一种车载控制装置及车内通信系统
技术领域
本申请涉及通信技术领域,尤其涉及一种车载控制装置及车内通信系统。
背景技术
随着社会的发展,智能汽车正在逐步进入人们的日常生活中。车内各种车载设备在智能汽车的辅助驾驶、自动驾驶、通讯过程中发挥着十分重要的作用。安装在车上的各式各样车内设施,比如网关、交换机、网桥、以太等,在汽车行驶过程中随时传输各种感知收集或者通讯用的数据,对车辆互联和车间、车人通讯有着重要的作用和意义同时有效增加了汽车驾驶的安全性和舒适性。
车辆电子电气架构(electrical/electronic,E/E)系统实现了车辆内电子电气控制器、传感器、执行器等器件的互连和功能,E/E架构包括所有的电子的和电气的部件、互连结构/拓扑结构,以及他们的逻辑功能。车内网络是E/E架构的骨架,连接的车内各电控单元(electric control unit,ECU),完成控制、存储、执行、传感器等ECU之间的通信。
当前的E/E系统普遍是为某一车型定制的,每个车型甚至同一车型的不同级别车辆由于车辆性能不同所需要控制器的算力(即控制器的计算控制能力)不同,因此,针对不同车型甚至同一车型不同级别的车辆都需要重新设计E/E系统。可见当前车辆的E/E系统灵活性较差。
发明内容
本申请提供一种车载控制装置及车内通信系统,用以解决现有技术中车辆的E/E系统灵活性较差的问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种车载控制装置,该装置包括:至少一个背板,以及至少一个插板,其中,每个背板连接至少一个插板中的一个或多个,至少一个背板包括第一背板;第一背板,用于实现至少一个插板之间的数据交换,以及至少一个插板与其它设备之间的数据交换,其它设备为除车载控制装置以外的器件;至少一个插板,用于实现车载控制装置的逻辑功能。
本申请实施例提供的车载控制装置便于背板、插板的添加或减少,车载控制装置中背板、插板的数量可以根据实际需求进行调整,通过控制背板、插板的数量,从而可以控制车载控制装置的算力(即计算控制能力),例如,当车辆需求的算力较大时,可以通过增加车载控制装置的背板、插板的数量,从而可以增加车载控制装置的算力。再例如,当车辆需求的算力较小时,可以通过减少车载控制装置的背板、插板的数量,从而可以降低车载控制装置的算力。可见,本申请实施例中,车载控制装置可支持硬件功能扩展的架构,能够通用适应多种车型。
在一种可能的设计中,至少一个插板包括第一插板,第一插板包括一个或多个插板分区,其中,一个或多个插板分区相互独立;和/或,第一背板包括一个或多个背板分区,其中,一个或多个背板分区相互独立。上述设计中,通过将插板、背板进行分区,使得每个插板分区、每个背板分区具有独立工作的能力,从而可以形成板内算力备份或算力扩展,进而可以提高车载控制装置的性能。
在一种可能的设计中,第一插板实现的逻辑功能由第一插板的单个插板分区实现;或者,第一插板实现的逻辑功能由第一插板的两个及以上插板分区相互协作实现。上述设计中,可以根据车辆的算力需求来决定工作的插板分区,例如,若车辆的算力需求较小,则可以由单个插板分区工作,若车辆的需求较大,可以由多个插板分区相互协助进行工作。
在一种可能的设计中,若第一插板的第一插板分区失效,则第一插板分区实现的逻辑功能由第一插板的第二插板分区实现。上述设计中,通过在某个插板分区失效时其他插板分区可以接替其工作,从而可以形成板内算力备份,进而可以避免在某个插板分区失效导致车载控制装置失去控制能力的情况。
在一种可能的设计中,第一插板的每个插板分区连接第一背板的至少一个背板分区;和/或,第一背板的每个背板分区连接第一插板的至少一个插板分区。上述设计中,每个插板分区连接至少一个背板分区,从而可以在某背板分区失效时,与该背板分区相连的插板分区可以通过其他背板分区传输数据,在某插板分区失效时,可以由其他插板分区接替其工作,从而可以实现板内算力备份。
在一种可能的设计中,第一插板的插板分区与第一背板的背板分区一一连接。上述设计中通过插板分区与背板分区一一连接,可以降低背板、插板布线的复杂度,从而可以降低成本。
在一种可能的设计中,第一背板的至少一个背板分区分别包括路由子系统;每个路由子系统,用于实现路由子系统所在的背板分区连接的各个插板分区之间的数据交换,以及用于实现路由子系统所在的背板分区连接的插板分区与其它设备之间的数据交换。上述设计中,背板分区包括的路由子系统可以独立工作,从而背板的某背板分区失效时可以不影响其他背板分区的工作。
在一种可能的设计中,第一背板包括至少一个外部接口;外部接口,用于实现第一背板与其它设备之间的数据交换。
在一种可能的设计中,第一背板包括至少一个接口分区,每个接口分区包括至少一个外部接口中的一个或多个外部接口,其中,每个接口分区连接第一背板的至少一个背板分区,和/或,第一背板的每个接口分区连接第一背板的至少一个背板分区。上述设计中,通过将外部接口进行分区,使得在某个外部接口失效时,可以不影响背板与其它设备之间的数据交换。
在一种可能的设计中,其它设备包括至少两个探测功能相同或相似的传感器,其中,至少两个探测功能相同或相似的传感器对应的外部接口分别位于不同的接口分区内;和/或,其它设备包括至少两个执行功能相同或相似的执行器,其中,至少两个执行功能相同或相似的执行器对应的外部接口分别位于不同的接口分区内。
通过上述设计,当某一个背板分区或者插板分区失效的时候,使得其他背板分区或插板分区可以通过相同或相似功能的传感器进行探测,或者通过相同或相似功能的执行器执行相应的动作,从而使得车辆可以在某一个背板分区或者插板分区失效仍然保持具有一定的探测感知能力,或者保持一定的控制能力,避免由于某一背板分区或者插板分区的失效导致全部无法感知“全盲”的状态,或者,避免由于某一背板分区或者插板分区失效造成执行器全部无法被控制器控制的情况,由此可以采取紧急措施安全路边停车,或者降低自动驾驶等级人接手驾驶。
在一种可能的设计中,探测功能相同或相似的传感器指探测范围相同的传感器;或者,探测功能相同或相似的传感器指探测距离相同的传感器;或者,探测功能相同或相似的传感器指传感器类型相同的传感器;或者,探测功能相同或相似的传感器指应用场景相同的传感器;或者,执行功能相同或相似的执行器指执行相同或相似动作的执行器。
在一种可能的设计中,至少一个插板中包括至少两个第二插板,至少两个第二插板均能够实现第一逻辑功能,第一逻辑功能是逻辑功能的部分或全部。上述设计中,通过在背板上插有2个及以上逻辑功能相同的插板,例如都完成自动驾驶功能,则任意两个插板之间可以形成板间算力备份。
在一种可能的设计中,若其中一个第二插板失效,则第二插板分区实现的逻辑功能由其它第二插板中的一个或多个第二插板执行。通过上述设计中,可以在某个插板分区失效时不影响插板实现的逻辑功能。
在一种可能的设计中,至少一个插板中包括至少两个第三插板,至少两个第三插板相互协作实现第二逻辑功能,第二逻辑功能是逻辑功能的部分或全部。上述设计中,通过在背板上插有2个及以上逻辑功能相同的插板,例如都完成自动驾驶功能,且任意两个逻辑功能相同的插板可以相互协作,则任意两个插板之间可以形成板间算力扩展。
在一种可能的设计中,装置部署在车辆的底盘上。上述设计中,通过将车载控制装置部署在车辆的底盘上可以加强对车载控制装置的外部保护。
第二方面,本申请实施例提供了一种车内通信系统,包括:至少两个如上述第一方面的车载控制装置;其中,至少两个车载控制装置均能够实现第三逻辑功能。
本申请实施中,通过在车内通信系统中部署2个及以上均可以实现某个逻辑功能的车载控制装置,例如都完成自动驾驶功能,则任意两个车载控制装置之间可以形成车载控制装置间算力备份。从而可以在某个车载控制装置失效时,可以由其他车载控制装置实现该车载控制装置的部分或全部逻辑功能。
在一种可能的设计中,第三逻辑功能由一个车载控制装置实现;或者,第三逻辑功能由至少两个车载控制装置中的两个及以上车载控制装置相互协作实现。上述设计中,通过在车内通信系统中部署2个及以上均可以实现某个逻辑功能的车载控制装置,例如都可以实现自动驾驶功能,则任意两个车载控制装置之间可以形成装置间算力备份或算力扩展。
在一种可能的设计中,若至少两个车载控制装置中一个车载控制装置失效,则第三逻辑功能由至少两个车载控制装置中的另一个车载控制装置实现。通过上述设计中,可以在某个车载控制装置失效时车内通信系统依然可以实现该车载控制装置实现的逻辑功能的部分或全部。
在一种可能的设计中,系统还包括第三逻辑功能相关的其它设备,其它设备包括至少一个传感器和/或至少一个执行器;其中,其它连接至少两个车载控制装置。
在一种可能的设计中,其它设备通过多条连接线分别连接至少两个车载控制装置;或者,其他设备通过一条总线连接至少两个车载控制装置。上述设计中,其它设备可以与至少两个车载控制装置均相连,从而可以在一路信息失效时可以由另一路的信息提供保障系统正常工作的基本信息。
在一种可能的设计中,至少两个车载控制装置均包括一个或多个第一接口,第一接口用于实现至少两个车载控制装置之间的数据交换。
在一种可能的设计中,至少两个车载控制装置包括第一车载控制装置以及第二车载控制装置,其中,第一车载控制装置的每个第一接口连接第二车载控制装置的至少一个第一接口,和/或,第二车载控制装置的每个第一接口连接第一车载控制装置的至少一个第一接口。上述设计中,任意两个车载控制装置之间可以通过多条线路相连,从而可以在某线路失效时,可以通过其它线路进行数据交换。
在一种可能的设计中,第一车载控制装置的第一接口与第二车载控制装置的第一接口一一连接。通过上述设计,在任意一条通信线路发生失效的情况下,都有其他线路连接,不会由于数据都需要某一个分区的路由系统转发造成该分区路由系统负载压力过大的情况。
在一种可能的设计中,至少两个车载控制装置部署在车辆的底盘上。上述设计中,通过将车载控制装置部署在车辆的底盘上可以加强对车载控制装置的外部保护。
在一种可能的设计中,至少两个车载控制装置包括主车载控制装置以及备车载控制装置,其中,主车载控制装置的计算控制能力大于备车载控制装置的计算控制能力,或者主车载控制装置的计算控制能力与备车载控制装置的计算控制能力一致。
第三方面,本申请实施例提供了一种车辆底盘,该车辆底盘包括如上述第一方面的车载控制装置。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种车内通信系统的示意图;
图2为本申请实施例提供的一种车载控制装置的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种背板示意图;
图4为本申请实施例提供的一种背板上插槽所在面的示意图;
图5为本申请实施例提供的一种插槽示意图;
图6为本申请实施例提供的一种背板上外部接口所在面的示意图;
图7为本申请实施例提供的一种背板分区示意图;
图8为本申请实施例提供的一种背板分区与插板分区的连接方式示意图;
图9为本申请实施例提供的另一种背板分区与插板分区的连接方式的示意图;
图10为本申请实施例提供的另一种背板分区与插板分区的连接方式的示意图;
图11为本申请实施例提供的一种第一车载控制装置与第二车载控制装置的连接示意图;
图12为本申请实施例提供的另一种第一车载控制装置与第二车载控制装置的连接示意图;
图13为本申请实施例提供的另一种第一车载控制装置与第二车载控制装置的连接示意图;
图14为本申请实施例提供的一种其他设备与两个车载控制装置的连接示意图;
图15为本申请实施例提供的另一种其他设备与两个车载控制装置的连接示意图;
图16为本申请实施例提供的一种第一车载控制装置与第二车载控制装置的连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
随着智能驾驶的到来,智能车成为各大厂商重点研究的目标。
智能驾驶包括辅助驾驶和自动驾驶,其实现的关键技术有:感知定位、规划决策(如路径规划、运动规划等)、执行控制等,其中,感知定位、规划决策、执行控制等主要集中在车载控制器。
车辆电子电气架构(electrical/electronic,E/E)系统实现了车辆内电子电气控制器、传感器、执行器等器件的互连和功能,E/E架构包括所有的电子的和电气的部件、互连结构/拓扑结构,以及他们的逻辑功能。车内通信网络是E/E架构的骨架,连接的车内各电控单元(electric control unit,ECU),完成控制、存储、执行、传感器等ECU之间的通信。低时延、鲁棒性、安全可靠的车内通信网络是智能车内各控制单元发挥功能作用的必要条件,也是汽车特别是自动驾驶汽车安全行驶的保障。随着信息和通信技术(information andcommunications technology,ICT)技术进入汽车行业,特别是高级驾驶员辅助系统(advanced driver assistant system,ADAS)/自动驾驶汽车(autonomous vehicles,AV)、网联汽车(connected car)、智能汽车(smart/intelligent car)、数字汽车(digitalcar)、无人汽车(unmanned car、driverless car、pilotless car/automobile)、车联网(Internet of vehicles,IoV)、车内信息娱乐(in-vehicle infotainment,IVI)等ICT特色业务在汽车上的应用和快速发展,E/E架构和车内通信网络对于汽车越来越重要。
汽车在使用状态中处于高速行驶状态,对于功能安全性有极高的要求。对于汽车特别是支持ADAS甚至支持AV的汽车,从人驾驶转变为自动驾驶,对于车内通信网络的功能安全性有更高的要求。
计算和通信系统对于ICT化汽车特别是自动驾驶汽车至关重要。车上的计算系统主要是各种计算中心和控制器以及相应的存储和安全配套子系统,负责各种逻辑功能的计算和控制。例如自动驾驶控制器负责自动驾驶的感知、融合,输出规划和控制命令控制车辆。自动驾驶控制器发生随机失效或者由于碰撞、震动等外界因素发生失效如果导致自动驾驶中的车辆突然失去控制命令,将发生不可预测的结果。另外,通信系统的失效也是需要考虑的问题。理论上包括交换芯片或物理层(physical layer,PHY)芯片或线缆或连接器或电源等电子器件都有发生随机失效的可能性,或在碰撞颠簸中发生松动脱落损坏的可能性。网关/控制器/接口/通信链路失效会造成车内通信网络的通信中断,这些失效也都会到这汽车特别是自动驾驶汽车发生危险。
现有技术缺乏对计算和通信系统功能安全相关考虑,没有提供一种方法在发生上述失效问题时,计算和通信系统能够支持汽车特别是自动驾驶汽车实施安全停车等紧急措施。所以,在发生上述失效问题时,计算和通信系统如何控制汽车特别是自动驾驶汽车实施安全停车等紧急措施成为技术实现的难点。如何实现车载控制器的通信冗余备份,以提升汽车特别是智能车的安全性是本领域技术人员所需要解决的问题之一。
另一方面,当前的E/E系统普遍是为某一车型定制的,每个车型甚至同一车型的不同级别车辆由于车辆性能不同所需要控制器的算力(即控制器的计算控制能力)不同,因此,针对不同车型甚至同一车型不同级别的车辆都需要重新设计E/E系统。业界还未见提出一种可支持硬件功能扩展的架构,能够通用适应多种车型。如何实现可支持硬件功能扩展的车载控制器,以提升车载控制器的灵活性和适配性是本领域技术人员所需要解决的问题之一。
基于此本申请实施例提供一种车载控制装置及车内通信系统,用于解决现有技术中车辆的E/E系统灵活性较差且安全性较低的问题。其中,方法和装置是基于同一技术构思的,由于方法及设备解决问题的原理相似,因此装置与方法的实施可以相互参见,重复之处不再赘述。本申请实施例提供一种车载控制装置及车内通信系统,可以应用于车内计算功能和通信功能及所对应的系统,特别是自动驾驶汽车车内计算功能和通信功能及所对应的系统。
本申请使用的场景可以是网关/控制器失效或接口/链路失效,如图1所示,传感器/执行器与网关的连接,传感器/执行器与控制器的连接,网关1与网关2之间的连接,网关1与控制器之间的连接,都有可能发生失效。网关1和网关2、控制器也可能发生网关的整体失效问题。所述网关的整体失效理论上可以包括计算芯片、存储芯片、交换芯片、PHY芯片、线缆、连接器、电源等电子器件都有发生随机失效的可能性,或在碰撞颠簸中发生松动脱落损坏导致失效的可能性。以上的器件或者单元失效都会导致计算功能系统和通信功能系统的失效,会危及汽车特别是自动驾驶汽车的功能安全。
本申请实施例中所涉及的多个,是指两个或两个以上。
需要理解的是,在本申请的描述中,“第一”、“第二”等词汇,仅用于区分描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,也不能理解为指示或暗示顺序。
下面结合附图对本申请实施例提供的车载控制装置以及车内通信系统进行具体说明。
本申请提供一种车载控制装置。该装置包括:至少一个背板,以及至少一个插板,其中,每个背板连接至少一个插板中的一个或多个。背板,用于实现至少一个插板之间的数据交换,以及至少一个插板与其它设备之间的数据交换,其它设备为除车载控制装置以外的器件。至少一个插板,用于实现车载控制装置的逻辑功能。例如,以装置包括两个背板,以及3个插板为例,其中,背板1与插板1相连,背板2与插板2、插板3相连,参阅图2所示,背板2可以实现插板2与插板3之间的数据交换,即实现同一个背板内部两个或多个插板之间的数据交换,和/或,背板2可以实现插板2与插板1之间的数据交换和/或插板3与插板1之间的数据交换,和/或,背板2可以实现插板2和/或插板3与其它设备之间的数据交换。应理解这里仅是一种示例性说明,并不对装置中包括的背板、插板的数量、背板与插板的连接方式等进行具体限定。
其中,其它设备可以但不限于包括如下器件中的一个或多个:传感器(如毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、摄像头、定位系统如全球定位系统(global positioningsystem,GPS)、惯性传感器如惯性测量单元(nertial measurement unit,IMU)、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器、光强度传感器等车上用到传感器、T-Box传递的传感器信息等)、执行器(即执行装置的电控单元,例如可以是伺服电机电控单元、液压装置的电控单元或者专用系统ECU,专用系统如防锁死刹车系统(anti-lock braking system,ABS)、电子稳定控制系统(electronic stability pProgram,ESP)系统等,本申请实施例后续简称执行器)、网关(即位置网关,本申请实施例后续简称网关,用于承担路由交换功能,是一个交换机或路由器,可以独立,也可以与车载控制装置集成)。此外,其它设备还可以包括其它车载控制装置。
车载控制装置,可以用于承担某一个功能的计算和控制,可以独立也可以与网关集成,具体的可以是车载计算平台或车载电脑、域控制器、多域控制器,如自动驾驶控制器、信息娱乐控制器等。示例性的,车载控制装置的逻辑功能可以但不限于包括自主驾驶、辅助架势、信息娱乐功能、整车控制功能、路径规划、运动规划、运动预测、路径预测、感知定位等等。该车载控制装置部署在车辆中。
作为一种可能的实施方式,本申请实施例设计的车载控制装置可以部署在车辆的底盘上,构成车载通信底盘。通过将车载控制装置部署在车辆的底盘上可以加强对车载控制装置的外部保护。
应理解,本申请实施例涉及的网元(如车载控制装置、传感器、执行器、网关等)是逻辑概念,在实际中网元的形态可以是一个实体设备,盒子,也可能是一块单板,或者单板上的一个芯片或者区域所实现的功能。在实际中多个网元还可能会合成一个设备,例如网关和车载控制装置在本申请实施例中可以合成为一个设备,背板相当于网关的逻辑功能,插板相当于控制器的逻辑功能。
本申请实施例提供的车载控制装置便于背板、插板的添加或减少,车载控制装置中背板、插板的数量可以根据实际需求进行调整,通过控制背板、插板的数量,从而可以控制车载控制装置的算力(即计算控制能力),例如,当车辆需求的算力较大时,可以通过增加车载控制装置的背板、插板的数量,从而可以增加车载控制装置的算力。再例如,当车辆需求的算力较小时,可以通过减少车载控制装置的背板、插板的数量,从而可以降低车载控制装置的算力。可见,本申请实施例中,车载控制装置可支持硬件功能扩展的架构,能够通用适应多种车型。
为了方便描述,下面以至少一个背板包括的第一背板,至少一个插板包括的第一插板为例进行说明。
一种实现方式中,第一背板的一面上可以包括一个或多个插槽,第一背板可以通过插槽连接插拔。例如,如图3所示,背板上可以包括三个插槽,因此该背板可以支持连接3个插板。应理解,这里仅是示例性说明,并不对背板包括的插槽数量以及位置进行具体限定。
具体实施中,任意两个插槽之间可以保留一定的距离,从而插板之间可以保留一定的距离。例如,如图4所示,任意两个插槽之间可以间隔6mm,插板的厚度可以为14mm,插板的长度可以为345mm等等。这里的长度均为示例性说明,并不对插槽之间的间隔。插板的厚度、长度等进行具体限定。
进一步的,第一背板上的插槽可以包括至少一个电源插针、至少一个内部互联插针、外部接口插针等。其中,电源插针可以用于为背板供电,内部互联插针可以用于实现各个插板之间的数据交换,外部接口插针可以用于实现插板与其它设备之间的数据交换。以背板包括3个插槽为例,可以参阅图5所示。图5仅是一种示例性说明,并不对插槽的数量、位置、插槽中插针的数量以及位置进行具体限定。
第一背板的另一面上可以包括至少一个外部接口,如CAN接口、以太网口、吉比特多媒体串行链路(gigabit multimedia serial link,GMSL)接口等等,如图6所示。外部接口用于实现第一背板与其它设备(如传感器、执行器、网关、其它车载控制装置等等)之间的数据交换。
本申请实施例中,第一插板可以包括一个或多个插板分区,其中,一个或多个插板分区相互独立。此外,第一背板也可以包括一个或多个背板分区,其中,一个或多个背板分区相互独立,该一个或多个插板分区均具备实现第一插板实现的逻辑功能的能力。例如,以第一背板包括背板分区1和背板分区2为例,第一背板可以如图7所示。
需要说明的,本申请实施例中所述分区的含义是两个或者多个具有相同的计算或者通信功能单元,所述单元可以在同一个单板(背板或插板均可以作为一个单板),分别具有独立的器件能够独立工作,不受其他分区失效的影响。
本申请实施例中涉及到的背板分区:背板分区中分别有独立的路由功能,独立的插槽,形成独立的路由交换,独立的进行单板间或对外通信能力。
其中,每个背板分区上的插槽可以与其他背板分区连接。也可以只与本背板分区连接。
本申请实施例中涉及到的插板分区:插板分区分别有独立工作并实现相同逻辑功能的单元,例如自动驾驶控制功能可以是一块插板实现,这块插板可以分为A、B两个插板分区,每个插板分区具有独立的芯片和器件形成独立的计算能力。同时插板分区,还有独立的插针与背板的插槽连接。
其中,每个插板分区上的插针可以与其他插板分区连接。也可以只与本插板分区连接。
进一步的,第一背板的至少一个背板分区可以分别包括路由子系统,该路由子系统可以是独立的,即该路由子系统可以独立工作。每个路由子系统,用于实现与路由子系统所在的背板分区连接的各个插板分区之间的数据交换,以及用于实现与路由子系统所在的背板分区连接的插板分区与其它设备之间的数据交换。例如,假设背板分区1连接插板分区1~3,则该背板分区1中的路由子系统可以实现插板分区1~3中任意两个插板分区之间的数据交换,以及,可以实现插板分区1~3任一插板分区与其它设备之间的数据交换。
需要说明的是,本申请实施例所涉及的“独立”指具备单独工作的能力,但不限定只能单独工作,也可以协作。即“一个或多个插板分区相互独立”,也可以理解为:该一个或多个插板分区均具备实现第一插板实现的逻辑功能的能力。同理,“一个或多个背板分区相互独立”,也可以理解为:该一个或多个背板分区均具备实现第一背板实现的逻辑功能的能力。
具体实施中,第一插板实现的逻辑功能可以由第一插板的单个插板分区实现。或者,第一插板实现的逻辑功能由第一插板的两个及以上插板分区相互协作实现,示例性的,若第一插板内的第一插板分区的算力不足时,可以由第一插板内的第二插拔分区协助第一插板分区来实现第一插板分区应该实现的逻辑功能,即第一插板分区与第二插板分区相互协作实现第一插板实现的逻辑功能,从而可以形成插板内的算力扩展,进而可以提升第一插板的性能。
由于第一插板的各个插板分区具备单独工作的能力,因此当第一插板内的某个插板分区失效时,可以由第一插板内的其他插板分区接替该失效插板分区的工作。例如,所述第一插板的第一插板分区失效,则所述第一插板分区实现的逻辑功能由所述第一插板的第二插板分区实现。其中,第二插板分区可以是一个插板分区,也可以是多个插板分区,这里不做具体限定。
示例性的,第一插板的一个或多个插板分区中可以包括一个主插板分区以及一个或多个备插板分区,当主插板分区失效时,可以由一个或多个备插板分区中的一个或多个来接替主插板分区的工作。
一种示例性说明中,第一插板内的各个插板分区的算力可以相同,也可以存在差异。例如,第一插板的主插板分区的算力(即计算控制能力,本申请实施例中统一称为算力)可以大于第一插板的备插板分区的算力。
同理,由于第一背板的各个背板分区具备单独工作的能力,因此当第一背板内的某个背板分区失效时,可以由第一背板内的其他背板分区接替该失效背板分区的工作。例如,第一背板的一个或多个背板分区中包括主背板分区以及备背板分区,当主背板分区失效时,可以由备背板分区接替主背板分区的工作。
假设第一背板连接第一插板。第一插板的插板分区与第一背板的背板分区直接的连接关系可以为如下三种连接方式中的任一种,下面以第一插板包括4个插板分区,第一背板包括4个背板分区为例对三种连接方式进行说明。
连接方式一,如图8所示,第一插板的一个插板分区连接第一背板的一个背板分区相连,即第一插板的插板分区与第一背板的背板分区一一连接。
连接方式二,如图9所示,第一插板的每个插板分区连接第一背板的两个及以上背板分区(即第一背板的一部分背板分区)相连。
连接方式三,如图10所示,第一插板的每个插板分区连接第一背板的所有背板分区相连。
应理解,图8~图9仅是一种示例性说明,并不对背板分区的数量、插板分区的数量、背板分区与插板分区的连接关系进行具体限定。
上述三种连接方式可以使得任意一个插板分区出现失效都不用影响其他插板分区的计算功能和通信功能,以及背板分区的通信功能。任意一个背板分区出现失效也都不影响其他背板分区的通信功能,以及插板分区的计算功能。例如,图8所述的连接方式中,若插板分区1或者背板分区1失效,则可以由插板分区2来实现第一插板实现的逻辑功能,并可以由背板分区2与其它插板、其它设备交换数据。又例如,图9所述的连接方式中,若插板分区2失效,则可以由插板分区1来实现第一插板实现的逻辑功能,并可以由背板分区2与其它插板、其它设备交换数据。或者,若背板分区1失效,则可以依然由插板分区1来实现第一插板实现的逻辑功能,并可以由背板分区2与其它插板、其它设备交换数据。再例如,图10所述的连接方式中,若插板分区1失效,则可以由插板分区2来实现第一插板实现的逻辑功能,并可以通过背板分区1与其它插板、其它设备交换数据。或者,若背板分区1失效,则可以依然由插板分区1来实现第一插板实现的逻辑功能,并可以通过背板分区2与其它插板、其它设备交换数据。
通过上述方法可以实现插板和背板之间的通信备份。并且,若第一插板的插板分区与第一背板的背板分区采用图8所示的连接方式一,可以在实现插板和背板之间的通信备份的同时,还可以有效的降低背板与插板之间连接的复杂度。
一种示例性说明中,第一背板可以包括至少一个接口分区,每个接口分区包括至少一个外部接口。其中,接口分区可以与背板分区相连,具体的,接口分区与背板分区的连接方式具体可以参阅插板分区与背板分区的连接方式,这里不再重复赘述。
本申请实施例中涉及的接口分区:位于背板上与其它车载控制装置连接的对外接口,位于背板或者插板上与其它传感器、执行器连接的对外接口。对外接口分区具有独立的物理接口。
其中,每个接口分区可以与背板上的多个背板分区或者1个背板分区连接。
进一步的,接口分区与背板的背板分区连接,可以指:接口分区可以与背板分区的插槽内的外部接口插针存在连接关系。
通过上述方法可以实现外部接口和背板之间的通信备份。
作为一种可能的实施方式,可以将其它设备中的传感器或执行器进行分组,不同组接入到不同背板分区或者插板分区。例如,其它设备包括至少两个探测功能相同或相似的传感器,该至少两个探测功能相同或相似的传感器对应的外部接口可以分别位于不同的接口分区内,从而使得该至少两个探测功能相同或相似的传感器可以接入到不同背板分区或者插板分区。又例如,其它设备包括至少两个执行功能相同或相似的执行器,该至少两个执行功能相同或相似的执行器对应的外部接口可以分别位于不同的接口分区内,从而可以使得该至少两个执行功能相同或相似的执行器可以接入到不同背板分区或者插板分区。
示例性的,探测功能相同或相似的传感器可以指探测范围相同的传感器。例如,车右前/左前区域,多个AD/ADAS传感器具有相同或者相似的探测范围。从而可以将车右前/左前区域,多个AD/ADAS传感器分别接入到不同的背板分区或者插板分区。
或者,探测功能相同或相似的传感器也可以指探测距离相同的传感器。
又或者,探测功能相同或相似的传感器指传感器类型相同的传感器。例如,多个摄像头为传感器类型相同的传感器,多个毫米波雷达为传感器类型相同的传感器,多个激光雷达为传感器类型相同的传感器,多个超声波雷达为传感器类型相同的传感器等等。可以将这些传感器进行分别接入到不同的背板分区接口或者插板分区接口。
或者,探测功能相同或相似的传感器还可以指应用场景相同的传感器。例如,能够完成靠边停车的传感器可以视为探测功能相同或相似的传感器,又例如,能够完成夜间靠边停车的传感器也可以视为探测功能相同或相似的传感器。
或者,探测功能相同或相似的传感器还可以指具有相同或相似探测功能的传感器。例如,车上有2个或者多个GPS作为定位输入或者时钟(Grand Master),该2个或者多个GPS可以为探测功能相同或相似的传感器,从而可以将该2个或者多个GPS分别接入到不同的背板分区或者插板分区。
执行功能相同或相似的执行器可以指执行相同或相似动作的执行器。
通过上述方法,当某一个背板分区或者插板分区失效的时候,使得其他背板分区或插板分区可以通过相同或相似功能的传感器进行探测,或者通过相同或相似功能的执行器执行相应的动作,从而使得车辆可以在某一个背板分区或者插板分区失效仍然保持具有一定的探测感知能力,或者保持一定的控制能力,避免由于某一背板分区或者插板分区的失效导致全部无法感知“全盲”的状态,或者,避免由于某一背板分区或者插板分区失效造成执行器全部无法被控制器控制的情况,由此可以采取紧急措施安全路边停车,或者降低自动驾驶等级人接手驾驶。
在具体实施中,第一背板也可以不进行分区,但是第一背板可以包括一个或多个路由子系统,这一个或多个路由子系统可以具有独立工作的能力。其中,第一背板的每一个路由子系统可以连接第一背板的一个接口分区。在这种实施方式中,第一背板的一个或多个路由子系统可以对应一个供电单元,即第一背板的一个或多个路由子系统可以连接一组电源插针。这种方式可以节省一些器件,从而可以降低成本。
在一些实施例中,本申请实施例设计的车载控制装置可以包括至少两个逻辑功能相同的插板,例如都可以实现自动驾驶功能,则两个插板之间可以形成板间算力冗余备份或者算力扩展。
示例性的,车载控制装置(即至少一个或多个插板)中可以包括至少两个第二插板,至少两个第二插板均能够实现第一逻辑功能,第一逻辑功能可以是车载控制装置的逻辑功能的部分或全部。其中,第一逻辑功能可以由一个第二插板实现。
进一步的,若其中一个第二插板失效,则该第二插板分区实现的逻辑功能由其他第二插板中一个或多个第二插板执行。
示例性的,至少两个第二插板中可以包括主插板和备插板,若主插板失效,则备插板可以接替主插板的工作来实现第一逻辑功能。主插板和备插板的算力可以有差别,如主插板的算力可以大于备插板的算力。
示例性的,车载控制装置(即至少一个或多个插板)中可以包括至少两个第三插板,其中,至少两个第三插板可以相互协作实现第二逻辑功能,第二逻辑功能是逻辑功能的部分或全部。
进一步的,若其中一个第三插板失效,则该第三插板分区实现的逻辑功能由其他第三插板中一个或多个第三插板执行。
本申请实施例提供的车载控制装置便于背板、插板的添加或减少,车载控制装置中背板、插板的数量可以根据实际需求进行调整,通过控制背板、插板的数量,从而可以控制车载控制装置的算力(即计算控制能力),使得车载控制装置可以方便的进行硬件的升级,从而可以适配不同车型或者同一车型不同的配置,以及后装的需求。
此外,本申请实施例通过将插板、背板、背板上的对外接口进行分区,以实现板内算力备份或者算力扩展。通过在背板上插有2个及以上逻辑功能相同的插板,例如都完成自动驾驶功能,则两个插板之间可以形成板间算力备份或者算力扩展。本申请实施例从架构和系统设计层面提供计算和通信能力的冗余,从而可以在控制器部件发生失效情况下,能够确保汽车特别是自动驾驶汽车的功能安全。并且,本申请实施例设计的车载控制装置可以将分布式架构的外部传输变为内部传输,从而可以降低的冗余备份的技术实现难度,以及降低代价和成本。
本申请还提供一种车内通信系统。该系统包括:至少两个如图2~图10任一的车载控制装置。其中,至少两个车载控制装置均能够实现第三逻辑功能。
车载控制装置,可以用于承担某一个功能的计算和控制,可以独立也可以与网关集成,具体的可以是车载计算平台或车载电脑、域控制器、多域控制器,如自动驾驶控制器、信息娱乐控制器等。示例性的,车载控制装置的逻辑功能可以但不限于包括自主驾驶、辅助架势、信息娱乐功能、整车控制功能、路径规划、运动规划、运动预测、路径预测、感知定位等等。
该车内通信系统可以部署在车辆中。作为一种可能的实施方式,车内通信系统中的车载控制装置可以部署在车辆的底盘上,构成车载通信底盘。通过将车载控制装置部署在车辆的底盘上可以加强对车载控制装置的外部保护。
具体实施中,第三逻辑功能可以是车载控制装置的逻辑功能的部分或全部。若第三逻辑功能为车载控制装置的逻辑功能的部分,所述至少两个车载控制装置还可以包括其它逻辑功能。进一步的,所述至少两个车载控制装置包括的其它逻辑功能可以完全相同,也可以不完全相同。
此外,车内通信系统中还可以包括其它的车载控制装置,其它的车载控制装置可以实现第三逻辑功能以外的其它逻辑功能。
一种实现方式中,第三逻辑功能可以由至少两个车载控制装置中的一个车载控制装置实现。
另一种实现方式中,第三逻辑功能也可以由至少两个车载控制装置中的两个及以上车载控制装置相互协作实现。
进一步的,若至少两个车载控制装置中一个车载控制装置失效,则第三逻辑功能可以由至少两个车载控制装置中其他车载控制装置中的一个或多个车载控制装置实现。
示例性的,至少两个车载控制装置的各个至少两个车载控制装置的算力可以相同,也可以存在差异。例如,至少两个车载控制装置可以包括一个主车载控制装置以及一个或多个备车载控制装置,其中,主车载控制装置的计算控制能力(本申请实施例中统一称为算力)可以大于备车载控制装置的算力。
在一些实施例中,所述至少两个车载控制装置的背板也可以不分区,主车载控制装置和备车载控制装置之间可以通过1条链路或2条链路进行连接。通过这种方法可以降低背板走线的复杂度。
在一些实施例中,至少两个车载控制装置均包括一个或多个第一接口,第一接口用于实现至少两个车载控制装置之间的数据交换。
示例性的,以至少两个车载控制装置中的第一车载控制装置和第二车载控制装置为例,对至少两个车载控制装置中车载控制装置之间的连接关系进行说明。具体实施中,第一车载控制装置和第二车载控制装置之间的连接方式,具体可以参阅图8~图9所示第一背板的背板分区和第一插板的插板分区之间的连接方式,这里不再重复赘述。
为了更好的理解第一车载控制装置和第二车载控制装置的连接方式,下面以第一车载控制装置包括2个第一接口,分别为接口1-1和接口1-2,第二车载控制装置包括2个第一接口,分别为接口2-1和接口2-2为例进行说明。
一种实现方式中,如图11所示,第一车载控制装置与第二车载控制装置之间通过接口1-1连接接口2-1,接口1-2连接接口2-2的方式进行连接。如果接口1-1和接口2-1之间的连接发生失效,则第一车载控制装置与第二车载控制装置通过接口1-2和接口2-2之间的接口互联进行数据交换。
或者,如图12所示,第一车载控制装置与第二车载控制装置之间通过接口1-1连接接口2-2,接口1-2连接接口2-1的方式进行连接。如果接口1-1和接口2-2之间的连接发生失效,则第一车载控制装置与第二车载控制装置通过接口1-2和接口2-1之间的接口互联进行数据交换。
另一种实现方式中,如图13所示,第一车载控制装置与第二车载控制装置之间通过1接口1-1分别与接口2-1/2-2连接,接口2-1分别与接口1-1/1-2连接。
应理解,图11~图13仅是一种示例性说明,并不对车载控制装置的第一接口的数量进行具体限定。若车载控制装置包括更多的接口,连接方式可以参阅图11~图13所示,重复之处不再赘述。
进一步的,第一车载控制装置的接口1-1和接口1-2可以分别位于两个接口分区,若第一车载控制装置的背板包括一个或多个背板分区,该一个或多个背板分区可以通过与图8~图10所示任一种连接方式类似的方式进行连接。若第一车载控制装置的插板包括一个或多个插板分区,该一个或多个插板分区可以通过图8~图10所示任一种连接方式进行连接。
同理,第二车载控制装置的接口2-1和接口2-2可以分别位于两个接口分区,若第二车载控制装置的背板包括一个或多个背板分区,该一个或多个背板分区可以通过与图8~图10所示任一种连接方式类似的方式进行连接。若第二车载控制装置的插板包括一个或多个插板分区,该一个或多个插板分区可以通过图8~图10所示任一种连接方式进行连接。
上述方式中,两个背板分区分别与两个接口分区都有连接,并且两个背板分区与各个插板分区也都有互联,所以即使某个车载控制装置的某个背板分区或者某个插板分区或者某个接口分区失效,车内通信系统仍然可以正常进行通信和计算功能。
并且通过图13所示的连接方式,在任意一条通信线路发生失效的情况下,都有其他线路连接,不会由于数据都需要某一个分区的路由系统转发造成该分区路由系统负载压力过大的情况。
本申请实施例所设计的车内通信系统还可以包括其它设备,其它设备包括至少一个传感器(如毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、摄像头、定位系统如GPS、惯性传感器如IMU、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器、光强度传感器等车上用到传感器、T-Box传递的传感器信息等)和/或至少一个执行器(即执行装置的电控单元,例如可以是伺服电机电控单元、液压装置的电控单元或者专用系统ECU,专用系统如ABS、ESP系统等),此外,其他设备还可以包括网关(即位置网关,本申请实施例后续简称网关,用于承担路由交换功能,是一个交换机或路由器,可以独立,也可以与车载控制装置集成)等设备,这里不再一一列举。
应理解,本申请实施例涉及的网元(如车载控制装置、传感器、执行器、网关等)是逻辑概念,在实际中网元的形态可以是一个实体设备,盒子,也可能是一块单板,或者单板上的一个芯片或者区域所实现的功能。在实际中多个网元还可能会合成一个设备,例如网关和车载控制装置在本申请实施例中可以合成为一个设备,背板相当于网关的逻辑功能,插板相当于控制器的逻辑功能。
其中,其它设备可以与第三逻辑功能相关。其它设备连接至少两个车载控制装置。
作为一种可能的实施方式,可以将其它设备中的传感器或执行器进行分组,不同组接入到不同背板分区或者插板分区。例如,其它设备包括至少两个探测功能相同或相似的传感器,该至少两个探测功能相同或相似的传感器对应的外部接口可以分别位于不同的接口分区内,从而使得该至少两个探测功能相同或相似的传感器可以接入到不同背板分区或者插板分区。又例如,其它设备包括至少两个执行功能相同或相似的执行器,该至少两个执行功能相同或相似的执行器对应的外部接口可以分别位于不同的接口分区内,从而可以使得该至少两个执行功能相同或相似的执行器可以接入到不同背板分区或者插板分区。
示例性的,探测功能相同或相似的传感器可以指探测范围相同的传感器。例如,车右前/左前区域,多个AD/ADAS传感器具有相同或者相似的探测范围。从而可以将车右前/左前区域,多个AD/ADAS传感器分别接入到不同的背板分区或者插板分区。
或者,探测功能相同或相似的传感器也可以指探测距离相同的传感器。
又或者,探测功能相同或相似的传感器指传感器类型相同的传感器。例如,多个摄像头为传感器类型相同的传感器,多个毫米波雷达为传感器类型相同的传感器,多个激光雷达为传感器类型相同的传感器,多个超声波雷达为传感器类型相同的传感器等等。可以将这些传感器进行分别接入到不同的背板分区接口或者插板分区接口。
或者,探测功能相同或相似的传感器还可以指应用场景相同的传感器。例如,能够完成靠边停车的传感器可以视为探测功能相同或相似的传感器,又例如,能够完成夜间靠边停车的传感器也可以视为探测功能相同或相似的传感器。
或者,探测功能相同或相似的传感器还可以指具有相同或相似探测功能的传感器。例如,车上有2个或者多个GPS作为定位输入或者时钟(Grand Master),该2个或者多个GPS可以为探测功能相同或相似的传感器,从而可以将该2个或者多个GPS分别接入到不同的背板分区或者插板分区。
执行功能相同或相似的执行器可以指执行相同或相似动作的执行器。具体的,其它设备可以通过多条物理连接线分别连接至少两个车载控制装置。以其他设备包括传感器、执行器和网关,其他设备与两个车载控制装置相连为例进行说明,如图14所示,传感器、执行器和网关,可分别采用两路物理连接线连接两个车载控制装置,同时向两个车载控制装置传输相同的信息,从而当其中一路失效时另一路的信息可以保证系统正常工作。或者,两条物理连接传输不同的信息(比如,摄像头可以产生2种数据,一种是原始的图像数据(Raw data),另一种是基于Raw data做的一个物体识别对象(Object),Object数据量较Rawdata小很多。在两条物理连接线上,可以一路传Raw data数据,一路传输Object数据,当其中一路失效时另一路的信息提供保障系统正常工作的基本信息。
或者,其他设备也可以通过一条总线连接至少两个车载控制装置。以其他设备包括传感器、执行器和网关,其他设备与两个车载控制装置相连为例进行说明,如图15所示,传感器、执行器和网关,可以采用汽车总线技术(比如CAN、LIN),同时连接到两个车载控制装置,当其中一路信息失效时另一路的信息可以保证系统正常工作。总线在图15中以粗线表示,该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图15中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
本申请实施例中,车内通信系统包括的车载控制装置可以部署在车辆的底盘上,从而可以加强对车载控制装置的外部保护,构成车载通信底盘。
为了更好的理解本申请实施例,下面以车内通信系统包括2个车载控制装置为例,结合具体场景进行说明。其中,2个车载控制装置的算力可以不同,车载控制装置1的算力可以大于车载控制装置2的算力。
如图16所示,车载控制装置1、车载控制装置2中均采用图7~图10所示的方法,即外部接口分别位于两个接口分区、背板包括两个背板分区以及插板包括两个插板分区,且两个接口分区、两个背板分区以及两个插板分区之间相互连接。从而,车载控制装置1与车载控制装置2之间可以形成控制装置级的算力备份或者算力扩展。
假设车载控制装置1包括3个插板,其中,插板1-1可以实现自动驾驶主功能,插板1-2可以实现信息娱乐功能,插板1-3可以实现整车控制辅助功能,并且插板1-3还具有判决插板1-1的两个插板分区分别输出的两路车辆控制信息和插板2-1输出的一路车辆控制信息,选择其中的一路车辆控制信息到整车控制的辅助功能,即插板1-3选择插板1-1的两个插板分区分别输出的两路车辆控制信息和插板2-1输出的一路车辆控制信息中的一路车辆控制信息实现整车控制辅助功能。车载控制装置2中包括两个插板,其中,插板2-1可以实现自动驾驶辅助功能,插板2-2可以实现整车控制主功能,插板2-2还具有判决插板2-1的两个插板分区输出的两路车辆控制信息和插板1-1输出的一路车辆控制信息,选择发送一路到整车控制的主功能,即插板2-2可以选择插板2-1的两个插板分区分别输出的两路车辆控制信息和插板1-1输出的一路车辆控制信息中的一路车辆控制信息来实现整车控制主功能。
基于上述车内通信系统,在发生车载控制装置1中的自动驾驶主功能(即插板1-1)失效时,车载控制装置2中的自主驾驶辅助功能(即插板2-1)启动紧急安全停车。
进一步的,车载控制装置1中的自动驾驶主功能(即插板1-1)工作可以需要所有传感器的Raw Data、Object等全部信息进行感知融合规划控制。车载控制装置2中的自动驾驶辅助功能(即插板2-1)可以只需要部分信息完成紧急安全停车,例如,只需要Object信息,和/或部分传感器的信息。
本申请实施例中还提供了一种以图2~图10所示车载控制装置为基础的车内通信系统。任意两个车载控制装置之间可以通过各自背板上的接口连接。任意两个车载控制装置之间的互联,可以通过多条线路互联或者接口分区互联,形成两个车载控制装置之间的互联备份。这种备份方式即使在2个车载控制装置组网情况下也可以实现。
并且,车内通信系统中可以有1个作为主车载控制装置,其他作为辅助车载控制装置。主车载控制装置与辅助车载控制装置之间可以形成控制器级的算力冗余备份或者算力扩展,并且,本申请实施例可以更容易在车内条件下节省安装空间,降低综合成本。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请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,本申请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。
本申请是参照根据本申请的方法、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。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。