工程机械控制方法及装置、处理器及工程机械控制系统与流程

1.本发明涉及数字信号处理技术领域，具体涉及一种工程机械控制方法及装置、处理器及工程机械控制系统。


背景技术：

2.目前主流的工程机械处理器大多未经过安全认证，随着工程电控技术的发展以及需要涵盖特定安全应用场景。例如登高车等，需要满足iso13849即机械安全控制系统安全原则。以及道路交通场景，例如需要满足iso26262即道路车辆功能安全的需求在工程机械中运用也越来越广泛，功能安全认证是工程机械处理器的一大趋势。
3.公开号为cn 103901772 a的专利申请文件公开了一种双dsp(digital signal processing，数字信号处理)冗余惯性平台处理器，该处理器包括：an转换电路(信号转换电路)、io电路(输入/输出电路)、总线模块、功率输出模块、切换模块、判决模块、第一dsp处理器和第二dsp处理器。但是该第一dsp处理器与第二dsp处理器之间仅通过mcbsp(多通道缓冲串口)将第一dsp处理器的工作状态输出端与第二dsp处理器的工作状态信号输入端进行连接，仅能通过利用增加的第二dsp处理器避免一个处理器出现问题时，处理器无法运行的问题，并没有进行安全认证的过程，并不能完成对处理器的功能安全认证。


技术实现要素：

4.因此，本发明为了解决目前的处理器不能对处理器的功能安全进行认证的问题，从而提供一种工程机械控制方法及装置、处理器及工程机械控制系统。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.根据第一方面，本发明实施例提供了一种工程机械控制方法，所述工程机械控制系统包括至少两个处理器，所述工程机械控制方法应用于所述工程机械控制系统的其中一个处理器，该工程机械控制包括：获取输入信号；对所述输入信号进行处理得到第一处理结果；获取另一处理器基于对所述输入信号进行处理产生的第二处理结果；根据所述第一处理结果与所述第二处理结果确定所述工程机械控制系统是否符合预设的安全标准；当所述工程机械控制系统符合所述安全标准时，基于所述第一处理结果或所述第二处理结果执行与所述输入信号相对应的控制指令。
7.可选地，所述工程机械控制方法，还包括：当所述工程机械控制系统不符合所述安全标准时，关闭所述工程机械控制系统。
8.可选地，所述根据所述第一处理结果与所述第二处理结果确定所述工程机械控制系统是否符合安全包括：计算所述第一处理结果与所述第二处理结果的差值；当所述差值小于预设的第一阈值时，判定所述工程机械控制系统符合所述安全标准；否则，判定所述工程机械控制系统不符合所述安全标准。
9.可选地，所述工程机械控制系统还包括与所述至少两个处理器连接的与门，及与所述与门连接的功率电源开关，所述当所述工程机械控制系统不符合所述安全标准时，关
闭所述工程机械控制系统包括：当所述工程机械控制系统不符合所述安全标准时，产生低电平控制信号；将所述低电平控制信号发送至所述与门，以使与门控制所述功率电源开关关闭。
10.可选地，所述工程机械控制系统还包括与每个处理器连接的温度传感器，所述工程机械控制方法还包括：通过所述温度传感器获取所述处理器的实际温度；当所述实际温度大于预设的温度阈值时，控制所述工程机械控制系统关闭。
11.可选地，所述工程机械控制方法，还包括：当接收到急停信号时，控制所述工程机械控制系统关闭。
12.根据第二方面，本发明实施例还公开了一种工程机械控制方法装置，所述工程机械控制系统包括至少两个处理器，所述工程机械控制方法应用于所述工程机械控制系统的其中一个处理器，包括：第一获取模块，用于获取输入信号；处理模块，用于对所述输入信号进行处理得到第一处理结果；第二获取模块，用于获取另一处理器基于对所述输入信号进行处理产生的第二处理结果；确定模块，用于根据所述第一处理结果与所述第二处理结果确定所述工程机械控制系统是否符合预设的安全标准；执行模块，用于当所述工程机械控制系统符合所述安全标准时，基于所述第一处理结果或所述第二处理结果执行与所述输入信号相对应的控制指令。
13.根据第三方面，本发明实施例还公开了一种处理器，包括：至少一个处理单元；以及与所述至少一个处理单元通信连接的存储单元；其中，所述存储单元存储有可被所述至少一个处理单元执行的指令，所述指令被所述至少一个处理单元执行，以使所述至少一个处理单元执行如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的工程机械控制方法步骤。
14.根据第四方面，本发明实施例还公开了一种工程机械控制系统，包括如第三方面所述的处理器和安全输入模块、与门、功率电源开关，所述安全输入模块与所述两个处理器连接，所述两个处理器之间通信连接，所述两个处理器与所述与门连接，所述与门与所述功率电源开关连接。
15.根据第五方面，本发明实施例还公开了一种工程机械，包括如第二方面所述的工程机械控制装置。
16.本发明技术方案，具有如下优点：
17.1、本发明中工程机械控制系统的至少两个处理器中的其中一个处理器通过获取输入信号，对输入信号进行处理得到第一处理结果，并获取另一处理器基于输入信号进行处理产生的第二处理结果，并根据第一处理结果和第二处理结果判定该工程机械控制系统是否符合预设的安全标准，当该工程机械控制系统符合安全标准时，基于该第一处理结果或第二处理结果执行与输入信号对应的控制指令。本发明通过在接收到输入信号之后，利用冗余设计对输入信号进行功能安全验证，增强了工程机械系统中处理器的安全性的同时，满足机械安全控制系统安全标准以及道路车辆功能安全标准。
18.2、本发明通过获取工程机械控制系统的温度，当该温度大于预设的温度阈值时，将该工程机械控制系统关闭。通过采用双路温度检测监控处理器温度，当处理器温度超出预设的工作温度后判定系统异常，关闭所有输出，确保工程机械控制系统的安全。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例中工程机械控制方法的一个流程示意图；
21.图2为本发明实施例中工程机械控制系统的一个结构示意图；
22.图3为本发明实施例中工程机械控制方法的另一个流程示意图；
23.图4为本发明实施例中一种工程机械控制装置的结构示意图；
24.图5为本发明实施例中处理器的结构示意图；
25.图6为本发明实施例中工程机械控制系统的一个结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“及/和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
29.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
30.本发明实施例公开了一种工程机械控制方法，所述工程机械控制系统包括至少两个处理器，所述工程机械控制方法应用于所述工程机械控制系统的其中一个处理器，如图1所示，该工程机械控制方法包括如下步骤：
31.步骤101，获取输入信号。
32.步骤102，对所述输入信号进行处理得到第一处理结果。
33.作为具体的实施方式，对于工程机械控制系统中的其中一个处理器，例如dsp1，dsp1获取外部的输入信号，并对该输入信号进行处理，得到第一处理结果；对于工程机械控制系统中的另一处理器，例如dsp2，dsp2获取外部的输入信号之后，对该输入信号进行处理，得到第二处理结果。其中，工程机械控制系统包括至少两个处理器。优选的，为两个处理器dsp1与dsp2，可以避免连接多个处理器时，由于控制其自身故障而造成的工程机械控制系统整体的关闭，dsp1与dsp2之间无主从之分，处理操作同步进行，且dsp1和dsp2从外部获取的输入信号是完全相同的输入信号。
34.步骤103，获取另一处理器基于对所述输入信号进行处理产生的第二处理结果。
35.作为具体的实施方式，dsp1与dsp2之间通信连接，dsp1在得到第一处理结果之后，会获取dsp2对输入信号进行处理产生的第二处理结果。同时，dsp2在得到第二处理结果之后，会获取dsp1对输入信号进行处理产生的第一处理结果。
36.步骤104，根据所述第一处理结果与所述第二处理结果确定所述工程机械控制系统是否符合预设的安全标准。
37.具体的，计算第一处理结果与第二处理结果的差值，当该第一处理结果与第二处理结果的差值小于预设的第一阈值时，判定该工程机械控制系统符合该预设的安全标准；当该第一处理结果与第二处理结果的差值不小于预设的第一阈值时，判定该工程机械控制系统不符合该预设的安全标准。
38.更具体的，工程机械控制系统还包括与至少两个处理器连接的与门，及与与门连接的功率电源开关，当该工程机械控制系统不符合该预设的安全标准时，产生低电平控制信号，并将该低电平控制信号发送至与门，以使与门控制功率电源开关关闭。
39.作为具体的实施方式，dsp1计算第一处理结果与第二处理结果的差值，当该第一处理结果与第二处理结果的差值小于预设的第一阈值时，判定该工程机械控制系统符合该预设的安全标准；当该第一处理结果与第二处理结果的差值不小于预设的第一阈值时，判定该工程机械控制系统不符合该预设的安全标准，发送低电平控制信号，根据该低电平控制信号，关闭工程机械控制系统。
40.同时，dsp2计算第二处理结果与第一处理结果的差值，当该第二处理结果与第一处理结果的差值小于预设的第一阈值时，判定该工程机械控制系统符合该预设的安全标准；当该第二处理结果与第一处理结果的差值不小于预设的第一阈值时，判定该工程机械控制系统不符合该预设的安全标准，发送低电平控制信号，根据该低电平控制信号，关闭工程机械控制系统。
41.本发明通过利用冗余设计对输入信号进行功能安全验证，如果读取到的输入通道数据比较结果在阈值范围内，认为是正确的输入数据，继续执行后面的代码，如果比较结果不在阈值范围，则认为是错误的，两颗dsp都会报错，不会执行后面的程序，从而采取故障安全原则，不会向外输出任何的数据和控制命令，增强了工程机械系统中处理器的安全性，且故障裕度hft的值为1。安全失效系数sff定量指标满足sil 2等级对应的范围60％至90％，诊断覆盖率dc≥75％。mtbf(平均无故障工作时间)大于1e+5，维修性一般，mttr(最长修理时间)小于30分钟。满足机械安全控制系统安全标准以及道路车辆功能安全标准。
42.进一步的，工程机械控制系统还包括过温保护模块，过温保护模块设置在每个处理器中，每个处理器分别有单独的过温保护模块，工程机械控制系统会在处理器工作时通过过温保护模块获取该工程机械控制系统的温度，当该获取到的温度大于预设的温度阈值时，控制该工程机械控制系统关闭。
43.具体的，在工程机械控制系统中处理器执行处理工作的同时，会获取处理器的温度，当工程机械控制系统中任一处理器的温度大于预设的温度阈值时，判定此时系统出现异常，关闭该系统中的所有输出，确保安全。
44.步骤105，当所述工程机械控制系统符合所述安全标准时，基于所述第一处理结果或所述第二处理结果执行与所述输入信号相对应的控制指令。
45.示例性的，作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，工程机械控制系统包括：
安全输入模块21、处理器221、处理器222、安全检测模块23、急停模块24、与门25、功率电源开关26。其中，安全输入模块21与处理器221通信连接，安全输入模块21与处理器222通信连接。处理器221与处理器222通信连接，例如dsp1与dsp2之间采用ti公司定义的用于芯片间通信的一种串口通信接口mcbsp总线通讯。协议采用华兴自定义协议，dsp1和dsp2互传冗余诊断数据。传输周期为50ms。协议帧中data1为序列号，向上累加记录。crc校验判断数据是否发送正确。周期判断发送和接收是否异常，是否有会溢出和校验错误。如果数据发送错误或发送接收不成功会报警，采取重发措施。
46.处理器221与安全检测模块23、与门25通信连接，处理器222与安全检测模块23、与门25通信连接。安全检测模块23与与门25通信连接。急停模块24与处理器221、处理器222、与门25通信连接。与门25与功率电源开关26通信连接。
47.具体的，如图3所示，安全输入模块21在接收到外部输入的信号之后，对信号进行预处理，以处理器221和处理器222中的处理器221为例，处理器221从安全输入模块21获取输入信号，基于输入信号逻辑规则对输入信号进行处理生成第一处理结果，进而与处理器222互传过程数据，获取处理器222基于外部的输入信号产生的第二处理结果，并计算第一处理结果和第二处理结果的差值，判断输入信号处理是否正常，例如判断该差值是否超过预设的第一阈值，当该差值超过预设的第一阈值时，向与门25发送低电平信号，功率电源开关模块关闭；当该差值未超过预设的第一阈值时，对该第一处理结果进行安全功能逻辑规则处理，判断处理器221的输出端口是否正常，当输出端口异常时，向与门25发送低电平信号，进而关闭工程机械控制系统；当输出端口正常时，输出第一处理结果。
48.其中，工程机械控制系统中设有急停模块24，当触发急停信号时，急停模块24会同时向处理器221、处理器222和与门25发送低电平信号，此时工程机械控制系统关闭。安全检测模块23用于对处理器221和处理器223进行自检测，当检测到短路、断路、过流等错误信息后，向与门25发送低电平信号，进而关闭工程机械控制系统。与门25在接收到处理器221、处理器222、安全检测模块23、急停模块24、中的任一模块的低电平信号时，会直接关闭工程机械控制系统，保障了系统整体的安全。
49.本发明还提供了一种工程机械控制装置，所述工程机械控制系统包括至少两个处理器，所述工程机械控制方法应用于所述工程机械控制系统的其中一个处理器，如图4所示，该工程机械控制装置包括：
50.第一获取模块41，用于获取输入信号，详细内容参考步骤101所述；
51.处理模块42，用于对所述输入信号进行处理得到第一处理结果，详细内容参考步骤102所述；
52.第二获取模块43，用于获取另一处理器基于对所述输入信号进行处理产生的第二处理结果，详细内容参考步骤103所述；
53.确定模块44，用于根据所述第一处理结果与所述第二处理结果确定所述工程机械控制系统是否符合预设的安全标准，详细内容参考步骤104所述；
54.执行模块45，用于当所述工程机械控制系统符合所述安全标准时，基于所述第一处理结果或所述第二处理结果执行与所述输入信号相对应的控制指令，详细内容参考步骤105所述。
55.本发明实施例还提供了一种处理器，如图5所示，该处理器可以包括处理单元501
和存储单元502，其中处理单元501和存储单元502可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
56.处理单元501可以为中央处理器(central proceaaing unit，cpu)。处理单元501还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital aignalproceaaor，dap)、专用集成电路(application apecific integrated circuit，aaic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
57.存储单元502作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的工程机械控制方法装置按键屏蔽方法对应的程序指令/模块。处理单元501通过运行存储在存储单元502中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的工程机械控制方法。
58.存储单元502可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理单元501所创建的数据等。此外，存储单元502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储单元502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理单元501。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
59.所述一个或者多个模块存储在所述存储单元502中，当被所述处理单元501执行时，执行如图1-3所示实施例中的工程机械控制方法。
60.上述电子设备具体细节可以对应参阅图1-3所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
61.本发明还提供了一种工程机械控制系统，如图6所示，该系统包括：两个处理器和安全输入模块21、与门25、功率电源开关26。
62.具体的，所述安全输入模块21与两个处理器通信连接；两个处理器为处理器221和处理器222，所述处理器221与所述处理器222通信连接；处理器221与与门25通信连接，处理器222与与门25通信连接；与门25与功率电源开关26通信连接通信连接。
63.具体的，该工程机械控制系统还包括：过温保护模块，过温保护模块设置在每个处理器中，每个处理器分别有单独的过温保护模块，工程机械控制系统会在处理器工作时通过过温保护模块获取该工程机械控制系统的温度。
64.其中，处理器221与处理器222之间无主从之分，dsp1和dsp2均采用tic2000tm(加速实时控制应用)实时控制安全dsp tms320f28377s(c2000实时微处理器)，通过sil2(iec61508)安全功能-tuv认证。
65.示例性的，作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，工程机械控制系统包括：安全输入模块21、处理器221、处理器222、安全检测模块23、急停模块24、与门25、功率电源开关26。其中，安全输入模块21与处理器221通信连接，安全输入模块21与处理器222通信连接。处理器221与处理器222通信连接，例如通过mcbsp总线连接。处理器221与安全检测模块23、与门25通信连接，处理器222与安全检测模块23、与门25通信连接。安全检测模块23与与门25通信连接。急停模块24与处理器221、处理器222、与门25通信连接.与门25、与功率电源
开关26通信连接。
66.本发明通过设计两个处理器对输入信号进行安全验证，满足处理器iso13849安全认证项目中提到的通过对输入信号做冗余处理，经过功能及安全逻辑处理后，执行相关控制输出，并对输出端口状态做检测处理标准。
67.本发明还提供了一种工程机械，该工程机械包括：工程机械控制装置。
68.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random acceaa memory，ram)、快闪存储器(flaahmemory)、硬盘(hard diak drive，缩写：hdd)或固态硬盘(aolid-atate drive，aad)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
69.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。