[发明专利]一种基于多目标设计的车载网络区域架构方法和车辆

权利要求书

1.一种基于多目标设计的车载网络区域架构方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)设置与车载网络区域架构相关的物理设备：包括中央计算单元、左前区域控制器、右前区域控制器和后区域控制器，通过车载以太网通信连接，且车载网络信息进行扁平交换；

所述步骤(1)中，中央计算单元包括中央交换机、网桥和高性能处理器，中央交换机与各区域控制器相连，仅负责转发；网桥与传感器节点、执行器节点及ECU相连，进行流量整形；高性能处理器包括车联网模块、智能车控模块、智能驾驶模块和智能座舱模块；所述车联网模块用于实现车辆与云端互联通信，智能车控模块用于实现电机控制、转向控制和充电电池管理；智能驾驶模块用于实现车道保持、自适应巡航控制和自动紧急制动智能驾驶功能；智能座舱模块用于实现仪表大屏显示、行车记录和人机交互功能；

所述步骤(1)中，车载网络信息进行扁平交换，传感器节点、执行器节点和ECU根据物理空间上就近原则直接连接到区域控制器或者中央计算单元的网桥上，连接到左前区域控制器、右前区域控制器和后区域控制器内网桥的整形后发送至交换机，然后发送至中央计算单元，连接到中央计算单元内网桥的整形后发送至高性能处理器，从而实现车载网络信息通过多路径交换；

(2)根据设计判据初步确定网桥整形周期T的取值范围；

所述步骤(2)中，网桥包括多条数据流、队列缓冲区、门控列表和输出端口；网桥整形周期具体为：数据流进入队列缓冲区，每一条发送队列对应一个门控，门控有“Open”和“Close”两种状态，仅当数据所在发送队列的门控状态为“Open”的情况下，该队列缓冲区中的数据才传输，继而实现了在每个周期内只传输特定的数据流；

所述步骤(2)中网桥整形周期T设计同时满足的判据，具体为：

网桥的整形周期T需要满足的判据一为：

式中，n为数据流的个数，∑()表示求和运算，B_n为该数据流中的数据包长度，P_n为该数据流的个数，R为链路的传输速率；

网桥的整形周期T需要满足的判据二为：

式中，T为整形周期，m为帧的个数，max{}表示取最大值运算，Len_m为单个帧的长度，v为总线的传输速率；

网桥的整形周期T需要满足的判据三为：

τ_loop＝SUP(τ_s+τ_sc+τ_c+τ_ca+τ_a)τ_max

式中，τ_loop为系统回路延时，SUP为上界算子，τ_s为传感器的延时，τ_sc为传感器到控制器的延时，τ_c为控制器的延时，τ_ca为控制器到执行器的延时，τ_a为执行器的延时,τ_max为系统设计时所能容忍的最大延时；

(3)设置通信内存占用、系统回路延时、网络吞吐量和链路负载率为架构性能评价目标；

(4)根据设计需求确定架构性能评价目标最优解，确定网桥的整形周期T。

2.根据权利要求1所述的一种基于多目标设计的车载网络区域架构方法，其特征在于：所述步骤(1)中，车载以太网采用100BASE-T1技术。

3.一种车辆，其特征在于：包括应用权利要求1或2所述的基于多目标设计的车载网络区域架构方法。