一种域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法及系统，涉及电子电气架构建模和优化技术领域，分别建立软件层的通信关系邻接矩阵、硬件层的硬件结构邻接矩阵和SWC

【技术实现步骤摘要】
一种域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及电子电气架构建模和优化
，特别是涉及一种无人特种车辆的域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，国内外都在对无人特种车辆进行重点研发。随着无人化的不断发展，无人特种车辆上搭载的传感器与执行器的数量与日俱增，并且无人特种车辆与普通民用车辆不同，其上会搭载比普通民用车辆更多的传感器与执行器，以在更复杂的环境下完成除了自动驾驶外的更多更复杂的任务。在这样的背景下，传统的分布式电子电气架构只能通过不断增加ECU的数量来应对功能的增加，这将导致车内线束数量剧增，线束布置复杂，降低车辆性能的同时增加了车辆的检修难度，不利于无人特种车辆的发展。
[0003]根据BOSCH在2018年4月提出的汽车EEA（Electrical Electronic Architecture，电子电气架构）演进路线图可知，未来汽车的算力会越来越集中化，将车内多个功能整合为各类域是目前的发展趋势。无人特种车辆具有多种功能，安装大量传感器与执行器，采用域集中式电子电气架构来减少线束长度、简化硬件连接方式、增强车辆性能是未来发展的必然趋势。但是目前的域集中式电子电气架构往往采用人工开发的方式进行设计与优化，在设计方面，人工设计掺杂主观因素影响，将导致整车设计周期长、架构的通用性差；在优化方面，域集中式电子电气架构的各项指标相互影响，导致优化效率低、优化效果差。
[0004]基于此，亟需一种自动的域集中式电子电气架构建模和多目标优化技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法及系统，利用邻接矩阵进行车辆的硬件结构和软件架构的数学建模，并采用多目标优化算法对硬件结构进行基于成本、负载和延迟的多目标优化。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法，包括：
[0008]根据传感器、SWC和执行器之间的信号传递关系，建立软件层的通信关系邻接矩阵；所述通信关系邻接矩阵第i行第j列的元素用于表征第i个第一组件和第j个第一组件的信号传递关系，所述第一组件包括传感器、SWC和执行器；
[0009]根据传感器、公共CAN节点、ECU和执行器之间的硬件连接关系，建立硬件层的硬件结构邻接矩阵；根据SWC和ECU之间的连接关系，建立SWC
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ECU分配关系矩阵；所述硬件结构邻接矩阵第i行第j列的元素用于表征第i个第二组件和第j个第二组件的硬件连接关系，所述第二组件包括传感器、公共CAN节点、ECU和执行器；
[0010]建立用于对所述硬件结构邻接矩阵和所述SWC
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ECU分配关系矩阵进行优化的多目标优化模型；所述多目标优化模型的目标为使成本值、负载率和时延值最小，约束条件包括时延值约束、硬件需求约束和共位置约束；
[0011]利用多目标优化算法对所述多目标优化模型进行求解，得到所述硬件结构邻接矩阵和所述SWC
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ECU分配关系矩阵的最优解。
[0012]一种域集中式电子电气架构建模和多目标优化系统，包括：
[0013]软件层建模模块，用于根据传感器、SWC和执行器之间的信号传递关系，建立软件层的通信关系邻接矩阵；所述通信关系邻接矩阵第i行第j列的元素用于表征第i个第一组件和第j个第一组件的信号传递关系，所述第一组件包括传感器、SWC和执行器；
[0014]硬件层建模模块，用于根据传感器、公共CAN节点、ECU和执行器之间的硬件连接关系，建立硬件层的硬件结构邻接矩阵；根据SWC和ECU之间的连接关系，建立SWC
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ECU分配关系矩阵；所述硬件结构邻接矩阵第i行第j列的元素用于表征第i个第二组件和第j个第二组件的硬件连接关系，所述第二组件包括传感器、公共CAN节点、ECU和执行器；
[0015]优化模型建立模块，用于建立用于对所述硬件结构邻接矩阵和所述SWC
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ECU分配关系矩阵进行优化的多目标优化模型；所述多目标优化模型的目标为使成本值、负载率和时延值最小，约束条件包括时延值约束、硬件需求约束和共位置约束；
[0016]优化求解模块，用于利用多目标优化算法对所述多目标优化模型进行求解，得到所述硬件结构邻接矩阵和所述SWC
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ECU分配关系矩阵的最优解。
[0017]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0018]本专利技术用于提供一种域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法及系统，根据传感器、SWC和执行器之间的信号传递关系，建立软件层的通信关系邻接矩阵，根据传感器、公共CAN节点、ECU和执行器之间的硬件连接关系，建立硬件层的硬件结构邻接矩阵，根据SWC和ECU之间的连接关系，建立SWC
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ECU分配关系矩阵，从而对电子电气架构的硬件结构和软件架构进行建模。然后建立多目标优化模型，多目标优化模型的目标为使成本值、负载率和时延值最小，利用多目标优化算法对多目标优化模型进行求解，得到硬件结构邻接矩阵和SWC
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ECU分配关系矩阵的最优解，从而采用多目标优化算法对硬件结构进行基于成本、负载和延迟的多目标优化。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1所提供的方法的方法流程图；
[0021]图2为本专利技术实施例1所提供的方法的原理框图；
[0022]图3为本专利技术实施例1所提供的染色体的示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例1所提供的安装板线束的俯视图；
[0024]图5为本专利技术实施例1所提供的安装板底线束的仰视图；
[0025]图6为本专利技术实施例1所提供的内侧面线束的剖视图；
[0026]图7为本专利技术实施例2所提供的系统的系统框图。
[0027]符号说明：
[0028]1‑
第一激光雷达；2
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第二激光雷达；3
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第一车载摄像头；4
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第二车载摄像头；5
‑
第
三车载摄像头；6
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第四车载摄像头；7
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GPS；8
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机械臂摄像头；9
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机械臂；10
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安装板前走线孔；11
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安装板后走线孔；12
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第一车载ECU；13
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第二车载ECU。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法，其特征在于，包括：根据传感器、SWC和执行器之间的信号传递关系，建立软件层的通信关系邻接矩阵；所述通信关系邻接矩阵第i行第j列的元素用于表征第i个第一组件和第j个第一组件的信号传递关系，所述第一组件包括传感器、SWC和执行器；根据传感器、公共CAN节点、ECU和执行器之间的硬件连接关系，建立硬件层的硬件结构邻接矩阵；根据SWC和ECU之间的连接关系，建立SWC
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ECU分配关系矩阵；所述硬件结构邻接矩阵第i行第j列的元素用于表征第i个第二组件和第j个第二组件的硬件连接关系，所述第二组件包括传感器、公共CAN节点、ECU和执行器；建立用于对所述硬件结构邻接矩阵和所述SWC
‑
ECU分配关系矩阵进行优化的多目标优化模型；所述多目标优化模型的目标为使成本值、负载率和时延值最小，约束条件包括时延值约束、硬件需求约束和共位置约束；利用多目标优化算法对所述多目标优化模型进行求解，得到所述硬件结构邻接矩阵和所述SWC
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ECU分配关系矩阵的最优解。2.根据权利要求1所述的域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法，其特征在于，在根据传感器、SWC和执行器之间的信号传递关系，建立软件层的通信关系邻接矩阵之前，还包括：确定车辆包含的各个第三组件的种类与数量；所述第三组件包括传感器、SWC、执行器和ECU。3.根据权利要求2所述的域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法，其特征在于，在确定车辆包含的各个第三组件的种类与数量之后，还包括：将共同完成某一车辆功能的所有所述第三组件划分到同一任务组，得到与车辆总功能个数相同的多个任务组。4.根据权利要求1所述的域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法，其特征在于，所述多目标优化模型的第一目标函数为：；其中，为整车线束成本；为CAN总线的成本值；为Ethernet总线的成本值。5.根据权利要求1所述的域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法，其特征在于，所述多目标优化模型的第二目标函数为：；其中，为总线负载率；B为总线集合；为总线b的加权后的总线负载。6.根据权利要求1所述的域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法，其特征在于，所述多目标优化模型的第三目标函数为：；其中，为总线信号传递延迟；为CAN总线的传递延迟；为Ethernet总线的传递延迟。
7.根据权利要求1所述的域集中式电子电气架构建模和多目标优化方法，其特征在于，所述时延值约束为：；其中，为时延值约束；S为软件架构中的信号集；|S|为信号集S中信号的数量；为信号s的最坏情况下的传递延迟；为信号s的端到端时间要求；所述硬件需求约束为：；其中，为硬件需求约束；C为由所有SWC组成的集合；|C|为集合C中SWC的数量；为SWC c分配到的ECU；为SWC c需要特定分配的ECU；所述共位置约束为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：田子昂，孔国杰，于会龙，席军强，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：