CN116449802A - 一种控制系统故障诊断装置、方法及计算机程序产品 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种控制系统故障诊断装置、方法及计算机程序产品，应用于车辆，所述装置包括至少一个处理器，所述处理器执行如下步骤：采集底盘信息、规划轨迹信息、定位信息作为输入信息输入，并采集上一帧的控制指令；基于输入信息进行一般项检测，一般项检测为对输入信息按照预设的合理性判断逻辑判断输入信息是否合理的检测；基于所述控制指令和输入信息进行特定项检测，特定项检测包括基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围；基于一般项检测或特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障。本申请为输入控制系统的输入信息的完备性和可靠性提供了保障。
Description
技术领域
本申请属于汽车技术领域，尤其涉及一种控制系统故障诊断装置、方法及计算机程序产品。
背景技术
控制系统是智能车辆实现多等级辅助驾驶的重要环节，实现车辆自动化控制离不开智能车辆控制程序。在智能车辆控制程序中，通常将底盘、规划轨迹和定位等信息输入控制程序单元，计算并输出油门、刹车、方向盘和档位等控制指令。
智能车辆的控制程序单元对输入信息十分敏感，若出现输入信息缺失或者有误的代码故障，控制程序单元将无法进入计算流程，或者无法计算出可靠的控制指令，导致智能车辆执行机构响应出现异常。这种车辆的异常响应，在城区或者高速等应用场景将给驾驶员和行人带来严重的安全威胁。
目前程序控制模块中与代码故障诊断相关的部分，只有输入信息空指针和时间戳两类检测项，这两类检测项仅能保证输入到控制模块的输入信息不缺失，无法保证输入信息的可靠性，更无法保证控制模块依靠输入信息能够计算出可靠的控制指令。
发明内容
本申请的目的是提供一种控制系统故障诊断系统、方法及设备，用以保障输入控制系统的输入信息的可靠性和车辆的行驶安全。
第一方面，本申请提供了一种控制系统故障诊断装置，所述装置应用于车辆，所述装置包括至少一个处理器；所述至少一个处理器能够执行如下步骤：
采集底盘信息、规划轨迹信息、定位信息作为输入信息输入，并采集上一帧的控制指令；
基于所述输入信息进行一般项检测，所述一般项检测为对所述输入信息按照预设的合理性判断逻辑判断所述输入信息是否合理的检测；
基于所述控制指令和所述输入信息进行特定项检测，所述特定项检测包括基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围；
基于所述一般项检测或所述特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障。
在一个或多个实施例，所述特定项检测还包括轨迹规划检测；
所述轨迹规划检测包括：
基于所述规划轨迹信息、所述车辆的当前状态及所述车辆对所述控制指令的响应能力，判定规划的车辆行驶轨迹及行驶参数是否处于车辆预设的能力范围内。
在一个或多个实施例，所述处理器基于所述一般项检测和特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障，包括：
若检测到所述输入信息通过所述一般项检测和所述特定项检测，将所述输入信息输入控制程序单元，由所述控制程序单元基于所述输入信息计算下一帧控制指令；
若所述控制程序单元成功计算下一帧控制指令，确定所述车辆的控制系统未出现故障；
若检测到所述输入信息未通过所述一般项检测或所述特定项检测，或者检测到所述控制程序单元计算下一帧控制指令失败，确定所述车辆的控制系统出现故障。
在一个或多个实施例，所述一般项检测包括空指针检测和时间戳检测中的至少一项，其中：
所述空指针检测用于检测所述输入信息是否存在缺失；
所述时间戳检测用于检测各项输入信息自带时间戳之间的差值，是否处于预先设定的容忍范围内，所述各项输入信息自带时间戳用于表示所述各项输入信息的产生时间。
在一个或多个实施例，所述处理器基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围，包括：
基于所述上一帧的控制指令及上一帧测量的车辆状态预测当前车辆状态的预测值，基于所述输入信息确定当前车辆状态的测量值；
基于所述预测值与所述测量值确定所述车辆对所述控制指令的响应能力，判断所述车辆对所述控制指令的响应能力是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
在一个或多个实施例，所述输入信息包括底盘信息和定位信息中的至少一项，所述特定项检测包括底盘响应检测、定位异常检测中的至少一类，其中：
所述底盘响应检测包括：
基于所述底盘信息及所述上一帧的控制指令，计算并判断转向机构/加减速机构的零点漂移程度、响应延迟时间和控制指令响应准确度是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围，其中，所述转向机构包括方向盘和前轮转角，所述加减速机构包括油门和刹车；
所述定位异常检测包括：
基于所述定位信息及所述上一帧的控制指令，计算所述车辆当前定位的预测值以及所述车辆当前定位的测量值，并判断所述车辆当前定位是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
在一个或多个实施例，所述基于所述规划轨迹信息、所述车辆的当前状态及所述车辆对所述控制指令的响应能力，判定规划的车辆行驶轨迹及行驶参数是否处于车辆预设的能力范围内，包括：
检测规划轨迹的加减速度最大值、加减速度频率以及规划轨迹的曲率是否满足所述车辆对所述控制指令的响应范围。
在一个或多个实施例，所述处理器确定所述车辆的控制系统出现故障后，所述处理器还用于：
对于一般项检测对应的故障，根据一般项检测的各输入信息项对应的故障隔离措施进行故障隔离；
对于特定项检测对应的故障，根据不同特定项检测故障分类中故障类型对应的故障隔离措施进行故障隔离。
对于控制程序单元对应的故障，根据预设的控制程序单元异常情况对应的故障隔离措施进行故障隔离；
若一般项检测的各输入信息项、不同特定项检测故障分类中故障类型及预设的控制程序单元异常情况对应的故障隔离措施均无法进行故障隔离，根据预设的紧急处理故障隔离措施进行故障隔离。
第二方面，本申请提供了一种控制系统故障诊断方法，所述方法包括：
采集底盘信息、规划轨迹信息、定位信息作为输入信息输入，并采集上一帧的控制指令；
基于所述输入信息进行一般项检测，所述一般项检测为对所述输入信息按照预设的合理性判断逻辑判断所述输入信息是否合理的检测；
基于所述控制指令和所述输入信息进行特定项检测，所述特定项检测包括基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围；
基于所述一般项检测或所述特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，当所述计算机程序/指令处理器被执行时实现如第二方面所述的方法。
本申请提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请提供一种控制系统故障诊断装置、方法及计算机程序产品，通过增加特定检测项完善了故障检测类别，为输入控制系统的输入信息的完备性和可靠性提供了保障。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的控制系统故障诊断装置示意图；
图2为本申请实施例提供的输入信息检测流程示意图；
图3为本申请实施例提供的故障类别及故障隔离措施的对应关系示意图；
图4为本申请实施例提供的控制系统故障诊断流程图；
图5为本申请实施例提供的控制系统故障诊断方法流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例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它实施例，都属于本申请保护的范围。
控制系统是智能车辆实现多等级辅助驾驶的重要环节，实现车辆自动化控制离不开智能车辆控制程序。在智能车辆控制程序中，通常将底盘、规划轨迹和定位等信息输入控制程序单元，计算并输出油门、刹车、方向盘和档位等控制指令并输出。
智能车辆的控制程序单元对输入信息十分敏感，然而，在智能车辆控制系统运行过程中，由于各模块节点之间的通信问题或者上游模块自身错误，偶尔会出现控制模块输入信息缺失或者有误等故障，若出现输入信息缺失或者有误的代码故障，控制程序单元将无法进入计算流程或者无法计算出可靠的控制指令，导致智能车辆执行机构响应出现异常。这种车辆的异常响应，在城区或者高速等应用场景将给驾驶员和行人带来严重的安全威胁。因此，在控制程序单元代码内部，增加代码故障的检测和隔离，对提高控制模块的鲁棒性和增强智能车辆的行驶安全性显得十分重要。
在相关技术的程序控制模块中与代码故障诊断相关的部分，只有输入信息空指针和时间戳两类检测项，这两类检测项仅能保证输入到控制模块的输入信息不缺失，无法保证输入信息的可靠性，更无法保证控制模块依靠输入信息能够计算出可靠的控制指令。另外，程序控制模块检测出代码故障后，相应的故障隔离措施仅为直接进入紧急停车状态，在一些高速跟车场景，直接进入紧急停车状态，存在被追尾的风险。因此，这种故障隔离措施并不是一种理想的故障隔离方案。
由上分析可知，从程序代码层面出发，智能车辆控制系统的故障诊断能力尚处于初级阶段。目前面临以下技术问题：
1)故障诊断在控制程序单元中没有形成一个完整的框架体系；
2)故障检测项过于单一，无法保障输入控制程序单元的信息的可靠性；
3)故障隔离措施过于粗暴，无法保障控制程序单元的计算安全和智能车辆的行驶安全。
鉴于上述问题，本申请提供一种控制系统故障诊断装置、方法及计算机程序产品，通过增加特定检测项完善了故障检测类别，为输入控制系统的输入信息的完备性和可靠性提供了保障的同时，增加了故障隔离措施，使控制系统具备一定的代码故障自消除能力，提升了控制系统的容错能力。
如图1所示，为本申请实施例提供的控制系统故障诊断装置示意图，所述装置100应用于车辆，所述装置100包括至少一个处理器101；所述至少一个处理器101执行以下步骤：
步骤1，采集底盘信息、规划轨迹信息、定位信息作为输入信息输入，并采集上一帧的控制指令；
步骤2，基于所述输入信息进行一般项检测，所述一般项检测为对所述输入信息按照预设的合理性判断逻辑判断所述输入信息是否合理的检测；
步骤3，基于所述控制指令和所述输入信息进行特定项检测，所述特定项检测包括基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围；
步骤4，基于所述一般项检测或所述特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障。
车辆的控制系统在基于采集的底盘信息、规划轨迹信息、定位信息计算生成控制指令之前，需要检测各项输入信息是否合理可靠，进而保证能够计算出合理的控制指令。
本申请实施例通过设置一般项检测和特殊项检测来检测各项输入信息是否合理可靠。
其中，基于所述一般项检测可以检测各项输入信息本身是否合理，如各项输入信息是否有缺失以及各项输入信息的采集时间是否同步等，都可以通过在一般项检测中设置相应的一般检测项来判断；而特殊项检测可以检测通过一般项检测的各项输入信息对应的车辆状态是否符合设定的范围，若各项输入信息对应的车辆状态处于设定的范围则代表各项输入信息是合理可靠的，此时各项输入信息可以用来计算控制指令。
下面本申请实施例对一般项检测和特殊项检测进行详细说明。
1)一般项检测
一般项检测设置的基准可以理解为仅需对输入信息进行判断处理，或者对输入信息进行如加减乘除这样的简单计算后再进行判断处理。示例性的，所述一般项检测可以检测各项输入信息是否有缺失以及各项输入信息的采集时间是否同步等。
作为一种可行的实施方式，所述一般项检测包括空指针检测和时间戳检测中的至少一项，其中：
所述空指针检测用于检测所述输入信息是否存在缺失；
所述时间戳检测用于检测各项输入信息自带时间戳之间的差值，是否处于预先设定的容忍范围内，所述各项输入信息自带时间戳用于表示所述各项输入信息的产生时间。
在一个或多个实施例中，上述步骤2中一般检测项所检测的输入信息为设定采样周期内采集的信息。所述空指针检测用于检测所述底盘信息、规划轨迹信息、定位信息及下一帧控制指令是否为空，若某项信息指针为空则代表该项信息缺失；所述时间戳检测用于包括检测底盘信息、规划轨迹信息及定位信息的各项输入信息时间戳的差值，是否处于预先设定的容忍范围内，如预先设定的容忍范围是(0s,0.5s)，底盘信息的时间戳是1.2s，定位信息的时间戳是1.3s，二者的时间戳差值为0.1s，即二者的时间戳差值处于预先设定的容忍范围内，可以认为底盘信息和定位信息是同时采集的。
在一个或多个实施例中，上述步骤2中一般检测项所检测的输入信息还可以包括设定采样周期内采集的其他模块的信息，上述一般检测项还可以包括其他按照预设的合理性判断逻辑判断所述输入信息是否合理的检测，具体根据实际需求设定，本申请对此不作限定。
输入信息通过所有一般检测项后，需要再进行特定项检测，若所述输入信息未通过任意一项一般检测项，则所述输入信息不可靠，无法使用。
2)特定项检测
特定项检测的设置基准是需要根据对输入信息、上一帧的控制指令进行数理统计运算后得出的结果，来判断所述输入信息是否合理可靠。
在车辆的控制系统运行期间，会不断地产生控制指令对车辆的行驶状态进行控制。一方面，由于车辆本身存在的机械误差和环境因素的影响，控制指令所规划出的行驶状态和实际测量到的行驶状态之间是存在偏差的。因此，控制系统需要基于车辆对控制指令的响应能力，检测这种偏差是否处于预设的范围内，来判断车辆当前对控制指令的响应能力是否满足需求，若满足则代表当前车辆行驶正常，若不满足则代表当前车辆需要校正；
另一方面，基于车辆对控制指令的响应能力，需要判断控制指令所规划的车辆行驶状态是否处于车辆对控制指令的响应能力范围内。如果控制指令所规划的车辆行驶状态处于车辆对控制指令的响应能力范围内，代表所述控制指令所规划的车辆行驶状态是合理可行的，所述控制指令可以被车辆响应，反之则代表所述控制指令所规划的车辆行驶状态是不合理的，所述控制指令无法被车辆响应。
因此，在车辆不断地产生控制指令对车辆的行驶状态进行控制期间，车辆的控制系统需要基于车辆对控制指令的响应能力，判定输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
在本申请实施例中，通过设置特定项检测，基于车辆对控制指令的响应能力，判定输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
作为一种可选的实施方式，所述处理器基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围，主要包括两种方式：
方式一、基于所述上一帧的控制指令及上一帧测量的车辆状态预测当前车辆状态的预测值，基于所述输入信息确定当前车辆状态的测量值；基于所述预测值与所述测量值确定所述车辆对所述控制指令的响应能力，判断所述车辆对所述控制指令的响应能力是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
在一个或多个实施例中，设置底盘响应检测和定位异常检测这两类特定项检测，通过比较底盘信息或定位信息所对应的车辆状态的预测值和测量值，来判断车辆当前对已被执行的控制指令的响应能力是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
下面对底盘响应检测和定位异常检测这两类特定项检测进行说明。
1)底盘响应检测
基于所述底盘信息及所述上一帧的控制指令，计算并判断转向机构/加减速机构的零点漂移程度、响应延迟时间和控制指令响应准确度是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围，示例性的，所述转向机构包括方向盘和前轮转角，所述加减速机构包括油门和刹车；
示例性的，对于方向盘的响应延迟时间，若所述控制指令对应的预设响应时间范围是(0s，0.2s)，若上一帧的控制指令的发送时刻为0s，以及，基于底盘信息确定的响应上一帧控制指令的时刻为0.15s，则方向盘的响应延迟时间为0.15s，方向盘的响应延迟时间满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
上述转向机构/加减速机构的零点漂移程度、响应延迟时间和控制指令响应准确度等指标的计算可以采用现有方式进行计算，本申请实施例不再详述。
2)定位异常检测
进行定位异常检测时，需要基于所述定位信息及所述上一帧的控制指令，计算所述车辆当前定位的预测值以及所述车辆当前定位的测量值，并判断所述车辆当前定位是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
其中，若所述车辆当前定位的预测值以及测量值之间偏差过大，超出了所述控制指令对应的预设的车辆定位的响应范围，代表车辆当前定位异常，输入的定位信息有误，需要校正。
方式二、规划轨迹检测
如前所述，在车辆的控制系统运行期间，控制程序单元需要基于输入信息生成控制指令，而控制系统还需要基于车辆预设的对控制指令的响应能力，对不断产生的控制指令的合理性进行判断，其中，所述控制指令包括基于轨迹规划信息生成的控制指令，基于轨迹规划信息生成的控制指令包括基于轨迹规划信息所规划的车辆行驶轨迹和行驶参数。若基于轨迹规划信息所规划的车辆行驶轨迹和行驶参数超出了当前车辆预设的对控制指令的响应能力范围，也就是说当前规划的轨迹无法被车辆响应时，这样的轨迹规划信息是不合理的。
因此，需要设置针对轨迹规划信息的特定项检测，基于所述轨迹规划信息、车辆的当前状态及车辆对控制指令的响应能力，判定规划的车辆行驶轨迹及行驶参数是否处于车辆预设的能力范围内。本申请实施例通过设置轨迹规划检测这一种特定项检测，来判断车辆当前规划的车辆行驶轨迹及行驶参数是否处于车辆预设的能力范围内。
作为一种可行的实施方式，所述基于所述规划轨迹信息、所述车辆的当前状态及所述车辆对所述控制指令的响应能力，判定规划的车辆行驶轨迹及行驶参数是否处于车辆预设的能力范围内，包括：
检测规划轨迹的加减速度最大值、加减速度频率以及规划轨迹的曲率是否满足所述车辆对所述控制指令的响应范围。
其中，所述规划轨迹的加减速度最大值、加减速度频率处于预设的范围内时，所述规划轨迹的加减速度最大值、加减速度频率满足所述车辆对所述控制指令的响应范围，反之，若所述规划轨迹的加减速度最大值、加减速度频率超出预设的范围，当前车辆没有能力按照规划的加减速度最大值、加减速度频率行驶，则所述规划轨迹的加减速度最大值、加减速度频率不满足所述车辆对所述控制指令的响应范围；
若所述规划轨迹的曲率处于预设的车辆转弯能力范围内时，所述规划轨迹的曲率满足所述车辆对所述控制指令的响应范围，所述车辆可以按照规划轨迹的曲率进行拐弯，反之，若所述规划轨迹的曲率超出预设的车辆转弯能力范围内时，即所述规划轨迹的曲率超出所述车辆对所述控制指令的响应范围时，所述车辆无法按照规划轨迹的曲率进行拐弯。
需要说明的是，上述特定项检测不限于底盘响应检测、定位异常检测和轨迹规划检测这三类检测项，所述特定项检测还可以包括其他基于对输入信息和上一帧的控制指令进行数理统计运算后的结果，来判断所述输入信息的合理性的检测项，具体根据实际需求设定，本申请对此不作限定。
在输入信息通过一般项检测和特殊项检测后，才能被输入到程序控制单元用于计算控制指令。如图2所示，为本申请实施例所提供的输入信息检测流程示意图。
在输入信息通过一般项检测和特殊项检测后，才能被输入到程序控制单元用于计算控制指令。但是，若输入信息未通过检测或者利用通过检测的输入信息计算控制指令失败，代表车辆的控制系统出现故障。
因此在采集输入信息后，需要基于一般项检测和特定项检测的检测结果，判断输入信息是否合理可靠，进而确定车辆的控制系统是否出现故障。
在一个或多个实施例中，所述处理器基于所述一般项检测和特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障，包括：
若检测到所述输入信息通过所述一般项检测和所述特定项检测，将所述输入信息输入控制程序单元，由所述控制程序单元基于所述输入信息计算下一帧控制指令；
若所述控制程序单元成功计算下一帧控制指令，确定所述车辆的控制系统未出现故障；
若检测到所述输入信息未通过所述一般项检测或所述特定项检测，或者检测到所述控制程序单元计算下一帧控制指令失败，确定所述车辆的控制系统出现故障。
基于上述内容可知，确定当前车辆的控制系统未出现故障时：
①基于一般项检测和特定项检测的检测结果确定输入信息通过一般项检测和特定项检测后，可以认为所述输入信息是合理可靠的，所述输入信息可以被输入控制程序单元中用于计算下一帧控制指令；
②若所述控制程序单元成功计算下一帧控制指令，可以确定当前车辆的控制系统未出现故障。
基于上述内容可知，确定当前车辆的控制系统出现故障时：
①基于一般项检测和特定项检测的检测结果，确定输入信息没有通过一般项检测或者特定项检测中任意一个检测项；
②检测到所述控制程序单元计算下一帧控制指令失败，确定此时车辆的控制系统出现了故障。
因此，所述故障类别包括一般项检测对应的一般检测故障、特定项检测对应的特定检测故障以及控制程序单元对应的控制程序单元计算异常故障。
如图3所示，为本申请实施例给出的故障类别及故障隔离措施的对应关系示意图。在步骤4中确定车辆的控制系统出现故障后，本申请实施例根据预设的各类故障隔离措施进行故障隔离以清除故障，使车辆的控制系统正常运行。
根据图3所示的故障类别及故障隔离措施的对应关系，下面给出故障及故障隔离措施的分类标准：
1)若为一般项检测对应的一般检测故障，则以一般检测项检测的各输入信息项为基准，制定各输入信息项对应的一般项故障隔离措施；
2)若为特定项检测对应的特定检测故障，则以输入信息来源分大类，再以具体问题分小类，制定不同特定项检测故障分类中故障类型对应的特定项故障隔离措施；
3)若为控制程序单元对应的控制程序单元计算异常故障，则制定预设的控制程序单元异常情况对应的控制计算异常故障隔离措施；
4)若1)、2)及3)中的故障隔离措施均无法解决当前车辆的控制系统出现的故障时，当前车辆的控制系统出现的故障即为紧急处理故障，则制定相应的紧急处理故障隔离措施。
基于上述故障及故障隔离措施的分类，在一个或多个实施例中，所述处理器确定所述车辆的控制系统出现故障后，所述处理器还用于：
对于一般项检测对应的故障，根据一般项检测的各输入信息项对应的故障隔离措施进行故障隔离；
对于特定项检测对应的故障，根据不同特定项检测故障分类中故障类型对应的故障隔离措施进行故障隔离。
对于控制程序单元对应的故障，根据预设的控制程序单元异常情况对应的故障隔离措施进行故障隔离；
若一般项检测的各输入信息项、不同特定项检测故障分类中故障类型及预设的控制程序单元异常情况对应的故障隔离措施均无法进行故障隔离，根据预设的紧急处理故障隔离措施进行故障隔离。
下面结合具体的实施例说明本申请给出的故障隔离措施的实施方式。
故障隔离措施的实施方式一：
在1)一般检测故障中，若出现空指针故障检测异常故障，可以采用重新获取相应通道中的信息，若再次获取信息成功，则正常进入后续流程进行其他检测；若再次获取信息失败，则进入紧急处理故障隔离措施。
故障隔离措施的实施方式二：
在2)特定检测故障中，若出现底盘转向机构或者加减速机构零点漂移异常，根据零点漂移值的大小判断，若该值在预设的范围内，则通过更新零点漂移值，达到故障隔离的目的；若该值过大，已经不在预设的范围内，则提示退出自动驾驶模式，并提醒驾驶员进入售后维修模式。
故障隔离措施的实施方式三：
在3)控制程序单元计算异常故障中，可以采用控制约束较少、鲁棒性更高的控制算法作为备份控制程序单元，当主控制程序单元出现计算异常故障时，可以切换至备份控制程序单元，保障控制程序单元能够计算出可靠的控制指令，从而达到故障隔离的目的。
故障隔离措施的实施方式四：
在4)紧急处理故障中，除了紧急停车措施外，还可以将辅助驾驶等级降低，采用高可靠性的辅助驾驶模式，同时提醒驾驶员的人为干预。
基于前述实施例对一般项检测、特殊项检测及故障隔离措施的说明，如图4所示，为本申请实施例提供的控制系统故障诊断流程图，包括以下步骤：
S401，采集底盘信息、规划轨迹信息、定位信息作为输入信息输入，并采集上一帧的控制指令；
S402，对采集的信息执行一般项检测和特定项检测并执行S403；
其中，首先对所述底盘信息、规划轨迹信息及定位信息进行一般项检测，然后对所述底盘信息、规划轨迹信息、定位信息及上一帧的控制指令进行特定项检测。其中，所述一般项检测的内容以及所述特定项检测的内容参见前述实施例，此处不再详述。
S403，基于检测结果判断输入信息是否有误，若是则执行S404，若否则执行S407；
其中，基于检测结果判断输入信息有误时，表明车辆的控制系统出现故障，具体的基于检测结果判断车辆的控制系统是否出现故障的方式参见前述实施例，此处不再详述。
S404，基于预设的故障隔离措施1、故障隔离措施2…故障隔离措施N清除故障，并执行S405；
其中，所述故障隔离措施包括以下三类：一般检测故障、特定检测故障以及控制程序单元计算异常故障，这三类故障隔离措施的具体实施方式参见前述实施例，此处不再详述。
S405，基于故障隔离结果判断故障是否消除，若是则执行S407，若否则执行S406；
S406，执行紧急处理故障隔离措施；
其中，所述紧急处理故障隔离措施的具体实施方式参见前述实施例，此处不再详述。
S407，控制程序单元基于输入信息计算下一帧控制指令并执行S408；
S408，判断控制程序单元是否成功计算下一帧控制指令，若是则执行S409，若否则执行S404；
S409，输出下一帧控制指令。
本申请实施例提供的一种控制系统故障诊断系统，新增了故障检测的分类标准，并在一般项检测中新增了针对上一帧控制指令的空指针检测，同时通过设置特定检测项以及故障隔离措施，构建了完整的控制系统故障诊断方案，为输入控制系统的输入信息的完备性和可靠性提供了保障的同时，使控制系统具备一定的代码故障自消除能力，提升了控制模块的容错能力。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种控制系统故障诊断方法，应用于车辆，如图5所示，为本申请实施例提供的控制系统故障诊断方法流程示意图，所述方法包括：
S501，采集底盘信息、规划轨迹信息、定位信息作为输入信息输入，并采集上一帧的控制指令；
S502，基于所述输入信息进行一般项检测，所述一般项检测为对所述输入信息按照预设的合理性判断逻辑判断所述输入信息是否合理的检测；
在一个或多个实施例中，所述一般项检测包括空指针检测和时间戳检测中的至少一项，其中：
所述空指针检测用于检测所述输入信息是否存在缺失；
所述时间戳检测用于检测各项输入信息自带时间戳之间的差值，是否处于预先设定的容忍范围内，所述各项输入信息自带时间戳用于表示所述各项输入信息的产生时间。
S503，基于所述控制指令和所述输入信息进行特定项检测，所述特定项检测包括基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围；
作为一种可行的实施方式，所述基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围，包括：
基于所述上一帧的控制指令及上一帧测量的车辆状态预测当前车辆状态的预测值，基于所述输入信息确定当前车辆状态的测量值；
基于所述预测值与所述测量值确定所述车辆对所述控制指令的响应能力，判断所述车辆对所述控制指令的响应能力是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
在一个或多个实施例中，所述输入信息包括底盘信息和定位信息中的至少一项，所述特定项检测包括底盘响应检测、定位异常检测中的至少一类，其中：
所述底盘响应检测包括：
基于所述底盘信息及所述上一帧的控制指令，计算并判断转向机构/加减速机构的零点漂移程度、响应延迟时间和控制指令响应准确度是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围，其中，所述转向机构包括方向盘和前轮转角，所述加减速机构包括油门和刹车；
所述定位异常检测包括：
基于所述定位信息及所述上一帧的控制指令，计算所述车辆当前定位的预测值以及所述车辆当前定位的测量值，并判断所述车辆当前定位是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
在一个或多个实施例中，所述特定项检测还包括轨迹规划检测；
所述轨迹规划检测包括：
基于所述轨迹规划信息、所述车辆的当前状态及所述车辆对所述控制指令的响应能力，判定规划的车辆行驶轨迹及行驶参数是否处于车辆预设的能力范围内。
在一个或多个实施例中，所述基于所述轨迹规划信息、所述车辆的当前状态及所述车辆对所述控制指令的响应能力，判定规划的车辆行驶轨迹及行驶参数是否处于车辆预设的能力范围内，包括：
检测规划轨迹的加减速度最大值、加减速度频率以及规划轨迹的曲率是否满足所述车辆对所述控制指令的响应范围。
S504，基于所述一般项检测或所述特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障。
作为一种可行的实施方式，所述基于所述一般项检测和特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障，包括：
若检测到所述输入信息通过所述一般项检测和所述特定项检测，将所述输入信息输入控制程序单元，由所述控制程序单元基于所述输入信息计算下一帧控制指令；
若所述控制程序单元成功计算下一帧控制指令，确定所述车辆的控制系统未出现故障；
若检测到所述输入信息未通过所述一般项检测或所述特定项检测，或者检测到所述控制程序单元计算下一帧控制指令失败，确定所述车辆的控制系统出现故障。
在一个或多个实施例中，确定所述车辆的控制系统出现故障后，所述方法还包括：
对于一般项检测对应的故障，根据一般项检测的各输入信息项对应的故障隔离措施进行故障隔离；
对于特定项检测对应的故障，根据不同特定项检测故障分类中故障类型对应的故障隔离措施进行故障隔离。
对于控制程序单元对应的故障，根据预设的控制程序单元异常情况对应的故障隔离措施进行故障隔离；
若一般项检测的各输入信息项、不同特定项检测故障分类中故障类型及预设的控制程序单元异常情况对应的故障隔离措施均无法进行故障隔离，根据预设的紧急处理故障隔离措施进行故障隔离。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，当所述计算机程序/指令处理器被执行时执行实现本公开实施例上述任意一项控制系统故障诊断的方法或任意一项控制系统故障诊断方法任一可能涉及的方法。
本申请中的方法可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序或指令时，全部或部分地执行本申请所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、网络设备、用户设备、核心网设备、OAM或者其它可编程装置。
所述计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；也可以是光介质，例如，数字视频光盘；还可以是半导体介质，例如，固态硬盘。该计算机可读存储介质可以是易失性或非易失性存储介质，或可包括易失性和非易失性两种类型的存储介质。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本申请中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
本领域内的技术人员应明白，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。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令本领域内的技术人员应明白，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(实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种控制系统故障诊断装置，其特征在于，所述装置应用于车辆，所述装置包括至少一个处理器；所述至少一个处理器能够执行如下步骤：
采集底盘信息、规划轨迹信息、定位信息作为输入信息输入，并采集上一帧的控制指令；
基于所述输入信息进行一般项检测，所述一般项检测为对所述输入信息按照预设的合理性判断逻辑判断所述输入信息是否合理的检测；
基于所述控制指令和所述输入信息进行特定项检测，所述特定项检测包括基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围；
基于所述一般项检测或所述特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述特定项检测还包括轨迹规划检测；
所述轨迹规划检测包括：
基于所述规划轨迹信息、所述车辆的当前状态及所述车辆对所述控制指令的响应能力，判定规划的车辆行驶轨迹及行驶参数是否处于车辆预设的能力范围内。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器基于所述一般项检测和特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障，包括：
若检测到所述输入信息通过所述一般项检测和所述特定项检测，将所述输入信息输入控制程序单元，由所述控制程序单元基于所述输入信息计算下一帧控制指令；
若所述控制程序单元成功计算下一帧控制指令，确定所述车辆的控制系统未出现故障；
若检测到所述输入信息未通过所述一般项检测或所述特定项检测，或者检测到所述控制程序单元计算下一帧控制指令失败，确定所述车辆的控制系统出现故障。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一般项检测包括空指针检测和时间戳检测中的至少一项，其中：
所述空指针检测用于检测所述输入信息是否存在缺失；
所述时间戳检测用于检测各项输入信息自带时间戳之间的差值，是否处于预先设定的容忍范围内，所述各项输入信息自带时间戳用于表示所述各项输入信息的产生时间。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围，包括：
基于所述上一帧的控制指令及上一帧测量的车辆状态预测当前车辆状态的预测值，基于所述输入信息确定当前车辆状态的测量值；
基于所述预测值与所述测量值确定所述车辆对所述控制指令的响应能力，判断所述车辆对所述控制指令的响应能力是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输入信息包括底盘信息和定位信息中的至少一项，所述特定项检测包括底盘响应检测、定位异常检测中的至少一类，其中：
所述底盘响应检测包括：
基于所述底盘信息及所述上一帧的控制指令，计算并判断转向机构/加减速机构的零点漂移程度、响应延迟时间和控制指令响应准确度是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围，其中，所述转向机构包括方向盘和前轮转角，所述加减速机构包括油门和刹车；
所述定位异常检测包括：
基于所述定位信息及所述上一帧的控制指令，计算所述车辆当前定位的预测值以及所述车辆当前定位的测量值，并判断所述车辆当前定位是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述基于所述规划轨迹信息、所述车辆的当前状态及所述车辆对所述控制指令的响应能力，判定规划的车辆行驶轨迹及行驶参数是否处于车辆预设的能力范围内，包括：
检测规划轨迹的加减速度最大值、加减速度频率以及规划轨迹的曲率是否满足所述车辆对所述控制指令的响应范围。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器确定所述车辆的控制系统出现故障后，所述处理器还用于：
对于一般项检测对应的故障，根据一般项检测的各输入信息项对应的故障隔离措施进行故障隔离；
对于特定项检测对应的故障，根据不同特定项检测故障分类中故障类型对应的故障隔离措施进行故障隔离；
对于控制程序单元对应的故障，根据预设的控制程序单元异常情况对应的故障隔离措施进行故障隔离；
若一般项检测的各输入信息项、不同特定项检测故障分类中故障类型及预设的控制程序单元异常情况对应的故障隔离措施均无法进行故障隔离，根据预设的紧急处理故障隔离措施进行故障隔离。
9.一种控制系统故障诊断方法，应用于车辆，其特征在于，所述方法包括：
采集底盘信息、规划轨迹信息、定位信息作为输入信息输入，并采集上一帧的控制指令；
基于所述输入信息进行一般项检测，所述一般项检测为对所述输入信息按照预设的合理性判断逻辑判断所述输入信息是否合理的检测；
基于所述控制指令和所述输入信息进行特定项检测，所述特定项检测包括基于车辆对所述控制指令的响应能力，判定所述输入信息对应的车辆状态是否满足所述控制指令对应的预设的响应范围；
基于所述一般项检测或所述特定项检测的检测结果，确定所述车辆的控制系统是否出现故障。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，当所述计算机程序/指令处理器被执行时实现如权利要求9所述的方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN117872710A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 天津森普捷电子有限公司 | 一种智能底盘及其控制方法、装置、系统、介质及设备 |
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