网络中专有数据的流量管理
相关申请的交叉引用
该申请要求于2018年2月27日提交的美国临时申请序列号62/635,970(“通过远程信息处理系统对来自车辆网络的专有数据的流量管理”)的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及网络中数据传输的领域。
背景技术
最近，已经引入车辆网络拓扑以改进车辆的操作。这样的网络可以包括传感器，其切向工作(work in tangent)以收集关于车辆操作的各个方面的信息，以及一个或多个网关节点，其将收集到的数据传输到远程服务器用于分析。这些网络通常是开放网络，这意味着网络上的所有节点能够观察由每个其它节点传输的所有数据。然而，在由来自竞争制造商的传感器组成的车辆网络中这可能会成为问题。
除了车辆操作数据之外，每个传感器还可以收集和广播关于传感器自身的内部操作的敏感的专有数据。当这样的信息被来自竞争制造商的传感器捕获时，竞争制造商可以使用该信息来获得对传感器的操作的洞察并且潜在地允许竞争者对传感器进行逆向工程。
于是，所期望的是一种用于网络节点的安全和可靠的方法以将敏感的专有信息传送到远程服务器，而不会使数据暴露给其他网络节点。
在背景技术部分中公开的上述信息仪用于增强对本发明背景的理解，因此其可以包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的实施例的方面针对一种具有通过系统总线连接的传感器网络，借此系统总线上的每一传感器通过桥接装置与所有其它传感器隔离，所述桥接装置可基于在系统总线上传输的数据的敏感性而选择性地允许或阻止数据流量传递到传感器。在一些实施例中，传感器网络被用在能够将传感器数据传送到远程服务器的商用车辆的智能拖车系统中。
根据本发明的一些实施例，提供了一种用于网络系统中的专有数据的流量管理的方法，所述网络系统包括网关和经由数据总线通信地耦合到所述网关的传感器，所述方法包括：由桥接装置的处理器确定用于传输到所述网关的专用管线是否可用；响应于确定所述专用管线可用：由所述处理器传输对所述专用管线的请求；由所述处理器确定是否已经在所述桥接装置和所述网关之间建立了所述专用管线；以及响应于确定已经与桥接装置建立专用管线：由所述处理器请求来自所述传感器的所述专有数据并对所述专有数据进行排队；由所述处理器经由所述专用管线将所述专有数据从所述传感器传输到所述网关；以及由处理器向网关发送专用管线释放信号，该专用管线释放信号指示所述桥接装置和所述网关之间的专用管线的释放。
在一些实施例中，该方法还包括：在确定所述专用管线是否可用之前，由所述处理器从所述传感器接收要发送专有数据的请求。
在一些实施例中，该方法还包括：响应于确定与所述桥接装置未建立所述专用管线：由所述处理器屏蔽所述数据总线上的来自所述传感器的所有通信。
在一些实施例中，屏蔽数据总线上的所有通信包括：在将数据流量转发到传感器之前，由处理器掩蔽输入数据流量的地址，或者由处理器向传感器发送全零信号而不是输入数据流量。
在一些实施例中，该方法还包括：响应于确定与所述桥接装置未建立所述专用管线：由所述处理器确定所述专用管线是否已被释放；由所述处理器中断对所述数据总线上的来自所述传感器的所有通信的屏蔽；以及由所述处理器恢复非专有数据到所述网关的正常传输。
在一些实施例中，确定专用管线可用包括：由所述处理器经由所述数据总线从所述网关接收专用管线打开信号。
在一些实施例中，所述专有数据的传输包括：由所述处理器从所述传感器请求所述专有数据；由所述处理器从所述传感器接收所述专有数据；由所述处理器将所述专有数据排队在队列中；由所述处理器经由所述专用管线将所述排队的专有数据传输到所述网关；以及由处理器从网关接收指示已传输的数据的接收的专有数据已接收信号。
在一些实施例中，所述专有数据的所述传输进一步包括：由所述处理器清除所述排队的专有数据的所述队列；以及由处理器从传感器请求更多的专有数据。
在一些实施例中，专用管线释放信号的传输是响应于以下各项中的一者或多者：由所述处理器确定所述传感器处的所有专有数据已被成功发送到所述网关；响应于请求所述专有数据，由所述处理器确定在第一时间段内尚未从所述传感器接收到数据；以及响应于传输所述专有数据，由所述处理器确定在第二时间段内尚未从网关接收到专有数据已接收信号。
在一些实施例中，所述专有数据包括对应于所述传感器的内部操作的诊断和/或故障排除数据。
根据本发明的一些实施例，提供了一种用于网络系统中的专有数据的流量管理的方法，所述网络系统包括网关和经由数据总线通信地耦合到所述网关的传感器节点，所述方法包括：由所述网关的处理器确定是否存在到远程服务器的活动连接；以及响应于确定存在到所述远程服务器的所述活动连接：由所述处理器经由所述数据总线向所述网关广播用于传输专有数据的专用管线的可用性；由所述处理器确定是否从所述传感器节点接收到对所述专用管线的请求；以及响应于确定在设定时间段内从所述传感器节点接收到对专用管线的请求：由所述处理器在所述数据总线上广播专用管线保留信号，所述专用管线保留信号指示所述网关与所述传感器节点之间的所述专用管线的建立；由所述处理器确定是否已经从所述传感器节点接收到所述专有数据；以及响应于确定已经接收到专有数据：由所述处理器将指示数据接收的确认的专有数据已接收信号传输到所述传感器节点。
在一些实施例中，该方法还包括：响应于确定在所述设定时间段内未从所述传感器节点接收到对所述专用管线的所述请求：由所述处理器经由所述数据总线将所述专用管线的不可用性广播到所述传感器节点。
在一些实施例中，该方法还包括：响应于确定已经接收到所述专有数据：由所述处理器将所述专有数据排队在队列中；以及由处理器确定是否已经从所述传感器节点接收到另外的专有数据。
在一些实施例中，该方法还包括：响应于确定尚未接收到所述专有数据信号：由所述处理器确定所述传感器节点是否已释放专用管线；以及响应于确定所述专用管线已由所述传感器节点释放：由所述处理器经由所述数据总线将专用管线已关闭信号广播到所述传感器节点，所述专用管线已关闭信号向所述传感器节点指示所述专用管线不再可用。
在一些实施例中，该方法还包括：响应于确定尚未接收到所述专有数据信号：由所述处理器确定通信定时器是否已经到期；响应于确定所述通信定时器已经到期：由所述处理器经由所述数据总线将专用管线已关闭信号广播到所述传感器节点，所述专用管线已关闭信号向所述传感器节点指示所述专用管线不再可用；以及响应于确定通信定时器尚未期满：由所述处理器再次确定是否已经从所述传感器节点接收到所述专有数据。
在一些实施例中，该方法还包括：在确定是否存在到所述远程服务器的活动连接之前，由所述处理器经由所述数据总线将专用管线已关闭信号广播到所述传感器节点，所述专用管线已关闭信号指示正常数据转移操作的恢复。
在一些实施例中，响应于确定不存在到远程服务器的活动连接：由所述处理器经由所述数据总线将专用管线已关闭信号广播到所述传感器节点。
在一些实施例中，该方法还包括：由所述处理器将所述专有数据传输到所述远程服务器。
在一些实施例中，所述专有数据的传输包括：由所述处理器确定是否存在要传输到所述远程服务器的专有数据的现有队列；以及响应于确定存在专有数据的现有队列：由所述处理器将所述专有数据的队列传输到所述远程服务器。
在一些实施例中，该方法还包括，响应于确定存在专有数据的现有队列：由所述处理器接收来自所述远程服务器的对传输的确认；以及由处理器清除所述现有排队数据。
附图说明
为了有助于更全面地理解本发明，现在参考附图，其中相同的元件用相同的数字表示。这些附图不应被解释为限制本发明，而是仅旨在说明。
图1是根据本发明的一些示例性实施例的包括智能拖车系统的商用车辆的框图；
图2是根据本发明的一些示例性实施例的与主控制器通信的拖车传感器网络的框图；
图3是根据本发明的一些示例性实施例的有助于主控制器和传感器之间通信的SIB的示意图；
图4是示出根据本发明的一些实施例的与STS和一个或多个终端用户装置通信的车队管理服务器的图；
图5示出了根据本发明的一些示例性实施例的网络系统；
图6A-6C示出了根据本发明的一些示例性实施例的由网络系统的网关执行的经由专用管线将专有数据从网络系统的传感器发送到远程服务器的过程。
图7示出了根据本发明的一些示例性实施例的由网络系统的桥接装置执行的经由专用管线从传感器向网关发送专有数据的过程。
具体实施方式
下面结合附图进行的详细描述旨在作为根据本发明的智能拖车的说明性实施例的描述，而不是旨在表示可以实施或利用本发明的唯一形式。该描述结合所示实施例阐述了本发明的特征。然而，应当理解，相同或等效的功能和结构可以通过不同的实施例来实现，这些实施例也旨在被包括在本发明的精神和范围内。如本文其它地方所表示，相同的元件编号希望指示相同的元件或特征。
本发明的实施例的方面涉及一种开放式远程信息处理解决方案，其提供到多个商业部件的通用连接，并且能够实现敏感的专有信息从部件到远程服务器的安全转移，同时防止其他部件窃听专有数据的传输。
根据一些实施例，智能拖车系统包括具有多个传感器的传感器网络和发送去向和来自远程服务器的数据的网关。一些传感器。在正常操作期间，所有传感器可在系统内切向工作，并且能够看到从其它传感器传输的数据。智能拖车系统可能必须周期性地将由每个传感器收集的敏感的专有信息上传到远程服务器上。为了防止可能来自竞争制造商的其它传感器窃听敏感的专有信息，本发明的一些实施例在系统总线上传输敏感的专有信息时利用桥接装置将其它传感器与系统总线隔离。因此，本发明的实施例提供了一种自动化的和安全的系统，由此可以从传感器(通过空中下载(over-the-air))获得敏感的专有信息，而无需操作者亲自前往传感器的位置并手动下载这种信息。
图1是根据本发明的一些示例性实施例的包括智能拖车系统100的商用车辆的框图。
参照图1，商用车辆包括牵引机10和拖车20，其容纳智能拖车系统(STS)100。STS100包括传感器网络101，其可以包括多个传感器102-1、102-2、...、102-n，以及用于管理传感器网络101的主控制器(例如，网关或传感器分发模块(SDM))104。在一些实施例中，传感器网络101安装在拖车20中；然而，本发明的实施例不限于此，并且在一些示例中，传感器网络101中的一些传感器可以安装在牵引机10中。STS 100还包括无线通信模块(例如，蜂窝调制解调器/收发器106和/或无线收发器135)，用于将传感器网络数据通过通信网络(例如，蜂窝网络)40传输到车队监控服务器(也称为车队管理服务器)30以用于进一步的处理和分析，该车队监控服务器管理相关联的拖车车队。服务器30可管理由传感器网络101生成的数据。一个或多个用户装置50可用于查看和分析传感器网络数据。STS100可以提供拖车安全性、诊断、环境监测、货物分析、预测维护监测、遥测数据等。
图2是根据本发明的一些示例性实施例的与主控制器104通信的拖车传感器网络101的框图。
根据一些实施例，主控制器104用作网关，其管理网络101和所有与车队监控服务器30的通信。在一些实施例中，多个传感器接口板(SIB)110经由数据总线(例如，串行控制器区域(CAN)总线)112通信地耦接到主控制器104。每个SIB 110监视和控制安装在拖车20内的各个位置处的一个或多个本地传感器和致动器。STS 100的传感器102可以经由数据总线112上的SIB 110(例如，如图2的传感器102-1到102-n的情况)或直接经由总线接口适配器(例如，CAN总线接口适配器，如图2的传感器102-i的情况)耦合到主控制器104。
尽管在图2中，每个SIB 110被图示为连接到传感器102和致动器108(例如108-1、108-2...108-n)，但是本发明的实施例不限于此。例如，每个SIB 110可以耦接到一个或多个传感器102和/或一个或多个致动器108。
根据一些实施例，主控制器104包括板载微控制器(例如，中央处理单元(CPU))120，其管理主控制器104的包括自测试和诊断的所有功能；存储器装置(例如，易失性和/或非易失性存储器)122，其用于存储从传感器102收集的数据以及主控制器104的同件、操作和配置数据；总线收发器124，其用于经由数据总线112与SIB 110和任何直接连接的传感器102进行接口连接；以及电源管理单元(PMU)128，其用于产生STS 100所需的所有工作电压。虽然图2的实施例将PMU 128图示为主控制器104的一部分，但是本发明的实施例不限于此。例如，PMU 128可以在主控制器104的外部(例如，如图1所示)。
在一些实施例中，主控制器104确保在包括掉电、系统复位等的条件下保留存储器122中的数据。在一些示例中，存储器122可以具有足够的容量来本地地存储最少两周的数据。在从车队管理服务器30接收到数据请求时，微控制器120可以从存储器122检索所请求的数据，并经由蜂窝调制解调器126和/或WiFi收发器135将其发送到服务器30。微控制器120还可以在从服务器30接收到删除数据请求时从存储器122删除数据。
PMU 128可以经由电缆(例如，7路或15路牵引机连接器)从牵引机10(例如，如图1所示的牵引机电源142)接收DC电压(例如，固定的DC电压)，并且可以利用它来生成由主控制器104和STS100中的其它部件使用的调节电压(例如，调节的DC电压)。PMU 128可以包括保护电路，用于防止在电涌(例如，甩负荷)、过电流、过电压、电池反向连接等情况下损坏STS 100。
在一些实施例中，PMU128包括备用电池129，其用于在没有牵引机电源的情况下向STS 100提供电源。例如，当车辆空闲时(例如，当牵引机关闭时)，牵引机10不能提供电源，并且STS100可以依靠备用电池129作为动力源。在一些示例中，备用电池129可以具有足够的容量，以在没有外部电源(例如，没有牵引机电源142)和/或太阳能板140的情况下，为STS100的运行供电最少48小时。
在一些示例中，PMU128还可以从辅助电源140接收电力，辅助电源140例如可以安装在拖车20上的太阳能电池板、车载发电机、车载冰箱(例如，冰箱电池)等。在存在多个电源(例如，备用电源129、辅助电源140和牵引机电源142中的两个或更多个)的情况下，PMU128监视每个电源，并选择利用哪个电源来为主控制器104和STS100整体供电。PMU 128的电力管理电路可以在来自牵引机电源142或辅助电源140的输入电压高于阈值(例如，最小电平)时对备用电池129充电，并且可以在输入电压低于阈值时禁用备用电池129的充电。牵引机10关闭(例如，停车和不工作)时，辅助电源140可以延长STS100的工作时间。
根据一些实施例，PMU128向主控制器104提供包括太阳能电池板电压、输出电压(例如，包括过电压、过电流等的24VDC输出电压)、电池充电电平、电池充电状态、电池充电电源、电池电流消耗、当前的系统电源等的状态信息。当任何上述功率参数在正常操作范围之外时，PMU128可以生成警告。
在一些示例中，当牵引机电源142可用(例如，在7路牵引机连接器处)并且拖车以预定速度(例如，大约50MPH)行驶时，PMU128可以对备用电池129执行放电测试，这允许STS100将备用电池129的放电曲线与新电池的放电曲线进行比较，并且确定剩余电池寿命的估计。
在一些实施例中，PMU 128用作微控制器120和空气制动锁定系统138(即，拖车的紧急空气制动系统)之间的接口。除了空气制动锁定系统138的正常功能外，STS 100也能够接合空气制动锁定系统138以达到安全目的，诸如当未经许可的牵引机连接到拖车20并试图移动它时。因为空气制动锁定系统138是一个与安全相关的部件，STS 100具有在适当位置的安全装置以确保当拖车20处于运动中时紧急致动器不会接合。例如，当拖车20处于运动中时，主控制器104防止空气制动锁定系统138接合紧急致动器。这可以用来自蜂窝调制解调器126的速度数据和/或来自STS 100中的加速计的数据来完成。空气制动锁定系统138包括监测制动系统空气压力的压力传感器102-1，以及用于接合和分离到紧急制动系统的空气管线的空气致动器108-1。
在一些实施例中，主控制器104包括蜂窝调制解调器126，用于在STS 100(例如，主控制器104)和车队监控服务器30之间提供无线通信链路。该蜂窝调制解调器126可以与诸如4G和/或LTE网络的蜂窝网络兼容。蜂窝调制解调器126可以促进主控制器104的通过空中下载更新。虽然图2的实施例将蜂窝调制解调器126图示为主控制器104的一部分，但是本发明的实施例不限于此。例如，蜂窝调制解调器126可以在主控制器104的外部(例如，如图1所示)。
在一些实施例中，主控制器104还可以包括USB控制器130、以太网控制器132和WiFi控制器134中的一个或多个。USB和以太网控制器130和132可允许主控制器104分别经由USB和以太网端口131和133与外部组件介接。包括无线收发器135的WiFi控制器134可支持授权用户(例如，驾驶员或维护人员)和车队管理服务器30之间经由蜂窝调制解调器126的通信。WiFi收发器135可安装在拖车20处的确保可从拖车20的中心的半径(例如，100英尺)内的任何位置维持通信的位置。在一些实施例中，主控制器104还包括用于与拖车20内的无线传感器节点(即，未连接到数据总线112的那些传感器)通信的蓝牙/
在一些实施例中，主控制器104提供空闲模式，其通过暂停所有外围组件(例如，所有传感器和致动器)的操作来减少操作功率。
在一些实施例中，主控制器104可进入睡眠模式，其通过将主控制器104的每个组件置于其最低功率模式而实质上减少或最小化操作功率。
主控制器104的固件可通过蜂窝调制解调器126(作为通过空中下载更新)或WiFi收发器134无线地更新，和/或可通过例如USB控制器130或以太网控制器132经由有线连接更新。
在一些实施例中，主控制器104耦接到接入终端(例如，外部小键盘/键盘)136，其允许授权用户，例如驾驶员和维护人员，访问STS 100。例如，通过输入认证码，主控制器104可以执行与该码相关联的功能，诸如解锁拖车门或将拖车置于锁定模式。主控制器104可包括用于与接入终端136介接的RS-232收发器。接入终端136可以附接到拖车20的外部主体。
STS 100包括全球定位系统(GPS)接收器，用于提供位置数据，该位置数据可以补充由传感器网络101聚集的数据。GPS接收器可以与主控制器104集成在一起，或者可以是单独的单元。
在一些实施例中，每次首次将电力施加到主控制器104时(例如，当操作员打开点火开关时或当STS 100被激活时)或当从操作员/驾驶员或车队管理服务器30接收到外部命令(例如，诊断请求)时，主控制器104执行自检或诊断操作，其中主控制器104首先检查其每个部件(例如，PMU、RS-232接口、以太网控制器等)的状态，然后检查附接到数据总线112的每个元件(例如，传感器102或SIB 110)。然后，当任何组件或元件具有故障状态时，主控制器104可向车队监控服务器30发送警报命令。该警报命令可以包括附接到数据总线112的所有元件的状态数据。主控制器104还与PMU 128通信以确定输入功率源，例如牵引机电源142或备用电池129。一旦自检操作结束，主控制器104开始正常操作，在正常操作期间，主控制器104可周期性地或连续地从传感器102接收传感数据，并以设定或预定速率将相应的数据包发送到车队监控服务器30。在一些例子中，主控制器104的信息传输速率可以根据STS100的电源状态(例如，根据STS 100是否处于空闲模式、睡眠模式、正常操作模式等)而变化。
在其操作过程中，主控制器104可从车队管理服务器30接收许多不同类型的命令。一些示例可以包括主控制器重置命令(例如，SDM重置)，其启动主控制器104的重置；STS重置命令，其启动包括主控制器104的整个STS 100的重置；自测试命令，其启动主控制器104的自测试/诊断操作；STS更新命令，其被用于发起STS 100的更新，该更新可以包括固件更新、STS配置更新、装置库更新等；请求数据命令，其用于从SDM请求数据，并且可以包括主控制器104和/或STS 100的配置数据、状态/警报数据、传感器测量数据、位置和远程信息处理(telematics)数据等；GPS定位命令，其用于从主控制器104上传当前GPS数据；发送数据命令，其用于向主控制器104发送数据；以及安全/锁定命令，其用于远程设置包括门锁、气刹锁和/或类似的安全特征。
另外，主控制器104可将各种命令发送到车队管理服务器30，所述命令可包括STS状态命令，其用于将STS状态(例如，自测试结果、操作模式等)发送到车队管理服务器30；警报/故障命令，其用于向服务器30发送警报(例如，基于STS故障和/或触发警报设置的拖车事件的检测)；SDM数据命令，其用于发送从传感器网络101聚合的测量数据；配置警报，其用于通知车队管理服务器30何时修改STS配置；以及STS访问警报，其用于在用户(例如，驾驶员或维护操作员)试图经由WiFi(即，通过WiFi收发器134)或小键盘136访问STS 100时通知车队管理服务器30。
根据一些实施例，主控制器104能够独立于其它传感器(例如，可以通过相应的SIB110这样做)来设置和动态地调整来自每个传感器的数据速率(例如，以其进行测量的速度)。
图3是根据本发明一些示例性实施例的有助于主控制器104和传感器102之间进行通信的SIB 110的示意图。
参考图3，每个传感器接口板(SIB)110管理一个或多个传感器102的指定的集合。一些节点还可以管理一个或多个致动器108。每个传感器102可以将诸如热、机械运动、力、光和/或类似的物理属性转换成相应的电信号。每个致动器108被配置成在被激活时(例如，当对其施加激活电压时)产生相关联的机械运动，并且在被去激活时(例如，当移除激活电压时)返回到它的空闲/原始位置。
根据一些实施例，SIB 110包括SIB控制器150(例如可编程逻辑单元)、SIB功率管理器152、串行接口154和板载SIB存储器156。SIB控制器150被配置用于管理SIB 110的操作，并有助于主控制器104与任何传感器102和/或致动器108之间的通信。SIB功率管理器152包括板上功率转换，该板上功率转换将从主控制器104接收的系统电压转换为SIB电路所需的操作电压以及(多个)传感器102和任何致动器108所使用的电压。SIB功率管理器152包括保护电路，其在系统电压上出现过电压的情况下和/或在SIB 110的功率输入连接器处的系统电压和接地反向的情况下防止对SIB 110的损坏。串行接口154便于经由数据总线112与主控制器104通信，并且支持与能够作为CAN总线收发器的任何传感器的RS-232串行数据通信，以便与任何RS-232兼容的传感器通信。SIB存储器156可以是存储传感器聚合数据以及由SIB 110监视的所有电压的参考值的非易失性存储器。
在一些示例中，SIB 110还耦接到3轴加速度计103-1、温度传感器103-2和光传感器103-3。传感器103-1至103-3可以与SIB 110集成在一起，或者可以在SIB 110的外部。传感器102可以包括例如车轮速度传感器、一个或多个轮胎压力传感器(TPSs)、一个或多个车轮端和车轮轴承温度传感器、烟雾检测器、湿度传感器、一个或多个振动检测器、里程表/速度表、一个或多个车轴轮毂传感器、一个或多个制动器磨损传感器、位置传感器(例如，磁位置传感器)、数字麦克风等。在一些示例中，里程表/速度表可以在每个轮胎上运行，或者可以在从其获取该信息的专用轮胎上运行；并且制动行程传感器和制动/车轮端温度传感器可以位于每个制动衬块/车轮端。可以通过位置传感器(例如，磁性位置传感器)等来促进门打开检测。
根据一些实施例，SIB 110(例如S1B控制器150)可以被配置为(例如被编程为)与传感器102的规范兼容，并且可操作地与传感器102集成。这样，SIB 110将传感器102的感测的数据翻译并封装为与共享总线的通信协议兼容并且在所有传感器102上也是统一的格式(例如与Modbus串行通信协议或任何其他合适的协议兼容)。
根据一些实施例，SIB 110可以提供空闲模式，该空闲模式通过暂停所有外围装置(例如所有传感器102/103和致动器108)的操作来降低操作功率。另外，SIB 110提供睡眠模式，该睡眠模式通过将SIB 110上的每个电路和所有外围装置置于其最低功率模式来将操作功率降低到最小可实现水平。空闲和睡眠模式可以通过来自主控制器104的命令被激活和去激活。
SIB 110可提示传感器102/103以预定速度进行测量，该预定速度可通过主控制器104配置。然后将测量数据存储在SIB存储器156中，以便发送到主控制器104。在一些实施例中，SIB 110可以在测量之间进入空闲模式。
每当向SIB 110施加功率时，SIB 110可以执行自检或诊断例程以确定其每个组件(例如SIB控制器150、SIB存储器156、串行接口154和传感器103-1至103-3)的状态，并且向主控制器104报告每个组件的状态(例如通过或失败)。主控制器104也可以在任何给定时间经由诊断请求命令启动自检例程。在接收到任何组件的故障状态时，主控制器104可以发出命令以重置SIB 110，这可以提示SIB 110的进一步的自检例程。
根据一些实施例，主控制器104与SIB 110一起提供即插即用的传感和遥测系统，从而允许根据需要从STS 100中移除传感器和/或致动器或将传感器和/或致动器添加到STS 100，由此提供容易(重新)配置的系统。
根据一些实施例，共享数据总线112可以包括用于承载功率和数据的多个导体。在一些实施例中，包括SIB 110和一个或多个传感器102的传感节点可以使用T连接器或接线盒113从通信总线112分支，这有助于传感节点经由总线扩展115连接到共享通信总线112。总线扩展115可以包括与共享通信总线112相同的导体，并且T连接器113可以将共享通信总线112和总线扩展115的对应导体电连接在一起。通过将任何所需的传感器102经由单独的T连接器113和总线扩展115连接到现有系统，STS 100可以容易地根据需要扩展，而不需要重新设计整个系统。
在一些实施例中，SIB 110可以封装在壳体中，该壳体模制在(例如，热模制在其上)SIB 110以及将SIB 110电耦合到传感器102的数据总线延伸和导线的一部分上。在导线和总线扩展上延伸模塑可以帮助保护SIB 110免受环境因素的影响(例如，可以帮助使其防水)。外壳可以包括聚氨酯、环氧树脂和/或任何其它合适的柔性材料(例如，塑料)或非柔性材料。壳体可以为SIB 110提供热保护，并且例如允许其在具有从约-50摄氏度到约+100摄氏度的温度范围的环境中操作。
图4是根据本发明的一些实施例，示出了与STS 100和一个或多个终端用户装置通信的车队管理服务器30的示意图。
参考图4，车队管理服务器30可以与STS 100和一个或多个终端用户装置50通信。车队管理服务器30、STS 100和终端用户装置50之间的通信可以穿过电话、蜂窝和/或数据通信网络40。例如，通信网络40可以包括专用或公共交换电话网络(PSTN)、局域网(LAN)、专用广域网(WAN)和/或公共广域网，诸如，因特网。通信网络40还可以包括无线载波网络，该无线载波网络包括码分多址(CDMA)网络、全球移动通信系统(GSM)网络、或本领域中常规的任何无线网络/技术，包括但不限于3G、4G、LTE等。在一些示例中，用户装置50可以通过通信网络40通信地连接到STS 100(例如，当用户装置50具有其自已的4G/LTE连接时)。在一些实施例中，当在WiFi范围内时，用户装置50可以通过由STS 100的无线收发器134创建的WiFi网络与STS 100和车队管理服务器30通信。
车队管理服务器30聚集与车队中的每个特定拖车相关的各种远程信息处理和诊断信息，并允许通过网络门户在终端用户装置50或操作员装置31上显示这些信息。车队管理服务器30的网络门户可以允许操作员通过指定可以访问和使用STS 100的授权人员，以及被授权移动和/或维护车队中的拖车的驾驶员和维护人员来管理该系统。
根据一些实施例，车队管理服务器30通过其网络门户，通过集成系统管理工具、远程信息处理信息和拖车状态信息提供综合车队管理系统。这种信息组合被集成到直观的用户界面中，该用户界面允许操作员有效地管理车队。网络门户可以提供一组屏幕/显示，其允许操作员容易地查看与被管理的资产群相关的摘要信息。网络门户还可以提供一组屏幕/显示，其允许操作员查看与车队的各个元素相关的较低级别的细节。这样的信息可以以弹出、覆盖、新屏幕等的形式呈现。
根据一些实施例，车队管理服务器30包括系统管理服务器32、远程信息处理服务器34、分析服务器36和数据库38。
系统管理服务器32可以提供系统管理工具，该系统管理工具允许操作员管理对车队系统的访问并设置车队系统的配置。访问管理允许操作员创建和维护被授权访问和执行系统的指定功能的用户的数据库。例如，一个人可以被指定为管理员并且可以访问门户网站的所有方面，而另一个人可以被指定为驾驶员或维护技术人员并且被授权对门户网站的特征的更受限和有限的访问。配置管理允许操作员基于单独的资产或作为全局设置来设置系统中的每个资产的操作参数。根据一些实施例，系统管理服务器32允许授权的系统管理员选择允许主控制器104经由WiFi收发器135直接传输到授权用户(诸如驾驶员或维护人员)的警报和拖车数据的集合；选择授权用户可以经由移动应用52本地访问的控制和特征的集合；当蜂窝调制解调器126没有连接到车队管理服务器30时，选择主控制器104可以自主执行的控制和特征的集合；为拖车20的位置设置可接受的地理边界(也称为地理围栏)；等等。
远程信息处理服务器34可提供关于车队中每个资产(例如，每个STS 100)的位置相关信息。远程信息处理信息包括地理位置、速度、路线历史和允许车队管理者理解给定资产的地理历史的其它类似类型的信息。
分析服务器36可以提供与从位于拖车自身的STS 100上的传感器和系统收集的数据相关的拖车状态信息。该信息可以提供给定拖车上的关键系统的动态图像，例如轮胎压力、致动器、货物温度、门/锁状态等。在一些示例中，分析服务器36可以分析从车队的每个STS 100接收的传感和远程信息处理数据，并向车队操作员提供各种信息，包括基于每个STS 100或整个车队的严重性和类别的警报的组织列表；所述车队在使用中的百分比；所述车队中被调度用于维护或处于维护的百分比；历史维护统计；车队中的每个拖车的位置的视觉地图；每个拖车的配置和状态；每个拖车的速度和/或目的地；以及关于驾驶员、技术人员、操作员等中的每一者的信息。驾驶员信息可包括驾驶员的识别号码、最近的分配、所有超速事件的列表、所有由于制动或高速转弯而产生的过大G力事件的列表、所有过大ABS事件的列表等。拖车状态和配置可以包括诸如里程表读数、安装在拖车上的所有部件及其状态的列表、每个轮胎的压力、制动状态、ABS故障、灯熄灭(故障灯)状态、车轴传感信息、预防性维护总结、当前速度和位置、自测试/诊断参数、传感器测量的速度、可用存储器容量、最后固件更新的日期、数据通信的历史、电池容量、与电力管理相关的所有参数(例如电压、电流、电力警报等)等信息。
由服务器32、34和36中的每一个生成和消费的数据可以分别存储在数据库38中并且可从数据库38中检索。
车队管理服务器30还可以允许控制STS 100的各个方面。例如，在操作员调用后，车队管理服务器30可以向STS 100发送命令信号，以启动由主控制器104进行的自测试、启动所有传感器数据的捕获和传输、门锁的激活或释放、气锁的激活或释放，等等。
分析服务器36还可以基于分析的数据发出多个警报，这些警报可以被推送到操作员装置31。例如，当安装在门上的接近检测器指示开门状态时，这样的警报可以包括闯入警报；当STS 100检测到航空公司和/或7路连接器连接并且没有经由WiFi收发器135和/或本地小键盘136接收到正确的授权码时，未授权的牵引机警报；当空气锁被接合并且传感器检测到拖车运动时，被盗拖车警报；当空气锁被旁路或者从主控制器104到空气锁的电缆被切断时，制动干预警报；当轮胎压力在所述指定范围之外时，轮胎压力警报；当所述制动传感器指示制动衬片在所述指定范围之外时，制动衬片警报；当所述轮毂传感器指示轮毂状况在所述指定范围之外时，轮毂故障警报；当在SIB 110上运行自测试并且结果指示故障时，SIB故障自测试警报；当在传感器上运行自测试并且结果指示故障时，传感器故障警报；当对传感器数据运行自测试并且结果指示数据总线故障时，数据总线故障自测试警报；当在主控制器104上运行自测试且结果指示故障时，主控制器故障自测试警报；当运行WiFi控制器的自测试并且结果指示故障时(如果安装了可选的辅助WiFi收发器)，WiFi故障警报；当所述车辆速度高于所述法定速度限制预定百分比时，超速警报；当拖车的G力高于指定水平(例如，从转弯过快、停止过快、加速过快等)时，危险驾驶警报；等等。在一些示例中，警报可以包括表明任何检测到的故障的根本原因的信息。
根据一些实施例，终端用户装置50上的移动应用52允许用户输入认证码以登录到STS 100系统(例如，在由系统管理服务器32验证和允许时)。
给定装置50上的移动应用52的配置可以基于认证的用户的访问级别(例如，卡车驾驶员可以访问一组特征，而安装/维护人员可以访问不同的一组特征)。移动app 52能够提供对存储在STS本地存储器12中的历史数据的访问，允许授权用户运行对STS 100中的所有元素的扫描，以及运行对STS 100的诊断(即，运行自检诊断例程)，当从STS 100接收到警报时显示警报(视觉的和听觉的)(警报可以通过分析服务器36路由或直接从STS 100接收)。
图5示出了根据本发明的一些实施例的网络系统200。
参考图5，网络系统200包括多个传感器202-1至202-n(其中n是大于1的整数)，其经由数据总线212(也称为系统总线或公共总线)通信连接到网关204，以及多个桥接装置212-1至212-n，其电耦合在数据总线212和多个传感器202-1至202-n之间，因此，每个桥接装置210可以作为传感器202和网关204之间的媒介。由于在传感器202和相关的桥接装置210之间可能存在一一对应，传感器202和与其相关的桥接装置210(例如，传感器202直接连接到的桥接装置而没有任何中间数据总线或其它桥接装置)的组合可以被称为传感器节点。
传感器202和数据总线212可以分别与传感器102和数据总线112相同或基本相同。网关204可以促进收集数据(例如，传感和专有数据)的传感器202与收集和分析数据的远程服务器30之间的通信。在一些示例中，网关204可以与以上参照图1-4描述的主控制器104相同或暴本相同。因此，网关204可以包括主控制器104的所有组件和功能；然而，本发明的实施例不限于此。例如，网关204可以不包括主控制器104的所有组件。在一些实施例中，网关204包括处理器220、网关存储器222、总线收发器224，它们可以与主控制器104的CPU 120、存储器122和总线收发器124相同或基本相同。网关204还包括能够与远程服务器30进行无线通信的无线收发器226。无线收发器226可以包括蜂窝式调制解调器126和/或主控制器104的WiFi控制器134。
桥接装置210可以充当促进其所附接到的传感器202与网关204之间的通信的中间装置。在一一些示例中，桥接装置210可以与上面参照图1-4描述的SIB 110相同或基本相同。因此，桥接装置210可以包括SIB 110的所有组件和功能；然而，本发明的实施例不限于此。例如，桥接装置210可以不包括SIB 110的所有组件。在一些实施例中，桥接装置210包括桥接控制器250、桥接存储器252和总线接口254。桥控制器250和总线接口254可以与SIB110的SIB控制器150和串行接口154相同或基本相同。桥存储器252可以存储由传感器202收集的数据。
传感器102可以收集包括感测数据和专有数据的几种类型的数据。感测数据可以包括外部物理性质/参数的测量，诸如温度、速度、加速度、电压、电流等。专有数据(也称为“原始数据”)可以包括与传感器102的内部操作有关的信息，诸如传感器102的制造商能够用于调试和/或改进传感器102的诊断和故障排除数据。专有信息可以比感测数据更不频繁地被收集。例如，虽然传感器可以以大约100K/s的速率收集感测数据，但是可以大约每5至10秒一次收集专有信息。传感器102可将内部操作信息标记为专有，因为在一些情况下，竞争传感器制造商可能能够通过在数据总线112上传输信息时窃听此信息来反向工程产品。
在一些实施例中，每个桥接装置210基于数据的灵敏度来阻止或允许数据业务传递到相关联的传感器102。根据一些实施例，当传感器102-i(其中i是1和N之间的整数)在数据总线212上经由专用管线向网关204发送专有数据时，其他桥接装置210(即，不对应于传感器102-i的那些桥接装置)阻止网络上的其他传感器102(即，除102-i之外的所有传感器)能够窃听正在发送的专有数据。在一些示例中，除了当专有数据正在数据总线112上广播时之外，桥接装置210可以充当直通装置。
当网关204和远程服务器30之间存在活动连接时，网关204可以在数据总线212上广播信号(例如，专用管线打开信号)，以向所有的桥接装置210和传感器202指示建立专用管线以便发送敏感专有信息的可能性。当传感器202指示其具有一些专有数据要传输时，网关204建立专用管线。当专用管线打开(或建立)时，没有其它传感器202可以向数据总线212发送数据或从其接收数据，因为数据总线212正被用于转移专有信息。一旦专用管线关闭，所有传感器102便可经由数据总线212重新开始非专有数据(例如，所感测数据)的转移。在网络系统200中，用于通过专用管线传输专有数据的时间与用于传输其它数据(例如，非专有传感器数据)的时间的比率可预先设定或可基于系统的优先级而调整。例如，如果网络系统是关键控制系统，则所发送的数据的大部分可以是专有的。
图6A-6C示出了根据本发明的一些实施例的如由网关204执行的经由专用管线从传感器202向服务器30发送专有数据的过程S300。图6A-6B示出了从与传感器202相对应的桥接装置210接收专有数据并对其进行排队的过程，以及图3C示出了将排队的数据发送到服务器30的过程。
参考图6A-6B，在一些实施例中，网关204通过例如在数据总线212上广播专用管线打开信号，向数据总线212上的所有桥接装置210-1至210-n指示将任何专有数据上传到远程服务器(例如，云服务器)30的专用管线的可用性(S302)。在一些实施例中，网关204可以在确定存在到远程服务器30的活动连接(例如，上传链路)之后这样做。
网关204然后等待接收来自桥接装置210的专用管线请求(S304)，其指示桥接装置210正请求发起到服务器30的专用(例如，私用)链路以用于发送专有数据的目的。如果在经过设定的时间段(例如，可配置的时间段，在一些示例中，其可以是大约0.5秒到大约5秒)之后，没有接收到专用管线请求信号，则网关204检查在网关204和服务器30之间是否存在活动的链路/连接(例如，活动的WiFi和/或蜂窝连接)(S306)。如果存在活动链路，则网关204再次检查专用管线请求信号的存在。但是如果不存在活动链路，则网关204继续通过例如在数据总线212上广播专用管线已关闭信号来广播专用管线的关闭(S307)。
一旦网关204检测到来自具有第一地址(例如，第一总线地址)的桥接装置210的专用管线请求信号，网关就在数据总线212上传送专用管线保留信号，其确认在服务器30与桥接装置210之间已建立专用链路(S308)。专用管线保留信号包括与请求专用链路的桥接装置210的第一地址的目的地地址相匹配的目的地地址。专用管线保留信号还向所有其它与目的地地址不匹配的桥接装置210指示到服务器30的专用链路此时不可用。
在两个或两个以上传感器202具有专有数据以响应于专用管线变得可用而发送的情况下，可在两个或两个以上传感器之间发生仲裁，且一个传感器将根据数据总线212的协议(例如，CANBUS等)而获胜。网关204然后建立具有获胜传感器202的专用管线。在一些示例中，获胜传感器是首先响应于用于建立专用管线的调用的传感器，或者可以是具有较高优先级(例如，如由总线协议定义的)的传感器。
网关204然后发起并启动通信超时定时器(S310)，并等待从桥接装置210(例如，与获胜的传感器相关联的获胜的桥接装置)接收专有数据。该专有数据可包括经由专用链路发送至服务器30的专有/原始传感器数据。网关204确定是否已从桥接装置210接收到专有数据(S312)。如果没有，网关204通过例如检查是否从桥接装置210接收到专用管线释放信号来检查桥接装置210是否已经释放了专用管线(S314)。在一些实施例中，当存储在桥接装置210处的所有专有数据都已经被发送到网关204时，桥接装置210通过向网关204传输专用管线释放信号来指示转移完成。如果已经接收到专用管线释放信号，则网关204例如通过在数据总线212上广播专用管线已关闭信号来继续广播专用管线的关闭(S315)。如果没有接收到专用管线释放信号并且超时定时器没有到期(S316)，则网关204继续监听专有数据(S312)。否则，网关204继续广播专用管线的关闭(S315)，例如通过在数据总线212上广播专用管线已关闭信号。这里，超时定时器确保即使桥接装置210经历故障，并因此不能发送任何(进一步的)专有数据或专用管线释放信号，网络系统200也不会无限地锁定。这允许网关204尽管发生故障也继续执行其功能。一旦专用管线被关闭，网关204就可以继续将排队的专有数据转移到远程服务器30，这将在下面参考图3C进一步描述。
当网关204从请求专用链路的桥接装置210接收到专有数据时，网关204在存储器222中对专有数据进行排队，并且以活动链路(例如，活动WiFi和/或蜂窝连接)的传输速率将排队的专有数据发送到服务器30。每当从桥接装置210接收到专有数据时，网关204通过例如在数据总线212上发送专有数据已接收信号来确认专有数据的接收(S320)。网关204也可以重启通信超时定时器(S322)以确保来自桥接装置210的专有数据传输不会由于超时定时器超时而过早终止。
参考图6C，当到服务器30的链路不可用、桥接装置210已释放专用链路或超时定时器已到期时，网关204在数据总线上广播专用管线已关闭信号以向所有桥接装置210指示到服务器30的专用链路不再可用(例如，S307/S315)。此时，根据一些实施例，一旦建立了与服务器30的活动链路，网关204就尝试将任何排队的数据上传/传输到服务器30。专用管线已关闭信号还指示恢复对所有桥接装置210的正常数据转移操作。也就是说，传感器202可以根据总线协议(例如CANBUS)恢复非专有数据(例如传感器数据)到网关204的传输。
网关204确定在网关204和服务器30之间是否存在活动链路(例如，活动wifi和/或蜂窝连接)(S324)。如果不存在活动链路，则服务器30继续检查活动链路，直到找到一个。
当网关204确定存在活动链路时，网关204检查存储器222中是否存在用于传输到服务器30的专有数据队列(S326)。在一些示例中，排队的数据可以是来自先前(失败的)尝试向服务器30发送数据的剩余数据。例如，当存在失败并且存储器222包含未被成功发送的剩余数据时，在重启之后，网关204可以尝试重传该数据。
如果没有排队的专有数据，则网关204返回在数据总线上广播专用管线打开信号(S302)。然而，如果存在排队的专有数据，则网关204通过活动链路将排队的专有数据发送到服务器30(S328)。
网关204然后检查其是否已经接收到指示成功传输数据的传输确认(S330)。如果接收到确认，则网关204从存储器222中删除排队的专有数据，以清除用于进一步输入数据的存储空间(S332)。否则，如果没有接收到确认，网关204通过再次检查是否存在活动链路来尝试重新发送排队的专有数据(S324)，并且如果存在排队的专有数据则重新发送排队的专有数据(S326和S328)。
根据一些实施例，当桥接装置204-i(其中i是1和N之间的整数)通过建立的专用管线与网关204通信时，数据总线212上的所有其它桥接装置210(即，除204-i之外的所有桥接装置)从网关204和桥接装置204-i之间的任何通信屏蔽其对应的传感器202(即，除202-i之外的所有传感器)。例如，当包括专用管线请求信号、专用管线保留信号、专有数据信号、专有数据已接收信号和专用管线释放信号的信号在数据总线212上传输时，所有其它桥接装置210通过例如向传感器202指示在数据总线212上没有传输任何信号来屏蔽其对应的传感器202。在一些示例中，桥接装置210可以通过向对应的传感器202发送屏蔽信号来隐藏数据总线212上的专有数据的传输。在一些示例中，屏蔽信号可以是全零、全一或任何其他合适的值的集合。在其他示例中，桥接装置210可以通过在将数据流量传递到传感器202上之前用网关地址替换数据流量来掩蔽数据流量的地址。
换句话说，这样的桥接装置可以作为网守来操作，其将所有其他传感器与数据总线212隔离，并且防止/阻止它们接收发送专有信息的传感器的专有通信。
图7示出了根据本发明的一些实施例的如由桥接装置210执行的经由专用管线从传感器202向网关204发送专有数据的过程S400。
参照图7，在一些实施例中，网关204接收向服务器30发送(例如，上传)专有数据的请求(S402)。然后，桥接装置210通过首先检查用于发送专有数据的专用管线是否可用来启动专有数据的转移(S404)。在一些实例中，在数据总线212上接收到专用管线打开信号指示专用管线的可用性。若专用管线可用，则桥接装置210传送一请求至网关204以接入专用管线(S406)。该请求可以是由桥接装置210在数据总线212上发送专用管线请求信号。否则，如果专用管线不可用，则桥接装置210返回到通过例如监视来自网关204的专用管线打开信号来监视专用管线的可用性(S404)。
如果网关204不接受对专用管线的请求，那么这可指示另一桥接装置已赢得仲裁且可能正在数据总线上传输专有数据。这样，桥接装置210屏蔽/隐藏数据总线212上来自传感器202的所有流量，直到它检测到专用管线已经被释放，例如，作为从网关204接收到专用管线释放信号的结果(S409)。一旦专用管线被释放，桥接装置210就可恢复正常操作，且例如经由数据总线212将非专有数据(例如，感测数据)发送到网关204。桥接装置210也可以回到检查可用的专用管线(S404)。可以通过在设定或预定的时间段(例如，大约0.5秒到大约5秒)内没有接收到专用管线保留信号，或者通过观察寻址到不同桥接装置的数据总线212上的专用管线保留信号，来指示不接受(即，拒绝)对专用管线的请求。
然而，如果网关204接受了对专用管线的请求(例如，如果桥接装置210接收到专用管线保留信号)，则桥接装置210继续发起对来自传感器202的专有数据的排队以便传输到网关204(S410)。此时，桥接装置210确定是否已经从传感器202接收到任何专有数据(S412)。如果在第一时间段(例如，约1秒至约120秒)内没有从传感器202接收到专有数据，或者如果传感器202指示已经发送了所有专有数据，则桥接装置210通过例如在数据总线212上发送专用管线释放信号来释放专用管线(S414)。否则，如果已经从传感器202接收到专有数据，则桥接装置210通过例如在数据总线212上发送专有数据，经由专用管线将排队的专有数据传输到网关204(S416)。然后，桥接装置210确认专有数据的传输是否成功(S418)。这样做时，桥接装置可以确定是否从网关204接收到专有数据已接收信号。如果是，则传输成功，并且桥接装置210清除其内部队列中的专有数据(S420)，并返回以对来自传感器的更多专有数据进行排队(S416)。否则，如果传输不成功，即，如果在第二时间段(例如，约1秒至约120秒)内没有从网关204接收到专有数据已接收信号，则桥接装置210释放专用管线(S414)。在一些示例中，用于等待接收专用管线保留信号的时间段以及第一和第二时间段可以由系统管理员配置。
因此，本发明的一些实施例允许网络中的传感器收集敏感专有信息并通过私有/专用链路/管线将其发送到远程传感器以供进一步分析。此外，防止网络中的其他传感器窃听专用管线上的敏感专有信息的通信。
本发明的范围不受本文所述的具体实施例的限制。实际上，除了本文所述的那些实施例之外，根据前面的描述和附图，本发明的其它各种实施例和对本发明的修改对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。因此，这些其它实施例和修改旨在落入本发明的范围内。此外，尽管在此已经在用于特定目的特定环境中的特定实现的上下文中描述了本发明，但是本领域的普通技术人员可以认识到，其有用性不限于此，并且本发明可以在用于任何数目的目的的任何数目的环境中有益地实现。因此，应鉴于本文所述的本发明的全部范围和实质及其等同形式来解释以下提出的权利要求。
根据本文所述的本发明的实施例的智能拖车和/或任何其它相关装置或组件可以利用任何合适的硬件、同件(例如，专用集成电路)、软件或软件、固件和硬件的合适组合来实现。例如，智能拖车的各种组件可以形成在一个集成电路(IC)芯片上或形成在单独的IC芯片上。此外，智能拖车的各种部件可以在柔性印刷电路膜、带载封装(TCP)、印刷电路板(PCB)上实现，或者形成在相同的基板上。此外，智能拖车的各种组件可以是在一个或多个计算装置中的一个或多个处理器上运行的进程或线程，其执行计算机程序指令并且与其他系统组件交互以用于执行本文描述的各种功能。计算机程序指令存储在存储器中，该存储器可以在使用标准存储装置的计算装置中实现，例如随机存取存储器(RAM)。计算机程序指令还可以存储在其他非暂态计算机可读介质中，例如CD-ROM、闪存驱动器等。此外，本领域技术人员应当认识到，在不脱离本发明的示例性实施例的范围的情况下，各种计算装置的功能可以被组合或集成到单个计算装置中，或者特定计算装置的功能可以分布在一个或多个其他计算装置上。
