[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

说明书

本发明公开了一种基于多目标设计的车载网络区域架构方法和车辆，该方法包括：设置与车载网络区域架构相关的物理设备；根据设计判据初步确定网桥整形周期T的取值范围；设置通信内存占用、系统回路延时、网络吞吐量、链路负载率为架构性能评价目标；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。本发明采用网桥整形策略和车载网络信息的扁平交换，提出了一种基于多目标设计的车载网络区域架构方案，解决了智能汽车新型电子电气架构下的网关设计复杂、网络拥塞、链路上流量易爆发、实时性不好且时延分析复杂等难题，将汽车电子电气架构设计进一步简单化。

技术领域

本发明涉及车载领域，具体为一种基于多目标设计的车载网络区域架构方法和车辆。

背景技术

随着汽车产业快速发展，汽车功能需求越来越丰富多样，车载电子器件、ECU数量越来越多，汽车通信网络越来越复杂，相应的电子电气架构设计开发理论应运而生，对整车平台顶层进行统筹规划的问题一般遵循V型流程，主要考虑网络拓扑、通信性能、项目开发周期以及可实现性等几个方面，然而对新架构下的通信性能缺乏明确且可靠的评价指标。

在E/E架构发展逐步演进的趋势下，基于以太骨干网的集中式网络架构已经逐步成为主流，其中区域架构是根据车辆物理空间布局集群的一种典型集中式网络架构，主要特点为：在中央计算单元中引入高性能处理器，进行数据处理和子系统协调及任务决策，大大提升了硬件整合度与系统可拓展性；同时，采用车载以太网作为区域控制器间的通信方式，极大地提升了通信带宽与信息安全，降低了系统供电复杂度和线束重量、成本。

由于在区域架构的基本形式中，一般涉及以太网、CAN、LIN、CANFD等多种复杂车载网络通信协议，为了保证通信的实时性和可靠性，目前各主机厂和科研机构纷纷提出各种流量监管、整形和调度策略，以提供对跨异构网络的数据包传输精确保证，但是要设计不同场景下的路由策略、整形器、调度器以及配置参数和算法并不容易。如何在保证车载网络通信强实时性、高可靠性、大吞吐量的前提下将电子电气架构设计进一步简单化还有待商榷。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种基于多目标设计的车载网络区域架构方法和车辆。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于多目标设计的车载网络区域架构方法，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；

（2）根据设计判据初步确定网桥整形周期T的取值范围；

（3）设置通信内存占用、系统回路延时、网络吞吐量、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。

所述步骤（1）中，中央计算单元包括中央交换机、网桥、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、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、充电电池管理等；智能驾驶模块用于实现车道保持、自适应巡航控制、自动紧急制动等智能驾驶功能；智能座舱模块用于实现仪表大屏显示、行车记录、人机交互等功能。

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可以通过更多的路径交换。

所述步骤（1）中，车载以太网采用100BASE-T1技术。