CN113825688A - 自主车辆控制系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于提供自主车辆(200)的运动控制的自主车辆控制系统(100)，包括：‑初级控制单元(10)，该初级控制单元被配置成在正常运行期间执行车辆的纵向和横向运动控制；‑次级备用控制单元(20)，该次级备用控制单元被配置成当紧急模式已启用时执行备用纵向运动控制，其中，初级控制单元还被配置成当紧急模式已启用时执行备用横向运动控制。本发明还涉及一种用于提供自主车辆的运动控制的方法以及一种自主车辆。

Description

自主车辆控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于提供自主车辆的运动控制的自主车辆控制系统。此外，本发明涉及一种用于提供自主车辆的运动控制的方法以及一种包括该车辆控制系统的自主车辆。
本发明可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备。虽然本发明将针对重型卡车进行描述，但本发明不限于这种特定车辆，还可以用于其它车辆，诸如轻型卡车、铰接式卡车、挖掘机、轮式装载机和反铲装载机。
背景技术
涉及自主车辆的自主驾驶能力的自主车辆技术是近年来发展迅速的领域。自主车辆在公共道路上行驶的情况可能变得越来越普遍。商用车辆(诸如卡车、公共汽车、建筑设备车辆等)将具有自主驾驶能力也可能变得越来越普遍，这适用于公共道路和/或限制区域。
一个高度重要的领域是提供具有运动控制冗余的稳健型自主车辆控制系统。更具体地，如果在自主驾驶期间车辆的某些部件出现影响车辆的运动控制能力的故障，则最重要的是具有可以接管运动控制并使车辆安全停车的备用系统。
在US 2018/0229738 A1中可以找到用于自主车辆的冗余控制系统的一个示例，根据其摘要公开了一种用于自主道路车辆的安全停止设备，该自主道路车辆具有至少一个控制网络和传感器以及自主驱动控制单元，该自主驱动控制单元用于处理传感器和通信信号并为横向控制和纵向控制提供控制信号。初级制动控制单元被配置成监测纵向控制信号的故障，并且在故障确定时执行独立于自主驱动控制单元而存储的纵向控制配置文件以执行制动以停止。初级转向控制单元被配置成监测横向控制信号的故障，并且在故障确定时控制初级转向致动器遵循独立于自主驱动控制单元而存储的横向控制轨迹，并且如果尚未触发，则同时触发初级制动控制单元以执行所存储的纵向控制配置文件，以控制车轮制动器在横向控制轨迹的执行期间执行制动以停止。
尽管上述系统为自主车辆提供了运动控制冗余，但已经认识到，期望提供不损害车辆安全的更成本有效率和稳健的系统。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种用于自主车辆的运动控制的稳健且成本有效率的自主车辆控制系统，或者至少提供对已知自主车辆控制系统的良好替代。此外，本发明的目的是提供一种用于自主车辆的运动控制的改进方法和/或一种包括车辆控制系统的自主车辆。
根据第一方面，该目的通过根据权利要求1的自主车辆控制系统实现。根据第二方面，该目的通过根据权利要求14的方法实现。根据第三方面，该目的通过根据权利要求26的自主车辆实现。
根据其第一方面，该目的通过一种用于提供自主车辆的运动控制的自主车辆控制系统来实现，该自主车辆控制系统包括：初级控制单元，该初级控制单元被配置成在正常运行期间执行车辆的纵向运动控制和横向运动控制；以及次级备用控制单元，该次级备用控制单元被配置成当紧急模式已启用时执行备用纵向运动控制。此外，初级控制单元被配置成当紧急模式已启用时执行备用横向运动控制。
通过提供如本文所公开的自主车辆控制系统，可以以成本有效率的方式实现运动控制冗余而不损害安全性。一般的理解是所有运动控制部件都需要重复以提供足够的冗余。然而，这可能导致复杂且繁复的系统，至少对于某些类型的自主驾驶车辆而言，这也可能是不必要的昂贵。鉴于此，发明人已经意识到，至少对于某些类型的自主车辆(诸如在受限区域中运行的车辆)，本文公开的自主车辆控制系统配置将以较低的成本提供稳健的冗余。更具体地，通过在初级控制单元中引入横向备用运动控制和在单独的次级备用控制单元中引入备用纵向运动控制，与将被配置成还执行横向备用运动控制的情况相比，次级备用控制单元可以是更简单的控制单元。此外，通过在初级控制单元中执行横向备用运动控制，不需要附加的用于横向运动控制的单独控制单元。根据示例实施例，横向备用运动控制由初级控制单元中的单独软件模块执行，从而提供软件冗余。因此，纵向运动控制通过硬件冗余来实现，并且横向运动控制可以通过初级控制单元中的软件冗余来实现。以这种方式管理横向运动控制冗余和纵向运动控制冗余是基于以下理解：在紧急模式期间执行纵向运动控制比执行横向运动控制更重要。
本文使用的表述“正常模式”是指在未检测到任何主要硬件和/或软件故障的情况下(并且可选地也当未提供紧急请求时)由初级控制单元执行运动控制的车辆模式。
本文使用的表述“紧急模式”是指车辆的非正常模式的车辆模式，并且其中已经检测到硬件和/或软件故障，和/或当已经提供紧急请求时。根据实施例，可以通过按下紧急按钮等来提供紧急请求。紧急按钮等可以设置在车辆上和/或远离车辆的位置，诸如在可以与车辆无线通信的后台中心。
本文使用的表述“纵向运动控制”在此是指车辆在车辆的纵向方向上的运动控制。通常，纵向运动控制可以包括制动控制和/或推进控制，并且通过控制制动致动器和/或通过控制推进装置来执行。
本文使用的表述“横向运动控制”是指车辆在车辆的横向方向上的运动控制，使得车辆可以遵循预定路径。通常，横向运动控制可以通过控制转向致动器等来执行，该转向致动器控制车辆的地面接合装置(诸如车轮)，使得车辆在向前和/或向后行驶期间改变其横向位置。仅作为示例，可以通过转动车辆的前轮和/或后轮来执行横向运动控制。
可选的，次级备用控制单元可以被配置成在不执行任何横向运动控制的情况下执行备用纵向运动控制，并且优选地，被配置成仅执行备用纵向运动控制。因此可以确保次级备用控制单元仅需执行更简单的计算，这进而允许控制单元不太复杂且成本更低。仍然可选地，次级备用控制单元可以被配置成仅执行车辆的制动控制，从而甚至进一步允许使用不太复杂的控制单元配置。仍然可选地，在紧急模式期间执行的备用纵向运动控制可以被配置成使车辆停滞。例如，通过具有仅配置成在启用紧急模式时制动并使车辆停滞的次级备用控制单元，可以提供高安全性而不需要更复杂且繁复的系统配置。作为降低复杂性的结果，可以以成本有效率的方式提供更稳健且可靠的纵向运动控制。
可选地，次级备用控制单元可以被配置成当紧急模式已启用时，向车辆的初级制动系统和车辆的次级备用制动系统中的至少一个提供包括用于对车辆进行制动的请求的控制信号。仍然可选地，初级控制单元可以被配置成向车辆的初级制动系统提供包括用于对车辆进行制动的请求的控制信号。因此，可以实现较低的复杂性，因为初级控制单元仅连接到初级制动系统，而次级备用控制单元连接到车辆的初级制动系统和车辆的可选的次级备用制动系统中的至少一个。提供车辆的次级备用制动系统可以进一步改进纵向备用运动控制。仅作为示例，次级备用制动系统可以包括适于接合车辆的制动器的电磁阀。
可选的，次级备用控制单元可以被配置成当次级备用控制单元接收到以下信号中的至少一个时启动紧急模式：
-来自初级控制单元的指示初级控制单元的故障的信号，
-指示请求紧急停止的信号。
因此，根据优选实施例，次级备用控制可以被配置成启用紧急模式。通过提供如本文公开的自主车辆控制系统，次级备用控制单元可以比初级控制单元更稳健，从而可以通过由次级备用控制单元(而不是初级控制单元，其可能需要更复杂的配置)启用紧急模式来提供改进的运动控制冗余。指示请求紧急停止的信号可以例如在紧急按钮或等效装置被接合时创建，该紧急按钮或等效装置可以位于车辆上或远离车辆。例如，如果车辆的另一相关系统指示需要紧急停止，则也可以创建该信号。例如，出于某种原因，车辆周围感知传感器可能不可用，并且这可能触发指示请求紧急停止的信号。
可选地，初级控制单元可以被配置成当初级控制单元可用时向次级备用控制单元提供心跳信号，并且其中，次级备用控制单元可以被配置成当未接收到来自初级控制单元的心跳信号时启用紧急模式。本文使用的表述“心跳信号”可以定义为由硬件和/或软件生成的提供用于指示正常运行的周期性和/或连续信号。在不再按预期提供心跳信号的情况下，这表明某些部件可能已经故障。以这种方式从初级控制单元向次级备用控制单元提供心跳信号可以进一步改进运动控制冗余，因为当不再按预期提供心跳信号时，次级备用控制单元将启用紧急模式。
可选地，次级备用控制单元可以被配置成提供与启用了紧急模式有关的信号，该信号被提供用于向车辆的初级制动系统和车辆的次级备用制动系统中的至少一个发起制动请求，并且其中，自主车辆控制系统还包括用于将信号重新路由回次级备用控制单元的连接和用于将信号提供给初级控制单元以向初级控制单元通知紧急模式已启用的连接中的至少一个。通过将信号重新路由回次级备用控制单元，可以避免可能在用于发起制动请求的通信中出现的任何可能的故障。已经意识到，次级备用控制单元可能无法发起制动请求，并且重新路由信号可以避免这种故障。因此，重新路由信号可以以成本有效率的方式改进运动控制冗余。此外，通过向初级控制单元提供信号，初级控制单元可以被通知紧急模式已启用，并且基于该信息，其可以例如停止向初级制动系统提供纵向制动请求。更进一步地，在信号被提供给初级控制单元并且还被重新路由回次级备用控制单元的情况下，显着降低了两个控制单元不会同时发起制动请求的风险。
可选地，自主车辆控制系统还可以包括车辆自动化决策控制单元，其中，车辆自动化决策控制单元被配置成向初级控制单元提供纵向控制命令和横向控制命令，这些控制命令基于从设置在车辆上的车辆周围感知传感器接收的信息。
可选地，次级备用控制单元可以被配置成提供与启用紧急模式有关的信号，该信号被提供用于向车辆的初级制动系统和车辆的次级备用制动系统中的至少一个发起制动请求，并且其中，自主车辆控制系统还包括用于向车辆自动化决策控制单元提供信号的连接。向车辆自动化决策控制单元的启用紧急模式的信号可以用于通知系统的状态。该信息可以例如用于发起其它动作，诸如向后台中心通知车辆已进入紧急模式。
可选地，次级备用控制单元可以被配置成当次级备用控制单元可用时向初级控制单元和/或车辆自动化决策控制单元提供心跳信号。因此，心跳信号可以用于获知次级备用控制单元可用并准备好在需要时接管纵向运动控制。在未接收到心跳信号的情况下，可以发起特定的动作(诸如通过初级控制单元使车辆安全停车)，和/或向后台中心通知次级控制单元不可用。这可能例如触发车辆应返回服务中心等的动作。
可选地，次级备用控制单元可以是可编程逻辑控制器(PLC)。这种控制单元是简单且成本有效率的控制单元，已发现其适用于提供可靠的纵向备用控制而无需不必要且复杂的计算装置。仍然可选地，次级备用控制单元可以适于在启用紧急模式时仅执行制动请求。因此，通过在次级备用控制单元中仅具有尽可能少的功能，可以使控制单元更加稳健，这进而提供更可靠的运动控制冗余。作为又一示例，在次级备用控制单元是PLC的情况下，PLC可以是根据预定的安全等级标准配置的“安全PLC”，其在运行中稳健且可靠。例如，“安全PLC”可以被配置成满足标准“IEC 61508–电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全”。
根据其第二方面，该目的通过一种用于提供自主车辆的运动控制的方法来实现，其中，自主车辆包括自主车辆控制系统，该自主车辆控制系统包括用于执行纵向运动控制和横向运动控制的初级控制单元以及用于在紧急模式期间执行备用纵向运动控制的次级备用控制单元，该方法包括在正常运行期间由初级控制单元执行车辆的纵向运动控制和横向运动控制的步骤，其特征在于，该方法还包括以下步骤：
-当紧急模式已启用时，由初级控制单元执行备用横向运动控制，以及
-当紧急模式已启用时，由次级备用控制单元执行备用纵向运动控制。
本发明的第二方面提供的优点和效果在很大程度上类似于根据本发明的第一方面的实施例的自主车辆控制系统提供的优点和效果。还应当注意，本发明的第二方面的所有实施例适用于本发明的第一方面的所有实施例并可与其组合，反之亦然。
可选的，可以在不执行任何横向运动控制的情况下执行由次级备用控制单元执行备用纵向运动控制的步骤，并且优选地可以仅执行备用纵向运动控制。
可选的，由次级备用控制单元执行备用纵向运动控制的步骤可以仅执行车辆的制动控制。
可选地，在紧急模式期间执行的纵向运动控制可以被配置成使车辆停滞。
可选地，该方法还可以包括以下步骤：当紧急模式已启用时由次级备用控制单元向车辆的初级制动系统和车辆的次级备用制动系统中的至少一个提供控制信号，其中，控制信号包括用于对车辆进行制动的请求。
可选地，该方法还可以包括以下步骤：在正常运行期间由初级控制单元仅向车辆的初级制动系统提供控制信号，其中，控制信号包括用于对车辆进行制动的请求。
可选地，该方法还可以包括当次级备用控制单元接收到以下信号中的至少一个时启用紧急模式的步骤：
-来自初级控制单元的指示初级控制单元的故障的信号，
-指示请求紧急停止的信号。
可选地，该方法还可以包括以下步骤：当初级控制单元可用时由初级控制单元向次级备用控制单元提供心跳信号，并且当次级备用控制单元未接收到来自初级控制单元的心跳信号时启用紧急模式。
可选地，该方法还可以包括以下步骤：由次级备用控制单元提供与启用了紧急模式有关的信号，该信号被提供用于向车辆的初级制动系统和车辆的次级备用制动系统中的至少一个发起制动请求，并且进一步将信号重新路由回次级备用控制单元和/或将信号提供给初级控制单元以向初级控制单元通知紧急模式已启用。
可选地，自主车辆控制系统还可以包括车辆自动化决策控制单元，其中，该方法还可以包括向初级控制单元提供纵向控制命令和横向控制命令的步骤，这些控制命令基于从设置在车辆上的车辆周围感知传感器接收的信息。
可选地，该方法还可以包括以下步骤：由次级备用控制单元提供与启用了紧急模式有关的信号，该信号被提供用于向车辆的初级制动系统和车辆的次级备用制动系统中的至少一个发起制动请求，并且进一步将信号提供给车辆自动化决策控制单元。
可选地，该方法还可以包括当次级备用控制单元可用时向初级控制单元和/或车辆自动化决策控制单元提供心跳信号的步骤。
根据其第三方面，该目的通过包括根据本发明的第一方面的任一实施例的自主车辆控制系统的自主车辆来实现。
本发明的第三方面提供的优点和效果在很大程度上类似于根据本发明的第一方面的实施例的自主车辆控制系统和根据本发明的第二方面的实施例的方法提供的优点和效果。还应当注意，本发明的第三方面的所有实施例适用于本发明的第一方面和第二方面的所有实施例并可与其组合，反之亦然。
可选地，自主车辆可以是卡车、公共汽车、施工设备车辆等中的任一种。仍然可选地，自主车辆可以是公路车，诸如乘用车。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
在附图中：
图1示出了包括根据本发明的实施例的自主车辆控制系统的自主车辆；
图2示出了根据本发明的实施例的自主车辆控制系统的示意图；
图3示出了根据本发明的实施例的另一自主车辆控制系统的示意图；以及
图4示出了根据本发明的示例实施例的方法的流程图。
附图示出了本发明的图解示例性实施例并且因此不必按比例绘制。应当理解，所示出和描述的实施例是示例性的并且本发明不限于这些实施例。还应当注意，为了更好地描述和说明本发明，可能会夸大附图中的某些细节。除非另有说明，否则相同的附图标记在整个说明书中指代相同的元件。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第三方面的自主卡车200的侧视图，该自主卡车在此是重型卡车。卡车包括根据本发明的第一方面的自主车辆控制系统100，其将在下面参考图2至图4进一步描述。本发明适用于任何类型的自主车辆，包括公共道路车辆，但已表明特别适用于在受限区域(诸如在物流中心、港口、建筑区、矿区)内运行的车辆。发明人已经意识到，对于这种车辆，可以以不同的方式有利地实施运动控制冗余，从而以更加成本有效率的方式实现可靠且稳健的运动控制冗余。事实上，对于这种车辆，可以为车辆的横向运动控制提供较不严格的冗余要求，并且可以通过在单独的次级控制单元中提供这种备用来改进纵向备用运动控制，该次级控制单元优选地被配置成仅提供纵向备用运动控制。
图2示出了用于提供自主车辆的运动控制的自主车辆控制系统100架构的实施例的示意图。自主车辆控制系统可以分成多个层L0-L2。例如，层L0可以包括转向系统80、初级制动系统30和动力总成系统70。转向系统80可以优选地包括轨迹控制实体(未示出)，诸如用于提供车辆200的横向运动控制的转向致动器。初级制动系统30可以包括纵向控制实体(未示出)，诸如制动致动器。初级制动系统30例如可以是液压制动系统或气动制动系统。动力总成系统70可以包括用于提供车辆推进的内燃机(ICE)。动力总成系统70当然可以包括用于提供动力的其它装置，诸如通过电力以及通过电力与ICE的组合，即，混合动力系统。
图2中的层L1可以表示“车辆运动和动力管理层”。该层包括初级控制单元10，该初级控制单元被配置成在正常运行期间执行车辆的纵向运动控制和横向运动控制。此外，层L1包括次级备用控制单元20，该次级备用控制单元被配置成当紧急模式已启用时执行备用纵向运动控制。此外，初级控制单元10被配置成当紧急模式已启用时执行备用横向运动控制。紧急模式可以例如通过提供紧急请求来启用，该紧急请求可以通过按下连接到次级备用控制单元20的紧急按钮90来提供。
车辆运动和动力管理层L1的初级控制单元10和次级备用控制单元20被配置成向层L0的系统提供控制请求。更具体地，初级控制单元10被配置成在车辆200的正常运行期间向初级制动系统30提供纵向制动控制请求，如图2中它们之间的箭头所示。初级控制单元10还被配置成在正常运行期间向转向系统80提供横向控制请求并向动力总成系统70提供纵向动力总成请求，如图2中它们之间的箭头所示。从图2可以进一步看出，次级备用控制单元20被配置成向制动系统30提供纵向制动请求，这在启用紧急模式(例如，紧急按钮90已被接合)时完成。在启用紧急模式的同时，初级控制单元10将优选地停止对制动系统30执行任何纵向制动请求。这可以停止，因为次级备用控制单元向初级控制单元10提供指示启用了紧急模式的信号。因此，初级控制单元10和次级备用控制单元20彼此通信连接，由此可以在它们之间的两个方向上提供信号。然而，在紧急模式期间，初级控制单元10被配置成提供横向备用运动控制。当初级控制单元接收来自次级备用控制单元的信号时(该信号指示启用了紧急模式)，将启用横向备用运动控制。横向备用运动控制优选地在初级控制单元10的单独软件模块中执行，从而提供充分且可靠的横向备用控制。
初级控制单元10可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。初级控制单元10还可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或数字信号处理器。在初级控制单元10包括可编程设备(诸如上文提及的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器)的情况下，处理器还可以包括控制可编程设备的运行的计算机可执行代码。初级控制单元10可以包括嵌入式硬件，有时具有集成软件，其中硬件表现出密切的物理关系。物理关系的示例是：共享外壳和安装在一个或几个电路板上的部件。次级备用控制单元20还可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。次级备用控制单元20还可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或数字信号处理器。在次级备用控制单元20包括可编程设备(诸如上文提及的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器)的情况下，处理器还可以包括控制可编程设备的运行的计算机可执行代码。次级备用控制单元20可以包括嵌入式硬件，有时具有集成软件，其中硬件表现出密切的物理关系。物理关系的示例是：共享外壳和安装在一个或几个电路板上的部件。与优选地是更先进的控制单元的初级控制单元10相比，次级备用控制单元20优选地是不太复杂且因此更稳健的控制单元。仅作为示例，次级备用控制单元可以是PLC，如上文提及的。
如图2和图3所示的初级控制单元10和次级备用控制单元20是分开的，使得它们不共享任何公共硬件部件。应当注意，初级控制单元10可以由一个或多个连接的子控制单元或等效的计算机资源形成，并且次级备用控制单元20也可以由一个或多个连接的子控制单元或等效的计算机资源形成。然而，如上文陈述的，如图所示的初级控制单元10和次级备用控制单元20是分开的，使得它们不共享任何公共硬件部件。
在图2所示的实施例中可以进一步看出，自主车辆控制系统100还可以包括层L2，该层L2包括车辆自动化决策控制单元50，该车辆自动化决策控制单元被配置成向初级控制单元10提供纵向控制命令和横向控制命令，这些控制命令基于从设置在车辆200上的车辆周围感知传感器(未示出)接收的信息。层L2可以表示为“交通状况管理层”，并且适于做出关于车辆短期轨迹的决策，例如在运行期间多达提前5至10秒。除了基于从车辆周围感知传感器接收的信息提供控制命令之外，还可以使用其它信息资源，诸如地理定位装置，其可以是GPS、GlonassTM、GalileoTM和类似的解决方案。仅作为示例，车辆周围感知传感器可以是摄像机、LIDAR(光探测和测距)和RADAR(无线电探测和测距)系统的形式。
车辆自动化决策控制单元50可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。车辆自动化决策控制单元50还可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或数字信号处理器。在车辆自动化决策控制单元50包括可编程设备(诸如上文提及的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器)的情况下，处理器还可以包括控制可编程设备的运行的计算机可执行代码。车辆自动化决策控制单元50可以包括嵌入式硬件，有时具有集成软件，其中，硬件表现出密切的物理关系。物理关系的示例是：共享外壳和安装在一个或几个电路板上的部件。
从图2中的实施例还可以看出，车辆自动化决策控制单元50不直接连接到次级备用控制单元20。这提供了简化的系统架构，这也降低了其中发生故障的风险。然而，应当提及，在一些实施例中，次级备用控制单元20可以直接连接到车辆自动化决策控制单元50，使得它可以向车辆自动化决策控制单元50提供信号，该信号指示启用了紧急模式。因此，其可以是它们之间的单向直接通信链路，其中可以仅将来自次级备用控制单元20的信号提供给车辆自动化决策控制单元50，而反过来不行。所提供的信号可以例如用于向层L2通知已启用紧急模式。该信息可以例如用于向远程后台中心(未示出)通知车辆处于紧急模式并且其将停滞或已经停滞。
图3示出了根据本发明的自主车辆控制系统100的另一实施例，其中特别地更详细地示出了初级控制单元10和次级备用控制单元20。该系统也以与参考图2描述的类似方式被划分为三个系统层L0-L2。层L0以与参考图2描述的类似方式包括初级制动系统30、动力总成系统70和转向系统80。其进一步包括驻车制动系统60和次级制动系统40，其中，次级制动系统40是初级制动系统30的备用系统，并且可以例如由连接到初级制动系统30的液压制动回路或气动制动回路(未示出)的电磁阀配置。通过激活电磁阀，车辆200的制动器可以被接合，使得在启用紧急模式时车辆200停滞。
如图3所示，初级控制单元10可以包括默认纵向和横向动态控制模块11和备用横向动态控制模块12，其中，备用横向动态控制模块12优选地是初级控制单元10中的单独软件模块，从而提供软件冗余。
初级控制单元10还可以包括诊断聚合模块13，该诊断聚合模块被配置用于接收来自默认纵向和横向动态控制模块11的指示故障的信号DS和/或来自次级备用控制单元20的心跳信号HS2。诊断聚合模块13还可以被配置成向车辆自动化决策控制单元50提供状态信号DCS，以用于在已经接收信号DS时和/或在未接收心跳信号HS2时通知识别的故障。此外，诊断聚合模块13还可以被配置成在已经接收信号DS时和/或在未接收心跳信号HS2时向次级备用控制单元20提供故障信号FS1。
初级控制单元10还可以包括仲裁模块14，该仲裁模块包括继电器逻辑和资源选择器逻辑。更具体地，次级备用控制单元20在此被配置成提供与启用了紧急模式有关的信号EMS，该信号被提供用于向车辆200的初级制动系统30和车辆200的次级备用制动系统40中的至少一个发起制动请求CS1和/或CS2，并且其中，车辆控制系统100还包括用于向初级控制单元10的仲裁模块14提供信号EMS的连接，以用于向初级控制单元10通知紧急模式已启用。信号EMS可以被提供给继电器逻辑141和142以及资源选择器逻辑143。当信号EMS被提供给继电器逻辑141时，由于现在启用了紧急模式，所以制动系统请求信号CS3在继电器逻辑141处停止，该制动系统请求信号在正常运行期间被提供给初级制动系统30。相反，制动请求信号CS1由次级备用控制单元20提供给初级制动系统30。信号CS1控制车辆200的制动器接合，从而将使车辆200以安全且迅速的方式停滞。EMS信号也可以被提供给继电器逻辑142，以用于阻止动力总成请求信号CS7被提供给动力总成系统70。此外，EMS信号也可以被提供给资源选择器逻辑143，其在接收EMS信号时允许将来自备用横向动态控制模块12的转向请求信号CS9提供给转向系统80，而不是来自默认纵向和横向动态控制模块的转向系统请求CS8。
此外或作为替代，EMS信号可以被重新路由回次级备用控制单元20。即，已经意识到一种可能的情形可能是初级控制单元10相信次级备用控制单元20已经“接管”纵向运动控制，而次级备用控制单元20出于某种原因未能向初级制动系统30和/或次级制动系统40提供制动请求信号CS1和/或CS2。因此，通过重新路由EMS信号，可以避免单元10和20之间的这种类型的错误通信，从而导致更安全且更稳健的配置。此外或者作为替代，EMS信号也可以被提供给车辆自动化决策控制单元50，如参考图2所描述的。在替代实施例中，EMS信号可以被提供给另一继电器逻辑(未示出)，以用于当启用紧急模式时也停止将信号CS6提供给驻车制动系统60。
车辆自动化决策控制单元50被配置成向初级控制单元10的默认纵向和横向动态控制模块11和备用横向动态控制模块12提供纵向控制命令CS4和横向控制命令CS5，该车辆自动化决策控制单元可以以与参考图2描述类似的方式配置，这些控制命令基于从设置在车辆200上的车辆周围感知传感器接收的信息。信号CS4包括纵向控制命令，并且信号CS5包括横向控制命令，并被提供给默认纵向和横向动态控制模块11和备用横向动态控制模块12，而信号CS4仅被提供给默认纵向和横向动态控制模块11。
如图3所示的驻车制动系统60被配置成从默认纵向和横向动态控制模块11接收驻车制动请求信号CS6。
次级备用控制单元20可以包括解码器23、或门21和紧急停止控制模块22，该次级备用控制单元与初级控制单元10相比优选地是不太复杂的控制单元(诸如PLC)。或门21被配置成接收不同的信号，诸如来自初级控制单元10的故障信号FS1、重新路由的EMS信号、当未接收来自初级控制单元10的心跳信号HS1时来自解码器23的信号以及来自例如激活的紧急按钮90的紧急请求信号ES。当由或门21接收前述信号中的任一个时，从其提供紧急模式启用信号EMS。然后，该信号被提供给紧急停止控制模块22，该紧急停止控制模块进而提供备用制动请求信号CS1和CS2。因此，制动请求信号CS1和/或CS2将确保当启用紧急模式时车辆安全地停滞。
图4示出了根据本发明的第二方面的用于提供自主车辆200的运动控制的方法的示例实施例的流程图，其中，自主车辆200包括自主车辆控制系统100，该自主车辆控制系统包括：初级控制单元10，该初级控制单元用于执行纵向和横向运动控制；以及次级备用控制单元20，该次级备用控制单元用于在紧急模式期间执行备用纵向运动控制。该方法包括在正常运行期间由初级控制单元10执行车辆的纵向和横向运动控制的步骤。该方法还包括以下步骤：
-S1：当紧急模式已启用时，由初级控制单元执行备用横向运动控制，以及
-S2：当紧急模式已启用时，由次级备用控制单元执行备用纵向运动控制。
应当理解，本发明不限于上文描述和附图所示的实施例；相反，技术人员将认识到在所附权利要求的范围内可以做出许多改变和修改。

Claims (26)

1.一种用于提供自主车辆(200)的运动控制的自主车辆控制系统(100)，包括：
-初级控制单元(10)，所述初级控制单元被配置成在正常运行期间执行所述车辆的纵向运动控制和横向运动控制，
-次级备用控制单元(20)，所述次级备用控制单元被配置成当紧急模式已启用时执行备用纵向运动控制，其特征在于，
所述初级控制单元还被配置成当所述紧急模式已启用时执行备用横向运动控制。
2.根据权利要求1所述的自主车辆控制系统，其中，所述次级备用控制单元被配置成在不执行任何横向运动控制的情况下执行备用纵向运动控制，并且优选地被配置成仅执行备用纵向运动控制。
3.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，其中，所述次级备用控制单元被配置成仅执行所述车辆的制动控制。
4.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，其中，在所述紧急模式期间执行的所述备用纵向运动控制被配置成使所述车辆停滞。
5.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，其中，所述次级备用控制单元被配置成：当所述紧急模式已启用时，向所述车辆的初级制动系统(30)和所述车辆的次级备用制动系统(40)中的至少一个提供包括用于对所述车辆进行制动的请求的控制信号(CS1、CS2)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，其中，所述初级控制单元在正常运行期间被配置成仅向所述车辆的初级制动系统提供包括用于对所述车辆进行制动的请求的控制信号(CS3)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，其中，所述次级备用控制单元被配置成当所述次级备用控制单元接收到以下信号中的至少一个时启用所述紧急模式：
-来自所述初级控制单元的指示所述初级控制单元的故障的信号(FS1)，
-指示请求紧急停止的信号(ES)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，其中，所述初级控制单元被配置成当所述初级控制单元可用时向所述次级备用控制单元提供心跳信号(HS1)，并且其中，所述次级备用控制单元被配置成当未接收到来自所述初级控制单元的所述心跳信号时启用所述紧急模式。
9.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，其中，所述次级备用控制单元被配置成提供与启用了所述紧急模式有关的信号(EMS)，所述信号(EMS)被提供用于向所述车辆的初级制动系统和所述车辆的次级备用制动系统中的至少一个发起制动请求，并且其中，所述车辆控制系统还包括用于将所述信号重新路由回所述次级备用控制单元的连接和用于将所述信号提供给所述初级控制单元以向所述初级控制单元通知所述紧急模式已启用的连接中的至少一个。
10.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，还包括车辆自动化决策控制单元(50)，其中，所述车辆自动化决策控制单元被配置成向所述初级控制单元提供纵向控制命令和横向控制命令(CS4、CS5)，所述纵向控制命令和横向控制命令(CS4、CS5)基于从设置在所述车辆上的车辆周围感知传感器接收的信息。
11.根据权利要求10所述的自主车辆控制系统，其中，所述次级备用控制单元被配置成提供与启用所述紧急模式有关的信号(EMS)，所述信号(EMS)被提供用于向所述车辆的初级制动系统和所述车辆的次级备用制动系统中的至少一个发起制动请求，并且其中，所述车辆控制系统还包括用于向所述车辆自动化决策控制单元提供所述信号的连接。
12.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，其中，所述次级备用控制单元被配置成当所述次级备用控制单元可用时向所述初级控制单元和/或根据权利要求10所述的车辆自动化决策控制单元提供心跳信号(HS2)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的自主车辆控制系统，其中，所述次级备用控制单元是可编程逻辑控制器(PLC)。
14.一种用于提供自主车辆的运动控制的方法，其中，所述自主车辆包括自主车辆控制系统，所述自主车辆控制系统包括用于执行纵向运动控制和横向运动控制的初级控制单元以及用于在紧急模式期间执行备用纵向运动控制的次级备用控制单元，所述方法包括在正常运行期间由所述初级控制单元执行所述车辆的纵向运动控制和横向运动控制的步骤，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
-(S1)当所述紧急模式已启用时，由所述初级控制单元执行备用横向运动控制，以及
-(S2)当所述紧急模式已启用时，由所述次级备用控制单元执行备用纵向运动控制。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在不执行任何横向运动控制的情况下执行由所述次级备用控制单元执行备用纵向运动控制的步骤，并且优选地仅执行备用纵向运动控制。
16.根据权利要求14或15中任一项所述的方法，其中，由所述次级备用控制单元执行备用纵向运动控制的步骤仅执行所述车辆的制动控制。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，在所述紧急模式期间执行的所述纵向运动控制被配置成使所述车辆停滞。
18.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，还包括以下步骤：当所述紧急模式已启用时由所述次级备用控制单元向所述车辆的初级制动系统和所述车辆的次级备用制动系统中的至少一个提供控制信号，其中，所述控制信号包括用于对所述车辆进行制动的请求。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，还包括以下步骤：在正常运行期间由所述初级控制单元仅向所述车辆的初级制动系统提供控制信号，其中，所述控制信号包括用于对所述车辆进行制动的请求。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，还包括以下步骤：当所述次级备用控制单元接收到以下信号中的至少一个时启用所述紧急模式：
-来自所述初级控制单元的指示所述初级控制单元的故障的信号，
-指示请求紧急停止的信号。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，还包括以下步骤：当所述初级控制单元可用时由所述初级控制单元向所述次级备用控制单元提供心跳信号，并且当所述次级备用控制单元未接收到来自所述初级控制单元的所述心跳信号时启用所述紧急模式。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的方法，还包括以下步骤：由所述次级备用控制单元提供与启用了所述紧急模式有关的信号，所述信号被提供用于向所述车辆的初级制动系统和所述车辆的次级备用制动系统中的至少一个发起制动请求，并且进一步将所述信号重新路由回所述次级备用控制单元和/或将所述信号提供给所述初级控制单元以向所述初级控制单元通知所述紧急模式已启用。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的方法，其中，所述自主车辆控制系统还包括车辆自动化决策控制单元，并且其中，所述方法还包括向所述初级控制单元提供纵向控制命令和横向控制命令的步骤，所述纵向控制命令和横向控制命令基于从设置在所述车辆上的车辆周围感知传感器接收的信息。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括以下步骤：由所述次级备用控制单元提供与启用了所述紧急模式有关的信号，所述信号被提供用于向所述车辆的初级制动系统和所述车辆的次级备用制动系统中的至少一个发起制动请求，并且进一步将所述信号提供给所述车辆自动化决策控制单元。
25.根据权利要求14至24中任一项所述的方法，还包括以下步骤：当所述次级备用控制单元可用时，向所述初级控制单元和/或根据权利要求23所述的车辆自动化决策控制单元提供心跳信号。
26.一种自主车辆(200)，包括根据权利要求1至13中任一项所述的自主车辆控制系统(100)。
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