CN115276867A - 一种基于tsn时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置及其车辆 - Google Patents
一种基于tsn时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置及其车辆 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115276867A CN115276867A CN202210689190.7A CN202210689190A CN115276867A CN 115276867 A CN115276867 A CN 115276867A CN 202210689190 A CN202210689190 A CN 202210689190A CN 115276867 A CN115276867 A CN 115276867A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- time
- data
- automatic driving
- time data
- driving unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 59
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 10
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 8
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000013439 planning Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J3/00—Time-division multiplex systems
- H04J3/02—Details
- H04J3/06—Synchronising arrangements
- H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
- H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/10—Flow control; Congestion control
- H04L47/28—Flow control; Congestion control in relation to timing considerations
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
- H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
- H04W4/48—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P] for in-vehicle communication
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置及其车辆，方法步骤具体包括：时钟同步的步骤，时间整形的步骤；将自动驾驶单元的时钟作为主时钟，将与自动驾驶单元连接的其它外部设备时钟作为从时钟；按照时钟同步的步骤，调整从时钟追随主时钟同步；多个外部设备与自动驾驶单元连接，将经过时钟同步的外部设备，按照时间整形的步骤，逐帧传送数据。其中，外部设备包括多个雷达。装置及其车辆与方法相对应。通过上述方案，用于解决雷达数据通信中的高时延、周期抖动甚至丢包问题。
Description
技术领域
本发明涉及雷达数据传输领域，尤其是一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置及其车辆。
背景技术
近年来，自动驾驶技术逐渐落地量产，越来越多的车企推出具备L2、L3甚至更高级别驾驶辅助功能的车型产品，给用户带来了更加智能化、科技化驾乘体验。
其中雷达在高阶驾驶辅助功能中承担了十分重要的角色，安装在车身不同位置的多个雷达需要将各自感知到的环境数据周期性发送给自动驾驶控制单元，自动驾驶控制单元将这些数据进行融合之后会规划、控制车辆的自动驾驶行为。而雷达感知到的环境数据量是十分庞大的，并且SOC还要接收除了雷达数据之外的其他数据，所以在自动驾驶控制单元内的交换机SOC输出端口往往会产生拥塞现象，这就会导致其SOC无法按照固定周期精确地收到雷达数据，并且本应该在同一时间接收到各个雷达的数据之间也可能存在了一定程度的时延，更坏的情况甚至会丢失掉雷达的某些数据，这会影响自动驾驶控制单元规划、控制的精确性、时效性，进而给驾驶辅助带来安全隐患。
发明人发现，在常规车载以太网通信中，交换机内部的处理转发时延是不可控的，转发时延会被数据量、数据优先级等多方面因素影响。现有近似实现方案为了解决自动驾驶控制单元接收到的数据不同步问题，采用了时钟同步方案，保证各个雷达和自动驾驶控制单元之间使用同一个时钟域，这样自动驾驶控制单元就可以在接收到的大量雷达数据中，根据时间戳筛选出每次需要融合的数据，避免了把不同时刻的雷达数据错误融合的情况，但是该方案不能从根本上解决高时延、周期抖动甚至丢包的问题。
发明人认为，要想很好的解决雷达数据通信中的高时延、周期抖动甚至丢包问题，就要在解决雷达与自动驾驶控制单元时钟同步问题的同时，解决雷达与雷达之间，以及雷达与其他设备之间，争抢与自动驾驶控制单元通信链路资源的问题，使通信质量和通信链路资源分配都得到保障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置及其车辆，用于通过解决雷达与自动驾驶控制单元时钟同步问题的同时，解决雷达与雷达之间，以及雷达与其他设备之间，争抢与自动驾驶控制单元通信链路资源的问题，从而解决保障雷达与自动驾驶单元之间数据通信中的高时延、周期抖动甚至丢包问题。
本发明提供了下述方案：
根据本发明的一个方面，提供一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，具体包括：时钟同步的步骤，时间整形的步骤；
将自动驾驶单元的时钟作为主时钟，将与自动驾驶单元连接的其它外部设备时钟作为从时钟；按照时钟同步的步骤，调整从时钟追随主时钟同步；
多个外部设备与自动驾驶单元连接，将经过时钟同步的外部设备，按照时间整形的步骤，逐帧传送数据；
其中，外部设备包括多个雷达。
进一步的，时钟同步的步骤，包括：
获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第一步骤：
在第一时间，向自动驾驶单元发送记录有第一时间数据的请求报文；
接收来自自动驾驶单元的回复报文，其中包含第二时间数据和第三时间数据；
记录接收来自自动驾驶单元的回复报文的时刻为第四时间数据；
提取第一时间数据、第二时间数据、第三时间数据、第四时间数据；
用第四时间数据减去第一时间数据的差值，减去第三时间数据与第一时间数据差值的值，再除以二，得出外部设备与自动驾驶单元链路传输时延值。
进一步的，时钟同步的步骤还包括：
获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第二步骤：
记录接收来自自动驾驶单元发送的请求报文时间为第二时间数据；
记录接收来自自动驾驶单元发送的跟随报文时间为第四时间数据；
来自自动驾驶单元发送的跟随报文中包含有第一时间数据和第三时间数据；
提取第一时间数据、第二时间数据、第三时间数据、第四时间数据。
进一步的，时钟同步的步骤还包括：
调整从时钟频率的步骤：
记录获取新的第三时间数据与第四时间数据，将新获取的第三时间数据减去第一次获取的第三时间数据的差值，与新获取的第四时间数据减去第一次获取的第四时间数据的差值，进行相除运算，获取的值为频率差异；
调整从时钟频率，使频率差异控制在预设范围内。
进一步的，获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第一步骤，还包括：
记录接收外部设备发送的请求报文的时间为第二时间数据；
向外部设备发送回复报文的时间为第三时间数据，回复报文中记录第二时间数据和三时间数据。
进一步的，获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第一步骤，还包括：
记录向外部设备发送的请求报文时间为第一时间数据；
记录向外部设备发送的跟随报文时间为第三时间数据，其中，跟随报文中包含第一时间数据和第三时间数据。
进一步的，时间整形的步骤包括：
门控开关开启的步骤：获取自动驾驶单元接收到第一帧外部设备数据的时间，并求出平均值BaseTime；
获取单个外部设备发送数据周期为M；
第N次门控列表开始时间为BaseTime+M*N；
门控开关关闭的步骤：
获取自动驾驶单元第一次完整接收预设的所有外部设备第一组数据的时间，并求平均值，减去第一帧周期外部数据到达时间，得到外部设备数据队列所需开门时间OpenTime；
第N次门控列表开始时间为BaseTime+OpenTime+M*N；
其中，多个外部设备的数据分别映射在多个流量等级队列中，每个队列通过门控开关与自动驾驶单元数据连接，多个门控开关组成门控列表；每个帧周期，门控列表中的门控开关打开和关闭一次。
根据本发明的又一个方面，提供一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输装置，具体包括：
时钟同步模块，用于调整时钟；
将自动驾驶单元的时钟作为主时钟，将与自动驾驶单元连接的其它外部设备时钟作为从时钟；按照时钟同步的步骤，调整从时钟追随主时钟同步；
时间整形模块；用于分配多个外部设备与自动驾驶单元的链路连接；
多个外部设备与自动驾驶单元连接，将经过时钟同步的外部设备，按照时间整形的步骤，逐帧传送数据。
根据本发明的再一个方面，提供一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行所述方法的步骤。
一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输功能的车辆，具体包括：
电子设备，用于实现所述方法的步骤；
处理器，所述处理器运行程序，当所述程序运行时从所述电子设备输出的数据执行所述方法的步骤；
存储介质，用于存储程序，所述程序在运行时对于从电子设备输出的数据执行所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有以下的优点：
获得了从时钟与主时钟同步的技术效果，使自动驾驶单元可以准确的融合雷达数据。
合理分配通信链路资源，避免了数据拥堵、丢包。
回避了设置优先级的困境，按照固定的周期，分时段的连通雷达或其他外部设备与自动驾驶单元，防止因某个高优先级的外部设备突然涌入大量数据，占用自动驾驶单元的通信资源的原因，造成其他数据大量延迟、丢失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法流程图；
图2是基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输装置框图；
图3是雷达及其他ECU计算与自动驾驶控制单元之间物理链接传输时延Pdelay的时序图。
图4是自动控制单元作为全局主时钟周期性发送Sync和FollowUp报文给其他ECU的时序图。
图5是一个具体实施例的分配数据通道的示意图；
图6是一个具体实施例的分配数据通道的门控列表；
图7是一个具体实施例的雷达数据传输结构图；
图8是一种电子设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
如图1所示的基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，具体包括：
步骤S1，时钟同步；
将自动驾驶单元的时钟作为主时钟，将与自动驾驶单元连接的雷达时钟作为从时钟；按照时钟同步的步骤，调整从时钟，使从时钟与主时钟同步；
时钟同步的步骤包括：
步骤S1a，获取与自动驾驶单元的链路传输时延值的第一步骤；
由雷达发起的计算传输时延，在第一时间，向自动驾驶单元发送记录有第一时间数据的请求报文；
接收来自自动驾驶单元的报文，其中包含有第二时间数据；
接收包含有第二时间数据报文的时刻为第三时间，记录为第三时间数据；
接收来自自动驾驶单元的报文，其中包含有第三时间数据；
用第四时间数据减去第一时间的差值，减去第三时间与第一时间差值的值，除以二，获得与自动驾驶单元的链路传输时延值。
步骤S1b，获取自动驾驶单元的链路传输时延值的第二步骤；
由自动驾驶单元发起的计算传输时延，
接收来自自动驾驶单元发送的用来记录第二时间数据的请求报文；
接收来自自动驾驶单元发送记录有第一时间数据的报文；
向自动驾驶单元发送报文，并记录发送时间为第三时间数据；
接收来自自动驾驶单元发送记录有第四时间数据的报文；
用第四时间数据减去第一时间的差值，减去第三时间与第一时间差值的值，除以二，获得与自动驾驶单元的链路传输时延值。
步骤S1c，调整从时钟频率的步骤；
记录多次获取的第三时间数据与第四时间数据，将最新一次获取的第三时间数据减去第一次获取的第三时间数据的值，与最新一次获取的第四时间数据减去第一次获取的第四时间数据的值进行相除运算获取调整值；
将第一次获取的第三时间数据的值，与第一次获取的第四时间数据进行相除运算获取参考值；通过调整从时钟频率，使调整值并尽可能靠近参考值。
步骤S2，分配数据通道；
多个雷达通过门控制单元，经过多个链路与自动驾驶单元分时间段传输数据，其中，同一时间段只保持一个雷达与自动驾驶单元链路接通；
按照预设频率，周期性的将多个雷达与自动驾驶单元链路连接传输数据。
优选的，时钟同步的步骤包括：获取与自动驾驶单元的链路传输时延值的第一步骤；其中，在第一时间，向自动驾驶单元发送记录有第一时间数据的请求报文；接收来自自动驾驶单元的回复报文，其中包含有第二时间数据；接收包含有第二时间数据报文的时刻为第三时间，记录为第三时间数据；接收来自自动驾驶单元的报文，其中包含有第三时间数据；用第四时间数据减去第一时间的差值，减去第三时间与第一时间差值的值，除以二，获得与自动驾驶单元的链路传输时延值。
优选的，时钟同步的步骤还包括：获取自动驾驶单元的链路传输时延值的第二步骤；其中，接收来自自动驾驶单元发送的用来记录第二时间数据的请求报文；接收来自自动驾驶单元发送记录有第一时间数据的报文；向自动驾驶单元发送报文，并记录发送时间为第三时间数据；接收来自自动驾驶单元发送记录有第四时间数据的报文；用第四时间数据减去第一时间的差值，减去第三时间与第一时间差值的值，除以二，获得与自动驾驶单元的链路传输时延值。
优选的，时钟同步的步骤还包括：调整从时钟频率的步骤；其中，记录多次获取的第三时间数据与第四时间数据，将最新一次获取的第三时间数据减去第一次获取的第三时间数据的值，与最新一次获取的第四时间数据减去第一次获取的第四时间数据的值进行相除运算获取调整值；将第一次获取的第三时间数据的值，与第一次获取的第四时间数据进行相除运算获取参考值；通过调整从时钟频率，使调整值并尽可能靠近参考值。
优选的，时钟同步的步骤包括：获取与自动驾驶单元的链路传输时延值的第一步骤；接收来自雷达发送的请求报文，记录接收时间为第二时间数据；向雷达发送记录有第二时间数据的报文；向雷达发送记录有第三时间数据的报文。
优选的，时钟同步的步骤包括：获取与自动驾驶单元的链路传输时延值的第二步骤；向雷达发送请求记录第二时间数据的报文；向雷达发送包含第一时间数据的报文；向雷达发送记录有第四时间数据的报文。
优选的，门控制数据通道的步骤包括：多个雷达通过门控制单元，经过多个链路与自动驾驶单元分时间段传输数据，其中，同一时间段只保持一个雷达与自动驾驶单元链路接通；按照预设频率，周期性的将多个雷达与自动驾驶单元链路连接传输数据。
优先的，一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，具体包括：时钟同步的步骤，时间整形的步骤；
将自动驾驶单元的时钟作为主时钟，将与自动驾驶单元连接的其它外部设备时钟作为从时钟；按照时钟同步的步骤，调整从时钟追随主时钟同步；
多个外部设备与自动驾驶单元连接，将经过时钟同步的外部设备，按照时间整形的步骤，逐帧传送数据；
其中，外部设备包括多个雷达，或：外部设备为雷达。
优选的，时钟同步的步骤，包括：
获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第一步骤：
在第一时间，向自动驾驶单元发送记录有第一时间数据的请求报文；
接收来自自动驾驶单元的回复报文，其中包含第二时间数据和第三时间数据；
记录接收来自自动驾驶单元的回复报文的时刻为第四时间数据；
提取第一时间数据、第二时间数据、第三时间数据、第四时间数据；
用第四时间数据减去第一时间数据的差值，减去第三时间数据与第一时间数据差值的值，再除以二，得出外部设备与自动驾驶单元链路传输时延值。
优选的，时钟同步的步骤还包括：
获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第二步骤：
记录接收来自自动驾驶单元发送的请求报文时间为第二时间数据；
记录接收来自自动驾驶单元发送的跟随报文时间为第四时间数据；
来自自动驾驶单元发送的跟随报文中包含有第一时间数据和第三时间数据；
提取第一时间数据、第二时间数据、第三时间数据、第四时间数据。
优选的，时钟同步的步骤还包括：
调整从时钟频率的步骤：
记录获取新的第三时间数据与第四时间数据，将新获取的第三时间数据减去第一次获取的第三时间数据的差值，与新获取的第四时间数据减去第一次获取的第四时间数据的差值，进行相除运算，获取的值为频率差异；
调整从时钟频率，使频率差异控制在预设范围内。
优选的，获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第一步骤，还包括：
记录接收外部设备发送的请求报文的时间为第二时间数据；
向外部设备发送回复报文的时间为第三时间数据，回复报文中记录第二时间数据和三时间数据。
优选的，获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第一步骤，还包括：
记录向外部设备发送的请求报文时间为第一时间数据；
记录向外部设备发送的跟随报文时间为第三时间数据，其中，跟随报文中包含第一时间数据和第三时间数据。
优选的，时间整形的步骤包括：
门控开关开启的步骤：获取自动驾驶单元接收到第一帧外部设备数据的时间，并求出平均值BaseTime；
获取单个外部设备发送数据周期为M；
第N次门控列表开始时间为BaseTime+M*N；
门控开关关闭的步骤：
获取自动驾驶单元第一次完整接收预设的所有外部设备第一组数据的时间，并求平均值，减去第一帧周期外部数据到达时间，得到外部设备数据队列所需开门时间OpenTime；
第N次门控列表开始时间为BaseTime+OpenTime+M*N；
其中，多个外部设备的数据分别映射在多个流量等级队列中，每个队列通过门控开关与自动驾驶单元数据连接，多个门控开关组成门控列表；每个帧周期，门控列表中的门控开关打开和关闭一次。
对于本实施例公开的方法步骤，出于简单描述的目的将方法步骤表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
如图2所示的基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输装置，基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输装置具体包括：
时钟同步模块，用于调整从时钟，使从时钟与主时钟同步；
其中，将自动驾驶单元的时钟作为主时钟，将与自动驾驶单元连接的雷达时钟作为从时钟；
数据通道模块，用于控制雷达与自动驾驶单元的链路导通；
其中，多个雷达通过门控制单元与多个链路与自动驾驶单元分时间段传输数据，在一个周期内，同一时间段只保持一个雷达与自动驾驶单元链路接通。
值得注意的是，虽然在本系统中只披露了数据通道模块、时钟同步模块，但并不意味着本系统的组成仅仅局限于上述基本功能模块，相反，本发明所要表达的意思是：在上述基本功能模块的基础之上本领域技术人员可以结合现有技术任意添加一个或多个功能模块，形成无穷多个实施例或技术方案，也就是说本系统是开放式而非封闭式的，不能因为本实施例仅仅披露了个别基本功能模块，就认为本发明权利要求的保护范围局限于所公开的基本功能模块。同时，为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元、模块分别描述。当然在实施本申请时可以把各单元、模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
如图3、4所示，本发明公开了一个具体实施例，用以说明雷达与自动驾驶单元的时钟同步。
本发明基于TSN时间敏感网络通信技术，使用TSN协议族中的IEEE802.1AS时钟同步协议和IEEE 802.1Qbv时间感知整形协议来解决上述问题。本发明为了应用上述两种协议，要求交换机必须支持这两种协议，所以自动驾驶控制单元在硬件选型时必须选取能够支持TSN的交换机。其中802.1AS时钟同步协议是802.1Qbv时间感知整形协议的应用基础，只有各个通信节点在一个精确时钟域内，才能基于同一时钟进行数据流量的统一调度、处理。
在802.1AS时钟同步协议实际应用中，将自动驾驶控制单元设置为全局主时钟，雷达和其他ECU都将与主时钟进行时钟同步。
首先，雷达和其他ECU需要计算出自己和自动驾驶控制单元之间的物理链路上的传输时延Pdelay。雷达发送Pdelay请求报文给自动驾驶控制单元来开始计算过程，雷达会记录该报文的发送时间t1。自动驾驶控制单元会记录该报文的接收时间为t2，并且立即发送一个Pdelay回复报文给雷达，该报文中包含时间信息t2，并记录该报文发送时间t3；雷达会记录回复报文的接收时间t4，但还不知道t3，所以自动驾驶控制单元需要再发一条包含时间信息t3的FollowUp报文给雷达。
这样雷达就知道了所有需要的时间信息，利用公式Pdelay＝((t4-t1)-(t3-t2))/2即可算出链路传输时延Pdelay。
其次，雷达和其他ECU还需要计算自己本地时钟和全局主时钟之间的频率差异，以便随时调整本地时钟的频率和主时钟相同。根据(t3N–t30)/(t4n–t40)即可计算出频率差异。其中t3N和t4N是最新的值，t30和t40是第一次的值。
最后，自动驾驶控制单元作为全局主时钟，会通过周期性发送Sync和FollowUp。
报文将时间信息发给其他ECU，包括雷达，自动驾驶控制单元在T1时刻发送Sync报文给其他ECU，并立即发送匹配的FollowUp报文，FollowUp报文中包含三个信息，分别是preciseOriginTimestamp：自动驾驶控制单元产生这个Sync报文的时间；correctionField：该Sync报文在系统内部驻留时间，即T1–preciseOriginTimestamp；rateRatio：自动驾驶控制单元本地时钟和全局主时钟的频率差异，由于其就是全局主时钟，所以rateRatio为1。
其他ECU得到这三个信息之后，将自己本地时间调整为preciseOriginTimestamp(时钟的时间差)+correctionField(报文产生时间)+Pdelay就完成了时钟同步过程。
如图5、图6和图7所示，本发明公开了一个具体实施，用以说明雷达与自动驾驶单元的数据通道分配。
在实现了时钟同步的基础上，还需要使用IEEE 802.1Qbv基于时间的整形协议，该协议中使用了门控列表机制，根据交换机每个端口上设置好的时间表来进行队列的开关门操作，只有处于开门状态的队列才有发送数据的资格。
在IEEE 802.1Qbv的实际应用中，我们将来自六个雷达的数据分别映射到交换机SOC端口最高的六个流量等级队列中，将其他ECU的数据映射到另外两个队列。
假设雷达数据发送的周期是5ms，需要在车辆上电之后，测量交换机收到第一帧雷达数据的时间并求出平均值，根据该时间定义第一个门控列表的开始时间BaseTime，那么第N次门控列表开始时间即为BaseTime+
5ms*N；还需要测量交换机第一次完整收到六个雷达第一组数据的时间并求平均值，根据该时间减去第一帧雷达数据到达时间，即可得到雷达数据队列所需的开门时间OpenTime。这样就可以保证雷达数据每次到达交换机之后，其就可以立即被发送，而不必等待排队，并且在OpenTime时间段内，只有雷达数据可以被转发给SOC，不会穿插其他数据。因此实现了本发明的目标，保证自动驾驶控制单元SOC周期性接收到的雷达数据有确定性的低时延、保证不同雷达的数据每次都能以固定的顺序被自动驾驶控制单元SOC连续接收，中间不穿插其他类型数据。
如图8所示，本发明在公开了基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置的基础之上，还公开了与之对应的电子设备和存储介质：
一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行所述方法的步骤。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
电子设备包括硬件层，运行在硬件层之上的操作系统层，以及运行在操作系统上的应用层。该硬件层包括中央处理器(CPU，Central Processing Unit)、内存管理单元(MMU，Memory Management Unit)和内存等硬件。该操作系统可以是任意一种或多种通过进程(Process)实现电子设备控制的计算机操作系统，例如，Linux操作系统、Unix操作系统、Android操作系统、iOS操作系统或windows操作系统等。并且在本发明实施例中该电子设备可以是智能手机、平板电脑等手持设备，也可以是桌面计算机、便携式计算机等电子设备，本发明实施例中并未特别限定。
本发明实施例中的电子设备控制的执行主体可以是电子设备，或者是电子设备中能够调用程序并执行程序的功能模块。电子设备可以获取到存储介质对应的固件，存储介质对应的固件由供应商提供，不同存储介质对应的固件可以相同可以不同，在此不做限定。电子设备获取到存储介质对应的固件后，可以将该存储介质对应的固件写入存储介质中，具体地是往该存储介质中烧入该存储介质对应固件。将固件烧入存储介质的过程可以采用现有技术实现，在本发明实施例中不做赘述。
电子设备还可以获取到存储介质对应的重置命令，存储介质对应的重置命令由供应商提供，不同存储介质对应的重置命令可以相同可以不同，在此不做限定。
此时电子设备的存储介质为写入了对应的固件的存储介质，电子设备可以在写入了对应的固件的存储介质中响应该存储介质对应的重置命令，从而电子设备根据存储介质对应的重置命令，对该写入对应的固件的存储介质进行重置。根据重置命令对存储介质进行重置的过程可以现有技术实现，在本发明实施例中不做赘述。
本发明还公开了一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输功能的车辆，具体包括：
电子设备，用于实现所述方法的步骤；
处理器，所述处理器运行程序，当所述程序运行时从所述电子设备输出的数据执行所述方法的步骤；
存储介质，用于存储程序，所述程序在运行时对于从电子设备输出的数据执行所述方法的步骤。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元、模块分别描述。当然在实施本申请时可以把各单元、模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
需要说明的是，本说明书与权利要求中使用了某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应可以理解，车辆制造商可能会用不同名词来称呼同一个元件。本说明书与权利要求并不以名词的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。如通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故其应被理解成“包括但不限定于”。后续将对实施本发明的较佳实施方式进行描述说明，但是所述说明是以说明书的一般原则为目的，并非用于限定本发明的范围。本发明的保护范围当根据其所附的权利要求所界定者为准。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中，例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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发明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。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (11)
1.一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，其特征在于，具体包括：时钟同步的步骤，时间整形的步骤；
将自动驾驶单元的时钟作为主时钟，将与自动驾驶单元连接的其它外部设备时钟作为从时钟；按照时钟同步的步骤，调整从时钟追随主时钟同步；
多个外部设备与自动驾驶单元连接，将经过时钟同步的外部设备，按照时间整形的步骤，逐帧传送数据；
其中，外部设备包括多个雷达。
2.根据权利要求1所述的基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，其特征在于，时钟同步的步骤，包括：
获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第一步骤：
在第一时间，向自动驾驶单元发送记录有第一时间数据的请求报文；
接收来自自动驾驶单元的回复报文，其中包含第二时间数据和第三时间数据；
记录接收来自自动驾驶单元的回复报文的时刻为第四时间数据；
提取第一时间数据、第二时间数据、第三时间数据、第四时间数据；
用第四时间数据减去第一时间数据的差值，减去第三时间数据与第一时间数据差值的值，再除以二，得出外部设备与自动驾驶单元链路传输时延值。
3.根据权利要求2所述的基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，其特征在于，时钟同步的步骤还包括：
获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第二步骤：
记录接收来自自动驾驶单元发送的请求报文时间为第二时间数据；
记录接收来自自动驾驶单元发送的跟随报文时间为第四时间数据；
来自自动驾驶单元发送的跟随报文中包含有第一时间数据和第三时间数据；
提取第一时间数据、第二时间数据、第三时间数据、第四时间数据。
4.根据权利要求3所述的基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，其特征在于，时钟同步的步骤还包括：
调整从时钟频率的步骤：
记录获取新的第三时间数据与第四时间数据，将新获取的第三时间数据减去第一次获取的第三时间数据的差值，与新获取的第四时间数据减去第一次获取的第四时间数据的差值，进行相除运算，获取的值为频率差异；
调整从时钟频率，使频率差异控制在预设范围内。
5.根据权利要求1所述的基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，其特征在于，获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第一步骤，还包括：
记录接收外部设备发送的请求报文的时间为第二时间数据；
向外部设备发送回复报文的时间为第三时间数据，回复报文中记录第二时间数据和三时间数据。
6.根据权利要求5所述的基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，其特征在于，获取外部设备与自动驾驶单元链路传输时延的第一步骤，还包括：
记录向外部设备发送的请求报文时间为第一时间数据；
记录向外部设备发送的跟随报文时间为第三时间数据，其中，跟随报文中包含第一时间数据和第三时间数据。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法，其特征在于，时间整形的步骤包括：
门控开关开启的步骤：获取自动驾驶单元接收到第一帧外部设备数据的时间，并求出平均值BaseTime；
获取单个外部设备发送数据周期为M；
第N次门控列表开始时间为BaseTime+M*N；
门控开关关闭的步骤：
获取自动驾驶单元第一次完整接收预设的所有外部设备第一组数据的时间，并求平均值，减去第一帧周期外部数据到达时间，得到外部设备数据队列所需开门时间OpenTime；
第N次门控列表开始时间为BaseTime+OpenTime+M*N；
其中，多个外部设备的数据分别映射在多个流量等级队列中，每个队列通过门控开关与自动驾驶单元数据连接，多个门控开关组成门控列表；每个帧周期，门控列表中的门控开关打开和关闭一次。
8.一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输装置，其特征在于，具体包括：
时钟同步模块，用于调整时钟；
将自动驾驶单元的时钟作为主时钟，将与自动驾驶单元连接的其它外部设备时钟作为从时钟；按照时钟同步的步骤，调整从时钟追随主时钟同步；
时间整形模块；用于分配多个外部设备与自动驾驶单元的链路连接；
多个外部设备与自动驾驶单元连接，将经过时钟同步的外部设备，按照时间整形的步骤，逐帧传送数据。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
11.一种基于TSN时间敏感网络通信技术的雷达数据传输功能的车辆，其特征在于，具体包括：
电子设备，用于实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤；
处理器，所述处理器运行程序，当所述程序运行时从所述电子设备输出的数据执行权利要求1至6中任一项所述方法的步骤；
存储介质，用于存储程序，所述程序在运行时对于从电子设备输出的数据执行权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210689190.7A CN115276867A (zh) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | 一种基于tsn时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置及其车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210689190.7A CN115276867A (zh) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | 一种基于tsn时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置及其车辆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115276867A true CN115276867A (zh) | 2022-11-01 |
Family
ID=83760765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210689190.7A Pending CN115276867A (zh) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | 一种基于tsn时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置及其车辆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115276867A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102193580A (zh) * | 2010-02-12 | 2011-09-21 | 布鲁旺德通讯有限公司 | 用于时钟门控控制的方法和装置 |
| CN111786900A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-10-16 | 北京交通大学 | 一种基于时间队列的时态感知流量整形器 |
| CN112202685A (zh) * | 2017-11-06 | 2021-01-08 | 华为技术有限公司 | 报文转发方法、转发设备和网络设备 |
| CN113037415A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-25 | 上海赫千电子科技有限公司 | 一种基于车载以太网传输的tsn网络时钟同步方法、系统及设备 |
| CN113273105A (zh) * | 2020-05-20 | 2021-08-17 | 深圳元戎启行科技有限公司 | 用于对自动驾驶车辆的多个辅助设备进行时间同步的方法、车辆、计算机设备和存储介质 |
| US20210306910A1 (en) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Scheduling Data Traffic in Wireless Time Sensitive Networks |
| CN114205309A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-18 | 湖南华芯通网络科技有限公司 | 一种面向tsn输出接口的帧发送时刻精确计算方法 |
| CN114500392A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-05-13 | 鹏城实验室 | 时间敏感网络门控列表条目生成方法 |
-
2022
- 2022-06-16 CN CN202210689190.7A patent/CN115276867A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102193580A (zh) * | 2010-02-12 | 2011-09-21 | 布鲁旺德通讯有限公司 | 用于时钟门控控制的方法和装置 |
| CN112202685A (zh) * | 2017-11-06 | 2021-01-08 | 华为技术有限公司 | 报文转发方法、转发设备和网络设备 |
| US20210306910A1 (en) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Scheduling Data Traffic in Wireless Time Sensitive Networks |
| CN113273105A (zh) * | 2020-05-20 | 2021-08-17 | 深圳元戎启行科技有限公司 | 用于对自动驾驶车辆的多个辅助设备进行时间同步的方法、车辆、计算机设备和存储介质 |
| CN111786900A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-10-16 | 北京交通大学 | 一种基于时间队列的时态感知流量整形器 |
| CN113037415A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-25 | 上海赫千电子科技有限公司 | 一种基于车载以太网传输的tsn网络时钟同步方法、系统及设备 |
| CN114500392A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-05-13 | 鹏城实验室 | 时间敏感网络门控列表条目生成方法 |
| CN114205309A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-18 | 湖南华芯通网络科技有限公司 | 一种面向tsn输出接口的帧发送时刻精确计算方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 不来客: "IEEE 802.1Qbv TSN", 《CSDN》, 17 September 2018 (2018-09-17) * |
| 攻城狮: "IEEE 802.1AS时间同步构架", 《知乎》, 5 April 2021 (2021-04-05) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110932839B (zh) | 一种网卡、时间同步方法、设备及计算机存储介质 | |
| CN105930580B (zh) | 一种用于电力系统和信息通信系统联合仿真的时间同步与数据交换的装置及其方法 | |
| EP2352264B1 (en) | Ethernet-based data transmission method, ethernet node and control system | |
| CN109150559B (zh) | 时间触发以太网仿真系统 | |
| WO2015196685A1 (zh) | 时钟同步方法及装置 | |
| JP6449430B2 (ja) | ネットワーク装置用の時刻同期方法、装置及び時刻同期サーバ | |
| US20160147568A1 (en) | Method and apparatus for data transfer to the cyclic tasks in a distributed real-time system at the correct time | |
| EP3799374A1 (en) | Method for transmitting data packets and apparatus for implementing the same | |
| CN109471588B (zh) | 一种同步方法及设备 | |
| CN112769514A (zh) | 基于时间敏感的通信设备 | |
| CN111327385A (zh) | 物联网设备的时钟同步方法、装置及设备 | |
| Pocovi et al. | Measurement framework for assessing reliable real-time capabilities of wireless networks | |
| CN111324046A (zh) | 一种用于对分布式仿真系统进行协同运算的方法及系统 | |
| CN110830579B (zh) | 一种设备状态显示方法、系统、装置及计算机存储介质 | |
| WO2019000398A1 (zh) | 事务调度方法、处理器、分布式系统和无人机 | |
| CN115276867A (zh) | 一种基于tsn时间敏感网络通信技术的雷达数据传输方法、装置及其车辆 | |
| US20110188520A1 (en) | Method for operating a time-controlled bus system | |
| CN108683470B (zh) | 一种获取和更新透明时钟的电路及方法 | |
| ES2265055T3 (es) | Proceso para el funcionamiento de un usuario final de un sistema de comunicacion isocrono y ciclico. | |
| CN116017670A (zh) | 无线网络节点同步方法、系统、设备及可读存储介质 | |
| JP2018088644A (ja) | 無線接続された複数端末間の時刻同期方法及び時刻同期システム | |
| KR101435181B1 (ko) | 배전 지능화 시스템의 마스터와 슬레이브 간 시각동기 및 전송 지연시간 보정 방법 | |
| CN112003667B (zh) | 时序管理方法、设备及系统 | |
| CN113225768B (zh) | 一种4g/5g传输网络的同步方法 | |
| Ulbricht et al. | Integrating time-sensitive networking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |