車載無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在過去的10年間，汽車已經(jīng)從簡單的機械結(jié)構(gòu)發(fā)展為復(fù)雜的機電結(jié)構(gòu)，相應(yīng)電子控制單元（ECU）、傳感器和執(zhí)行器的數(shù)量也不斷增加。通常采用點到點的有線連接方式實現(xiàn)傳感器與ECU的連接，這種連接方式在傳感器數(shù)量較多時，會使布線的復(fù)雜度呈指數(shù)級增長，并造成整車質(zhì)量增加。此外，采用有線連接進行數(shù)據(jù)傳輸時，所有數(shù)據(jù)均需要通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）總線進行傳輸，造成CAN總線傳輸負荷較大。如能實現(xiàn)傳感器與ECU之間數(shù)據(jù)的無線傳輸，則能夠有效消除有線連接存在的問題。

由于不同系統(tǒng)的ECU具有不同的通信需求，對帶寬、可靠性、傳輸速度和安全性方面具有不同的要求，如信息娛樂系統(tǒng)要求較高的帶寬用于傳輸音頻和視頻內(nèi)容，但允許傳輸具有延遲，而發(fā)動機控制系統(tǒng)對帶寬的要求較低，需要具有較高的可靠性。為了滿足這些不同的需求，采用6LoWPAN（IPv6 over IEEE 802.15.4）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)作為汽車無線傳感器的組織架構(gòu)。6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)不同傳輸協(xié)議之間的低延遲切換，而不同傳輸協(xié)議能夠滿足不同的傳輸需求。在無線傳感器應(yīng)用層采用消息隊列遙測傳輸（MQTT）協(xié)議，該協(xié)議采用二進制編碼協(xié)議，與傳統(tǒng)文本編碼協(xié)議相比，能夠?qū)崿F(xiàn)各種類型數(shù)據(jù)的傳輸，并可對數(shù)據(jù)內(nèi)容實現(xiàn)屏蔽。此外，對于可靠性要求較高的系統(tǒng)，其傳感器數(shù)據(jù)的傳輸仍然需要通過CAN總線實現(xiàn)，以保證系統(tǒng)的可靠性。

Karthik Shanmugam et al. SAE 2017-26-0352.

編譯：張振偉