面向L3自动驾驶的冗余控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种面向L3自动驾驶的冗余控制系统，包括：主控制器、备份控制器、转向冗余控制系统、制动冗余控制系统、主通信网络和备份通信网络，所述主控制器、所述备份控制器，所述主通信网络和所述备份通信网络构成上层控制系统。本发明专利技术采用主控制器和备份控制器发送控制指令，传递指令的网络采用主通信网络和备份通信网络，以及执行指令的转向冗余控制系统和制动冗余控制系统也采用了两个具备独立执行的执行器，这样，使得在出现最严重的单点故障时，也能保证指令的传递和执行，从而保证行车安全。

【技术实现步骤摘要】
面向L3自动驾驶的冗余控制系统
本专利技术涉及自动驾驶
，具体涉及一种面向L3自动驾驶的冗余控制系统。
技术介绍
受益于多样化传感器技术、高性能计算平台技术、高安全性冗余底盘控制技术的快速进步，自动驾驶研究得到了快速发展，整车厂、零部件供应商、互联网企业和科研机构都推出了自动驾驶系统方案和样车。在自动驾驶时，当出现故障时，非冗余系统容易导致车辆处于危险状态，危及驾驶员和他人生命，因此，对自动驾驶的冗余控制系统进行有效的控制，是非常重要的。然而，目前并没有针对L3级自动驾驶必需的冗余控制方案进行探讨研究，即能够对控制系统单点失效进行有效探测，并保证进入故障可运行安全状态的技术方案。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种面向L3自动驾驶的冗余控制系统，以解决目前自动驾驶系统出现单点失效时无法进入故障可运行状态的问题。本专利技术采用的技术方案为：本专利技术实施例提供了一种面向L3自动驾驶的冗余控制系统，包括：主控制器、备份控制器、转向冗余控制系统、制动冗余控制系统、主通信网络和备份通信网络，所述主控制器、所述备份控制器，所述主通信网络和所述备份通信网络构成上层控制系统；所述主控制器，用于执行L1～L3级别完整自动驾驶的控制，通过主通信网络和备份通信网络向所述转向冗余控制系统和制动冗余控制系统发送主横向控制指令和主纵向控制指令；所述备份控制器，与所述主控制器信息交互，用于在所述主控制器处于故障状态时，执行L1～L3级别部分自动驾驶的控制，包括：通过主通信网络和所述备份通信网络向所述转向冗余控制系统和所述制动冗余控制系统发送备份横向控制指令和备份纵向控制指令，实现驾驶降级和安全停车；所述转向冗余控制系统，包括两个结构相同的转向执行器，分别与所述主通信网络和所述备份通信网络连接，在两个转向执行器都处于正常状态时，基于接收的主横向控制指令或者备份横向控制指令，相互协作完成相应控制指令的转向操作；所述制动冗余控制系统，包括两个结构不相同的制动执行器，分别与所述主通信网络和所述备份通信网络连接，在两个制动执行器都处于正常状态时，基于接收的主纵向控制指令或者备份纵向控制指令，相互协作完成相应控制指令的制动操作。可选地，所述主控制器在判定所述备份控制器处于故障状态时，执行如下操作：禁止进入自动驾驶模式；如果已经进入自动驾驶模式，则提示驾驶员接管驾驶或降级为基本型L2级辅助驾驶，如驾驶员不接管或不确认功能降级，则进入安全模式停车。可选地，所述备份控制器在判定所述主控制器处于故障状态时，执行如下操作：禁止进入自动驾驶模式；如果已经进入自动驾驶模式，则提示驾驶员接管驾驶或降级为基本型L2级辅助驾驶，如驾驶员不接管或不确认功能降级，则进入安全模式停车。可选地，所述备份控制器通过主通信网络向所述转向冗余控制系统和所述制动冗余控制系统发送备份横向控制指令和备份纵向控制指令，实现驾驶降级和安全停车，包括：在所述主控制器处于故障状态且驾驶员未接管时，向所述转向冗余控制系统和所述制动冗余控制系统发送备份横向控制指令和备份纵向控制指令完成预设时间的L3级别自动驾驶，并停止在安全区域；以及在所述主控制器处于故障状态且驾驶员接管时，向所述转向冗余控制系统和所述制动冗余控制系统发送备份横向控制指令和备份纵向控制指令，实现L1～L2级别驾驶功能。可选地，所述转向执行器包括第一转向执行器和第二转向执行器，所述第一转向执行器与所述主通信网络连接，所述第二转向执行器与所述备份通信网络连接，其中，在两个转向执行器都处于正常状态时，基于接收的主横向控制指令或者备份横向控制指令，相互协作完成相应控制指令的转向操作具体包括：在所述上层控制系统处于正常状态时，在所述主通信网络传递的主横向控制指令和所述备份通信网络传递的主横向控制指令一致时，所述第一转向执行器和所述第二转向执行器相互协作执行响应于所述主横向控制指令的转向操作；在所述主控制器处于故障状态时，在所述主通信网络传递的备份横向控制指令和所述备份通信网络传递的备份横向控制指令一致时，所述第一转向执行器和所述第二转向执行器相互协作执行响应于所述备份横向控制指令的转向操作；以及在所述主通信网络和所述备份通信网络任一个处于故障状态时，所述第一转向执行器和所述第二转向执行器执行响应从处于正常状态的通信网络处接收的主横向控制指令的转向操作。可选地，在两个转向执行器中的任一个处于故障状态时，处于正常状态的执行器基于接收的主横向控制指令或者备份横向控制指令，完成相应控制指令的转向操作。可选地，所述制动执行器包括第一制动执行器和第二制动执行器，所述第一制动执行器与所述主通信网络连接，所述第二制动执行器与所述备份通信网络连接，其中，在两个制动执行器都处于正常状态时，基于接收的主纵向控制指令或者备份纵向控制指令，相互协作完成相应控制指令的制动操作具体包括：在所述上层控制系统处于正常状态时，在所述主通信网络传递的主纵向控制指令和所述备份通信网络传递的主纵向控制指令一致时，所述第一制动执行器和所述第二制动执行器相互协作执行响应于所述主纵向控制指令的制动操作；在所述主控制器处于故障状态时，在所述主通信网络传递的备份纵向控制指令和所述备份通信网络传递的备份纵向控制指令一致时，所述第一制动执行器和所述第二制动执行器相互协作执行响应于所述备份纵向控制指令的制动操作；以及在所述主通信网络和所述备份通信网络任一个处于故障状态时，所述第一制动执行器和所述第二制动执行器执行响应从处于正常状态的通信网络处接收的主纵向控制指令的制动操作。可选地，在两个制动执行器中的任一个处于故障状态时，处于正常状态的执行器基于接收的主纵向控制指令或者备份纵向控制指令，完成相应控制指令的制动操作。可选地，还包括网关，所述网关连接所述备份控制器和所述备份通信网络，用于将所述备份控制器发送的指令发送给所述备份通信网络。本专利技术实施例提供的面向L3自动驾驶的冗余控制系统，发送控制指令采用了主控制器和备份控制器，传递指令的网络采用了主通信网络和备份通信网络，以及执行指令的转向冗余控制系统和制动冗余控制系统也采用了两个具备独立执行的执行器，这样，使得在出现最严重的单点故障时，也能保证指令的传递和执行，从而保证行车安全。附图说明图1为本专利技术实施例提供的面向L3自动驾驶的冗余控制系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。图1为本专利技术实施例提供的面向L3自动驾驶的冗余控制系统的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供的面向L3自动驾驶的冗余控制系统，包括：主控制器1、备份控制器2、转向冗余控制系统3、制动冗余控制系统4、主通信网络5和备份通信网络6，主控制器1、备份控制器2、主通信网络5和备份通信网络6构成上层控制系统。其中，所述主控制器1，用于执行L1～L3级别完整自动驾驶的控制，通过主通信网络5和备份通信网络6向所述转向冗余控制系统3和制动冗余控制系统4发送主横向控制指令和主纵向控制指令；所述备份控制器2，与所述主控制器1信息交互，用于在所述主控制器1处于故障状态时，执行L1～L3级别部分自动驾驶的控制，包括：通过主通信网络5和备份通信网络6向所述转向冗余控制系统3和所述制动冗余控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向L3自动驾驶的冗余控制系统，其特征在于，包括：主控制器、备份控制器、转向冗余控制系统、制动冗余控制系统、主通信网络和备份通信网络，所述主控制器、所述备份控制器，所述主通信网络和所述备份通信网络构成上层控制系统；所述主控制器，用于执行L1～L3级别完整自动驾驶的控制，通过主通信网络和备份通信网络向所述转向冗余控制系统和制动冗余控制系统发送主横向控制指令和主纵向控制指令；所述备份控制器，与所述主控制器信息交互，用于在所述主控制器处于故障状态时，执行L1～L3级别部分自动驾驶的控制，包括：通过主通信网络和所述备份通信网络向所述转向冗余控制系统和所述制动冗余控制系统发送备份横向控制指令和备份纵向控制指令，实现驾驶降级和安全停车；所述转向冗余控制系统，包括两个结构相同的转向执行器，分别与所述主通信网络和所述备份通信网络连接，在两个转向执行器都处于正常状态时，基于接收的主横向控制指令或者备份横向控制指令，相互协作完成相应控制指令的转向操作；所述制动冗余控制系统，包括两个结构不相同的制动执行器，分别与所述主通信网络和所述备份通信网络连接，在两个制动执行器都处于正常状态时，基于接收的主纵向控制指令或者备份纵向控制指令，相互协作完成相应控制指令的制动操作。...

【技术特征摘要】
1.一种面向L3自动驾驶的冗余控制系统，其特征在于，包括：主控制器、备份控制器、转向冗余控制系统、制动冗余控制系统、主通信网络和备份通信网络，所述主控制器、所述备份控制器，所述主通信网络和所述备份通信网络构成上层控制系统；所述主控制器，用于执行L1～L3级别完整自动驾驶的控制，通过主通信网络和备份通信网络向所述转向冗余控制系统和制动冗余控制系统发送主横向控制指令和主纵向控制指令；所述备份控制器，与所述主控制器信息交互，用于在所述主控制器处于故障状态时，执行L1～L3级别部分自动驾驶的控制，包括：通过主通信网络和所述备份通信网络向所述转向冗余控制系统和所述制动冗余控制系统发送备份横向控制指令和备份纵向控制指令，实现驾驶降级和安全停车；所述转向冗余控制系统，包括两个结构相同的转向执行器，分别与所述主通信网络和所述备份通信网络连接，在两个转向执行器都处于正常状态时，基于接收的主横向控制指令或者备份横向控制指令，相互协作完成相应控制指令的转向操作；所述制动冗余控制系统，包括两个结构不相同的制动执行器，分别与所述主通信网络和所述备份通信网络连接，在两个制动执行器都处于正常状态时，基于接收的主纵向控制指令或者备份纵向控制指令，相互协作完成相应控制指令的制动操作。2.根据权利要求1所述的面向L3自动驾驶的冗余控制系统，其特征在于，所述主控制器在判定所述备份控制器处于故障状态时，执行如下操作：禁止进入自动驾驶模式；如果已经进入自动驾驶模式，则提示驾驶员接管驾驶或降级为基本型L2级辅助驾驶，如驾驶员不接管或不确认功能降级，则进入安全模式停车。3.根据权利要求1所述的面向L3自动驾驶的冗余控制系统，其特征在于，所述备份控制器在判定所述主控制器处于故障状态时，执行如下操作：禁止进入自动驾驶模式；如果已经进入自动驾驶模式，则提示驾驶员接管驾驶或降级为基本型L2级辅助驾驶，如驾驶员不接管或不确认功能降级，则进入安全模式停车。4.根据权利要求1或3所述的面向L3自动驾驶的冗余控制系统，其特征在于，所述备份控制器通过主通信网络向所述转向冗余控制系统和所述制动冗余控制系统发送备份横向控制指令和备份纵向控制指令，实现驾驶降级和安全停车，包括：在所述主控制器处于故障状态且驾驶员未接管时，向所述转向冗余控制系统和所述制动冗余控制系统发送备份横向控制指令和备份纵向控制指令完成预设时间的L3级别自动驾驶，并停止在安全区域；以及在所述主控制器处于故障状态且驾驶员接管时，向所述转向冗余控制系统和所述制动冗余控制系统发送备份横向控制指令和备份纵向控制指令，实现L1～L2级别驾驶功能。5.根据权利要求1所述的面向L3自动驾驶的冗余控制系统，其特征在于，所述转向执行器包括第一转向执行器和第二转向...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晓宇，孙连明，崔茂源，吕颖，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22