一种基于车载以太网的分布式任务调度方法及系统与流程

1.本发明用于汽车电子和车联网领域，提供一种基于车载以太网的分布式任务调度方法及系统。


背景技术：

2.随着汽车智能化水平逐步提高，车主对汽车的可操作性需求也越来越强，预约座椅加热、预约开启空调等功能的层出不穷给车主带来了良好的用车体验。同时对于车辆自身管理，定时采集车辆运行关键数据、定时上传车端数据到云端、定时ota升级等定时执行某个任务的需求越来也多。
3.针对背景需求目前已有一些解决方法，如专利号cn202011282188.5和cn202110555883.2，整体思路是将整车任务调度与业务功能逻辑集成在车载tbox终端，通过can通信网络传递执行指令到车辆控制器控制车辆。此类方法仍存在一些不足：
4.现有技术中，功能集中部署在tbox，随着业务种类、任务数量日益增加，功能对资源的需求也随之增加，单纯为此扩容tbox资源不利于整车资源的均衡利用，可扩展性较差；任务调度功能与任务执行涉及的业务功能逻辑强耦合，某项任务在执行前往往要进行与业务相关的逻辑处理，导致整体功能越做越厚，任一业务功能的修改都可能影响其他业务。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：提供一种基于车载以太网的分布式任务调度方法。将任务调度功能分布式部署在整车多个域控制器之上，由任务调度中心统一管理，利用车载以太网大带宽、低延时的通信能力实现大量任务定时执行场景下的高性能、可扩展、高可用的整车任务调度功能。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于车载以太网的分布式任务调度方法，包括以下步骤：
7.s1：各域控制器唤醒时，部署在各域控制器的任务调度实例向任务调度中心注册并主动拉取更新任务清单；
8.s2：用户通过车机系统进行任务设置，车机系统同步设置信息到任务调度中心；
9.s3：任务调度中心接收用户设置的任务信息、更新任务清单，同时通知已注册在线的各域任务调度实例更新任务清单；
10.s4：任务调度中心与处于上电状态的任务调度实例同时扫描任务清单；
11.s5：满足任务执行触发条件后，任务调度实例调用任务、执行服务控制车辆。
12.进一步，步骤s5包括：
13.任务调度实例实时扫描任务清单，满足任务执行触发条件后向任务调度中心获取共享锁加锁请求；
14.加锁成功后任务调度实例调用任务执行服务控制车辆，任务执行完成后向任务调度中心发送任务共享锁解锁请求。
15.进一步，步骤s4包括：
16.若域控制器处于上电状态则执行s5；
17.若域控制器处于断电状态，任务调度中心通过网络管理报文唤醒任务执行服务归属的域控制器。
18.进一步，所述步骤s2中，设置信息包括任务执行触发条件、任务执行服务与服务归属域控制器。
19.进一步，所述任务执行触发条件为任务执行时间。
20.本发明还提供一种基于车载以太网的分布式任务调度系统，采用上述基于车载以太网的分布式任务调度方法，包括：
21.车机系统：用于人与车的信息交互，用户通过所述车机系统进行任务设置；
22.tbox：用于与后台系统/移动应用进行通信，实现对移动应用的车辆信息显示和控制；
23.任务调度中心：用于统一管理、调度任务；
24.任务调度实施例：用于扫描任务清单并执行任务；
25.域控制器：根据所述任务，控制硬件设备；
26.所述任务调度中心与车机系统、任务调度实施例均采用车载以太网连接；
27.所述任务调度实施例设置在域控制器上。
28.进一步，所述用户任务设置包括任务执行条件；
29.所述任务调度中心还包括任务触发模块；所述任务触发模块用于采集车辆信息，并判断采集到的车辆信息是否满足用户任务设置中的任务执行条件。
30.进一步，所述任务执行条件包括任务执行时间；所述车辆信息为当前时间；
31.所述任务触发模块包括时间单元，所述时间单元用于获取当前时间，可满足对时间类型数据的基本处理。
32.进一步，所述任务调度中心包括用于判断域控制器是否上电的判断模块；
33.所述任务调度中心还包括用于唤醒域控制器的唤醒模块。
34.相对现有技术，本发明具有以下有益效果：
35.1、任务调度功能按需分布式部署在整车多个域控制器，有效利用整车多个域控制器的资源，具备高可用与可扩展性；
36.2、任务调度中心根据车辆上电情况决定唤醒策略，需要唤醒时仅唤醒一个域控制器处理任务，节省能耗；
37.3、各个任务调度实例通过共享锁机制并行处理任务，通过车载以太网进行消息通信与指令下发，以太网的大带宽和低延时特性可保证任务处理的实时性；
38.4、采用面向服务的功能实现任务调度与执行，任务调度与业务逻辑解耦，具体业务逻辑由任务最终执行端实现，业务之间不互相影响。
附图说明
39.本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
40.附图1：本发明一种基于车载以太网的分布式任务调度系统的框架图；
41.附图2：本发明一种基于车载以太网的分布式任务调度系统中实施例的框架图；
42.附图3：本发明一种基于车载以太网的分布式任务调度方法的流程图。
具体实施方式
43.以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。术语解释：车机系统：车载信息娱乐产品的简称，实现人与车的信息通讯。tbox：汽车通讯模块。ecu：电子控制单元，汽车专用微机控制器，负责控制硬件设备。域控制器：将功能相似、分离的ecu功能集成整合到一个处理器硬件平台，由域主控处理器、操作系统和应用软件及算法等部分组成。车载以太网：一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术。
44.参见图1-图3，本发明提供了一种基于车载以太网的分布式任务调度方法，包括以下步骤：
45.s1：各域控制器唤醒时，部署在各域控制器的任务调度实例向任务调度中心注册并主动拉取更新任务清单；
46.s2：用户通过车机系统进行任务设置，车机系统同步设置信息到任务调度中心；
47.s3：任务调度中心接收用户设置的任务信息、更新任务清单，同时通知已注册在线的各域任务调度实例更新任务清单；
48.s4：任务调度中心与处于上电状态的任务调度实例同时扫描任务清单；
49.s5：满足任务执行触发条件后，任务调度实例调用任务、执行服务控制车辆。
50.本发明通过任务调度中心，统一管理、调度任务，再由分布式的任务调度实施例执行服务，最终利用域控制器实现对车辆硬件、设备的控制。现有技术中，功能集中部署在tbox，随着业务种类、任务数量日益增加，功能对资源的需求也随之增加，单纯为此扩容tbox资源不利于整车资源的均衡利用，可扩展性较差，且任务调度功能与任务执行涉及的业务功能逻辑强耦合，某项任务在执行前往往要进行与业务相关的逻辑处理，导致整体功能越做越厚，任一业务功能的修改都可能影响其他业务。本发明与现有技术相比，任务调度功能按需分布式部署在整车多个域控制器，有效利用整车多个域控制器的资源，具备高可用与可扩展性；采用面向服务的功能实现任务调度与执行，任务调度与业务逻辑解耦，具体业务逻辑由任务最终执行端实现，业务之间不互相影响。
51.在一些实施例中，步骤s5包括：
52.任务调度实例实时扫描任务清单，满足任务执行触发条件后向任务调度中心获取共享锁加锁请求；
53.加锁成功后任务调度实例调用任务执行服务控制车辆，任务执行完成后向任务调度中心发送任务共享锁解锁请求。
54.由于任务调度实施例在执行服务前会向任务调度中心获取共享加锁的请求，执行任务后会向任务中心发送任务共享锁解锁请求，一方面提高了数据传输的安全性和可靠性；另一方面，便于任务中心的调度管理，提高了任务中心调度的效率和准确性，进一步提高了任务中心根据用户的设置信息执行任务的安全性和可靠性。
55.在一些实施例中，步骤s4还包括：
56.若域控制器处于上电状态则执行s5；
57.若域控制器处于断电状态，任务调度中心通过网络管理报文唤醒任务执行服务归属的域控制器。
58.该设置通过判断域控制器是否上电，进而决定是否通过网络管理报文进行唤醒。由于车辆中具有诸多域控制器，而这些域控制器如果一直处于上电状态会增加车辆的能耗，且会使一些域控制器加速老化，破损，所以需要使其中一些不常用或可以进行待机的域控制器在没有任务的时候保持下电状态，当有任务或需要时先进行唤醒，再执行任务执行服务。这样减少了车辆的负荷，实现了节省能耗的效果。
59.在一些实施例中，所述步骤s2中，设置信息包括任务执行触发条件、任务执行服务与服务归属域控制器。
60.由于上述设置，任务中心可以快速对设置信息进行识别，对服务归属域控制器进行任务的调度。当满足任务执行触发条件后，任务调度实例执行服务，域控制器进行相应的操作。
61.其中，任务执行触发条件可以是任务执行时间、任务执行温度、任务执行车速、任务执行海拔等等，这些任务执行触发条件可以通过传感器采集信息，并反馈给任务中心，任务中心获取到采集信息后与设置信息中的任务执行触发条件进行对比，判断是否触发，决定是否执行任务、执行服务。
62.在一些实施例中，所述任务执行触发条件优选为任务执行时间。
63.随着汽车智能化水平逐步提高，车主对汽车的可操作性需求也越来越强，预约座椅加热、预约开启空调等功能的层出不穷给车主带来了良好的用车体验。同时对于车辆自身管理，定时采集车辆运行关键数据、定时上传车端数据到云端、定时ota升级等定时执行某个任务的需求越来也多。所以本实施例中，选用任务执行时间作为任务执行触发条件，可以满足用户越来越强烈的操作性需求，提升用户的便捷度和满意度。
64.本发明提供一种基于车载以太网的分布式任务调度系统，采用上述分布式任务调度方法，包括：
65.车机系统：用于人与车的信息交互，用户通过所述车机系统进行任务设置；
66.tbox：用于与后台系统/移动应用进行通信，实现对移动应用的车辆信息显示和控制；
67.任务调度中心：用于统一管理、调度任务；
68.任务调度实施例：用于扫描任务清单并执行任务；
69.域控制器：根据所述任务，控制硬件设备；
70.所述任务调度中心与车机系统、任务调度实施例均采用车载以太网连接；
71.所述任务调度实施例设置在域控制器上。
72.具体地，1、任务调度中心功能包括：
73.1)提供任务调度实例注册接口，各域任务调度实例启动后主动进行注册，调度中心监控各执行实例在线状态；
74.2)提供任务设置接口，通过接口获取车机系统同步的任务信息，包括任务执行时间、任务执行服务与服务归属域控制器，更新任务清单并通知各域已注册的任务调度实例同步更新；
75.3)共享锁管理，部署在各域的任务调度实例在执行任务前向调度中心获取任务共
享锁，调度中心检测任务是否已存在共享锁，未存在时分配锁并返回成功结果，已存在时返回失败结果；
76.4)任务扫描与唤醒功能。实时扫描任务清单，到达某任务执行时间且没有域控制器处于上电状态时，通过网络管理报文唤醒任务执行服务归属的域控制器。
77.2、车机系统任务设置界面与设置同步功能。作为用户设置任务的入口，车机系统需要根据任务类型在相应的功能模块提供任务设置界面，如在座椅控制功能模块提供座椅加热开始时间设置入口、在空调控制模块提供空调开启开始时间设置入口等；
78.3、任务调度功能。任务调度功能分布式部署在车辆多个域控制器，如座舱域控制器、车控域控制器等，作为任务执行节点需具备如下功能：
79.1)主动注册功能，当任务调度实例启动后需要主动注册到任务调度中心并拉取、更新全量任务列表；
80.2)任务扫描与任务共享锁获取。实时扫描任务列表，到达指定时间时向任务调度中心获取对应任务的共享锁，获取锁成功时再执行任务，获取锁失败则跳过此任务；
81.3)任务执行功能，在任务执行阶段通过服务调用等方式来控制车辆执行相应动作；
82.4、整车控制功能服务化，各任务最终执行端负责处理业务功能逻辑并对外提供服务。
83.现有技术中，常常can进行信号传输，而can信号的整车任务调度功能实现灵活性较低、可维护性较差，信号收发关系与路由信息在编译阶段写死，新增业务功能时从底层车辆控制器到上层应用整条链路上的所有相关功能都需要编写和配置，任何功能的修改都需要调整整车通信矩阵。
84.而本发明中的分布式任务调度系统是基于以太网进行信号传输通信的，灵活性较高、可维护性好，由于以太网的大带宽和低延时特性可保证任务处理的实时性。
85.使用时，用户先通过车机系统进行任务设置，并通过tbox将任务设置传输给任务调度中心，任务调度中心根据任务设置进行统一管理调度任务给任务调度实施例，最终任务调度实施例执行任务执行服务，由域控制器根据服务根据任务控制相应的硬件设备，实现用户的任务设置，满足用户的需求。
86.在一些实施例中，所述任务调度中心还包括任务触发模块；所述任务触发模块用于采集车辆信息，并判断采集到的车辆信息是否满足用户任务设置中的任务执行条件。
87.具体的车辆信息可以是任务执行时间、任务执行温度、任务执行车速、任务执行海拔等，任务触发模块中设置有用于采集车辆信息的传感器。
88.在一些实施例中，所述任务触发模块中的执行条件为任务执行时间；所述车辆信息为当前时间；
89.所述任务触发模块包括时间单元，所述时间单元用于获取当前时间，可满足对时间类型数据的基本处理。
90.随着汽车智能化水平逐步提高，车主对汽车的可操作性需求也越来越强，预约座椅加热、预约开启空调等功能的层出不穷给车主带来了良好的用车体验。同时对于车辆自身管理，定时采集车辆运行关键数据、定时上传车端数据到云端、定时ota升级等定时执行某个任务的需求越来也多。所以本实施例中，选用任务执行时间作为任务执行触发条件，可
以满足用户越来越强烈的操作性需求，提升用户的便捷度和满意度。
91.在一些实施例中，所述任务调度中心包括用于判断域控制器是否上电的判断模块；
92.所述任务调度中心还包括用于唤醒域控制器的唤醒模块。
93.该设置通过判断模块判断域控制器是否上电，进而决定是否通过唤醒模块对域控制器进行唤醒。由于车辆中具有诸多域控制器，而这些域控制器如果一直处于上电状态会增加车辆的能耗，且会使一些域控制器加速老化，破损，所以需要使其中一些不常用或可以进行待机的域控制器在没有任务的时候保持下电状态，当有任务或需要时先进行唤醒，再执行任务执行服务。这样减少了车辆的负荷，实现了节省能耗的效果。
94.以上对本发明提供的一种基于车载以太网的分布式任务调度方法及系统进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。