无人驾驶车辆及其插卡式结构、模块与车载计算平台的制作方法

本发明涉及无人驾驶车辆技术领域，尤其涉及一种无人驾驶车辆及其插卡式结构、模块与车载计算平台。

【背景技术】

近年来，随着智能科技的发展，无人驾驶车辆进入了井喷式发展。

为了保证无人驾驶车辆的正常工作，现有技术的无人驾驶车辆中，需要设置50个左右、甚至更多的电子控制单元(electroniccontrolunit；ecu)。例如某个ecu用于控制雨刷，另一个ecu用于分析摄像头采集的前方的红绿灯有多远，再一个ecu用于分析雷达采集到的周围车辆的数量以及距离等等，每个ecu可以控制无人驾驶车辆的一个部位或者一个功能。且现有的无人驾驶车辆中的ecu是分散地设置在无人驾驶车辆的车体中，例如有些ecu设置在车头的操控面板处，还有些ecu设置在车门中，而还有一些ecu设置在车尾部位。

由于现有技术的无人驾驶车辆中的ecu数量较多，且分布较为分散，每一个ecu部属时，均需要部属其与通信总线以及电源总线连接，导致无人驾驶车辆中的ecu部属非常复杂。

技术实现要素：

本发明提供了一种无人驾驶车辆及其插卡式结构、模块与车载计算平台，用于解决无人驾驶车辆中的ecu部属复杂的技术问题。

本发明提供一种无人驾驶车辆中的插卡式结构，所述结构包括主板与至少两块子卡；所述主板上设置有至少两组插槽，各所述子卡分别通过对应组的所述插槽与所述主板插接；

所述主板，用于承载与无人驾驶车辆对接的供电、通信以及控制，同时为各所述子卡提供电源和数据路由。

进一步可选地，如上所述的结构中，所述主板，具体与所述无人驾驶车辆的电源总线连接，为插接的各所述子卡提供电源；所述主板还与can总线通信连接，获取各传感器的数据，并转发给需要所述传感器的数据的所述子卡；

各所述子卡，用于根据所述主板转发的所述传感器的数据进行分析处理，并将分析结果传输给所述主板；

所述主板，还用于根据所述子卡传输的所述分析结果进行车辆控制。

进一步可选地，如上所述的结构中，所述主板上设置有数据总线，所述主板通过所述数据总线向所述子卡转发所述传感器的数据。

进一步可选地，如上所述的结构中，所述数据总线还用于接收一块所述子卡的分析结果，并将所述分析结果转发给另一块所述子卡。

进一步可选地，如上所述的组件中，所述至少两块子卡中包括至少一块功能子卡和一块备用子卡；所述备用子卡上存储有所述功能子卡失效时的应急安全控制方案。

进一步可选地，如上所述的组件中，所述主板，还用于若所述至少一块功能子卡正常工作时，切换至与各所述功能子卡通信；而若各所述功能子卡异常时，切换至与所述备用子卡通信。

进一步可选地，如上所述的组件中，所述至少两块子卡均为功能子卡；

所述主板，还用于若各所述功能子卡异常时，根据预先存储的所述功能子卡失效时的应急安全控制方案进行车辆控制。

本发明还提供一种无人驾驶车辆中的结构化模块，所述模块包括如上所述的插卡式结构和封装所述插卡式结构的外壳。

进一步可选地，如上所述的模块中，所述外壳包括顶盖、底盖以及连接在所述顶盖和所述底盖之间的防震框架，以将所述装配组件封装在所述顶盖、所述底盖以及所述防震框架形成的空间中。

本发明还提供一种无人驾驶车辆中的车载计算平台，所述平台包括数个如上所述的结构化模块，各所述结构化模块均与所述无人驾驶车辆的通信总线和电源总线连接。

本发明还提供一种无人驾驶车辆，所述无人驾驶车辆上设置有车载计算平台，所述车载计算平台采用如上所述的车载计算平台。

本发明的无人驾驶车辆及其插卡式结构、模块与车载计算平台，通过采用上述技术方案，可以将无人驾驶车辆中起到“大脑”，功能的ecu都通子卡来设置，通过插接在主板上即可以实现其功能；将无人驾驶车辆中“小脑”功能的ecu集成在主卡中，而不用为每一块ecu进行复杂的布线，通过主板和子卡相互插接便可以实现连接，操作非常简单，实现效率非常高。而且本发明的插卡式结构，结构简单、标准统一、非常容易做到行业标准，便于各个不同厂家的产品的兼容。

【附图说明】

图1为本发明的无人驾驶车辆中的插卡式结构的结构示意图。

图2为本发明的无人驾驶车辆中的插卡式结构的示例图。

图3为本发明实施例提供的一种主板的基本功能示意图。

图4为本发明实施例提供的一种子卡的功能示意图。

图5为本发明实施例提供的一种插卡式结构的示例图。

图6为本发明的无人驾驶车辆中的结构化模块的爆炸示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

图1为本发明的无人驾驶车辆中的插卡式结构的结构示意图。如图1所示，本实施例的无人驾驶车辆中的插卡式结构，具体可以包括主板10与至少两块子卡20；主板10上设置有至少两组插槽30，各子卡20分别通过对应组的插槽30与主板10插接。也就是说，子卡20通过插槽30可以插接在主板10上。图1所示实施例中，以在子卡20上设置有与插槽30对应的扣件，以将该扣件与插槽30卡接，实现子卡20与主板10的插接。该主板10上的插槽30可以为一个凹槽，对应的子卡20上的扣件可以为一个凸起，或者该主板10上的插槽30可以为一个凸起，对应的子卡20上的扣件可以为一个凹槽，实际应用中，连接主板10和子卡20的插槽30和对应的扣件还可以为其他设置形式，只要能够实现主板10和子卡20插接即可，在此不再一一限定。

图1所示的插卡式结构以该主板10中设置三组插槽30，能够插接三个子卡20为例。实际应用中，该插卡式结构的主板10上可以设置两个以及两个以上的任意数值的插槽30，对应插接与插槽30的组数相同的子卡20，在此不再一一举例赘述。

实际应用中，每一组插槽30的具体数量可以包括一个、两个或者多个。例如图1所示的插卡式结构中以每组插槽30仅包括一个插槽为例。而图2所示的本发明的无人驾驶车辆中的插卡式结构的示例图中，以插卡式结构中包括三个子卡20、三组插槽30、每组插槽30包括两个插槽为例。其余与图1所示的插卡式结构相同。

本实施例的插卡式结构中的主板10用于承载与无人驾驶车辆对接的供电、通信以及控制，同时主板10为各子卡20提供电源和数据路由。

例如，主板10具体与无人驾驶车辆的电源总线连接，为插接的各子卡20提供电源；主板10还与无人驾驶车辆的can总线通信连接，从can总线获取各传感器的数据，并转发给需要传感器的数据的子卡。具体地，该主板10上可以设置有数据总线，该数据总线可以作为主板10与子卡20之间的数据通信干线，主板10通过数据总线向子卡20转发传感器的数据。本实施例中的该数据总线具体可以为以太网网关总线。

本实施例的插卡式结构中的各子卡20用于根据主板10转发的传感器的数据进行分析处理，并将分析结果传输给主板10；各子卡20具体可以采用人工智能(artificialintelligence；ai)算法实现分析处理，例如各子卡可以根据接收到的传感器的数据实现对无人驾驶车辆周围的车辆/行人进行识别、车道线进行识别、红绿灯进行识别，还可以进行环境建模以及路径规划。

本实施例的插卡式结构中的主板10还用于根据子卡20传输的分析结果进行车辆控制。也就是说，本实施例的插卡式结构中的主板10充当无人驾驶车辆的“小脑”。

具体地，本实施例的插卡式结构中，主板10具体用于通过数据总线从can总线获取无人驾驶车辆上的各传感器采集的数据；并通过数据总线将数据转发给主板10上插接的子卡20。具体地，无人驾驶车辆上设置有很多的传感器，如雷达、摄像头以及基于全球定位系统(globalpositioningsystem；gps)的定位传感器等等传感器，这些传感器可以采集车辆的环境的数据，如车辆周围的障碍物的数据、车辆的位置数据、车辆所在的道路数据以及车辆的状态数据等等，并将采集到的数据通过can总线传输给主板10。也就是说，本实施例中，无人驾驶车辆的所有传感器都需要与can总线连接，以便于通过can总线将采集到的数据传输至主板10。主板10接收到传感器采集的数据后，可以通过数据总线对数据进行路由转发，以将数据转发至对应的进行数据分析的子卡20。具体的路由转发的规则可以由通信协议来设定，以保证进行数据分析的子卡20能够接收到主板10转发的数据即可。对应地，子卡20接收到主板10转发的无人驾驶车辆上的各传感器采集的数据后，根据这些数据进行分析处理，以感知无人驾驶车辆周围的道路、车辆位置、障碍物信息以及环境建模和路径规划等分析结果。最后子卡20再将得到的分析结果通过数据总线反馈给主板10，主板10根据这些分析结果，可以控制无人驾驶车辆的转向、速度等，从而使得无人驾驶车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。整个过程中，各子卡20相当于无人驾驶车辆的“大脑”，进行车辆/行人识别、车道线识别、红绿灯识别、环境建模以及路径规划等等分析处理，而主板10相当于无人驾驶车辆的“小脑”，根据“大脑”的分析结果，进行车辆控制。

例如，子卡20可以根据主板10转发的雷达采集的车辆的环境数据，从当前的帧画面里分析出来无人驾驶车辆周围有几个人、几辆车、各距离多远以及路面车道线在哪等等分析结果。这个过程可以认为由无人驾驶车辆的“大脑”来完成，也就是说，本实施例中，子卡20用于实现环境感知层面的分析，相当于无人驾驶车辆的“大脑”。具体地，在无人驾驶车辆中，可以包括有多个类似的子卡20。具体行驶中，多个子卡20可以互相协作，以助于主板10根据多个子卡20的分析结果，有效地进行无人驾驶车辆的控制。

另外，实际应用中，有些子卡20进行分析处理时，需要依赖于其他子卡20的分析结果，此时可选地，主板10还用于接收一块子卡20的分析结果，并将该分析结果转发给另一块子卡20，以供另一块子卡20根据接收到的传感器的数据和接收到的其他子卡20的分析结果，进行分析处理。具体地，由主板10上的数据总线接收一块子卡20的分析结果，并将分析结果转发给另一块子卡20。

另外，本实施例的插卡式结构中的主板10还可以承载与无人驾驶车辆对接的功能安全，以及环境适应性等功能，使得无人驾驶车辆可以适应高、低温、冲击/震动、电磁兼容等环境。同时，再结合上述主板10为子卡20提供传感器的数据路由、提供子卡间通信以及供电等基础平台，可以看出该主板10在插卡式结构中的核心地位。

本实施例的主板10在执行“小脑”功能时，可以根据大脑分析的分析结果，决定无人驾驶车辆是否应该加速或减速、方向盘是否需要转向等等控制行为。这个过程可以认为由无人驾驶车辆的“小脑”来完成。具体地，在无人驾驶车辆中，可以包括有多个类似的主板10。具体行驶中，每个主板10可以根据插接在其上的子卡20对无人驾驶车辆的传感器的数据进行分析处理，得到分析结果，从而基于这些分析结果有效地对无人驾驶车辆进行控制。

可选地，本实施例的无人驾驶车辆的插卡式结构中，至少两块子卡20中可以包括至少一块功能子卡和一块备用子卡；备用子卡上存储有功能子卡失效时的应急安全控制方案，例如，本实施例的应急安全控制方案可以为控制车辆靠边停车。本实施例中，主板10可以控制与子卡的通信，正常情况下，主板10还用于若至少一块功能子卡正常工作时，切换至与各功能子卡通信，根据各功能子卡的分析结果对无人驾驶车辆进行控制。而在无人驾驶车辆的大脑如功能子卡死机了，即各功能子卡异常时，主板10切换至与备用子卡通信，根据备用子卡上预存储的应急安全控制方案，对无人驾驶车辆进行控制，如控制车辆靠边停车，以保证无人驾驶车辆的行驶安全，进而实现更高等级的行车安全。

或者，可选地，本实施例中，可以不设置备用子卡，而将至少两块子卡均设置为功能子卡；而将各功能子卡失效时需要采用的应急安全控制方案存储在主板10中。即主板10还用于若各功能子卡异常时，根据预先存储的功能子卡失效时的应急安全控制方案进行车辆控制，以保证无人驾驶车辆的行驶安全。

图3为本发明实施例提供的一种主板的基本功能示意图。如图3所示，本实施例的主板可以为io模块，车规、功能安全保障要求高，但是迭代慢。本实施例的主板10至少包括有传感器(sensor)集线器(hub)、汽车开放系统架构(automotiveopensystemarchitecture；autosar)的配置、无人驾驶车辆的底盘动力控制、无人驾驶车辆的实时以太网、无人驾驶车辆的功能安全框架、无人驾驶车辆的诊断服务、保证无人驾驶车辆的电源可靠性、以及仿真注入等性能。其中sensorhub中集成有以太网网关(switch；sw)，这样，sensorhub功能在实现时，从can总线获取的传感器数据经过sensorhub中的sw路由给插接在主板上的子卡。

其中仿真注入时，将主板连接个人计算机(persomcomputer；pc)后，可通过数据分发服务将整车仿真数据注入子卡20，使普通开发者用一块开发板即可模拟整车运行，从而能够有效地降低研发成本。

图4为本发明实施例提供的一种子卡的功能示意图。如图4所示的子卡具有视觉感知、感知融合、驾驶策略以及规划控制的功能。实际应用中，其他子卡也可以设置其他功能，在此不再一一举例赘述。

上述图3和图4仅为本实施例提供的插卡式结构的一种示例，实际应用中，根据无人驾驶车辆的具体用途和使用场景，可以采用上述图3和图4组成的插卡式结构，扩展出其他功能的插卡式结构。

图5为本发明实施例提供的一种插卡式结构的示例图。如图5所示，本实施例的插卡式结构中包括slot1、slot2和slot3三个子卡，每个子卡中都包括动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory；dram)、闪存flash以及连接器fma。其中第一个子卡slot1为主要功能(mainfunction)，其中还包括nvidiaxavier。第二个子卡slot2为冗余系统(redundancysystem)，其中还包括高性能处理器(performanceproc)以及功能安全微控制器(safetymcu)。第三个子卡slot3为驾驶员监控系统(drivermonitorsystem)，其中还包括空插槽(tbd)，以便于日后增加新功能的子卡时使用。

另外，图5所示的插卡式结构的主板中设置有雷达(radar)/激光雷达(lidar)/声纳(sonar)的hub、摄像机(camera)并行转换器(serdes)/多路复用器(mux)、主干交换机(backboneswitcheth)/总线接口(pcie)、以及safetymicro(asil-d)。

另外，如图5所示，无人驾驶车辆的插卡式结构的主板中还集成有车辆总线can、以太网总线eth、车辆lin总线、摄像机camera的通信总线camlvds以及外设总线(pcie)。

本实施例中的子卡20为性能模块，易升级换代，技术更新块，可快速集成。本实施例的子卡20可以保持快速迭代，跟进业界的最新芯片，实现自动驾驶的核心算法。实际应用中，多块子卡20集成时，既可协同计算，亦可互为冗余热备份。

本实施例的无人驾驶车辆中的插卡式结构，通过采用上述结构，可靠性较高，主板可以用于多个项目的无人驾驶车辆上，用户多，bug少，使得整体的无人驾驶车辆的车载计算平台更加可靠稳定；

而且本实施例的插卡式结构还可以灵活实现差异化配置，例如在基础功能以外，可通过扩展主板上的插槽，以增加选配功能，使得产品组合多元化；

实际应用中，测试验证的成本可能比开发成本更大，本实施例的插卡式结构中的主板具有通用性，通过使用已通过认证的主板，可降低研发投入，降低无人驾驶车辆的研发成本；

本实施例的插卡式结构中的主板能够复用，取消产品demo阶段；且子卡功能安全等级相对降低，开发容易；这样可以保证算法专家专注算法，降低技术风险，缩短整体开发周期。

总之，本实施例的无人驾驶车辆中的插卡式结构，可以将现有技术中的无人驾驶车辆中的起到“大脑”功能ecu都通子卡来设置，通过插接在主板上即可以实现其功能，而不用为每一块ecu进行复杂的布线，通过主板和子卡相互插接便可以实现连接，操作非常简单，实现效率非常高。而且本实施例的插卡式结构，结构简单、标准统一、非常容易做到行业标准，便于各个不同厂家的产品的兼容。

图6为本发明的无人驾驶车辆中的结构化模块的爆炸示意图。如图6所示，本实施例的结构化模块包括插卡式结构和封装插卡式结构的外壳。其中插卡式结构为上述图1所示实施例的插卡式结构，具体包括主板10和子卡20。如图6所示，封装插卡式结构的外壳可以包括顶盖40、底盖50以及连接在顶盖40和底盖50之间的防震框架60，以将包括主板10和子卡20的插卡式结构封装在顶盖40、底盖50以及防震框架60形成的空间中。

本发明实施例还可以公开一种无人驾驶车辆中的车载计算平台，该车载计算平台可以包括数个如图6所示的结构化模块，各结构化模块均与无人驾驶车辆的通信总线和电源总线连接。各结构化模块内部的结构相同，区别仅在于其中的子卡的功能不相同。

这样，本实施例的无人驾驶车辆的插卡式结构、结构化模块以及车载计算平台，由于采用上述技术方案，装配操作简单，实现方便，可以作为业界标准，从而降低无人驾驶车辆领域中的合作伙伴的门槛，算法/芯片/tier1伙伴只需设计符合接口标准的子卡，即可接入，无须具备整体系统开发能力。

本发明通过采用上述无人驾驶车辆的插卡式结构、结构化模块以及车载计算平台，可以实现综合模块化车辆(integratedmodularvehicle；imv)的装配，标准统一、操作简单，实现方便。

最后，本发明实施例还可以提供一种无人驾驶车辆，该无人驾驶车辆上设置有上述无人驾驶车辆的车载计算平台，而无人驾驶车辆的车载计算平台可以包括数个如图6所示的结构化模块，详细可以参考上述实施例的相关记载，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。