CN113260546A - 驾驶控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供抑制在自动驾驶系统中的驱动装置指令值生成功能故障时，使用后退功能继续动作时车辆行为的不稳定的方法。将驱动装置指令值生成的主功能部输出的将来的致动器指令值和驱动装置指令值生成的后退功能输出的简易的致动器指令值使用随时间变化的加权系数进行合成。

Description

驾驶控制系统

技术领域

本发明涉及用于进行汽车的驾驶规划的驾驶控制系统，其具有进行驾驶规划的上级运算部(以下记作“自动驾驶控制部”)和控制在其属下管理发动机和变速箱、制动器和转向器等车辆的运动的装置的下级运算部(以下记作“驱动装置指令生成部”)，特别涉及具备用于在驱动装置指令生成部发生故障时继续进行车辆的运动控制的单元的驾驶控制系统。

背景技术

[自动驾驶的高度化和故障工作的要求]

近年来，受益于人工智能技术的发展，汽车的自动驾驶控制技术的实用化得到推进。在高度的自动驾驶中，由于系统承担车辆控制的责任，所以要求高度的安全性。作为对该安全性的要求之一，有故障工作的要求。

这是指，在构成要素的一处发生故障时并不立即将功能停止，而是使用剩余的功能维持最低限度的性能的功能。在驾驶控制中，例如能够列举通过能够将其移动至即使发生故障也安全的场所后再停止，与当时立即停车的情况相比能够确保安全性。

[关于故障工作的现有技术]

作为实现这样的故障工作的现有技术，已知有下述专利文献1所示那样的驾驶控制系统。在专利文献1中，公开有通过在自动驾驶控制部内，具有运算针对驱动装置指令生成部的指令值的多个运算部而冗余化，能够实现次度驾驶控制的故障工作的驾驶控制系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-047694

发明内容

发明所要解决的问题

该现有技术虽然对自动驾驶控制部的故障工作有效，但是没有关于实现作为下级系统的驱动装置指令生成部的故障工作的方案的公开内容。更加期望应对驱动装置指令生成部的故障工作。

用于解决问题的技术方案

为了解决这样的问题，本发明的驾驶控制系统是连接在自动驾驶控制部与多个驱动装置组之间的驱动装置指令生成部，该自动驾驶控制部基于来自识别装置的外界识别结果来计算自动驾驶汽车的车辆行为，该多个驱动装置组控制发动机、电动机、转向器等致动器，所述驱动装置指令生成部的特征在于：从所述自动驾驶控制部接受至少2套车辆行为指令值，进而向所述驱动装置组分别发送至少2套不同的致动器指令值(来自运算部1的指令值、来自运算部2的指令值)。

发明的效果

根据本发明，能够在驱动装置指令生成部发生故障时，继续进行自动驾驶控制。

附图说明

图1是驾驶控制系统的整体框图。

图2是自动驾驶控制部3的框图。

图3是驱动装置指令值生成部6的框图。

图4表示超越前方车辆时的车辆轨迹的例子。

图5表示用于跟踪图4所示的车辆轨迹的车辆行为指令值的例子。

图6是驱动装置指令运算部30运算致动器指令值的流程图。

图7是图6中说明的流程图的动作图。

图8表示使用查找表的致动器指令值v的生成方法。

图9表示加权系数的时间变化。

图10表示驱动装置指令运算部31运算的致动器指令值Uout_i的输出例。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

[整体结构]

以下，使用图1说明本发明的第一实施方式的驾驶控制系统的结构和动作。

图1是本实施方式的驾驶控制系统的整体框图，大体包括摄像机和雷达等识别装置组(1～2)，自动驾驶控制部3，驱动装置指令生成部6，发动机和制动器、转向器等驱动装置组(10～12)。

自动驾驶控制部3基于由识别装置组(1～2)取得的外界信息，计算避免与活动物体的冲突，且乘坐舒适的车辆行为指令值，使用2套通信路径(4～5)向下级的驱动装置指令生成部6输出。驱动装置指令生成部6运算用于实现所输入的车辆行为指令的致动器指令值，使用2套通信路径(8～9)向驱动装置组(10～12)输出。驱动装置组(10～12)按照所输入的致动器指令值，控制(本图中未图示的)发动机和变速箱、制动器等致动器。

图2是自动驾驶控制部3的框图。

自动驾驶控制部3包括轨迹生成部20、轨迹生成部21、切换部22、车辆运动控制部23。

轨迹生成部20、轨迹生成部21基于由识别装置组(1～2)取得的外界信息，生成避免与活动的物体的冲突且乘坐舒适的车辆轨迹。图4是超越前方车辆时的车辆轨迹的例子，在本例中按0.1秒间距设定将来的车辆位置。

切换部22在轨迹生成部20、轨迹生成部21的任意一个轨迹生成部发生了故障的情况下，选择正常的轨迹生成部输出的车辆轨迹，向车辆运动控制部23输出。

车辆运动控制部23生成用于跟踪所输入的车辆轨迹的车辆行为指令值。图5是用于跟踪图4所示的车辆轨迹的车辆行为指令值的例子，按0.1秒间距设定将来的加速度、角速度指令。

切换部22和车辆运动控制部23为了实现故障工作，使用2组锁步的运算器安装。另外，为了实现切换部22和车辆运动控制部23的故障工作，并不限定于锁步的运算器，也可以使用多数逻辑等其它实现方法安装。

图3是驱动装置指令值生成部6的框图。

驱动装置指令值生成部6包括驱动装置指令运算部30、驱动装置指令运算部31。驱动装置指令运算部30是用于生成致动器指令值的主功能部。驱动装置指令运算部30故障时，驱动装置指令运算部31成为后退系统，实现故障工作。

驱动装置指令运算部30选择从自动驾驶控制部5输入的2套车辆行为指令值中的正常的车辆行为指令值，运算用于实现该车辆轨迹指令的致动器指令值，经由通信路径8，向驱动装置组(10～12)输出。

使用图6、图7说明驱动装置指令运算部30运算致动器指令值的方式。

图6是驱动装置指令运算部30运算致动器指令值的流程图。本流程图由致动器指令值候选项生成步骤60、输出预测步骤(61)、评价函数运算步骤(62)、评价函数收敛判断步骤(63)构成。

致动器指令值候选项生成步骤60生成将来的致动器指令值候选项(u0、u1、……、un)(j)，另外u的后缀表示时间方向的步骤数(un：n步骤后的致动器指令值)，括弧外的后缀j表示探索次数。致动器指令值候选项的生成遗传算法和Artifitial Bee Colony算法等，最优化问题的探索的求解方法。

输出预测步骤61按致动器的物理模型的差分方程式运算输入了将来的致动器指令值候选项(u0、u1、……、un)(j)的情况下的致动器的输出(x0、x1、……、xn)(j)。另外，另外x的后缀表示时间方向的步骤数(xn：n步骤后的致动器输出)，括弧外的后缀j表示探索次数。

评价函数运算步骤62评价由输出预测步骤61运算得到的致动器输出在哪种程度上满足了所期望的控制目的。在图6中，表示用于使致动器输出跟踪xref的评价函数的例子。

评价函数收敛判断步骤63判断评价函数的值是否为规定的阈值以下，若满足条件则结束，在不满足的情况下，返回致动器指令值候选项生成步骤60，反复进行处理。

图7表示图6中说明的流程图的动作。

在致动器指令值候选项生成步骤60中，生成致动器指令值候选项的初始值(u0、u1、……、un)(0)。在接下来的输出预测步骤61中，运算输入(u0、u1、……、un)(0)时的致动器输出(x0、x1、……、xn)(0)。在接下来的评价函数运算步骤62中运算评价函数，评价函数收敛判断步骤63中判断评价函数的值是否为规定的阈值以下，用于不满足条件，返回致动器指令值候选项生成步骤60反复进行该处理。最终在重复次数J-1评价函数成为阈值以下，结束处理。通过以上的处理，能够运算出符合以评价函数表示的控制目的最优的致动器操作量。驱动装置指令运算部30仅将运算结束时的致动器指令值(u0、u1、……、un)(J)中的u0经由通信路径8输出，使用通信路径32将所有致动器指令值(u0、u1、……、un)(J)向驱动装置指令运算部输出。

驱动装置指令运算部31选择从自动驾驶控制部5输入的2套车辆行为指令值中的正常的车辆行为指令值，运算用于实现该车辆轨迹指令的致动器指令值，经由通信路径9向驱动装置组(10～12)输出。

使用图8～10说明驱动装置指令运算部31运算致动器指令值的方式。

图8是表示使用查找表的致动器指令值v的生成方法的图。将与致动器的输出目标值对应的致动器指令值的代表点设定为k+1，代表点之间进行内插插补。

驱动装置指令运算部31使用从驱动装置指令运算部31输入的致动器指令值(u0、u1、……、un)(J)和运用查找表的致动器指令值v，利用以下的式1运算致动器指令值。

Uout_i＝w1_i＊v+w2＊u_i(式1)(后缀“_i”表示时间步骤)w1_i、w2_i是取0～1的值的加权系数，如图9所示那样变化。

图1是驱动装置指令运算部31运算的致动器指令值Uout_i的输出例。

驱动装置指令运算部31使用随时间变化的加权系数将从驱动装置指令运算部31输入的致动器指令值(u0、u1、……、un)(J)进行合成，由此，能够在驱动装置指令运算部30发生故障时，连续切换为使用作为简易的运算的查找表的致动器指令值，能够确保故障工作时的车辆行为的稳定。

本实施例中的驱动装置指令生成部以及具备它的车辆控制系统，对驱动装置组发送在作为第一运算部的驱动装置指令运算部30生成的第一致动器指令值和在作为第二运算部的驱动装置指令运算部31生成的第二致动器指令值这至少2套不同的致动器指令值。由此，能够在驱动装置指令运算部30发生了故障的情况下，通过在驱动装置指令运算部31生成的指令值驱动驱动装置组，能够实现故障工作可能。

驱动装置指令运算部30如果还包含一定时间后(将来)的指令值地进行运算，则舒适性提高，因此优选。另一方面，在包含一定时间后的指令值地进行运算的情况下，运算规模会变大，因此如果驱动装置指令运算部31也一样，则会引起系统成本的增大。因此，作为更好的例子，驱动装置指令31能够通过使用运用查找表的方法等，简易的运算，来抑制系统成本的增大，并且实现故障工作。

作为更好的例子，将在驱动装置指令运算部30生成的一定时间后的运算结果发送至驱动装置指令31。然后，驱动装置指令31在驱动装置指令运算部30发生了故障时，基于驱动装置指令运算部30在故障前进行了运算的一定时间后的运算结果，运算致动器指令值。通过使用驱动装置指令运算部30与驱动装置指令运算部31不同的运算方法，能够在存在由于突然的切换引起的不连续而使得驾驶员感到不适的风险时，通过驱动装置指令运算部31在接替驱动装置指令运算部30时使用驱动装置指令运算部30生成的运算结果实施运算，缓和不连续性，能够在故障工作时顺利接替。驱动装置指令运算部31在经过一定时间后基于来自自动驾驶控制部的指令值继续进行运算。

作为更好的例子，从自动驾驶控制部接受至少2套车辆控制指令值。通过驱动装置指令生成部6采用从自动驾驶控制部3接受至少2套车辆控制指令值4、5的结构，例如即使通信线中的一个发生了断线也能够继续进行控制。另外，2套信号既可以为冗余系统，也可以一套为通常的指令值，另一套为避让至安全地带的轨迹或确保对驾驶员的接替时间的轨迹之类的后退轨迹。在后者的情况下，自动驾驶控制控制部也可以不是完全冗余系统，因此能够降低系统成本。

此外，也可以在驱动装置(驱动控制装置)侧，设有选择驱动装置指令运算部30运算得到的指令值或驱动装置指令运算部31运算得到的指令值的任意指令值的功能部。

附图标记的说明

1～2：识别装置组、3：自动驾驶控制部路径规划部、6：驱动装置指令值生成部、10～12：驱动装置组。

Claims (9)

1.一种驱动装置指令生成部，从计算自动驾驶汽车的车辆行为的自动驾驶控制部输入信号，并将信号输出至对致动器进行控制的驱动装置组，所述驱动装置指令生成部的特征在于：

向所述驱动装置组的每一个发送至少2套不同的致动器指令值。

2.如权利要求1所述的驱动装置指令生成部，其特征在于，包括：

进行包含一定时间之后的致动器指令值的运算的第一运算部；和

进行与所述第一运算部不同的运算的第二运算部。

3.如权利要求2所述的驱动装置指令生成部，其特征在于：

所述第一运算部对所述第二运算部发送所述一定时间之后的致动器指令值。

4.如权利要求3所述的驱动装置指令生成部，其特征在于：

所述第二运算部在一定时间之内，基于所述第一运算部在故障前进行运算所得到的所述一定时间之后的运算结果来运算致动器指令值。

5.如权利要求4所述的驱动装置指令生成部，其特征在于：

所述驱动装置指令生成部从所述自动驾驶控制部接收至少2套车辆行为指令值。

6.一种车辆控制系统，其特征在于，包括：

多个外界识别单元；

多个致动器；

与所述多个致动器对应的多个致动器控制单元；

基于来自所述多个外界识别单元的输入值来计算车辆行为的自动驾驶控制单元；和

基于来自所述自动驾驶控制单元的输入值来计算要输出至所述多个致动器控制单元的致动器指令值的驱动指令生成单元；

所述驱动指令生成单元向所述多个致动器控制单元发送至少2套不同的致动器指令值。

7.如权利要求6所述的车辆控制系统，其特征在于：

所述2套不同的致动器指令值中的1套致动器指令值是用进行包含一定时间之后的致动器指令值的运算的运算方式来计算出的。

8.如权利要求7所述的车辆控制系统，其特征在于：

计算所述2套不同的致动器指令值中的另1套致动器指令值的运算方式，基于计算所述1套致动器指令值的运算方式在正常时得出的一定时间之后的运算结果，来实施所述1套的运算方式故障时的运算。

9.如权利要求8所述的车辆控制系统，其特征在于：

所述自动驾驶控制单元向所述驱动指令生成单元发送至少2套信号。

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