根据权利要求1所述的面向车路协同的I2X HUB协议转换器，其特征在于，所述第三方数据处理类插件用于采集处理视觉感知数据、微波雷达感知数据、激光雷达感知数据、信号配时数据和差分定位数据。
8.根据权利要求1所述的面向车路协同的I2X HUB协议转换器，其特征在于，所述第三方应用服务类插件获取的预警结果包括闯红灯预警、盲区行人冲突预警和弯道盲区预警。
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- 2022-01-26 CN CN202210091997.0A patent/CN114866620B/zh active Active
Patent Citations (6)
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