[发明专利]一种基于软硬件冗余评分模型的嵌入式高可靠自动驾驶控制器

说明书

本发明涉及自动驾驶的技术领域，更具体地，涉及一种基于软硬件冗余评分模型的嵌入式高可靠自动驾驶控制器。一种基于软硬件冗余评分模型的嵌入式高可靠自动驾驶控制器，其中，包括自动驾驶控制器，分别与自动驾驶控制器连接的输入模块、处理模块、输出模块；所述的输入模块与上层传感器连接，所述的处理模块分别连接横向控制器和纵向控制器，所述的输出模块连接底层硬件。本发明改善了无人驾驶控制器在容错性和功耗上的性能，降低了无人驾驶控制器在实际复杂路况中出现宕机或功能失常的概率，提高了无人驾驶车辆的安全性；使用RTOS提高了系统整体的实时可控性，结合完善的控制逻辑显著提高控制器的适应能力。整体体验始终贴近甚至超过优秀驾驶员的驾驶水平。

技术领域

本发明涉及自动驾驶的技术领域，更具体地，涉及一种基于软硬件冗余评分模型的嵌入式高可靠自动驾驶控制器。

背景技术

自动驾驶控制器基本基于激光雷达和GPS定位模块，得到当前车辆的位置、姿态和速度信息，进而根据给定的目标轨迹输出转向、油门和刹车的控制指令。但是，目前的很多控制器仅关注基本功能的实现，忽视非功能性需求，容错性和舒适性不强，还存在运行平台成本高、可扩展性差的问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于软硬件冗余评分模型的嵌入式高可靠自动驾驶控制器，不仅控制精度高，而且运行在低功耗嵌入式硬件上，应用RTOS(实时操作系统)技术以保证实时性，采用较完善的错误检测机制和冗余投票设计保证可靠性，还能够根据车辆的实际工况动态调整加速和转向策略保证舒适性，极大改善了实际复杂场景下控制器的综合表现。

本发明的技术方案是：一种基于软硬件冗余评分模型的嵌入式高可靠自动驾驶控制器，其中，包括自动驾驶控制器，分别与自动驾驶控制器连接的输入模块、处理模块、输出模块；

所述的输入模块与上层传感器连接，所述的处理模块分别连接横向控制器和纵向控制器，所述的输出模块连接底层硬件。

进一步的，所述的上层传感器包括位置和姿态传感器，目标轨迹传感器。所述的底层硬件包括油门、刹车、转向角。

在硬件方面，采用n块(n为奇数)低功耗嵌入式计算平台树莓派3Model B 实现冗余设计，在这些树莓派平台上独立运行控制器和对应的错误检测程序，然后平台末端实现一个投票器，使用“多数占优-等数取优”的原则选举出当前控制器的输出。

在控制算法方面，设计了一套先进控制算法，将车辆控制解耦和为横向转弯和纵向车速控制：横向控制器根据车辆的速度和轨迹曲率计算前馈控制，根据位置偏差和航向偏差计算反馈控制；纵向控制器则大体采用PID控制，同时考虑车辆俯仰角的影响。通过将横纵向控制分离，保证了每块控制逻辑的高效运行，并在逻辑处理中将上述两种控制的依赖性纳入考虑，从而在实际驾驶测试中完成误差极小的路线拟合，体现出该控制器的高精度性能。结合车辆实际工况，动态优化参数使车辆的位置和姿态控制更加平滑，使车辆的行驶状态更加稳定。

在软件实现方面，重视非功能性需求，通过加入对多种可能发生代码错误的检测和处理，提升控制器的鲁棒性。使用RTOS保证控制器中所有进程(和线程) 均处于可监控、低延迟、不超时的实时运行状态，提高了系统的可控性。从乘客角度出发，基于乘车体验对车辆的转弯和车速控制作进一步优化，显著提高车辆行驶的稳定，为乘客提供了良好的乘车舒适性。

与现有技术相比，有益效果是：本发明改善了无人驾驶控制器在容错性和功耗上的性能，降低了无人驾驶控制器在实际复杂路况中出现宕机或功能失常的概率，提高了无人驾驶车辆的安全性；使用RTOS提高了系统整体的实时可控性，结合完善的控制逻辑显著提高控制器的适应能力。整体体验始终贴近甚至超过优秀驾驶员的驾驶水平。

附图说明

图1是本发明控制器结构框架示意图。

图2是本发明控制算法的任务流程示意图。