基于联网汽车时间获取计算的实施方案及应用_陆超.pdf

Auto electric parts No.02，2023基于联网汽车时间获取计算的实施方案及应用陆超（上汽大众汽车有限公司，上海201805）【摘要】本文主要探讨智能网联化汽车内部时间及定位系统时间可行的实施方案，提出提升时间计算准确性的策略及应用。【关键词】智能网联；汽车时间计算；汽车时区计算中图分类号：U463.6文献标志码：A文章编号：1003-8639（2023）02-0048-03Implementation Scheme and Application of Time Acquisition Calculation Based on Networked VehicleLU Chao（SAIC Volkswagen Automotive Co.，Ltd.，Shanghai 201805，China）【Abstract】This paper mainly discusses the feasible implementation scheme of Intelligent network linked vehicleinternal time and location system time，and puts forward strategies and applications to improve the accuracy of timecalculation.【Key words】smart network connection；car time calculation；car time zone calculation收稿日期：2022-08-051引言智能网联化是目前汽车开发的一个亮点，当车辆联通网络后，能从网络上获得不同信号，并帮助车辆与其他控制器、其他车辆、其他网络进行更深入地交互。时间是智能网络中一个基础校准机制元素，在车辆进入智能网络的过程中及应用丰富生态服务时，数据后台会对车辆提供校准时间进行校验，校验通过后，后台下发服务数据。从基础应用角度展开，时间是车主在行驶过程中一个重要的元素，无论是从一个地点到另一个地点时需要提供行驶时间，新能源车辆基于此推荐续驶里程中充电建议，帮助用户在驾驶过程中实时确认和了解当下的时间状态，以便对后续行程安排进行调整或者更好地跟踪，时间显示的准确与否，一方面对用户使用有直观影响，另一方面也是智能生态服务能否正常使用的决定因素。2车辆时间架构2.1传统非联网车辆时间架构传统非联网车辆一般拥有时间的控制器包括组合仪表、信息娱乐系统、独立小时钟，我们称这种通过设置及依赖控制器晶振运算得出的时间为相对时间，组合仪表作为时间的主控制器，信息娱乐系统作为时间的附和从属控制器。每次车辆上电，信息娱乐系统从组合仪表处获得时间信息进行校准，并在通信周期内进行时间同步。信息娱乐系统的输出显示页面提供了用户手动设置时间的窗口，当用户认为车辆内控制器晶振运算时间，即人机交互界面显示时间与精确时间误差较大，或者想要设置自己需要时间，可以通过人机交互界面对操控界面进行用户设置，对组合仪表时间进行赋值。当且仅当用户在对中控显示界面进行手动设置时，信息娱乐系统成为时间主控制器，当赋值完成后，信息娱乐系统交还主控制权限，并根据通信周期再次与组合仪表进行时间同步。图1所示为关于日期及时间驾驶信息服务交互过程，图示上半部分为无时间源输入情况下，即非联网情况下用户通过人机交互界面进行用户设置日期/时间简要说明。2.2联网车辆时间架构联网车辆整个网络中的参与节点，包括车机端、云端、通信模块和网关，各节点在系统中是独立的个体，进行数据链接之前的双方要建立可靠、安全的信任关系认证。通信模块给车辆提供连接到外部网络，也使车辆具备能直接获得精准时间即绝对时间的能力，在这种情况下，网关是作为时间的主控制器。车载定位模块通过卫星定位确定车辆所在位置，获得经纬度信号，同时获得精确时间，精确时间从可信赖的来源获得，并通过安全通道发送传递到网关。如图2所示通信作者简介陆超（1991），女，硕士，工程师，从事汽车电子电器控制器的开发设计工作。图1驾驶信息与服务-日期/时间设计研究/Design research48DOI:10.13273/ki.qcdq.2023.02.026汽车电器2023年第2期模块从云端获得时间和位置数据，通过网关进行信号路由分配不同功能模块控制，对位置信息进行封装成SomeIP车载以太网通信协议信号，并进一步分发到车机端进行区域计算。时间信息中还包含时区，时区计算由信息娱乐系统完成，车机端预测路径模块获取车辆位置信息，基于地图数据进行运算所处时区，并将运算结果反馈至网关。网关最后作为时间的主控制器，汇总由通信模块提供的精确时间以及信息娱乐系统计算获得的时区信息，提供给整车其他控制器单元并进行时间广播。由于时间可以从外部操纵，所以在网关中设置一个真实时间模块，真实时间模块确保车辆拥有可实施证书校验及计算防篡改时间，这样确保作为客户端的功能在真实地获取时间（例如通过按需功能激活的功能），而未经授权的第三方应用可以通过相关模块被禁用。在后台提供信号服务校验帮助下，“真实时间”功能可以在整车内提供防篡改时间，每次车辆上电过程后（隐私模式开启除外，隐私模式下车辆不与后台交互数据），后台会向网关询问要求防篡改时间，网关将时间信号通过通信模块发给后台，后台进行签名时间戳以规定格式进行反馈。网关内真实时间模块通过通信模块获得后台发送的时间戳，并将相关时间戳与定位系统时间进行校验，校验成功后网关内实时时钟设置成定位模块时间，并将时间戳存储成网关内最小时间。真实时间是车内基础功能的必要条件。若校验失败，车内其他服务都会无法正常登录和使用。3风险分析及优化方案车辆从休眠中恢复苏醒，上电启动过程中，整车网络逐一唤醒不同网络线路上的控制器。整车设计初期根据网络负载能力差异，控制器网络通信带宽差异，在不同控制器域网上部署控制器，控制器网络唤醒存在时间差异。而控制器本身微控制单元芯片处理能力不同，根据控制器启动过程中功能需求进行一定排序，通过不同模块进行启动时序差异化分配，避免控制器在启动过程中中央处理器占用过高，负荷过大。如上述车辆计算时区需要多个节点和控制器如云端、通信模块、网关、信息娱乐系统配合计算，可能存在时区信息发送错误情况。为应对可能出现的信号交互差异，对信息娱乐系统相关模块设计逻辑进行分析并进行优化。3.1时区信息广播错误由于时区信息需要信息娱乐系统基于通信模块位置数据与地图数据进行匹配计算，系统启动时，初始化SomeIP过程中将预测路径模块所有协议重新赋值，且对外广播。而外部来源，当通信模块完成初始化启动并从云端获得实时位置信号，信息娱乐系统在获得更新位置信息时，根据位置结果提供的经纬度信息，从数据中获取对应的时区信息，并将获取的时区信息更新到预测路径模块，并对外广播。图3为初始时区实现逻辑，即在信息娱乐系统启动时，初始化SomeIP过程中将预测路径模块所有协议设定成默认值0，并对外进行广播，相应的时区也会被设定为0。在车辆位置更新时，例如通信模块完成启动获得车辆位置信息，或者车辆行进过程中，根据定位结果提供的经纬度信息，通过导航模块基于地图数据计算时区信息，并将获得的时区信息更新到预测路径模块中，并对外进广播。初始设计未将不同控制器启动进行差异设计，通信模块获取定位信息时间后传输给信息娱乐系统时，概率性信息娱乐系统已经完成初始化，对预测路径模块时区已进行设定为0进行对外部控制器广播。故在车辆网络信号较差时，或者通信模块启动晚于信息娱乐系统情景下，车辆时区信息将显示错误。3.2优化时区设计实现基于上述分析，对于车辆休眠恢复启动过程中，各控制器初始化时信息交互差异需要进行设计逻辑优化，以及当车辆通信模块无法获取位置信息即经纬度信息无效时，需要进行边缘条件设计补充。图4为优化后时区实现逻辑，总结优化措施分为3部分。第1部分，即在信息娱乐系统启动时，初始化SomeIP过图2联网车辆时间信号图3初始时区计算设计逻辑Design research/设计研究49Auto electric parts No.02，20233）时滞的出现会导致很多的不良后果，会引起主动悬架系统动态性能的恶化，让系统变得不稳定，同时，临界时滞量与悬架系统参数及最优控制目标函数权重有关，所以对于某给定主动悬架，系统时滞量为固定量，就可以利用调整控制器采样时的频率这一方法来改善系统的动态性能以及稳定性，对于改善主动悬架系统性能，这将会提供一个全新的思路。参考文献：1王春香，康凯，梁亮，等.汽车转向节零件的参数化快速逆向设计J.组合机床与自动化加工技术，2019（9）：144-147.2万长东，郑鹏，鲁春艳，等.某电动车前悬架滑柱结构的逆向设计J.现代制造工程，2020（12）：123-129.3张晨亮，潘俊兵.复杂曲面的逆向构造及五轴数控加工试验J.机械研究与应用，2019，32（4）：167-169.4陈建洲，吴婷.汽车覆盖件参数化逆向工程设计研究J.汽车技术，2018（7）：59-62.5刘赛.汽车转向节逆向重构与误差检测应用技术研究J.制造业自动化，2017，39（9）：78，110.6Beniere R，Subsol G，Gesquiere G.A comprehensiveprocess of reverse engineering from 3D meshes to CADmodels J.Computer-Aided Design,2013，45（11）：1382-1393.7NABIL Anwer，LUC Mathieu From reverse engineeringto shape engineering in mechanical design J CIRPAnnals Manufacturing Technology，2016，65（1）：165-1688VIJAYA Ramnath B，ELANCHEZHIANC，JEYKRISHNANJ，et al Implementation of Reverse Engineeringfor Crankshaft Manufacturing Industry J Materials Today：Proceedings，2018，5（1）：994-999（编辑凌波）（上接第47页）程中将预测路径模块所有协议设定成默认值8（中国东8区为例），通过上个网络唤醒周期内计算所得时区值，在下电后对时区值进行存储记录，车辆唤醒后信息娱乐系统从内存区获取默认值。这样帮助解决车辆不同控制器启动时序差异造成的赋值错误。第2部分，为使用人机交互界面融合后的定位信息来获取时区信息。车辆行驶在越野模式情况下，一般如车辆进入较旷阔草原时，或者经过跨海大桥时，间歇性导航无法正确显示行进路线，在这种情况下，若使用启动过程中获取的定位信息，定位信息中经纬度信号可能无效，对此预测路径模块获取计算时区信息可能为0。当车辆进入越野模式时，通过使用人机交互界面融合后的定位信息来获取时区信息。第3部分，当接收到无效定位信息时，不向外发送时区信息。由于预测路径模块接受定位信息进行时区计算并广播是个事件信号，即定位信息发生变化时，预测路径模块就会进行计算广播时区信号。当车辆进入车库，或者行驶入跨海大桥情景下，通信模块无法获取有效定位数据，当预测路径模块获取无效数据时，不再对外发送数据为0的时区信息；当定位数据更新有效信息时，预测路径模块再发送有效时区信息。（编辑凌波）图4优化时区计算设计逻辑设计研究/Design research50