在车载和外部数据网络间桥接数据的无线网关装置和方法

专利名称：在车载和外部数据网络间桥接数据的无线网关装置和方法
在车载和外部数据网络间桥接数据的无线网关装置和方法 技术领域在此进行的公开总体上涉及机动车车载控制器和传感器网络，更具体 地，涉及用于在至少一个车载网络和至少一个外部网络之间互连并桥接数 据的无线网关装置。
背景技术：
机动车普遍配备有车载数据网络，用于车辆电子传感器和车辆控制模 块之间的连接和协作数据交换。上述模块联网到车载发动机管理系统和其他这样的车辆操作系统。 一些类型的车载网络是通用的； 一个^一限制性实 例是控制器局域网(CAN)。控制器局域网(CAN)是组播共享串行总线标准， 最初由罗博特*博世技术公司(Robert Bosch GmbH)于20世纪80年代开 发。CAN特别设计为在电磁噪音的环境下很稳健，可以使用差分均衡有 线网络串行线，例如RS-485。车载网络的另一非限制性示例是基于 FlexRayTM协议的网络。FlexRayTM是由FlexRay协会推动并开发的通信协 议，为最新的机动车中例如线控转向、线控制动和稳、定控制系统的开发提 供高数据流量。其他的车载网络物理层和协议对于^f属技术令页域的技术人 员是公知的，可用于此处公开的车载网络网关。此处的公开不限于所使用 的车载网络硬件和协议，而是以与任意车载网络工作作为目^^。提供非车载(off board)车辆诊断装置已经是公知的，其通过与位于车 架或车厢结构上的插孔互连的有线车载网络访问车载网络。而后例如维护 或修理厂中的非车载诊断装置可以导入对感应器和命令信号、车辆管理计 算机记录的错误代码的诊断分析，并为诊断目的操纵多个控制模块。由于 从车载网络上可以轻易获得对导入车辆故障诊断而言必要的{言息，所以对 可能的车辆故障的诊断变得更容易。从非车载装置访问车载网络的传统方法的局限性在于，该装置典型地共享一个进入车载网络的通用有线访问接入点(access point)。连接到车载 网络的每个非车载装置将附加的电负载和可能的外部噪声引入车载网络。 外部非车载装置对车载网络的负载加载的累加作用可以最终导致车载网 络产生故障或死机，导致车辆传感器和控制模块错过与发动机和车辆管理 系统的协作通信，带来非预期的、可能很严重的后果。从非车载装置访问车载网络的传统方法的另一局限性在于其有一必 要条件，即非车载装置需要以物理连线的方式物理连接到车载网络。通过车辆通用有线访问接入点诊断车辆毛病的传统方法的另一局限 性在于，可以在非车载诊断装置上提供的车辆传感器和讯息数据摘要、统 计和记录功能仅在车辆连接到例如在修理或维护设备中的非车载诊断装 置时可用，而车辆在厂外的路上出现问题时不可用。可以理解的是，采集 和记录故障发生之前、之时和之后的数据有利于诊断和修理车辆问题。将 非车载诊断装置接口连接到车载网络的传统方法使其不容易完成。因此，提供车载网络与多个非车载诊断和以计算机为基础的装置的数 据通路、使非车载诊断和以计算机为基础的装置与车载网络电绝缘、并且 在消除不想要的电负载和噪音的有害影响的同时提供车载网络的安全性 的车载网络网关是很有好处的。采集网络通讯信号中的信号摘要和统计数 据、提供数据记录功能、并且在车载网络和外部网络之间桥接数据、提供 车载诊断数据和车辆修理与服务中心的诊断装置的无线通路的车载网络 网关装置、系统和方法是很有用、有益且很新颖的。发明内容本发明在此公开的实施例包含在车载网络和外部局域和广域网之间 桥接数据的无线网关装置、系统和方法的多个实施例，其中外部网络可以 是有线与无线的任意组合。此处公开的本发明第一实施例中，车载网络网关包含以计算机处理器 为基础的可编程逻辑系统，以及存储数据和能使网关工作的计算机可执行编码的存储器。上述存储器可以包含非易失性存储器，例如闪存，或者可 以包含例如存储器类型的组合，包括例如静态存储器、动态存储器、多种 形式的只读存储器、磁介质存储器例如磁盘驱动器。网关装置包括计算机 可执行代码，其能够实现的功能包括在一个或多个车载网络与一个或多个 外部网络之间双向桥接车载讯息数据，监测车载网络讯息流量，其中桥接 包含在车载网络协议和至少一个外部网络协议之间转换讯息。在车载数据 网络上，讯息的一部分含有在至少一个车辆管理计算机中电子信息容纳模 块之间交换的传感器信号数据和控制数据。车辆控制计算机典型地包括车 辆中某些故障情况，例如发动机传感器和控制模块的诊断方法或探测。车 载网络网关使外部网络的装置访问可用于车载网络的信号和控制数据，同 时通过允许外部联网的装置经由网关访问上述数据而隔离和保护车载网 络，消除直接连线连接到车载网络的需要。在一个或多个实施例中，车载网络网关包括至少一个射频无线网络接 口，其支持网关与一个或多个无线网络激活装置之间的网络连接。无线网 络激活装置可以包括但不限于无线网络路由器，无线网络集线器，配备有客户端装置的无线网络，客户端装置例如个人数字助理(PDA)、个人计算 机、维护和诊断设备、汽车设备原制造商(OEM)车辆开发系统(用于新车 开发)和其他类型的无线网络配备装置。在一个或多个实施例中，可以使车载网络网关无线网络接口为多种公 知的网络、传送和协议标准提供支持。 一个无线网络的实例是IEEE 802.11 ， 也称为Wi-Fi标准。802.11表示由IEEE LAN/MAN标准协会(IEEE 802) 的第11工作组开发的一组无线LAN/WLAN标准。802.11b和802.11g标 准采用2.4千兆赫兹(GHz)的波段，(在美国)根据FCC规范的第15章下 运行。由于上述频段的选择，802.11b和802.11g装置可以引起微波炉、无 绳电话、蓝牙装置以及其他采用同样波段的装置的干涉。另一个标准，即 802.11a标准采用5GHz的波段，因而不受在2.4 GHz波段运行的产品的影 响。车载网络网关无线网络接口不限于采用802.11x无线网络标准。此处 讨论802.11 Wi-Fi，是由于其是在办公室和家庭中广泛配置且普遍应用的 无线计算机网络类型，因而其可以看作是为车载网络网关提供外部网络接口的有利类型。无线网络典型地采用射频载波，该射频载波具有根据载波 调制的网络协议。在多种公开的实施例中，车载网络网关和可以由车载网络网关向其提供数据接口的外部无线网络不限于采用以射频为基础的Wi-Fi网络，还包 括例如蓝牙的短程网络，或者可选地包括或另外包括视觉(line of sight)光 学连接数据网络通信，其将电磁频谱可见或不可见光部分用作载波，将例 如红外、可见或紫外光的频谱部分用作车辆的数据发射/接收模块与视觉连 接外部发射/接收模块之间的数据载波。在一些实例中，上述视觉连接可以 用于支持车辆加油，例如为氢动力车加氢，其中需要在加氢站装置和氢燃 料车辆之间通信测量值，例如车辆的加氢量和储氢罐压力。在一个或多个实施例中，车载网络网关对未被认证的外部网络客户通 过网关访问的车载网络数据实施受限只读的访问模式。由网关认证并授权 的客户可以有更宽的车载网络接入权限，例如将数据写入车载网络上的节 点的功能和发送控制讯息的功能。在一个或多个实施例中，车载网络网关包括定义网络讯息、节点、信 号和信号幅度参数的车载网络讯息数据库。讯息数据库允许车载网络网关 解释用于例如信号值的数据的车载网络讯息。此外，在某些实施例中，上 述讯息数据库可以下载到外部网络的客户端，用于为客户解释车载网络讯 息。在一个或多个实施例中，车载网络网关装置具有驻留在车载网络网关 中的计算机可执行代码，用于累加网络上的车辆信号的至少一部分的实时 统计值。在上述实施例的一部分中，实时统计值包括以下用于每个监测的 网络信号的一部分信号的最小值、最大值、平均值、最终值、均方差、 幅度内信号计数，超幅度信号计数，错误值信号计数和无值信号计数。在一个或多个实施例中，至少一个车载数据网络是组播共享串行总线 网络。这种类型的车载网络的通用实例是之前在背景技术部分讨论的控制 器局域网(CAN)，车载网络网关适合于与使用CAN协议的车载网络通信。在一个或多个实施例中，用于与车辆传感器和控制模块通信的至少一个车载数据网络采用由FlexRay协会定义的FlexRayTM协议。FlexRay 是由飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor)和皇家飞利浦电子(Royal Philips Electronics)倡导的车内网络标准，其变型还用于航天应用，例如 战斗机。在一个或多个实施例中，车载网络网关装置包括驻留在车载网络网关 中的计算机可执行代码，用于累加通过一个或多个车载数据网络传送的车 辆信号值的至少一部分的实时统计值。在上述实施例中，实时统计值可以 包括以下一部分或全部信号的最小值、最大值、平均值、最终值、均方 差、幅度内信号计数，超幅度信号计数，错误值信号计数和无值信号计数。在一个或多个实施例中，车载网络网关装置包括驻留在车载网络网关 中的计算机可执行代码，用于在车载网络讯息数据库中定义的车载网络信 号的可配置选通记录组(无元素的组，只有一个元素的组，子集或整组) 的信号选通记录。选通记录包含监测车载网络的讯息，该讯息具有为选通 记录配置的信号，从讯息中提取信号并将选通信号值存储到车载网络网关 的存储器装置的信号选通记录中。选通的信号可以包括时间标记。在一个或多个实施例中，车载网络网关装置包括驻留在车载网络网关 中的计算机可执行代码，用于在车载网络讯息数据库中定义的车载网络讯 息的可配置数据记录组(无元素的组，只有一个元素的组，子集或整组) 的记录。数据记录包含监听、接收并解释作为配置的数据记录组的成员的 车载网络讯息，并将全部讯息值存储到存储器装置内的数据记录中。单个 数据记录讯息可以包括时间标记。在一个或多个实施例中，车载网络网关装置包括驻留在车载网络网关 中的计算机可执行触发记录代码，用于配置和探测一组车载网络信号的触 发条件，其中触发条件用于自动触发从与车载数据网络通信的模块中读取 的一组配置触发记录信号的周期性记录。此处公开的本发明的一个优点在于提供车载网络网关装置，其能够使 多个非车载诊断和以计算机为基础的装置访问驻留在车内数据网络上的 数据。此处公开的本发明的一个优点在于提供车载网络网关，其将非车载诊 断和以计算机为基础的装置与车内数据网络电隔离。此处公开的本发明的一个优点在于提供车载网络网关，其消除不想要 的电负载、以及由接入车载数据网络的非车载装置引到车载网络上的噪音 的有害影响。此处公开的本发明的一个优点在于提供车载网络网关，其通过将未授 权的非车载装置限制为车载网络数据只读模式，保证车载网络和车载网络 连接装置的安全。此处公开的本发明的一个优点在于提供车载网络网关，其配置成采集 网络通讯信号的信号摘要和统计数据。此处公开的本发明的一个优点在于提供车载网络网关，其提供可配置 数据记录功能，其中，记录的摘要和统计值可以随后由一个或多个非车载 装置通过车载网关从外部网络上读取。此处公开的本发明的一个优点在于提供车载网络网关，其在车载网络 和包括无线和有线数据网络的外部网络之间桥接数据。此处公开的本发明的一个优点在于提供车载网络网关系统，其提供车 载网络网关中可用的车载诊断数据，以及从车载网络连接装置，例如传感 器和包括车辆发动机管理、驱动、稳定控制系统的控制模块和其他车载 网络连接装置到车辆修理与维护中心的诊断装置的无线通路。本发明的其他优点、特征和目的对于本说明书的读者而言显而易见。


附图表示目前较佳的本发明的形式；但是本发明不限于附图中所示的 严格安排。图l表示根据此处公开的本发明的与车载数据网络通信的车载网络网 关装置的框图。图2表示根据此处公开的本发明的车载网络网关的框图。图3是逻辑流程图，其表示通过车载网络网关周期性选通记录车载网 络可寻址装置/信号的可配置组的方法。图4是逻辑流程图，其表示通过车载网络网关执行车载网络可寻址装 置/信号的可配置组的数据记录的方法。图5是逻辑流程图，其表示车载网络网关支持氢燃料车辆加氢模式的 方法。图6是逻辑流程图，其表示通过与车载网络网关通信的无线网络诊断 可能的机动车故障的方法。图7是执行车载网络讯息的可配置组的触发数据记录的方法的逻 辑流程图。图8是车载网络网关计算讯息和信号统计值的方法的流程图。
具体实施方式
为解释本发明所公开的细节做准备，读者应当知道本发明不限于 所说明的包括装置安排、接口、网络协议、车载网络结构和其他如附 图中说明的实施例的特定特征的细节，本发明的概念显然可以是其他 实施例，或采用在此公开的内容以多种方式实施和实现。图1表示根据此处所公开的本发明的与车载数据网络通信的车 载网关装置的框图。虚线的分界线区分了集成在车辆中的装置与脱离 车辆的或车外的装置。机动车100包含第一车载网络102和第二车载 网络104，根据此处公开的本发明的内容，均与车载网络网关106协 作通信。图l表示两个车载数据网络102和104，应当理解的是车载 网络网关不限于具有两个车载网络的车辆，其可用于具有一个或多个 车载网络的车辆。车载网络可以是任意种类的车载数据网络，用于集 成并数据互连任意数量的、能够提供和/或接收电子数据和/或包括数 字控制信号的控制信号的电子模块/控制器装置。多个电子模块/控制 器装置UO与第一车载网络102接口并可寻址地通信，类似地，多个 电子模块/控制器装置112与第二车载网络104接口并可车载数据网络102、 104可以包含例如控制器局域网(Controller Area Network ， CAN)的组播共享串行总线网络，或采用前述FlexRay 协议的车载网络，或所属技术领域的技术人员公知的其他合适的车载 网络物理和协议组网技术。车载网络网关106安装在车内并在车载网络上与装置110、 112 持续通信。车载网络网关106包括数据接口到一个或多个外部数据网 络的网络。外部数据网络接口包括中程高速无线点对点(peer to peer) 和局域网(LAN)116，例如但不限于IEEE 802.11 WiFi无线局域网， 短程点对点网络，例如蓝牙118。所述的车载网络网关106还包括用 于硬连线网络102连接的设备，上述连接例如但不限于采用CAT5布 线连接集线器或路由器122的10/100 BaseT连接。在某些情况下，集 线器或路由器122可以与因特网136和/或局域网连接装置通信，例 如计算机160。车载网络网关还包括至少一个串行端口 124,用于与 如卫星导航系统接收器的外部装置，例如全球定位系统接收器 (GPS)128，以及与视觉可见/不可见光数据载波装置的线，例如适于 将数据传送到通过视距可见/不可见光数据载波链路上的另一IrDA装 置通信的红外数据通信协会(IrDA)装置126硬连线通信。车载网络网 关无线LAN接口 116使得一个或多个非车载计算机130能够通过车 载网络网关106访问车载网络102、 104中可用的数据。非车载无线 网络装置可以基于点对点无线链路134,或通过形成车载或非车载局 域网(LAN)的无线集线器或路由器132无线连接到车载网络网关。无 线路由器或集线器132LAN自身可以连接到因特网136，继而其他的 例如服务港湾(service bay)和诊断计算机140的非车载计算机可以访 问车辆的车载数据网络102、 104中的数据，以及在车载网络网关106 中为因特网136的远程位置获取并存储的数据。车载网络网关106可以包括短程无线数据网络接口 118，例如但 不限于蓝牙无线数据网络接口。利用短程无线网络接口，例如移动电 话或智能电话142或个人数字助理144的装置可以无线连接到车载网 络网关，并能够无线访问车载网络102、 104中的数据和通过车载网络网关106获得的并可用的数据。远程因特网联机计算机140可通过 车载网络网关106访问车辆数据的另一个方法，是利用蜂窝式电话 (cellular phone) 142。蜂窝式电话142配备有蜂窝式调制解调器， 其具有对蜂窝式或移动电话服务提供商146的基站144开放的数据 集，蜂窝式电话142通过服务提供商连接到因特网136。蜂窝式电话 可以用于向因特网发起数据呼叫，并通过因特网136连接到诊断计算 机140，其中诊断计算机140向车载网络网关106和车载网络连接装 置102、 104询问信号值和错误代码，以协助诊断车辆故障。或者， 蜂窝式电话142可以通过数据呼叫的方式由蜂窝服务提供商146或普 通老式电话服务(POTS)提供商148，即传统的铜线电话服务提供商， 向远程诊断或其他计算机系统140建立数据呼叫。POTS服务完成向 诊断或其他远程计算机140的数据调制解调器150的蜂窝式呼叫，诊 断计算机140通过该呼叫向车载网络网关106和车载网络连接装置 102、 104询问信号值和错误代码，以协助诊断车辆故障。例如蜂窝式电话142和PDA149的以计算机为基础的非车载装置 可以利用串行数据链路，通过连接装置与车载网络网关106上的串行 端口 124之间的串行线152、 154，连接到车载网络网关106。图2表示根据此处公开的发明的车载网络网关的框图。闭合的虛 线边界围住作为车载网络网关的一部分的组件。车载网络网关106包 含接口到数据和地址总线(在图2中表示为组合的数据/地址总线204， 在物理实现中可以由单独的数据和地址总线组成)的可编程逻辑处理 系统或处理器202。接口到数据/地址总线并可由处理器202寻址的是 车载网络接口 206和208。图2表示具有用于两个车载网络的两个车 载网络接口 206和208的车载网络网关，但是车载网络网关不限于采 用所述的两个车载网络接口，其可以具有接口到车辆中所提供的网络 数目所需的任意数目的车载网络接口。车载网络可以包括例如广泛应 用于机动车应用中的控制器局域网(Controller Area Network ， CAN) 的组播共享串行总线网络，以及所属技术领域的技术人员公知的非限 制性的其他类型的车载网络如图2所述，车载网络网关可以包括接口到数据/地址总线204 的蓝牙无线网络接口 210。蓝牙是一种方便的组网标准，用于连接通 常小于30英尺的相对短程内的两个装置。多种便携式电子装置配备 有蓝牙功能，包括多种个人数字助理(PDAs)，多种移动无线电话和 许多计算机，例如笔记本计算机。车载网络网关包括一个或多个串行 通信接口212，其提供一个或多个串行数据接口用以与外部装置通信。 串行数据接口可以是任意普遍使用的串行通信技术，包括RS-232、 RS-422和通用串行总线(USB)，仅举几例。 一个或多个无线网络接口 214接口到数据/地址总线204，为车载网络网关提供与至少一个外部 无线网络216交换数据的性能。包含一个或多个存储器装置的存储器 装置216通过数据/地址总线接口到处理器202。存储器装置可以包含 一种或多种存储器技术，例如非易失性闪存、静态存储器、例如磁盘 驱动器的磁存储器装置、动态存储器以及其他多种所属技术领域的技 术人员公知的存储器。操作系统218和所需计算机可执行应用代码 220存储在存储器中。计算机可执行代码包括支持车载网络和外部网 络之间的车辆讯息桥接的代码、验证外部网络访问车载网络网关的代 码、监测、发送和接收网络讯息的代码、支持车载和外部网络的网络 协议的代码以及如下面讨论使用的其他计算机可执行代码。讯息数据 库222存储在存储器216中。讯息数据库含有网络讯息、代码地址、 信号定义和信号幅度参数，其用于与车载网络接口并通信的车辆传感 器和控制装置。在车载网络网关的某些实施例中，应用代码220包括计算机可执 行代码，能够采集至少一部分在车载网络上的讯息内传送的信号的实 时统计数值222。采集的实时统计数值的实例包括但不限于信号的最 小值、最大值、平均值、最终有效值、均方差、幅度内信号计数、超 幅度信号计数、错误值信号计数和无值信号计数。在车载网络网关的某些实施例中，应用代码220还包括计算机可 执行代码，其用于执行讯息数据库222中定义的组中的车载网络信号 的可配置子集的选通记录。选通记录子集可以由讯息数据库中的属性定义，或由存储器216中存储的独立选通记录定义表格226定义。车 载网络网关为配置的选通记录信号监测车载网络，并生成含有从车载 网络上读取的信号值序列表格的选通记录228，其中选通记录表格含 有每个选通记录信号的多个值、在选通记录主动提供详细的周期信号 趋势时周期性累加的信号值。选通记录可以如循环序列一样实现，其 中，由于必须保存在分配的存储器中，所以如果达到为选通记录分配 的存储器的极限，选通记录中最早的值将被新的值覆盖。在车载网络网关的某些实施例中，应用代码220还包括计算机可执行代码，其用于执行讯息数据库222中定义的组中的车载网络讯息的可配置子集的数据记录。数据记录子集可以由讯息数据库中的属性定义，或由存储器216中存储的独立数据记录定义表格230定义。数据记录是从车载网络讯息的信号值中获得的，在车载网络206和208中传送，并在含有从提供通讯信号变化趋势的车载网络上读取的信号值序列表的数据记录232中生成。数据记录232可以如循环序列一样实现，其中，由于必须保存在分配的存储器中，所以如果达到为数据记录232分配的存储器的极限，数据记录中最早的值将被新的值覆 生在车载网络网关的某些实施例中，应用代码220还包括计算机可 执行代码，其用于执行讯息数据库222中定义的组中的车载网络信号 的可配置子集的触发记录。触发记录子集可以由讯息数据库222中的 属性定义，或由存储器216中存储的独立触发记录定义表格234定义。 触发记录记录信号触发事件前后的数据。可以探测的信号触发条件是 故障条件，在这种情况下，触发记录用于获取信号触发事件前后的数 据。每个触发记录236数据组由故障前触发值的组和相应的故障后触 发值的组组成。触发可以包括例如车辆错误条件的信号触发条件，超 出正常高/低幅度限制的信号(在讯息数据库中定义)，以及例如通过处 理器202可寻址的接触输入接口 238向网络网关106瞬时接触输入端 240发起的手动触发。在某些实施例中，车载网络网关包括接口到车载网络网关的处理器逻辑系统202的卫星导航系统或GPS系统242。GPS系统可以直接 与图2所示的车载网络网关结合，或者也可以通过串行接口 212接口 到车载网络网关，或者GPS可以是可寻址的，如车载网络206和208 中的一个的节点。GPS提供实时车辆坐标，该坐标可用于在例如数据 记录或选通记录中，或其他记录，例如在给定时间周期内获取车辆位 置的车辆位置记录中，记录车辆随时间的位置，例如用于监测行进的 货运卡车的路线。在某些实施例中，车载网络网关包括视觉可见/不可见的光数据 载波链路，例如红外发射机和接收机。视觉数据载波链路可以通过串 行通信接口 212接口到车载网络网关，或者以类似于无线网络接口 214的方式还可接口到数据/地址总线204。在某些实施例中，视觉数 据链路用于提供氢燃料或其他类型的燃料车辆与加油站之间的数据 通信，用于执行车载网络网关中的加油模式。在这种情况下，车辆燃 料门打开时车载网络网关106进入加油模式，在该点车载网络网关与 加油站协作通信，向加油站提供数据，例如油箱的加载量和压力。图3是车载网络网关的车载网络可寻址装置/信号的可设置组的 选通记录方法的逻辑流程图。本方法开始于步骤302，其中选通信号 清单和复位延迟从存储器中读取。如先前图2所讨论的，选通记录清 单可以根据执行决定从存储器驻留表、文件或从讯息数据库中读取。 步骤304中车载网络网关监测车载网络上具有为选通记录配置的信 号的讯息。找到具有配置选通信号的讯息时，步骤306中车载网络网 关从讯息中提取选通信号值。选通记录的计算在由复位延迟决定的周 期间隔内进行。步骤308中，将进行计算后流逝的时间与配置的复位 延迟相比较，如果流逝的时间小于复位延迟，则控制转入步骤304。 步骤310中，对选通记录信号进行计算，计算信号在复位时间延迟内 的最大值、最小值和平均值，并将计算得到的数据写入选通记录。而 后控制转入步骤304。图4是逻辑流程图，表示车载网络网关执行车载网络可寻址装置 /讯息的可配置组的数据记录的方法。该方法从步骤402开始，其中，从存储器中读取用于数据记录的配置网络装置和讯息的清单。如之前图2所讨论的，数据记录清单可以根据执行决定从存储器驻留表、文 件或讯息数据库中读取。步骤404中，车载网络网关监测车载网络上 的车载网络流量，观察所有为数据记录配置的讯息。如在图2中更全 面的讨论，探测到为数据记录配置的讯息时，步骤408中将全部讯息 数据存储到数据记录。然后控制转入步骤404，继续监测车载网络讯 息流量。图5是车载网络网关支持氢燃料车辆加氢模式的方法的逻辑流 程图。该方法开始于步骤502，此时车载网络网关探测到车辆燃料门 打开。步骤504中，车载网络网关启动加氢模式。加氢过程中，利用 先前以图1和图2说明的无线网络或链路通信技术中的一种，将车辆 储氢罐的压力和加载量信息传送到加氢站。步骤508中车载网络网 关监测加氢，观察加氢操作的结束。加氢操作结束的一个迹象是燃料 门的关闭。步骤508中一旦探测到加氢操作结束，则控制转入步骤 510，车载网络网关退出加氢模式。图6是在与车载网络网关通信的无线网络下诊断可能的机动车 故障的方法逻辑流程图。该方法开始于方框602，提供具有至少一个 车载数据网络的机动车，上述车载数据网络与一个或多个连接车载传 感器和作动器装置的车载网络连接，还与至少一个以计算机为基础的 车辆管理系统连接，例如发动机管理系统。方框604中提供车载网络接口，其与一个或多个车载数据网络互连并通信。配置车载网络接口 使其适合于与至少一个外部无线网络通信。方框606中，提供诊断服 务装置，例如计算机运行诊断软件。诊断装置与无线网络的车载网络 网关通信。方框608中，诊断服务装置从车载网络网关中询问、接收 并采集无线网络上的车载传感器信号和车辆管理系统诊断数据。采集 的数据可以包括可用的实时或动态车载信号数据的任意部分，例如传 感器测量，以及由车载网络网关生成的记录中的错误代码和数据，上 述记录例如触发记录、选通记录和数据记录与实时统计值。方框610 中，采集的数据由诊断装置中的诊断软件进行处理，产生车辆故障断。图7是执行车载网络讯息的可配置组的触发数据记录的方法的 逻辑流程图。该方法从步骤702开始，其中从存储器中读取记录讯息 和触发条件的清单。步骤704中，车载网络网关监测车载网络上的车 载网络流量，观察为触发数据记录配置的所有讯息/信号。探测到为 触发数据记录配置的讯息/信号时，在步骤706中车载网络网关将讯 息存储到循环数据缓存器中。方框708测试是否满足任何触发条件。 如果没有达到触发条件，则控制转入方框704。方框708中，如果满 足触发条件，则控制转入方框710，其中从循环数据缓存器中将讯息 传递到触发数据记录。触发数据记录具有已配置的容量极限。方框 712中，如果触发数据记录中的空间对另一触发数据组还有剩余，则 控制转入714，否则控制转入方框704。方框714中，车载网络网关 监测车载网络上的车载网络流量，观察为触发数据记录配置的所有讯 息/信号。在探测到为触发数据记录配置的讯息/信号后，方框716中， 车载网络网关将信息存储到触发数据记录，控制转入方框712。图8是车载网络网关计算讯息和信号统计值的方法的流程图。该 方法开始于步骤802，其中从存储器中读取为计算统计值监测的讯息 和信号的清单。步骤804中，车载网络网关监测车载网络上的车载网 络流量，观察为计算统计值配置的所有讯息/信号。探测到为计算统 计值配置的讯息/信号时，在方框806中车载网络网关更新讯息的统 计值。方框808中，车载网络网关从每个讯息中提取信号。而后在方 框810中，更新信号统计值。所述的对实施的解释、说明和顺序用于本发明的一个实施例，而 不限于其他实施例。实施方式可以变化和改进而不背离本发明公开的 意图。在前面的详细说明中，参考了形成说明书一部分的附图，其中所 表示的用以说明的实现本发明的特定实施例。因此，对上述实施例 和某些变形进行了充分详细地说明，以使所属技术领域的技术人员能够实现本发明。应当理解的是可以采用其他合适的实施例，也可以进 行逻辑、电子、网络技术、材料和机械的变化而不背离本发明的精神 或范围。为了避免不必要的细节，说明书忽略了所属技术领域的技术 人员公知的某些信息。因此，前述详细的说明书的目的不局限于此处 所列的特定形式，正相反，其目的在于保护那些可以合理地包含在随 附的权利要求的精神和范围内的替代、修改和等同物。虽然已显示和说明了本发明的具体实施例，但对所属技术领域的 技术人员而言可以产生许多变形和替代实施例。因而，本发明应仅由 权利要求所限制。
权利要求
1.与至少一个车载数据网络通信的车载网络网关装置，其特征在于上述装置用于在车载数据网络和至少一个外部数据网络之间桥接数据，上述车载网络网关装置包含可编程逻辑处理系统；包含至少一个存储器储存装置的存储器装置；驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于监测车载网络讯息流量、接收车载网络讯息、解释车载网络讯息、生成并发送车载网络讯息；驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，用于在至少一个车载网络和至少一个外部网络之间双向桥接车辆讯息数据，其中上述桥接包含在车载网络协议和至少一个外部网络协议之间转换讯息；至少一个车载网络接口装置，其用于接口到至少一个车载数据网络，上述至少一个车载网络接口与可编程逻辑处理系统通信；以及至少一个外部网络接口装置，其用于接口到至少一个外部数据网络，上述至少一个外部网络接口与可编程逻辑处理系统通信。
2. 根据权利要求1所述的车载网络网关装置，其特征在于还包含驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于验证外部网络访 问车载网络网关，其中未验证的非车载系统限于通过网关只读地访问数 据。
3. 根据权利要求2所述的车载网络网关装置，其特征在于还包含存储在存储器装置中的车载网络讯息数据库，上述讯息数据库定义车 载网络讯息、节点、信号和信号幅度参数。
4. 根据权利要求3所述的车载网络网关装置，其特征在于还包含驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于累加网络上的车 载信号的至少一部分的实时统计值，其包含以下步骤-读取讯息和信号的配置清单；监测用于配置讯息的车载网络；更新讯息的统计值；从每个讯息中提取信号；计算信号的统计值；以及继续进行监测步骤。
5. 根据权利要求4所述的车载网络网关装置，其特征在于实时统计值 包含信号的最小值、最大值、平均值、最终值、均方差、幅度内信号计数、 超幅度信号计数、错误值信号计数和无值信号计数。
6. 根据权利要求3所述的车载网络网关装置，其特征在于还包含驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于车载网络上的信 号的可配置选通记录子集的信号选通记录，如在讯息数据库中所定义的， 包含以下步骤:读取选通的配置信号的清单和配置的延迟时间；监测车载网络具有配置的选通信号的讯息；从讯息中提取选通信号，如果配置的延迟没有流逝完，则继续监测步将每个选通信号的最大值、最小值和平均值存储到选通记录；以及 继续监测步骤，其中选通记录提供详细的周期信号值的经时趋势。
7. 根据权利要求3所述的车载网络网关装置，其特征在于还包含驻留在车载网络网关中的计算机可执行数据记录代码，其用于车载网 络讯息的可配置数据记录子集的数据记录，如在讯息数据库中所定义的， 包含以下步骤读取为数据记录配置的车载网络讯息清单；监测车载网络上作为配置的数据记录子集的成员的讯息；将讯息值存储到存储器内的数据记录中；以及 继续监测步骤，其中数据记录提供详细的信号值的经时趋势。
8. 根据权利要求3所述的车载网络网关装置，其特征在于还包含驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于配置和探测车载 网络信号触发条件的组；以及驻留在车载网络网关中的计算机可执行触发记录代码，其用于获取选 定的车载网络信号的可配置触发记录组，并将至少一个信号值记录在存储 器装置的触发数据记录中，在探测到触发条件之前、之时以及之后的一段 时间，触发记录提供存储器存储的信号值的文本，上述触发记录数据有助 于诊断车辆故障，其包含以下步骤读取要记录的配置讯息的清单和触发条件；监测车载网络上配置讯息，如果发现配置讯息，则读取上述讯息；将读取的讯息存储在循环数据缓存器中，如果没有达到触发条件，则 继续监测的步骤；将讯息从循环数据缓存器移动到触发数据记录；如果要采集更多的数据则继续，否则继续监测步骤；观察车载网络上的配置讯息，如果发现配置讯息，则读取上述讯息；以及将读取的讯息存储到循环数据缓存，如果没有达到触发条件，则继续 上述如果要采集更多的数据则继续的步骤。
9. 根据权利要求8所述的车载网络网关装置，其特征在于信号触发条 件包含-车辆错误条件；超出正常高/低幅度限度的信号；以及 由瞬间接触输入端向车载网络网关发起的手动触发。
10. 根据权利要求4所述的车载网络网关装置，其特征在于还包含卫星导航系统接收器，其接口到车载网络网关并与其通信，其中车载 网络网关实时访问车辆位置坐标。
11. 根据权利要求1所述的车载网络网关装置，其特征在于至少一个 车载数据网络是组播共享串行总线网络。
12. 根据权利要求1所述的车载网络网关装置，其特征在于至少一个外部网络是无线局域网；以及其中上述装置还包含至少一个无线网络接口，其中上述接口包括无线RF发射/接收装置和协议支持装置。
13. 根据权利要求1所述的车载网络网关装置，其特征在于 通过视觉可见/不可见光数据载波链路访问至少一个外部网络；以及 其中上述装置还包含至少一个视觉可见/不可见光数据接口 。
14. 根据权利要求3所述的车载网络网关装置，其特征在于还包含支 持氢燃料车辆加氢模式，包含以下步骤-探测车辆燃料门己打开； 启动加氢模式；将车辆加氢罐的加载量和压力传送到加氢站； 继续传送步骤，直至加氢完成；以及退出加氢模式。
15. 与至少一个车载数据网络通信的车载网络网关装置，其特征在于 配置上述装置用于采集实时统计值，记录操作数据并在车载数据网络和至 少一个外部数据网络之间桥接数据，上述车载网络网关装置包含可编程逻辑处理系统；包含至少一个存储器储存装置的存储器装置；存储在存储器装置中的车载网络讯息数据库，上述讯息数据库定义车 载网络讯息、节点、信号和信号幅度参数；驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于监测车载网络讯息流量、接收车载网络讯息、解释车载网络讯息、生成并发送车载网络讯息；驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于在至少一个车载 网络和至少一个外部网络之间双向桥接车辆讯息数据，其中上述桥接包含 在车载网络协议和至少一个外部网络协议之间转换讯息；至少一个车载网络接口装置，其用于接口到至少一个车载数据网络 上，上述至少一个车载网络接口与可编程逻辑处理系统通信；至少一个无线网络接口装置，其用于接口到至少一个外部无线数据网 络，上述至少一个外部网络接口与可编程逻辑处理系统通信；至少一个串行接口，上述串行接口与可编程逻辑处理系统通信；驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于累加网络上的车 载信号的至少一部分的实时统计值；驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于车载网络信号的 可配置选通记录子集的信号选通记录，如在讯息数据库中所定义的；驻留在车载网络网关中的计算机可执行代码，其用于配置和探测车载 网络信号触发条件的组；驻留在车载网络网关中的计算机可执行触发记录代码，其用于获取选 定的车载网络信号的可配置触发记录组，并将至少一个信号值记录在存储 器装置中，在探测到触发条件之前、之时以及之后的一段时间，触发记录 提供存储器存储的信号值的文本，上述触发记录数据有助于诊断车辆故 障；以及驻留在车载网络网关中的计算机可执行触发记录代码支持加氢模式。
16.从车辆外部的数据网络上诊断可能的机动车故障的无线方法，包 含以下步骤提供机动车，其具有与至少一个传感器和至少一个以计算机为基础的 车辆管理系统网络通信的至少一个车载数据网络；提供车载网络网关，其接口到至少一个车载数据网络并与其通信，上述车载网络网关与至少一个外部网络通信；提供以计算机为基础的非车载诊断装置，上述诊断装置通过至少一个 外部网络与车载网络网关通信；通过外部网络从车载网关上采集车辆传感器信号数据和上述诊断装 置中的车辆管理系统诊断数据；以及利用采集到的数据诊断车辆故障。
全文摘要
车载网络网关，向非车载诊断和以计算机为基础的装置提供访问例如信号值和诊断错误讯息的车载网络数据的通路。该网关消除车载网络上的电负载和由非车载装置引入车载网络的噪声的不利影响。该网关适于在车载网络和各种外部网络之间桥接数据，外部网络包括传统的无线和有线网络，提供对车辆修理及服务中心的外部网络上的车辆诊断数据的无线访问。
文档编号H04L12/66GK101222452SQ200810000370
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月8日 优先权日2007年1月8日
发明者哈斯迪·R·哈希姆, 唐纳德·弗兰克斯, 布莱恩·C·莫赫, 罗伯特·劳奇 申请人:福特全球技术公司