DC-GCL：用于高级驾驶辅助系统（ADAS）的汽车TSN交换机中动态配置的门控控制列表

《IEEE Computer Graphics and Applications》：DC-GCL: Dynamically Configurable Gate Control List in Automotive TSN Switch for ADAS

研究提出动态GCL配置方案解决自动驾驶中事件触发流实时性问题，通过动态调整调度窗口和优先级机制，在保障时间触发流和音视频流的基础上实现紧急流的优先传输，构建TSN-ADAS原型平台验证有效性。

　　

摘要：

时间敏感网络（TSN）因其高可靠性、低延迟和确定性传输而在高级驾驶辅助系统（ADAS）中得到广泛应用。ADAS利用汽车TSN交换机连接各种传感器和执行器，以实现不同数据流的确定性通信。汽车TSN交换机中的时间感知整形器（TAS）使用预配置的门控列表（GCL）来确保TSN流的确定性传输。GCL指定了所有门（队列）的状态和周期性传输时间，包括时间触发（TT）、音视频桥接（AVB）和尽力而为（BE）队列。常用的方法是在调度之前离线生成GCL配置文件，称为静态配置的GCL。然而，在ADAS中还存在一些非周期性的但至关重要的事件触发（ET）流，例如交通事故或警报。ET流由紧急事件触发，需要及时响应。换句话说，ET流应在TT流之后立即传输。静态配置的GCL无法为ET流提供及时调度，因为其重新配置所需的时间远长于配置ET流所需的时间。在这项研究中，我们提出了一种动态可配置的GCL（DC-GCL），以适应ADAS中汽车TSN交换机的ET流传输。我们在DC-GCL中设计了一种动态ET流传输解决方案，同时不影响TT流的传输。DC-GCL将ET流定义为第二高优先级，使其能够抢占AVB和BE队列的传输。我们设计了一个动态GCL调度窗口来计算ET流的队列和传输时间。我们还提出了一种动态GCL配置算法来初始化GCL并实现动态GCL的修改。我们构建了一个基于TSN的ADAS原型平台，该平台由汽车级开发板组成，并在该平台上部署了DC-GCL。实验结果表明，DC-GCL显著提高了...

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引言

高级驾驶辅助系统（ADAS）依赖多种传感器（如毫米波雷达、激光雷达和摄像头）来收集实时车辆环境数据[1]。由于以太网具有高带宽和低成本的特点，因此在ADAS应用中得到广泛应用。随着汽车控制技术的发展（例如紧急制动[2]、碰撞避免[3]和车道偏离警告[4]），以太网已无法满足ADAS对延迟有限和抖动低的要求[5]。相比之下，时间敏感网络（TSN）提供了高可靠性、低延迟和确定性传输[6]，使其成为汽车、工业自动化和航空航天领域中以太网的有力替代方案。因此，实现TSN与ADAS的高度集成已成为主流汽车制造商的发展趋势。