CN109421630A - 用于监测自主车辆的健康的控制器架构 - Google Patents

Abstract

一种用于监测自主车辆控制系统的控制器架构，包括第一控制器、第二控制器、远程信息处理控制器、第三控制器、多个子系统控制器、第一和第二通信总线，以及第一和第二通信链路。远程信息处理控制器与第一控制器进行通信。第二控制器包括第二处理器和第二存储器装置。每个子系统控制器被配置为影响子系统中一个的操作，其中子系统控制器中的每一个包括车辆健康监测(VHM)代理。第三控制器包括第三处理器和第三存储器装置。第一可执行指令集包括基于来自多个子系统控制器的VHM代理的输入的预测分类例程。远程信息处理控制器被设置为将来自预测分类例程的输出传送至非车载控制器。

Description

用于监测自主车辆的健康的控制器架构

引言

自主车辆可以包括车载监测系统，以检测故障的发生或需要服务和/或车辆保养的其他指示。

发明内容

描述了一种用于监测自主车辆控制系统的控制器架构，并且包括第一控制器、第二控制器、远程信息处理控制器、第三控制器、多个子系统控制器、第一和第二通信总线，以及第一和第二通信链路。第一控制器包括第一处理器和第一存储器装置，并且第一存储器装置包括第一可执行指令集。远程信息处理控制器与第一控制器进行通信。第二控制器包括第二处理器和第二存储器装置，并且第二存储器装置包括第二可执行指令集，其中第二可执行指令集对于第一可执行指令集是冗余的。每个子系统控制器被配置为影响子系统中一个的操作，其中子系统控制器中的每一个包括车辆健康监测(VHM)代理。第三控制器包括第三处理器和第三存储器装置，并且第三存储器装置包括被设置为实现故障缓解的第三可执行指令集。第一通信总线被设置为实现第一控制器、第二控制器和子系统控制器的第一子集之间的通信。第二通信总线被设置为实现第一控制器、第二控制器和子系统控制器的第二子集之间的通信。第一通信链路被设置为实现第一控制器和第三控制器之间的通信。第二通信链路被设置为实现第二控制器和第三控制器之间的通信。与第一控制器相关联的第一可执行指令集包括基于来自多个子系统控制器的VHM代理的输入的预测分类例程。远程信息处理控制器被设置为将来自预测分类例程的输出传送至非车载控制器。

本公开的一方面包括预测分类软件，其被执行为确定与子系统中的一个相关联的预测。

本公开的另一方面包括第二控制器，其包括被配置为监测第一控制器的健康状态(SOH)的第四可执行指令集。

本公开的另一方面包括非车载控制器，其包括远程服务器，该远程服务器包括处理装置、通信装置以及可以在云计算环境中实施的存储器装置。

本公开的另一方面包括：VHM代理中的每一个被配置为对相应子系统控制器执行组件和子系统监测、特征提取、数据过滤以及数据记录。

本公开的另一方面包括：子系统控制器包括传动系控制器、车辆控制器、空间监测控制器、HMI控制器以及操作员控制器。

本公开的另一方面包括：传动系控制器可操作地连接至传动系，其中车辆控制器可操作地连接至转向系统、制动系统以及底盘系统，空间监测控制器可操作地连接至车辆空间监测系统，HMI控制器可操作地连接至HMI系统，以及操作员控制器可操作地连接至操作员控制装置。

本公开的另一方面包括第三控制器的第三存储器装置，其包括被设置为实现与子系统中一个相关联的故障缓解的第三可执行指令集。

本公开的另一方面包括：第一控制器进一步包括第四处理器和第四存储器装置，其中第一处理器被设置为与第一通信总线进行通信以实现与第二控制器和子系统控制器的第一子集的通信，并且第一处理器被设置为与第二通信总线进行通信以实现与第二控制器和子系统控制器的第二子集的通信。

本公开的另一方面包括：第一控制器的第四处理器被设置为与远程信息处理控制器进行通信。

本公开的另一方面包括：第一控制器的第四处理器被设置为与HMI控制器进行通信，其可操作地连接至设置在车辆上的HMI系统。

当结合附图时，通过用来实现所附权利要求书中所限定的本发明教导的一些最佳模式和其他实施例的以下详细描述，本发明教导的以上特征和优点以及其他特征和优点将是显而易见的。

附图说明

现在将通过示例并参考附图对一个或多个实施例进行描述，其中：

图1示意性地示出了根据本公开的车辆，包括自主车辆控制系统、相关的控制器以及车辆健康监测(VHM)系统；以及

图2示意性地示出了根据本公开的用于自主车辆控制系统的车辆健康监测(VHM)系统的实施例，其包括了双核处理器的实施例。

应当理解的是，附图未必按照比例，并且某种程度上呈现了本文所公开的本公开的各种优选特征的简化表示，包括例如特定尺寸、定向、定位和形状。与此类特征有关的细节将部分通过特定的预期应用和使用环境来确定。

具体实施方式

所公开实施例的部件，如本文中所描述和所示出的，可以按照不同的配置来设置和设计。因此，以下详细描述并非旨在限制所要求保护的本公开的范围，而是仅用来代表其可能的实施例。此外，尽管为了对本文所公开实施例提供透彻的理解在以下详细描述中阐述了大量特定细节，但是一些实施例可以在没有这些细节中的一些的情况下实践。而且，为清晰起见，未详细描述在本领域中可以理解的某些技术资料，以便避免不必要地模糊本公开。此外，如本文所示和所描述的公开内容可以在缺少本文中未具体公开的要素的条件下实践。

参考附图，其中在整个若干图中相同的附图标记对应于相同或相似的组件，与本文所公开实施例相一致的图1示出了车辆10，其包括自主车辆控制系统20和作为本文所述概念的示例的相关车辆健康监测(VHM)系统200。在一个实施例中，车辆10包括四轮乘用车，其具有可转向的前轮和固定的后轮。作为非限制性示例，车辆10可以包括乘用车、轻型或重型卡车、多用途车辆、农用车辆、工业/仓库车辆，或者休闲越野车辆。

如本文所采用的，自主车辆控制系统20包括车载控制系统，其能够提供一定水平的驾驶自动化。术语“驾驶员”和“操作员”描述了负责引导车辆操作的人，无论是主动地参与控制一个或多个车辆功能还是引导自主车辆操作。驾驶自动化可以包括一定范围的动态驾驶和车辆操作。驾驶自动化可以包括某些级别的自动控制或和单个车辆功能有关的干预，比如转向、加速和/或制动，同时驾驶员持续地对车辆进行总体控制。驾驶自动化可以包括某些级别的自动控制或和同时控制多个车辆功能有关的干预，比如转向、加速和/或制动，同时驾驶员持续地对车辆进行总体控制。驾驶自动化可以包括同时地自动控制车辆驾驶功能，包括转向、加速和制动，其中驾驶员在行程期间的一段时间上停止对车辆控制。驾驶自动化可以包括同时地自动控制车辆驾驶功能，包括转向、加速和制动，其中驾驶员在整个行程上停止对车辆控制。驾驶自动化包括硬件和控制器，其配置为在各种驾驶模式下监测驾驶环境以在动态操作期间执行各种驾驶任务。作为非限制性实例，驾驶自动化可以包括巡航控制、自适应巡航控制、车道变换警告、干预和控制、自动停车、加速、制动等。

自动车辆控制系统20优选地包括提供一定级别驾驶自动化的一个或多个车辆系统以及相关联的的控制器，并且VHM系统200被设置为监测、预测和/或诊断自动车辆控制系统20的操作。VHM系统200的架构的细节参考图2进行描述。车辆系统、子系统以及与自动车辆控制系统20相关联的控制器被实施为执行与自主车辆功能相关联的一个或多个操作，作为非限制性实例，其包括自适应巡航控制(ACC)操作、车道引导和车道保持操作、车道变换操作、转向辅助操作、目标避开操作、车辆制动操作、车辆速度和加速度操作、车辆横向运动操作(例如，作为车道引导、车道保持和车道变换操作的一部分)等。作为非限制性实例，车辆系统以及和自动车辆控制系统20相关联的控制器可以包括：传动系32和传动系控制器(PCM)132；转向系统34、制动系统36以及底盘系统38，它们由车辆控制器(VCM)136控制；车辆空间监测系统40及空间监测控制器140，人际接口(HMI)系统42及HMI控制器142；HVAC系统44和相关联的HVAC控制器144；操作员控制装置46和相关联的操作员控制器146；以及信息娱乐系统48和信息娱乐控制器148。车辆系统和相关联的控制器中的每一个可以进一步包括一个或多个子系统和相关联的控制器。为了便于描述，子系统和控制器被显示为分立元件。以上对子系统的分类是为了描述一个实施例的目的而提供，并且是说明性的。其他配置也可以认为落在了本公开的范围内。应当意识到，通过分立元件描述和执行的功能可以利用一个或多个装置执行，其可以包括算法代码、校正、硬件、专用集成电路(ASIC)和/或非车载或基于云的计算系统。如参考图2所描述的，前述控制器中的每一个包括VHM代理，其可以被实施和执行为算法代码、校正、硬件、专用集成电路(ASIC)或其他元件。VHM代理中的每一个被配置为对相关联的控制器执行组件和子系统监测、特征提取、数据过滤以及数据记录。数据记录可以包括周期的和/或基于事件的数据记录、单时间点数据记录和/或针对特定事件持续期的连续时间点数据记录，比如在事件的触发之前和/或之后。此类数据记录可以通过采用存储器缓存或另一合适的存储器装置来实现。

PCM132与传动系32进行通信并可操作与其连接，并且执行控制例程以控制发动机和/或其他扭矩机器、变速器和传动系的操作(全部未示出)，从而响应于驾驶员输入、外部条件以及车辆操作条件向车辆车轮传递扭矩。PCM132被显示为单个控制器，但是可以包括多个控制器，该多个控制器可操作为控制各种动力传动系致动器，包括发动机、变速器、扭矩机、车轮马达以及传动系32的其他元件(全部未示出)。作为非限制性实例，传动系32可以包括内燃机和变速器，并具有相关联的发动机控制器和变速器控制器。此外，内燃机可以包括多个具有单独控制器的分立子系统，包括例如，电子节气门装置及控制器、燃料喷射器及控制器等。传动系32还可以包括具有相关联的功率变换器模块和变换器控制器的电动马达/发电机。PCM132的控制例程还可以包括自适应巡航控制系统(ACC)，其响应于驾驶员输入和/或自主车辆控制输入控制车辆速度、加速度和制动。PCM132还包括PCM VHM代理133。

VCM136与多个车辆操作系统进行通信并可操作地与其连接，并且执行控制例程以控制其操作。车辆操作系统可以包括制动、稳定控制和转向，它们可以分别由与VCM136所控制的制动系统36、底盘系统38和转向系统34相关联的致动器控制。VCM136被显示为单个控制器，但是可以包括可操作为监测系统并控制各种车辆致动器的多个控制器装置。VCM136还包括VCM代理137。

转向系统34被配置为控制车辆横向运动。转向系统34可以包括电动助力转向系统(EPS)，其与主动前部转向系统联接，以在执行诸如车道变换操纵的自动操纵的执行期间通过控制车辆10的转向轮的转向角度来增加或代替通过方向盘108的操作员输入。示范性主动前部转向系统允许由车辆驾驶员进行主要的转向操作，包括增加转向轮角度控制以达到期望的转向角度和/或车辆偏航角。替代地或作为补充，主动前部转向系统可以提供对车辆转向功能的完全自主控制。应当意识到，本文所述的系统适用于对车辆转向系统进行修改，比如电子助力转向、四轮/后轮转向系统，以及控制每个车轮的牵引以产生偏航运动的直接偏航控制系统。

制动系统36被配置为控制车辆制动，并且包括车轮制动装置，例如，盘式制动元件、钳盘、主缸以及制动致动器，例如踏板。车轮速度传感器监测单独的车轮速度，并且制动控制器可以机械化为包括防抱死制动功能。

底盘系统38优选地包括多个车载感测系统和装置，以用于监测车辆操作从而确定车辆运动状态，并且在一个实施例中，包括用于动态控制车辆悬挂的多个装置。车辆运动状态优选地包括，例如车辆速度、转向前轮的转向角度以及偏航率。车载感测系统和装置包括惯性传感器，比如速度陀螺仪和加速度计。底盘系统38估计车辆运动状态，比如纵向速度、偏航率和横向速度，并且估计车辆10的横向偏移和航向角。测量的偏航率与转向角度测量值进行组合以估计横向速度的车辆状态。纵向速度可以基于来自车轮速度传感器的信号输入来确定，该车轮速度传感器被布置为监测前轮和后轮中的每一个。与车辆运动状态相关联的信号可以传送至其他车辆控制系统并由其监测以用于车辆控制和操作。

车辆空间监测系统40及空间监测控制器140可以包括与感测装置进行通信的控制器，其监测接近车辆10的远程目标并生成其数字表示。空间监测控制器140还包括空间监测VHM代理141。空间监测控制器140可以确定每个邻近远程目标的线性范围、相对速度和轨迹，并且在一个实施例中包括前拐角传感器、后拐角传感器、后侧传感器、侧面传感器、前部雷达传感器以及相机，尽管本公开并不限于此。上述传感器的放置允许空间监测控制器140来监测包括邻近目标车辆和车辆10附近的其他目标的交通流量。空间监测控制器140所产生的数据可以由车道标记检测处理器(未示出)采用以估计道路。车辆空间监测系统40的感测装置可以进一步包括目标定位感测装置，包括距离传感器，比如FM-CW(频率调制连续波)雷达、脉冲和FSK(频移键控)雷达和Lidar(光检测和测距)装置以及依赖诸如多普勒效应测量值的效应来定位前方目标的超声装置。可能的目标定位装置包括电荷耦合装置(CCD或互补型金属氧化物半导体(CMOS)视频图像传感器，以及利用数字摄影方法来“观察”包括一个或多个目标车辆的前方目标的其他相机/视频图像处理器。此类感测系统被用来在汽车应用中检测和定位目标并且可以与包括例如自适应巡航控制、自主制动、自主转向和侧方目标检测的系统一起使用。

与车辆空间监测系统40相关联的感测装置优选地定位在车辆10内在相对不阻挡的位置中。还可以意识到，这些传感器中的每一个提供了对目标的实际位置或状况的估计，其中所述估计包括估计的位置和标准偏差。如此，目标位置和状况的感测检测值和测量值通常被称为“估计值”。可以进一步意识到，这些传感器的特征是互补的，因为在估计某些参数时一些传感器比其他传感器更可靠。传感器可以具有能够估计它们操作距离内的不同参数的不同的操作距离和角度覆盖。例如，雷达传感器通常可以估计目标的距离、距离变化率和方位角位置，但是在估计检测目标的范围上不可靠。具有视觉处理器的相机在估计目标的形状和方位角位置时更可靠，但是在估计目标的距离和距离变化率时不够有效。扫描型雷达传感器在估计距离和和方位角位置方面有效并精确，但是通常无法估计距离变化率，并且因此在新目标获取/识别方面不那么精确。超声传感器能够估计距离但是通常无法估计或计算距离变化率和方位角位置。此外，可以意识到，每种传感器技术的性能受不同的环境条件的影响。因此，一些传感器在操作期间呈现参数差异，即使传感器的重叠覆盖区域形成了传感器融合的机会。

HVAC系统44被设置为响应于传送至HVAC控制器144的控制其操作的操作员命令，来管理乘客舱的周围环境，包括例如，温度、湿度、空气质量等。HVAC控制器144还包括HVACVHM代理145。

操作员控制装置46可以包含在车辆10的乘客舱中并且作为非限制性实例可以包括方形盘108、加速器踏板、制动踏板以及操作员输入装置110。操作员控制装置46及相关联的操作员控制器146使车辆操作员能够与用作提供乘客运输的车辆10交互并引导其操作。操作员控制器146还包括操作员控制器VHM代理147。

方向盘108可以安装在转向柱109上，输入装置110机械地安装在转向柱109上并且配置为与操作员控制器146进行通信。替代地，输入装置110可以在方便于车辆操作员的位置处邻近转向柱进行机械安装。输入装置110在本文中显示为从柱109突出的杆，可以包括接口装置，在一个或多个自主控制模式下车辆操作员可以通过该接口装置命令车辆操作，例如，通过命令自主车辆控制系统20的元件的启动。输入装置110的机械化是示例性的。输入装置110可以机械化在多个装置中的一个或多个中，或者可以采用语音启动的控制器的形式，或者可以是另一种适当的系统。输入装置110优选地具有由当前转向信号启动系统所使用的控制特征和位置。替代地，其他输入装置，比如杠杆、开关、按钮以及语音识别输入装置，也可以用来替代输入装置110或作为其补充。

HMI系统42提供了人/机交互以用于引导信息娱乐系统、GPS系统、导航系统等的操作的目的，并且包括HMI控制器142。HMI控制器142监测操作员请求并向操作员提供信息，该信息包括车辆系统的状态、服务和维护信息。HMI控制器142还可以包括全球定位/导航系统。HMI控制器142与多个操作员接口装置进行通信和/或控制器操作，其中操作员接口装置能够传送与自主车辆控制系统中一个的操作相关联的消息。HMI控制器142优选地还与监测生物识别数据的一个或多个装置进行通信，该生物识别数据与车辆操作员相关联，包括例如眼睛凝视位置、姿势以及头部位置跟踪，等等。为了易于描述，HMI控制器142被描绘为单一装置，但是在本文所述系统的一个实施例中，其可以被配置为多个控制器及相关联的感测装置。HMI控制器142还包括HMI VHM代理143。操作员接口装置可以包括能够传送促使操作员动作的消息的装置，并且可以包括电子视觉显示模块，例如，液晶显示器(LCD)装置、平视显示器(HUD)、音频反馈装置、可穿戴装置以及触觉座椅。能够促使操作员动作的操作员接口装置优选地通过HMI控制器142进行控制。HUD可以投射信息，该信息被反射到车辆的挡风玻璃的内侧上在操作员的视场中，包括传送与自主车辆控制系统中正在运行的一个相关联的置信水平。HUD还可以提供增强现实信息，比如车道位置、车辆路径、引导和/或导航信息，等等。HUD及相关系统是本领域技术人员所理解的。

在一个实施例中，车辆10被配置为与通信网络285进行通信，包括在于智能公路系统相关联的控制器与车辆10之间进行通信。智能公路系统可以配置为监测多个车辆的位置、速度以及估计，此类信息被用来利于对一个或多个类似情形车辆进行控制。这可以包括相对于车辆10传送一个或多个车辆的地理位置、前向速度和加速度率。在一个实施例中，车辆10配置为通过通信网络285与非车载控制器280进行通信。

VHM系统200被配置为自主地监测各个车载子系统的健康，该各个车载子系统执行和自主车辆操作有关的一个或多个功能。VHM系统200包括配置有多层分级VHM数据处理、采集和存储的控制器架构，采用了多个VHM代理，该多个VHM代理与VHM主控制器215(第一控制器)相关联，该VHM主控制器可以与非车载控制器280进行通信。这种配置可以用来降低数据处理复杂度、数据采集和数据存储成本。VHM系统200利用通过VHM主控制器215和多个VHM代理的数据采集提供了集中式系统监测和分布式系统监测设置，从而提供了迅速的响应时间和集成的车辆/系统级覆盖。VHM系统200还包括故障缓解控制器240和冗余VHM主控制器230以核验由故障缓解控制器240采用的VHM信息的完整性。冗余VHM主控制器230包括冗余处理器232、冗余存储器装置234以及冗余指令集236。故障缓解控制器240包括处理器242、存储器装置244以及指令集246。VHM主控制器215、多个VHM代理以及冗余VHM主控制器230形成了用于经由第一通信总线260和第二通信总线262的通信的通信网络。

VHM主控制器215被实施为双核处理器210中的可执行代码和相关联的硬件元件，该双核处理器包括第一处理器212和第二处理器222，第一处理器具有包含第一指令集216的相关联的第一存储器装置214，第二处理器具有包含第二指令集226的相关联的第二存储器装置224。该配置提供了防火墙，该防火墙将车辆侧网络(例如，VHM系统200)与非车载网络(比如通信网络285和非车载控制器280)隔离。在车辆接通期间，VHM主控制器215优选地驻留并被执行为第一处理器212、第一存储器装置214中的控制例程以及第一指令集216。VHM主控制器215包括用来采集、聚集并存储来自参考图1所述的VHM代理的数据的控制例程。VHM主控制器215还包括可执行诊断和预测例程。

VHM主控制器215经由第一数据链路264与故障缓解控制器240进行通信。冗余VHM主控制器230经由第二数据链路266与故障缓解控制器240进行通信。第一数据链路264和第二数据链路266可以包括通信链路，该通信链路包括例如直接有线或无线链路。远程信息处理控制器220与VHM主控制器215的第一处理器212并与HMI APP290进行通信。

术语“控制器”以及相关术语，比如控制模块、模块、控件、控制单元、处理器以及类似的术语，指的是以下中的一个或其各种组合：专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元，例如微处理器和相关联的采用存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)形式的非瞬时性存储器组件。非瞬时性存储器组件能够存储采用以下形式的机器可读指令：一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路及装置、信号调节和缓冲电路以及可以由一个或多个处理器访问以提供所述功能的其他组件。输入/输出电路及装饰包括模拟/数字转换器和检测来自传感器的输入的相关装置，此类输入在预定采样频率下或者响应于触发事件进行监测。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法以及类似术语意指包括校正和查表表的控制器可执行指令集。每个控制器执行控制例程以提供所需功能。例程可以在定期间隔下执行，例如在正在进行的操作期间每100微妙一次。替代地，例程可以响应于触发事件的发生执行。术语“模型”指的是基于处理器的或处理器可执行的代码以及相关联的校正，其模拟装置或物理过程的物理存在。术语“动态的”和“动态地”描述被实时执行并且以监测或其他方式确定参数的状态并在例程的执行期间或在例程的执行的迭代之间定期或周期更新参数的状态未特征的步骤或过程。术语“校正”、“校正”以及相关术语指的是将与装置相关联的实际或标准测量值与感测或观测的测量值或命令的位置进行比较的结果或过程。本文所述的校正可以简化成可存储的参数表、多个可执行方程或其他适当的形式。

控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以利用直接有线点对点链路、联网通信总线链路、无线链路或其他适当的通信链路来实现。通信包括按照适当的形式交换数据，包括例如，经由导电介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光波导的光信号，等等。数据信号可以包括离散的、模拟的或数字化模拟信号，其表示来自传感器的输入、致动器命令和控制器之间的通信。术语“信号”指的是传递信息的物理可辨识的指示，并且可以是适当的波形(例如，电、光、磁、机械或电磁)，比如DC、AC、正弦波、三角波、平方波、振动等，其能够在介质中传播。参数被定义为可测量的量，其表示装置或其他元件的物理特性，该物理特征可以通过利用一个或多个传感器和/或物理模型得到辨识。参数可以具有离散值，例如“1”或“0”，或者可以是无限可变的值。

术语“预测”、“预测”以及相关术语与数据监测以及呈现与组件、子系统或系统相关联的可能未来时间的提前指示的算法和评估相关联。预测可以包括分类，该分类包括：指示组件、子系统或系统正在根据其规范运行的第一状态(“绿色”或“G”)，指示组件、子系统或系统的操作劣化的第二状态(“黄色”或“Y”)，以及指示组件、子系统或系统的操作故障的第三状态(“红色”或“R”)。术语“诊断”、“诊断”以及相关术语与数据监测以及呈现组件、子系统或系统存在或不存在特定故障的指示的算法和评估相关联。术语“缓解”和相关术语与用作减轻组件、子系统或系统中故障的影响的操作、动作或控制例程相关联。

VHM主控制器215可以与非车载控制器280进行通信以用于相对于非车载控制器280进行VHM数据的双向传输。VHM主控制器215配置为监测和与非车载控制器280的通信相关联的健康状态(SOH)。VHM主控制器215配置为针对车辆系统SOH信息与车载控制器进行通信，例如HMI控制器142和HMI APP290。VHM主控制器215配置为监测冗余VHM主控制器230的SOH。VHM主控制器215配置为基于车辆数据和来自非车载控制器280的输入执行车辆系统诊断。VHM主控制器215配置为动态地监测异常(例如，间断性故障)并将相关数据转发给非车载控制器280，该数据可以被访问以用于工程分析。VHM主控制器215可以将诊断和预测结果传送至故障缓解控制器230。

第二处理器222、第二存储器装置224以及第二指令集226配置为执行用作数据缓冲的控制例程，其在车辆接通时间段期间通过远程信息处理控制器220与HMI APP290和非车载控制器280进行通信。

远程信息处理控制器220包括无线远程信息处理通信系统，其能够进行额外车辆通信，包括与具有无线和有线通信能力的通信网络系统285进行通信。远程信息处理控制器220能够进行包括短距离车辆-对-车辆(V2V)通信的额外车辆通信。替代地或作为补充，远程信息处理控制器220具有无线远程信息处理通信系统，其能够进行与手持装置(例如，蜂窝电话、卫星电话或其他电话装置)的短距离无线通信。在一个实施例中，手持装置加载有软件应用程序，该软件应用程序包括用来与远程信息处理控制器220进行通信的无线协议，并且手持装置执行额外车辆通信，包括经由通信网络285与非车载控制器280进行通信。替代地或作为补充，远程信息处理控制器220直接通过经由通信网络285与非车载控制器280进行通信来执行额外车辆通信。

冗余VHM主控制器230操作为采集、聚集并存储来自用于特定子系统的多个VHM代理的数据。这可以包括基于车载数据和来自非车载控制器280的输入执行针对特定子系统的诊断和预测。冗余VHM主控制器230可以将结果传送至故障缓解控制器240，其中此类结果与针对特定子系统的诊断和预测相关联。冗余VHM主控制器230可以与VHM主控制器215进行通信以获得存储在非车载控制器280中的数据。冗余VHM主控制器230可以检测VHM主控制器215的健康状态(SOH)。

故障缓解控制器240包括多个冗余单元以影响车辆控制来缓解与故障的发生相关联的影响。故障缓解控制器240可以针对关键系统对同时由VHM主控制器215和冗余VHM主控制器230两者获得的诊断和预测数据进行交叉检验。故障缓解控制器240可以基于已经经过验证的诊断和预测结果来执行故障缓解控制。

VHM主控制器215可以就故障缓解控制动作与非车载控制器280以及其他车辆(V2V)进行通信。VHM主控制器215可以通过管理通信和命令以及管理双向数据传输，为所有非车载VHM功能提供中央的公共网关。VHM主控制器215可以采集并存储来自VHM代理的特定一些的并且诊断评估可能需要的参数。VHM主控制器215可以集中来自VHM代理的预测参数捕获，在这种情况下由于频率和/或延迟问题并不需要放置在其他控制器中。VHM主控制器215包括利用车辆10车载的捕获参数执行的车载预测算法。VHM主控制器215可以检测数据异常。VHM主控制器215可以识别重要的事件(间断性故障条件、劣化事件以及即将到来的故障条件的预兆)并引导适合于这些事件的数据采集。VHM主控制器215可以针对从VHM代理传送的关键参数提供实时的趋势监测，比如检测轮胎中的缓慢空气压力泄露或者电池SOC的稳定下降。VHM主控制器215可以执行从传感器和传送自VHM代理的参数的特征提取以及针对到非车载控制器280的通信的数据抽象。VHM主控制器215可以执行状态转换监测(追踪信号交换)以从死锁中恢复并查明性能瓶颈。

VHM主控制器215可以在正操操作期间和在执行或维修车间环境中执行或利于执行BIT(内建测试)/DTC(诊断故障码)、IBIT(启动内建测试)序列。VHM主控制器215可以作为定制APP的主机，该定制APP可以从工程中心下载以用于监测、数据捕获和分析，从而支持和VHM代理即相关子系统中的一个或多个有关的目标评估。VHM主控制器215可以缓存采集的数据以管理数据传输，比如按需要传送数据、传送概要数据，以及传送车载分析的结果。这包括分层数据缓冲以减少不必要的数据传输。VHM主控制器215可以针对传输执行数据压缩，从而减少数据量，并且附加数据加密以增强数据安全性。

用来针对子系统中每一个确定预测(即，R/Y/G)的预测分类例程可以在VHM主控制器215或HMI App290中执行。该预测分类例程可以检测与自主车辆控制系统20的车辆子系统和相关联的控制器中一个相关联的绿色预测的发生，并且VHM主控制器215或HMI App290可以阻止相关的非车载数据通过通信网络285传输以降低对非车载控制器280的负荷。替代地，针对具有时间戳的自主车辆控制系统20的车辆系统和相关控制器中一个的组件、子系统或系统，绿色预测的传输可以采用简单确认绿色确定的形式，由此最大程度减小了对非车载控制器280的负荷。

对控制系统状态的外部监测，其对定义状态转换图是关键的，可以被执行以符合设计意图并且当发生死锁或控制系统未符合预期时超时，例如，遵照所需的检查序列以允许车辆在钥匙转动或启动按钮按下时立即起动从而诊断异常序列或延长的延时并查明未转为起动车辆的原因。

非车载控制器280可以包括远程服务器，该远程服务器包括处理装置、通信装置以及可以在云计算环境中实施的存储器装置。在本说明书以及之后的权利要求书中，“云计算”可以被定义为一种模型，其可以实现对可配置计算资源(例如，网络、服务器、存储装置、应用程序以及服务)的无所不在的、便利的、请求式访问并且随后相应地测量，该计算资源可以在最少管理付出或服务提供商交互的情况下通过虚拟化迅速地提供并释放。云模型可以包括：各种特征(例如，请求式自服务，广泛网络访问，资源库、快速弹性，测量服务等)、服务模型(例如，软件即服务(“SaaS”)，平台即服务(“PaaS”)，基础架构即服务(“IaaS”))，以及部署模型(例如，私人云、社区云、公共云、混合云等)。

HMI App290是可以在手持装置上执行的软件程序，该手持装置包括处理装置、通信装置、存储器装置和用户接口。HMI App290允许用户与VHM主控制器215进行交互。例如，用户可以包括服务人员。术语“用户接口”可以包括但不限于，触摸屏、物理键盘、鼠标、麦克风和/或扬声器。在一个实施例中，触摸屏对用户的触觉输入做出响应，包括但不限于，点击、轻拍、拖曳、双指收缩、双指扩展等。HMI App290可以显示和自主车辆控制系统20的子系统有关的SOH信息，包括显示或以其他方式传送可以从VHM代理中的一个获得的预测和诊断信息。HMI App290可以基于车辆或周围车辆的SOH通知操作员或其他人所采取的缓解动作。HMI App290可以基于操作员的输入按要求执行SOH测试。

附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可以表示模块、代码段或部分，其包括用于实施指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。应当注意的是，框图和/或流程图示图中的每个框以及框图和/或流程图示图中框的组合，可以由执行特定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实施。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以引导控制器或其他可编程数据处理设备按照特定方式运行，使得存储在该计算机可读介质中的指令产生包括用来实施流程图和/或框图框或多个框中指定的功能/动作的制品。

详细描述以及附图或图是对本教导的支持和描述，而本教导的范围仅由权利要求书限定。尽管已经详细描述了用于实现本教导的最佳模式和其他实施例中的一些，但是仍然存在用于实践所附权利要求书中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于监测自主车辆控制系统的控制器架构，包括：

第一控制器，所述第一控制器包括第一处理器和第一存储器装置，所述第一存储器装置包括第一可执行指令集；

远程信息处理控制器，所述远程信息处理控制器与所述第一控制器进行通信；

第二控制器，所述第二控制器包括第二处理器和第二存储器装置，所述第二存储器装置包括第二可执行指令集，其中所述第二可执行指令集对于所述第一可执行指令集是冗余的；

多个子系统控制器，每个子系统控制器被配置为影响所述自主车辆控制系统的子系统的操作，其中所述子系统控制器中的每一个包括车辆健康监测(VHM)代理；

第三控制器，所述第三控制器包括第三处理器和第三存储器装置，所述第三存储器装置包括被设置为实现故障缓解的第三可执行指令集；

第一通信总线，所述第一通信总线被设置为实现所述第一控制器、所述第二控制器和所述子系统控制器的第一子集之间的通信；

第二通信总线，所述第二通信总线被设置为实现所述第一控制器、所述第二控制器和所述子系统控制器的第二子集之间的通信；

第一通信链路，所述第一通信链路被设置为实现所述第一控制器和所述第三控制器之间的通信；以及

第二通信链路，所述第二通信链路被设置为实现所述第二控制器和所述第三控制器之间的通信；

其中与所述第一控制器相关联的所述第一可执行指令集包括预测分类例程，所述预测分类例程基于来自所述多个子系统控制器的所述VHM代理的输入；并且

其中所述远程信息处理控制器被设置为将来自所述预测分类例程的输出传送至非车载控制器。

2.根据权利要求1所述的控制器架构，其中执行所述预测分类软件以确定与所述子系统中一个相关联的预测。

3.根据权利要求1所述的控制器架构，其中所述第二控制器包括被配置为监测所述第一控制器的健康状态(SOH)的第四可执行指令集。

4.根据权利要求1所述的控制器架构，其中所述非车载控制器包括远程服务器，所述远程服务器包括处理装置、通信装置以及可以在云计算环境中实施的存储器装置。

5.根据权利要求1所述的控制器架构，其中所述VHM代理中的每一个被配置为对相应子系统控制器执行组件和子系统监测、特征提取、数据过滤以及数据记录。

6.根据权利要求1所述的控制器架构，其中所述子系统控制器包括传动系控制器、车辆控制器、空间监测控制器、HMI控制器以及操作员控制器。

7.根据权利要求6所述的控制器架构：

其中所述传动系控制器可操作地连接至传动系；

其中所述车辆控制器可操作地连接至转向系统、制动系统以及底盘系统：

其中所述空间监测控制器可操作地连接至车辆空间监测系统；

其中所述HMI控制器可操作地连接至HMI系统；并且

其中所述操作员控制器可操作地连接至操作员控制装置。

8.根据权利要求1所述的控制器架构，其中所述第三控制器的所述第三存储器装置包括被设置为实现与所述子系统中一个相关联的故障缓解的第三可执行指令集。

9.根据权利要求1所述的控制器架构，其中所述第一控制器进一步包括

第四处理器和第四存储器装置；

其中所述第一处理器被设置为与所述第一通信总线进行通信以实现与所述第二控制器和所述子系统控制器的所述第一子集的通信；

其中所述第一处理器被设置为与所述第二通信总线进行通信以实现与所述第二控制器和所述子系统控制器的所述第二子集的通信。

10.一种用于监测自主车辆控制系统的控制器架构，包括：

第一控制器，所述第一控制器包括第一可执行指令集；

远程信息处理控制器，所述远程信息处理控制器与所述第一控制器进行通信；

第二控制器，所述第二控制器包括第二可执行指令集，其中所述第二可执行指令集对所述第一可执行指令集是冗余的；

多个子系统控制器，每个子系统控制器被配置为影响所述自主车辆控制系统的子系统的操作，其中所述子系统控制器中的每一个包括车辆健康监测(VHM)代理；

第三控制器，所述第三控制器包括被设置为实现故障缓解的第三可执行指令集；

多个通信总线，所述多个通信总线被设置为实现所述第一控制器、所述第二控制器与所述子系统控制器的第一子集和所述子系统控制器的第二子集之间的通信；

其中与所述第一控制器相关联的所述第一可执行指令集包括基于来自所述多个子系统控制器的所述VHM代理的输入的预测分类例程；并且

其中所述远程信息处理控制器被设置为将来自所述预测分类例程的输出传送至非车载控制器。