车辆自动驾驶冗余系统及控制方法与流程

本发明涉及车辆控制，尤其涉及一种车辆自动驾驶冗余系统及控制方法。

背景技术：

1、在自动驾驶的车辆中，对于等级为l2及一下的辅助驾驶功能，驾驶员始终承担着动态驾驶任务的接管作用，从安全的角度来看，当自动驾驶系统中无论传感器、控制器还是执行器中的任何一个发生故障时，都可以将驾驶权限交给驾驶员，而在l3以上的有条件自动驾驶和高度自动驾驶功能时，系统本身需要承担动态驾驶任务的接管作用，当自动驾驶系统中无论传感器，控制器还是执行器发生自动驾驶功能相关失效时，为了保证安全，自动驾驶系统无法采用直接退出关闭功能的降级策略，因此，驾驶员的安全受到威胁。

2、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种车辆自动驾驶冗余系统及控制方法，旨在解决现有技术高度自动驾驶系统中无法主动接管动态驾驶任务的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种车辆自动驾驶冗余系统，所述车辆自动驾驶冗余系统包括依次连接的传感器、控制器和执行器，所述传感器包括主传感器和冗余传感器，所述控制器包括主控制器和冗余控制器，所述执行器包括主执行器和冗余执行器，所述主传感器和所述冗余传感器分别通过通信通道与所述主控制器和所述冗余控制器连接，所述主控制器和所述冗余控制器分别通过控制通道与所述主执行器和所述冗余执行器连接；

3、冗余供电系统，用于在电源失效时，为所述传感器、所述控制器和所述执行器供电。

4、可选地，所述传感器分别与所述主控制器和所述冗余传感器连接，用于传输感知信号；

5、所述主控制器与所述冗余传感器通过高速can连接，用于获取所述主控制器的规划结果；

6、所述主控制器与所述执行器通过主控制通道连接，用于传输控制信号至所述执行器；

7、所述冗余控制器通过监控通道与所述主控制器连接，用于监控所述主控制器的状态信息；

8、所述冗余控制器与所述执行器通过备份控制通道连接，用于在所述主控制器的规划结果异常，或在所述主控制器的状态信息异常时，传输控制信号至所述执行器。

9、可选地，所述主传感器与所述主控制器连接，用于传输感知信号，所述冗余传感器与所述冗余控制器连接，用于传输备份感知信号；

10、所述主控制器与所述执行器通过主控制通道连接，用于向所述执行器发送控制信号；

11、所述冗余控制器与所述主控制器通过监控通道连接，用于监控所述主控制器的状态信息；

12、所述冗余控制器与所述执行器通过备份控制通道连接，用于在所述主控制器的状态信息异常时，向所述执行器发送备份控制信号。

13、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种车辆自动驾驶冗余控制方法，所述车辆自动驾驶冗余控制方法应用于车辆自动驾驶冗余系统，所述车辆自动驾驶冗余控制方法包括：

14、在自动驾驶模式处于激活状态时，将所述主传感器采集的环境信息分别传输到所述主控制器和所述冗余传感器，在所述主传感器接收到所述环境信息时，根据所述环境信息生成车辆控制信息，在所述冗余传感器接收到所述环境信息时，根据所述环境信息得到备份环境信息；

15、将所述主控制器生成的所述车辆控制信息同步到所述冗余控制器，得到备份车辆控制信息；

16、在所述主控制器将所述车辆控制信息通过主控制通道传输至所述执行器时，对所述主控制器的工作状态进行检测，得到状态信息；

17、在所述状态信息异常时，控制所述冗余控制器将所述备份车辆控制信息通过备份控制通道传输至所述执行器，同时使所述主控制器退出控制。

18、可选地，所述将所述主控制器生成的所述车辆控制信息同步到所述冗余控制器，得到备份车辆控制信息之后，还包括：

19、获取所述冗余控制器根据所述备份环境信息生成的冗余车辆控制信息；

20、将所述冗余车辆控制信息与所述备份车辆控制信息进行比较；

21、在所述冗余车辆控制信息与所述备份车辆控制信息的差值大于预设阈值时，控制所述冗余控制器将所述备份车辆控制信息通过备份控制通道传输至所述执行器，同时使所述主控制器退出控制。

22、可选地，所述车辆自动驾驶冗余控制方法，还包括：

23、在自动驾驶模式处于激活状态时，将所述主传感器的采集的环境信息传输至所述主控制器，使所述主控制器根据所述环境信息生成所述车辆控制信息，并将所述车辆控制信息通过主控制通道传输至所述执行器；

24、将所述冗余传感器采集的冗余环境信息传输至所述冗余控制器，使所述冗余控制器根据所述冗余环境信息生成冗余车辆控制信息；

25、对所述主控制器的工作状态进行监测，得到所述状态信息；

26、在所述状态信息异常时，控制所述冗余控制器将所述冗余车辆控制信息通过所述备份控制通道传输至所述执行器，同时使所述主控制器退出控制。

27、可选地，所述对所述主控制器的工作状态进行监测，得到所述状态信息，包括：

28、对所述主控制器的工作状态信号和故障诊断信号定时监测；

29、将所述主控制器的工作状态信号和故障诊断信号传输至所述冗余控制器，使所述冗余控制器对所述主控制器的工作状态信号和故障诊断信号进行判断；

30、在所述主控制器的工作状态信号异常或所述主控制器的故障诊断信号为故障失效时，生成所述主控制器的状态信息，所述状态信息至少包括所述主控制器的工作状态和故障状态。

31、可选地，所述车辆自动驾驶冗余控制方法包括，还包括：

32、对所述主传感器的工作状态进行检测；

33、在所述主传感器的工作状态异常时，断开所述主传感器与所述主传感器和所述冗余控制器之间的数据传输通道；

34、将所述冗余传感器与所述主控制器与所述冗余控制器之间的数据传输通道打开，使所述冗余传感器将采集到的冗余环境信息传输至所述主控制器与所述冗余控制器。

35、可选地，所述车辆自动驾驶冗余控制方法，还包括：

36、对所述主执行器的工作状态进行检测；

37、在所述主执行器的工作状态异常时，断开所述主执行器与主传感器之间的主控制通道和所述冗余控制器之间的备份控制通道；

38、将所述冗余执行器与所述主控制器之间的主控制通道与所述冗余控制器之间的备份控制通道打开，使所述冗余执行器接收所述主控制通道中传输的车辆控制信息或所述备份控制通道中传输的冗余车辆控制信息。

39、可选地，所述车辆自动驾驶冗余控制方法，还包括：

40、对供电系统进行监测；

41、在所述供电系统工作异常时，将所述供电系统切换为冗余供电系统，为所述传感器、所述控制器以及所述执行器供电。

42、本发明在自动驾驶模式处于激活状态时，将所述主传感器采集的环境信息分别传输到所述主控制器和所述冗余传感器，在所述主传感器接收到所述环境信息时，根据所述环境信息生成车辆控制信息，在所述冗余传感器接收到所述环境信息时，根据所述环境信息得到备份环境信息，将所述主控制器生成的所述车辆控制信息同步到所述冗余控制器，得到备份车辆控制信息，在所述主控制器将所述车辆控制信息通过主控制通道传输至所述执行器时，对所述主控制器的工作状态进行检测，得到状态信息，在所述状态信息异常时，控制所述冗余控制器将所述备份车辆控制信息通过备份控制通道传输至所述执行器，同时使所述主控制器退出控制，能够使车辆在自动驾驶系统中任一设备故障时，其对应的冗余单元能够接管处理，从而实现主动接管动态驾驶任务。