CN117687384A - 智能座舱系统、车辆控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种智能座舱系统、车辆控制系统及方法，所述智能座舱系统包括：智能座舱模块；车联网模块，用于基于C‑V2X网络与外部设备通信，外部设备包括路侧单元；跨域网关模块，分别与车联网模块和智能座舱模块相连接，且用于与车内控制终端通信，车内控制终端包括自动驾驶控制终端和/或车身控制终端；智能座舱模块用于通过跨域网关模块和车联网模块与外部设备通信，并通过跨域网关模块与车内控制终端通信。本申请将车联网模块集成于智能座舱系统中，同时将跨域网关模块集成整合到智能座舱系统中，实现智能网联与智能座舱跨域融合一体,从而可简化线束设计复杂度，降低单车智能车整机成本，提高通信速度，有利于提高车辆控制准确性。

Description

智能座舱系统、车辆控制系统及方法

技术领域

本申请涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种智能座舱系统、车辆控制系统及方法。

背景技术

基于内置结合LTE-4G/5G+C-V2X蜂窝通讯技术的智能网联汽车已作为未来汽车产业的发展趋势和方向，车路协同系统是智能交通和智慧网联汽车的共同要求。

要实现智慧网联汽车，需要新增搭配4G/5G C-V2X OBU box，与周边车辆及路侧单元(Road Side Unit，RSU)进行交互信息传输及操控。OBU(On Board Unit，车载单元)为C-V2X技术的车载单元，利用PC5口与RSU/OBU进行通信，实现C-V2X中的V2V、V2P、V2I和V2N功能，并进而支持全自动驾驶服务。现有独立的C-V2X OBU植入智慧汽车，增加复杂度，体验不佳。

此外，受限于高精度地图的大量普及，目前车辆多依赖强大AI算力的开车智能算法，现有车辆的电子部件划分为几个大域：智慧网联域、智慧座舱域、自动驾驶域、车身域/动力域等，各个域之间需要借助车载网关实现通信互联，并且车辆需要配备很多感知设备，使得单车成本造价很高，导致智慧车辆难以大规模推广应用。同时现有车辆在自动驾驶控制中只单纯依靠汽车自身雷达、摄像头等，检测效率不高，容易受到遮挡、强光、极端天气影响，仍有很大的误判可能。

发明内容

针对现有技术中的问题，本申请的目的在于提供一种智能座舱系统、车辆控制系统及方法，将车联网模块集成于智能座舱系统中，实现智能网联与智能座舱跨域融合一体，同时智能座舱系统与车联网模块、车内控制终端通过跨域网关模块通信，简化线束设计复杂度，降低单车智能车整机成本，提高通信速度，有利于提高车辆控制准确性。

本申请实施例提供一种智能座舱系统，包括：

智能座舱模块；

车联网模块，用于基于C-V2X网络与外部设备通信，所述外部设备至少包括路侧单元；

跨域网关模块，分别与所述车联网模块和所述智能座舱模块相连接，且所述跨域网关模块用于与车内控制终端通信，所述车内控制终端包括自动驾驶控制终端和/或车身控制终端；

其中，所述智能座舱模块用于通过所述跨域网关模块和所述车联网模块与所述外部设备通信，并通过所述跨域网关模块与所述车内控制终端通信。

在一些实施例中，所述车联网模块包括车联网通信控制单元和WiFi/BT模组单元，所述车联网通信控制单元包括5G/4G通信模组和MCU控制器。

在一些实施例中，所述车联网模块还包括GNSS接收器和IMU传感器，所述车联网模块还用于从GNSS接收器接收到载波相位信号，并从所述IMU传感器获取IMU测量数据，基于RTC算法和DR IMU定位算法处理所述载波相位信号和所述IMU测量数据，以计算车辆当前位置。

在一些实施例中，所述车联网模块跨域设于信息安全域和开放连接域，所述智能座舱模块跨域设于信息安全域和开放连接域，所述车联网模还包括HSM安全加密模块和车联网通信控制单元，所述HSM安全加密模块与所述车联网通信控制单元相连接，所述HSM安全加密模块设于功能安全域中。

在一些实施例中，所述智能座舱模块包括智能座舱控制单元和算力扩展单元，所述智能座舱控制单元设有扩展槽，所述算力扩展单元设于所述扩展槽中。

在一些实施例中，所述智能座舱控制单元用于根据所述车联网模块采集的外部传感数据和车内传感设备采集的车辆传感数据，基于所述算力扩展单元，采用预设的自动驾驶算法模型生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端。

在一些实施例中，所述智能座舱控制单元还用于通过所述车联网模块接收路侧单元发送的计算结果数据，根据所述计算结果数据生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端。

在一些实施例中，所述跨域网关模块包括以太网交换机控制单元和车载ECU多路接口单元，所述以太网交换机控制单元分别与所述车联网模块、所述智能座舱模块和所述车载ECU多路接口单元相连接。

在一些实施例中，所述以太网交换机控制单元包括第一以太网处理器单元和第二以太网处理器单元，所述第一以太网处理器单元与所述车联网模块相连接，所述第二以太网处理器单元分别与所述智能座舱模块和所述车载ECU多路接口单元相连接。

在一些实施例中，所述车载ECU多路接口单元包括与所述以太网交换机控制单元相连接的车载以太网接口、与所述车联网模块相连接的第一CAN接口以及与所述智能座舱模块相连接的第二CAN接口，所述车载ECU多路接口单元与所述车内控制终端相连接。

本申请实施例还提供一种车辆控制系统，包括：

所述的智能座舱系统；

自动驾驶控制终端，与所述跨域网关模块相连接；

车身控制终端，与所述跨域网关模块相连接；

其中，所述智能座舱模块用于通过所述车联网模块从外部设备采集外部传感数据，并通过所述自动驾驶控制终端从内部传感设备采集内部传感数据，以及基于所述外部传感数据和所述内部传感数据，采用预设的自动驾驶算法模型生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端；所述车身控制终端用于根据所述车辆控制指令并控制车辆的执行机构。

本申请实施例还提供一种车辆控制方法，采用所述的车辆控制系统，所述方法包括如下步骤：

所述智能座舱模块通过所述车联网模块从外部设备采集外部传感数据，并通过所述自动驾驶控制终端从内部传感设备采集内部传感数据；

所述智能座舱模块基于所述外部传感数据和所述内部传感数据，采用预设的自动驾驶算法模型生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端；

所述车身控制终端根据所述车辆控制指令控制车辆的执行机构。

本申请所提供的智能座舱系统、车辆控制系统及方法具有如下优点：

通过采用该智能座舱系统，将现有分散的车联网模块集成于智能座舱系统中，可以直接实现C-V2X应用场景中所需的HMI人机交互操作，更容易实现C-V2X OTA软件在线升级，同时将跨域网关模块集成整合到智能座舱系统中，实现智能网联与智能座舱跨域融合一体，智能座舱系统与车联网模块、车内控制终端通过跨域网关模块通信，从而可简化线束设计复杂度，降低单车智能车整机成本，提高通信速度，有利于提高车辆控制准确性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本申请一实施例的智能座舱系统的结构示意图；

图2是本申请一实施例的车辆控制系统的结构示意图；

图3是本申请一实施例的智能座舱系统的详细结构示意图；

图4是本申请一实施例的车辆控制方法的流程图；

图5是本申请一实施例的车路协同实现车辆控制的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。说明书中的“或”、“或者”均可能表示“和”或者“或”。虽然本说明书中可使用术语“上”、“下”、“之间”等来描述本申请的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本申请的范围内。本说明书中虽然采用“第一”或“第二”等来表示某些特征，但其仅为表示作用，而不作为具体特征的数量和重要性的限制。

如图1所示，本申请一实施例提供了一种智能座舱系统M100，该系统包括：智能座舱模块M110；车联网模块M210，即OBU车载单元，用于基于C-V2X网络与外部设备通信，所述外部设备至少包括路侧单元(RSU)，所述外部设备还可包括其他车辆的车联网模块，以使车辆之间也可以直接通信；以及跨域网关模块M310，分别与所述车联网模块和所述智能座舱模块相连接，且所述跨域网关模块用于与车内控制终端通信，所述车内控制终端包括自动驾驶控制终端和/或车身控制终端。其中，所述智能座舱模块M110通过所述跨域网关模块M310与所述车联网模块M210相连接，所述智能座舱模块M110用于通过所述跨域网关模块M310和所述车联网模块M210与所述外部设备通信，并通过所述跨域网关模块M310与所述车内控制终端通信。

通过采用该智能座舱系统，将现有分散的车联网模块集成于智能座舱系统中，可以直接实现C-V2X(蜂窝车联网)应用场景中所需的HMI(Human Machine Interface，人机接口)人机交互操作，更容易实现C-V2XOTA软件在线升级，同时将跨域网关模块集成整合到智能座舱系统中，智能座舱系统与车联网模块、车内控制终端通过跨域网关模块通信，实现智能网联与智能座舱跨域融合一体，从而可简化线束设计复杂度，降低单车智能车整机成本，提高通信速度，有利于提高车辆控制准确性。

如图2所示，本申请实施例还提供一种车辆控制系统，包括所述智能座舱系统M100，还包括自动驾驶控制终端M200和车身控制终端M300，分别与所述跨域网关模块M130相连接。因此，本申请的车辆控制系统主要分为三个控制域：智能座舱域、自动驾驶域和车身控制域。各个控制域根据车内的物理集成位置来划分，进一步整合网域控制端，增强融合能力和中央化跨域能力，由智能座舱系统M100充当跨域网关角色，合理地分配资料快速传输。物理上可以进一步简化线束设计复杂度，从而降低单车智能车整机成本。

其中，所述智能座舱模块M110例如可以通过跨域网关M310连接到车辆的中控显示屏、仪表盘、HUD设备、音乐功放设备等，可提供V2X HMI应用服务及高精度地图交互显示。所述自动驾驶控制终端M200用于从内部传感设备采集内部传感数据，内部传感设备例如包括摄像头、超声波设备、雷达等，摄像头例如包括环视摄像头、DMS摄像头、前视摄像头、后视摄像头等，雷达例如包括毫米波雷达、镭射雷达等。所述车身控制终端M300用于控制车辆的执行机构，车辆的执行机构例如包括底盘电机控制器、座椅控制器、空调控制器、电池控制器、门窗控制器、灯光控制器等。所述车联网模块M210还可将内部传感设备采集的内部传感数据发送到路侧单元。所述车联网模块M210还可以进一步实现与云端的通信，实现车端和云端架构的无缝结合，车端计算用于车内的实时处理，云端计算作为补充，为智能汽车提供非实时性的资料交互和运算处理。

所述智能座舱模块M110用于通过所述车联网模块M210从外部设备采集外部传感数据，并通过所述自动驾驶控制终端M200从内部传感设备采集内部传感数据，以及基于所述外部传感数据和所述内部传感数据，采用预设的自动驾驶算法模型生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端M300；所述车身控制终端M300用于根据所述车辆控制指令并控制车辆的执行机构，实现车辆自动驾驶控制功能。

本申请融合C-V2X的车路协同技术，智能座舱模块M110通过所述车联网模块M210从外部设备采集外部传感数据，并通过所述自动驾驶控制终端M200从内部传感设备采集内部传感数据，可以进行外部传感数据和内部传感数据的融合，可以减少车辆本身配置的传感器设备，而将部分传感器设备转移到路侧单元，降低车辆本身的设备需求量，从而降低车辆成本，并且可以综合路侧单元的外部传感数据，避免受到车辆盲区、极端天气等不良影响，使得车辆在各种场景下均能准确感知周围路况。该车辆控制系统在软件部署上可采用SOA(Service-Oriented Architecture，面向服务的架构)，支持软件功能的反复运算和扩展。

图3示出了该实施例的智能座舱系统的详细结构示意图。如图3所示，所述车联网模块包括车联网通信控制单元和WiFi/BT模组单元，所述车联网通信控制单元包括5G/4G通信模组和MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)控制器。具体地，所述5G/4G通信模组为基于C-V2X网络的5G/4G通信模组，内置5G/4G+C-V2X通信收发/基带，基于高性能的双核异构中央处理器，配置LPDDR4内存和NAND Flash运行内存。所述5G/4G通信模组支持5G中国全网通NSA/SA双组网模式，向下兼容4G LTE/3G/2G网络接入，提供5G+C-V2X低时延数据并发；支持直接运行V2X协议栈算法，支持与基站间Uu通信接口，快速与路侧单元及周边车联(OBU)建立同步，可以随时感知路侧单元传感器(路侧激光雷达、毫米波雷达、感知摄像头)采集的道路信息和周边车辆信息；所述5G/4G通信模组通过5G蜂窝网络接入，可以利用V2XUu通信接口，实时下载高清地图，从云端获取各种娱乐服务。

所述WiFi/BT模组单元为2.4G/5G Hz双频WiFi/BT模组单元，具体为支持2.4G/5.8G双频段2X2 MIMO 802.11AX WiFi6+BT5.1模组，以PCIe接口与多核异构中央处理器连接通讯，为WiFi热点，提供1000Mbps以上数据传输速率。所述MCU控制器用于作为智能网联多功能网关接口接入，支持2路RS232串行接口，支持内置4路CAN bus，其中1路支持高速LINbus，具备车辆CAN总线信息读取分析功能，支持点火开关输入侦测、安全气囊侦测、刹车侦测；支持4路数字输入及4路数字输出，可用于前进后退、里程计输入侦测。

如图3所示，所述车联网模块还包括GNSS(Global Navigation SatelliteSystem，全球导航卫星系统)接收器和IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)传感器。在该实施例中，所述GNSS接收器为GNSS多频接收定位模组，所述GNSS接收器可同时使用L1+L5波段进行定位，支持北斗和GPS(Global Positioning System，全球定位系统)双模信号同时接收。该GNSS接收器可提供PPS秒脉冲输出信号，用于本机与周边车辆及路侧单元的C-V2X PC5通信接口GNSS时间同步；该GNSS接收器具有UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，异步收发传输器)输出，提供10Hz以上数据刷新率，支持1秒钟可发10笔GNSS原始观测量数据，以支持多核异构中央处理器可靠运行RTK算法，可有效提高城市复杂环境下的导航精度，到车道厘米级别的定位精确度。

所述IMU传感器包括6轴加速度计和陀螺仪传感器。所述IMU传感器用于侦测自动驾驶速度特征、加速度特征及角速度特征，并用于结合里程计接入，方便多核异构中央处理器运行IMU DR惯导算法，可有效提升在高架路段及隧道路段车辆导航用户体验。所述车联网模块还用于从GNSS接收器接收到载波相位信号，并从所述IMU传感器获取IMU测量数据，基于RTC算法和DR IMU定位算法处理所述载波相位信号和所述IMU测量数据，以计算车辆当前位置，该功能可具体在5G/4G通信模组中实现。因此，该车联网模块可实现高精度厘米级定位，结合高精度地图应用，方便实现L3+自动驾驶系统用户体验，同时结合5G通信技术，也为随时快速更新下载高精度地图提供了有力保证。

在该实施例中，所述智能座舱系统可配置功能安全域、信息安全域和开放连接域。所述5G/4G通信模组设于信息安全域和开放连接域。在信息安全域中，包含与车辆数据通信相关的智能网联部分，开放连接域包含与多媒体数据通信相关的智能网联部分，不同域中的智能网联部分彼此安全隔离。所述智能座舱模块跨域设于信息安全域和开放连接域。所述智能座舱模块用于控制车载座舱内仪表、中控、副驾驶以及后座娱乐设备，其中与仪表及中控相关的智能座舱单元部分设置在信息安全域中，与娱乐设备相关的智能座舱单元部分设置在开放连接域中，不同域中的智能座舱单元部分彼此安全隔离。上述的算力扩展单元设置于信息安全域中，用于实现自动辅助驾驶的AI算法演进扩展运行、感知、规划和决策。所述车联网模还包括HSM安全加密模块，该HSM安全加密模块设于功能安全域，所述HSM安全加密模块与所述车联网通信控制单元相连接。上述的WIFI/BT通信模组单元设置于开放连接域。该HSM安全加密模块有专门的CPU负责处理HSM安全加密模块内部的安全请求，加解密引擎提供安全算法加速器的功能，支持国密算法SM2、SM3、SM4和国际通用算法RSA、ECC、SHA、AES等，并通过配置可以满足Evita HSM不同级别(Full、Medium、Light)的要求。

如图3所示，所述车联网模块还包括SIM卡槽单元、eMMC NAND Flash闪存器单元、PPS秒脉冲驱动单元、RTC实时时钟及备份电池单元、4路CAN总线收发器单元、2路RS232收发器单元、1路LIN收发器单元、点火开关和3路ADC输入侦测电路单元、4路数字输入单元和4路数字输出单元、天线接口以及整机电源管理和各路供电LDO电路单元。所述eMMC NANDFlash闪存器单元用于存放V2X应用程序。所述SIM卡槽，用于插入运营商SIM卡。所述PPS秒脉冲驱动单元将为V2X PC5通信接口，提供GNSS时钟同步及外设所需时钟同步，设有4路PPS秒脉冲。所述RTC实时时钟及备份电池单元用于向MCU控制器提供实时时钟。天线接口包括：1路mini Fakra输入接口，用于车载前置左、右AHD高清摄像接入；1路mini Fakra接口，用于5G/4G主天线、5G/4G辅助天线1接入，C-V2X主天线、C-V2X辅助天线接入；1路mini Fakra接口，用于5G/4G辅助天线2、5G/4G辅助天线3接入；1路Fakra接口，用于多频GNSS接收天线接入。该车联网模块还支持1路HSD接口，用于与PC连接通信以下载更新程序。

在该实施例中，所述智能座舱模块包括智能座舱控制单元、算力扩展单元和硬盘存储单元，所述智能座舱控制单元设有扩展槽，所述算力扩展单元和硬盘存储单元设于所述扩展槽中。该算力扩展单元和硬盘存储单元与智能座舱控制单元通过PCIe总线通信。该算力扩展单元中部署有自动驾驶算法模型等AI算法模型，可以实现AI计算处理。如图3所示，在该实施例中，所述智能座舱控制单元为多核异构中央处理器，内含NPU+AI加速引擎处理器、MCU安全处理控制器以及GPU整合型SOC芯片。该算力扩展单元为AI算力协处理器。

具体地，AI算力协处理器由车规级SO-DIMM插槽及AI算力扩展核心板组成，根据自动驾驶不同级别的AI模型算法算力要求，来适配不同算力级别的核心板，以增强自动驾驶不同级别所需算力计算能力，AI算力扩展核心板与智能座舱多核异构中央处理器以PCI总线通信接口对接。硬盘存储单元由车载级M.2插槽及M.2NVEE固态硬盘所组成，存放车内传感器采集的数据及车路协同感知的数据，用于存储自动驾驶不同级别的AI算法运行所需数据。

所述智能座舱控制单元用于承载所有的关键核心计算任务，提供高性能的计算算力，通过CPU与NPU+AI加速引擎结合，共同实现感知融合、定位融合、路径规划等功能；通过配置高性能GPU，实现高清360环视的图像处理和拼接，并用于支持OpenCL的运算加速。通过集成了高性能VPU，可支持多路MIPI、LVDS显示接口多屏异显；集成可靠双核MCU，执行内置的独立安全岛，诊断覆盖率满足ISO26262 ASIL D功能安全要求。所述智能座舱控制单元支持HSM安全加密，可以用于实现传感器接入、CAN网络通信、车辆控制以及系统安全监控等功能，从而在不需要外置MCU的情况下，实现真正的单芯片行泊一体方案，有效地节约系统成本。

如图3所示，所述智能座舱模块还包括供多路摄像头接入的4通道AHD模拟高清视频解码器单元、eMMC NAND Flash存储器单元、LPDDR4内存单元、USB3.0 HUB集线控制器单元、主音频HUB CODEC单元、辅音频CODEC单元、AM/FM收音单元、micro SD卡插槽单元、SO-DIMM扩展插槽单元、M.2NVME固态硬盘插槽单元、MIPI转LVDS加串器单元、LVDS1加串器单元、LVDS2加串器单元、LVDS3加串器单元、音频功放单元、2路CAN bus收发器单元、1路RS232收发器单元、1路HSD USB接口单元、以及各功能接口单元。其中，所述供多路摄像头接入的4通道AHD模拟高清视频解码器单元用于支持外接可到8路AHD模拟高清摄像头，将接收到的数据进行视频解码转换为MIPI-CSI信号，直接通过中央处理器的MIPI-CSI接口输入。

所述eMMC NAND Flash存储器单元用于存放智能座舱及自动驾驶应用程序。所述LPDDR4内存单元用于运行智能座舱及自动驾驶应用程序。所述USB3.0 HUB集线控制器单元支持外接2路USB3.0 HOST接口和1路USB3.0 type C接口。所述主音频HUB CODEC单元用于支持3路I2S数字音频输入、2路MIC输入、2路AM/FM收音机输出信号输入、多路音频模拟输出功能，该3路I2S数字音频输入可分别对应中控屏、仪表盘、副驾驶屏音频播放、2路MIC输入用于语音操控输入。所述副音频CODEC单元用于后座屏音频播放，直接耳机输出。所述AM/FM收音单元为AM/FM收音机。所述micro SD卡插槽单元用于外接TF card插入。所述SO-DIMM扩展插槽单元用于外接AI算力协处理器，拓展增强算力，用于自动驾驶感知决策。所述M.2NVME固态硬盘插槽单元用于外接大容量固态硬盘，支持存储采集的多源融合数据，供本地中央处理器进行大数据感知、决策、执行。所述MIPI转LVDS加串器单元用于外接中控屏显示器单元及触控。所述LVDS1加串器单元用于外接数字仪表盘单元及触控。所述LVDS2加串器单元用于外接副驾驶屏显示单元及触控。所述LVDS3加串器单元用于外后座屏显示单元及触控。所述音频功放单元用于驱动座舱车内多声道音响喇叭。所述1路HSD USB接口单元用于智能座舱模块单元应用下载程序。所述2路CAN bus收发器单元用于网关周边外设ECU装置连接通信。所述1路RS232收发器单元用于智能座舱模块单元运行数据日志信息。

在该实施例中，智能座舱模块通过硬隔离方式，可支持同时多个操作系统运行：RTOS/Linux/Android/QNX；支持从单屏至最多5屏等多种屏幕组合，支持IVI中控大屏、液晶仪表盘、空调座椅屏、车载信息娱乐系统、HUD、车载音响等等智能座舱典型应用；支持兼容驾驶辅助系统，最多可应用9种不同的摄像头接入，通过采用不同的软件算法，支持360全景影像环视系统、DMS监测、ADAS系统、电子后视镜功能；内置WiFi/BT模块，支持WiFi热点，蓝牙车钥匙功能等；内置AM/FM radio接收芯片，实现车载收音功能。

在该实施例中，所述智能座舱控制单元用于根据所述车联网模块采集的外部传感数据和车内传感设备采集的车辆传感数据，基于所述算力扩展单元，采用预设的自动驾驶算法模型生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端。因此，通过融合基于C-V2X网络的车路协同技术，还可以将繁重的计算任务移向路侧单元MEC(Multi-access Edge Computing，多接入边缘计算)单元，增强智能座舱域控制器的运算能力，能够大大减轻整车的算力负担，快速提升车联网应用场景和用户操纵娱乐体验。具体地，所述智能座舱控制单元还用于通过所述车联网模块接收路侧单元发送的计算结果数据，根据所述计算结果数据生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端。路侧单元可以进行一些图像识别、数据聚合分析等计算，此处计算结果数据例如为路侧单元计算出的路况数据，例如包括车辆周围和前方一段距离之内的拥堵情况、障碍物情况等，智能座舱控制单元可以根据路况数据生成车辆驾驶控制数据，或者，该计算结果数据也可以直接包括根据车辆情况生成的可选路径，智能座舱控制单元可以进一步确定其中一条路径生成车辆驾驶控制数据。

在该实施例中，所述智能座舱模块的输出显示接口包括：通过FPD-LINK收/发芯片实现多屏异显、影音传输等功能，1路HSD(4+2)接口，用于车载中控屏多媒体显示及电容式触控；1路HSD(4+2)接口，用于车载仪表盘显示；1路HSD(4+2)接口，用于副驾驶屏显示及电容式触控；1路HSD(4+2)接口，用于后座显示屏显示及电容式触控。

所述智能座舱模块的外部天线接口包括：1路RCA或BNC输入接口，用于AM/FM收音机；1路mini Fakra接口，用于2.4GHZ/5.8GHz WiFi/BT模组双天线通信收发。所述智能座舱模块的辅助驾驶摄像头部天线接口包括：1路mini Fakra输入接口，用于车载前置左、右AHD高清摄像接入；1路mini Fakra接口，用于车载后置左、右AHD高清摄像接入；1路mini Fakra接口，用于车载前置中间AHD高清摄像头及车内驾驶员DMS摄像头接入。

所述智能座舱模块配有1路HSD接口，作为USB device应用，用于智能座舱中央处理器电路程序下载更新。该智能座舱模块内置USB HUB电路，支持1路USB2.0 type C接口，支持智能手机快速充电输入。该智能座舱模块还具有2路USB2.0 HSL接口，支持外部U盘等USB外设装置接入。

所述智能座舱模块中配置的WiFi/BT模块可直持WiFi直连跨屏互联功能，支持手机、平板电脑投屏到中控屏，后座舱屏交互显示操控，支持反向操控手机；通过蓝牙通讯直连方式，支持中控屏/后座舱屏共享智能手机的5G通信网络，在中控屏上直接拨打接听电话、发送短信，接收验证码，实现双5G通信共享应用。

所述智能座舱模块连接的硬件设备包括中控屏、仪表盘、副驾显示娱乐设备、后座显示娱乐设备中的至少一种，此外与智能座舱模块连接的娱乐硬件设备可包括：5G智能手机、平板电脑WiFi通信设备中的至少一种。所述智能座舱模块根据预设的安全策略，确定所有功能允许跨域互联，将允许跨域互联的功能进行分解，可分别执行车辆中控屏功能、仪表盘功能、副驾显示娱乐功能、车辆后座显示娱乐功能、5G通信服务功能以及WiFi通信服务功能中的至少一种。

在该实施例中，所述跨域网关模块包括以太网交换机控制单元和车载ECU多路接口单元，所述以太网交换机控制单元分别与所述车联网模块、所述智能座舱模块和所述车载ECU多路接口单元相连接。所述跨域网关模块内部数据总线基于SOA面向信号架构实现，接收前述各模块信号内部连接通讯，对内部模块单元数据请求进行检验和传递，以实现跨域通信。在该实施例中，所述车载ECU多路接口单元包括与所述以太网交换机控制单元相连接的车载以太网接口、与所述车联网模块相连接的第一CAN接口以及与所述智能座舱模块相连接的第二CAN接口，所述车载ECU多路接口单元与所述车内控制终端相连接。因此，该实施例中的跨域网关模块通过将以太网通信方式和CAN通信方式组合使用，可支持更灵活的高速通信网络接口，方便与自动驾驶域车路协同感知信息动态分享与决策融合。此外，该系统也允许外部的智慧驾驶域控制器也可通过车载以太网，直接与该跨域网关模块连接，获取车路协同的路侧感知信息，提供协同决策控制。

如图3所示，在该实施例中，以太网交换机控制单元采用5端口以太网交换机处理器，用于通过车载以太网交换机中间件传输协议，实现与车联网模块和智能座舱模块的智能网联，进行网关内部高宽带数据融合传输，并设置于所述信息安全域和所述开放连接域中。其中，与智能网联及智能座舱相关的车载以太网交换机部分设置于所述信息安全域和所述开放连接域中，与多媒体数据通讯相关的车载以太网交换机部分设置于所述开放连接域中；其中与车载ECU多路接口单元连接的车载以太网交换机部分设置于所述开放连接域中；在设置于所述信息安全域的车载以太网交换机部分与设置于所述开放连接域的车载以太网交换机之间实现安全隔离。在该实施例中，所述以太网交换机控制单元包括第一以太网处理器单元和第二以太网处理器单元，所述第一以太网处理器单元设于信息安全域，所述第二以太网处理器单元设于开放连接域。通过设置两个以太网处理器单元，实现信息安全域和开放连接域之间以太网通信的安全隔离。

具体地，所述以太网交换机控制单元由一款支持IEEE音频视频桥接(AVB)和时间敏感网络(TSN)标准的5端口汽车以太网交换机来实现，具有改进的安全相关功能、扩展的接口选项和ISO 26262ASIL-A合规性。五个端口中的每一个都可以单独配置为以10/100/1000Mbit/s的速度运行，内置了各端口PHY功能，支持内部通信协议转换，它分别以RGMII接口(1000Mbit/s)与车联网模块直接通信，以RGMII接口(1000Mbit/s)与智能座舱模块直接通信，通过外接车载以太网PHY芯片，可以支持ECU接口拓展3路车载以太网接口。

如图3所示，在该实施例中，所述车载ECU多路接口单元主要包括：与以太网交换机控制单元连接的3路车载以太网接口，与车联网模块连接的4路CAN bus接口、1路LIN接口、2路RS-232串行口、4路PPS(秒脉冲)输出接口、1路点火开关接口、4路数字输入接口、4路数字输出接口、1路刹车侦测输入接口、1路安全气囊检测接口和1路PPS同步输入接口；与智能座舱模块连接的2路高速CAN bus接口、1路RS-232串口、2路麦克风输入接口和4路扬声器输出接口。该车载ECU多路接口单元通过以太网和CAN组合使用，可支持更灵活的高速通信网络接口，可允许车内智能自动驾驶/辅助驾驶域控制终端，车身/动力和底盘域控制终端接入，实现车路协同感知信息动态分享与决策融合。

综上所述，本申请通过将车联网模块融合到智能座舱域中，直接实现C-V2X应用场景所需的HMI人机交互操作，且更容易通过5G通讯，实现C-V2X OTA软件在线升级。该智能座舱系统基于双路多核异构中央处理器平台架构，自动平衡算力，增强智能座舱域的车载计算感知和决策运算能力，快速提升V2X车联网应用场景及用户操控娱乐体验。该智能座舱系统实现了基于单车智能与车路云协同的自动驾驶融合感知、决策和执行。

如图4所示，本申请实施例还提供一种车辆控制方法，采用所述的车辆控制系统，所述方法包括如下步骤：

S100：所述智能座舱模块通过所述车联网模块从外部设备采集外部传感数据，并通过所述自动驾驶控制终端从内部传感设备采集内部传感数据；

外部传感数据例如包括路侧传感器采集的数据，内部传感数据例如包括雷达、摄像头等采集的数据；

S200：所述智能座舱模块基于所述外部传感数据和所述内部传感数据，采用预设的自动驾驶算法模型生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端；所述自动驾驶算法模型例如包括路径规划模型、车辆转向控制模型、车辆环境温度控制模型等AI算法模型，所述车辆驾驶控制数据例如包括车辆行驶速度、车辆转向角度、车辆座椅调节角度等控制目标的数据，所述车辆控制指令具体包括对应实现控制目标的执行机构和执行机构的执行命令，例如控制目标为车辆右转时，则车辆控制指令包括转向电机以及电机转速、电机启动时长等；

S300：所述车身控制终端根据所述车辆控制指令控制车辆的执行机构。

通过采用该车辆控制系统的架构和该车辆控制方法，融合C-V2X的车路协同技术，智能座舱模块通过所述车联网模块从外部设备采集外部传感数据，并通过所述自动驾驶控制终端从内部传感设备采集内部传感数据，可以进行外部传感数据和内部传感数据的融合，可以减少车辆本身配置的传感器设备，而将部分传感器设备转移到路侧单元，降低车辆本身的设备需求量，从而降低车辆成本，并且可以综合路侧单元的外部传感数据，避免受到车辆盲区、极端天气等不良影响，使得车辆在各种场景下均能准确感知周围路况。

进一步地，在一些实施方式中，所述步骤S200中，所述智能座舱模块可以通过内部的算力扩展单元与路侧单元的边缘计算设备协同进行数据AI分析处理，获得车辆驾驶控制数据。

图5示出了本申请一实施例的车路协同实现车辆控制的流程图。以下以一个示例场景下的车辆控制流程为例具体说明本申请实现的具体过程。

(1)车辆通过车联网模块直连通信接口方式传输，采集接收路侧单元的路侧传感器数据或周边车辆的车况单元信息，获取行人位置、车辆速度、行驶方向、交通路况等及视频图像信息，通过GNSS接收器的PPS秒脉冲信号实现数据同步，接收外部数据后，经过跨域网关模块，将车路协同的信息直接传送到智能座舱模块；同时，车联网模块通过RTK算法和DR算法解算，获取车辆实时位置信息，然后智能座舱模块进行多源融合感知信息分析，发送到车端可以补充的单车感知信息维度；

(2)通过单车自动驾驶汽车自身的传感器(超声波，雷达等)及智能座舱模块中的辅助摄像头，获取车辆在无C-V2X通讯路段的路况感知信息，然后通过智能座舱模块的AI算力算法模型，完成车辆检测、跟踪、建图、轨迹预测、占据栅格预测以及路径规划，按照感知-预测-决策的流程进行深度融合，实现了自动辅助驾驶系统的应用。

受限于部分场景仅依靠单车智能虽能较好解决，但仍存在长尾效应，如视觉识别红绿灯，由于存在遮挡、强光、极端天气等因素，无法做到100％准确，则需要感知来自路侧单元的路侧传感器信息，获取自动驾驶汽车的驾驶状态信息和道路的环境信息，由智能座舱模块进行多源数据融合分析，融合的数据可存放于智能座舱系统的本地存储器中，供智能座舱模块作决策判断。

该步骤的具体实现可包括如下子步骤：

(2.1)智能座舱模块将获取的车辆驾驶状态信息和环境信息进行聚类，分为自动驾驶车运动特征、目标运动特征、视觉信息特征和识别信息。所述自动驾驶车运动特征包括单车行驶速度特征和加速度特征；所述目标运动特征包括目标行驶速度特征和加速度特征；所述视觉信息为周围环境的视觉信息；所述识别信息为关于目标类型识别的识别信息。

(2.2)智能座舱模块将提取特征信息通过AI深度学习模型，获得单车智驾运动状态、目标运动状态、视觉识别信息及关联的置信概率。

(3)智能座舱模块通过车联网模块实时下载高清地图并在车载中控屏显示，从云端获取各种娱乐服务。

(4)智能座舱模块和路侧单元的边缘计算设备对步骤(1)获取的数据信息进行分析处理，得到车辆和行人的实时位置距离和速度，并且路侧单元的边缘计算设备对路侧等待的行人进行意图识别和轨迹预测；

因此，受限于智能座舱模块中的中央处理器和算力扩展单元的算力有限时，基于V2X的车路协同技术，可以将繁重的计算任务移向路侧单元的边缘计算单元和云端数据处理中心的大数据自动驾驶MEC边缘计算，能够大大减轻整车的算力负担。

(5)针对单车智驾盲区行驶场景，通过车联网模块的5G/4G通信模组，借助于V2Xuu通信接口方式，可将车辆本地决策判断结果上传导到车路协同云控平台，并存储自动驾驶汽车和路侧单元传来的车辆和行人的实时位置距离和速度，计算车辆和行人到达碰撞风险区域的剩余到达时间，进行决策信息分析。

(6)车路协同云控平台利用MEC边缘计算，进行大数据AI模型算法决策信息的计算，并将控制指令通过车联网模块传回智能座舱模块和路侧单元；

(7)路侧单元和智能座舱模块根据从车路协同云控平台接收到的决策信息或者控制指令以及自身分析处理得到数据信息，计算得到自动驾驶车辆和路侧单元的控制信息，得到车辆驾驶控制数据，并生成车辆控制指令，最后通过车身控制终端对自动驾驶车辆的运动控制单元进行控制，执行车辆控制指令。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种智能座舱系统，其特征在于，包括：

智能座舱模块；

车联网模块，用于基于C-V2X网络与外部设备通信，所述外部设备至少包括路侧单元；

跨域网关模块，分别与所述车联网模块和所述智能座舱模块相连接，且所述跨域网关模块用于与车内控制终端通信，所述车内控制终端包括自动驾驶控制终端和/或车身控制终端；

其中，所述智能座舱模块用于通过所述跨域网关模块和所述车联网模块与所述外部设备通信，并通过所述跨域网关模块与所述车内控制终端通信。

2.根据权利要求1所述的智能座舱系统，其特征在于，所述车联网模块包括车联网通信控制单元和WiFi/BT模组单元，所述车联网通信控制单元包括5G/4G通信模组和MCU控制器。

3.根据权利要求1所述的智能座舱系统，其特征在于，所述车联网模块还包括GNSS接收器和IMU传感器，所述车联网模块还用于从GNSS接收器接收到载波相位信号，并从所述IMU传感器获取IMU测量数据，基于RTC算法和DRIMU定位算法处理所述载波相位信号和所述IMU测量数据，以计算车辆当前位置。

4.根据权利要求1所述的智能座舱系统，其特征在于，所述车联网模块跨域设于信息安全域和开放连接域，所述智能座舱模块跨域设于信息安全域和开放连接域，所述车联网模还包括HSM安全加密模块和车联网通信控制单元，所述HSM安全加密模块与所述车联网通信控制单元相连接，所述HSM安全加密模块设于功能安全域中。

5.根据权利要求1所述的智能座舱系统，其特征在于，所述智能座舱模块包括智能座舱控制单元和算力扩展单元，所述智能座舱控制单元设有扩展槽，所述算力扩展单元设于所述扩展槽中。

6.根据权利要求5所述的智能座舱系统，其特征在于，所述智能座舱控制单元用于根据所述车联网模块采集的外部传感数据和车内传感设备采集的车辆传感数据，基于所述算力扩展单元，采用预设的自动驾驶算法模型生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端。

7.根据权利要求6所述的智能座舱系统，其特征在于，所述智能座舱控制单元还用于通过所述车联网模块接收路侧单元发送的计算结果数据，根据所述计算结果数据生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端。

8.根据权利要求1所述的智能座舱系统，其特征在于，所述跨域网关模块包括以太网交换机控制单元和车载ECU多路接口单元，所述以太网交换机控制单元分别与所述车联网模块、所述智能座舱模块和所述车载ECU多路接口单元相连接。

9.根据权利要求8所述的智能座舱系统，其特征在于，所述以太网交换机控制单元包括第一以太网处理器单元和第二以太网处理器单元，所述第一以太网处理器单元设于信息安全域，所述第二以太网处理器单元设于开放连接域。

10.根据权利要求8所述的智能座舱系统，其特征在于，所述车载ECU多路接口单元包括与所述以太网交换机控制单元相连接的车载以太网接口、与所述车联网模块相连接的第一CAN接口以及与所述智能座舱模块相连接的第二CAN接口，所述车载ECU多路接口单元与所述车内控制终端相连接。

11.一种车辆控制系统，其特征在于，包括：

权利要求1至10中任一项所述的智能座舱系统；

自动驾驶控制终端，与所述跨域网关模块相连接；

车身控制终端，与所述跨域网关模块相连接；

其中，所述智能座舱模块用于通过所述车联网模块从外部设备采集外部传感数据，并通过所述自动驾驶控制终端从内部传感设备采集内部传感数据，以及基于所述外部传感数据和所述内部传感数据，采用预设的自动驾驶算法模型生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端；所述车身控制终端用于根据所述车辆控制指令并控制车辆的执行机构。

12.一种车辆控制方法，其特征在于，采用权利要求11所述的车辆控制系统，所述方法包括如下步骤：

所述智能座舱模块通过所述车联网模块从外部设备采集外部传感数据，并通过所述自动驾驶控制终端从内部传感设备采集内部传感数据；

所述智能座舱模块基于所述外部传感数据和所述内部传感数据，采用预设的自动驾驶算法模型生成车辆驾驶控制数据，根据所述车辆驾驶控制数据生成车辆控制指令，并发送至所述车身控制终端；

所述车身控制终端根据所述车辆控制指令控制车辆的执行机构。