專利名稱：車輛用網關裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輛用網關裝置，其被搭載于車輛上，并與車內的信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)網絡、以及車外網絡這三者相連接，并對相互的數據通信進行控制。
背景技術：
由于在近幾年的汽車中，不僅發(fā)動機、制動系統(tǒng)被電子控制，而且各種系統(tǒng)也被電子控制，從而實施這些系統(tǒng)之間的數據通信，因此在車內形成了網絡。此外，由于從僅車內的封閉的系統(tǒng)中取得車輛周圍的交通信息等車外信息，因此也廣泛地進行如下的通信，即， 通過路車間通信、車車間通信等而與其他車輛或車外的數據中心之間實施數據通信。專利文獻I中記載了如下內容，即，在車輛的信息系統(tǒng)網絡與控制系統(tǒng)網絡之間配置網關裝置， 并定期地對信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的各自的狀態(tài)進行監(jiān)視，當在信息系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的協(xié)作之際發(fā)生不匹配時，通過實施對相互的訪問進行切斷或轉換的訪問控制，從而能夠在不損害車輛控制的穩(wěn)定性和安全性的條件下進行信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的協(xié)作。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2008-193572號公報

發(fā)明內容
發(fā)明所要解決的課題與車外網絡之間的通信較之于車內的信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)網絡之間的通信，存在數據傳送量較多的傾向。另一方面，雖然在車內的信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)網絡之間的通信中， 數據傳送量較少，但是較之于與車外網絡之間的通信，更重視實時性。而在專利文獻I記載的網關裝置中，關于這種三個網絡之間的通信控制既沒有記載也沒有給出啟示。因此，本發(fā)明的課題在于，提供一種車輛用網關裝置，該車輛用網關裝置對車內的信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)網絡與車外網絡之間的通信進行控制，并能夠實施對應于在各個網絡之間所實施的數據通信的、適當的通信控制。用于解決課題的方法為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的車輛用網關裝置被搭載于車輛上，與車外網絡、車內信息系統(tǒng)網絡、和車內控制系統(tǒng)網絡相連接，并對三者之間的數據通信進行控制， 其特征在于，根據車輛的行駛狀況，而對車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信、與車外網絡和車內信息系統(tǒng)網絡之間的數據通信的優(yōu)先度進行變更。在車輛行駛過程中，使車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信， 優(yōu)先于車外網絡和車內信息系統(tǒng)網絡之間的數據通信即可。另一方面，在車輛停車時，可以使車外網絡和車內信息系統(tǒng)網絡之間的數據通信，優(yōu)先于車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信。本車輛到交叉路口或預計停止位置為止的距離、或者預計到達時間越短，越提高車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信的優(yōu)先度即可。
根據本發(fā)明，通過根據車輛的行駛狀況，而對車內信息系統(tǒng)網絡和車輛控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信的、相對于車外網絡和車內信息系統(tǒng)網絡之間的數據通信的優(yōu)先度進行變更，從而能夠實施適合于各自的數據通信的適當的通信控制。例如，在行駛過程中，通過優(yōu)先進行車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信，從而確保實時性。此外，在停車時，由于為了行駛控制而確保實時性的必要性較低，因此通過提高與車外網絡之間的通信的優(yōu)先度，從而有效地實施大容量數據通信。由于在時間或距離上越接近交叉路口，確保行駛控制的實時性的必要性越增加，因此提高車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信的優(yōu)先度即可。


圖I為表示搭載了本發(fā)明所涉及的網關裝置的車輛的網絡結構的框圖。圖2為表示在圖I的網關裝置中的網絡之間通信的數據示例的示意圖。圖3為表示圖I的裝置中的網絡控制處理流程的一個示例的流程圖。圖4為表示圖I的裝置中的網絡控制處理流程的另一個示例的流程圖。圖5為表示圖I的裝置的網絡控制處理流程中的優(yōu)先控制的一個示例的流程圖。圖6為以比較的方式表示圖5的優(yōu)先控制中的數據包發(fā)送和通常時的數據包發(fā)送的圖。圖7為表示圖I的裝置的網絡控制處理流程中的優(yōu)先控制的另一個示例的流程圖。圖8為表示圖7的優(yōu)先控制中的優(yōu)先等級的設定示例的表。
具體實施例方式以下，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。為了使說明容易理解， 在各個附圖中對于同一結構要素盡可能標記同一參照符號，并省略重復的說明。圖I圖示了搭載有本發(fā)明所涉及的網關裝置的車輛的網絡結構。在本實施方式中，由對車內控制系統(tǒng)網絡、車內信息系統(tǒng)網絡、車外網絡這三者進行連接的車載網關裝置 I構成本發(fā)明所涉及的網關裝置，其中，所述車內控制系統(tǒng)網絡由實施對發(fā)動機、制動裝置、 電源系統(tǒng)等的車輛控制的各個E⑶(Electric Control Unit :電子控制單元)組構成,所述車內信息系統(tǒng)網絡由對駕駛員提供有助于駕駛的信息或多媒體信息的信息處理系統(tǒng)的ECU 組構成，所述車外網絡以路車間通信系統(tǒng)、車車間通信系統(tǒng)、對車輛和信息中心進行連接的電話線路或數據通信線路為基礎，所述路車間通信系統(tǒng)基于以VICS (Vehicle Information and Communication System :車輛信息通信系統(tǒng))為代表的 ITS (Intelligent Transport Systems :智能運輸系統(tǒng))。其中，車內控制系統(tǒng)網絡的數據傳送遵循CAN(Controller Area Network :控制器局域網)協(xié)議。CAN報文中的每個報文具有固有的ID (標識符)，因此，在CAN網絡上，能夠通過使用該ID而毫無疑義地對信息是否相同進行辨別。另一方面，車內信息系統(tǒng)網絡與車外網絡均遵循TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol :傳輸控制協(xié)議/因特網協(xié)議),并在數據的發(fā)送方和接收方之間確立假定的連接，從而實施數據通信。
由于車內控制系統(tǒng)網絡與車內信息系統(tǒng)網絡、車外網絡的傳送協(xié)議不同，因此需要對此進行轉換。雖然車內信息系統(tǒng)網絡與車外網絡的協(xié)議共通，但是由于是跨越網絡的連接，因此有時需要進行轉換。這些轉換是通過網關裝置I而實施的。車內控制系統(tǒng)網絡35上連接有對向車輛的非法入侵等進行檢測并通過車外網絡而進行通知的遠程安全ECU31、對燈光系統(tǒng)等進行控制的車體ECU32、對車輛的電機系統(tǒng)進行控制的電源ECU33、對換檔狀態(tài)進行控制的換檔ECU34等，并且車內控制系統(tǒng)網絡35與網關裝置I的CAN接口(I/F)ll相連接。車內信息系統(tǒng)網絡中包括含有導航功能的多媒體 ECU20等，并且車內信息系統(tǒng)網絡與網關裝置I的USB(Universal Serial Bus:通用串行總線)接口 14相連接。車外網絡通過天線17而與網關裝置I的通信模塊接口 10相連接。網關裝置I還具備CPU15、存儲器13、輸入輸出接口(I/O) 12、GPS (Global Positioning System :全球定位系統(tǒng))接收器接口 16，且GPS接收器IF16上連接有接收來自GPS衛(wèi)星的信號的天線21。圖2為表示在通過該網關裝置I而連接的網絡之間進行通信的數據包的一個示例的示意圖。作為通過網關GW-A而從信息系統(tǒng)ECU組(車內信息系統(tǒng)網絡)向車輛ECU組 (車內控制系統(tǒng)網絡)進行通信的數據，例如，具有由多媒體ECU20通知的當前位置的轉彎信息(數據D2)，從而換檔ECU34根據接收數據，而執(zhí)行“向最優(yōu)的換檔狀態(tài)變更”的處理P2。作為通過網關GW-B而從車輛E⑶組(車內控制系統(tǒng)網絡)向車外網絡進行通信的數據，例如，具有從安全ECU31向車外的信息中心進行通知的警報信息(數據D1),從而在車外網絡的信息中心，執(zhí)行“警報信息的接收”的處理P”作為通過網關GW-C而從車外網絡向信息系統(tǒng)E⑶組(車內信息系統(tǒng)網絡)進行通信的數據，例如，具有從信息中心向多媒體ECU20進行通知的、包括瀏覽器用的數據在內的多媒體信息(數據D3)，從而在信息系統(tǒng)ECU組中，執(zhí)行將接收數據顯示在顯示器上的處 Sp3O參照圖3的流程圖對該網關裝置I的動作進行說明。該處理流程在如下的期間內在預定的時刻反復執(zhí)行，所述期間為，在車輛的電源被接通，網關裝置I結束預定的起動時的執(zhí)行程序而轉移到通常動作后，到車輛的電源被斷開，網關裝置I被關閉為止的期間。首先，從車速傳感器36讀取車速V信息(步驟SI)。接下來，將該V的絕對值與閾值Vth進行比較(步驟S2)。該Vth被設定為零、或者能夠判斷車輛是否處于大致停止狀態(tài)程度的足夠低的數字。在車速V以絕對值的形式表示而V在Vth以下時，判斷為車輛處于停止狀態(tài)從而進入步驟S3，將從車外網絡向由信息系統(tǒng)ECU組構成的車內信息系統(tǒng)網絡傳遞信息的路徑、即GW-C設定為，優(yōu)先于GW-A。另一方面，在步驟S2中V以絕對值的形式表示而超過Vth的情況下，判斷為車輛處于行駛狀態(tài)從而進入步驟S4，將從由信息系統(tǒng)ECU 組構成的車內信息系統(tǒng)網絡向由車輛ECU組構成的車內控制系統(tǒng)網絡傳遞信息的路徑、即 GW-A設定為，優(yōu)先于GW-C。如上文所述，在行駛過程中，通過優(yōu)先進行從車內信息系統(tǒng)網絡向車內控制系統(tǒng)網絡的通信，從而能夠確保實時性，進而能夠穩(wěn)定地實施行駛控制等。另一方面，由于在停車過程中，確保這種行駛控制的實時性的必要性較低，因此通過優(yōu)先進行從車外網絡向車內信息系統(tǒng)網絡的通信，從而能夠有效地實施大容量的數據通信。參照圖4的流程圖對網關裝置I的動作的另一示例進行說明。在該處理的情況下，首先，從車速傳感器36讀取車速V信息，并讀取到交叉路口為止的距離信息L (步驟Sll)。 到該交叉路口為止的距離信息L，例如，通過對本車輛的當前位置和交叉路口位置信息進行對照，從而被計算出，其中，所述本車輛的當前位置是根據從GPS衛(wèi)星接收到的信號而計算出的，所述交叉路口位置信息被登錄在，搭載于車輛上的存儲裝置內所存儲的地圖數據庫中?；蛘?，可以通過車外網絡而取得鄰近的交叉路口位置信息。作為交叉路口位置，例如，只需在向該交叉路口的進入位置處存在停止線的情況下，將該停止線位置設定為交叉路口位置，而在不存在停止線的情況下，將與所交叉的道路的連接位置設定為交叉路口位置即可。接下來，與上述的步驟S2相同地，實施對車速V的絕對值與閾值Vth進行比較的處理(步驟S12)。在車速V以絕對值的形式表示而V在Vth以下時、即判斷為車輛處于停止狀態(tài)時的處理，與上述的步驟S3相同，將從車外網絡向由信息系統(tǒng)ECU組構成的車內信息系統(tǒng)網絡傳遞信息的路徑、即GW-C設定為，優(yōu)先于GW-A (步驟S13)。另一方面，在步驟 S12中V以絕對值的形式表示而超過Vth時，判斷為車輛處于行駛狀態(tài)從而進入步驟S14， 根據L而對從由車輛E⑶組構成的車內控制系統(tǒng)網絡向由信息系統(tǒng)E⑶組構成的車內信息系統(tǒng)網絡傳遞信息的路徑、即GW-C的優(yōu)先度進行變更。具體而言，設定為L越短GW-C的優(yōu)先度越增高。優(yōu)先度越高的通信，與優(yōu)先度較低的通信相比越能夠確保實時性。因此，通過將從車內控制系統(tǒng)網絡向車內信息系統(tǒng)網絡的通信的優(yōu)先度設定為，越接近交叉路口越增高， 從而確保其實時性。特別是，由于在交叉路口附近，需要對考慮到行進路線發(fā)生交錯的其他車輛或橫穿的行人等的控制予以重視，因此提高其優(yōu)先度。在此，雖然對根據到交叉路口為止的距離來設定優(yōu)先度的示例進行了說明，但是也可以根據預計到達時間來設定優(yōu)先度。 而且也可以不根據到交叉路口為止的距離，而根據到預計停止位置為止的距離、或預計到達時間來設定優(yōu)先度。預計停止位置只需根據從車外網絡獲得的周圍的道路狀況(信號燈的狀態(tài)或其他車輛的行駛狀態(tài))等而進行判斷即可。接下來，對優(yōu)先控制處理的具體內容進行說明。圖5為，表示優(yōu)先控制處理的一個示例的流程圖，在此，以如下情況為例進行說明，即，對應于被設置在各個網關上的輸入端口 I 3(對應于圖I中的GW1 GW3)而設置有緩沖存儲器I 3，并使來自端口 2的數據包的送出優(yōu)先進行的情況。首先，來自端口 N的輸入數據在被取得之后，積蓄在相對應的緩沖存儲器N中(步驟S21)。接下來，對在以FIF0(First in First Out :先進先出)方式送出數據包時是否能夠在限制時間內放行預定數量的數據包進行判斷，所述FIFO方式為，從先輸入到緩沖存儲器中的數據包起進行輸出的方式(步驟S22)。該判斷是對是否能夠送出預定數量的被優(yōu)先控制的通信的數據包進行判斷。在判斷為可放行時，不實施特殊的優(yōu)先控制而以通常的 FIFO方式送出數據(數據包)(步驟S23)。此外，當判斷為在限制時間內送出預定數量的數據包較為困難時，進入步驟S24，對有無作為優(yōu)先對象的、緩沖存儲器2的數據(數據包) 進行判斷。由于在緩沖存儲器2中不存在數據(數據包)時，無需實施特別的優(yōu)先控制，因此進入步驟S23而以通常的FIFO方式送出數據(數據包)。另一方面，當在緩沖存儲器2 中存在數據(數據包)時，進入步驟S25而從緩沖存儲器2中送出預定數量的數據包。通過反復進行該處理，從而保證在預定時間內從緩沖存儲器2送出預定數量的數據包。圖6以比較的方式圖示了通常的數據包通信(FIFO)和本發(fā)明所涉及的優(yōu)先控制的數據包通信的狀態(tài)。在通常時的通信中，如I所示，各個數據包按照被輸入的順序，即，按照？10、？20、？30、？11、？21、？31、？12、？22、卩32、…的順序而被送出。因此，例如，由于即使在P22 P24的數據包在時間上先被需要的情況下，也需要P13、P14、P32、P33的數據包發(fā)送，因此需要花費該部分時間。與此相對，當使用本發(fā)明所涉及的優(yōu)先控制時，由于在先實施了 P22 P24的發(fā)送之后，再發(fā)送P12 P14、P32 P34的數據包，因此能夠優(yōu)先地實施處理。圖7為，表示優(yōu)先控制處理的另一個示例的流程圖，此處，對根據服務而實施優(yōu)先控制的情況進行說明。對應于被設置在各個網關上的輸入端口 I 3(對應于圖I中的 Gff1 GW3)而設置有緩沖存儲器I 3，該點與圖5所示的優(yōu)先控制處理相同。首先，來自端口 N的輸入數據在被取得后，積蓄在相對應的緩沖存儲器N中(步驟 S31)。接下來，取得該數據包的對象服務的ID(步驟S32)。之后，對在以FIFO方式送出數據包的情況下是否能夠在限制時間內放行預定數量的數據包(步驟S33)。在判斷為可放行時，不實施特別的優(yōu)先控制而以通常的FIFO方式送出數據(數據包)(步驟S34)。另一方面，當判斷為在限制時間內送出預定數量的數據包較為困難時，進入步驟S35，按照服務的優(yōu)先等級來決定送出的數據包，并送出對象數據包直到達到預定數量或服務結束單位為止。通過反復進行該處理，從而能夠保證向優(yōu)先等級較高的服務發(fā)送所需要的數據包。圖8為表示對應于行駛狀態(tài)的、各個服務的優(yōu)先等級的設定示例。此處，箭頭表示信息傳遞的主要路線，目的地在括號內被表示的情況，表示僅在多媒體ECU20中存在顯示功能的情況下實施的數據傳送。此處，緊急報警系統(tǒng)的服務常時被設定為最優(yōu)先，而與數據容量較大的多媒體系統(tǒng)之間的服務通常被設定為最低的優(yōu)先等級。行駛過程中(包含行駛前)使行駛輔助系統(tǒng)的服務的優(yōu)先等級僅次于緊急報警系統(tǒng)而較高地被設定。該行駛輔助系統(tǒng)中包括，對在車行道上的行駛進行輔助的車道保持輔助系統(tǒng)(LKA =Lane Keep Assist)、換檔EQJ等的自動變速系統(tǒng)(AT Automatic Transmission)、作為泊車輔助系統(tǒng)的IPA(Intelligent Parking Assist :智能泊車輔助系統(tǒng))等的控制。在停車時,安全系統(tǒng)的服務的優(yōu)先等級僅次于緊急報警系統(tǒng)而較高地被設定。該安全系統(tǒng)的服務的優(yōu)先等級在行駛過程中僅次于行駛輔助系統(tǒng)。遠程診斷系統(tǒng)、HUD (平視顯示器)、ESP0(節(jié)能駕駛輔助信息提供)等利用CAN信息的非行駛輔助系統(tǒng)被設定為低于該安全系統(tǒng)的優(yōu)先等級，并且駕駛員輔助系統(tǒng)被設定為更低的優(yōu)先等級。此處所示的優(yōu)先等級的設定為一個示例，對每個服務還可以進一步變更優(yōu)先等級。符號說明
I…車載網關裝置；
10. 通信模塊接口 ；
11..CAN 接口；
12. 輸入輸出接口 ；
13. 存儲器；
14. USB 接□;
15. CPU ；
16…GPS接收器接口
17、21…天線；
20…多媒體ECU;31…遠程安全EQJ;32 …車體 ECU;33 …電源 ECU;35···車內控制系統(tǒng)網絡；36…車速傳感器。
權利要求
1.一種車輛用網關裝置，其被搭載于車輛上，與車外網絡、車內信息系統(tǒng)網絡、和車內控制系統(tǒng)網絡相連接，并對三者之間的數據通信進行控制，其特征在于，根據車輛的行駛狀況，而對車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信、 與車外網絡和車內信息系統(tǒng)網絡之間的數據通信的優(yōu)先度進行變更。
2.如權利要求I所述的車輛用網關裝置，其特征在于，在車輛行駛過程中，使車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信，優(yōu)先于車外網絡和車內信息系統(tǒng)網絡之間的數據通信。
3.如權利要求I或權利要求2所述的車輛用網關裝置，其特征在于，在車輛停車時，使車外網絡和車內信息系統(tǒng)網絡之間的數據通信，優(yōu)先于車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信。
4.如權利要求I至權利要求3中任意一項所述的車輛用網關裝置，其特征在于，本車輛到交叉路口或預計停止位置為止的距離、或者預計到達時間越短，越提高車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信的優(yōu)先度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輛用網關裝置，其被搭載于車輛上，與車外網絡、車內信息系統(tǒng)網絡、和車內控制系統(tǒng)網絡這三者相連接，并對三者之間的數據通信進行控制。而且，該車輛用網關裝置具有如下的功能，即，根據車輛的行駛狀況，而對車內信息系統(tǒng)網絡和車內控制系統(tǒng)網絡之間的數據通信的、相對于車外網絡和車內信息系統(tǒng)網絡之間的數據通信的優(yōu)先度進行變更。
文檔編號H04L12/46GK102598594SQ20098016220
公開日2012年7月18日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權日2009年11月4日
發(fā)明者市原雅明 申請人:豐田自動車株式會社