CN116319148A - 一种uwb智慧通讯接口方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UWB智慧通讯接口方法包括：基于整车CAN总线的基础，在总线各节点的控制器上各连接一个UWB智慧通讯接口；控制器将CAN报文发给UWB智慧接口，由UWB智慧接口对报文进行自动解析，解析的同时将不同控制器所需信息进行分类打包，将打包好的信息发送给其他的UWB智慧接口；各个UWB智慧接口之间进行自组网，形成拓扑结构。将所有信息全部上传到CAN总线，提高了信息的利用率，减少了信息的传输量，新节点和分支都能容易地加入网中，故障隔离容易，对于关键节点，支持多节点唤醒机制，增加了其鲁棒性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车线束技术领域，具体为一种UWB智慧通讯接口方法及系统。
背景技术
汽车线束是汽车的中心结构，用来保证其安全性和基本功能，目前汽车上各个部位都有线束，电子控制系统与线束息息相关。汽车线束是汽车电路网络的主体，它连接汽车的电子、电器部件并使其发挥作用，它不仅要确保电子信号的传输，还要保证连接电路的可靠性。当前整车上总常见的通讯形式就是CAN总线通讯，也就是将各个控制器挂在CAN总线上，这样的设计结构简单，但由此带来的是线路复杂、线束成本高、网络拓扑结构单一等问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：现有的整车通讯形式将各个控制器挂在CAN总线，线路复杂、线束成本高、网络拓扑结构单一。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种UWB智慧通讯接口方法，包括：
基于整车CAN总线的基础，在总线各节点的控制器上各连接一个UWB智慧通讯接口；
控制器将CAN报文发给UWB智慧接口，由UWB智慧接口对报文进行自动解析，解析的同时将不同控制器所需信息进行分类打包，将打包好的信息发送给其他的UWB智慧接口；
各个UWB智慧接口之间进行自组网，形成拓扑结构。
作为本发明所述的UWB智慧通讯接口方法的一种优选方案，其中：所述拓扑结构从上到下分为三层，分别为主脑层、子脑层和执行层，树型主脑向各个子脑分配控制指令，再通过子脑控制各个控制模块，子脑层的每个控制节点控制多个执行层的控制节点，且每个执行层的控制节点由不止一个的子脑层控制节点进行控制。
作为本发明所述的UWB智慧通讯接口方法的一种优选方案，其中：所述拓扑结构的自组网包括：
所述主脑层向子脑层发送指令信号，子脑层自动接收信号，同时开启信号性能检测机制，验证指令信号的完整性，指令信号通过验证后，由子脑层上节点对指令信号包含的通信信息进行分类识别，若通信信号在记录中有历史留存，则分类至子脑层一号节点，一号节点对接收到的通信信号进行通讯检测，检测通过后，由一号节点下发执行层执行命令；
若通信信号不存在历史记录留存但信号非首次接收的，由子脑层一号节点进行分类检索，一号节点检索不成功则顺延至二号节点同时闭锁一号节点，停止一号节点分类操作，若二号节点分类检索不成功则顺延至三号节点同时闭锁二号节点，停止二号节点分类操作，以此类推，直至子脑层最后一个节点，若最后一个节点检索仍未成功，则由子脑层提出所述通信信号的负反馈至主脑层，主脑层确定信号传输来源，判断是否需要重新发起指令；
若通信信号不存在历史记录留存且确定为首次接收信号，则将通信信号分类至子脑层二号节点，二号节点对接收到的通信信号进行准转录存档，并将信息同步至子脑层三号节点进行通讯检测，检测通过后，将信号返送回二号节点，由二号节点下发执行层执行命令。
作为本发明所述的UWB智慧通讯接口方法的一种优选方案，其中：当所述执行层信号的接收异常时，判断异常原因，异常原因包括无法检测到通讯地址、信息残缺和信息重复；
当异常原因为信息重复时，提交负反馈至子脑层，子脑层标记该重复信号及信号所属节点，再由子脑层提交所述重复信号的负反馈至主脑层，主脑层确认所述重复信号的来源后判断是否保留；
当主脑层判定为保留所述重复信号时，对重复信号进行信号强度的筛选直至只剩一个信号；
当主脑层判定为不保留所述重复信号时，过滤子脑层的已标记节点的已标记信号进行删除，同时删除历史留存记录。
作为本发明所述的UWB智慧通讯接口方法的一种优选方案，其中：当所述执行层的信号接收异常原因为无法检测到通讯地址时，向上逐级查找通讯地址来源，若查找不到则对此通讯地址的连接路径重新进行信号的性能检测和自组网，若查找到通讯地址来源，则由通讯信号的来源所在层的节点重新发送信号至执行层直至信号接收正常。
作为本发明所述的UWB智慧通讯接口方法的一种优选方案，其中：当所述执行层的信号接收异常原因为信息残缺时，删除该信息存档，并由子脑层的下一顺序节点对其进行控制，并重新发送信号，若连接的所有子脑层的节点发送的信息均为残缺则删除对应的所有存档信息，并对涉及的相关节点路径进行重新组网，重复此过程直至信号接收正常。
本发明还提供一种UWB智慧通讯接口系统，包括：
UWB天线，集成在控制模块上或采用棒状天线的形式布置在智慧通讯接口的外部，用于接收或者发射UWB信号；
控制模块，用于软件逻辑控制和通讯信号解析；
电平转换模块，用于将外部输入电源转换成控制芯片可用的电源。
作为本发明所述的UWB智慧通讯接口系统的一种优选方案，其中：所述通讯接口保留4个接口，分别为外部供电口V+、V-，通讯接口所连控制器的CAN输入口CANH、CANL。
一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明中任一项所述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现本发明中任一项所述的方法的步骤。
本发明的有益效果：在DCS的基础上进行改动，既能实现控制功能分散、显示操作集中，也可以区分具体报警内容，具有报警分级功能。使运行人员能在第一时间区分报警级别和报警内容，针对报警内容及时做出反应，稳定运行工况，保证安全生产。
本发明的有益效果：1、本专利通过使用UWB智慧通讯接口可以在不改变整车原有CAN总线通讯的基础上，由点及面，逐步迭代优化整车总线型的网络拓扑结构，解决整车线路复杂，线束成本高，网络拓扑结构单一的问题；
2、本专利将UWB智慧接口接在控制器上，将整车通讯矩阵与控制器进行隔离，把整车实际控制模块进行封装，便于以后更换、增加和减少控制器；
3、本专利设计了一种混合树型拓扑网络结构，相比于目前整车上使用的总线型拓扑结构，树型拓扑的结构更适合扩展，新节点和分支都能容易地加入网中，故障隔离容易，如果某一分支的节点或线路发生故障，很容易将故障分支与整个系统隔离开。并且在原有树型结构的基础上，还增加了安全冗余机制，对于关键节点，支持多节点唤醒机制，增加了其鲁棒性；
4、本专利在数据传输的过程中，将不同的信息分类打包分发到不同的UWB智慧接口，有别于目前的整车CAN总线，将所有信息全部上传到CAN总线，提高了信息的利用率，减少了信息的传输量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例提供的一种UWB智慧通讯接口方法的整体流程图；
图2为本发明第一个实施例提供的一种UWB智慧通讯接口方法的UWB智慧通讯接口的网络拓扑图；
图3为本发明第二个实施例提供的一种UWB智慧通讯接口系统的内部结构示意图；
图4为本发明第二个实施例提供的一种UWB智慧通讯接口系统的智慧通讯接口连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1-2，为本发明的一个实施例，提供了一种UWB智慧通讯接口方法，包括：
S1：基于整车CAN总线的基础，在总线各节点的控制器上各连接一个UWB智慧通讯接口；
更进一步的，将整车通讯矩阵与控制器进行隔离，把整车实际控制模块进行封装，便于以后更换、增加和减少控制器。
S2：控制器将CAN报文发给UWB智慧接口，由UWB智慧接口对报文进行自动解析，解析的同时将不同控制器所需信息进行分类打包，将打包好的信息发送给其他的UWB智慧接口
更进一步的，在数据传输的过程中，将不同的信息分类打包分发到不同的UWB智慧接口，有别于目前的整车CAN总线，将所有信息全部上传到CAN总线，提高了信息的利用率，减少了信息的传输量。
S3：各个UWB智慧接口之间进行自组网，形成拓扑结构。
更进一步的，UWB智慧接口的网络拓扑结构基于生物学多细胞通讯原理，设计为混合树型拓扑，在重要的控制节点上设计了安全冗余通信机制，支持多节点唤醒。拓扑结构从上到下分为三层，分别为主脑层、子脑层和执行层，树型主脑向各个子脑分配控制指令，再通过子脑控制各个控制模块，子脑层的每个控制节点控制多个执行层的控制节点，且每个执行层的控制节点由不止一个的子脑层控制节点进行控制。
需要说明的是，若结合UWB智慧通讯接口系统的结构，则主脑连接的控制器可以是域控制器，子脑连接的控制器可以是VCU、BMS，执行层则直接连接执行机构如方向盘、制动等。
更进一步的，拓扑结构的自组网包括：
主脑层向子脑层发送指令信号，子脑层自动接收信号，同时开启信号性能检测机制，验证指令信号的完整性，指令信号通过验证后，由子脑层上节点对指令信号包含的通信信息进行分类识别，若通信信号在记录中有历史留存，则分类至子脑层一号节点，一号节点对接收到的通信信号进行通讯检测，检测通过后，由一号节点下发执行层执行命令；
若通信信号不存在历史记录留存但信号非首次接收的，由子脑层一号节点进行分类检索，一号节点检索不成功则顺延至二号节点同时闭锁一号节点，停止一号节点分类操作，若二号节点分类检索不成功则顺延至三号节点同时闭锁二号节点，停止二号节点分类操作，以此类推，直至子脑层最后一个节点，若最后一个节点检索仍未成功，则由子脑层提出通信信号的负反馈至主脑层，主脑层确定信号传输来源，判断是否需要重新发起指令；
若通信信号不存在历史记录留存且确定为首次接收信号，则将通信信号分类至子脑层二号节点，二号节点对接收到的通信信号进行准转录存档，并将信息同步至子脑层三号节点进行通讯检测，检测通过后，将信号返送回二号节点，由二号节点下发执行层执行命令。
还应知道的是，当执行层信号的接收异常时，判断异常原因，异常原因包括无法检测到通讯地址、信息残缺和信息重复；
当异常原因为信息重复时，提交负反馈至子脑层，子脑层标记该重复信号及信号所属节点，再由子脑层提交重复信号的负反馈至主脑层，主脑层确认重复信号的来源后判断是否保留；
当主脑层判定为保留重复信号时，对重复信号进行信号强度的筛选直至只剩一个信号；
当主脑层判定为不保留重复信号时，过滤子脑层的已标记节点的已标记信号进行删除，同时删除历史留存记录。
更进一步的，当执行层的信号接收异常原因为无法检测到通讯地址时，向上逐级查找通讯地址来源，若查找不到则对此通讯地址的连接路径重新进行信号的性能检测和自组网，若查找到通讯地址来源，则由通讯信号的来源所在层的节点重新发送信号至执行层直至信号接收正常。
应说明的是，当执行层的信号接收异常原因为信息残缺时，删除该信息存档，并由子脑层的下一顺序节点对其进行控制，并重新发送信号，若连接的所有子脑层的节点发送的信息均为残缺则删除对应的所有存档信息，并对涉及的相关节点路径进行重新组网，重复此过程直至信号接收正常。
本实施例还提供一种计算设备，包括，存储器和处理器；存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行计算机可执行指令，实现如上述实施例提出的UWB智慧通讯接口方法。
本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例提出的UWB智慧通讯接口方法。
本实施例提出的存储介质与上述实施例提出的UWB智慧通讯接口方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例与上述实施例具有相同的有益效果。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器、磁变存储器、铁电存储器、相变存储器、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器或动态随机存取存储器等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。
本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
实施例2
参照图3-4，为本发明的一个实施例，提供了一种UWB智慧通讯接口系统，包括，UWB天线，集成在控制模块上或采用棒状天线的形式布置在智慧通讯接口的外部，用于接收或者发射UWB信号；
控制模块，用于软件逻辑控制和通讯信号解析；
电平转换模块，用于将外部输入电源转换成控制芯片可用的电源。
通讯接口保留4个接口，分别为外部供电口V+、V-，通讯接口所连控制器的CAN输入口CANH、CANL。
为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证，如下表。
表1：整车CAN与UWB智慧接口的效果对比表
| 方法 | 速率 | 数据帧额外开销 | 每帧承受数据 |
| 整车CAN | 500kbit/s | 50％ | 8bytes |
| UWB智慧接口 | 500Mbit/s | 16％ | 64bytes |
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种UWB智慧通讯接口方法，其特征在于，包括：
基于整车CAN总线的基础，在总线各节点的控制器上各连接一个UWB智慧通讯接口；
控制器将CAN报文发给UWB智慧接口，由UWB智慧接口对报文进行自动解析，解析的同时将不同控制器所需信息进行分类打包，将打包好的信息发送给其他的UWB智慧接口；
各个UWB智慧接口之间进行自组网，形成拓扑结构。
2.如权利要求1所述的UWB智慧通讯接口方法，其特征在于：所述拓扑结构从上到下分为三层，分别为主脑层、子脑层和执行层，树型主脑向各个子脑分配控制指令，再通过子脑控制各个控制模块，子脑层的每个控制节点控制多个执行层的控制节点，且每个执行层的控制节点由不止一个的子脑层控制节点进行控制。
3.如权利要求2所述的UWB智慧通讯接口方法，其特征在于，所述拓扑结构的自组网包括：
所述主脑层向子脑层发送指令信号，子脑层自动接收信号，同时开启信号性能检测机制，验证指令信号的完整性，指令信号通过验证后，由子脑层上节点对指令信号包含的通信信息进行分类识别，若通信信号在记录中有历史留存，则分类至子脑层一号节点，一号节点对接收到的通信信号进行通讯检测，检测通过后，由一号节点下发执行层执行命令；
若通信信号不存在历史记录留存但信号非首次接收的，由子脑层一号节点进行分类检索，一号节点检索不成功则顺延至二号节点同时闭锁一号节点，停止一号节点分类操作，若二号节点分类检索不成功则顺延至三号节点同时闭锁二号节点，停止二号节点分类操作，以此类推，直至子脑层最后一个节点，若最后一个节点检索仍未成功，则由子脑层提出所述通信信号的负反馈至主脑层，主脑层确定信号传输来源，判断是否需要重新发起指令；
若通信信号不存在历史记录留存且确定为首次接收信号，则将通信信号分类至子脑层二号节点，二号节点对接收到的通信信号进行准转录存档，并将信息同步至子脑层三号节点进行通讯检测，检测通过后，将信号返送回二号节点，由二号节点下发执行层执行命令。
4.如权利要求1～3任一所述的UWB智慧通讯接口方法，其特征在于：当所述执行层信号的接收异常时，判断异常原因，异常原因包括无法检测到通讯地址、信息残缺和信息重复；
当异常原因为信息重复时，提交负反馈至子脑层，子脑层标记该重复信号及信号所属节点，再由子脑层提交所述重复信号的负反馈至主脑层，主脑层确认所述重复信号的来源后判断是否保留；
当主脑层判定为保留所述重复信号时，对重复信号进行信号强度的筛选直至只剩一个信号；
当主脑层判定为不保留所述重复信号时，过滤子脑层的已标记节点的已标记信号进行删除，同时删除历史留存记录。
5.如权利要求4所述的UWB智慧通讯接口方法，其特征在于：当所述执行层的信号接收异常原因为无法检测到通讯地址时，向上逐级查找通讯地址来源，若查找不到则对此通讯地址的连接路径重新进行信号的性能检测和自组网，若查找到通讯地址来源，则由通讯信号的来源所在层的节点重新发送信号至执行层直至信号接收正常。
6.如权利要求1～3或5任一所述的UWB智慧通讯接口方法，其特征在于：当所述执行层的信号接收异常原因为信息残缺时，删除该信息存档，并由子脑层的下一顺序节点对其进行控制，并重新发送信号，若连接的所有子脑层的节点发送的信息均为残缺则删除对应的所有存档信息，并对涉及的相关节点路径进行重新组网，重复此过程直至信号接收正常。
7.一种UWB智慧通讯接口系统，其特征在于，包括：
UWB天线，集成在控制模块上或采用棒状天线的形式布置在智慧通讯接口的外部，用于接收或者发射UWB信号；
控制模块，用于软件逻辑控制和通讯信号解析；
电平转换模块，用于将外部输入电源转换成控制芯片可用的电源。
8.如权利要求7所述的UWB智慧通讯接口系统，其特征在于：所述通讯接口保留4个接口，分别为外部供电口V+、V-，通讯接口所连控制器的CAN输入口CANH、CANL。
9.一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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