一种实时安全的无人驾驶故障诊断与保护方法及系统与流程

1.本发明涉及无人驾驶故障诊断技术，属于无人驾驶安全监测领域，具体涉及一种实时安全的无人驾驶故障诊断与保护方法及系统。


背景技术：

2.作为智能网联发展最快、前景最大的无人驾驶汽车领域，其安全性受到越来越高的重视，一套完备的故障诊断系统的设计显得尤为重要。然而无人驾驶属于新兴领域，相应的故障诊断技术并不成熟，而基于传统电控汽车的故障诊断系统只涉及底层车身控制模块的故障监测，对于无人驾驶技术重要的控制、感知、定位以及决策模块的故障诊断部分无能为力。
3.申请号：cn201110026142.1，专利名称：一种多功能综合型电控汽车故障诊断系统的专利，公开了一种多功能综合型电控汽车故障诊断系统，包含三个组成部分：车载网络、vci系统及pc诊断软件。该系统有两种工作模式：离线模式和联机模式。离线模式下能实现读故障码、清故障码、读冻结帧，读数据流及读模块信息功能等，联机模式能够实现对多种协议的故障诊断。然而，该专利仅仅针对传统电控汽车的车载硬件部分进行故障诊断，由于无人驾驶汽车系统不仅包括简单传统车身控制器部分，还有无人驾驶大脑部分(定位、感知、决策以及控制模块)。传统的汽车故障诊断系统并不适用于无人驾驶车辆系统。


技术实现要素：

4.基于上述，本发明的目的是提出了一种实时安全的无人驾驶故障诊断与保护方法及系统，能够实时监控无人驾驶各软硬件模块运行时的故障情况，当系统发生异常时，能够采取紧急措施来保证无人驾驶车辆的行驶安全。
5.为实现本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：
6.第一方面：本发明实施例提供了一种实时安全的无人驾驶故障诊断与保护方法，所述方法包括如下步骤：
7.s1：实时采集无人驾驶系统中各功能模块的故障信息和系统整体状态的信息；
8.s2：通过综合分析采集的所述的故障信息和系统整体状态的信息，确定整车的故障处理信息；
9.s3：将故障信息发送给控制和执行层进行处理。
10.在优选的实施例中，步骤s1中所述各功能模块的故障信息为各功能模块完成各自的故障诊断，诊断后的信息。
11.在优选的实施例中，步骤s1中所述各功能模块包括核心算法模块、各传感器模块以及底层车身控制模块，
12.其中，所述核心算法模块包括感知模块、定位模块、决策模块、控制模块。
13.在优选的实施例中，步骤s1中系统整体状态的信息为从内核的获取的系统状态信息。
14.在优选的实施例中，步骤s2中所述的故障处理信息为将故障分级处理。
15.在优选的实施例中，步骤s3中还包括将各功能模块的故障信息和系统整体状态的信息上传到云端服务器，同时在本地保存的步骤。
16.第二方面：本发明实施例提供了一种实时安全的无人驾驶故障诊断与保护系统，所述系统包括故障信息采集模块、故障信息分析模块以及故障信息处理模块，
17.所述故障信息采集模块用于实时采集无人驾驶系统中各功能模块的故障信息，并发送给所述故障信息分析模块；
18.所述故障信息分析模块用于接收所述各功能模块的故障信息，并采集系统整体状态的信息，还用于根据所述各功能模块的故障信息和系统整体状态的信息，进行综合分析，确定整车的故障处理信息；
19.所述故障信息处理模块用于将故障信息发送给控制和执行层进行处理。
20.在优选的实施例中，所述各功能模块的故障信息为各功能模块完成各自的故障诊断，诊断后的信息。
21.在优选的实施例中，所述各功能模块包括核心算法模块、各传感器模块以及底层车身控制模块，
22.其中，所述核心算法模块包括感知模块、定位模块、决策模块、控制模块。
23.在优选的实施例中，所述故障信息处理模块还用于还包括将各功能模块的故障信息和系统整体状态的信息上传到云端服务器，同时在本地保存。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果为，
25.本发明能监控无人驾驶软件系统以及车身硬件设备的运行情况，是一套包含软硬件的故障诊断系统，并能迅速将整车故障信息发送给车辆底层控制单元，保证车辆处于突发情况下能采取最快的安全保障措施；
26.另外，本发明中软硬件自诊断方法保证了无人驾驶的实时安全性，能够均衡故障信息分析模块的负载；能将故障信息进行本地保存并上传到远程服务器，便于专业人员进行故障查看和分析；能为无人驾驶算法模块的优化提供必要的系统性能信息。
附图说明
27.图1所示为本技术实施例一种实时安全的无人驾驶故障诊断与保护方法的流程图；
28.图2所示为本技术实施例中各功能模块完成各自的故障诊断的流程图；
29.图3所示为本技术实施例一种实时安全的无人驾驶故障诊断与保护系统结构框图。
具体实施方式
30.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.实施例1
34.本发明实施例提供了一种实时安全的无人驾驶故障诊断与保护方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
35.步骤s1：实时采集无人驾驶系统中各功能模块的故障信息和系统整体状态的信息；
36.其中，本实施例主要用于监控avos(autonomous vehicle operation system无人驾驶操作系统)以及底层车身硬件控制器的运行情况，主要监控对象包括核心算法模块、各传感器模块以及底层车身控制模块。其中，所述核心算法模块包括感知模块、定位模块、决策模块、控制模块。感知模块和定位模块需要依赖传感器融合技术来获取所需要的信息，通过感知模块和定位模块提供的驾驶场景认知态势信息，决策模块可以做出行为决策、路径规划以及运动规划，将规划信息下传给车辆纵横向协调控制系统，进而通过车辆底层执行机构来完成车辆的无人驾驶功能，后台监控模块负责数据的读取和全局路径的设定等功能。
37.其中，步骤s1中所述各功能模块的故障信息为各功能模块完成各自的故障诊断，诊断后的信息。步骤s1中系统整体状态的信息为从内核获取系统状态信息包括各个进程节点cpu使用率以及系统总内存使用率等。
38.各功能模块完成各自的故障诊断的方法，如图2所示，包括如下步骤：
39.步骤s11：读取功能模块节点信息；
40.步骤s12：判断节点是否正常运行，若是，则跳到步骤s13；若否，则跳到步骤s14；
41.步骤s13：读取节点系统状态信息，跳到步骤s15；
42.步骤s14：生成初步故障信息，跳到步骤s16；；
43.步骤s15：读取硬件相关信息，跳到步骤s14；
44.步骤s16：综合信息分析，生成最终故障信息，根据步骤s13读取的节点系统状态信息和步骤s15读取的硬件相关信息，生成最终故障信息。最终故障信息，可以为对模块故障分级，例如，分为高、中、低三级。
45.步骤s17：存储最终故障信息。
46.各功能模块将最终故障信息作为自身的故障信息上报，根据各模块的故障等级进行综合分析，定义出系统级的故障等级。
47.步骤s2：通过综合分析采集的所述的故障信息和系统整体状态的信息，确定整车的故障处理信息；
48.步骤s3：将故障信息发送给控制和执行层进行处理。
49.其中，所述的故障处理信息为将故障分级处理，可以分为高中低三级。
50.其中，当确定故障等级为高时，控制和执行层获取到故障处理信息后，底层控制器执行急停指令；
51.当确定故障等级为中时，控制和执行层获取到故障处理信息后，控制进行降速处理；
52.当确定故障等级为低时，控制和执行层获取到故障处理信息后，不进行处理。
53.步骤s3中在按照所述故障处理信息进行处理的同时，还将各功能模块的故障信息和系统整体状态的信息上传到云端服务器，同时在本地保存。本实施例能将故障信息进行本地保存并上传到云端服务器，便于专业人员进行故障查看和分析；能为无人驾驶算法模块的优化提供必要的系统性能信息。
54.另外，本发明能监控无人驾驶软件系统以及车身硬件设备的运行情况，是一套包含软硬件的故障诊断系统，并能迅速将整车故障信息发送给车辆底层控制单元，保证车辆处于突发情况下能采取最快的安全保障措施；
55.另外，本发明中软硬件自诊断方法保证了无人驾驶的实时安全性，能够均衡故障信息分析模块的负载。
56.实施例2
57.与上述方法实施例相对应地，本发明实施例提供了一种实时安全的无人驾驶故障诊断与保护系统，如图3所示，所述系统包括故障信息采集模块、故障信息分析模块以及故障信息处理模块，
58.所述故障信息采集模块用于实时采集无人驾驶系统中各功能模块的故障信息，并发送给所述故障信息分析模块；
59.所述故障信息分析模块用于接收所述各功能模块的故障信息，并采集系统整体状态的信息，还用于根据所述各功能模块的故障信息和系统整体状态的信息，进行综合分析，确定整车的故障处理信息；
60.其中，所述的故障处理信息为将故障分级处理，分为高中低三级，其中，
61.当确定故障等级为高时，控制和执行层获取到故障处理信息后，底层控制器执行急停指令；
62.当确定故障等级为中时，控制和执行层获取到故障处理信息后，控制进行降速处理；
63.当确定故障等级为低时，控制和执行层获取到故障处理信息后，不进行处理。
64.所述故障信息处理模块用于将故障信息发送给控制和执行层进行处理。所述各功能模块包括核心算法模块、各传感器模块以及底层车身控制模块，其中，所述核心算法模块包括感知模块、定位模块、决策模块、控制模块。
65.在优选的实施方式中，所述各功能模块的故障信息为各功能模块完成各自的故障诊断，诊断后的信息。进行各自故障诊断的方式与实施例1中的方式一致。
66.在优选的实施方式中，所述故障信息处理模块还用于还包括将各功能模块的故障信息和系统整体状态的信息上传到云端服务器，同时在本地保存。
67.需要说明的是，本系统作为一个第三方的软件形式而存在，本身不会过多采取行动，去执行控制指令，但会给控制层和车辆底层执行层发送故障等级，当系统监控到紧急情况时，需要紧急停车时，执行层可与系统进行通信，获取到故障等级后直接执行急停指令。所有的故障处理信息会统一上传到业务层，业务层转发到云端服务器，云端服务器会根据故障情况对系统进行进一步的处理，例如系统恢复、平行驾驶或者人为现场处理等，从而保证了无人驾驶的安全性。
68.专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的
单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
69.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
70.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。