车辆动态自适应通信方法、设备和介质与流程

本发明涉及车辆子系统的联合控制，尤其涉及一种车辆动态自适应通信方法、设备和介质。

背景技术：

1、目前，基于“五域划分”的汽车电子电气架构，将全车的电子电气架构分为动力域、底盘域、车身域、座舱域和智能驾驶域，每个域由一个域控制器进行统一的控制。这种方式主要采用can总线作为通信技术，实现各个子系统之间的信息交换。

2、本技术发明人在实现本发明实施例技术方法的过程中，至少发现现有技术中存在如下技术问题：

3、“五域划分”的汽车通信网络架构按照子系统的物理结构划分，不是按照子系统之间的通信需求和目标划分，可能导致通信网络架构不够合理和高效，无法充分利用各种通信技术和协议的优势，造成通信资源的浪费和通信效率的降低。另外，“五域划分”的汽车通信网络架构是一种相对固定和封闭的架构，难以适应不同类型（如：燃油车、混合动力车和纯电动车）和等级（如l2级别和l4级别）的汽车的通信需求和变化，也难以实现与互联网之间的数据共享和协同优化，影响汽车的智能化和个性化水平。

4、综上，现有技术的车辆通信网络架构无法满足现有的通信需求。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种车辆动态自适应通信方法、设备和介质，解决了现有技术的车辆通信网络架构无法满足现有的通信需求的技术问题。

2、本发明实施例一方面提供了一种车辆动态自适应通信方法，应用于一车辆动态自适应通信系统，所述车辆动态自适应通信系统包括传感器功能域、控制器功能域、信息处理功能域、信息显示功能域、通信接口功能域，所述通信接口功能域包括用于实现内网连接和外网连接的通信接口模块，所述内网连接为所述传感器功能域、所述控制器功能域、所述信息处理功能域、所述信息显示功能域之间的连接，所述外网连接为互联网与所述传感器功能域、所述控制器功能域、所述信息处理功能域、所述信息显示功能域之间的连接，所述车辆动态自适应通信方法包括：基于强化学习算法，定义有限的状态空间和动作空间，其中所述状态空间表示所述内网连接和所述外网连接的各种状态，所述动作空间表示可以采取的各种动作；初始化用于存储每种状态-动作对应的q值的q表，所述q值表示采取动作后所能获得的长期回报的期望值；根据探索-控制策略，基于所述q表，选择最佳状态-动作，向每个功能域发送配置信息；根据公式，更新所述q表，其中s和s′分别表示当前状态和下一个状态，a和a′分别表示当前动作和下一个动作，r表示即时回报，α表示学习率，γ表示折扣因子。

3、可选的，所述初始化用于存储每种状态-动作对应的q值的q表，具体为：将所述q表中存储的每种状态-动作对应的q值进行随机赋值或全零赋值。

4、可选的，所述根据探索-控制策略，基于所述q表，选择最佳状态-动作，具体为：根据探索-控制策略，从所述q表中选择q值最大或有一定概率的状态-动作为最佳状态-动作。

5、可选的，所述状态包括：通信方式、通信协议、带宽、时延、丢包率。

6、可选的，所述动作包括：选择或切换通信方式、通信协议、通信参数。

7、可选的，在所述更新所述q表之后，还包括：基于图论模型，将每个功能域和所述互联网视为节点，节点之间的通信连接视为边，每条边赋予权重值，所述权重值反映每条边的通信质量；根据通信需求，构建有向加权图，其中v表示节点集合，e表示边集合，w表示权重值集合；实时采集每条边的通信状态和质量信息，计算每条边的权重值，更新所述权重值集合w；根据各个节点和边的关系，分析通信方式之间的关系，调整通信连接和数据传输的优先级和策略；根据每条边的权重值，选择最优的通信方式，向每个功能域发送配置信息。

8、可选的，在所述更新所述q表之后，还包括：s1：基于博弈论，将每个功能域和所述互联网视为玩家，将各种通信方式和通信协议视为策略，定义效用函数，所述效用函数表示每个玩家在采取一种策略所能获得的收益；s2：根据通信需求，构建非合作博弈，其中，n表示玩家集合，s表示策略集合，u表示效用函数；s3：根据每个玩家的效用函数，计算每个玩家在每种策略下的期望收益，根据期望收益分配每种策略的权重值；s4：根据每种策略的权重值，选择最优的通信方式和通信协议，向每个功能域发送配置信息；s5：根据每个玩家实际采取的策略和实际获得的收益，更新效用函数；s6：重复步骤s1-s5，直到达到纳什均衡状态。

9、可选的，所述传感器功能域，用于采集车辆内部和车辆外部的传感信息；所述控制器功能域，用于执行车辆控制操作；所述信息处理功能域，用于处理所述传感器功能域传输的传感信息或所述互联网传输的待处理信息；所述信息显示功能域，用于显示所述信息处理功能域或所述互联网的信息；所述通信接口功能域，用于实现所述内网连接和所述外网连接。

10、另一方面，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述实施例中车辆动态自适应通信方法的步骤。

11、本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述实施例中车辆动态自适应通信方法的步骤。

12、本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

13、一种车辆动态自适应通信方法，应用于一车辆动态自适应通信系统，所述车辆动态自适应通信系统包括传感器功能域、控制器功能域、信息处理功能域、信息显示功能域、通信接口功能域，所述通信接口功能域包括用于实现内网连接和外网连接的通信接口模块，所述内网连接为所述传感器功能域、所述控制器功能域、所述信息处理功能域、所述信息显示功能域之间的连接，所述外网连接为互联网与所述传感器功能域、所述控制器功能域、所述信息处理功能域、所述信息显示功能域之间的连接，所述车辆动态自适应通信方法包括：基于强化学习算法，定义有限的状态空间和动作空间，其中所述状态空间表示所述内网连接和所述外网连接的各种状态，所述动作空间表示可以采取的各种动作；初始化用于存储每种状态-动作对应的q值的q表，所述q值表示采取动作后所能获得的长期回报的期望值；根据探索-控制策略，基于所述q表，选择最佳状态-动作，向每个功能域发送配置信息；根据公式，更新所述q表，其中s和s′分别表示当前状态和下一个状态，a和a′分别表示当前动作和下一个动作，r表示即时回报，α表示学习率，γ表示折扣因子。本技术按照子系统之间的通信需求和目标，将车辆动态自适应通信系统的通信网络架构划分为传感器功能域、控制器功能域、信息处理功能域、信息显示功能域、通信接口功能域，通信网络架构合理且高效，有利于高效利用通信资源、降低网络负载率和提高通信效率，另外该通信网络架构能够适应不同类型和等级的车辆内部以及车辆与互联网之间的通信需求和变化，提升车辆的智能化水平、兼容性、适应性和个性化水平；本技术能够根据内网连接和外网连接的当前状态，动态选择最佳的状态-动作，实现高效率和低延迟的数据传输。

14、进一步，所述初始化用于存储每种状态-动作对应的q值的q表，具体为：将所述q表中存储的每种状态-动作对应的q值进行随机赋值或全零赋值。能够根据实际应用需求，对每种状态-动作对应的q值进行随机赋值或全零赋值。

15、再进一步，所述根据探索-控制策略，基于所述q表，选择最佳状态-动作，具体为：根据探索-控制策略，从所述q表中选择q值最大或有一定概率的状态-动作为最佳状态-动作。能够根据实际应用需求，从q表中选择q值最大或有一定概率的状态-动作为最佳状态-动作，获得最优的通信效果。

16、又进一步，所述状态包括：通信方式、通信协议、带宽、时延、丢包率。能够综合考虑多种状态，有利于增加动态自适应通信的准确性。

17、还进一步，所述动作包括：选择或切换通信方式、通信协议、通信参数。能够从多种操作进行选择，以进行动态自适应操作。

18、再进一步，在所述更新所述q表之后，还包括：基于图论模型，将每个功能域和所述互联网视为节点，节点之间的通信连接视为边，每条边赋予权重值，所述权重值反映每条边的通信质量；根据通信需求，构建有向加权图，其中v表示节点集合，e表示边集合，w表示权重值集合；实时采集每条边的通信状态和质量信息，计算每条边的权重值，更新所述权重值集合w；根据各个节点和边的关系，分析通信方式之间的关系，调整通信连接和数据传输的优先级和策略；根据每条边的权重值，选择最优的通信方式，向每个功能域发送配置信息。能够分析各个功能域或者通信方式之间是否有关系，有利于分析出各个功能域之间或者通信方式之间的依赖性、冲突性和协同性，并根据分析结果调整通信连接和数据传输的优先级和策略。

19、又进一步，在所述更新所述q表之后，还包括：s1：基于博弈论，将每个功能域和所述互联网视为玩家，将各种通信方式和通信协议视为策略，定义效用函数，所述效用函数表示每个玩家在采取一种策略所能获得的收益；s2：根据通信需求，构建非合作博弈，其中，n表示玩家集合，s表示策略集合，u表示效用函数；s3：根据每个玩家的效用函数，计算每个玩家在每种策略下的期望收益，根据期望收益分配每种策略的权重值；s4：根据每种策略的权重值，选择最优的通信方式和通信协议，向每个功能域发送配置信息；s5：根据每个玩家实际采取的策略和实际获得的收益，更新效用函数；s6：重复步骤s1-s5，直到达到纳什均衡状态。权重值越高，权重值对应的策略越优，能够根据权重值，分配通信方式或优先级，有利于选择最优的通信方式和通信协议。

20、还进一步，所述传感器功能域，用于采集车辆内部和车辆外部的传感信息；所述控制器功能域，用于执行车辆控制操作；所述信息处理功能域，用于处理所述传感器功能域传输的传感信息或所述互联网传输的待处理信息；所述信息显示功能域，用于显示所述信息处理功能域或所述互联网的信息；所述通信接口功能域，用于实现所述内网连接和所述外网连接。通信网络架构的各个功能域相互配合，实现信息的采集、传输、处理、显示和执行，提高车辆的功能性和协调性。