CN115009193A - 用于自动化车辆的诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种用于自动化车辆的诊断方法包括监测来自多个车辆子系统的第一车辆子系统的数据以建立第一车辆子系统的当前操作区域，并响应于第一车辆子系统的当前操作区域在至少预定时间段内位于第一车辆子系统的正常操作区域的异常行为边界之外，发送载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息，其中，通用的主诊断信息被发送至多个车辆子系统的每个车辆子系统，并且，响应于接收到载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息来调节多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统的操作。本发明还提供了相关的诊断系统。

Description

用于自动化车辆的诊断方法及系统

技术领域

本发明的主题总体上涉及自动化车辆的诊断系统及方法。

背景技术

传统车辆通常依靠人类驾驶员协助检测系统异常及故障。此外，传统车辆经常依赖人类驾驶员来安全地操作遇到系统异常及故障的车辆。

自动化车辆领域持续获得大量的投资和发展。自动化车辆通常代替人类驾驶员并且/或者对人类驾驶员进行补充。因此，与传统车辆相比，人类驾驶员可能无法对自动化车辆中的系统异常及故障进行检测或修复。

用于对自动化车辆、例如高度自动化车辆中的子系统故障进行诊断的方法及系统将会是有用的。

发明内容

本发明的各方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可以从描述中变得显而易见，或者可以通过本发明的实践了解。

本发明主题总体上涉及用于自动化车辆的子系统、例如高度自动化车辆的子系统的诊断系统及方法。在某些示例性实施例中，诊断系统及方法可以检测并/或修复自动化车辆中的车辆子系统异常。此外，诊断系统及方法可以将一个车辆子系统的异常行为传送至一个或多个另外的车辆子系统，例如，用以确保自动化车辆的安全操作。

在一示例性实施例中，一种用于自动化车辆的诊断方法包括监测来自多个车辆子系统的第一车辆子系统的数据，以建立第一车辆子系统的当前操作区域，并且响应于第一车辆子系统的当前操作区域地在至少预定时间段内位于第一车辆子系统的正常操作区域的异常行为边界之外，发送载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息。通用的主诊断信息被发送至多个车辆子系统的每个车辆子系统。根据示例性实施例的所述诊断方法还包括响应于多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统接收到载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息，调节多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统的操作。

在第一示例性方面，所述诊断方法进一步包括：在第一车辆子系统的当前操作区域位于第一车辆子系统的正常操作区域的异常行为边界之内的情况下，每当第一车辆子系统的当前操作区域在至少预定时间段内位于第一车辆子系统的正常操作区域之外时，记录操作区域偏差事件，以及响应于所记录的操作区域偏差事件的总数超过事件的阈值数量，调节第一车辆子系统的正常操作区域。第一车辆子系统的正常操作区域能够根据第一车辆子系统的损耗进行调节。

在第二示例性方面，所述诊断方法进一步包括基于来自第一车辆子系统的多个操作周期的数据来确定第一车辆子系统的正常操作区域。

在第三示例性方面，所述诊断方法进一步包括当所确定的正常操作区域与预定的理论正常操作区域之间相差超过阈值容差时，则基于第一车辆子系统的设计参数，用预定的理论正常操作区域来替换第一车辆子系统的所确定的正常操作区域。

在第四示例性方面，所述多个车辆子系统包括转向系统、制动系统和动力总成系统中的两者或更多者。

在第五示例性方面，所述第一车辆子系统包括转向系统，并且，监测来自第一车辆子系统的数据包括监测来自转向系统的扭矩和角度传感器的信号。

在第六示例性方面，所述第一车辆子系统包括转向系统，并且监测来自第一车辆子系统的数据还包括监测来自转向系统的流量传感器、压力传感器以及温度传感器中的一者或多者的信号。

在第七示例性方面，所述诊断方法进一步包括将载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息传输至远程计算设备。所述远程计算设备可以设置在另一车辆内，并且远程计算设备通过车辆间网络接收载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息。可选地，所述远程计算设备可以设置在基础设施建筑内，并且远程计算设备通过车辆-基础设施网络接收载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息。

在第八示例性方面，调节多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统的操作能降低车辆速度。

在第九示例性方面，所述诊断方法进一步包括响应于接收到载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息，调度第一车辆子系统的服务。

在第十示例性方面，可以对自动化车辆的控制系统进行配置和/或编程，以实施所述诊断方法。例如，一种用于自动化车辆的诊断系统可以包括一个或多个处理装置以及用于存储指令的一个或多个存储器，一个或多个存储器是非瞬态的计算机可读存储器，当由一个或多个处理装置执行时，指令使得一个或多个处理装置监测来自多个车辆子系统的第一车辆子系统的数据以建立第一车辆子系统的当前操作区域，响应于第一车辆子系统的当前操作区域在至少预定时间段内位于第一车辆子系统的正常操作区域的异常行为边界之外，生成载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息以用于发送至多个车辆子系统的每个车辆子系统，并且响应于多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统接收到载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息，请求调节多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统的操作。

在某些实施例中，上述示例性方面中的每一个可以与上述其他示例性方面中的一个或多个进行组合。例如，在一些实施例中，上述十个示例性方面全部都可以彼此组合。作为另一个示例，上述十个示例性方面中的两个、三个、四个，或五个示例性方面的任意组合可以在其他实施例中进行组合。因此，在一些示例性实施例中，上述示例性方面可以彼此组合使用。可选地，上述示例性方面可以在其他示例性实施例中单独实施。因此，应当理解，可以利用上述示例性方面来实现各种示例性实施例。

参考以下说明和所附权利要求，可以更好地理解本发明的这些及其他特征、方面和优点。结合在本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了本发明的完整且可行的公开内容，其中包括其针对本领域普通技术人员的最佳模式。

图1是根据本发明主题的示例性实施例的具有传感器系统的商用车辆的侧视立面图；

图2是图1所示的示例性商用车辆和示例性传感器系统的俯视平面图；

图3是图1所示的商用车辆的示例性控制系统示意图；

图4是根据本发明主题的示例性实施例的用于自动化车辆的诊断方法示意图；

图5是根据本发明主题的另一示例性实施例的用于自动化车辆的诊断方法示意图；

图6是图1中示例性商用车辆的转向系统的某些部件的示意图；

图7是图1中示例性商用车辆的控制系统与远程计算设备之间的通信网络示意图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，附图中示出了本发明的实施例的一个或多个示例。每个示例都是为了解释本发明而提供的，而不是为了对本发明进行限制。实际上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。

如本文所用，术语“包含”和“含有”旨在以类似于术语“包括”的方式表示包括性的。类似地，术语“或”通常旨在表示包括性的(即，“A或B”旨在表示“A或B或其两者”)。在整个说明书和权利要求书中所使用的表近似的语言用于修饰任何定量表示，该定量表示可以允许存在变化，该变化而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语如“大约”、“近似”和“基本上”修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，表近似的语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度。例如，表近似的语言可以表示在百分之十(10％)的范围内。

本公开的示例性实施例涉及用于自动化车辆(例如高度自动化车辆)的诊断方法及系统。示例性方法及系统可以利用现有的车辆传感器和/或数据来提供诊断。示例性方法及系统还可以利用另外的传感器来提供诊断。例如，转向系统内的异常和/或故障可能导致重转向效应或轻转向效应，这对于人类驾驶员来说通常易于诊断并作出安全的响应。在示例性实施例中，可以利用转向系统中的扭矩和角度传感器，例如通过检测扭矩使用变化以及转向系统响应变化，来检测是否出现重转向效应或轻转向效应。此外，转向系统中的流量传感器、压力传感器和/或温度传感器可以提升诊断能力。

一旦检测到异常和/或故障，就可以产生通用主诊断信息。通用主诊断信息可以包括自动化车辆中每个子系统的状态信息，例如转向系统、制动系统、动力总成系统等。使用通用主诊断信息，自动化车辆中的一个或多个子系统的任何严重故障可以在整个自动化车辆上传递，例如传递到自动化车辆中的每个子系统。通用主诊断信息还可以被传递给执法人员、车辆检查员、自动化车辆的远程健康监控服务等，从而帮助排除自动化车辆的故障。通用主诊断信息可以是一系列逐步升级的信息，每个信息对应于相应的动作级别。因此，例如，可以利用通用主诊断信息将子系统异常报告给外部客户端控制器和/或其他车辆子系统，例如，以便安全地让车辆进入安全状态。

图1和图2示出了根据示例性实施例的商用车辆100的不同视图。例如，图1是商用车辆100的侧视立面图，图2是商用车辆100的俯视平面图。如图1和2所示，商用车辆100包括牵引车102和拖车104，并且通常被称为“牵引车-拖车卡车”商用车辆100仅作为示例提供。例如，在替代的示例性实施例中，商用车辆100可以包括一个、两个或更多个附加的拖车。此外，尽管下文以商用车辆100为背景进行了描述，但是应当理解，在其他示例性实施例中，本发明主题可以用于任何其他合适的车辆或者与任何其他合适的车辆一起使用，包括乘用车辆，例如轿车、货车、卡车等，或者商用车辆，例如公共汽车、箱式卡车、农用车辆、工程车辆等。

商用车辆100可限定相互垂直的纵向方向LG和横向方向LT。商用车辆100的前部FV和商用车辆100的后部RV可以沿着纵向方向LG彼此间隔开。因此，商用车辆100可以沿着纵向方向LG在商用车辆100的前部FV与后部RV之间延伸。相对地，商用车辆100的侧部可以沿着横向方向LT彼此间隔开。具体地，商用车辆100的左横向侧LLS可以关于横向方向LT与商用车辆100的右横向侧LRS相对地定位。因此，商用车辆100可以沿着横向方向LT在商用车辆100的左横向侧LLS和右横向侧LRS之间延伸。

牵引车102经由拖钩106与拖车104枢转地连接，并且牵引车102是可操作的以用于牵引拖车104。所要运输的各种物品可以存储在拖车104内。在替代的示例性实施例中，取决于存储在拖车104上的物品，拖车104可以是开放的，例如平板。牵引车102可以包括用于牵引拖车104的各种部件，包括马达系统110、传动系统112、转向系统114、制动系统116等。在操作期间，驾驶者可以坐在牵引车104的驾驶室108内。然而，在某些示例性实施例中，例如当商用车辆100被配置用于全自动化驾驶时，商用车辆100根本不需要包括驾驶室108内的座位以及驾驶室108。

一般而言，马达系统110、传动系统112、转向系统114和制动系统116可以任何常规方式进行配置。例如，马达系统110通常可包括合适的原动机，例如电动马达或内燃发动机，原动机是可操作的以用于推进商用车辆100。马达系统110可以设置在牵引车102内，并且可以连接到传动系统112。传动系统112设置在商用车辆100的马达系统110与车轮101之间的动力流内。传动系统112是可操作的以用于在传动系统112的输入和输出之间提供各种速度及扭矩的比值。因此，例如，传动系统112可以提供机械上的优势，以辅助马达系统110推进商用车辆100。转向系统114是可操作的以用于调整商用车辆100的行驶方向。例如，转向系统114可以联接到商用车辆100的前轮101，并且是可操作的，其可以响应于商用车辆的驾驶员在驾驶室108内转动方向盘和/或转向系统114内的原动机的操作而转动前轮101。制动系统116是可操作的以用于使商用车辆100减速。例如，制动系统116可以包括摩擦制动器，摩擦制动器被配置为选择性地降低车轮101的转速。制动系统116也可以被配置成用于将车轮101的动能转换成电流的再生制动系统。马达系统110、传动系统112、转向系统114和制动系统116的操作对于本领域技术人员来说是公知的，为了简洁起见，本文不再对其进行详细描述。

商用车辆100还包括用于全自动化操作和/或半自动化操作的各种部件。例如，多个传感器120可以位于牵引车102和/或拖车104上。例如，多个传感器120可以包括一个或多个前部传感器122、一个或多个前部侧面传感器124、一个或多个中部侧面传感器125、一个或多个后部侧面传感器126和/或一个或多个后部传感器128。一个或多个前部传感器122可以被定位并定向为具有朝向商用车辆100前方的视野，以便检测相对于前进方向FDOT的位于商用车辆100前方的一个或多个物体，例如在商用车辆100前方行驶的另一车辆。例如，如图所示，前部传感器122可以定位在牵引车102的顶部(例如，驾驶室108的顶部)或拖车104的顶部(未示出)，前部传感器122的视野122F(图2)相对于前进方向FDOT朝向商用车辆100的前方。类似地，一个或多个侧面传感器124、125、126可以被定位并定向为具有从商用车辆100的侧面向外延伸的共同或重叠的视野，以便检测位于沿商用车辆100侧面的任何位置处的一个或多个物体，例如在商用车辆100一侧行驶的另一车辆。例如，一个或多个侧面传感器124、125、126可以定位在商用车辆100的每一侧(例如，图2中的左横向侧LLS和右横向侧LRS),以使得一个或多个侧面传感器124、125、126的相应视野124F、125F、126F(图2)从相应侧面向外指向。例如，如图所示，前部侧面传感器124可以定位在牵引车102上，并位于商用车辆100的每一侧(例如，左横向侧LLS和右横向侧LRS),并且相对于前进方向FDOT靠近商用车辆100的前部FV，中部侧面传感器125可以定位在拖车104上，并位于商用车辆100的每一侧(例如，左横向侧LLS和右横向侧LRS),并且相对于前进方向FDOT靠近商用车辆100的中部，后部侧面传感器126可以定位在拖车104上，并位于商用车辆100的每一侧(例如，左横向侧LLS和右横向侧LRS)，并且相对于前进方向FDOT靠近商用车辆100的后部RV。此外，一个或多个后部传感器128可以被定位并定向成具有相对于前进方向FDOT指向商用车辆100的后方的视野128F(图2)，以便检测位于商用车辆100后方的一个或多个物体，例如在商用车辆100后方行驶的另一车辆。例如，如图所示，后部传感器128可以定位在拖车104的顶部(例如，拖车104的车顶上)，并相对于前进方向FDOT定位在靠近商用车辆100的后部RV，或者，后部传感器128可以相对于前进方向FDOT定位在拖车104的后部(未示出),其中，后部传感器128的视野128F(图2)相对于前进方向FDOT指向商用车辆100的后部。应当理解，传感器120的位置是仅作为示例来提供的，并且可以用替代的位置来提供类似的覆盖范围。在图2中，每个传感器120的相应视野通常用从传感器120处延伸出的虚线来表示。

应当理解，传感器120可被配置为任何合适的传感器，以用于检测商用车辆100附近或周围的一个或多个物体。例如，每个传感器120可以包括激光雷达传感器单元、雷达传感器单元、相机单元(例如，光学相机或红外相机)、声学传感器单元(例如，麦克风或声纳型传感器)、惯性传感器单元(例如，加速度计或陀螺仪)等中的一个或多个传感器。

图3为适用于商用车辆100的控制系统130的某些部件的示意图。通常，控制系统130被配置成控制商用车辆100和商用车辆中的部件的操作。控制系统130可以方便商用车辆100在全自动化操作和/或半自动化操作模式下进行操作。例如，控制系统130可以被配置为以美国国家公路交通安全管理局和汽车工程师学会所定义的任何等级来对商用车辆100进行操作，从而定义由控制系统130执行的用于驱动商用车辆100的控制程度。等级0不存在自动化，人类驾驶员做出所有与驾驶相关的决策；等级1是半自动化模式，其包括一些驾驶辅助，如巡航控制；等级2包括对某些驾驶操作的自动化控制；等级3包括允许人类驾驶员选择性地进行控制的条件性自动化；等级4是高度自动化模式，在该模式下，商用车辆100在某些情况下无需人工协助即可驾驶；等级5是完全自动化模式，在该模式下，商用车辆100在任何情况下都无需人工协助即可驾驶。本发明主题是可操作的以用于辅助商用车辆100在上述任何半自动化模式或全自动化模式(例如等级1-5中的任何一个等级)下的操作，这种操作在本文中通常被称为“自动化”操作。因此，如本文所用，除非另有明确说明，否则术语“自动化”包括半自动化操作和全自动化操作。

如图3所示，控制系统130包括一个或多个计算设备132，一个或多个计算设备132具有一个或多个处理器134和一个或多个存储装置136(以下称为“存储器136”)。在某些示例性实施例中，控制系统130可以对应于牵引车102的电子控制单元(ECU)。一个或多个存储器136存储可由一个或多个处理器134访问的信息，包括可由一个或多个处理器134执行的指令138以及对于一个或多个处理器134来说可用的数据139。一个或多个存储器136可以是能够存储可由一个或多个处理器134访问的信息的任何类型的存储器，包括计算设备可读介质。存储器是非瞬态介质，例如硬盘驱动器、存储卡、光盘、固态应硬盘、磁带存储器等。一个或多个存储器136可以包括前述介质的不同组合，由此指令和数据的不同部分被存储在不同类型的介质上。一个或多个处理器134可以是任何常规处理器，例如市场上可以买到的CPU。可选地，一个或多个处理器134可以是专用设备，例如ASIC或其他基于硬件的处理器。

指令138可以是由一个或多个处理器134直接执行(如机器代码)或间接执行(如脚本)的任何指令集。例如，指令138可以作为计算设备代码存储在一个或多个存储器136的计算设备可读介质上。关于这一点，术语“指令”和“程序”在此可以互换使用。指令138可以以供处理器直接处理的目标代码格式存储，或者以任何其他计算设备语言存储，包括按需解释或预先编译的独立源代码模块的脚本或集合。一个或多个处理器134可以根据指令138检索、存储或修改数据139。例如，一个或多个存储器136的数据139可以存储来自传感器(包括传感器120)的信息。在图3中，一个或多个处理器134、一个或多个存储器136以及计算设备132的其他元件在同一个框中示出。然而实际上，计算设备132可以包括多个处理器、计算设备和/或存储器，它们可以存储在公共的物理外壳内或者存储在不同的物理外壳内。类似地，一个或多个存储器136可以是硬盘驱动器或其他存储介质，其与一个或多个处理器134位于不同的外壳中。因此，计算设备132将被理解为包括可以并行操作或不可以并行操作的一个或多个处理器和一个或多个存储器的集合。

控制系统130，例如一个或多个计算设备132，可以形成用于商用车辆100的自动化驾驶系统。自动化驾驶计算系统可以被配置成用于与商用车辆100的各种部件通信，以便执行路线规划和驾驶操作。例如，控制系统130可以与车辆的各种系统(包括马达系统110、传动系统112、转向系统114以及制动系统116)可操作地通信。例如，特别地，控制系统130可以与马达系统110的引擎控制单元(ECU)111(未示出)以及传动系统112的传动控制单元(TCU)113(未示出)可操作地通信。控制单元130还可以与商用车辆100的其他系统可操作地通信，包括照明/警报系统140(用于控制商用车辆100的喇叭、前灯、尾灯和/或转向信号)、导航系统142(用于将商用车辆100导航至目的地)，和/或定位系统144(用于确定商用车辆100的当前位置(例如，GPS坐标))。

控制系统130，例如一个或多个计算设备132，可以被配置为通过控制商用车辆100的各种部件，例如马达系统110、传动系统112、转向系统114以及制动系统116，从而控制商用车辆100的方向和/或速度。例如，控制系统130可以使用来自导航系统142和/或定位系统144的数据自动地将商用车辆100导航至目的地。计算设备132可以使用定位系统144来确定商用车辆100的当前位置，并使用传感器120来检测物体并进行导航，以便到达目的地。在行驶期间，计算设备132可以选择性地使商用车辆加速(例如，通过节流型马达系统或激励马达系统110)，选择性地使商用车辆减速(例如，通过由马达系统110来改变传动系统112内的档位，并且/或者通过致动制动系统116)，并改变商用车辆100的行驶方向(例如，通过利用转向系统114来转动商用车辆100的前轮101)。

控制系统130可以使用导航系统142来确定路线并沿着路线到达目的地。此外，导航系统142和/或数据139可以存储地图信息，计算设备132可以利用该地图信息来进行导航并且/或者控制商用车辆100。例如，导航系统142和/或数据139中的这种地图可以包括道路的形状及高度、车道标志的类型、交叉路口位置、人行横道位置、速度限制、交通灯位置、建筑物位置、标志类型及位置、交通信息等，或者，这种地图可以用来确定上述信息。车道标志可以包括诸如单实线、单虚线、双实线、双虚线、单实线与单虚线的组合、路缘等特征。每个车道通常由左侧车道线和相对的右侧车道线来界定。

传感器120可以用于检测外部物体，如其他车辆、道路上的障碍物、车道标志、交通信号、标志、树木等。来自传感器120的信号和数据可以由控制系统130接收，并且/或者在一个或多个存储器136中存储。例如，传感器120可以记录供计算设备132处理的数据。传感器120可以检测物体及其特征，例如位置、方位、大小、形状、类型、朝向、速度、加速度等。可以将来自传感器的原始数据，例如激光雷达点云，和/或前述特征周期性地或连续地发送至计算设备132以供进一步处理。当商用车辆100进行自动化操作时，控制系统130可以用来自传感器120的信号检测物体并绕开物体进行导航。

控制系统130还可以包括无线通信系统146，以帮助控制系统130与其他系统进行无线通信。例如，无线通信系统146可以直接地或经由通信网络将控制系统130与一个或多个其他车辆、建筑物等无线连接。无线通信系统146可以包括被配置为根据一个或多个无线通信协议进行通信的天线和芯片组，所述无线通信协议例如是蓝牙、IEEE 802.11中描述的通信协议、GSM、CDMA、UMTS、EV-DO、WiMAX、LTE、Zigbee、专用短程通信(DSRC)、射频识别(RFID)通信等。应当理解，一个或多个计算设备132与商用车辆100内的一个或多个系统110、112、114、116、120、140、142、144、146之间的内部通信可以是有线的和/或无线的。

图4是根据本发明主题的示例性实施例的用于自动化车辆的诊断方法400的示意图。方法400可以在任何合适的车辆中使用或者与任何合适的车辆一起使用。例如，方法400可以用于自动化乘用车辆(例如轿车、货车、卡车等)或自动化商用车辆(例如公共汽车、箱式卡车、农用车辆、工程车辆等)，或者与上述车辆一起使用。在某些示例性实施例中，方法400可以用于商用车辆100中或与商用车辆100一起使用。特别地，可以对控制系统130进行编程以实施方法400。因此，下文中以商用车辆100为背景来更加详细地描述方法400。如下文中更详细地讨论的，方法400可以帮助检测并/或修复商用车辆100的子系统(例如，马达系统110、传动系统112、转向系统114以及制动系统116中的一个或多个)中的异常。

在步骤410中，方法400可以包括监测来自商用车辆100的子系统的数据，例如，来自马达系统110、传动系统112、转向系统114和制动系统116中一个或多个系统的数据，以建立当前操作区域COZ。商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ可以对应于商用车辆100的每个子系统的相应的当前状态，例如，其中每个子系统的相应的当前状态是基于所监测到的该子系统的传感器数据来确定的。例如，在步骤410中，控制系统130可以从商用车辆100的子系统内的传感器处接收数据。作为特别的示例，在步骤410处，控制系统130可以监测来自转向系统114的一个或多个传感器信号，例如来自图6所示的转向系统114中的扭矩和角度传感器150、流量传感器152、压力传感器154和温度传感器156中的一个或多个传感器的一个或多个传感器信号。基于来自转向系统114的传感器数据，可以建立转向系统114的当前状态或当前操作区域COZ。在步骤410中，还可以以相同或类似的方式监测来自马达系统110、传动系统112、制动系统116等系统的类似的一个或多个传感器的类似的一个或多个传感器信号，以确定商用车辆100的这些相应子系统的当前操作区域COZ。

类似地，在步骤460中，方法400可以包括在多个操作周期内监测来自商用车辆100的子系统的数据，例如，来自马达系统110、传动系统112、转向系统114和制动系统116中一个或多个系统的数据，以建立子系统的正常操作区域NOZ。商用车辆100的每个子系统的正常操作区域NOZ可以对应于商用车辆100的每个子系统的相应的预期状态或期望状态。能够通过在多个操作周期中使用来自传感器的数据从而确定子系统的正常操作区域NOZ。例如，可以在步骤460中确定一个或多个传感器信号的平均值。例如，在步骤460中，控制系统130可以在商用车辆100的多个操作周期内或多段行程内(例如，不少于五个/段、不少于十个/段、不少于二十个/段、不少于三十个/段等)从商用车辆100的子系统的传感器处接收数据。作为特别的示例，在步骤460中，控制系统130可以在商用车辆100的大约十个操作周期内监测并分析(例如取平均值)来自转向系统114的传感器的一个或多个传感器信号，例如来自转向系统114的扭矩和角度传感器150、流量传感器152、压力传感器154和温度传感器156中的一个或多个传感器的一个或多个传感器信号，以确定转向系统114的正常操作区域NOZ。在步骤460中，还可以监测来自马达系统110、传动系统112、制动系统116等系统的类似的一个或多个传感器信号，以确定相应系统的正常操作区域NOZ。

一旦在步骤420中和步骤430中建立了当前操作区域COZ和正常操作区域NOZ后，方法400可以包括将商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ与每个子系统的正常操作区域NOZ的相应边界进行比较。如上所述，商用车辆100的每个子系统的正常操作区域NOZ可以对应于商用车辆100的每个子系统相应的预期状态或期望状态，而当前操作区域COZ可以对应于商用车辆100的每个子系统相应的当前状态。方法400可以通过将商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ与每个子系统的相应正常操作区域NOZ进行比较，以检测商用车辆100的子系统中的异常。

在步骤420中，方法400可以包括确定商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ(例如在预定的时间段内)是否位于每个子系统的相应正常操作区域NOZ的标准偏差边界内。正常操作区域NOZ的标准偏差边界可以对应于商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ与每个子系统的相应正常操作区域NOZ之间的容许或允许的差异。因此，当商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ位于每个子系统的相应正常操作区域NOZ的标准偏差边界以内时，方法400可以确定子系统操作正常，并循环回到步骤410中。相反，当商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ不在每个子系统的相应正常操作区域NOZ的标准偏差边界之内时，方法400可以确定子系统在可以允许或可容许的范围之外操作。作为示例，当从步骤410中确定的转向系统114的当前操作区域COZ位于从步骤460中确定的转向系统114的正常操作区域NOZ的标准偏差边界之内时，控制系统130可以确定转向系统114操作正常。相反，当步骤410中的转向系统114的当前操作区域COZ不在步骤460中确定的转向系统114的正常操作区域NOZ的标准偏差边界之内或者位于该标准偏差边界之外时，控制系统130可以确定转向系统114在可允许或可容许的范围之外操作。应当理解，可以对步骤420处的预定时间段进行选择以避免出现误报，例如，以避免或限制当前操作区域COZ的瞬时值触发关于一个或多个子系统正在可容许或可允许的范围之外操作的指示。因此，例如，预定时间段可以是半秒(0.5s)、一秒(1s)、两秒(2s)等。

在步骤430中，方法400可以包括确定商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ(例如在预定的时间段内)是否位于每个子系统的相应正常操作区域NOZ的异常行为边界之内。正常操作区域NOZ的异常行为边界可以对应于用于识别商用车辆100的每个子系统的异常行为的阈值。因此，当商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ位于每个子系统的相应正常操作区域NOZ的异常行为边界之内时，方法400可以确定子系统在功能参数内操作，并在步骤450中记录异常事件(这将在下文中更详细地讨论)，并循环回到步骤410中。相反，当商用车辆100的每个子系统的当前操作区域COZ不在每个子系统的相应正常操作区域NOZ的异常行为边界之内或者位于该异常边界之外时，方法400可以确定子系统操作异常。作为示例，在步骤430中，当步骤410中所确定的转向系统114的当前操作区域COZ位于步骤460中所确定的转向系统114的正常操作区域NOZ的异常行为边界之内时，控制系统130可以确定转向系统114在功能参数内操作。相反，在步骤430中，当步骤410中所确定的转向系统114的当前操作区域COZ不在步骤460中所确定的转向系统114的正常操作区域NOZ的异常行为边界之内或者位于该异常行为边界之外时，控制系统130可以确定转向系统114操作异常。应当理解，可以步骤430中对预定时间段进行选择以避免出现误报，例如，避免或限制当前操作区域的瞬时值触发关于一个或多个子系统操作异常的指示。因此，例如，预定时间段可以是半秒(0.5s)、一秒(1s)、两秒(2s)等。

步骤420与步骤430之间的差别可能在于当前操作区域COZ与正常操作区域NOZ之间的差异程度。例如，可以选用子系统的正常操作区域NOZ的各标准偏差边界以帮助检测商用车辆100的子系统的正常操作。当商用车辆100的子系统的当前操作区域COZ位于该子系统的相应正常操作区域NOZ的标准偏差边界之内时，方法400可以按照该子系统操作正常的情况来进行操作。相反，当商用车辆100的子系统的当前操作区域COZ不在该子系统的相应正常操作区域NOZ的标准偏差边界之内时，方法400推进到步骤430处。此外，可以选用子系统的正常操作区域NOZ的各异常行为边界以帮助检测商用车辆100的子系统的异常操作。当商用车辆100的子系统的当前操作区域COZ不在子系统的相应正常操作区域NOZ的异常行为边界之内或者位于该异常行为边界之外时，方法400可以按照该子系统操作异常的情况来进行操作。相反，当商用车辆100的子系统的当前操作区域COZ位于子系统的相应正常操作区域NOZ的异常行为边界之内时，方法400可以按照子系统正常操作的情况来进行操作，但可以对正常操作区域NOZ进行更新，从而，例如考虑子系统的当前操作区域COZ与子系统的相应正常操作区域NOZ之间的差异。

例如，当商用车辆100的子系统的当前操作区域COZ位于子系统的相应正常操作区域NOZ的异常行为边界之内时，方法400可以在步骤450中记录异常事件，并循环回到步骤410中。在步骤450中记录异常事件可以帮助检测不准确的正常操作区域NOZ。例如，根据子系统内的损耗，正常操作区域NOZ可能需要随着时间的推移进行调整。当步骤450中所记录的异常事件的数量超过阈值数量时，可以在步骤452中对正常操作区域NOZ进行重新校准。因此，例如，当商用车辆100的子系统的当前操作区域COZ经常位于该子系统的相应正常操作区域NOZ的标准偏差边界之外，同时位于该子系统的正常操作区域NOZ的异常行为边界之内时，方法400可以在步骤452中对正常操作区域NOZ进行重新校准或调整。

相反地，在步骤430中，当商用车辆100的子系统的当前操作区域COZ(例如在预定时间段内)不在子系统的相应正常操作区域NOZ的异常行为边界之内或者位于该异常行为边界之外时，方法400可以包括在步骤440中经由主诊断信息来报告商用车辆100的子系统的异常行为。主诊断信息可以包括商用车辆100的每个子系统的状态，例如正常状态或异常状态。因此，每个子系统的当前诊断状态可以被合并在主诊断信息中，并且主诊断信息可以被传递至商用车辆100的每个子系统并且/或者由商用车辆100的每个子系统进行监测。当一个或多个子系统操作异常时，主诊断信息可以警告其他子系统出现这种异常状态。响应于主诊断信息中的一个或多个子系统的异常状态，可以对商用车辆100中一个或多个其他子系统的操作进行调整，以在尽管一个或多个子系统中出现异常状态的情况下确保商用车辆100的安全操作。例如，可以对商用车辆100的其他子系统的操作进行调整以使商用车辆100达到安全状态。主诊断信息可以是一系列逐步升级的信息，包括在下一次定期安排的时机请求服务、在当前行程结束时请求服务、将商用车辆100转换至跛行模式并返回家中、立即停靠路肩并使商用车辆100停下等。

此外，在步骤470中，方法400可以包括在控制系统130中为每个子系统预定并保存一个预定正常操作区域PNOZ。每个子系统的预定正常操作区域PNOZ可以基于每个子系统中相应的设计参数。因此，例如，预定正常操作区域PNOZ可以对应于正常操作区域NOZ的模型化期望值，而不是根据经验推导出(例如从步骤460中)的正常操作区域NOZ。可以在步骤460中建立起子系统的正常操作区域NOZ之前一直使用步骤470中的预定正常操作区域PNOZ。此外，在步骤480中，控制系统130可以将步骤460中的每个子系统的正常操作区域NOZ与步骤470中该子系统的相应的预定正常操作区域PNOZ进行比较。当步骤460中的每个子系统的正常操作区域NOZ与步骤470中相应的预定正常操作区域PNOZ相差超过限定容差时，控制系统130可以用步骤470中的预定正常操作区域PNOZ来替换步骤460中的正常操作区域NOZ，以用在例如步骤420和步骤430中。

利用方法400，控制系统130可以例如代替传统驾驶员以协助检测和/或修复商用车辆和/或自动化车辆中的车辆子系统异常。

图5为根据本发明另一示例性实施例的用于自动化车辆的诊断方法500的示意图。方法500可以在任何合适的车辆中使用或与任何合适的车辆一起使用。例如，方法500可以用于自动化乘用车辆(例如轿车、货车、卡车等)或自动化商用车辆(例如公共汽车、箱式卡车、农用车辆、工程车辆等)，或者与上述车辆一起使用。在某些示例实施例中，方法500可用于商用车辆100中或者与商用车辆100一起使用。特别地，可以对控制系统130进行编程以实施方法500。因此，下文以商用车辆100为背景更加详细地描述方法500。如下文中更详细地讨论的，方法500可以帮助检测和/或修复商用车辆100的子系统(例如，马达系统110、传动系统112、转向系统114和制动系统116中的一者或多者)中的异常。方法500类似于方法400，并且方法400、方法500的各个部分可以在某些示例实施例中组合使用。

在步骤510中，监测来自多个车辆子系统中第一车辆子系统的数据，以建立第一车辆子系统的当前操作区域COZ。作为示例，在步骤510中可以监测来自马达系统110、传动系统112、转向系统114和制动系统116中一者或多者的数据，以便建立当前操作区域COZ。例如，在步骤510中，控制系统130可以从商用车辆100的子系统内的传感器处接收数据。作为特别的示例，在步骤510中，控制系统130可以监测来自转向系统114的一个或多个传感器信号，例如监测来自转向系统114的扭矩和角度传感器150、流量传感器152、压力传感器154和温度传感器156中一者或多者的一个或多个传感器信号。在步骤510中，还可以监测来自马达系统110、传动系统112、制动系统116等系统的类似的一个或多个传感器信号以建立每个其他车辆子系统的当前操作区域COZ。

在步骤520中，确定商用车辆100的第一车辆子系统的当前操作区域COZ是否位于第一车辆子系统的正常操作区域NOZ的异常行为边界内。当第一车辆子系统的当前操作区域COZ位于第一车辆子系统的正常操作区域NOZ的异常行为边界之内时，方法500可以确定第一车辆子系统正常操作，并循环回到步骤510中。相反地，当第一车辆子系统的当前操作区域COZ在第一车辆子系统的正常操作区域NOZ的异常行为边界之外时，方法500可以确定第一车辆子系统操作异常并推进至步骤530处。

在步骤530中，发送载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息。在步骤530中，可以将通用主诊断信息传递至多个车辆子系统中的每个车辆子系统。因此，方法500可以有利地使用主诊断信息将第一车辆子系统的状态异常传递给商用车辆内的其他子系统。

在步骤530中，方法500还可以包括将载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息发送至远程计算设备。例如，参考图7，远程计算设备210可以设置在另一车辆200内，并且远程计算设备210可以通过车辆间网络220来接收载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息。因此，例如执法车辆和/或靠近商用车辆100的车辆可以通过车辆间网络220与商用车辆100通信，并收到第一车辆子系统状态异常的警告。作为另一个示例，远程计算设备240可以设置在基础设施建筑230内，并且远程计算设备240可以通过车辆-基础设施网络250来接收载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息。因此，例如，车辆检查员和/或远程健康监控服务可以通过车辆-基础设施网络250与商用车辆100通信，并收到表示第一车辆子系统状态异常的警告。

返回参考图5，在步骤540中，响应于在步骤530中接收到载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息，可以对多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统(例如，第一车辆子系统之外的子系统)的操作进行调节。因此，例如，当方法500检测到第一车辆子系统操作异常时，控制系统130和/或其他子系统可以改变商用车辆100的操作。例如，在步骤540处调节多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统的操作可能会让商用车辆100减速、变道、驶上路肩等。方法500还可以包括响应于接收到载有第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息来调度第一车辆子系统的服务。

本书面说明使用示例来公开本发明，其中包括最佳模式，并使得本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何所结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求书来限定，并且可以包括本领域技术人员所能想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求书的字面语言没有差异的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等同结构元件，则这些其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

附图标记列表

100 商用车辆

101 车轮

102 牵引车

104 拖车

110 马达系统

112 传动系统

114 转向系统

116 制动系统

120 传感器

122 前部传感器

122F 视野

124 前部侧面传感器

124F 视野

125 中部侧面传感器

125F 视野

126 后部侧面传感器

126F 视野

128 后部传感器

128F 视野

130 控制系统

132 计算设备

134 处理器

136 存储器

138 指令

139 数据

140 照明/警报系统

142 导航系统

144 定位系统

146 无线通信系统

150 扭矩和角度传感器

152 流量传感器

154 压力传感器

156 温度传感器

200 另一车辆

210 远程计算设备

220 车辆间网络

230 基础设施建筑

240 远程计算设备

250 车辆-基础设施网络

400 方法

500 方法

FDOT 前进方向

LG 纵向方向

FV 前部

RV 后部

LT 横向方向

LLS 左横向侧

LRS 右横向侧

Claims (19)

1.一种用于自动化车辆的诊断方法，所述诊断方法包括：

监测来自多个车辆子系统的第一车辆子系统的数据，以建立所述第一车辆子系统的当前操作区域；

响应于所述第一车辆子系统的所述当前操作区域在至少预定时间段内位于所述第一车辆子系统的正常操作区域的异常行为边界之外，发送载有所述第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息，通用的所述主诊断信息被发送至所述多个车辆子系统的每个车辆子系统；以及

响应于所述多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统接收到载有所述第一车辆子系统的所述异常状态的所述主诊断信息，调节所述多个车辆子系统中的所述至少第二车辆子系统的操作。

2.根据权利要求1所述的诊断方法，所述诊断方法进一步包括：

在所述第一车辆子系统的所述当前操作区域位于所述第一车辆子系统的所述正常操作区域的所述异常行为边界之内的情况下，每当所述第一车辆子系统的所述当前操作区域在至少所述预定时间段内位于所述第一车辆子系统的所述正常操作区域之外时，记录操作区域偏差事件；以及

响应于所记录的操作区域偏差事件的总数超过事件的阈值数量，调节所述第一车辆子系统的所述正常操作区域。

3.根据权利要求2所述的诊断方法，其中，所述第一车辆子系统的所述正常操作区域能够根据所述第一车辆子系统的损耗来调节。

4.根据权利要求1所述的诊断方法，所述诊断方法进一步包括基于来自所述第一车辆子系统的多个操作周期的数据来确定所述第一车辆子系统的所述正常操作区域。

5.根据权利要求4所述的诊断方法，所述诊断方法进一步包括当所确定的所述正常操作区域与预定的理论正常操作区域之间相差超过阈值容差时，则基于所述第一车辆子系统的设计参数，用所述预定的理论正常操作区域来替换所述第一车辆子系统的所确定的所述正常操作区域。

6.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，所述多个车辆子系统包括转向系统、制动系统和动力总成系统中的两者或更多者。

7.根据权利要求6所述的诊断方法，其中，所述第一车辆子系统包括所述转向系统，并且监测来自所述第一车辆子系统的数据包括监测来自所述转向系统的扭矩和角度传感器的信号。

8.根据权利要求7所述的诊断方法，其中，监测来自所述第一车辆子系统的数据还包括监测来自所述转向系统的流量传感器、压力传感器以及温度传感器中的一者或多者的信号。

9.根据权利要求1所述的诊断方法，所述诊断方法进一步包括将载有所述第一车辆子系统的所述异常状态的所述主诊断信息传输至远程计算设备。

10.根据权利要求9所述的诊断方法，其中，所述远程计算设备设置在另一车辆内，并且所述远程计算设备通过车辆间网络接收载有所述第一车辆子系统的所述异常状态的所述主诊断信息。

11.根据权利要求9所述的诊断方法，其中，所述远程计算设备设置在基础设施建筑内，并且所述远程计算设备通过车辆-基础设施网络接收载有所述第一车辆子系统的所述异常状态的所述主诊断信息。

12.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，调节所述多个车辆子系统中的所述至少第二车辆子系统的操作能降低车辆速度。

13.根据权利要求1所述的诊断方法，所述诊断方法进一步包括响应于接收到载有所述第一车辆子系统的所述异常状态的所述主诊断信息，调度所述第一车辆子系统的服务。

14.一种用于自动化车辆的诊断系统，所述诊断系统包括：

一个或多个处理装置；和

用于存储指令的一个或多个存储器，所述一个或多个存储器是非瞬态的计算机可读存储器，当所述指令由所述一个或多个处理装置执行时，所述指令使得所述一个或多个处理装置：

监测来自多个车辆子系统的第一车辆子系统的数据，以建立所述第一车辆子系统的当前操作区域，

响应于所述第一车辆子系统的所述当前操作区域在至少预定时间段内位于所述第一车辆子系统的正常操作区域的异常行为边界之外，生成载有所述第一车辆子系统的异常状态的主诊断信息以用于发送至所述多个车辆子系统的每个车辆子系统；并且

响应于所述多个车辆子系统中的至少第二车辆子系统接收到载有所述第一车辆子系统的所述异常状态的所述主诊断信息，请求调节所述多个车辆子系统中的所述至少第二车辆子系统的操作。

15.根据权利要求14所述的诊断系统，其中，当所述指令由所述一个或多个处理装置执行时，所述指令还使得所述一个或多个处理装置：

在所述第一车辆子系统的所述当前操作区域位于所述第一车辆子系统的所述正常操作区域的所述异常行为边界之内的情况下，每当所述第一车辆子系统的所述当前操作区域在至少所述预定时间段内位于所述第一车辆子系统的所述正常操作区域之外时，记录操作区域偏差事件；并且

响应于所记录的操作区域偏差事件的总数超过事件的阈值数量，调节所述第一车辆子系统的所述正常操作区域。

16.根据权利要求14所述的诊断系统，其中，当所述指令由所述一个或多个处理装置执行时，所述指令还使得所述一个或多个处理装置基于来自所述第一车辆子系统的多个操作周期的数据来确定所述第一车辆子系统的所述正常操作区域。

17.根据权利要求16所述的诊断系统，其中，当所述指令由所述一个或多个处理装置执行时，所述指令还使得所述一个或多个处理装置在所确定的所述正常操作区域与预定的理论正常操作区域之间相差超过阈值容差时，基于所述第一车辆子系统的设计参数，用所述预定的理论正常操作区域来替换所述第一车辆子系统的所确定的所述正常操作区域。

18.根据权利要求14所述的诊断系统，其中，所述多个车辆子系统包括转向系统、制动系统和动力总成系统中的两者或更多者。

19.根据权利要求18所述的诊断系统，其中，所述第一车辆子系统是所述转向系统，并且，来自所述第一车辆子系统的所述数据来自所述转向系统的扭矩和角度传感器、流量传感器、压力传感器，以及温度传感器中的一者或者多者。

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