一种基于手车互联协议的车载多屏并行显示系统的制作方法

本发明涉及车联网及手车互联，尤其涉及一种基于手车互联协议的车载多屏并行显示系统。

背景技术：

1、随着智能座舱电子架构的持续演进，车载多屏配置已成为主流车型的标准配置，中控屏、副驾娱乐屏、后排娱乐屏的多屏协同交互需求日益迫切。手车互联技术依托移动终端的丰富应用生态与计算能力，是实现车载导航、影音娱乐服务的核心入口，其多场景适配能力与多任务处理性能直接决定座舱整体使用体验。

2、现有主流手车互联方案多以单屏单应用投屏为核心架构，仅支持单个应用投射至单块车载屏幕，无法实现多应用并行投屏至多块不同的车载屏幕，难以同时满足驾驶员导航需求与副驾、后排乘客的独立娱乐需求，多屏场景下的功能拓展性受限。

3、与此同时，现有方案缺乏精细化的多任务资源管控机制，多应用并行运行时易出现系统资源无序抢占，导致核心功能运行卡顿，存在驾驶安全隐患。显示层面，不同车载屏幕的屏幕显示参数存在原生差异，现有方案未建立标准化适配体系，投屏画面易出现比例失调、色彩偏差、黑边适配异常等问题，多屏显示一致性较差。

4、音频与交互层面，现有方案缺少多应用音频冲突处理与分区输出能力，多路音频同时输出时易产生混叠干扰；跨屏幕触摸操作的坐标映射精度不足，交互响应延迟较高，操作准确性与流畅度均有待提升。整体而言，现有技术无法充分发挥车载多屏架构的使用价值，难以兼顾驾驶安全性与多乘客的差异化体验需求。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种基于手车互联协议的车载多屏并行显示系统。

2、为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

3、一种基于手车互联协议的车载多屏并行显示系统，包括通信连接的手机端和车机端，所述手机端用于：

4、获取所述车机端多个车载屏幕的屏幕数据，经预处理后，得到屏幕显示参数对应的适配基准参数；通过用户选择确定任意车载屏幕为互联主桌面；

5、根据用户的投屏请求提取目标投屏应用和目标投屏屏幕，若互联主桌面非中控屏且目标投屏屏幕为中控屏，或目标投屏应用未命中投屏应用白名单，则拒绝所述投屏请求，否则生成投屏任务描述符，并为一个或多个目标投屏应用分别创建独立显示容器，并生成对应的虚拟帧缓冲句柄；

6、基于预设的屏幕优先级和应用类型优先级，结合手机端资源占用状态，为投屏任务计算基础资源配额，并结合负载修正系数得到最终动态资源配额，设置最低资源保障配额后，生成资源分配指令集；

7、基于虚拟帧缓冲句柄，结合屏幕显示参数和适配基准参数进行适配校准，输出待编码画面流；对待编码画面流创建独立h.265编码管道，并根据所述资源分配指令集为独立h.265编码管道配置编码参数；经独立h.265编码管道编码后生成单路码流包，并通过独立传输通道发送至车机端；

8、所述车机端用于接收单路码流包后进行解码，将解码后的画面数据绑定至对应目标投屏屏幕的硬件图层进行渲染显示。

9、作为本发明的一种优选方案，所述手机端包括手车互联管理模块，所述手车互联管理模块包括：

10、数据获取单元，用于获取多个车载屏幕的屏幕数据，包括屏幕显示参数、屏幕标识以及屏幕位置信息；屏幕显示参数包括：分辨率、宽高比和色域参数；

11、预处理单元，用于根据车载屏幕的屏幕位置信息，为对应屏幕标识附加物理类型标记；所述物理类型标记包括中控屏标记、副驾娱乐屏标记以及后排娱乐屏标记，并根据物理类型标记确定车载屏幕的屏幕类型为中控屏、副驾娱乐屏或后排娱乐屏；逐一验证各车载屏幕的屏幕显示参数是否在预设支持范围内，对处于预设支持范围的屏幕显示参数进行标准化处理，并基于标准化后的屏幕显示参数计算对应的适配基准参数；所述适配基准参数包括：画面裁剪阈值、拉伸系数及黑边补偿值；

12、聚合绑定单元，用于将车载屏幕的屏幕显示参数、适配基准参数、屏幕标识以及物理类型标记进行一一绑定，生成屏幕元数据；将所有车载屏幕的屏幕元数据写入预先维护的全局屏幕元数据注册表。

13、作为本发明的一种优选方案，所述手机端包括驾驶安全权限管控模块，所述驾驶安全权限管控模块包括：

14、安全校验单元，用于接收用户的投屏请求，提取所述投屏请求中目标投屏应用的目标应用标识以及目标投屏屏幕的屏幕标识，并基于所述屏幕标识对应的物理类型标记，确认目标投屏屏幕的屏幕类型；基于所述互联主桌面的屏幕标识，确认互联主桌面的屏幕类型；执行预设安全校验规则，包括：若互联主桌面为中控屏，则允许将目标应用标识对应的目标投屏应用投屏至任意车载屏幕；若互联主桌面为副驾娱乐屏或后排娱乐屏，且目标投屏屏幕为中控屏，则拒绝本次投屏请求；若互联主桌面和目标投屏屏幕均为副驾娱乐屏或后排娱乐屏，则允许投屏；

15、安全校验判断单元，用于对允许投屏的投屏任务生成至少包括全局唯一任务id和屏幕标识的投屏任务描述符，并更新至预先维护的全局投屏任务注册表中并将投屏任务运行状态标记为待执行。

16、作为本发明的一种优选方案，所述驾驶安全权限管控模块还包括应用运行状态检测单元和用户确认交互单元；

17、应用运行状态检测单元，用于基于全局唯一任务id，查询手机端预设的投屏应用白名单，对所述目标投屏应用通过预设检验规则进行校验；包括：若所述目标投屏应用未命中投屏应用白名单，则终止本次投屏任务；若所述目标投屏应用命中投屏应用白名单，则从投屏应用白名单中提取对应的应用类型标记后，基于全局投屏任务注册表，检查所述目标投屏应用是否已关联任意投屏任务运行状态为待执行或运行中的投屏任务；若未关联，则输出所述投屏任务描述符；若已关联，则生成应用切换提示并输出；

18、用户确认交互单元，用于接受应用切换提示，并将基于应用切换提示得到的用户确认切换指令或用户取消指令反馈至所述应用运行状态检测单元；

19、应用运行状态检测单元若接收到用户确认切换指令，则终止原投屏任务运行状态为待执行或运行中的投屏任务，并创建新的投屏任务，输出携带新的全局唯一任务id的投屏任务描述符；若接收到用户取消指令，则终止本次投屏任务。

20、作为本发明的一种优选方案，所述手机端包括多应用独立显示管理模块，所述多应用独立显示管理模块包括：

21、创建显示容器单元，用于基于投屏任务描述符查询所述全局屏幕元数据注册表，获取目标投屏屏幕的分辨率；并为所述目标投屏应用创建独立显示容器，当创建成功且目标投屏应用启动完成后，将全局投屏任务注册表中对应投屏任务的投屏任务运行状态更新为运行中；所述独立显示容器用于隔离运行单个投屏应用，多个独立显示容器并行运行以实现多应用同时投屏；将全局唯一任务id与独立显示容器的映射关系写入预先维护的独立显示容器注册表；

22、生成虚拟帧缓冲句柄单元，用于为所述独立显示容器分配对应的虚拟帧缓冲，所述虚拟帧缓冲的尺寸根据预设尺寸规则设置；生成与所述虚拟帧缓冲关联的虚拟帧缓冲句柄。

23、作为本发明的一种优选方案，所述手机端包括动态资源调度模块，所述动态资源调度模块包括：

24、优先级设定单元，用于从全局投屏任务注册表获取当前处于运行状态的投屏任务，并提取对应的投屏任务描述符；获取手机端当前系统资源占用状态，包括当前系统cpu使用率、可用内存大小及gpu编码带宽；将每个投屏任务对应的物理类型标记映射为对应的屏幕优先级，将应用类型标记映射为对应的应用类型优先级；

25、计算资源配额单元，用于基于手机端当前系统资源占用状态计算系统总可用资源，并根据所有投屏任务的综合优先级之和，按比例计算每个投屏任务的基础资源配额；并结合当前系统cpu使用率确定负载修正系数；将负载修正系数乘以基础资源配额，得到每个投屏任务的最终动态资源配额，为每个投屏任务设置最低资源保障配额，并确保所有投屏任务的最终动态资源配额不低于最低资源保障配额；将最终动态资源配额转换为包括cpu配额、内存配额、编码带宽配额、帧率上限及分辨率上限的资源分配指令集，与对应的投屏任务描述符绑定后输出；多应用独立显示管理模块接受资源分配指令集，分别将所述cpu配额、内存配额和分辨率上限设置为对应独立显示容器的cpu使用率上限、最大内存上限和虚拟帧缓冲尺寸上限。

26、作为本发明的一种优选方案，所述手机端包括多屏显示适配模块，所述多屏显示适配模块包括：

27、画面校准单元，用于基于投屏任务描述符查询全局屏幕元数据注册表，获取该目标投屏屏幕的屏幕显示参数和适配基准参数；基于所述虚拟帧缓冲句柄，提取目标投屏应用在独立显示容器中的原始渲染画面；结合所述屏幕显示参数和适配基准参数对所述原始渲染画面执行包括画面尺寸与比例校准、色域与色彩校准、清晰度与帧率校准及显示安全区域校准，生成校准后的待编码画面流。

28、作为本发明的一种优选方案，所述手机端包括多路画面编码传输模块，所述多路画面编码传输模块包括：

29、创建编码管道单元，用于为待编码画面流创建独立h.265编码管道，单个独立h.265编码管道仅处理对应全局唯一任务id的待编码画面流，多个独立h.265编码管道并行运行且相互隔离；

30、配置参数单元，用于接收资源分配指令集，基于编码带宽配额、帧率上限和分辨率上限，为对应独立h.265编码管道配置编码参数，并为独立h.265编码管道配置车载视频传输标准辅助参数，包括：采用固定码率控制模式、设置关键帧间隔以及关闭b帧编码；

31、编码单元，用于基于配置编码参数后的每个独立编码管道，对输入的待编码画面流进行独立硬件h.265编码，分别生成单路码流包，若编码失败，则编码单元清空对应传输缓冲区，通过正向控制tcp通道向互联主桌面发送画面编码失败提示；

32、专属传输单元，用于为每个投屏任务建立对应的独立传输通道，所述独立传输通道为独立udp传输链路；将每个独立编码管道生成的单路码流包通过对应的独立传输通道输出。

33、作为本发明的一种优选方案，所述车机端包括用户操作回传模块，所述用户操作回传模块包括：

34、采集解析单元，用于实时采集所有已投屏的目标投屏屏幕产生的触摸操作信号和对应的屏幕标识，通过触摸操作信号解析得到触摸物理坐标、触摸类型及系统时间戳；

35、坐标转换单元，用于根据所述目标投屏屏幕的屏幕标识，确认该目标投屏屏幕当前处于运行状态的投屏任务；根据所述屏幕标识查询全局屏幕元数据注册表得到对应的适配基准参数，并基于适配基准参数将触摸物理坐标转换为虚拟帧缓冲逻辑坐标；

36、封装发送单元，用于将触摸类型、系统时间戳、所述投屏任务对应的投屏任务描述符以及虚拟帧缓冲逻辑坐标进行封装得到触摸事件包，并通过反向控制tcp通道输出；

37、定向投递单元，用于接收触摸事件包，解析并提取全局唯一任务id，并基于独立显示容器注册表定位对应的独立显示容器；将触摸事件包转换为标准输入事件后，输入至对应独立显示容器的输入事件队列，触发目标应用执行对应的操作。

38、作为本发明的一种优选方案，所述手机端还包括功放协同控制模块，所述功放协同控制模块包括：

39、确定音频优先级单元，用于获取当前处于运行状态的投屏任务；并实时检测所有所述投屏任务对应目标投屏应用的音频输出状态，当检测到多路目标投屏应用同时输出音频时，根据预设的音频优先级规则确定每路音频的优先级；

40、执行冲突处理单元，用于根据所述每路音频的优先级差异执行对应的冲突处理，具体为：若当前输出音频至少存在一路高优先级音频，则对所有优先级低于高优先级音频的音频执行音频抢占处理，生成暂停操作指令；若当前输出音频不存在高优先级音频，但至少存在一路次高优先级音频，则对所有优先级低于次高优先级音频的音频执行降音处理，并生成将音量降低至预设音量阈值的降音操作指令；

41、功放策略单元，用于基于手车互联管理模块从车机端获取的原生功放策略，对生成的所有操作指令进行校验与调整，具体包括：校验调节后的音量值不超过对应音频通道的最大音量限制；为操作指令添加对应的车载扬声器通道标识；若当前车机端处于全局静音状态或对应音频通道所在分区处于静音状态，则丢弃本次操作指令，不执行任何音量调节操作；

42、生成指令单元，用于将校验通过的操作指令转换为音量调节指令，包括音频暂停、音量降低、音量恢复操作；将音量调节指令通过正向控制tcp通道发送至车机端功放执行；

43、音量恢复单元，用于当检测到高优先级音频或次高优先级音频结束后，从音频音量状态表中提取所有对应低优先级音频的原音量值，为每路低优先级音频生成恢复操作指令，当合法性校验通过后，执行恢复操作。

44、本发明的有益效果是：本发明有效解决了现有手车互联仅支持单屏单应用投屏、多应用资源冲突、画面适配性差的核心问题，实现了多应用同时投屏至中控、副驾及后排屏幕的并行显示，兼顾驾驶安全与多乘客独立娱乐体验。通过独立显示容器与虚拟帧缓冲实现任务级渲染隔离，避免多应用间的相互干扰，支持导航、娱乐等不同类型应用同时独立运行。基于屏幕优先级和应用类型优先级的动态资源调度机制，结合手机端实时资源占用状态动态分配cpu、内存及编码带宽，保障高优先级任务流畅运行，从根源上解决了资源抢占导致的卡顿问题。基于屏幕元数据的多维度适配校准，针对不同车载屏幕的显示参数差异生成标准化适配基准参数，有效解决画面变形、黑边、色彩失真等问题，显著提升显示一致性。采用独立编码管道与独立传输通道的多路画面传输架构，实现单路码流的独立编码与传输，避免多路码流间的干扰，大幅降低传输延迟。驾驶安全权限管控机制禁止非中控屏主桌面向中控屏投屏，从根源上防范非驾驶员控制驾驶核心屏幕的安全风险。车机端采用硬件图层渲染，进一步提升画面显示流畅度，整体架构实现了手机端计算调度与车机端输入输出的高效协同，大幅提升了车载多屏手车互联的用户体验。