CN117555260A - 客车大数据总线控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种客车大数据总线控制系统，包括主控芯片、以太网控制芯片、控制卡、WiFi通讯部件以及智能终端，该以太网总线位于客车车辆内部，其一方面通过以太网控制芯片与主控芯片连接，另一方面与车辆内部的中控模块、空调系统等连接，智能终端通过无线通讯模块与主控芯片连接；主控芯片，用于通过无线通讯模块接收来自智能终端的第一控制信号，将该第一控制信号发送至以太网控制芯片，并且用于接收来自以太网控制芯片的检测信号，根据该检测信号通过无线通讯模块发送相应的处理信息至智能终端。能够应用于各种客车，使其具备良好的兼容性；整合并替代传统客车总线，解决现有总线传输速率瓶颈。
Description
技术领域
本发明涉及公共交通中社会服务技术领域，具体来说，涉及客车大数据总线控制系统。
背景技术
目前公交客车智能化程度的不断提高以及政府、行业和公交企业在公共交通大数据库智能应用方面的不断推进，客车电子架构变得越来越复杂，包括越来越多的传感器、控制器和接口，并且需要更高的带宽、更多的计算机和通信链路。车载以太网是支持所有通信的统一标准，它可以使用一对电缆将每个电子元件连接到中央网络交换机。
目前存在的问题主要有：
(1)现阶段车载网络一般是在CAN总线骨干网上，通过网关将整个车载网段的模块连接在一起，这样容易使网络复杂化、增加开发时间，从而增加成本。如果通过以太网交换机组建车载网络，则可以使后续车型的开发时间更短、设计的灵活性更高，易于降低成本，这需要测试工程师和开发人员在技术上全新规划，获取一个清晰的双工连接的交互式网络架构，与CAN总线网络拓扑结构差别较大。其次，该网络需要在高层协议上实现同步技术，用于系统控制、具备实时性的协议基础。
(2)车载电子控制模块日益复杂化，尤其是在配备自动驾驶、360度摄像头和影音娱乐系统等功能之后，以太网可以完美的将这些功能融合在一起。目前国内汽车制造商应用的主要是CAN总线技术，假设一条CAN总线只能连接16个电子设备，如果增加电控模块，就只能增加布线，不仅增加线束成本，而且电气架构也变得更加复杂。相比之下，以太网的通信速率是CAN总线的200-300倍，可以大幅降低通信连接的成本和线束重量。
(3)车载以太网到目前为止依然无法大规模用于整车的主要原因还是它的电磁兼容性不足。汽车工作环境极其复杂和恶劣，电子产品正常工作的最大阻碍就是控制器的EMC性能。传统以太网采用的是加屏蔽层的线束作为传输介质，但是对于汽车厂商，加屏蔽层对于成本考虑是无法接受的，而且其4对线缆也大大增加了线束成本。因此，需要降低传输频率，最大程度满足EMC性能；对物理层进行改造，并建立相应的物理层接口标准，实现单对双绞线100Mbps全双工通信。
本发明系统方案采用的车载以太网是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术。与传统的以太网最大的区别在于用单对非屏蔽双绞线代替了两对非屏蔽双绞线电缆，它可以在单对非屏蔽双绞线上实现100Mbit/s甚至1Gbit/s的数据传输速率，同时还应满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出的客车大数据总线控制系统，能够克服现有技术方法的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
客车大数据总线控制系统，包括以太网控制器、USB接口、WIFI通讯模块、交换控制板、路牌、摄像头、电源模块等，其中，
所述电源模块用于为路牌和路牌控制卡的供电；
所述控制器分别连接WIFI通讯部件和信号传输网口，用于对信号数据进行处理，并将处理后的信号数据通过信号传输网口传输至公共交通工具上装载的若干车载设备，为各车载设备4提供数据传输服务，另外控制器还具有2路环网功能，包括千兆设备与百兆设备混用。保证链路的通信不会因为某个节点出问题而导致该节点后面的设备通信终端中断，需解决网络风暴造成的网络崩溃问题；
所述以太网具有独立网络级应用，ADAS系统的子网络等。视频数据传输系统通过网关连接数据中心，即点对点连接通信与以太网子网络结合；应用特点是带有中央网关，中央网关需要实现数据之间的转换。全车主干网，应用特点是整车主网络架构采用以太网，带有中央网关和域网关，域网关实现将各个子域中数据经过数据的打包给中央网关，中央网关负责各个子域间数据交互；
所述WIFI通讯模块提供安卓手机APP连接WIFI，可以配置相关参数，作为人机接口使用，无上网功能，升级程序下载相关数据；用于无线信号传输数据。
进一步地，其特征在于，所述路牌的线束接口包含24V车载供电、通讯接口、刹车转向的IO接口。
进一步地，其特征在于，所述控制器模块中，可对本设备各网口IP地址进行分配、并对下端设备IP进行授权管理，无授权的设备数据禁止通过本控制器。
进一步地，其特征在于，所述网口采用8芯多股线，对外为M12防水航空头，对内及对外测得线束阻抗需为100欧，配置6路千兆网口；对外延长线应能和百兆交换卡兼容。
进一步地，其特征在于，所述器件选型采用工业级，设计具有冗余性，具备过压、过流、防接反、防静电保护措施。
本发明的有益效果：通过采用车载以太网总线的优势在于可实现1000Mbps的通信传输速率，同步误差要小于1μS，通过传输协议实现实时和非实时以及多媒体系统之间的通讯，实现以太网与传统网络的衔接转换。能够应用于各种类型的客车，使其具备良好的兼容性；整合并替代传统客车总线，解决现有总线传输速率瓶颈。随时可以通过增加和减少ECU的数量来改变车载以太网的拓扑结构，进行灵活的配置。同时以太网可实现全双工运行，可同时发送和接收数据，不需要轮候等待。实现适用于客车控制系统的以太网实时传输协议，将其应用在客车辅助驾驶功能并验证协议的传输速率与实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的客车大数据总线控制系统适配示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明客车大数据总线控制系统，其包括以太网总线控制器、USB接口、WIFI通讯模块以及智能终端，该以太网总线位于客车车辆内部，其一方面通过以太网控制芯片与主控芯片连接，另一方面与车辆内部的中控模块、空调系统等连接，智能终端通过无线通讯模块与主控芯片连接；主控芯片，用于通过无线通讯模块接收来自智能终端的第一控制信号，将该第一控制信号发送至以太网控制芯片，并且用于接收来自以太网控制芯片的检测信号，根据该检测信号通过无线通讯模块发送相应的处理信息至智能终端。
以太网具有独立网络级应用，ADAS系统的子网络等。视频数据传输系统通过网关连接数据中心，即点对点连接通信与以太网子网络结合；应用特点是带有中央网关，中央网关需要实现数据之间的转换。全车主干网，应用特点是整车主网络架构采用以太网，带有中央网关和域网关，域网关实现将各个子域中数据经过数据的打包给中央网关，中央网关负责各个子域间数据交互。
控制器分别连接WIFI通讯部件和信号传输网口，用于对信号数据进行处理，并将处理后的信号数据通过信号传输网口传输至公共交通工具上装载的若干车载设备，为各车载设备4提供数据传输服务，另外控制器还具有2路环网功能，包括千兆设备与百兆设备混用。保证链路的通信不会因为某个节点出问题而导致该节点后面的设备通信终端中断，需解决网络风暴造成的网络崩溃问题。
WIFI通讯部件提供安卓手机APP连接WIFI，可以配置相关参数，作为人机接口使用，无上网功能，升级程序下载相关数据；用于无线信号传输数据。
车载以太网是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术。与传统的以太网最大的区别在于用单对非屏蔽双绞线代替了两对非屏蔽双绞线电缆，它可以在单对非屏蔽双绞线上实现100Mbit/s甚至1Gbit/s的数据传输速率，同时还应满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。
综上所述，通过采用车载以太网总线的优势在于可实现1000Mbps的通信传输速率，同步误差要小于1μS，通过传输协议实现实时和非实时以及多媒体系统之间的通讯，实现以太网与传统网络的衔接转换。能够应用于各种类型的客车，使其具备良好的兼容性；整合并替代传统客车总线，解决现有总线传输速率瓶颈。随时可以通过增加和减少ECU的数量来改变车载以太网的拓扑结构，进行灵活的配置。同时以太网可实现全双工运行，可同时发送和接收数据，不需要轮候等待。实现适用于客车控制系统的以太网实时传输协议，将其应用在客车辅助驾驶功能并验证协议的传输速率与实时性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.客车大数据总线控制系统，包括主控芯片、以太网控制芯片、控制卡、WiFi通讯部件以及智能终端；
所述电源供电方式为车载电源输入16-40V；
所述路牌控制卡通过通过底层开发，使其具有2路环网功能，包括千兆设备与百兆设备混用；
所述控制器采用4核64位CORTEX-A55，主频2.0GHZ，EMMC(＜16GB)、内存LPDDR4(≥2GB)；
所述网口采用8芯多股线，对外为M12防水航空头，对内及对外测得线束阻抗需为100欧，配置6路千兆网口；对外延长线应能和百兆交换卡兼容；
所述器件选型采用工业级，设计具有冗余性，具备过压、过流、防接反、防静电保护措施。
2.根据权利要求1所述的客车大数据总线控制系统，其特征在于，所述控制器模块中，可对本设备各网口IP地址进行分配、并对下端设备IP进行授权管理，无授权的设备数据禁止通过本控制器。
3.根据权利要求1所述的客车大数据总线控制系统，其特征在于，所述的以太网总线，其特征在于高可靠性，简化车身布线，数据共享，硬件方案的软件化实施，良好的扩充性，基于计算机技术的总线节点具有强大的故障诊断能力和自我恢复能力。
4.根据权利要求1所述的客车大数据总线控制系统，其特征在于，所述的WiFi通讯模块提供安卓手机APP连接wifi，可以配置相关参数，作为人机接口使用，无上网功能，升级程序下载相关数据；用于无线信号传输数据。
5.根据权利要求1所述的客车大数据总线控制系统，其特征在于，路牌的线束接口包含24V车载供电、通讯接口、刹车转向的IO接口。
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