CN110418747A - 自动驾驶控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提高自动驾驶系统的可靠性。本发明的自动驾驶控制装置具备：上位控制装置(1)，其根据车辆的行动计划来输出执行器组的控制目标值；以及下位控制装置(2)，其根据来自上位控制装置(1)的指令来控制车辆的执行器组，该自动驾驶控制装置构成为，将从上位控制装置(1)给出的车辆的跨及一定期间的控制目标值保持在下位控制装置(2)中，在上位控制装置(1)满足不了所期望的功能的情况下，根据所保持的控制目标值来控制下位控制装置(2)，通过判别车辆的实际动作值与所述控制目标值的差并加以修正，从而以跟随所述行动计划的方式进行控制。

Description

自动驾驶控制装置
技术领域
本发明涉及自动驾驶控制装置。
背景技术
为了实现高度的自动驾驶系统，控制自动驾驶的上位控制装置(电子控制装置)例如要求即便在控制自动驾驶的装置自身发生了故障这样的情况下也要在将操作交还给驾驶员之前的一定期间内继续动作。
要实现该一定期间的动作继续，考虑系统的使用多重化和动作监视的冗余化。
另一方面，上位控制装置的运算负荷通常较高。
针对这种问题，专利文献1提出了如下方式：在上位控制装置(电子控制装置)中预先存储控制指令值，由此，在一定期间内继续对于多重化的多个执行器的驱动装置(下位控制装置组)的控制而不进行电子控制装置的冗余化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2016-38689号公报
发明内容
发明要解决的问题
另一方面，在上位控制装置实现不了其功能状况下，难以实现下位控制装置组的协调动作。
下位控制装置组存在如下问题：由于继续基于独立地保持在自身当中的控制指令值的控制，因此，各自的控制系统中的控制误差会累积下去，从而有可能变为背离了事先由上位控制装置定下的行驶形态的动作。
本发明是鉴于上述问题而成，其目的在于提高自动驾驶系统的可靠性。
解决问题的技术手段
为了解决上述问题，作为一例，本发明为一种自动驾驶控制装置，其具备：上位控制装置，其根据车辆的行动计划来输出执行器组的控制目标值；以及下位控制装置，其根据来自所述上位控制装置的指令来控制所述车辆的执行器组，所述自动驾驶控制装置构成为，将从所述上位控制装置给出的所述车辆的跨及一定期间的控制目标值保持在所述下位控制装置中，在所述上位控制装置满足不了所期望的功能的情况下，根据所保持的控制目标值来控制所述下位控制装置，通过判别所述车辆的实际动作值与所述控制目标值的差并加以修正，从而以跟随所述行动计划的方式来进行控制。
发明的效果
根据本发明，能够提高自动驾驶系统的可靠性。
附图说明
图1为表示本发明的实施例中的自动驾驶系统构成的框图。
图2为本发明的实施例中的轨道计划装置的输出数据的例子。
图3为表示本发明的实施例中的自身车辆设想轨道的图。
图4为表示本发明的实施例中的与自身车辆设想轨道相对应的舵角值、速度值的图。
图5为表示本发明的实施例中的自身车辆设想轨道与实际行驶轨道的背离的图。
图6为表示本发明的实施例中的与实际行驶轨道相对应的舵角值、速度值的图。
图7为表示本发明的实施例中的修正轨道的图。
图8为表示本发明的实施例中的与修正轨道相对应的舵角值、速度值的图。
图9为表示本发明的实施例中的与修正轨道相对应的舵角值、速度值的运算方式的图。
具体实施方式
下面，使用附图，对本发明的实施例的自动驾驶控制装置进行说明。本实施例是在输出根据从安装于控制对象上的各种传感器到电子控制装置的输入信号运算出的结果时输出恰当的运算结果。
图1表示本实施例中的自动驾驶系统的整体构成。本系统具备作为上位控制装置的轨道计划装置1，所述轨道计划装置1将从未图示的传感器等外部信息观测设备以及自身车辆中搭载的自身车辆状态量观测设备输入的自身车辆状态量观测值作为输入，将包含自身车辆的速度指令值、舵角指令值等的自身车辆的行驶轨道转换为舵角、速度并作为输出。
此外，具备下位控制装置2，所述下位控制装置2根据从轨道计划装置1输出的速度指令值、舵角指令值等来驱动执行器，其包括转向控制装置21、制动控制装置22以及未图示的动力系控制装置、悬架控制装置等。
在本实施例中，为了简化说明，对转向控制装置21及制动控制装置22这两个控制装置的协调动作进行说明，但并不限于此，两个以上的控制装置的协调动作也可以作为对象。
下位控制装置2接收由作为上位控制装置的轨道计划装置1生成的、预先定下的、图2所示那样的未来一定期间内的舵角、速度等的指令值数据组3，并保存至在下位的控制装置组2中分别构成的、由RAM(Random Access Memory)等构成的存储介质。在本实施例中，设想轨道计划装置1以100毫秒间隔输出未来10秒内的舵角、速度指令值这样的系统。此外，图2表示按每一时刻信息来制作指令值数据组3的例子，但不赋予时刻信息而按照时间序列顺序来排序并输出指令值数据组3等方式在以下也同样能进行处理。
该指令值数据组在轨道计划装置1进行动作的每一周期都会更新。在本实施例中，将舵角指令值数据组31保持到构成于转向控制装置21内部或外部的舵角存储介质211中，将舵角指令值数据组31及速度指令值数据组32分别保持到构成于制动控制装置22内部或外部的舵角存储介质221、速度存储介质222中。
在轨道计划装置1满足需要的轨道生成功能的情况下，转向控制装置21及制动控制装置22使用从轨道计划装置1每隔一定周期发送的舵角指令值组31、速度指令值组32当中应输出的控制指令值来进行自身车辆的转向及制动的控制。
相对于此，在轨道计划装置1内例如因内部的运算失败等而无法满足需要的轨道生成功能的情况下，按照前文所述的舵角存储介质211中保持的舵角指令值组31使转向控制装置21驱动，按照速度存储介质222中保持的速度指令值组32使制动控制装置22驱动，从而继续自身车辆的转向及制动控制。由此，即便在轨道计划装置1满足不了所期望的功能的情况下，通过使用事先由轨道计划装置1制作并保持在舵角存储介质211、速度存储介质222中的舵角指令值组31、速度指令值组32，虽然控制功能会退化，但能在一定期间内继续自动驾驶。
在进行这种控制的自动驾驶系统构成中，在轨道计划装置1在正确地进行动作的情况下，转向控制装置21控制的自身车辆的舵角与制动控制装置22控制的自身车辆的速度通过轨道计划装置1来实现协调动作。另一方面，在轨道计划装置1满足不了所期望的功能的情况下，自身车辆的舵角和自身车辆的速度是分别由转向控制装置21和制动控制装置22按照各自保持的舵角指令值组31、速度指令值组32来独立地进行控制，由此，协调动作的实现变得困难。舵角、速度会受到控制时的误差、轨道计划装置1难以事先判别的道路坡度、路面状态等的影响，因此会发生与由轨道计划装置1事先生成的自身车辆轨道即自身车辆设想轨道4的背离。为了修正这种背离，在本实施例中，通过制动控制装置22来独立地控制左右的速度而对转向控制装置21进行的自身车辆舵角的控制施加修正，由此，即便在作为上位控制装置的轨道计划装置1不在的情况下，也能实现协调动作。下面，对与轨道计划装置1事先计划好的轨道的误差判别以及误差的修正进行概略说明。
下面，展示进行修正运算时的状况例。现在设定自身车辆正沿曲线轨道行驶、在时刻T0轨道计划装置1变得满足不了所期望的功能。此时，之前的轨道计划装置1的运算结果输出了相当于图3所示的自身车辆设想轨道4的、保持在舵角存储介质211及速度存储介质222中的舵角指令值数据组31、速度指令值数据组32，照此开始回退控制(縮退制御)。将此时的舵角指令值数据组31及速度指令值数据组32的例子示于图4。
如前文所述，由于控制系统中的误差和道路坡度、路面摩擦等环境影响，未必会实现对表2所示的指令值组的跟随。将不进行修正运算的情况下的行驶的情形示于图5及图6。表3的表中时刻0.2下的速度从事先定下的指令值组即图4的状态发生了变化。此时，由于图6中的时刻0.2下的速度的变化，在时刻0.3之后，反馈施加至制动控制装置22所控制的速度，如该图6所示，时刻0.3之后的速度被调整。但在转向控制装置21中，是独立于制动控制装置22及其控制系统来进行控制，因此得知，会取背离了轨道计划装置1中设定好的自身车辆设想轨道4的实际行驶轨道5，对原自身车辆设想轨道4的跟随比较困难。
因此，如前文所述，通过在速度控制中独立地控制左右速度而对操舵施加变更、从而进行相当于图7所示的修正轨道6的图8所示那样的指令值的修正，由此实现对当初设定的自身车辆轨道的再次跟随。作为一例，考虑由修正舵角θ_corA 61、θ_corB 62以及修正速度V_cor 63构成的修正轨道6。修正舵角θ_corA 61、θ_corB 62以及修正速度V_cor63例如通过以下修正方法1来给出。再者，图9所示的自身车辆设想轨道舵角θ_ref 64是与自身车辆设想轨道4刚发生背离之后的控制时刻下的由轨道计划装置1事先规定的舵角指令值，与自身车辆设想轨道的背离速度V_diff 65是前文所述的控制系统中的误差和道路坡度、路面摩擦等环境影响造成的自身车辆设想轨道4与自身车辆实际速度的误差值。
＜修正方法＞
根据修正目标点68及修正开始位置的位置关系(距离)来决定V_cor 63。
通过定下V_cor 63，通过下述数式1、2来获得θ_corA 61及θ_corB 62。
[数式1]
θ_corA＝arcsin(Vref*sinθ_refA/V_cor)
[数式2]
θ_corB＝θ_refB－θ_refA+θ_corA
通过以上方式，能够制作向自身车辆设想轨道4修正实际轨道的修正轨道6。
关于修正舵角θ_corA 61及θ_corB 62，可以通过制动控制装置22单独控制左右速度，由此，在将自身车辆速度维持在修正速度V_cor 63的情况下制作修正舵角。
本例展示了从时刻T0+0.3时的与自身车辆设想轨道4的背离起在时刻T0+0.4复位的、也就是在设为自动驾驶控制装置的1控制周期的100msec内复位的例子。但本实施例是仅使转向控制装置21及制动控制装置22协调动作的例子，没有使用动力系控制装置等，因此存在难以使速度增加的情况。在这种情况下，例如须采取如下方法：以沿时间轴减少与自身车辆设想轨道4的背离的方式跨及相当于多个控制周期的时间持续进行修正。另外，在出于乘客的乘坐感受等观点而不进行1控制周期内的复位的情况下也是一样的。
此外，本例中对制动控制装置22中保持的速度指令值数据组32与由速度传感器测定的速度实测值产生差异、从而发生与自身车辆设想轨道4的背离的情形进行了说明，但也可能发生转向控制装置21中保持的舵角指令值数据组31与由舵角传感器测定的舵角实测值产生差异的情况或者舵角及速度同时产生差异的情况。关于舵角指令值数据组31与舵角实测值产生差异的情况，可以通过制动控制装置22的系统中搭载的速度传感器、车体中搭载的横摆力矩传感器来检测与制动控制装置22内的舵角存储介质221中保持的舵角指令值数据组31的差异，借助同样的手段来实现对自身车辆设想轨道4的跟随。
在以上的实施例中，自动驾驶控制装置具备：上位控制装置，其根据车辆的行动计划来输出执行器组的控制目标值；以及下位控制装置，其根据来自所述上位控制装置的指令来控制所述车辆的执行器组，所述自动驾驶控制装置构成为，将从所述上位控制装置给出的所述车辆的跨及一定期间的控制目标值保持在所述下位控制装置中，在所述上位控制装置满足不了所期望的功能的情况下，根据所保持的控制目标值来控制所述下位控制装置，通过判别所述车辆的实际动作值与所述控制目标值的差并加以修正，从而以跟随所述行动计划的方式进行控制。
此外，所述下位控制装置有多个，一个所述下位控制装置监视另一个所述下位控制装置，在检测到与所述车辆的所述行动计划的偏离的情况下，一个所述下位控制装置对另一个所述下位控制装置的控制目标值进行修正。
此外，作为所述下位控制装置中的一方的制动控制器监视作为所述下位控制装置中的另一方的转向控制器的行为，在检测到与所述车辆的所述行动计划的偏离的情况下，通过左右的速度的控制对所述转向控制器的控制目标值进行修正。
通过以上的实施例，即便在轨道计划装置1满足不了所期望的功能的情况下，也会实现转向控制装置21与制动控制装置22之间的协调动作，从而实现对事先由轨道计划装置1设定的自身车辆设想轨道4的继续跟随。由此，可以解除轨道计划装置1的冗余化而无损自动驾驶系统的可靠性，从而能够廉价地实现自动驾驶系统。
在本实施例中，能够廉价地实现高度的自动驾驶系统。此外，在下位的控制装置组中存储指令值的概念中，通过实现下位系统间的协调动作，能够低成本且高可靠地实现高度的自动驾驶系统。
在本实施例中，可以在没有上位控制器的调解的情况下仅靠下位控制器之间保持的控制指令存储值来实现协调动作。结果，实现了用于功能安全应对的指令值存储型安全概念，可以解除上位电子控制装置的多重化而无损实现高度的自动驾驶系统的可靠性，得以实现该系统的低成本化。
以上说明过的各实施方式、各种变形例只是一例，只要无损发明的特征，本发明便不限定于这些内容。
符号说明
1轨道计划装置(上位控制装置)、2下位控制装置、21转向控制装置、22制动控制装置、23转向驱动装置、24制动驱动装置。

Claims (3)

1.一种自动驾驶控制装置，其特征在于，具备：
上位控制装置，其根据车辆的行动计划来输出执行器组的控制目标值；以及
下位控制装置，其根据来自所述上位控制装置的指令来控制所述车辆的执行器组，
所述自动驾驶控制装置构成为，将从所述上位控制装置给出的所述车辆的跨及一定期间的控制目标值保持在所述下位控制装置中，
在所述上位控制装置满足不了所期望的功能的情况下，根据所保持的控制目标值来控制所述下位控制装置，
通过判别所述车辆的实际动作值与所述控制目标值的差并加以修正，从而以跟随所述行动计划的方式进行控制。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶控制装置，其特征在于，
所述下位控制装置有多个，一个所述下位控制装置监视另一个所述下位控制装置，在检测到与所述车辆的所述行动计划偏离的情况下，一个所述下位控制装置对另一个所述下位控制装置的控制目标值进行修正。
3.根据权利要求2所述的自动驾驶控制装置，其特征在于，
作为所述下位控制装置中的一方的制动控制器监视作为所述下位控制装置中的另一方的转向控制器的行为，在检测到与所述车辆的所述行动计划偏离的情况下，通过左右的速度的控制对所述转向控制器的控制目标值进行修正。
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