CN212276235U - 一种基于以太网的车辆驾驶辅助控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基于以太网的车辆驾驶辅助控制系统，包括：视频摄像头、第一车载雷达、第二车载雷达、第三车载雷达、第四车载雷达、位置传感器、图像控制模块、距离控制模块、位置控制模块、交换机模块、语音显示控制模块、语音模块、显示模块、存储模块。通过位置控制模块、图像控制模块、距离控制模块进行预处理以及交换机模块进行优先级调度，将视频摄像头、第一车载雷达至第四车载雷达、位置传感器所采集的数据最终传输给语音显示控制模块加以处理，最后从显示模块和语音模块中输出，实现了对数据传输的控制，同时保证了车载数据传输的高带宽、低时延、强实时和高可靠的要求，实现辅助驾驶。

Description

一种基于以太网的车辆驾驶辅助控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种基于以太网的车辆驾驶辅助控制系统。

背景技术

汽车上的电子设备变得越来越复杂，各种控制系统以及传感器的使用越来越多，车内的各种处理器和域控制器需要更多的数据交互，这种大量的数据交互对于车内数据传输带宽的要求越来越高。现有的车载网络大都是采用的“CAN”或“FlexRay”现场总线标准，多媒体数据采用通信标准“MOST”。这类网络只能勉强应对汽车电子控制单元(ECU)数量不断增加的网络带宽需求，无法满足智能驾驶过程中高速率、高实时的探测雷达、摄像机视频等信号的传输需求，也无法满足现代车载娱乐、车联网和网联车的新型应用需求。同时，它们也难以与外界设备和网络服务互联。传统以太网采用的是CSMA/CD的总线竞争机制，当多个输入数据流同时来到时将产生竞争，实时数据的延时无法得到保障。交换式以太网则会开辟出缓存队列，使得数据帧按照来到的时间先后进行排序。但是，如果同时很多数据流来临，可能会造成队列溢出，从而使得后到达的但实时性要求高的数据帧被丢弃，无法保障该部分数据的延时要求。实时数据延时过大甚至丢包会产生很多不利后果，在车载系统中，对传感器及控制系统的响应速度有非常高的要求，传统以太网不能保证毫秒级别(或更小)的传输延时。特别是应用在自动驾驶时，如果控制刹车的数据流未能及时到达，将造成严重的事故。所以本实用新型对传感器采集的数据进行优先级的分配并调度给控制系统，从而保障了自动驾驶数据流传输的高带宽、低时延、强实时和高可靠要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出了一种车辆驾驶辅助控制系统，在多个设备进行数据交互时，通过对数据优先级的调度使得关键数据能够及时被控制中心收到，从而在高带宽、低时延、强实时的基础上保证数据传输的高可靠性。

为解决以上技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种车辆驾驶辅助控制系统，其特征在于，包括：视频摄像头、第一车载雷达、第二车载雷达、第三车载雷达、第四车载雷达、位置传感器、图像控制模块、距离控制模块、位置控制模块、交换机模块、语音显示控制模块、语音模块、显示模块、存储模块；

所述视频摄像头与所述图像控制模块通过有线方式连接；所述距离控制模块分别与所述的第一车载雷达、第二车载雷达、第三车载雷达、第四车载雷达通过有线方式依次连接；所述位置传感器与所述位置控制模块通过有线方式连接；所述交换机模块分别与所述的图像控制模块、距离控制模块、位置控制模块通过有线方式依次连接；所述交换机模块与所述语音显示控制模块通过有线方式连接；所述语音显示控制模块分别与所述的语音模块、显示模块、存储模块通过有线方式依次连接。

所述图像控制模块控制所述视频摄像头采集车辆前进方向的视频图像，将车辆前进方向的视频图像通过所述交换机模块传输至所述语音显示控制模块；所述语音显示控制模块将车辆前进方向的视频图像传输至所述显示模块进行显示；

所述第一车载雷达放置于车牌水平方向的车牌中心，所述第二车载雷达放置于左车灯正下方，所述第三车载雷达放置于右车灯正下方，所述第四车载雷达放置于车后方车牌水平方向的车牌中心处，所述的第一车载雷达、第二车载雷达分别与车中轴线成夹角60°；

所述距离控制模块控制所述第一车载雷达采集车辆左前方障碍物距离，控制所述第二雷达采集车辆正前方障碍物距离，控制所述第三雷达采集车辆右前方障碍物距离，控制所述第四雷达采集车辆后方障碍物距离，将车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离通过所述交换机模块传输至所述语音显示控制模块；

所述语音显示控制模块读取所述存储模块存储的安全距离，分别将车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离依次与安全距离比较，若车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离中任意一个距离小于安全距离时，控制所述语音模块输出提示音，并通过所述显示模块输出检测到小于安全距离的车载雷达位于车辆上的位置以及对应车载雷达检测到障碍物距离，用以对驾驶员进行提示；

所述位置控制模块控制所述位置传感器采集车辆的实时位置信息实时位置，将车辆实时位置通过所述交换机模块传输至所述语音显示控制模块，并读取存储模块中储存的重要道路路口位置依次比较，若车辆实时位置与存储模块读取重要道路路口位置之间的位置误差小于位置阈值时，可将车辆视作位于对应重要道路路口位置，进一步通过所述存取模块读取车辆对应重要道路路口位置的限速信息，再通过所述语音模块提示限速信息，通过显示模块显示当前车辆实时位置和限速信息；

通过所述交换机模块对所述图像控制模块的输出数据、所述距离控制模块的输出数据、所述位置控制模块的输出数据进行优先级排序，所述语音显示控制模块对所述交换机模块的输出数据进行相应判断处理，并结合所述存储模块控制所述的语音模块、显示模块。

所述交换机模块用于接收所述图像控制模块输出的车辆前进方向的视频图像、所述距离控制模块输出的车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离、所述位置控制模块输出的车辆实时位置，根据所述图像控制模块的输出数据、所述距离控制模块的输出数据、所述位置控制模块的输出数据从高至低进行优先级排序，并依次传输数据至所述语音显示控制模块。

本实用新型优点在于：通过位置控制模块、图像控制模块、距离控制模块进行预处理以及交换机模块进行优先级调度，将视频摄像头、车载雷达、位置传感器所采集的数据最终传输给语音显示控制模块加以处理，最后从显示模块和语音模块中输出，实现了对数据传输的控制，同时保证了车载数据传输的高带宽、低时延、强实时和高可靠的要求，实现辅助驾驶。

附图说明

图1：为本实用新型系统框图。

图2：为本实用新型实施例的交换机模块工作原理图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型.

请见图1为本实用新型系统框图，本实用新型提供的一种基于以太网的车辆驾驶辅助控制系统，包括：视频摄像头、第一车载雷达、第二车载雷达、第三车载雷达、第四车载雷达、位置传感器、图像控制模块、距离控制模块、位置控制模块、交换机模块、语音显示控制模块、语音模块、显示模块、存储模块；

所述视频摄像头与所述图像控制模块通过有线方式连接；所述距离控制模块分别与所述的第一车载雷达、第二车载雷达、第三车载雷达、第四车载雷达通过有线方式依次连接；所述位置传感器与所述位置控制模块通过有线方式连接；所述交换机模块分别与所述的图像控制模块、距离控制模块、位置控制模块通过有线方式依次连接；所述交换机模块与所述语音显示控制模块通过有线方式连接；所述语音显示控制模块分别与所述的语音模块、显示模块、存储模块通过有线方式依次连接。

所述的位置控制模块、图像控制模块、距离控制模块、语音显示控制模块均采用STM32H743互联单片机；

所述视频摄像头采用G2-BD-CE；

所述的第一车载雷达、第二车载雷达、第三车载雷达、第四车载雷达均采用SW-LDS50A RS485；

所述位置传感器采用GPS定位模块采用SKG12A；

所述交换机模块采用的是SJA1105交换机，是一款IEEE 802.3合规的5端口汽车以太网交换机，可工作于汽车2级环境工作温度、具有8个可配置出口队列，且满足音视频桥接技术支持的IEEE 802.1硬件协议。所述交换机模块为整个车辆驾驶辅助控制系统中的重要交通枢纽，该模块可于汽车2级环境工作温度下正常运转；采用5端口存储和转发架构，每个端口可单独配置为MII和RMII,RGMII操作，最高可达1000Mbit/s的运行速率；每个端口有8个可配置出口队列，提供了8个优先级，可基于VLAN进行出口标记或解除标记；支持音视频桥接标准(AVB)和时间敏感网络标准(TSN)；以交换机为核心搭载的以太网在近年来汽车电子发展迅速，娱乐系统及驾驶辅助系统的市场需求增长，对车载网络提出了高带宽的要求的现状下，汽车行业逐渐引进IEEE 802.3以太网技术用于车载设备之间的通信；车载以太网相对于传统总线其最大优势在于能够以低成本实现高带宽，同时提供低时延、强实时、高可靠的通信保障；如博通公司的BroadR-Reach技术，能够提供100Mbit/s及更高宽带性能，减轻30％电缆重量、降低80％连接成本。

所述语音模块采用MX6305-24SS；

所述显示模块采用9.7英寸64K真彩色液晶触摸显示组态模块；

所述存储模块采用IS62WV51216BLL SRAM RAM模块；

下面结合图1至图2，介绍本发明的具体实施方式为：

所述图像控制模块控制所述视频摄像头采集车辆前进方向的视频图像，将车辆前进方向的视频图像通过所述交换机模块传输至所述语音显示控制模块；所述语音显示控制模块将车辆前进方向的视频图像传输至所述显示模块进行显示；

所述第一车载雷达放置于车牌水平方向的车牌中心，所述第二车载雷达放置于左车灯正下方，所述第三车载雷达放置于右车灯正下方，所述第四车载雷达放置于车后方车牌水平方向的车牌中心处，所述的第一车载雷达、第二车载雷达分别与车中轴线成夹角60°；

所述距离控制模块控制所述第一车载雷达采集车辆左前方障碍物距离，控制所述第二雷达采集车辆正前方障碍物距离，控制所述第三雷达采集车辆右前方障碍物距离，控制所述第四雷达采集车辆后方障碍物距离，将车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离通过所述交换机模块传输至所述语音显示控制模块；

所述语音显示控制模块读取所述存储模块存储的安全距离，分别将车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离依次与安全距离比较，若车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离中任意一个距离小于安全距离时，控制所述语音模块输出提示音，并通过所述显示模块输出检测到小于安全距离的车载雷达位于车辆上的位置以及对应车载雷达检测到障碍物距离，用以对驾驶员进行提示；

所述位置控制模块控制所述位置传感器采集车辆的实时位置信息实时位置，将车辆实时位置通过所述交换机模块传输至所述语音显示控制模块，并读取存储模块中储存的重要道路路口位置依次比较，若车辆实时位置与存储模块读取重要道路路口位置之间的位置误差小于位置阈值时，可将车辆视作位于对应重要道路路口位置，进一步通过所述存取模块读取车辆对应重要道路路口位置的限速信息，再通过所述语音模块提示限速信息，通过显示模块显示当前车辆实时位置和限速信息；

通过所述交换机模块对所述图像控制模块的输出数据、所述距离控制模块的输出数据、所述位置控制模块的输出数据进行优先级排序，所述语音显示控制模块对所述交换机模块的输出数据进行相应判断处理，并结合所述存储模块控制所述的语音模块、显示模块。

所述交换机模块用于接收所述图像控制模块输出的车辆前进方向的视频图像、所述距离控制模块输出的车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离、所述位置控制模块输出的车辆实时位置，根据所述图像控制模块的输出数据、所述距离控制模块的输出数据、所述位置控制模块的输出数据从高至低进行优先级排序，并依次传输数据至所述语音显示控制模块。

本实施例中，以视频摄像头所获取的视频信号和位置传感器所获取的位置信号为例，记视频信号为C1，其优先级为P1，记位置信号为C2，其优先级为P2。C1、C2分别从交换机模块所用的SJA1105开发板的输入端口1、2进入，输出端口4与语音显示控制模块相连。

如图2所示，MICRO表示从位置传感器传入的位置信号的数据包，VID1与VID2表示从视频传感器传入的视频信号的数据包。FP Switch表示交换机。交换机后的时间轴表示传输序列。O表示时间原点。传输序列上的数据帧依次传输给显示系统。优先级高的VID信号前存在时间空隙，因此优先级低的MICRO信号可直接安排传输，直到t1，优先级高的VID信号实现帧抢占。此时，VID1信号传输，MICRO信号停止传输。当VID1信号传输结束后，由于高优先级的传输序列存在传输空隙，低优先级的MICRO信号继续传输，直到t2，优先级高的VID信号实现帧抢占。完成VID2信号传输后，剩余MICRO信号继续传输。在此期间，每次实现帧抢占的过程中都会存在时间间隔，且将输入序列信号搬移到输出序列过程中，也会产生时间间隔。

应当理解的是，视频摄像头一直将车辆前进方向的现况以视频信号的形式通过图像控制模块抵达交换机模块；第一车载雷达、第二车载雷达、第三车载雷达、第四车载雷达实时测得相应方向最近物体与车辆的距离，将物体位置和距离以距离信号的形式通过距离控制模块抵达交换机模块；位置传感器采集车辆的实时位置，以位置信号的形式周期得通过位置控制模块传输给交换机模块。当三入信息流在陆续传输给交换机模块的过程中，交换机通过是否有同时进入的信息流以及各入信息流的优先级为其分配通过交换机模块的顺序，传入语音显示控制模块。其中视频信号直接传入语音显示控制模块，而位置信号和距离信号都是在传入语音显示控制模块的同时，位于存储模块的相关信息会同时传入语音显示控制模块。其中，视频信号之后会再传入显示模块，用于为驾驶者提供更清晰的前景情况，提供更好的驾驶感受；距离信号在语音显示控制模块中，与存储模块传入的安全距离阈值相比较，若超过阈值，则将其位置和距离通过显示模块和语音模块输出，驾驶者可在显示模块中看到位于对应方向的具体距离会有障碍物，在语音模块中听见提示音；位置信号在语音显示控制模块中，与存储模块传入的限速、红路灯等信息想匹配，若有可以匹配上的通过显示模块和语音模块输出，在显示模块中能看到具体有限速要求的道路在前进方向的具体位置，红绿灯在前方具体距离处，语音模块也会将相应信息通过语音进行提示。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种车辆驾驶辅助控制系统，其特征在于，包括：

视频摄像头、第一车载雷达、第二车载雷达、第三车载雷达、第四车载雷达、位置传感器、图像控制模块、距离控制模块、位置控制模块、交换机模块、语音显示控制模块、语音模块、显示模块、存储模块；

所述视频摄像头与所述图像控制模块通过有线方式连接；所述距离控制模块分别与所述的第一车载雷达、第二车载雷达、第三车载雷达、第四车载雷达通过有线方式依次连接；所述位置传感器与所述位置控制模块通过有线方式连接；所述交换机模块分别与所述的图像控制模块、距离控制模块、位置控制模块通过有线方式依次连接；所述交换机模块与所述语音显示控制模块通过有线方式连接；所述语音显示控制模块分别与所述的语音模块、显示模块、存储模块通过有线方式依次连接。

2.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助控制系统，其特征在于：

所述图像控制模块控制所述视频摄像头采集车辆前进方向的视频图像，将车辆前进方向的视频图像通过所述交换机模块传输至所述语音显示控制模块；所述语音显示控制模块将车辆前进方向的视频图像传输至所述显示模块进行显示。

3.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助控制系统，其特征在于：

所述第一车载雷达放置于车牌水平方向的车牌中心，所述第二车载雷达放置于左车灯正下方，所述第三车载雷达放置于右车灯正下方，所述第四车载雷达放置于车后方车牌水平方向的车牌中心处，所述的第一车载雷达、第二车载雷达分别与车中轴线成夹角60°。

4.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助控制系统，其特征在于：

所述距离控制模块控制所述第一车载雷达采集车辆左前方障碍物距离，控制所述第二车载雷达采集车辆正前方障碍物距离，控制所述第三车载雷达采集车辆右前方障碍物距离，控制所述第四车载雷达采集车辆后方障碍物距离，将车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离通过所述交换机模块传输至所述语音显示控制模块。

5.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助控制系统，其特征在于：

所述语音显示控制模块读取所述存储模块存储的安全距离，分别将车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离依次与安全距离比较，若车辆左前方障碍物距离、车辆正前方障碍物距离、车辆右前方障碍物距离、车辆后方障碍物距离中任意一个距离小于安全距离时，控制所述语音模块输出提示音，并通过所述显示模块输出检测到小于安全距离的车载雷达位于车辆上的位置以及对应车载雷达检测到障碍物距离，用以对驾驶员进行提示。

Images