一种非对称传输的自动驾驶系统的制作方法

1.本发明涉及自动驾驶系统，特别是涉及非对称传输的自动驾驶系统。


背景技术：

2.近年来随着技术的发展进步，推动着汽车技术朝着从有人驾驶向无人驾驶方向发展，但无人驾驶技术涉及系统复杂，短期内较难实现，现在汽车行业的研究者转向有条件的自动驾驶，车载摄像头和激光雷达作为汽车非常重要的系统，使得有条件的汽车自动驾驶技术成为可能。但是目前自动驾驶系统中采用的商用车载摄像头以lvds总线为主，lvds总线的线束成本高，再加上传输距离受到限制，制约了lvds总线车载摄像头的发展。现有技术也有提供车载以太网摄像头，但是要么传输总线采用非屏蔽双绞线，要么采用光纤，如果采用非屏蔽双绞线，则高清摄像头的传输带宽不够，如果采用光纤传输，则导致高昂的成本。


技术实现要素：

3.基于现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种非对称传输的自动驾驶系统，至少包括：感知单元、执行单元、tsn网关、自动驾驶主机，其中tsn网关分别与感知单元、执行单元、自动驾驶主机相连接；
4.感知单元至少包括车载以太网摄像头，车载以太网摄像头通过第一车载以太网总线与tsn网关相连接，其中，第一车载以太网总线包括上行传输线和下行传输线，其中，上行传输线采用光纤传输介质，下行传输线采用单对非屏蔽双绞线；上行光纤传输图像数据和反馈信号，下行单对非屏蔽双绞线传输控制信号。
5.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，车载以太网摄像头的光连接口芯片与光纤传输介质相连接，车载以太网摄像头的电接口芯片与单对非屏蔽双绞线相连接；光连接口芯片为图像数据和反馈信号输出接口，电连接口芯片为控制信号输入接口。
6.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，图像数据通过上行传输线发送至tsn网关，tsn网关通过输出接口发送至自动驾驶主机；
7.车载以太网的控制信号通过自动驾驶主机发送至tsn网关，然后集中到tsn网关中的t1s电接口芯片上，采用广播的方式通过t1s电接口芯片发送至车载以太网摄像头的电接口芯片，车载以太网摄像头根据对应的mac协议处理采集的数据包，通过光连接接口芯片发送至tsn网关。
8.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，tsn网关设有交换机和管理mcu芯片，管理mcu芯片与交换机相连接，通过管理mcu芯片发送监控数据包对光纤传输介质与光连接接口芯片的连接质量进行监控。
9.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，车载以太网摄像头中的电连接接口芯片基于10base-t1s标准物理层协议，光连接接口芯片基于1000base-t1并向下兼容100base-t1的标准物理层协议。
10.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，tsn网关包括以太网电源、t1s
电接口芯片，以太网电源正负极连接至电连接接口芯片；
11.用于接收数据车载以太网摄像头的光连接口芯片，光连接口芯片用于连接与车载以太网摄像头的光连接接口芯片相连接的光纤介质。
12.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，车载以太网摄像头包括：图像传感器、以太网数据转化芯片，其中，图像传感器通过mipi接口、i2c和/或gpio接口与以太网数据转化芯片相连接；以太网数据转化芯片分别连接至光连接接口芯片和电连接接口芯片。
13.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，车载以太网摄像头的供电来自电连接接口芯片中的单对非屏蔽双绞线，车载以太网摄像头的电源接线的正负极分别接入单对非屏蔽双绞线。
14.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，当车载以太网摄像头的数量超过两个及两个以上，车载以太网摄像头的光连接接口芯片与光纤传输介质的一端相连接，光纤传输介质的另一端与波分复用器相连接，通过波分复用器将多个车载以太网摄像头发送的光信号进行汇聚；
15.波分复用器通过光纤传输介质将汇聚的光信号传输至tsn网关中光解复用器，光解复用器将汇聚光进行分散后通过光纤传输介质介入对应的光连接接口芯片。
16.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，多个车载以太网摄像头发送信号中传输光纤介质中的光信号的波长各不同。
17.一种非对称传输的自动驾驶系统，进一步可以选的，感知单元包括：激光雷达、毫米波雷达、gps芯片和惯性导航芯片，其中，激光雷达、毫米波雷达通过第二车载以太网总线连接至tsn网关，第二车载以太网总线的传输介质的上行和下行采用非单对非屏蔽双绞线；
18.执行单元至少包括：转向控制单元、制动控制单元、油门控制单元、档位控制单元中的一种或多种，其中，执行单元通过can总线连接至tsn网关。
19.有益效果：
20.1.本发明提供的技术方案中，分别在车载以太网摄像头的上行和下行传输采用两种不同的传输介质，上行采用光纤作为传输介质，下行采用单对非屏蔽双绞线作为传输介质。上行的光纤传输介质将车载以太网摄像头采集的图像数据和反馈信号；下行非屏蔽双绞线传输对车载以太网摄像头进行控制的控制信号；下行的电连接口芯片采用共享总线的10base-t1s标准的物理层，传输控制号。能够保证上行和下行的带宽能够得到充足利用，同时，在不影响使用性能的前提下最大程度的降低成本。
21.2.在多个车载以太网摄像头传输时，采用波分复用器和光解复用器进行组合，通过波分复用器将多路摄像头的光汇聚在一起，用一根光纤线束即可传输多路摄像头的数据，最大程度的节省线束。
附图说明
22.以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
23.图1为本发明一实施例中非对称传输的自动驾驶系统示意图。
24.图2为本发明一实施例中自动驾驶系统非对称传输的车载以太网摄像头的连接结构示意图。
25.图3为本发明一实施例中自动驾驶系统非对称传输的车载以太网摄像头结构示意图。
26.图4为本发明一实施例中自动驾驶系统带有波分复用器和光解复用器的非对称传输的车载以太网摄像头系统结构示意图。
具体实施方式
27.为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
28.关于控制系统，功能模块、应用程序(app)本领域技术人员熟知的是，其可以采用任何适当的形式，既可以是硬件也可以是软件，既可以是离散设置的多个功能模块，也可以是集成到一个硬件上的多个功能单元。作为最简单的形式，所述控制系统可以是控制器，例如组合逻辑控制器、微程序控制器等，只要能够实现本技术描述的操作即可。当然，控制系统也可以作为不同的模块集成到一个物理设备上，这些都不偏离本发明的基本原理和保护范围。
29.本发明中“连接”，即可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。
30.本文中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文中所使用地，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项的一个或多个的任何和全部的组合
31.应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
32.此外，本公开的控制器可被具体化为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器或类似物执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括，但不限于，rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在通过网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(can)以分布式方式存储和执行。
33.本发明提供一种非对称传输的自动驾驶系统，参见图1至图4，具体包括：一种非对称传输的自动驾驶系统，其特征在于，包括：感知单元、执行单元、tsn网关、自动驾驶主机，
其中tsn网关分别感知单元、执行单元、自动驾驶主机相连接；
34.感知单元至少包括车载以太网摄像头，车载以太网摄像头通过第一车载以太网总线与tsn网关相连接，其中，第一车载以太网总线包括上行传输线和下行传输线，其中，上行传输线采用光纤传输介质，下行传输线采用单对非屏蔽双绞线；上行光纤传输图像数据和反馈信号，下行单对非屏蔽双绞线传输控制信号。
35.具体地，感知单元还包括：激光雷达、毫米波雷达、gps芯片和惯性导航芯片，其中，激光雷达、毫米波雷达通过第二车载以太网总线与tsn网关相连接，
36.gps芯片和惯性导航由于需要传输的数据较少，本自动驾驶系统采用can总线传输，即gps芯片和惯性导航芯片通过can总线连接至车载网关；
37.激光雷达主要包括激光发射、接收、扫描器、透镜天线和信号处理电路组成，激光雷达的上行总线和下行总线采用相同的传输介质，如采用单对非屏蔽双绞线进行传输；
38.具体地，自动驾驶系统还包括云服务器，自动驾驶主机通过无线通信方式与云服务器相连接，无线通信方式可以为4g/5g/卫星通信；
39.车载以太网摄像头的光连接口芯片与光纤传输介质相连接，车载以太网摄像头的电接口芯片与单对非屏蔽双绞线相连接；光连接口芯片为图像数据和反馈信号输出接口，电连接口芯片为控制信号输入接口。
40.图像数据通过上行传输线发送至tsn网关，tsn网关通过输出接口发送至自动驾驶主机；
41.车载以太网的控制信号通过自动驾驶主机发送至tsn网关，然后集中到tsn网关中的t1s电接口芯片上，采用广播的方式通过t1s电接口芯片发送至车载以太网摄像头的电接口芯片，车载以太网摄像头根据对应的mac协议处理采集的数据包，通过光连接接口芯片发送至tsn网关。
42.具体的，本实施例采用方案与现有技术不同，现有技术中，无论是传输数据的上行传输线和下行传输线，都是相同的传输介质。如：采用光纤作为传输介质，则下行和上行都使用光纤作为传输介质。采用非屏蔽双绞线作为传输介质，则下行和上行都实用非屏蔽双绞线作为传输介质。申请人基于现有的研究发现，在智能驾驶、车载环视系统中，主要是获取视频数据占据大量带宽，利用上行进行传输。下行用于传输对车载摄像头的控制信号，这种信息量使用得非常少。因此，本实施例中，针对车载以太网摄像头，如果上下和下行采用同样的传输介质，无疑在下行的带宽进行浪费，特别是在光纤作为传输介质过程中，由于光纤成本由纤芯决定。为了降低线束成本，避免带宽造成浪费，申请人对此进行改进，具体地：
43.在车载以太网摄像头与tsn网关连接终，分别在上行和下行传输采用两种不同的传输介质；
44.上行采用光纤作为传输介质，下行采用单对非屏蔽双绞线作为传输介质；
45.上行的光纤传输介质将车载以太网摄像头采集的图像数据和反馈信号；
46.下行非屏蔽双绞线传输对车载以太网摄像头进行控制的控制信号；
47.下行的电连接口芯片采用共享总线的10base-t1s标准的物理层，传输控制信号。
48.车载以太网摄像头包括电接口芯片基于10base-t1s标准物理层协议，光连接接口芯片基于1000base-t1并向下兼容100base-t1的标准物理层协议。
49.具体地，由于本实施中改变传统的phy层结构，光纤传输介质与光纤连接芯片的接
口连接情况并无相关的反馈信号，如果连接质量较差，会导致数据丢失。因此，本实施通过设置mcu芯片来进行处理。具体地：
50.tsn网关设有交换机和管理mcu芯片，管理mcu芯片与交换机相连接，通过管理mcu芯片发送监控数据包对光纤传输介质与光连接接口芯片的连接质量进行监控。
51.mcu产生监控数据包，数据包经过交换机后，通过电连接接口芯片发送车载以太网摄像头，车载以太网摄像头接收的数据包后，通过光连接接口芯片发送反馈信号，mcu根据反馈信号判断光纤与光连接接口芯片是否故障。
52.如图3所示，车载以太网摄像头设有：图像传感器、视频传输接口电路，视频传输接口电路包括以太网数据转化芯片和光连接接口芯片(fiber tx)和电连接接口芯片(t1s rx)，本实施中，车载以太网摄像头的光连接接口芯片只用于发送数据，而其电连接芯片用于接收数据。其中，图像传感器通过mipi接口、i2c和/或gpio接口与以太网数据转化芯片相连接。
53.以太网数据转化芯片分别连接至光连接接口芯片和电连接接口芯片
54.摄像头采用的图像数据通过光连接接口芯片经由光纤传输直接传输至tsn网关中的光连接芯片中进行光电转化后输入tsn网关中的交换机进行数据解包。
55.三个车载以太网摄像头，电连接接口分别为t1s1 rx,t1s2 rx,t1s3 rx,光连接接口分别为：fiber1 tx、fiber2 tx、fiber3 tx。
56.相应的，在tsn网关内，设有有三个对应的光连接接口，用于接收车载以太网摄像头发送图像数据，对应的光连接接口分别为：fiber1 rx、fiber2 rx、fiber3 rx。
57.但是，对应电连接接口，本实施例中，仅是设置一个t1s tx，因此在tsn的电连接接口数据发送端，采用了共享总线的10base-t1s标准，能够区别不同路的控制信号，数据转发时可以通过全网广播的方式进行发送。
58.车载以太网摄像头的供电来自电连接接口芯片中的单对非屏蔽双绞线，车载以太网摄像头的电源接线的正负极分别接入单对非屏蔽双绞线。
59.如图4所示，当车载以太网摄像头的数量超过两个及两个以上，车载以太网摄像头的光连接接口与光纤传输介质的一端相连接，光纤传输介质的另一端与波分复用器相连接，通过波分复用器将多个车载以太网摄像头发送的光信号进行汇聚；
60.波分复用器通过光纤传输介质将汇聚的光信号传输至tsn网关中光解复用器，光解复用器将汇聚光进行分散后通过光纤传输介质介入对应的光连接接口芯片。
61.多个车载以太网摄像头发送信号中传输光纤介质中的光信号的波长各不同。
62.管理mcu芯片与交换机相连接，用于发送数据包去监控车载以太网摄像头中光纤信号的传输是否正常；
63.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。本领域的技术人员可以清楚，该实施例中的形式不局限于此，同时可调整方式也不局限于此。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。