本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信控制，特別是一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在智能交通快速發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)車載控制器網(wǎng)絡(luò)can總線通過多節(jié)點(diǎn)分布式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ecu、變速箱控制器tcu等部件的實(shí)時(shí)通信，采用事件觸發(fā)與優(yōu)先級(jí)仲裁機(jī)制有效協(xié)調(diào)車輛動(dòng)力系統(tǒng)的指令交互。

2、而針對(duì)頻繁啟停場(chǎng)景，傳統(tǒng)方案中的怠速啟停系統(tǒng)與動(dòng)力單元間的周期性信號(hào)交互，會(huì)導(dǎo)致控制指令在毫秒級(jí)時(shí)間窗內(nèi)密集堆疊，同時(shí)傳統(tǒng)的固定優(yōu)先級(jí)機(jī)制難以動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停指令、檔位切換信號(hào)與車身穩(wěn)定控制數(shù)據(jù)的傳輸沖突；而總線負(fù)載瞬時(shí)過載引發(fā)的報(bào)文丟失，迫使系統(tǒng)依賴重傳機(jī)制進(jìn)一步加劇網(wǎng)絡(luò)擁塞。

3、既有優(yōu)化手段主要圍繞靜態(tài)優(yōu)先級(jí)重構(gòu)與硬件擴(kuò)容展開，通過人工設(shè)定特定控制指令的永久優(yōu)先級(jí)，或增加can-fd通道帶寬以提升吞吐量，此類方案雖能緩解常規(guī)場(chǎng)景下的沖突，但無法應(yīng)對(duì)啟停工況下動(dòng)態(tài)變化的信號(hào)耦合關(guān)系；因此亟需一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)來解決此類問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、本發(fā)明提供了一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)解決傳統(tǒng)車載can總線在擁堵工況下因固定優(yōu)先級(jí)和靜態(tài)帶寬分配，導(dǎo)致控制指令堆疊、總線負(fù)載激增及動(dòng)力響應(yīng)延遲，硬件改造方案成本高昂且適應(yīng)性有限的問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)，其包括，

5、動(dòng)態(tài)啟停預(yù)測(cè)模塊，實(shí)時(shí)采集剎車踏板操作數(shù)據(jù)并建立啟停周期預(yù)測(cè)模型；

6、指令融合處理模塊，根據(jù)預(yù)測(cè)模型輸出結(jié)果對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ecu和變速箱控制器tcu的原始指令進(jìn)行數(shù)據(jù)重組；

7、自適應(yīng)仲裁單元，連接至can總線物理層接口，配置為在檢測(cè)到連續(xù)啟停事件時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整消息發(fā)送策略；

8、所述通信控制系統(tǒng)通過所述動(dòng)態(tài)啟停預(yù)測(cè)模塊的輸出觸發(fā)所述指令融合處理模塊生成復(fù)合控制幀，并由所述自適應(yīng)仲裁單元按預(yù)設(shè)規(guī)則選擇單幀或復(fù)合幀傳輸模式。

9、作為本發(fā)明所述一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述啟停周期預(yù)測(cè)模型的建立包括：

10、基于歷史剎車深度曲線構(gòu)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣；

11、采用滑動(dòng)時(shí)間窗算法提取踏板操作的時(shí)間序列特征；

12、將當(dāng)前踏板壓力變化梯度與所述概率矩陣進(jìn)行匹配運(yùn)算。

13、作為本發(fā)明所述一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：動(dòng)態(tài)啟停預(yù)測(cè)模塊中，所述基于歷史剎車深度曲線構(gòu)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣的步驟為：

14、在動(dòng)態(tài)啟停預(yù)測(cè)模塊中對(duì)連續(xù)采樣的剎車深度信號(hào)按固定間隔劃分滑動(dòng)時(shí)間窗，提取各窗內(nèi)的狀態(tài)跳變特征并據(jù)此構(gòu)建轉(zhuǎn)移概率矩陣，表示總采樣點(diǎn)數(shù)；

15、在第時(shí)刻、第個(gè)采樣點(diǎn)的滑動(dòng)窗口長(zhǎng)度設(shè)為：

16、，其中，為窗口擴(kuò)展系數(shù)，為車輛平均啟停周期，為采樣間隔；

17、對(duì)每一窗口內(nèi)的深度序列，映射到個(gè)離散狀態(tài)，并統(tǒng)計(jì)相鄰狀態(tài)跳變次數(shù)，得到計(jì)數(shù)矩陣：

18、，

19、其中，表示從狀態(tài)到狀態(tài)的累計(jì)跳變次數(shù)，為示性函數(shù)，為第個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的離散狀態(tài)；

20、對(duì)計(jì)數(shù)矩陣按行歸一化，得到初始轉(zhuǎn)移概率矩陣：

21、，

22、其中，表示由狀態(tài)轉(zhuǎn)移到狀態(tài)的概率，為離散狀態(tài)總數(shù)；

23、采用指數(shù)加權(quán)在線更新策略對(duì)概率矩陣進(jìn)行修正，記第次更新前的概率矩陣為，本次窗口計(jì)算得到的概率矩陣為，則：

24、，

25、其中，為學(xué)習(xí)率，為當(dāng)前窗口的概率矩陣；

26、學(xué)習(xí)率由遺忘因子確定，與記憶時(shí)間常數(shù)及采樣間隔的關(guān)系為：

27、，

28、，

29、其中，為遺忘因子，為記憶時(shí)間常數(shù)。

30、作為本發(fā)明所述一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述指令融合處理模塊包括：

31、位域重組單元，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)與變速箱檔位參數(shù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉拼接；

32、有效性標(biāo)識(shí)單元，在復(fù)合控制幀頭部添加表征數(shù)據(jù)完整性的校驗(yàn)標(biāo)記位。

33、作為本發(fā)明所述一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述校驗(yàn)標(biāo)記位包含：

34、第一標(biāo)識(shí)位，指示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)的更新狀態(tài)；

35、第二標(biāo)識(shí)位，標(biāo)記變速箱檔位數(shù)據(jù)是否經(jīng)過平滑濾波處理。

36、作為本發(fā)明所述一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述指令進(jìn)行數(shù)據(jù)重組的步驟為：根據(jù)動(dòng)態(tài)啟停預(yù)測(cè)模塊輸出的預(yù)測(cè)啟停時(shí)間間隔與閾值的比較結(jié)果，決定使用單幀還是復(fù)合幀傳輸模式，具體聯(lián)動(dòng)邏輯為：

37、令：，

38、其中，表示預(yù)測(cè)啟停間隔秒數(shù)，表示切換閾值，以秒為單位，根據(jù)城市擁堵工況安全最小間隔設(shè)定；

39、設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)為，其二進(jìn)制長(zhǎng)度為，變速箱檔位參數(shù)為，其二進(jìn)制長(zhǎng)度為，構(gòu)造復(fù)合數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度，其中，表示復(fù)合數(shù)據(jù)域總位數(shù)；

40、定義復(fù)合位域比特序列：

41、，

42、，

43、其中，為參數(shù)的第位，二進(jìn)制，為參數(shù)的第位，

44、定義偶數(shù)位掩碼和奇數(shù)位掩碼：

45、，

46、則交叉拼接等效寫為：，

47、其中，為按位與，為按位或；

48、在復(fù)合控制幀頭部新增兩位校驗(yàn)標(biāo)記：

49、第一標(biāo)識(shí)位：指示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)是否已更新，1為已更新，0為未更新；

50、第二標(biāo)識(shí)位：指示檔位數(shù)據(jù)是否經(jīng)平滑濾波處理，1為已濾波，0為未濾波；

51、接收端解析時(shí)，根據(jù)的組合狀態(tài)進(jìn)行容錯(cuò)：

52、當(dāng)，使用緩沖中上次有效發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，

53、當(dāng)，應(yīng)用本地平滑濾波算法補(bǔ)償檔位數(shù)據(jù)抖動(dòng)。

54、作為本發(fā)明所述一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述自適應(yīng)仲裁單元包含：

55、周期計(jì)數(shù)器，用于統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)剎車踏板觸發(fā)次數(shù)；

56、模式切換邏輯電路，當(dāng)所述周期計(jì)數(shù)器的值超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉tcu控制指令的ack確認(rèn)機(jī)制；傳統(tǒng)方案中的can?fd需要硬件支持，而本方案通過協(xié)議層優(yōu)化實(shí)現(xiàn)，本方案的ack關(guān)閉策略與啟停預(yù)測(cè)模型動(dòng)態(tài)綁定，非全局性關(guān)閉。

57、作為本發(fā)明所述一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述預(yù)設(shè)閾值的設(shè)定方法包括：

58、根據(jù)車輛型號(hào)調(diào)取標(biāo)準(zhǔn)工況下的平均啟停頻率作為基準(zhǔn)值；

59、基于當(dāng)前總線負(fù)載率對(duì)所述基準(zhǔn)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)加權(quán)修正。

60、作為本發(fā)明所述一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述預(yù)設(shè)規(guī)則包括：

61、當(dāng)預(yù)測(cè)啟停間隔小于2秒時(shí)，強(qiáng)制啟用復(fù)合幀傳輸模式；2秒對(duì)應(yīng)城市擁堵工況下平均啟停周期的最小安全間隔；

62、在復(fù)合幀傳輸模式下，將ecu控制指令的優(yōu)先級(jí)臨時(shí)降低至tcu指令之后。

63、作為本發(fā)明所述一種車載控制器網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述模式切換邏輯電路中的ack關(guān)閉與優(yōu)先級(jí)調(diào)整方式為：

64、在自適應(yīng)仲裁單元中，通過周期計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)滑動(dòng)時(shí)間窗長(zhǎng)度內(nèi)剎車踏板觸發(fā)次數(shù)，并與閾值比較，自動(dòng)控制tcu指令的ack確認(rèn)機(jī)制，具體過程為：

65、定義周期計(jì)數(shù)器：，其中，為指示函數(shù)：當(dāng)踏板觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)取1，否則取0，表示是否發(fā)生踏板觸發(fā)事件，為計(jì)數(shù)窗長(zhǎng)度；

66、當(dāng)計(jì)數(shù)值超過閾值時(shí)，關(guān)閉ack確認(rèn)：

67、若，則，

68、若，則；

69、其中，為在時(shí)刻的tcu指令的ack使能標(biāo)志，為預(yù)設(shè)閾值；

70、預(yù)設(shè)閾值基于車輛動(dòng)力系統(tǒng)響應(yīng)延遲特性設(shè)定：

71、，

72、其中，為動(dòng)力系統(tǒng)最大響應(yīng)延遲，為采樣間隔，為向下取整；

73、在復(fù)合幀傳輸模式下，臨時(shí)調(diào)整ecu與tcu的優(yōu)先級(jí)，定義優(yōu)先級(jí)指標(biāo)：數(shù)值越小優(yōu)先級(jí)越高，常規(guī)為；

74、當(dāng)切換為復(fù)合幀模式時(shí)，執(zhí)行：

75、，

76、其中，與分別為調(diào)整后在時(shí)刻的優(yōu)先級(jí)，為tcu初始優(yōu)先級(jí)值，為ecu初始優(yōu)先級(jí)值；

77、當(dāng)總線負(fù)載率下降至安全閾值以下時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)初始優(yōu)先級(jí)；

78、為單位時(shí)間內(nèi)報(bào)文占用總線時(shí)間的百分比，為預(yù)設(shè)安全負(fù)載上限。

79、本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明通過動(dòng)態(tài)啟停預(yù)測(cè)模型與自適應(yīng)通信策略的深度耦合，有效緩解了傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)在擁堵工況下的系統(tǒng)性缺陷；基于剎車操作特征實(shí)時(shí)構(gòu)建概率模型，精準(zhǔn)預(yù)判啟停周期，驅(qū)動(dòng)指令重組模塊生成復(fù)合控制幀，顯著減少冗余報(bào)文數(shù)量；交叉拼接技術(shù)與校驗(yàn)標(biāo)記位的引入，在不增加帶寬的前提下實(shí)現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的高效融合與容錯(cuò)解析；自適應(yīng)仲裁單元通過動(dòng)態(tài)關(guān)閉ack確認(rèn)機(jī)制及優(yōu)先級(jí)調(diào)整，智能優(yōu)化總線資源分配，避免了高頻啟停場(chǎng)景下的指令堆疊與沖突。

80、相比傳統(tǒng)硬件擴(kuò)容方案，本系統(tǒng)完全基于協(xié)議層優(yōu)化，既保留了既有硬件架構(gòu)的低成本優(yōu)勢(shì)，又通過預(yù)測(cè)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)控制邏輯，提升了動(dòng)力系統(tǒng)響應(yīng)實(shí)時(shí)性與通信可靠性，尤其適應(yīng)城市擁堵工況的復(fù)雜需求。