用于管理车辆中的至少一个应用的至少一个无线连接服务的方法和电子控制单元与流程

用于管理车辆中的至少一个应用的至少一个无线连接服务的方法和电子控制单元
1.本发明涉及一种用于管理车辆中的至少一个应用的至少一个无线连接服务的方法和电子控制单元，其中，该车辆包括运行至少一个无线连接的若干连接装置。
2.在过去几年中，越来越多的车辆开始配备有各种不同配置的连接功能，比如蜂窝、wi-fi、蓝牙/低功耗、gnss(全球导航卫星系统)、以及广播无线电。每个连接功能基于相关联的标准(例如，蜂窝——2g/3g/4g/5g、wi-fi——11n/ac/ax、蓝牙——bt3/4/5、gnss——多频精密定位)持续发展。针对新的汽车用例以及如v2x(所谓的车联万物)、uwb(超宽带)、lpwan(低功率广域网)等杀手级应用的附加连接解决方案正在兴起。而且，千兆位以太网因附接到车内连接组以实现多媒体内容流量的高数据传送而越来越受欢迎。由于若干不同的原因，车内连接功能位于车辆内的许多不同位置。典型的形状因子包括tcu(远程信息处理控制单元)盒，其包含紧急呼叫、蜂窝数据传送以及如can/以太网(can——控制器局域网)等有线连接。另一示例性类型是可以附接在所谓的ivi(车内信息娱乐)系统上的独立的模块级连接解决方案。另一解决方案是基于所谓的连接网关(即一般网关盒的增强版本)，该连接网关是连接放置的另一目标区域，从而可以同时支持无线连接功能和有线连接功能。最后，智能天线是车内连接解决方案的最新概念，其位置通常是车顶区域，其中将一堆天线和电子板集成在一起，使得可以通过保证所需的连接性能来以更低的布线连接复杂性实现同轴电缆节省和车辆重量减轻。
3.随着许多连接功能集成到车辆中，由于使用车内连接解决方案来支持各种汽车用例，因此需要克服一些严峻的挑战。这些挑战包括
[0004]-伴随着更高的功率耗散而不断增加的热量，
[0005]-在有限的电源预算下不断增加的功耗
[0006]-由于各种不同的车辆设计理念导致的机械尺寸限制
[0007]-由于电磁功率辐射(尤其是sar——比吸收率)导致的rf(射频)性能限制，
[0008]-对于特定的汽车用例支持，在任何车内连接失败或故障的情况下，缺乏(多个)备用连接解决方案，
[0009]-车辆制造商对比如蜂窝+wifi、蜂窝+以太网、v2x+gnss等不同连接解决方案的跨功能操作提出了更高的功能要求，
[0010]-为自动驾驶的导航/hd地图及车内连接进行更高的功能优化。
[0011]
全功能连接操作需要克服的主要挑战尤其是：
[0012]
》伴随着高功率耗散，会产生越来越多的热量，并且这会导致连接故障、操作失败或者甚至电路崩溃。
[0013]
》由于车内连接操作带来的大量数据流量负载，功耗会按需增加，并且这也会对有限的功率预算造成严重影响。
[0014]
》由于车内连接的放置(比如车顶)导致了电磁功率辐射问题的发生，任何违反sar的行为都需要进行管理。
[0015]
》由于热量或物理损坏，可能会发生车内连接失败或故障
[0016]
》缺乏对自动驾驶的车内连接及导航/hd地图(hd——高细节)的功能优化。
[0017]
在下文中，术语“连接服务(connectivity service)”是指为在车辆的电子控制单元(ecu)中运行的应用软件提供的数据传输服务，其中，该数据传输服务包括在应用与车辆外部的通信伙伴之间传送数据。数据的传输是基于一个单一的无线连接或若干组合的无线连接实现的。每个无线连接由在下文中称为连接装置的相应电子电路系统操作或运行。连接装置可以链接到包括一个或多个天线的天线配置。
[0018]
本发明的目的是提供对车辆中一个或多个应用的相应连接服务的管理，使得底层连接装置避免至少一些上述技术问题。
[0019]
该目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求、以下描述以及附图中指明了本发明的方便且重要的进一步实施例的有利改进。
[0020]
本发明提供了一种用于管理车辆中的至少一个应用的至少一个无线连接服务的方法。本发明基于这样一种设置，即车辆包括运行至少一个无线连接的若干连接装置。如上所述，相应的无线连接服务基于至少一个无线连接。
[0021]
根据本发明的方法，连接管理单元icmu执行以下步骤：
[0022]-操作链路质量估计器lqe，用于确定这些连接装置中的每一个的相应无线连接的相应链路质量度量lqm，
[0023]-操作传输tx功率估计器tpe，用于确定每个连接装置的相应平均辐射传输功率p
t
以及相应sar水平p
sar_pwr
和相应功耗pc，
[0024]-操作服务质量qos估计器qse，用于确定相应qos模式度量qmm，该qmm量化这些连接装置中的每一个的相应无线连接针对至少一个预定义流量类型t执行该相应无线连接服务的适合性，
[0025]-操作连接度量生成器cmg，用于提供连接装置主映射cdmm，该cdmm列出了链路质量估计器lqe、tx功率估计器tpe、以及qos估计器qse的输出。
[0026]
当至少一个应用发信号通知对相应无线连接服务的相应需求时，连接管理单元icmu执行以下步骤
[0027]-基于应用的服务类别(例如服务类别流式app(如视频流)或交互式app(如互联网浏览或电话或视频会议)或非实时数据传送(如数据下载)之一)为相应的应用(app)确定相应的流量类型t，
[0028]-操作连接模式选择器cms，用于为每个连接服务选择这些连接装置中预定义连接评估函数能产生最大化结果至少一个连接装置，其中，该连接评估函数将所确定的流量类型t的cdmm的预定义数据集或数据子集映射到相应评估值上，以及
[0029]-使用每个所选择的连接装置的相应无线连接来建立该相应无线连接服务。
[0030]
本发明的益处在于，连接服务是基于在需要时提供优化的链路质量并且同时将功耗最小化的那些连接装置建立的。应用可以发信号通知对用于与外部服务或装置(即车辆外部)交换数据的连接服务的需要或需求，并且该方法将选择在连接评估函数的意义上最优的无线连接，从而考虑链路质量、传输功率限制(sar)和可用的qos模式。该应用将以最优的可用无线连接选择得到服务。
[0031]
所描述的lqe、tpe、qse和cmg可以基于具有处理器、存储器、电源和接口功能的电子处理器电路系统的软件实施方式来实施。它们可以定期更新其输出(例如lqm、qmm)，并且
cdmm可以相应地更新。可以灵活地调整更新间隔，因为它取决于需要为特定实施方式案例进行定制的方式，比如在毫秒到分钟的范围内(例如1ms到10min)。在这样的更新之后，已经运行的连接服务可以基于连接评估函数进行重新配置。
[0032]
本发明还包括提供附加技术优点的实施例。
[0033]
一个实施例包括：这些连接装置设置在n个电子控制单元ecu中，其中，索引为i，并且每个ecui提供这些连接装置中的ki个连接装置，使得每个连接装置由其ecui的索引i和该ecui的这ki个连接装置的索引j标识，并且其中，为了选择该至少一个连接装置，对以下连接评估函数执行以下最大化处理：
[0034][0035]
其中，
[0036]wi，j
是第i个ecu和其第j个连接装置的预定义加权因子，
[0037]
r(i，j)是第i个ecu和其第j个连接装置的效用函数，定义如下
[0038]
r(i，j)＝δ{qmm(i，j，t)，lqm(i，j)}，其中，δ{}是用于组合qmm和lqm的预定义函数。w
i，j
和δ{}可以由本领域技术人员选择以使本发明的方法适应特定型号车辆的需要。
[0039]
p
t
(i，j)是第i个ecu和第.j个连接装置的平均辐射功率，
[0040]
pc(i，j)是第i个ecu和第j个连接装置的功耗。
[0041]
p
t
(i，j)可以是以第i个ecu和第j个连接装置操作所请求的连接服务所需的附加传输功率值，
[0042]
pc(i，j)可以是以第i个ecu和第.j个连接装置操作所请求的连接服务所需的附加功耗值。
[0043]
可以在所有可用的连接装置(即所有索引i，j)上执行最大化处理max()。可以排除过热或因其他原因停用的连接装置。
[0044]
一个实施例包括连接管理单元icmu的以下附加步骤：检测每个连接装置的连接装置之一是否过热，如果检测到过热连接装置，则启动热管理功能，并且如果热管理功能未能减轻过热，则将该连接装置从选择中排除。这样做的益处在于，在连接服务的管理中也考虑了热问题。
[0045]
一个实施例包括：热管理功能包括以下步骤：
[0046]-操作热状态监测器tsm，用于为每个连接装置的不同温度范围确定可用的相应热减轻模式tmm，并且如果该连接装置的温度处于另一新tmm的温度范围内，则从当前tmm切换到该新tmm，和/或
[0047]-如果根据预定义兼容性标准，这些连接装置中的另一个连接装置的无线连接与该过热连接装置的无线连接兼容，则切换到该另一个连接装置，和/或
[0048]-找到互通连接装置并且将该过热连接装置的数据流量的一部分路由到该互通连接装置而不是该过热连接装置。
[0049]
因此，随着环境中的热量伴随着高功率耗散而变得更高，可以考虑进行功能级热管理来避免如操作失败或电路崩溃等最坏的情况。也就是说，可以将某种类型的热减轻机制应用于其自身的连接服务(例如，蜂窝、wi-fi)，使得可以防止任何故障或系统崩溃。这些
热减轻方法可以包括：数据节流、最大tx功率回退、限制/禁用数据传输模式、语音呼叫关闭或服务模式简化。附加地或可替代地，另一连接装置可以用于连接服务和/或数据流量的至少一部分可以通过另一连接装置进行路由。应当注意，在检测到过热连接装置时，已经运行的连接服务可以由热管理功能重新配置。兼容性标准可以定义，要接管数据流量的新连接装置必须支持与过热连接装置相同的流量类型t。
[0050]
一个实施例包括：热状态监测器tsm包括：
[0051]-接收这些连接装置中的每一个的传感器数据，
[0052]-生成这些连接装置的温度水平tl的映射表，
[0053]-为这些连接装置中的每一个生成这些热减轻模式tmm与温度阈值水平th的查找表，其中，这些温度水平tl各自描述包括若干温度值的温度范围，并且其中，该相应温度阈值水平th指示这些温度水平tl之一。使用温度范围的益处在于，在不同的热减轻模式tmm之间切换时实现了滞后效应。
[0054]
一个实施例包括：热减轻模式tmm包括以下各项中的至少一项：数据节流、最大tx功率回退、限制/禁用数据传输模式、关闭、或服务模式简化。应当注意的是，热减轻模式tmm也可能对链路质量和qos模式产生影响，因为例如数据节流可能会降低无线连接的带宽。因此，在切换到另一热减轻模式tmm之后，已经运行的连接服务可以基于连接评估函数被重新配置或重新分布到至少一个其他连接装置上。
[0055]
一个实施例包括：热管理功能包括：
[0056]-验证应用该热管理功能导致每个无线连接的传输功率p
t
低于每个连接装置的相应sar水平p
sar_pwr
，和/或
[0057]-验证应用该热管理功能导致链路质量符合每个正在运行的连接服务所需的qos模式度量qmm。这防止了任何正在运行的连接服务发生不利的改变，因为这种改变可能因应用例如不同的热减轻模式而引起。
[0058]
一个实施例包括：传输功率估计器tpe包括：
[0059]-接收用信号表示人体与该相应连接装置所使用的相应天线配置(即，一个或多个天线)的接近度的接近度传感器数据，
[0060]-基于该接近度传感器数据确定该相应sar水平p
sar_pwr
。因此，sar水平有益地适应车辆中的当前情况。接近度传感器数据可以由例如具有图像处理单元的相机、接近度传感器和/或座椅占用传感器生成。对于电磁功率辐射，违反sar可能很严重，因为其具有全球标准准则的限制。sar是由电磁功率辐射引起的，并且如果任何连接传输以最大功率水平操作，则根据连接装置位置与人类头部/身体之间的距离，可能会违反sar。尤其是对于所谓的智能天线(自适应天线)，由于车内连接的放置(比如车顶)，当乘客坐在座椅上并且他们的头部可能靠近装置时，就可能会出现这个问题。然而，接近度传感器可以用于对连接装置进行编程，以在装置接近人体部位时降低rf发射功率。
[0061]
一个实施例包括：传输功率估计器tpe另外包括：
[0062]-接收这些连接装置中的每一个的tx功率信息，
[0063]-为该连接装置主映射cdmm生成这些连接装置的tx功率δ度量tpm的映射表，其中，对于该相应连接装置，该tx功率δ度量tpm被计算为：
[0064]
tpm＝p
sar_pwr-p
t
[0065]
其中，tpm需要大于或等于0。tpm可以有益地用于确定哪个连接装置在达到其sar水平之前可以承受多少额外的数据流量。这导致了用于为新需求的连接服务选择特定连接装置的附加标准，因为建立连接服务在所选择的连接装置中导致了额外的数据流量。p
t
可以是当前功率水平(没有所请求的连接服务)，以便监测剩余净空，或者可以是包括连接服务的功率水平，以便验证用相应连接装置执行连接服务不会导致值tpm《0。
[0066]
一个实施例包括：链路质量估计器lqe包括：
[0067]-接收这些连接装置中的每一个的链路质量信息，
[0068]-根据该链路质量信息生成这些连接装置的链路质量度量lqm的查找表，其中，该链路质量度量lqm指示一组测量值，特别是已知测量值snr、rssi、per，和/或
[0069]-根据该链路质量信息、根据这些连接装置的链路质量度量lqm生成链路质量水平lql的映射表，其中，该链路质量水平lql将各个给定连接装置的连接质量指示为p个水平，特别是指示为高度稳定、稳定、不稳定、高度不稳定之一。使用这样的表减少了用于确定最优连接装置的处理时间。
[0070]
一个实施例包括：这些连接装置设置在n个电子控制单元ecu中，其中，索引为i，并且每个ecui提供这些连接装置中的中ki个连接装置，使得每个连接装置由其ecui的索引i和ecui的这ki个连接装置的索引j标识，并且其中，该qos估计器qse包括：
[0071]-接收这些连接装置的所支持的k个qos模式分量m
ijq
，
[0072]-生成这些连接装置的qos模式度量qmm的映射表，其中，该相应qmm被计算为
[0073][0074]
其中，
[0075]
qmm(
·
)是第i个ecu和其第j个连接装置的qos模式度量，
[0076]
t是该流量类型索引，
[0077]
wq是用于用信号表示第q个qos模式度量的预定义优先级水平的预定义权重值，并且
[0078]fq
(m
ijq
)是该第q个qos模式分量m
ijq
的预定义函数。
[0079]
这样做的益处在于，对于给定的流量类型t，连接装置的适合性以单一值表示。fq()允许组合不同单位的值(例如以毫秒为单位的延迟和以比特每秒为单位的带宽)。
[0080]
一个实施例包括：提供以下量中的至少一个作为这些qos模式分量m
ijq
：包吞吐量、错误率、延迟、带宽、抖动。
[0081]
一个实施例包括：提供背景、尽力服务、语音、视频中的至少一个作为这些预定义流量类型t。例如，ip语音voip电话呼叫的流量类型是“语音”。
[0082]
一个实施例包括以下附加步骤：
[0083]-基于该连接装置主映射cdmm生成连接质量数据映射cqdm，以通过使用预定义的平均函数在预定义的平均时间间隔t内对cdmm的预定义数据集或数据子集进行时间量化来指示每个无线连接的车内连接装置质量水平，和/或
[0084]-通过以下方式生成连接区图czm：通过利用该连接质量数据映射cqdm映射到预定义连接区中，使得cqdm的数据根据其所应用的位置映射到地理位置信息上，从而对地理位
置进行地理量化。合适的平均函数可以包括在时间间隔t内对相应度量值(例如tmm、qmm、lqm、lql)进行求和或积分，可以使用。这种映射可以用于规划连接服务。例如，可以通过选择连接装置来提供对已知路线的提前规划，该规划能够至少为该连接装置提供从该连接装置的czm得出的预定义的最小可靠性值。
[0085]
该方法还包括所描述的实施例的特征的组合。
[0086]
本发明还包括一种具有电子处理器电路系统的电子控制单元，其中，该电子控制单元被设计为控制以下两者之间的数据流量：a)运行至少一个应用的至少一个电子控制单元与b)运行至少一个连接装置的至少一个电子控制单元，并且其中，该电子处理器电路系统被设计为执行本发明的方法的实施例。
[0087]
本发明还包括具有所描述的电子控制单元的车辆。该车辆可以是客运车辆或卡车。
[0088]
在下文中，描述了本发明的示例性实施方式。在附图中：
[0089]
图1是具有本发明的电子控制单元的车辆的实施例的示意性展示；
[0090]
图2是车辆的网络域的示意性展示；
[0091]
图3是具有连接装置的连接ecu的示意性展示；
[0092]
图4是连接ecu的设计的示意性展示；
[0093]
图5是示例性连接管理单元icmu的功能框图；
[0094]
图6是示例性热状态监测器tsm的功能框图；
[0095]
图7是示例性温度映射表；
[0096]
图8是示例性减轻查找表；
[0097]
图9是示例性链路质量估计器lqe的功能框图；
[0098]
图10是示例性lqe查找表；
[0099]
图11是示例性lqe映射表；
[0100]
图12是示例性tx功率估计器tpe的功能框图；
[0101]
图13是示例性tpe映射表；
[0102]
图14是示例性qos估计器qse的功能框图；
[0103]
图15是示例性qse映射表；
[0104]
图16是qos模式度量分量的示例性表；
[0105]
图17是示例性连接装置主映射cdmm；
[0106]
图18是本发明的方法的实施例的流程图；
[0107]
图19是示例性连接区图；以及
[0108]
图20是示例性连接质量数据映射cqdm。
[0109]
下文所解释的实施例是本发明的优选实施例。然而，在实施例中，实施例中的所描述组成部分各自表示本发明的单独特征，这些单独特征将被彼此独立地考虑，并且各自还彼此独立地发展本发明，因此还可以以单独方式或以不同于所示出的组合的另一组合而被认为是本发明的组成部分。此外，所描述的实施例还可以由本发明已经描述的进一步的特征进行补充。
[0110]
在附图中，提供相同功能的元件标记有相同的附图标记。
[0111]
图1示出了车辆10，其包括一个或若干个(数量为n)连接ecu(ecui)，这些连接ecu
各自可以提供ki个连接装置以用于操作所示出的标准的一个或若干个无线连接。车辆10可以提供所示出的标准的全部或仅子集。每个连接ecu可以电链接到可以包括一个天线或若干个天线的天线连接系统。连接ecu可以连接到可以例如基于以太网的连接网络域。连接网关可以将连接网络域连接到至少一个应用ecu(未示出)，该至少一个应用ecu各自运行可以发信号通知对连接服务的需求的至少一个应用。相应连接服务可以提供用于在相应的应用与可以作为互联网的一部分的后端服务器网络的相应服务器之间传输数据的功能。
[0112]
图2示出了应用ecu可以如何在可以是交换网络的分支的网络域中进行分组。连接网关可以充当交换机或网关。至少一个应用可以在车内服务器和/或高计算平台上运行。连接网络域可以基于例如蜂窝、wi-fi、蓝牙、广播无线电的连接装置来提供通信控制。可以为车辆10提供以下组件中的一个或多个组件。用于音频/视频、导航的信息娱乐网络域；用于转向控制、气囊控制、制动系统的底盘网络域；用于发动机控制、变速器控制的动力传动系网络域；用于仪表盘、门锁、气候控制的车身网络域；用于传感器融合控制(例如激光雷达、雷达、超声波)的adas/ad网络域；用于obd(车载诊断)的诊断网络域。
[0113]
由于许多功能在域内联网，但也跨域边界彼此联网，因此连接网关可以作为网络通信的中央枢纽或功能块提供，以与不同域的不同ecu互连(例如，域间主干)。连接网关还可以为连接到车辆的两个外部装置处理认证、协议转换、数据完整性和安全密钥存储和/或管理。认证确保只有有效的装置附接到网关。连接网关还可以包括自己的部分连接服务，例如ecall。网关下的整个子网络可以是用于车内连接的逻辑单元或物理单元，或者两者都是。每个网络域可以包含一个或若干个ecu。连接也是网络域与如信息娱乐、底盘、车身、动力传动系等其他域的一部分。附加地或可替代地，车内服务器和高计算平台可以连接到车内网络。
[0114]
图3展示了连接ecu的示例性设计。所描述的连接子网络具有与连接ecu的物理/逻辑连接的集合，这些连接ecu可以包含以下连接装置中的一个或若干个：
[0115]
》蜂窝：2g/3g/4g以及5g
[0116]
》wi-fi：802.11abgn、ac、ax
[0117]
》wigig：802.11ad、ay
[0118]
》蓝牙/le：bt4.x/5.x
[0119]
》紧急呼叫：ecall、era-glonass、e911
[0120]
》位置定位：gnss(gps/galileo/glonass/beidu)
[0121]
》蜂窝iot：lte-m、nb-iot
[0122]
》广播：fm/am/dab/sdars无线电
[0123]
》v2x：蜂窝v2x(3gpp)、dsrc(802.11p)
[0124]
》uwb：802.15.4
[0125]
》短距离：nfc、rfid
[0126]
》以太网：802.3/1、open alliance
[0127]
》以下各项中的一项或多项：ntn、plc、can hs/fd。
[0128]
更多的连接装置可以被添加到该子网络，并且并不限于已经提及的解决方案。可以仅提供所列出的连接装置的子集。多个连接子网络可以被添加到连接网关。
[0129]
图4展示了连接ecu的示例性详细设计。根据每个ecu的目标应用和功能，连接ecu
可以具有一组具有各种配置的连接装置。对于ecu中配置的连接装置，默认装置还可以包括处理器、微控制器、存储器、hsm、i/o接口、以及用于与外部网络或装置进行i/f连接的外围装置中的至少一项。对于无线电接入功能支持，天线配置系统通过连接器连接到连接ecu。
[0130]
图5示出了因提供了若干决策算法而被称为智能连接管理单元icmu的连接管理单元的功能框图。icmu可以在连接网关中或者在一个或若干个连接ecu中或者在单独的ecu中实施。
[0131]
智能连接管理单元(icmu)可以被设计为用于管理整个连接子网络和相关联的连接ecu的功能单元。icmu的主要作用可以包括以下各项中的至少一项：
[0132]
》监测所有连接ecu上的各个连接服务的热状态，
[0133]
》估计从所有连接ecu报告的连接链路质量信息，
[0134]
》估计各个连接ecu和特定连接服务所支持的不同qos模式，
[0135]
》确定从各个连接ecu中选择的各个连接服务的目标功率水平，
[0136]
》生成连接选择过程的连接度量，
[0137]
》从各个连接ecu中选择支持各个qos模式的最佳连接服务。
[0138]
利用icmu可以实现的关键益处可以是：
[0139]
》增强所有连接ecu上的各个连接服务的热管理，
[0140]
》将所有激活的连接服务的功耗使用最小化，
[0141]
》优化所有连接ecu上的无缝连接服务操作，以用于跨功能用例和备用连接支持，
[0142]
》提供符合电磁功率辐射的sar要求的变通方案，
[0143]
》提供信息以生成可以与如导航地图、hd地图、adas地图等其他地图层集成的连接区图。
[0144]
图6示出了图5的热状态监测器(tsm)的功能框图。监测连接子网络中的各个ecu的连接装置的热状况。将温度传感器靠近各个ecu的连接装置放置。温度传感器的传感器数据可以作为tsm的输入报告回icmu。例如，可以实施车载热敏电阻。
[0145]
图7展示了tsm可以如何提供温度映射表，用于将温度值映射到各个ecu的各个连接装置的m个温度水平tl(温度范围)之一。tsm可以生成各个ecu的连接装置的可用热减轻模式的查找表。作为示例，tl1的范围可以为105℃到85℃，而tlm的范围可以为-15℃到-25℃。
[0146]
图8展示了减轻查找表的示例。热减轻模式tmm()指示应用于每个阈值水平(thi)的有效减轻方案。tmm的示例为：风扇速度值、设置冷却功率、数据节流。
[0147]
热管理功能可以获取温度传感器读数，并且可以利用热阈值/减轻决策来定义多水平减轻状态。为此目的，还可以生成热管理配置文件以与装置温度读数状态相互作用以进行减轻操作。另一方面，存在用于减少热量的其他可能的机械/物理方法，仅举一些示例，比如利用热管/tim(热界面材料)进行热扩散、屏蔽和风扇使用。
[0148]
图9展示了图5的链路质量估计器lqe的功能框图。链路质量信息可以从连接子网络中的各个ecu的连接装置报告给icmu。链路质量信息包含估计连接信道的当前质量的度量(例如，rssi、snr、per、sir)。lqe可以生成各个ecu的各个连接装置的链路质量度量lqm的查找表(图10)。链路质量度量lqm(
·
)指示一组测量值，比如snr、rssi、per、sir中的至少一个。lqe可以生成各个ecu的各个连接装置的链路质量水平lql的映射表(图11)。相应链路质
量水平lql指示各个给定连接装置的连接质量，比如高度稳定、稳定、不稳定、高度不稳定。——mos，量化成p个水平。
[0149]
图12展示了图5的tx功率估计器tpe的功能框图。tx功率信息可以从连接子网络中的各个ecu的连接装置报告给icmu。tx功率信息指示用于与给定连接装置进行数据传送而传输的平均功率(数据包的时间平均功率水平)。tpe可以生成各个ecu的各个连接装置的tx功率δ度量的映射表(图13)。tx功率δ度量tpm(
·
)指示平均辐射功率(数据包的时间平均功率水平)与基于接近度传感器数据的sar所需功率水平之差：
[0150][0151]
其中，
[0152]
tpm(
·
)是辐射功率与基于sar的所需功率之差的δ值(第i个ecu和第j个连接装置)，
[0153]
p
t
(i，j)是如上所述的平均辐射功率，
[0154]
p
sar_pwr
(i，j)是满足sar水平的允许或要求的功率。
[0155]
图14展示了图5的qos估计器qse的功能框图。各个连接ecu和特定的连接服务和/或连接装置所支持的qos模式从连接子网络中的各个ecu的连接装置报告给icmu。qos模式基于数据、流式传输、具有实时应用和非实时应用的交互式服务指示无线电流量类型/服务类别，比如背景、尽力服务、视频、语音中的至少一个。每个无线电流量类型/服务类别包含所需的带宽、优先级水平、延迟、抖动、包吞吐量、错误率。这可以由本领域技术人员预定义。每个连接类型都有自己的qos机制，比如蜂窝的qci(qos类标识符)。
[0156]
对于每个连接装置，可以基于以下计算来确定qmm值，从而得到qse映射表(图15)：
[0157][0158]
其中，
[0159]
qmm(
·
)是第i个ecu和其第j个连接装置的qos模式度量，
[0160]
t是流量类型索引，
[0161]
wq是用于用信号表示第q个qos模式度量的预定义优先级水平的预定义权重值，并且
[0162]fq
(m
ijq
)是第q个qos模式分量m
ijq
的预定义函数。
[0163]
wq的值和函数fq可以根据本领域技术人员的需求进行调整。fq可以是例如恒等函数。wq的值的范围可以为0到1。
[0164]
从流量类型t到第q个qos模式分量m
ijq
的映射可以基于如图16所示的表来实施。如果发信号通知对连接服务的需求的应用被确定为流量类型t，则该表示出了对qos模式分量m
ijq
的特定值的需求。现有技术中提供了m
ijq
的推荐值。
[0165]
连接度量生成器cmg可以生成要用于各个ecu的连接装置上的连接模式选择标准的度量。该度量为加权效用函数r(i，j)(例如，总吞吐量)的最大化提供了基础，并使ecu的连接装置上的总平均辐射功率p
t
和功耗pc最小化。加权效用函数r(i，j)被定义为qmm(
·
)和lqm(
·
)的函数。可以通过对ecu的连接装置所支持的应用/服务进行优先级排序来动态确
定加权因子w
i，j
。随着更多的功能连接解决方案被集成到车内系统架构中，总体功耗管理对于利用有限的功率预算来说意义重大。例如，可以根据链路连接信道状态来动态调整tx功率，从而可以节省一定量的功耗。还可以根据服务模式和连接类型来调整占空比以节省功率。
[0166]
然后，cmg可以基于来自其他功能块的以下输入来生成连接装置主映射cdmm(如图17示例性示出)：
[0167]
》热状态
[0168]
》链路质量状态
[0169]
》tx功率水平
[0170]
》qos模式
[0171]
cmg可以生成连接装置主映射，其包含来自以上功能块的输出的更新。该功能是连接模式选择器cms的基础。这可以为连接装置i，j的优化选择提供索引i，j：
[0172][0173]
其中，
[0174]wi，j
是第i个ecu和其第j个连接装置的预定义加权因子，r(i，j)是第i个ecu和其第j个连接装置的效用函数，其中，
[0175]
r(i，j)＝δ{qmm(i，j，t)，lqm(i，j)}，其中，δ{}是用于组合qmm和lqm的预定义函数。
[0176]
p
t
(i，j)是如上所述的第i个ecu和第j个连接装置的平均辐射功率，
[0177]
pc(i，j)是如上所述的第i个ecu和第j个连接装置的功耗。
[0178]
连接评估函数可以被视为逆成本函数。因此，将成本函数最小化相当于将连接评估函数最大化。
[0179]
如果要使用若干连接装置，则可以确定单个连接装置，然后将其索引i，j从求和运算符中排除，并且重复最大化操作直到已经确定了所需的连接装置数量。
[0180]
图18展示了用于选择至少一个连接装置以用于提供请求应用的连接服务的方法的步骤。
[0181]
连接模式选择器cms可以管理各个连接ecu的连接装置的选择过程以基于cmg的输出来按需支持各个qos模式，该cmg考虑各个连接装置的以下条件：
[0182]
》链路质量状态，
[0183]
》功率辐射水平，
[0184]
》热量/功率耗散水平，以及
[0185]
》按需qos模式。
[0186]
可以提供附加的热管理功能f以除去或排除过热连接装置。连接模式选择器cms最终选择各个连接ecu的最佳连接装置。
[0187]
图19展示了可以被生成用于规划车辆行程和/或用于提供当前连接状况的地图的连接区图czm。车辆可以处于连接区cz块的任何位置。cz块可以被动态调整和/或配置。对于每个cz块，可以从连接质量数据映射cqdm中提供来自连接装置主映射cdmm的时间平均度
量。
[0188]
图20展示了生成cqdm的可能的方式。对于每个连接区czi，可以为来自cdmm的一个或若干个度量计算时间间隔t内的时间平均值。
[0189]
cz块尺寸和cqdm信令时间间隔可以由本领域技术人员设置。
[0190]
在每个时间间隔t之后，新生成的cqdm与czm的映射数据可以与关于hd地图和位置定位数据的其他信息融合。cqdm和czm也可以与如导航地图、hd地图、adas地图等其他地图层集成。
[0191]
连接质量数据映射cqdm是基于连接装置主映射cdmm生成的，以指示每个链路连接的车内连接装置质量水平。该连接质量数据映射是cdmm的量化数据集/子集，其预定义的平均时间间隔为t。连接区图czm是用于利用cqdm进行映射的地理位置的量化地图。cqdm被映射到地理位置信息上以生成czm(参见图19)。因此czm与cqdm组合在一起。
[0192]
可以将已定位的cz的cqdm发送到后端服务器。后端服务器从车辆10并且进一步从其他车辆获取cqdm和czm可以生成大数据，以用于关于连接区信息的增量地图更新。
[0193]
已定位的cz的cqdm可以用于关于连接区信息的增量地图更新。这生成了历史连接图数据。对于车辆的未来行程，这允许预测哪个连接装置可以在未来时间间隔内和/或针对位于车辆的规划行驶路线前方的区域使连接评估函数最大化。如果将使用特定的连接装置，则这可以被集成到对连接服务在行程期间的稳定性(例如，lqm)的估计中。还可以向车辆提供来自所述服务器的外部地图数据，使得车辆还可以预测该车辆之前没有行驶过的区域的链路质量。
[0194]
icmu还可以提供以下一个或若干个操作模式以供驾驶员选择：
[0195][0196]
可以提供附加功能，尤其是：
[0197]
》使用icmu的输出，可以利用车内车身控制来调整乘客座椅以针对sar效果优化座椅位置。
[0198]
》在设置驾驶目的地位置的最佳路线时，利用czm在传统路线生成机制之上提供有利于连接的路线。
[0199]
》从性能和功能的角度来看，拥有icmu的车内连接解决方案的增强包括：
[0200]-》最小化功耗使用
[0201]-》改进热管理
[0202]-》无缝车内连接操作，以用于跨功能用例和备用连接支持
[0203]
》支持基于连接区图的自动驾驶路线。
[0204]
这种设置解决了挑战，从而基于一组不同的方法来解决其中的主要部分。基于这种设置，实现以下目标：
[0205]
》最小化功耗使用，
[0206]
》改进热管理，
[0207]
》针对机械限制的鲁棒连接服务操作，
[0208]
》无缝车内连接操作，以用于跨功能用例和备用连接支持，
[0209]
》符合有限功率辐射的sar的替代方式，
[0210]
》通过连接区图增强了自动驾驶的地图功能。
[0211]
总之，该示例示出了本发明如何提供连接管理单元icmu。
[0212]
附图标记
[0213]
10 车辆
[0214]
cdmm 连接装置主映射
[0215]
cqdm 连接质量数据映射
[0216]
f 热管理功能
[0217]
icmu 连接管理单元
[0218]
lqe 链路质量估计器
[0219]
qmm qos模式度量
[0220]
t 流量类型
[0221]
th 阈值水平
[0222]
tmm 热减轻模式
[0223]
tpe 传输功率估计器
[0224]
tpm tx功率δ度量
[0225]
tsm 热状态监测器

技术特征：
1.一种用于管理车辆中的至少一个应用的至少一个无线连接服务的方法，其中，该车辆包括运行至少一个无线连接的若干连接装置，其中，相应无线连接服务基于该至少一个无线连接，其特征在于，连接管理单元icmu执行以下步骤：-操作链路质量估计器lqe，用于确定这些连接装置中的每一个的相应无线连接的相应链路质量度量lqm，-操作传输tx功率估计器tpe，用于确定每个连接装置的相应平均辐射传输功率p
t
以及相应sar水平p
sar_pwr
和相应功耗p
c
，-操作服务质量qos估计器qse，用于确定相应qos模式度量qmm，该qmm量化这些连接装置中的每一个的相应无线连接针对至少一个预定义流量类型t执行该相应无线连接服务的适合性，-操作连接度量生成器cmg，用于提供连接装置主映射cdmm，该cdmm列出了链路质量估计器lqe、tx功率估计器tpe、以及qos估计器qse的输出，-当该至少一个应用发信号通知对该相应无线连接服务的相应需求时，基于该应用的服务类别为该相应连接服务确定相应流量类型t，-操作连接模式选择器cms，用于为每个应用选择这些连接装置中连接评估函数能产生最大化结果的至少一个连接装置，其中，该连接评估函数将所确定的流量类型t的连接装置主映射cdmm的预定义数据集或数据子集映射到相应评估值上，-使用每个所选择的连接装置的相应无线连接来建立该相应无线连接服务。2.根据权利要求1所述的方法，其中，这些连接装置设置在n个电子控制单元ecu中，其中，索引为i，并且每个ecu
i
提供这些连接装置中的k
i
个连接装置，使得每个连接装置由其ecu
i
的索引i和该ecu
i
的这k
i
个连接装置的索引j标识，并且其中，为了选择该至少一个连接装置，对该连接评估函数执行以下最大化处理：其中，w
i,j
是第i个ecu和其第j个连接装置的预定义加权因子，r(i，j)是第i个ecu和其第j个连接装置的效用函数，其中，r(i，j)＝δ{qmm(i，j，t)，lqm(i，j)}，其中，δ{}是用于组合qmm和lqm的预定义函数。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括该连接管理单元icmu的以下附加步骤：-检测这些连接装置之一是否过热，-如果检测到过热连接装置，则启动热管理功能(f)，并且如果该热管理功能(f)失败，则将该连接装置从选择中排除。4.根据权利要求3所述的方法，其中，该热管理功能(f)包括：-操作热状态监测器tsm，用于为每个连接装置的不同温度范围确定可用的相应热减轻模式tmm，并且如果该连接装置的温度处于另一新tmm的温度范围内，则从当前tmm切换到该新tmm，和/或-如果根据预定义兼容性标准，这些连接装置中的另一个连接装置的无线连接与该过
热连接装置的无线连接兼容，则切换到该另一个连接装置，和/或-找到互通连接装置并且将该过热连接装置的数据流量的一部分路由到该互通连接装置而不是该过热连接装置。5.根据权利要求4所述的方法，其中，该热状态监测器tsm包括：-接收这些连接装置中的每一个的传感器数据，-生成这些连接装置的温度水平tl的映射表，-为这些连接装置中的每一个生成这些热减轻模式tmm与温度阈值水平th的查找表，其中，这些温度水平tl各自描述包括若干温度值的温度范围，并且其中，该相应温度阈值水平th指示这些温度水平tl之一。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，这些热减轻模式tmm包括以下各项中的至少一项：数据节流、最大tx功率回退、限制/禁用数据传输模式、关闭、服务模式简化。7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中，该热管理功能(f)包括：-验证应用该热管理功能(f)导致每个无线连接的传输功率p
t
低于每个连接装置的相应sar水平p
sar_pwr
，和/或-验证应用该热管理功能(f)导致链路质量符合每个正在运行的连接服务所需的qos模式度量qmm。8.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，该传输功率估计器tpe包括：-接收用信号表示人体与该相应连接装置所使用的相应天线配置的接近度的接近度传感器数据，-基于该接近度传感器数据确定该相应sar水平p
sar_pwr
。9.根据权利要求8所述的方法，其中，该传输功率估计器tpe另外包括：-接收这些连接装置中的每一个的tx功率信息，-为该连接装置主映射cdmm生成这些连接装置的tx功率δ度量tpm的映射表，其中，对于该相应连接装置，该tx功率δ度量tpm被计算为：tpm＝p
sar_pwr-p
t
，其中，tpm需要大于或等于0。10.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，该链路质量估计器lqe包括：-接收这些连接装置中的每一个的预定义链路质量信息，-根据该链路质量信息生成这些连接装置的链路质量度量lqm的查找表，其中，该链路质量度量lqm各自指示一组测量值，特别是snr、rssi、per，和/或-根据该链路质量信息和/或根据这些链路质量度量lqm生成链路质量水平lql的映射表，其中，该链路质量水平lql将各个给定连接装置的连接质量指示为p个水平，特别是指示为高度稳定、稳定、不稳定、高度不稳定之一。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，这些连接装置设置在n个电子控制单元ecu中，其中，索引为i，并且每个ecu
i
提供这些连接装置中的k
i
个连接装置，使得每个连接装置由其ecu
i
的索引i和该ecu
i
的这k
i
个连接装置的索引j标识，并且其中，该qos估计器qse包括：-接收这些连接装置的所支持的k个qos模式分量m
ijq
，-生成这些连接装置的qos模式度量qmm的映射表，其中，该相应qmm被计算为
其中，qmm(
·
)是第i个ecu和其第j个连接装置的qos模式度量，t是该流量类型索引，w
q
是用于用信号表示第q个qos模式度量的预定义优先级水平的预定义权重值，并且f
q
(m
ijq
)是该第q个qos模式分量m
ijq
的预定义函数。12.根据权利要求11所述的方法，其中，提供以下量中的至少一个作为这些qos模式分量m
ijq
：包吞吐量、错误率、延迟、带宽、抖动。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，提供背景、尽力服务、语音、视频中的至少一个作为这些预定义流量类型t。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括以下附加步骤：-基于该连接装置主映射cdmm生成连接质量数据映射cqdm，以通过使用预定义的平均函数在预定义的平均时间间隔t内对cdmm的预定义数据集或数据子集进行时间量化来指示每个无线连接的车内连接装置质量水平，和/或-通过以下方式生成连接区图czm：通过利用该连接质量数据映射cqdm映射到预定义连接区cz
i
中，使得该连接质量数据映射cqdm的数据根据其所应用的位置映射到地理位置信息上，从而对地理位置进行地理量化。15.一种具有电子处理器电路系统的电子控制单元，其中，该电子控制单元被设计为控制以下两者之间的数据流量：a)运行至少一个应用的至少一个电子控制单元与b)具有至少一个连接装置的至少一个电子控制单元，并且其中，该电子处理器电路系统被设计为执行根据前述权利要求之一所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种用于管理车辆(10)中的至少一个应用的至少一个无线连接服务的方法，其中，该车辆(10)包括运行至少一个无线连接的若干连接装置，其中，相应无线连接服务基于该至少一个无线连接。本发明的特征在于，对于每个连接服务，选择这些连接装置中产生连接评估函数的最小化结果的至少一个连接装置，其中，这些连接评估函数将连接服务的流量类型t的连接装置主映射CDMM的预定义数据集映射到每个连接装置的相应评估值上，并且使用每个所选择的连接装置的相应无线连接来建立该相应无线连接服务。接服务。接服务。


技术研发人员：金虎辰
受保护的技术使用者：大陆汽车科技有限公司
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2023/8/13