CN114461070A - 用于实现车载虚拟现实的***、方法和车辆 - Google Patents

用于实现车载虚拟现实的***、方法和车辆 Download PDF

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艾铁成
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Abstract

本发明涉及一种用于实现车载虚拟现实的***、方法和车辆。该***包括通信地耦合的第一ECU和第二ECU，其特征在于，第一ECU被配置为向第二ECU发送第一指令，第一指令包含用于生成虚拟三维影像的参数；以及第二ECU被配置为响应于所述第一指令生成所述虚拟三维影像。本发明提出的用于实现车载虚拟现实的方案能够实现跨设备的处理资源调用，以在设备影像处理能力不足时利用其他设备的处理资源进行虚拟三维影像的处理，还可以提高体验者的环境沉浸感。

Description

用于实现车载虚拟现实的***、方法和车辆
技术领域
本发明涉及汽车电子电器领域，具体地涉及一种用于实现车载虚拟现实的***、方法和车辆。
背景技术
目前汽车已经逐渐成为用户的第二生活空间，用户对汽车娱乐性的需求越来越多、要求越来越高。车载的智能座舱电子控制单元（ECU）由车载娱乐主机（IVI）、智能驾驶主机（AD）、车载麦克风（MIC）、车载功放组成，其中车载娱乐主机和智能驾驶主机彼此独立。智能驾驶主机内存容量大，计算能力强，***封闭；而车载娱乐主机注重逻辑功能运算，其计算能力和图形处理能力有限。
当在车载娱乐主机上运行虚拟现实（VR）应用时，虚拟现实设备（例如，VR眼镜）的双眼分辨率最大只有3200*1600，屏幕刷新率只有60Hz，图像清晰度低，流畅性差。此外，由于通用虚拟现实扬声器的立体声效果差，且普遍不支持环绕式立体声，从而给用户带来了极差的体验。
发明内容
按照本发明的一个方面，提供了一种用于实现车载虚拟现实的***，该***包括通信地耦合的第一ECU和第二ECU，其特征在于，第一ECU被配置为向第二ECU发送第一指令，该第一指令包含用于生成虚拟三维影像的参数；以及第二ECU被配置为响应于第一指令生成虚拟三维影像。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的***中，第一ECU为车载娱乐主机并且第二ECU为智能驾驶主机。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的***中，第二ECU还配置为在初始化后向第一ECU发送中断信号，该中断信号指示第二ECU的一个或多个计算单元的处理资源能够被第一ECU调用。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的***中，第一ECU还配置为响应于中断信号枚举第二ECU的一个或多个计算单元，在枚举成功后启动心跳并持续检测心跳信号。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的***中，第二ECU还配置为：将虚拟三维影像发送到虚拟现实设备以供显示；从虚拟现实设备接收由集成在虚拟现实设备上的传感器采集的传感器数据；以及将传感器数据发送到第一ECU。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的***中，将传感器数据发送到第一ECU包括：通过高速串行计算机扩展总线标准将摄像头传感器数据发送到第一ECU；以及通过串行***设备接口将其他传感器数据发送到第一ECU。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的***中，第一ECU还配置成：接收来自第二ECU的传感器数据；接收来自人机交互设备的控制信号；接收来自音频输入设备的语音信号；以及基于传感器数据、控制信号、语音信号生成第一指令和音频信号。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的***中，第一ECU还配置为将音频信号发送至车载功放以将音频信号渲染为环绕立体声。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的***中，人机交互设备包括控制手柄和/或虚拟现实设备，并且音频输入设备包括车载麦克风和/或虚拟现实设备。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于利用车辆电子***实现车载虚拟现实的方法，车辆电子***包括通信地耦合的第一ECU和第二ECU，其特征在于，方法包括下列步骤：A、由第一ECU生成第一指令，第一指令包含用于生成虚拟三维图像的参数；B、由第二ECU通过总线的方式接收来自第一ECU的第一指令；C、响应于第一指令，由第二ECU生成虚拟三维影像。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，第一ECU为车载娱乐主机并且第二ECU为智能驾驶主机。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，步骤A包括：A1、由第二ECU在初始化后向第一ECU发送中断信号，中断信号指示第二ECU的一个或多个计算单元的处理资源能够被第一ECU调用；A2、响应于中断信号，由第一ECU枚举第二ECU的一个或多个计算单元，在枚举成功后启动心跳并持续检测心跳信号；以及A3、响应于检测到心跳信号，由第一ECU生成第一指令。
作为以上方案的替代或补充，根据本发明一实施例的方法还包括：D、由第二ECU将虚拟三维影像发送到虚拟现实设备以供显示；E、由第二ECU从虚拟现实设备接收由集成在虚拟现实设备上的传感器采集的传感器数据；以及F、由第二ECU将传感器数据发送到第一ECU。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，步骤F包括：F1、由第二ECU通过高速串行计算机扩展总线标准将摄像头传感器数据发送到第一ECU；以及F2、由第二ECU通过串行***设备接口将其他传感器数据发送到第一ECU。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，步骤A包括：A4、由第一ECU接收来自第二ECU的传感器数据、来自人机交互设备的控制信号、来自音频输入设备的语音信号；以及A5、由第一ECU基于传感器数据、控制信号、语音信号生成第一指令和音频信号。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，步骤A5还包括：由第一ECU将音频信号发送至车载功放以将音频信号渲染为环绕立体声。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，人机交互设备包括控制手柄和/或虚拟现实设备，并且音频输入设备包括车载麦克风和/或虚拟现实设备。
按照本发明的又一个方面，提供了一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据本发明一个方面的任一实施例所述的***。
一方面，本发明提出的用于实现车载虚拟现实的方案能够实现跨设备的处理资源调用，以在设备影像处理能力不足时利用其他设备的处理资源进行虚拟三维影像的处理。例如，智能座舱中的车载娱乐主机可以通过总线的方式（例如，高速串行计算机扩展总线标准(PCIe)）调用智能驾驶主机的计算单元，以进行图形绘制和图像渲染，从而增强虚拟现实的分辨率和刷新率，提高了虚拟现实影像的清晰度和流畅度。
另一方面，根据本发明的一些实施例能够利用车载功放将虚拟现实应用的音频渲染为环绕式立体声，从而提高体验者的环境沉浸感。
附图说明
本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。附图包括：
图1为根据本发明的一个实施例的用于将第二ECU的计算单元挂载到第一ECU的示意性流程图；
图2为按照本发明一个实施例的用于实现车载虚拟现实的***20的示意性框图；以及
图3为按照本发明一个实施例的用于利用车辆电子***实现车载虚拟现实的方法30的示意性框图。
具体实施方式
在本说明书中，参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。
需要说明的是，本文中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述对象在时间、空间、大小等方面的顺序。此外，除非另外特别指明，本文中的术语“包括”、“具备”以及类似表述意在表示不排他的包含。
在本说明书中，术语“车辆”或者其它类似的术语包括一般的机动车辆，例如乘用车（包括运动型多用途车、公共汽车、卡车等）、各种商用车等等，并包括混合动力汽车、电动车、插电式混动电动车等。混动动力汽车是一种具有两个或更多个功率源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。
在本说明书中，术语“耦合”应当理解为包括在两个单元之间直接传送电能量或电信号的情形，或者经过一个或多个第三单元间接传送电能量或电信号的情形。
在本说明书中，智能座舱电子控制***根据功能划分为若干个功能块（例如，智能驾驶主机、信息娱乐主机），每个功能块可以由电子控制单元（ECU）为主导。示例性地，各个功能块可通过诸如CAN和FlexRay之类的通信总线进行通信，也可通过诸如以太网之类的高传输性能网络进行通信。
智能驾驶主机由一颗或多颗计算力强大的芯片组成，其可以提供智能驾驶所需要的数据处理运算及判断能力，包括对毫米波雷达、摄像头、激光雷达、GPS、惯性导航等设备的数据处理工作，还可以同时绘制多张分辨率超过4K的图形并渲染多张图片。智能驾驶主机支持OpenGL ES、Vulkan、CUDA、Open CV以及深度学习框架和算法。
车载信息娱乐主机（IVI）是一种车载综合信息处理***，其能够实现包括三维导航、实时路况、IPTV、辅助驾驶、故障检测、车辆信息、车身控制、移动办公、无线通讯、基于在线的娱乐功能及TSP服务等一系列应用。当在车载信息娱乐主机上运行虚拟现实应用时，车载信息娱乐主机的计算能力和图形处理能力往往不能满足虚拟三维影像的清晰度要求。
本发明创新地提出将智能驾驶主机的计算单元挂载到车载娱乐主机，以生成娱乐***计算中心，作为车载娱乐主机的独立显卡，以负责生成虚拟三维影像（例如，绘制图形、图像渲染）。下文中将结合图1详细描述计算单元的挂载过程。
在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的各示例性实施例。
现在参考图1，图1为根据本发明的一个实施例的用于将第二ECU的计算单元挂载到第一ECU的示意性流程图。
在步骤S101中，第一ECU和第二ECU上电并进行初始化。示例性地，第一ECU为车载娱乐主机，第二ECU为智能驾驶主机。
在步骤S102中，在完成初始化后，第二ECU向第一ECU发送中断信号，该中断信号指示第二ECU的一个或多个计算单元的处理资源能够被第一ECU调用。示例性地，第二ECU中的每个计算单元可以分别向第一ECU发送中断信号，以向第一ECU逐一表明其可否被调用。替代地，第二ECU可以仅向第一ECU发送一次中断信号，以向第一ECU表明其各个计算单元可否被调用。
可选地，在步骤S102，可以先由第一ECU向第二ECU发送中断请求，第二ECU响应于该中断请求向第一ECU发送中断信号。
在步骤S103中，响应于接收到的中断信号，第一ECU枚举第二ECU的一个或多个计算单元，在枚举成功后启动心跳并持续检测心跳信号（步骤104）。
在本说明书中，枚举（Enumerate）操作意指第一ECU从第二ECU读取其一个或多个计算单元的信息（诸如第二ECU的设备类型信息、第二ECU所支持的配置信息、产品ID、计算单元的存储容量信息、计算单元的地址信息等）以用于向第二ECU分配驱动资源，若枚举不成功，就放弃向第二ECU分配驱动资源。
可选地，在第一ECU成功读取第二ECU的上述信息之后，第一ECU可以决定是否调用第二ECU的计算单元以及具体调用哪一个或哪些计算单元。可选地，第一ECU接着向第二ECU发送控制请求，以表明第一ECU与第二ECU成功建立资源调用关系，即枚举操作成功。
在本说明书中，心跳信号意指第一ECU在与第二ECU的通信中要发送或接收一种信号，用来判断通信是处于正常状态还是中断状态。示例性地，在第一ECU成功枚举第二ECU的一个或多个计算单元之后，第一ECU可以每隔一段时间向第二ECU发送第一数据包，如果第二ECU成功接收到第一数据包，第二ECU将向第一ECU发送第二数据包。如果第一ECU成功接收到来自第二ECU的第二数据包，则表明第一ECU与第二ECU的通讯链路处于正常状态；如果第一ECU未成功接收到来自第二ECU的第二数据包，则表明第一ECU与第二ECU的通讯链路处于中断状态。
在步骤S104中，如果第一ECU未成功接收到来自第二ECU的心跳信号，则进入异常处理（步骤S105）。示例性地，如果第一ECU未成功接收到来自第二ECU的第二数据包，则第一ECU将停止向第二ECU发送图像处理命令。
继续参考图2，图2为按照本发明一个实施例的用于实现车载虚拟现实的***20的示意性框图。图2所示的***20包括第一ECU 201和第二ECU 202，其中第一ECU 201与第二ECU 202通信地耦合。可选地，第一ECU 201为车载娱乐主机，第二ECU 202为智能驾驶主机。图2所示的第一ECU 201与第二ECU 202可用于实施图1中的挂载流程。
示例性地，第一ECU 201与第二ECU 202通过高速串行计算机扩展总线（PCIe）、串行***设备接口（SPI）通信地耦合。
示例性地，第二ECU 202可以通过通用串行总线（USB C）连接到虚拟现实设备203（例如，VR眼镜、VR头戴式设备），也可以通过以太网之类的高传输性能网络与虚拟现实设备进行通信。虚拟现实设备203上可以集成有显示单元（例如，高分辨率显示屏）以及一个或多个传感器，例如速度传感器、加速度计、磁力计、陀螺仪、距离传感器、超声传感器、摄像头传感器等，以用于采集虚拟现实设备所在的环境信息。可选地，虚拟现实设备203上还可以集成有音频输入单元以用于接收用户的语音输入。可选地，虚拟现实设备203上还可以集成有人机交互单元，例如，虚拟现实设备203可以接收来自用户的控制指令（例如，按键输入）。
示例性地，第一ECU 201可以通过通用串行总线（USB C）或者蓝牙等方式连接到人机交互设备204（例如，智能手柄）。
示例性地，在***20上电之后，可以按照如图1中所述的步骤将第二ECU 202的一个或多个计算单元挂载到第一ECU 201以生成第一ECU 201的计算中心，用于负责生成虚拟三维影像（例如，绘制图形、图像渲染）以供虚拟现实设备使用。
示例性地，可以在第一ECU 201（例如，车载娱乐主机）上加载并运行虚拟现实应用。可选地，在成功挂载之后（即，第一ECU 201能够持续检测到来自第二ECU 201的心跳信号），第一ECU 201可以向第二ECU 201发送第一指令，该第一指令包含用于生成虚拟三维影像的参数，例如包括图像生成参数、图像渲染参数等。
响应于接收到第一指令，第二ECU 201可以基于第一指令中包含的参数生成虚拟三维影像。示例性地，虚拟三维影像的生成包括高清虚拟三维影像的绘制以及渲染。
第二ECU 201可以例如通过通用串行总线（USB C）将生成的虚拟三维影像发送到虚拟现实设备203以供显示。同时，虚拟现实设备203可以将其采集到的传感器数据通过通用串行总线（USB C）发送至第二ECU 201。
示例性地，第二ECU 201接收到传感器数据后可以通过总线的方式将其转发给第一ECU 201。可选地，第二ECU 201可以通过高速串行计算机扩展总线（PCIe）将摄像头传感器数据发送到第一ECU 201，并通过串行***设备接口（SPI）将其他传感器数据发送到第一ECU 201。
示例性地，第一ECU 201还可以通过通用串行总线（USB C）或者蓝牙等方式接收来自人机交互设备204的控制信号、和来自音频输入设备的语音信号。可选地，人机交互设备204可以包括控制手柄和/或集成在虚拟现实设备203上的人机交互单元，并且音频输入设备可以包括车载麦克风和/或集成在虚拟现实设备203上的语音输入单元。
第一ECU 201可以基于接收到的传感器数据、控制信号、语音信号生成第一指令和音频信号。
示例性地，运行在第一ECU 201上虚拟现实应用将接受到的传感器数据、控制信号、语音信号进行数据融合，并发送包括第一指令和音频信号的一系列控制指令。如上文中所述，该第一指令包含用于生成虚拟三维影像的参数，例如包括图像生成参数、图像渲染参数等。
可选地，第一ECU 201可以将音频信号发送至车载功放以将音频信号渲染为环绕立体声，并通过扬声器进行播放。
继续参考图3，图3为按照本发明一个实施例的用于利用车辆电子***实现车载虚拟现实的方法30的示意性框图。该车辆电子***可以是图2中所示的***20。
在步骤S301中，第一ECU生成第一指令，该第一指令包含用于生成虚拟三维图像的参数。
可选地，步骤S301可以包括：由第二ECU在初始化后向第一ECU发送中断信号，中断信号指示第二ECU的一个或多个计算单元的处理资源能够被第一ECU调用；响应于中断信号，由第一ECU枚举第二ECU的一个或多个计算单元，在枚举成功后启动心跳并持续检测心跳信号；以及响应于检测到心跳信号，由第一ECU生成第一指令。
可选地，步骤S301可以包括：由第一ECU接收来自第二ECU的传感器数据、来自人机交互设备的控制信号、来自音频输入设备的语音信号；以及由第一ECU基于传感器数据、控制信号、语音信号生成第一指令和音频信号。
可选地，步骤S301可以包括由第一ECU将音频信号发送至车载功放以将音频信号渲染为环绕立体声。
在步骤S302中，由第二ECU通过总线的方式接收来自第一ECU的第一指令。
在步骤S303中，响应于第一指令，由第二ECU生成虚拟三维影像。
可选地，方法30还可以包括S304。在步骤S304中，由第二ECU将虚拟三维影像发送到虚拟现实设备以供显示。
可选地，方法30还可以包括S305。在步骤S305中，由第二ECU从虚拟现实设备接收由集成在虚拟现实设备上的传感器采集的传感器数据.
可选地，方法30还可以包括S306。在步骤S306中，由第二ECU将传感器数据发送到第一ECU。可选地，步骤S306可以包括：由第二ECU通过高速串行计算机扩展总线标准将摄像头传感器数据发送到第一ECU；以及由第二ECU通过串行***设备接口将其他传感器数据发送到第一ECU。
按照本发明的另一方面，还提供了一种车辆，该车辆包括如图2中所示的***。
按照本发明的一些实施例，运行虚拟现实应用的车载娱乐主机能够调用智能驾驶主机的计算资源，以在车载娱乐主机的影像处理能力不足时，利用智能驾驶主机的计算资源进行虚拟三维影像的处理，从而提高娱乐主机的计算能力和图形处理能力，将虚拟现实的分辨率增大到4K及以上，刷新率提高到90Hz及以上，从而提高虚拟现实的清晰度和流畅性。
按照本发明的一些实施例，可以将虚拟现实的音频发送到车载功放，以利用车载功放将音频渲染为环绕式立体声，从而提高音频的音质，增强用户的环境沉浸感。
应当理解的是，本发明附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或者在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
还应当理解的是，在一些备选实施例中，前述方法中所包括的功能/步骤可以不按流程图所示的次序来发生。例如，依次示出的两个功能/步骤可以基本同时执行或甚至逆序执行。这具体取决于所涉及的功能/步骤。
另外，本领域技术人员容易理解，本发明的上述一个或多个实施例提供的方法可通过计算机程序来实现。例如，当存有该计算机程序的计算机存储介质（例如U盘）与计算机相连时，运行该计算机程序即可执行本发明的一个或多个实施例的方法。
以上尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1. 一种用于实现车载虚拟现实的***，包括通信地耦合的第一ECU和第二ECU，其特征在于，
所述第一ECU被配置为向所述第二ECU发送第一指令，所述第一指令包含用于生成虚拟三维影像的参数；以及
所述第二ECU被配置为响应于所述第一指令生成所述虚拟三维影像。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一ECU为车载娱乐主机并且所述第二ECU为智能驾驶主机。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述第二ECU还配置为在初始化后向所述第一ECU发送中断信号，所述中断信号指示所述第二ECU的一个或多个计算单元的处理资源能够被所述第一ECU调用，
优选地，所述第一ECU还配置为响应于所述中断信号枚举所述第二ECU的一个或多个计算单元，在枚举成功后启动心跳并持续检测心跳信号。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述第二ECU还配置为：
将所述虚拟三维影像发送到虚拟现实设备以供显示；
从所述虚拟现实设备接收由集成在所述虚拟现实设备上的传感器采集的传感器数据；以及
将所述传感器数据发送到所述第一ECU，
优选地，将所述传感器数据发送到所述第一ECU包括：
通过高速串行计算机扩展总线标准将摄像头传感器数据发送到所述第一ECU；以及
通过串行***设备接口将其他传感器数据发送到所述第一ECU，
优选地，所述第一ECU还配置成：
接收来自所述第二ECU的所述传感器数据；
接收来自人机交互设备的控制信号；
接收来自音频输入设备的语音信号；以及
基于所述传感器数据、所述控制信号、所述语音信号生成所述第一指令和音频信号，
优选地，所述第一ECU还配置为将所述音频信号发送至车载功放以将所述音频信号渲染为环绕立体声，
优选地，所述人机交互设备包括控制手柄和/或所述虚拟现实设备，并且所述音频输入设备包括车载麦克风和/或所述虚拟现实设备。
5.一种用于利用车辆电子***实现车载虚拟现实的方法，所述车辆电子***包括通信地耦合的第一ECU和第二ECU，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
A、由所述第一ECU生成第一指令，所述第一指令包含用于生成虚拟三维图像的参数；
B、由所述第二ECU通过总线的方式接收来自第一ECU的第一指令；
C、响应于所述第一指令，由所述第二ECU生成所述虚拟三维影像。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一ECU为车载娱乐主机并且所述第二ECU为智能驾驶主机。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤A包括：
A1、由所述第二ECU在初始化后向所述第一ECU发送中断信号，所述中断信号指示所述第二ECU的一个或多个计算单元的处理资源能够被所述第一ECU调用；
A2、响应于所述中断信号，由第一ECU枚举所述第二ECU的一个或多个计算单元，在枚举成功后启动心跳并持续检测心跳信号；以及
A3、响应于检测到所述心跳信号，由所述第一ECU生成所述第一指令。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括：
D、由所述第二ECU将所述虚拟三维影像发送到虚拟现实设备以供显示；
E、由所述第二ECU从所述虚拟现实设备接收由集成在所述虚拟现实设备上的传感器采集的传感器数据；以及
F、由所述第二ECU将所述传感器数据发送到所述第一ECU，
优选地，步骤F包括：
F1、由所述第二ECU通过高速串行计算机扩展总线标准将摄像头传感器数据发送到所述第一ECU；以及
F2、由所述第二ECU通过串行***设备接口将其他传感器数据发送到所述第一ECU，
优选地，步骤A包括：
A4、由所述第一ECU接收来自所述第二ECU的所述传感器数据、来自人机交互设备的控制信号、来自音频输入设备的语音信号；以及
A5、由所述第一ECU基于所述传感器数据、所述控制信号、所述语音信号生成所述第一指令和音频信号，
优选地，步骤A5还包括：
由所述第一ECU将所述音频信号发送至车载功放以将所述音频信号渲染为环绕立体声。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述人机交互设备包括控制手柄和/或所述虚拟现实设备，并且所述音频输入设备包括车载麦克风和/或所述虚拟现实设备。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-4中任意一项所述的***。
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