CN109032132B - 车辆驾驶系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆驾驶系统及方法，所述自动驾驶控制器负责环境感知及路径规划的任务，并将所述规划路径发送给所述车辆运动域控制器，所述车辆运动域控制器对所述规划路径进行验证，实现了关键功能的冗余设计，若所述自动驾驶控制器出现故障，规划的路径有问题，所述车辆运动域控制器可以及时发现，提高了车辆驾驶系统的稳定性及安全性，进一步，由于所述车辆运动域控制器直接协调所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径行驶，大大缩短了控制执行部分的通讯路径，减少了通讯延时，提高了所述车辆驾驶系统的实时性。

Description

车辆驾驶系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车电子控制技术领域，尤其涉及一种车辆驾驶系统及方法。
背景技术
在现有的自动驾驶车辆(按SAE自动驾驶等级划分L3、L4)中，在自动驾驶状态下，控制过程一般分为环境感知、路径规划和控制执行三个部分，在环境感知部分，车辆驾驶系统通过车辆上设置的多种传感器的信息进行信息融合，再建立所述车辆行驶周边的环境模型，然后再根据所述车辆行驶周边的环境模型、车辆自身的状态和意图，进行路径规划，例如车道内巡航、跟驰、变道超车等，最后所述车辆驾驶系统通过控制所述车辆的转向系统、动力系统及制动系统，使车辆跟随已规划的路径行驶。
但现有的车辆驾驶系统中，自动驾驶控制器承担了自动驾驶状态下的环境感知、路径规划和控制执行的所有功能，无冗余设计，在自动驾驶状态下，如果自动驾驶控制器出现故障，车辆驾驶系统将进入不可控的状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆驾驶系统及方法，以提高现有的车辆驾驶系统的稳定性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种车辆驾驶系统，应用于一车辆上，所述车辆驾驶系统包括自动驾驶控制器及车辆运动域控制器，当所述车辆在自动驾驶状态下时，所述自动驾驶控制器接收所述车辆的传感器发送的环境信息，通过所述环境信息进行路径规划，并将规划路径发送给所述车辆运动域控制器；
所述车辆运动域控制器接收所述车辆的传感器发送的环境信息，并根据所述环境信息对所述规划路径进行验证，所述规划路径验证通过后，所述车辆运动域控制器控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径行驶。
可选的，所述车辆的传感器包括雷达和/或摄像头。
可选的，所述环境信息包括路面的障碍物类型、障碍物的坐标位置及所述车辆的可行驶区域。
可选的，所述自动驾驶控制器根据所述环境信息、所述车辆的行驶状态及所述车辆的目的地进行路径规划。
可选的，当所述车辆为传统汽油车辆时，所述车辆的动力系统包括发动机控制器；当所述车辆为新能源车辆时，所述车辆的动力系统包括所述发动机控制器及电机控制器。
可选的，当所述车辆为传统汽油车辆时，所述车辆运动域控制器发送驱动信息给所述发动机控制器，所述发动机控制器控制发动机为所述车辆提供动力。
可选的，当所述车辆为新能源车辆时，所述车辆运动域控制器发送所述驱动信息给所述发动机控制器或者所述电机控制器，所述发动机控制器控制发动机为所述车辆提供动力，或者所述电机控制器控制电机为所述车辆提供动力。
可选的，当所述车辆在非自动驾驶状态下时，所述车辆运动域控制器直接获取所述车辆的驾驶员的操作输入，并控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述驾驶员的操作输入行驶。
本发明还提供了一种车辆驾驶方法，所述车辆驾驶方法包括：
提供所述车辆驾驶系统，在自动驾驶状态下，所述自动驾驶控制器接收所述车辆的传感器发送的环境信息，通过所述环境信息进行路径规划，并将所述规划路径发送给所述车辆运动域控制器；
所述车辆运动域控制器接收所述车辆的传感器发送的环境信息，并根据所述环境信息对所述规划路径进行验证，所述规划路径验证通过后，所述车辆运动域控制器控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径行驶。
可选的，当所述车辆在非自动驾驶状态下时，所述车辆运动域控制器直接获取所述车辆的驾驶员的操作输入，并控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述驾驶员的操作输入行驶。
在本发明提供的车辆驾驶系统及方法中，所述自动驾驶控制器负责环境感知及路径规划的任务，并将所述规划路径发送给所述车辆运动域控制器，所述车辆运动域控制器对所述规划路径进行验证，实现了关键功能的冗余设计，若所述自动驾驶控制器出现故障，规划的路径有问题，所述车辆运动域控制器可以及时发现，提高了车辆驾驶系统的稳定性及安全性，进一步，由于所述车辆运动域控制器直接协调所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径行驶，大大缩短了控制执行部分的通讯路径，减少了通讯延时，提高了所述车辆驾驶系统的实时性。
附图说明
图1为一种车辆驾驶系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种车辆驾驶系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种车辆驾驶系统的结构示意图；
其中，1-自动驾驶控制器，2-车辆运动域控制器，3-规划路径，4-电子转向系统控制器，5-制动系统控制器，6-发动机控制器，7-电机控制器，8-车辆控制器。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参阅图1，其为一种车辆驾驶系统的结构示意图，如图1所示，该车辆驾驶系统在自动驾驶的状态下时，自动驾驶控制器1完成环境感知、路径规划和控制执行的命令计算，根据规划路径发送控制信息给所述车辆的底盘CAN总线和动力系统CAN总线上，所述底盘CAN总线上连接有转向系统及制动系统，所述转向系统的电子转向系统控制器4(ESP)根据所述控制信息控制车辆转向，所述制动系统的制动系统控制器5(Break)根据所述控制信息控制所述车辆制动，所述动力系统CAN总线上连接有动力系统，所述动力系统根据所述控制信息控制所述车辆的动力源为所述车辆提供动力，当所述车辆为传统汽油车辆时，所述传统汽油车辆的动力源为发动机，所述动力系统的发动机控制器6(ECU)接收所述控制信息，并控制所述发动机为所述传统汽油车辆提供动力；当所述车辆为新能源车辆时，所述新能源车辆的动力源为发动机和电机，所述动力系统的车辆控制器8(VCU)接收所述控制信息，并分配给所述动力系统的发动机控制器6(ECU)或者电机控制器7(PEU)执行，所述发动机或者所述电机为所述新能源车辆提供动力。
上述车辆驾驶系统中的自动驾驶控制器1承担了所述车辆在自动驾驶状态下的环境感知、路径规划及控制执行的所有功能，无冗余设计，在自动驾驶状态下，如果所述自动驾驶控制器1出现故障，上述车辆驾驶系统将进入不可控的状态；所述车辆控制器8(VCU)、发动机控制器6(ECU)、制动系统控制器5(Break)及电子转向系统控制器4(ESP)等控制器均为CAN总线上的节点，所述车辆控制器8(VCU)、发动机控制器6(ECU)、制动系统控制器5(Break)及电子转向系统控制器4(ESP)等控制器需要区分所述车辆驾驶系统处于自动驾驶状态或非自动驾驶状态，并有针对性的采用不同的软件策略，接口不标准化，不利于通过部件标准化降低成本；并且，对于所述新能源车辆来说，所述自动驾驶控制器1发送的控制信息先进入所述车辆控制器8(VCU)再分配给所述发动机控制器6(ECU)和所述电机控制器7(PEU)执行，增加了信号转发环节和延时，对该车辆驾驶系统整体控制不利。
请参阅图2，其为本实施例提供的辆驾驶系统的结构示意图，如图2所示，所述车辆驾驶系统，应用于一车辆上，所述车辆驾驶系统包括自动驾驶控制器1及车辆运动域控制器2，当所述车辆在自动驾驶状态下时，所述自动驾驶控制器1接收所述车辆的传感器发送的环境信息，通过所述环境信息进行路径规划，并将规划路径3发送给所述车辆运动域控制器2；所述车辆运动域控制器2接收所述车辆的传感器发送的环境信息，并根据所述环境信息对所述规划路径3进行验证，所述规划路径3验证通过后，所述车辆运动域控制器2控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径3行驶。
其中，所述自动驾驶控制器1负责环境感知及路径规划的任务，并将所述规划路径3发送给所述车辆运动域控制器2，所述车辆运动域控制器2对所述规划路径3进行验证，实现了关键功能的冗余设计，若所述自动驾驶控制器1出现故障，规划的路径有问题，所述车辆运动域控制器2可以及时发现，提高了车辆驾驶系统的稳定性及安全性，进一步，由于所述车辆运动域控制器2直接协调所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径行驶，大大缩短了控制执行部分的通讯路径，减少了通讯延时，提高了所述车辆驾驶系统的实时性。
具体的，如图2所示，当所述车辆为新能源车辆时，在自动驾驶状态下，所述自动驾驶控制器1接收所述新能源车辆的传感器发送的环境信息，所述环境信息中包括障碍物类型、障碍物的坐标位置、可行驶的区域等，所述新能源车辆的传感器包括雷达和/或摄像头，所述雷达包括前视雷达和其他雷达，所述摄像头包括前视摄像头和其他摄像头，所述自动驾驶控制器1将所有所述环境信息进行整理融合，并根据所述环境信息、所述车辆的行驶状态及所述车辆的目的地进行路径规划，并将所述规划路径3发送给所述车辆运动域控制器2，所述车辆运动域控制器2接收所述规划路径3，同时，所述车辆运动域控制器2还接收所述新能源车辆的传感器(前视雷达及前视摄像头)发送的环境信息，并根据所述环境信息对所述自动驾驶控制器1发送的规划路径3进行验证，确定所述规划路径3上是否有障碍物，由此实现了对所述自动驾驶控制器1主要功能的冗余校验。
所述车辆运动域控制器2对所述规划路径3验证通过后，通过所述底盘CAN总线和所述动力系统CAN总线发送控制信息，所述制动系统的制动系统控制器5(Break)接收所述控制信息，并控制所述新能源车辆进行制动，所述转向系统的电子转向系统控制器4(ESP)接收所述控制信息，并控制所述新能源车辆进行转向，所述动力系统的发动机控制器6(ECU)和所述电机控制器7(PEU)可以直接接收所述控制信息，并根据所述控制信息决定所述发动机或者所述电机为所述新能源车辆提供动力。
当所述车辆为传统汽油车辆时，由于所述传统汽油车辆的动力系统不包括电机控制器7(PEU)，所述动力系统接收所述控制信息后，由所述发动机为所述传统汽油车辆提供动力，具体如图3所示。
进一步，在非自动驾驶状态下，所述车辆运动域控制器2可以直接获得所述车辆的驾驶员的操作输入，并根据所述驾驶员的操作输入控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述驾驶员的操作输入行驶，所述电子转向系统控制器4(ESP)、制动系统控制器5(Break)、发动机控制器6(ECU)、电机控制器7(PEU)等控制器的接口在自动驾驶状态下和非自动驾驶状态下均来自所述车辆运动域控制器2，从而实现了这些控制器接口的标准化，有利于降低部件和管理成本。
本实施例还提供了一种车辆驾驶方法，当所述车辆在自动驾驶状态下，所述自动驾驶控制器1接收所述车辆的传感器发送的环境信息，通过所述环境信息进行路径规划，并将所述规划路径3发送给所述车辆运动域控制器2；所述车辆运动域控制器2接收所述车辆的传感器发送的环境信息，并根据所述环境信息对所述规划路径3进行验证，所述规划路径3验证通过后，所述车辆运动域控制器2控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径行驶；当所述车辆在非自动驾驶状态下时，所述车辆运动域控制器2直接获取所述车辆的驾驶员的操作输入，并控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述驾驶员的操作输入行驶。
综上，在本发明实施例提供的车辆驾驶系统及方法中，所述自动驾驶控制器负责环境感知及路径规划的任务，并将所述规划路径发送给所述车辆运动域控制器，所述车辆运动域控制器对所述规划路径进行验证，实现了关键功能的冗余设计，若所述自动驾驶控制器出现故障，规划的路径有问题，所述车辆运动域控制器可以及时发现，提高了车辆驾驶系统的稳定性及安全性，进一步，由于所述车辆运动域控制器直接协调所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径行驶，大大缩短了控制执行部分的通讯路径，减少了通讯延时，提高了所述车辆驾驶系统的实时性。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆驾驶系统，应用于一车辆上，其特征在于，所述车辆驾驶系统包括自动驾驶控制器及车辆运动域控制器，当所述车辆在自动驾驶状态下时，所述自动驾驶控制器接收所述车辆的传感器发送的环境信息，通过所述环境信息进行路径规划，并将规划路径发送给所述车辆运动域控制器；
所述车辆运动域控制器接收所述车辆的传感器发送的环境信息，并根据所述环境信息对所述规划路径进行验证，所述规划路径验证通过后，所述车辆运动域控制器控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径行驶。
2.如权利要求1所述的车辆驾驶系统，其特征在于，所述车辆的传感器包括雷达和/或摄像头。
3.如权利要求1所述的车辆驾驶系统，其特征在于，所述环境信息包括路面的障碍物类型、障碍物的坐标位置及所述车辆的可行驶区域。
4.如权利要求3所述的车辆驾驶系统，其特征在于，所述自动驾驶控制器根据所述环境信息、所述车辆的行驶状态及所述车辆的目的地进行路径规划。
5.如权利要求1所述的车辆驾驶系统，其特征在于，当所述车辆为传统汽油车辆时，所述车辆的动力系统包括发动机控制器；当所述车辆为新能源车辆时，所述车辆的动力系统包括所述发动机控制器及电机控制器。
6.如权利要求5所述的车辆驾驶系统，其特征在于，当所述车辆为传统汽油车辆时，所述车辆运动域控制器发送驱动信息给所述发动机控制器，所述发动机控制器控制发动机为所述车辆提供动力。
7.如权利要求5所述的车辆驾驶系统，其特征在于，当所述车辆为新能源车辆时，所述车辆运动域控制器发送驱动信息给所述发动机控制器或者所述电机控制器，所述发动机控制器控制发动机为所述车辆提供动力，或者所述电机控制器控制电机为所述车辆提供动力。
8.如权利要求1所述的车辆驾驶系统，其特征在于，当所述车辆在非自动驾驶状态下时，所述车辆运动域控制器直接获取所述车辆的驾驶员的操作输入，并控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述驾驶员的操作输入行驶。
9.一种车辆驾驶方法，其特征在于，所述车辆驾驶方法包括：
提供如权利要求1-8中任一项所述的车辆驾驶系统，在自动驾驶状态下，所述自动驾驶控制器接收所述车辆的传感器发送的环境信息，通过所述环境信息进行路径规划，并将所述规划路径发送给所述车辆运动域控制器；
所述车辆运动域控制器接收所述车辆的传感器发送的环境信息，并根据所述环境信息对所述规划路径进行验证，所述规划路径验证通过后，所述车辆运动域控制器控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述规划路径行驶。
10.如权利要求9所述的车辆驾驶方法，其特征在于，当所述车辆在非自动驾驶状态下时，所述车辆运动域控制器直接获取所述车辆的驾驶员的操作输入，并控制所述车辆的转向系统、制动系统及动力系统按照所述驾驶员的操作输入行驶。
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