[发明专利]用于操作自动驾驶车辆的集中调度系统

说明书

自动驾驶系统包括多个传感器和多个自动驾驶模块。自动驾驶系统还包括全局存储器以存储由诸如传感器和/或自动驾驶模块的处理模块产生和使用的数据。自动驾驶系统还包括联接到传感器、自动驾驶模块和全局存储器的任务调度器。响应于由任何一个或多个处理模块产生的输出数据，任务调度器将输出数据存储在全局存储器中。响应于来自任何处理模块的处理数据的请求，任务调度器将存储在全局存储器中的输入数据提供至处理模块。负责管理存储在全局存储器中的数据并分派将由处理模块执行的任务的任务调度器以单线程执行。

技术领域

本公开的实施方式总体涉及操作自动驾驶车辆。更具体地，本公开的实施方式涉及自动驾驶的调度任务。

背景技术

以自动驾驶模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可以将乘员、尤其是驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自动驾驶模式运行时，车辆可以使用车载传感器导航到各个位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在没有任何乘客的一些情况下行驶。

大部分自动驾驶车辆(ADV)使用由操作系统(诸如机器人操作系统(ROS))托管的自动驾驶模块进行控制。现有的基于机器人方法的自动驾驶系统使用具有多种缺陷的修订的机器人操作系统来实施，所述多种缺陷包括难以部署、难以用于调试以及对于相同的输入上的不同的操作而输出不一致的结果。基于机器人的系统需要修改操作系统的一些内核级别代码以确保实时运行。

自动驾驶系统由彼此经常通信的几个模块组成。因此，如何协调和安排不同的模块之间的交互成为设计高效且稳定的自动驾驶系统的核心问题。现有的解决方案大多为分散式的(指的是每个模块均作为长运行进程来运行)，并且采用消息传递的发布者-订阅者模型。模块的多进程模型共享底层的所有资源并且可能遭受由于有限资源而产生的竞态状况。在多进程环境下，消息通过网络使用发布/订阅通道进行传输。实际上，这种方法增加了系统的输入/输出(IO)开销并且是系统行为不一致的主要原因。

模块是独立的且永远保持以单进程中运行，这使得难以实现故障转移。就其性质而言，每个模块均驻留在其自身的进程空间中并且保持许多其自身的状态，这使得当在模块内发生任何错误时无法进行恢复。因此，分散和分布式系统架构无法获得这种系统通常具有的鲁棒性的优点。更糟糕的是，此系统中的每个模块均可能潜在地成为单一故障点，这对自动驾驶系统是致命的。

现有的基于机器人的自动驾驶系统使用分散方法进行数据存储和通信。这需要将结果数据从一个模块复制到另一模块，从而可能增加延迟。传输数据的通信协议(如TCP/IP)可能产生冗余数据包头，这也使得效率低下。由于经由多线程进行写入和读取，所以现有的系统在数据存储上添加锁定。这可能导致死锁，从而需要额外的方法来处理。因此，由于不存在对通信的时间限制，所以现有系统不能在相同的输入的情况下提供一致的输出。通信的延迟将导致不一致的结果。

发明内容

本公开的实施方式提供了一种用于控制自动驾驶车辆的自动驾驶系统、一种用于操作自动驾驶车辆的计算机实施的方法以及一种存储有指令的非暂时性机器可读介质。

在本公开的一方面，用于控制自动驾驶车辆的自动驾驶系统包括：多个传感器，用于感测自动驾驶车辆周围的驾驶环境；多个自动驾驶模块，用于处理数据并控制自动驾驶车辆；全局存储器，用于存储由传感器和自动驾驶模块产生和使用的数据；以及任务调度器，联接到传感器、自动驾驶模块和全局存储器，其中，响应于由传感器和自动驾驶模块中的任何一个产生的输出数据，任务调度器将输出数据存储在全局存储器中，以及其中，响应于来自自动驾驶模块中的任何一个的处理数据的请求，任务调度器将存储在全局存储器中的输入数据提供至自动驾驶模块。