CN105320050A - 一种基于网关的车辆功能集中控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于网关的车辆功能集中控制方法，基于网关对于整车电器进行分布式电源管理，通过网关采集网络管理帧及信号帧判断网络健康状态并进行相应报警，通过网关监测网络传输信号，探测非法节点并结合防火墙进行安全处理，整车电源管理得到优化，减少整车发生亏电导致功能、性能不正常状态，及时发现网络信号错误状态并进行相应节点故障报警，及时探测非法节点并结合防火墙进行安全处理。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子通信控制领域，具体涉及一种基于网关的车辆功能集中控制方法。
背景技术
整车电气负载日益增多，没有完整***的电源管理，整车容易产生亏电现象导致***工作不正常，甚至影响整车正常启动功能。功能配置的增加也使网络***日益复杂，多节点高负载率的情况下容易发生网络信号丢失、发送周期紊乱等问题。同时，网络的安全性问题日益突出，来自非法网络节点的攻击会造成数据泄露、***功能不正常甚至威胁车辆行驶安全。
发明内容
本发明的目的是基于网关获取网络信号并发出相应的控制指令，提供一种优化整车电源管理，提升网络通讯质量和网络安全的方法，优化整车电源管理，提升网络通讯质量和网络安全。
其基于网关，获取网络信号和发出控制网络指令，提升整车品质，具体技术方案如下：
一种基于网关的车辆功能集中控制方法，包括如下步骤：
(1)电源管理：
(1-1)静态电流管理：
(1-1-1)当车辆静止处于闭锁状态时，蓄电池传感器检测蓄电池容量状态；
(1-1-2)蓄电池传感器将蓄电池容量状态生成网络信号并发送；
(1-1-3)网关采集蓄电池传感器发来的蓄电池容量状态网络信号；
(1-1-4)结合标定数据分析剩余蓄电池电量是否满足启动需求，并依据该剩余电量设定风险等级；
(1-1-5)通过网络发送关闭指令给用电器，关闭相应的用电负载；
(1-2)车辆静态电平衡管理：
(1-2-1)当车辆处于怠速状态，蓄电池传感器检测蓄电池电流、电压、温度和容量状态；
(1-2-2)蓄电池传感器将步骤(1-2-1)所述参数生成网络信号并发送；
(1-2-3)网关采集蓄电池传感器发来的网络信号；
(1-2-4)结合发动机转速的调整进行车辆静态的电平衡管理；
(1-2-5)当蓄电池发生初步的亏电，网关发送网络指令给发动机控制器，提升发电机的发电量来满足整车负载需求；
(1-2-6)当仍不能满足整车用电负载需求，网关则向网络节点发送网络指令，同时发送相应网络信号给组合仪表进行显示；
(1-3)车辆动态电平衡管理；
(1-3-1)当整车处于动态运行状态，蓄电池传感器检测蓄电池状态信号；
(1-3-2)蓄电池传感器将步骤(1-3-1)所述参数生成网络信号并发送；
(1-3-3)网关采集蓄电池传感器发来的网络信号，根据预设参数判断整车电源状态是否健康；
(1-3-4)当整车电平衡处于非健康状态，网关发送网络信号给发动机控制器，增加发电机发电量；
(1-3-5)发送相应的降低或关闭负载的网络信号，并发送网络信号至组合仪表；
(2)网络健康状态管理：网关通过采集网络管理帧及信号帧，判断网络节点控制器的网络健康状态，通过对异常网络信号的捕获和分析，识别丢帧、周期错误等故障并存储故障，发送相关信息至组合仪表进行问题节点的报警提示；
(3)信息安全管理：网关通过集成在内部的防火墙程序，检查过滤由各节点发送过来的数
据，对异常网络指令进行分析判断，识别非法节点屏蔽非法指令，并发送网络信息至
组合仪表进行报警。
进一步地，步骤e中通过网络发送关闭指令给各级用电器，逐级关闭相应的用电负载。
进一步地，所述各级用电器包括发动机控制器，空调控制器，音响设备，座椅控制器，组合仪表。
进一步地，步骤d中由网关结合标定数据分析剩余蓄电池电量是否满足启动需求，并依据该剩余电量设定风险等级。
进一步地，步骤(1-2-4)中由网关结合发动机转速的调整进行车辆静态的电平衡管理。
进一步地，步骤(1-2-5)中所述网络指令为提升怠速的指令。
进一步地，步骤(1-2-6)中所述网络指令为降低或关闭部分舒适性负载的指令。
进一步地，所述舒适性负载的指令包括音量降低、座椅加热功率降低，或关闭座椅加热等，所述组合仪表提示用户“进入节能降低功率模式”或“进入节能关闭用电器模式”。
进一步地，步骤(2)中，网关采集网络上的网络管理帧和信号帧，对帧的周期进行监测进行分析，对异常周期，包含丢帧等情况进行分级处理，如果异常周期发生的频次较低，且周期差异在设定范围内的，认定为风险较低，健康状态存在问题但可容忍；如果异常周期发生的频次较高，且周期差异超出设定范围，可认定为风险较高，网络健康状态存在风险；风险较低的网络健康故障，将故障状态记录在网关的EEPROM中；风险较高的网络健康故障，将故障状态记录在网关的EEPROM中，同时发送报警信息至组合仪表或者音响***进行报警。所有记录在EEPROM中的风险记录，可以通过诊断工具清除；和/或，步骤(3)中，网关内部集成软件防火墙，对网络数据进行双向的过滤，网关实时检测双向的数据，对非法数据传输或者非法诊断请求按照对整车网络风险的危害进行分级，对于危害等级较低的非法数据或者非法诊断请求记录在网关的EEPROM中；对于危害等级较高的非法数据或非法诊断请求，网关可停止数据转发或者拒绝非法诊断请求，并将信息记录在网关的EEPROM中，同时发送报警信息至组合仪表或者音响***进行报警。所有记录在EEPROM中的风险记录，可以通过诊断工具清除。
进一步地，步骤(1-3-4)中网关通过逻辑运算发送网络信号，通过提升发动机转速增加发电机发电量，步骤(1-3-5)中网关根据车载电器的重要等级发送相应的降低或关闭负载的网络信号，组合仪表提示用户“进入节能降低功率模式”或“进入节能关闭用电器模式”；和/或，所述双向过滤一方面是对不同网段的数据转发的合法性验证，仅进行合法数据的转发；另一方面对外部诊断请求，除了国际标准要求的安全进入验证以外，还需要对请求的合法性、频次以及请求内容的合法性进行验证。
与目前现有技术相比，本发明：
1.基于网关对于整车电器进行分布式电源管理；
2.通过网关采集网络管理帧及信号帧判断网络健康状态并进行相应报警；
3.通过网关监测网络传输信号，探测非法节点并结合防火墙进行安全处理；
4.整车电源管理得到优化，减少整车发生亏电导致功能、性能不正常状态；
5.及时发现网络信号错误状态并进行相应节点故障报警；
6.及时探测非法节点并结合防火墙进行安全处理。
附图说明
图1为本发明网关控制网络视图
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。在一种优选实施例中，包括如下控制方法：
电源管理
1、静态电流管理
当车辆静止处于闭锁状态时，要尽可能的减少静态电流的损耗，确保整车在长时期停留后也能满足启动的要求。如图1，网关通过采集蓄电池传感器发来的蓄电池容量状态网络信号，结合标定数据分析剩余蓄电池电量是否满足启动需求，并根据剩余电量设定风险等级，通过网络发送关闭指令给各级用电器，逐级关闭相应的用电负载，减少静态电流损耗。
2、车辆静态电平衡管理
当车辆处于怠速状态，发电机的发电能力较低，如果较多的电器负载同时工作，容易引起蓄电池亏电，例如怠速时驾驶员会开启空调、音响、座椅按摩等娱乐舒适性负载。为了解决这个问题，如图1，网关通过采集蓄电池传感器发送的蓄电池电流、电压、温度和容量状态等网络信号，结合发动机转速的调整进行车辆静态的电平衡管理。当蓄电池发生初步的亏电，网关发送提升怠速的网络指令给发动机控制器，提升发电机的发电量来满足整车负载需求；发动机怠速提升后仍不能满足整车用电负载需求，网关则向网络节点发送降低或关闭部分舒适性负载的网络指令，例如音量降低、座椅加热功率降低，或关闭座椅加热等。同时，网关发送相应网络信号给组合仪表，提示用户“进入节能降低功率模式”或“进入节能关闭用电器模式”。
3、车辆动态电平衡管理
当整车处于动态运行状态，网关通过采集蓄电池传感器发送的蓄电池状态信号，判断整车电源状态是否健康。如图1，当整车电平衡处于亚健康状态，网关通过逻辑运算发送网络信号给发动机控制器，提升发动机转速增加发电机发电量。并且根据车载电器的重要等级发送相应的降低或关闭负载的网络信号，并发送网络信号至组合仪表，提示用户“进入节能降低功率模式”或“进入节能关闭用电器模式”。
网络健康状态管理
网关通过采集网络管理帧及信号帧，判断网络节点控制器的网络健康状态。通过对异常网络信号的捕获和分析，识别丢帧、周期错误等故障并存储故障，发送相关信息至组合仪表进行问题节点的报警提示。
网关采集网络上的网络管理帧和信号帧，对帧的周期进行监测进行分析。对异常周期，包含丢帧等情况进行分级处理。如果异常周期发生的频次较低，且周期差异在设定范围内的，认定为风险较低，健康状态存在问题但可容忍；如果异常周期发生的频次较高，且周期差异超出设定范围，可认定为风险较高，网络健康状态存在风险。
风险较低的网络健康故障，将故障状态记录在网关的EEPROM中；风险较高的网络健康故障，将故障状态记录在网关的EEPROM中，同时发送报警信息至组合仪表或者音响***进行报警。所有记录在EEPROM中的风险记录，可以通过诊断工具清除。
信息安全管理
网关通过集成在内部的防火墙程序，检查过滤由各节点发送过来的数据，对异常网络指令进行分析判断，识别非法节点屏蔽非法指令，并发送网络信息至组合仪表进行报警。
网关内部集成软件防火墙，对网络数据进行双向的过滤：一方面是对不同网段的数据转发的合法性验证，仅进行合法数据的转发；另一方面对外部诊断请求，除了国际标准要求的安全进入验证以外，还需要对请求的合法性、频次以及请求内容的合法性进行验证。
网关实时检测双向的数据，对非法数据传输或者非法诊断请求按照对整车网络风险的危害进行分级，。对于危害等级较低的非法数据或者非法诊断请求记录在网关的EEPROM中；对于危害等级较高的非法数据或非法诊断请求，网关可停止数据转发或者拒绝非法诊断请求，并将信息记录在网关的EEPROM中，同时发送报警信息至组合仪表或者音响***进行报警。所有记录在EEPROM中的风险记录，可以通过诊断工具清除。
通过以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
整车电源管理得到优化，减少整车发生亏电导致功能、性能不正常状态；
及时发现网络信号错误状态并进行相应节点故障报警；
及时探测非法节点并结合防火墙进行安全处理。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)电源管理：
(1-1)静态电流管理：
(1-1-1)当车辆静止处于闭锁状态时，蓄电池传感器检测蓄电池容量状态；
(1-1-2)蓄电池传感器将蓄电池容量状态生成网络信号并发送；
(1-1-3)网关采集蓄电池传感器发来的蓄电池容量状态网络信号；
(1-1-4)结合标定数据分析剩余蓄电池电量是否满足启动需求，并依据该剩余电量设定风险等级；
(1-1-5)通过网络发送关闭指令给用电器，关闭相应的用电负载；
(1-2)车辆静态电平衡管理：
(1-2-1)当车辆处于怠速状态，蓄电池传感器检测蓄电池电流、电压、温度和容量状态；
(1-2-2)蓄电池传感器将步骤(1-2-1)所述参数生成网络信号并发送；
(1-2-3)网关采集蓄电池传感器发来的网络信号；
(1-2-4)结合发动机转速的调整进行车辆静态的电平衡管理；
(1-2-5)当蓄电池发生初步的亏电，网关发送网络指令给发动机控制器，提升发电机的发电量来满足整车负载需求；
(1-2-6)当仍不能满足整车用电负载需求，网关则向网络节点发送网络指令，同时发送相应网络信号给组合仪表进行显示；
(1-3)车辆动态电平衡管理；
(1-3-1)当整车处于动态运行状态，蓄电池传感器检测蓄电池状态信号；
(1-3-2)蓄电池传感器将步骤(1-3-1)所述参数生成网络信号并发送；
(1-3-3)网关采集蓄电池传感器发来的网络信号，根据预设参数判断整车电源状态是否健康；
(1-3-4)当整车电平衡处于非健康状态，网关发送网络信号给发动机控制器，增加发电机发电量；
(1-3-5)发送相应的降低或关闭负载的网络信号，并发送网络信号至组合仪表；
(2)网络健康状态管理：网关通过采集网络管理帧及信号帧，判断网络节点控制器的网络健康状态，通过对异常网络信号的捕获和分析，识别丢帧、周期错误等故障并存储故障，发送相关信息至组合仪表进行问题节点的报警提示；
(3)信息安全管理：网关通过集成在内部的防火墙程序，检查过滤由各节点发送过来的数据，对异常网络指令进行分析判断，识别非法节点屏蔽非法指令，并发送网络信息至组合仪表进行报警。
2.如权利要求1所述的基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，步骤e中通过网络发送关闭指令给各级用电器，逐级关闭相应的用电负载。
3.如权利要求2所述的基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，所述各级用电器包括发动机控制器，空调控制器，音响设备，座椅控制器，组合仪表。
4.如权利要求1-3所述的基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，步骤d中由网关结合标定数据分析剩余蓄电池电量是否满足启动需求，并依据该剩余电量设定风险等级。
5.如权利要求1-4所述的基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，步骤(1-2-4)中由网关结合发动机转速的调整进行车辆静态的电平衡管理。
6.如权利要求1-5所述的基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，步骤(1-2-5)中所述网络指令为提升怠速的指令。
7.如权利要求1-6所述的基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，步骤(1-2-6)中所述网络指令为降低或关闭部分舒适性负载的指令。
8.如权利要求7所述的基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，所述舒适性负载的指令包括音量降低、座椅加热功率降低，或关闭座椅加热等，所述组合仪表提示用户“进入节能降低功率模式”或“进入节能关闭用电器模式”。
9.如权利要求1-8所述的基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，步骤(2)中，网关采集网络上的网络管理帧和信号帧，对帧的周期进行监测进行分析，对异常周期，包含丢帧等情况进行分级处理，如果异常周期发生的频次较低，且周期差异在设定范围内的，认定为风险较低，健康状态存在问题但可容忍；如果异常周期发生的频次较高，且周期差异超出设定范围，可认定为风险较高，网络健康状态存在风险；风险较低的网络健康故障，将故障状态记录在网关的EEPROM中；风险较高的网络健康故障，将故障状态记录在网关的EEPROM中，同时发送报警信息至组合仪表或者音响***进行报警。所有记录在EEPROM中的风险记录，可以通过诊断工具清除；和/或，步骤(3)中，网关内部集成软件防火墙，对网络数据进行双向的过滤，网关实时检测双向的数据，对非法数据传输或者非法诊断请求按照对整车网络风险的危害进行分级，对于危害等级较低的非法数据或者非法诊断请求记录在网关的EEPROM中；对于危害等级较高的非法数据或非法诊断请求，网关可停止数据转发或者拒绝非法诊断请求，并将信息记录在网关的EEPROM中，同时发送报警信息至组合仪表或者音响***进行报警。所有记录在EEPROM中的风险记录，可以通过诊断工具清除。
10.如权利要求9所述的基于网关的车辆功能集中控制方法，其特征在于，步骤(1-3-4)中网关通过逻辑运算发送网络信号，通过提升发动机转速增加发电机发电量，步骤(1-3-5)中网关根据车载电器的重要等级发送相应的降低或关闭负载的网络信号，组合仪表提示用户“进入节能降低功率模式”或“进入节能关闭用电器模式”；和/或，所述双向过滤一方面是对不同网段的数据转发的合法性验证，仅进行合法数据的转发；另一方面对外部诊断请求，除了国际标准要求的安全进入验证以外，还需要对请求的合法性、频次以及请求内容的合法性进行验证。
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