CN108848026A - 一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关，属于新能源及智能网联汽车技术领域，包括与微处理器分别通信连接的存储器、车联网通信模块、车载网络通信模块和显示屏，车联网通信模块内设置有数据容错单元和由多个数据接口构成的车联网收发单元，车载网络通信模块内设置有车内网收发单元。该智能网关实现了车载网络与车联网之间信息互联互通，并保障通信数据的实时性、准确性和安全性要求，将在网关进行交换的数据信息，整合存储供车辆自适应自主学习，拓展了通讯数据的应用和价值；嵌入式操作系统扩展了车辆对外部行驶环境和操控指令等信息数据的接收渠道，方便智能操控，实现智能汽车功能多样化和个性化要求。

Description

一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关

技术领域

本发明属于新能源及智能网联汽车技术领域，具体涉及一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关。

背景技术

汽车网关又称网间连接器、协议转换器，是在采用不同体系结构或协议的网络之间进行互联时，用于提供协议转换、数据交换等网络兼容功能的设备。网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。

当前随着汽车产业发展正经历剧烈转型升级、由大变强的战略机遇关键期，电动化、智能化、网联化和共享化已成为未来汽车发展的新四化特征。新能源及智能网联汽车技术以汽车为载体，在其基础上集中运用了嵌入式系统、计算机、现代传技术、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。汽车智能技术更是汽车运用类技术与电子信息类技术的交叉学科，将信息技术应用于汽车产业的—种高端综合技术。汽车新四化的发展趋势对汽车网关这个网络关键设备提出了数据转换量和转换速度等性能方面更高的要求。因此，新型操作系统式可视汽车智能网关非常具有工程实用价值。

目前，汽车网关基本以满足车载网络Powertrain CAN-BUS、Comfort CAN-BUS、LIN-BUS、MOST、Flex Ray、byteflight、DDB、VAN、BSD等等各种类型、不同传输速度协议间的转换和数据交换为主要任务。在不同协议的总线间通讯时进行协议和传输速度的转换，对OSI参考模型的物理层、数据链路层和应用层上对不同的协议进行翻译和解释，让不同类型的协议间能无障碍通讯，并集成有GPS定位技术和GPRS通讯技术。

实用新型专利一种汽车网关及其控制方法(200710307858.2)、一种汽车网关(200820096123.X)、汽车网关控制器(200820207991.0)针对现有汽车网关耗能的问题，提出一些控制方法、策略和实现唤醒与休眠功能的控制器。实用新型专利一种汽车网关(201720517076.0)进一步对网关供电方式实施改进并显示电源供电情况，汽车熄火后实现远程控制营救。发明专利用于通信协议逆向解析的汽车网关系统(201210199678.8)、基于汽车网关系统的通信协议逆向解析方法(201210199782.7)对国外总线通信协议进行逆向解析并改进，着重增强协议解析的准确性，提高解析效率，节约研究资源。实用新型专利一种汽车网关控制装置(201220005418.8)实现车身系统与动力系统之间正常通信。发明专利汽车网关动态优先级路由系统(201610272003.X)涉及通过各ECU模块间交互工作实现信息数据动态优先级判别，合理分配总线资源。

上述现有技术有其各自的特点，但也存在不足：

其一，现有技术并未能满足现代新能源及智能网联汽车技术发展的需求，尤其是车辆智能驾驶对外部行驶环境通信数据的实时性、准确性和安全性要求；

其二，目前汽车网关仅仅发挥了数据交换的基本功能，并未整合拓展其通信数据信息的其他应用；

其三，通讯数据信息及操作控制开关等分散分布，并未整合为更加智能化、系统化和人性化的人机交互界面和系统平台。

因此，本申请提供一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关，包括微处理器、存储器、车联网通信模块、车载网络通信模块和显示屏；

所述存储器、车联网通信模块、车载网络通信模块和显示屏均与所述微处理器通信连接，所述显示屏设置在汽车中控台上；

所述微处理器，用于接收所述车联网通信模块和所述车载网络通信模块发送的外部网络数据与车内网络数据，并对数据进行优先级分析处理、交换处理及整合处理，同时向所述车联网通信模块和所述车载网络通信模块发送控制指令，所述微处理器具有大数据自适应自主学习能力；

所述存储器，用于存储网关数据；

所述车联网通信模块，用于获取车辆外部行驶环境数据，与内部网络进行数据交换；

所述车联网通信模块内设置有数据容错单元和由多个数据接口构成的车联网收发单元，所述数据容错单元通过高低电压差保证数据通信的正确性，使智能驾驶汽车更加精确地执行操作控制决策，所述车联网收发单元用于对车辆外部行车环境实时数据信息的感知；

所述车载网络通信模块，用于车辆内部数据信息交换处理；

所述车载网络通信模块内设置有车内网收发单元，所述车内网收发单元用于对车辆内部环境实时数据信息的感知；

所述显示屏，用于显示车辆运行状态、操控指令执行情况及输入控制指令；

所述智能网关的数据运算平台上嵌入集合指令式操作系统，所述集合指令式操作系统可运行个性化应用软件APP，所述嵌入式操作系统将整合后大数据包和车辆各系统操作控制输入指令智能匹配，并通过可视化界面实现车辆智能控制与系统化人性化人机交互界面功能。

优选地，所述车联网收发单元具备差分信号放大功能和时钟监控功能，保障通信数据的实时性和安全性。

本发明提供的操作系统嵌入式可视汽车智能网关具有以下有益效果：

(1)在汽车网关数据优先级分析和数据交换基本功能的基础上，将进行数据整合，满足车辆大数据自适应自主学习的要求，嵌入式操作系统可将整合后大数据包和车辆各系统操作控制输入指令智能匹配，并通过可视化界面实现车辆智能控制与系统化人性化人机交互界面完美功能，避免了传统车辆控制开关按钮分散分布操作不便的缺点；

(2)可视化操作系统布置在中控台，操作系统接受个性化功能的应用APP，真正实现车辆成为除手机、笔记本以外的另一个移动终端；

(3)通过该网关汽车智能化功能可无限拓展，以满足汽车智能驾驶对外部行车环境感知和决策控制准确性的需求，汽车智能的技术推广过程也将为车主带来更多彩的用户体验；

(4)实现了车载网络与车联网之间信息互联互通，并保障通信数据的实时性、准确性和安全性要求；

(5)将在网关进行交换的数据信息，整合存储供车辆自适应自主学习，拓展了通讯数据的应用和价值；

(6)嵌入式操作系统扩展了车辆对外部行驶环境和操控指令等信息数据的接收渠道，方便智能操控，实现智能汽车功能多样化和个性化要求；

(7)其设计理念将推动汽车驾驶内部和外部环境管理模式变革及整车智能化管理进程，具有较高的工程推广应用价值。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例1提供的一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关的结构示意图；

图2为车联网通信模块收发单元的结构示意图；

图3为车联网通信模块数据容错单元的结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关的原理示意图；

图5为本发明实施例1提供的一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关的拓扑结构图。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例1提供了一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关，如图1至图3所示，包括微处理器、存储器、车联网通信模块、车载网络通信模块和显示屏，本实施例中的显示屏为触摸显示屏；具体的，存储器、车联网通信模块、车载网络通信模块和触摸显示屏均与微处理器通信连接，触摸显示屏设置在汽车中控台上。

微处理器，用于接收车联网通信模块和车载网络通信模块发送的外部网络数据与车内网络数据，并对数据进行优先级分析处理、交换处理及整合处理，同时向车联网通信模块和车载网络通信模块发送控制指令，微处理器具有大数据自适应自主学习能力；存储器，用于存储网关数据。

车联网通信模块，用于获取车辆外部行驶环境数据，与内部网络进行数据交换；如图2和图3所示，车联网通信模块内设置有数据容错单元和由多个数据接口构成的车联网收发单元，车联网收发单元具体包括接收单元和发送单元，数据容错单元通过高低电压差保证数据通信的正确性，使智能驾驶汽车更加精确地执行操作控制决策，车联网收发单元用于对车辆外部行车环境实时数据信息的感知；本实施例中，车联网收发单元具备差分信号放大功能和时钟监控功能，保障通信数据的实时性和安全性。

车载网络通信模块，用于车辆内部数据信息交换处理；车载网络通信模块内设置有车内网收发单元，车内网收发单元用于对车辆内部环境实时数据信息的感知。

本实施例中微处理器和存储器分别为升级版处理器和升级版存储器，微处理器的大数据自适应自主学习能力的应用如下：

在实际应用中，未来车辆可配备人脸识别车辆安全认证模式，经过授权认证的不同驾驶员进入车辆后会调节舒适的座椅位置、空调温度、音乐氛围等操作，这些个性化信息将会匹配人脸信息集中储存在上述网关的升级版存储器中。下一次授权后的驾驶员进入车内，升级版数据微处理器将自动进行车内驾驶环境等数据与已有数据自动匹配(座椅位置自动调节、空调温度自动设定等)。同理，升级版存储器也可储存从本发明车联网通信模块获得的车联网相关数据信息，如雨天道路湿滑，轮胎附着系数发生变化，自动驾驶模式下在不同弯度弯道行车匹配车速，雨刮的运转速度等自主决策计算信息都将储存在升级版存储器中；在下一次相似外部行车环境出现时，升级版数据微处理器将进行自动驾驶执行决策等。所以，本发明网关的升级版数据微处理器和存储器将为具有自动驾驶功能的车辆进行各智能系统自适应自主学习提供大数据依据和平台。

本实施例中，触摸显示屏，用于显示车辆运行状态、操控指令执行情况及输入控制指令；智能网关的数据运算平台上嵌入集合指令式操作系统，集合指令式操作系统可运行个性化应用软件APP，嵌入式操作系统将整合后大数据包和车辆各系统操作控制输入指令智能匹配，并通过可视化界面实现车辆智能控制与系统化人性化人机交互界面功能。

在新型汽车智能网关数据运算平台上嵌入集合指令式操作系统，扩展车辆对外部行驶环境和操控指令等信息数据的接收渠道。配合布置在中控台的显示屏，可将车辆运行状态和操控指令执行情况等信息直观反馈，兼具触摸功能的现代显示屏技术使人车交互界面更为人性化。集中布置的操控界面简洁美观，嵌入式操作系统下载运行各类应用软件APP，可实施远程通讯，再结合网关整合的车辆故障诊断信息，实现智能汽车紧急远程救援。未来智能汽车的应用、保养和维护方式都将发生变革，智能汽车更能体现多样化和个性化的用户体验。

这种操作系统式可视汽车智能网关适应汽车智能技术的发展需求，将智能汽车功能无限扩展，未来智能车辆真正成为另一个集成通讯移动终端。本发明实际上利用了网关转换数据的功能特点，将网关数据信息收集的渠道方式进行拓展，并且将数据信息进一步整合开发应用，为车辆成为通讯移动终端搭建一个安全的大数据平台。

例如：本发明的操作系统将原有车辆操作指令整合，并增加新的应用指令输入渠道，将所有分散指令统一管理统一广播。原来空调控制按钮、灯光开关、音响等开关分散分布在车辆控制台，现在所有开关集成到本操作系统，实现屏幕触摸式智能管理。并且操作系统接收APP应用下载和安装，不同的车主可以根据自身实际需要下载不同应用，这实际上将车辆指令输入无限扩展，同时也扩展了其个性化功能。如：车辆内部原有OBDⅡ车载自诊断系统，会将车辆电子元件或系统发生的故障以代码形式储存，连接诊断分析仪后输出代码供维修人员参考使用；搭载本发明操作系统后会直观输出故障名称，并可通过诊断维修APP了解本故障的排除方法和维修过程，同时可选择在紧急状态下远程协助救援或选择空闲时段再处理等模式。

图4为本发明实施例1提供的操作系统嵌入式可视汽车智能网关的原理示意图，图5为本发明实施例1提供的操作系统嵌入式可视汽车智能网关的拓扑结构图。从图4可以清楚的看出，本实施例提供的智能网关作为汽车内部通信局域网的核心，仪表总线、动力总线、诊断总线、舒适总线、信息总线等均与智能网关通信连接，通过汽车智能网关可以实现各条总线上信息的共享以及实现汽车内部的信息获取、网络管理、故障诊断、状态显示等功能。从图5可以清楚的看出，各总线具体是通过环形总线、线形总线等方式与智能网关实现通信。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种操作系统嵌入式可视汽车智能网关，其特征在于，包括微处理器、存储器、车联网通信模块、车载网络通信模块和显示屏；

所述存储器、车联网通信模块、车载网络通信模块和显示屏均与所述微处理器通信连接，所述显示屏设置在汽车中控台上；

所述微处理器，用于接收所述车联网通信模块和所述车载网络通信模块发送的外部网络数据与车内网络数据，并对数据进行优先级分析处理、交换处理及整合处理，同时向所述车联网通信模块和所述车载网络通信模块发送控制指令，所述微处理器具有大数据自适应自主学习能力；

所述存储器，用于存储网关数据；

所述车联网通信模块，用于获取车辆外部行驶环境数据，与内部网络进行数据交换；

所述车联网通信模块内设置有数据容错单元和由多个数据接口构成的车联网收发单元，所述数据容错单元通过高低电压差保证数据通信的正确性，使智能驾驶汽车更加精确地执行操作控制决策，所述车联网收发单元用于对车辆外部行车环境实时数据信息的感知；

所述车载网络通信模块，用于车辆内部数据信息交换处理；

所述车载网络通信模块内设置有车内网收发单元，所述车内网收发单元用于对车辆内部环境实时数据信息的感知；

所述显示屏，用于显示车辆运行状态、操控指令执行情况及输入控制指令；

所述智能网关的数据运算平台上嵌入集合指令式操作系统，所述集合指令式操作系统可运行个性化应用软件APP，所述嵌入式操作系统将整合后大数据包和车辆各系统操作控制输入指令智能匹配，并通过可视化界面实现车辆智能控制与系统化人性化人机交互界面功能。

2.根据权利要求1所述的操作系统嵌入式可视汽车智能网关，其特征在于，所述车联网收发单元具备差分信号放大功能和时钟监控功能，保障通信数据的实时性和安全性。