自动驾驶汽车网关记录管理系统的制作方法

1.本发明创造属于自动驾驶汽车领域，尤其是涉及一种自动驾驶汽车网关记录管理系统。


背景技术：

2.随着汽车行业科技迅猛发展，伴随着自动驾驶汽车数量不断增加以及安全性能要求不断提高，对应的各功能组件均需要具有较高的质量保证。作为汽车大脑的中枢系统——汽车网关记录管理系统的运行是否稳定、安全能否保障、是否具有较强实用性已成为业内判断自动驾驶车辆优劣的关键因素之一。由于自动驾驶系统是新兴科技产业，存在技术问题在所难免，特别是目前应用中的汽车网关记录管理系统，存在较大问题，譬如远程数据传输延迟、误码率较大，存储数据不及时，导致数据丢失；车身数据控制实时性不高，传输协议不规范，物理接口定义不统一，致使自动驾驶车辆行业发展有所滞后；同时，较好的汽车网关记录系统又存在价格高昂等弊端。基于上述诸多问题，需要具有一个新的实用技术来解决它、突破它、完善它。至此，本技术研发成果的自动驾驶汽车网关记录管理系统能够有效解决上述存在问题，诸如减少远程数据传输延迟、降低误码率，提高了车身数据实时性存储，规范传输协议，统一物理接口定义，并且在成本控制上较同行业显著降低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明创造旨在提出一种自动驾驶汽车网关记录管理系统，以解决上述问题中的不足之处。
4.为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
5.自动驾驶汽车网关记录管理系统，包括自动驾驶网关管理系统以及与自动驾驶网关管理系统连接的总线通信模块、通信接口模块、adc模块、dac 模块；
6.还设有电源输入管理系统，用于为自动驾驶网关管理系统、总线通信模块、通信接口模块、adc模块、dac模块供电；
7.总线通信模块用于为数据交互提供安全的数据通路，完成功能信息交互；
8.通信接口模块用于与外设互联，用于完成串口数据通讯；
9.adc模块用于为各种具有adc功能传感器采集提供接口；
10.dac数模转换器用于控制带有pwm电压调节的设备。
11.进一步的，还包括在线debug调试模块，用于对自动驾驶网关管理系统进行在线调试。
12.进一步的，电源输入管理系统还连接有降压单元和稳压单元。
13.进一步的，总线通信模块用于通过连接器与外部设备连接，还用于通过 can总线协议与mcu进行数据通讯。
14.进一步的，自动驾驶网关管理系统还设有uart，用于完成相关异步串口数据通信。
15.进一步的，自动驾驶网关管理系统与adc输入之间还连接有tvs管，用于抑制瞬间
大电流通过，从而保护后级电路。
16.进一步的，所述adc输入还通过adc数字增益误差补偿总线与自动驾驶网关管理系统连接，用于通过adc增益补偿电路，有效控制采样数据的误码率，大大提高adc转换精度。
17.进一步的，自动驾驶网关管理系统与tvs管之间还设置有运放隔离，运放隔离通过高精度adc采集总线与自动驾驶网关管理系统连接。
18.相对于现有技术，本发明创造所述的自动驾驶汽车网关记录管理系统具有以下优势：
19.(1)因车辆在运动中会受到严重的电磁干扰影响，传统的汽车网关管理系统adc数据采集时因受其影响，会发生数据偏差，严重时会造成车辆事故。本技术方案设计增加adc数据采集误差补偿，最大程度减少数据误差影响，以至于增强了网关管理系统运行的可靠性及安全性；
20.(2)传统的汽车网关管理系统数据存储多半是sd卡存储，最大问题在于sd卡的数据因不断插拔、长时间受震动等影响，数据会误写入、误读出，严重时会损坏设备。本技术方案旨在解决这一问题。一般性log信息(不造成严重影响)会记录在sd中，重要的信息会存储到emmc中，防止数据丢失，增强了数据的可靠性；
21.(3)传统的汽车网关管理多半没有软、硬件自我监测功能，出现故障很难发下、排查，无形中加重了人力、物力成本；本技术方案在软、硬件方面均有自我监测功能，及时发现问题、排除问题，同时，管理系统在软、硬件方面均有备份解决方案，能最大程度减少不必要损失；
22.(4)目前现有的自动驾驶汽车网关记录管理系统的安全性、可靠性、可操作性、硬件成本等诸多问题一直困扰着汽车行业的发展，本产品技术相关发明，在很大程度改善目前网关记录管理系统的缺陷，例如服务器管理系统能快速、准确的下发指令，实时性大幅度提高；多通道、高精度的adc采集系统，实时监测网关记录管理系统的各性能指标，使其安全性进一步提高；良好的人性化设计、大容量数据存储记录功能，使汽车网关管理系统更加容易应用及后期维护；采用车规级的控制器系统，使汽车记录管理系统运行更加安全可靠。高效多路can总线通信技术，能快速反应并进行无损数据记录；扩展隔离dac输出最大程度减少外界干扰，增强了汽车网关记录管理系统对外部接口设备的控制能力，为后期功能扩展提供较大帮助；
23.(5)传统网关主要实现在网络层中进行网络协议翻译、信息重新组包、消息转发、进而完成网络数据通讯等操作，自动驾驶汽车管理系统除上述功能外，在硬件上增加了can数据记录功能、多通道数据采集功能、设备故障自我监测功能；在网络传输协议方面，除了完全兼容传统网关传输协议外，额外增加了针对汽车行业数据传输的自定义网关协议；同时，在安全性能、成本控制方面与传统网关相比均有很大改善；
24.(6)本发明创造所述的自动驾驶汽车网关记录管理系统的记录汽车在运动中各传感器(如激光雷达、毫米波雷达、组合惯导等)的数据实时性采集；通过网关管理系统，完成数据转发到域控制器管理系统，做进一步数据处理及整合；实时性接收域控制器控制信息，通过can总线转发数据到车辆各控制单元(如油门、档位、车辆速度、灯光)等等；汽车网关记录管理系统具有监测车辆各功能模块的故障信息，使车辆在运动中及时发现、快速诊断；在程序框架上，采用rtos操作系统，其实时性及安全性得到很好控制，同时，后期程序管理及
迭代会得到官方技术支持；
25.(7)本发明创造所述的自动驾驶汽车网关记录管理系统在具体实施过程中尽可能的选用国内外知名厂商元器件，大幅度提高了产品性能；较好的 pcb设计及加工制造，很大程度降低了emi干扰，进而同时降低了生产成本及后期维护成本；
26.(8)本发明创造所述的自动驾驶汽车网关记录管理系统采用响应时间为纳秒级的tvs管，可以抑制瞬间大电流通过，从而保护后级电路；运放隔离，作为电压跟随器具有高输入电阻、低输出电阻的特点，使之采用数据更能趋近与真实值；通过adc增益补偿电路，有效控制采样数据的误码率，大大提高adc转换精度。
附图说明
27.构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
28.图1为本发明创造实施例所述的自动驾驶汽车网关记录管理系统结构图；
29.图2为本发明创造实施例所述的汽车网关管理系统工作原理图；
30.图3为本发明创造实施例所述的单路汽车管理系统控制实例示意图。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
33.如图1至图3所示，自动驾驶汽车网关记录管理系统，包括自动驾驶网关管理系统以及与自动驾驶网关管理系统连接的总线通信模块、通信接口模块、adc模块、dac模块；
34.还设有电源输入管理系统，用于为自动驾驶网关管理系统、总线通信模块、通信接口模块、adc模块、dac模块供电；
35.总线通信模块用于为数据交互提供安全的数据通路，完成功能信息交互；
36.通信接口模块用于与外设互联，用于完成串口数据通讯；
37.adc模块用于为各种具有adc功能传感器采集提供接口；
38.dac数模转换器用于控制带有pwm电压调节的设备。
39.还包括在线debug调试模块，用于对自动驾驶网关管理系统进行在线调试。
40.电源输入管理系统还连接有降压单元和稳压单元。
41.总线通信模块用于通过连接器与外部设备连接，还用于通过can总线协议与mcu进行数据通讯。
42.自动驾驶网关管理系统还设有uart，用于完成相关异步串口数据通信。
43.自动驾驶网关管理系统与adc输入之间还连接有tvs管，用于抑制瞬间大电流通过，从而保护后级电路。
44.所述adc输入还通过adc数字增益误差补偿总线与自动驾驶网关管理系统连接，用于通过adc增益补偿电路，有效控制采样数据的误码率，大大提高adc转换精度。
45.自动驾驶网关管理系统与tvs管之间还设置有运放隔离，运放隔离通过高精度adc
采集总线与自动驾驶网关管理系统连接。
46.自动驾驶汽车网关记录管理系统的安全性、可靠性、可操作性、硬件成本等诸多问题一直困扰着汽车行业的发展，本产品技术相关发明，在很大程度改善目前网关记录管理系统的缺陷。例如服务器管理系统能快速、准确的下发指令，实时性大幅度提高；多通道、高精度的adc采集系统，实时监测网关记录管理系统的各性能指标，使其安全性进一步提高；良好的人性化设计、大容量数据存储记录功能，使汽车网关管理系统更加容易应用及后期维护；采用车规级的控制器系统，使汽车记录管理系统运行更加安全可靠。高效多路can总线通信技术，能快速反应并进行无损数据记录；扩展隔离dac 输出最大程度减少外界干扰，增强了汽车网关记录管理系统对外部接口设备的控制能力，为后期功能扩展提供较大帮助；
47.另外，尽可能的选用国内外知名厂商元器件，大幅度提高了产品性能；较好的pcb设计及加工制造，很大程度降低了emi干扰，进而同时降低了生产成本及后期维护成本；
48.本次自动驾驶汽车网关记录管理系统技术改进，必将对自动驾驶汽车行业的蓬勃发展起到添柴加薪的重要作用。
49.与传统网关区别主要如下：1)传统网关主要实现在网络层中进行网络协议翻译、信息重新组包、消息转发、进而完成网络数据通讯等操作。自动驾驶汽车管理系统除上述功能外，在硬件上增加了can数据记录功能、多通道数据采集功能、设备故障自我监测功能；在网络传输协议方面，除了完全兼容传统网关传输协议外，额外增加了针对汽车行业数据传输的自定义网关协议；同时，在安全性能、成本控制方面与传统网关相比均有很大改善。
50.在具体实施过程中，本技术提供以下整体技术方案，以解决现有自动驾驶汽车网关记录管理系统中存在的缺陷以及在使用过程中存在的诸多问题，汽车网关记录管理系统框架示意图如下图1所示：
51.在图1中，自动驾驶汽车网关记录管理系统及各功能模块子系统的电源均由电源输入管理系统提供；
52.自动驾驶网关管理系统作为中央处理器(例如：xmc4700)，具有处理各子系统之间数据通信、数据分析、设备控制及数据存储等功能；
53.汽车网关完成记录管理系统数据转发功能；
54.can(例如：sn65hvd235接口芯片)总线通信为数据交互提供安全的数据通路，完成功能信息交互；
55.带隔离的rs232异步串口外设可以互联相关串口设备，完成串口数据通讯；
56.带隔离输入的adc模数转换器为各种具有adc功能传感器采集提供接口；
57.dac数模转换器可以控制带有pwm电压调节的设备；
58.另外，自动驾驶网关管理系统提供在线调试功能，为后期产品扩展提供诸多便利。
59.所有外部设备子系统通过各自定义的接口与中央处理器相连，自动驾驶网关管理系统对数据的分析做出正确决策，并下发相应的控制指令达到各设备间的通信数据同步、转发及数据存储，致使自动驾驶网关管理系统利用率最大化，相关的安全性、可靠性、可操作性及后期扩展具有质的提高。
60.本技术所述的自动驾驶汽车网关记录管理系统工作原理直观、高效，其具有较好的实时性、较高的执行效率、便捷的使用流程；相关整体工作原理如图2所示：
61.上图汽车网关记录管理系统从整体上反映了其工作原理，其主要功能原理描述如下：
62.1.系统电源的供电部分来源于汽车电池输出，之后通过电源管理系统设备降压、稳压后给mcu及其它外部设备供电；
63.2.网络服务器通过网关管理系统完成相关所有的can、uart、ad/da、tf 卡等数据采集、转发、控制、存储、维护等功能；
64.3.can接口通过连接器与外部设备连接，并通过can总线协议与mcu进行数据通讯，达到汽车网关管理系统数据交互；
65.4.uart串口完成相关异步串口数据通信功能；
66.5.adc通过降压隔离后，达到相关带有adc功能传感器数据的采集，转换后的数据通过mcu处理，随时监测网关管理系统的各项性能，使其工作在安全范围之内；
67.6.dac通过pwm转换后，控制相关带有电压调节的控制器；
68.7.大容量tf卡记录各路can数据、ad/da转换数据，方便后期数据分析、管理、维护；
69.以上汽车网关管理系统工作原理简单明了、使用简便，后期维护成本较低、最大程度的实现了产品最优化。
70.在具体实施过程中，上面所述的本技术的技术框架和工作原理，从整体上解释了自动驾驶汽车网关记录管理系统的主要内容，接下来用一实例(其中的一路数据存储为案例)具体说明汽车管理系统的各个工作环节，如图3 所述：
71.图3进一步阐释了单路汽车网关记录管理系统的采集控制实例；如图所示，网路服务器下发控制命令，完成汽车网关管理功能；can总线与外部设备通信，完成数据交互；tf卡存储相关can及adc采集数据。比如规定通信协议为六字节，分别为帧头0xf0,第二字节为adc采集通道(0～11通道)，第三字节为是否开启adc转换器开关(例如0x01为开启，0x00为关闭)，第四字节为是否允许存储数据(0x01为允许，0x00为禁止)，第五字节为是否开启can数据通道(0x01为允许，0x00为禁止)第六字节为前五字节的校验和。例如，我们假使打开第一通道的adc转换器，使能can总线接口，并开启数据存储功能，网络服务器则下发字符串0xf0 0x01 0x01 0x01 0x010xf4，xmc4700收到网络总线的数据后，进行解析；数据如果无误后，则开启相关的adc转换器设备、can设备及tf卡存储设备，使之分别完成can 数据通讯、相关传感器电压数据采集，tf卡数据存储等功能。至此，完成了相关can数据及adc转换数据分析、存储、维护等功能；假使禁止数据记录功能，则相应的数据位清零即可，在此不再赘述。
72.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
73.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征
可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
74.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
75.以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。