CN210391112U - 自动驾驶车辆以及用于自动驾驶车辆的系统 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及自动驾驶车辆和用于自动驾驶车辆的系统。该系统包括主计算单元，被配置为控制所述自动驾驶车辆的操作；从计算单元，通信耦合至所述主计算单元并且被配置为响应于检测到所述主计算单元的故障，控制所述自动驾驶车辆的操作；至少一个激光雷达，被配置为获取所述自动驾驶车辆周围的环境信息；以及交换机，通信耦合至所述至少一个激光雷达、所述主计算单元和所述从计算单元，并且被配置为将所述环境信息提供给所述主计算单元和所述从计算单元，以用于控制所述自动驾驶车辆。

Description

自动驾驶车辆以及用于自动驾驶车辆的系统

技术领域

本公开的实施例涉及自动驾驶领域，并且更具体地涉及自动驾驶车辆以及用于自动驾驶车辆的系统。

背景技术

在自动驾驶车辆中，安全性是非常重要的研究课题。在自动控制系统的部件出现故障时，如果无法确保自动驾驶车辆的行驶安全，则容易导致非常严重的事故，影响自动驾驶车辆的安全性和实用性。因此，有必要提供一种更加安全的自动控制方案。

实用新型内容

根据本公开的实施例，提供了一种自动驾驶车辆以及用于自动驾驶车辆的系统。

在第一方面，提供了一种用于自动驾驶车辆的系统。该系统包括主计算单元，被配置为控制所述自动驾驶车辆的操作；从计算单元，通信耦合至所述主计算单元并且被配置为响应于检测到所述主计算单元的故障，控制所述自动驾驶车辆的操作；至少一个激光雷达，被配置为获取所述自动驾驶车辆周围的环境信息；以及交换机，通信耦合至所述至少一个激光雷达、所述主计算单元和所述从计算单元，并且被配置为将所述环境信息提供给所述主计算单元和所述从计算单元，以用于控制所述自动驾驶车辆。

在一些实施例中，所述至少一个激光雷达包括设置在所述自动驾驶车辆的不同位置的多个激光雷达。

在一些实施例中，所述系统还包括：至少一个定位设备，通信耦合至所述交换机，并且被配置为获取所述自动驾驶车辆的定位信息并且将所述定位信息发送给所述交换机，其中所述交换机还被配置为将所述定位信息发送给所述主计算单元和所述从计算单元。

在一些实施例中，所述至少一个定位设备包括多个独立操作的定位设备。

在一些实施例中，所述系统还包括：至少一个相机，通信耦合至所述主计算单元，并且被配置为获取所述自动驾驶车辆周围的光学图像并且将所述光学图像发送给所述主计算单元。

在一些实施例中，所述系统还包括：V2X设备，通信耦合至所述交换机，以使所述自动驾驶车辆与外部设备进行通信。

在一些实施例中，所述系统还包括：至少一个毫米波雷达，通信耦合至所述主计算单元和所述从计算单元，并且被配置为获取所述自动驾驶车辆周围的微波图像并且将所述微波图像发送给所述主计算单元和所述从计算单元。

在一些实施例中，所述至少一个毫米波雷达包括设置在所述自动驾驶车辆的不同位置的多个毫米波雷达。

在一些实施例中，所述系统还包括：安全网关，通信耦合至所述交换机并且被配置为与外部设备进行安全通信。

在一些实施例中，所述系统还包括：黑匣子，通信耦合至所述安全网关并且被配置为经由安全网关获取所述自动驾驶车辆的驾驶相关信息。

在一些实施例中，所述主计算单元还被配置为：至少部分基于所述环境信息，生成用于所述自动驾驶车辆的汽车底盘控制系统的控制信号。

在一些实施例中，所述从计算单元还被配置为：响应于检测到所述主计算单元的故障，至少部分基于所述环境信息，生成用于所述自动驾驶车辆的汽车底盘控制系统的控制信号。

在第二方面，提供了一种自动驾驶车辆。该自动驾驶车辆包括根据第一方面的系统。

根据本公开的实施例，自动驾驶车辆在主计算单元和从计算单元任一个故障时，均可以进入跛行模式，以保证自动驾驶车辆的安全。以这种方式，可以至少实现L4级别自动驾驶。

应当理解，实用新型内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1是根据本公开的一些实施例的自动驾驶车辆的示意图；

图2是根据本公开的一些实施例的自动驾驶车辆的示意图；

图3是根据本公开的一些实施例的供电单元的示意图；以及

图4示出了一个可以用来实施本公开的实施例的设备的示意性框图。

具体实施方式

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

现在将参照附图中所示的各种示例性实施例对本公开的构思进行说明。应当理解，这些实施例的描述仅仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解并进一步实现本公开，而并不旨在以任何方式限制本公开的范围。应当注意的是，在可行情况下可以在图中使用类似或相同的附图标记，并且类似或相同的附图标记可以表示类似或相同的元素。本领域的技术人员将理解，从下面的描述中，本文中所说明的结构和/或方法的替代实施例可以被采用而不脱离所描述的本公开的原理和构思。

在本公开的语境中，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”；术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”；术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”；术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。其他可能出现但在此处未提及的术语，除非明确说明，否则不应以与本公开的实施例所基于的构思相悖的方式做出解释或限定。

在结合附图描述相应的实施例或示例时，涉及到的与方向有关的术语旨在方便理解对本公开实施例的描述，例如“上(部)”、“下 (部)”、“竖向”、“水平(横向)”、“纵向”、“顶(部)”、“底(部)”等，它们或基于阅读者观看视图时所呈现的方向，或基于产品自身的正常使用方向，并不会对本公开的保护范围产生不期望的限制。

图1示出了根据本公开的一些实施例的自动驾驶车辆100的示意图。自动驾驶车辆100可以是L4自动驾驶车辆，其中在车辆设计适用的场景或工况中，具有全自动驾驶的功能。如图1所示，自动驾驶车辆100包括汽车底盘控制系统108，其用于控制自动驾驶车辆100的底盘，以驱动汽车行驶。

主计算单元102可以通过从各种传感器等设备获取的信息来确定针对汽车底盘控制系统108的控制指令或控制信号，例如，车速、加速、减速、行驶方向等信息。主计算单元102与汽车底盘控制系统108 通信耦合，并且可以向汽车底盘控制系统108提供相应的控制指令或控制信号，以控制自动驾驶车辆100的操作，例如行驶等。例如，主计算单元102可以通过控制器局域网络(CAN)总线与汽车底盘控制系统108耦合。

从计算单元104也可以通过从各种传感器等设备获取的信息来确定针对汽车底盘控制系统108的控制指令或控制信号，例如，车速、加速、减速、行驶方向等信息。从计算单元104与汽车底盘控制系统 108通信耦合，并且可以向汽车底盘控制系统108提供相应的控制指令或控制信号，以控制自动驾驶车辆100的操作，例如，行驶等。例如，从计算单元104可以通过CAN总线与汽车底盘控制系统108耦合。

如图1所示，主计算单元102可以与从计算单元104通信耦合，例如，通过CAN总线通信耦合。从计算单元104可以是用于提供冗余安全的计算单元。主计算单元102和从计算单元104可以监控彼此的工作状态，特别是检测对方是否出现故障，以防止对自动驾驶造成危险。例如，主计算单元102和从计算单元104可以通过心跳报文的方式来检测对方是否出现故障。

例如，主计算单元102可以比从计算单元104具有更加复杂和完备的功能，以在正常驾驶中使用。从计算单元104由于提供冗余安全的功能，可以具有较高的可靠性，但具有较低的复杂性和相对简易的功能。

在一些实施例中，在主计算单元102例如通过从计算单元104的心跳报文检测到从计算单元104的故障时，主计算单元102可以向汽车底盘控制系统108发送指令，以使自动驾驶车辆100进入跛行模式。在跛行模式中，汽车底盘控制系统108可以对底盘进行简单控制，以使车辆可以安全停靠在安全区域。在从计算单元104例如通过从主计算单元102的心跳报文检测到主计算单元102的故障时，从计算单元 104可以向汽车底盘控制系统108发送指令，以使自动驾驶车辆100 进入跛行模式。在跛行模式中，汽车底盘控制系统108可以对底盘进行简单控制，以使车辆可以安全停靠在安全区域。

例如，自动驾驶车辆100还可以包括相机110，用于获取自动驾驶车辆100周围的光学图像。例如，相机100的数目可以是多个，并且设置在自动驾驶车辆100的前方、后方等各个位置。相机100通过通信线缆与主计算单元102耦合，并向主计算单元102提供获取的光学图像，以指导自动驾驶车辆100的行驶。

如图1所示，自动驾驶车辆100还包括交换机106，其通信耦合至主计算单元102和从计算单元104。交换机106作为自动驾驶车辆 100的通信枢纽，为自动驾驶车辆100的主计算单元102和从计算单元104与传感器等其他设备之间的通信进行协调和中转服务。

自动驾驶车辆100还可以包括定位设备112和114，其被配置为获取自动驾驶车辆100的定位信息，以提供导航等服务。定位设备112 和114可以独立操作，并且可以由不同类型的定位模块来实现。例如，定位设备112可以具有比定位设备114更优的性能，从而在正常状态下使用，而定位设备114仅在定位设备112故障时才提供服务。在一些实施例中，主计算单元102和/或从计算单元104可以通过交换机 106来监控定位设备112和114的状态，以确定由哪个定位设备来提供定位服务。尽管图1示出了两个定位设备，本领域技术人员应当理解，也可以提供更多或更少的定位设备。

如图1所示，自动驾驶车辆100还可以包括激光雷达116和118，用于获取自动驾驶车辆100周围的环境信息。激光雷达116和118可以设置在自动驾驶车辆100的不同位置，以覆盖不同的视野范围。激光雷达116和118与交换机106通信耦合，并且向主处理单元102和/或从处理单元104发送环境信息。向主处理单元102和/或从处理单元104可以基于这些环境信息来进行决策。应当理解，尽管图1示出了两个激光雷达，但是自动驾驶车辆100可以包括更多或更少数目的激光雷达，本公开在这一方面不受限制。

另外，自动驾驶车辆100还可以包括V2X设备120，用于与其他设备进行通信。这些设备可以是支持V2X通信的任何适当的设备，例如，红绿灯等。V2X通信是车辆将信息发送到任何其他可以影响车辆的实体以及从这些实体接收信息的通信。该车辆通信系统可以提供道路安全、交通效率和节省能量的功能。V2X设备120耦合至交换机 106，从而使得向主处理单元102和/或从处理单元104可以与外部设备进行通信，因此提供更加安全高效的自动驾驶控制。

在一些实施例中，自动驾驶车辆100还可以包括安全网关122，以提供安全通信。例如，安全网关122可以支持私有协议或厂商专用协议，以提供更多的安全性。安全网络122可以与天线(未示出)连接，以与外部设备进行通信，例如，接收主处理单元102和/或从处理单元104上运行的自动驾驶软件的更新软件包，例如，无线升级 (OTA)。

自动驾驶车辆100还可以包括黑匣子124，其与安全网关122通信耦合，以用于获取驾驶相关信息。驾驶相关信息可以包括主计算单元102和从计算单元104生成的驾驶指令、各个设备的故障信息等。以这种方式，在出现车祸等事故时，通过黑匣子124可以获取相关事故原因，以更好地改进系统。

如图1所示，自动驾驶车辆100还可以包括毫米波雷达126和 128，其用于获取自动驾驶车辆100周围的微波图像。毫米波雷达可以获取较远距离的障碍物信息，例如，60m-100m，以应对高速场景或提供进行判断。毫米波雷达126和128可以设置在自动驾驶车辆100的不用位置，以覆盖不同的方向和位置。毫米波雷达126和128通信耦合到主计算单元102和从计算单元104，以将微波图像发送给主计算单元102和从计算单元104。例如，毫米波雷达126和128可以通过CAN总线耦合到两个计算单元。应当理解，尽管图1示出了两个毫米波雷达，但是自动驾驶车辆100可以包括更多或更少数目的毫米波雷达，本公开在这一方面不受限制。

由于提供主计算单元102和从计算单元104，自动驾驶车辆100 在主计算单元102和从计算单元104任一个故障时，均可以进入跛行模式，以保证自动驾驶车辆100的安全。例如，当主计算单元102故障时，自动驾驶车辆100进入跛行模式。从计算单元104可以基于毫米波雷达126和128提供的微波图像来提供控制指令，以将自动驾驶车辆100拖行到安全区域。在从计算单元104故障时，自动驾驶车辆 100也可以进入跛行模式。以这种方式，可以至少实现L4自动驾驶。

例如，在交换机106故障时，主计算单元102由于无法从交换机 106接收数据，可以确定交换机106出现故障，因此，也可以进入跛行模式。在跛行模式中，相机110和毫米波雷达126、128仍然可以向主计算单元102提供相应的传感信息。基于这些信息，主计算单元102可以对自动驾驶车辆100进行简单的控制，以将其拖行至安全区域等。

在一个或多个传感器故障时，其他传感器可以提供相应的感测信息。主计算单元102可以根据传感器故障的情况来确定是否进入跛行模式。在如图1所示的自动驾驶车辆100中，自动驾驶控制系统中的任何一个设备故障，自动驾驶车辆100都不会出现安全问题。以这种方式，可以保证L4自动驾驶的安全性。

图2示出了根据本公开的一些实施例的自动驾驶车辆100的示意图。与图1相比，图2进一步示出了自动驾驶车辆100的电源系统。

如图2所示，供电单元130包括第一电源输出140和第二电源输出142。第一电源输出140耦合到主计算单元102，并对主计算单元 102进行供电。第二电源输出142耦合到从计算单元104，并对从计算单元104进行供电。另外，第一电源输出140还耦合到主计算单元102，以提供启动检测功能。具体地，当主计算单元102检测到第二电源输出142时，可以向汽车底盘控制系统108发送控制信号，以启动对汽车底盘控制系统108的控制。在一些实施例中，第一电源输出 140可以是常电，而第二电源输出142可以是钥匙电或启动电。

如图2所示，第二电源输出142还可以耦合至交换机106、安全网关122和黑匣子124，从而对这些部件进行供电。

主计算单元102还可以对第一电源输出140进行处理，以获得车规级的电源输出，即，第三电源输出144。例如，第三电源输出144 可以是汽车安全完整性等级ASIL-B以上的等级。第三电源输出144 可以向相机110，定位设备112、114，激光雷达116、118，V2X设备120，毫米波雷达126、128等进行供电。

例如，主计算单元102可以包括电源管理模块，其用于将第一电源输出140转换为第三电源输出144。另外，第一电源输出140在主计算单元102内还包括第四电源输出(未示出)，其可以对主计算单元102内的主要处理模块或部件(例如，处理器、存储器、图形处理器、神经网络处理器等)进行供电。以这种方式，当主计算单元102 的第四电源输出故障时，第三电源输出144仍然可以正常工作。备选地，电源管理模块也可以由分立的设备来提供，而不是由主计算单元 102来提供。

如上所述，当从计算单元104检测到主计算单元102的故障时，可以自动地接管自动驾驶车辆100的控制。主计算单元102的故障可以包括第四电源输出的故障，其导致主计算单元102的主要功能无法实现。

如果第四电源输出故障，或者在分立的电源管理模块的情况下，如果第一电源输出140故障，则从计算单元104可以从交换机106接收各个设备(例如，定位设备、激光雷达等)的传感信息等信息，并且从毫米波雷达126、128接收微波图像，以对自动驾驶车辆100进行简单的控制。

如果第二电源输出142故障，则主计算单元102可以从相机110 接收自动驾驶车辆周围的光学图像，以对自动驾驶车辆100进行简单的控制。

如果第三电源输出144故障，则主计算单元102可以从毫米波雷达126和128获取传感信息，并基于这些传感信息对自动驾驶车辆100 进行简单的控制。

在图2所示的自动驾驶车辆100中，电源的布局提升了自动驾驶车辆100的安全性，以防止配电系统的故障对自动驾驶车辆100造成不可控的影响。

图3示出了根据本公开的一些实施例的供电单元130的示意图。应当理解，供电单元130仅是示例，本领域技术人员也可以使用任何其他合适的电源。

供电单元130包括并联连接的DC-DC转换器132和电池134，例如，蓄电池。DC-DC转换器132可以将自动驾驶车辆100的电源转换为第一电源输出。例如，该电源可以由另外的蓄电池来提供。以这种方式，可以提供冗余的电源系统，以防止电源出现故障。例如，如果外部电源失效，导致DC-DC转换器132无法工作，备用的电池134 仍然可以提供电源。另外，在一些示例中，在供电单元130中可以设置检测电路，以将外部电源或DC-DC转换器132的故障提供给主计算单元102。主计算单元102在接收到该故障信号时，可以控制自动驾驶车辆100进入跛行模式，以降低行驶速度并进入安全区域泊车。

另外，在DC-DC转换器132和电池134与第一电源输出之间还提供了保险丝136，以提供过载保护等功能。

如图3所示，供电单元130还可以包括开关138，其耦合在第一电源输出140与第二电源输出142之间。具体地，开关138耦合在保险丝136和第一电源输出140之间的节点与第二电源输出142之间。开关138可以由自动驾驶车辆100的启动钥匙或按钮来控制，开关138的开启可以触发自动驾驶车辆100的启动。

以上结合图3介绍了供电单元130的示例。然而，应当理解，也可以提供任何其他适当的供电单元130。

图4示出了一个可以用来实施本公开的实施例的设备400的示意性框图。如图1和图2所示的主计算单元102和/或从计算单元104 可以由设备400来实现。如图4所示，设备400包括中央处理单元 (CPU)401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的计算机程序指令或者从存储单元408加载到随机访问存储器(RAM)403 中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 403 中，还可存储设备400操作所需的各种程序和数据。CPU401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405 也连接至总线404。

设备400中的多个部件连接至I/O接口405，包括：输入单元406，例如键盘、鼠标等；输出单元407，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元408，例如磁盘、光盘等；以及通信单元409，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元409允许设备400通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/ 数据。

虽然已通过示例详细展示了本公开的一些具体实施例，但是本领域技术人员应当理解，上述示例仅意图是示例性的而非限制本公开的范围。本领域技术人员应该理解，上述实施例可以被修改而不脱离本公开的范围和实质。本公开的范围是通过所附的权利要求限定的。

Claims (13)

1.一种用于自动驾驶车辆(100)的系统，其特征在于，包括：

主计算单元(102)，被配置为控制所述自动驾驶车辆(100)的操作；

从计算单元(104)，通信耦合至所述主计算单元(102)并且被配置为响应于检测到所述主计算单元(102)的故障，控制所述自动驾驶车辆(100)的操作；

至少一个激光雷达(116，118)，被配置为获取所述自动驾驶车辆(100)周围的环境信息；以及

交换机(106)，通信耦合至所述至少一个激光雷达、所述主计算单元(102)和所述从计算单元(104)，并且被配置为将所述环境信息提供给所述主计算单元(102)和所述从计算单元(104)，以用于控制所述自动驾驶车辆(100)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个激光雷达包括设置在所述自动驾驶车辆(100)的不同位置的多个激光雷达。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

至少一个定位设备，通信耦合至所述交换机(106)，并且被配置为获取所述自动驾驶车辆(100)的定位信息并且将所述定位信息发送给所述交换机(106)，

其中所述交换机(106)还被配置为将所述定位信息发送给所述主计算单元(102)和所述从计算单元(104)。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少一个定位设备包括多个独立操作的定位设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

至少一个相机(110)，通信耦合至所述主计算单元(102)，并且被配置为获取所述自动驾驶车辆(100)周围的光学图像并且将所述光学图像发送给所述主计算单元(102)。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

V2X设备(120)，通信耦合至所述交换机(106)，以使所述自动驾驶车辆(100)与外部设备进行通信。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

至少一个毫米波雷达(126，128)，通信耦合至所述主计算单元(102)和所述从计算单元(104)，并且被配置为获取所述自动驾驶车辆(100)周围的微波图像并且将所述微波图像发送给所述主计算单元(102)和所述从计算单元(104)。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述至少一个毫米波雷达包括设置在所述自动驾驶车辆(100)的不同位置的多个毫米波雷达。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

安全网关(122)，通信耦合至所述交换机(106)并且被配置为与外部设备进行安全通信。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：

黑匣子(124)，通信耦合至所述安全网关(122)并且被配置为经由安全网关(122)获取所述自动驾驶车辆(100)的驾驶相关信息。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主计算单元(102)还被配置为：至少部分基于所述环境信息，生成用于所述自动驾驶车辆(100)的汽车底盘控制系统(108)的控制信号。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述从计算单元(104)还被配置为：响应于检测到所述主计算单元(102)的故障，至少部分基于所述环境信息，生成用于所述自动驾驶车辆(100)的汽车底盘控制系统(108)的控制信号。

13.一种自动驾驶车辆(100)，其特征在于，包括：

根据权利要求1-12中任一项所述的系统。

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