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JP3866536B2 - Vehicle automatic driving system - Google Patents

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JP3866536B2
JP3866536B2 JP2001195067A JP2001195067A JP3866536B2 JP 3866536 B2 JP3866536 B2 JP 3866536B2 JP 2001195067 A JP2001195067 A JP 2001195067A JP 2001195067 A JP2001195067 A JP 2001195067A JP 3866536 B2 JP3866536 B2 JP 3866536B2
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JP
Japan
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signal
processing
vehicle
sent
processing system
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学 小野
彰英 橘
芳宏 大桑
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両の自動運転システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両の自動運転システムは、通信インフラと自動車搭載機器を利用して道路と車の路車間通信や車同士で行う車車間通信を用いて車載情報処理装置により道路から受け取った信号を基に車両制御用アクチュエータを制御して自動運転を行うものである。このとき、安全性を確保する目的でセンサ信号を処理する車載情報処理装置を多重化することが行われている。情報処理装置を完全に多重化することは全ての部品を複数用意することであり、これによりいずれかの部品に不具合が発生したとしても待避走行を行うことができフェールセーフ化を図ることが可能となるが、反面、部品点数が膨大になり、機能としては満足できるが、コスト・体格の面では好ましくないという問題点がある。また、それを避けようとすると、一部の部品は多重化でなくなり安全性が損なわれてしまう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、車載機器のコストアップや大型化を避けつつ安全性を確保することができる車両の自動運転システムを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、車載側において、センサからの信号が多重化された処理系に取り込まれ、各処理系において複数の処理装置により演算処理が行われて複数の処理装置での各演算結果が各処理系での単一の比較装置により比較されて、不一致の場合には演算結果が一致している処理系での演算結果に基づいて走行制御用アクチュエータが制御されて道路に沿って車両が自動運転される。
【0005】
この際、複数の処理装置での各演算結果として異なるダミー用データが所定のチェック周期毎、或いは正常データと交互に一回おきに比較装置に送られて、そうしたダミー用データの送出に伴い比較装置から一致信号が出力された場合には異常であると判定される。よって、処理装置を監視している比較装置は多重化されていないが、比較装置の故障が検出できることになる。その結果、多重化していない部位においてもダイアグ機能を持たせることにより安全性を確保することができる。
【0006】
このようにして、車載機器のコストアップや大型化を避けつつ安全性を確保することができる。
更に、各処理系における処理装置による演算結果に関する信号が出力信号選択装置に送られ、出力信号選択装置は、比較装置から一致信号が送出されている処理系からの演算結果に関する信号を走行制御用アクチュエータを制御するための信号として出力するものであり、各処理系における処理装置は、ダミー用データの送出に伴い比較装置から一致信号が出力された異常時には、出力信号選択装置に対し自系停止信号を送出して当該処理系における演算結果を走行制御用アクチュエータを制御するための信号として用いないようにする。
【0007】
加えて、出力信号選択装置は、比較装置から2回連続して不一致信号を受け取ったときに初めて不一致信号の入力に伴う異常時の処理を実行するため、ダミー用データの送出に伴う誤動作を防止することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図1には、本実施の形態における車両の自動運転システムの全体構成を示す。走行道路10にはその幅方向中央部に磁気レーンマーカー11が所定の間隔をおいて多数埋設されている。磁気レーンマーカー11からは磁気信号が発せられる。一方、走行道路10を走行する車両20側において、磁気ネイルセンサ21が搭載され、磁気ネイルセンサ21により磁気レーンマーカー11が発する磁気信号を検出することができるようになっている。
【0009】
また、走行道路10にはループアンテナ12が所定の間隔をおいて多数埋設されるとともに、この各ループアンテナ12は路車間通信路側機13を通して管制装置14と接続されている。一方、車両20側において、路車間通信機22が搭載され、路車間通信機22によりループアンテナ12と路車間通信路側機13を介して管制装置14と通信できるようになっている。
【0010】
さらに、車両20側において、衝突防止レーダ23や車車間通信装置24や車間距離センサ25が搭載されている。衝突防止レーダ23は衝突対象物との距離が所定値よりも接近した場合には車両停止信号を出力する。また、車車間通信装置24により車車間での通信を行うことができる。さらに、車間距離センサ25により車間距離が測定される。
【0011】
また、車両20にはコントローラ(車両制御ECU)26とドライバ27とアクセル用アクチュエータ28とブレーキ用アクチュエータ29とステアリング用アクチュエータ30が搭載されている。コントローラ26は各種のセンサからの信号を取り込んで所定の演算処理を実行し、その演算結果に基づいてドライバ27を介してアクセル用アクチュエータ28とブレーキ用アクチュエータ29とステアリング用アクチュエータ30を作動させて所望の自動運転を行わせる。また、コントローラ26は緊急停止する必要がある時にはドライバ27を介して非常ブレーキ用アクチュエータ(図示略)を作動させるようになっている。
【0012】
このように本システムは、走行道路10に埋設された磁気レーンマーカー11を、車両に搭載された磁気ネイルセンサ21により検出し、コントローラ26によりアクセル、ブレーキ、ステアリングの各アクチュエータ28,29,30を制御しながら車両20が道路中央部を走行するよう誘導するシステムである。
【0013】
図1におけるコントローラ26の詳細を、図2に示す。
図2において、コントローラ26にはメインCPU41とサブCPU42が備えられ、CPUに関して多重化(2重化)されている。メインCPU41には各センサが接続され、センサ入力データに基づいてメインCPU41は各種の演算を実行する。
【0014】
また、メインCPU41からサブCPU42に対し、メインCPU41で取り込んだ入力データ(センサデータ)を演算用データとして送るようになっている。このデータに基づいてサブCPU42はメインCPU41での演算と同じ処理を実行する。
【0015】
メインCPU41とサブCPU42には比較装置43が接続され、メインCPU41での処理データ(演算結果)とサブCPU42での処理データ(演算結果)が比較装置43に送られる。比較装置43は両データ(両演算結果)を比較して一致した場合には一致信号を、一致しない場合には不一致信号を出力する。
【0016】
このような構成をなすコンピュータ40が、もう一つ用意されている。つまり、コンピュータ1系40と、これと同じ構成をなすコンピュータ2系50を備えている。
【0017】
コンピュータ1系40とコンピュータ2系50には出力信号選択装置60が接続されている。この出力信号選択装置60とコンピュータとの信号のやり取りをコンピュータ1系40で説明すると、比較装置43からの一致・不一致信号が出力信号選択装置60に送られる。また、メインCPU41から出力信号選択装置60へは演算結果データが送られるとともにサブCPU42から出力信号選択装置60へも演算結果データが送られる。そして、出力信号選択装置60においてCPU41と42のいずれかのデータを外部のドライバ27(図1参照)に送出する。本例では、メインCPU41とサブCPU42とを比較した場合、メインCPU41の優先度が高く設定されており、当初、メインCPU41からの出力データがドライバ27に送られる。
【0018】
例えば、比較装置43においてメインCPU41とサブCPU42の演算出力結果を比較した結果、双方のCPU41,42の出力が一致していれば、コンピュータ1系40は正常とみなして一致信号を出力信号選択装置60に送り、出力信号選択装置60においてコンピュータ1系40でのメインCPU41からのデータを選択して次段(図1のドライバ27)に送る。一方、比較装置43で比較した結果、不一致であれば、コンピュータ1系40は故障であるとして不一致信号を出力信号選択装置60に送り、出力信号選択装置60において送り出すデータをコンピュータ2系50からのデータに切り替える。
【0019】
また、メインCPU41から出力信号選択装置60へは自系停止信号が送られるとともにサブCPU42から出力信号選択装置60へも自系停止信号が送られる。そして、出力信号選択装置60において、ドライバ27に送るデータとして自系停止信号が送られてきた方のCPU(異常が発生したCPU)から正常な方のCPUに切り替えられる。
【0020】
なお、コンピュータ1系40について説明したが、コンピュータ2系50も同様な構成および動作となる。
ここで、図3を用いてメインCPU・サブCPUの必要性について言及する。
【0021】
自動(無人)運転では人による最終的な危険回避措置(非常ブレーキ等)がとれないため、各機器に非常に高い信頼性が求められる。そこで、ノイズ等による演算の間違えやプログラム暴走、部品故障による演算間違えやプログラム暴走を確実に防止する必要がある。従来一般に行われているウォッチドッグではノイズや故障等でメモリのある1ビットが反転したような場合異常を検出することは不可能であった。つまり、演算値は異常になるが、プログラムが暴走するわけでないからである。そのために図3のように、メイン、サブ両CPU41,42で同じ演算を行い、その結果をハード的に比較するという構成が必要となってくる。この構成であれば、前述のノイズや故障等でメモリのある1ビットが反転した場合でも、メイン側とサブ側の演算結果に違いが出てくるので異常を検出することが可能で、フェイルセーフが確保できる。
【0022】
次に、図4を用いて冗長系の必要性について言及する。
本システムでは、前記のフェイルセーフ実現のための「メイン・サブCPUによる2重系」が図4のように2系統用意されている。本システムは自動(無人)運転されるバス等公共交通機関での使用を想定しているのでフェイルセーフを実現しつつ稼働率を可能な限り向上させる必要がある。そのために、前記のフェイルセーフな「メイン・サブCPUによる2重系」部を図4のように2系統用意して稼働率の向上を実現している。この場合、どちらか1系が動作している限り運行は通常通り可能である。
【0023】
以上のように、CPUは二重化され故障検出を行うことができるようになっており、フェールセーフ化されている。さらに、故障時は他の系を利用するという二冗長系が組まれている。
【0024】
ここまでの説明において本例の車両の自動運転システムは、車載側において、センサからの信号を多重化された処理系に取り込み、各処理系において複数の処理装置(メインCPU41、サブCPU42)により演算処理を行い、複数の処理装置(メインCPU41、サブCPU42)での各演算結果を各処理系での単一の比較装置43により比較して、不一致の場合には演算結果が一致している処理系での演算結果に基づいて走行制御用アクチュエータ28,29,30を制御して道路10に沿って車両20を自動運転するようになっている。このように、本システムでは、自動運転、無人走行であるが故に安全走行が第1であり、また故障時には安全側に停止させること、また、冗長系による一時待避のための走行機能等が重要となってくる。そのための追突防止のための衝突防止レーダや、車間距離センサ、車車間通信、またループアンテナを介した路車間通信等により、安全な走行管制システムを構築している。つまり、車両制御ECUにおいて、重要故障時にも安全にかつ待避走行も可能とするため、CPUの二重化およびCPU部の多冗長系(本例では二冗長系)を構成している。
【0025】
ここで、CPUの多重化は図られているが、比較装置43は一つしかなくこれが故障した時は不良動作を引き起こすことになってしまう。勿論、比較装置43を二つ使用して多重化を図ればよいわけであるが、何もかも多重化を図るとコンピュータがどんどん大きく高価なものになり実用ではなくなってしまう。
【0026】
そこで、本実施形態においては、重要部品、例えばCPU、センサ入力等は多重化を図り、一つでもよい部分は故障検知ができればよいということで回路を構成している。特に、比較装置43の故障検知については次のようにしている。
【0027】
各CPU41,42が正常の場合、CPU41,42からのデータを比較すれば一致となるが、所定のタイミングで一致しないデータを送出し、その時、比較装置43から不一致信号が正しく帰ってくるかどうかをCPU41(または42)でチェックしている。この時、比較装置43から不一致信号が帰ってくれば、CPUは比較装置43を正常と判断するが、もし一致信号が帰ってきたら、CPUは比較装置43の故障と判断し、自系停止信号を出力信号選択装置60に出力し、出力信号選択装置60はコンピュータ1系の故障と判断し、2系側に切り替える。
【0028】
以下、詳しく説明する。
図5には、メインCPU41とサブCPU42と比較装置43により行う処理内容を示す。また、図6は、各種の信号を示すタイムチャートである。図6において上からN値の変化、メインCPU41からの比較用データの出力タイミング、メインCPU41からのデータ確定信号の出力タイミング、サブCPU42からの比較用データの出力タイミング、サブCPU42からのデータ確定信号の出力タイミング、比較装置43での比較処理タイミング、比較装置43からの一致・不一致信号の出力タイミング、比較結果の内容、出力信号選択装置60における故障判断内容を、示す。
【0029】
なお、図7は図5と比較するためのフローチャートであり、比較装置43の故障検知についての対策を講じなかった場合のメインCPU41とサブCPU42と比較装置43により行う処理内容を示す。
【0030】
図5において、メインCPU41は5msecのループ処理を起動する。このとき、カウント値N=0にされる。メインCPU41はステップ100でデータを読み込み、ステップ101で同期信号をサブCPU42に送る。サブCPU42においてステップ200で同期信号の入力を確認すると、ステップ201で準備完了信号をメインCPU41に送る。
【0031】
メインCPU41は、ステップ102で準備完了信号の入力を確認すると、ステップ103でカウント値Nが所定値K(図6の場合、「5」)であるか判定し、カウント値Nが所定値K未満であれば、ステップ105に移行する。このステップ105でメインCPU41は演算用データをサブCPU42に送り、さらに、ステップ106で演算処理を行いその結果を比較装置43に送る。一方、サブCPU42はステップ202で演算用データを入力した後、ステップ203で演算処理を行いその結果を比較装置43に送る。
【0032】
比較装置43において、ステップ300でメインCPU41からの演算結果とサブCPU42からの演算結果を比較して、ステップ301で一致しているか否か判定する。一致していれば、ステップ302で一致信号を、不一致ならば、ステップ303で不一致信号を両CPU41,42及び出力信号選択装置60に送る。
【0033】
また、メインCPU41においてステップ107でカウント値Nが所定値K(図6の場合、「5」)であるか判定し、カウント値Nが所定値K未満であれば、ステップ108に移行する。このステップ108でメインCPU41は一致・不一致を判定して不一致ならば自系停止信号を出力信号選択装置60に送る。一方、ステップ108で一致したならばステップ109でN値を1インクリメントしてステップ100に戻る。このN値のインクリメント動作は、図6においてt101,102のタイミングで行われる。また、サブCPU42においてステップ204で一致・不一致をチェックしている。
【0034】
一方、図6のt200のタイミングで示すように、カウント値Nが所定値K(図6の場合、「5」)、メインCPU41は図5のステップ103からステップ104に移行する。そして、ステップ104において、メインCPU41は異なるダミーデータを生成して一方のデータをサブCPU42に送るとともに他方のデータを用いて演算を行う。その後、ステップ106に移行する。サブCPU42は前述のダミーデータを用いて同様の演算を行う。その結果、メインCPU41での演算結果とサブCPU42での演算結果が異なることになり、ステップ106,203においてCPU41,42での各演算結果として異なるダミー用データが比較装置43に出力されることになる。
【0035】
そして、メインCPU41においてステップ107でカウント値Nが所定値Kであるので、ステップ110に移行する。このステップ110でメインCPU41は比較装置43から不一致信号を入力したか否か判定し、比較装置43から一致信号が出力された場合には異常であると判定し、自系停止信号を出力信号選択装置60に送る。
【0036】
また、故意にテスト的に不一致となるデータ(ダミー用データ)を出した時、比較装置43が正常な時も出力信号選択装置60に不一致信号を送出することになるが、出力信号選択装置60では、図6に示すように、2回連続で不一致信号を受け取ったときに初めて故障と判断して異常処理(系の切り替え)を実行する。これにより、1回のテスト信号としての不一致信号を比較装置43から受け取ったとしても、これを無効化して全体の基本動作には何等関与しない。
【0037】
従って、このテスト的な不一致となるデータ(ダミー用データ)を送出するタイミングとして、本例のように所定のチェック周期毎にテストデータとして送出してもよいし、あるいは、一回おきに正常データと故意の不一致となるデータを交互に各CPUから送出してもよい。要は、2回続けてテストデータは出さなければよい。
【0038】
このように、図7に示す比較例に対し図5のごとくステップ103,104,107,109,110の各処理を追加することにより、複数の処理装置(メインCPU41とサブCPU42)での各演算結果として異なるダミー用データを比較装置43に送り、比較装置43から一致信号が出力された場合には異常であると判定することができることとなる。よって、CPU41,42を監視している比較装置43は多重化されていないが、比較装置43の故障が検出できることになる。その結果、多重化していない部位においてもダイアグ機能を持たせることにより安全性を確保することができる。このようにして、車載機器のコストアップや大型化を避けつつ安全性を確保することができる。
【0039】
特に、各処理系におけるCPU41,42による演算結果に関する信号が出力信号選択装置60に送られ、出力信号選択装置60は、比較装置43から一致信号が送出されている処理系からの演算結果に関する信号を走行制御用アクチュエータを制御するための信号として出力するものであり、各処理系におけるCPU41,42は、ダミー用データの送出に伴い比較装置43から一致信号が出力された異常時には、出力信号選択装置60に対し自系停止信号を送出して当該処理系における演算結果を走行制御用アクチュエータを制御するための信号として用いないようした。また、出力信号選択装置60は、比較装置43から2回連続して不一致信号を受け取ったときに初めて不一致信号の入力に伴う異常時の処理を実行し、ダミー用データの送出に伴う誤動作を防止することができる。このようにすると、実用上好ましいシステムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態における車両の自動運転システムの全体構成図。
【図2】コントローラの詳細を示す図。
【図3】CPUの多重化を説明するための図。
【図4】冗長系を説明するための図。
【図5】メインCPUとサブCPUと比較装置により行う処理内容を示すフローチャート。
【図6】各種の信号を示すタイムチャート。
【図7】比較のためのフローチャート。
【符号の説明】
26…コントローラ、28…アクセル用アクチュエータ、29…ブレーキ用アクチュエータ、30…ステアリング用アクチュエータ、40…コンピュータ1系、41…メインCPU、42…サブCPU、43…比較装置、50…コンピュータ2系、60…出力信号選択装置。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic driving system for a vehicle.
[0002]
[Prior art]
The automatic driving system for vehicles controls the vehicle based on signals received from the road by the in-vehicle information processing device using road-to-vehicle communication between roads and vehicles and vehicle-to-vehicle communication between cars using communication infrastructure and on-vehicle equipment. Automatic operation by controlling the actuator. At this time, in-vehicle information processing apparatuses that process sensor signals are multiplexed for the purpose of ensuring safety. To fully multiplex information processing devices is to prepare all the parts in a multiple number, so that even if a failure occurs in any of the parts, it is possible to perform a save-and-run and make it possible to make it safe However, on the other hand, the number of parts becomes enormous and the function is satisfactory, but there is a problem that it is not preferable in terms of cost and physique. Moreover, if it is going to avoid it, some components will not be multiplexed and safety | security will be impaired.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide an automatic driving system for a vehicle capable of ensuring safety while avoiding an increase in cost and size of an in-vehicle device. .
[0004]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, on the vehicle-mounted side, the signals from the sensors are taken into the multiplexed processing system, and the arithmetic processing is performed by the plurality of processing devices in each processing system. Are compared by a single comparison device in each processing system, and if they do not match, the driving control actuator is controlled based on the calculation result in the processing system in which the calculation results match, and the road The vehicle is automatically driven along.
[0005]
At this time, different dummy data is sent to the comparison device every predetermined check cycle or every other time as normal data as a result of each calculation in a plurality of processing devices, and compared with the transmission of such dummy data. When a coincidence signal is output from the apparatus, it is determined that there is an abnormality. Therefore, the comparison device monitoring the processing device is not multiplexed, but a failure of the comparison device can be detected. As a result, safety can be ensured by providing a diagnosis function even in a portion that is not multiplexed.
[0006]
In this way, safety can be ensured while avoiding cost increase and size increase of the in-vehicle device.
Further, signals related to the operation result by the processing apparatus in the processing system is sent to the output signal selector, the output signal selection device, a running control signals regarding operation result from the processing system match signal from the comparison device is delivered This signal is output as a signal for controlling the actuator, and the processing device in each processing system stops its own system with respect to the output signal selection device in the event of an abnormality in which a coincidence signal is output from the comparison device as dummy data is sent. by sending a signal you do not used as a signal for controlling the travel controlling actuator operation results in the processing system.
[0007]
In addition, the output signal selecting apparatus for performing the first abnormality due to input mismatch signal processing upon receipt of a match signal twice consecutively from the comparison device, a malfunction due to the transmission of the dummy data prevents can do.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the overall configuration of an automatic driving system for a vehicle in the present embodiment. A large number of magnetic lane markers 11 are embedded in the traveling road 10 at a predetermined interval in the center in the width direction. A magnetic signal is emitted from the magnetic lane marker 11. On the other hand, a magnetic nail sensor 21 is mounted on the side of the vehicle 20 traveling on the traveling road 10, and a magnetic signal emitted from the magnetic lane marker 11 can be detected by the magnetic nail sensor 21.
[0009]
A large number of loop antennas 12 are embedded in the traveling road 10 at a predetermined interval, and each loop antenna 12 is connected to a control device 14 through a road-to-vehicle communication roadside device 13. On the other hand, on the vehicle 20 side, a road-to-vehicle communication device 22 is mounted, and the road-to-vehicle communication device 22 can communicate with the control device 14 via the loop antenna 12 and the road-to-vehicle communication roadside device 13.
[0010]
Further, on the vehicle 20 side, a collision prevention radar 23, an inter-vehicle communication device 24, and an inter-vehicle distance sensor 25 are mounted. The collision prevention radar 23 outputs a vehicle stop signal when the distance to the collision target is closer than a predetermined value. Further, communication between vehicles can be performed by the vehicle-to-vehicle communication device 24. Further, the inter-vehicle distance sensor 25 measures the inter-vehicle distance.
[0011]
The vehicle 20 includes a controller (vehicle control ECU) 26, a driver 27, an accelerator actuator 28, a brake actuator 29, and a steering actuator 30. The controller 26 takes in signals from various sensors and executes predetermined arithmetic processing, and operates the accelerator actuator 28, the brake actuator 29, and the steering actuator 30 via the driver 27 on the basis of the arithmetic results, and performs a desired operation. Let the automatic operation of. The controller 26 operates an emergency brake actuator (not shown) via a driver 27 when an emergency stop is required.
[0012]
As described above, the present system detects the magnetic lane marker 11 embedded in the traveling road 10 by the magnetic nail sensor 21 mounted on the vehicle, and the controller 26 detects the accelerator 28, 29, and 30 actuators. This is a system that guides the vehicle 20 to travel along the center of the road while being controlled.
[0013]
Details of the controller 26 in FIG. 1 are shown in FIG.
In FIG. 2, the controller 26 includes a main CPU 41 and a sub CPU 42, and the CPU is multiplexed (doubled). Each sensor is connected to the main CPU 41, and the main CPU 41 executes various calculations based on sensor input data.
[0014]
In addition, input data (sensor data) captured by the main CPU 41 is sent from the main CPU 41 to the sub CPU 42 as calculation data. Based on this data, the sub CPU 42 executes the same processing as the calculation in the main CPU 41.
[0015]
A comparison device 43 is connected to the main CPU 41 and the sub CPU 42, and processing data (calculation results) in the main CPU 41 and processing data (calculation results) in the sub CPU 42 are sent to the comparison device 43. The comparison device 43 compares both data (both calculation results) and outputs a coincidence signal when they coincide with each other and outputs a mismatch signal when they do not coincide.
[0016]
Another computer 40 having such a configuration is prepared. That is, a computer 1 system 40 and a computer 2 system 50 having the same configuration as this are provided.
[0017]
An output signal selection device 60 is connected to the computer 1 system 40 and the computer 2 system 50. Explaining the exchange of signals between the output signal selection device 60 and the computer using the computer 1 system 40, a match / mismatch signal from the comparison device 43 is sent to the output signal selection device 60. In addition, calculation result data is sent from the main CPU 41 to the output signal selection device 60, and calculation result data is also sent from the sub CPU 42 to the output signal selection device 60. Then, the output signal selection device 60 sends one of the data of the CPUs 41 and 42 to the external driver 27 (see FIG. 1). In this example, when the main CPU 41 and the sub CPU 42 are compared, the priority of the main CPU 41 is set high, and initially, output data from the main CPU 41 is sent to the driver 27.
[0018]
For example, if the comparison device 43 compares the operation output results of the main CPU 41 and the sub CPU 42 and the outputs of both the CPUs 41 and 42 coincide with each other, the computer 1 system 40 is regarded as normal and the coincidence signal is output as the output signal selection device. 60, the output signal selection device 60 selects the data from the main CPU 41 in the computer 1 system 40 and sends it to the next stage (driver 27 in FIG. 1). On the other hand, if the comparison results in the comparison device 43 indicate that there is a mismatch, the computer 1 system 40 sends a mismatch signal to the output signal selection device 60 as a failure, and the data sent from the output signal selection device 60 is sent from the computer 2 system 50. Switch to data.
[0019]
In addition, a main system stop signal is sent from the main CPU 41 to the output signal selection device 60, and a self system stop signal is also sent from the sub CPU 42 to the output signal selection device 60. Then, in the output signal selection device 60, the CPU to which the own system stop signal has been sent as the data to be sent to the driver 27 (the CPU in which an abnormality has occurred) is switched to the normal CPU.
[0020]
Although the computer 1 system 40 has been described, the computer 2 system 50 has the same configuration and operation.
Here, the necessity of the main CPU and the sub CPU will be described with reference to FIG.
[0021]
In automatic (unmanned) driving, the ultimate danger avoidance measures (emergency brakes, etc.) cannot be taken by humans, so each device is required to have very high reliability. Therefore, it is necessary to reliably prevent miscalculations due to noise or the like, program runaway, miscalculations due to component failure, or program runaway. Conventionally, a watchdog generally used cannot detect an abnormality when one bit of a memory is inverted due to noise or a failure. That is, the operation value becomes abnormal, but the program does not run away. Therefore, as shown in FIG. 3, a configuration is required in which the same calculation is performed by both the main and sub CPUs 41 and 42 and the results are compared in hardware. With this configuration, even if one bit in the memory is inverted due to the noise or failure described above, it is possible to detect an abnormality because the calculation results on the main side and the sub side are different, and fail-safe. Can be secured.
[0022]
Next, the necessity of a redundant system will be described with reference to FIG.
In this system, two systems of “dual system by main / sub CPU” for realizing the fail-safe are prepared as shown in FIG. Since this system is intended for use in public transportation such as buses that are operated automatically (unattended), it is necessary to improve the operating rate as much as possible while realizing fail-safe. For this purpose, the above-mentioned fail-safe “duplex system with main and sub CPUs” is prepared as shown in FIG. 4 to improve the operating rate. In this case, operation is possible as usual as long as either one of the systems is operating.
[0023]
As described above, the CPU is duplicated so that it can detect a failure and is made fail-safe. Furthermore, a two-redundant system is built in which another system is used at the time of failure.
[0024]
In the description so far, the vehicle automatic driving system of the present example takes in signals from sensors into a multiplexed processing system on the vehicle-mounted side, and performs calculation by a plurality of processing devices (main CPU 41, sub CPU 42) in each processing system. Processing is performed, and each calculation result in a plurality of processing devices (main CPU 41, sub CPU 42) is compared by a single comparison device 43 in each processing system. The vehicle 20 is automatically driven along the road 10 by controlling the travel control actuators 28, 29, and 30 based on the calculation result in the system. As described above, in this system, safe driving is the first because of automatic driving and unmanned driving, and it is important to stop on the safe side in the event of a failure, and a traveling function for temporary saving by a redundant system, etc. It becomes. For this purpose, a safe traveling control system is constructed by collision prevention radar for preventing rear-end collisions, inter-vehicle distance sensors, inter-vehicle communication, road-to-vehicle communication via a loop antenna, and the like. That is, in the vehicle control ECU, in order to enable safe and avoidance travel even in the event of an important failure, a dual CPU system and a multi-redundant system (two redundant systems in this example) are configured.
[0025]
Here, although the CPU is multiplexed, there is only one comparison device 43, and when this fails, it causes a defective operation. Of course, it is only necessary to multiplex by using two comparison devices 43. However, if everything is multiplexed, the computer becomes larger and more expensive and becomes impractical.
[0026]
Therefore, in this embodiment, a circuit is configured in such a manner that important parts such as CPU and sensor inputs are multiplexed, and only one part may be detected as a failure. In particular, the failure detection of the comparison device 43 is performed as follows.
[0027]
If each of the CPUs 41 and 42 is normal, the data from the CPUs 41 and 42 will be matched, but data that does not match is sent at a predetermined timing, and at that time, whether or not the mismatch signal returns correctly from the comparator 43 Is checked by the CPU 41 (or 42). At this time, if a mismatch signal is returned from the comparison device 43, the CPU determines that the comparison device 43 is normal. However, if a match signal is returned, the CPU determines that the comparison device 43 is faulty, and the own system stop signal. Is output to the output signal selection device 60. The output signal selection device 60 determines that the computer 1 system has failed and switches to the 2 system side.
[0028]
This will be described in detail below.
FIG. 5 shows processing contents performed by the main CPU 41, the sub CPU 42, and the comparison device 43. FIG. 6 is a time chart showing various signals. 6, the N value changes from the top, the output timing of the comparison data from the main CPU 41, the output timing of the data determination signal from the main CPU 41, the output timing of the comparison data from the sub CPU 42, and the data determination signal from the sub CPU 42 Output timing, comparison processing timing in the comparison device 43, output timing of the coincidence / non-coincidence signal from the comparison device 43, content of the comparison result, and failure determination content in the output signal selection device 60 are shown.
[0029]
FIG. 7 is a flowchart for comparison with FIG. 5, and shows the contents of processing performed by the main CPU 41, the sub CPU 42, and the comparison device 43 when no countermeasure is taken for failure detection of the comparison device 43.
[0030]
In FIG. 5, the main CPU 41 starts a loop process of 5 msec. At this time, the count value N = 0. The main CPU 41 reads data at step 100 and sends a synchronization signal to the sub CPU 42 at step 101. When the sub CPU 42 confirms the input of the synchronization signal in step 200, a preparation completion signal is sent to the main CPU 41 in step 201.
[0031]
When the main CPU 41 confirms the input of the preparation completion signal in step 102, it determines in step 103 whether the count value N is a predetermined value K (“5” in the case of FIG. 6), and the count value N is less than the predetermined value K. If so, the process proceeds to step 105. In step 105, the main CPU 41 sends calculation data to the sub CPU 42, and further performs calculation processing in step 106 and sends the result to the comparison device 43. On the other hand, the sub CPU 42 inputs calculation data in step 202, performs calculation processing in step 203, and sends the result to the comparison device 43.
[0032]
In the comparison device 43, the calculation result from the main CPU 41 and the calculation result from the sub CPU 42 are compared in step 300, and it is determined in step 301 whether or not they match. If they match, a match signal is sent to the CPUs 41 and 42 and the output signal selection device 60 in step 303 if they do not match.
[0033]
In step 107, the main CPU 41 determines whether the count value N is the predetermined value K ("5" in FIG. 6). If the count value N is less than the predetermined value K, the process proceeds to step 108. In step 108, the main CPU 41 determines whether or not they match, and if they do not match, sends the own system stop signal to the output signal selection device 60. On the other hand, if they match at step 108, the N value is incremented by 1 at step 109 and the processing returns to step 100. The increment operation of the N value is performed at timings t101 and 102 in FIG. Further, the sub CPU 42 checks for coincidence / mismatch in step 204.
[0034]
On the other hand, as indicated by the timing of t200 in FIG. 6, the count value N is a predetermined value K (“5” in FIG. 6), and the main CPU 41 proceeds from step 103 to step 104 in FIG. In step 104, the main CPU 41 generates different dummy data, sends one data to the sub CPU 42, and performs an operation using the other data. Thereafter, the process proceeds to step 106. The sub CPU 42 performs the same calculation using the aforementioned dummy data. As a result, the calculation result in the main CPU 41 is different from the calculation result in the sub CPU 42, and different dummy data is output to the comparison device 43 as the calculation results in the CPUs 41 and 42 in steps 106 and 203. Become.
[0035]
Then, since the count value N is the predetermined value K in step 107 in the main CPU 41, the process proceeds to step 110. In step 110, the main CPU 41 determines whether or not a mismatch signal is input from the comparison device 43. If the match signal is output from the comparison device 43, the main CPU 41 determines that it is abnormal and selects the own system stop signal as an output signal. Send to device 60.
[0036]
In addition, when data that intentionally does not match (dummy data) is intentionally output, a mismatch signal is sent to the output signal selection device 60 even when the comparison device 43 is normal, but the output signal selection device 60 Then, as shown in FIG. 6, when a mismatch signal is received twice consecutively, it is determined that a failure has occurred, and abnormal processing (system switching) is executed. As a result, even if a mismatch signal as one test signal is received from the comparison device 43, it is invalidated and is not involved in the overall basic operation.
[0037]
Therefore, as the timing of sending data (dummy data) that becomes a test mismatch, it may be sent as test data at every predetermined check cycle as in this example, or normal data every other time. And data that intentionally does not match may be sent from each CPU alternately. In short, it is not necessary to provide test data twice in a row.
[0038]
In this way, by adding the processes of steps 103, 104, 107, 109, and 110 to the comparative example shown in FIG. 7 as shown in FIG. 5, each calculation in a plurality of processing devices (main CPU 41 and sub CPU 42) is performed. As a result, different dummy data is sent to the comparison device 43, and when a coincidence signal is output from the comparison device 43, it can be determined that there is an abnormality. Therefore, although the comparison device 43 monitoring the CPUs 41 and 42 is not multiplexed, a failure of the comparison device 43 can be detected. As a result, safety can be ensured by providing a diagnosis function even in a portion that is not multiplexed. In this way, safety can be ensured while avoiding cost increase and size increase of the in-vehicle device.
[0039]
In particular, a signal related to the calculation result by the CPUs 41 and 42 in each processing system is sent to the output signal selection device 60, and the output signal selection device 60 is a signal related to the calculation result from the processing system to which the coincidence signal is sent from the comparison device 43. Is output as a signal for controlling the actuator for traveling control, and the CPUs 41 and 42 in each processing system select an output signal at the time of an abnormality in which a coincidence signal is output from the comparator 43 with the transmission of dummy data. The own system stop signal is sent to the device 60, and the calculation result in the processing system is not used as a signal for controlling the travel control actuator. Further, the output signal selection device 60 executes the process at the time of abnormality associated with the input of the mismatch signal for the first time when the mismatch signal is received twice from the comparison device 43, and prevents the malfunction caused by sending the dummy data. can do. In this way, a practically preferable system can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an automatic driving system for a vehicle in an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing details of a controller.
FIG. 3 is a diagram for explaining multiplexing of CPUs;
FIG. 4 is a diagram for explaining a redundant system;
FIG. 5 is a flowchart showing processing contents performed by a main CPU, a sub CPU, and a comparison device;
FIG. 6 is a time chart showing various signals.
FIG. 7 is a flowchart for comparison.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 26 ... Controller, 28 ... Accelerator actuator, 29 ... Brake actuator, 30 ... Steering actuator, 40 ... Computer 1 system, 41 ... Main CPU, 42 ... Sub CPU, 43 ... Comparison apparatus, 50 ... Computer 2 system, 60 ... Output signal selection device.

Claims (1)

車載側において、センサからの信号を多重化された処理系に取り込み、各処理系において複数の処理装置により演算処理を行い、前記複数の処理装置での各演算結果を各処理系での単一の比較装置により比較して、不一致の場合には演算結果が一致している処理系での演算結果に基づいて走行制御用アクチュエータを制御して道路に沿って車両を自動運転するようにした車両の自動運転システムであって、
前記複数の処理装置での各演算結果として異なるダミー用データを所定のチェック周期毎、或いは正常データと交互に一回おきに比較装置に送り、前記ダミー信号の送出に伴い比較装置から一致信号が出力された場合には異常であると判定するようにするとともに、
前記各処理系における処理装置による演算結果に関する信号が出力信号選択装置に送られ、出力信号選択装置は、比較装置から一致信号が送出されている処理系からの演算結果に関する信号を走行制御用アクチュエータを制御するための信号として出力するものであり、各処理系における処理装置は、前記ダミー用データの送出に伴い比較装置から一致信号が出力された異常時には、前記出力信号選択装置に対し自系停止信号を送出して当該処理系における演算結果を走行制御用アクチュエータを制御するための信号として用いないようにし、
且つ前記出力信号選択装置は、比較装置から2回連続して不一致信号を受け取ったときに初めて不一致信号の入力に伴う異常時の処理を実行する
ことを特徴とする車両の自動運転システム。
On the in-vehicle side, the signals from the sensors are taken into the multiplexed processing systems, and each processing system performs arithmetic processing by a plurality of processing devices, and each arithmetic processing result in the plurality of processing devices is single-ended in each processing system. Vehicle that automatically drives the vehicle along the road by controlling the travel control actuator based on the calculation result in the processing system in which the calculation results match when the comparison results in Automatic driving system of
Different dummy data as a result of each calculation in the plurality of processing devices is sent to the comparison device every predetermined check cycle or alternately with normal data every other time, and a coincidence signal is sent from the comparison device along with the sending of the dummy signal. When it is output, it is determined that it is abnormal ,
A signal related to the calculation result by the processing device in each processing system is sent to the output signal selection device, and the output signal selection device sends a signal related to the calculation result from the processing system to which the coincidence signal is sent from the comparison device. The processing device in each processing system outputs its own signal to the output signal selection device in the event of an abnormality in which a coincidence signal is output from the comparison device with the transmission of the dummy data. Sending a stop signal so that the calculation result in the processing system is not used as a signal for controlling the travel control actuator,
In addition, the output signal selection device executes the process when there is an abnormality associated with the input of the mismatch signal only when the mismatch signal is received twice consecutively from the comparison device.
A vehicle automatic driving system characterized by the above .
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