CN114604261A

CN114604261A - 无人车的控制系统及无人车

Info

Publication number: CN114604261A
Application number: CN202210506476.7A
Authority: CN
Inventors: 李镇江; 严志刚; 白晓峰
Original assignee: Qingdao Vehicle Intelligence Pioneers Inc
Current assignee: Qingdao Vehicle Intelligence Pioneers Inc
Priority date: 2022-05-11
Filing date: 2022-05-11
Publication date: 2022-06-10

Abstract

本申请公开了一种无人车的控制系统及无人车，涉及非电变量的控制或调整系统技术，其控制系统包括互相冗余且相互连接的第一域控制器、第二域控制器、整车控制器和外围设备，第一域控制器和第二域控制器分别与整车控制器和外围设备连接；第一域控制器根据外围设备的数据控制无人车驾驶，第二域控制器在当第一域控制器出现异常时，接管无人车的控制权，将第一域控制器的故障信息上报云服务器或者周边车辆，同时通过整车控制器控制无人车进行降速处理直至停车，或者控制无人车行驶至备停区，或者控制无人车继续执行自动驾驶任务。本申请使得自动热备切换得以实现，在完全不影响无人驾驶车辆的正常行驶的前提下，显著提升了无人车的安全性能。

Description

无人车的控制系统及无人车

技术领域

本申请涉及非电变量的控制或调整系统技术领域，具体涉及一种无人车的控制系统及无人车。

背景技术

随着人工智能技术的普及和发展，无人驾驶已成为国内外研究的热点。无人驾驶车的应用，将降低司机的安全风险，缓解交通拥堵现状，同时也能大幅降低运输成本，推动产业的高质量发展。无人驾驶汽车是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置以及障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

无人车的安全性是无人车驾驶过程中最重要的问题，目前对于无人车的安全更多的集中在单一车辆电子控制器以及驾驶策略的安全性能的提升，虽然这能够一定程度上提升无人车的安全性。但是，现有技术中，通常采用单一的控制链路，如果控制器或者通信连接发生故障，没有可行的热备方法，无法保障无人车继续安全行驶。

需要说明的是，这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

发明内容

本申请实施例针对上述情况，提出了一种无人车控制系统及无人车，本申请设计了一种双机热备的控制系统，能够在某一控制器件发生故障时，自动切换至热备机，保障无人车的安全行驶，以克服或部分克服现有技术的不足之处。

第一方面，本申请实施例提供了一种无人车的控制系统，所述控制系统包括互相冗余且相互连接的第一域控制器和第二域控制器，以及整车控制器和外围设备，所述第一域控制器和所述第二域控制器分别与所述整车控制器和所述外围设备连接；

所述第一域控制器根据所述外围设备采集的数据控制所述无人车自动驾驶，所述第二域控制器对所述第一域控制器的工作状态进行监测，当所述第一域控制器的工作状态出现异常时，则所述第二域控制器接管所述无人车的控制权，将所述第一域控制器的故障信息上报至云服务器或者周边车辆，同时通过整车控制器控制所述无人车进行降速处理直至停车，或者控制所述无人车行驶至备停区，或者控制所述无人车继续执行自动驾驶任务。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述系统还包括安全监控冗余单元，所述安全监控冗余单元与第一域控制器、第二域控制器和所述整车控制器连接；

所述安全监控冗余单元对所述第一域控制器和所述第二域控制器的工作状态进行监测，当两个域控制器的工作状态均出现异常时，所述安全监控冗余单元通过所述整车控制器控制所述无人车进行降速处理直至停车。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述整车控制器包括双冗余线控控制器；所述双冗余线控控制器包括互相连接的第一线控控制器和第二线控控制器；

所述第一线控控制器根据所述第一域控制器、第二域控制器或者所述安全监控冗余单元的停车指令控制所述无人车进行降速处理直至停车；

所述第二线控控制器对所述第一线控控制器的工作状态进行监测，当所述第一线控控制器的工作状态出现异常时，则所述第二线控控制器接管所述无人车的控制权，根据所述第一域控制器、第二域控制器或者所述安全监控冗余单元的停车指令控制所述无人车进行降速处理直至停车。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述系统还包括健康管理控制单元，所述健康管理控制单元与所述第一域控制器和所述第二域控制器直接连接，或者，通过交换机与所述第一域控制器和所述第二域控制器连接；所述健康管理控制单元通过所述第一域控制器和所述第二域控制器获取所述外围设备的工作状态，并将所述外围设备的工作状态上报至云服务器；

所述健康管理控制单元还与所述整车控制器和所述安全监控冗余单元直接连接，或者，通过所述交换机与所述整车控制器和所述安全监控冗余单元连接；所述健康管理控制单元对所述整车控制器和所述安全监控冗余单元的工作状态进行监测，并将监测到的工作状态信息上报至所述云服务器。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述第一域控制器通过内置的第一网络交换芯片和所述第二域控制器内置的第二网络交换芯片进行信息交互，实现所述第二域控制器对所述第一域控制器的工作状态进行监测。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述外围设备还包括多个激光雷达；

所述激光雷达与所述第一域控制器连接，所述激光雷达用于获取所述无人车在自动驾驶过程中采集的第一环境点云数据，并将所述第一环境点云数据发送至所述第一域控制器；所述第一域控制器将接收到的第一环境点云数据同步至所述第二域控制器；

或者，所述激光雷达通过交换机与所述第一域控制器和所述第二域控制器连接；所述激光雷达用于获取所述无人车在自动驾驶过程中采集的第一环境点云数据，并将所述第一环境点云数据同时发送至所述第一域控制器和所述第二域控制器。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述外围设备还包括多个毫米波雷达，所述毫米波雷达与所述第一域控制器和所述第二域控制器连接；

所述毫米波雷达用于获取所述无人车在自动驾驶过程中采集的第二环境点云数据，并将所述第二环境点云数据发送至所述第一域控制器和所述第二域控制器。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述外围设备还包括组合惯导模块，所述组合惯导模块设有第一接收串口、第一发送串口；所述第一域控制器设有第二接收串口、第二发送串口；所述第二域控制器设有第三接收串口、第三发送串口；

所述第一发送串口分别连接所述第二接收串口和第三接收串口，所述第二发送串口和所述第三发送串口分别通过反向串联的二极管连接所述第一接收串口；

所述第一接收串口与两个所述二极管的连接点通过一电阻与电源连接；

所述组合惯导模块，用于获取所述无人车在行驶过程中的位姿数据，并将所述位姿数据分别发送至所述第一域控制器和所述第二域控制器。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述外围设备还包括相机和GMSL分流器，其中，所述GMSL分流器设有输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一域控制器与所述第二域控制器分别设有GMSL接口；

所述相机连接所述输入端，所述第一输出端连接所述第一域控制器的GMSL接口，所述第二输出端连接所述第二域控制器的GMSL接口；

所述相机，用于获取所述无人车行驶过程中的环境图像数据，并将所述环境图像数据分别发送至所述第一域控制器与所述第二域控制器。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述系统还包括云服务器，所述云服务器用于向所述第一域控制器和/或所述第二域控制器发送控制信息，使得所述第一域控制器或者所述第二域控制器按照所述控制信息控制所述无人车执行相应操作。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述控制信息包括模式切换信息、行驶轨迹信息、协同作业任务信息、地图信息中的一种或者多种。

可选的，在上述的无人车的控制系统中，所述系统还包括车载显示器，所述车载显示器用于显示所述无人车的运行状态信息、所述外围设备的工作状态信息、所述外围设备采集的数据信息、所述整车控制器的工作状态信息、所述安全监控冗余单元的工作状态信息、所述健康管理控制单元的工作状态信息中的一种或者多种。

第二方面，本申请实施例还提供了一种无人车，所述无人车装配有上述任一项所述的无人车的控制系统。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本申请设计了一套无人车的控制系统，该控制系统包括相互冗余的两个域控制器，两个域控制器均与无人车的控制系统的整车控制器和外围设备连接，基于此控制系统，当无人车在行驶过程中，在第一域控制器出现问题以致无法正常工作时，第二域控制器接替第一域控制器的工作，从而实现自动热备切换，并且第二域控制器能够控制无人车采用多种方式继续安全行驶。本申请在完全不影响无人驾驶车辆的正常行驶的前提下，显著提升了无人车的安全性能，极大的提高了用户的驾驶感受和安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请的一个实施例的无人车的控制系统的结构示意图；

图2为本申请的另一个实施例的无人车的控制系统的结构示意图；

图3为本申请的一个实施例的整车控制器的结构示意图；

图4为本申请再一个实施例的无人车的控制系统的结构示意图；

图5为本申请的一个实施例的激光雷达与两个域控制器的连接方式的结构示意图；

图6为本申请的另一个实施例的激光雷达与两个域控制器的连接方式的结构示意图；

图7为本申请的一个实施例的组合惯导模块与两个域控制器的连接方式的结构示意图；

图8为本申请的又一个实施例的无人车的控制系统的结构示意图；

图9为本申请的再又一个实施例的无人车的控制系统的结构示意图；

图10为本申请的一个实施例的无人车的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请的构思在于，设计了一种双机热备的无人车控制系统，使得无人车在无人驾驶模式下行驶的过程中，若一个控制功能模块出现异常，能够保障无人车的正常和安全行驶。

图1为本申请的一个实施例的无人车的控制系统的结构示意图，从图1可以看出，无人车的控制系统100包括：第一域控制器110、第二域控制器120、外围设备130以及整车控制器140。

第一域控制器110与第二域控制器120通信连接且相互冗余，第一域控制器110与第二域控制器120还分别通信连接外围设备130以及整车控制器140。其中，外围设备可以包括多种，包含但不限于摄像机、组合惯导装置、毫米波雷达、激光雷达等等，且每种外围设备可以设置多个。第一域控制器110与第二域控制器120与外围设备130的连接方式可以是多种形式的，包括但不限于串口、USB接口、以太网、CAN接口等等，第一域控制器110与第二域控制器120与整车控制器140的连接方式可以是多种形式的，包括但不限于CAN接口等。在本申请的一些实施例中，所述无人车的控制系统100还包括云服务器200，通信连接云服务器200，以使云服务器200对无人车进行管理。

其中，所述第一域控制器110根据所述外围设备130采集的数据控制所述无人车自动驾驶，所述第二域控制器120对所述第一域控制器110的工作状态进行监测，当所述第一域控制器110的工作状态出现异常时，则所述第二域控制器120接管所述无人车的控制权，将所述第一域控制器110的故障信息上报至云服务器和/或周边车辆，同时通过整车控制器140控制所述无人车进行降速处理直至停车，或者控制所述无人车行驶至备停区，或者控制所述无人车继续执行自动驾驶任务。

第一域控制器110和第二域控制器120均有独立的控制能力，二者互相冗余，均能够根据从外围设备130采集的数据，控制无人车进行无人驾驶模式的行驶。

当无人车在智能驾驶过程中是根据自动驾驶任务行驶的，其中，自动驾驶任务可以是云服务器200下发给无人车的控制系统110的，也可以是驾驶人员在无人车通过终端设备设置的；还可以是通过V2X通信技术(vehicle to everything，车用无线通信技术) 与周围车辆交互信息形成的, 其中，所谓V2X即为车对外界的信息交换技术，外界信息包括但不限于环境信息、周围车辆信息等等。V2X是Vehicle to X的意思，X代表基础设施（Infrastructure）、车辆（Vehicle）、人（Pedestrian）等，X也可以是任何可能的“人或物”（Everything）。V2X交互的信息模式包括：车与车之间（Vehicle to Vehicle，V2V）、车与路之间（Vehicle to Infrastructure，V2I）、车与人之间（Vehicle to Pedestrian，V2P)、车与网络之间（Vehicle to Network，V2N）的交互。

无人车的控制系统100在接收到自动驾驶任务后，首先由第一域控制器110根据所述外围设备采集的数据控制所述无人车自动驾驶，即完成自动驾驶任务。

需要说明的是，“无人车”的定义为本领域通俗的理解，可以理解为具有智能驾驶（无人驾驶）模式的智能车辆，本申请的方法主要适用于无人车处于智能驾驶（无人驾驶）模式下的各种场景。

在第一域控制器110工作的同时，第二域控制器120对第一域控制器110的工作状态进行监测，若第一域控制器110保持正常的运行状态，第二域控制器120则保持当前状态，若第一域控制器110的运行状态出现异常，则由第二域控制器120接管无人车的控制权。

第二域控制器120监测第一域控制器110的过程本申请不作限制，如在无人车行驶的过程中，第一域控制器110向第二域控制器120发送自身的运行状态信息，其中运行状态信息可以通过特定的电平信号传递，电平信号如GPIO电平上升或下降沿等；也可以通过报文信息传递，报文信息如心跳包等。

在本申请的一些实施例中，第一域控制器110与第二域控制器120进行信息交互，如运行状态信息的发送和接收，均可通过内置的网络交换芯片实现，具体的，在第一域控制器110内置有第一网络交换芯片（图中未示出），在第二域控制器120内置有第二网络交换芯片（图中未示出），第一域控制器110通过内置的第一网络交换芯片和第二域控制器120内置的第二网络交换芯片进行信息交互，从而实现第二域控制器120对第一域控制器110的工作状态进行监测。

如第一域控制器110按照预设周期（例如10ms）向第二域控制器120发送心跳包，理论上，第二域控制器120每隔一个或者多个预设周期就会收到一个心跳包，若第二域控制器120能够按照多个预设周期（例如30ms）对应的时长接收到心跳包，则说明第一域控制器110的运行状态为正常；若第二域控制器120超过多个预设周期（例如30ms）对应的时长未接收到心跳包，则说明第一域控制器110的运行状态为异常。

在无人车行驶过程中，若无人车的控制系统中的第一域控制器110出现问题，可以根据故障控制切换策略进行自动热备切换。故障控制切换策略是提前制定好的，可以在软件层面形成一套策略，集成于无人车的控制系统中，在无人车行驶的过程中，能够依据该故障控制切换策略，在第一域控制器110出现问题时，使得第二域控制器120按照预设的控制策略，接管无人车的控制权。

可以理解为第二域控制器120可以监测第一域控制器110的运行状态信息，若确定第一域控制器110存在异常，则接替第一域控制器110的工作，继续控制无人车。

在第二域控制器120接管无人车的控制权后，可以根据不同的情况对无人车采取不同的措施。无人车通常是在云服务器的管理下进行行驶的，因此，可以将无人车的第一域控制器110的故障信息上报至云服务器200，以使云服务器200获知第一域控制器110发生何种故障，以便云服务器200方便对第一域控制器110的管理；另一方面，对于装载V2X通信技术的无人车，还可以将第一域控制器110的故障信息广播至无人车的周边车辆，以请求周边车辆的援助，且使得周边车辆知晓该无人车出现故障，及时避让，显著提高了道路安全，极大的降低了事故发生率。

第二域控制器120在接管无人车的控制权后，可以采取多种方式控制智能车，以满足不同的场景需求。首先可以将自身的接管行为以及第一域控制器110的故障信息上报至云服务器200，故障信息包括但不限于故障类型代码等，以使云服务器200了解到第一域控制器110的故障详情；另外，同时也可以将第一域控制器110的故障信通过V2X通信技术广播到周边车辆，以请求周边车辆的救援。且还可以根据场景需要或者故障等级对应的预设的应急策略控制无人车，如若故障等级比较高，则可以直接控制无人车进行降速处理直至停车，同时启动无人车的控制系统中的异常报警装置，异常报警方式可以为发出蜂鸣声或者蜂鸣声与闪灯结合的方式；为了方便维修，也可以控制所述控制系统执行行驶至较近的备停区并等待维修的指令；若故障等级比较低，则可以控制所述控制系统继续执行相应操作，即继续根据自动驾驶任务行驶，直到到达目的地，等待交接班时再对无人车进行维修。

需要说明的是，在第二域控制器在接管无人车的控制权后，可以将自身所监测第一域控制器110的故障信息以及自身的接管行为发送至服务器200，也可以将自身所监测第一域控制器110的故障信息以及自身的接管行为发送至周边车辆，当然也可以将自身所监测第一域控制器110的故障信息以及自身的接管行为同时发送至服务器和周边车辆，可以根据实际需要设置故障信息的发送对象，本申请对故障信息的发送对象不作进一步限定。

由图1所示的控制系统可以看出：本申请设计了一套无人车的控制系统，该控制系统包括相互冗余的两个域控制器，两个域控制器均与无人车的控制系统的整车控制器和外围设备连接，基于此控制系统，当无人车在行驶过程中，在第一域控制器出现问题以致无法正常工作时，第二域控制器接替第一域控制器的工作，从而实现自动热备切换，并且第二域控制器能够控制无人车采用多种方式继续安全行驶。本申请在完全不影响无人驾驶车辆的正常行驶的前提下，显著提升了无人车的安全性能，极大的提高了用户的驾驶感受和安全性。

在本申请的一些实施例中，在上述的控制系统中，所述系统还包括安全监控冗余单元，所述安全监控冗余单元与第一域控制器120、第二域控制器130和所述整车控制器连接140；所述安全监控冗余单元对所述第一域控制器110和所述第二域控制器120的工作状态进行监测，当两个域控制器的工作状态均出现异常时，所述安全监控冗余单元通过所述整车控制器140控制所述无人车进行降速处理直至停车。

图2为本申请的另一个实施例的用于无人车的控制系统的结构示意图，从图2可以看出，用于无人车的控制系统100还包括：安全监控冗余单元150，其中，安全监控冗余单元150与第一域控制器110、第二域控制器120和整车控制器140连接。

所述安全监控冗余单元150可以但不限于分别通过CAN接口与第一域控制器110、第二域控制器120以及整车控制器140连接；所述安全监控冗余单元，用于监测第一域控制器110和第二域控制器120的运行状态，若第一域控制器110和第二域控制器120均出现异常，则由安全监控冗余单元150接管无人车的控制权，具体的可以执行控制无人车进行降速处理直至停车的操作。

安全监控冗余单元150监测第一域控制器110和第二域控制器120的运行状态可以同第二域控制器120监测第一域控制器110的运行状态的方法相同，如第一域控制器110和第二域控制器120均向安全监控冗余单元150发送心跳包，若安全监控冗余单元150能够接收到第一域控制器110和第二域控制器120的心跳包，则说明第一域控制器110和第二域控制器120均正常，若只能接收到其中一个心跳包，则说明未接收到的心跳包对应的域控制器出现异常，若均不能接收到心跳包，则说明第一域控制器110和第二域控制器120均异常。

当安全监控冗余单元150在确定第一域控制器110和第二域控制器120均异常后，则由安全监控冗余单元150接管无人车的控制权，由于第一域控制器110和第二域控制器120均异常，说明无人车的控制系统100整体出现了较大的问题，此时，安全监控冗余单元150可直接控制无人车减速至停车，不再执行自动驾驶任务。安全监控冗余单元150的设置进一步提高了无人车行驶的安全性。

在本申请的一些实施例中，在上述的无人车的控制系统中，所述整车控制器140包括双冗余线控控制器；所述双冗余线控控制器包括互相连接的第一线控控制器和第二线控控制器；所述第一线控控制器根据所述第一域控制器110、第二域控制器120或者所述安全监控冗余单元150的停车指令控制所述无人车进行降速处理直至停车；所述第二线控控制器对所述第一线控控制器的工作状态进行监测，当所述第一线控控制器的工作状态出现异常时，则所述第二线控控制器接管所述无人车的控制权，根据所述第一域控制器110、第二域控制器120或者所述安全监控冗余单元150的停车指令控制所述无人车进行降速处理直至停车。

图3为本申请的一个实施例的整车控制器的结构示意图，从图3可以看出，整车控制器140包括双冗余线控控制器141，双冗余线控控制器141包括互相连接的第一线控控制器141-1和第二线控控制器141-2；请再同时参考图2，整车控制器140分别连接第一域控制器110、第二域控制器120以及安全监控冗余单元150，具体的，第一域控制器110、第二域控制器120以及安全监控冗余单元150分别与第一线控控制器141-1和第二线控控制器141-2连接。

第一域控制器110、第二域控制器120以及安全监控冗余单元150在控制无人车行驶的过程中，均是通过将行驶指令发送到整车控制器140的线控控制器来实现的。在本实施例中，在整车控制器140设置了相互冗余的双线控控制器141，在正常情况下，由第一线控控制器141-1根据第一域控制器110、第二域控制器120或安全监控冗余单元150下发的行驶指令控制无人车行驶，如根据第一域控制器110、第二域控制器120或安全监控冗余单元150下发的停车指令控制所述无人车进行降速处理直至停车。

第二线控控制器141-2对第一线控控制器141-1的工作状态进行监测，若在确定第一线控控制器141-1出现故障后，由第二线控控制器141-2接替第一线控控制器141-1的工作，具体的，可根据第一域控制器110、第二域控制器120或安全监控冗余单元150下发的行驶指令控制无人车行驶，包括但不限于根据所述第一域控制器110、第二域控制器120或者所述安全监控冗余单元150的停车指令控制所述无人车进行降速处理直至停车。

在本申请的一些实施例中，在上述的无人车的控制系统中，所述系统还包括健康管理控制单元，所述健康管理控制单元与所述第一域控制器110和所述第二域控制器120直接连接，或者，通过交换机与所述第一域控制器110和所述第二域控制器120连接；所述健康管理控制单元通过所述第一域控制器110或者所述第二域控制器120获取所述外围设备130的工作状态，并将所述外围设备130的工作状态上报至云服务器。

为了对无人车的控制系统中的某些功能单元的工作状态进行监测，本申请实施例还设置了健康管理控制单元，健康管理控制单元在控制系统中的连接方式主要有两种，一种为直接连接，一种为通过交换机间接连接。

请参考图4，从图4可以看出，无人车的控制系统100还包括：健康管理控制单元160，且健康管理控制单元160分别直接与第一域控制器110、第二域控制器120连接，具体的可以通过以太网接口（图中未示出）直接连接，从而实现管理控制单元160与第一域控制器110、第二域控制器120之间的信息交互。

在本申请的另一些实施例中，无人车的控制系统100还设置有交换机，健康管理控制单元160通过交换机（图中未示出）分别与第一域控制器110、第二域控制器120连接，从而实现管理控制单元160与第一域控制器110、第二域控制器120之间的信息交互。健康管理控制单元160通过交换机分别与第一域控制器110、第二域控制器120连接的具体形式可以为但不限于：交换机设有多个以太网接口，健康管理控制单元160、第一域控制器110、和第二域控制器120分别接入一个以太网接口，从而实现信息交互。

第一域控制器110、第二域控制器120分别直接连接外围设备，其中，外围设备主要包括无人车的各种传感器，传感器包括但不限于摄像机、组合惯导装置、毫米波雷达、激光雷达等等。外围设备将采集的各种传感器的数据上传至第一域控制器110和第二域控制器120，健康管理控制单元160通过第一域控制器110和第二域控制器120获取外围设备的工作状态，并将外围设备的工作状态上报至云服务器，以使云服务器对无人车的外围设备进行管理。需要说明的是，当第一域控制器110和第二域控制器120分别连接不同外围设备时，例如第一域控制器110连接摄像机和组合惯导装置，第二域控制器120连接毫米波雷达和激光雷达，此时若是想要获取摄像机和组合惯导装置、毫米波雷达和激光雷达的工作状态，健康管理控制单元160需要同时与两个域控制器进行数据通信以获取外围设备的工作状态。或者当需要获取特定传感器（例如激光雷达）的状态时，健康管理控制单元160可以通过第二域控制器120获取激光雷达的工作状态，也可以通过第一域控制110与第二域控制120进行数据通信以获取激光雷达的工作状态，需要说明的是，即使第二域控制器120发生故障的情况下，依据可以将激光雷达采集的数据传送至第一域控制器110。另外，健康管理控制单元160可以通过交换机与第一域控制器110和第二域控制器120进行数据通信以获取外围设备的工作状态，并将外围设备的工作状态上报至云服务器，以使云服务器对无人车的外围设备进行管理。需要进一步说明的是，健康管理控制单元160可以通过交换机与第一域控制器110和第二域控制器120进行数据通信以获取外围设备的工作状态的工作原理同上，相同内容不再赘述。

在本申请的另一些实施例中，所述健康管理控制单元160还与所述整车控制器140和所述安全监控冗余单元150直接连接，或者，通过所述交换机与所述整车控制器140和所述安全监控冗余单元150连接；所述健康管理控制单元160对所述整车控制器140和所述安全监控冗余单元150的工作状态进行监测，并将监测到的工作状态信息上报至所述云服务器。

在本申请的一些实施例中，健康管理控制单元160还可以对整车控制器140和安全监控冗余单元150的工作状态进行监测，请再参考图4，健康管理控制单元160还可以直接连接整车控制器140和安全监控冗余单元150，以实现对整车控制器140和安全监控冗余单元150的工作状态的监测，并将监测到的工作状态信息上报至云服务器，以使云服务器对无人车的整车控制器140和安全监控冗余单元150进行管理。

在本申请的另一些实施例中，健康管理控制单元160也可以通过交换机与连接整车控制器140和安全监控冗余单元150，具体连接方式包括但不限于：交换机设有多个以太网接口，健康管理控制单元160通过以太网接口连接至交换机，整车控制器140和安全监控冗余单元150也通过以太网接口连接至交换机，从而实现健康管理控制单元160分别与整车控制器140和安全监控冗余单元150的信息交互。健康管理控制单元160可以用于对所述整车控制器140和所述安全监控冗余单元150的工作状态进行监测，并将监测到的工作状态信息上报至所述云服务器，以便云服务器对整车控制器140和所述安全监控冗余单元150进行管理。

在本申请的一些实施例中，在上述的无人车的控制系统中，所述外围设备还包括多个激光雷达；所述激光雷达与所述第一域控制器110连接，所述激光雷达用于获取所述无人车在自动驾驶过程中采集的第一环境点云数据，并将所述第一环境点云数据发送至所述第一域控制器110；所述第一域控制器110将接收到的第一环境点云数据同步至所述第二域控制器120；或者，所述激光雷达通过交换机与所述第一域控制器110和所述第二域控制器120连接；所述激光雷达用于获取所述无人车在自动驾驶过程中采集的第一环境点云数据，并将所述第一环境点云数据同时发送至所述第一域控制器110和所述第二域控制器120。

在本申请的一些实施例中，所述外围设备包括多个激光雷达，激光雷达可以为不同类型，其工作方式包括但不限于域控制器作为服务端，激光雷达作为客户端，激光雷达主动连接服务端并发送点云数据，为此需要为域控制器设置固定的IP地址，以使激光雷达根据该IP地址发送点云数据，具体的，在域控制器上可以通过keepalived（一个轻量级别的高可用解决方案，可参考现有技术）配置虚拟IP。

激光雷达与第一域控制器110和第二域控制器120的连接方式有多种，本申请推荐两种作为优选方式。其中一种为各所述激光雷达分别通过以太网接口与所述第一域控制器110连接；所述多个激光雷达，用于获取所述无人车在行驶过程中的第一环境点云数据，并将所述第一环境点云数据发送至所述第一域控制器110；所述第一域控制器110将接收的第一环境点云数据同步至所述第二域控制器120。

即其中一种为多个激光雷达只与第一域控制器110连接，其数据由第一域控制器110发送第二域控制器120。如图5所示，图5为本申请的一个实施例的激光雷达与两个域控制器的连接方式的结构示意图，从图5可以看出，各激光雷达，包括但不限于前向128线激光雷达180-1、后向激光雷达180-2、前向激光雷达180-3和长距激光雷达180-4，通过以太网接口（图中未示出）与第一域控制器110连接，第一域控制器110和第二域控制器120通信连接，具体的，第一域控制器110和第二域控制器120也可以通过以太网接口连接。

上述的各激光雷达，用于获取所述无人车在行驶过程中的第一环境点云数据，并将所述第一环境点云数据发送至所述第一域控制器110；所述第一域控制器110负责将接收的第一环境点云数据同步至所述第二域控制器120。图5示出的方式依赖于第一域控制器110与第二域控制器120之间的通信，若二者之间通信出现异常，则第二域控制器120无法获得第一环境点云数据；但是这种方式成本低，无需额外增加硬件设备，节约体积。

在本申请的另一些实施例中，在无人车的控制系统中，所述控制系统还包括交换机（例如网络交换机）；所述外围设备包括多个激光雷达；所述网络交换机设有多个以太网接口，所述网络交换机的多个以太网接口分别连接各所述激光雷达、所述第一域控制器110、以及所述第二域控制器120；所述多个激光雷达，用于获取所述无人车在行驶过程中的第一环境点云数据，并通过所述网络交换机，将所述第一环境点云数据分别发送至所述第一域控制器110与所述第二域控制器120。

图6为本申请的另一个实施例的激光雷达与两个域控制器的连接方式的结构示意图，从图6可以看出，图6示出的连接方式额外增设了交换机170，所述交换机170设有多个以太网接口（图中未示出），所述交换机170的多个以太网接口分别连接各所述激光雷达（包括但不限于前向128线激光雷达180-1、后向激光雷达180-2、前向激光雷达180-3和长距激光雷达180-4）、所述第一域控制器110、以及所述第二域控制器120。

多个激光雷达，包括但不限于前向128线激光雷达180-1、后向激光雷达180-2、前向激光雷达180-3和长距激光雷达180-4，用于获取所述无人车在行驶过程中的第一环境点云数据，并通过所述交换机170，分别将所述第一环境点云数据发送至所述第一域控制器110与所述第二域控制器120。在图6所示的连接方式中，即使第一域控制器110和第二域控制器120之间的通信连接出现异常，两个域控制器均能够接收到第一环境点云数据，互相不影响。

在本申请的一些实施例中，在上述无人车的控制系统中，所述外围设备还包括多个毫米波雷达，所述毫米波雷达与所述第一域控制器110和所述第二域控制器120连接；所述毫米波雷达用于获取所述无人车在自动驾驶过程中采集的第二环境点云数据，并将所述第二环境点云数据发送至所述第一域控制器110和所述第二域控制器120。

具体的，各毫米波雷达可通过CAN接口分别与所述第一域控制器110与所述第二域控制器120连接。毫米波雷达、第一域控制器110与第二域控制器120分别设有多个CAN接口；毫米波雷达通过CAN接口分别与第一域控制器110与第二域控制器120连接。毫米波雷达用于获取所述无人车在行驶过程中的第二环境点云数据，并将第二环境点云数据分别发送至第一域控制器110与第二域控制器120。也就是说，毫米波雷达通过CAN接口与第一域控制器110与第二域控制器120“并联”，这样实现了两台域控制器均能接收毫米波雷达的数据，且互不影响。

在本申请的一些实施例中，所述外围设备还包括组合惯导模块，所述组合惯导模块设有第一接收串口、第一发送串口；所述第一域控制器110设有第二接收串口、第二发送串口；所述第二域控制器120设有第三接收串口、第三发送串口；例如各串口均为RS232串口；所述第一发送串口分别连接所述第二接收串口和第三接收串口，所述第二发送串口和所述第三发送串口分别通过反向串联的二极管连接所述第一接收串口；所述第一接收串口与两个所述二极管的连接点通过一电阻与电源连接；所述组合惯导模块，用于获取所述无人车在行驶过程中的位姿数据，并将所述位姿数据分别发送至所述第一域控制器110和所述第二域控制器120。

图7为本申请的一个实施例的组合惯导模块与两个域控制器的连接方式的结构示意图，从图7可以看出，所述组合惯导模块190设有第一接收串口RXD1、第一发送串口TXD1；所述第一域控制器110设有第二接收串口RXD2、第二发送串口TXD2；所述第二域控制器120设有第三接收串口RXD3、第三发送串口TXD3；例如各串口均为RS232串口。

所述第一发送串口TXD1分别连接所述第二接收串口RXD2和第三接收串口RXD3，所述第二发送串口TXD2通过反向串联的二极管D1连接所述第一接收串口RXD1，所述第三发送串口TXD3通过反向串联的二极管D2连接所述第一接收串口RXD1。所述第一接收串口RXD1与两个所述二极管D1和D2的连接点通过一电阻R与电源VCC连接。

也就是说，图7所示的连接方式中组合惯导模块190的发送直接连接到两台域控制器的接收，两台域控制器的发送均通过反向串联的二极管接组合惯导模块190的接收，这种连接方式可实现两台域控制器分别发送数据时不受另一台域控制器的影响，但不能实现两台域控制器同时发送数据。

在本申请的一些实施例中，在上述的无人车的控制系统中，所述外围设备还包括相机和GMSL分流器，其中，所述GMSL分流器设有输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一域控制器110与所述第二域控制器120分别设有GMSL接口；所述相机连接所述输入端，所述第一输出端连接所述第一域控制器110的GMSL接口，所述第二输出端连接所述第二域控制器120的GMSL接口；所述相机，用于获取所述无人车行驶过程中的环境图像数据，并将所述环境图像数据分别发送至所述第一域控制器110与所述第二域控制器120。

在本申请的一些实施例中，多种外围设备还包括相机（也可以是摄像机），所述控制系统还包括：GMSL分流器，GMSL分流器是基于Gigabit Multimedia Serial Link (吉比特多媒体串行链路)技术设计的分流器，主要用于对相机信号的编码和解码，GMSL分流器具有体积小、图像零延迟、信号损耗低等特点。其中，所述GMSL分流器设有输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一域控制器110与所述第二域控制器120分别设有GMSL接口；所述相机的输出连接GMSL分流器的输入端，所述第一输出端连接所述第一域控制器110的GMSL接口，所述第二输出端连接所述第二域控制器120的GMSL接口；所述相机，用于获取所述无人车行驶过程中的环境图像数据，并将环境图像数据分别发送至所述第一域控制器110与所述第二域控制器120。设置GMSL分流器的原因是，GMSL信号不能直接并联使用，因此需要使用GMSL分流器。

在本申请的一些实施例中，在上述的无人车的控制系统中，所述系统还包括云服务器，所述云服务器用于向所述第一域控制器110和/或所述第二域控制器120发送控制信息，使得所述第一域控制器110或者所述第二域控制器120按照所述控制信息控制所述无人车执行相应操作。

云服务器200与第一域控制器110和第二域控制器120的连接方式主要有两种，图8为本申请的又一个实施例的无人车的控制系统的结构示意图，从图8可以看出，云服务器200与无人车的第一域控制器110和第二域控制器120直接通信连接。所述云服务器200用于向所述第一域控制器110和/或所述第二域控制器120发送控制信息，使得所述第一域控制器110或者所述第二域控制器120按照所述控制信息控制所述无人车执行相应操作。其中，控制信息包括但不限于模式切换信息、行驶轨迹信息、协同作业任务信息、地图信息中的一种或者多种。当由第一域控制器110在控制无人车行驶时，第二域控制器120监测第一域控制器110的运行状态，这个过程中，云服务器200可以将控制指令分别发给第一域控制器110和第二域控制器120，在第一域控制器110的状态为正常时，第一域控制器110按照接收的控制信息控制所述无人车执行相应操作；若第一域控制器110出现异常，第二域控制器120接管无人车的控制权，这时第二域控制器120按照接收的控制信息控制所述无人车执行相应操作，并与云服务器200继续进行数据交互。

图9为本申请的再又一个实施例的无人车的控制系统的结构示意图，从图9看出，云服务器200仅与第一域控制器连接，由于第一域控制器110和第二域控制器120是通信连接，因此云服务器200也可以实现了与第二域控制器120的通信连接，云服务器200可以将控制信息仅发送给第一域控制器110，由第一域控制器110将控制信息同步至第二域控制器120，而当云服务器200收到第一域控制器110的故障信息后，将控制信息发送给第二域控制器120，以使第二域控制器120按照接收的控制信息控制所述无人车执行相应操作。

在本申请的一些实施例中，在上述的无人车的控制系统中，所述系统还包括车载显示器，所述车载显示器用于显示所述无人车的运行状态信息、所述外围设备的工作状态信息、所述外围设备采集的数据信息、所述整车控制器的工作状态信息、所述安全监控冗余单元的工作状态信息、所述健康管理控制单元的工作状态信息中的一种或者多种。车载显示器的设置便于无人驾驶安全员或者维修人员实时获取无人车控制系统的运行状态，及时对故障部分进行处理，提升系统的安全性。

需要说明的是，当第一域控制器是主域控制器时，第二域控制器是从域控制器；当第一域控制器是从域控制器时，第二域控制器是主域控制器，也就是说，第一域控制器既可以是主域控制器，也可以是从域控制器，相应的，第二域控制器既可以是从域控制器，也可以是主域控制器，本申请对第一域控制器和第二域控制器的主从不作进一步限定。

图10为本申请的一个实施例无人车的结构示意图，从图10可以看出，无人车300装配有前述任意一种的无人车的控制系统100。需要说明的是，无人车的控制系统100的结构组成、工作原理以及功能实现上文已经详细描述，在此不再赘述。

本申请中无人车300或者车辆包括乘用车和商用车，商用车的常见车型包括但不限于：皮卡、微卡、轻卡、微客，自缷车、载货车、牵引车、挂车、专用车和矿用车辆等。矿用车辆包括但不限于矿卡、宽体车、铰接车、挖机、电铲、推土机等。本申请对智能车的类型不作进一步限定，任何一种车型均在本申请的保护范围内。

综上所述，无人车的控制系统包括相互冗余的两个域控制器，两个域控制器均与无人车的控制系统的整车控制器和外围设备连接，基于此控制系统，当无人车在行驶过程中，在第一域控制器出现问题以致无法正常工作时，第二域控制器接替第一域控制器的工作，从而实现自动热备切换，并且第二域控制器能够控制无人车采用多种方式继续安全行驶。本申请在完全不影响无人驾驶车辆的正常行驶的前提下，显著提升了无人车的安全性能，极大的提高了用户的驾驶感受和安全性。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种无人车的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括互相冗余且相互连接的第一域控制器和第二域控制器，以及整车控制器和外围设备，所述第一域控制器和所述第二域控制器分别与所述整车控制器和所述外围设备连接；

所述第一域控制器根据所述外围设备采集的数据控制所述无人车自动驾驶，所述第二域控制器对所述第一域控制器的工作状态进行监测，当所述第一域控制器的工作状态出现异常时，则所述第二域控制器接管所述无人车的控制权，将所述第一域控制器的故障信息上报至云服务器和/或周边车辆，同时通过整车控制器控制所述无人车进行降速处理直至停车，或者控制所述无人车行驶至备停区，或者控制所述无人车继续执行自动驾驶任务。

2.根据权利要求1所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述系统还包括安全监控冗余单元，所述安全监控冗余单元与第一域控制器、第二域控制器和所述整车控制器连接；

3.根据权利要求2所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述整车控制器包括双冗余线控控制器；所述双冗余线控控制器包括互相连接的第一线控控制器和第二线控控制器；

4.根据权利要求1所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述系统还包括健康管理控制单元，所述健康管理控制单元与所述第一域控制器和所述第二域控制器直接连接，或者，通过交换机与所述第一域控制器和所述第二域控制器连接；所述健康管理控制单元通过所述第一域控制器和所述第二域控制器获取所述外围设备的工作状态，并将所述外围设备的工作状态上报至云服务器；

5.根据权利要求1所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述第一域控制器通过内置的第一网络交换芯片和所述第二域控制器内置的第二网络交换芯片进行信息交互，实现所述第二域控制器对所述第一域控制器的工作状态进行监测。

6.根据权利要求1所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述外围设备还包括多个激光雷达；

7.根据权利要求1所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述外围设备还包括多个毫米波雷达，所述毫米波雷达与所述第一域控制器和所述第二域控制器连接；

8.根据权利要求1所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述外围设备还包括组合惯导模块，所述组合惯导模块设有第一接收串口、第一发送串口；所述第一域控制器设有第二接收串口、第二发送串口；所述第二域控制器设有第三接收串口、第三发送串口；

9.根据权利要求1所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述外围设备还包括相机和GMSL分流器，其中，所述GMSL分流器设有输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一域控制器与所述第二域控制器分别设有GMSL接口；

10.根据权利要求1所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述系统还包括云服务器，所述云服务器用于向所述第一域控制器和/或所述第二域控制器发送控制信息，使得所述第一域控制器或者所述第二域控制器按照所述控制信息控制所述无人车执行相应操作。

11.根据权利要求10所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述控制信息包括模式切换信息、行驶轨迹信息、协同作业任务信息、地图信息中的一种或者多种。

12.根据权利要求1所述的无人车的控制系统，其特征在于，所述系统还包括车载显示器，所述车载显示器用于显示所述无人车的运行状态信息、所述外围设备的工作状态信息、所述外围设备采集的数据信息、所述整车控制器的工作状态信息、所述安全监控冗余单元的工作状态信息、所述健康管理控制单元的工作状态信息中的一种或者多种。

13.一种无人车，其特征在于，所述无人车装配有权利要求1~12中任一项所述的无人车的控制系统。