CN112572465A - 一种智能驾驶汽车感知系统故障处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能驾驶汽车感知系统故障处理方法及执行该方法的智能驾驶系统及智能驾驶汽车，其中方法包括：判断感知系统是否存在传感器故障；对传感器故障进行诊断以确定多个故障等级中的一个；以及根据所确定的故障等级执行相应等级的故障处理。

Description

一种智能驾驶汽车感知系统故障处理方法

技术领域

本发明涉及智能驾驶汽车，更具体地，涉及智能驾驶汽车感知系统故障处理方法及执行该方法的智能驾驶系统及智能驾驶汽车。

背景技术

近年来，应用于汽车上的智能驾驶技术(或称自动驾驶技术)正逐渐称为汽车行业的研究和发展趋势。智能驾驶技术的发展使得汽车能够为驾驶员提供越来越多的驾驶辅助，最终的目的是实现完全自动驾驶。智能驾驶技术不仅可以运用在小型乘用车上，也同样可以运用在客车(诸如公交车)、卡车、物流车等各种类型的汽车上。

用于实现智能驾驶或自动驾驶的智能驾驶系统一般包含感知系统、定位系统、决策控制系统、车辆底盘等等。如果感知系统发生故障，会导致决策控制系统无法根据周围环境做出对车辆控制的正确决策，有可能会导致车辆失控或发生严重的交通事故。因此在感知系统发生故障的时候，决策控制系统必须根据不同的状况做出不同的决策控制信息，降低事故发生的风险。

目前国内外对于自动驾驶感知系统故障的保护措施仅仅只是停车、报警，然后退出自动驾驶，提示人工接管。在这种情况下，一般或多或少都会造成减速、停车等阻塞交通的情形发生。然而，这样的处理并不总是必要的。因此，希望寻求一种改善的感知系统故障保护及处理方法。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于智能驾驶汽车的处理感知系统故障的方法，其中所述方法包括：

判断感知系统是否存在传感器故障；

对传感器故障进行诊断以确定多个故障等级中的一个；以及

根据所确定的故障等级执行相应等级的故障处理。

根据本发明的一个实施例，所述多个故障等级包括：

一级故障，所述一级故障表示所述传感器故障致使所述智能驾驶汽车必须立即停车并退出自动驾驶；以及

至少一个其他故障等级，所述至少一个其他故障等级表示在所述传感器故障下所述智能驾驶汽车能够继续至少部分地使用自动驾驶。

根据本发明的进一步实施例，所述至少一个其他故障等级进一步包括：

二级故障，所述二级故障表示所述传感器故障致使所述智能驾驶汽车不具备自动向路边换道能力；以及

三级故障，所述三级故障表示在所述传感器故障下所述智能驾驶汽车具备自动向路边换道能力。

根据本发明的进一步实施例，所述至少一个其他故障等级进一步包括：

提示故障，所述提示故障表示在所述传感器故障下所述智能驾驶汽车能够继续自动驾驶。

根据本发明的进一步实施例，对应于所述二级故障的二级故障处理包括：

保持所述智能驾驶汽车的方向不变，并以不高于第一预定速度的速度行驶；以及

若出现障碍物或者需要转向时，立即执行停车。

根据本发明的进一步实施例，对应于所述三级故障的三级故障处理包括：

保持所述智能驾驶汽车的方向不变，并以不高于第二预定速度的速度行驶；

当车辆速度降至第二预定速度后控制所述智能驾驶汽车换道至最靠路边的车道并继续行驶；以及

若出现障碍物或者需要转向时，立即执行停车。

根据本发明的进一步实施例，对应于所述提示故障的提示故障处理包括：

将自动驾驶下的最高车辆速度限制为第三预定速度。

根据本发明的进一步实施例，对应于任意一个故障等级的故障处理进一步包括：

在车内和/或车外提供故障警告信息。

根据本发明的进一步实施例，对传感器故障进行诊断进一步包括：

将传感器故障情况与故障分级定义表进行比对以确定故障等级。

根据本发明的另一方面，提供了一种智能驾驶系统，其中所述智能驾驶系统包括：

感知系统，所述感知系统包括多个不同类型的传感器；以及

决策控制系统，所述决策控制系统被配置成执行如本发明所述的方法。

根据本发明的一个实施例，所述多个不同类型的传感器至少包括：左激光雷达；右激光雷达；前毫米波雷达；后毫米波雷达；前摄像头；左毫米波雷达；以及右毫米波雷达。

根据本发明的又一方面，其中所述智能驾驶汽车包括如本发明所述的智能驾驶系统。

本发明提出了故障分级和针对不同故障等级做出不同的处理，能够很好的保证车辆在感知系统部分故障状态下，车辆在保证安全的情况下不会堵塞交通。也能在车辆高速运行情况下出现感知系统一般或轻微故障时，车辆不会实施紧急刹车而导致追尾的交通事故发生，能够有效降低事故发生率。

通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。

附图说明

为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。

图1是根据本发明的一个实施例的商用车感知系统安装示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的智能驾驶汽车感知系统故障处理方法的流程图。

图3是根据本发明的一个实施例的二级故障处理的流程图。

图4是根据本发明的一个实施例的三级故障处理的流程图。

图5是根据本发明的一个实施例的智能驾驶汽车的架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。

在本说明书中，“汽车”泛指任何类型的由动力驱动的非轨道承载的车辆，包括小型乘用车(轿车)、客车、卡车、货车等等。为了便于说明，本说明书以“客车”(更具体地，以“公交车”)为上下文来描述本发明的智能驾驶汽车自动进出站台技术。“客车”一般指的是乘坐多人(通常为9人以上，包括驾驶员座位在内)、一般具有方形车厢、用于载运乘客及其随身行李的商用车，这类车型主要用于公共交通和团体运输使用。被用作公共交通的客车也被称为“公交车”。然而，本领域技术人员应当理解，“客车”也包括除“公交车”以外的其它车辆，例如旅行客车、校车等，并且与车辆的实际尺寸、载客人数、运营状态无关。因此，除非特别指出，在本说明书中，结合“公交车”来描述的特征可被普遍地适用于任何类型的客车。另外，为了便于说明，本说明书中有时也将智能驾驶汽车简称为“汽车”或“车辆”。

感知系统可包括激光雷达、毫米波雷达、摄像头、超声波雷达等各种不同种类的传感器，其主要用于对车辆环境进行感知，例如探测前方障碍物的信息，识别车道线、交通标识、路沿等等。一般的，商用车感知系统的安装方式一般如图1所示，其中77Ghz毫米波雷达在车辆前方和后方各安装一个，每个77Ghz毫米波雷达实际有效检测范围大约为120°/20m或8°/100m，主要用来探测前方和后方的障碍物。24Ghz毫米波雷达安装在车两侧各安装6个，每个24Ghz毫米波雷达的实际有效检测范围大约为36°/6m，主要对于车身两侧障碍物进行探测。摄像头安装在前方，实际有效探测范围为36°/50m，主要用于检测车辆前方的车道线、障碍物、交通标识等。16线激光雷达实际有效探测范围为360°22m，主要探测车辆两侧和前方的障碍物、路沿等。可以理解的是，以上所描述的实际有效探测范围表示在测试传感器过程中，各传感器在此范围内可信度较高，不代表传感器真实的探测范围。

如上所描述的，感知系统中的传感器并不仅限于一种，而是多种传感器探测到的目标进行融合后再输出给智能驾驶决策控制系统，其中部分传感器只是在补充或对某些重点区域进行补充冗余探测。因此，在某些传感器失效后，感知系统仍可能感知车辆周围道路的信息，甚至还可能继续执行实现部分驾驶功能。为此，本发明提供了一种对感知系统故障进行了故障分级以及对不同的故障等级进行不同的处理方案，由此能够大大提高车辆的智能化，并且尽可能减少因为感知系统故障而在道路上停车所引起的对交通的影响。

本发明涉及的智能驾驶感知系统保护方法包括两方面，一方面是对感知系统故障进行分级，另一方面是对不同类别和等级的故障分别作出不同处理。

1、故障分级

作为本发明的一个示例，可以按照感知系统故障的严重程度将故障分为多个等级。可以理解，也可以按照其他标准对故障进行分级，例如可以按照车辆在故障情况下剩余的智能驾驶能力、对交通的影响程度等进行分级。作为本发明的一个非限制性示例，可按照故障严重程度将故障依次分为四个等级：一级故障、二级故障、三级故障和提示故障。以下由最轻微的提示故障开始逐一介绍各级故障的定义及传感器故障情况。

提示故障被定义为最轻微故障。不同等级的故障由于不同种类和/或不同位置的传感器故障所导致。以之前提到的商用车所配备的传感器方案为例，提示故障可能由以下的传感器故障情况所导致：

表1

如表1中所示，若仅仅是左毫米波雷达或右毫米波雷达中的任意一个故障而其余所有的传感器均正常时，车辆感知系统实际上仍然能正常探测车辆周围道路信息，因此基本上可继续实施自动驾驶。在一个实施例中，为了进一步确保行驶安全，可降低车辆的最高速度。

三级故障被定义为轻微故障，此时车辆仍然具备在自动驾驶下向路边换道的能力。仍然以之前提到的商用车所配备的传感器方案为例，三级故障可能由以下几种传感器故障情况所导致：

表2

如表2中所示，当右激光雷达正常时，无论其余传感器中的一个或多个是正常还是故障，车辆都能够仅凭借右激光雷达实现低速向右换道。当右激光雷达故障时，则前77Ghz毫米波雷达和右毫米波雷达必须都正常，则无论其余传感器正常还是故障，车辆仍然能够在前77Ghz毫米波雷达和右毫米波雷达的配合下实现低速向右换道。可以理解的是，以上的示例是以左舵车(方向盘在左侧)为例进行描述的，因此实施的是向道路右侧换道，但本发明也适用于右舵车，只需要相应的左右翻转传感器和操作的方向即可。

二级故障被定义为较严重故障，车辆能够继续缓慢向前行驶，但不能实施自动向路边换道操作。仍然以之前提到的商用车所配备的传感器方案为例，二级故障可能由以下几种传感器故障情况所导致：

表3

如表3中所示，在右激光雷达故障的情况下，前77Ghz毫米波雷达和右毫米波雷达中也至少有一个不正常，则此时无论其余传感器正常还是故障，智能驾驶系统都无法实施向右侧换道。不过此时凭借部分正常的传感器，车辆仍然能够一定程度地探测周围环境，并且在自动驾驶的情况下缓慢向前行驶。

一级故障被定义为最严重故障，其表示当前感知系统失效，无法探测前方道路状况，车辆需要停止并退出自动驾驶。仍然以之前提到的商用车所配备的传感器方案为例，一级故障可能由以下几种传感器故障情况所导致：

表4

如表4中所示，若左右激光雷达都故障，且前77Ghz毫米波雷达和前摄像头中至少有一个故障时，则无论其余传感器正常还是故障，智能驾驶系统都无法正常感知周边环境，尤其是探测前方道路状况，此时车辆必需立即停止并退出自动驾驶。

可以理解的是，以上的将故障分为四级仅仅是示例，也可以将故障分为更多或更少个等级。作为与现有技术中只要存在感知系统故障就直接停车并退出自动驾驶这类传统处理方式的对比，本发明所描述的将故障分为多个等级至少包括两个故障等级，一个故障等级可表示所述传感器故障致使所述智能驾驶汽车必须立即停车并退出自动驾驶的，而至少一个其他的故障等级，表示在所述传感器故障下所述智能驾驶汽车能够继续至少部分地使用自动驾驶。例如，可以将故障分为两级，包括必须立即停车且退出自动驾驶的一级故障、以及仍然能够实施自动向路边换道的二级故障。也可以将故障分为三级，包括必须立即停车且退出自动驾驶的一级故障、仍然能够实施自动向路边换道的二级故障、以及较为轻微的三级故障。类似地，也可以将故障划分为五个或更多个等级。

在实施了故障分级之后，就可以针对不同的故障情况实施不同的处理。图2是根据本发明的一个实施例的感知系统故障处理方法的流程图。作为一个示例，方法可由智能驾驶系统的决策控制器执行。

方法开始于框202，判断感知系统是否存在传感器故障。每个传感器故障分为通信故障和自身内部故障，当决策控制器接收到传感器的任一故障即判断其已发生故障。若不存在传感器故障，则感知系统正常，无需处理。若存在任意一个或多个传感器故障，则方法前进至框204，对传感器故障进行诊断以确定多个故障等级中的一个。如之前所描述的，已针对不同的传感器故障情况进行了故障分级，故障诊断可包括确定当前的故障等级。在一个示例中，故障诊断可通过对故障分级定义表进行查询来确定。例如，以上所描述的各级故障的定义可被维护在一故障分级定义表中，在查询时可通过将传感器故障情况由最轻微故障向最严重故障逐级与故障分级定义表进行比对，从而确定故障等级。随后，方法前进至框206。在框206，根据所确定的故障等级执行相应等级的故障处理。随后，方法结束。

对应于设定的不同故障等级，可相应地预先设定不同的故障处理。以下以上文中所描述的四个故障等级为例详细描述示例性故障处理。

(1)一级故障处理

一级故障为最严重故障，表示当前感知系统失效，无法探测前方道路状况，车辆需要停止并退出自动驾驶。当决策控制系统确定感知系统为一级故障后，可发出相关指令，进行如下处理：

A、保持车辆行驶方向不变，控制汽车立即紧急停车，当车辆停稳后，自动开启电子手刹，退出自动驾驶；

B、可选地，发出声光报警，告知车内乘客或安全员当前车辆无法继续行驶，需检查设备故障或者人工驾驶继续前行；以及

C、可选地，车外自动开启双闪警示灯，并在车辆外的电子显示牌上显示故障信息警告文字，告知周围车辆、行人注意安全。

(2)二级故障处理

二级故障为较严重故障，表示当前感知系统部分传感器失效，只能探测到前方道路上的障碍物信息，车辆能够继续在当前道路上缓慢自动驾驶，但无法实施自动向路边换道。图3示出了以上的示例性二级故障处理的流程图。如图3中所示，当决策控制器确定感知系统为二级故障后，可发出相关指令，进行如下处理：

A、保持车辆方向不变，立即将车辆速度降至预定速度(例如，15km/h)，通过当前工作仍正常的传感器探测前方障碍物。若出现障碍物或者前方路口需要转向时，则立即执行停车，并且不再采取换道避障策略。

B、可选地，发出声光报警，告知车内乘客或安全员当前车辆当前出现感知系统故障，车辆只能缓速前行，车内安全员能够进行选择是否继续自动驾驶或者停车退出自动驾驶，并人工驾驶继续前行；

C、可选地，车外自动开启双闪警示灯，并在车辆外的电子显示牌上显示故障信息警告文字，告知周围车辆、行人注意安全。

(3)三级故障

三级故障为轻微故障，表示当前感知同部分传感器失效，但是车辆能够探测到右方和前方障碍物以及右方道路的路沿，从而具备自动向右换道的能力。在三级故障中，主要是依靠激光雷达探测前方障碍物，由于激光雷达的探测距离仅为22m左右，因此车辆只能缓慢前行。图4示出了以上的示例性三级故障处理的流程图。如图4中所示，当决策控制器确定感知系统为三级故障后，可发出相关指令，进行如下处理：

A、保持车辆方向不变，立即将车速降至预定速度(例如，10km/h)。通过当前工作仍正常的传感器探测前方障碍物。若出现障碍物或者前方路口需要转向时，立即执行停车，并且不再采取换道避障策略；

B、当车辆速度降到预定速度(例如，10km/h)后，通过仍正常工作的传感器检测当前离右方道路路沿的距离，若大于一个车道的宽度，决策控制系统寻找最佳换道路线，将车辆行驶至最右方的道路，继续缓慢行驶。当前方出现障碍物或者前方路口需要转向时，立即执行停车；

C、可选地，发出声光报警，告知车内乘客或安全员当前车辆当前出现感知系统故障，车辆只能缓速前行，车内安全员能够进行选择是否继续自动驾驶或者停车退出自动驾驶，并人工驾驶继续前行；

D、可选地，车外自动开启双闪警示灯，并在车辆外的电子显示牌上显示故障信息警告文字，告知周围车辆、行人注意安全。

(4)提示故障

提示故障为最轻微故障，表示感知系统仍然能够探测车辆周围的道路上的信息，仍然能够进行自动驾驶。为了安全起见，决策控制系统可限制最高车速(例如，限制为20km/h)。

可以理解的是，以上所描述的每一等级的故障处理中所描述的具体处理操作均为示例，可结合各故障等级及实际需求设定各自合适的参数及处理操作。此外，以上所给出的示例性处理操作都是在现有的传感器能力、智能驾驶系统的能力、以及安全标准的基础上设计的，当将来传感器能力或智能驾驶系统的能力得到进一步提升时，完全有可能划分更细地故障等级以及在符合安全性要求的情况下保留更多的智能驾驶功能，从而降低感知系统故障时对车辆本身及环境交通的不利影响。

图5是根据本发明的一个实施例的智能驾驶汽车的架构示意图。如图5中所示，智能驾驶汽车500可装载有智能驾驶系统502，智能驾驶系统502进一步包括感知系统504以及决策控制系统506。此外，智能驾驶系统502还可包括诸如定位系统、车辆底盘等其他组件(未示出)。感知系统504可包括多个不同类型的传感器，包括但不限于之前所描述的左激光雷达；右激光雷达；前毫米波雷达；后毫米波雷达；前摄像头；左毫米波雷达；以及右毫米波雷达。决策控制系统506可被配置成基于来自感知系统504的传感器数据进行智能驾驶控制，并且基于感知系统504所报告的传感器故障执行相应的故障处理。

以上描述了本发明涉及的智能驾驶客车感知系统故障的保护及处理方法和系统，其至少解决了以下的技术问题：

1、能够判断当前感知系统中哪种传感器发生了故障，并对发生的故障进行分级和分类；以及

2、能够根据当前的感知系统故障等级和故障类别进行判断，决策控制系统进行决策，将指令下发给整车，对不同故障情况做出不同处理。

以上所已经描述的内容包括所要求保护主题的各方面的示例。当然，出于描绘所要求保护主题的目的而描述每一个可以想到的组件或方法的组合是不可能的，但本领域内的普通技术人员应该认识到，所要求保护主题的许多进一步的组合和排列都是可能的。从而，所公开的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的变更、修改和变化。

Claims (12)

1.一种用于智能驾驶汽车的处理感知系统故障的方法，其特征在于，所述方法包括：

判断感知系统是否存在传感器故障；

对传感器故障进行诊断以确定多个故障等级中的一个；以及

根据所确定的故障等级执行相应等级的故障处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个故障等级包括：

一级故障，所述一级故障表示所述传感器故障致使所述智能驾驶汽车必须立即停车并退出自动驾驶；以及

至少一个其他故障等级，所述至少一个其他故障等级表示在所述传感器故障下所述智能驾驶汽车能够继续至少部分地使用自动驾驶。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个其他故障等级进一步包括：

二级故障，所述二级故障表示所述传感器故障致使所述智能驾驶汽车不具备自动向路边换道能力；以及

三级故障，所述三级故障表示在所述传感器故障下所述智能驾驶汽车具备自动向路边换道能力。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少一个其他故障等级进一步包括：

提示故障，所述提示故障表示在所述传感器故障下所述智能驾驶汽车能够继续自动驾驶。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对应于所述二级故障的二级故障处理包括：

保持所述智能驾驶汽车的方向不变，并以不高于第一预定速度的速度行驶；以及

若出现障碍物或者需要转向时，立即执行停车。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对应于所述三级故障的三级故障处理包括：

保持所述智能驾驶汽车的方向不变，并以不高于第二预定速度的速度行驶；

当车辆速度降至第二预定速度后控制所述智能驾驶汽车换道至最靠路边的车道并继续行驶；以及

若出现障碍物或者需要转向时，立即执行停车。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对应于所述提示故障的提示故障处理包括：

将自动驾驶下的最高车辆速度限制为第三预定速度。

8.如权利要求1－7中任意一项所述的方法，其特征在于，对应于任意一个故障等级的故障处理进一步包括：

在车内和/或车外提供故障警告信息。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对传感器故障进行诊断进一步包括：

将传感器故障情况与故障分级定义表进行比对以确定故障等级。

10.一种智能驾驶系统，其特征在于，所述智能驾驶系统包括：

感知系统，所述感知系统包括多个不同类型的传感器；以及

决策控制系统，所述决策控制系统被配置成执行如权利要求1－9中的任意一项所述的方法。

11.如权利要求10所述的智能驾驶系统，其特征在于，所述多个不同类型的传感器至少包括：

左激光雷达；

右激光雷达；

前毫米波雷达；

后毫米波雷达；

前摄像头；

左毫米波雷达；以及

右毫米波雷达。

12.一种智能驾驶汽车，其特征在于，所述智能驾驶汽车包括如权利要求10－11中的任意一项所述的智能驾驶系统。

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