ADAS域控制器及汽车的制作方法

adas域控制器及汽车
技术领域
1.本技术涉及自动驾驶技术领域，尤其是涉及一种adas域控制器及汽车。


背景技术：

2.目前带有蜂窝车联网(cellular-vehicle to everything，c-v2x)功能的汽车中，c-v2x模组均是分立模组，需要通过以太网，控制器局域网(controller area network，can)等外接口(port)通过线缆和连接器连接到域控制器，这些用于连接的线缆和连接器等中间件在使用过程中，会因为连接件质量问题、老化因素、线缆长度过长等因素导致信号衰减、车辆行驶过程中的震动等因素导致接插部位的松动等，都会影响到信息传输的可靠性；另外，在行车安全方面，都是基于c-v2x技术提供车辆预警应用，广播和接收其覆盖范围内的红绿灯信息、行人信息、道路信息、路口动态信息等，并将这些信息提供给驾驶员，由驾驶员来判断是否做出反应和如何反应，c-v2x并不直接参与控制车辆。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种adas域控制器及汽车，从而解决现有技术中信息传输可靠性不好及c-v2x没有直接参与车辆控制的问题。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种adas域控制器，应用于汽车，包括：微控制器单元mcu和与所述mcu通信连接的蜂窝车联网c-v2x模组；
5.其中，所述c-v2x模组与其他具有v2x功能的设备通信，并向所述mcu发送v2x信息，所述mcu向所述汽车的执行单元发送执行指令。
6.可选地，其特征在于，所述mcu与所述c-v2x模组通过以下任一项通信接口连接：
7.串行外设接口spi；
8.通用串行总线usb接口。
9.可选地，所述mcu与所述c-v2x模组在通过所述spi通信连接时，还通过以太网接口和以太网交换单元通信连接。
10.可选地，所述以太网接口包括以下任一项：
11.精简吉比特介质独立接口rgmii；
12.串行吉比特介质独立接口sgmii。
13.可选地，所述adas域控制器还包括与所述c-v2x模组通信连接的硬件安全模块hsm；
14.其中，所述hsm对所述c-v2x模组发送的数据进行以下任一项安全操作：
15.签名和加密；
16.验签和解密。
17.可选地，所述c-v2x模组与所述hsm通过spi连接。
18.可选地，所述adas域控制器还包括以下至少一项：
19.控制器局域网can总线接口；
20.局域互联网络lin总线接口；
21.千兆以太网接口；
22.百兆以太网接口；
23.摄像头模组和图形处理模组；
24.第四代移动通信技术4g模组；
25.第五代移动通信技术5g模组。
26.第二方面，本技术实施例还提供了一种汽车，其特征在于，包括如第一方面所述的adas域控制器，所述adas域控制器与所述汽车的执行单元通信连接。
27.本技术的上述技术方案至少具有如下有益效果：
28.本技术实施例的adas域控制器包括：微控制器单元mcu和与所述mcu通信连接的蜂窝车联网c-v2x模组；其中，所述c-v2x模组与其他具有v2x功能的设备通信，并向所述mcu发送v2x信息，所述mcu向所述汽车的执行单元发送执行指令。本技术的方案实现了将c-v2x集成在adas域控制器内，减少了现有的c-v2x模块与传统adas域控制器之间的连接件，避免由于连接件异常导致信息传输不可靠的问题，且实现了c-v2x直接参与车辆控制的过程。
附图说明
29.图1为本技术实施例的adas域控制器的结构示意图之一；
30.图2为本技术实施例adas域控制器的结构示意图之二；
31.图3为本技术实施例的adas域控制器控制车辆绿波车速引导的流程示意图；
32.图4为本技术实施例的adas域控制器用于控制车辆根据红绿灯启停的流程示意图。
具体实施方式
33.为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
34.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
35.在本技术的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
36.在本技术所提供的实施例中，应理解，“与a相应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其它信息确定b。
37.在对本技术实施例进行说明之前，先对相关技术进行说明：
38.c-v2x是基于蜂窝(cellular)通信演进形成的车用无线通信技术(vehicle to everything，v2x)技术，可提供uu接口(蜂窝通信接口)和pc5接口(直连通信接口)，运行于面向安全应用的智能交通系统(intelligent traffic system，its)5.9ghz统一频谱。随着c-v2x技术的发展，越来越全面的交通信息可以被采集，路侧设备(road side unit，rsu)将其覆盖范围内的红绿灯信息、行人信息、道路信息、路口动态信息等收集并进行实时广播。
39.下面，结合具体实例对本技术实施例的高级驾驶辅助系统(advanced driving assistance system，adas)域控制器及汽车进行详细说明：
40.图1为本技术实施例的adas域控制器的结构示意图之一，所述adas域控制器应用于汽车，所述adas域控制器包括：微控制器单元(microcontroller unit，mcu)和与所述mcu通信连接的蜂窝车联网c-v2x模组；
41.其中，所述c-v2x模组与其他具有v2x功能的设备通信，并向所述mcu发送v2x信息，所述mcu向所述汽车的执行单元发送执行指令。
42.这里，需要说明的是，具有v2x功能的设备可以是具有v2x功能的汽车、智能终端、rsu、云平台等，但不以此为限。
43.也就是说，c-v2x模组可以通过与其他具有v2x功能的设备通信，以获取具有v2x功能的设备传输的信息，如具有v2x功能的汽车发送的车速、rsu广播发送的其覆盖范围内的行人信息、交通信号灯信息、道路信息、路口动态信息等，以实现根据这些信息进行运算和应用，并将包含运算结果的v2x信息发送给mcu，以使mcu向汽车的执行部件发送控制指令，实现对汽车的控制。当然，c-v2x模组还可以将自身感知到的信息发送给其他设备。
44.本技术实施例的adas域控制器包括：微控制器单元mcu和与所述mcu通信连接的蜂窝车联网c-v2x模组；其中，所述c-v2x模组与其他具有v2x功能的设备通信，并向所述mcu发送v2x信息，所述mcu向所述汽车的执行单元发送执行指令。本技术的方案实现了将c-v2x集成在adas域控制器内，减少了现有的c-v2x模块与传统adas域控制器之间的连接件，避免由于连接件异常导致信息传输不可靠的问题，且实现了c-v2x直接参与车辆控制的过程。
45.作为一个可选的实现方式，所述mcu与所述c-v2x模组通过以下任一项通信接口连接：
46.串行外设接口(serial peripheral interface，spi)；
47.通用串行总线(universal serial bus，usb)接口。
48.也就是说，c-v2x模组可以通过spi或usb接口与mcu互连，其中，spi或usb接口在其中的作用为：在系统开机、重启或休眠唤醒过程中，通过这个接口进行芯片初始化配置工作，并实现总线两端的微型电子器件(integrated circuit chip，ic)，即(mcu和c-v2x)建立通信互连；在系统正常工作过程中，实现信息交互。
49.这里，需要说明的是，spi和usb接口各自均有优缺点，spi总线优点是可实现满足功能安全标准的通信方法，缺点是通信速率较低，信息最大传输速率为26mb/s，无法满足需要高数据吞吐量的场景需求。usb总线的数据传输速率，相对spi较高，但缺点是usb通信方法不满足功能安全标准。所以，可根据实际评估数据选择何种总线连接方式；在数据吞吐量要求不大但需要满足功能安全需求的场景中，spi通信接口是较佳的选择；在数据吞吐量相对较高但不需要满足功能安全需求的场景中，usb通信接口是较佳选择。
50.进一步地，作为一个可选的实现方式，如图2所示，所述mcu与所述c-v2x模组在通
过所述spi通信连接时，还通过以太网接口和以太网交换单元通信连接。
51.这里，需要说明的是，考虑spi的带宽局限性和usb的功能安全问题，提出第二种方案，可以同时具备高传输带宽和满足功能安全需求；一方面，mcu和c-v2x模组通过spi互连，在系统开机、重启或休眠唤醒过程中，通过这个接口进行芯片初始化配置工作，并实现总线两端的ic建立通信互连；另一方面，mcu和c-v2x模组分别通过以太网接口和以太网交换单元相连，实现高数据吞吐量的信息安全交互。
52.作为一个具体的实现方式，所述以太网接口包括以下任一项：
53.精简吉比特介质独立接口(reduced gigabit media independent interface，rgmii)；
54.串行吉比特介质独立接口(serial gigabit media independent interface，sgmii)。
55.进一步地，作为一个可选的实现方式，所述adas域控制器还包括与所述c-v2x模组通信连接的硬件安全模块(hardware security module，hsm)；
56.其中，所述hsm对所述c-v2x模组发送的数据进行以下任一项安全操作：
57.签名和加密；
58.验签和解密。
59.这里，需要说明的是，hsm是一种用于保护和管理强认证系统所使用的密钥，并同时提供相关密码学操作的硬件设备。由于c-v2x模组的uu口和pc5无线接口的开放性特点，v2x车联网系统面临着伪基站、信令窃听、信令篡改/重放等安全风险，通过增加hsm，可以对c-v2x模组传输的信息进行签名、验签或加解密等安全操作，防止信息在传输时被窃听、伪造、篡改、重放等，确保信息的合法性和安全性，避免车辆执行错误的指令。
60.作为一个具体的实现方式，所述c-v2x模组与所述hsm通过spi连接。
61.这里，对c-v2x模组和hsm配合工作的过程进行说明：
62.c-v2x模组基于车对车通信(vehicle to vehicle，v2v)、车对基础设施通信(vehicle to infrastructure，v2i)、车对人通信(vehicle to pedestrian，v2p)、车对网络通信(vehicle to network，v2n)等获取来自车辆、行人、道路设施、交通服务器等的数据信息，并将数据信息通过spi总线传送给硬件加密模块，请求hsm对数据信息进行签名验证和解密，hsm调取密钥对数据信息进行签名验证和解密，并将签名验证和解密结果通过spi总线反馈给c-v2x模组；从而确保信息没有遭到窃听、伪造和篡改等，实现数据信息的安全性，最后，c-v2x模组将安全有效的数据信息处理后通过spi、usb或以太网接口提供给adas域控制器上的mcu。mcu将接收到的v2x信息发送给车辆对应的执行单元，控制车辆执行指令，从而使c-v2x模组具备控车能力，弥补单车智能上的缺陷，实现c-v2x模组参与车辆自动驾驶过程中对车辆的控制。
63.另外，c-v2x模组还可以将其自身状态和合法获得的行人信息、障碍物信息、道路路口动态等信息，通过spi总线传送给hsm，请求hsm对数据信息进行加签加密，hsm对数据信息进行加签加密后再通过spi总线反馈给c-v2x模组；由c-v2x模组进行实时广播，为其它具有c-v2x功能的智能车辆和rsu等提供安全、合法、有效信息。
64.作为一个可选的实现方式，所述adas域控制器还包括以下至少一项：
65.控制器局域网(controller area network，can)总线接口；
66.局域互联网络(local interconnect network，lin)总线接口；
67.千兆以太网接口；
68.百兆以太网接口；
69.摄像头模组和图形处理模组；
70.第四代移动通信技术(the 4th generation mobile communication technology，4g)模组；
71.第五代移动通信技术(the 5th generation mobile communication technology，5g)模组。
72.这里，需要说明的是，mcu可以将c-v2x发送的v2x消息通过can、lin、以太网等传输接口，发送给车辆对应的执行单元，摄像头模组和图形处理单元可以采集车辆周围的环境信息的图像并对采集的图像进行处理，以辅助控制车辆；4g模组和/或5g模组用于与车辆以外的设备进行通信。
73.另外，传统的单车智能adas域控制器的方案存在以下问题：
74.(1)单车智能中，目前所有的传感器都没有超视距感知能力，易受天气和光线的影响，限制了其感知范围和感知精确度。
75.(2)缺乏上帝视角关于路况全局的信息，也会使单车智能在一些情况下出现比较复杂的问题，对于突然冒出的行人或车辆等突发问题，单车智能可能会来不及作出反应。c-v2x技术可以解决单车感知目前尚存的死角或盲区。
76.(3)除此之外，还有基于算法识别目标的，众所周知车与车之间需要低时延和高可靠。低时延和高可靠，比如说lte-v2x技术目前能够提供小于二十毫秒的时延，能够提供99％的可靠率。到了nr-v2x技术阶段，最高能提供达到一毫秒的时延，能够提供99.999％可靠度保证，比通过摄像头先去拍摄再识别，识别成功后再把它做成结构化的数据，速度快的多也更可靠。
77.(4)感知没有协同能力。传统单车智能adas域控制器无法与其它车辆、路口红绿灯和云平台进行信息交互，无法做到车路协同。
78.针对上述问题，本技术实施例将c-v2x技术与adas域控制器融合，c-v2x通信车车通信距离可达300米，车路最远可达两公里。也正因为c-v2x传输的信息是结构化的，因此可以获取比雷达、摄像头更完善的信息。目前单车智能的实现上，红绿灯都是通过摄像头识别的，只能获取状态信息(是红灯还是绿灯)。通过c-v2x技术，不仅能提供状态信息，还能提供相位信息(何时会变灯)，有利于车辆更平稳的行驶。
79.而现有使用的c-v2x模组实现车路协同的技术方案，至少存在以下问题：
80.(1)当前现有已公开的c-v2x技术的方案，在行车安全领域，都是基于c-v2x技术提供车辆预警应用，广播和接收其覆盖范围内的红绿灯信息、行人信息、道路信息、路口动态信息等，并将这些信息提供给驾驶员，由驾驶员来判断是否做出反应和如何反应，c-v2x模组并不直接参与控制车辆。
81.(2)带有c-v2x功能的分立模块使用以太网、can等外接port通过线缆和连接器连接到域控制器，和融合c-v2x技术的adas域控制器技术方案相比，多了线缆和连接器中间件，在使用过程中，因中间件的质量问题、老化因素、线缆长度过长导致的信号衰减、车辆行驶过程中的震动等因素导致接插部位的松动等，都会影响到信息传输的可靠性。
82.(3)c-v2x模组没有增加硬件安全模块hsm，和在c-v2x上增加hsm技术的adas域控制器技术方案相比，c-v2x获取的信息有可能遭到窃听、伪造和篡改等，使车辆执行错误指令。其安全性相对较低。
83.而本技术实施例中，通过将c-v2x模组内嵌入adas域控制器，避免了mcu和c-v2x模组之间通过中间连接件连接的问题，提高了信息传输的可靠性，通过c-v2x模组与mcu的直接通信，使得c-v2x模组能够直接参与车辆控制；通过增加hsm模块，实现了对信息的加密、解密、加签和验签等安全操作，提高了信息传输的安全性。
84.下面，结合附图，对本技术实施例的adas域控制器的工作过程进行说明：
85.如图3所示，为本技术实施例的adas域控制器控制车辆绿波车速引导的流程示意图，该过程具体包括：
86.s301：判断车辆是否处于自适应巡航控制(adaptive cruise control，acc)状态、车辆无故障/失效、通信正常；若是，则执行s302，若否，则结束流程；
87.s302：c-v2x模组实时获取前方路口红绿灯状态信息、相位信息、变灯剩余时间信息，并通过spi接口传递给hsm进行签名验证和解密；
88.s303：hsm验证c-v2x数据签名是否通过，若通过，则执行s304，若不通过，则结束流程；
89.s304：通过签名验证的c-v2x数据传递给c-v2x模组，c-v2x模组根据红绿灯到车辆的距离、绿灯剩余时间、车辆巡航速度v0、当前路段限速、前方是否有车以及前车速度，计算本车辆可通过路口的车速v
t
；
90.s305：c-v2x模组将计算结果通过以太网、spi或usb等硬件接口发送给mcu；
91.s306：判断车辆退出acc、驾驶员介入、车辆故障/失效中是否有至少一个发生；若是，则结束流程；若否，则执行s307；
92.s307：判断前方是否有车，若是，则执行s308，若否，则执行s309；
93.s308：车辆执行acc跟车策略通过路口；
94.s309：mcu将从c-v2x模组接收到的数据结果通过外部接口发送给车辆动力系统、制动系统或转向系统，控制车辆执行命令；
95.s310：车辆以标定的加速度加速或减速至车辆巡航速度v0通过路口。
96.如图4所示，为本技术实施例的adas域控制器用于控制车辆根据红绿灯启停的流程示意图，该过程具体包括：
97.s401：判断车辆是否处于自适应巡航控制(adaptive cruise control，acc)状态、车辆无故障/失效、通信正常；若是，则执行s402，若否，则结束流程；
98.s402：c-v2x模组实时获取前方路口红绿灯状态信息、相位信息、变灯剩余时间信息，并通过spi接口传递给hsm进行签名验证和解密；
99.s403：hsm验证c-v2x数据签名是否通过，若通过，则执行s404，若不通过，则结束流程；
100.s404：通过签名验证的c-v2x数据传递给c-v2x模组，c-v2x模组根据红绿灯状态、红绿灯剩余时间、车辆巡航速度v0执行计算；
101.s405：c-v2x模组将计算结果通过以太网、spi或usb等硬件接口发送给mcu；
102.s406：判断车辆退出acc、驾驶员介入、车辆故障/失效中是否有至少一个发生；若
是，则结束流程；若否，则执行s407；
103.s407：mcu将从c-v2x模组接收到的数据结果通过外部接口发送给车辆动力系统、制动系统或转向系统，控制车辆执行命令；
104.s408：判断信号灯是否由红变绿，若是，则执行s409，若否，则执行s410；
105.s409：判断前方是否有车，若是，则执行s411，若否，则执行s412；
106.s410：依据红灯剩余时间确定车辆无法通过红绿灯，则平稳减速停车；
107.s411：车辆执行acc跟车策略通过路口；
108.s412：车辆以标定的加速度启动，逐步加速至巡航车速v0通过路口。
109.总结来说，本技术实施例的adas域控制器所能产生的有益效果如下：
110.第一，本技术实施例融合了c-v2x技术的adas域控制器技术方案，可以解决单车感知目前尚存的死角或盲区问题。采用传统adas域控制器的单车智能驾驶主要依靠车辆自身的视觉、毫米波雷达、激光雷达等传感器进行环境感知、计算决策和控制执行。目前所有的传感器都没有超视距感知能力，易受天气和光线的影响，限制了其感知范围和感知精确度。
111.第二，本技术实施例融合了c-v2x技术的adas域控制器技术方案，具有更低时延和更高可靠的特性，支持高速汽车场景，支持高达500km/h的相对速度。在实际应用中，车车之间需要满足低时延和高可靠性。低时延和高可靠性，比如说lte-v2x技术目前能够提供小于二十毫秒的时延，能够提供99％的可靠率。到了nr-v2x技术阶段，最高能提供达到一毫秒的时延，能够提供99.999％可靠度，这相比，如通过摄像头先去拍摄再识别，识别成功后做成结构化数据的方式，速度快的多也更可靠。c-v2x在任何密度的部署场景中都可提供更佳覆盖范围及更可靠通信。
112.第三，本技术实施例融合了c-v2x技术的adas域控制器技术方案，可以有效降低制造成本。单车智能中，从l1到l5，传感器数量、感知精度、算力(呈指数级增长)需求不断加大，制造成本也将不断加大，利用c-v2x技术的车路协同能力、更低时延和更高可靠的数据传输特性，可以有效降低制造成本。
113.第四，本技术实施例融合了c-v2x技术的adas域控制器技术方案，结合rsu实现了v2v、v2i、v2p、v2n的能力，解决了单车智能中车路协同实现难的问题，尤其是对于执行紧急任务时的救护车、警车、消防车、工程抢险车四类特种车辆，以及对复杂场景的理解(比如复杂路口的行为协同)等一些应急情况的能力，本技术方案弥补了单车智能上这些不足。
114.第五，本技术实施例融合了c-v2x技术的adas域控制器技术方案，在c-v2x模块上增加hsm。由于c-v2x的uu和pc5无线接口的开放性特点，v2x车联网系统面临着伪基站、信令窃听、信令篡改/重放等安全风险，增加hsm，可以对c-v2x信息进行签名、验签或加解密等安全操作，防止信息在传输时被窃听、伪造、篡改、重放等，从硬件层面确保信息的合法性和安全性，以免车辆执行错误指令。
115.本技术实施例的方案，通过融合具有硬件加密功能的c-v2x技术，实现v2v、v2i、v2p、v2n等的互联和信息交互，且确保了信息的安全性，从而实现协同感知并帮助车辆进行决策和控制。adas域控制器的mcu与c-v2x模组的结合，通过把“单车智能”发展到“网联智能”，提升了车辆的感知广度和深度，不仅能够提高驾驶的智能性和安全性，而且能够整体地提升道路安全和交通效率。
116.另外，本技术实施例还提供一种汽车，包括如上所述的adas域控制器，所述adas域
控制器与所述汽车的执行单元通信连接，具体的，所述adas域控制器的mcu与所述执行单元通信连接，以向执行单元发送执行指令，其中，执行单元可以包括动力系统、转向系统和制动系统等，但不以此为限。
117.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
118.以上所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。