【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于特种车辆通讯的。更具体地，本专利技术涉及一种基于网关模块的特种车辆通用电气架构。
技术介绍
1、特种车辆采用传统的can通讯网络电气架构已不能满足无人驾驶、任务载荷图像、视频传输的大数据承载和传输实时性要求。传统特种车辆每更换或新增一项功能就需要增加一块相应的控制器，大大增加了系统的复杂性和集成验证的困难程度。
2、现有技术的问题和缺陷：
3、现有特种车辆采用传统分布式车辆电气架构的设计思想，为硬件定义规格，采用can总线网络和分布式功能单元，单功能单控制器，软硬件不能解耦，专用传感，专用控制器，专用算法，因此在传统汽车电气架构下，ecu难以统一，无法实施软件定义功能。
4、随着功能增加，ecu数量也会膨胀，同时还需要增加线束布线来实现，一定程度上造成控制系统的算力冗余和整车重量的增加。且分布式架构软硬一体，开发者并没有权限去维护和更新ecu，因此无法通过后续ota更新解决问题。
5、特种车辆整车通讯采用can通讯，速率、带宽较低，不适用于有无人、图像视频的大数据传输的特种车辆的协同控制及信息交互。
6、基于未来特种装备发展方向和规划，无人化、智联化、模块化、敏捷化、全电化已经成为未来特种车辆必然的发展趋势。
7、采用“网关；车辆；通讯；电气”等关键词，对现有公开的技术文献进行检索，得到以下结果：
8、1、中国专利文献：“一种车辆电气和can通讯连接建立装置及方法”，专利(申请)号为：201911005434.x，其记载的技术方案是
9、“车辆电气和can通讯连接建立装置及方法，其包括牵引车制动单元和挂车电子制动单元，牵引车电子制动单元和挂车电子制动单元通过iso7638接头电气连接，牵引车电子制动单元和挂车电子制动单元均具有多个can收发器，从而能够实现相邻车辆之间的can通讯”；
10、其记载的技术效果是：
11、“由于牵引车电子制动单元和挂车电子制动单元集成了电气分配和网关的功能，为整车节省了大量线束，并省去了一个专门的电子单元，而且线路布置和连接更加灵活、紧凑。而且解决了不同物理层电平的收发器的节点之间无法进行正常的can通讯的技术问题，为牵引车与挂车以及挂车列车之间的can通讯的兼容性带来了保障”。
12、2、中国专利文献：“一种车载io网关控制器及通讯方法”，专利(申请)号为：202111625123.0，其记载的技术方案是：
13、“车载io网关控制器及通讯方法，控制器包括电源模块、can收发器模块、以太网收发器模块、控制器模块和串行总线模块，电源模块与can收发器模块、以太网收发器模块、控制器模块和串行总线模块电连接，can收发器模块、以太网收发器模块和串行总线模块均与控制器模块电连接；控制器模块为mpc5748g微控制器”；
14、其记载的技术效果是：
15、“采用车规级芯片mpc5748g，通过多个车载io网关控制器的配合使用，可实现车辆分区域、多ecu单元的控制；车载io网关控制器采用车载以太网技术，满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求；同时实现以太网技术与can技术地融合”。
16、但是，上述现有公开的技术方案没有能够很好解决现有技术中存在的“现有特种车辆采用传统分布式车辆电气架构，采用can总线网络和分布式功能单元，单功能单控制器，软硬件不能解耦，ecu难以统一，无法实施软件定义功能；一定程度上造成控制系统的算力冗余和整车重量的增加；分布式架构软硬一体，开发者并没有权限去维护和更新ecu，因此无法通过后续ota更新解决问题；特种车辆整车通讯采用can通讯，速率、带宽较低，不适用于有无人、图像视频的大数据传输的特种车辆的协同控制及信息交互”的问题和缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其目的是提高整车的通讯速率。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、本专利技术的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，所述的特种车辆包括整车控制器、底层控制器以及感知系统；所述的电气架构采用以太网架构；所述的以太网架构中设置功能控制器，所述的功能控制器包括侦察系统控制器、无人系统控制器、任务舱控制器；所述的整车控制器通过以太网架构中的网关模块与底层控制器通讯连接；所述的整车控制器通过以太网架构中的中央网关分别与侦察系统控制器、无人系统控制器、任务舱控制器通讯连接。
4、所述的感知系统设置侦察系统摄像头、侦察激光雷达、卫星定位系统gps；所述的侦察系统控制器通过信号线路与侦察系统摄像头、侦察激光雷达、卫星定位系统gps连接。
5、所述的感知系统设置惯导系统、无人系统激光雷达、无人系统摄像头、毫米波雷达、定位传感器；所述的无人系统控制器通过信号线路与惯导系统、无人系统激光雷达、无人系统摄像头、毫米波雷达、定位传感器连接。
6、所述的感知系统设置武器系统、任务舱感知模块；所述的任务舱控制器分别通过信号线路与武器系统、任务舱感知模块连接。
7、所述的底层控制器设置车载电池、增程器、动力电池、dcdc变换器、车载充电器、液压控制器、冷却系统控制器、驾驶舱系统；所述的网关模块与车载电池、增程器、动力电池、dcdc变换器、车载充电器分别通过can通讯连接。
8、所述的底层控制器设置线控制动器、电机控制器、线控转向器、遥控器系统；所述的整车控制器与线控制动器、电机控制器、线控转向器、遥控器系统分别通过can通讯连接。
9、所述的底层控制器设置低压分线盒；所述的低压分线盒与底层控制器中的dcdc变换器、车载充电器、液压控制器、冷却系统控制器、驾驶舱系统分别通过低压电路连接。
10、所述的以太网架构设置低压配电盒和蓄电池；所述的低压配电盒通过低压电路分别与网关模块、蓄电池、中央网关、功能控制器、整车控制器以及底层控制器中的车载电池、线控制动器、电机控制器、线控转向器、遥控器系统连接。
11、所述的以太网架构设置t-box；所述的t-box通过通讯线路与中央网关连接。
12、所述的车载电池、增程器、动力电池通过电源电路与外部电源连接。
13、本专利技术采用上述技术方案，解决现有技术中电气架构带宽窄、通讯速率低的问题；能够局部实现软件定义功能的需求；减少内部算力的冗余，避免ecu数量膨胀，减少底盘控制器算力总需求；能实现整车集中式架构数据交互，实现整车协同控制；为今后的无人驾驶、侦察检测、大数据的视频图像传输提供了基础的网络条件；整套电气架构的线缆减少，一定程度上减轻了整车的重量。
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1.一种基于网关模块的特种车辆通用电气架构，所述的特种车辆包括整车控制器(8)、底层控制器(1)以及感知系统(3)，其特征在于：所述的电气架构采用以太网架构(2)；所述的以太网架构(2)中设置功能控制器(5)，所述的功能控制器(5)包括侦察系统控制器(23)、无人系统控制器(24)、任务舱控制器(25)；所述的整车控制器(8)通过以太网架构(2)中的网关模块(4)与底层控制器(1)通讯连接；所述的整车控制器(8)通过以太网架构(2)中的中央网关(6)分别与侦察系统控制器(23)、无人系统控制器(24)、任务舱控制器(25)通讯连接。
2.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的感知系统(3)设置侦察系统摄像头(27)、侦察激光雷达(28)、卫星定位系统(GPS)；所述的侦察系统控制器(23)通过信号线路与侦察系统摄像头(27)、侦察激光雷达(28)、卫星定位系统(GPS)连接。
3.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的感知系统(3)设置惯导系统(30)、无人系统激光雷达(31)、无人系
4.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的感知系统(3)设置武器系统(35)、任务舱感知模块(36)；所述的任务舱控制器(25)分别通过信号线路与武器系统(35)、任务舱感知模块(36)连接。
5.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的底层控制器(1)设置车载电池(10)、增程器(11)、动力电池(12)、DCDC变换器(13)、车载充电器(14)、液压控制器(19)、冷却系统控制器(20)、驾驶舱系统(21)；所述的网关模块(4)与车载电池(10)、增程器(11)、动力电池(12)、DCDC变换器(13)、车载充电器(14)分别通过CAN通讯连接。
6.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的底层控制器(1)设置线控制动器(15)、电机控制器(16)、线控转向器(17)、遥控器系统(18)；所述的整车控制器(8)与线控制动器(15)、电机控制器(16)、线控转向器(17)、遥控器系统(18)分别通过CAN通讯连接。
7.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的底层控制器(1)设置低压分线盒(22)；所述的低压分线盒(22)与底层控制器(1)中的DCDC变换器(13)、车载充电器(14)、液压控制器(19)、冷却系统控制器(20)、驾驶舱系统(21)分别通过低压电路连接。
8.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的以太网架构(2)设置低压配电盒(7)和蓄电池(9)；所述的低压配电盒(7)通过低压电路分别与网关模块(4)、蓄电池(9)、中央网关(6)、功能控制器(5)、整车控制器(8)以及底层控制器(1)中的车载电池(10)、线控制动器(15)、电机控制器(16)、线控转向器(17)、遥控器系统(18)连接。
9.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的以太网架构(2)设置T-BOX(26)；所述的T-BOX(26)通过通讯线路与中央网关(6)连接。
10.按照权利要求5所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的车载电池(10)、增程器(11)、动力电池(12)通过电源电路与外部电源连接。
...【技术特征摘要】
1.一种基于网关模块的特种车辆通用电气架构，所述的特种车辆包括整车控制器(8)、底层控制器(1)以及感知系统(3)，其特征在于：所述的电气架构采用以太网架构(2)；所述的以太网架构(2)中设置功能控制器(5)，所述的功能控制器(5)包括侦察系统控制器(23)、无人系统控制器(24)、任务舱控制器(25)；所述的整车控制器(8)通过以太网架构(2)中的网关模块(4)与底层控制器(1)通讯连接；所述的整车控制器(8)通过以太网架构(2)中的中央网关(6)分别与侦察系统控制器(23)、无人系统控制器(24)、任务舱控制器(25)通讯连接。
2.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的感知系统(3)设置侦察系统摄像头(27)、侦察激光雷达(28)、卫星定位系统(gps)；所述的侦察系统控制器(23)通过信号线路与侦察系统摄像头(27)、侦察激光雷达(28)、卫星定位系统(gps)连接。
3.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的感知系统(3)设置惯导系统(30)、无人系统激光雷达(31)、无人系统摄像头(32)、毫米波雷达(33)、定位传感器(34)；所述的无人系统控制器(24)通过信号线路与惯导系统(30)、无人系统激光雷达(31)、无人系统摄像头(32)、毫米波雷达(33)、定位传感器(34)连接。
4.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的感知系统(3)设置武器系统(35)、任务舱感知模块(36)；所述的任务舱控制器(25)分别通过信号线路与武器系统(35)、任务舱感知模块(36)连接。
5.按照权利要求1所述的基于网关模块的特种车辆通用电气架构，其特征在于：所述的底层控制器(1)设置车载电池(10)、增程器(11)、动力电池(12)、dcd...
【专利技术属性】
技术研发人员：卜留春，陶东东，石正鹏，徐莉，白玉宇，方洁，孙路遥，蒋奎，殷强，侯伟，
申请(专利权)人：芜湖造船厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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