[发明专利]基于底盘域控制器的智能汽车信息流冗余安全控制系统

说明书

本发明提出一种基于底盘域控制器的智能汽车信息流安全冗余控制系统，底盘域控制器通过冗余信号通路实现与外界信息流交互，冗余信号通路包括横向协同控制单元、纵向协同控制单元、安全冗余单元与诊断/故障冗余，向协同控制单元、纵向协同控制单元、安全冗余单元直接链接在核心运算单元的主控芯片上。本发明的系统基于底盘动力学域控制的概念对底盘上的信息流进行重新整合，同时面向未来智能汽车架构重新定义底盘信息与智能驾驶相关信息的冗余交互接口，通过高可靠性的域控制器与冗余安全信息流信道，结合加密与验证技术，实现了底盘各个执行机构的冗余控制，对自动驾驶功能模块的分级管理与信号校机制、对整车信号的冗余控制，以及整车信息流校验工作，保证整车的信息安全。

技术领域

本发明属于自动驾驶控制技术领域，尤其涉及一种基于底盘域控制器的智能汽车信息流冗余安全控制系统。

背景技术

在传统的整车电子/电气架构中，往往采用分散式的ECU来进行整车各个功能的调控，如与制动集成的ABS、ESC，线控转向，发动机/电机电控，BMS等系统。采用多路CAN(控制器局域网络)总线技术加以连接，每当需要添加新的设备或功能时，在对应的CAN总线上增加新的ECU节点，从而实现新的功能。同时对于分属不同总线节点间的CAN通信，还需要设计单独的CAN转发网关，并需要设计存储各个节点的故障信息，通过专门的故障诊断接口，用于整车故障诊断。

而在另一方面，随着现有自动驾驶技术的高度发展，往往基于集成式的感知融合、V2X、底层控制SOC进行开发，利用异构架构实现复杂算法，进而实现对复杂交通环境的感知与决策，再将执行信号(转向、制动、驱动)分别交由底层各个执行机构去进行执行与控制。从而实现种种自动驾驶模式下的算法功能。

目前来看，现有整车分散式的架构线束链接较为复杂，每添加新的功能就需要增加新的ECU，而且随着汽车技术的不断发展，各种新的辅助驾驶功能需要制动、转向、驱动多个系统的协同控制，总线在协调过程中存在的共同决策、共同调控的问题，协调控制难以实现。同时面对现有的自动驾驶情境，更存在改装困难、自动驾驶执行指令与底层执行控制机构难以协调的问题，同时底层控制器如果开放自动驾驶专有接口，更会出现诸如网络安全、底盘执行机构二次调控等相关安全性问题。总而言之，传统的底盘分散式控制难以满足目前车辆上日益增长的功能需求以及未来自动驾驶车辆架构所需的安全性要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于底盘域控制器的智能汽车冗余安全信息流控制系统，基于底盘动力学域控制的概念对底盘上的信息流进行重新整合，方便底盘辅助功能的开发，整合标定和匹配功能。同时面向未来智能汽车架构重新定义底盘信息与智能驾驶相关信息的冗余交互接口，通过高可靠性的域控制器与冗余安全信息流信道，结合加密与验证技术，设计具有冗余安全功能的智能车信息流。

一种基于底盘域控制器的智能汽车信息流安全冗余控制系统，所述底盘域控制器包括信号扩展与通信模块、核心运算单元，所述底盘域控制器通过冗余信号通路实现与外界信息流交互，所述冗余信号通路包括横向协同控制单元、纵向协同控制单元、安全冗余单元与诊断/故障冗余，所述横向协同控制单元、纵向协同控制单元、安全冗余单元直接链接在核心运算单元的主控芯片上。

优选地，横向协同控制单元包括制动系统的ABS和ASR阀以及转向双绕组冗余电机，ABS和ASR阀的组合控制任意一个轮的制动以实现整车的横向控制，转向双绕组冗余电机独立控制系统转向实现整车的横向控制。

优选地，纵向协同控制单元通过电机反拖和/或驻车制动实现应急情况下的紧急制动。

优选地，安全冗余单元为转向和制动时的执行机构，同时在横向控制单元或其子单元失效后实现制动和转向功能的冗余备份控制。

进一步，系统还包括冗余诊断模块，其链接整车诊断接口用于整车的故障诊断，同时在横向协同单元、安全冗余单元和纵向协同单元全部或部分失效时，通过SPI与核心运算单元的主控芯片进行通讯，并通过整车CAN发送协调控制信号，实现故障冗余功能。