CN116279556A - 一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，包括智能驾驶控制器、中央网关和液晶显示屏，所述智能驾驶控制器驱动所述液晶显示屏显示自动驾驶、以及提醒驾驶员接管驾驶权的图像信息；还包括用于提醒驾驶员接管的报警灯带，所述中央网关和智能驾驶控制器都可以驱动报警灯带以提醒驾驶员接管驾驶权，默认以智能驾驶控制器为报警灯带主驱动、中央网关为报警灯带备驱动；所述中央网关和智能驾驶控制器互相校验、检查，确保当所述智能驾驶控制器或者中央网关出现故障的时候，所述中央网关或者智能驾驶控制器能够点亮报警灯带提醒驾驶员接管驾驶权。有益效果是出现故障时、确保提醒驾驶员接管信号不丢失。
Description
【技术领域】
本发明涉及智能汽车技术领域，具体涉及一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统。
【背景技术】
随着自动驾驶技术的推动，人类越来越依赖自动驾驶技术。大算力芯片和舱驾一体控制芯片成为主流，但是目前的自动驾驶系统，依然存在局限性，为提高行驶安全，需要驾驶员在特殊情况下接管。当车辆需要驾驶员接管的时候，如果驾驶员未及时接管车辆，可能造成碰撞等危害事件发生。
图1是现有智能驾驶大算力芯片控制系统框架图。如附图1所示，当前智能驾驶大算力芯片控制系统，主要通过图像驱动液晶显示屏将提醒驾驶员接管的信息显示到液晶显示屏上。上述，现有的智能驾驶控制器系统设计方案中难以达成如下高可靠性的控制要求：1)图像信号错误的时候，不丢失提醒驾驶员接管的报警信息；2)图像驱动故障的时候，不丢失提醒驾驶员接管的报警信息；3)智能驾驶控制器出现故障时候，不丢失提醒驾驶员接管的报警信息。
也就是说，由于图像传输错误，音频信号错误、甚至智能驾驶控制器故障等原因，可能导致提醒驾驶员接管信息丢失，最终导致驾驶员未及时接管车辆而发生交通事故。
为实现更高可靠性的提醒驾驶员接管控制系统，即当智能驾驶系统需要驾驶员接管的时候能够确保提醒驾驶员接管的报警信号能够准确及时的发出，不会因为系统性失效或者随机硬件失效而导致提醒驾驶员接管信号丢失，则需要全新的设计方案。
本发明针对现有智能驾驶大算力芯片控制系统容易导致提醒驾驶员接管信号丢失的技术问题，对提醒驾驶员接管的智能驾驶系统进行了技术改进。
【发明内容】
本发明的目的是，提供一种出现故障时、确保提醒驾驶员接管信号不丢失的智能驾驶系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，包括智能驾驶控制器、中央网关和液晶显示屏，所述智能驾驶控制器和中央网关通过以太网、CAN总线或者CANFD总线连接通讯，所述智能驾驶控制器驱动所述液晶显示屏显示自动驾驶、以及提醒驾驶员接管驾驶权的图像信息；还包括用于提醒驾驶员接管的报警灯带，所述中央网关和智能驾驶控制器都可以驱动报警灯带以提醒驾驶员接管驾驶权，默认以智能驾驶控制器为报警灯带主驱动、中央网关为报警灯带备驱动；所述中央网关和智能驾驶控制器互相校验、检查，确保当所述智能驾驶控制器或者中央网关出现故障的时候，所述中央网关或者智能驾驶控制器能够点亮报警灯带提醒驾驶员接管驾驶权。
优选地，所述报警灯带布置在所述液晶显示屏周边一圈。
优选地，所述报警灯带是红色LED灯带。
优选地，所述智能驾驶控制器包括大算力智能驾驶控制芯片及周边器件，所述大算力智能驾驶控制芯片包括用于接收图像并进行软件处理获得图像信息的图像软件处理模块、用于发送图像信息给液晶显示屏的图像驱动、用于驱动报警灯带的报警驱动、用于收集图像软件处理模块故障信息的芯片故障信息收集模块、以及用于将故障信息发送给中央网关的通信口。
优选地，所述图像软件处理模块包括图像处理模块、人工智能感知模块和融合规划模块。
优选地，所述智能驾驶控制器和中央网关上电自检过程步骤如下：
Z1、上电后，所述智能驾驶控制器驱动所述报警灯带闪烁，提示正在自检；
Z2、所述智能驾驶控制器自检，确认图像处理模块、人工智能感知模块和融合规划模块能够正常启动；
Z3、同时，所述中央网关自检，确认整车状态，整车通信；
Z4、所述智能驾驶控制器自检通过后，发送校验正常心跳信号signal A给中央网关并保持；
Z5、所述中央网关自检通过后，发送校验正常心跳信号signal B送给智能驾驶控制器并保持；
Z6、自检完成，所述智能驾驶控制器关闭所述报警灯带。
优选地，所述报警灯带以ON和OFF时间不同的周期闪烁方式提示正在自检；所述signal A和signal B以每隔固定周期发送一帧CAN/CANFD信号进行保持。
优选地，所述中央网关正常运行模式下校验过程步骤如下：
W1、中央网关在正常接收所述智能驾驶控制器发送的signal A信号后，如果signal A信号校验未通过或者signal A信号中智能驾驶控制器状态字段报告异常，所述中央网关驱动所述报警灯带提醒驾驶员接管驾驶权；
W2、如果中央网关没有正常收到所述智能驾驶控制器发送的signal A信号，所述中央网关驱动所述报警灯带提醒驾驶员接管驾驶权。
优选地，所述signal A帧包括智能驾驶控制器状态、随机数、校验码和RC字段，其中，RC为0-0xff，随机数为0-0xffff之间随机产生的数；采用如下算法产生校验码，首先，根据随机数生成矩阵O[i][j]，其中，O[A][A]＝0xAA，O[B][B]＝0xBB，其他矩阵元素为0x55，然后，根据K[i][j]＝O[(i+j)％4][j]生成新的矩阵，以K[B][B]和K[A][A]作为校验码。
优选地，所述智能驾驶控制器正常运行模式下校验过程如下：所述智能驾驶控制器芯片故障信息收集模块收集图像处理模块、人工智能感知模块和融合规划模块故障信息；当出现故障时候，所述智能驾驶控制器驱动所述报警灯带提醒驾驶员接管驾驶权。
本发明一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统有益效果如下：当车辆智能驾驶控制系统及其相关转向刹车动力出现故障时、确保提醒驾驶员接管信号不丢失，提高智能驾驶安全性，避免智能驾驶系统造成的交通事故，保障智能化网联化汽车的安全性，提升城市交通安全性，具体的，1、建立了一套高鲁棒性的提醒驾驶员接管的控制系统方案，可保证当智能驾驶系统出现故障时候能够提醒驾驶员接管；2、当智能驾驶控制器在传输图像出现错误的时候，保证提醒驾驶员接管的报警灯带不会丢失报警信息，点亮报警灯；3、当智能驾驶控制器出现故障无法点亮提醒驾驶员接管的报警灯带的时候，网关能够点亮报警灯。
【附图说明】
图1是现有智能驾驶大算力芯片控制系统框架图。
图2是一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统框图。
图3是一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统工作原理图。
图4是一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统控制流程图。
【具体实施方式】
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明构思的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
实施例
本实施例实现。
本实施例系统针对现有智能驾驶大算力芯片控制系统技术缺陷，适用于带有自动驾驶功能的车辆，提醒驾驶员接管，集中解决的技术问题体现在以下几点：
1、针对SoC芯片直接驱动显示屏，无法保证图像信息准确不遗漏，采用独立驱动报警灯带的方式，提醒驾驶员接管，防止由于系统性或者随机硬件失效导致的图像信息错误或者图像信息丢失，从而导致驾驶员未及时接管；
2、针对直接驱动显示屏的SoC芯片故障，无法驱动显示屏，采用中央网关监控，当中央网关接收到直接驱动显示屏的SoC芯片故障的错误报警信息，或者未收到直接驱动显示屏的SoC芯片正常的信息，中央网关驱动报警灯带，提醒驾驶员接管；
3、系统鲁棒性强，可确保不会丢失提醒驾驶员接管的报警灯带点亮功能，大大提升智能驾驶系统的安全性。
本实施例系统关键技术构思：多重错误检测机制，确保当智能驾驶系统出现错误的时候，不会丢失提醒驾驶员接管的提示信息，确保图像信息丢失或者错误的时候，依然能够确保提醒驾驶员接管车辆，确保芯片故障的时候，能够提醒驾驶员接管，不会丢失提醒驾驶员接管的报警信息给驾驶员。
一、本实施例系统架构设计-主要单元模块
图2是一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统框图。如附图2所示，本实施例系统包含如下主要组成单元：
①、液晶显示屏：主要显示图像信息，自动驾驶路况显示，车速显示，提醒驾驶员接管等；
②、报警灯带(布置在显示屏框周边)，该等带可以是LED直驱的一圈显示灯，可以控制颜色，提高用户体验，在本实施例中，主要用做红色显示，提醒驾驶员接管车辆；
⑥、中央网关：中央网关接收智能驾驶控制器(SoC芯片)及其他车辆信息，判断是否需要点亮安全报警灯带，如果网关发现故障可驱动报警灯带。
本实施例系统包括智能驾驶控制器，所述智能驾驶控制器包括大算力智能驾驶控制芯片及周边器件，所述大算力智能驾驶控制芯片包括以下部件：
③、图像驱动：发送图像信息给液晶显示屏；
④、报警驱动：用于驱动报警灯带；
⑤、通信口，主要将通信信息、错误信息发送给中央网关，支持以太网和CAN总线接口；
⑦、芯片故障信息收集模块：收集摄像头(camara sensor)采集图像的各图像软件处理模块的故障信息，所述软件处理模块包括：图像处理(Image processing)模块，人工智能感知(AI perception)模块和融合规划(Fusion planning)模块。
二、本实施例系统主要控制信号描述
1、图像驱动：控制液晶显示屏的图像信息；
2、报警驱动：直接驱动报警灯带；
3、ETH/CAN/CANFD通信口：发送故障信息给网关；
其中，智能驾驶控制器发给网关的信号称为signal A，网关发给智能驾驶控制器的信号称为signal B。
三、本实施例系统工作目标
提醒驾驶员接管不会遗漏，当需要驾驶员接管的时候，能够点亮报警灯带，确保安全该安全灯带可以由网关或SoC控制芯片点亮报警灯，有2层安全设计，确保当出现故障的时候，报警灯带一定能够被点亮。
四、本实施例系统工作原理
图3是一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统工作原理图。如附图3所示：本实施例网关和智能驾驶控制器互相校验，网关和智能驾驶控制器都可以直接驱动提醒驾驶员接管，即：
1、当驱动显示的智能驾驶控制器正常的时候，智能驾驶控制器检测到故障需要驾驶员接管的时候，智能驾驶控制器直接驱动提醒驾驶员接管的显示灯带，此时网关未有失效；
2、当驱动显示的智能驾驶控制器出现故障的时候，网关检测到故障，或者接收到故障驱动显示的智能驾驶控制器发出的故障信息的时候，网关驱动提醒驾驶员接管的显示灯带；
3、当驱动显示的智能驾驶控制器检测到网关故障时候，智能驾驶控制器直接驱动提醒驾驶员接管的显示灯带。
五、本实施例系统安全控制的流程
图4是一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统控制流程图。如附图4所示，本实施例系统安全控制的步骤如下：
1、上电自检
智能驾驶控制器和网关的自检；网关和智能驾驶控制器完成握手协议，确认网关和智能驾驶控制器能够正常握手，网关能收到智能驾驶控制器正常的通信信息，当自检完成后，关闭报警灯带(关闭安全灯带的报警点亮)。其具体步骤如下：
A、系统上电后，默认以智能驾驶控制器为主，网关为监控智能驾驶控制器，在自检完成前，报警灯带3秒ON，1秒OFF；
B、上电后智能驾驶控制器自检，确认Image processing，AI perception和Fusionplanning模块能够正常启动；
C、同时，上电后网关自检，确认整车状态，整车通信；
D、当智能驾驶控制器通过后，智能驾驶控制器发送校验正常心跳信号，采用每10ms发送一帧CAN信号(signal A)，开始发送给网关，之后系统运行阶段信号一直保持(除非智能驾驶控制器发生故障导致该信号异常)；
E、当网关自检通过后，网关发送校验正常心跳信号，采用每10ms发送一帧CAN信号(signal B)，开始发送给智能驾驶控制器，之后系统运行阶段信号一直保持(除非网关发生故障导致该信号异常)。
2、正常运行模式下任务执行流程
A、网关校验
网关在正常接收智能驾驶芯片发送的signalA信号后，判断系统的状态是否正常，为防止恶意攻击、或者非法传输校验数据，signal A采用如下的校验算法：
| 信息内容 | 随机数 | 校验码 | RC |
其中，RC为0-FF，随机数为0-0xffff之间的随机数、如0xAABB；
首先，根据随机数生成矩阵O[i][j]，其中，O[A][A]＝0xAA，O[B][B]＝0xBB，其他为0x55：
然后，根据以下算法生成新的矩阵：K[i][j]＝O[(i+j)％4][j]，然后提醒该矩阵中的k[B][B]，和K[A][A]，作为校验码，其中，％是求余运算符，也叫模除运算符，用于求余数。
如果网关没有收到智能驾驶控制器发送的signal A信号1s后，网关直接点亮提醒驾驶员接管报警灯(带)。
B、智能驾驶控制器校验
如附图2所示，智能驾驶控制器收集Image processing，AI perception和Fusionplanning模块故障信息，当出现故障时候，直接点亮驾驶员接管报警灯(带)。
本实施例有益效果是：
1)建立了一套高鲁棒性的提醒驾驶员接管的控制系统方案，可保证当智能驾驶控制器出现故障时候能够提醒驾驶员接管；
2)当智能驾驶控制器在传输图像出现错误的时候，保证提醒驾驶员接管的报警灯带不会丢失报警信息，点亮报警灯；
3)当智能驾驶控制器出现故障无法点亮提醒驾驶员接管的报警灯带的时候，网关能够点亮报警灯。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，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。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，包括智能驾驶控制器、中央网关和液晶显示屏，所述智能驾驶控制器和中央网关通过以太网、CAN总线或者CANFD总线连接通讯，所述智能驾驶控制器驱动所述液晶显示屏显示自动驾驶、以及提醒驾驶员接管驾驶权的图像信息；其特征在于：还包括用于提醒驾驶员接管的报警灯带，所述中央网关和智能驾驶控制器都可以驱动报警灯带以提醒驾驶员接管驾驶权，默认以智能驾驶控制器为报警灯带主驱动、中央网关为报警灯带备驱动；所述中央网关和智能驾驶控制器互相校验、检查，确保当所述智能驾驶控制器或者中央网关出现故障的时候，所述中央网关或者智能驾驶控制器能够点亮报警灯带提醒驾驶员接管驾驶权。
2.根据权利要求1所述的一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，其特征在于：所述报警灯带布置在所述液晶显示屏周边一圈。
3.根据权利要求2所述的一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，其特征在于：所述报警灯带是红色LED灯带。
4.根据权利要求1所述的一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，其特征在于：所述智能驾驶控制器包括大算力智能驾驶控制芯片及周边器件，所述大算力智能驾驶控制芯片包括用于接收图像并进行软件处理获得图像信息的图像软件处理模块、用于发送图像信息给液晶显示屏的图像驱动、用于驱动报警灯带的报警驱动、用于收集图像软件处理模块故障信息的芯片故障信息收集模块、以及用于将故障信息发送给中央网关的通信口。
5.根据权利要求4所述的一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，其特征在于：所述图像软件处理模块包括图像处理模块、人工智能感知模块和融合规划模块。
6.根据权利要求5所述的一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，其特征在于所述智能驾驶控制器和中央网关上电自检过程步骤如下：
Z1、上电后，所述智能驾驶控制器驱动所述报警灯带闪烁，提示正在自检；
Z2、所述智能驾驶控制器自检，确认图像处理模块、人工智能感知模块和融合规划模块能够正常启动；
Z3、同时，所述中央网关自检，确认整车状态，整车通信；
Z4、所述智能驾驶控制器自检通过后，发送校验正常心跳信号signalA给中央网关并保持；
Z5、所述中央网关自检通过后，发送校验正常心跳信号signal B送给智能驾驶控制器并保持；
Z6、自检完成，所述智能驾驶控制器关闭所述报警灯带。
7.根据权利要求6所述的一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，其特征在于：所述报警灯带以ON和OFF时间不同的周期闪烁方式提示正在自检；所述signalA和signal B以每隔固定周期发送一帧CAN/CANFD信号进行保持。
8.根据权利要求7所述的一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，其特征在于所述中央网关正常运行模式下校验过程步骤如下：
W1、中央网关在正常接收所述智能驾驶控制器发送的signalA信号后，如果signal A信号校验未通过或者signal A信号中智能驾驶控制器状态字段报告异常，所述中央网关驱动所述报警灯带提醒驾驶员接管驾驶权；
W2、如果中央网关没有正常收到所述智能驾驶控制器发送的signalA信号，所述中央网关驱动所述报警灯带提醒驾驶员接管驾驶权。
9.根据权利要求8所述的一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，其特征在于：所述signal A帧包括智能驾驶控制器状态、随机数、校验码和RC字段，其中，RC为0-0xff，随机数为0-0xffff之间随机产生的数；采用如下算法产生校验码，首先，根据随机数生成矩阵O[i][j]，其中，O[A][A]＝0xAA，O[B][B]＝0xBB，其他矩阵元素为0x55，然后，根据K[i][j]＝O[(i+j)％4][j]生成新的矩阵，以K[B][B]和K[A][A]作为校验码。
10.根据权利要求7所述的一种提醒驾驶员接管的安全智能驾驶系统，其特征在于所述智能驾驶控制器正常运行模式下校验过程如下：所述智能驾驶控制器芯片故障信息收集模块收集图像处理模块、人工智能感知模块和融合规划模块故障信息；当出现故障时候，所述智能驾驶控制器驱动所述报警灯带提醒驾驶员接管驾驶权。
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