CN112660158B - 辅助驾驶控制系统 - Google Patents

Abstract

一种辅助驾驶控制系统，包括：第一控制器，配置成根据驾驶环境信息生成控制指令；第一执行器，配置成根据控制指令执行辅助驾驶操作；第二控制器，配置成与第一控制器互补地生成控制指令；第二执行器，配置成根据控制指令与第一执行器互补地执行辅助驾驶操作；其中，第一执行器配置成排他地从第一控制器或者第二控制器接收控制指令。该系统能够使得车辆始终处于一个执行器受一个控制器控制的情况，以及当任何一个执行器出现故障时，另一执行器可以实时切换工作。

Description

辅助驾驶控制系统

技术领域

本发明涉及一种辅助驾驶控制系统。

背景技术

传统的辅助驾驶控制系统包括一套执行器(例如包括控制系统、制动系统、电子手刹、动力系统等)，一个辅助驾驶控制器以及一个网关。辅助驾驶模式下驾驶员被要求实时注意驾驶环境并且准备接管车辆。当任何一个部件失效时，驾驶员应可以实时接管车辆完成驾驶任务。

当车辆需要切换为支持自动驾驶功能时，单执行器与控制器的方案并不适用。因为在系统中任意一个部件失效时，都有可能造成车辆不受控而出现危险情况。为应对这种情况，已开发并应用具有双执行器、双控制器的辅助驾驶系统。

然而，在双执行器、双控制器的系统中，在某些情况下，可能会存在一个执行器受两个控制器同时控制或者两个执行器同时受一个控制器控制的情况，这使得辅助驾驶系统变得不再可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种更可靠的辅助驾驶控制系统。

为实现上述目的，本发明提供一种技术方案如下。

一种辅助驾驶控制系统，包括：第一控制器，配置成根据驾驶环境信息生成控制指令；第一执行器，配置成根据控制指令执行辅助驾驶操作；第二控制器，配置成与第一控制器互补地生成控制指令；第二执行器，配置成根据控制指令与第一执行器互补地执行辅助驾驶操作；其中，第一执行器配置成排他地从第一控制器或者第二控制器接收控制指令。

可选地，第一执行器采用第一状态机来执行工作状态切换。

可选地，第一执行器配置成将第一状态机的当前状态以总线报文形式发送给第一控制器和/或第二控制器。

可选地，第二执行器配置成在替代第一执行器工作时，排他地从第一控制器或第二控制器接收控制指令。

可选地，第二执行器采用第二状态机来执行工作状态切换。

可选地，第二执行器配置成将第二状态机的当前状态以总线报文形式发送给第一控制器和/或第二控制器。

可选地，该控制系统还包括：第一通信连接，配置成将网关与第一执行器、第一控制器和第二控制器连接；第二通信连接，配置成将网关与第二执行器、第一控制器连接；其中，网关与车辆主控制系统相连接。

可选地，该控制系统还包括执行器间通信连接，配置成将第一执行器与第二执行器连接。

可选地，第一执行器配置成，在第一执行器与第一控制器间存在通信故障或者第一控制器故障时，响应第二控制器通过第一通信连接发送的控制指令。

可选地，第二执行器配置成，在第一执行器故障或者第一通信连接存在通信故障时，响应第一控制器通过第二通信连接发送的控制指令。

根据本发明的技术方案，双执行器均采用了一套清晰的状态管理机制，以保证在车辆自动驾驶功能运行时，车辆始终处于一个执行器受一个控制器控制的情况，以及当任何一个执行器出现故障时，另一执行器可以实时切换工作，并可通过该状态管理机制通知到控制器，使得控制器执行正确的控制操作。

附图说明

图1示出根据现有技术的执行器状态机。

图2示出根据本发明一实施例的双执行器与双控制器之间的通信连接。

图3A示出根据本发明一实施例的主执行器状态机。

图3B示出根据本发明一实施例的冗余执行器状态。

具体实施方式

在以下描述中提出具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的技术人员将清楚地知道，即使没有这些具体细节也可实施本发明的实施例。在本发明中，可进行具体的数字引用，例如“第一元件”、“第二装置”等。但是，具体数字引用不应当被理解为必须服从于其字面顺序，而是应被理解为“第一元件”与“第二元件”不同。

本发明所提出的具体细节只是示范性的，具体细节可以变化，但仍然落入本发明的精神和范围之内。术语“耦合”定义为表示直接连接到组件或者经由另一个组件而间接连接到组件。此外，本文所使用的术语“自动驾驶”或“辅助驾驶”表示无需驾驶员完全手动操作，而是辅助驾驶控制系统来驾驶车辆或至少帮助驾驶员驾驶车辆。

以下通过参照附图来描述适于实现本发明的方法、系统和装置的优选实施例。虽然各实施例是针对元件的单个组合来描述，但是应理解，本发明包括所公开元件的所有可能组合。因此，如果一个实施例包括元件A、B和C，而第二实施例包括元件B和D，则本发明也应被认为包括A、B、C或D的其他剩余组合，即使没有明确公开。

图1示出一种现有技术中的执行器状态机，其中仅采用单执行器与单控制器。NotActive表示辅助驾驶控制器未激活控制接口。在此状态下，执行器不受辅助驾驶控制器控制。当辅助驾驶控制器发送激活接口指令并且执行器健康状态为正常时，执行器进入Control Active模式，既受控模式。此时执行器接收辅助驾驶控制器发送的控制指令并据此执行辅助驾驶功能。当采用双执行器和双控制器时，显然上述状态机不适用。

本发明第一实施例提供一种辅助驾驶控制系统，其采用了双执行器与双控制器架构，执行器与控制器之间的通信连接如图2所。

具体来说，辅助驾驶控制系统包括第一执行器101、第二执行器102，第一控制器201、第二控制器202，第一通信连接301、第二通信连接302以及执行器间通信连接303。网关可用于转发从车辆其他通信网络、主控制器或传感器上的信号给执行器和辅助驾驶控制器，以帮助实现车辆的辅助驾驶控制。其中，该网关可以与车辆其他通信网络共享，其不是辅助驾驶控制系统的必需部件。第一通信连接301、第二通信连接302均源自于网关，双控制器201/202、双执行器101/102经由网关从辅助驾驶控制系统外部获得主控制器的控制信号或其他传感器信号。第一、第二通信连接301/302可采用CAN总线来实现，也可以采用其他有线连接方式，并可采用接口方式与各控制器、执行器相连接。

第一执行器101接入第一通信连接301，其与第一控制器201、第二控制器202在通信上耦合，并配置成根据控制指令执行辅助驾驶操作。第一控制器201也接入第一通信连接，其配置成根据驾驶环境信息生成执行器所需的控制指令。

第二执行器102接入第二通信连接302，其与第一控制器201在通信上耦合，配置成根据控制指令与第一执行器101互补地执行辅助驾驶操作。第二控制器202接入第一通信连接301而未接入第二通信连接302，其配置成与第一控制器201互补地生成执行器所需的控制指令。在第二执行器102与第一执行器101之间还设有执行器间通信连接303，其可用于在第一执行器101故障时启用第二执行器102，或在第二执行器102故障时通知第一执行器101，这有助于实现第一执行器101与第二执行器102之间的互补功能。

根据上述实施例，第一执行器101配置成排他地从第一控制器201或者从第二控制器202接收控制指令，以避免出现一个执行器受两个控制器同时控制或者两个执行器同时受一个控制器控制的情况。

在这里，术语“排他”是表示第一执行器101要么从第一控制器201接收控制指令，要么从第二控制器202接收控制指令，不会再有其他选择。类似地，第二执行器102也配置成在替代第一执行器101工作时，排他地从第一控制器201或第二控制器202接收控制指令。

作为一个示例，可以通过数字逻辑电路(例如非门或与非门)来实现上述操作。在与非门的输出为“1”时，第一执行器101选择从第一控制器201接收控制指令，反之，则从第二控制器202接收控制指令。

作为另一优选示例，第一执行器101采用第一状态机来执行工作状态切换。状态机通常由状态寄存器和组合逻辑电路构成，能够根据控制信号按照预先设定的状态进行状态转移，是协调相关信号动作、完成特定操作的控制中心。在本发明中，状态机体现为执行器内部的管理机制。状态机的状态切换由执行器自身完成。第一状态机的当前状态可以总线报文的形式发送给第一控制器201和第二控制器202，控制器与执行器之间的交互通过第一、第二通信连接301/302完成。

相应地，第二执行器102可采用第二状态机来执行工作状态切换，以确保车辆始终处于一个执行器受控于一个控制器的状态。第二执行器102配置成定期地将第二状态机的当前状态以总线报文形式发送给第一控制器201或第二控制器202。

根据本发明一些实施例，第一执行器101配置成，在第一执行器101与第一控制器201间存在通信故障或者第一控制器201故障时，响应第二控制器202通过第一通信连接301发送的控制指令。类似地，第二执行器102配置成，在第一执行器101故障或者第一通信连接301存在通信故障时，响应第一控制器201通过第二通信连接302发送的控制指令。上述配置方式有助于实现第一执行器101与第二执行器102之间的互补功能、以及第一控制器201与第二控制器202之间的互补功能。

本发明第二实施例提供作为辅助驾驶控制系统主执行器的第一执行器的状态机，以及作为冗余执行器的第二执行器的状态机，如图3A和图3B所示。图3A所示的状态机确保主执行器排他地从主控制器(第一控制器)或从冗余控制器(第二控制器)处接收控制指令，图3B所示的状态机确保冗余执行器排他地接收来自主控制器或来自冗余控制器的控制指令。

作为示例，当主执行器处于ADU PS Engaged或ADU Engaged Degrade状态时，若发现主控制器存在故障，主执行器将按照其状态机指示进入ADU SS Engaged状态。当冗余执行器处于ADU PS Engaged状态时，若获知主控制器请求退出自动驾驶接口，冗余执行器将按照其状态机指示进入Not Ready状态。

根据该第二实施例，意图保证在任一路通信连接、任一个执行器，或者任一控制器失效的情况下，车辆依然可以实现自动驾驶操作。在实现自动驾驶功能时，可用组合有以下几种：主执行器+主自动驾驶控制器+主通讯网络；主执行器+冗余自动驾驶控制器+主通讯网络；以及，冗余执行器+主自动驾驶控制器+冗余通讯网络。

主执行器的系统状态PS和冗余执行器的系统状态SS分别如下表1和表2所示。其中，ADU表示自动驾驶控制器，Engaged表示进入了自动驾驶模式，这时一个执行器将排他地受控于一个控制器。

表1

表2

为实现控制器与执行器之间的信息交互，采用总线报文的形式在双执行器与双控制器之间传送状态报文。状态报文如表3所示。

表3

上述四种报文指示了双执行器与双控制器之间的交互模式。执行器发送的状态机报文可供控制器确定当前执行器是否正常工作、是否处于降级模式、是否已经进行冗余切换、是否已处于故障不再受控等状态。控制器通过执行器的状态报文能够实时掌握各个执行器的运行情况，并可根据执行器提供的状态信息，进行相对应的降级操作。

本领域的技术人员将会理解，结合本文中所公开的方面所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了表明硬件和软件间的可互换性，各种说明性部件、块、模块、电路和步骤在上文根据其功能性总体地进行了描述。这样的功能性是实现为硬件还是软件将取决于特定应用以及对总体系统所施加的设计限制。技术人员可以针对具体的特定应用、按照变化的方式来实现所描述的功能性，但是，这样的实现方式决策不应当被理解为引起与本发明范围的背离。

上述说明仅针对于本发明的优选实施例，并不在于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可能作出各种变形设计，而不脱离本发明的思想及附随的权利要求。

Claims (7)

1.一种辅助驾驶控制系统，包括：

第一控制器，配置成根据驾驶环境信息生成控制指令；

第一执行器，配置成根据所述控制指令执行辅助驾驶操作；

第二控制器，配置成与所述第一控制器互补地生成所述控制指令；

第二执行器，配置成根据所述控制指令与所述第一执行器互补地执行所述辅助驾驶操作；

其中，所述第一执行器配置成排他地从所述第一控制器或者所述第二控制器接收所述控制指令；

所述辅助驾驶控制系统还包括：

第一通信连接，配置成将网关与所述第一执行器、所述第一控制器和所述第二控制器连接；

第二通信连接，配置成将所述网关与所述第二执行器、所述第一控制器连接；

其中，所述网关与车辆主控制系统相连接，所述第二控制器接入所述第一通信连接而未接入所述第二通信连接；

所述第一执行器采用第一状态机来执行工作状态切换，所述第二执行器采用第二状态机来执行工作状态切换，当所述第二执行器处于已经进入自动驾驶模式状态时，若获知第一控制器请求退出自动驾驶接口，所述第二执行器将按照其状态机指示进入未准备状态。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一执行器配置成将所述第一状态机的当前状态以总线报文形式发送给所述第一控制器和/或所述第二控制器。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第二执行器配置成在替代所述第一执行器工作时，排他地从所述第一控制器或所述第二控制器接收所述控制指令。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第二执行器配置成将所述第二状态机的当前状态以总线报文形式发送给所述第一控制器和/或所述第二控制器。

5.根据权利要求1所述的控制系统，还包括执行器间通信连接，配置成将所述第一执行器与所述第二执行器连接。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一执行器配置成，在所述第一执行器与所述第一控制器间存在通信故障或者所述第一控制器故障时，响应所述第二控制器通过所述第一通信连接发送的所述控制指令。

7.根据权利要求1、5和6中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述第二执行器配置成，在所述第一执行器故障或者所述第一通信连接存在通信故障时，响应所述第一控制器通过所述第二通信连接发送的所述控制指令。

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