CN112636881B - 一种信号切换方法、装置及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种信号切换方法，包括：接收控制节点发送的主信号和备份信号，所述主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，所述下N个周期的预估控制指令是所述控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，所述N为正整数，所述备份信号携带所述当前控制指令，所述主信号和所述备份信号的传输路径不同；当前周期未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的下N‑1个周期的信号接收情况判断所述主信号是否失效；若是，则切换至所述备份信号，如此可以避免车辆直接进入不可预测的工作状态，实现主信号和备份信号的平滑切换。本申请还公开了对应的装置及车辆。
Description
技术领域
本申请涉及汽车领域，尤其涉及一种信号切换方法、装置及车辆。
背景技术
电动化、智能化以及网联化是汽车产业技术发展的三大趋势。其中，智能化即是通过传感器技术、图形识别技术、电子与计算机技术以及控制技术实现环境感知、全局/局部路径规划、车辆控制。通过智能化可以实现车辆自动驾驶，包括自动融入交通流、避障、自适应巡航以及紧急停车等。
目前业界根据自动化程度将自动驾驶分为L1至L5五个级别，L1级别是指自动系统有时能够辅助驾驶员完成某些驾驶任务，如车道保持、自动制动等等，L2级别则是自动系统能够完成某些驾驶任务，但驾驶员需要监控驾驶环境并准备随时接管，例如自适应巡航(Adaptive Cruise Control，ACC)、自动变道行驶等等，L3级别下自动系统能够独立完成几乎全部的驾驶操作，单驾驶人员仍需保持注意力集中，以便随时应对人工智能难以应对的工况。L4和L5则是完全自动驾驶，L4适用于部分场景，如城市中或者高速公路上，L5则在任何场景下均可以实现完全自动驾驶。
然而在有些情况下，如信号物理传输路径故障，或者高级驾驶辅助系统(AdvancedDriving Assistant System，ADAS)控制器故障，导致有效控制信号丢失，将会导致车辆行驶异常，如直接进入紧急制动模式。
基于此，亟需提供一种信号切换方法，使得处于自动驾驶状态的车辆，在某些异常发生时能够平稳地进行信号切换。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种信号切换方法，其主信号中携带有下N个周期的预估控制指令，在未接收到有效控制信号时，可以判断其后N-1个周期的信号接收情况确定主信号是否有效，在此期间，执行器执行预估控制指令，避免车辆进入不可预测的工作状态。本申请还提供了对应的装置、设备、介质以及计算机程序产品。
本申请第一方面提供了一种信号切换方法，所述方法包括：
接收控制节点发送的主信号和备份信号，所述主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，所述下N个周期的预估控制指令是所述控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，所述N为正整数，所述备份信号携带所述当前控制指令，所述主信号和所述备份信号的传输路径不同；
当前周期未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的下N-1个周期的信号接收情况判断所述主信号是否失效；
若是，则切换至所述备份信号。
可选的，所述根据所述下N-1个周期的信号接收情况判断所述主信号是否失效包括：
连续判断所述当前周期的下N-1个周期是否接收到有效控制信号，若否，则确定所述主信号失效。
可选的，所述方法还包括：
在所述当前周期的下N-1个周期，至少有一个周期接收到有效控制信号，则确定所述主信号有效。
可选的，所述方法还包括：
针对当前周期以及所述下N-1个周期，在未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的上一周期接收到的主信号，执行所述预估控制指令。
可选的，所述N为不小于3的正整数。
可选的，所述方法还包括：
若当前周期接收到有效控制信号，则执行所述当前控制指令。
可选的，所述方法应用于开启自动驾驶功能的车辆。
本申请第二方面提供了一种信号切换装置，所述装置包括：
接收模块，用于接收控制节点发送的主信号和备份信号，所述主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，所述下N个周期的预估控制指令是所述控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，所述N为正整数，所述备份信号携带所述当前控制指令，所述主信号和所述备份信号的传输路径不同；
判断模块，用于当前周期未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的下N-1个周期的信号接收情况判断所述主信号是否失效；
切换模块，用于若是，则切换至所述备份信号。
可选的，所述判断模块具体用于：
连续判断所述当前周期的下N-1个周期是否接收到有效控制信号，若否，则确定所述主信号失效。
可选的，所述判断模块还用于：
在所述当前周期的下N-1个周期，至少有一个周期接收到有效控制信号，则确定所述主信号有效。
可选的，所述装置还包括：
第一执行模块，用于针对当前周期以及所述下N-1个周期，在未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的上一周期接收到的主信号，执行所述预估控制指令。
可选的，所述N为不小于3的正整数。
可选的，所述装置还包括：
第二执行模块，用于若当前周期接收到有效控制信号，则执行所述当前控制指令。
可选的，所述应用于开启自动驾驶功能的车辆。
本申请第三方面提供了一种车辆，所述车辆包括控制器和执行器：
所述控制器，用于向所述执行器发送主信号和备份信号；
所述执行器，用于执行如本申请第一方面所述的信号切换方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例提供了一种信号切换方法，在该方法中，通过主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，该预估控制指令控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，当某个周期未接收到有效控制信号时，则再顺延判断N-1个周期的信号接收情况，以确定主信号是否确实失效，若确实失效，则切换至备份信号，避免车辆直接进入不可预测的工作状态，实现主信号和备份信号的平滑切换。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中一种信号切换方法的流程图；
图2A为本申请实施例中主信号的结构示意图；
图2B为本申请实施例中主信号的结构示意图；
图3为本申请实施例中主信号和备份信号的传输路径示意图；
图4为本申请实施例中一种信号切换方法的流程图；
图5为本申请实施例中一种信号切换装置的结构示意图；
图6为本申请实施例中一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
针对现有技术中信号物理传输路径故障，或者高级驾驶辅助系统(AdvancedDriving Assistant System，ADAS)控制器故障，导致有效控制信号丢失，进而导致车辆行驶异常，如直接进入紧急制动模式的问题，本申请提供了一种信号切换方法，其通过主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，该预估控制指令控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，当某个周期未接收到有效控制信号时，则再顺延判断N-1个周期的信号接收情况，以确定主信号是否确实失效，若确实失效，则切换至备份信号，避免车辆直接进入不可预测的工作状态，实现主信号和备份信号的平滑切换。
可以理解，本申请提供的上述信号切换方法应用于车辆的执行节点，也称执行器。该信号切换方法可以以计算机程序的形式存储于执行节点，执行节点通过运行该计算机程序实现本申请的信号切换方法。
其中，计算机程序可以是独立的程序，也可以是集成于其他程序或平台的功能模块、插件或小程序等。
为了使得本申请的技术方案更加清楚，下面将从执行节点的角度，对本申请实施例提供的信号切换方法进行介绍。
参见图1所示的信号切换方法的流程图，该方法包括：
S101：接收控制节点发送的主信号和备份信号。
所述主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，所述下N个周期的预估控制指令是所述控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，所述N为正整数，所述备份信号携带所述当前控制指令。
在具体实现时，预估控制指令可以是控制节点基于车辆雷达摄像头探测的道路轨迹，然后根据车辆当前方向盘转角，车辆航向角，车速，模拟车辆行进轨迹符合道路轨迹所需的一系列控制指令。
图2A和图2B分别示出了主信号和备份信号的结构示意图，如图2A所示，在信号层，或者说数据链路层中，主信号所在的控制指令帧不仅当前有效的控制指令a，即当前控制指令，还包括控制节点基于系统状态及车辆环境预估的控制指令a1、a2…an；如图2B所示，备份信号所在的控制指令帧包含有效的备份控制信号，即当前控制指令。
需要说明的是，控制节点在发送主信号和备份信号时，是采用不同的传输路径实现的，如图3所示，当有一条传输路径故障或失效时，可以切换至另一条传输路径，如主信号传输路径失效时，切换至备份信号，以便车辆在可预测的场景下工作。
还需要说明的是，上述N的取值一般不小于3。作为本申请的一个示例，N可以取值为3，如此，主信号中携带当前控制指令以及接下来连续3个周期的预估控制指令。
S102：当前周期未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的下N-1个周期的信号接收情况判断所述主信号是否失效；若是，则执行S103。
在本实施例中，若当前周期未接收到有效控制信号，并不直接确定主信号失效，而是通过连续的N个周期中信号接收情况判断主信号是否确实失效。在当前周期未接收到有效控制信号时，该有效控制信号可以为主信号，继续判断当前周期的下N-1个周期的信号接收情况以判断主信号是否失效。
具体地，执行节点依次判断下N-1周期的信号接收情况，若下N-1个周期均未接收到有效控制信号，则确定主信号失效。进一步地，若下N-1个周期中，至少有一个周期接收到有效控制信号时，确定主信号有效，不必切换至备份信号。
需要说明的是，若下N-1个周期中判断出一个周期接收到有效控制信号，即可直接确定主信号有效，无需依赖所述N-1个周期的判断结果。
以N的取值为3作为示例，若连续的3个周期执行节点均未接收到有效控制信号，则说明有较大的几率主信号确实失效，若连续的3个周期中至少有1个周期接收到有效控制信号，则说明有较大的几率，主信号并未失效。
S103：切换至所述备份信号。
执行节点确定主信号确实失效，则切换至备份信号，执行节点执行备份信号中携带的有效控制指令。
在判断主信号是否有效期间，具体是当前周期以及下N-1个周期时，若未接收到有效控制信号，则执行节点根据所述当前周期的上一周期接收到的主信号，执行所述预估控制指令。
为了便于理解，将当前周期记作第一周期，下N-1个周期分别记作第二周期至第N周期，第一周期的上一周期接收到主信号中携带有上述第一周期至第N周期的预估控制指令a1至an，在第一周期至第N周期期间，若存在第i周期未接收到有效控制信号，则在第i周期执行预估控制指令ai，其中，i为大于等于1且小于等于N的正整数。
在一些可能的实现方式中，若当前周期接收到有效控制信号，则执行所述当前控制指令。
需要说明的是，本申请实施例提供的信号切换方法应用于开启自动驾驶功能的车辆。当车辆开启自动驾驶功能，则执行上述S101至S103实现信号平稳切换，避免车辆直接进入不可预期的工作状态。
由上可知，本申请实施例提供了一种信号切换方法，在该方法中，通过主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，该预估控制指令控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，当某个周期未接收到有效控制信号时，则再顺延判断N-1个周期的信号接收情况，以确定主信号是否确实失效，若确实失效，则切换至备份信号，避免车辆直接进入不可预测的工作状态，实现主信号和备份信号的平滑切换。
换言之，信号传输不可能完全可靠，且信号传输周期较短，当执行节点在某个时间发现主控制信号指令帧丢失或失效时，并不是马上切换到备份控制信号帧，而是连续判断N个周期，在N个周期内无法收到有效信号时，才切换到备份信号。
本申请实施例要求控制节点发送的控制指令帧，不仅要包含当前控制指令，还要包含N个周期内每个周期预估的控制指令。这样，执行节点在判断主信号是否为确信失效或丢失过程中，执行节点执行顺延的预估控制指令(a1、a2……an)，保证执行节点在判断过程中，仍执行有效的控制指令，而不是在判断过程中因缺少控制指令，导致车辆进入不可预测的工作状态。
图4示出了信号切换方法的一个示意图，如图4所示，在自动驾驶功能开启后，执行节点首先确定主信号是否异常，具体为判断是否接收到主信号，若未接收到主信号，则确定主信号异常，可以连续判断N个周期，在每次判断过程中，执行节点响应对应周期的预测控制指令，即主信号携带的预估控制指令，若N个周期均未接收到有效控制信号，则响应备份控制信号帧中的控制指令，切换至备份信号，如此信号响应切换完成；若确定主信号无异常，则响应主控制信号帧当前控制指令a。
以上为本申请实施例提供的信号切换方法的一些具体实现方式，基于此，本申请实施例还提供了一种信号切换装置，下面将从功能模块化的角度对上述装置进行介绍。
参见图5所示的信号切换装置的结构示意图，该装置500包括：
接收模块510，用于接收控制节点发送的主信号和备份信号，所述主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，所述下N个周期的预估控制指令是所述控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，所述N为正整数，所述备份信号携带所述当前控制指令，所述主信号和所述备份信号的传输路径不同；
判断模块520，用于当前周期未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的下N-1个周期的信号接收情况判断所述主信号是否失效；
切换模块530，用于若是，则切换至所述备份信号。
可选的，所述判断模块520具体用于：
连续判断所述当前周期的下N-1个周期是否接收到有效控制信号，若否，则确定所述主信号失效。
可选的，所述判断模块520还用于：
在所述当前周期的下N-1个周期，至少有一个周期接收到有效控制信号，则确定所述主信号有效。
可选的，所述装置500还包括：
第一执行模块，用于针对当前周期以及所述下N-1个周期，在未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的上一周期接收到的主信号，执行所述预估控制指令。
可选的，所述N为不小于3的正整数。
可选的，所述装置500还包括：
第二执行模块，用于若当前周期接收到有效控制信号，则执行所述当前控制指令。
可选的，所述应用于开启自动驾驶功能的车辆。
基于本申请实施例提供的上述方法和装置，本申请实施例还提供了一种车辆，该车辆具体是具有自动驾驶功能的车辆。
参见图6所示的车辆的结构示意图，该车辆包括控制器和执行器：
所述控制器610，用于向所述执行器发送主信号和备份信号；
所述执行器620，用于执行如本申请提供的信号切换方法的步骤。
需要说明的是，所述执行器620还可以用于执行本申请提供的信号切换方法的任一种实施方式的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种信号切换方法，其特征在于，所述方法包括：
接收控制节点发送的主信号和备份信号，所述主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，所述下N个周期的预估控制指令是所述控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，所述N为正整数，所述备份信号携带所述当前控制指令，所述主信号和所述备份信号的传输路径不同；
当前周期未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的下N-1个周期的信号接收情况判断所述主信号是否失效；
若是，则切换至所述备份信号；
所述根据所述下N-1个周期的信号接收情况判断所述主信号是否失效包括：
连续判断所述当前周期的下N-1个周期是否接收到有效控制信号，若否，则确定所述主信号失效；
在所述当前周期的下N-1个周期，至少有一个周期接收到有效控制信号，则确定所述主信号有效；
所述方法还包括：
针对当前周期以及所述下N-1个周期，在未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的上一周期接收到的主信号，执行所述预估控制指令。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N为不小于3的正整数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若当前周期接收到有效控制信号，则执行所述当前控制指令。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法应用于开启自动驾驶功能的车辆。
5.一种信号切换装置，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于接收控制节点发送的主信号和备份信号，所述主信号携带当前控制指令以及下N个周期的预估控制指令，所述下N个周期的预估控制指令是所述控制节点基于系统状态及车辆环境预估得到的，所述N为正整数，所述备份信号携带所述当前控制指令，所述主信号和所述备份信号的传输路径不同；
判断模块，用于当前周期未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的下N-1个周期的信号接收情况判断所述主信号是否失效；
切换模块，用于若是，则切换至所述备份信号；
所述判断模块具体用于：
连续判断所述当前周期的下N-1个周期是否接收到有效控制信号，若否，则确定所述主信号失效；
在所述当前周期的下N-1个周期，至少有一个周期接收到有效控制信号，则确定所述主信号有效；
所述装置还包括：
第一执行模块，用于针对当前周期以及所述下N-1个周期，在未接收到有效控制信号时，根据所述当前周期的上一周期接收到的主信号，执行所述预估控制指令。
6.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括控制器和执行器：
所述控制器，用于向所述执行器发送主信号和备份信号；
所述执行器，用于执行如权利要求1至4任一项所述的信号切换方法。
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