CN116366685A - 车辆的通信计算系统确定方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种车辆的通信计算系统确定方法，对车辆的电子电气架构进行划分，以确定车辆各个域中的组成部件，根据车辆的实际机械结构和域的通信信息，确定各域中第二组成部件的属性信息，进一步根据各域中组成部件的属性信息和域中通信线束的总线类型，确定车辆的通信需求系统；根据各域的功能确定车辆的计算需求系统，根据通信需求系统和计算需求系统，确定车辆的通信计算系统。本申请能够为电子电气架构下的通信计算系统的确定提供基本的需求边界与约束边界，使得确定的通信计算系统更具合理性，并为进一步应用智能优化设计算法、人工智能设计算法等实现通信计算系统的智能优化设计、端到端自动设计提供基础。
Description
技术领域
本申请涉及智能车辆技术领域，特别是涉及一种车辆的通信计算系统确定方法。
背景技术
基于域控制器(Domain Control Unit，DCU)的集中式电子电气架构，通过搭配以车载以太网为主干通信的车载网络以及自动驾驶高算力计算平台，被广泛应用在智能车辆中。
在域控制器集中式电子电气架构、车载以太网主干通信网络、高算力计算平台技术的不断发展与应用下，智能车辆通信计算系统设计也成为影响车辆性能的关键问题之一。例如，通信计算系统中车载通信网络的拓扑结构对于数据传输性能与车辆轻量化有重要影响，复杂的拓扑结构增加传感器数据传输至控制器的整体时延、车辆通信线束的总长度和总重量等。
目前智能汽车的电子电气架构中通信计算系统的设计仍然主要依靠经验进行人工设计，但该设计方法对电子电气架构中通信计算系统设计的合理性产生影响，合理性包括车辆的功能性、经济性、可靠性等。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高车辆的电子电气架构中通信计算系统设计合理性的车辆的通信计算系统确定方法。
第一方面，本申请提供了一种车辆的通信计算系统确定方法，所述方法包括：
对所述车辆的电子电气架构进行划分，以确定所述车辆各个域中的组成部件；所述组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
根据所述车辆的实际机械结构和所述域的通信信息，确定各所述域中第二组成部件的属性信息；
根据各所述域中组成部件的属性信息和所述域中通信线束的总线类型，确定所述车辆的通信需求系统；
根据各所述域的功能确定所述车辆的计算需求系统；
根据所述通信需求系统和所述计算需求系统，确定所述车辆的通信计算系统。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
根据通过通信线束相连的同一域中的组成部件的类型、组成部件之间的传输数据的属性信息、所述通信信息，确定所述通信线束的总线类型。
在其中一个实施例中，所述通信信息包括通信时延、通信线束的重量和通信线束成本，所述通信时延包括传输时延和传播时延。
在其中一个实施例中，所述根据各所述域的功能确定所述车辆的计算需求系统，包括：
确定各所述域的功能的算力需求；
根据各所述域的功能的算力需求和第一冗余算力需求，确定各所述域的算力需求；
根据各所述域的算力需求和所述域对应的裕量系数确定所述车辆的计算需求系统。
在其中一个实施例中，所述确定各所述域的功能的算力需求，包括：
确定各所述域的功能对应的计算模块的算力需求；
根据各所述域的功能对应的计算模块的算力需求和第二冗余算力需求，确定各所述域的功能的算力需求。
在其中一个实施例中，所述确定各所述域的功能对应的计算模块的算力需求，包括：
确定各所述域的功能对应的计算模块的基本算力需求；
根据各所述域的功能对应的计算模块的基本算力需求和第三冗余算力需求，确定各所述计算模块的算力需求。
第二方面，本申请还提供了一种车辆的通信计算系统确定装置，所述装置包括：
第一确定模块，用于对所述车辆的电子电气架构进行划分，以确定所述车辆各个域中的组成部件；所述组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
第二确定模块，用于根据所述车辆的实际机械结构和所述域的通信信息，确定各所述域中第二组成部件的属性信息；
第三确定模块，用于根据各所述域中组成部件的属性信息和所述域中通信线束的总线类型，确定所述车辆的通信需求系统；
第四确定模块，用于根据各所述域的功能确定所述车辆的计算需求系统；
第五确定模块，用于根据所述通信需求系统和所述计算需求系统，确定所述车辆的通信计算系统。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，所述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，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
对所述车辆的电子电气架构进行划分，以确定所述车辆各个域中的组成部件；所述组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
根据所述车辆的实际机械结构和所述域的通信信息，确定各所述域中第二组成部件的属性信息；
根据各所述域中组成部件的属性信息和所述域中通信线束的总线类型，确定所述车辆的通信需求系统；
根据各所述域的功能确定所述车辆的计算需求系统；
根据所述通信需求系统和所述计算需求系统，确定所述车辆的通信计算系统。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
对所述车辆的电子电气架构进行划分，以确定所述车辆各个域中的组成部件；所述组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
根据所述车辆的实际机械结构和所述域的通信信息，确定各所述域中第二组成部件的属性信息；
根据各所述域中组成部件的属性信息和所述域中通信线束的总线类型，确定所述车辆的通信需求系统；
根据各所述域的功能确定所述车辆的计算需求系统；
根据所述通信需求系统和所述计算需求系统，确定所述车辆的通信计算系统。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
对所述车辆的电子电气架构进行划分，以确定所述车辆各个域中的组成部件；所述组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
根据所述车辆的实际机械结构和所述域的通信信息，确定各所述域中第二组成部件的属性信息；
根据各所述域中组成部件的属性信息和所述域中通信线束的总线类型，确定所述车辆的通信需求系统；
根据各所述域的功能确定所述车辆的计算需求系统；
根据所述通信需求系统和所述计算需求系统，确定所述车辆的通信计算系统。
上述车辆的通信计算系统确定方法，对车辆的电子电气架构进行划分，以确定车辆各个域中的组成部件，根据车辆的实际机械结构和域的通信信息，确定各域中第二组成部件的属性信息，进一步根据各域中组成部件的属性信息和域中通信线束的总线类型，确定车辆的通信需求系统；根据各域的功能确定车辆的计算需求系统，根据通信需求系统和计算需求系统，确定车辆的通信计算系统。其中，组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件。本申请能够为电子电气架构下的通信计算系统的确定提供基本的需求边界与约束边界，使得确定的通信计算系统更具合理性，并为进一步应用智能优化设计算法、人工智能设计算法等实现通信计算系统的智能优化设计、端到端自动设计提供基础。
附图说明
图1为一个实施例中基于域控制器的集中式电子电气架构示意图；
图2为一个实施例中车辆的通信计算系统确定方法的应用环境图；
图3为一个实施例中车辆的通信计算系统确定方法的流程示意图；
图4为一个实施例中对电子电气架构的域划分示意图；
图5为另一个实施例中对电子电气架构的域划分示意图；
图6为一个实施例中确定车辆的计算需求系统的流程示意图；
图7为一个实施例中确定各域的功能的算力需求的流程示意图；
图8为一个实施例中确定各计算模块的算力需求的流程示意图；
图9为另一个实施例中车辆的通信计算系统确定方法的流程示意图；
图10为一个实施例中车辆的通信计算系统确定装置的结构框图；
图11为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
智能车辆信息架构是区别于传统汽车的重要内容，是车辆智能化、电气化技术的核心载体，智能车辆信息架构具体是指智能车辆中涉及车内外信息通信、软件功能等的组成结构，主要包括整车电子电气架构及车载网络、软件架构、车联网等。其中，整车电子电气架构及车载网络支撑着车辆内部传感器、计算单元与执行器间的数据通信。
传统汽车的分布式电子电气架构曾推动汽车产业产生巨大变革，但在当前汽车智能化、网联化程度不断加深的趋势下，该类型电子电气架构的缺点和局限性也越来越明显，如电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)底层代码兼容性差、代码冗余、代码复用性差、维护更新困难等，并且，智能汽车对高带宽与低时延的需求也显著增长，当前以CAN通信为主的车载网络与车载计算单元的算力配置已不能满足智能车辆对通信与计算飞速增长的新需求。
目前，基于域控制器(Domain Control Unit，DCU)的集中式电子电气架构成为产业界认可的一种新方案，通过搭配以车载以太网为主干通信的车载网络以及自动驾驶高算力计算平台，该架构为解决上述问题提供了新的思路。图1展示了基于域控制器的集中式电子电气架构的基本组成。
在域控制器集中式电子电气架构、车载以太网主干通信网络、高算力计算平台技术的不断发展与应用下，智能车辆通信计算系统设计也成为影响车辆性能的关键问题之一。例如，车载通信网络的拓扑结构对于数据传输性能与车辆轻量化有重要影响，高效的拓扑结构能够降低传感器数据传输至控制器的整体时延，同时还能够减少车辆通信线束的总长度总重量、促进车辆轻量化，拓扑结构的设计问题十分复杂，涉及车辆域的划分、域控制器的安装位姿、通信线束的布局、通信总线类型的选择等等；此外，在智能车辆计算平台设计问题中，算力配置的设计对整车成本与性能有着重要影响，不同自动驾驶级别下的智能车辆对算力的需求不同，不同的自动驾驶功能(如自适应巡航控制、自动泊车辅助、交通拥堵巡航、高速公路巡航等)以及技术环节(如感知、定位、决策、规划、控制等)对算力的需求也各不相同，若不计成本增加算力配置以保证覆盖所有计算需求，那么将导致大量的算力浪费、成本过高，不利于产业化。
当前智能汽车电子电气架构中通信计算系统的设计仍然主要依靠定性经验进行人工设计，迭代效率较慢，设计结果也较难达到功能性、经济性、可靠性等方面的综合最优。智能优化方法与人工智能方法的理论发展为改善这种设计现状提供了可行思路。
为了实现设计方法层面上的突破，首先就需要准确构建基于域控制器架构的智能汽车通信计算需求系统，根据通信计算需求系统设计通信计算需求模型，基于通信计算需求模型促进对智能优化方法或人工智能方法的探索应用，实现系统的智能优化设计甚至端到端自动设计。因此，为了促进智能车辆通信计算系统设计更加合理、高效、智能，本申请提出一种车辆的通信计算系统确定方法，为通信计算系统的设计，以及进一步应用智能优化方法或人工智能方法提供可行的基础模型框架，实际设计中可根据设计任务中的具体参数、设计目标、约束条件、设计算法等，应用本申请所提出的车辆的通信计算系统确定方法，在该方法上进行适当删减、补充、修改以匹配实际设计需求。
本申请实施例提供的车辆的通信计算系统确定方法，可以应用于如图2所示的应用环境中。该应用环境包括一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图2所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储智能车辆电子电气架构相关数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种车辆的通信计算系统确定方法。
服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种车辆的通信计算系统确定方法，以该方法应用于图2中的计算机设备为例进行说明，包括以下步骤：
S301，对车辆的电子电气架构进行划分，以确定车辆各个域中的组成部件；组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件。
基于功能的不同，智能车辆电子电气架构一般可划分为五大域，如图4所示，即动力域(安全)、底盘域(车辆运动)、车身域(车身电子)、座舱域(娱乐信息)、自动驾驶域(驾驶辅助)。除此之外，如图5所示，也可以基于空间位置的不同，将全车划分为左车身域(BCL)、右车身域(BCR)、前车身域(BCF)等。
对智能车辆电子电气架构进行划分，明确各个域内包含的组成部件，组成部件可以包括数据采集装置、控制装置、驱动装置以及通信装置等。数据采集装置包括传感器、摄像机等；控制装置包括电子控制单元(ECU)、域控制器等；驱动装置包括执行器等；通信装置包括通信线束、以太网交换机、网关等。
在本实施例中，对车辆的电子电气架构进行划分，以确定车辆各个域中的组成部件。例如，记车辆的电子电气架构划分后共有N个域，分别为D1,D2,…DN。在采用以太网的域控制器架构中，每个域内主要包含传感器、ECU、域控制器、执行器、通信线束、以太网交换机等部件。记域Di,i＝1,2,…,N内包含的传感器集合
ECU集合
执行器集合/>
通信线束集合/>
以太网交换机集合/>
域控制器di。
在传感器集合Si中，传感器si,j(j＝1,2,…,ns)主要属性包括类型k，安装位姿(x,y,z,α,β,γ)(其中，x,y,z表示三维位置坐标，α表示翻滚角(roll angle)、β表示俯仰角(pitch angle)、γ表示偏航角(yaw angle))，数据生成速率r，适合作为通信连接的总线类型集合B等。
在ECU集合Ci中，ECUci,j(j＝1,2,…,nc)与通信计算系统设计相关的主要属性包括安装位姿(x,y,z,α,β,γ)，算力p等。
在执行器集合Ei中，执行器ei,j(j＝1,2,…,ne)与通信计算系统设计相关的主要属性包括安装位姿，传播时延约束(从控制器发出控制指令到执行器收到控制指令的最大允许时间)，适合作为通信连接的总线类型集合B等。
在通信线束Li集合中，通信线束的两端分别连接一个组成部件，通信线束与通信计算系统设计相关的主要属性包括通信线束的长度L，重量w，通信线束的通信总线类型b，线束的单位长度成本c等。
在以太网交换机集合Wi中，交换机wi,j(j＝1,2,…,nw)与通信计算系统设计相关的主要属性包括安装位姿(x,y,z,α,β,γ)，与其两端相连的部件集合C等。
域控制器di与通信计算系统设计相关的主要属性包括位姿(x,y,z,α,β,γ)，域控制器算力p。
对通信需求系统来说，传感器、ECU、执行器的安装位姿一般认为是已知的，主要需要为域控制器和以太网交换机选取合适的安装位姿，并确定各个通信线束的总线类型。
S302，根据车辆的实际机械结构和域的通信信息，确定各域中第二组成部件的属性信息。
其中，通信信息可以为通信时延、通信线束的重量和通信线束成本，通信时延包括传输时延和传播时延。
在本实施例中，根据车辆的实际机械结构和域的通信信息，确定各域中第二组成部件的属性信息，首先，根据车辆的实际机械结构确定域控制器di和以太网交换机的初始安装位姿。例如，对于底盘域，受车辆的实际机械结构与车辆底盘空间限制，域控制器di和以太网交换机的安装位姿通常被限制在一定区域范围内，域控制器di的可选安装位姿范围记为
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进一步地，根据域的各通信线束的通信信息确定域控制器di和以太网交换机的目标安装位姿。域控制器与交换机的安装位姿应考虑到使通信线束总长度要尽可能小，有利于降低传播时延，其中，传播时延为线束长度与信号传播速度的比。
具体地，通信线束li,j的传播时延τi,j为
其中，L为通信线束li,j的长度(m)，v为通信线束中信号的传播速度(m/s)。
域控制器与交换机等部件的安装位姿、通信线束的空间布局应保证通信线束的传播时延不超过最大允许值τi，j max即τi,j≤τi,j max。
S303，根据各域中组成部件的属性信息和域中通信线束的总线类型，确定车辆的通信需求系统。
其中，通信线束的总线类型主要包括CAN、CAN-FD、LIN、MOST、FlexRAY、SERDES、车载以太网等，不同类型的通信总线具有不同的传输速率、可靠性等。一般来讲，CAN、LIN等总线传输速率较低、成本也较低，CAN-FD、MOST、FlexRAY、SERDES、车载以太网等总线传输速率高、成本高；CAN、CAN-FD、FlexRAY等多用于实时控制，MOST多用于导航与信息娱乐系统，车载以太网适合用于网络主干线通信。
在本实施例中，根据各域中组成部件的属性信息和域中通信线束的总线类型，可以确定已知属性信息的传感器、ECU、执行器等部件、未知属性信息的域控制器、以太网交换机等部件的安装位姿，各部件之间的通信总线连接关系及总线类型等，将得到一个通信拓扑，该拓扑描述了有确定位姿的部件、不确定位姿的部件、部件间的通信连接关系以及通信总线类型，即确定车辆的通信需求系统。
S304，根据各域的功能确定车辆的计算需求系统。
在本实施例中，基于划定的域及其组成部件，对各个域内的计算需求进行分析，以帮助域控制器算力芯片/平台的配置设计，确定车辆的计算需求系统。计算需求系统的分析基于拆解的思路进行，首先分析域内涉及计算任务的主要功能，再对各个功能的计算模块进行划分，然后分析每个计算模块的算力需求及冗余设计，再通过整合各计算模块得到各功能的计算需求，进一步地，整合各功能的计算需求得到各域的算力需求，最终基于各域的算力需求对计算芯片/平台的配置设计需求进行确定，从而确定车辆的计算需求系统。
S305，根据通信需求系统和计算需求系统，确定车辆的通信计算系统。
在本实施例中，将上述对域划分得到的通信需求系统与计算需求系统进行集成，即可确定车辆的通信计算系统。
需要说明的是，在实际应用过程中，可基于申请所提出的通信计算系统进行灵活调整，根据实际工程参数、工程需要以及计划采用的具体设计算法特性，在该通信计算系统基础上进行增加、删减、修改。
上述车辆的通信计算系统确定方法，对车辆的电子电气架构进行划分，以确定车辆各个域中的组成部件，根据车辆的实际机械结构和域的通信信息，确定各域中第二组成部件的属性信息，进一步根据各域中组成部件的属性信息和域中通信线束的总线类型，确定车辆的通信需求系统；根据各域的功能确定车辆的计算需求系统，根据通信需求系统和计算需求系统，确定车辆的通信计算系统。其中，组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件。本申请能够为电子电气架构下的通信计算系统的确定提供基本的需求边界与约束边界，使得确定的通信计算系统更具合理性，并为进一步应用智能优化设计算法、人工智能设计算法等实现通信计算系统的智能优化设计、端到端自动设计提供基础。
在一个实施例中，确定通信线束的总线类型具体包括：根据通过通信线束相连的同一域中的组成部件的类型、组成部件之间的传输数据的属性信息、通信信息，确定通信线束的总线类型。
其中，组成部件之间的传输数据的属性信息包括传输数据的数据类型、传输数据的数据大小等。通信信息包括通信时延、通信线束的重量和通信线束成本，通信时延包括传输时延和传播时延。
传输时延为数据量与数据传输速率的比，当传感器生成的数据量较大时，则应选取传输速率较高的总线类型；
首先，对通信线束集合中的每条线束li,j，其数据传输端的组成部件(可能是传感器，也可能是控制器)的单位时间传输时延δi,j定义为
其中，r为单位时间内生成的数据量大小(Mb)，B为通信线束的数据传输速率(Mbps)。
通信总线类型的确定应保证每条通信线束的单位时间传输时延不超过最大允许值δi,j max，即δi,j≤δi,j max。
目前，中档车通信线束长度已达8公里，约占整车重量的10％，随着电子电气架构的不断发展，通信线束轻量化对促进整车轻量化将会发挥越来越重要的作用。因此，通信线束的总线类型选取、空间布局将直接决定线束总长度与总重量，记域内的通信线束总重量为Wi，即
其中，Li,j为通信线束li,j的长度，Si,j为通信线束li,j的横截面积，ρi,j为通信线束li,j的密度。
考虑所有域，则所有通信线束的总重量Wwire为
考虑到各域以及所有域的通信线束的总重量不应过大，对通信需求系统轻量化的设计需求可表示为Wi≤Wi max,i＝1,2,…,N
Wwire≤Wwire max
其中，Wi max为域的最大允许的通信线束总重量，Wwire max为总体电子电气架构中最大允许的通信线束总重量。
不同类型的通信线束具有不同的成本，一般来讲，CAN、LIN成本较低，CAN-FD、SERDES成本适中，MOST、FlexRAY、车载以太网等成本较高。
因此，定义各域通信线束成本
以及整体通信线束成本为Cprice
其中，Li,j为通信线束li,j的长度，ci,j为通信线束li,j的单位长度成本。
考虑到各域以及所有域的通信线束总成本不应过大，对通信需求系统成本的设计需求可表示为
Cprice≤Cprice max
其中，
为域的最大允许成本，Cprice max为总体电子电气架构中通信需求系统的最大允许成本。
在本实施例中，根据通过通信线束相连的同一域中的组成部件的类型、组成部件之间的传输数据的属性信息、通信信息，确定通信线束的总线类型。例如，通信线束相连的同一域中的组成部件的类型为雷达传感器和域控制器，传输数据的属性信息为数据量大，需要实时传输，以及根据上述通信信息的约束，确定合适的通信线束的总线类型。
本申请实施例中，根据通过通信线束相连的同一域中的组成部件的类型、组成部件之间的传输数据的属性信息、通信信息，确定通信线束的总线类型，综合考虑了影响通信线束的因素，使得确定的通信线束符合轻量化、成本低、传感器数据传输需求，更加适用于智能车辆电子电气架构的需求。
图6为一个实施例中确定车辆的计算需求系统的流程示意图，如图6所示，本申请实施例涉及的是如何根据各域的功能确定车辆的计算需求系统的一种可能的实现方式，包括以下步骤：
S601，确定各域的功能的算力需求。
在本实施例中，确定各域的功能的算力需求，各域涉及一个或多个功能，在实现每个功能时，需要一个或多个计算模块去完成。例如，智能车辆中，自动驾驶域与座舱域涉及的功能种类多、计算复杂，对计算资源的需求也更大，以自动驾驶域为例，不同自动驾驶级别的智能车辆支持的功能各不相同，具体功能包括自适应巡航控制(Adaptive CruiseControl，ACC)、车道保持系统(Lane Keeping Assistance，LKA)、自动紧急制动(AutomatedEmergency Braking，AEB)、自动泊车辅助(Automated Parking Assistance，APA)、交通拥堵巡航(Traffic Jam Pilot，TJP)，高速公路巡航(Highway Pilot，HWP)、自动代客泊车(Automated Valet Parking，AVP)等。
域Di内通过功能梳理划分后，共有nf个存在计算需求的功能，记为功能
在一个可能的实现方式中，可以根据计算模块所涉及的算法确定计算模块的基本算力需求，根据计算模块的基本算力需求和算法失效带来的安全冗余算力需求确定出计算模块的算力需求。由于各功能包括一个或多个计算模块，将各个计算模块的算力需求进行累加求和，得到各域的功能的基本算力需求，将各域的功能的基本算力需求和功能在极端条件下或失效情况下的安全冗余算力需求之和作为各域的功能的算力需求。
在另一个可能的实现方式中，还可以将各个计算模块的算力需求进行累加求和，得到各域的功能的基本算力需求，将各域的功能的基本算力需求直接作为各域的功能的算力需求。
S602，根据各域的功能的算力需求和第一冗余算力需求，确定各域的算力需求。
在本实施例中，根据域内Di所有功能的算力需求
将域内Di所有功能的算力需求求和，可以得到各域的基本算力需求。再进一步考虑未来功能升级、功能扩展等因素带来的第一冗余算力需求Pi redundancy(Di)，则可得各域的算力需求为
S603，根据各域的算力需求和域对应的裕量系数确定车辆的计算需求系统。
在本实施例中，在基于域控制器的智能车辆的电子电气架构中，每个域都需要一个域控制器，域控制器内的计算芯片或计算平台的选型配置应满足该域内的计算需求，在实际工作状态下，计算芯片所能提供的实际工作算力相比额定算力可能会有所下降，因此针对于不同的域引入对应的裕量系数φ∈(0，1]来衡量计算芯片算力下降的程度，则域Di中计算芯片/平台的选型配置需满足其提供的总算力Pi不小于实际算力需求，即Pi≥φPi des(Di)。
在一些可能的实现方式中，根据上述计算方式得到每个域的实际算力需求，根据实际算力需求确定各域控制器内的计算芯片或计算平台的选型配置，从而确定车辆的计算需求系统。
在一个可能的实方式中，还可以根据上述各域的算力需求和域对应的裕量系数确定各域的实际算力需求之后，考虑各个域之间域控制器内的计算芯片算力的相互影响，再加上由于算力影响带来的冗余算力需求，得到各域的总的算力需求，从而根据各域总的算力需求确定车辆的计算需求系统。
图7为一个实施例中确定各域的功能的算力需求的流程示意图，如图7所示，本申请实施例涉及的是如何确定各域的功能的算力需求的一种可能的实现方式，包括以下步骤：
S701，确定各域的功能对应的计算模块的算力需求。
在本实施例中，确定各域的功能对应的计算模块的算力需求。首先，灰分各域的功能对应的计算模块。以自动驾驶域内的自动驾驶功能为例，其涉及的典型计算模块包括数据预处理、感知、定位、预测、决策、规划、控制共计7个计算模块，分别计算7个计算模块对应的算力需求。
需要说明的是，这种划分的方式和颗粒度可由具体的功能特点决定，可以将自动驾驶域的自动驾驶功能划分为上述7个计算模块，也可以采取的更小的颗粒度，直接将自动驾驶域的自动驾驶功能划分为更多的计算模块。例如，上述计算模块可以进一步细化，数据预处理可进一步划分为数据清洗、异常数据去除、数据格式转换、数据特征提取等4个模块，感知模块也可以进一步划分为目标识别、目标跟踪、语义分割、速度检测、距离检测等5个模块，预测模块可细化分为行人预测、车辆预测等2个计算模块，规划可细化为全局路径规划、局部避障规划等2个计算模块，控制可细化分为横向控制、纵向控制等2个计算模块。则根据新的划分方式自动驾驶域内的自动驾驶功能可以共计划分为15个计算模块，此时需要确定15个计算模块分别对应的算力需求。
若域Di内的功能可划分为nm个计算模块，则记为计算模块
在一个可能的实现方式中，可以根据每个计算模块所采用的算法确定每个计算模块的基本算力需求，将计算模块的基本算力需求作为每个计算模块的算力需求；还可以考虑算法失效情况下带来的安全冗余算力需求，根据计算模块的基本算力需求和安全冗余算力需求确定计算模块的算力需求。
S702，根据各域的功能对应的计算模块的算力需求和第二冗余算力需求，确定各域的功能的算力需求。
在本实施例中，各域考虑域内Di功能fi中的所有计算模块的算力需求
各域的功能fi的基本算力需求为各计算模块的算力需求总和，再进一步考虑该功能在极端条件或失效情况下的第二冗余算力需求Ri redundancy(fi)，则可得功能的算力需求为/>
本申请实施例中，通过确定各域的功能对应的计算模块的算力需求，从而根据各域的功能对应的计算模块的算力需求和第二冗余算力需求，确定各域的功能的算力需求，使得确定的各域的功能的算力需求更加准确，为后续基于各域的功能的算力需求确定的各域的算力需求奠定基础。
图8为一个实施例中确定各计算模块的算力需求的流程示意图，如图8所示，本申请实施例涉及的是如何根据各域的功能对应的计算模块的基本算力需求确定各计算模块的算力需求的一种可能的实现方式，包括以下步骤：
S801，确定各域的功能对应的计算模块的基本算力需求。
在本实施例中，各计算模块通常负责实现整体功能中一个相对独立的子功能。比如车辆控制中，横向控制模块负责控制方向盘，纵向控制模块负责控制油门踏板和刹车踏板，这两个模块内的算法通常都是独立的，横向控制常用比例、积分、微分(proportionalintegral derivative，PID)算法、纯追踪算法、轨迹跟踪(Stanley)算法、线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator，LQR)算法等，纵向控制则常用PID算法、模糊控制算法等。
在一些可能的实现方式中，对各个计算模块进行单独分析，根据计算模块内部所使用的具体算法以及处理的数据量来评估算法复杂度，评估计算模块正常运行所需的基本算力需求。
若域内Di功能中的计算模块mi,i＝1,2,…,nm包含
等na个算法，各个算法需处理的数据量大小为/>
则需根据算法与数据量大小预估出计算模块mi的基本算力需求ri estimate(mi)，记为/>
函数fi(·)为根据实际经验确定的基本算力需求估计函数。
S802，根据各域的功能对应的计算模块的基本算力需求和第三冗余算力需求，确定各计算模块的算力需求。
在本实施例中，进一步考虑算法失效情况下的第三冗余算力需求ri redundancy(mi)，记为
函数gi(·)为根据实际经验确定的冗余算力需求估计函数。
则各计算模块所需的算力需求可表示为：ri des(mi)＝ri estimate(mi)+ri redundancy(mi)
本申请实施例中，通过确定各域的功能对应的计算模块的基本算力需求，从而根据各域的功能对应的计算模块的基本算力需求和第三冗余算力需求，确定各计算模块的算力需求。本申请实施例中充分考虑算法是失效情况带来的影响，使得各计算模块的算力需求更加准确。
在一个实施例中，如图9所示，在对车辆进行域划分之后，该部分主要是对车辆各个域进行划分，明确域内包含的主要组成部件，如传感器、ECU、域控制器、执行器、通信线束、以太网交换机、网关等，并对划分后的各域及其组成部件进行数学化表示。
再对车辆的通信需求系统进行分析，根据分析结果进行建模：该部分主要对各个域进行通信需求相关的分析与建模，主要包括通信拓扑、通信总线类型、通信时延、通信线束轻量化、通信线束成本等方面。
同样的，对车辆的计算需求系统分析，根据分析结果建模：该部分主要对各个域进行计算需求相关的分析与建模，主要包括各域的功能划分、各功能的计算模块划分、计算模块算力需求、各功能的算力需求、各域的算力需求、计算芯片/平台选型配置等方面。
最后将通信需求系统与计算需求系统的需求模型集成：该部分综合集成上述各部分分析与建模，构建出总体的智能车辆通信计算系统设计需求模型。
应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的车辆的通信计算系统确定方法的车辆的通信计算系统确定装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个车辆的通信计算系统确定装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于车辆的通信计算系统确定方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种车辆的通信计算系统确定装置，包括：第一确定模块11、第二确定模块12、第三确定模块13、第四确定模块14和第五确定模块15，其中：
第一确定模块11，用于对车辆的电子电气架构进行划分，以确定车辆各个域中的组成部件；组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
第二确定模块12，用于根据车辆的实际机械结构和域的通信信息，确定各域中第二组成部件的属性信息；
第三确定模块13，用于根据各域中组成部件的属性信息和域中通信线束的总线类型，确定车辆的通信需求系统；
第四确定模块14，用于根据各域的功能确定车辆的计算需求系统；
第五确定模块15，用于根据通信需求系统和计算需求系统，确定车辆的通信计算系统。
在一个实施例中，该车辆的通信计算系统确定装置，还包括：
第六确定模块，用于根据通过通信线束相连的同一域中的组成部件的类型、组成部件之间的传输数据的属性信息、通信信息，确定通信线束的总线类型。
在一个实施例中，通信信息包括通信时延、通信线束的重量和通信线束成本，通信时延包括传输时延和传播时延。
在一个实施例中，第四确定模块，包括：
第一确定单元，用于确定各域的功能的算力需求；
第二确定单元，用于根据各域的功能的算力需求和第一冗余算力需求，确定各域的算力需求；
第三确定单元，用于根据各域的算力需求和域对应的裕量系数确定车辆的计算需求系统。
在一个实施例中，第一确定单元还用于确定各域的功能对应的计算模块的算力需求；根据各域的功能对应的计算模块的算力需求和第二冗余算力需求，确定各域的功能的算力需求。
在一个实施例中，第一确定单元还用于确定各域的功能对应的计算模块的基本算力需求；根据各域的功能对应的计算模块的基本算力需求和第三冗余算力需求，确定各计算模块的算力需求。
上述车辆的通信计算系统确定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图11所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种车辆的通信计算系统确定方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
对车辆的电子电气架构进行划分，以确定车辆各个域中的组成部件；组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
根据车辆的实际机械结构和域的通信信息，确定各域中第二组成部件的属性信息；
根据各域中组成部件的属性信息和域中通信线束的总线类型，确定车辆的通信需求系统；
根据各域的功能确定车辆的计算需求系统；
根据通信需求系统和计算需求系统，确定车辆的通信计算系统。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据通过通信线束相连的同一域中的组成部件的类型、组成部件之间的传输数据的属性信息、通信信息，确定通信线束的总线类型。
在一个实施例中，通信信息包括通信时延、通信线束的重量和通信线束成本，通信时延包括传输时延和传播时延。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
确定各域的功能的算力需求；
根据各域的功能的算力需求和第一冗余算力需求，确定各域的算力需求；
根据各域的算力需求和域对应的裕量系数确定车辆的计算需求系统。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
确定各域的功能对应的计算模块的算力需求；
根据各域的功能对应的计算模块的算力需求和第二冗余算力需求，确定各域的功能的算力需求。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
确定各域的功能对应的计算模块的基本算力需求；
根据各域的功能对应的计算模块的基本算力需求和第三冗余算力需求，确定各计算模块的算力需求。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
对车辆的电子电气架构进行划分，以确定车辆各个域中的组成部件；组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
根据车辆的实际机械结构和域的通信信息，确定各域中第二组成部件的属性信息；
根据各域中组成部件的属性信息和域中通信线束的总线类型，确定车辆的通信需求系统；
根据各域的功能确定车辆的计算需求系统；
根据通信需求系统和计算需求系统，确定车辆的通信计算系统。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据通过通信线束相连的同一域中的组成部件的类型、组成部件之间的传输数据的属性信息、通信信息，确定通信线束的总线类型。
在一个实施例中，通信信息包括通信时延、通信线束的重量和通信线束成本，通信时延包括传输时延和传播时延。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
确定各域的功能的算力需求；
根据各域的功能的算力需求和第一冗余算力需求，确定各域的算力需求；
根据各域的算力需求和域对应的裕量系数确定车辆的计算需求系统。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
确定各域的功能对应的计算模块的算力需求；
根据各域的功能对应的计算模块的算力需求和第二冗余算力需求，确定各域的功能的算力需求。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
确定各域的功能对应的计算模块的基本算力需求；
根据各域的功能对应的计算模块的基本算力需求和第三冗余算力需求，确定各计算模块的算力需求。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
对车辆的电子电气架构进行划分，以确定车辆各个域中的组成部件；组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
根据车辆的实际机械结构和域的通信信息，确定各域中第二组成部件的属性信息；
根据各域中组成部件的属性信息和域中通信线束的总线类型，确定车辆的通信需求系统；
根据各域的功能确定车辆的计算需求系统；
根据通信需求系统和计算需求系统，确定车辆的通信计算系统。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据通过通信线束相连的同一域中的组成部件的类型、组成部件之间的传输数据的属性信息、通信信息，确定通信线束的总线类型。
在一个实施例中，通信信息包括通信时延、通信线束的重量和通信线束成本，通信时延包括传输时延和传播时延。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
确定各域的功能的算力需求；
根据各域的功能的算力需求和第一冗余算力需求，确定各域的算力需求；
根据各域的算力需求和域对应的裕量系数确定车辆的计算需求系统。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
确定各域的功能对应的计算模块的算力需求；
根据各域的功能对应的计算模块的算力需求和第二冗余算力需求，确定各域的功能的算力需求。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
确定各域的功能对应的计算模块的基本算力需求；
根据各域的功能对应的计算模块的基本算力需求和第三冗余算力需求，确定各计算模块的算力需求。
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，所述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(Read-OnlyMemory，ROM)、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(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)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(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)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。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种车辆的通信计算系统确定方法，其特征在于，所述方法包括：
对所述车辆的电子电气架构进行划分，以确定所述车辆各个域中的组成部件；所述组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
根据所述车辆的实际机械结构和所述域的通信信息，确定各所述域中第二组成部件的属性信息；
根据各所述域中组成部件的属性信息和所述域中通信线束的总线类型，确定所述车辆的通信需求系统；
根据各所述域的功能确定所述车辆的计算需求系统；
根据所述通信需求系统和所述计算需求系统，确定所述车辆的通信计算系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据通过通信线束相连的同一域中的组成部件的类型、组成部件之间的传输数据的属性信息、所述通信信息，确定所述通信线束的总线类型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通信信息包括通信时延、通信线束的重量和通信线束成本，所述通信时延包括传输时延和传播时延。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述域的功能确定所述车辆的计算需求系统，包括：
确定各所述域的功能的算力需求；
根据各所述域的功能的算力需求和第一冗余算力需求，确定各所述域的算力需求；
根据各所述域的算力需求和所述域对应的裕量系数确定所述车辆的计算需求系统。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定各所述域的功能的算力需求，包括：
确定各所述域的功能对应的计算模块的算力需求；
根据各所述域的功能对应的计算模块的算力需求和第二冗余算力需求，确定各所述域的功能的算力需求。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定各所述域的功能对应的计算模块的算力需求，包括：
确定各所述域的功能对应的计算模块的基本算力需求；
根据各所述域的功能对应的计算模块的基本算力需求和第三冗余算力需求，确定各所述计算模块的算力需求。
7.一种车辆的通信计算系统确定装置，其特征在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于对所述车辆的电子电气架构进行划分，以确定所述车辆各个域中的组成部件；所述组成部件包括属性信息已知的第一组成部件和属性信息未知的第二组成部件；
第二确定模块，用于根据所述车辆的实际机械结构和所述域的通信信息，确定各所述域中第二组成部件的属性信息；
第三确定模块，用于根据各所述域中组成部件的属性信息和所述域中通信线束的总线类型，确定所述车辆的通信需求系统；
第四确定模块，用于根据各所述域的功能确定所述车辆的计算需求系统；
第五确定模块，用于根据所述通信需求系统和所述计算需求系统，确定所述车辆的通信计算系统。
8.一种计算机设备，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。
9.一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。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该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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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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