CN113325827B - 一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，涉及无人驾驶技术领域，具体为一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，包括传感器模块和算法模块，所述传感器模块的输出端连接有硬件监测模块，所述算法模块的输出端连接有软件监测模块，所述硬件监测模块和软件监测模块的输出端均连接有主动保护模块，所述主动保护模块的输出端连接有车辆控制系统。该具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统实现了系统级别的安全监测，兼顾了软件模块与硬件模块，大大提高了系统的安全性与稳定性，通过该发明可以有效的对系统异常进行诊断分析，同时该发明可以有效的统计各个模块的故障率，大大提高了系统故障诊断效率。

Description

一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统
技术领域
本发明涉及无人驾驶技术领域，具体为一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统。
背景技术
传统的看门狗机制是一种芯片保护机制，属于硬件保护机制，它用来检测芯片内部运行情况，一旦芯片内部程序或者电路出现异常就会触发保护机制，防止程序出现异常，进而保证系统正常运转。
目前大多数厂商对模块的监测比较单一，缺乏系统层面的监测与保护机制，主要采用单元模块监测单元模块处理的方式，单元化的处理模式优点是便于设计，通俗易懂，但是随着技术的迭代进步，模块越来越多并且每个单元模块对系统稳定性的作用存在差异，伴随着系统越来越集成化复杂化，对每个模块单独进行安全监测会使得系统越来越冗余。
以往的自动驾驶算法层主要有定位模块、感知模块、规划与控制模块组成，随着技术进步，多个模块逐渐衍生出不同的子模块，例如感知与控制中加入预测模块，规划与控制中加入深度学习模型等等，总而言之，对其单一模块进行监控只能保证局部的有效性，很难保证整体系统的稳定性，而且当单一模块短时失效到系统层面的反馈存在不同程度的时延，通过对单个模块进行系统层面的集成分析，可以更好的对系统的安全性进行评级与测量。
目前自动驾驶技术还在发展阶段，各个厂商都在以提高单个模块的算法鲁棒性为主要目标，在系统层面没有一个通用的系统保护与监测机制，面对复杂场景与异常情况往往只针对单个模块进行优化，缺乏系统性的检测机制与保护机制，汽车的安全性缺乏足够的保证。从乘客角度出发，这使得乘客很难直观的评估车辆系统的安全情况，当自动驾驶系统发生异常，再到人为接管车辆，两者之间存在安全隐患，从开发人员角度出发，单一模块化的监测很难直观的排查汽车的异常情况，难以统计各个模块的异常率，不利于开发调试与故障排查。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，包括传感器模块和算法模块，所述传感器模块的输出端连接有硬件监测模块，所述算法模块的输出端连接有软件监测模块，所述硬件监测模块和软件监测模块的输出端均连接有主动保护模块，所述主动保护模块的输出端连接有车辆控制系统。
可选的，所述硬件监测模块通过CAN总线与软件监测模块相连接，硬件监测模块用于检测传感器与汽车通信电路的异常情况，软件监测模块用于监测主程序的运行情况。
可选的，所述算法模块的输出端通过CAN总线与车辆控制系统的输入端相连接，所述算法模块与软件监测模块串联电性连接，且软件监测模块的输出端与主动保护模块串联电性连接，并且主动保护模块的输出端与车辆控制系统串联电性连接。
可选的，所述车辆控制系统的输出端通过CAN总线与硬件监测模块相连接，所述传感器模块与硬件监测模块串联电性连接，且硬件监测模块的输出端与主动保护模块电性连接。
可选的，所述硬件监测模块和软件监测模块与主动保护模块并联连接。
可选的，所述主动保护模块用于汇总数据并在适当情况下触发汽车保护机制。
本发明提供了一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，具备以下有益效果：
本系统由硬件监测电路、软件监测模块、主动保护模块三部分组成，硬件监测电路负责检测传感器与汽车通信电路的异常情况，软件监测部分负责监测主程序（各算法模块）的运行情况，主动保护模块负责汇总数据并在适当情况下触发汽车保护机制。
本发明实现了系统级别的安全监测，兼顾了软件模块与硬件模块，大大提高了系统的安全性与稳定性，通过该发明可以有效的对系统异常进行诊断分析，同时该发明可以有效的统计各个模块的故障率，大大提高了系统故障诊断效率。
看门狗机制既可以作为硬件保护机制也可以作为软件保护机制，软件看门狗技术与硬件原理类似，只不过是用软件的方法来监测系统数据，本发明结合了硬件电路与软件模块，进一步保证了自动驾驶汽车的安全性与稳定性。
附图说明
图1为本发明主视结构示意图；
图2为本发明硬件监测模块的结构示意图；
图3为本发明软件监测模块的结构示意图；
图4为本发明主动保护模块的结构示意图。
图中：1、传感器模块；2、硬件监测模块；3、算法模块；4、软件监测模块；5、主动保护模块；6、车辆控制系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，包括传感器模块1和算法模块3，传感器模块1的输出端连接有硬件监测模块2，算法模块3的输出端连接有软件监测模块4，硬件监测模块2和软件监测模块4的输出端均连接有主动保护模块5，主动保护模块5的输出端连接有车辆控制系统6。
发明中：硬件监测模块2通过CAN总线与软件监测模块4相连接，硬件监测模块2用于检测传感器与汽车通信电路的异常情况，软件监测模块4用于监测主程序的运行情况；硬件监测模块2主要负责检测传感器数据线路以及汽车通信电路，第一时间内返回给车辆控制系统6，异常情况下可以出发车辆主动保护机制，退出自动驾驶模式并暂时接管汽车或者发出接管提示警报，避免控制延时导致安全隐患。
发明中：算法模块3的输出端通过CAN总线与车辆控制系统6的输入端相连接，算法模块3与软件监测模块4串联电性连接，且软件监测模块4的输出端与主动保护模块5串联电性连接，并且主动保护模块5的输出端与车辆控制系统6串联电性连接；软件监测模块4主要负责检测各个软件模块是否运行良好，对于不同模块的不同异常设置不同的优先级处理机制。
发明中：车辆控制系统6的输出端通过CAN总线与硬件监测模块2相连接，传感器模块1与硬件监测模块2串联电性连接，且硬件监测模块2的输出端与主动保护模块5电性连接；。
发明中：硬件监测模块2和软件监测模块4与主动保护模块5并联连接；主动保护模块5主要用于结合软件评估结果与硬件评估结果，针对自动驾驶汽车行驶过程中的的异常情况进行处理，对异常进行分级处理，例如：针对感知模块异常与传感器电源电路故障将直接触发主动保护机制，主动保护策略包括软件层面的程序自动重启，驾驶策略层面的自动泊车，主动刹车，交互层面的接管提醒等。
发明中：主动保护模块5用于汇总数据并在适当情况下触发汽车保护机制。
综上，该具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，使用时，先搭建硬件监测模块2，设计软件监测模块4，制定对应的保护策略，最终将常见异常与主动保护策略形成对照表；
仿真测试，连接好硬件电路并启动主动驾驶系统，人为干扰GNSS信号或者其他传感器信号，测试主动保护机制是否合理，在实际应用中，采用林肯MKZ作为测试车辆，与未加入主动保护机制的同款车辆做对照，经过超过半年时间的测试验证，加入看门狗主动保护机制的车辆在遇到传感器数据异常、程序异常等紧急情况时其系统稳定性要远远超过未加入保护机制的同款车辆。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，包括传感器模块(1)和算法模块(3)，其特征在于：所述传感器模块(1)的输出端连接有硬件监测模块(2)，所述算法模块(3)的输出端连接有软件监测模块(4)，所述硬件监测模块(2)和软件监测模块(4)的输出端均连接有主动保护模块(5)，所述主动保护模块(5)的输出端连接有车辆控制系统(6)，所述硬件监测模块(2)通过CAN总线与软件监测模块(4)相连接，硬件监测模块(2)用于检测传感器与汽车通信电路的异常情况，软件监测模块(4)用于监测主程序的运行情况，所述算法模块(3)的输出端通过CAN总线与车辆控制系统(6)的输入端相连接，所述算法模块(3)与软件监测模块(4)串联电性连接，且软件监测模块(4)的输出端与主动保护模块(5)串联电性连接，并且主动保护模块(5)的输出端与车辆控制系统(6)串联电性连接，所述车辆控制系统(6)的输出端通过CAN总线与硬件监测模块(2)相连接，所述传感器模块(1)与硬件监测模块(2)串联电性连接，且硬件监测模块(2)的输出端与主动保护模块(5)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，其特征在于：所述硬件监测模块(2)和软件监测模块(4)与主动保护模块(5)并联连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有主动保护功能的无人驾驶汽车看门狗系统，其特征在于：所述主动保护模块(5)用于汇总数据并在适当情况下触发汽车保护机制。
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