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智能网联汽车网络架构方案研究

发布时间：2020-07-05 来源：文档文库

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15NO.19 2019热点聚焦智能城市 INTELLIGENT CITY智能网联汽车网络架构方案研究李云海（闽江师范高等专科学校，福建福州 350018）摘要：文章主要分析了传统汽车网络总线类型以及网络架构特点，然后结合了智能网联汽车的智能化、网联化的特点以及智能网联汽车对传统汽车网络构架的挑战，提出了以以太网为基础的网络构架的解决方法，分析了以太网网络构架的推进过程，最后对汽车以太网应用协议的分类进行了介绍，有效地解决了大数据传输的问题。关键词：智能网联汽车；网络架构；以太网随着科学技术的快速发展，我国的电子科技技术越来越发达，人们对产品的使用性能要求也越来越高。人们对汽车的娱乐功能需求逐渐提高，汽车上的电子部件也随之增多，在促进汽车智能网联化的发展的同时也导致汽车各功能之间需要传输的数据急剧增加，传统的网络架构方案已远远不能适应于目前的发展水平，迫切需要提出更加智能化的汽车网络架构方案。智能网联汽车是智能车与车联网的有机联合，不仅具有先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，还充分的融合了现代通信与网络技术，能够实现车与人、车、路、后台等智能信息的交换共享，从而为用户提供一个更加安全、舒适、节能、高效的行驶，甚至最终可替代人来操作的新一代汽车，实现人、车、网、路、物的互联融合与交互则是车联网的本质内容。1 汽车网络介绍将汽车上所有电子的传感器、执行器以及电子控制单元进行有效连接，构成的通信形式称之为汽车网络。汽车上的ECU数量与汽车的功能成正比，功能简单则ECU数量较少，且主要通过点对点进行通信；功能复杂则ECU数量就增多，但是通过点对点进行通信的方式无法满足汽车多种多样的功能，进而推动了车载网络的发展和进步，其中，CAN和LIN车载网络在汽车中的应用最为频繁，MOST和FlexRay总线网络大多应用于高端汽车中。2 传统汽车网络架构根据传输类型之间存在的差异，可以将车载总线分为CAN、LIN、FlexRay以及MOST四种。其中，CAN是应用最广泛的车载总线，能够对汽车的电子部件、发动机以及底盘等有效地进行电子控制，并且其成本还相对较低，对于错误的监测和其他智能化的处理机制都比较可靠，可以传输8 Byte数据，但是却受到了总线带宽的制约。而升级版的CAN FD总线恰好弥补了这个缺点。LIN总线是一种低成本和低速率的主从式串行通信总线，往往使用于电动门窗、电动天窗以及座椅调节等传感器信号采集这种不需要使用CAN总线带宽和多功能的场合，并且对CAN总线通信具有一定的补充作用。FlexRay是一种以时间触协议为基础的高性能、高可靠性的实时总线，其最大特点就是传输的精确性和快速性，发送至目标地址只需要1 μs。目前在对安全实时性具有高要求的线控转向和线控刹车方面有着广泛的应用。MOST则是一种面向媒体系统的传输总线，在导航和CD等娱乐系统中应用最为广泛，传输介质主要为光纤，但是传输的可靠性很低。3 智能网联汽车网络架构3.1 智能网联汽车的特点顾名思义，智能网联汽车的主要特点就是智能化和网联化。其最主要的目标就是能够使乘客感到更加舒适，保障乘客的安全问题，并且还能为乘客提供更加现代化的汽车服务。智能化主要体现在对外界环境的感知、路标的监测、车辆的控制以及对驾驶员的状态进行检测等，这些智能化感知都是借助于一系列的智能化探测设备完成的。实现对车辆控制的智能化就必须要有大量的控制精准数据作为参考，而娱乐系统的智能化则需要借助于高清音视频数据来完成。网联化也要求汽车实现网络连接，进而实现智能交通，同时也意味着要将汽车行驶状态数据、车辆的故障数据等传输到外界媒体，这也是时代发展的需求，是汽车网联化的必经之路。3.2 智能网联汽车对传统汽车网络架构的挑战智能网联汽车的出现使传统汽车网络构架受到了前所未有的挑战，智能网联汽车所需要传输的数据要远多于传统汽车，所以，传统的网络传输总线不能满足智能网联汽车的要求，需要使用带宽更高的车载网络来实现数据的传输。CANFD和MOST虽然在一定程度上能够提高传输速率，但是由于成本较高限制了使用范围，因此，为了有效地解决大数据的传输问题，迫切需要开发出一种既廉价又可靠的车载网络。3.3 智能网联汽车的以太网总线以太网智能网线是未来智能网联汽车网络构架发展的重中之重，也是智能网联发展的必然趋势，主要承担对汽车大数据进行传输的作用。在整个网络构架中主网络为以太网，子网络则为娱乐系统和辅助驾驶系统，这二者具有传统动力底盘以及车身舒适系统的所用性能。因为要对驾驶人员的状态进行智能检测，所以，在辅助驾驶系统中应该使用民用以太网对高清的摄像头以及高精度雷达的大数据进行传输，在娱乐系统中，以太网的主要作用就是对语音视频等影音数据进行传输。对于车辆的行驶状态、路标的设置以及雷达数据等与车辆行驶相关的数据可以通过V2X等方式传输到云端的数据控制中心等。此外，对于娱乐设施的管理和使用

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