本申请涉及全矢量控制汽车技术领域，特别涉及一种全矢量控制汽车的安全系统及其检测方法、存储介质，其中，包括：电气层用于实现全矢量控制汽车的各个控制器、传感器和执行机构之间供电的相互独立；硬件层；软件层用于屏蔽硬件层中不同硬件之间的差异，使得上层应用层具有通用性，并实现车辆的预设驱动；系统层用于通过实时操作系统实现任务分配与调度、以及外部信号的接入与通信的处理请求；算法层包括自动驾驶算法、底盘控制器安全算法和底层执行机构算法。由此，解决了相关技术中全矢量控制汽车底盘控制器无法满足安全性能和计算性能的要求，导致车辆安全性、实时性以及可扩展性能较差，降低工作效率等问题。降低工作效率等问题。降低工作效率等问题。
【技术实现步骤摘要】
全矢量控制汽车的安全系统及其检测方法、存储介质
[0001]本申请涉及全矢量控制汽车
，特别涉及一种全矢量控制汽车的安全系统及其检测方法、存储介质。
技术介绍
[0002]相较于传统车辆，全矢量控制汽车的可控自由度大幅提升，全矢量线控底盘具有四轮分布式驱动、四轮独立转角控制、四轮独立悬架调节和四轮独立线控制动，给车辆带来了更多的可控自由度，使得车辆具有更高的机动灵活性与控制冗余度。但是为了满足全矢量控制的要求，需要对车辆的运动进行更为全面的观测并使用更复杂算法的进行控制，因此全矢量控制汽车需要更强大的算力与更高的安全性能。
[0003]相关技术中，采用提升底盘控制器运算性能的方法实现全矢量控制汽车的计算性能需求，但是在目前的自动驾驶构架中，车辆需要处理的数据呈现爆发式增长的态势，例如雷达、摄像头等多传感器的加入，车辆需要处理的数据量有了巨大的飞跃，仅仅依靠提升底盘控制器的运算性能远远不够，并且无法提升安全性，无法满足智能化的需求。
技术实现思路
[0004]本申请提供一种全矢量控制汽车的安全系统及其检测方法、存储介质，以解决相关技术中全矢量控制汽车底盘控制器无法满足安全性能和计算性能的要求，导致车辆安全性、实时性以及可扩展性能较差，降低工作效率等问题。
[0005]本申请第一方面实施例提供一种全矢量控制汽车的安全系统，包括：电气层，用于实现全矢量控制汽车的底盘控制器、驾驶控制器、驾驶传感器和执行机构之间供电的相互独立；硬件层，所述硬件层包括所述底盘控制器的主控芯片、自动驾驶控制器的扩展加速芯片、所述驾驶传感器和所述执行结构对应的外部硬件，其中，所述驾驶传感器通过预设高速串口和/或以太网接入所述自动驾驶控制器，所述主控芯片内部总线上挂载有一个或多个预设通信与安全模块，所述主控芯片外部连接有电源芯片以及通向底层执行机构与上层协同加速的通信接口，底盘的各个执行机构与底盘控制器挂载在整车网络上，所述自动驾驶控制器与所述整车网络进行通信；软件层，用于屏蔽所述硬件层中不同硬件之间的差异，使得上层应用层具有通用性，并实现车辆的一个或多个预设驱动；系统层，用于通过实时操作系统实现任务分配与调度、以及外部信号的接入与通信的处理请求，通过时间和事件触发的中断完成时序分配，以并行协调所述汽车底盘控制器上的多个任务；算法层，所述算法层包括自动驾驶算法、底盘控制器安全算法和底层执行机构算法，通过所述自动驾驶算法、所述底盘控制器安全算法和/或所述底层执行机构算法实现全矢量控制汽车底盘控制器的功能执行。
[0006]可选地，所述底盘控制器通过制动总线、驱动总线、姿态总线和姿态冗余总线分别连接到底盘的各个执行机构上，其中，当姿态总线失效时，通过姿态冗余总线能够实现车身姿态的控制；当所述驱动总线失效时，通过所述制动总线和所述姿态总线协助车辆实现安
全停车；当所述制动总线失效时，通过所述驱动总线控制轮毂电机，实现车辆紧急制动。
[0007]可选地，所述底盘控制器通过采用IO(Input/Output，输入/输出)接口、AD接口和/或CC接口收集底盘传感器的信号。
[0008]可选地，所述底盘控制器通过预设高速接口与自动驾驶高性能运算单元进行协同计算，实现对所述底盘控制器的硬件扩展加速。
[0009]可选地，所述自动驾驶高性能运算单元包含采用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)设计的FFT(fast Fourier transform，快速傅里叶变换)协处理器。
[0010]可选地，所述软件层包含自动驾驶控制器设计的软件层、其余控制器芯片设计的软件层和复杂驱动，其中，所述自动驾驶控制器中软件设计的软件层包括基础层和服务层，其中，层中的每个功能由功能集群组成，所述服务层包括存储模块的分配、各种信号与通信的可复用接口，以及相应的底层安全功能模块的实现；在其余芯片的软件设计中，通过硬件抽象层定义通用的硬件引脚功能分配和基础的通信接口。
[0011]可选地，所述底盘控制器包括从上到下的多个监控模块，其中，在应用层，通过底盘控制器实现功能监控，通过信号间的校验，结合模型解算中得到的驾驶员、车辆、路面的状态信息，在算法层面实现对系统运行状态的监测；在系统层，通过操作系统监控每段程序的运行时间和内存；在软件层，通过调用安全相关寄存器的值进行锁步核的锁步校验和内存校验；在硬件层，利用芯片自身的安全单元，实现运行温度监测、锁步校验、内存诊断、软件看门狗中的一种或多种功能。
[0012]本申请第二方面实施例提供一种全矢量控制汽车，包括如上述实施例所述的全矢量控制汽车的安全系统。
[0013]本申请第三方面实施例提供一种全矢量控制汽车的安全系统的检测方法，所述方法应用于如上述实施例所述的全矢量控制汽车的安全系统，其中，所述方法包括以下步骤：获取所述全矢量控制汽车的待检测目标；根据所述待检测目标获取所述安全系统中一个或多个目标相关硬件的时域信息和/或频域信息；识别所述时域信息和/或所述频域信息得到所述待检测目标的目标特征，基于所述目标特征对所述待检测目标进行检测。
[0014]可选地，所述待检测目标为路面时，所述识别所述时域信息和/或所述频域信息得到所述待检测目标的目标特征，基于所述目标特征对所述待检测目标进行检测，包括：利用频域法监测轮胎的轮速信号；识别所述轮速信号得到所述路面的路面特征；根据所述路面特征识别所述路面为预设不平路面时，根据所述路面特征匹配所述预设不平路面的实际类型。
[0015]可选地，所述待检测目标为轮胎胎压时，所述识别所述时域信息和/或所述频域信息得到所述待检测目标的目标特征，基于所述目标特征对所述待检测目标进行检测，包括：利用频域法监测轮胎的轮速信号；识别所述轮速信号得到所述轮胎的实际频率；根据所述轮胎固有频率与轮胎气压之间的预设关系，将所述实际频率映射为所述轮胎的胎压，实现所述轮胎胎压的监测。
[0016]可选地，所述待检测目标为电机时，所述识别所述时域信息和/或所述频域信息得到所述待检测目标的目标特征，基于所述目标特征对所述待检测目标进行检测，包括：识别所述电机轴承的时域信息和频域信息，得到电机的转速脉冲信号和振动信号；根据所述转
速脉冲信号和所述振动信号生成所述电机轴承的转频曲线，并根据所述转频曲线中截取预设平稳转速下的振动信号并分段；根据所述振动信号分段确定健康指标和故障频率，利用所述健康指标匹配所述电机轴承的故障等级，并利用所述故障频率定位所述电机轴承的故障部位。
[0017]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述任一项所述的全矢量控制汽车的安全系统的检测方法。
[0018]由此，本申请至少具有如下有益效果：
[0019]本申请实施例提出了一种全矢量控制汽车底盘控制器的软硬件架构及硬件加速方法，在硬件层面上，基于底盘控制器的SPI(Serial Peripheral Interface，串行本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全矢量控制汽车的安全系统，其特征在于，包括：电气层，用于实现全矢量控制汽车的底盘控制器、驾驶控制器、驾驶传感器和执行机构之间供电的相互独立；硬件层，所述硬件层包括所述底盘控制器的主控芯片、自动驾驶控制器的扩展加速芯片、所述驾驶传感器和所述执行结构对应的外部硬件，其中，所述驾驶传感器通过预设高速串口和/或以太网接入所述自动驾驶控制器，所述主控芯片内部总线上挂载有一个或多个预设通信与安全模块，所述主控芯片外部连接有电源芯片以及通向底层执行机构与上层协同加速的通信接口，底盘的各个执行机构与底盘控制器挂载在整车网络上，所述自动驾驶控制器与所述整车网络进行通信；软件层，用于屏蔽所述硬件层中不同硬件之间的差异，使得上层应用层具有通用性，并实现车辆的一个或多个预设驱动；系统层，用于通过实时操作系统实现任务分配与调度、以及外部信号的接入与通信的处理请求，通过时间和事件触发的中断完成时序分配，以并行协调所述汽车底盘控制器上的多个任务；算法层，所述算法层包括自动驾驶算法、底盘控制器安全算法和底层执行机构算法，通过所述自动驾驶算法、所述底盘控制器安全算法和/或所述底层执行机构算法实现全矢量控制汽车底盘控制器的功能执行。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底盘控制器通过制动总线、驱动总线、姿态总线和姿态冗余总线分别连接到底盘的各个执行机构上，其中，当姿态总线失效时，通过姿态冗余总线能够实现车身姿态的控制；当所述驱动总线失效时，通过所述制动总线和所述姿态总线协助车辆实现安全停车；当所述制动总线失效时，通过所述驱动总线控制轮毂电机，实现车辆紧急制动。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述底盘控制器通过采用IO接口、AD接口和/或CC接口收集底盘传感器的信号。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底盘控制器通过预设高速接口与自动驾驶高性能运算单元进行协同计算，实现对所述底盘控制器的硬件扩展加速。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述自动驾驶高性能运算单元包含采用FPGA设计的FFT协处理器。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述软件层包含自动驾驶控制器设计的软件层、其余控制器芯片设计的软件层和复杂驱动，其中，所述自动驾驶控制器中软件设计的软件层包括基础层和服务层，其中，层中的每个功能由功能集群组成，所述服务层包括存储模块的分配、各种信号与通信的可复用接口，以及相应的底层安全功能模块的实现；在其余控制器芯片的软件设中，通过硬件抽象层定义通用的硬件引脚功能分配和基础的通信接口。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底盘控制器包括从上到下的多个监控模块，其中，在应用层，通过底盘控制器实现功能监控，通过信号间的校验...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷帅，徐迎港，王翔宇，李亮，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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