CN116546047A - 车联网系统架构和车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种车联网系统架构和车辆，包括：中央计算平台、通过车载以太网和CAN总线与中央计算平台通信连接的车联网终端；中央计算平台包括M核处理器和A核处理器，车联网终端的网络接入设备模组通过车载以太网与A核处理器通信连接，车联网终端的微控制单元通过CAN总线与A核处理器通信连接；微控制单元通过CAN总线向M核处理器发送终端控制指令，并控制网络接入设备模组，通过车载以太网向A核处理器发送第一信息；M核处理器根据第一信息或终端控制指令生成控制指令；A核处理器向车辆负载发送控制指令，通过车载以太网向网络接入设备模组发送车辆负载上报的车辆数据；网络接入设备模组将车辆数据进行V2X发送。

Description

车联网系统架构和车辆
技术领域
本公开涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种车联网系统架构和车辆。
背景技术
为满足车辆与其他设备的信息交换的终端，相关技术中，将V2X(Vehicle toEverything，车对外界的信息交换)功能和T-Box(Telematics BOX，车联网终端)功能集成在一起，集成后的终端中包括微控制单元、片上系统算力芯片和网络连接设备，其中，微控制单元负责通讯、电源管理和蓝牙连接等。网络连接设备负责车内以太网通讯，车外蜂窝网络通讯和WiFi通讯。片上系统算力芯片负责计算，然而配置片上系统算力芯片导致终端成本增加，并且集成后的终端体积较大，在车辆上安装位置受限。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种车联网系统架构和车辆。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种车联网系统架构，所述车联网系统架构包括：
中央计算平台、分别通过车载以太网和CAN总线与所述中央计算平台通信连接的车联网终端；
其中，所述中央计算平台包括M核处理器和A核处理器，所述车联网终端的网络接入设备模组通过所述车载以太网与所述M核处理器通信连接，所述车联网终端的微控制单元通过所述CAN总线与所述A核处理器通信连接；
所述微控制单元通过所述CAN总线向所述中央计算平台的M核处理器发送终端控制指令，并控制所述网络接入设备模组，通过所述车载以太网向所述A核处理器发送第一信息，所述第一信息包括任意设备通过V2X方式向所述车联网终端发送的数据；
所述M核处理器根据所述第一信息或者所述终端控制指令，生成对应的负载控制指令；
所述A核处理器向对应的车辆负载发送所述负载控制指令，以及通过所述车载以太网向所述网络接入设备模组发送接收到的所述车辆负载上报的车辆数据；
所述网络接入设备模组将所述车辆数据通过所述V2X方式进行发送。
可选地，所述中央计算平台包括与所述A核处理器连接的硬件安全模块，硬件安全模块用于对接收到的所述终端控制指令进行解密和验签，以及对所述负载控制指令和/或所述车辆数据进行签名和加密。
可选地，所述A核处理器将所述终端控制指令和随附所述终端控制指令的所述车联网终端的证书上传到所述硬件安全模块；
所述硬件安全模块根据预先配置的密钥，对所述终端控制指令进行解密，并根据所述证书，对解密后的所述终端控制指令进行验签。
可选地，所述A核处理器将所述负载控制指令和/或所述车辆数据上传到所述硬件安全模块；
所述硬件安全模块根据预先配置的密钥，对所述负载控制指令和/或所述车辆数据进行加密。
可选地，所述A核处理器中运行V2X的协议栈，以及配置有基于虚拟内存的操作系统和用户应用程序。
可选地，所述M核处理器配置有嵌入式控制应用程序。
可选地，所述中央计算平台包括车载以太网网关，基于所述车载以太网网关，所述车联网终端的网络接入设备模组与所述A核处理器通信连接。
可选地，基于SOA服务，所述车联网终端的网络接入设备模组接收所述车辆负载的车辆数据。
可选地，所述SOA服务的通讯协议包括Some/IP和数据分发服务DDS。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种车辆，包括：第一方面中任一项所述的车联网系统架构。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
上述技术方案中央计算平台分别通过车载以太网和CAN总线与车联网终端通信连接，中央计算平台包括M核处理器和A核处理器，车联网终端的网络接入设备模组通过车载以太网与A核处理器通信连接，车联网终端的微控制单元通过CAN总线与M核处理器通信连接；将中央计算平台和车联网终端进行解耦，并且中央计算平台和车联网终端通过多种方式通信，可以将中央计算平台和车联网终端分别安装在车辆不同的位置，避免安装位置受限制，提高了车辆安装配置的灵活性。
并且，微控制单元通过CAN总线向中央计算平台的M核处理器发送终端控制指令，并控制网络接入设备模组，通过车载以太网向A核处理器发送第一信息；M核处理器根据第一信息或者终端控制指令，生成对应的负载控制指令；A核处理器向对应的车辆负载发送控制指令，以及通过车载以太网向网络接入设备模组发送接收到的车辆负载上报的车辆数据；网络接入设备模组将车辆数据通过V2X方式进行发送。微控制单元通过CAN总线向中央计算平台的M核处理器转发第一信息，A核处理器通过车载以太网向网络接入设备模组发送接收到的车辆负载上报的车辆数据，将控制指令和车辆数据分别通过CAN总线和车载以太网发送，降低了信令和数据发送的拥堵风险，并且，M核处理器和A核处理器可以复用，降低了车辆配置的成本。
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，并不能限制本公开。
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，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种车联网系统架构的结构框图。
图2是一示例性实施例示出的一种车辆的功能框图示意图。
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公开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、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是，本申请中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。
图1是根据一示例性实施例示出的一种车联网系统架构的结构框图，如图1所示，该车联网系统架构包括：
中央计算平台110、分别通过车载以太网和CAN总线与所述中央计算平台110通信连接的车联网终端(Telematics BOX，T-BOX)120。
其中，所述中央计算平台110包括M核处理器1101和A核处理器1102，所述车联网终端120的网络接入设备(Network Access Device，NAD)模组1201通过所述车载以太网与所述M核处理器1101通信连接，所述车联网终端120的微控制单元1202通过所述CAN总线与所述A核处理器1102通信连接。
所述微控制单元1202通过所述CAN总线向所述中央计算平台110的M核处理器1101发送终端控制指令，并控制所述网络接入设备模组1201，通过所述车载以太网向所述A核处理器1102发送第一信息，所述第一信息包括任意设备通过V2X方式向所述车联网终端120发送的数据。
本公开实施例中，终端控制指令可以是预先与车辆的中央计算平台110绑定的移动终端向车辆发送的唤醒指令或者远程控制指令，其中，唤醒指令用于在车辆处于睡眠状态下，远程唤醒车辆，远程控制指令用于远程指示车辆上报例如胎压信息、车内温度信息。例如该移动终端可以是经过认证的车主移动终端。
本公开实施例中，第一信息可以是本车周围环境中的车辆通过V2V(Vehicle toVehicle)的方式向本车的车联网终端120发送的数据，该数据是本车周围环境中的车辆采集到的车辆数据。还可以是本车周围环境中的路旁设备通过V2V的方式向本车的车联网终端120发送的道路数据。
所述M核处理器1101根据所述第一信息或者所述终端控制指令，生成对应的负载控制指令。
所述A核处理器1102向对应的车辆负载发送所述负载控制指令，以及通过所述车载以太网向所述网络接入设备模组1201发送接收到的所述车辆负载上报的车辆数据。
本公开实施例中，中央计算平台110可以通过车载以太网或者CAN总线与车辆负载进行通信连接，进而可以通过车载以太网或者CAN总线向车辆负载发送负载控制指令，以及获取车辆负载上报的车辆数据，其中，车辆负载可以包括车辆上配置的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)、执行机构单元、传感器等。
示例地，在终端控制指令为远程车窗开启指令的情况下，车联网终端120在接收到预先绑定的移动终端发送的远程车窗开启指令的情况下，微控制单元1202通过CAN总线向A核处理器1102转发该远程车窗开启指令，A核处理器1102在接收到远程车窗开启指令的情况下，生成本车车窗开启指令，并A核处理器1102通过车载以太网或者CAN总线向车身控制模块(Body Control Module，BCM)发送本车车窗开启指令。从而车身控制模块可以控制车窗开启。
又一示例地，在终端控制指令为唤醒指令的情况下，车联网终端120在接收到预先绑定的移动终端发送的唤醒指令的情况下，微控制单元1202通过CAN总线向A核处理器1102转发该唤醒指令，A核处理器1102在接收到唤醒指令的情况下，生成对应的负载唤醒指令，并A核处理器1102通过车载以太网或者CAN总线向本车的各控制单元发送该负载唤醒指令。从而可以实现远程唤醒车辆。
再一示例地，在第一信息为本车预设范围内的车辆发送的胎压过低信息的情况，车联网终端120在接收到胎压过低信息的情况下，微控制单元1202控制所述网络接入设备模组1201，通过所述车载以太网向所述A核处理器1102发送胎压过低信息。M核处理器1101可以根据该胎压过低信息生成周围车辆胎压过低警报，并通过车载多媒体显示该周围车辆胎压过低警报。
再一示例地，以车辆负载上报的车辆数据为车辆水浸传感器上报的水浸报警信息为例，在车辆停放过程中，若车辆确定存在本车水浸报警信息，则将该水浸报警信息通过车载以太网或者CAN总线上报到A核处理器1102，A核处理器1102在接收到该水浸报警信息的情况下，通过车载以太网向网络接入设备模组1201发送该水浸报警信息，网络接入设备模组1201在接收到水浸报警信息的情况下，微控制单元1202确定当前是否为有网络连接的状态，若确定车辆处于无网络连接的状态，从预设范围内的车辆以及路旁设备中确定目标设备，进而生成包括水浸报警信息、车辆位置信息以及预先绑定的移动终端对应的终端信息的转发预警信息，进一步地通过所述V2V的方式向目标设备发送转发预警信息，以使目标设备向终端信息对应的移动终端转发水浸报警信息和车辆位置信息。若确定车辆处于有网络连接的状态，通过5G通信方式向预先绑定的移动终端发送水浸报警信息和车辆位置信息。
所述网络接入设备模组1201将所述车辆数据通过所述V2X方式进行发送。
其中，车联网终端120可以包括多个类型的通讯天线，多个类型的通讯天线可以包括5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)通信天线，蓝牙天线，WIFI天线，V2V天线，参见图1所示，车联网终端120可以同时配置有5G通信天线和V2V天线。
本公开实施例中，通过5G通信天线向与车辆预先绑定的移动终端发送本车的车辆数据，或者通过V2V天线向其他车辆发送本车的车辆数据，或者通过V2V天线向路旁设备发送本车的车辆数据。而向不同的终端发送本车的车辆数据，使用的通信天线是不同的。
上述技术方案中央计算平台分别通过车载以太网和CAN总线与车联网终端通信连接，中央计算平台包括M核处理器和A核处理器，车联网终端的网络接入设备模组通过车载以太网与A核处理器通信连接，车联网终端的微控制单元通过CAN总线与M核处理器通信连接；将中央计算平台和车联网终端进行解耦，并且中央计算平台和车联网终端通过多种方式通信，可以将中央计算平台和车联网终端分别安装在车辆不同的位置，避免安装位置受限制，提高了车辆安装配置的灵活性。
并且，微控制单元通过CAN总线向中央计算平台的M核处理器转发第一信息，第一信息包括任意设备通过V2X方式向车联网终端发送的数据以及指令；M核处理器根据第一信息，生成对应的负载控制指令；A核处理器向对应的车辆负载发送控制指令，以及通过车载以太网向网络接入设备模组发送接收到的车辆负载上报的车辆数据；网络接入设备模组将车辆数据通过V2X方式进行发送。微控制单元通过CAN总线向中央计算平台的M核处理器转发第一信息，A核处理器通过车载以太网向网络接入设备模组发送接收到的车辆负载上报的车辆数据，将双方发送数据通过不同的通信方式，降低了数据发送的拥堵风险，并且，M核处理器和A核处理器可以复用，降低了车辆配置的成本。
可选地，所述中央计算平台110包括与所述A核处理器1102连接的硬件安全模块(Hardware Security Module，HSM)，所述硬件安全模块用于对接收到的所述终端控制指令进行解密和验签，以及对所述负载控制指令和/或所述车辆数据进行签名和加密。
本公开实施例中，将非对称加密的密钥存储在HSM中，确保密钥的安全行。进而可以将加密、解密、签名、验签的工作全部放在HSM中处理。可以理解的是，非对称加密是指加密和解密使用不同的密钥，其中，公钥是可以公开给所有设备的，而私钥需要车辆的HSM保存的。
可选地，所述A核处理器1102将所述终端控制指令和随附所述终端控制指令的所述车联网终端120的证书上传到所述硬件安全模块；
所述硬件安全模块根据预先配置的密钥，对所述终端控制指令进行解密，并根据所述证书，对解密后的所述终端控制指令进行验签。
可以说明的是，移动终端通过移动网络向车联网终端120发送终端控制指令，车联网终端120可以对该终端控制指令进行一次验签，进而在验签通过的情况下，将所述终端控制指令和所述车联网终端120的证书通过CAN总线发送到M核处理器。这样，硬件安全模块不需要对移动终端进行验签，只需要对车联网终端120进行验签。
可选地，所述A核处理器1102将所述负载控制指令和/或所述车辆数据上传到所述硬件安全模块；
所述硬件安全模块根据预先配置的密钥，对所述负载控制指令和/或所述车辆数据进行加密。
可以说明的是，A核处理器1102将所述负载控制指令和/或所述车辆数据的明文上传到所述硬件安全模块，硬件安全模块根据预先配置的密钥，对明文的所述负载控制指令和/或所述车辆数据进行加密，得到加密后的负载控制指令和所述车辆数据。进而将加密后的负载控制指令发送到对应的电子控制单元或者车载执行装置。
可选地，所述A核处理器1102中运行V2X的协议栈，以及配置有基于虚拟内存的操作系统和用户应用程序。
可选地，所述M核处理器1101配置有嵌入式控制应用程序。
A核处理器(Application Processors)是面向移动计算的处理器。可以运行在很高的时钟频率，支持像Linux，Android，MS Windows和移动操作系统等完整操作系统需要的内存管理单元。进而可以在A核处理器种中配置虚拟内存的操作系统和用户应用程序，M核处理器(Micro-controller Processors体积小，但是能效比高，可以配置嵌入式控制应用控制，从而根据接收到终端控制指令对车载的电子控制单元或者车载执行装置进行控制。
可选地，所述中央计算平台110包括车载以太网网关，基于所述车载以太网网关，所述车联网终端120的网络接入设备模组1201与所述A核处理器1102通信连接。
继续参见图1所示，中央计算平台110包括车载以太网网关，A核处理器1102与车载以太网网关连接，同时网络接入设备模组1201也与车载以太网网关连接。
可选地，基于SOA(Service-Oriented Architecture，面向服务的体系结构)服务，所述车联网终端120的网络接入设备模组1201接收所述车辆负载的车辆数据。
可选地，所述SOA服务的通讯协议包括Some/IP(Scalable service-OrientedMiddlewarE over IP)和数据分发服务DDS(Data Distribution Service)。
本公开实施例还提供一种车辆，包括：前述实施例中任一项所述的车联网系统架构。
图2是根据一示例性实施例示出的一种车辆600的框图。例如，车辆600可以是混合动力车辆，也可以是非混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆或者其他类型的车辆。车辆600可以是自动驾驶车辆、半自动驾驶车辆或者非自动驾驶车辆。
参照图2，车辆600可包括各种子系统，例如，信息娱乐系统610、感知系统620、决策控制系统630、驱动系统640以及车辆计算平台650。其中，车辆600还可以包括更多或更少的子系统，并且每个子系统都可包括多个部件。另外，车辆600的每个子系统之间和每个部件之间可以通过有线或者无线的方式实现互连。
在一些实施例中，信息娱乐系统610可以包括通信系统，娱乐系统以及导航系统等。
感知系统620可以包括若干种传感器，用于感测车辆600周边的环境的信息。例如，感知系统620可包括全球定位系统(全球定位系统可以是GPS系统，也可以是北斗系统或者其他定位系统)、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)、激光雷达、毫米波雷达、超声雷达以及摄像装置。
决策控制系统630可以包括计算系统、整车控制器、转向系统、油门以及制动系统。
驱动系统640可以包括为车辆600提供动力运动的组件。在一个实施例中，驱动系统640可以包括引擎、能量源、传动系统和车轮。引擎可以是内燃机、电动机、空气压缩引擎中的一种或者多种的组合。引擎能够将能量源提供的能量转换成机械能量。
车辆600的部分或所有功能受车辆计算平台650控制。车辆计算平台650可包括至少一个处理器651和存储器652，处理器651可以执行存储在存储器652中的指令653。
处理器651可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的CPU。处理器还可以包括诸如图像处理器(Graphic Process Unit，GPU)，现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)、片上系统(System on Chip，SOC)、专用集成芯片(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)或它们的组合。
存储器652可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
除了指令653以外，存储器652还可存储数据，例如道路地图，路线信息，车辆的位置、方向、速度等数据。存储器652存储的数据可以被车辆计算平台650使用。
在本公开实施例中，处理器651可以执行指令653，以完成车辆控制的全部或部分步骤。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种车联网系统架构，其特征在于，所述车联网系统架构包括：
中央计算平台、分别通过车载以太网和CAN总线与所述中央计算平台通信连接的车联网终端；
其中，所述中央计算平台包括M核处理器和A核处理器，所述车联网终端的网络接入设备模组通过所述车载以太网与所述M核处理器通信连接，所述车联网终端的微控制单元通过所述CAN总线与所述A核处理器通信连接；
所述微控制单元通过所述CAN总线向所述M核处理器发送终端控制指令，并控制所述网络接入设备模组，通过所述车载以太网向所述A核处理器发送第一信息，所述第一信息包括任意设备通过V2X方式向所述车联网终端发送的数据；
所述M核处理器根据所述第一信息或者所述终端控制指令，生成对应的负载控制指令；
所述A核处理器向对应的车辆负载发送所述负载控制指令，以及通过所述车载以太网向所述网络接入设备模组发送接收到的所述车辆负载上报的车辆数据；
所述网络接入设备模组将所述车辆数据通过所述V2X方式进行发送。
2.根据权利要求1所述的车联网系统架构，其特征在于，所述中央计算平台包括与所述A核处理器连接的硬件安全模块，所述硬件安全模块用于对接收到的所述终端控制指令进行解密和验签，以及对所述负载控制指令和/或所述车辆数据进行签名和加密。
3.根据权利要求2所述的车联网系统架构，其特征在于，所述A核处理器将所述终端控制指令和随附所述终端控制指令的所述车联网终端的证书上传到所述硬件安全模块；
所述硬件安全模块根据预先配置的密钥，对所述终端控制指令进行解密，并根据所述证书，对解密后的所述终端控制指令进行验签。
4.根据权利要求2所述的车联网系统架构，其特征在于，所述A核处理器将所述负载控制指令和/或所述车辆数据上传到所述硬件安全模块；
所述硬件安全模块根据预先配置的密钥，对所述负载控制指令和/或所述车辆数据进行加密。
5.根据权利要求1所述的车联网系统架构，其特征在于，所述A核处理器中运行V2X的协议栈，以及配置有基于虚拟内存的操作系统和用户应用程序。
6.根据权利要求1所述的车联网系统架构，其特征在于，所述M核处理器配置有嵌入式控制应用程序。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的车联网系统架构，其特征在于，所述中央计算平台包括车载以太网网关，基于所述车载以太网网关，所述车联网终端的网络接入设备模组与所述A核处理器通信连接。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的车联网系统架构，其特征在于，基于SOA服务，所述车联网终端的网络接入设备模组接收所述车辆负载的车辆数据。
9.根据权利要求8所述的车联网系统架构，其特征在于，所述SOA服务的通讯协议包括Some/IP和数据分发服务DDS。
10.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1-9中任一项所述的车联网系统架构。
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