一种5G远程与自动驾驶安全冗余系统及控制方法技术方案

本发明专利技术所设计的5G远程及自动驾驶安全冗余系统，通过5G远程和自动驾驶模式冗余备份，实现整车双驾驶模式切换。5G远程驾驶系统通过对状态监控，来制定安全逻辑，保证了远程驾驶系统运行可靠。自动驾驶安全系统通过传感器冗余、软件算法备份等策略，来保证自动驾驶系统自身环境监测和决策控制的安全性，制定的安全策略，保证系统的可靠性。智能底盘系统通过制动系统安全备份及VCU、EPS的故障监测功能，实现对上层智能驾驶数据安全有效监控和处理，保障车辆最后的安全保障。通过上述综合的系统级、部件级安全策略，最终提升整车行驶的安全性和车辆使用的可靠性，优化了驾驶体验，取得了不错的经济效益。了不错的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种5G远程与自动驾驶安全冗余系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及5G远程驾驶及自动驾驶汽车
，具体的是设计一套具备5G远程驾驶及L4级自动驾驶双驾驶模式的安全冗余系统，并在量产Sharing
‑
VAN车型上进行搭载。

技术介绍

[0002]随着5G技术的快速发展，5G通信技术在汽车上的应用得到了广泛的应用。通过5G数据传输通道，将车辆周围的摄像头获取的环境信息进行实时传输，实现异地远程驾驶功能成为最近5G研究应用的一个热点。5G传输具备网络吞吐量大、速率快等优势，很好解决4G通信模式下，高清视频数据实时传输的负载拥塞问题，但依旧无法解决网络质量不稳定情况下安全驾驶问题。高阶自动驾驶车辆，通过丰富的传感器系统，来精准获取环境信息，来到达智能感知和智慧决策，达到车辆自主控制行驶，但单自动驾驶系统无法很好解决传感器失效、决策系统故障导致车辆无法正常行驶。通过将5G远程驾驶和L4级自动驾驶结合起来，并增加底盘的安全控制策略，实现车辆双驾驶模式备份，到达安全冗余备份效果，实现车辆安全控制，达到提高整车控制的安全性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是要设计一套带5G远程及L4级自动驾驶双驾驶模式的安全冗余系统。为实现此目的，本专利技术所设计的自动5G远程驾驶和自动驾驶安全系统能够通过车载HMI进行模式切换，实现驾驶模式智能切换，并且在5G远程或者自动驾驶模式行驶过程中，备份系统对运行系统进行监控，紧急情况下，触发安全机制，实现车辆安全保护。其具体技术方案如下所述。r/>[0004]作为第一方面，本专利技术提供了一种5G远程与自动驾驶安全冗余系统，所述系统包括：5G远程安全驾驶系统、自动驾驶安全系统、底盘冗余控制系统，其中：5G远程安全驾驶系统包括远程驾驶台架、5G网络通道、车载远程驾驶控制器，车端数据通过接口进入车载远程驾驶控制器，并利用5G通道上传到远程驾驶台架，远程驾驶台架的模拟驾驶信号通过5G网络通道传输到车载远程驾驶控制器，对车辆进行远程控制，当数据异常时，触发安全机制，对车辆进行制动控制。
[0005]5G远程驾驶过程中，其自身系统的安全策略包括车速限制、网络状态监测、感知摄像头状态监测、底盘执行器状态监控。在出现异常后，5G远程安全驾驶系统会触发响应的保护机制，保障车辆安全减速或停车。
[0006]自动驾驶安全系统，用于根据5G远程安全驾驶系统的模拟驾驶信号进行自动驾驶，自动驾驶安全系统包含自动驾驶系统传感器（激光雷达、摄像头、毫米波、超声波、组合惯导）、自动驾驶系统控制器，自动驾驶系统控制器对自动驾驶安全系统的内部通信和自动驾驶系统传感器、底盘冗余控制系统状态进行监控，当数据出现异常时，触发安全机制，对车辆进行制动控制；自动驾驶系统传感器安装于车辆的四周，用于收集车辆周围目标物信息供自动驾驶安全系统分析、使用。
[0007]通过多传感器的冗余设计来实现同一目标的覆盖，保障感知系统检测的有效覆盖和准确性。并且在软件算法上进行备份和智能切换设计，当某一传感器发生故障时，实现安全停车。并且实时监测底盘冗余控制系统和5G远程安全驾驶系统数据，当数据异常时，触发安全机制，实现减速或者停车。
[0008]底盘冗余控制系统，包括制动冗余控制系统、驱动系统，驱动系统实时监控5G远程安全驾驶系统和自动驾驶安全系统的状态，当系统故障或者异常，则不再响应5G远程安全驾驶系统或者自动驾驶安全系统下发的指令，且触发制动冗余控制系统；制动冗余控制系统，用于根据制动冗余控制策略对Ebooster电动刹车系统、ESC电子稳定系统及EPB电子驻车系统进行控制，对车辆进行制动。
[0009]按照优先级，当车辆需要制动时，依次启用Ebooster电动刹车系统、ESC电子稳定系统及EPB电子驻车系统，若前一优先级的系统出现故障则顺延启动下一优先级的系统，从而对车辆进行制动。
[0010]结合第一方面，在其可能发生的任意一种情况下的第一种情况为，5G远程安全驾驶系统对网络时延、底盘状态、摄像头数据链路进行监控，当数据异常时触发如下安全机制：当5G通信网络断开或者网络延时≥200ms时，5G远程安全驾驶系统通过CAN网络下发预设的减速度，实现刹车和车辆停止，并退出远程驾驶模式，并且在网络恢复正常后，重新使能启动5G远程安全驾驶系统；当车端数据丢失或者车载摄像头故障时，系统下发刹车指令，实现刹车和车辆停止，并退出远程驾驶模式；5G远程安全驾驶系统监控自动驾驶安全系统状态，当自动驾驶安全系统故障或者障碍物误判断出现碰撞风险，5G远程安全驾驶系统下发刹车指令，将车辆控制权切换至5G远程安全驾驶系统。
[0011]结合第一方面或上述第一种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第二种情况为，自动驾驶系统控制器对自动驾驶安全系统内部通信、自动驾驶系统传感器、底盘执行器状态进行监控，当数据出现异常时，触发如下安全机制：当自动驾驶安全系统内部通信数据丢失超过5个周期，通过MCU下发刹车指令，实现刹车和车辆停止，并退出自动驾驶模式；故障恢复时，重新使能启动自动驾驶安全系统；当自动驾驶系统传感器数据丢失超过5个周期或出现故障时，系统下发刹车指令，实现刹车和车辆停止，故障恢复时，重新使能启动自动驾驶系统传感器；当自动驾驶安全系统监测到5G远程安全驾驶系统故障时，系统下发油门清空和刹车指令，将车辆控制权切换至自动驾驶安全系统。
[0012]结合第一方面或上述第一、二种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第三种情况为，制动冗余控制系统由Ebooster电动刹车系统、ESC电子稳定系统及EPB电子驻车系统组成冗余备份，所述制动冗余控制策略为：Ebooster作为第一制动系统，响应5G远程安全驾驶系统或者自动驾驶安全系统下发的刹车指令，实现刹车和车辆停止；当Ebooster系统出现故障或者无法通信时，切换至ESC电子稳定系统来响应5G远程安全驾驶系统或者自动驾驶安全系统下发的刹车指令；在Ebooster和ESC均发生故障时，则使能EPB电子驻车系统，根据预设的制动减速度，实现刹车和车辆停止。
[0013]结合第一方面或上述第一至三种情况的其中任意一种，在其可能发生的任意一种情况下的第四种情况为，底盘冗余控制系统还包括EPS电动助力转向系统，当监控到EPS电动助力转向系统/Ebooster电动刹车系统/VCU整车控制系统的任何一个系统的CAN报文丢失超过10个周期，或者报文的信号累计器Rollingcount/信号校验码Checksum发生错误，将下发刹车指令，实现刹车和车辆停止，退出自动驾驶模式。
[0014]结合第一方面或上述第一至四种情况的其中任意一种，在其可能发生的任意一种情况下的第五种情况为，所述5G远程与自动驾驶安全冗余系统还包括组合定位系统，其中：组合定位系统包括组合惯导系统、NDT点云匹配系统、视觉监测系统及高精度地图系统，根据组合惯导GPS质量和NDT点云匹配效果，择优选择其中一个系统进行车辆的定位，当组合惯导GPS质量和NDT点云匹配均发生故障时，选择高精度地图系统进行车辆的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5G远程与自动驾驶安全冗余系统，其特征在于，所述系统包括：5G远程安全驾驶系统、自动驾驶安全系统、底盘冗余控制系统，其中：5G远程安全驾驶系统包括远程驾驶台架、5G网络通道、车载远程驾驶控制器，车端数据通过接口进入车载远程驾驶控制器，并利用5G通道上传到远程驾驶台架，远程驾驶台架的模拟驾驶信号通过5G网络通道传输到车载远程驾驶控制器，对车辆进行远程控制，当数据异常时，触发安全机制，对车辆进行制动控制；自动驾驶安全系统，用于根据5G远程安全驾驶系统的模拟驾驶信号进行自动驾驶，自动驾驶安全系统包含自动驾驶系统传感器、自动驾驶系统控制器，自动驾驶系统控制器对自动驾驶安全系统的内部通信和自动驾驶系统传感器、底盘冗余控制系统状态进行监控，当数据出现异常时，触发安全机制，对车辆进行制动控制；自动驾驶系统传感器安装于车辆的四周，用于收集车辆周围目标物信息供自动驾驶安全系统分析、使用；底盘冗余控制系统，包括制动冗余控制系统、驱动系统，驱动系统实时监控5G远程安全驾驶系统和自动驾驶安全系统的状态，当系统故障或者异常，则不再响应5G远程安全驾驶系统或者自动驾驶安全系统下发的指令，且触发制动冗余控制系统；制动冗余控制系统，用于根据制动冗余控制策略对Ebooster电动刹车系统、ESC电子稳定系统及EPB电子驻车系统进行控制，对车辆进行制动。2.根据权利要求1所述的一种5G远程与自动驾驶安全冗余系统，其特征在于，5G远程安全驾驶系统对网络时延、底盘状态、摄像头数据链路进行监控，当数据异常时触发如下安全机制：当5G通信网络断开或者网络延时≥200ms时，5G远程安全驾驶系统通过CAN网络下发预设的减速度，实现刹车和车辆停止，并退出远程驾驶模式，并且在网络恢复正常后，重新使能启动5G远程安全驾驶系统；当车端数据丢失或者摄像头故障时，系统下发刹车指令，实现刹车和车辆停止，退出远程驾驶模式；5G远程安全驾驶系统监控自动驾驶安全系统状态，当自动驾驶安全系统故障或者障碍物误判断出现碰撞风险，5G远程安全驾驶系统下发刹车指令，将车辆控制权切换至5G远程安全驾驶系统。3.根据权利要求1所述的一种5G远程与自动驾驶安全冗余系统，其特征在于，自动驾驶系统控制器对自动驾驶安全系统内部通信、自动驾驶系统传感器、底盘执行器状态进行监控，当数据出现异常时，触发如下安全机制：当自动驾驶安全系统内部通信数据丢失超过5个周期，通过MCU下发刹车指令，实现刹车和车辆停止，并退出自动驾驶模式；故障恢复时，重新使能启动自动驾驶安全系统；当自动驾驶系统传感器数据丢失超过5个周期或出现故障时，系统下发刹车指令，实现刹车和车辆停止，故障恢复时，重新使能启动自动驾驶系统传感器；当自动驾驶安全系统监测到5G远程安全驾驶系统故障时，系统下发油门清空和刹车指令，将车辆控制权切换至自动驾驶安全系统。4.根据权利要求1所述的一种5G远程与自动驾驶安全冗余系统，其特征在于，制动冗余控制系统由Ebooster电动刹车系统、ESC电子稳定系统及EPB电子驻车系统组成冗余备份，所述制动冗余控制策略为：Ebooster作为第一制动系统，响应5G远程安全驾驶系统或者自
动驾驶安全系统下发的刹车指令，实现刹车和车辆停止；当Ebooster系统出现故障或者无法通信时，切换至ESC电子稳定系统来响应5G远程安全驾驶系统或者自动驾驶安全系统下发的刹车指令；在Ebooster和ESC均发生故障时，则使能EPB电子驻车系统，根据预设的制动减速度，实现刹车和车辆停止。5.根据权利要求1所述的一种5G远程与自动驾驶安全冗余系统，其特征在于，底盘冗余控制系统还包括EPS电动助力转向系统，当监控到EPS电动助力转向系统/Ebooster电动刹车系统/VCU整车控制系统的任何一个系统的CAN报文丢失超过10个周期，或者报文的信号累计器Rollingcount/信号校验码Checksum发生错误，将下发刹车指令，实现刹车和车辆停止，退出自动驾驶模式。6.根据权利要求1或5其中任意一项所述的一种5G远程与自动驾驶安全冗余系统，其特征在于，所述5G远程与自动驾驶安全冗余系统还包括组合定位系统，其中：组合定位系统包括GPS组合惯导系统、NDT点云匹配系统、视觉监测系统及高精度地图系统，择优选取定位效果好的GPS组合惯导系统或NDT点云匹配系统作为车辆的主定位系统，并根据两个系统的实时定位结果的优劣转换，在上述两个系统中进行切换；当GPS组合惯导系统和NDT点云匹配系统均发生故障时，选择高...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡营，王永峰，骆嫚，曹恺，陆鑫，王鑫，杨彦鼎，
申请(专利权)人：东风悦享科技有限公司，
类型：发明
国别省市：