[發明專利]包括通用封裝模式的智能控制器及傳感器網絡總線、系統和方法

在審

• 申請號: 202080004552.3
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112912809A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 尤金·李
• 申請（專利權）人: 鵬瞰科技（上海）有限公司
• 主分類號: G05D1/00
• 分類號: G05D1/00;G05B99/00
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

一種用于控制和操作自動化機器的機器自動化系統。該系統包括為廣播傳輸方案實現動態突發的控制器及傳感器總線，該控制器及傳感器總線包括中央處理內核和多媒體傳輸內部網，其中，消息從節點突發到中央處理內核、并從中央處理內核廣播到所有節點。

交叉引用

本申請是2019年8月1日遞交的名稱為“智能控制器及傳感器網絡總線、系統和方法”、申請號為16/529,682的待審美國專利申請的部分延續，其通過引用被并入本申請。

技術領域

本申請涉及總線領域。更具體地，本申請涉及控制器及傳感器網絡總線架構。

背景技術

隨著自動駕駛汽車、智能機器人和工廠自動化的發展，機器自動化領域正迅速擴張。然而，由于其多樣化和高速化需求，目前沒有總線或網絡架構能夠有效滿足這些新興技術的所有要求。相反，當前的網絡延時高，帶寬低，布線復雜，電磁干擾(EMI)大，成本高，數據不安全且系統集成復雜。例如，網絡沒有足夠的速度和吞吐量來將傳感器數據——如攝像機和激光雷達(LIDAR)數據——通過網絡攜載至CPU內核。此外，現有的線纜系統是復雜、短程的，并且由于使用銅纜布線系統而無法在沒有昂貴屏蔽件的情況下應對EMI。目前沒有多功能一體的“控制器及傳感器網絡”系統總線解決方案，以能夠遍及系統從邊緣節點到邊緣節點支持并攜載因特網L2/L3以太網數據包、電機與運動控制信息、傳感器數據和CPU命令(CPU-CMD)。

發明內容

本申請提供一種用于控制和操作自動化機器的機器自動化系統。該系統包括控制器及傳感器總線，該控制器及傳感器總線包括中央處理內核和多媒體傳輸內部網，用于為廣播傳輸方案實現動態突發(burst)，其中，消息從節點突發到中央處理內核、并從中央處理內核廣播到所有節點。

本申請的第一方面涉及一種用于控制和操作自動化機器的機器自動化系統。該系統包括：包括多個輸入/輸出端口的控制器及傳感器總線，以及通過總線的端口可操作性地聯接在一起的多個外部機器自動化設備。其中，總線包括中央處理內核和多媒體傳輸內部網，該多媒體傳輸內部網包括：一個或多個中央傳輸網絡，該一個或多個中央傳輸網絡直接與內核聯接并且包括多個節點以及一個或多個門；和多個子網，該多個子網分別與中央傳輸網絡的不同門相聯接，子網包括多個子節點，其中，每個節點和子節點通過一個或多個端口與一個或多個設備聯接，接收來自與一個或多個端口聯接的一個或多個設備的消息；將消息封裝為通用封裝模式(GEM)格式，以傳輸到中央處理內核；和將從中央處理內核接收的消息從GEM格式解封裝為從設備之一接收的輸入數據的原始格式。

在部分實施例中，GEM格式的標頭包括：源/目的地字段，該源/目的地字段將端口之一標識為消息的源，或者將一個或多個節點和子節點標識為消息的目的地；和GEM數據包標識符字段，該GEM數據包標識符字段標識消息所針對的一個或多個端口。在部分實施例中，當將端口之一識別為消息的源時，從第一組紀元(epoch)標識符值中選擇源字段的值，并且當將一個或多個節點和子節點識別為消息的目的地時，從第二組節點標識符值中選擇目的地字段的值。在部分實施例中，GEM數據包標識符字段的值從第三組GEM標識符值中選擇，并且每個節點標識符值映射到一個或多個紀元標識符值，每個紀元標識符值映射到一個或多個GEM標識符值。在部分實施例中，GEM格式的標頭包括GEM數據包類型字段，該GEM數據包類型字段指示封裝在GEM格式內的消息的原始格式和標頭類型。在部分實施例中，GEM格式的標頭包括源標識符字段和報告消息類型字段，源標識符字段指示消息的源，報告消息類型字段指示消息內的報告數據是否與源標識符字段中指示的消息的源無關。