[发明专利]智能电动汽车区域架构车载网络化控制系统及调度方法

说明书

本发明提供一种智能电动汽车区域架构车载网络化控制系统及调度方法，该系统包括中央计算单元、区域控制单元组，通过网络连接，且采用软件定义网络（SDN）和时间敏感网络（TSN）融合调度逻辑框架。通过SDN控制器集中式地产生全局调度策略命令并发送给区域控制单元，区域控制单元内部的区域调度器采用TSN机制，接受并执行来自SDN控制器的调度命令，管理单个区域控制单元内的所有信息，从而通过SDN控制器和TSN机制上下层融合实现通信的全局调度管理，提高了系统布置的灵活性和通信效率。并将系统单次采样周期分解成若干个子周期，单个子周期内命令由同一参考帧触发，进而保证了车辆控制的同步性和实时性。

技术领域

本发明涉及智能电动汽车的技术领域，具体为智能电动汽车区域架构车载网络化控制系统及调度方法。

背景技术

近年来随着汽车智能化、电动化、网联化趋势迅速发展，越来越多的电子电气部件引入，布线越来越复杂，对车辆网络信息的传输带来了巨大的挑战，传统的电子电气架构满足不了新的发展需求，面向功能域架构的设计以及跨域融合架构的设计层出不穷，电子控制单元之间的网络拓扑也变得种类繁多，如总线型、星型、环型、令牌型等，随之产生的分析方法也不完全统一，给汽车电子的发展带来了新的挑战和不确定性。

为了进一步简化车上的网络布线、节约成本，提高通信效率，引入了新一代电子电气架构—区域架构，各区域控制单元的布置按照车辆物理区域划分，充分满足就近布线原则，大大降低了线束的复杂程度，但同时也存在一些问题，如同一个区域控制单元内信号流复杂，可能同时存在雷达信号流、传感器信号流、音视频流等多种信号流，如果直接发送至中央计算单元会导致信道拥堵，各区域控制单元间同步性也得不到保证，且处理效率不高，实时性不强。此外一些紧急工况处理命令不能得到及时响应会发生危险，安全性不高。

发明内容

在智能电动汽车电子电气架构快速变革及其所带来的同步性、确定性、实时性问题的大背景下，本发明的目的是提供智能电动汽车区域架构车载网络化控制系统及调度方法。

本发明技术方案如下：

本发明提出了智能电动汽车区域架构车载网络化控制系统，包括中央计算单元和区域控制单元组，通过车载网络通信连接，且采用软件定义网络（SDN）和时间敏感网络（TSN）融合调度逻辑框架；

所述中央计算单元包括SDN控制器和车载应用及服务模块，其中SDN控制器包括中央调度器，分别与车载应用及服务模块和区域控制单元内的区域调度器连接，负责统一管理调度整个区域架构车载网络化控制系统内的所有信息；其中车载应用及服务模块包括各种具体功能及服务，主要包括智能驾驶模块、智能座舱模块、底盘控制模块、信息娱乐模块；所述智能驾驶模块用于实现车辆感知、决策、规划、执行单元，可以为人车共驾，也可以为无人驾驶，所述智能座舱模块，用于控制车门、座椅、天窗及其它座舱单元，所述底盘控制模块用于控制车辆的行驶、转向、传动、制动单元，所述信息娱乐模块用于控制车辆的游戏、音乐、视频及其它娱乐单元；

所述区域控制单元组包括第一区域控制单元、第二区域控制单元、第n区域控制单元，位置根据车辆物理区域划分，各区域控制单元及中央计算单元之间连接方式可以为星型、环型、总线型及其它拓扑；

所述软件定义网络（SDN）和时间敏感网络（TSN）融合调度逻辑框架具体为：分成三个平面，一为车载策略平面，主要功能模块包括车载应用及服务模块，二为车载通信控制平面，主要功能模块包括SDN控制器，三为车载通信数据平面，主要功能模块包括区域控制单元组。其中车载通信控制平面的SDN控制器集中式地产生全局调度策略命令并发送给区域控制单元，区域控制单元内部的区域调度器采用TSN机制，接受并执行来自SDN控制器的调度命令，管理单个区域控制单元内的所有信息，从而通过SDN控制器和TSN机制上下层融合实现通信的全局调度管理。