CN210478602U - 一种网关和汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种网关和汽车，网关包括：网关包括多个输入端、多个输出端和一个无人驾驶模块输入端，网关的输入端连接人工驾驶设备，网关的输出端连接车辆的执行控制器，无人驾驶模块输入端连接无人驾驶控制模块；网关同时接收车辆设备数据和无人驾驶控制模块输出的控制指令，车辆设备数据的数据帧包括相关帧和无关帧，相关帧包括相关域和无关域。本实用新型解决了现有技术中自动驾驶公司对现有的人工驾驶车辆进行改造，造成的涉变成本高，周期长，涉变后的零部件又没有经过完整的汽车零部件开发流程的验证，可能存在设计缺陷，进而造成安全风险的技术问题。

Description

一种网关和汽车

技术领域

本实用新型涉及车辆领域，尤其涉及一种网关和汽车。

背景技术

在无人驾驶项目中，首先面临的问题就是让机器驾驶车辆的问题，人可以通过转动方向盘实现转向，通过制动踏板实现制动，但是机器无法和人一样驾驶车辆，只能采用电信号实现。

从自动驾驶行业发展情况来看，现有无人驾驶车辆有以下两个特点：

同时具备无人驾驶和有人驾驶两种模式，主要满足L3或者L4级别的无人驾驶应用，这个级别的无人驾驶还无法实现全天候、全场景的无人驾驶，只能实现部分无人驾驶的场景，甚至紧急状态下还需要人工接管。

目前自动驾驶公司使用的无人驾驶车辆并不是汽车公司正向研发出来的，而是自动驾驶公司对现有的人工驾驶车辆进行改造，同时加装传感器、控制器实现的。

这种方案最大的弊端在于涉变成本高，周期长，涉变后的零部件又没有经过完整的汽车零部件开发流程的验证，可能存在设计缺陷，进而造成安全风险。

实用新型内容

基于以上问题，本实用新型提出一种网关和汽车，解决了现有技术中自动驾驶公司对现有的人工驾驶车辆进行改造，造成的涉变成本高，周期长，涉变后的零部件又没有经过完整的汽车零部件开发流程的验证，可能存在设计缺陷，进而造成安全风险的技术问题。

本实用新型提出一种网关，包括：

网关包括多个输入端、多个输出端和一个无人驾驶模块输入端，网关的输入端连接人工驾驶设备，网关的输出端连接车辆的执行控制器，无人驾驶模块输入端连接无人驾驶控制模块；

网关同时接收车辆设备数据和无人驾驶控制模块输出的控制指令，车辆设备数据的数据帧包括相关帧和无关帧，相关帧包括相关域和无关域。

本实用新型提供的网关，解决了现有技术中自动驾驶公司对现有的人工驾驶车辆进行改造，造成的涉变成本高，周期长，涉变后的零部件又没有经过完整的汽车零部件开发流程的验证，可能存在设计缺陷，进而造成安全风险的技术问题。使在不对汽车的零部件进行涉变的情况下，实现了使车辆能够在无人驾驶模式和有人驾驶模式之间进行自由切换，成本低而可靠性高。

此外，网关内设有控制指令区，控制指令区存储网关的状态标志位。状态标志位中记录当前的状态是无人驾驶模式还是有人驾驶模式, 通过设置标志位，使网关能够获取当前的驾驶模式。

此外，控制指令区内还存储安全等级，网关根据安全等级区分车辆设备数据中的相关帧和无关帧。可以根据安全等级的不同，对无关帧和相关帧进行区分，也就是安全等级能够决定无关帧和相关帧区分的规则。通过设置安全等级，使对相关帧和无关帧的区分满足不同的需求。

此外，网关内设有输入指令区，输入指令区存储车辆设备数据中的相关帧。通过设置输入指令区实现存储车辆设备数据中的相关帧的功能。

此外，在输入指令区内，用控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧。通过将用控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出的方式，使无人驾驶模式下输出的信号与有人驾驶模式下输出的信号的类型相同，从而不需要对汽车的其它接收信号的设备进行改造。

此外，网关判断是无人驾驶模式还是有人驾驶模式,若为有人驾驶模式，则网关将车辆设备数据输出；

若为无人驾驶模式，则网关将车辆设备数据中的数据帧区分为相关帧和无关帧，用从无人驾驶控制模块获取的控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出，数据帧为车辆设备数据的数据单元。通过区分相关域和无关域，使控制指令替换相关域的数据，从而使无人驾驶控制模块的控制指令以正常信号类型的方式输出。

将相关帧中的无关域与控制指令重新打包后的数据帧叫做控制帧，之所以定义不同名词是为了区分相关帧和重新打包后的相关帧。

本实施例使无人驾驶控制模块的控制指令能够以正常信号类型的方式输出，从而不需要对汽车的零部件进行涉变。

本实用新型还提出一种汽车，包括如上任一项所述的网关。本实施例解决了现有技术中自动驾驶公司对现有的人工驾驶车辆进行改造，造成的涉变成本高，周期长，涉变后的零部件又没有经过完整的汽车零部件开发流程的验证，可能存在设计缺陷，进而造成安全风险的技术问题。使在不对汽车的零部件进行涉变的情况下，实现了使车辆能够在无人驾驶模式和有人驾驶模式之间进行自由切换，成本低而可靠性高。

通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本实用新型解决了现有技术中自动驾驶公司对现有的人工驾驶车辆进行改造，造成的涉变成本高，周期长，涉变后的零部件又没有经过完整的汽车零部件开发流程的验证，可能存在设计缺陷，进而造成安全风险的技术问题。使在不对汽车的零部件进行涉变的情况下，实现了使车辆能够在无人驾驶模式和有人驾驶模式之间进行自由切换，成本低而可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例提供的网关的原理图；

图2是现有技术中网关的工作原理图；

图3是本实用新型一个实施例提供的网关的工作原理图；

图4是本实用新型一个实施例提供的网关内部的工作原理图。

具体实施方式

以下结合具体实施方案和附图对本实用新型进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本实用新型的具体实施方案，并不对本实用新型产生任何限制，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

参照图1，本实用新型提出一种网关，包括：

网关包括多个输入端10、多个输出端20和一个无人驾驶模块输入端30，网关的输入端10连接人工驾驶设备，网关的输出端20连接车辆的执行控制器，无人驾驶模块输入端30连接无人驾驶控制模块；

网关同时接收车辆设备数据和无人驾驶控制模块输出的控制指令，车辆设备数据的数据帧包括相关帧和无关帧，相关帧包括相关域和无关域。

现有技术中在实现车辆的无人驾驶模式时，是通过车辆改造实现的，对汽车产品进行涉变，在原有的汽车产品上增加一组信号，用于实现无人驾驶模式。以车身控制器VCU为例进行说明，车身控制器VCU是用来控制车辆的前进或者后退的零部件。汽车原有的车身控制器VCU只接受加速踏板和档位控制器的指令，而不会执行无人驾驶电脑的速度和档位指令的，即只有有人驾驶模式，没有无人驾驶模式。若要增加无人驾驶模式，必须由车身控制器VCU厂家对原有产品进行涉变，增加无人驾驶电脑的速度和档位指令信号，并在产品内部增加相应的功能后，车身控制器VCU才会接受无人驾驶电脑的控制，才会按照无人驾驶电脑的速度和档位指令前进或者后退。这种方案最大的弊端在于涉变成本高，周期长，涉变后的零部件又没有经过完整的汽车零部件开发流程的验证，可能存在设计缺陷，进而造成安全风险。

而本实用新型则设计了一种类似于开关的网关，可以在人工驾驶设备(如方向盘、驾驶踏板、制动踏板、加速踏板、换挡器等)与无人驾驶电脑之间切换，进而实现了有人驾驶模式与无人驾驶模式两种模式的切换。

可选地，将本实用新型中提供的网关叫做CANBUS网关，CANBUS网关的1路到N路输入CAN用于连接人工驾驶设备，用来有人驾驶模式下，接收人工驾驶设备发出的控制信号，例如：加速信号。

CANBUS网关的1路到N路输出CAN用于连接车上的执行控制器，如车辆控制器VCU、电子助力转向控制器EPS、车身稳定系统ESP等，用于执行人工驾驶设备或者无人驾驶电脑即无人驾驶控制模块发出的控制指令。1路以太网或CAN用于连接无人驾驶电脑即无人驾驶控制模块。

图2为现有技术中的网关，可以看到其只能进行信号的传输。

参照图3，本实用新型中提出的网关，能够同时接收车辆设备数据和无人驾驶控制模块输出的控制指令；网关判断是无人驾驶模式还是有人驾驶模式,若为有人驾驶模式，则将车辆设备数据输出，依然按照有人驾驶模式进行信号的传输；若为无人驾驶模式，则将车辆设备数据中的数据帧区分为相关帧和无关帧，用从无人驾驶控制模块获取的控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出，数据帧为车辆设备数据的数据单元。

本实用新型中之所以采用“若为无人驾驶模式，则将车辆设备数据中的数据帧区分为相关帧和无关帧，用从无人驾驶控制模块获取的控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出”的方式，是为了使车辆的主控设备不需要进行涉变，使主控设备依然按照原有的工作方式进行工作即可，这里通过网关将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出，使后续的接收信号的设备依然按照原有的工作方式进行工作。网关的作用是使有人驾驶模式和无人驾驶模式所输出的信号是同样类型的信号，从而使后续的接收设备正常接收信号，不需要进行改动。本实用新型提出了一种低成本、高可靠性的网关，使无人驾驶控制模块“借用”原车的信号，“模拟”人工驾驶模式的方式来操纵车辆。

CANBUS网关与普通网关设备的最主要区别：普通网关只有转发信号的功能，没有将车辆设备数据中的数据帧区分为相关帧和无关帧，用从无人驾驶控制模块获取的控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出的功能。

无人驾驶控制模块即无人驾驶电脑控制CANBUS网关实现在无人驾驶模式与有人驾驶两种模式的切换；有人驾驶模式和无人驾驶模式使用的信号类型是完全一样的，都是原车上的人工驾驶设备使用的信号，即无人驾驶电脑“借用”原车的信号，“模拟”人工驾驶的方式来操纵车辆。

本实用新型提供的网关，解决了现有技术中自动驾驶公司对现有的人工驾驶车辆进行改造，造成的涉变成本高，周期长，涉变后的零部件又没有经过完整的汽车零部件开发流程的验证，可能存在设计缺陷，进而造成安全风险的技术问题。使在不对汽车的零部件进行涉变的情况下，实现了使车辆能够在无人驾驶模式和有人驾驶模式之间进行自由切换，成本低而可靠性高。

在其中的一个实施例中，网关内设有控制指令区，控制指令区存储网关的状态标志位。状态标志位中记录当前的状态是无人驾驶模式还是有人驾驶模式,通过设置标志位，使网关能够获取当前的驾驶模式。

在其中的一个实施例中，控制指令区内还存储安全等级，网关根据安全等级区分车辆设备数据中的相关帧和无关帧。

安全等级代表了不同的应用场景需要的安全等级，如最简单的远程寻车功能则只需要较低的安全等级，而无人驾驶则需要较高的安全等级，不同的安全等级下，相关帧的类型不同。可以根据安全等级的不同，对无关帧和相关帧进行区分，也就是安全等级能够决定无关帧和相关帧区分的规则。通过设置安全等级，使对相关帧和无关帧的区分满足不同的需求。

在其中的一个实施例中，网关内设有输入指令区，输入指令区存储车辆设备数据中的相关帧。

将车辆设备数据中的数据帧区分为相关帧和无关帧后，无关帧存入到缓冲区后从缓冲区输出，相关帧存入到输入指令区，用控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出。通过设置输入指令区实现存储车辆设备数据中的相关帧的功能。

在其中的一个实施例中，在输入指令区内，用控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧。

通过将用控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出的方式，使无人驾驶模式下输出的信号与有人驾驶模式下输出的信号的类型相同，从而不需要对汽车的其它接收信号的设备进行改造。

在其中的一个实施例中，网关判断是无人驾驶模式还是有人驾驶模式,若为有人驾驶模式，则网关将车辆设备数据输出；

若为无人驾驶模式，则网关将车辆设备数据中的数据帧区分为相关帧和无关帧，用从无人驾驶控制模块获取的控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出，数据帧为车辆设备数据的数据单元。

首先获取网关的状态标志位，根据状态标志位判断是无人驾驶模式还是有人驾驶模式,网关同时接收车辆设备数据和无人驾驶控制模块输出的控制指令；若为有人驾驶模式，则将车辆设备数据输出；

若为无人驾驶模式，则将车辆设备数据中的数据帧区分为相关帧和无关帧，用从无人驾驶控制模块获取的控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出，数据帧为车辆设备数据的数据单元。

CANBUS网关的通讯中的一个8字节CAN数据单元叫做一帧；而一帧中的1个或者多个数据位叫做域。本实施例中把车辆驾驶会使用到的帧叫做相关帧，驾驶操作中使用不到的帧叫做无关帧。通过区分相关帧和无关帧，使CANBUS网关对相关帧中的相关域进行控制指令的替换。

一般情况下一个相关帧中并不是所有的域都与驾驶相关，相关帧中与驾驶相关的域为相关域，与驾驶无关的域为无关域，无关帧和无关域并不是没有任何作用的数据，如车辆状态信号、人机交互信号等都是无关帧的数据，只不过这些数据与驾驶车辆没有关系。

通过区分相关域和无关域，使控制指令替换相关域的数据，从而使无人驾驶控制模块的控制指令以正常信号类型的方式输出。

将相关帧中的无关域与控制指令重新打包后的数据帧叫做控制帧，之所以定义不同名词是为了区分相关帧和重新打包后的相关帧。

本实施例使无人驾驶控制模块的控制指令能够以正常信号类型的方式输出，从而不需要对汽车的零部件进行涉变。

参照图4，说明网关工作原理，首先输入CAN输入了车辆设备数据，无人驾驶控制模块通过以太网或CAN输入无人驾驶控制模块的控制指令，车辆设备数据被区分成相关帧和无关帧，无关帧存入到缓冲区后从缓冲区输出，如图中③所示，相关帧存入到输入指令区，并区分相关域和无关域，用控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出，如图中②所示；控制指令区存放的为无人驾驶控制模块的控制指令，控制指令替换相关帧中的相关域，如图中①所示。控制指令如换挡、加速、制动等驾驶指令。

可选地，状态标志位以及安全等级存入控制状态区；

状态标志位表示当前CANBUS网关是处于无人驾驶模式还是有人驾驶模式；

安全等级则代表了不同的应用场景需要的安全等级，如最简单的远程寻车功能则只需要较低的安全等级，而无人驾驶则需要较高的安全等级，不同的安全等级下，相关帧的类型不同。通过设置安全等级使不同的应用场景对应不同的处理策略，从而提供更精准的服务。

可选地，当用控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后，对控制帧进行校验计算。通过对控制帧进行校验计算，使结果更加准确。

当有人驾驶模式下，车辆设备数据通过途径②和③输出，进而到达至车辆的执行器，实现有人驾驶；当无人驾驶模式下，无人驾驶控制模块的控制指令通过途径①和③输出，进而到达至车辆的执行器，实现无人驾驶。而且可以根据安全等级的不同，对无关帧和相关帧进行区分，也就是安全等级能够决定无关帧和相关帧区分的规则。

本实用新型还提出一种汽车，包括如上任一项所述的网关。本实施例解决了现有技术中自动驾驶公司对现有的人工驾驶车辆进行改造，造成的涉变成本高，周期长，涉变后的零部件又没有经过完整的汽车零部件开发流程的验证，可能存在设计缺陷，进而造成安全风险的技术问题。使在不对汽车的零部件进行涉变的情况下，实现了使车辆能够在无人驾驶模式和有人驾驶模式之间进行自由切换，成本低而可靠性高。

以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种网关，其特征在于，包括：

网关包括多个输入端、多个输出端和一个无人驾驶模块输入端，网关的输入端连接人工驾驶设备，网关的输出端连接车辆的执行控制器，无人驾驶模块输入端连接无人驾驶控制模块；

网关同时接收车辆设备数据和无人驾驶控制模块输出的控制指令，车辆设备数据的数据帧包括相关帧和无关帧，相关帧包括相关域和无关域。

2.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，

网关内设有控制指令区，控制指令区存储网关的状态标志位。

3.根据权利要求2所述的网关，其特征在于，

控制指令区内还存储安全等级，网关根据安全等级区分车辆设备数据中的相关帧和无关帧。

4.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，

网关内设有输入指令区，输入指令区存储车辆设备数据中的相关帧。

5.根据权利要求4所述的网关，其特征在于，

在输入指令区内，用控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧。

6.根据权利要求1-5任一项所述的网关，其特征在于，

网关判断是无人驾驶模式还是有人驾驶模式,若为有人驾驶模式，则网关将车辆设备数据输出；

若为无人驾驶模式，则网关将车辆设备数据中的数据帧区分为相关帧和无关帧，用从无人驾驶控制模块获取的控制指令替换相关帧中的相关域，再将控制指令和相关帧中的无关域重新打包成控制帧后输出，数据帧为车辆设备数据的数据单元。

7.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的网关。

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