CN113759870A - 一种机动车感知与执行分工系统构架 - Google Patents

一种机动车感知与执行分工系统构架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机动车感知与执行分工系统构架，包括通过CAN总线相互连接的传感器控制器、执行器控制器、系统控制器和主控制器，传感器控制器还直接与执行器控制器通信连接；传感器控制器处理车辆的原始数据并同步发送到CAN总线以及执行器控制器；主控制器获取人工操作指令并输出到系统控制器；系统控制器监控车辆的原始数据和系统状况，还用于根据原始数据、系统状况或人工操作指令对执行器控制器输出控制指令；执行器控制器根据控制指令或对原始数据进行计算然后输出控制信号，以控制执行器改变车辆状态。本发明将机动车的电子控制器按感知和执行进行分工和分层控制，实现单向信息流和控制流，可以保证快速反应，数据及时处理。

Description

一种机动车感知与执行分工系统构架
技术领域
本发明涉及机动车控制系统技术领域，具体涉及一种机动车感知与执行分工系统构架。
背景技术
在进行机动车控制系统设计时，现有的方案经常是按车辆的使用功能，设置多个不同使用功能的控制器进行控制，如信息娱乐域控制器、车身控制域控制器、驾驶辅助系统控制域控制器等，对车辆进行分系统控制，每种控制器承担信号处理、逻辑运算和控制执行任务，成本增加，信息传递不及时，各控制器工作负荷不均衡，系统复杂，标准化程度低，可维修性差。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种机动车感知与执行分工系统构架，打破了电子控制器按机动车部件功能版块分割的传统，将电子控制器重新按感知和执行进行分工和分层控制。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种机动车感知与执行分工系统构架，包括通过CAN总线相互连接的传感器控制器、执行器控制器、系统控制器和主控制器，所述传感器控制器还直接与执行器控制器通信连接；还包括传感器与执行器，所述传感器与传感器控制器通信连接，所述执行器与执行器控制器通信连接；
所述传感器用于采集车辆的各类原始数据；
所述传感器控制器用于处理原始数据并同步发送到CAN总线以及执行器控制器；
所述主控制器用于获取人工操作指令并输出到系统控制器；
所述系统控制器用于监控车辆的原始数据和系统状况，还用于根据原始数据、系统状况或人工操作指令对执行器控制器输出控制指令；
所述执行器控制器用于根据控制指令或对原始数据进行计算然后输出控制信号；
所述执行器用于根据控制信号改变车辆状态。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述执行器控制器与系统控制器通信连接，所述系统控制器可直接向执行器控制器发送控制指令。
进一步，车辆的多个所述传感器根据安装位置及其输入信号特点集成、并分别连接到所述传感器控制器的多个信号输入端。
进一步，车辆的多个执行器根据安装位置或执行器类别集成、并分别连接到所述执行器控制器的多个信号输出端。
进一步，所述执行器上集成有驱动电路，当执行器控制器输出控制信号时，所述执行器上的驱动电路输出驱动电流，以驱动车辆改变状态。
进一步，所述驱动电路包括功率放大电路。
进一步，所述主控制器分别接收和监控传感器控制器以及系统控制器的信号，对系统诊断并通过系统控制器向执行器控制器输出控制指令。
进一步，所述主控制器还与系统控制器直接通信连接；主控制器可通过CAN总线发送接收信号，同时可与系统控制器直接发送和接收信号。
进一步，所述传感器控制器、执行器控制器、系统控制器和主控制器的电源电路均通过车辆的动力和供电系统提供电源。
本发明的有益效果是：本发明的系统构架将感知和执行分工，在底层不再按车辆的使用功能划分系统，而是无论是车身控制还是驾驶辅助等，均按传感器控制器和执行器控制器划分，以简化和标准化控制器的设计。信息处理不是采用决策上移，而是在底层分工处理，传感器控制器将采集的车辆数据直接传送至执行器控制器进行简单和快速的运算，然后直接控制执行器动作。传感器控制器与执行器控制器直接连接实现底层分工，实现单向信息流和控制流，可以保证快速反应，数据及时处理。上层设置系统控制器，系统控制器协调、支持执行器控制；系统控制器上层设置主控制器，主控制器协调系统控制、整车控制和进行人机交互，从而实现了整车的分层控制。
附图说明
图1为本发明整体构架示意图；
图2为本发明底层分工中传感器控制器的信号流向示意图；
图3为本发明底层分工中执行器控制器的信号流向示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
目前的机动车电子控制器是根据部件或系统在整车中的使用功能分工，如ABS控制器、发动机控制器、变速箱控制器、车身控制器等，每种控制器各自承担信号处理、逻辑运算和控制执行任务。各控制器之间相互进行数据备份。这种按照功能进行分系统控制的模式，使得系统构架复杂，标准化程序低，可维修性差，响应时间长。本发明提出在进行系统构架设计时底层分工、上层系统参与监控与支持的理念，打破了电子控制器按机动车部件功能版块分割的传统，将电子控制器重新按感知和执行进行分工和分层控制，简化了系统构架，实现单向信息流和控制流，信息传递更快，可行性高。
如图1～3所示，本实施例提出的一种机动车感知与执行分工系统构架，包括通过CAN总线相互连接的传感器控制器、执行器控制器、系统控制器和主控制器，所述传感器控制器还直接与执行器控制器通信连接；还包括传感器与执行器，所述传感器与传感器控制器通信连接，所述执行器与执行器控制器通信连接；
所述传感器用于采集车辆的各类原始数据；
所述传感器控制器用于处理原始数据并将处理后的原始数据同步发送到CAN总线以及执行器控制器；
所述主控制器用于获取人工操作指令并输出到系统控制器；
所述系统控制器用于监控车辆的原始数据和系统状况，还用于根据原始数据、系统状况或人工操作指令对执行器控制器输出控制指令；
所述执行器控制器用于根据控制指令或对原始数据进行计算然后输出控制信号；
所述执行器用于根据控制信号改变车辆状态。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
本实施例中，所述执行器控制器与系统控制器通信连接，所述系统控制器可直接向执行器控制器发送控制指令。
本实施例中，车辆的多个所述传感器根据安装位置及其输入信号特点集成、并分别连接到所述传感器控制器的多个信号输入端。
本实施例中，车辆的多个执行器根据安装位置或执行器类别集成、并分别连接到所述执行器控制器的多个信号输出端。
本实施例中，所述执行器上集成有驱动电路，当执行器控制器输出控制信号时，所述执行器上的驱动电路输出驱动电流，以驱动车辆改变状态。
本实施例中，所述驱动电路包括功率放大电路。
本实施例中，所述主控制器分别接收和监控传感器控制器以及系统控制器的信号，对系统诊断并通过系统控制器向执行器控制器输出控制指令。
本实施例中，所述主控制器还与系统控制器直接通信连接；主控制器可通过CAN总线发送接收信号，同时可与系统控制器直接发送和接收信号。
本实施例中，所述传感器控制器、执行器控制器、系统控制器和主控制器的电源电路均通过车辆的动力和供电系统提供电源。
工作原理：
本发明的系统构架将感知和执行在底层分工，在底层不再按车辆的使用功能划分系统，而是无论是车身控制还是驾驶辅助等，均按传感器控制器和执行器控制器划分，以简化和标准化控制器的设计。如图2～图3所示，传感器采集的原始数据经处理后直接送往执行器控制器，经过执行器控制器快速的运算后输出控制信号，以控制执行器动作。信息处理不是采用决策上移，而是在底层分工处理，传感器控制器将采集的车辆数据直接传送至执行器控制器进行简单和快速的运算，然后直接控制执行器动作。传感器控制器与执行器控制器直接连接实现底层分工，实现单向信息流和控制流，可以保证快速反应，数据及时处理。上层设置系统控制器，系统控制器协调、支持执行器控制；系统控制器上层设置主控制器，主控制器协调系统控制、整车控制和进行人机交互，从而实现了整车的分层控制。底层的较为简单的运算在执行器控制器里完成，而较为复杂的运算则由上层的系统控制器或更上层的主控制器进行，使得系统处理常规运算时效率更高，还进一步减少了控制器数量，简化了系统整体构架。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机动车感知与执行分工系统构架，其特征在于，包括通过CAN总线相互连接的传感器控制器、执行器控制器、系统控制器和主控制器，所述传感器控制器还直接与执行器控制器通信连接；还包括传感器与执行器，所述传感器与传感器控制器通信连接，所述执行器与执行器控制器通信连接；
所述传感器用于采集车辆的各类原始数据；
所述传感器控制器用于处理原始数据并同步发送到CAN总线以及执行器控制器；
所述主控制器用于获取人工操作指令并输出到系统控制器；
所述系统控制器用于监控车辆的原始数据和系统状况，还用于根据原始数据、系统状况或人工操作指令对执行器控制器输出控制指令；
所述执行器控制器用于根据控制指令或对原始数据进行计算然后输出控制信号；
所述执行器用于根据控制信号改变车辆状态。
2.根据权利要求1所述一种机动车感知与执行分工系统构架，其特征在于，所述执行器控制器与系统控制器通信连接，所述系统控制器可直接向执行器控制器发送控制指令。
3.根据权利要求1所述一种机动车感知与执行分工系统构架，其特征在于，车辆的多个所述传感器根据安装位置及其输入信号特点集成、并分别连接到所述传感器控制器的多个信号输入端。
4.根据权利要求1所述一种机动车感知与执行分工系统构架，其特征在于，车辆的多个执行器根据安装位置或执行器类别集成、并分别连接到所述执行器控制器的多个信号输出端。
5.根据权利要求1所述一种机动车感知与执行分工系统构架，其特征在于，所述执行器上集成有驱动电路，当执行器控制器输出控制信号时，所述执行器上的驱动电路输出驱动电流，以驱动车辆改变状态。
6.根据权利要求5所述一种机动车感知与执行分工系统构架，其特征在于，所述驱动电路包括功率放大电路。
7.根据权利要求1所述一种机动车感知与执行分工系统构架，其特征在于，所述主控制器分别接收和监控传感器控制器以及系统控制器的信号，对系统诊断并通过系统控制器向执行器控制器输出控制指令。
8.根据权利要求1所述一种机动车感知与执行分工系统构架，其特征在于，所述主控制器还与系统控制器直接通信连接；主控制器可通过CAN总线发送接收信号，同时可与系统控制器直接发送和接收信号。
9.根据权利要求1～8任一项所述一种机动车感知与执行分工系统构架，其特征在于，所述传感器控制器、执行器控制器、系统控制器和主控制器的电源电路均通过车辆的动力和供电系统提供电源。
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