一种车辆急停系统及车辆控制方法

1.本发明实施例涉及车辆自动驾驶技术领域，尤其涉及一种车辆急停系统及车辆控制方法。


背景技术：

2.车辆驾驶安全是人们关注的焦点，车辆行驶过程中遇到紧急情况或不可预知的场景时，需要安全员人为介入来停止车辆运行，避免事故的发生。由于安全员切断自动驾驶系统的同时，需要立刻人为接管车辆，但实际操作操作过程往往会存在一定的滞后性，即存在安全隐患。亟需解决。


技术实现要素：

3.本发明提供一种车辆急停系统及车辆控制方法，以在车辆急停时保证车辆快速安全地停车，消除安全隐患。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种车辆急停系统，包括：第一信号传输开关、第二信号传输开关、系统电源和控制器；
5.其中，所述第一信号传输开关用于连接车辆的自动驾驶系统和车辆线控系统，用于在所述第一信号传输开关闭合的情况下，将所述自动驾驶系统的总线数据传输至所述车辆线控系统；
6.所述第二信号传输开关用于连接所述系统电源和所述控制器，用于在所述第二信号传输开关闭合的情况下，将所述系统电源的电源信号传输至所述控制器；
7.所述控制器还与所述车辆线控系统连接，用于在检测到所述电源信号满足急停条件时，向所述车辆线控系统发送制动信号。
8.第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆控制方法，该方法应用于本发明任意实施例所提供的车辆急停系统，由所述车辆急停系统的控制器执行。该方法包括：
9.检测系统电源通过第二信号传输开关传输的电源信号；
10.在检测到所述电源信号满足急停条件时，向所述车辆线控系统发送制动信号。
11.本发明实施例通过第一信号传输开关连接自动驾驶系统和车辆线控系统，在第一信号传输开关闭合的情况下，将自动驾驶系统的总线数据传输至车辆线控系统；第二信号传输开关连接系统电源和控制器，在第二信号传输开关闭合的情况下，将系统电源的电源信号传输至控制器；控制器连接车辆线控系统，在检测到电源信号满足急停条件时，向车辆线控系统发送制动信号，能够在车辆急停时保证车辆快速安全地停车，消除了安全隐患。
附图说明
12.图1是本发明实施例一提供的一种车辆控制架构的示意图；
13.图2是本发明实施例二提供的一种车辆控制方法的流程图；
14.图3是本发明实施例三提供的一种车辆控制方法的流程图。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
16.实施例一
17.图1是本发明实施例一提供的一种车辆控制架构的示意图。本实施例可适用于车辆行驶过程中遇到紧急情况或不可预知的场景时，车辆急停系统如何响应用户操作，对车辆进行控制的情况，如图1所示，该车辆控制架构包括：车辆急停系统1，以及与车辆急停系统1连接的自动驾驶系统2和车辆线控系统3。
18.其中，自动驾驶系统2是控制车辆自动行驶的系统，其可以通过分析车辆周围的环境状况或车辆自身的行驶状态等信息，决策车辆下一时刻的行驶方式，生成控制信号，并将该控制信号作为总线数据发送至车辆线控系统3，以使车辆线控系统3响应控制指令，控制车辆正常行驶。
19.车辆线控系统3可以包括车辆的方向盘、刹车以及油门等组件。车辆线控系统3根据自动驾驶系统2的总线数据所包含的信号，可以进一步对车辆的各组件进行控制，从而实现车辆自动驾驶。
20.车辆的急停系统1可以是在车辆行驶过程中遇到紧急情况或不可预知的场景时，响应用户操作，替代自动驾驶系统2向车辆线控系统3发送制动信号的系统。该车辆急停系统1可以执行本发明实施例所提供的车辆控制方法。
21.如图1所示，该车辆急停系统1包括：第一信号传输开关11、第二信号传输开关12、系统电源13和控制器14；
22.其中，第一信号传输开关11用于连接自动驾驶系统2和车辆线控系统3，用于在第一信号传输开关11闭合的情况下，将自动驾驶系统2的总线数据传输至车辆线控系统3；
23.第二信号传输开关12用于连接系统电源13和控制器14，用于在第二信号传输开关12闭合的情况下，将系统电源13的电源信号传输至控制器14；
24.控制器14还与车辆线控系统3连接，用于在检测到电源信号满足急停条件时，向车辆线控系统3发送制动信号。
25.其中，总线数据是指由自动驾驶系统2生成，用于控制车辆行驶的信号数据。具体的，总线数据可以包含车辆下一时刻的执行速度、加速度、方向盘转向、方向盘转角、刹车状态以及油门等参数的控制信号。可选的，自动驾驶系统2的总线数据可以通过高低电平信号的形式来表示，该总线可以为flex-ray总线、can总线(controller area network，控制器局域网络)、canfd总线(can with flexible data-rate，帧报文中数据段波特率可变的特性)或lin总线(local interconnect network，局域互联网络)等。优选的，自动驾驶系统2可以通过高电平总线和低电平总线两条总线向车辆线控系统3传输总线数据。
26.制动信号是用于控制车辆减速或减速并停车的信号，其可以是在本地预先设置好的信号，也可以是实时生成的。
27.第一信号传输开关11通过连接自动驾驶系统2和车辆线控系统3的总线网络端口，保证自动驾驶系统2与车辆线控系统3之间的数据传输。第一信号传输开关11至少包括一个可以由驾驶员或安全员进行开断操作的子开关，所谓开断操作是指断开开关或闭合开关。
当第一信号传输开关11包含多个子开关时，多个子开关的开断状态是相同的。
28.第二信号传输开关12也可以至少包括一个子开关，第二信号传输开关12的各开关的开断状态可以是由第一信号传输开关11的开断状态控制，也可以是由驾驶员或安全员直接控制。第二信号传输开关12在闭合状态下可以将系统电源13的电源信号传输至控制器14的io(input output，输入输出)端口。
29.需要说明的是，车辆的第一信号传输开关11在车辆正常行驶时是闭合状态，从而实现将自动驾驶系统2的总线数据传输至车辆线控系统3。车辆的第二信号传输开关12在车辆正常行驶时可以是闭合状态，也可以是断开状态，对此本实施例不进行限定。第一信号传输开关11和第二信号传输开关12的开断情况可以通过车辆急停系统1上的对应按键来触发。例如，若车辆正常行驶时，第一信号传输开关11和第二信号传输开关12都处于闭合状态，当驾驶员或安全员手动触发车辆急停系统1上的急停按键时，就会触发断开车辆的第一信号传输开关11和第二信号传输开关12。
30.可选的，参见图1，该车辆急停系统1的工作原理为：
31.在车辆正常行驶时，第一信号传输开关11闭合，自动驾驶系统2向车辆线控系统3传输总线数据，控制车辆行驶。
32.在车辆行驶过程中遇到紧急情况或不可预知的场景时，驾驶员或安全员会手动触发车辆急停系统1上的急停按键，即触发断开车辆的第一信号传输开关11，触发闭合或断开第二信号传输开关12，相应的，控制器14通过检测第二信号传输开关12是否传输电源信号，判断电源信号满足急停条件后，进一步通过总线网络端口向车辆线控系统3发送制动信号，控制车辆减速停车。
33.进一步的，参见图1，由于自动驾驶系统2的总线数据包括高电平总线数据和低电平总线数据，为了快速且准确的传输总线数据，本实施例的第一信号传输开关11可以包括两个子开关，即第一信号传输开关包括传输高电平总线数据的第一子开关110和传输低电平总线数据的第二子开关120；第一子开关110和第二子开关120的开断状态相同；第一信号传输开关11和第二信号传输开关12开断状态相同或相反。
34.需要说明的是，本实施例中所提到的开断状态相同或相反是指在车辆急停系统1工作的全程，二者的开断状态始终是相同或相反的。例如第一子开关110和第二子开关120在车辆正常行驶时为相同的闭合状态；若第一子开关110和第二子开关120在驾驶员或安全员手动触发车辆急停系统1上的急停按键时，为相同的断开状态，则第一子开关110和第二子开关120的开断状态始终相同。
35.相应的，控制器14执行检测到电源信号满足急停条件时，具体用于：
36.在第一信号传输开关11和第二信号传输开关12开断状态相同的情况下，若控制器14未检测到电源信号，则满足急停条件；
37.在第一信号传输开关11和第二信号传输开关12开断状态相反的情况下，若控制器14检测到电源信号，则满足急停条件。
38.需要说明的是，在第一信号传输开关11和第二信号传输开关12开断状态相同的情况下，即第一信号传输开关11和第二信号传输开关12包括同时处于闭合状态或同时处于断开状态这两种情况，那么在车辆正常行驶时，第一信号传输开关11和第二信号传输开关12均处于闭合状态，此时控制器14可以检测到电源信号。可选的，当驾驶员或安全员操作急停
系统1，触发断开第一信号传输开关11，则第二信号传输开关12也断开，此时控制器14未检测到电源信号，即满足急停条件。由于控制器14可以是在第二信号传输开关12闭合时检测到电源信号满足急停条件，然后向车辆线控系统3传输制动信号，此时第一信号传输开关11处于断开状态，即自动驾驶系统2已经无法向车辆线控系统3传输总线数据，因此通过这样的方式，可以避免自动驾驶系统2和控制器14同时向车辆线控系统3传输数据而产生的冲突，从而更好的控制车辆行驶，保证了安全性。
39.需要说明的是，在第一信号传输开关11和第二信号传输开关12开断状态相反的情况下，那么在车辆正常行驶时，若第一信号传输开关11处于闭合状态，则第二信号传输开关12处于断开状态，此时控制器14未检测到电源信号。当驾驶员或安全员操作急停系统1，触发断开第一信号传输开关11，则相应地第二信号传输开关12闭合，此时控制器14可以检测到电源信号，即满足急停条件。
40.需要说明的是，制动信号可以是固定不变的预设保存在控制器14中的信号，优选的，为了保证控制器14生成的制动信号的精准性。该制动信号也可以是控制器14根据车辆的当前行驶状态实时新生成的信号。相应的，控制器14还可以用于：在检测到所述电源信号不满足急停条件时，获取自动驾驶系统2向车辆线控系统3传输的总线数据；在检测到电源信号满足急停条件时，根据总线数据，生成制动信号。
41.示例性的，控制器14在检测到电源信号不满足急停条件时，可以用于通过总线网络接口监测自动驾驶系统2与车辆线控系统3之间传输的总线数据，建立系统状态模型，保证在紧急情况下能自主决策出制动减速度以及转向角度，最大限度的避免碰撞。具体的，控制器14可以在检测到所述电源信号不满足急停条件时，通过获取自动驾驶系统2向车辆线控系统3传输的总线数据，从而对该总线数据中车辆的速度、加速度、方向盘转向、方向盘转角、刹车状态或油门等参数的信号数据进行监测。在检测到电源信号满足急停条件时，根据上一时刻检测的总线数据，解析车辆当前的速度、加速度和行驶角度等车辆状态数据，并基于该车辆状态数据，生成制动信号。例如，根据速度或加速度，确定制动信号的加速度，根据行驶角度，确定制动信号的制动角度等。
42.进一步的，控制器14在执行根据总线数据，生成制动信号时，具体用于：根据总线数据，确定车辆的当前行驶状态；若根据当前行驶状态确定车辆未停止，则根据当前行驶状态，生成制动信号。
43.其中，行驶状态可以包括已停车状态、加速状态、减速状态和左转状态等。
44.示例性的，控制器14可以根据总线数据中车辆的速度、加速度、方向盘转向、方向盘转角、刹车状态或油门等参数的信号数据，确定车辆的当前行驶状态，进一步根据当前行驶状态确定车辆是否停止，若车辆已停止，则不生成制动信号。若车辆未停止，则根据当前行驶状态，生成对应的制动信号，例如若当前行驶状态为加速状态，则生成包含减速停车信息的制动信号；若当前行驶状态为减速状态，则生成使得车辆继续减速直至车速为0的制动信号；若当前行驶状态为左转状态，则生成使得车辆继续左拐并逐渐按照某一加速度减速停车的制动信号。控制器在确定车辆未停止的情况下才生成制动信号，在车辆已经停止的情况下不生成制动信号，通过这样的方式，可以减少控制器不必要的操作，提高控制器的工作效率。
45.系统电源13还可以用于向控制器14供电。具体的，系统电源13是指独立于整车系
统的独立电源，可以独立为车辆急停系统1本地的控制器14进行供电，通过这样的方式，可以切断急停系统和整车系统的关联，在车辆整车系统的电源出现故障时，系统电源13可以保证车辆急停系统的正常工作，从而使得车辆急停系统不受整车系统的干扰。可选的，系统电源13的电源信号可以是系统电源13的电压值，例如可以是12v或0v。
46.通过本发明实施例的车辆急停系统，可以在驾驶员或安全员闭合第一信号传输开关之后，控制器自主判断急停条件，在满足急停条件时，由控制器主动发出制动信号控制车辆减速停车，最后驾驶员或安全员可以重新控制车辆行驶，给驾驶员或安全员提供了足够的反应时间，避免了驾驶员或安全员同时进行控制车辆停车和闭合第一信号传输开关两个操作的情况，解决了由于操作滞后而可能造成的问题，保障了安全性。
47.实施例二
48.图2是本发明实施例二提供的一种车辆控制方法的流程图，本实施例适用于车辆行驶过程中遇到紧急情况或不可预知的场景时，如何响应用户操作，利用车辆急停系统对车辆进行控制的情况，该方法可以由上述实施例所提供的车辆急停系统来执行，具体由车辆急停系统的控制器执行，具体包括如下步骤：
49.s201、检测系统电源通过第二信号传输开关传输的电源信号。
50.其中，系统电源13可以用于向控制器14供电。具体的，系统电源13是指独立于整车系统的独立电源，可以独立为车辆急停系统1本地的控制器14进行供电，通过这样的方式，可以切断急停系统和整车系统的关联，在车辆整车系统的电源出现故障时，系统电源13可以保证急停系统的正常工作。可选的，系统电源13的电源信号可以是系统电源13的电压值，例如可以是12v或0v。第二信号传输开关12可以至少包括一个子开关，第二信号传输开关12的各开关的开断状态可以是由第一信号传输开关11的开断状态控制，也可以是由驾驶员或安全员直接控制。第二信号传输开关12在闭合状态下可以将系统电源13的电源信号传输至控制器14。
51.具体的，若第二信号传输开关12闭合时，控制器14能够检测到系统电源传输的电源信号，如检测到12v电压信号；若第二信号传输开关12断开时，控制器14检测不到系统电源传输的电源信号，如检测到0v电压信号。
52.s202、在检测到电源信号满足急停条件时，向车辆线控系统发送制动信号。
53.其中，车辆线控系统3可以包括车辆的各组件，如方向盘、刹车以及油门等。车辆线控系统3根据自动驾驶系统2的总线数据所包含的信号，可以进一步对车辆的各组件进行控制，从而实现车辆自动驾驶。
54.示例性的，控制器14可以实时检测系统电源13通过第二信号传输开关12传输的电源信号，在检测到电源信号满足急停条件时，可以向车辆线控系统3发送制动信号，从而对车辆的各组件进行控制，实现车辆减速停车。
55.可选的，检测到电源信号满足急停条件，包括：在第一信号传输开关11和第二信号传输开关12开断状态相同的情况下，若未检测到电源信号，则满足急停条件；在第一信号传输开关11和第二信号传输开关12开断状态相反的情况下，若检测到电源信号，则满足急停条件。
56.需要说明的是，在第一信号传输开关11和第二信号传输开关12开断状态相同的情况下，即第一信号传输开关11和第二信号传输开关12包括同时处于闭合状态或同时处于断
开状态这两种情况，那么在车辆正常行驶时，第一信号传输开关11和第二信号传输开关12均处于闭合状态，此时控制器14可以检测到电源信号。可选的，当驾驶员或安全员操作急停系统1，触发断开第一信号传输开关11，则第二信号传输开关12也断开，此时控制器14未检测到电源信号，即满足急停条件。由于控制器14可以是在第二信号传输开关12闭合时检测到电源信号满足急停条件，然后向车辆线控系统3传输制动信号，此时第一信号传输开关11处于断开状态，即自动驾驶系统2已经无法向车辆线控系统3传输总线数据，因此通过这样的方式，可以避免自动驾驶系统2和控制器14同时向车辆线控系统3传输数据而产生的冲突，从而更好的控制车辆行驶，保证了安全性。
57.需要说明的是，在第一信号传输开关11和第二信号传输开关12开断状态相反的情况下，那么在车辆正常行驶时，若第一信号传输开关11处于闭合状态，则第二信号传输开关12处于断开状态，此时控制器14未检测到电源信号。当驾驶员或安全员操作急停系统1，触发断开第一信号传输开关11，则相应地第二信号传输开关12闭合，此时控制器14可以检测到电源信号，即满足急停条件。
58.本实施例的技术方案中控制器可以实时检测系统电源通过第二信号传输开关传输的电源信号，在检测到电源信号满足急停条件时，向车辆线控系统发送制动信号，通过这样的方式，驾驶员或安全员在闭合第一信号传输开关之后，控制器可以自主判断急停条件，在满足急停条件时，由控制器主动发出制动信号控制车辆减速停车，最后驾驶员或安全员可以重新控制车辆行驶或人工闭合第一信号传输开关，这给驾驶员或安全员提供了足够的反应时间，避免了驾驶员或安全员同时进行控制车辆停车和闭合第一信号传输开关两个操作的情况，解决了由于操作滞后而可能造成的问题，从而保障了安全性。
59.实施例三
60.图3是本发明实施例三提供的一种车辆控制方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上，进一步对“向所述车辆线控系统发送制动信号”之前的步骤进行了详细的说明。如图3所示，本实施例提供的车辆控制方法包括：
61.s301、检测系统电源通过第二信号传输开关传输的电源信号。
62.需要说明的是，控制器14在上电时就会进行自检，执行s301的操作。
63.s302、根据电源信号，判断是否满足急停条件，若满足，则执行s304；若不满足，则执行s303。
64.s303、获取自动驾驶系统向车辆线控系统传输的总线数据。
65.示例性的，控制器14可以通过总线网络端口获取自动驾驶系统2向车辆线控系统3传输的总线数据，根据获取的总线数据实时监测自动驾驶系统2与车辆线控系统3之间的传输状态，保证车辆正常行驶。
66.s304、根据总线数据，确定车辆的当前行驶状态。
67.其中，行驶状态可以包括已停车状态、加速状态、减速状态和左转状态等。
68.示例性的，控制器14根据电源信号，判断满足急停条件时，可以进一步根据上一时刻检测的总线数据，确定车辆的当前行驶状态。具体过程在上述实施例中已经进行了详细的介绍，在此不进行赘述。
69.s305、判断车辆是否停止，若是，则执行s307，若否，则执行s306。
70.可选的，控制器14若根据当前行驶状态确定车辆未停止，则执行s306以控制车辆
停车。若根据当前行驶状态判断车辆已经停止，则结束。
71.s306、根据当前行驶状态，生成制动信号，并向车辆线控系统发送制动信号。
72.其中，制动信号可以是控制器14根据总线数据中不同情况下车辆的行驶状态实时新生成的信号。
73.示例性的，若控制器14根据当前行驶状态确定车辆未停止，则根据当前行驶状态，生成并发送对应的制动信号，例如若当前行驶状态为加速状态，则生成并发送包含减速停车信息的制动信号；若当前行驶状态为减速状态，则生成并发送使得车辆继续减速直至车速为0的制动信号；若当前行驶状态为左转状态，则生成并发送使得车辆继续左拐并逐渐按照某一加速度减速停车的制动信号。
74.s307、结束。
75.本实施例的技术方案中控制器可以实时检测系统电源通过第二信号传输开关传输的电源信号，在检测到电源信号满足急停条件时，向车辆线控系统发送制动信号，通过这样的方式，驾驶员或安全员在闭合第一信号传输开关之后，控制器可以自主判断急停条件，在满足急停条件时，由控制器主动发出制动信号控制车辆减速停车，最后驾驶员或安全员可以重新控制车辆行驶，这给驾驶员或安全员提供了足够的反应时间，避免了驾驶员或安全员同时进行控制车辆停车和闭合第一信号传输开关两个操作的情况，解决了由于操作滞后而可能造成的问题，从而保障了安全性。
76.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。