CN113060136A - 自动驾驶档位控制系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动驾驶档位控制系统及车辆，其中，自动驾驶档位控制系统通过自动驾驶控制模块在接收到自动驾驶指令时检测整车档位状态信息，并根据整车档位状态信息生成自动档位控制信号，以及将自动档位控制信号发送至自动档位控制模块，以使自动档位控制模块在接收到自动档位控制信号时屏蔽驾驶员档位控制信号，并控制档位执行模块按照自动档位控制信号驱动车辆行驶，从而使得车辆在人工驾驶状态切换至自动驾驶状态时可以实现档位控制的顺畅切换，并且使得自动驾驶控制模块与底层的档位执行模块之间无缝对接，顺畅控制档位切换。

Description

自动驾驶档位控制系统及车辆
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种自动驾驶档位控制系统及车辆。
背景技术
随着人工智能的发展，各种智能交通工具逐渐走入人们生活中。在智能车辆中，自动驾驶作为一种辅助驾驶功能可以为行车提供便利。目前，自动驾驶仍处于行业发展初级，各项功能指标仍在探索阶段。
在现有技术中，开启自动驾驶后，若车辆处于巡航状态，当需要驻车时，需要人工手动切出D档驻车，车辆无法实现自动驻车，自动驾驶系统不能顺畅控制档位切换，智能化程度不高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种自动驾驶档位控制系统，能够顺畅控制档位切换，提高车辆的智能化程度。
本发明的第二个目的在于提出一种车辆。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种自动驾驶档位控制系统包括：物理档位控制器，物理档位控制器用于接收档位指令以输出驾驶员档位控制信号；自动档位控制模块，自动档位控制模块与物理档位控制器相连，自动档位控制模块用于接收驾驶员档位控制信号；档位执行模块，档位执行模块与自动档位控制模块相连，档位执行模块用于在人工驾驶状态下根据驾驶员档位控制信号驱动车辆行驶；自动驾驶控制模块，自动驾驶控制模块与自动档位控制模块相连，自动驾驶控制模块在接收到自动驾驶指令时检测整车档位状态信息，并根据整车档位状态信息生成自动档位控制信号，以及将自动档位控制信号发送至自动档位控制模块，自动档位控制模块在接收到自动档位控制信号时屏蔽驾驶员档位控制信号，并控制档位执行模块按照自动档位控制信号驱动车辆行驶。
根据本发明实施例的自动驾驶档位控制系统，通过自动驾驶控制模块在接收到自动驾驶指令时检测整车档位状态信息，并根据整车档位状态信息生成自动档位控制信号，以及将自动档位控制信号发送至自动档位控制模块，以使自动档位控制模块在接收到自动档位控制信号时屏蔽驾驶员档位控制信号，并控制档位执行模块按照自动档位控制信号驱动车辆行驶，从而使得车辆在人工驾驶状态切换至自动驾驶状态时可以实现档位控制的顺畅切换，并且使得自动驾驶控制模块与底层的档位执行模块之间无缝对接，顺畅控制档位切换。
根据本发明的一个实施例，自动驾驶档位控制系统还包括整车控制器，整车控制器与自动驾驶控制模块相连，整车控制器用于采集车辆的行驶数据；
档位执行模块还用于每隔预设时间将当前输出的档位信息发送给自动档位控制模块，以便自动档位控制模块将当前输出的档位信息传输至自动驾驶控制模块；
自动驾驶控制模块还用于根据档位执行模块输出的档位信息和车辆的行驶数据输出档位控制策略。
根据本发明的一个实施例，自动驾驶档位控制系统还包括第一通信协议转换模块，第一通信协议转换模块与自动驾驶控制模块相连，第一通信协议转换模块用于将基于第一通信协议的自动档位控制信号转换为基于第二通信协议的自动档位控制信号。
根据本发明的一个实施例，自动驾驶档位控制系统还包括第二通信协议转换模块，第二通信协议转换模块与第一通信协议转换模块相连，第二通信协议转换模块用于将基于第二通信协议的自动档位控制信号转换为基于第三通信协议的自动档位控制信号。
根据本发明的一个实施例，第一通信协议为ROS通信协议，第二通信协议为LCM通信协议，第三通信协议为CAN通信协议。
根据本发明的一个实施例，第一通信协议转换模块包括第一转换单元和第二转换单元，其中，
第一转换单元的输入端与自动驾驶控制模块相连，第一转换单元的输出端与第二通信协议转换模块相连，第一转换单元用于将ROS通信协议转换为LCM通信协议；
第二转换单元的输入端与第二通信协议转换模块相连，第二转换单元的输出端与自动驾驶控制模块相连，第二转换单元用于将LCM通信协议转换为ROS通信协议。
根据本发明的一个实施例，第二通信协议转换模块包括第三转换单元和第四转换单元，其中，
第三转换单元的输入端与第一转换单元的输出端相连，第三转换单元的输出端与自动档位控制模块相连，第三转换单元用于将LCM通信协议转换为CAN通信协议；
第四转换单元的输入端与自动档位控制模块相连，第四转换单元的输出端与第二转换单元的输入端相连，第四转换单元用于将CAN通信协议转换为LCM通信协议。
根据本发明的一个实施例，自动驾驶档位控制系统还包括CAN卡，CAN卡分别与第三转换单元的输出端和第四转换单元的输入端相连，用于接收和发送基于CAN通信协议的自动档位控制信号。
根据本发明的一个实施例，自动驾驶档位控制系统，还包括CAN网关，CAN网关的一端连接CAN卡，CAN网关的另一端连接自动档位控制模块，CAN网关用于将不同通信速率的CAN网络连接，以实现数据共享。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种车辆，包括前述自动驾驶档位控制系统。
根据本发明实施例的车辆，采用前述自动驾驶档位控制系统，通过档位执行模块每隔预设时间将当前输出的档位信息反馈回自动驾驶控制模块，使得自动驾驶控制模块、自动档位控制模块和档位执行模块之间实现闭环控制，使得自动驾驶控制模块输出的档位控制策略更准确，从而可以提高自动驾驶档位控制系统的稳定性和可靠性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为根据本发明第一个实施例的自动驾驶档位控制系统的框架示意图；
图2为根据本发明第二个实施例的自动驾驶档位控制系统的框架示意图；
图3为根据本发明第三个实施例的自动驾驶档位控制系统的框架示意图；
图4为根据本发明第四个实施例的自动驾驶档位控制系统的框架示意图；
图5为根据本发明第五个实施例的自动驾驶档位控制系统的框架示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例提出的自动驾驶档位控制系统及车辆。
参考图1所示，在本申请中，自动驾驶档位控制系统包括物理档位控制器10、自动档位控制模块20、档位执行模块30和自动驾驶控制模块40。物理档位控制器10用于接收档位指令以输出驾驶员档位控制信号。自动档位控制模块20与物理档位控制器10相连，自动档位控制模块20用于接收驾驶员档位控制信号。档位执行模块30与自动档位控制模块20相连，档位执行模块30用于在人工驾驶状态下根据驾驶员档位控制信号驱动车辆行驶。自动驾驶控制模块40与自动档位控制模块30相连，自动驾驶控制模块40在接收到自动驾驶指令时检测整车档位状态信息，并根据整车档位状态信息生成自动档位控制信号，以及将自动档位控制信号发送至自动档位控制模块30。自动档位控制模块30在接收到自动档位控制信号时屏蔽驾驶员档位控制信号，并控制档位执行模块按照自动档位控制信号驱动车辆行驶。
具体地，物理档位控制器10可以是档位操纵杆或电子档位按钮等。当车辆处于人工驾驶状态时，由驾驶员发出档位指令至物理档位控制器10，物理档位控制器10根据档位指令输出驾驶员档位控制信号至自动档位控制模块20。自动档位控制模块20可以通过软件、硬件或者它们的组合来实现。自动档位控制模块20根据驾驶员档位控制信号控制档位执行模块30驱动车辆行驶，档位执行模块30可以根据档位控制信号对应的档位信息控制车辆变速箱换挡。
当车辆处于自动驾驶状态时，自动驾驶控制模块40接管车辆的驾驶控制，自动驾驶控制模块40在接收到自动驾驶指令时检测整车档位状态信息，其中，整车档位状态信息包括车辆当前的档位信息、当前的车速信息等，自动驾驶控制模块40可以根据当前的档位状态信息生成自动档位控制信号并发送至自动档位控制模块20。自动档位控制模块20在接收到自动档位控制信号后屏蔽驾驶员档位控制信号，并根据自动档位控制信号控制档位执行模块30驱动车辆行驶。当车辆处于巡航状态时，若车辆需要驻车，自动驾驶控制模块40可以根据当前的整车档位状态信息生成D档信号并发送至自动档位控制模块20，自动档位控制模块20将D档信号发送至档位执行模块30，使得档位执行模块根据D档信号控制车辆驻车，无需人工手动切出D当执行驻车，从而可以提高成车辆的智能化程度和行车便利性。
上述实施例提供的自动驾驶档位控制系统，通过自动驾驶控制模块在接收到自动驾驶指令时检测整车档位状态信息，并根据整车档位状态信息生成自动档位控制信号，以及将自动档位控制信号发送至自动档位控制模块，以使自动档位控制模块在接收到自动档位控制信号时屏蔽驾驶员档位控制信号，并控制档位执行模块按照自动档位控制信号驱动车辆行驶，从而使得车辆在人工驾驶状态切换至自动驾驶状态时可以实现档位控制的顺畅切换，并且使得自动驾驶控制模块与底层的档位执行模块之间无缝对接，顺畅控制档位切换。
如图2所示，在其中一个实施例中，自动驾驶档位控制系统还包括整车控制器50，整车控制器50与自动驾驶控制模块40相连，整车控制器50用于采集车辆的行驶数据。档位执行模块30还用于每隔预设时间将当前输出的档位信息发送给自动档位控制模块20，以便自动档位控制模块20将当前输出的档位信息传输至自动驾驶控制模块40。自动驾驶控制模块40还用于根据档位执行模块30输出的档位信息和车辆的行驶数据输出档位控制策略。
具体地，在自动驾驶控制模块40接管车辆的驾驶控制之后，自动档位控制模块输出自动档位控制信号，使得档位执行模块30可以根据自动档位控制信号控制车辆行驶。同时，档位执行模块30还每隔预设时间将当前的档位信号反馈至自动档位控制模块20，以使自动档位控制模块20将当前的档位信息传输至自动驾驶控制模块40，从而形成闭环控制。整车控制器50用于实时采集车辆当前的行驶数据，行驶数据可以包括车辆当前的车速以及行驶状态相关的报文。自动驾驶控制模块40根据当前的档位、车速以及行驶状态相关的报文判断是否需要换挡以及当需要换挡时判断需要切换到何种档位，以输出不同的档位控制策略。
上述自动驾驶档位控制系统，通过档位执行模块每隔预设时间将当前输出的档位信息反馈回自动驾驶控制模块，使得自动驾驶控制模块、自动档位控制模块和档位执行模块之间实现闭环控制，使得自动驾驶控制模块输出的档位控制策略更准确，从而可以提高自动驾驶档位控制系统的稳定性和可靠性。
如图3所示，在其中一个实施例中，自动驾驶档位控制系统还包括第一通信协议转换模块60。第一通信协议转换模块60与自动驾驶控制模块40相连，第一通信协议转换模块60用于将基于第一通信协议的自动档位控制信号转换为基于第二通信协议的自动档位控制信号。通常，自动驾驶控制模块40与底层的档位执行模块30之间采用的数据格式不同，因此，进行信息交互时，需要对数据的格式进行转换，以便进行有效的通信。
如图3所示，进一步地，自动驾驶档位控制系统还包括第二通信协议转换模块70，第二通信协议转换模块70与第一通信协议转换模块60相连，第二通信协议转换模块70用于将基于第二通信协议的自动档位控制信号转换为基于第三通信协议的自动档位控制信号。
本实施例中，第一通信协议可以为ROS(RobotOperating System，机器人操作系统)通信协议，第二通信协议可以为LCM(Lightweight Communications and Marshalling)通信协议，第三通信协议可以为CAN(Controller Area Network，汽车局域网络控制)通信协议。其中，LCM专门针对实时系统在高带宽和低的延迟的情况下进行消息发送和数据封送处理，采用LCM节点可以满足低延时的档位切换控制逻辑。
如图4所示，具体来说，第一通信协议转换模块60包括第一转换单元61和第二转换单元62。第一转换单元61的输入端与自动驾驶控制模块40相连，第一转换单元61的输出端与第二通信协议转换模块70相连，第一转换单元61用于将ROS通信协议转换为LCM通信协议。第二转换单元62的输入端与第二通信协议转换模块70相连，第二转换单元62的输出端与自动驾驶控制模块40相连，第二转换单元62用于将LCM通信协议转换为ROS通信协议。
第二通信协议转换模块70包括第三转换单元71和第四转换单元72。其中，第三转换单元71的输入端与第一转换单元61的输出端相连，第三转换单元71的输出端与自动档位控制模块20相连，第三转换单元71用于将LCM通信协议转换为CAN通信协议。第四转换单元72的输入端与自动档位控制模块20相连，第四转换单元71的输出端与第二转换单元62的输入端相连，第四转换单元72用于将CAN通信协议转换为LCM通信协议。
具体地，自动驾驶控制模块40用于将自动档位控制信号封装成ROS消息，并利用ROS通信协议发送至第一转换单元61，第一转换单元61将基于ROS通信协议的自动档位控制信号转换为基于LCM通信协议的自动档位控制信号，并通过LCM通信协议发送至第三转换单元71。第三转换单元71将基于LCM通信协议的自动档位控制信号转换为基于CAN通信协议的自动档位控制信号，以使底层的档位执行模块30可以根据基于CAN通信协议的自动档位控制信号驱动车辆行驶。本实施例中，第三转换单元71可以是CAN编码器。
当底层的档位执行模块30通过CAN通信协议发送当前的档位信息至自动驾驶控制模块40时，第四转换单元72将基于CAN通信协议的档位信息转换为基于LCM通信协议的档位信息，第二转换单元62将基于LCM通信协议的档位信息转换为基于ROS通信协议的档位信息并发送至自动驾驶控制模块40，以使自动驾驶控制模块40可以对基于ROS通信协议的档位信息进行处理。
上述实施例的自动驾驶档位控制系统，通过采用第一通信协议转换模块和第二通信协议转换模块，搭建了自动驾驶控制模块与整车局域网之间高效的通信方式，实现了LCM通信协议与CAN通信协议之间的切换，以满足各种驾驶模式的档位控制切换逻辑。
如图5所示，在其中一个实施例中，自动驾驶档位控制系统还包括CAN卡80和CAN网关90。CAN卡80分别与第三转换单元71的输出端和第四转换单元72的输入端相连，用于接收和发送基于CAN通信协议的自动档位控制信号。CAN网关90的一端连接CAN卡80，CAN网关90的另一端连接自动档位控制模块20，CAN网关90用于将不同通信速率的CAN网络连接，以实现数据共享。
上述实施例提供的自动驾驶档位控制系统，通过档位执行模块每隔预设时间将当前输出的档位信息反馈回自动驾驶控制模块，使得自动驾驶控制模块、自动档位控制模块和档位执行模块之间实现闭环控制，使得自动驾驶控制模块输出的档位控制策略更准确，从而可以提高自动驾驶档位控制系统的稳定性和可靠性。并且，通过采用第一通信协议转换模块和第二通信协议转换模块，搭建了自动驾驶控制模块与整车局域网之间高效的通信方式，实现了LCM通信协议与CAN通信协议之间的切换，以满足各种驾驶模式的档位控制切换逻辑，易于实现，且系统架构简单，方便复制到不同类型的车辆上。
本申请的又一实施例提供一种车辆，包括前述自动驾驶档位控制系统。
上述车辆，采用前述自动驾驶档位控制系统，通过档位执行模块每隔预设时间将当前输出的档位信息反馈回自动驾驶控制模块，使得自动驾驶控制模块、自动档位控制模块和档位执行模块之间实现闭环控制，使得自动驾驶控制模块输出的档位控制策略更准确，从而可以提高自动驾驶档位控制系统的稳定性和可靠性。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种自动驾驶档位控制系统，其特征在于，包括：
物理档位控制器，所述物理档位控制器用于接收档位指令以输出驾驶员档位控制信号；
自动档位控制模块，所述自动档位控制模块与所述物理档位控制器相连，所述自动档位控制模块用于接收所述驾驶员档位控制信号；
档位执行模块，所述档位执行模块与所述自动档位控制模块相连，所述档位执行模块用于在人工驾驶状态下根据所述驾驶员档位控制信号驱动车辆行驶；
自动驾驶控制模块，所述自动驾驶控制模块与所述自动档位控制模块相连，所述自动驾驶控制模块在接收到自动驾驶指令时检测整车档位状态信息，并根据所述整车档位状态信息生成自动档位控制信号，以及将所述自动档位控制信号发送至所述自动档位控制模块，所述自动档位控制模块在接收到所述自动档位控制信号时屏蔽所述驾驶员档位控制信号，并控制所述档位执行模块按照所述自动档位控制信号驱动所述车辆行驶。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶档位控制系统，其特征在于，还包括整车控制器，所述整车控制器与所述自动驾驶控制模块相连，所述整车控制器用于采集所述车辆的行驶数据；
所述档位执行模块还用于每隔预设时间将当前输出的档位信息发送给所述自动档位控制模块，以便所述自动档位控制模块将当前输出的档位信息传输至所述自动驾驶控制模块；
所述自动驾驶控制模块还用于根据所述档位执行模块输出的档位信息和所述车辆的行驶数据输出档位控制策略。
3.根据权利要求2所述的自动驾驶档位控制系统，其特征在于，还包括第一通信协议转换模块，所述第一通信协议转换模块与所述自动驾驶控制模块相连，所述第一通信协议转换模块用于将基于第一通信协议的自动档位控制信号转换为基于第二通信协议的自动档位控制信号。
4.根据权利要求3所述的自动驾驶档位控制系统，其特征在于，还包括第二通信协议转换模块，所述第二通信协议转换模块与所述第一通信协议转换模块相连，所述第二通信协议转换模块用于将基于所述第二通信协议的自动档位控制信号转换为基于第三通信协议的自动档位控制信号。
5.根据权利要求4所述的自动驾驶档位控制系统，其特征在于，所述第一通信协议为ROS通信协议，第二通信协议为LCM通信协议，所述第三通信协议为CAN通信协议。
6.根据权利要求5所述的自动驾驶档位控制系统，其特征在于，所述第一通信协议转换模块包括第一转换单元和第二转换单元，其中，
所述第一转换单元的输入端与所述自动驾驶控制模块相连，所述第一转换单元的输出端与所述第二通信协议转换模块相连，所述第一转换单元用于将所述ROS通信协议转换为所述LCM通信协议；
所述第二转换单元的输入端与所述第二通信协议转换模块相连，所述第二转换单元的输出端与所述自动驾驶控制模块相连，所述第二转换单元用于将所述LCM通信协议转换为所述ROS通信协议。
7.根据权利要求6所述的自动驾驶档位控制系统，其特征在于，所述第二通信协议转换模块包括第三转换单元和第四转换单元，其中，
所述第三转换单元的输入端与所述第一转换单元的输出端相连，所述第三转换单元的输出端与所述自动档位控制模块相连，所述第三转换单元用于将所述LCM通信协议转换为所述CAN通信协议；
所述第四转换单元的输入端与所述自动档位控制模块相连，所述第四转换单元的输出端与所述第二转换单元的输入端相连，所述第四转换单元用于将所述CAN通信协议转换为所述LCM通信协议。
8.根据权利要求7所述的自动驾驶档位控制系统，其特征在于，还包括CAN卡，所述CAN卡分别与所述第三转换单元的输出端和所述第四转换单元的输入端相连，用于接收和发送基于CAN通信协议的自动档位控制信号。
9.根据权利要求8所述的自动驾驶档位控制系统，其特征在于，还包括CAN网关，所述CAN网关的一端连接所述CAN卡，所述CAN网关的另一端连接所述自动档位控制模块，所述CAN网关用于将不同通信速率的CAN网络连接，以实现数据共享。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述自动驾驶档位控制系统。
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