CN108556767A - 一种可扩展的智能驾驶辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可扩展的智能驾驶辅助系统，包括：可扩展的硬件结构、与所述可扩展的硬件结构相配合的可扩展的软件结构，所述可扩展的硬件结构包括：处理器、连接器、级联电路和至少一个传感器，所述连接器与传感器之间通过以太网双绞线直接连接、或通过级联电路转接连接，所述处理器内置有可扩展的软件结构，所述可扩展的软件结构包括：时间同步的传感器接入模块、接口适配模块、感知算法模块和功能逻辑模块。通过上述方式，本发明使得智能驾驶系统的硬件和软件具备了充分的可扩展性，可灵活适用于高中低配置的车型，提高了系统开发的效率、质量，降低了开发成本，缩短了市场投放时间。

Description

一种可扩展的智能驾驶辅助系统

技术领域

本发明涉及车辆智能驾驶技术领域，特别是涉及一种可扩展的智能驾驶辅助系统。

背景技术

根据国际自动机协会的定义，汽车的智能驾驶系统根据智能化程度分为0到5共六个等级。0级代表全部依赖驾驶员的人工驾驶，没有智能化，5级代表汽车不需要驾驶员，可以全自动自主运行。考虑成本、技术和社会发展程度，智能驾驶系统遵循从低级向高级进化的规律，向着更安全、更智能、更高效的方向发展。在0级自动驾驶车上，普遍采用防抱死系统、操纵稳定性系统等主动安全系统来提高驾驶的安全性，减轻事故。与这些被动安全系统不同的是，更高级的智能驾驶系统可以辅助驾驶员做更多的驾驶工作，逐步让驾驶员减少驾驶压力和疲劳，弥补人工驾驶的缺陷，直至无人驾驶。进入21世纪以来，世界上已经有在运行的智能驾驶辅助系统，可以辅助驾驶员提供危险报警、盲点监测、自动紧急制动、自动保持车道、自动跟车等功能。现在，随着人工智能和芯片技术的进步，企业、研究机构、政府等都在推动更高级的智能驾驶系统的研发，在一些高端车上，已经有高速路自动驾驶系统实现量产，有些已经实现了在有人监督下的自动驾驶。在一些限定场景范围内，已经能够实现全部无人驾驶。

智能驾驶系统主要由环境感知、控制器和执行器三个部分组成。其中环境感知部分主要通过毫米波雷达、激光雷达、相机等传感器对车辆周围的环境进行检测，从而获取周围的环境信息。控制器是根据环境感知获取的环境信息，结合车辆的当前位置以及目的地，进行智能化的运算和决策。执行部分则对车辆进行驱动、制动和转向做运动控制。本发明主要针对系统架构的扩展适配性做了改进。

用于智能驾驶系统的环境感知传感器有摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等多种。根据这些传感器性能、成本上的差别，在上述六个等级的智能驾驶系统中，不同等级的系统将会选择不同的传感器组合。比如2级的自动驾驶系统，采用图像传感器和毫米波雷达两种就可以实现。3级的自动驾驶系统则需要图像、毫米波雷达加上激光雷达传感器。

现有的系统在设计过程中，只考虑当前系统的需要，提供传感器的软件和硬件接口。这种系统的问题在于，当系统需要从2级自动驾驶升级到3级或更高级的自动驾驶系统，或者从低端车型向高端车型切换的时候，因为增加了传感器或者功能模块，必须对原有的系统进行重新设计（比如原来我们使用毫米波雷达和图像两种传感器开发了2级自动驾驶系统，当我们希望开发3级自动驾驶系统的时候，需要增加一个激光雷达传感器，这时候原有的软件和硬件都要重新做设计），导致系统开发的周期、管理、成本和效率等都很低。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种可扩展的智能驾驶辅助系统，采用全新的硬件和软件架构，让整个系统具有可扩展性，可以适用于不同等级的自动驾驶系统以及不同等级的车型，减少了重复开发和验证，提高了效率、质量，降低了成本和市场投放时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种可扩展的智能驾驶辅助系统，包括：可扩展的硬件结构、与所述可扩展的硬件结构相配合的可扩展的软件结构，所述可扩展的硬件结构包括：处理器、连接器、级联电路和至少一个传感器，所述连接器和处理器之间通过电气接口连接、通过机械接口固定安装，所述连接器与传感器之间通过以太网双绞线直接连接、或通过级联电路转接连接，所述处理器内置有可扩展的软件结构，所述可扩展的软件结构包括：时间同步的传感器接入模块、接口适配模块、感知算法模块和功能逻辑模块。

在本发明一个较佳实施例中，所述级联电路有多个，一个级联电路通过以太网双绞线连接到下一个级联电路，且所述级联电路均能够扩展4个电气接口。

在本发明一个较佳实施例中，所述连接器设有四个电气接口，第1~3个传感器分别通过以太网双绞线一一对应接入到所述连接器的前3个电气接口内，最后一个电气接口通过以太网双绞线连接第1个级联电路。

在本发明一个较佳实施例中，第4~6个传感器分别通过以太网双绞线一一对应接入到所述第1个级联电路的前3个电气接口内，最后一个电气接口通过以太网双绞线连接第2个级联电路。

在本发明一个较佳实施例中，第m~m+2（m为≥1的自然数）个传感器分别通过以太网双绞线一一对应接入到所述第n个级联电路的前3个电气接口内，最后一个电气接口通过以太网双绞线连接第n+1（n为≥1的自然数）个级联电路。

在本发明一个较佳实施例中，所述处理器内设有以太网接口、连接在以太网接口上的数据交换芯片、与数据交换芯片电性连接的外围电路，所述连接器通过电气接口与外围电路连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述感知算法模块独立运行，能够通过接口适配模块适应各种传感器数据组。

在本发明一个较佳实施例中，所述功能逻辑模块独立运行，能够通过接口适配模块与感知算法模块自适应连接。

本发明的有益效果是：本发明使得智能驾驶系统的硬件和软件具备了充分的可扩展性，可以灵活的扩展到不同等级的自动驾驶系统中，从而适用于各种级别的车型，避免了重复开发和验证。提高了系统开发的效率、质量，降低了开发成本，缩短了市场投放时间。

附图说明

图1是本发明一种可扩展的智能驾驶辅助系统的硬件结构示意图；

图2是本发明一种可扩展的智能驾驶辅助系统的软件功能模块图；

图3是本发明一种可扩展的智能驾驶辅助系统的级联电路硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1-3，本发明实施例包括：

一种可扩展的智能驾驶辅助系统，包括：可扩展的硬件结构、与所述可扩展的硬件结构相配合的可扩展的软件结构，所述可扩展的硬件结构包括：处理器、连接器、级联电路和至少一个传感器，所述连接器和处理器之间通过电气接口连接、通过机械接口固定安装，所述连接器与传感器之间通过以太网双绞线直接连接、或通过级联电路转接连接，所述处理器内置有可扩展的软件结构，所述可扩展的软件结构包括：时间同步的传感器数据接入模块、接口适配模块、感知算法模块和功能逻辑模块。所述处理器内设有以太网接口、连接在以太网接口上的数据交换芯片、与数据交换芯片电性连接的外围电路，所述连接器通过电气接口与外围电路连接。

本实施例中，所述传感器有多个，包括传感器1、传感器2、传感器3、传感器4……传感器m、传感器m+1、传感器m+2，所述级联电路有多个，包括级联电路1、级联电路2……级联电路n、级联电路n+1（n、m均为≥1的自然数）。

其中所述连接器上具有四个电气接口，所述级联电路也均具有四个电气连接，传感器1、传感器2、传感器3分别通过以太网双绞线连接到连接器的前3个电气接口内，级联电路1通过以太网双绞线连接到连接器的最后一个接口内，级联电路1具有四个电气接口，传感器4、传感器5、传感器6分别通过以太网双绞线连接到级联电路1的前3个电气接口内，级联电路的最后一个电气接口接入级联电路2，以此类推，一个级联电路通过以太网双绞线能够连接下一个级联电路，每个级联电路可接入3-4个传感器，这样本发明系统即可扩展更多的种类和数量的传感器，当需要扩展传感器时，只需要将传感器直接接入对应的接口，并简单配置交换机的物理参数即可实现。

为了实现上述可扩展能力，本发明在软件架构上增加了可适应不同传感器的接口适配模块，该模块为标准化的传感器数据输入/输出模块，无论接入的传感器是什么类型，适配模块都可以按照需要传递数据给感知算法和功能逻辑模块。其实现原理是将传递的参数进行标准化和结构化设计，开发的感知算法和功能逻辑不依赖于传感器的种类和数量存在。在系统增加或减少传感器时，仍可以复用之前开发的算法。

具体地， 本发明可扩展的软件结构包括：时间同步的传感器数据接入模块、接口适配模块、感知算法模块和功能逻辑模块，所述感知算法模块独立运行，能够通过接口适配模块适应各种传感器数据组，所述感知算法能够对各种传感器数据组采集的数据进行数据融合，然后进行目标识别、环境感知、危险评估等计算；所述功能逻辑模块也独立运行，能够通过接口适配模块与感知算法模块自适应连接，功能逻辑模块接收感知算法计算后的信息，推算出车辆的行为和姿态控制目标，然后对执行机构发出动作指令。

本发明揭示了一种可扩展的智能驾驶辅助系统，硬件上采用可扩展的车载以太网通信架构，可以通过简单的插拔扩展更多的种类和数量的传感器。这种接口通信带宽大、便于实现数据的时间同步，而且传输距离远，线束质量轻，当需要扩展传感器时，只需要将传感器直接接入对应的接口，并简单配置交换机的物理参数即可实现。在软件架构上增加了可适应不同传感器的接口适配模块，该模块为标准化的传感器数据输入/输出模块，无论接入的传感器是什么类型，适配模块都可以按照需要传递数据到感知算法和功能逻辑模块。其实现原理是将传递的参数进行标准化和结构化设计，使开发的感知算法和功能逻辑不依赖于传感器的种类和数量存在。在系统增加或减少传感器时，仍可以复用之前开发的算法。本发明使得智能驾驶系统的硬件和软件具备了充分的可扩展性，可以灵活的扩展到不同等级的自动驾驶系统中，从而适用于各种级别的车型，避免了重复开发和验证。提高了系统开发的效率、质量，降低了开发成本，缩短了市场投放时间。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种可扩展的智能驾驶辅助系统，其特征在于，包括：可扩展的硬件结构、与所述可扩展的硬件结构相配合的可扩展的软件结构，所述可扩展的硬件结构包括：处理器、连接器、级联电路和至少一个传感器，所述连接器和处理器之间通过电气接口连接、通过机械接口固定安装，所述连接器与传感器之间通过以太网双绞线直接连接、或通过级联电路转接连接，所述处理器内置有可扩展的软件结构，所述可扩展的软件结构包括：时间同步的传感器接入模块、接口适配模块、感知算法模块和功能逻辑模块。

2.根据权利要求1所述的可扩展的智能驾驶辅助系统，其特征在于，所述级联电路有多个，一个级联电路通过以太网双绞线连接到下一个级联电路，且所述级联电路均能够扩展4个电气接口。

3.根据权利要求1所述的可扩展的智能驾驶辅助系统，其特征在于，所述连接器设有四个电气接口，第1~3个传感器分别通过以太网双绞线一一对应接入到所述连接器的前3个电气接口内，最后一个电气接口通过以太网双绞线连接第1个级联电路。

4.根据权利要求3所述的可扩展的智能驾驶辅助系统，其特征在于，第4~6个传感器分别通过以太网双绞线一一对应接入到所述第1个级联电路的前3个电气接口内，最后一个电气接口通过以太网双绞线连接第2个级联电路。

5.根据权利要求4所述的可扩展的智能驾驶辅助系统，其特征在于，第m~m+2（m为≥1的自然数）个传感器分别通过以太网双绞线一一对应接入到所述第n个级联电路的前3个电气接口内，最后一个电气接口通过以太网双绞线连接第n+1（n为≥1的自然数）个级联电路。

6.根据权利要求1所述的可扩展的智能驾驶辅助系统，其特征在于，所述处理器内设有以太网接口、连接在以太网接口上的数据交换芯片、与数据交换芯片电性连接的外围电路，所述连接器通过电气接口与外围电路连接。

7.根据权利要求1所述的可扩展的智能驾驶辅助系统，其特征在于，所述感知算法模块独立运行，能够通过接口适配模块适应各种传感器数据组。

8.根据权利要求1所述的可扩展的智能驾驶辅助系统，其特征在于，所述功能逻辑模块独立运行，能够通过接口适配模块与感知算法模块自适应连接。