车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法技术

本发明专利技术属于车辆信息网络技术领域，具体涉及一种车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法，该方法包括车辆信息系统网络传输模型的构建、虚拟接入、直连物理链路的信息传输状态维护、信息传输接入需求管理、网络信息传输延时估计以及物理传输路径选择。该方案面向含有多种异构网络的车辆信息系统，在信息发送时，不指定固定的传输路径，依靠车辆信息系统自适应决策满足信息传输需求的发送和接收节点之间数据传输的物理路径。与现有技术相比较，该方法可以在多种异构网络互连、或网络节点、连接关系、拓扑发生变化的情况下，自适应地满足各个信息的传输，而不需要预先或重新设计所有信息在每一个物理网络上的传输协议、周期等。

Information Adaptive Transmission Method in Vehicle Heterogeneous Interconnection Network

The invention belongs to the field of vehicle information network technology, and specifically relates to an information adaptive transmission method in vehicle heterogeneous interconnection network. The method includes the construction of network transmission model of vehicle information system, virtual access, maintenance of information transmission status of direct physical link, information transmission access requirement management, estimation of network information transmission delay and selection of physical transmission path. This scheme is oriented to the vehicle information system with heterogeneous networks. When sending information, it does not specify a fixed transmission path. It relies on the vehicle information system to make self-adaptive decisions to meet the needs of information transmission and the physical path of data transmission between sending and receiving nodes. Compared with the existing technology, this method can adaptively satisfy the transmission of various information in the case of various heterogeneous network interconnections, or network nodes, connection relationships, and topological changes, without requiring the pre-design or redesign of all information transmission protocols and cycles in each physical network.

【技术实现步骤摘要】
车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法
本专利技术属于车辆信息网络
，具体涉及一种车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法。
技术介绍
目前，公知的车辆数据传输网络包括CAN、LIN、FlexRay、MIC、1553B、MOST、FC、1394、以太网和实时以太网(包括AFDX、TTE、AVB、TSN)，以及用于车内无线信息传输的WiFi、Zigbee通信等。在车辆信息网络架构设计中，常常采用CAN总线连接动力传动，机电系统，LIN总线连接车身控制系统，用以太网传输与音视频多媒体、乘员娱乐等业务相关的信息，采用无线通信传输远端末梢传感器信息；现如今，随着无人驾驶、物联网、人工智能、多传感器数据处理与融合等技术的发展和在车辆上的应用，信息的容量、传输确定性与实时性要求不断提高，因此车辆信息系统又发展出了AVB、TSN、TTE等高速实时网络，这些实时网络负责用于车辆行驶控制与安全相关的视频、传感器、计算处理、显示与人机交互控制等系统的互连，同时兼顾控制软件失效备份等问题，这些新的总线或网络并不一定会取代传统的CAN、FlexRay等网络，而是在不同的功能场景下得到使用。这就带来了车辆信息系统的网络碎片化问题，即车辆信息系统中会同时存在CAN、FlexRay、以太网、FC、TTE/TSN/AFDX等多种信息传输方式。当前，在这种碎片化的网络结构下，通常使用一个或多个网关设备完成跨网络信息的分发，因此，系统内所有信息传输的路径必须确定，在设计阶段就需要根据所有信息传输所需的周期、延时等参数确定采用的总线形式。这一方法的缺点是缺乏灵活性，当车辆传输的信息集合发生较大变化时，需要重新设计车辆的总线、信息流和协议。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：针对车辆信息系统的网络类型越来越多的问题，以及为了克服现有信息传输设计的复杂度较高，扩展性不强的缺点，如何提出一种新型的面向异构车辆网络的信息动态自适应传输方法。其中异构车辆网络是指在一个车辆上存在多种拓扑结构、协议、速率及带宽的总线或网络。该方法面向不同用户的业务及其服务质量要求，需要为每类信息的传输提供可靠的物理路径，并且要求其可以在网络发生拓扑、构型和规模数量变化的情况下支持动态调整和重构。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：构建车辆信息系统网络传输模型；将车辆信息系统中的网络和节点抽象为车辆信息系统网络传输模型，所述车辆信息系统网络传输模型为一种车辆异构互连网络的模型，该模型包括：主干网、分系统网络、终端网络；步骤2：虚拟接入；在车辆信息系统网络传输模型的基础上，将所有车辆信息系统中的物理设备统一编址，划入同一个逻辑网络中；步骤3：维护直连物理链路信息传输状态；在车辆信息系统网络传输模型的基础上，针对具有直连物理链路的两个邻节点，即该两个邻节点之间无需通过其它设备中转即可实现信息的传输，所述直连物理链路即直连数据传输物理链路，定义并监控维护该直连物理链路对信息传输所关注的物理参数；步骤4：管理信息传输接入需求；在车辆信息系统网络传输模型的基础上，针对车辆信息系统中每个设备发起的需要传输的信息，将各个信息在传输时所需要满足的约束全部提取出来并进行管理；步骤5：估计网络信息传输延时；在车辆信息系统的网络中，针对数据传输物理路径中的点对点连接或中间节点的转发服务过程，估计信息的传输延时；步骤6：选择物理传输路径；将信息传输的物理层通路选择抽象为一个在图中寻找路径的数学模型，即求解当给定传输物理链路的参数时，信息传输的需求被满足时的传输路径。其中，所述方法用于针对车辆信息系统中多种异构网络存在时的信息传输，实现信息在车辆异构互连网络中按需自适应互连；所述车辆异构互连网络是指在一个车辆上存在多种拓扑结构、协议、速率及带宽的总线或网络。其中，所述步骤1中，所述车辆信息系统网络传输模型构建中，将车辆信息系统网络抽象为主干网、分系统网络和终端网络，以图形的节点和边的形式表示。其中，所述终端网络为：由点对点连接的串口、硬线或无线网络组成，是传感器或执行器与控制设备之间的信息传输通道。其中，所述分系统网络是连接多个功能相关的设备，从而使这些设备有机的组成一个分系统或车辆的功能体。其中，所述主干网是承载音、视频大容量数据传输，车际通信，车内的乘员显示控制，多媒体及分系统之间互连的网络，主干网采用高带宽的交换式网络。其中，所述步骤2的虚拟接入中，将车辆信息系统网络中所有节点以逻辑地址，设备的中英文名称或16进制编码的方式统一在同一个虚拟网络中。其中，所述步骤3直连物理链路信息传输状态的维护中，定义并监控管理每个具有直连物理链路的节点间的物理链路参数状态，包括：链路的完整性与可用性、传输带宽、支持的协议、安全等级、误码率。其中，所述步骤4的信息传输接入需求的管理中，针对每个车辆信息系统网络中需要传输的信息，通过信息传输接入需求来管理各个信息传输所需要满足的约束，包括：信息传输的端到端延时，传输所需的带宽或传输的信息长度，抖动，传输所需的所需的网络协议，每个信息传输的物理路径。其中，所述步骤5的网络信息传输延时估计中，使用所述步骤3的直连物理链路信息传输状态的维护过程，以及所述步骤4的信息传输接入需求的管理过程中的直连物理链路的带宽、中间节点的转发或服务能力，结合已存在的信息传输，计算得到信息传输的延时估计值。其中，所述步骤6的物理传输路径选择中，通过所述步骤3得到直连物理链路的信息传输状态与能力，通过所述步骤4得到车辆信息系统中各个信息传输所需满足的要求，通过所述步骤5计算得到新增信息传输接入后导致的所有信息传输的延时变化，最终确定新增信息传输时的物理传输路径。(三)有益效果本专利技术技术方案包括车辆信息系统网络传输模型的构建、虚拟接入、直连物理链路的信息传输状态维护、信息传输接入需求管理、网络信息传输延时估计以及物理传输路径选择。该方案面向含有多种异构网络的车辆信息系统，在信息发送时，不指定固定的传输路径，依靠车辆信息系统自适应决策满足信息传输需求的发送和接收节点之间数据传输的物理路径。本专利技术的有益效果是，可以在多种异构网络互连、或网络节点、连接关系、拓扑发生变化的情况下，自适应地满足各个信息的传输，而不需要预先或重新设计所有信息在每一个物理网络上的传输协议、周期等，克服了传统设计中必须预先设计或当传输需求发生改变时必须进行重新设计的问题。附图说明图1是本专利技术车辆信息系统异构网络连接的子系统示意图。图2是本专利技术中所述的一种车辆异构互连网络模型示意图。图中：1.可代表通信子系统；2.可代表视频采集子系统；3.可代表环境感知子系统；4.可代表动力传动子系统；5.可代表信息处理子系统；6.可代表机电子系统；7.可代表人机交互子系统；8.可代表主干网；9.分系统网络；10.终端网络；11.信息传输物理路径。图3是本专利技术技术方案原理示意图。图4是本专利技术技术方案流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。为解决现有技术问题，本专利技术提供一种车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法，如图4所示，所述方法包括如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：构建车辆信息系统网络传输模型；将车辆信息系统中的网络和节点抽象为车辆信息系统网络传输模型，所述车辆信息系统网络传输模型为一种车辆异构互连网络的模型，该模型包括：主干网、分系统网络、终端网络；步骤2：虚拟接入；在车辆信息系统网络传输模型的基础上，将所有车辆信息系统中的物理设备统一编址，划入同一个逻辑网络中；步骤3：维护直连物理链路信息传输状态；在车辆信息系统网络传输模型的基础上，针对具有直连物理链路的两个邻节点，即该两个邻节点之间无需通过其它设备中转即可实现信息的传输，所述直连物理链路即直连数据传输物理链路，定义并监控维护该直连物理链路对信息传输所关注的物理参数；步骤4：管理信息传输接入需求；在车辆信息系统网络传输模型的基础上，针对车辆信息系统中每个设备发起的需要传输的信息，将各个信息在传输时所需要满足的约束全部提取出来并进行管理；步骤5：估计网络信息传输延时；在车辆信息系统的网络中，针对数据传输物理路径中的点对点连接或中间节点的转发服务过程，估计信息的传输延时；步骤6：选择物理传输路径；将信息传输的物理层通路选择抽象为一个在图中寻找路径的数学模型，即求解当给定传输物理链路的参数时，信息传输的需求被满足时的传输路径。...

【技术特征摘要】
1.一种车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：构建车辆信息系统网络传输模型；将车辆信息系统中的网络和节点抽象为车辆信息系统网络传输模型，所述车辆信息系统网络传输模型为一种车辆异构互连网络的模型，该模型包括：主干网、分系统网络、终端网络；步骤2：虚拟接入；在车辆信息系统网络传输模型的基础上，将所有车辆信息系统中的物理设备统一编址，划入同一个逻辑网络中；步骤3：维护直连物理链路信息传输状态；在车辆信息系统网络传输模型的基础上，针对具有直连物理链路的两个邻节点，即该两个邻节点之间无需通过其它设备中转即可实现信息的传输，所述直连物理链路即直连数据传输物理链路，定义并监控维护该直连物理链路对信息传输所关注的物理参数；步骤4：管理信息传输接入需求；在车辆信息系统网络传输模型的基础上，针对车辆信息系统中每个设备发起的需要传输的信息，将各个信息在传输时所需要满足的约束全部提取出来并进行管理；步骤5：估计网络信息传输延时；在车辆信息系统的网络中，针对数据传输物理路径中的点对点连接或中间节点的转发服务过程，估计信息的传输延时；步骤6：选择物理传输路径；将信息传输的物理层通路选择抽象为一个在图中寻找路径的数学模型，即求解当给定传输物理链路的参数时，信息传输的需求被满足时的传输路径。2.如权利要求1所述的车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法，其特征在于，所述方法用于针对车辆信息系统中多种异构网络存在时的信息传输，实现信息在车辆异构互连网络中按需自适应互连；所述车辆异构互连网络是指在一个车辆上存在多种拓扑结构、协议、速率及带宽的总线或网络。3.如权利要求1所述的车辆异构互连网络中的信息自适应传输方法，其特征在于，所述步骤1中，所述车辆信息系统网络传输模型构建中，将车辆信息系统网络抽象为主干网、分系统网络和终端网络，以图形的节点和边的形式表示；所述终端网络为：由点对点连接的串口、硬线或无线网络组成，是传感器或执行器与控制设备之间的信息传输通道。4.如权利要求3所述的车辆异构互连网络中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，李芍，张领辉，冯亮，安卫正，渠龙波，苏瑾，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11