一种自动驾驶冗余控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种自动驾驶冗余控制系统及方法，包括：主控制子系统和备份控制子系统，在监测到驾驶员误作用或主感知设备、主执行设备、备份控制器、备份执行设备中任意一个或多个处于故障状态时进入最小风险化机制，由主控制器进行路径规划、并向主执行设备发送控制指令和/或通过备份控制器向备份执行设备发送控制指令；在监测到主控制器处于故障状态时进入最小风险化机制，主执行设备终止响应主控制器发送的控制指令，备份控制器接收主感知设备探测的实时行车环境信息、进行路径规划、并向备份执行设备发送控制指令。借助于此，可以实现本车道安全停车、应急车道安全停车，本车道减速，避障减速等多种最小风险化机制。

【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶冗余控制系统及方法
本专利技术涉及自动驾驶
，尤其涉及一种可实现多种最小风险化机制的自动驾驶冗余控制系统及方法。
技术介绍
随着汽车技术的迅猛发展，手动驾驶已经满足不了日常需求，自动驾驶成为一个新的爆发点，以不同的形态展现在人们眼前。受益于多样化传感器技术、高性能计算平台技术、高安全性控制技术的快速进步，自动驾驶研究得到了快速发展，不仅对行业发展产生巨大影响，而且引领未来出行模式的重大变革。目前运用自动驾驶技术的产业主要有封闭园区（例如码头）货运，封闭园区（例如高新科技园等）扫地机器人，城市道路乘用车辅助驾驶，高速公路自动驾驶，高速公路商用车自动驾驶等。目前全球汽车行业公认的两个分级制度分别是由美国高速公路安全管理局（简称NHTSA）和国际自动机工程师学会（简称SAE）提出的。NHTAS对自动驾驶的分级为：L0：无自动驾驶；L1~L2：辅助驾驶；L3：驾驶员在环自动驾驶；L4~L5：自动驾驶。目前L1~L2级别的辅助驾驶功能已经呈现日渐成熟的状态，L3级别及以上的自动驾驶正在被开发中。在现有的L3级别及以上的自动驾驶系统方案中，在自动驾驶状态下，控制过程一般分为环境感知、路径规划和控制执行三个部分；在环境感知部分，自动驾驶系统通过车辆上设置的多种传感器的信息进行信息融合，然后再根据车辆行驶周边的环境、车辆自身的状态和意图，进行路径规划（例如车道内巡航、跟驰、变道超车等），最后自动驾驶系统通过控制车辆的转向系统、动力系统及制动系统，使车辆按照已规划的路径行驶。考虑到驾驶员存在不在环的因素，需要主/副两套控制系统。当主控制子系统出现问题时，由冗余的副控制系统接手控制车辆。请参阅图1，其为现有的L3级别及以上的自动驾驶冗余控制系统10示意图。其中，主控制子系统101包括主感知设备110、主控制器111及主执行设备112，备份控制子系统102包括备份感知设备120、备份控制器121及备份执行设备122。主/备份感知设备负责监测并提供动态车流环境、车道线等信息；主/备份控制器负责对路径进行分析及轨迹控制；主/备份执行设备负责执行车辆加减速、转向等控制指令。现有的冗余控制方案中，存在如下两个问题：一、当主感知设备故障后，主控制器通过备份控制器接收备份感知设备信息，由于主/副感知设备、主/副控制器在监测和算法等部分存在差异，为保证规控数据的一致性，备份控制器需增加标定匹配等工作。二、从成本上考虑，备份感知设备的出现会引出冗余本身的成本增加、感知空间布置的改变以及生产线各自动化链路的重新设定等问题。
技术实现思路
本申请的目的在于，提供一种自动驾驶冗余控制系统及方法，可在无需设置备份感知设备的情况下实现多种最小风险化机制，保证自动驾驶的功能安全可靠性。为实现上述目的，本申请第一实施例提供了一种自动驾驶冗余控制系统，包括：主控制子系统和备份控制子系统；所述主控制子系统包括主感知设备、主控制器及主执行设备，所述主控制器分别与所述主感知设备、所述主执行设备相连，所述主执行设备至少包括转向主执行机构以及制动主执行机构；所述备份控制子系统包括备份控制器及备份执行设备，所述备份控制器分别与所述主感知设备、所述主控制器以及所述备份执行设备相连，所述备份执行设备至少包括转向备份执行机构以及制动备份执行机构，所述转向备份执行机构与所述转向主执行机构相连，所述制动备份执行机构与所述制动主执行机构相连；其中，在监测到所述主执行设备中的一主执行机构处于故障状态时进入最小风险化机制，所述主控制器接收所述主感知设备探测的实时行车环境信息，并进行路径规划，发送第一控制指令至所述主执行设备中处于正常工作状态的主执行机构，以及发送第二控制指令至所述备份控制器、由所述备份控制器将所述第二控制指令分配给所述备份执行设备中与处于故障状态的主执行机构对应的备份执行机构；在监测到所述主控制器处于故障状态时进入最小风险化机制，所述主执行设备终止响应所述主控制器发送的控制指令，所述备份控制器接收所述主感知设备探测的实时行车环境信息、进行路径规划、并向所述备份执行设备发送控制指令。为实现上述目的，本申请第二实施例提供了一种自动驾驶冗余控制方法，采用本申请所述的自动驾驶冗余控制系统，所述方法包括：在监测到所述转向主执行机构、所述制动主执行机构其中之一处于故障状态时，所述主控制器接收所述主感知设备探测的实时行车环境信息，并进行路径规划，发送第一控制指令至所述主执行设备中处于正常工作状态的主执行机构，以及发送第二控制指令至所述备份控制器、由所述备份控制器将所述第二控制指令分配给所述备份执行设备中与处于故障状态的主执行机构对应的备份执行机构；在监测到所述主控制器处于故障状态时进入最小风险化机制，所述主执行设备终止响应所述主控制器发送的控制指令，所述备份控制器接收所述主感知设备探测的实时行车环境信息、进行路径规划、并向所述备份执行设备发送控制指令。与现有技术相比，本申请实施例提供的自动驾驶冗余控制系统可以实现本车道安全停车、应急车道安全停车，本车道减速，避障减速等多种最小风险化机制，且本实施例通过备份控制器与主感知设备连接，使得备份控制子系统无需设置备份感知设备，避免了为保证规控数据的一致性，备份控制器需增加标定匹配等配置工作的问题，且节省了设置备份感知设备引起的成本增加、避免了感知空间布置的改变以及生产线各自动化链路的重新设定等问题。并且，当某一主执行机构发生异常时，其余主执行机构仍可响应于主控制器的控制指令正常工作，避免了当某一主执行机构发生故障时所有执行控制均需切换到备份执行机构的情况，从而保证了备份的及时性和精确性，进一步保证了自动驾驶的功能安全可靠性。本申请在自动驾驶所用不同的零部件故障时，均有对应的方案策略进行MRM处理，且MRM可支持多种形态。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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它的附图；图1为现有的自动驾驶冗余控制系统示意图；图2为本申请实施例提供的自动驾驶冗余控制系统的架构示意图；图3~图8为本申请自动驾驶冗余控制系统的不同应用场景实施例的示意图；图9为本申请实施例提供的自动驾驶冗余控制方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，本申请的文件中涉及的术语“包括”和“具有”以及它们的变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，除非上下文有明确指示，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。另外，在不冲突的情况下，本申请中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动驾驶冗余控制系统，包括：主控制子系统和备份控制子系统；其特征在于，/n所述主控制子系统包括主感知设备、主控制器及主执行设备，所述主控制器分别与所述主感知设备、所述主执行设备相连，所述主执行设备至少包括转向主执行机构以及制动主执行机构；/n所述备份控制子系统包括备份控制器及备份执行设备，所述备份控制器分别与所述主感知设备、所述主控制器以及所述备份执行设备相连，所述备份执行设备至少包括转向备份执行机构以及制动备份执行机构，所述转向备份执行机构与所述转向主执行机构相连，所述制动备份执行机构与所述制动主执行机构相连；/n其中，在监测到所述主执行设备中的一主执行机构处于故障状态时进入最小风险化机制，所述主控制器接收所述主感知设备探测的实时行车环境信息，并进行路径规划，发送第一控制指令至所述主执行设备中处于正常工作状态的主执行机构，以及发送第二控制指令至所述备份控制器、由所述备份控制器将所述第二控制指令分配给所述备份执行设备中与处于故障状态的主执行机构对应的备份执行机构；/n在监测到所述主控制器处于故障状态时进入最小风险化机制，所述主执行设备终止响应所述主控制器发送的控制指令，所述备份控制器接收所述主感知设备探测的实时行车环境信息、进行路径规划、并向所述备份执行设备发送控制指令。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶冗余控制系统，包括：主控制子系统和备份控制子系统；其特征在于，
所述主控制子系统包括主感知设备、主控制器及主执行设备，所述主控制器分别与所述主感知设备、所述主执行设备相连，所述主执行设备至少包括转向主执行机构以及制动主执行机构；
所述备份控制子系统包括备份控制器及备份执行设备，所述备份控制器分别与所述主感知设备、所述主控制器以及所述备份执行设备相连，所述备份执行设备至少包括转向备份执行机构以及制动备份执行机构，所述转向备份执行机构与所述转向主执行机构相连，所述制动备份执行机构与所述制动主执行机构相连；
其中，在监测到所述主执行设备中的一主执行机构处于故障状态时进入最小风险化机制，所述主控制器接收所述主感知设备探测的实时行车环境信息，并进行路径规划，发送第一控制指令至所述主执行设备中处于正常工作状态的主执行机构，以及发送第二控制指令至所述备份控制器、由所述备份控制器将所述第二控制指令分配给所述备份执行设备中与处于故障状态的主执行机构对应的备份执行机构；
在监测到所述主控制器处于故障状态时进入最小风险化机制，所述主执行设备终止响应所述主控制器发送的控制指令，所述备份控制器接收所述主感知设备探测的实时行车环境信息、进行路径规划、并向所述备份执行设备发送控制指令。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在监测到驾驶员误作用或所述备份控制器、所述备份执行设备中任意一个或多个处于故障状态时，所述主控制器接收所述主感知设备探测的实时行车环境信息，并进行路径规划，发送减速和/或转向的控制指令至所述主执行设备。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在监测到所述主感知设备处于故障状态时，
所述主控制器根据存储于所述主控制器内的导航地图数据提取车道线信息、根据雷达数据提取动态车流信息，并进行路径规划，发送减速和/或转向的控制指令至所述主执行设备；或
所述主控制器根据雷达数据提取动态车流信息、并进行路径规划，发送减速和/或转向的控制指令至所述主执行设备。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第一控制指令与所述第二控制指令选自减速控制指令与转向控制指令、且互不相同。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
在监测到所述转向主执行机构、所述制动主执行机构均处于故障状态时，所述主控制器发送减速控制指令以及转向控制指令至所述备份控制器、由所述备份控制器将所述减速控制指令分配给所述制动备...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄黎源，冀鹏，
申请(专利权)人：智己汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31