CN112346088A - Gps数据完整性验证 - Google Patents

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CN112346088A CN202010787404.5A CN202010787404A CN112346088A CN 112346088 A CN112346088 A CN 112346088A CN 202010787404 A CN202010787404 A CN 202010787404A CN 112346088 A CN112346088 A CN 112346088A
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Abstract

一种自主车辆、操作自主车辆的系统和方法。该系统包括通信模块和处理器。通信模块通过第一通信信道发送第一组全球定位卫星(GPS)数据并且通过第二通信信道发送第二组GPS数据。第二组GPS数据是认证的数据集。处理器使用第一组GPS数据来操作自主车辆，并将第一组GPS数据与第二组GPS数据进行比较，以验证第一组GPS数据的完整性。将基于第一组GPS数据的车辆参数的第一值与基于来自基于车辆的传感器的数据的车辆参数的第二值进行比较。当差小于所选阈值时，第一组GPS数据是合理的。

Description

GPS数据完整性验证
技术领域
本公开内容涉及自主车辆的操作和导航，尤其涉及一种确保用于自主车辆的导航的全球定位卫星(GPS)数据的完整性的方法。
背景技术
自主车辆能够通过使用GPS数据部分导航。导航的质量部分地取决于GPS数据的内部一致性或无损坏。GPS系统、GPS数据通信信道或GPS数据提供程序上的网络攻击、硬件错误或软件错误可能会导致下游自主车辆计算机控制系统接收到损坏的GPS数据，因此在未检测到损坏时可能不利于自主车辆的有效操作。因此，期望确保由自主车辆计算机控制系统用于自主车辆导航的GPS数据的完整性。
发明内容
在一示例性实施例中，公开了一种操作自主车辆的方法。通信模块通过第一通信信道将第一组全球定位卫星(GPS)数据发送到自主车辆的控制系统。通信模块通过第二通信信道将第二组GPS数据发送到自主车辆的控制系统，其中，第二组GPS数据是认证的数据集。自主车辆使用第一组GPS数据进行操作。将第一组GPS数据与第二组GPS数据进行比较，以验证第一组GPS数据。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一通信信道是以太网通信信道，第二通信信道是控制器局域网。将第一组GPS数据与第二组GPS数据进行比较还包括将第一组GPS数据的时间戳与第二组GPS数据的时间戳进行比较。该方法还包括从第一组GPS数据与第二组GPS数据的逐个信号比较来验证第一组GPS数据的完整性。该方法还包括：使用第一组GPS数据来计算自主车辆的参数的第一值；使用在基于车辆的传感器处获得的一组数据来计算自主车辆的参数的第二值；以及当所述第一值和第二值之间的差小于所选阈值时，确定第一组GPS数据的合理性。自主车辆的参数是自主车辆行进的距离、自主车辆的前进方向、自主车辆的偏航率和自主车辆的横向偏移中的至少一个。该方法还包括接收第一组GPS数据并将第一组GPS数据存储在循环缓冲区中，并且在循环缓冲区的窗口内将第二组GPS数据与第一组GPS数据进行比较。该方法还包括当第一组GPS数据与第二组GPS数据的比较未能验证第一组GPS数据时以故障模式操作自主车辆。
在另一示例性实施例中，公开了一种用于操作自主车辆的系统。该系统包括通信模块和处理器。通信模块通过第一通信信道发送第一组全球定位卫星(GPS)数据，并且通过第二通信信道发送第二组GPS数据，其中，第二组GPS数据是认证的数据集。处理器配置为：使用第一组GPS数据来操作自主车辆；并且将第一组GPS数据与第二组GPS数据进行比较，以验证第一组GPS数据。
除了本文所述的一个或多个特征之外，处理器还配置为将第一组GPS数据的时间戳与第二组GPS数据的时间戳进行比较。处理器还配置为从第一组GPS数据与第二组GPS数据的逐个信号比较来验证第一组GPS数据的完整性。处理器还配置为使用第一组GPS数据来计算自主车辆的参数的第一值，使用在基于车辆的传感器处获得的一组数据来计算自主车辆的参数的第二值，以及当所述第一值和第二值之间的差小于所选阈值时，确定第一组GPS数据的合理性。自主车辆的参数是自主车辆行进的距离、自主车辆的前进方向、自主车辆的偏航率和自主车辆的横向偏移中的至少一个。处理器还配置为将第一组GPS数据存储在循环缓冲区中，并且在循环缓冲区的窗口内将第二组GPS数据与第一组GPS数据进行比较。
在另一示例性实施例中，公开了一种自主车辆。该自主车辆包括通信模块和处理器。通信模块通过第一通信信道发送第一组全球定位卫星(GPS)数据并且通过第二通信信道发送第二组GPS数据，其中，第二组GPS数据是认证的数据集。处理器配置为使用第一组GPS数据来操作自主车辆，并将第一组GPS数据与第二组GPS数据进行比较以验证第一组GPS数据。
除了本文所述的一个或多个特征之外，处理器还配置为将第一组GPS数据的时间戳与第二组GPS数据的时间戳进行比较。处理器还配置为从第一组GPS数据与第二组GPS数据的逐个信号比较来验证第一组GPS数据的完整性。处理器还配置为使用第一组GPS数据来计算自主车辆的参数的第一值，使用在基于车辆的传感器处获得的一组数据来计算自主车辆的参数的第二值，以及当所述第一值和第二值之间的差小于所选阈值时，确定第一组GPS数据的合理性。自主车辆的参数是自主车辆行进的距离、自主车辆的前进方向、自主车辆的偏航率和自主车辆的横向偏移中的至少一个。处理器还配置为将第一组GPS数据存储在循环缓冲区中，并且在循环缓冲区的窗口内将第二组GPS数据与第一组GPS数据进行比较。
当结合附图考虑时，根据以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。
附图说明
其他特征、优点和细节仅通过示例的方式在下面的详细描述中出现，该详细描述参考附图，其中：
图1示出了一实施例中的自主车辆；
图2示出了表示用于基于GPS数据来操作自主车辆的方法的流程图；
图3示出了用于诊断在自主车辆处接收到的GPS数据的完整性的系统的示意图；
图4示出了用于存储GPS数据的示例性循环缓冲区的操作；
图5示出了表示GPS数据完整性诊断程序的操作的流程图；
图6示出了用于测试GPS数据的合理性的诊断模块的示意图；
图7示出了表示由图6的诊断模块执行的各种诊断检查的流程图；
图8示出了其上具有自主车辆的路段的平面图；以及
图9示出其上具有自主车辆的路段的车道的平面图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并且无意于限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。如本文所用，术语模块是指处理电路，其可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适部件。
根据示例性实施例，图1示出了自主车辆10。在示例性实施例中，自主车辆10是所谓的四级或五级自动化系统。四级系统表示“高度自动化”，是指自动驾驶系统对动态驾驶任务的所有方面的驾驶模式特定性能，即使驾驶员没有适当地响应干预要求。五级系统表示“完全自动化”，是指自动驾驶系统在可由驾驶员管理的所有道路和环境条件下对动态驾驶任务的所有方面的全时性能。应当理解，本文公开的系统和方法也可以与以级1至5中的任何一个操作的自主车辆一起使用。
自主车辆10通常至少包括导航系统20、推进系统22、传动系统24、精确定位系统(PPS)通信系统25、转向系统26、制动系统28、传感器系统30、致动器系统32和控制器34。导航系统20确定用于自动驾驶自主车辆10的轨迹计划。推进系统22提供用于为自主车辆10产生推动力的动力，并且在各个实施例中可以包括内燃发动机、诸如牵引电动机的电机和/或燃料电池推进系统。传动系统24配置成根据可选速比将动力从推进系统22传递到自主车辆10的两个或更多个车轮16。转向系统26影响两个或更多个车轮16的位置。虽然出于说明性目的被描绘为包括方向盘27，但在本发明的范围内设想的一些实施例中，转向系统26可以不包括方向盘27。制动系统28配置成向两个或更多个车轮16提供制动扭矩。
传感器系统30包括雷达系统40，其感测自主车辆10的外部环境中的物体，并提供该物体的各种参数，这些参数可用于在自主车辆的环境中定位各种代理车辆的位置和相对速度。可以将这样的参数提供给导航系统20。在操作中，雷达系统40的发射器42发出射频(RF)参考信号48，该参考信号48在雷达系统40的视场中被一个或多个物体50反射回自主车辆10处，作为一个或多个反射回波信号52，其在接收器44处被接收。一个或多个回波信号52可用于确定一个或多个物体50的各种参数，比如物体的范围、物体的多普勒频率或相对径向速度以及方位角等。传感器系统30包括用于识别道路特征等的附加传感器，比如数字相机。
PPS通信模块25包括一个或多个收发器，用于发送和接收导航数据，比如精确定位系统(PPS)数据，其包括但不限于全球定位卫星(GPS)数据。如关于图3所讨论，GPS数据可以是由PPS通信模块25以高传输速率通过不安全的通信信道发送给处理器36的第一组GPS数据和对于第一组GPS数据是冗余的并且由PPS通信模块25以低传输速率通过安全的通信信道发送给处理器36的第二组GPS数据的形式。GPS数据用于定位自主车辆10以允许自主车辆的导航。
导航系统20基于来自雷达系统40的雷达参数、从PPS通信系统25接收到的GPS数据以及任何其他相关参数来构建用于自主车辆10的轨迹。控制器34可以将轨迹提供给致动器系统32，以控制推进系统22、传动系统24、转向系统26和/或制动系统28，以便相对于物体50导航自主车辆10。
控制器34包括处理器36和计算机可读存储设备或存储介质38。计算机可读存储介质包括程序或指令39，当由处理器36执行时，程序或指令39基于雷达参数和GPS数据来操作自主车辆。计算机可读存储介质38可以进一步包括程序或指令39，其在由处理器36执行时进行测试以确保在自主车辆处获得并用于自主车辆导航的GPS数据的完整性。
图2示出了流程图200，其表示在实施例中用于基于GPS数据来操作自主车辆10的方法。在框202中，经由图1的PPS通信系统25在自主车辆处获得或接收GPS数据。如本文所述，GPS数据包括第一组GPS数据和第二组GPS数据。在框204中，使用第一组GPS数据来操作自主车辆。在框206中，将第一组GPS数据和第二组GPS数据相互比较，以便确定第一组GPS数据的完整性。在各个实施例中，第一组GPS数据与第二组GPS数据的比较包括第一和第二组的逐个信号比较。如果第一组GPS数据未通过完整性测试，则方法前进至框210，在框210中，自主车辆以故障模式操作。故障模式操作可包括警告驾驶员并将自主车辆的操作移交给驾驶员等。返回到框206，如果GPS数据通过完整性测试，则方法进行至框208。在框208中，通过将基于第一组GPS数据的自主车辆的预测运动与由自主车辆感测到的实际运动进行比较来检查第一组GPS数据的合理性或可信性。GPS数据的合理性或可信性是对使用GPS数据预测的自主车辆的运动和/或位置与自主车辆的实际运动和/或位置匹配的程度的度量。如果第一组GPS数据被确定为不合理，则该方法进行到框210，在框210中，自主车辆以故障模式操作。返回到框208，如果GPS数据被认为合理，则该方法进行到框202，在框202中获得下一个第一和第二组GPS数据。因此，该方法周期性地返回到框202。
图3示出了根据图2所示的方法用于诊断在自主车辆10处接收到的GPS数据的完整性的系统300的示意图。系统300包括驾驶员辅助控制器(DAC)302，其对GPS数据执行诊断。在一实施例中，DAC302可以是在处理器36处操作的程序。远程信息处理通信平台(TCP)模块304将PPS数据提供给驾驶员辅助控制器302。TCP模块304发送两组GPS数据。第一组GPS数据是主要PPS数据组，其在本文中也称为以太网GPS数据311。以太网GPS数据311以高刷新率(即刷新周期为50毫秒，典型数据延迟小于1毫秒)发送到驾驶员辅助控制器302。以太网GPS数据311是不受保护的GPS数据，其由于通过第一通信信道的硬件或软件错误而可能容易遭受网络攻击或其他数据完整性损失。第二组GPS数据是冗余PPS数据组，其在本文中也称为控制器局域网(CAN)GPS数据。CAN GPS数据312通过第二通信信道322(例如控制器局域网)以低刷新率(即100毫秒刷新周期和数据延迟)发送到驾驶员辅助控制器302。CAN GPS数据312是认证的GPS数据。
以太网GPS数据311也被发送到高清定位模块(HDLM)306，其基于以太网GPS数据来操作和导航自主车辆10。因此，HDLM306使用不受保护的GPS数据进行操作，并且无法确定以太网GPS数据311是否已损坏或已被有意操纵。驾驶员辅助控制器302对GPS数据执行测试，以确保在HDLM306处使用未损坏的GPS数据或者识别数据损坏的发生并在自主车辆10处采取适当的措施。
驾驶员辅助控制器302包括GPS完整性诊断(GPSR_IGD)模块308，其诊断或确定以太网GPS数据311的完整性。GPSR_IGD模块308接收以太网GPS数据311并将以太网GPS数据存储在循环缓冲区310中，也称为主要GPS阵列。CAN GPS数据312到达GPSR_IGD模块308，并与循环缓冲区310中的数据进行比较。如果循环缓冲区310中的以太网GPS数据311与认证的CAN GPS数据312不匹配，则GPSR_IGD模块308报告“GPS完整性故障有效＝真”值。当以太网GPS数据311与CAN GPS数据312匹配时，报告“GPS完整性故障有效＝假”值。当没有故障指示时，驾驶员辅助控制器302可以通过使用合理性诊断模块(RDM)314确定GPS数据的合理性来继续数据诊断，这将参考图6进一步讨论。
图4示出了在图3的GPSR_IGD模块308中使用的说明性循环缓冲区310的操作。循环缓冲区310具有包括N个缓冲区位置的固定大小，并且用于在接收到以太网GPS数据311时将其存储。循环缓冲区310包括大小为k的移动窗口402，其中k＜N。每次接收到新的以太网GPS数据311包时，新接收到的GPS数据就会放在下一个可用缓冲区位置中。移动窗口具有标头404，其保持为指向具有最新添加的GPS数据的循环缓冲区310中的缓冲区位置。当新数据被添加到循环缓冲区310时，标头404的位置被更新以参考新数据的存储器位置。如图所示，循环缓冲区310包括大小为k＝3的窗口。在首次，窗口402覆盖缓冲区位置0、1和2。对于此配置，新接收的以太网GPS数据311放置在第四缓冲区位置，并且窗口位置递增以覆盖缓冲区位置1、2和3。
在更新循环缓冲区310之后，数据匹配算法搜索循环缓冲区310以尝试将最近的CAN GPS数据312与存储在循环缓冲区中的以太网数据匹配。定义计数器以对存储在循环缓冲区310中的数据量计数，因此在软件初始化且缓冲区未满时，仅将CAN GPS数据312与现有的缓冲区数据进行比较。
生成数据组时，每个GPS数据组均带有全球时间标记。不论GPS数据是通过第一通信信道320还是第二通信信道322传输，时间戳都是相同的。因此，数据匹配算法从在存储的以太网GPS数据311和CAN GPS数据312中搜索时间戳匹配开始。一旦CAN GPS数据312的时间戳与存储在循环缓冲区310中的以太网GPS数据之一的时间戳匹配，就将CAN GPS数据312与具有相同时间戳的以太网GPS数据311进行比较。
图5示出了流程图500，其表示在GPSR_IGD模块308处可操作的GPS数据完整性诊断程序的操作。在框502中，启动诊断程序。在框504中，程序检查以查看以太网信道(通信丢失)或CAN信道(通信丢失或数据损坏)中是否存在通信故障。该检查会产生“通信故障有效＝真”或“通信故障有效＝假”信号。在框506中，当确定“故障有效＝真”时，程序进行到框508，在框508中，可运行程序结束。
返回框506，当“通信故障有效＝假”时，程序进行到框510。在框510处，程序检查是否已经接收到新的以太网GPS数据。如果没有接收到新的以太网GPS数据，则程序进行到框508，在框508中，程序结束。然而，如果接收到新的以太网GPS数据，则程序进入框512。在框512中，将循环缓冲区更新为包括新的以太网GPS数据。在框514中，如果禁用了数据诊断算法，则程序前进至框508，在框508中，程序结束。然而，如果在框514处启用了数据诊断算法，则程序前进至框516。在框516中，执行数据匹配算法以将所存储的以太网GPS数据与CANGPS数据进行比较以确定以太网GPS数据是否已损坏或存在故障。在框518中，具有故障的GPS数据经历故障成熟，其中数据要么保持会影响自主车辆的故障，要么是条件变化，其中故障不再是自主车辆的问题。
在框520中，报告GPS数据的完整性。如果故障成熟报告GPS数据未通过完整性诊断测试，则过程继续到框522以报告“GPS完整性故障有效＝真”，这导致自主车辆采取行动，比如警告驾驶员、将自主车辆的操作移交给驾驶员等。然后该方法流到框508以结束程序。返回框520，如果GPS数据通过完整性诊断测试，则过程继续到框524以报告“GPS完整性故障有效＝假”。该方法然后流到框508以结束可运行程序。背景完整性检查的速率足以在有害的自主车辆操作之前检测GPS数据损坏。对于通过完整性诊断测试的数据，然后可以应用合理性测试，如关于图6-9所示。
图6示出了用于测试GPS数据的合理性的合理性诊断模块(RDM)314的示意图600。在各个实施例中，合理性诊断模块314是驾驶员辅助控制器302(图3)的部件。合理性诊断模块314操作电路602以诊断GPS数据的合理性或可信性。合理性诊断模块314从GPSR_IGD模块308接收验证的GPS数据610(即已经通过完整性诊断测试的GPS数据)。电路602还从初始测量单元(IMU)604和从前置相机模块(FCM)606或可以是传感器系统30的一部分的其他合适的基于车辆的感测系统接收车辆参数。在各个实施例中，IMU604提供包括自主车辆的角航向、偏航率、速度、横向加速度、纵向加速度等的车辆参数。FCM606提供有关自主车辆相对于道路物体比如路缘、车道标记等的相对位置的数据。来自IMU604和FCM606的数据用于合理性诊断模块314，以便确定验证的以太网GPS数据的合理性或可信性。
图7示出了流程图700，其表示由图6的合理性诊断模块314执行的各种诊断检查。在框702中，启动可运行的合理性诊断程序。在框704中，程序执行操作检查以查看相关的诊断系统(例如IMU604和FCM606)被启用。在框706中，如果未启用诊断系统，则程序进行到框718，在框718中，可运行程序结束。否则在框706处，如果启用了诊断系统，则程序继续执行框708、框710和框712的测试。框708是距离检查，其确定使用GPS数据计算的距离与使用车辆动力学数据计算的距离之间的差。框710是航向检查，其确定使用GPS数据计算的航向角与使用车辆动力学(即使用基于车辆的传感器确定的车辆参数)计算的航向角之间的差以及使用GPS数据和车辆动力学计算的偏航率之差。在此关于图8讨论在框708和710中执行的计算的细节。框712是横向偏移检查，其使用来自FCM606的GPS数据和车辆动力学来比较自主车辆相对于左右车道标记的横向偏移的计算。在此关于图9讨论在框712中执行的计算的细节。
在执行框708、710和712的检查之后，然后在框714中，GPS数据中的故障可能经历故障成熟。在框716中，报告成熟的GPS合理性诊断程序的状态。如果GPS数据具有成熟的故障，则报告“GPS合理性故障有效＝真”信号，并且自主车辆采取行动，比如警告驾驶员、将自主车辆的操作移交给驾驶员等。如果GPS合理性诊断程序未指示成熟的故障，则验证了GPS数据的合理性并报告“GPS合理性故障有效＝假”信号。在框718中，可运行程序结束。
图8示出了其上具有自主车辆的路段的平面图800。相对于以地球的东西方向为经度轴(λ)以及地球的南北方向为纬度轴
Figure BDA0002622497000000096
的坐标系来表示路段。平面图800示出了在第一时间的自主车辆的第一位置802和在比第一时间晚的第二时间的自主车辆的第二位置804。自主车辆从第一时间的第一位置802移动到第二时间的第二位置804，在该过程中覆盖距离d。对于第一位置802和第二位置804之间的小距离，可以使用自主车辆GPS位置的等角近似将地球表面上的GPS位置数据转换到平面表面。可以使用矩形近似，以便基于GPS数据来计算自主车辆行进的距离d。
特别地，距离d的经度分量(dx)由方程式(1)给出：
Figure BDA0002622497000000091
其中，R代表地球的平均半径，Δλ代表第一位置802和第二位置804之间的经度变化，
Figure BDA0002622497000000092
是第一位置802和第二位置804之间的平均纬度。距离d的纬度分量(dy)由方程式(2)给出：
Figure BDA0002622497000000093
其中，
Figure BDA0002622497000000094
表示第一位置802和第二位置804之间的纬度变化。因此，可以使用勾股定理根据在方程式(1)和方程式(2)中计算的值来计算行进的总距离d，如方程式(3)所示：
Figure BDA0002622497000000095
行进距离也可以使用车辆参数来计算，如方程式(4)所示：
s＝Vavg·Δt 方程式(4)
其中，s是使用车辆参数计算的距离，Vavg是第一位置802与第二位置804之间的时间段内的平均速度，Δt是从第一位置802移动至第二位置804所需的时间。
将使用GPS数据计算的距离d与使用车辆参数计算的距离s进行比较。当这两个距离之差的绝对值小于选定的距离阈值时，如方程式(5)所示：
|d-s|<Distance_Threshold 方程式(5)
则认为数据通过了距离检查的合理性。然而，通过距离检查不足以证明GPS数据是合理的。还检查根据GPS数据计算的航向。
仍参考图8，可以表示从GPS数据导出的相对于真北的航向角θ，如方程式(6)所示：
Figure BDA0002622497000000101
从GPS数据导出的导出航向θ应该接近使用车辆动力学确定的报告航向θrept。方程式(7)示出了航向值之间的比较：
|θ-θrept|<Angle_Threshold 方程式(7)
可以使用一段时间内的航向角变化来确定自主车辆的偏航率。方程式(8)示出了角度变化率值之间的比较：
Figure BDA0002622497000000102
其中，Δθ/Δt是根据GPS数据确定的偏航率，而ω是根据车辆动力学确定的报告的偏航率。当两个方程式(7)和(8)都满足时，GPS数据通过航向检查的合理性。
图9示出了其上具有自主车辆的路段的车道的平面图900。平面图900示出了基于GPS数据相对于路段的道路标记和其他永久固定装置正确放置自主车辆的能力的数据合理性测试。平面图900示出了在第一时间的自主车辆的第一位置902和在第一时间之后的第二时间的自主车辆的第二位置904。
自主车辆在第一时间从第一位置902移动到在第二时间的第二位置904。在第一位置902处，自主车辆相对于右车道标记910的横向偏移由δg,i表示，其中索引g表示该偏移基于GPS数据，而索引i表示时间步长。横向偏移也可以使用诸如FCM606(图6)之类的车辆感测参数来确定。对于FCM数据，偏移由δc,i表示，其中索引c表示偏移基于FCM数据，而索引i指示时间步长。可以使用GPS数据从第i时间步到第(i+1)时间步确定经度分量dx和纬度分量。然后，这些分量可以用来确定横向偏移的变化，如关于方程式(9)-(18)所讨论。
以下条件是基于不同象限的从时间步i到时间步i+1的横向偏移的变化。当dy≥0,dx≥0且y·sinα≥dx·cosα,
Figure BDA0002622497000000111
时，则：
|δg,i+1-δg,i|＝(dy-dx·cotα)·sinα＝dy·sinα-dx·cosα 方程式(9)
其中，α表示道路航向与真北之间的角度。当dy≥0,dx≥0且y·sinα<dx·cosα,
Figure BDA0002622497000000112
时：
|δg,i+1-δg,i|＝dx·cosα-dy·sinα 方程式(10)
当dy<0,dx≥0且dx·cosα≥dy·sinα,
Figure BDA0002622497000000113
时：
|δg,i+1-δg,i|＝dx·cosα-dy·sinα 方程式(11)
当dy<0,dx≥0且dx·cosα<dy·sinα,
Figure BDA0002622497000000114
时：
|δg,i+1-δg,i|＝dy·sinα-dx·cosα 方程式(12)
当dy<0,dx<0且dy·sinα≥dx·cosα,
Figure BDA0002622497000000115
时：
|δg,i+1-δg,i|＝dy·sinα-dx·cosα 方程式(13)
当dy<0,dx<0且dy·sinα<dx·cosα,
Figure BDA0002622497000000116
时：
|δg,i+1-δg,i|＝dx·cosα-dy·sinα 方程式(14)
当dy≥0,dx<0且dx·cosα≥dy·sinα,
Figure BDA0002622497000000117
时：
|δg,i+1-δg,i|＝dx·cosα-dy·sinα 方程式(15)
当dy≥0,dx<0且dx·cosα<dy·sinα,
Figure BDA0002622497000000118
时：
|δg,i+1-δg,i|＝dy·sinα-dx·cosα 方程式(16)
根据以上分析，GPS位置的横向偏移变化的一般表达式为：
|δg,i+1-δg,i|＝|dy·sinα-dx·cosα| 方程式(17)
来自FCM606的数据还可用于检测相对于右车道标记的横向偏移。横向偏移的这种变化表示为|δc,i+1-δc,i|。当计算的横向偏移变化之差小于阈值时，如方程式(18)所示：
Abs(|δg,i+1-δg,i|-|δc,i+1-δc,i|)<Offset_Threshold 方程式(18)
则数据通过横向偏移诊断。
尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其要素。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种操作自主车辆的方法，包括：
通过第一通信信道将第一组全球定位卫星(GPS)数据从通信模块发送到自主车辆的控制系统；
通过第二通信信道将第二组GPS数据从通信模块发送到自主车辆的控制系统，其中，第二组GPS数据是认证的数据集；
使用第一组GPS数据来操作自主车辆；以及
将第一组GPS数据与第二组GPS数据进行比较，以验证第一组GPS数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将第一组GPS数据与第二组GPS数据进行比较还包括将第一组GPS数据的时间戳与第二组GPS数据的时间戳进行比较。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括从第一组GPS数据与第二组GPS数据的逐个信号比较来验证第一组GPS数据的完整性。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用第一组GPS数据来计算自主车辆的参数的第一值；
使用在基于车辆的传感器处获得的一组数据来计算自主车辆的参数的第二值；以及
当所述第一值和第二值之间的差小于所选阈值时，确定第一组GPS数据的合理性。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括接收第一组GPS数据并将第一组GPS数据存储在循环缓冲区中，并且在循环缓冲区的窗口内将第二组GPS数据与第一组GPS数据进行比较。
6.一种用于操作自主车辆的系统，包括：
通信模块，用于通过第一通信信道发送第一组全球定位卫星(GPS)数据，并且通过第二通信信道发送第二组GPS数据，其中，第二组GPS数据是认证的数据集；以及
处理器，其配置为：
使用第一组GPS数据来操作自主车辆；并且
将第一组GPS数据与第二组GPS数据进行比较，以验证第一组GPS数据。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器还配置为将第一组GPS数据的时间戳与第二组GPS数据的时间戳进行比较。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述处理器还配置为从第一组GPS数据与第二组GPS数据的逐个信号比较来验证第一组GPS数据的完整性。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器还配置为：
使用第一组GPS数据来计算自主车辆的参数的第一值；
使用在基于车辆的传感器处获得的一组数据来计算自主车辆的参数的第二值；以及
当所述第一值和第二值之间的差小于所选阈值时，确定第一组GPS数据的合理性。
10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器还配置为将第一组GPS数据存储在循环缓冲区中，并且在循环缓冲区的窗口内将第二组GPS数据与第一组GPS数据进行比较。
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