DE102018120788B4

DE102018120788B4 - Steuerungsarchitektur zur Überwachung des Zustands eines autonomen Fahrzeugs

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Publication number: DE102018120788B4
Application number: DE102018120788.3A
Authority: DE
Inventors: Shengbing Jiang; Xinyu Du; Steven W. Holland; Chaitanya Sankavaram; Azeem Sarwar; Shiming Duan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2024-05-23
Anticipated expiration: 2038-08-25
Also published as: CN109421630A; DE102018120788A1; US10424127B2; CN109421630B; US20190066399A1

Abstract

Steuerungsarchitektur zum Überwachen eines autonomen Fahrzeugsteuerungssystems, umfassend:eine erste Steuerung mit einem ersten Prozessor und einer ersten Speichervorrichtung, wobei die erste Speichervorrichtung einen ersten ausführbaren Befehlssatz beinhaltet;eine Telematiksteuerung in Verbindung mit der ersten Steuerung;eine zweite Steuerung mit einem zweiten Prozessor und einer zweiten Speichervorrichtung, wobei die zweite Speichervorrichtung einen zweiten ausführbaren Befehlssatz beinhaltet, wobei der zweite ausführbare Befehlssatz zu dem ersten ausführbaren Befehlssatz redundant ist;eine Vielzahl von Subsystem-Steuerungen, wobei jede Subsystem-Steuerung so konfiguriert ist, dass sie den Betrieb eines Subsystems des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems bewirkt, worin jede der Subsystem-Steuerungen einen Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM-)Agenten beinhaltet;eine dritte Steuerung mit einem dritten Prozessor und einer dritten Speichervorrichtung, wobei die dritte Speichervorrichtung einen dritten ausführbaren Befehlssatz beinhaltet, der so angeordnet ist, dass er eine Fehlerbegrenzung bewirkt;einen ersten Kommunikationsbus, der zur Kommunikation zwischen der ersten Steuerung, der zweiten Steuerung und einer ersten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen vorgesehen ist;einen zweiten Kommunikationsbus, der zur Kommunikation zwischen der ersten Steuerung, der zweiten Steuerung und einer zweiten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen vorgesehen ist;eine erste Kommunikationsverbindung, die angeordnet ist, um eine Kommunikation zwischen der ersten Steuerung und der dritten Steuerung zu bewirken; undeine zweite Kommunikationsverbindung, die zur Kommunikation zwischen der zweiten Steuerung und der dritten Steuerung vorgesehen ist;worin der erste ausführbare Befehlssatz, welcher der ersten Steuerung zugeordnet ist, eine prognostische Klassifizierungsroutine basierend auf den Eingaben der VHM-Agenten der Vielzahl von Subsystem-Steuerungen beinhaltet; undworin die Telematiksteuerung so angeordnet ist, dass sie eine Ausgabe der prognostischen Klassifizierungsroutine an eine externe Steuerung übermittelt.

Description

EINLEITUNG
Autonome Fahrzeuge können bordeigene Überwachungssysteme beinhalten, um das Auftreten eines Fehlers oder einen anderen Hinweis auf die Notwendigkeit eines Service und/oder einer Fahrzeugwartung zu erkennen.
KURZDARSTELLUNG
Eine Steuerungsarchitektur zur Überwachung eines autonomen Fahrzeugsteuerungssystems wird beschrieben und beinhaltet eine erste Steuerung, eine zweite Steuerung, eine Telematiksteuerung, eine dritte Steuerung, eine Vielzahl von Subsystem-Steuerungen, einen ersten und einen zweiten Kommunikationsbus sowie eine erste und eine zweite Kommunikationsverbindung. Die erste Steuerung beinhaltet einen ersten Prozessor und eine erste Speichervorrichtung, und die erste Speichervorrichtung beinhaltet einen ersten ausführbaren Befehlssatz. Die Telematiksteuerung ist in Kommunikation mit der ersten Steuerung. Die zweite Steuerung beinhaltet einen zweiten Prozessor und eine zweite Speichervorrichtung, und die zweite Speichervorrichtung beinhaltet einen zweiten ausführbaren Befehlssatz, worin der zweite ausführbare Befehlssatz für den ersten ausführbaren Befehlssatz redundant ist. Die Subsystem-Steuerung ist konfiguriert, um den Betrieb eines Subsystems zu bewirken, worin jede der Subsystem-Steuerungen einen Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM-)Agenten beinhaltet. Die dritte Steuerung beinhaltet einen dritten Prozessor und eine dritte Speichervorrichtung, und die dritte Speichervorrichtung beinhaltet einen dritten ausführbaren Befehlssatz, der zur Fehlerbehebung dient. Der erste Kommunikationsbus ist für die Kommunikation zwischen der ersten Steuerung, der zweiten Steuerung und einer ersten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen vorgesehen. Der zweite Kommunikationsbus ist für die Kommunikation zwischen der ersten Steuerung, der zweiten Steuerung und einer zweite Teilmenge der Subsystem-Steuerungen vorgesehen. Die erste Kommunikationsverbindung ist für die Kommunikation zwischen der ersten Steuerung und der dritten Steuerung vorgesehen. Die zweite Kommunikationsverbindung ist für die Kommunikation zwischen der zweiten Steuerung und der dritten Steuerung vorgesehen. Der erste ausführbare Befehlssatz, welcher der ersten Steuerung zugeordnet ist, beinhaltet eine prognostische Klassifizierungsroutine basierend auf den Eingaben der VHM-Agenten der Vielzahl von Subsystem-Steuerungen.
Die Telematiksteuerung ist so angeordnet, dass sie eine Ausgabe der prognostischen Klassifizierungsroutine an eine externe Steuerung übermittelt.
Ein Aspekt der Offenbarung beinhaltet die prognostische Klassifizierungssoftware, die ausgeführt wird, um eine mit einem der Subsysteme verbundene Prognose zu ermitteln.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die zweite Steuerung einschließlich eines vierten ausführbaren Befehlssatzes, der zum Überwachen eines Betriebszustands (SOH) der ersten Steuerung konfiguriert ist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die externe Steuerung einschließlich eines entfernten Servers, der eine Verarbeitungsvorrichtung, eine Kommunikationsvorrichtung und eine Speichervorrichtung beinhaltet, die in einer Cloud-Computing-Umgebung implementiert werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet, dass jeder der VHM-Agenten so konfiguriert ist, dass er Komponenten- und Subsystem-Überwachung, Merkmalsextraktion, Datenfilterung und Datenaufzeichnung für die jeweiligen Subsystem-Steuerungen durchführt.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die Subsystem-Steuerungen einschließlich einer Antriebsstrangsteuerung, einer Fahrzeugsteuerung, einer Raumüberwachungssteuerung, einer HMI-Steuerung und einer Bedienersteuerung.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die Verbindung der Antriebsstrangsteuerung mit einem Antriebsstrang, worin die Fahrzeugsteuerung mit einem Lenksystem, einem Bremssystem und einem Fahrwerksystem funktionsfähig verbunden ist, die Raumüberwachungssteuerung mit einem Fahrzeugraumüberwachungssystem funktionsfähig verbunden ist, die HMI-Steuerung mit einem HMI-System funktionsfähig verbunden ist und die Bedienersteuerung mit Bedienvorrichtungen funktionsfähig verbunden ist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die dritte Speichervorrichtung der dritten Steuerung einschließlich eines dritten ausführbaren Befehlssatzes, der für die Fehlerbehebung in Verbindung mit einem der Subsysteme vorgesehen ist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet ferner die erste Steuerung, die einen vierten Prozessor beinhaltet und eine vierte Speichervorrichtung, worin der erste Prozessor zur Verbindung mit dem ersten Kommunikationsbus angeordnet ist, um eine Verbindung mit der zweiten Steuerung und der ersten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen herzustellen, und der erste Prozessor ist zur Verbindung mit dem zweiten Kommunikationsbus angeordnet, um eine Verbindung mit der zweiten Steuerung und der zweiten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen herzustellen.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet, dass der vierte Prozessor der ersten Steuerung für die Kommunikation mit der Telematiksteuerung vorgesehen ist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet, dass der vierte Prozessor der ersten Steuerung für die Kommunikation mit einer HMI-Steuerung vorgesehen ist, funktionsfähig mit einem im Fahrzeug befindlichen HMI-System verbunden ist.
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehren, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in welchen gilt:

1 zeigt schematisch ein Fahrzeug einschließlich eines autonomen Fahrzeugsteuerungssystems, die zugehörigen Steuerungen und ein Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM)-System gemäß der Offenbarung; und
2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM)-Systems für ein autonomes Fahrzeugsteuerungssystem, einschließlich einer Ausführungsform eines Dual-Core-Prozessors, gemäß der Offenbarung.

Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale der vorliegenden Offenbarung darstellen, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich beispielsweise spezifischer Abmessungen, Ausrichtungen, Standorte und Formen. Details, die zu solchen Merkmalen gehören, werden teilweise durch die bestimmte beabsichtigte Anwendungs- und Verwendungsumgebung ermittelt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, die hierin beschrieben und veranschaulicht sind, können in einer Vielfalt von verschiedenen Konfigurationen angeordnet und konstruiert sein. Daher ist die folgende ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen nicht dazu gedacht, den Umfang der Offenbarung, wie beansprucht, einzuschränken, sondern sie ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen davon. Obwohl zahlreiche spezielle Einzelheiten in der folgenden Beschreibung dargelegt werden, um ein gründliches Verständnis der hierin offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, können zudem einige Ausführungsformen ohne einige dieser Details in die Praxis umgesetzt werden. Darüber hinaus wurde zum Zwecke der Klarheit bestimmtes technisches Material, das im entsprechenden Stand der Technik verstanden wird, nicht ausführlich beschrieben, um ein unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Offenbarung, wie hierin veranschaulicht und beschrieben, in Abwesenheit eines Elements ausgeführt werden, das hierin nicht ausdrücklich offenbart ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Referenznummern gleichartigen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, veranschaulicht 1 in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen ein Fahrzeug 10, das ein autonomes Fahrzeugsteuerungssystem 20 und eine zugehörige Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM)-System 200 aufweist, die veranschaulichend für die hierin beschriebenen Konzepte ist. Das Fahrzeug 10 beinhaltet in einer Ausführungsform einen vierradangetriebenen Personenkraftwagen mit lenkbaren Vorderrädern und festen Hinterrädern. Das Fahrzeug 10 kann, mittels nicht beschränkender Beispiele, ein Personenkraftwagen, ein leichtes oder schweres Nutzfahrzeug, ein Mehrzweckfahrzeug, eine landwirtschaftliches Fahrzeug, ein Industriefahrzeug/ Lagerhaus-Fahrzeug oder ein Freizeit-Geländefahrzeug sein.
Wie hierin verwendet, beinhaltet das autonome Fahrzeugsteuerungssystem 20 ein fahrzeugseitiges Steuersystem, das in der Lage ist, einen gewissen Grad an Fahrautomatisierung zu bieten. Die Begriffe ’Fahrer' und ‚Bediener‘ beschreiben die Person, die für das Steuern des Betriebs des Fahrzeugs verantwortlich ist, unabhängig davon, ob sie aktiv an der Steuerung einer oder mehrerer Fahrzeugfunktionen oder an der Steuerung des autonomen Betriebs des Fahrzeugs beteiligt ist. Die Fahrautomatisierung kann eine Reihe von dynamischen Fahr- und Fahrzeugfunktionen beinhalten. Die Fahrautomatisierung kann ein gewisses Maß an automatischer Steuerung oder Eingriffen in Bezug auf eine einzelne Fahrzeugfunktion, wie beispielsweise Lenkung, Beschleunigung und/oder Bremsen, beinhalten, wobei der Fahrer ständig die gesamte Kontrolle über das Fahrzeug hat. Die Fahrautomatisierung kann ein gewisses Maß an automatischer Steuerung oder Eingriffen in Bezug auf die gleichzeitige Steuerung mehrerer Fahrzeugfunktionen, wie beispielsweise Lenkung, Beschleunigung und/oder Bremsen, beinhalten, wobei der Fahrer ständig die gesamte Kontrolle über das Fahrzeug hat. Die Fahrautomatisierung kann die gleichzeitige automatische Steuerung der Fahrfunktionen des Fahrzeugs, einschließlich Lenkung, Beschleunigung und Bremsen, beinhalten, worin der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug für einen bestimmten Zeitraum während einer Fahrt abgibt. Die Fahrautomatisierung kann die gleichzeitige automatische Steuerung von Fahrfunktionen des Fahrzeugs, einschließlich Lenkung, Beschleunigung und Bremsen, beinhalten, worin der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug während der gesamten Fahrt überlässt. Die Fahrautomatisierung beinhaltet Hardware und Steuerungen, die zum Überwachen der Fahrumgebung unter verschiedenen Fahrmodi konfiguriert sind, um verschiedene Fahraufgaben im dynamischen Betrieb auszuführen. Die Fahrautomation kann beispielsweise einen Tempomat, einen adaptiven Tempomat, eine Spurwechselwarnung, Eingriffe und Steuerungen, automatisches Einparken, Beschleunigen, Bremsen und dergleichen beinhalten.
Das autonome Fahrzeugsteuerungssystem 20 beinhaltet vorzugsweise ein oder eine Vielzahl von Fahrzeugsystemen und zugehöriger Steuerungen, die ein Maß an Fahrautomatisierung bieten, wobei das VHM-System 200 zum Überwachen, Prognostizieren und/oder Diagnostizieren des Betriebs des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 vorgesehen ist. Details zur Architektur des VHM-Systems 200 sind unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die dem autonomen Fahrzeugsteuerungssystem 20 zugeordneten Fahrzeugsysteme, Teilsysteme und Steuerungen sind zum Ausführen einer oder mehrerer Vorgänge implementiert, die mit autonomen Fahrzeugfunktionen verbunden sind, einschließlich einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC), Spurführung und Spurhaltebetrieb, Spurwechselbetrieb, Lenkhilfebetrieb, Objektvermeidungsbetrieb, Einparkhilfebetrieb, Fahrzeugbremsbetrieb, Fahrzeuggeschwindigkeits- und Beschleunigungsbetrieb, Fahrzeugseitenbewegungsbetrieb, z. B. als Teil der Spurführung, Spurhalte- und Spurwechselbetrieb, usw. Die Fahrzeugsysteme und die zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 können als nicht einschränkende Beispiele einen Antriebsstrang 32 und eine Antriebsstrangsteuerung (PCM) 132 beinhalten; ein Lenksystem 34, ein Bremssystem 36 und ein Fahrwerksystem 38, die über eine Fahrzeugsteuerung (VCM) 136 gesteuert werden; ein Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40 und eine Raumüberwachungssteuerung 140, ein Mensch-Maschine-Schnittstellen-(HMI)-System 42 und eine HMI-Steuerung 142; ein HLK-System 44 und eine zugehörige HLK-Steuerung 144; eine Bedienersteuerung 46 und eine zugehörige Bedienersteuerung 146; und ein Infotainment-System 48 sowie eine Infotainment-Steuerung 148. Jedes der Fahrzeugsysteme und die zugehörigen Steuerungen können ferner ein oder mehrere Teilsysteme und zugehörige Steuerungen beinhalten. Die Teilsysteme und Steuerungen sind zur einfachen Beschreibung als diskrete Elemente dargestellt. Die vorstehende Klassifizierung der Teilsysteme dient nur der Beschreibung einer Ausführungsform und ist illustrativ. Andere Konfigurationen können als innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung in Betracht gezogen werden. Es sollte beachtet werden, dass die beschriebenen und ausgeführten Funktionen durch die diskreten Elemente mit einer oder mehreren Vorrichtungen ausgeführt werden können, die algorithmischen Code, vorbestimmte Kalibrierungen, Hardware, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) und/oder externe oder cloudbasierte Computersysteme beinhalten können. Wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, beinhaltet jede der vorgenannten Steuerungen einen VHM-Agenten, der als algorithmischer Code, Kalibrierungen, Hardware, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) oder andere Elemente implementiert und ausgeführt werden kann. Jeder der VHM-Agenten ist konfiguriert, um Komponenten- und Subsystemüberwachung, Merkmalsextraktion, Datenfilterung und Datenaufzeichnung für die zugehörige Steuerung auszuführen. Die Datenaufzeichnung kann eine periodische und/oder ereignisbasierte Datenaufzeichnung, eine Einzelzeitpunktdatenaufzeichnung und/oder eine fortlaufende Zeitpunktdatenaufzeichnung für eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise vor und/oder nach dem Auslösen eines Ereignisses, beinhalten. Diese Datenaufzeichnung kann durch den Einsatz von Ringspeicherpuffern oder einer anderen geeigneten Speichervorrichtung erfolgen.
Das PCM 132 kommuniziert mit einem Antriebsstrang 32 und ist mit diesem funktional verbunden und führt Steuerungsroutinen zum Steuern des Betriebs eines Motors und/oder Drehmomentmaschinen aus, von denen keine dargestellt sind, zum Übertragen von Vortriebsmoment an die Fahrzeugräder als Reaktion auf Fahrzeugbetriebsbedingungen und Bedienereingaben. Das PCM 132 ist als eine einzelne Steuerung dargestellt, kann jedoch eine Vielzahl von funktionalen Steuerungsvorrichtungen zum Steuern verschiedener Antriebsstrangstellglieder, einschließlich dem Motor, dem Getriebe, den Drehmomentmaschinen, Radmotoren und weiteren Elementen des Antriebsstrangs 32 beinhalten, von denen keine dargestellt ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Antriebsstrang 32 einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe mit einer zugehörigen Motorsteuerung und Getriebesteuerung beinhalten. Darüber hinaus kann der Verbrennungsmotor eine Vielzahl von diskreten Teilsystemen mit einzelnen Steuerungen beinhalten, wie z. B. eine elektronische Drosselvorrichtung und Steuerung, Kraftstoffeinspritzdüsen und -steuerungen, usw. Der Antriebsstrang 32 kann auch aus einem elektrisch betriebenen Motor/Generator mit zugehörigem Wechselrichtermodul und Wechselrichtersteuerung bestehen. Die Steuerroutinen des PCM 132 können auch ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem (ACC) beinhalten, das die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Beschleunigung und das Bremsen als Reaktion auf Fahrereingaben und/oder autonome Fahrzeugsteuereingänge steuert. Das PCM 132 beinhaltet auch einen PCM VHM Agent 133.
Das VCM 136 kommuniziert mit mehreren Fahrzeugbetriebssystemen, ist mit diesen funktional verbunden und führt Steuerungsroutinen zum Steuern dessen Betriebs aus. Die Fahrzeugbetriebssysteme können Bremsen, Stabilitätskontrolle und Lenkung beinhalten, die durch Stellglieder des Bremssystems 36, des Fahrwerksystems 38 und des Lenksystems 34 gesteuert werden können, die vom VCM 136 gesteuert werden. Das VCM 136 ist als eine einzelne Steuerung dargestellt, kann jedoch mehrere funktionale Steuerungsvorrichtungen zum Überwachen von Systemen und Steuern verschiedener Stellglieder beinhalten. Das VCM 136 beinhaltet auch einen VCM VHM Agent 137.
Das Lenksystem 34 ist zum Steuern der seitlichen Bewegung des Fahrzeugs konfiguriert. Das Lenksystem 34 beinhaltet bevorzugt eine elektrische Servolenkung (EPS), die mit einem aktiven Frontlenksystem zum Ergänzen oder Ersetzen der Bedienereingabe über ein Lenkrad 108 durch Steuern des Lenkwinkels der lenkbaren Räder des Fahrzeugs 10 während der Ausführung eines autonomen Manövers verbunden ist, wie etwa eines Spurwechsels. Ein exemplarisches aktives Frontlenksystem ermöglicht einen primären Lenkvorgang durch den Fahrzeugführer, einschließlich der Erhöhung der Lenkradwinkelsteuerung, wenn dieses zum Erzielen eines bevorzugten Lenkwinkels und/oder Fahrzeuggierwinkels nötig ist. Alternativ oder ergänzend kann das aktive Frontlenksystem eine vollständige autonome Steuerung der Fahrzeuglenkfunktion ermöglichen. Es wird erkannt, dass die hierin beschriebenen Systeme mit Modifikationen an den Fahrzeuglenksteuerungssystemen, wie etwa elektrischer Servolenkung, Vier-/ Hinterrad-Lenksystemen und direkten Giersteuerungssystemen anwendbar sind, das den Antriebsschlupf jedes Rades zum Erzeugen einer Gierbewegung steuert.
Das Bremssystem 36 ist zum Steuern der Fahrzeugbremsung konfiguriert und beinhaltet Radbremsvorrichtungen, z.B. Scheibenbremselemente, Bremssättel, Hauptzylinder und ein Bremsstellglied, z. B. ein Pedal. Die Raddrehzahlsensoren überwachen die einzelnen Raddrehzahlen, und eine Bremssteuerung kann mit einer Antiblockierfunktion ausgestattet werden.
Das Fahrwerksystem 38 beinhaltet vorzugsweise eine Vielzahl von bordeigenen Sensorsystemen und Vorrichtungen zum Überwachen des Fahrzeugbetriebs zum Ermitteln von Fahrzeugbewegungszuständen und, in einer Ausführungsform, eine Vielzahl von Vorrichtungen zum dynamischen Steuern einer Fahrzeugaufhängung. Die Fahrzeugbewegungszustände beinhalten bevorzugt z. B. die Fahrgeschwindigkeit, den Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder und die Gierrate. Die Bordfahrwerküberwachungs-Sensorsysteme und Vorrichtungen beinhalten Trägheitssensoren, wie etwa Drehratensensoren und Beschleuniger. Das Fahrwerksystem 38 schätzt die Fahrzeugbewegungszustände, wie etwa Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, Gierrate und Quergeschwindigkeit und schätzt den seitlichen Versatz und Gierwinkel des Fahrzeugs 10. Die gemessene Gierrate wird mit den Lenkwinkelmessungen zum Schätzen des Fahrzeugzustands der Quergeschwindigkeit verbunden. Die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit kann anhand von Signaleingängen der Raddrehzahlsensoren bestimmt werden, die zum Überwachen jedes der Vorderräder und Hinterräder eingerichtet sind. Die den Fahrzeugbewegungszuständen zugeordneten Signalen können von anderen Fahrzeugsteuerungssystemen zur Fahrzeugsteuerung und -bedienung übertragen und überwacht werden.
Das Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40 und die Raumüberwachungssteuerung 140 können eine Steuerung beinhalten, die mit Sensorvorrichtungen kommuniziert, um digitale Darstellungen von entfernten Objekten in der Nähe des Fahrzeugs 10 zu überwachen und zu erzeugen. Die Raumüberwachungssteuerung 140 beinhaltet auch einen Raumüberwachungs-VHM-Agenten 141. Die Raumüberwachungssteuerung 140 kann einen linearen Bereich, die relative Geschwindigkeit und die Trajektorie jedes einzelnen benachbarten entfernten Objekts bestimmen und beinhaltet Sensoren an der Vorderkante, Sensoren an der Hinterkante, Sensoren an der Rückseite, Sensoren an der Seite, einen Radarsensor an der Vorderseite und eine Kamera in einer Ausführungsform, obwohl die Offenbarung nicht derart eingeschränkt ist. Die Anordnung der erwähnten Sensoren ermöglicht der Raumüberwachungssteuerung 140 das Überwachen des Verkehrsflusses, einschließlich von sich in der Nähe befindlichen Objektfahrzeugen und anderen Objekte um das Fahrzeug 10. Daten, die durch die Raumüberwachungssteuerung 140 erzeugt werden, können durch den Fahrbahnmarkierungserfassungsprozessor (nicht dargestellt) zum Schätzen der Fahrbahn angewendet werden. Die Sensorvorrichtungen des Fahrzeug-Raumüberwachungssystems 40 können darüber hinaus objektlokalisierende Sensorvorrichtungen beinhalten, einschließlich Bereichssensoren, wie etwa FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)-Radare und FSK(Frequency Shift Keying)-Radar und Lidar(Light Detection and Ranging)-Vorrichtungen und Ultraschallvorrichtungen, die auf Effekte, wie etwa Doppler-Effekt-Messungen zum Orten von vorderen Objekten, angewiesen sind. Die möglichen objekterfassenden Vorrichtungen beinhalten ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCD) oder komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Schalteinrichtungs-(CMOS)-Videobildsensoren und andere bekannte Kamera/ Videobild-Prozessoren, die digitale fotografische Verfahren zum ’Ansehen' vorderer Objekte, einschließlich eines oder mehrerer Objektfahrzeuge(s), verwenden. Diese Sensorsysteme werden zur Erfassung und Ortung von Objekten in Automobilanwendungen angewendet und sind mit Systemen verwendbar, einschließlich z. B. adaptiver Geschwindigkeitsregelung, Kollisionsvermeidung, Pre-Crash-Sicherheit und Seitenobjekterfassung.
Die dem Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40 zugeordneten Sensorvorrichtungen werden vorzugsweise innerhalb des Fahrzeugs 10 in einer relativ ungehinderten Position positioniert. Es wird auch erkannt, dass jeder dieser Sensoren eine Schätzung der tatsächlichen Lage oder des Zustands eines Objekts bereitstellt, worin die Schätzung eine geschätzte Position und die Standardabweichung beinhaltet. Als solches werden die sensorische Erfassung und Messung von Objektorten und Bedingungen für gewöhnlich als , Schätzwerte' bezeichnet. Es wird ferner erkannt, dass die Eigenschaften dieser Sensoren komplementär sind, indem einige beim Schätzen bestimmter Parameter zuverlässiger sind als andere. Die Sensoren können jeweils unterschiedliche Betriebsbereiche und Winkelabdeckungen aufweisen, die verschiedene Parameter innerhalb ihrer Betriebsbereiche schätzen können. Beispielsweise können Radarsensoren normalerweise den Bereich, die Bereichsrate und Azimutort eines Objekts schätzen, sind aber normalerweise nicht gut im Schätzen der Maße eines erfassten Objektes. Eine Kamera mit Vision-Prozessor ist beim Schätzen einer Form und Azimutposition des Objekts genauer, jedoch weniger effizient beim Schätzen des Bereichs und der Bereichsrate eines Objekts. Scannende Lidarsysteme arbeiten effizient und genau gegenüber der Schätzung des Bereichs und der Azimutposition, können jedoch normalerweise nicht die Bereichsrate schätzen und sind daher nicht so genau bei einer neuen Objekterfassung/ -erkennung. Ultraschallsensoren sind in der Lage den Bereich zu schätzen, jedoch im Allgemeinen nicht in der Lage zur Schätzung oder Berechnung der Bereichsrate und Azimutposition. Weiterhin wird erkannt, dass die Leistung jeder Sensorik durch unterschiedliche Umgebungsbedingungen beeinflusst wird. Somit präsentieren einige Sensoren parametrische Varianzen während des Betriebs, obwohl überlappende Erfassungsbereiche der Sensoren Möglichkeiten für die Sensordatenfusion schaffen.
Das HVAC-System 44 ist zur Verwaltung der Umgebungsbedingungen im Fahrgastraum vorgesehen, wie z.B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftqualität und dergleichen, als Reaktion auf Bedienbefehle, die an die HVAC-Steuerung 144 übermittelt werden, die deren Betrieb steuert. Die HVAC-Steuerung 144 beinhaltet auch einen HVAC VHM Agent 145.
Die Bedienelemente 46 können in den Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 integriert werden und können als nicht einschränkende Beispiele ein Lenkrad 108, ein Gaspedal, ein Bremspedal und eine Bedienereingabevorrichtung 110 beinhalten. Die Bedienelemente 46 und die dazugehörige Bedienersteuerung 146 ermöglichen dem Fahrzeugführer die Interaktion und den direkten Betrieb des Fahrzeugs 10 zur Personenbeförderung. Die Bedienersteuerung 146 beinhaltet auch einen Bedienersteuerungs-VHM-Agent 147.
Das Lenkrad 108 kann an einer Lenksäule 109 mit der Eingabevorrichtung 110 mechanisch an der Lenksäule 109 montiert und für die Kommunikation mit der Bedienersteuerung 146 konfiguriert werden. Alternativ kann die Eingabevorrichtung 110 mechanisch in Nähe der Lenksäule 109 an einer Stelle montiert werden, die für den Fahrzeugführer komfortabel ist. Die Eingabevorrichtung 110, die hierin als ein hervorstehender Schaft der Säule 109 dargestellt ist, beinhaltet eine Benutzeroberflächenvorrichtung, durch die der Fahrzeugführer den Fahrzeugbetrieb in einem autonomen Steuermodus anweisen kann, z. B. durch Anweisung des Aktivierens der Elemente des autonomen Fahrzeugsteuersystems 20. Die Mechanisierung der Eingabevorrichtung 110 ist exemplarisch. Die Eingabevorrichtung 110 kann in einer oder mehreren der Vielzahl an Vorrichtungen mechanisiert werden kann oder in Form einer Steuerung auftreten kann, die sprachaktiviert ist oder ein anderes geeignetes System sein kann. Die Eingabevorrichtung 110 weist bevorzugt Steuerungsmerkmale und eine Stelle auf, die durch vorliegende Blinksignalaktivierungssysteme verwendet werden. Alternativ können andere Eingabevorrichtungen, wie etwa Hebel, Taster, Knöpfe und Spracherkennungs-Eingabevorrichtungen anstelle von oder zusätzlich zu den Eingabevorrichtungen 110 verwendet werden.
Das HMI-System 42 ermöglicht die Interaktion zwischen Mensch/Maschine, um die Bedienung eines Infotainmentsystems, eines GPS-Systems, eines Navigationssystems und dergleichen zu steuern, und ist mit einer HMI-Steuerung 142 ausgestattet. Die HMI-Steuerung 142 überwacht Bedieneranforderungen und liefert Informationen an den Bediener, einschließlich den Status der Fahrzeugsysteme sowie Service- und Wartungsinformationen. Die HMI-Steuerung 142 kann auch ein globales Positionierungs-/Navigationssystem beinhalten. Die HMI-Steuerung 142 kommuniziert mit und/oder steuert den Betrieb der Vielzahl von Benutzeroberflächenvorrichtungen, worin die Benutzeroberflächenvorrichtungen zum Senden einer Nachricht in Verbindung mit einem der autonomen Fahrzeugsteuerungssysteme, in der Lage ist. Die HMI-Steuerung 142 kommuniziert bevorzugt ebenfalls mit einer oder mehreren Vorrichtungen, die biometrische Daten in Verbindung mit dem Fahrzeugführer überwachen, einschließlich beispielsweise unter anderem Blickrichtung, Haltung und Kopfpositionserfassung. Die HMI-Steuerung 142 ist eine einheitliche Vorrichtung zur Vereinfachung der Beschreibung, kann jedoch als mehrere Steuermodule und den entsprechenden Sensorvorrichtungen in einer Ausführungsform des hierin beschriebenen Systems konfiguriert sein. Die HMI-Steuerung 142 beinhaltet auch einen HMI VHM Agent 143. Bedienerschnittstellenvorrichtungen können Vorrichtungen beinhalten, die zum Senden einer Nachricht in der Lage sind, die den Bediener zum Handeln auffordert, und können ein elektronisches Anzeigemodul beinhalten, z. B. eine Flüssigkristall-Display(LCD)-Vorrichtung, ein Heads-Up-Display (HUD) (nicht dargestellt), eine Audio-Feedbackvorrichtung, eine tragbare Vorrichtung und einen haptischen Sitz. Die Bedieneroberflächenvorrichtungen, die in der Lage sind zu einer Bedieneraktion aufzufordern, werden bevorzugt durch oder über die HMI-Steuerung 142 gesteuert. Das HUD kann Informationen projizieren, die auf eine Innenseite einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs im Sichtfeld des Fahrers reflektiert wird, umfassend das Übertragen eines Konfidenzniveaus in Verbindung mit einem der autonomen Fahrzeugsteuerungssysteme. Das HUD kann ebenfalls erweiterte Realitätsinformationen bereitstellen, wie etwa Fahrspurort, Fahrzeugweg, Richtungs- und/ oder Ortungsinformationen und dergleichen. Das HUD und ähnliche Systeme sind Fachleuten auf dem Gebiet bekannt.
In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 zum Kommunizieren mit dem Kommunikationsnetz 285 konfiguriert, einschließlich der Kommunikation zwischen dem intelligenten Straßensystem und dem betrachteten Fahrzeug 10. Ein intelligentes Autobahnsystem kann zum Überwachen von Standorten, Geschwindigkeiten und Trajektorien einer Vielzahl von Fahrzeugen konfiguriert werden, wobei diese Informationen verwendet werden, um die Steuerung eines oder mehrerer ähnlich gelegener Fahrzeuge zu erleichtern. Dieses kann die Kommunikation des geografischen Standorts, die Frontgeschwindigkeit und Beschleunigungsrate von einem oder mehreren Fahrzeugen in Bezug auf das Fahrzeug 10 beinhalten. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 zum Kommunizieren mit der externen Steuerung 280 über das Kommunikationsnetz 285 konfiguriert.
Das VHM-System 200 ist zum Überwachen des Zustands verschiedener bordeigener Teilsysteme konfiguriert, die eine oder mehrere Funktionen im Zusammenhang mit dem autonomen Fahrzeugbetrieb ausführen. Das VHM-System 200 beinhaltet eine Steuerungsarchitektur, die mit einer mehrschichtigen hierarchischen VHM-Datenverarbeitung, -Erfassung und -Speicherung unter Verwendung der Vielzahl der VHM-Agenten konfiguriert ist, die einer VHM-Mastersteuerung 215 (erste Steuerung) zugeordnet sind, die mit einer externen Steuerung 280 kommunizieren kann. Diese Konfiguration kann dazu dienen, die Komplexität der Datenverarbeitung, die Datenerfassung und die Kosten für die Datenspeicherung zu reduzieren. Das VHM-System 200 stellt eine zentralisierte Systemüberwachung und eine verteilte Systemüberwachung mit Datenerfassung über die VHM-Mastersteuerung 215 und die Vielzahl der VHM-Agenten zur Verfügung, um eine schnelle Reaktionszeit und eine integrierte Fahrzeug-/Systemebenenabdeckung zu gewährleisten. Das VHM-System 200 kann auch eine Fehlerbegrenzungssteuerung 240 und eine redundante VHM-Mastersteuerung 230 beinhalten, um die Integrität der von der Fehlerbegrenzungssteuerung 240 verwendeten VHM-Informationen zu überprüfen. Der redundante VHM-Mastersteuerung 230 beinhaltet einen redundanten Prozessor 232, eine redundante Speichervorrichtung 234 und einen redundanten Befehlssatz 236. Die Fehlerbegrenzungssteuerung 240 beinhaltet einen Prozessor 242, eine Speichervorrichtung 244 und einen Befehlssatz 246. Die VHM-Mastersteuerung 215, die Vielzahl der VHM-Agenten und die redundante VHM-Mastersteuerung 230 bilden ein Kommunikationsnetzwerk für die Kommunikation über einen ersten Kommunikationsbus 260 und einen zweiten Kommunikationsbus 262.
Die VHM-Mastersteuerung 215 ist als ausführbarer Code und zugehörige Hardware-Elemente in einem Dual-Core-Prozessor 210 implementiert, der einen ersten Prozessor 212 mit einer zugehörigen ersten Speichervorrichtung 214 mit einem ersten Befehlssatz 216 und einen zweiten Prozessor 222 mit einer zugehörigen zweiten Speichervorrichtung 224 mit einem zweiten Befehlssatz 226 beinhaltet. Die Konfiguration sieht eine Firewall vor, die ein fahrzeugseitiges Netzwerk, z. B. das VHM-System 200, von externen Netzwerken, wie dem Kommunikationsnetzwerk 285 und der externen Steuerung 280, trennt. Die VHM-Mastersteuerung 215 ist vorzugsweise im ersten Prozessor 212, in der ersten Speichervorrichtung 214 und im ersten Befehlssatz 216 während der Fahrzeugschlüsselzeiten untergebracht und wird als Steuerroutine ausgeführt. Die VHM-Mastersteuerung 215 beinhaltet Steuerroutinen zum Sammeln, Zusammenführen und Speichern von Daten der in 1 beschriebenen VHM-Agenten. Die VHM-Mastersteuerung 215 beinhaltet auch ausführbare Diagnose- und Prognose-Routinen.
Die VHM-Mastersteuerung 215 kommuniziert mit der Fehlerbegrenzungssteuerung 240 über einen ersten Datenlink 264. Die redundante VHM-Mastersteuerung 230 kommuniziert mit der Fehlerbegrenzungssteuerung 240 über einen zweiten Datenlink 266. Die ersten und zweiten Datenlinks 264, 266 können eine Kommunikationsverbindung beinhalten, die z. B. direkte oder drahtlose Verbindungen beinhaltet. Eine Telematiksteuerung 220 kommuniziert mit dem ersten Prozessor 212 der VHM-Mastersteuerung 215 und mit einer HMI App 290.
Der Begriff „Steuerung“ und verwandte Begriffe wie Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe beziehen sich auf eine oder verschiedene Kombinationen von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronische Schaltung(en), Zentralrechnereinheit(en), z. B. Mikroprozessor(en) und zugehörige nichttransitorische Speicherkomponente(n) in Form von Speicher und Speichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.). Die nichttransitorisch Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Befehle in der Form einer oder mehrerer Software- oder Firmware-Programme oder -Routine, kombinatorischen Logikschaltung(en), Eingabe-/Ausgabeschaltung(en) und -geräten, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Zu den Ein- und Ausgabevorrichtungen und Schaltungen gehören Analog-/Digitalwandler und ähnliche Vorrichtungen, die Sensoreingaben mit einer vorgegebenen Abruffrequenz oder in Reaktion auf ein Auslöseereignis überwachen. Software, Firmware, Programme, Befehle, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf von einer Steuereinheit ausführbaren Befehlssätze, wie z. B. Kalibrierungen und Wertetabellen. Jede Steuerung führt eine oder mehrere Steuerroutinen aus, um gewünschte Funktionen bereitzustellen. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen, wie z. B. während des laufenden Betriebs alle 100 Mikrosekunden, ausgeführt werden. Alternativ dazu können Routinen in Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden. Der Begriff ,Modell` bezeichnet einen prozessorbasierten oder einen über einen Prozessor ausführbaren Code und die zugehörige Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Der Begriff „dynamisch“ beschreibt Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und dem regelmäßigen oder periodischen Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen der Routine gekennzeichnet sind. Die Begriffe „Kalibrierung“, „Kalibrieren“ und verwandte Begriffe beziehen sich auf ein Ergebnis oder ein Verfahren, das eine tatsächliche oder Standardmessung, die mit einer Vorrichtung verbunden ist, mit einer wahrgenommenen oder beobachteten Messung oder einer befohlenen Position vergleicht. Eine hierin beschriebene Kalibrierung kann auf eine speicherbare parametrische Tabelle, mehrere ausführbare Gleichungen oder eine andere geeignete Form reduziert werden.
Die Kommunikation zwischen den Steuerungen und die Kommunikation zwischen Steuerungen und Stellgliedern und/oder Sensoren können über eine direkte Drahtverbindung, einen vernetzten Kommunikationsbus, eine drahtlose Verbindung oder eine andere geeignete Kommunikationsverbindung erfolgen. Die Kommunikation beinhaltet den Austausch von Datensignalen auf eine geeignete Art, darunter auch z. B. elektrische Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetische Signale durch die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen. Datensignale können diskrete, analoge oder digitalisierte analoge Signale beinhalten, die Eingaben von Sensoren und Stellgliedbefehle, sowie Kommunikationssignale zwischen Steuereinheiten darstellen. Der Begriff „Signal“ bezieht sich auf eine physisch wahrnehmbare Anzeige, die Informationen übermittelt und kann eine geeignete Wellenform (z. B. elektrische, optische, magnetische, mechanische oder elektromagnetische) umfassen, wie beispielsweise Gleichstrom, Wechselspannung, Sinuswellen, Dreieckswelle, Rechteckwelle, Vibration und dergleichen, die durch ein Medium laufen können. Ein Parameter ist definiert als eine messbare Größe, die eine physikalische Eigenschaft einer Vorrichtung oder eines anderen Elements darstellt, die durch einen oder mehrere Sensoren und/oder ein physikalisches Modell erkennbar ist. Ein Parameter kann einen diskreten Wert aufweisen, z. B. „1“ oder „0“, oder kann stufenlos eingestellt werden.
Die Begriffe „Prognose“, „Prognostik“ und verwandte Begriffe sind mit der Datenüberwachung und mit Algorithmen und Auswertungen verbunden, die eine vorausschauende Aussage über ein wahrscheinliches zukünftiges Ereignis im Zusammenhang mit einer Komponente, einem Teilsystem oder einem System treffen. Prognosen können Klassifizierungen beinhalten, die einen ersten Zustand beinhalten, der anzeigt, dass die Komponente, das Teilsystem oder das System gemäß ihrer Spezifikation arbeiten („Grün“ oder „G“), einen zweiten Zustand, der eine Verschlechterung des Betriebs der Komponente, des Teilsystems oder des Systems anzeigt („Gelb“ oder „Y“), und einen dritten Zustand, der einen Fehler im Betrieb der Komponente, des Teilsystems oder des Systems anzeigt („Rot“ oder „R“). Die Begriffe „Diagnostik“, „Diagnose“ und verwandte Begriffe sind mit der Datenüberwachung und mit Algorithmen und Auswertungen verbunden, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines bestimmten Fehlers einer Komponente, eines Teilsystems oder eines Systems anzeigen. Der Begriff „Minderung“ und verwandte Begriffe sind mit Vorgängen, Aktionen oder Steuerroutinen verbunden, die dazu dienen, die Auswirkungen eines Fehlers in einer Komponente, einem Teilsystem oder einem System zu vermindern.
Die VHM-Mastersteuerung 215 kann mit der externen Steuerung 280 kommunizieren, um VHM-Daten in einer 2-Wege-Verbindung an die externe Steuerung 280 zu übertragen. Die VHM-Mastersteuerung 215 ist konfiguriert, um einen Betriebszustand (SOH) zu überwachen, der im Zusammenhang mit der Kommunikation mit der externen Steuerung 280 steht. Die VHM-Mastersteuerung 215 ist zur Kommunikation mit fahrzeuginternen Steuerungen konfiguriert, z. B. der HMI-Steuerung 142 und der HMI-App 290 für SOH-Informationen des Fahrzeugsystems. Die VHM-Mastersteuerung 215 ist konfiguriert zum Überwachen der SOH der redundanten VHM-Mastersteuerung 230. Die VHM-Mastersteuerung 215 ist konfiguriert für die Diagnose und Prognose des Fahrzeugsystems basierend auf den Daten und Eingaben der externen Steuerung 280. Die VHM-Mastersteuerung 215 ist konfiguriert, um Anomalien, z. B. intermittierende Fehler, dynamisch zu erkennen und relevante Daten an die externe Steuerung 280 weiterzuleiten, auf die zur technischen Analyse zugegriffen werden kann. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann Diagnose- und Prognoseergebnisse an die Fehlerbegrenzungssteuerung 230 übermitteln.
Der zweite Prozessor 222, die zweite Speichervorrichtung 224 und der zweite Befehlssatz 226 sind konfiguriert, um Steuerroutinen auszuführen, die als Datenpuffer mit der HMI App 290 und der externen Steuerung 280 über die Telematiksteuerung 220 während der Einschaltzeiten des Fahrzeugs kommunizieren.
Die Telematiksteuerung 220 beinhaltet ein drahtloses Telematikkommunikationssystem, das in der Lage zu zusätzlicher Fahrzeugkommunikation ist, einschließlich Kommunikation mit einem Kommunikationsnetzwerksystem 285 mit drahtlosen und verdrahteten Kommunikationsfähigkeiten. Die Telematiksteuerung 220 ist in der Lage zu zusätzlicher Fahrzeugkommunikation ist, einschließlich Kurzbereichs-Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-Kommunikation. Alternativ oder zusätzlich weist die Telematiksteuerung 220 ein drahtloses Telematikkommunikationssystem auf, das in der Lage zu Kurzbereichs-Drahtloskommunikation an eine handgehaltene Vorrichtung ist, beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Satellitentelefon oder eine andere Telefonvorrichtung. In einer Ausführungsform ist die handgehaltene Vorrichtung mit einer Softwareanwendung versehen, die ein drahtloses Protokoll zum Kommunizieren mit der Telematiksteuerung 220 beinhaltet und die handgehaltene Vorrichtung führt die zusätzliche Fahrzeugkommunikation aus, einschließlich der Kommunikation mit einer externen Steuerung 280 über das Kommunikationsnetz 285. Alternativ oder zusätzlich führt die Telematiksteuerung 220 die zusätzliche Fahrzeugkommunikation direkt durch, indem sie über ein Kommunikationsnetz 285 mit der externen Steuerung 280 kommuniziert.
Die redundante VHM-Mastersteuerung 230 sammelt, aggregiert und speichert die Daten aus der Vielzahl der VHM-Agenten für bestimmte Subsysteme. Dies kann die Durchführung von Diagnosen und Prognosen für die spezifischen Subsysteme basierend auf bordeigenen Daten und Eingaben der externen Steuerung 280 beinhalten. Die redundante VHM-Mastersteuerung 230 kann Ergebnisse an die Fehlerbegrenzungssteuerung 240 übermitteln, worin diese Ergebnisse mit der Diagnose und Prognose für bestimmte Subsysteme verknüpft sind. Die redundante VHM-Steuerung 230 kann mit der VHM-Steuerung 215 kommunizieren, um Daten zu erhalten, die in der externen Steuerung 280 gespeichert sind. Die redundante VHM-Steuerung 230 kann den Betriebszustand (SOH) der VHM-Steuerung 215 überwachen.
Die Fehlerbegrenzungssteuerung 240 beinhaltet mehrere redundante Einheiten zum Steuern des Fahrzeugs, um die mit dem Auftreten eines Fehlers verbundenen Auswirkungen zu minimieren. Die Fehlerbegrenzungssteuerung 240 kann eine Gegenprüfung der Diagnose- und Prognoseergebnisse sowohl der VHM-Mastersteuerung 215 als auch der redundanten VHM-Mastersteuerung 230 für kritische Systeme durchführen. Die Fehlerbegrenzungssteuerung 240 kann basierend auf validierten Diagnose- und Prognoseergebnissen eine Fehlerbegrenzung durchführen.
Die VHM-Mastersteuerung 215 kann mit der externen Steuerung 280 und anderen Fahrzeugen (V2V) über Maßnahmen zur Fehlerbegrenzung kommunikativ verbunden werden. Die VHM-Mastersteuerung 215 bietet ein zentrales, gemeinsames Gateway für alle Off-Board VHM-Funktionen durch die Verwaltung von Kommunikation und Befehlen und die Verwaltung von bidirektionalen Datenübertragungen. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann Parameter von bestimmten VHM-Agenten sammeln und speichern, die für prognostische Auswertungen erforderlich sind. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann die prognostische Parametererfassung von den VHM-Agenten zentralisieren, wenn eine Platzierung in anderen Steuerungen aufgrund von Frequenz- und/oder Latenzproblemen nicht erforderlich ist. Die VHM-Mastersteuerung 215 beinhaltet die Ausführung eines integrierten Prognosealgorithmus unter Verwendung der erfassten Parameter im Fahrzeug 10. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann Datenanomalien erkennen. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann wichtige Ereignisse (intermittierende Fehlerzustände, Verschlechterungszustände und Vorläufer drohender Fehlerzustände) erkennen und die für diese Ereignisse geeignete Datenerfassung steuern. Die VHM-Mastersteuerung 215 bietet eine Echtzeit-Trendüberwachung für kritische Parameter, die von den VHM-Agenten übermittelt werden, wie beispielsweise das Erkennen von langsamen Luftdrucklecks in Reifen oder das ständige Absinken des Batterie-SOC. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann Funktionen von Sensoren und Parametern, die von den VHM-Agenten übermittelt werden, extrahieren und Daten zur Übertragung an die externe Steuerung 280 abstrahieren. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann eine Zustandsübergangsüberwachung (Trace-Handshake) durchführen, um sich von Deadlocks zu erholen und Leistungsengpässe zu lokalisieren.
Die VHM-Mastersteuerung 215 kann das Ausführen von BIT (integrierter Test)/DTC (Diagnose-Fehlercodes), IBIT (eingeleiteter integrierter Test) Sequenzen im Normalbetrieb und in einer Servicebereichsumgebung ausführen oder erleichtern. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann kundenspezifische APPs hosten, die zum Überwachen, Erfassen und Analysieren von Daten aus Engineering-Zentren heruntergeladen werden können, um gezielte Auswertungen in Bezug auf einen oder mehrere der VHM-Agenten und zugehörige Subsysteme zu unterstützen. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann gesammelte Daten zwischenspeichern, um die Datenübertragung zu verwalten, wie beispielsweise die Übertragung von Daten auf Abruf, die Übertragung von Summendaten und die Übertragung von Ergebnissen der On-Board-Analyse. Dies beinhaltet eine hierarchische Datenpufferung zur Reduzierung unnötiger Datenübertragungen. Die VHM-Mastersteuerung 215 kann die Verdichtung von Daten für die Übertragung durchführen, um das Datenvolumen zu reduzieren und die Datenverschlüsselung zu verbessern.
Prognostische Klassifizierungsroutinen zum Bestimmen einer Prognose, d. h. R/Y/G, für jedes der Teilsysteme können in der VHM-Mastersteuerung 215 oder der HMI-App 290 ausgeführt werden. Die prognostischen Klassifizierungsroutinen können das Auftreten einer grünen Prognose erkennen, die mit einem der Fahrzeug-Teilsysteme und zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 verbunden ist, und die VHM-Mastersteuerung 215 oder die HMI-App 290 können die zugehörige Datenübertragung außerhalb über das Kommunikationsnetz 285 blockieren, um die Datenkommunikationslast auf die externe Steuerung 280 zu reduzieren. Alternativ kann das Übertragen einer grünen Prognose in Form einer einfachen Bestätigung der Grünbestimmung für eine Komponente, ein Subsystem oder ein System eines der Fahrzeugsysteme und der zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 mit einem Zeitstempel erfolgen, wodurch die Datenübertragungslast zur externen Steuerung 280 minimiert wird.
Die externe Überwachung von Steuerungssystemzuständen, die auf ein definiertes Zustandsübergangsdiagramm abgestimmt sind, kann ausgeführt werden, um die Konstruktionsabsicht und das Timeout zu verfolgen, wenn ein Stillstand eintritt oder das Steuerungssystem die Erwartungen nicht erfüllt, z. B. wenn die Abfolge der Überprüfungen, die für den Start des Fahrzeugs nach dem Drehen des Schlüssels oder dem Drücken der Starttaste erforderlich sind, eingehalten wird, um anormale Abläufe oder längere Verzögerungen zu diagnostizieren und die Ursache für das Nichtanfahren des Fahrzeugs zu ermitteln.
Die externe Steuerung 280 kann einen entfernten Server beinhalten, der eine Verarbeitungsvorrichtung, eine Kommunikationsvorrichtung und eine Speichervorrichtung beinhaltet, die in einer Cloud-Computing-Umgebung implementiert werden kann. In dieser Beschreibung und den folgenden Ansprüchen kann „Cloud-Anlagen“ als ein Modell für das Ermöglichen eines universellen, bequemen, nach Bedarf Netzwerkzuganges zu einem gemeinsam genutzten Pools von konfigurierbaren Ressourcen (z. B. Netzwerke, Server, Speicher, Anwendungen und Services), der schnell über Virtualisierung freigeschaltet und mit einem minimalen Managementaufwand oder Interaktion des Dienstanbieters ausgelöst und dann entsprechend skaliert wird, definiert werden. Ein Cloud-Modell kann aus verschiedenen Eigenschaften (z. B., Selbstbedienung nach Bedarf, breiter Netzwerkzugang, Bündelung von Ressourcen, schnelle Elastizität, gemessener Dienst usw.), Servicemodellen (z. B. Software als ein Service („SaaS“), Plattform als ein Service („PaaS“), Infrastruktur als ein Service („IaaS“) und Entwicklungsmodelle (z. B. private Cloud, Kommunikationscloud, öffentliche Cloud, Hybridcloud usw.) zusammengestellt werden.
Die HMI-App 290 ist ein Softwareprogramm, das auf einer tragbaren Vorrichtung lauffähig ist, die eine Verarbeitungsvorrichtung, eine Kommunikationsvorrichtung, eine Speichervorrichtung und eine Benutzeroberfläche beinhaltet. Die HMI-App 290 ermöglicht die Interaktion mit der VHM-Mastersteuerung 215. Benutzer können beispielsweise Servicepersonal einbeziehen. Der Begriff „Benutzeroberfläche“ kann einen Touchscreen, ein physisches Tastenfeld, eine Maus, ein Mikrofon und/oder Lautsprecher beinhalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform kann der Touchscreen auf taktile Eingaben durch einen Bediener reagieren, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Zeigen, Tippen, Ziehen, mit zwei Fingern Auf- und Zuziehen usw. Die HMI-App 290 kann SOH-Informationen zu Subsystemen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 anzeigen, einschließlich der Anzeige oder anderweitigen Übertragung von Prognose- und Diagnoseinformationen, die von einem der VHM-Agenten bezogen werden können. Die HMI-App 290 kann den Bediener oder andere über Minderungsmaßnahmen informieren, die basierend auf dem SOH des Fahrzeugs oder eines umliegenden Fahrzeugs durchgeführt werden. Die HMI-App 290 kann On-Demand-SOH-Tests basierend auf der Eingabe eines Bedieners durchführen.
Die Flusspläne und Blockdiagramme in den Flussdiagrammen veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen der Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Block- oder Flussdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt eines Codes darstellen, der zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) einen oder mehrere ausführbare Befehle beinhaltet. Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagrammdarstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammdarstellungen durch Spezialzweck-Hardwarebasierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Spezialzweck-Hardware und Computerbefehlen implementiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das eine Steuerung oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung steuern kann, um in einer bestimmten Art und Weise zu funktionieren, sodass die im computerlesbaren Medium gespeicherten Befehle einen Herstellungsartikel erzeugen, einschließlich Anweisungen, die die Funktion/den Vorgang, die/der in dem Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder Blöcken angegeben ist, implementieren.
Während die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren die vorliegenden Lehren unterstützen und beschreiben, wird der Umfang der vorliegenden Lehren jedoch einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Ausführungsformen und anderen Arten zur Ausführung der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren, die in den hinzugefügten Ansprüchen definiert sind, möglich.

Claims

Steuerungsarchitektur zum Überwachen eines autonomen Fahrzeugsteuerungssystems, umfassend: eine erste Steuerung mit einem ersten Prozessor und einer ersten Speichervorrichtung, wobei die erste Speichervorrichtung einen ersten ausführbaren Befehlssatz beinhaltet; eine Telematiksteuerung in Verbindung mit der ersten Steuerung; eine zweite Steuerung mit einem zweiten Prozessor und einer zweiten Speichervorrichtung, wobei die zweite Speichervorrichtung einen zweiten ausführbaren Befehlssatz beinhaltet, wobei der zweite ausführbare Befehlssatz zu dem ersten ausführbaren Befehlssatz redundant ist; eine Vielzahl von Subsystem-Steuerungen, wobei jede Subsystem-Steuerung so konfiguriert ist, dass sie den Betrieb eines Subsystems des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems bewirkt, worin jede der Subsystem-Steuerungen einen Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM-)Agenten beinhaltet; eine dritte Steuerung mit einem dritten Prozessor und einer dritten Speichervorrichtung, wobei die dritte Speichervorrichtung einen dritten ausführbaren Befehlssatz beinhaltet, der so angeordnet ist, dass er eine Fehlerbegrenzung bewirkt; einen ersten Kommunikationsbus, der zur Kommunikation zwischen der ersten Steuerung, der zweiten Steuerung und einer ersten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen vorgesehen ist; einen zweiten Kommunikationsbus, der zur Kommunikation zwischen der ersten Steuerung, der zweiten Steuerung und einer zweiten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen vorgesehen ist; eine erste Kommunikationsverbindung, die angeordnet ist, um eine Kommunikation zwischen der ersten Steuerung und der dritten Steuerung zu bewirken; und eine zweite Kommunikationsverbindung, die zur Kommunikation zwischen der zweiten Steuerung und der dritten Steuerung vorgesehen ist; worin der erste ausführbare Befehlssatz, welcher der ersten Steuerung zugeordnet ist, eine prognostische Klassifizierungsroutine basierend auf den Eingaben der VHM-Agenten der Vielzahl von Subsystem-Steuerungen beinhaltet; und worin die Telematiksteuerung so angeordnet ist, dass sie eine Ausgabe der prognostischen Klassifizierungsroutine an eine externe Steuerung übermittelt.
Steuerungsarchitektur nach Anspruch 1, worin die prognostische Klassifizierungssoftware ausgeführt wird, um eine mit einem der Subsysteme verbundene Prognose zu bestimmen.
Steuerungsarchitektur nach Anspruch 1, worin die zweite Steuerung einen vierten ausführbaren Befehlssatz beinhaltet, der so konfiguriert ist, dass er einen Betriebszustand (SOH) der ersten Steuerung überwacht.
Steuerungsarchitektur nach Anspruch 1, worin die externe Steuerung einen entfernten Server beinhaltet, der eine Verarbeitungsvorrichtung, eine Kommunikationsvorrichtung und eine Speichervorrichtung beinhaltet, die in einer Cloud-Computing-Umgebung implementiert werden kann.
Steuerungsarchitektur nach Anspruch 1, worin jeder der VHM-Agenten konfiguriert ist, um Komponenten- und Subsystemüberwachung, Merkmalsextraktion, Datenfilterung und Datenaufzeichnung für die jeweilige Subsystem-Steuerung durchzuführen.
Steuerungsarchitektur nach Anspruch 1, worin die Subsystem-Steuerungen eine Antriebsstrangsteuerung, eine Fahrzeugsteuerung, eine Raumüberwachungssteuerung, eine HMI-Steuerung und eine Bedienersteuerung beinhalten.
Steuerungsarchitektur nach Anspruch 6: worin die Antriebsstrangsteuerung funktionsfähig mit einem Antriebsstrang verbunden ist; worin die Fahrzeugsteuerung mit einem Lenksystem, einem Bremssystem und einem Fahrwerk funktionsfähig verbunden ist; worin die Raumüberwachungssteuerung funktionsfähig mit einem Fahrzeug-Raumüberwachungssystem verbunden ist; worin die HMI-Steuerung funktionsfähig mit einem HMI-System verbunden ist; und worin die Bedienersteuerung funktionsfähig mit Bedienvorrichtungen verbunden ist.
Steuerungsarchitektur nach Anspruch 1, worin die dritte Speichervorrichtung der dritten Steuerung einen dritten ausführbaren Befehlssatz beinhaltet, der so angeordnet ist, dass er eine mit einem der Subsysteme verbundene Fehlerbegrenzung bewirkt.
Steuerungsarchitektur nach Anspruch 1, worin die erste Steuerung weiterhin umfasst einen vierten Prozessor und eine vierte Speichervorrichtung; worin der erste Prozessor so angeordnet ist, dass er mit dem ersten Kommunikationsbus korrespondiert, um die Kommunikation mit der zweiten Steuerung und der ersten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen zu bewirken; worin der erste Prozessor angeordnet ist, um mit dem zweiten Kommunikationsbus zu kommunizieren, um eine Kommunikation mit der zweiten Steuerung und der zweiten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen zu bewirken.
Steuerungsarchitektur zum Überwachen eines autonomen Fahrzeugsteuerungssystems, umfassend: eine erste Steuerung mit einem ersten ausführbaren Befehlssatz; eine Telematiksteuerung in Verbindung mit der ersten Steuerung; eine zweite Steuerung, die einen zweiten ausführbaren Befehlssatz beinhaltet, worin der zweite ausführbare Befehlssatz zu dem ersten ausführbaren Befehlssatz redundant ist; eine Vielzahl von Subsystem-Steuerungen, wobei jede Subsystem-Steuerung so konfiguriert ist, dass sie den Betrieb eines Subsystems des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems bewirkt, worin jede der Subsystem-Steuerungen einen Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM-)Agenten beinhaltet; eine dritte Steuerung dritten ausführbaren Befehlssatz, der so angeordnet ist, dass er eine Fehlerbegrenzung bewirkt; eine Vielzahl an Kommunikationsbussen, der zur Kommunikation zwischen der ersten Steuerung, der zweiten Steuerung und einer ersten Teilmenge der Subsystem-Steuerungen vorgesehen ist; worin der erste ausführbare Befehlssatz, welcher der ersten Steuerung zugeordnet ist, eine prognostische Klassifizierungsroutine basierend auf den Eingaben der VHM-Agenten der Vielzahl von Subsystem-Steuerungen beinhaltet; und worin die Telematiksteuerung so angeordnet ist, dass sie eine Ausgabe der prognostischen Klassifizierungsroutine an eine externe Steuerung übermittelt.