【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于自動駕駛安全，具體涉及到一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、自動駕駛汽車的原型在過去幾年中取得了迅猛的發(fā)展，其數(shù)量不斷增加，引領(lǐng)了未來交通領(lǐng)域的創(chuàng)新。然而，隨著自動駕駛技術(shù)的不斷演進，實現(xiàn)無碰撞安全自動駕駛汽車仍然面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，技術(shù)路徑也并不十分清晰。
2、盡管自動駕駛系統(tǒng)的概念早在幾十年前就被提出，但其實際應(yīng)用一直受到多種因素的制約。其中最為突出的問題之一是系統(tǒng)的安全性，尤其是在復(fù)雜、多變的交通環(huán)境中，確保自動駕駛汽車的無碰撞行駛成為了巨大的挑戰(zhàn)。盡管完全的自動駕駛系統(tǒng)還未上路，但僅僅是輔助駕駛系統(tǒng)的應(yīng)用都出現(xiàn)了許多事故。為了解決自動駕駛系統(tǒng)的安全問題，目前業(yè)界最常用的方法之一是采用架構(gòu)冗余。架構(gòu)冗余是指在系統(tǒng)設(shè)計中引入多個相對獨立但具有相同或類似功能的組件，以提高系統(tǒng)的可靠性和容錯性。在自動駕駛汽車中，這意味著采用多種傳感器、控制器和執(zhí)行器和/或?qū)?yīng)算法，并對他們進行綜合分析，以確保在某一組件失效或受到干擾時，系統(tǒng)仍能夠可靠地執(zhí)行任務(wù)。
3、架構(gòu)冗余的優(yōu)勢在于它能夠有效降低單點故障對整個系統(tǒng)的影響，從而提高自動駕駛汽車的安全性。例如，當(dāng)某個傳感器因環(huán)境條件惡劣而失效時，其他傳感器可以彌補信息缺失，確保系統(tǒng)對周圍環(huán)境的準確感知。這種冗余性的設(shè)計使得系統(tǒng)更具魯棒性，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的駕駛場景，包括惡劣天氣、臨時道路施工和其他不確定性因素。然而，當(dāng)前的架構(gòu)冗余方法仍然存在一些挑戰(zhàn)，例如，1.軟硬件冗余開銷隨著整個系統(tǒng)的大小而縮放，使得開銷對于復(fù)雜的自動駕駛系統(tǒng)來說成本較高；2
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述問題，本專利技術(shù)的主要目的在于設(shè)計一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，解決同架構(gòu)算法的共同失效，復(fù)雜系統(tǒng)冗余成本高等技術(shù)問題。
2、為了實現(xiàn)上述目的本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，所述架構(gòu)包括任務(wù)層和安全層，所述任務(wù)層與所述安全層分別接收輸入，并通過所述安全層進行輸出；
4、任務(wù)層，包括自動駕駛算法，根據(jù)輸入信息完成自動駕駛車輛所需的任務(wù)，所需的任務(wù)包括感知、預(yù)測、規(guī)劃、控制中的一種或多種；所述任務(wù)層在完成所需任務(wù)的過程中，向安全層公開內(nèi)部狀態(tài)與輸出結(jié)果，并針對安全層輸出的安全判斷和優(yōu)化提示，通過糾正和優(yōu)化措施進行調(diào)整任務(wù)層的行為；
5、安全層，包括安全算法與故障處理程序，用于對任務(wù)層的安全監(jiān)控和故障處理；
6、所述的安全算法，包括根據(jù)輸入信息進行計算并存儲為基礎(chǔ)結(jié)果，所述基礎(chǔ)結(jié)果包括對車輛所需任務(wù)進行安全計算的結(jié)果，接收任務(wù)層的輸出結(jié)果并與基礎(chǔ)結(jié)果比較；還包括安全校驗，同時基于比較判斷任務(wù)層所需任務(wù)的內(nèi)部狀態(tài)和輸出結(jié)果進行判斷是否合理；
7、所述的故障處理程序，通過安全算法的比較結(jié)果進行分析判定，當(dāng)任務(wù)層各個任務(wù)輸出結(jié)果與安全層存儲基礎(chǔ)結(jié)果一致時，執(zhí)行所述架構(gòu)的輸出，在任務(wù)層各個任務(wù)輸出結(jié)果與安全層存儲基礎(chǔ)結(jié)果不一致時，確定故障嚴重性并報出故障碼，自動駕駛車輛依據(jù)故障碼整車功能降級進入最小風(fēng)險狀態(tài)，并向任務(wù)層傳輸優(yōu)化措施觸發(fā)標志和/或糾正措施標志。
8、作為本專利技術(shù)進一步的描述，所述任務(wù)層包括感知模塊、預(yù)測模塊、定位模塊、規(guī)劃模塊、控制模塊的自動駕駛算法，經(jīng)過基于sil/?hil/整車測試；
9、根據(jù)自動駕駛車輛的任務(wù)需求，通過任務(wù)層的自動駕駛算法計算出各模塊的輸出結(jié)果，同時安全層將相同輸入的計算結(jié)果進行存儲，并與自動駕駛?cè)蝿?wù)層各模塊的輸出進行比較；
10、根據(jù)自動駕駛車輛的任務(wù)需求，通過安全層的安全算法計算并存儲為基礎(chǔ)結(jié)果。
11、作為本專利技術(shù)進一步的描述，所述任務(wù)層利用安全層的優(yōu)化提示，識別自動駕駛車輛附近存在障礙物的區(qū)域以及此障礙物造成的碰撞風(fēng)險；
12、所述任務(wù)層利用安全層檢測到的故障來糾正自動駕駛車輛的行為；
13、所述任務(wù)層提供功能接口，供安全層用來請求糾正措施。
14、作為本專利技術(shù)進一步的描述，所述安全層的安全算法為深度聚類算法，該算法可驗證且可邏輯分析，滿足任務(wù)層計算結(jié)果輸入信息的驗證要求，提供自動駕駛車輛相應(yīng)約束下的相應(yīng)任務(wù)功能，確保自動駕駛車輛在單個傳感器故障時架構(gòu)的可靠性。
15、作為本專利技術(shù)進一步的描述，所述安全層的安全算法，通過任務(wù)層的輸出結(jié)果與安全層的基礎(chǔ)結(jié)果進行比較，判斷其是否輸出一致；其中，包括功能列表和約束列表，所述功能列表包括自動駕駛車輛所需輸入和輸出的所有接口，所述約束列表針對功能列表的部分或者全部功能進行約束。
16、作為本專利技術(shù)進一步的描述，所述安全層的安全算法，用于校驗任務(wù)層中自動駕駛算法的精度和魯棒性，針對任務(wù)層中各個模塊的內(nèi)部狀態(tài)和輸出結(jié)果進行判斷，判斷針對目標的狀態(tài)是否在設(shè)定的閾值之內(nèi)進行安全校驗，所述目標的狀態(tài)包括速度、位置。
17、作為本專利技術(shù)進一步的描述，所述的故障處理程序為低延遲障礙物檢測算法，用于將檢測到的障礙物輸出提供給任務(wù)層的目標檢測，并作為優(yōu)化提示傳輸?shù)饺蝿?wù)層。
18、作為本專利技術(shù)進一步的描述，所述的故障處理程序，用于對安全層中每個任務(wù)功能進行故障檢測，比較任務(wù)層中相同功能的輸出結(jié)果，進行安全輸出。
19、作為本專利技術(shù)進一步的描述，所述的故障處理程序，對于每個檢測到的故障，用于確定故障嚴重性。
20、作為本專利技術(shù)進一步的描述，所述故障處理程序，用于監(jiān)控任務(wù)層對安全層輸出約束條件的遵守情況，針對違反約束的行為，采取糾正措施以恢復(fù)對約束的遵守或處理功能損失。
21、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)的技術(shù)效果為：
22、本專利技術(shù)提供了一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，包括任務(wù)層和安全層，任務(wù)層與安全層分別接收輸入，并通過安全層進行輸出，通過任務(wù)層和安全層，能夠在保證自動駕駛車輛安全的同時實現(xiàn)其所需任務(wù)，提高自動駕駛車輛的安全性和可靠性；安全層組件旨在僅完成自動駕駛車輛所需的任務(wù)，有助于減小安全層軟件的大小，簡化軟件驗證；在安全層中通過算法進行功能的限制，而非對冗余架構(gòu)的限制，隨著安全算法的擴展，減少約束，同時保持針對誤報的確定性保證，消除對障礙物屬性的依賴，而此部分能夠集成到冗余架構(gòu)中，并不增加硬件，成本較低；安全層簡化了任務(wù)層測試工作和成本，不同于昂貴的任務(wù)層冗余，它可以使單個任務(wù)層變得安全，并通過在低成本嵌入式平臺上運行的高度冗余安全層對任務(wù)層進行保護。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述架構(gòu)包括任務(wù)層和安全層，所述任務(wù)層與所述安全層分別接收輸入，并通過所述安全層進行輸出；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述任務(wù)層包括感知模塊、預(yù)測模塊、定位模塊、規(guī)劃模塊、控制模塊的自動駕駛算法，經(jīng)過基于SIL/HIL/整車測試；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述任務(wù)層利用安全層的優(yōu)化提示，識別自動駕駛車輛附近存在障礙物的區(qū)域以及此障礙物造成的碰撞風(fēng)險；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述安全層的安全算法為深度聚類算法，該算法可驗證且可邏輯分析，滿足任務(wù)層計算結(jié)果輸入信息的驗證要求，提供自動駕駛車輛相應(yīng)約束下的相應(yīng)任務(wù)功能，確保自動駕駛車輛在單個傳感器故障時架構(gòu)的可靠性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述安全層的安全算法，通過任務(wù)層的輸出結(jié)果與安全層的基礎(chǔ)結(jié)果進行比較，判斷其是否輸出一致；其中，包括功能列表和約束列表，所述功能列
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述安全層的安全算法，用于校驗任務(wù)層中自動駕駛算法的精度和魯棒性，針對任務(wù)層中各個模塊的內(nèi)部狀態(tài)和輸出結(jié)果進行判斷，判斷針對目標的狀態(tài)是否在設(shè)定的閾值之內(nèi)進行安全校驗，所述目標的狀態(tài)包括速度、位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述的故障處理程序為低延遲障礙物檢測算法，用于將檢測到的障礙物輸出提供給任務(wù)層的目標檢測，并作為優(yōu)化提示傳輸?shù)饺蝿?wù)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述的故障處理程序，用于對安全層中每個任務(wù)功能進行故障檢測，比較任務(wù)層中相同功能的輸出結(jié)果，進行安全輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述的故障處理程序，對于每個檢測到的故障，用于確定故障嚴重性。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述故障處理程序，用于監(jiān)控任務(wù)層對安全層輸出約束條件的遵守情況，針對違反約束的行為，采取糾正措施以恢復(fù)對約束的遵守或處理功能損失。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述架構(gòu)包括任務(wù)層和安全層，所述任務(wù)層與所述安全層分別接收輸入，并通過所述安全層進行輸出；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述任務(wù)層包括感知模塊、預(yù)測模塊、定位模塊、規(guī)劃模塊、控制模塊的自動駕駛算法，經(jīng)過基于sil/hil/整車測試；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述任務(wù)層利用安全層的優(yōu)化提示，識別自動駕駛車輛附近存在障礙物的區(qū)域以及此障礙物造成的碰撞風(fēng)險；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述安全層的安全算法為深度聚類算法，該算法可驗證且可邏輯分析，滿足任務(wù)層計算結(jié)果輸入信息的驗證要求，提供自動駕駛車輛相應(yīng)約束下的相應(yīng)任務(wù)功能，確保自動駕駛車輛在單個傳感器故障時架構(gòu)的可靠性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自動駕駛車輛的安全冗余架構(gòu)，其特征在于：所述安全層的安全算法，通過任務(wù)層的輸出結(jié)果與安全層的基礎(chǔ)結(jié)果進行比較，判斷其是否輸出一致；其中，包括功能列表和約束列表，所述功能列表包括自動駕駛車輛所需輸入和輸出的所有接口，所述約束列表針對功能...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭金，李軍強，賴杰，張友，
申請(專利權(quán))人：上海友道智途科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。