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CN116176609A - 一种自动驾驶控制系统及车辆 - Google Patents

一种自动驾驶控制系统及车辆 Download PDF

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CN116176609A CN202111423748.9A CN202111423748A CN116176609A CN 116176609 A CN116176609 A CN 116176609A CN 202111423748 A CN202111423748 A CN 202111423748A CN 116176609 A CN116176609 A CN 116176609A
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曹强
朱敏
陈鑫
卜玉帅
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Yutong Bus Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种自动驾驶控制系统及车辆，该自动驾驶控制系统包括自动驾驶智能控制器和整车控制器，自动驾驶智能控制器和整车控制器之间通信连接，自动驾驶控制系统还包括线控驱动控制器和安全冗余控制器，线控驱动控制器分别与自动驾驶智能控制器和整车控制器通信连接，安全冗余控制器分别与线控驱动控制器和整车控制器通信连接，线控驱动控制器用于在检测到自动驾驶智能控制器异常时向整车控制器发送制动指令，安全冗余控制器用于在检测到线控驱动控制器异常时向整车控制器发送制动指令。基于本发明的自动驾驶控制系统，能够解决现有技术中自动驾驶车辆缺少对自动驾驶智能控制器异常情况的有效检测导致的车辆安全问题。

Description

一种自动驾驶控制系统及车辆
技术领域
本发明属于自动驾驶系统故障诊断和决策领域，具体涉及一种自动驾驶控制系统及车辆。
背景技术
近年来，自动驾驶系统的开发受到了越来越多的科研机构、高校和汽车企业的重视，搭载自动驾驶系统的车辆也逐渐地出现在了大街小巷。随着自动驾驶车辆的普及应用，自动驾驶车辆出现的安全事故也受到了社会的普遍关注。因此，如何确保自动驾驶车辆的行驶安全以提高乘客的乘坐安全感和满意度，成为此类车辆开发过程中必须攻克的难题。
现有的自动驾驶车辆多通过自动驾驶系统的自动驾驶智能控制器实现车辆的自动驾驶，然而，现有的自动驾驶车辆大都缺少对自动驾驶智能控制器的检测，这样使得自动驾驶智能控制器出现异常时容易造成安全问题，少量自动驾驶车辆在自动驾驶智能控制器中内设有一个检测模块，用于检测自动驾驶智能控制器是否出现异常，然而内设的检测模块不能及时检测自动驾驶智能控制器向外发送报文时的报文延时异常情况，使得自动驾驶依然存在安全问题，另外现有的自动驾驶车辆也缺少对检测模块的异常检测，因此，现有的自动驾驶车辆缺少对自动驾驶智能控制器异常情况的有效检测，无法在自动驾驶智能控制器异常时对车辆进行有效控制，进而导致车辆出现安全事故。
发明内容
本发明提供了一种自动驾驶控制系统及车辆，用以解决现有技术中自动驾驶车辆缺少对自动驾驶智能控制器异常情况的有效检测导致的车辆安全问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种自动驾驶控制系统，包括自动驾驶智能控制器和整车控制器，自动驾驶智能控制器和整车控制器之间通信连接，所述自动驾驶控制系统还包括线控驱动控制器和安全冗余控制器，所述线控驱动控制器分别与自动驾驶智能控制器和整车控制器通信连接，所述安全冗余控制器分别与线控驱动控制器和整车控制器通信连接，所述线控驱动控制器用于在检测到所述自动驾驶智能控制器异常时向所述整车控制器发送制动指令，所述安全冗余控制器用于在检测到所述线控驱动控制器异常时向所述整车控制器发送制动指令。
上述技术方案的有益效果为：通过设置与自动驾驶智能控制器连接的线控驱动控制器，以检测自动驾驶智能控制器是否出现异常，若出现异常，线控驱动控制器及时向整车控制器发送制动指令，防止在自动驾驶智能控制器出现异常时造成行车安全问题，进而提高自动驾驶控制系统的可靠性和行车安全。另外还设置有与线控驱动控制器连接的安全冗余控制器，以检测线控驱动控制器是否出现异常，若出现异常，安全冗余控制器及时向整车控制器发送制动指令，防止线控驱动控制器出现异常时造成行车安全问题，通过线控驱动控制器和安全冗余控制器构成的二级安全控制，能够在自动驾驶智能控制器异常时对车辆进行有效控制，更好地提高自动驾驶控制系统的可靠性和行车安全。
进一步地，为了更好地提高自动驾驶控制系统的可靠性，本发明提供了一种自动驾驶控制系统，还包括所述安全冗余控制器还用于控制连接制动模块，在检测到整车控制器异常时向制动模块发送制动指令。
进一步地，为了准确、全面检测自动驾驶智能控制器或者线控驱动控制器是否异常，本发明提供了一种自动驾驶控制系统，还包括异常是指出现发送的指令超时和发送的指令CRC校验故障两种情况中的至少一种情况。
进一步地，为了保证自动驾驶智能控制器正常时车辆能够正常行驶，本发明提供了一种自动驾驶控制系统，还包括所述线控驱动控制器还用于控制连接转向模块，当自动驾驶智能控制器正常时，所述线控驱动控制器用于向转向模块转发来自所述自动驾驶智能控制器的转向指令，以及向整车控制器转发来自所述自动驾驶智能控制器的驱动指令或制动指令。
进一步地，为了更加准确、全面检测自动驾驶智能控制器或者线控驱动控制器是否异常，本发明提供了一种自动驾驶控制系统，还包括异常还包括转向指令或驱动指令突变的情况。
进一步地，为了更好地提高控制器间通信的可靠性，本发明提供了一种自动驾驶控制系统，还包括所述线控驱动控制器与自动驾驶智能控制器和整车控制器之间的通信方式为CAN通信。
进一步地，为了更好地提高控制器间通信的可靠性，本发明提供了一种自动驾驶控制系统，还包括所述安全冗余控制器与线控驱动控制器和整车控制器之间的通信方式为CAN通信。
本发明还提供了一种车辆，包括转向模块、驱动模块和制动模块，所述车辆还包括上述的自动驾驶控制系统，所述自动驾驶控制系统分别与转向模块、驱动模块和制动模块连接，自动驾驶控制系统用于向转向模块、驱动模块和制动模块发送对应的转向指令、驱动指令和制动指令，所述转向模块用于接收转向指令后实现转向，所述驱动模块用于接收驱动指令后实现驱动，所述制动模块用于接收制动指令后实现制动。
附图说明
图1是本发明的自动驾驶控制系统框图；
图2是本发明的线控驱动控制器的控制逻辑图；
图3(a)是本发明的安全冗余控制器的第一控制逻辑图；
图3(b)是本发明的安全冗余控制器的第二控制逻辑图。
具体实施方式
本发明的基本构思为：通过设置与自动驾驶智能控制器连接的线控驱动控制器，以检测自动驾驶智能控制器是否出现异常，若出现异常，线控驱动控制器及时向整车控制器发送制动指令，另外还设置有与线控驱动控制器连接的安全冗余控制器，以检测线控驱动控制器是否出现异常，若出现异常，安全冗余控制器及时向整车控制器发送制动指令，通过线控驱动控制器和安全冗余控制器构成的二级安全控制，能够在自动驾驶智能控制器异常时对车辆进行有效控制，更好地提高自动驾驶控制系统的可靠性和行车安全。
为了使本发明的目的、技术方案及技术效果更加清楚明了，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
自动驾驶控制系统实施例:
图1是本发明的自动驾驶控制系统框图；图2是本发明的线控驱动控制器的控制逻辑图；图3(a)是本发明的安全冗余控制器的第一控制逻辑图；图3(b)是本发明的安全冗余控制器的第二控制逻辑图。
本实施例提供一种自动驾驶控制系统。本实施例的自动驾驶控制系统在车辆处于无人驾驶状态时工作。如图1所示，自动驾驶控制系统包括自动驾驶智能控制器、整车控制器(即VCU新能源控制器)、线控驱动控制器和安全冗余控制器；其中线控驱动控制器为底盘线控单元(Driver By Wire，DBW)，是自动驾驶智能控制器和车辆CAN总线的通信模块；整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)是纯电动汽车用于实现驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等功能的控制单元。自动驾驶智能控制器和整车控制器之间通信连接，线控驱动控制器分别与自动驾驶智能控制器和整车控制器通信连接，安全冗余控制器分别与线控驱动控制器和整车控制器通信连接。其中，线控驱动控制器与自动驾驶智能控制器和整车控制器之间的通信方式为CAN通信，安全冗余控制器与线控驱动控制器和整车控制器之间的通信方式为CAN通信。
在本实施例中，自动驾驶智能控制器用于生成CAN报文，以便实现车辆的自动驾驶，CAN报文包括转向指令、驱动指令和制动指令。
在本实施例中，线控驱动控制器用于接收来自自动驾驶智能控制器的CAN报文，并检测自动驾驶智能控制器是否异常。
在本实施例中，线控驱动控制器在检测到自动驾驶智能控制器异常时向整车控制器发送制动指令CAN报文。其中，自动驾驶智能控制器异常包括自动驾驶智能控制器发送的指令超时、发送的转向/驱动指令不符合逻辑性跳变和发送的指令CRC校验故障三种情况，若自动驾驶智能控制器出现两种情况中的至少一种情况，则说明自动驾驶智能控制器出现异常。自动驾驶智能控制器下发的控制指令异常情况包括但不限于表1所示的情况。
表1控制指令异常状态定义表
序号 自动驾驶系统智能控制器下发的控制指令异常状态
1 驱动控制信号超时100ms(或依据标定值)
2 制动控制信号超时100ms(或依据标定值)
3 转向控制信号超时100ms(或依据标定值)
4 驱动控制信号CRC校验故障
5 制动控制信号CRC校验故障
6 转向控制信号CRC校验故障
7 驱动控制信号不符合逻辑性跳变
8 转向控制信号不符合逻辑性跳变
其中，发送的转向/驱动指令不符合逻辑性跳变是指发送的转向指令和/或驱动指令出现突变，具体地，在行车过程中，正常的转向指令一般是呈线性关系，即对应的转向角呈线性变化，例如正常情况下转向角从10°、15°、20°逐渐增加，若在增加过程中转向角突然从10°变为50°，即可以判定为转向指令发生突变；与转向指令类似，正常的驱动指令一般也是呈线性关系，即其对应的扭矩也呈线性变化，例如正常情况下扭矩从20N·m、30N·m、40N·m逐渐增加，若在增加过程中扭矩突然从20N·m变为100N·m，即可以判定为驱动指令发生突变。
在本实施例中，为了保证自动驾驶智能控制器正常时车辆能够正常行驶，线控驱动控制器还用于控制连接转向模块，当自动驾驶智能控制器正常时，线控驱动控制器将来自自动驾驶智能控制器的转向指令转发至转向模块，线控驱动控制器将来自自动驾驶智能控制器的驱动指令或制动指令转发至整车控制器。
在本实施例中，线控驱动控制器的工作过程如下：
如图2所示，在车辆运行状态下，DBW线控驱动控制器首先判定目前车辆是否处于自动驾驶状态，当确认处于自动驾驶状态时判定自动驾驶智能控制器有无异常；若判定自动驾驶智能控制器下发的控制指令处于正常状态时将控制指令正常下发，若判定自动驾驶智能控制器下发的控制指令处于异常状态时，触发安全保护功能，拦截异常的自动驾驶智能控制器下发的控制指令并控制车辆安全减速停车。
在本实施例中，安全冗余控制器用于接收来自线控驱动控制器的CAN报文，并检测线控驱动控制器是否异常，CAN报文包括转向指令、驱动指令和制动指令。
在本实施例中，安全冗余控制器在检测到线控驱动控制器异常时向整车控制器发送包括制动指令CAN报文。其中，线控驱动控制器异常包括线控驱动控制器发送的指令超时和发送的指令CRC校验故障两种情况，若线控驱动控制器出现两种情况中的至少一种情况，则说明线控驱动控制器出现异常。
在本实施例中，为了更好地提高自动驾驶控制系统的可靠性，安全冗余控制器还用于控制连接制动模块，安全冗余控制器还检测整车控制器是否异常，在检测到整车控制器异常时向制动模块发送包括制动指令的CAN报文。其中，整车控制器异常包括整车控制器发送的指令超时和发送的指令CRC校验故障两种情况，若整车控制器出现两种情况中的至少一种情况，则说明整车控制器出现异常。
在本实施例中，安全冗余控制器的工作过程如下：
如图3(a)所示，在车辆运行状态下，安全冗余控制器首先判定目前是否处于自动驾驶状态，当确认处于自动驾驶状态时判定DBW线控驱动控制器150ms内是否有控制指令发出；当判定DBW线控驱动控制器150ms内正常下发控制指令且控制指令校验正常时安全冗余控制器处于监测状态，持续监测自动驾驶系统控制指令的超时状态；当判定DBW线控驱动控制器150ms内没有下发控制指令时，触发安全保护功能，由安全冗余控制器下发控制指令，控制车辆安全减速停车。
如图3(b)所示，在车辆运行状态下，安全冗余控制器会监测VCU新能源控制器150ms内是否有状态报文发出以及状态报文是否校验正常；当判定VCU新能源控制器150ms内有状态报文发出时且状态报文校验正常安全冗余控制器处于监测状态，持续监测VCU新能源控制器状态报文的超时状态；当判定VCU新能源控制器150ms内没有发出状态报文时，触发安全保护功能，由安全冗余控制器下发控制指令给制动模块，控制车辆安全减速停车。
在本实施例中，整车控制器用于接收来自线控驱动控制器或安全冗余控制器的CAN报文，并对驱动模块或制动模块进行控制，以实现车辆的驱动或制动。
在本实施例中，自动驾驶控制系统的工作过程如下：
DBW线控驱动控制器接收自动驾驶智能控制器发出的驱动、制动和转向控制CAN报文，当驱动、制动和转向控制CAN报文处于超时、校验故障等异常状态时下发制动指令给整车控制器使自动驾驶车辆安全停车；当驱动、制动和转向控制CAN报文处于正常状态时，DBW线控驱动控制器正常下发自动驾驶系统智能控制器的CAN报文到车辆执行层(整车控制器或转向模块)，使车辆处于安全的自动驾驶运行状态；
安全冗余控制器接收DBW线控驱动控制器发出的驱动、制动和转向控制CAN报文，当驱动、制动和转向控制CAN报文处于超时、校验故障等异常状态时下发制动指令给整车控制器使自动驾驶车辆安全停车；当驱动、制动和转向控制CAN报文处于正常状态时，安全冗余控制器处于监测状态，不发出控制CAN报文指令；
安全冗余控制器还接收VCU新能源控制器(即整车控制器)的状态CAN报文，当VCU新能源控制器的状态CAN报文处于丢失的异常状态时，直接下发制动控制CAN报文给制动模块，使自动驾驶车辆安全停车。
基于本实施例的自动驾驶控制系统，通过设置与自动驾驶智能控制器连接的线控驱动控制器，以检测自动驾驶智能控制器是否出现异常，若出现异常，线控驱动控制器及时向整车控制器发送制动指令，防止在自动驾驶智能控制器出现异常时造成行车安全问题，进而提高自动驾驶控制系统的可靠性和行车安全。另外还设置有与线控驱动控制器连接的安全冗余控制器，以检测线控驱动控制器是否出现异常，若出现异常，安全冗余控制器及时向整车控制器发送制动指令，防止线控驱动控制器出现异常时造成行车安全问题，通过线控驱动控制器和安全冗余控制器构成的二级安全控制，能够在自动驾驶智能控制器异常时对车辆进行有效控制，更好地提高自动驾驶控制系统的可靠性和行车安全，另外，安全冗余控制器还可以在整车控制器异常时控制车辆制动停车，安全冗余控制器对整车控制器状态CAN报文的监测构成自动驾驶车辆的三级安全保护决策系统，使车辆的运行更加安全，解决和消除了车辆在自动驾驶时由于自动驾驶系统崩溃或稳定性差导致的车辆失控、碰撞等危及乘客安全的问题。本实施例的自动驾驶控制系统包含但不限于用于自动驾驶车辆的运行安全防护。
车辆实施例：
本实施例提供一种车辆。本实施例的车辆为自动驾驶车辆。本实施例的车辆包括转向模块、驱动模块、制动模块和自动驾驶控制系统。
在本实施例中，自动驾驶控制系统分别与转向模块、驱动模块和制动模块连接，自动驾驶控制系统用于向转向模块、驱动模块和制动模块发送对应的转向指令、驱动指令和制动指令。自动驾驶控制系统的具体内容已经在自动驾驶控制系统实施例中进行介绍，此处不再赘述。
转向模块用于接收转向指令后实现转向，转向模块例如为转向控制器。转向模块至少有一个。
驱动模块用于接收驱动指令后实现驱动，驱动模块例如为驱动控制器。
制动模块用于接收制动指令后实现制动，制动模块例如为制动控制器。制动模块至少有一个。
基于本实施例的车辆，能够解决现有技术中自动驾驶车辆缺少对自动驾驶智能控制器异常情况的有效检测导致的车辆安全问题。

Claims (8)

1.一种自动驾驶控制系统，包括自动驾驶智能控制器和整车控制器，自动驾驶智能控制器和整车控制器之间通信连接，其特征在于，所述自动驾驶控制系统还包括线控驱动控制器和安全冗余控制器，所述线控驱动控制器分别与自动驾驶智能控制器和整车控制器通信连接，所述安全冗余控制器分别与线控驱动控制器和整车控制器通信连接，所述线控驱动控制器用于在检测到所述自动驾驶智能控制器异常时向所述整车控制器发送制动指令，所述安全冗余控制器用于在检测到所述线控驱动控制器异常时向所述整车控制器发送制动指令。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述安全冗余控制器还用于控制连接制动模块，在检测到整车控制器异常时向制动模块发送制动指令。
3.根据权利要求1或2所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，异常是指出现发送的指令超时和发送的指令CRC校验故障两种情况中的至少一种情况。
4.根据权利要求3所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述线控驱动控制器还用于控制连接转向模块，当自动驾驶智能控制器正常时，所述线控驱动控制器用于向转向模块转发来自所述自动驾驶智能控制器的转向指令，以及向整车控制器转发来自所述自动驾驶智能控制器的驱动指令或制动指令。
5.根据权利要求4所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，异常还包括转向指令或驱动指令突变的情况。
6.根据权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述线控驱动控制器与自动驾驶智能控制器和整车控制器之间的通信方式为CAN通信。
7.根据权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述安全冗余控制器与线控驱动控制器和整车控制器之间的通信方式为CAN通信。
8.一种车辆，包括转向模块、驱动模块和制动模块，其特征在于，所述车辆还包括权利要求1-7任一项所述的自动驾驶控制系统，所述自动驾驶控制系统分别与转向模块、驱动模块和制动模块连接，自动驾驶控制系统用于向转向模块、驱动模块和制动模块发送对应的转向指令、驱动指令和制动指令，所述转向模块用于接收转向指令后实现转向，所述驱动模块用于接收驱动指令后实现驱动，所述制动模块用于接收制动指令后实现制动。
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