多传感器监控系统及电子设备

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种多雷达监控系统。

背景技术

近年来，伴随智能驾驶系统的发展，多传感器融合布局策略已逐步成为行业共识。为便于汽车相关功能(如车载诊断系统、高级驾驶员辅助系统等)的实施，保证数据可靠性，提升用户体验，针对多传感器系统，尤其是其中雷达等核心传感器的监控是十分必要的。为了提高数据的传输和处理效率，许多汽车配备了车载以太网通信系统，但是在研发前期调试阶段，会通过电脑来调试设备，然而汽车中电子器件的接口与电脑端以太网接口不能直接兼容，因此需要具备以太网转协议转换功能的调试设备。现有的一些设备并非为车载传感器调试使用，因此有下述不足：仅支持单路以太网协议转换，无法覆盖多传感器场景；无法支持传感器各种工作模式的自动化转换，需要依靠人工进行模式切换；无法提供针对雷达的安全保护等。因此，需一种多传感器监控系统解决以上技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种多传感器监控系统及电子设备，旨在实现多传感器的实时监控，以保证多路传感器数据可靠的同时对传感器进行安全保护。

第一方面，本申请实施例提出了一种多传感器监控系统，包括多传感器监控装置和上位机，所述多传感器监控装置包括协议转换模块、监测模块和核心处理模块。所述协议转换模块包括车载以太网接口和通信接口，其中，所述车载以太网接口与多路传感器连接，所述通信接口与所述上位机连接。所述监测模块用于获取多路所述传感器的参数信息。所述核心处理模块分别与所述协议转换模块和所述监测模块连接，用于将所述监测模块获取的所述参数信息通过所述协议转换模块传输至所述上位机。

在一些实施例中，所述协议转换模块还包括微控制单元。所述微控制单元用于将自所述传感器接收的第一协议转换为第二协议或将自所述上位机接收的所述第二协议转换为所述第一协议。协议转换模块可通过微控制单元控制接口芯片来实现多路以太网的协议转换，以满足上位机软件进行监控时的传输需求。

在一些实施例中，所述监测模块包括点云处理单元、器件检测单元及故障监测单元。所述点云处理单元用于处理多路所述传感器的点云数据，所述器件检测单元用于获取多路所述传感器的电压和多路所述传感器的电流，所述故障监测单元用于获取多路所述传感器的安全参数信息。监测模块可实现多路传感器内部参数的实时检测，并形成记录文档，以达到实时监测传感器运行状态的效果。

在一些实施例中，所述系统还包括控制模块，所述控制模块与所述核心处理模块相连。所述控制模块包括电源控制单元，所述电源控制单元包括每路所述传感器的电源开关，所述电源控制单元用于根据所述传感器的电压或所述传感器电流控制对应该路所述传感器的电源开关的选通状态。控制模块会在传感器的电流或传感器的电压异常时，切断对应该路传感器的电源以保护传感器免受损伤。

在一些实施例中，所述控制模块还包括休眠唤醒单元。所述休眠唤醒单元用于向所述传感器发送休眠唤醒信号，所述传感器根据所述休眠唤醒信号的电平切换至唤醒模式或休眠模式。休眠唤醒单元可支持以太网的OPEN休眠唤醒规范(OPEN Sleep/Wake-upSpecification，TC10)，实现传感器工作模式的自动化切换。

在一些实施例中，所述核心处理模块包括通信单元和处理单元。所述通信单元用于数据交换和指令交互；所述处理单元用于根据所述上位机发送的指令对多路所述传感器采集到的数据进行运算处理。核心处理模块为协议转换模块、控制模块、监测模块提供了控制接口、监测接口以及数据处理。

在一些实施例中，所述传感器的电压包括所述传感器的输入电压和所述传感器的功率器件的电压，所述传感器的电流包括所述传感器的输入电流和所述传感器的功率器件的电流。

在一些实施例中，所述上位机用于通过控制所述多传感器监控装置查询所述传感器的运行状态并分析所述监测模块获取的所述参数信息。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括上述多传感器监控系统、电源和供电接口。所述供电接口连接所述电源与所述多传感器监控系统，所述电源用于经由供电接口为所述多传感器监控系统供电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种多传感器监控系统的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种多传感器监控装置的结构框图

图3是本申请实施例提供的一种多传感器监控系统部分结构的连接关系示意图；

图4是本申请实施例提供的一种多传感器监控设备的示意图。

附图标记说明

1、多传感器监控系统；1100、多传感器监控装置；1110、协议转换模块；1111、微控制单元；1112、通信接口；1113、车载以太网接口；1120、监测模块；1121、点云处理单元；1122、器件检测单元；1123、故障监测单元；1130、控制模块；1131、电源控制单元；1132休眠唤醒单元；1140、核心处理模块；1141、通信单元；1142、处理单元；1143、存储单元；1200、上位机；1210、计算机设备；1220、交换机；

2、电子设备；210、供电接口；220、电源；

3、传感器。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1示出了本申请实施例提供的多传感器监控系统1的结构示意图。多传感器监控系统1包括多传感器监控装置1100和上位机1200，其中，多传感器监控装置1100包括协议转换模块1110、监测模块1120、核心处理模块1140和控制模块1130。

如图2所示，协议转换模块1110包括车载以太网接口1113和通信接口1112，其中，车载以太网接口1113与多路传感器3连接，通信接口1112与上位机1200连接。在一些实施例中，通信接口1112包括无线通信接口或有线通信接口，通信接口1112用于在多传感器监控装置1100与其他计算机设备1210之间建立通信连接。在一个实施例中，通信接口1112用于通过网络将多传感器监控装置1100与上位机1200相连，并在多传感器监控装置1100与上位机1200之间建立数据传输通道和通信连接。在一些实施例中，网络可以是以太网，网络也可以是企业内部网(Intranet)、互联网(Internet)、全球移动通讯系统(Global System ofMobile communication，简称为GSM)、宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，简称为WCDMA)、4G网络、5G网络、蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi等无线或有线网络。

在一些实施例中，协议转换模块1110还包括微控制单元1111(MicrocontrollerUnit，MCU)等，微控制单元1111用于控制接口芯片实现多路以太网的协议转换。在一些实施例中，微控制单元1111用于将自传感器3接收的第一协议转换为第二协议；或用于将自上位机1200接收的第二协议转换为第一协议。如图3所示，在一些实施例中，多路传感器3发送的数据经过车载以太网接口1113发送给车载以太网端口物理层(Port Physical Layer,PHY)芯片，微控制单元1111按照通信接口的通信协议，对多路传感器3发送的数据进行协议转换后，将转换后的数据发送给通信接口1112对应的以太网PHY芯片，再经由通信接口1112发送给上位机1200。同理，上位机1200发送的数据经过通信接口1112及其对应的以太网PHY芯片发送给微控制单元1111，微控制单元1111按照车载以太网接口的通信协议，对上位机1200发送的数据进行协议转换后，将转换后的数据发送给车载以太网PHY芯片，再经由车载以太网接口1113发送给多路传感器3。在一些实施例中，以太网PHY芯片包括通信接口1112对应的至少一种BASE-T PHY芯片，车载以太网PHY芯片包括车载以太网接口1113对应的至少一种BASE-T1 PHY芯片，其中，BASE-T1 PHY芯片主要应用在汽车领域中，BASE-T PHY芯片主要应用终端领域。BASE-T PHY芯片可以包括10/100/1000BASE-T PHY芯片或10/100BASE-TPHY芯片，BASE-T1PHY芯片可以包括100/1000BASE-T1 PHY芯片或100BASE-T1 PHY芯片。在一个实施例中，雷达车载以太网100/1000BASE-T1通过一对双绞线线束连接到多传感器监控装置1100的车载以太网接口1113，再经过电路板走线连接到100/1000BASE-T1 PHY芯片。100/1000BASE-T1 PHY芯片通过吉比特介质独立接口(RGMII)或串行千兆介质独立接口(SGMII)与10/100/1000BASE-TPHY芯片进行连接，10/100/1000BASE-T PHY芯片的100/1000BASE-T信号通过电路板走线连接到通信接口1112，最后通过网线连接到上位机1200，从而可以实现雷达与计算机设备1210之间的数据交互。

监测模块1120用于获取多路所述传感器3的参数信息。在一些实施例中，监测模块1120包括点云处理单元1121、器件检测单元1122以及故障监测单元1123，其中，点云处理单元1121用于处理多路所述传感器3的点云数据，器件检测单元1122用于获取多路传感器3的电压和多路传感器3的电流，故障监测单元1123用于获取多路传感器3的安全参数信息。监测模块1120在基于以太网通信协议接收报文的进程中，获取传感器3发出的数据包，该以太网通信协议为通信双方约定的通信规则，可以包括但不限于传输控制协议(TransmissionControl Protocol，TCP)、国际互连协议(Internet Protocol，IP)、用户数据报协议(UserDatagram Protocol，UDP)、互联网控制消息协议(Internet Control Message Protocol，ICMP)及诊断通信协议(Unified Diagnostic Services，UDS)；数据包可以是满足上述以太网通信协议的数据包，包括但不限于TCP/IP数据包、UDP数据包和UDS数据包。

在一些实施例中，点云处理单元1121包括点云可视化模块、通信质量监测模块和参数监测模块。在一些实施例中，点云可视化模块用于将传感器3采集的点云数据通过可视化库和点云库实现点云可视化。可视化库可用于图像处理、三维图形学及可视化程序设计。点云库包含了丰富的点云处理算法和高效数据结构，涉及到点云获取、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建、可视化等。在一些实施例中，点云可视化模块还支持多种点云滤波算法实现，包括但不限于点云滤波降噪算法、点云降采样算法、点云聚类算法、点云分割算法等。具体地，体素格滤波(Voxel Grid Filter)，该算法将点云数据划分为均匀的体素网格，并计算每个体素中的平均点云值，可以有效降低点云数据量同时保持点云的整体特征；半径滤波(Radius Outlier Removal Filter)和可统计滤波(StatisticalOutlier Removal Filt)，上述算法可有效移除离群点，提高点云数据的准确性；随机采样一致性算法(RANSAC),其作用是在大量噪声情况下,提取物体中特定的成分。在一些实施例中，通信质量监测模块用于实时监测点云处理单元1121接收到的点云数据。具体地，将接收到的点云数据包与传感器3发出的点云数据包进行对比，查看点云数据是否存在丢包的情况，以此得出软件的实时通信质量，并将结果实时记录。在一些实施例中，参数监测模块用于根据点云数据获取相应的点云信息，其中，点云信息包括有效点数、帧率、密度及分辨率等中的一个或多个。参数监测模块可以实时获取多路传感器3的点云信息并判断所获取的点云信息是否存在异常。若发现获取的点云信息中存在异常，参数监测模块会向上位机1200发出反馈信号，并将异常数据截取发送至上位机1200。

在一些实施例中，器件检测单元1122用于获取多路传感器3的电压和多路传感器3的电流，其中传感器3的电压包括传感器3的输入电压和传感器3的功率器件的电压，在一些实施例中，传感器3的电流包括传感器3的输入电流和传感器3的功率器件的电流。在一些实施例中，器件检测单元1122还用于检测传感器3的运行参数，运行参数可以是温度、转速等。在一个实施例中，激光雷达包括转镜和振镜，激光雷达的运行参数包括但不限于功率器件的温度、振镜频率及转镜转速。传感器3的电压、电流及运行参数均预设有安全范围，当传感器3的电压、电流及运行参数超出安全范围时，器件检测单元1122会向上位机1200发出报警信息，以便器件故障得到及时处理。

在一些实施例中，故障监测单元1123用于检测传感器3的运行状态。安全参数信息可以包括功能安全参数信息或自定义接口的其他故障信息。当传感器3出现安全参数异常时，故障监测单元1123会向上位机1200发出告警信息提示传感器3故障，以提醒当前传感器3数据不可信。例如，电气故障包括信号开路故障、电源端短路故障、对地短路故障或任意两个电气管脚之间的短路故障。

在一些实施例中，控制模块1130包括电源控制单元1131，电源控制单元1131包括每路传感器3的电源开关，电源控制单元1131用于根据传感器3的电压或传感器3的电流控制对应该路传感器3的电源开关的选通状态。可以理解的是，当传感器3的输入电压或传感器3的功率器件的电压不在其安全范围内时，电源控制单元1131控制对应该路传感器3的电源开关切换至第二选通状态。当传感器3的输入电压和传感器3的功率器件的电压均在各自的安全范围内时，电源控制单元1131控制对应该路传感器3的电源开关切换至第一选通状态。当传感器3的输入电流或传感器3的功率器件的电流不在其安全范围内时，电源控制单元1131控制对应该路传感器3的电源开关切换至第二选通状态。当传感器3的输入电流和传感器3的功率器件的电流均在各自的安全范围内时，电源控制单元1131控制对应该路传感器3的电源开关切换至第一选通状态。在一个实施例中，传感器3的功率器件包括发射器、放大器和滤波器，发射器的电压的安全范围是2V～4V，放大器的电压的安全范围6V～9V，滤波器的电压的安全范围是5V～10V。若监测模块1120实时监测到发射器、放大器和滤波器的电压分别是3V、8V、7V，则电源控制单元1131控制对应该路传感器3的电源开关切换至通路状态；若监测模块1120实时监测到发射器、放大器和滤波器的电压分别是5V、8V、7V，则电源控制单元1131控制对应该路传感器3的电源开关切换至开路状态。即当传感器3出现电压或电流异常时，多传感器3监控装置1100可以通过控制模块1130切断对应该路的电源以保护传感器3免受损伤。

在一些实施例中，控制模块1130还包括休眠唤醒单元1132，用于向传感器3发送休眠唤醒信号，传感器3根据休眠唤醒信号的电平切换至唤醒模式或休眠模式。在一些实施例中，当传感器3检测到休眠唤醒信号的电平为高电平时，传感器3切换至唤醒模式；当传感器3检测到休眠唤醒信号的电平为低电平时，传感器3切换至休眠模式。在一个实施例中，上位机1200通过通信接口1112向多传感器监控装置1100发送唤醒指令。控制模块1130的休眠唤醒单元1132接收到唤醒指令后，通过1000BASE-T1车载以太网接口1113，向传感器3发送WUP脉冲唤醒信号。传感器3检测到唤醒信号为高电平后，切换至唤醒模式。在一些实施例中，休眠唤醒单元1132配置有支持TC10功能的PHY芯片，能够提供丰富的TC10功能和PHY状态相关的寄存器，可以实现多传感器监控系统1对传感器3的配置和监控功能。

核心处理模块1140分别与协议转换模块1110和监测模块1120连接，用于将监测模块1120获取的参数信息通过协议转换模块1110传输至上位机1200。在一些实施例中，核心处理模块1140包括通信单元1141、处理单元1142及存储单元1143，其中，通信单元1141用于数据交换和指令交互，处理单元1142用于根据上位机1200发送的指令对多路传感器3采集到的数据进行运算处理，存储单元1143用于存储多路传感器3采集到的数据。在一些实施例中，存储单元1143至少包括一种类型的计算机可读存储介质，可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。此外，存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。在一些实施例中，处理单元1142可以采用比较器、寄存器、数字逻辑电路等电子元件搭建而成，或者采用单片机、微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)等处理器芯片及其外围电路实现。处理单元1142至少包括一种类型的处理器，处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。处理器通常用于控制计算机设备的总体操作，例如执行与计算机设备1210进行数据交互或者通信相关的控制和处理等。在一个实施例中，处理器用于运行存储器中存储的程序代码或者处理数据。

在一些实施例中，上位机1200包括计算机设备1210和交换机1220，其中，计算机设备1210包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的监控多路传感器3运行状态的程序，交换机1220用于计算机设备1210与多传感器监控装置1100之间的数据交换。在一些实施例中，计算机设备1210可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、监控设备、视频会议系统、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。计算机设备1210能够按照事先设定或者存储的指令，自动对接收到的数据进行数值计算或信息处理的设备。上位机1200具有可视化的人机界面，可以查询和显示下位机的状态信息，如运行状态、故障状态等，方便用户进行实时监控和操作。

图4示出了本申请实施例提供的电子设备2的结构示意图。电子设备2包括以上任意一个实施例所述的多传感器监控系统1，还包括供电接口210和电源220。供电接口210与电源220连接，以使电源220可以经由供电接口210为多传感器监控系统1供电。在一些实施例中，电源220可以是直流电源，例如，直流电源可以输出12-66V之间的任意合适的供电电压至供电接口210，从而为多传感器监控系统1供电。直流电信号在传输过程中不受传输线路的电感或电容等的影响，不存在相位位移等问题，不仅接线简单，还能避免信号干扰。电源220与多传感器监控系统1的硬件电路隔离，有利于避免信号干扰造成的影响，保证多传感器监控设备的正常工作。

本申请实施例中提出的多传感器监控系统1和设备能实现多路以太网的协议转换，并可以支持传感器3多种工作模式的自动化转换，同时还集合了TC10休眠/唤醒功能，满足多传感器场景应用的各项需求。上述多传感器监控系统1和设备可以对多路传感器3的各类参数进行实时监控，并对采集到的数据进行分析和记录。此外，上述多传感器监控系统1和设备也提供了针对传感器3的安全保护，在发现传感器3存在故障或数据出现异常时，及时发出告警提示并保存系统日志，以及对传感器3实施下电处理，以保证多传感器监控系统1和电子设备2的安全运行。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上。在一些实施例中，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行。在一些实施例中，上述实施例的各模块或各步骤可以分别被制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。在本申请实施例的描述中，“模块”、“处理器/控制装置”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器、通信端口、存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器/控制装置可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器/控制装置具有数据和/或信号处理功能。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。此外，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。