本发明涉及车辆自动驾驶以及通信技术领域，具体涉及一种adas域以太网环形网络架构。
背景技术：
智能驾驶是车辆未来发展的必然趋势，因此设计更加符合智能驾驶需求的通信网络拓扑结构对提高智能化水平有着重大意义。自动泊车、公路巡航控制和自动紧急制动等自动驾驶汽车功能在很大程度上是依靠传感器来实现的。目前，大多数路面上行驶车辆内的adas(advanceddriverassistancesystem，高级驾驶辅助系统)是独立工作的，通过各种传感器准确地捕捉环境信息然后进行分析处理。这样不仅造成了很大的处理时延，同时也无法克服每种传感器的缺点。如果摆脱各个传感器模块的预处理微控制器，选用原始数据，来自所有系统传感器之未经过滤的信息直接传送到一个中央处理单元，然后将那些原始传感器数据在各个层级实时进行融合能大幅提升自动驾驶车辆的实时性能和安全可靠性能，并降低整体系统成本与复杂度。随着自动驾驶技术的提高，车辆功能以及各种传感器数量的增多，车辆自身产生的各种数据量也越来越大，对网络的带宽、延时和确定性提出更高要求，尤其在能够达到较高自动驾驶程度的level3、level4等级的车辆中，这种情况更加明显。因此，开发出更高可靠的拓扑类型的网络架构，尤其是adas域的网络架构是智能驾驶车辆网络控制的重要研究内容，也是实现自动驾驶的必经之路。
目前，智能驾驶车辆的通信网络采用总线型拓扑结构，如已经非常普及的can总线，常用于多媒体系统的most总线，最近新兴的确定性比较好、延时比较低的flexray等，但由于其自身的物理特性、技术特点、拓扑类型等多方面原因，使其很难具备较高级别的自动驾驶所需要的可靠性和网络性能指标。
以太网从最初支持10mbit/s的吞吐量开始经过不断的发展，支持快速以太网(100mbit/s)、千兆以太网(1gbit/s)、万兆以太网(10gbit/s)及100gbit/s。为了更好的满足智能驾驶需求，基于域控制器的骨干以太网车载网络架构成为当前的研究热点，通过单独划分智能驾驶功能域，并且与其他功能域通过中央网关交换信息，实现一定程度的智能驾驶功能。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提出一种adas域以太网环形网络架构，解决现有的自动驾驶技术中数据预处理带来的时延、网络带宽不够以及无法保证确定性低时延可靠通信等问题。
本发明为达上述目的提出以下技术方案：
一种adas域以太网环形网络架构，包括：由若干交换机组成的环形拓扑网络；与所述交换机连接的车辆传感器设备，用于采集车辆周边环境信息并上传到与之相连的交换机；一sdn控制器，通过开放的南向api编程接口分别与所述若干交换机相连；以及，一adas域控制器，一端连接于所述环形拓扑网络的其中一交换机的输出端，另一端连接于车辆驾驶系统的中央网关。
优选地，除与所述adas域控制器连接的交换机外，所述环形拓扑网络中的其余交换机均连接有若干个车辆传感器设备。
优选地，所述车辆传感器设备包含摄像头和/或雷达。更优选地，所述摄像头包含高清摄像头和环视广角摄像头。
优选地，所述sdn控制器通过导入所述车辆传感器设备的网络参数，并实时监控和统计各交换机的流量，为每条流量计算对应的时间窗口，以为不同的流量制定转发和调度策略并下发至对应的交换机，完成静态配置。
优选地，所述adas域控制器内设置有计算控制子单元，所述计算控制子单元利用从交换机获取的车辆传感器设备采集的原始数据并进行数据处理，为自动驾驶的逻辑命令下发提供数据支持。
优选地，所述交换机为以太网交换机。
本发明提出的前述adas域以太网环形网络架构，可以应用于自动驾驶系统或者高度自动驾驶系统的自动驾驶程度为level3、level4等级别的车辆中，与现有技术相比，具有如下有益效果：
1)由若干交换机组成环形拓扑网络，用于对传感器设备采集的原始数据进行转发，当中间某个节点(交换机)出现故障时，可以通过其它的转发路径进行数据转发，与传统星型、总线型网络结构相比提高了数据传输的可靠性和安全性；
2)通过sdn控制器对所有交换机的转发机制进行配置，确保了每一条流端到端的确定性低时延；
3)将传感器设备采集到的原始数据经由交换机传输至adas域控制器，提供给其中的计算控制子单元，执行自动驾驶的核心算法。与传统方法相比，减少了传感器采集数据后进行数据预处理带来的处理时延，同时克服了单独使用每个传感器的缺点，大幅提升自动驾驶车辆的实时性能和安全可靠性能；
4)各个交换机之间可以根据带宽需求采用不同速率的以太网进行通信，确保网络数据传输的时间确定性和可靠性，相比传统的can、lin、flexray等总线来说，更能满足无人驾驶的需求。
附图说明
图1是本发明一具体实施例的adas域以太网环形网络架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步说明。
本发明的具体实施方式提供一种adas域以太网环形网络架构，包括：由若干交换机组成的环形拓扑网络；与所述交换机连接的车辆传感器设备，用于采集车辆周边环境信息并上传到与之相连的交换机；一sdn(软件定义网络)控制器，通过开放的南向api编程接口分别与所述若干交换机相连；以及，一adas域控制器，一端连接于所述环形拓扑网络的其中一交换机的输出端，另一端连接于车辆驾驶系统的中央网关。每个交换机都有用于形成所述环形拓扑网络的连接接口、至少4个连接传感器设备的接口和用于拓展其他功能的拓展接口，都支持确定性以太网通信协议tsn802.1as、802.1qbv、802.1qav、802.1qcc等。需要说明的是，中央网关部分(含整车控制域单元、车身电子域单元、信息域单元、通信域单元)不属于本发明提出的网络架构的一部分。
图1所示为本发明的一种示例性的adas域以太网环形网络架构，该示例性的网络架构中，环形拓扑网络由5台可以支持确定性以太网通信协议(如tsn协议)的交换机10、20、30、40、50组成，其中的交换机50作为该环形拓扑网络最终输出数据的转发设备，除了与adas域控制器相连的交换机50外，其余的交换机10、20、30、40各自都连接了若干传感器设备，所述的传感器设备即车辆常用的摄像头、雷达等，比如交换机10连接有3个传感器设备—高清摄像头1、环视广角摄像头1和激光雷达1。交换机10、20、30、40分别从与自己连接的传感器获取数据，然后在环形拓扑网络中排队转发，最后通过交换机50上传至adas域控制器。在图1的示例中，其余三个交换机40、30、20都和交换机10一样，都是连接一台高清摄像头、一台广角摄像头和一个激光雷达，4个激光雷达可以分别安装在汽车的左前侧、右前侧、左后侧、右后侧，激光雷达可以是128线的，所需带宽为1gbps。高清摄像头与交换机连接的以太网例如可以是10gbps，环视广角摄像头则1gbps。但此处只是示例，不应理解为对本发明的一种限制。比如交换机20也可以连接其它类型的摄像头和/或其它类型的雷达。
所述sdn控制器通过导入所述车辆传感器设备的网络参数(比如传感器所需的带宽、最大报文长度、最大时延需求)，并实时监控和统计各交换机的流量，为每条流量计算对应的时间窗口，从而，为不同的流量制定转发和调度策略并下发至对应的交换机，完成一次静态配置。sdn控制的南向api接口是一个用于实现netconf或openflow等标准协议的接口，通过南向接口协议实现包括链路发现、拓扑管理、策略制定、表项下发等网络配置管理工作，面向整个车载网络对设备进行监管并对流量的转发、调度进行配置和管理。
所述adas域控制器内设置有计算控制子单元，所述计算控制子单元内置自动驾驶技术中常用的核心算法，执行核心算法时利用从交换机获取的车辆传感器设备采集的原始数据，从而为自动驾驶的逻辑命令下发提供数据支持，以使adas域控制器据此下发逻辑命令，实现智能驾驶。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
1.一种adas域以太网环形网络架构，其特征在于，包括：
由若干交换机组成的环形拓扑网络；
与所述交换机连接的车辆传感器设备，用于采集车辆周边环境信息并上传到与之相连的交换机；
一sdn控制器，通过开放的南向api编程接口分别与所述若干交换机相连；以及，
一adas域控制器，一端连接于所述环形拓扑网络的其中一交换机的输出端，另一端连接于车辆驾驶系统的中央网关。
2.如权利要求1所述的adas域以太网环形网络架构，其特征在于，除与所述adas域控制器连接的交换机外，所述环形拓扑网络中的其余交换机均连接有若干个车辆传感器设备。
3.如权利要求1或2所述的adas域以太网环形网络架构，其特征在于，所述车辆传感器设备包含摄像头和/或雷达。
4.如权利要求3所述的adas域以太网环形网络架构，其特征在于，所述摄像头包含高清摄像头和环视广角摄像头。
5.如权利要求1所述的adas域以太网环形网络架构，其特征在于，所述sdn控制器通过导入所述车辆传感器设备的网络参数，并实时监控和统计各交换机的流量，为每条流量计算对应的时间窗口，以为不同的流量制定转发和调度策略并下发至对应的交换机，完成静态配置。
6.如权利要求1所述的adas域以太网环形网络架构，其特征在于，所述adas域控制器内设置有计算控制子单元，所述计算控制子单元利用从交换机获取的车辆传感器设备采集的原始数据并进行数据处理，为自动驾驶的逻辑命令下发提供数据支持。
7.如权利要求1所述的adas域以太网环形网络架构，其特征在于，所述交换机为以太网交换机。
技术总结