一種自動(dòng)駕駛汽車的控制系統(tǒng)和方法

隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，目前越來(lái)越多的汽車開(kāi)始部署高級(jí)的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）。

當(dāng)前市面上的ADAS系統(tǒng)，大多將自動(dòng)駕駛相關(guān)功能的域控制器做得安全等級(jí)低于執(zhí)行器責(zé)任機(jī)構(gòu)（如底盤域，動(dòng)力域），即：將安全主責(zé)通過(guò)需求分解分配到電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS、電動(dòng)汽車整車控制器VCU等控制器，同時(shí)依據(jù)“駕駛員在故障下可順利接管”這一需求做高安全級(jí)別設(shè)計(jì)。

如上圖，為現(xiàn)有的自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，這種自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)屬于Fail-Safe架構(gòu)。此架構(gòu)下，當(dāng)自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的控制鏈路產(chǎn)生故障時(shí)，會(huì)切斷執(zhí)行器或限制執(zhí)行器的性能。這種系統(tǒng)的安全邏輯是：當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，切斷故障源，同時(shí)調(diào)整系統(tǒng)狀態(tài)盡可能使駕駛員能順利接管。

對(duì)于L2及以下的系統(tǒng)，這種架構(gòu)自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)還可以保障安全，但是對(duì)于高于L2的系統(tǒng)，倘若駕駛員沒(méi)有做好準(zhǔn)備時(shí)，這種方式甚至可能是致命的。此外，在極端場(chǎng)景中，如果高速行駛中附近有相鄰車時(shí)，若系統(tǒng)故障導(dǎo)致車輛失控，駕駛員也在短期內(nèi)無(wú)法接管車輛。

為此，為了追求安全可靠的行駛體驗(yàn)，小鵬汽車在19年5月23日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“一種自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)和方法”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01910435840.3），申請(qǐng)人為廣州小鵬汽車科技有限公司。

根據(jù)該專利公開(kāi)的資料，讓我們一起來(lái)看看這項(xiàng)自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)吧。

如上圖，為該專利發(fā)明的自動(dòng)駕駛控制的結(jié)構(gòu)圖，其中主要包括傳感器系統(tǒng)、第一控制器12、第二控制器13以及執(zhí)行器集合。第一控制器中包含有第一自動(dòng)駕駛模塊121，該模塊用于接收傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)生成控制指令。

這些數(shù)據(jù)包括例如車、人、動(dòng)物、障礙物等，也可以是車輛行駛時(shí)與周圍車輛的距離、相對(duì)速度、加速度以及坐標(biāo)等信息。而在第二控制器中包含有駕駛監(jiān)控模塊，這個(gè)模塊可以判斷目前無(wú)人駕駛車輛是否處于正常行駛狀態(tài)以及是否有故障發(fā)生，其流程如下圖所示。

上圖為端監(jiān)控子模塊的工作流程的示意圖，該模塊用于向第二整體監(jiān)控模塊發(fā)送預(yù)設(shè)提問(wèn)信息，如果接收到的答案與預(yù)設(shè)答案不相同，則可以判斷第二監(jiān)控模塊發(fā)生了故障。這個(gè)過(guò)程可以理解為，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)中安裝有兩個(gè)監(jiān)控模塊，這兩個(gè)監(jiān)控模塊之間也可以互相進(jìn)行監(jiān)督，方法就是二者之間確定一種問(wèn)答方法，一旦回答不同時(shí)，就可以判斷有一個(gè)模塊出了問(wèn)題。

而在這種故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步判斷，而不是單純的停止無(wú)人汽車的運(yùn)行，這樣也使得車輛更加可靠，進(jìn)一步判斷的動(dòng)作包括對(duì)于駕駛模塊、自動(dòng)駕駛監(jiān)控模塊以及接管模塊進(jìn)行診斷，來(lái)判斷系統(tǒng)是不是已經(jīng)到了不得不熄火停車的狀態(tài)。

最后，如上圖，是這種自動(dòng)駕駛控制方法的步驟流程圖，首先由控制器接收傳感器發(fā)送的傳感數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)生成控制指令并將控制指令發(fā)送至執(zhí)行器，以及在其余控制器故障時(shí)，執(zhí)行預(yù)設(shè)安全操作。

接著，由執(zhí)行器根據(jù)控制指令執(zhí)行自動(dòng)駕駛功能，而此時(shí)，第二傳感器也會(huì)將其收集到的數(shù)據(jù)通過(guò)第二控制指令發(fā)送到第二執(zhí)行器，進(jìn)行第二安全操作，這樣，系統(tǒng)中由兩組執(zhí)行器來(lái)提供雙重安全保證，也保證了駕駛的安全性。

以上就是小鵬汽車發(fā)明的自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)，這是一種追求安全性能的系統(tǒng)，系統(tǒng)中設(shè)置了多組傳感器模塊、故障監(jiān)控模塊以及執(zhí)行器模塊，當(dāng)一個(gè)控制器發(fā)生故障時(shí)，能由另一個(gè)控制器接管發(fā)生故障的控制器，從而保證了自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的安全性，并且可以將多個(gè)自動(dòng)駕駛功能分配由不同的控制器負(fù)責(zé)，可以充分利用兩個(gè)控制器的性能。

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