CN115390431B - 控制器与车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种控制器与车辆。该控制器包括中央处理单元和微处理单元，其中，中央处理单元用于接收多个第一传感器发送的多个第一环境信息，并至少根据多个第一环境信息生成第一控制指令，且控制底盘执行器执行第一控制指令；微处理单元用于接收多个第二传感器发送的多个第二环境信息，并至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，在中央处理单元处于故障的情况下，微处理单元用于控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令，保证了车辆的安全较高，以及保证了控制器物料和开发成本较低，从而解决了现有技术中难以在同一个控制器中同时实现自动驾驶车辆的控制和冗余备份的问题。

Description

控制器与车辆

技术领域

本申请涉及自动驾驶领域，具体而言，涉及一种控制器与车辆。

背景技术

随着汽车智能化的快速发展，以及各区域监管部门对自动驾驶车辆准入标准的推进，高级别自动驾驶功能逐渐进入汽车前装市场。自动驾驶车辆的安全性，已成为产品落地的重要一环。根据SAEJ3016对自动驾驶车辆的定义，高级别自动驾驶系统应支持在自动驾驶主控制器失效后，有条件或者不需要驾驶员进行接管。因此，这就要求高级别自动驾驶系统，能够通过备份控制器，在主控制器失效后能够对车辆进行接管控制。

而现有技术中，在实现高级别自动驾驶系统失效可控功能时，通常通过独立备份控制器与独立主控制器联合实现，且备份控制器拥有独立的采集信息的传感器，例如，雷达传感器、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)等等。但是，为主控制器和备份控制器分别设置独立的传感器，以及通过主控制器和备份控制器来实现对自动驾驶车辆的控制，还存在如下问题：

1、由于通信带宽和实时性限制，自动驾驶车辆的主控制器和备份控制器只能根据各自的传感器信采集的信息，对自动驾驶车辆进行控制，这样使得感知算法的性能受到限制；

2、主控制器和备份控制器的输出结果不能进行相互校验，只能通过在底盘执行器设置限值来保证自动驾驶车辆的安全行驶。该方案仅能纠正控制输出值过大或过小造成的危害，对于轨迹跟踪偏差、车道偏离等失效不能纠正；

3、主控制器和备份控制器分别使用独立的传感器和独立的控制器，导致控制器物料和开发成本较高。

因此，亟需一种能够同时实现自动驾驶车辆的控制和冗余备份的控制器。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种控制器与车辆，以解决现有技术中难以在同一个控制器中同时实现自动驾驶车辆的控制和冗余备份的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种控制器，车辆包括控制器、底盘执行器和底盘备份执行器，所述控制器用于对车辆进行驾驶控制，所述控制器包括：中央处理单元，与多个第一传感器通信连接，所述中央处理单元用于接收多个所述第一传感器发送的多个第一环境信息，并至少根据多个所述第一环境信息生成第一控制指令，且控制所述底盘执行器执行所述第一控制指令；微处理单元，与多个第二传感器通信连接，所述微处理单元用于接收多个所述第二传感器发送的多个第二环境信息，并至少根据多个所述第二环境信息生成第二控制指令，在所述中央处理单元处于故障的情况下，所述微处理单元用于控制所述底盘备份执行器执行所述第一控制指令或者所述第二控制指令，其中，所述第一环境信息和所述第二环境信息均为所述车辆在预定区域内的环境信息。

可选地，所述控制器还包括：交换处理单元，与第三传感器通信连接，所述交换处理单元用于接收所述第三传感器发送的第三环境信息，并将所述第三环境信息分别发送至所述中央处理单元和所述微处理单元，其中，所述第三环境信息为所述车辆在所述预定区域内的环境信息。

可选地，所述交换处理单元还用于：接收所述微处理单元发送的多个所述第二环境信息，并将多个所述第二环境信息转发至所述中央处理单元；接收所述中央处理单元发送的多个所述第一环境信息，并将多个所述第一环境信息转发至所述微处理单元。

可选地，所述中央处理单元包括第一控制模块，所述微处理单元包括第二控制模块，至少根据多个所述第一环境信息生成第一控制指令，包括：所述第一控制模块根据多个所述第一环境信息、多个所述第二环境信息和所述第三环境信息，生成所述第一控制指令；至少根据多个所述第二环境信息生成第二控制指令，包括：所述第二控制模块根据多个所述第二环境信息和所述第三环境信息，生成所述第二控制指令。

可选地，所述中央处理单元还包括：第一校验模块，用于接收所述第一控制模块发送的所述第一控制指令，以及接收所述第二控制模块发送的所述第二控制指令，并对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验；第一诊断模块，用于对所述中央处理单元进行故障检测；所述微处理单元还包括：第二校验模块，用于接收所述第一控制模块发送的第三控制指令，以及接收所述第二控制模块发送的第四控制指令，并对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验，其中，所述第一控制指令和所述第三控制指令为相同的控制指令，所述第二控制指令和所述第四控制指令为相同的控制指令；第二诊断模块，用于对所述微处理单元进行故障检测。

可选地，所述车辆还包括第一CAN收发器和第二CAN收发器，其中，所述第一CAN收发器分别与所述第一校验模块和所述第二诊断模块通信连接，所述第二CAN收发器分别与所述第二校验模块和所述第一诊断模块通信连接，在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：在所述第一校验模块和所述第二校验模块均校验通过，且所述第一诊断模块和所述第二诊断模块均未检测到故障的情况下，所述第一校验模块发送所述第一控制指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器将所述第一控制指令转发至所述底盘执行器，所述第一诊断模块发送第一关闭指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器不进行工作。

可选地，在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：在所述第一校验模块校验未通过、所述第二校验模块校验通过、所述第一诊断模块检测到故障且所述第二诊断模块未检测到故障的情况下，所述第二校验模块发送所述第三控制指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器将所述第三控制指令转发至所述底盘备份执行器，所述第二诊断模块发送第二关闭指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器不进行工作；在所述第一校验模块校验未通过，所述第二校验模块校验通过、所述第一诊断模块未检测到故障且所述第二诊断模块检测到故障的情况下，所述第一校验模块发送所述第一控制指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器转发所述第一控制指令至所述底盘执行器，所述第一诊断模块发送所述第一关闭指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器不进行工作。

可选地，在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：所述第一校验模块和所述第二校验模块校验均未通过、所述第一诊断模块检测到故障且所述第二诊断模块未检测到故障的情况下，所述第二校验模块发送所述第四控制指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器发将所述第四控制指令转发至所述底盘备份执行器，所述第二诊断模块发送第二关闭指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器不进行工作；所述第一校验模块和所述第二校验模块校验均未通过、所述第一诊断模块未检测到故障且所述第二诊断模块检测到故障的情况下，所述第一校验模块发送所述第一控制指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器转发所述第一控制指令至所述底盘执行器，所述第一诊断模块发送所述第一关闭指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器不进行工作。

可选地，在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：所述第一校验模块校验通过、所述第二校验模块校验未通过、所述第一诊断模块检测到故障且所述第二诊断模块未检测到故障的情况下，所述第二校验模块发送所述第四控制指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器发将所述第四控制指令转发至所述底盘备份执行器，所述第二诊断模块发送第二关闭指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器不进行工作；所述第一校验模块校验通过、所述第二校验模块校验未通过、所述第一诊断模块未检测到故障且所述第二诊断模块检测到故障的情况下，所述第一校验模块发送所述第一控制指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器转发所述第一控制指令至所述底盘执行器，所述第一诊断模块发送所述第一关闭指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器不进行工作。

可选地，在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：在所述第一校验模块校验未通过、所述第二校验模块校验通过、所述第一诊断模块检测到故障且所述第二诊断模块检测到故障的情况下，所述第一CAN收发器和所述第二CAN收发器均处于关闭状态，所述车辆进行紧急停车。

可选地，所述中央处理单元和所述微处理单元不共用同一个供电单元。

可选地，多个所述第一传感器包括图像采集设备和激光雷达，多个所述第二传感器包括短距毫米波雷达和GNSS与IMU融合定位。

可选地，所述交换处理单元通过RGMII通信接口分别与所述中央处理单元和所述微处理单元通信，所述第三传感器为长距毫米波雷达。

可选地，所述第一校验模块和所述第二诊断模块通过CAN线与所述第一CAN收发器通信，所述第二校验模块和所述第一诊断模块通过所述CAN线与所述第二CAN收发器通信，所述第一控制模块通过SPI通信总线与所述第二校验模块进行通信，所述第二控制模块通过所述SPI通信总线与所述第一校验模块进行通信，所述第一校验模块通过所述SPI通信总线与所述第一诊断模块进行通信，所述第一诊断模块通过所述SPI通信总线与所述第二诊断模块进行通信，所述第二诊断模块通过所述SPI通信总线与所述第二校验模块进行通信。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，所述车辆包括控制器，所述控制器为任意一种所述的控制器。

在本发明实施例中，所述控制器包括中央处理单元和微处理单元，其中，中央处理单元与多个第一传感器通信连接，用于接收多个第一传感器发送的多个第一环境信息，并至少根据多个第一环境信息生成第一控制指令，且控制底盘执行器执行第一控制指令；微处理单元与多个第二传感器通信连接，用于接收多个第二传感器发送的多个第二环境信息，并至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，在中央处理单元处于故障的情况下，微处理单元用于控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令。在本申请中，中央处理单元(即主控制器)至少根据多个第一环境信息，生成第一控制指令，实现对车辆的自动驾驶控制；而在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元(即备份控制器)至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令。也就是说，在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元实现了对车辆进行紧急接管，从而实现了在同一个控制器中对车辆进行控制和冗余备份，这样保证了车辆的安全较高，以及保证了控制器物料和开发成本较低，进而解决了现有技术中难以在同一个控制器中同时实现自动驾驶车辆的控制和冗余备份的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的一种实施例的控制器的结构示意图；

图2示出了根据本申请的又一种实施例的控制器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、控制器；200、中央处理单元；201、图像采集设备；202、激光雷达；203、第一感知模块；204、第一定位模块；205、预测模块；206、第一路径规划模块；207、第一控制模块；208、第一校验模块；209、第一诊断模块；210、第一CAN收发器；211、第一传感器；2011、相机信息；2021、激光雷达信息；300、交换处理单元；301、第三传感器；3011、长距毫米波雷达信息；400、微处理单元；401、短距毫米波雷达；402、GNSS与IMU融合定位；403、第二感知模块；404、第二定位模块；405、第二路径规划模块；406、第二控制模块；407、第二诊断模块；408、第二校验模块；409、第二CAN收发器；410、第二传感器；4011、短距毫米波雷达信息；4021、融合信息；500、底盘执行器；600、底盘备份执行器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所说的，现有技术中难以在同一个控制器中同时实现自动驾驶车辆的控制和冗余备份，为了解决上述问题，本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种控制器与车辆。

根据本申请的实施例，提供了一种控制器。如图1所示，车辆包括控制器100、底盘执行器500和底盘备份执行器600，该控制器100用于对车辆进行驾驶控制。该控制器100包括中央处理单元200和微处理单元400。其中，上述中央处理单元200与多个第一传感器211通信连接，上述中央处理单元200用于接收多个上述第一传感器211发送的多个第一环境信息，并至少根据多个上述第一环境信息生成第一控制指令，且控制上述底盘执行器500执行上述第一控制指令；微处理单元400与多个第二传感器410通信连接，上述微处理单元400用于接收多个上述第二传感器410发送的多个第二环境信息，并至少根据多个上述第二环境信息生成第二控制指令，在上述中央处理单元200处于故障的情况下，上述微处理单元400用于控制上述底盘备份执行器600执行上述第一控制指令或者上述第二控制指令，其中，上述第一环境信息和上述第二环境信息均为上述车辆在预定区域内的环境信息。

上述的控制器包括中央处理单元和微处理单元，其中，中央处理单元与多个第一传感器通信连接，用于接收多个第一传感器发送的多个第一环境信息，并至少根据多个第一环境信息生成第一控制指令，且控制底盘执行器执行第一控制指令；微处理单元与多个第二传感器通信连接，用于接收多个第二传感器发送的多个第二环境信息，并至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，在中央处理单元处于故障的情况下，微处理单元用于控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令。在本申请中，中央处理单元(即主控制器)至少根据多个第一环境信息，生成第一控制指令，实现对车辆的自动驾驶控制；而在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元(即备份控制器)至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令，也就是说，在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元实现了对车辆进行紧急接管，从而实现了在同一个控制器中对车辆进行控制和冗余备份，这样保证了车辆的安全较高，以及保证了控制器物料和开发成本较低，进而解决了现有技术中难以在同一个控制器中同时实现自动驾驶车辆的控制和冗余备份的问题。

具体地，在上述的实施例中，多个第一传感器和多个第二传感器中上述多个第一传感器和多个第二传感器的类型可以完全不相同。当然，多个第一传感器和多个第二传感器的类型也可以存在部分相同。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述控制器100还包括交换处理单元300，上述交换处理单元300与第三传感器301通信连接，上述交换处理单元300用于接收上述第三传感器301发送的第三环境信息，并将上述第三环境信息分别发送至上述中央处理单元200和上述微处理单元400，其中，上述第三环境信息为上述车辆在上述预定区域内的环境信息。在该实施例中，交换处理单元与第三传感器通信连接，这样使得交换处理单元可以获取到第三传感器采集到的第三环境信息，并分别发送至中央处理单元和微处理单元，这样进一步地保证了中央处理单元生成的第一控制指令，以及微处理单元生成的第二控制指令较为准确。

本申请的另一种实施例中，如图1所示，上述交换处理单元300还用于：接收上述微处理单元400发送的多个上述第二环境信息，并将多个上述第二环境信息转发至上述中央处理单元200；接收上述中央处理单元200发送的多个上述第一环境信息，并将多个上述第一环境信息转发至上述微处理单元400。也就是说，交换处理单元实现对中央处理单元和微处理单元的传感器数据(即多个第一环境信息和多个第二环境信息)进行相互传输，从而解决了由于PCB板间通信带宽和实时性限制，导致主控制器(即中央处理单元)和备份控制器(即微处理单元)只能采集各通信的传感器数据的问题，后续中央处理单元还可以将多个第一环境信息、多个第二环境信息、以及第三环境信息作为感知算法的数据输入，以生成第一控制指令，进一步地保证了生成的第一控制指令较为准确，进一步地保证了能够较为准确地对车辆进行控制，进一步地保证了自动驾驶的车辆的安全性较高。

本申请的又一种实施例中，如图2所示，上述中央处理单元200包括第一控制模块207，上述微处理单元400包括第二控制模块406，至少根据多个上述第一环境信息生成第一控制指令，包括：上述第一控制模块207根据多个上述第一环境信息、多个上述第二环境信息和上述第三环境信息，生成上述第一控制指令；至少根据多个上述第二环境信息生成第二控制指令，包括：上述第二控制模块406根据多个上述第二环境信息和上述第三环境信息，生成上述第二控制指令。在该实施例中，第一控制模块根据多个第一环境信息、多个第二环境信息和第三环境信息，生成第一控制指令，这样得到的第一控制指令较为准确，后续中央处理单元可以根据第一控制指令较为准确地控制自动驾驶的车辆，第二控制模块根据多个第二环境信息和第三环境信息，生成第二控制指令，这样在中央处理单元处于故障的情况下，微处理单元也可以根据第二控制指令，控制车辆进行紧急停车，实现对车辆的紧急接管，保证了车辆的安全性较高。

在实际的应用过程中，上述第二控制模块也可以根据多个第一环境信息、多个第二环境信息和第三环境信息，生成第二控制指令。

为了避免非预期控制或控制功能失效造成的车辆的危害，本申请的再一种实施例中，如图2所示，上述中央处理单元200还包括第一校验模块208和第一诊断模块209，其中，上述第一校验模块208用于接收上述第一控制模块207发送的上述第一控制指令，以及接收上述第二控制模块406发送的上述第二控制指令，并对上述第一控制指令和上述第二控制指令进行校验；第一诊断模块209用于对上述中央处理单元200进行故障检测；上述微处理单元400还包括第二校验模块408和第二诊断模块407，上述第二校验模块408用于接收上述第一控制模块207发送的第三控制指令，以及接收上述第二控制模块406发送的第四控制指令，并对上述第三控制指令和上述第四控制指令进行校验，其中，上述第一控制指令和上述第三控制指令为相同的控制指令，上述第二控制指令和上述第四控制指令为相同的控制指令；第二诊断模块407用于对上述微处理单元400进行故障检测。

具体地，上述第一诊断模块还可以对微处理单元进行故障检测，上述第二诊断模块还可以为中央处理单元进行故障检测。

具体地，如图2所示，上述中央处理单元200还包括第一感知模块203、第一定位模块204、预测模块205、第一路径规划模块206，上述中央处理单元200是实现城市巡航，高速公路巡航等自动驾驶功能的核心实现单元。其中，第一感知模块203和第一定位模块可以根据相机信息2011、激光雷达信息2021、长距毫米波雷达信息3011、短距毫米波雷达信息4011以及融合信息4021进行感知信息的获取和对车辆的定位，上述预测模块205可以对车辆所处的预定区域内的其他物体进行预测，上述第一路径规划模块206可以实现对车辆行驶的路径进行规划。上述微处理单元400还包括第二感知模块403、第二定位模块404、第二路径规划模块405，微处理单元实现了在中央处理单元失效后对车辆进行控制和接管。其中，第二感知模块403和第二定位模块404可以根据长距毫米波雷达信息3011、短距毫米波雷达信息4011以及融合信息4021进行感知信息的获取和对车辆的定位，第二路径规划模块405也可以实现对车辆行驶的路径进行规划。

本申请的一种实施例中，如图2所示，上述车辆还包括第一CAN收发器210和第二CAN收发器409，其中，上述第一CAN收发器210分别与上述第一校验模块208和上述第二诊断模块407通信连接，上述第二CAN收发器409分别与上述第二校验模块408和上述第一诊断模块209通信连接，在对上述第一控制指令和上述第二控制指令进行校验，以及对上述第三控制指令和上述第四控制指令进行校验之后，上述控制器100还用于：在上述第一校验模块208和上述第二校验模块408块均校验通过，且上述第一诊断模块209和上述第二诊断模块407均未检测到故障的情况下，上述第一校验模块208发送上述第一控制指令至上述第一CAN收发器210，以使得上述第一CAN收发器210将上述第一控制指令转发至上述底盘执行器500，上述第一诊断模块209发送第一关闭指令至上述第二CAN收发器409，以使得上述第二CAN收发器409不进行工作。在该实施例中，中央处理单元的第一校验模块和微处理单元的第二校验模型均进行相互校验，从而解决了现有技术中主控制器(即本申请的中央处理单元)和备份控制器(即本申请的微处理单元)的输出处理结果不能做相互校验，只能通过在底盘执行器设置限值来保证车辆的安全的问题。

具体地，上述第一校验模块校验通过可以为上述第一控制指令和第二控制指令为相同的指令；上述第二校验模块通过可以为上述第三控制指令和上述第四控制指令为相同的指令。例如，第一控制指令为车辆左转，第二控制指令也为车辆左转。

具体地，在上述第一控制模块根据多个第一环境信息、多个第二环境信息和第三环境信息生成第一控制指令，上述第一控制模块将第一控制指令发送至第一校验模块，同时还将第一控制指令(也即为第三控制指令)发送至第二校验模块。上述第二控制模块根据多个第二环境信息和第三环境信息生成第二控制指令，上述第二控制模块还将第二控制指令发送至第一校验模块，以及上述第二控制模块将第二控制指令(即第四控制指令)发送至第二校验模块。这样第一校验模块便可以对第一控制指令和第二控制指令进行相互校验，第二校验模块便可以对第三控制指令和第四控制指令(也即为第四控制指令)进行相互校验。

为了避免了单一控制器(即中央处理单元和微处理单元)的单点失效，导致无法对车辆进行自动驾驶控制，以及解决现有技术中需通过在底盘执行器设置限值来保证车辆的安全的问题，本申请的另一种实施例中，如图2所示，在对上述第一控制指令和上述第二控制指令进行校验，以及对上述第三控制指令和上述第四控制指令进行校验之后，上述控制器100还用于：在上述第一校验模块208校验未通过、上述第二校验模块408校验通过、上述第一诊断模块209检测到故障且上述第二诊断模块407未检测到故障的情况下，上述第二校验模块408发送上述第三控制指令至上述第二CAN收发器409，以使得上述第二CAN收发器409将上述第三控制指令转发至上述底盘备份执行器600，上述第二诊断模块407发送第二关闭指令至上述第一CAN收发器210，以使得上述第一CAN收发器210不进行工作；在上述第一校验模块208校验未通过，上述第二校验模块408校验通过、上述第一诊断模块209未检测到故障且上述第二诊断模块407检测到故障的情况下，上述第一校验模块208发送上述第一控制指令至上述第一CAN收发器210，以使得上述第一CAN收发器210转发上述第一控制指令至上述底盘执行器500，上述第一诊断模块209发送上述第一关闭指令至上述第二CAN收发器409，以使得上述第二CAN收发器409不进行工作。

本申请的又一种实施例中，如图2所示，在对上述第一控制指令和上述第二控制指令进行校验，以及对上述第三控制指令和上述第四控制指令进行校验之后，上述控制器100还用于：上述第一校验模块208和上述第二校验模块408校验均未通过、上述第一诊断模块209检测到故障且上述第二诊断模块407未检测到故障的情况下，上述第二校验模块408发送上述第四控制指令至上述第二CAN收发器409，以使得上述第二CAN收发器409发将上述第四控制指令转发至上述底盘备份执行器600，上述第二诊断模块407发送第二关闭指令至上述第一CAN收发器210，以使得上述第一CAN收发器210不进行工作；上述第一校验模块208和上述第二校验模块408校验均未通过、上述第一诊断模块209未检测到故障且上述第二诊断模块407检测到故障的情况下，上述第一校验模块208发送上述第一控制指令至上述第一CAN收发器210，以使得上述第一CAN收发器210转发上述第一控制指令至上述底盘执行器500，上述第一诊断模块209发送上述第一关闭指令至上述第二CAN收发器409，以使得上述第二CAN收发器409不进行工作。在该实施例中，通过第一校验模块和第二校验模块对车辆的第一控制指令和第二控制指令进行双重校验，这样可以避免单一的控制器导致难以对车辆进行自动驾驶控制的问题，同时也无需通过在底盘执行器设置控制限制来避免车辆的控制指令的异常对车辆造成的危害，从而可以丰富车辆的操作方式，保证了用户的使用体验较好。

为了进一步地保证能够较为安全地控制车辆，以及避免单一控制器失效导致的难以对车辆进行自动驾驶控制，本申请的再一种实施例中，如图2所示，在对上述第一控制指令和上述第二控制指令进行校验，以及对上述第三控制指令和上述第四控制指令进行校验之后，上述控制器100还用于：上述第一校验模块208校验通过、上述第二校验模块408校验未通过、上述第一诊断模块209检测到故障且上述第二诊断模块407未检测到故障的情况下，上述第二校验模块408发送上述第四控制指令至上述第二CAN收发器409，以使得上述第二CAN收发器409发将上述第四控制指令转发至上述底盘备份执行器600，上述第二诊断模块407发送第二关闭指令至上述第一CAN收发器210，以使得上述第一CAN收发器210不进行工作；上述第一校验模块208校验通过、上述第二校验模块408校验未通过、上述第一诊断模块209未检测到故障且上述第二诊断模块407检测到故障的情况下，上述第一校验模块208发送上述第一控制指令至上述第一CAN收发器210，以使得上述第一CAN收发器210转发上述第一控制指令至上述底盘执行器500，上述第一诊断模块209发送上述第一关闭指令至上述第二CAN收发器409，以使得上述第二CAN收发器409不进行工作。

本申请的一种实施例中，如图2所示，在对上述第一控制指令和上述第二控制指令进行校验，以及对上述第三控制指令和上述第四控制指令进行校验之后，上述控制器100还用于：在上述第一校验模块208校验未通过、上述第二校验模块408校验通过、上述第一诊断模块209检测到故障且上述第二诊断模块407检测到故障的情况下，上述第一CAN收发器210和上述第二CAN收发器409均处于关闭状态，上述车辆进行紧急停车。在该实施例中，第一诊断模块和第二诊断模块均检测到故障的情况下，控制第一CAN收发器和第二CAN收发器均处于关闭状态，从而控制车辆进行紧急停车，这样进一步地保证了车辆较为安全，进一步地避免对车辆造成的危害。

本申请的一种具体的实施例中，在第一诊断模块检测到故障且第二诊断模块检测到故障的情况下，第一CAN收发器和第二CAN收发器均处于关闭状态，车辆进行紧急停车。

为了保证中央处理单元功能的独立性，以及避免电源问题使得中央处理单元和微处理单元同时失效，本申请的一种实施例中，上述中央处理单元和上述微处理单元不共用同一个供电单元。

本申请的又一种实施例中，如图1所示，多个上述第一传感器211包括图像采集设备201和激光雷达202，多个上述第二传感器410包括短距毫米波雷达401和GNSS与IMU融合定位402。

具体地，上述图像采集设备可以为相机。当然，上述图像采集设备还可以为摄像头，在本申请中并不对上述图像采集设备进行限制。

具体地，上述GNSS与IMU融合定位具体地为结合全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)和惯性测量单元(IMU)传感器融合。

在实际的应用过程中，如图1所示，图像采集设备201通过LVDS传输总线与中央处理单元200进行通信连接，激光雷达202通过Ethernet总线与中央处理单元200进行通信连接。对于中央处理单元200，其可以直接获取到图像采集设备201以及激光雷达202采集的车辆在预定区域中的多个第一环境信息。

具体地，如图1所示，短距毫米波雷达401通过CAN总线与微处理单元400进行通信连接，GNSS与IMU融合定位402通过CAN总线与微处理单元400通信连接。对于微处理单元来说，在接收到MCU接收短距毫米波雷达401和GNSS与IMU融合定位402采集的多个第二环境信息之后，微处理单元400可以将多个第二环境信息转发至交换处理单元300，以使得交换处理单元300将多个第二环境信息转发至中央处理单元200，从而使得中央处理单元可以根据多个第一环境信息、多个第二环境信息和第三环境信息进行信息融合，生成较为准确的第一控制指令。

为了使得交换处理单元能够较为高效地对中央处理单元和微处理单元的数据传输，本申请的另一种实施例中，如图1所示，上述交换处理单元300通过RGMII(吉比特介质独立接口，Reduced Gigabit Media Indepentdent Interface，简称RGMII)通信接口分别与上述中央处理单元200和上述微处理单元400通信，上述第三传感器301为长距毫米波雷达。

具体地，如图1所示，长距毫米波雷达通过Ethernet总线与交换处理单元300进行通信连接。对于交换处理单元300，其可以将长距毫米波雷达采集的车辆在预定区域的第三环境信息发送至中央处理单元200和微处理单元400。对于微处理单元400，在接收到第三环境信息之后，可以根据多个第二环境信息和第三环境信息，生成第二控制指令，从而满足在中央处理单元200处于故障状态的情况下，微处理单元可以实现对车辆的降级控制，实现对车辆的紧急停车，进一步地保证车辆的驾驶安全性。

本申请的一种实施例中，上述第一校验模块和上述第二诊断模块通过CAN线与上述第一CAN收发器通信，上述第二校验模块和上述第一诊断模块通过上述CAN线与上述第二CAN收发器通信，上述第一控制模块通过SPI(串行外设接口，Serial PeripheralInterface，简称SPI)通信总线与上述第二校验模块进行通信，上述第二控制模块通过上述SPI通信总线与上述第一校验模块进行通信，上述第一校验模块通过上述SPI通信总线与上述第一诊断模块进行通信，上述第一诊断模块通过上述SPI通信总线与上述第二诊断模块进行通信，上述第二诊断模块通过上述SPI通信总线与上述第二校验模块进行通信，这样保证了通信较为高效。

本申请的一种典型的实施例中，还提供了一种车辆，该车辆包括控制器，上述控制器为上述任一种上述的控制器。

上述的车辆包括上述任一种上述的控制器，上述的控制器包括中央处理单元和微处理单元，其中，中央处理单元与多个第一传感器通信连接，用于接收多个第一传感器发送的多个第一环境信息，并至少根据多个第一环境信息生成第一控制指令，且控制底盘执行器执行第一控制指令；微处理单元与多个第二传感器通信连接，用于接收多个第二传感器发送的多个第二环境信息，并至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，在中央处理单元处于故障的情况下，微处理单元用于控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令。在本申请中，中央处理单元(即主控制器)至少根据多个第一环境信息，生成第一控制指令，实现对车辆的自动驾驶控制；而在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元(即备份控制器)至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令。也就是说，在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元实现了对车辆进行紧急接管，从而实现了在同一个控制器中对车辆进行控制和冗余备份，这样保证了车辆的安全较高，以及保证了控制器物料和开发成本较低，进而解决了现有技术中难以在同一个控制器中同时实现自动驾驶车辆的控制和冗余备份的问题。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的控制器包括中央处理单元和微处理单元，其中，中央处理单元与多个第一传感器通信连接，用于接收多个第一传感器发送的多个第一环境信息，并至少根据多个第一环境信息生成第一控制指令，且控制底盘执行器执行第一控制指令；微处理单元与多个第二传感器通信连接，用于接收多个第二传感器发送的多个第二环境信息，并至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，在中央处理单元处于故障的情况下，微处理单元用于控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令。在本申请中，中央处理单元(即主控制器)至少根据多个第一环境信息，生成第一控制指令，实现对车辆的自动驾驶控制；而在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元(即备份控制器)至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令。也就是说，在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元实现了对车辆进行紧急接管，从而实现了在同一个控制器中对车辆进行控制和冗余备份，这样保证了车辆的安全较高，以及保证了控制器物料和开发成本较低，进而解决了现有技术中难以在同一个控制器中同时实现自动驾驶车辆的控制和冗余备份的问题。

2)、本申请的车辆包括上述任一种上述的控制器，上述的控制器包括中央处理单元和微处理单元，其中，中央处理单元与多个第一传感器通信连接，用于接收多个第一传感器发送的多个第一环境信息，并至少根据多个第一环境信息生成第一控制指令，且控制底盘执行器执行第一控制指令；微处理单元与多个第二传感器通信连接，用于接收多个第二传感器发送的多个第二环境信息，并至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，且控制底盘备份执行器执行第二控制指令，在中央处理单元处于故障的情况下，微处理单元用于控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令。在本申请中，中央处理单元(即主控制器)至少根据多个第一环境信息，生成第一控制指令，实现对车辆的自动驾驶控制；而在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元(即备份控制器)至少根据多个第二环境信息生成第二控制指令，控制底盘备份执行器执行第一控制指令或者第二控制指令。也就是说，在中央处理单元发生故障的情况下，微处理单元实现了对车辆进行紧急接管，从而实现了在同一个控制器中对车辆进行控制和冗余备份，这样保证了车辆的安全较高，以及保证了控制器物料和开发成本较低，进而解决了现有技术中难以在同一个控制器中同时实现自动驾驶车辆的控制和冗余备份的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种控制器，其特征在于，车辆包括控制器、底盘执行器和底盘备份执行器，所述控制器用于对车辆进行驾驶控制，所述控制器包括：

中央处理单元，与多个第一传感器通信连接，所述中央处理单元用于接收多个所述第一传感器发送的多个第一环境信息，并至少根据多个所述第一环境信息生成第一控制指令，且控制所述底盘执行器执行所述第一控制指令；

微处理单元，与多个第二传感器通信连接，所述微处理单元用于接收多个所述第二传感器发送的多个第二环境信息，并至少根据多个所述第二环境信息生成第二控制指令，在所述中央处理单元处于故障的情况下，所述微处理单元用于控制所述底盘备份执行器执行所述第一控制指令或者所述第二控制指令，

其中，所述第一环境信息和所述第二环境信息均为所述车辆在预定区域内的环境信息；

所述中央处理单元包括第一控制模块，所述微处理单元包括第二控制模块，至少根据多个所述第一环境信息生成第一控制指令，包括：所述第一控制模块根据多个所述第一环境信息、多个所述第二环境信息和第三环境信息，生成所述第一控制指令；至少根据多个所述第二环境信息生成第二控制指令，包括：所述第二控制模块根据多个所述第二环境信息和所述第三环境信息，生成所述第二控制指令，所述第三环境信息为所述车辆在所述预定区域内的环境信息；

所述中央处理单元还包括：第一校验模块，用于接收所述第一控制模块发送的所述第一控制指令，以及接收所述第二控制模块发送的所述第二控制指令，并对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验；第一诊断模块，用于对所述中央处理单元进行故障检测；

所述微处理单元还包括：第二校验模块，用于接收所述第一控制模块发送的第三控制指令，以及接收所述第二控制模块发送的第四控制指令，并对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验，其中，所述第一控制指令和所述第三控制指令为相同的控制指令，所述第二控制指令和所述第四控制指令为相同的控制指令；第二诊断模块，用于对所述微处理单元进行故障检测。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括：

交换处理单元，与第三传感器通信连接，所述交换处理单元用于接收所述第三传感器发送的第三环境信息，并将所述第三环境信息分别发送至所述中央处理单元和所述微处理单元。

3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述交换处理单元还用于：

接收所述微处理单元发送的多个所述第二环境信息，并将多个所述第二环境信息转发至所述中央处理单元；

接收所述中央处理单元发送的多个所述第一环境信息，并将多个所述第一环境信息转发至所述微处理单元。

4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述车辆还包括第一CAN收发器和第二CAN收发器，其中，所述第一CAN收发器分别与所述第一校验模块和所述第二诊断模块通信连接，所述第二CAN收发器分别与所述第二校验模块和所述第一诊断模块通信连接，

在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：

在所述第一校验模块和所述第二校验模块均校验通过，且所述第一诊断模块和所述第二诊断模块均未检测到故障的情况下，所述第一校验模块发送所述第一控制指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器将所述第一控制指令转发至所述底盘执行器，所述第一诊断模块发送第一关闭指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器不进行工作。

5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：

在所述第一校验模块校验未通过、所述第二校验模块校验通过、所述第一诊断模块检测到故障且所述第二诊断模块未检测到故障的情况下，所述第二校验模块发送所述第三控制指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器将所述第三控制指令转发至所述底盘备份执行器，所述第二诊断模块发送第二关闭指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器不进行工作；

在所述第一校验模块校验未通过，所述第二校验模块校验通过、所述第一诊断模块未检测到故障且所述第二诊断模块检测到故障的情况下，所述第一校验模块发送所述第一控制指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器转发所述第一控制指令至所述底盘执行器，所述第一诊断模块发送所述第一关闭指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器不进行工作。

6.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：

所述第一校验模块和所述第二校验模块校验均未通过、所述第一诊断模块检测到故障且所述第二诊断模块未检测到故障的情况下，所述第二校验模块发送所述第四控制指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器发将所述第四控制指令转发至所述底盘备份执行器，所述第二诊断模块发送第二关闭指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器不进行工作；

所述第一校验模块和所述第二校验模块校验均未通过、所述第一诊断模块未检测到故障且所述第二诊断模块检测到故障的情况下，所述第一校验模块发送所述第一控制指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器转发所述第一控制指令至所述底盘执行器，所述第一诊断模块发送所述第一关闭指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器不进行工作。

7.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：

所述第一校验模块校验通过、所述第二校验模块校验未通过、所述第一诊断模块检测到故障且所述第二诊断模块未检测到故障的情况下，所述第二校验模块发送所述第四控制指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器发将所述第四控制指令转发至所述底盘备份执行器，所述第二诊断模块发送第二关闭指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器不进行工作；

所述第一校验模块校验通过、所述第二校验模块校验未通过、所述第一诊断模块未检测到故障且所述第二诊断模块检测到故障的情况下，所述第一校验模块发送所述第一控制指令至所述第一CAN收发器，以使得所述第一CAN收发器转发所述第一控制指令至所述底盘执行器，所述第一诊断模块发送所述第一关闭指令至所述第二CAN收发器，以使得所述第二CAN收发器不进行工作。

8.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，在对所述第一控制指令和所述第二控制指令进行校验，以及对所述第三控制指令和所述第四控制指令进行校验之后，所述控制器还用于：

在所述第一校验模块校验未通过、所述第二校验模块校验通过、所述第一诊断模块检测到故障且所述第二诊断模块检测到故障的情况下，所述第一CAN收发器和所述第二CAN收发器均处于关闭状态，所述车辆进行紧急停车。

9.根据权利要求1至8中任意一项的所述控制器，其特征在于，所述中央处理单元和所述微处理单元不共用同一个供电单元。

10.根据权利要求1至8中任意一项所述的控制器，其特征在于，多个所述第一传感器包括图像采集设备和激光雷达，多个所述第二传感器包括短距毫米波雷达和GNSS与IMU融合定位。

11.根据权利要求2至8中任意一项所述的控制器，其特征在于，所述交换处理单元通过RGMII通信接口分别与所述中央处理单元和所述微处理单元通信，所述第三传感器为长距毫米波雷达。

12.根据权利要求4至8中任意一项所述的控制器，其特征在于，所述第一校验模块和所述第二诊断模块通过CAN线与所述第一CAN收发器通信，所述第二校验模块和所述第一诊断模块通过所述CAN线与所述第二CAN收发器通信，所述第一控制模块通过SPI通信总线与所述第二校验模块进行通信，所述第二控制模块通过所述SPI通信总线与所述第一校验模块进行通信，所述第一校验模块通过所述SPI通信总线与所述第一诊断模块进行通信，所述第一诊断模块通过所述SPI通信总线与所述第二诊断模块进行通信，所述第二诊断模块通过所述SPI通信总线与所述第二校验模块进行通信。

13.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括控制器，所述控制器为权利要求1至12中任意一项所述的控制器。