CN113895379B - 一种自动驾驶车辆线控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动驾驶车辆线控系统。所述自动驾驶车辆线控系统，包括线控网关；所述线控网关的信号输入端分别与用户控制器和ADAS控制器的信号输出端连接，所述线控网关的信号输出端接入车辆底盘CAN总线；所述线控网关，被配置为：在当前的工作模式为用户模式时，将所述用户控制器发送的用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，将所述第一CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线；在当前的工作模式为非用户模式时，将所述ADAS控制器发送的第二CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线。本发明能够方便快捷地切换车辆线控模式，确保安全稳定地进行车辆线控执行。

Description

一种自动驾驶车辆线控系统

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种自动驾驶车辆线控系统。

背景技术

随着自动驾驶行业兴起，车辆改装业务需求也急剧增加。目前行业内主要采用基于车辆自身的线控油门，线控刹车，线控转向等来进行车辆改装的方案，即复用高级驾驶辅助系统（ADAS）的横纵向控制、方向盘转角/扭矩控制、挡位控制等控制接口。基于主流车辆改装方案，车辆线控系统的网络拓扑图如图1所示，当进行车辆改装时，将原车ADAS控制器的接插件从车辆底盘CAN总线上拔出，中断ADAS控制器与车辆底盘CAN总线间的CAN通信，同时将用户控制器接入车辆底盘CAN总线，使得用户控制器可依据车辆CAN通信协议向车辆底盘CAN总线发送CAN控制报文，触发相关联的车辆电子控制单元（ECU）执行控制指令，如电动助力转向系统（EPS）在收到转向使能的CAN控制报文后对方向盘施加扭矩，实现方向盘的转向控制；当改装车辆后需要重新恢复原车ADAS功能时，重新将ADAS控制器接入车辆底盘CAN总线，同时中断用户控制器与车辆底盘CAN总线间的CAN通信。

这种主流车辆改装方案需要通过接插件的插拔或者线束的重新连接等形式实现，操作复杂繁琐，容易出现接插件损害，线束接错等问题，且接插件的插拔或者线束的重新连接都会导致部分CAN控制报文在车辆底盘CAN总线上的短暂丢失，引起关联的车辆电子控制单元（ECU）故障。另外，由于车辆通信网络往往采用车辆CAN通信协议，要求用户控制器只能通过指定通信方式发送CAN控制报文，而车辆CAN通信协议属于主机厂机密资料，一般不对外开放，在用户控制器与车辆底盘CAN总线交互的过程中存在车辆CAN通信协议对外泄露风险。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种自动驾驶车辆线控系统，能够方便快捷地切换车辆线控模式，确保安全稳定地进行车辆线控执行。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种自动驾驶车辆线控系统，包括线控网关；

所述线控网关的信号输入端分别与用户控制器和ADAS控制器的信号输出端连接，所述线控网关的信号输出端接入车辆底盘CAN总线；

所述线控网关，被配置为：

在当前的工作模式为用户模式时，将所述用户控制器发送的用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，将所述第一CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线；

在当前的工作模式为非用户模式时，将所述ADAS控制器发送的第二CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线。

进一步地，所述将所述用户控制器发送的用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，具体为：

将所述用户控制指令中的控制状态数据和控制量数据分别转换为符合车辆CAN通信协议的目标控制状态数据和目标控制量数据；

将所述第二CAN控制报文中控制状态信号位和控制量信号位上的数据分别替换为所述目标控制状态数据和所述目标控制量数据，得到所述第一CAN控制报文。

进一步地，所述线控网关，还被配置为：

获取所述车辆的车辆识别码，并对所述车辆识别码进行校验；

在所述车辆识别码未通过校验时，将所述ADAS控制器发送的第二CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线，并重新进行车辆识别码校验；

在所述车辆识别码通过校验时，判断当前的工作模式是否为用户模式。

进一步地，所述获取所述车辆的车辆识别码，具体为：

向所述车辆底盘CAN总线上的电子控制单元发送诊断会话请求，并接收所述电子控制单元返回的应答信息；

在所述电子控制单元返回肯定应答信息时，继续向所述电子控制单元发送读取配置请求，获取所述车辆识别码；

在所述电子控制单元返回否定应答信息时，将所述ADAS控制器发送的第二CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线，并重新向所述电子控制单元发送所述诊断会话请求，直至获取所述车辆识别码。

进一步地，所述对所述车辆识别码进行校验，具体为：

将所述车辆识别码与预存的车辆识别码进行对比，若所述车辆识别码与所述预存的车辆识别码一致，则判定所述车辆识别码通过校验，否则判定所述车辆识别码未通过校验。

进一步地，所述线控网关包括交互模块；

所述线控网关，还被配置为：

通过所述交互模块响应用户输入的用户模式切换请求，将当前的工作模式切换为用户模式；

通过所述交互模块响应用户输入的非用户模式切换请求，将当前的工作模式切换为非用户模式。

进一步地，所述线控网关包括显示模块和提示模块；

所述线控网关，还被配置为：

在所述车辆识别码未通过校验时，触发所述显示模块显示第一异常信息，以及触发提示模块发送第二异常信息。

进一步地，所述线控网关包括显示模块和提示模块；

所述线控网关，还被配置为：

在所述电子控制单元返回否定应答信息时，触发所述显示模块显示第三异常信息，以及触发所述提示模块发送第四异常信息。

进一步地，所述交互模块为切换按钮或触摸屏。

进一步地，所述显示模块为触摸屏，所述提示模块为蜂鸣器。

本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过设计线控网关，将线控网关的信号输入端分别与用户控制器和ADAS控制器的信号输出端连接，将线控网关的信号输出端接入车辆底盘CAN总线，同时将线控网关配置为：在当前的工作模式为用户模式时，将用户控制器发送的用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，将第一CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线，在当前的工作模式为非用户模式时，将ADAS控制器发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线，得到自动驾驶车辆线控系统，以应用自动驾驶车辆线控系统实现车辆线控执行。相比于现有技术，本发明的实施例通过将用户控制器和ADAS控制器都通过线控网关接入车辆底盘CAN总线，使线控网关在用户模式下先将用户控制器发送的用户控制指令转换为第一CAN控制报文，再将第一CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线，在非用户模式下直接将ADAS控制器发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线，用户无需通过接插件的插拔或者线束的重新连接等形式来切换车辆线控模式，只需通过设置线控网关的工作模式即可切换车辆线控模式，有效避免出现部分CAN控制报文在车辆底盘CAN总线上短暂丢失的情况，降低关联的车辆电子控制单元（ECU）故障概率，同时，使线控网关与用户控制器之间采用用户通信协议进行通信，使线控网关与ADAS控制器之间采用车辆CAN通信协议进行通信，有效避免车辆CAN通信协议在用户控制器与车辆底盘CAN总线交互的过程中对外泄露，从而能够方便快捷地切换车辆线控模式，确保安全稳定地进行车辆线控执行。

附图说明

图1为现有技术中的车辆线控系统的网络拓扑图；

图2为本发明的实施例中的一种自动驾驶车辆线控系统的结构示意图；

图3为本发明的实施例中的一种自动驾驶车辆线控系统的网络拓扑图；

图4为本发明的实施例中示例的用户控制指令转换的流程示意图；

图5为本发明的实施例中示例的自动驾驶车辆线控系统的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明的实施例提供一种自动驾驶车辆线控系统，包括线控网关1；线控网关1的信号输入端分别与用户控制器2和ADAS控制器3的信号输出端连接，线控网关1的信号输出端接入车辆底盘CAN总线4；线控网关1，被配置为：在当前的工作模式为用户模式时，将用户控制器2发送的用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，将第一CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4；在当前的工作模式为非用户模式时，将ADAS控制器3发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4。

如图3所示，作为示例性地，设计一个线控网关1，将用户控制器2和ADAS控制器3都通过线控网关1接入车辆底盘CAN总线4，车辆底盘CAN总线4上接有高级驾驶辅助系统（ADAS）的多个电子控制单元（ECU），包括汽车电子稳定控制系统（ESC）、电动助力转向系统（EPS）、发动机管理系统（EMS）等。

用户可通过设置线控网关1的工作模式来切换车辆线控模式，即用户模式和非用户模式。在线控网关1当前的工作模式为用户模式时，用户控制器2可基于用户通信协议（可采用如CAN通信，网络，串口，FlexRay等），向线控网关1发送用户控制指令，线控网关1接收用户控制指令，将用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，将第一CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，以触发相关联的电子控制单元执行用户控制指令。在线控网关1当前的工作模式为非用户模式时，ADAS控制器3可基于车辆CAN通信协议，向线控网关1发送符合车辆CAN通信协议的ADAS控制指令，即第二CAN控制报文，线控网关1接收第二CAN控制报文，将第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，以触发相关联的电子控制单元执行ADAS控制指令。

本实施例通过将用户控制器2和ADAS控制器3都通过线控网关1接入车辆底盘CAN总线4，使线控网关1在用户模式下先将用户控制器2发送的用户控制指令转换为第一CAN控制报文，再将第一CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，在非用户模式下直接将ADAS控制器3发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，用户无需通过接插件的插拔或者线束的重新连接等形式来切换车辆线控模式，只需通过设置线控网关1的工作模式即可切换车辆线控模式，有效避免出现部分CAN控制报文在车辆底盘CAN总线4上短暂丢失的情况，降低关联的车辆电子控制单元故障概率，同时，使线控网关1与用户控制器2之间采用用户通信协议进行通信，使线控网关1与ADAS控制器3之间采用车辆CAN通信协议进行通信，有效避免车辆CAN通信协议在用户控制器2与车辆底盘CAN总线4交互的过程中对外泄露，从而能够方便快捷地切换车辆线控模式，确保安全稳定地进行车辆线控执行。

在优选的实施例当中，所述将用户控制器2发送的用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，具体为：将用户控制指令中的控制状态数据和控制量数据分别转换为符合车辆CAN通信协议的目标控制状态数据和目标控制量数据；将第二CAN控制报文中控制状态信号位和控制量信号位上的数据分别替换为目标控制状态数据和目标控制量数据，得到第一CAN控制报文。

如图4所示，作为示例性地，线控网关1接收用户控制指令后，先将用户控制指令中的控制状态数据“02”转换为符合车辆CAN通信协议的目标控制状态数据“01”，将用户控制指令中的控制量数据“64”转换为符合车辆CAN通信协议的目标控制量数据“16”，再从ADAS控制器3先前发送的所有第二CAN控制报文中任选一个第二CAN控制报文，将选择的第二CAN控制报文“06 50 01 00 32 00 C8 AA”中控制状态信号位上的数据“00”替换为目标控制状态数据“01”，将第二CAN控制报文“06 50 01 00 32 00 C8 AA”中控制量信号位上的数据“32”替换为目标控制量数据“16”，得到第一CAN控制报文“06 50 01 01 16 00 C8 AA”。

本实施例通过使线控网关1将用户控制指令中的控制状态数据和控制量数据分别转换为符合车辆CAN通信协议的目标控制状态数据和目标控制量数据，将第二CAN控制报文中控制状态信号位和控制量信号位上的数据分别替换为目标控制状态数据和目标控制量数据，得到第一CAN控制报文，能够提高用户控制指令的转换效率。

在优选的实施例当中，线控网关1，还被配置为：获取车辆的车辆识别码，并对车辆识别码进行校验；在车辆识别码未通过校验时，将ADAS控制器3发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，并重新进行车辆识别码校验；在车辆识别码通过校验时，判断当前的工作模式是否为用户模式。

可以理解的是，通过校验车辆识别码的保护机制，防止同一线控网关1在不同自动驾驶车辆上使用，从而避免由于不同车辆CAN通信协议定义不同带来的行车安全隐患。比如，假设A车型和B车型方向盘转角控制信号定义的方向相反，那么如果误将A车型开发的线控网关1安装到B车上，用户发送向左打方向盘的用户控制指令，实际方向盘则会向右打，存在严重的安全隐患。同厂家生产的相同车型的车辆往往遵循完全一致的车辆CAN通信协议，而车辆识别码的不同位的字符表征不同的信息，包括车辆的生产厂家、年代、车型、车身型式等，因此也可以仅仅校验车辆识别码中表征生产厂家，车型的位的字符是否一致，这样使得一个线控网关1可以在相同厂家生产的相关车型的不同车辆上均能正常工作。

本实施例考虑到不同车型车辆的车辆CAN通信协议存在差异，通过使线控网关1先对获取的车辆识别码进行校验，有效避免出现误将某车型的线控网关1在其它车型上使用而产生的CAN报文信号定义不同的问题，能够确保一个线控网关1只能在一台特定改装的自动驾驶车辆上正常工作。

在优选的实施例当中，所述获取车辆的车辆识别码，具体为：向车辆底盘CAN总线4上的电子控制单元发送诊断会话请求，并接收电子控制单元返回的应答信息；在电子控制单元返回肯定应答信息时，继续向电子控制单元发送读取配置请求，获取车辆识别码；在电子控制单元返回否定应答信息时，将ADAS控制器3发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，并重新向电子控制单元发送诊断会话请求，直至获取车辆识别码。

作为示例性地，线控网关1在上电工作后，向车辆底盘CAN总线4上的任一电子控制单元，比如汽车电子稳定控制系统、电动助力转向系统或发动机管理系统发送诊断会话请求，并接收该电子控制单元返回的应答信息，若为肯定应答信息，则继续向该电子控制单元发送读取配置请求，获取车辆识别码，若为否定应答信息，则认为可能存在诊断会话服务不支持、请求报文长度错误等异常情况，将ADAS控制器3发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，以恢复原车ADAS功能，并重新向该电子控制单元，或向另一电子控制单元发送诊断会话请求，直至获取车辆识别码。

本实施例通过使线控网关1在电子控制单元异常应答线控网关1发送的诊断会话请求时，恢复原车ADAS功能，能够确保原车ADAS功能的正常实现。

在优选的实施例当中，所述对车辆识别码进行校验，具体为：将车辆识别码与预存的车辆识别码进行对比，若车辆识别码与预存的车辆识别码一致，则判定车辆识别码通过校验，否则判定车辆识别码未通过校验。

作为示例性地，预先在线控网关1的存储器内烧写入特定改装的自动驾驶车辆的车辆识别码，线控网关1将获取的车辆识别码与预存的车辆识别码进行对比，若车辆识别码与预存的车辆识别码一致，则判定车辆识别码通过校验，可判断当前的工作模式是否为用户模式，否则判定车辆识别码未通过校验，将ADAS控制器3发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，以恢复原车ADAS功能，并重新进行车辆识别码校验。

本实施例通过使线控网关1在车辆识别码未通过校验时，恢复原车ADAS功能，能够确保原车ADAS功能的正常实现。

在优选的实施例当中，线控网关1包括交互模块；线控网关1，还被配置为：通过交互模块响应用户输入的用户模式切换请求，将当前的工作模式切换为用户模式；通过交互模块响应用户输入的非用户模式切换请求，将当前的工作模式切换为非用户模式。

在本实施例的一优选实施方式中，交互模块为切换按钮或触摸屏。

本实施例通过对线控网关1增设交互模块，使得用户可通过交互模块，根据实际需要切换车辆线控模式，能够方便快捷地切换车辆线控模式。

在优选的实施例当中，线控网关1包括显示模块和提示模块；线控网关1，还被配置为：在车辆识别码未通过校验时，触发显示模块显示第一异常信息，以及触发提示模块发送第二异常信息。

其中，第一异常信息至少包括图像信息、文字信息中的一种。

在本实施例的一优选实施方式中，显示模块为触摸屏，提示模块为蜂鸣器。

本实施例通过对线控网关1增设显示模块和提示模块，使线控网关1在车辆识别码未通过校验时触发显示模块和提示模块向用户提供异常信息，有利于快速通知用户处理异常情况。

在优选的实施例当中，线控网关1包括显示模块和提示模块；线控网关1，还被配置为：在电子控制单元返回否定应答信息时，触发显示模块显示第三异常信息，以及触发提示模块发送第四异常信息。

其中，第三异常信息至少包括图像信息、文字信息中的一种。

在本实施例的一优选实施方式中，显示模块为触摸屏，提示模块为蜂鸣器。

本实施例通过对线控网关1增设显示模块和提示模块，使线控网关1在电子控制单元返回否定应答信息时触发显示模块和提示模块向用户提供异常信息，有利于快速通知用户处理异常情况。

为了更加清楚地说明所述自动驾驶车辆线控系统，自动驾驶车辆线控系统工作流程图如图5所示。

综上所述，实施本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过设计线控网关1，将线控网关1的信号输入端分别与用户控制器2和ADAS控制器3的信号输出端连接，将线控网关1的信号输出端接入车辆底盘CAN总线4，同时将线控网关1配置为：在当前的工作模式为用户模式时，将用户控制器2发送的用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，将第一CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，在当前的工作模式为非用户模式时，将ADAS控制器3发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，得到自动驾驶车辆线控系统，以应用自动驾驶车辆线控系统实现车辆线控执行。本发明的实施例通过将用户控制器2和ADAS控制器3都通过线控网关1接入车辆底盘CAN总线4，使线控网关1在用户模式下先将用户控制器2发送的用户控制指令转换为第一CAN控制报文，再将第一CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，在非用户模式下直接将ADAS控制器3发送的第二CAN控制报文转发至车辆底盘CAN总线4，用户无需通过接插件的插拔或者线束的重新连接等形式来切换车辆线控模式，只需通过设置线控网关1的工作模式即可切换车辆线控模式，有效避免出现部分CAN控制报文在车辆底盘CAN总线4上短暂丢失的情况，降低关联的车辆电子控制单元故障概率，同时，使线控网关1与用户控制器2之间采用用户通信协议进行通信，使线控网关1与ADAS控制器3之间采用车辆CAN通信协议进行通信，有效避免车辆CAN通信协议在用户控制器2与车辆底盘CAN总线4交互的过程中对外泄露，从而能够方便快捷地切换车辆线控模式，确保安全稳定地进行车辆线控执行。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

Claims (8)

1.一种自动驾驶车辆线控系统，其特征在于，包括线控网关；

所述线控网关的信号输入端分别与用户控制器和ADAS控制器的信号输出端连接，所述线控网关的信号输出端接入车辆底盘CAN总线；

所述线控网关，被配置为：

在当前的工作模式为用户模式时，将所述用户控制器发送的用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，将所述第一CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线；

在当前的工作模式为非用户模式时，将所述ADAS控制器发送的第二CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线；

所述线控网关，还被配置为：

获取所述车辆的车辆识别码，并对所述车辆识别码进行校验；

在所述车辆识别码未通过校验时，将所述ADAS控制器发送的第二CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线，并重新进行车辆识别码校验；

在所述车辆识别码通过校验时，判断当前的工作模式是否为用户模式；

其中，所述获取所述车辆的车辆识别码，具体为：

向所述车辆底盘CAN总线上的电子控制单元发送诊断会话请求，并接收所述电子控制单元返回的应答信息；

在所述电子控制单元返回肯定应答信息时，继续向所述电子控制单元发送读取配置请求，获取所述车辆识别码；

在所述电子控制单元返回否定应答信息时，将所述ADAS控制器发送的第二CAN控制报文转发至所述车辆底盘CAN总线，并重新向所述电子控制单元发送所述诊断会话请求，直至获取所述车辆识别码。

2.如权利要求1所述的自动驾驶车辆线控系统，其特征在于，所述将所述用户控制器发送的用户控制指令转换为符合车辆CAN通信协议的第一CAN控制报文，具体为：

将所述用户控制指令中的控制状态数据和控制量数据分别转换为符合车辆CAN通信协议的目标控制状态数据和目标控制量数据；

将所述第二CAN控制报文中控制状态信号位和控制量信号位上的数据分别替换为所述目标控制状态数据和所述目标控制量数据，得到所述第一CAN控制报文。

3.如权利要求1所述的自动驾驶车辆线控系统，其特征在于，所述对所述车辆识别码进行校验，具体为：

将所述车辆识别码与预存的车辆识别码进行对比，若所述车辆识别码与所述预存的车辆识别码一致，则判定所述车辆识别码通过校验，否则判定所述车辆识别码未通过校验。

4.如权利要求1所述的自动驾驶车辆线控系统，其特征在于，所述线控网关包括交互模块；

所述线控网关，还被配置为：

通过所述交互模块响应用户输入的用户模式切换请求，将当前的工作模式切换为用户模式；

通过所述交互模块响应用户输入的非用户模式切换请求，将当前的工作模式切换为非用户模式。

5.如权利要求1所述的自动驾驶车辆线控系统，其特征在于，所述线控网关包括显示模块和提示模块；

所述线控网关，还被配置为：

在所述车辆识别码未通过校验时，触发所述显示模块显示第一异常信息，以及触发提示模块发送第二异常信息。

6.如权利要求1所述的自动驾驶车辆线控系统，其特征在于，所述线控网关包括显示模块和提示模块；

所述线控网关，还被配置为：

在所述电子控制单元返回否定应答信息时，触发所述显示模块显示第三异常信息，以及触发所述提示模块发送第四异常信息。

7.如权利要求4所述的自动驾驶车辆线控系统，其特征在于，所述交互模块为切换按钮或触摸屏。

8.如权利要求5或6所述的自动驾驶车辆线控系统，其特征在于，所述显示模块为触摸屏，所述提示模块为蜂鸣器。

Images