基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法及系统，将关键指令数据封装到以太报文中，经TSN单元处理并发往TSN交换机链路形成冗余；远端网关从不同的链路上接收到以太数据帧，再通过TSN单元解析出携带的R

【技术实现步骤摘要】
基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法及系统


[0001]本专利技术属于自动驾驶
，尤其涉及一种基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法及系统。

技术介绍

[0002]随着自动驾驶技术的快速发展，对于至关重要的功能安全诉求越来越多。而在车载网络通信上功能安全，显得尤为突出。从车载EE架构的演进路线来看，车载以太网传输已经是大势所趋。
[0003]同时，借助数据分发服务（Data Distribution Service for Real-Time-Systems，DDS），作为以数据为中心的分布式实时通信中间件，虽然在一定程度上可以通过QOS特性或者可靠协议来保障数据进行可靠地分发，但仍然无法全面解决通信链路的失效问题。
[0004]传统车载网络的CAN/LIN/FlexRay总线，也会在线缆部署上考虑冗余备份。相对于以太网来说，目前TSN 802.1CB规范提供的解决方案完美的切合了以太链路的通信冗余。所以一个DDS协议和TSN技术在车载网络中实现通信冗余的方法就显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法及系统，在以太帧头中增加R-TAG选项，并对以太数据帧进行复制，利用TSN交换机进行多路径传输链路冗余通信。
[0006]技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法，包括步骤：（1）中央控制器决策出关键指令数据，封装到以太报文中，传输到TSN交换单元；TSN交换单元在以太帧头中增加R-TAG选项，并对以太数据帧进行复制，发往TSN 交换机链路；（2）TSN交换机接收以太数据帧，解析R-TAG选项中的序列号ID；对相同的序列号ID选取不同链路的交换机进行发送，形成链路冗余；（3）网关从不同的链路上接收以太数据帧，通过TSN交换单元解析携带的R-TAG选项，将序列号ID重复出现的以太数据帧消除；根据正确的以太报文还原关键指令数据，再转换成信号发送给对应的执行器。
[0007]进一步地，以太帧头中的R-TAG选项包括以太类型，压缩键值和序列号ID。
[0008]进一步地，TSN交换单元根据压缩键值对关键以太数据帧进行复制。
[0009]进一步地，TSN交换机运行802.1CB规范协议。
[0010]进一步地，中央控制器决策出关键指令数据，通过DDS节点封装到DDS数据报文中，再通过Raw-Eth模块把DDS数据报文封装成标准以太报文。
[0011]进一步地，网关收到正确的以太报文后，通过Raw-Eth模块解析出DDS数据报文，再通过DDS节点解析还原出关键指令数据。
[0012]一种基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信系统，包括中央控制器、TSN交换机、网关和执行器；中央控制器和网关上部署有TSN交换单元；中央控制器根据自动驾驶算法决策出关键指令数据，封装到以太报文中，经TSN交换单元处理以太数据帧做链路冗余；中央控制器发出的以太数据帧，经TSN交换机通过不同路径发往目的网关，网关收到以太数据帧，TSN单元处理以太数据帧做进行多发选收；然后根据正确的以太报文还原关键指令数据，再转换成信号发送给对应的执行器。
[0013]进一步地，中央控制器上还部署有DDS节点和Raw-Eth模块；网关上还部署有DDS节点和Raw-Eth模块。
[0014]有益效果：本专利技术通过在以太帧头中增加R-TAG选项，并对以太数据帧进行复制，利用TSN交换机进行传输链路冗余通信。本专利技术通过TSN单元以及TSN交换机实现以太网络数据传输的链路冗余，提高了DDS数据传输的可靠性，确保自动驾驶紧急场景的通信功能安全性。
[0015]本专利技术适用于通过DDS协议发布订阅的以太网数据传输，针对链路丢包，错包，链路拥塞丢包等场景有很好的保障。本专利技术利用DDS的灵活性实现数据的承载，利用TSN的可靠冗余特性，保障了车载以太网通信可靠性要求。
[0016]本专利技术利用交换机支持TSN 802.1CB协议规范，实现车载以太网的链路冗余，保证DDS协议通信的链路可靠性。本专利技术适用于车载以太网络，通过DDS协议发布订阅执行器的关键指令数据。
附图说明
[0017]图1是车载TSN网络连接的网络拓扑示意图；图2是TSN数据帧结构示意图；图3是TSN以太网数据帧链路冗余的示意图；图4是DDS节点之间TSN冗余通信的示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。
[0019]如图1所示，本专利技术所述的基于DDS（Data Distribution Service）协议和TSN（Time-Sensitive Networking）技术的车载网络冗余通信系统，包括中央控制器、TSN交换机1-4、网关和执行器。中央控制器和网关上部署有TSN交换单元。
[0020]中央控制器根据自动驾驶算法决策出关键指令，通过DDS协议封装到以太报文中，再通过TSN交换单元处理以太帧做链路可靠冗余。中央控制器发出的以太帧，经TSN交换机通过不同路径发往目的网关，网关根据收到的以太帧，通过TSN单元做重复ID检查，选收正确的以太帧，删除重复或者错误的帧。再利用DDS协议解析还原出关键指令，转换成信号，发送到对应的执行器中。
[0021]中央控制器上部署有DDS节点、Raw-Eth模块和TSN交换单元，DDS节点负责发布关键指令数据，TSN交换单元负责数据帧的复制。
[0022]网关上部署有DDS节点、Raw-Eth模块和TSN交换单元，DDS节点负责订阅关键指令
数据，TSN交换单元负责重复数据帧的消除。
[0023]DDS节点负责发布/订阅关键指令数据，然后通过以太网络接口发送；节点通过TSN交换机1-4连接，组成环形网络，支持以太帧的冗余。
[0024]本专利技术所述的基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法，包括步骤：（1）中央控制器运行自动驾驶模块，通过感知预测等一系列自动驾驶算法进行决策，生成关键指令数据，再通过DDS节点采用DDS协议，将关键指令数据封装到以太报文中，传输到TSN交换单元。中央控制器上的TSN交换单元，负责把以太数据帧进行复制，走以太网发到TSN交换机链路上。
[0025]如图2所示，标准以太帧可能包含用户VLAN(Virtual Local Area Network)信息C-TAG(Customer Tag)，TSN交换单元处理以太帧，在以太帧头中增加R-TAG（Redundancy Tag）选项发往TSN 交换机。需要在普通以太帧头中增加R-TAG选项，分别填写以太类型，压缩键值以及序列号ID等关键信息。其中，压缩键值是复用802.1CB规范的保留字段，替换成DDS数据键值压缩到R-TAG中，用于TSN交换单元识别关键DDS数据做多发选收。根据压缩键值的查询，指定关键数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法，其特征在于，包括步骤：（1）中央控制器决策出关键指令数据，封装到以太报文中，传输到TSN交换单元；TSN交换单元在以太帧头中增加R-TAG选项，并对以太数据帧进行复制，发往TSN 交换机链路；（2）TSN交换机接收以太数据帧，解析R-TAG选项中的序列号ID；对相同的序列号ID选取不同链路的交换机进行发送，形成链路冗余；（3）网关从不同的链路上接收以太数据帧，通过TSN交换单元解析携带的R-TAG选项，将序列号ID重复出现的以太数据帧消除；根据正确的以太报文还原关键指令数据，再转换成信号发送给对应的执行器。2.根据权利要求1所述的基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法，其特征在于，以太帧头中的R-TAG选项包括以太类型，压缩键值和序列号ID。3.根据权利要求2所述的基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法，其特征在于，TSN交换单元根据压缩键值对关键以太数据帧进行复制。4.根据权利要求1所述的基于DDS协议和TSN技术的车载网络冗余通信方法，其特征在于，TSN交换机运行802.1CB规范协议。5.根据权利要求1所述的基于DDS协议和T...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖新，张旸，陈诚，
申请(专利权)人：奥特酷智能科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：