一种智能驾驶域控制器、车辆控制方法以及车辆与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种智能驾驶域控制器、车辆控制方法以及车辆。


背景技术：

2.随着汽车集中式电子电气架构演进速度加快，自动驾驶的革新衍生出高级辅助驾驶域控制器，域控制器承担了自动驾驶所需要的数据处理运算力，包括毫米波雷达、摄像头、imu(inertial measurement unit，惯性测量单元)惯导等设备的数据处理，也承担了自动驾驶的感知，融合，控制等高级辅助驾驶功能，很好的实现了汽车的智能化。现有的域控制器的安全监测功能可能还未完善，导致安全级别不高，可能对行车安全造成影响。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了一种智能驾驶域控制器、车辆控制方法以及车辆，以解决域控制器中控制器的故障难以被检测的问题。
4.根据第一方面，本发明实施例提供了一种智能驾驶域控制器，包括：
5.功能模块，所述功能模块的一端与车辆的图像采集设备连接，另一端与控制模块连接；
6.控制模块，用于对所述功能模块进行故障监控；
7.监测模块，所述监测模块与所述控制模块连接，所述监测模块用于对所述控制模块进行故障监控。
8.本实施例提供的智能驾驶域控制器包括功能模块、控制模块以及监控模块，功能模块可获取图像采集设备的图像数据，控制模块与功能模块连接，可对功能模块进行故障监控，监测模块与控制模块相连接，监测模块可对控制模块进行故障监控。域控制器中的功能模块发生故障和失效时可由控制模块及时进行诊断以便进行相应的处理，而若控制模块发生故障，可由监测模块及时发现以便对控制模块进行处理，提升了域控制器的稳定性，进而提升了车辆运行的安全性。
9.结合第一方面，在一种实施方式中，所述监测模块还包括用于向所述控制模块供电的供电单元。
10.结合第一方面，在一种实施方式中，所述控制模块包括：
11.第一处理器，用于对所述控制模块的数据进行计算得到第一结果，所述第一处理器的输出端与比较器连接；
12.第二处理器，用于对所述控制模块的数据进行计算得到第二结果，所述第二处理器的输出端与比较器连接；
13.比较器，用于比较所述第一结果以及所述第二结果以确定所述控制模块的运行状态。
14.结合第一方面，在一种实施方式中，所述功能模块包括：
15.视觉功能子模块，所述视觉功能子模块与所述车辆的图像采集设备连接，用于获取所述车辆的图像数据；
16.计算子模块，所述计算子模块与所述视觉功能子模块连接，用于获取所述车辆的图像数据并基于所述图像数据进行计算。
17.结合第一方面，在一种实施方式中，所述视觉功能子模块包括第一晶振单元，所述计算子模块包括第二晶振单元，所述第一晶振单元和所述第二晶振单元独立设置。
18.根据第二方面，本发明实施例提供了一种车辆控制方法，应用于控制模块，所述方法包括：
19.向功能模块发送第一监控包，并接收所述功能模块基于所述第一监控包发送的第一反馈信号，以对所述功能模块进行故障监控；
20.获取监测模块发送的第二监控包，并基于所述第二监控包向所述监测模块发送第二反馈信号，以对所述控制模块进行故障监控。
21.结合第二方面，在一种实施方式中，所述向功能模块发送第一监控包，并接收所述功能模块基于所述第一监控包发送的第一反馈信号，以对所述功能模块进行故障监控，包括：
22.向所述功能模块发送第一监控包；
23.接收所述功能模块基于所述第一监控包发送的第一反馈信号；
24.对所述第一反馈信号进行解析，以对所述功能模块进行故障监控。
25.结合第二方面，在一种实施方式中，所述方法还包括：
26.当所述监测模块的故障监控结果为运行故障，接收所述监测模块发送的复位信号以进行复位。
27.结合第二方面，在一种实施方式中，所述方法还包括：
28.获取运行状态信息，基于所述运行状态信息对所述运行状态进行监测；
29.当监测到所述运行状态出现故障，输出故障信息。
30.根据第三方面，本发明实施例提供了一种车辆，包括：
31.第一方面以及第一方面的任一实施方式所述的智能驾驶域控制器，所述智能驾驶域控制器设置在车辆本体内；
32.图像采集设备，所述图像采集设备与所述智能驾驶域控制器的功能模块中的视觉功能子模块连接。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是根据本发明实施例的智能驾驶域控制器的示意图；
35.图2是根据本发明实施例的控制模块的示意图；
36.图3是根据本发明实施例的功能模块的示意图；
37.图4是根据本发明实施例的智能驾驶域控制器的示意图；
38.图5是根据本发明实施例的主控与诊断单元的示意图；
39.图6是根据本发明实施例的视觉处理单元的示意图；
40.图7是根据本发明实施例的车辆控制方法的示意图；
41.图8是根据本发明实施例的车辆控制方法的示意图。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.根据本发明实施例，提供了一种智能驾驶域控制器实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
44.在本实施例中提供了一种智能驾驶域控制器，如图1所示，该域控制器包括功能模块、控制模块以及监测模块。其中，功能模块的一端与车辆的图像采集设备连接，另一端与控制模块连接，控制模块用于对功能模块进行故障监控，监测模块与控制模块连接，监测模块用于对控制模块进行故障监控。车辆的图像采集设备可以包括车辆的前视摄像头模组、后视摄像头模组、侧视摄像头模组以及环视摄像头模组等。图像采集设备可通过域控制器内部的解串器将图像或视频数据传输给功能模块，功能模块还可以对接收到的图像或视频数据进行计算、存储地图数据等。
45.控制模块为域控制器中的微控制单元(microcontroller unit，mcu)，可通过定时器电路或硬线引脚对功能模块进行监控，通过串行外设接口(serial peripheral interface，spi)或硬线引脚接收功能模块反馈的信号，从而判断功能模块是否正常运行，若功能模块出现故障，可以对功能模块进行复位等处理。
46.本实施例提供的智能驾驶域控制器包括功能模块、控制模块以及监控模块，功能模块可获取图像采集设备的图像数据，控制模块与功能模块连接，可对功能模块进行故障监控，监测模块与控制模块相连接，监测模块可对控制模块进行故障监控。域控制器中的功能模块发生故障和失效时可由控制模块及时进行诊断以便进行相应的处理，而若控制模块发生故障，可由监测模块及时发现以便对控制模块进行处理，提升了域控制器的稳定性，进而提升了车辆运行的安全性。
47.在一种实施方式中，控制模块中可能还内置一种或多种诊断模块，用于对控制模块自身的运行状态进行监控和诊断，当发生故障时可及时发送故障信号，以便对控制模块乃至域控制器进行维修。
48.监测模块可通过定时器电路，例如看门狗机制对控制模块进行监控，并在控制模块出现故障时进行故障处理，例如reset复位等。
49.在一种实施方式中，监测模块还包括用于向控制模块供电的供电单元，向控制模块供电。
50.在一种实施方式中，如图2所示，控制模块包括第一处理器、第二处理器以及比较
器，第一处理器用于对控制模块的数据进行计算得到第一结果，第一处理器的输出端与比较器连接，第二处理器用于对控制模块的数据进行计算得到第二结果。第一处理器和第二处理器可以为arm(advanced risc machine)处理器。当控制模块中的软件程序流通过时，第一处理器和第二处理器分别进行相同的计算，分别得到第一结果和第二结果，并互相作为冗余备份。第一处理器和第二处理器分别将各自得到的第一结果和第二结果输出到比较器中进行对比，比较器可以为一种比较电路，对第一结果和第二结果进行比较，当第一结果与第二结果不一致时，则会输出表示故障的信号，控制模块可根据该信号进行重启，并记录和上报故障。当第一结果和第二结果一致，表示控制模块运行正常。
51.在一种实施方式中，如图3所示，功能模块包括视觉功能子模块和计算子模块，视觉功能子模块与车辆的图像采集设备连接，计算子模块与视觉功能子模块连接，用于获取车辆的图像数据并基于图像数据进行计算。图像数据包括静态图像以及视频数据等。具体地，视觉功能子模块可以包括一个或多个视觉处理单元，接收前视摄像头模组、后视摄像头模组、侧视摄像头模组以及环视摄像头模组等图像采集设备的图像数据，图像采集设备可以通过域控制器的解串器将图像数据传输给视觉功能子模块，在传输时进行图像格式转换和处理，视觉功能子模块可通过深度学习神经网络对采集到的目标物或车道线等信息进行识别和输出。
52.计算子模块内部包括电源、数据存储单元、以太网通信单元、故障处理单元以及算力单元。计算子模块可通过以太网交换机与视觉功能子模块之间进行数据传输，接收视觉功能子模块传输的图像数据并基于图像数据、雷达信号以及车辆接收到的信号进行计算。数据存储单元可存储并处理高精度的地图数据，计算子模块还包括空中下载(over-the-air technology，ota)程序升级的功能。
53.视觉功能子模块包括第一晶振单元，计算子模块包括第二晶振单元，第一晶振单元和第二晶振单元独立设置。
54.功能模块还可以包括以太网通信接口，与以太网交换机连接，通过以太网交换机与控制模块进行数据传输，可以传输数据量较大的信息，例如视频数据、升级程序等。功能模块与控制模块之间也可以通过spi进行数据传输，传输状态信息以及故障诊断信息等，以实现控制模块对功能模块的监控。
55.在本实施例中提供了一种智能驾驶域控制器，请参照图4所示的智能驾驶域控制器示意图，智能驾驶域控制器包括视觉处理单元soc(system on chip，系统级芯片)、融合计算单元soc、主控与诊断单元mcu、供电与监测单元sbc、以太网交换机以及can通讯模块。其中视觉处理单元soc包括soc-a、soc-b，视觉处理单元soc相当于功能模块中的视觉功能子模块，融合计算单元soc相当于功能模块中的计算子模块，主控与诊断单元mcu相当于控制模块，供电与监测单元sbc相当于监测模块。
56.主控与诊断单元mcu与视觉处理单元soc-a、视觉处理单元soc-b、融合计算单元soc、供电与监测单元sbc之间可以通过spi接口和高速以太网总线连接，在通过以太网连接的时候，各个单元是连接在一个多接口的车规以太网交换机上进行的，该车规以太网交换机功能安全等级满足asil(汽车安全完整性等级)，主控与诊断单元mcu与供电与监测单元sbc均符合功能安全标准iso26262。
57.域控制器中的以太网交换机可使各单元之间以高速以太网信号进行数据传输，包
括使视觉处理单元将图像数据传输给融合计算单元，主控与诊断单元将整车信号传递给融合计算单元，融合计算单元可将计算结果传输给主控与诊断单元。
58.主控与诊断单元mcu可接收控制模块传输的图像数据以及计算结果数据，根据任务周期接收整车信号、毫米波雷达传感器的数据以及imu(inertial measurement unit，惯性测量单元)传感器的数据，其中整车信号例如：车速、航向角、轮速等。主控与诊断单元运行的系统可以是rtos(real-time operating system，实时操作系统)系统或者autosar(automotive open system architecture，汽车开放系统架构)系统等。主控与诊断单元的工作主频可以在300mhz，并且具有多路控制器域网(controller area network，can)、串行通讯网络(local interconnect network，lin)、以太网等总线接口，可以通过can总线接口与车辆中的传感器、车辆与底盘控制器连接，进而发送控制命令、采集传感器数据以及车辆数据等。主控与诊断单元还包括客户端刷新和升级、车辆系统、车辆外设驱动、车辆状态管理以及车辆运动控制功能。主控与诊断单元具备较高的功能安全等级，满足汽车安全完整性等级的要求。
59.主控与诊断单元通过看门狗问答机制对视觉处理单元soc-a、视觉处理单元soc-b以及融合计算单元soc进行故障监控。以视觉处理单元soc-a为例，首先主控与诊断单元生成一个监控包，通过spi发送给视觉处理单元soc-a，双方基于监控包对同一多项式公式进行解密，生成计算结果，这一过程称为“喂狗”，视觉处理单元soc-a将计算结果反馈给主控与诊断单元，由主控与诊断单元进行对比，如果结果一致则继续“喂狗”动作，如果不一致，表示视觉处理单元soc-a可能出现故障，主控与诊断单元可通过硬线信号rst对视觉处理单元soc-a进行复位。另外，主控与诊断单元也可以通过与视觉处理单元soc-a连接的硬线引脚error pin对其进行故障监控，当视觉处理单元soc-a内部发生比如时钟、供电、运行错误等故障时，可以通过error pin将信息传递给主控与诊断单元，主控与诊断单元通过该端口获取视觉处理单元soc-a的故障状态并进行对应的处理。主控与诊断单元对其他视觉处理单元或融合计算单元的监控与故障处理与上述一致，在此不再赘述。
60.供电与监测单元与供电可通过看门狗机制对主控与诊断单元进行故障监控，当主控与诊断单元上电后，供电与监测单元通过spi向主控与诊断单元发送监控包，双方基于监控包对同一多项式公式进行解密，生成计算结果，这一过程称为“喂狗”，主控与诊断单元将计算结果反馈给供电与监测单元，由供电与监测单元进行对比，如果结果一致则继续“喂狗”动作，如果不一致，表示主控与诊断单元可能出现程序运行异常的情况，供电与监测单元可进行故障处理，例如通过硬线信号对主控与诊断单元进行复位。另外，供电与监测单元还用于向主控与诊断单元进行供电。
61.供电与监测单元与主控与诊断单元使用独立的晶振时钟，可避免共因失效导致的安全问题。供电与监测单元具备较高的功能安全等级，满足最高asild的功能安全等级要求。
62.如图5所示，主控与诊断单元包括多个诊断模块，其中包括电源故障诊断模块、晶振pll诊断模块、温度诊断模块、看门狗定时器、存储器诊断模块、上电自检诊断模块、io(输入/输出)诊断模块以及adc(模拟数字转换器)诊断模块。电源故障诊断模块通过比较输出电压与内部基准电压以进行回环检测，进而实现过压、欠压诊断，内部基准电压是根据实际情况设定的阈值电压。当电压高于内部基准电压时输出过压故障信息，当电压低于内部基
准电压时输出欠压故障信息。晶振pll诊断模块用于诊断主控与诊断单元的时钟晶振是否发生异常，通过内部分频将输入pll与设定时钟参数进行对比，如果不一致则输出故障信息。温度诊断模块用于诊断主控与诊断单元的运行温度是否超出设定可运行温度阈值，通过芯片内部内置的温度传感器(例如：die temperature sensor)对运行温度进行监控并实时反馈运行温度，当运行温度超过可运行温度阈值时反馈故障信息。看门狗定时器模块用于与供电与监测单元进行看门狗问答的通讯。存储器诊断模块用于监控主控与诊断单元内部的存储器(例如ram、rom)是否存在故障，当监控到存储器出现故障，例如单bit翻转时，可通过ecc内存纠错机制进行修正，当有双bit或更多发生翻转时输出故障信息。上电自检诊断可以通过逻辑内建自测试(lbist)、可编程内置自检(pbist)等进行自诊断，上电后通过内部自检程序完成各个模块的逻辑性扫描，判断与预期设定是否相符。io诊断是对输入和输出进行卡滞检测与诊断，通过io端口进行回读，比较回读值与设定值，若不一致则输出故障信息。adc诊断用于对模拟数字转换器进行检测，如电压检测反馈adc等进行回读检测与adc精度检测，使用同一组的adc端口进行回读检测，通过对该端口的检测来判断该组的adc是否失效，若失效则输出故障信息。
63.主控与诊断单元内还有can控制器，can控制器通过增加端到端(e2e)协议，对主控与诊断单元以及车辆的通信信号进行e2e校验，e2e协议包括checksum(校验和)，rolling counter(防止漏帧)，timeout等内容，在发送端增加上述校验机制，由接收端进行校验。若校验通过，则接收报文内容并储存，若校验不通过则将报文内容丢弃并重新获取。
64.主控与诊断单元还包括两个处理器以及比较器，如图4所示的cpu-1和cpu-2，处理器可以为arm。当主控与诊断单元中的软件程序流通过时，第一处理器和第二处理器分别进行相同的计算，分别得到第一结果和第二结果，并互相作为冗余备份。第一处理器和第二处理器分别将各自得到的第一结果和第二结果输出到比较器中进行对比，比较器可以为一种比较电路，对第一结果和第二结果进行比较，当第一结果与第二结果不一致时，则会输出表示故障的信号，主控与诊断单元可根据该信号重启系统，并记录和上报故障。当第一结果和第二结果一致，表示主控与诊断单元运行正常。
65.如图4所示，视觉处理单元soc-a与车辆的前向摄像头连接，前向摄像头通过域控制器内部的解串器将图像数据传输给soc-a，在传输过程中会进行图像的格式转换及处理，soc-a可通过深度学习神经网络对目标物、车道线等信息进行识别和输出。soc-a的上电和下电过程由主控与诊断单元控制，满足asilb功能安全性要求。前向摄像头模组可以是800mp像素，视场角可以是水平fov 120度，垂直fov 55度。通过mipi(mobile industry processor interface，移动产业处理器接口)协议传输给智能驾驶域控制器。视觉处理单元soc-a还包含以太网通信接口，用于与以太网交换机相连接，可通过以太网交换机向融合计算单元传输数据量较大的视频流、客户端的升级程序等。视觉处理单元soc-a还包含spi接口(serial peripheral interface，串行外设接口)，用于与主控与诊断单元进行通信，传输状态信息和故障诊断信息等。
66.视觉处理单元soc-b与车辆的后向摄像头以及周视摄像头连接，摄像头通过域控制器内部的解串器将图像数据传输给soc-b，在传输过程中会进行图像的格式转换及处理，soc-b可通过深度学习神经网络对目标物、车道线等信息进行识别和输出。soc-b的上电和下电过程由主控与诊断单元控制，满足asilb功能安全性要求。摄像头模组可以是200mp像
素，视场角可以是水平fov 100度，垂直fov 56度。通过mipi(mobile industry processor interface，移动产业处理器接口)协议传输给智能驾驶域控制器。视觉处理单元soc-b还包含以太网通信接口，用于与以太网交换机相连接，可通过以太网交换机向融合计算单元传输数据量较大的视频流、客户端的升级程序等。视觉处理单元soc-b还包含spi接口(serial peripheral interface，串行外设接口)，用于与主控与诊断单元进行通信，传输状态信息和故障诊断信息等。
67.如图6所示，视觉处理单元包括多个诊断模块，包括电源故障诊断模块、晶振pll诊断模块、温度诊断模块、看门狗定时器模块、存储器诊断模块、上电自检诊断模块、指令集检测模块、mipi检测模块、图像质量检测模块。电源故障诊断模块用于进行过压、欠压等诊断。晶振pll诊断模块用于诊断时钟晶振是否发生异常，通过内部分频将输入pll与设定时钟参数进行对比，如果不一致则输出故障信息。温度诊断模块用于诊断视觉处理单元的运行温度是否超出设定可运行温度阈值，看门狗定时器模块用于与主控与诊断单元进行看门狗问答的通讯。存储器诊断模块用于监控存储器(例如ddr，nor flash)是否存在故障。上电自检诊断可以通过逻辑内建自测试(lbist)、可编程内置自检(pbist)等进行自诊断。指令集检测模块可以对视觉处理单元内部的指令集单元，例如基本逻辑运算单元进行检测。mipi检测模块用于对图像采集设备输入的信号的完整性进行校验。图像质量检测模块包括图像遮挡检测，图像冻帧(卡滞)检测，图像噪点检测，图像曝光(过曝或者欠曝)检测。视觉处理单元内部的诊断模块在一定程度上可使视觉处理单元对自身进行诊断，保证视觉处理单元运行的稳定性。
68.本实施例提供的智能驾驶域控制器，包括视觉处理单元、融合计算单元、主控与诊断单元、供电与监测单元、以太网交换机以及can通讯模块。视觉处理单元相当于功能模块中的视觉功能子模块，融合计算单元相当于功能模块中的计算子模块，主控与诊断单元相当于控制模块，供电与监测单元相当于监测模块。可由供电与监测单元对视觉处理单元和融合计算单元进行故障监控，由供电与监测单元对主控与诊断单元进行故障监控并供电，提升了域控制器的安全性和稳定性，进而为车辆驾驶者提供更好的安全保障。
69.本实施例提供了一种车辆控制方法，如图7所示，该方法应用于智能驾驶域控制器的控制模块，包括如下步骤：
70.s11，向功能模块发送第一监控包，并接收功能模块基于第一监控包发送的第一反馈信号，以对功能模块进行故障监控。
71.功能模块可以包括视觉功能子模块和计算子模块，控制模块可通过看门狗机制对功能模块进行故障监控，具体地：可向功能模块发送第一监控包，并接收功能模块基于第一监控包发送的第一反馈信号，控制模块可对第一反馈信号进行解析，以对功能模块进行故障监控。若第一反馈信号异常，则表示功能模块发生异常，可通过对功能模块发送复位信号从而进行故障处理。
72.s12，获取监测模块发送的第二监控包，并基于第二监控包向监测模块发送第二反馈信号，以对控制模块进行故障监控。
73.监测模块可通过看门狗机制对控制模块进行故障监控，具体地：可向控制模块发送第二监控包，并接收控制模块基于第二监控包发送的第二反馈信号，监测模块可对第二反馈信号进行解析，以对控制模块进行故障监控。
74.若第二反馈信号异常，即当监测模块故障监控结果为运行故障，控制模块接收监测模块发送的复位信号以进行复位故障处理。
75.在一种实施方式中，如图8所示，车辆控制方法还包括：
76.s21，获取运行状态信息，基于运行状态信息对运行状态进行监测。
77.s22，当监测到运行状态出现故障，输出故障信息。
78.控制模块中可以包括一种或多种诊断模块，不同的诊断模块可针对不同的运行状态信息进行监测，并在监测到运行状态出现故障时输出故障信息，可将故障信息通过仪表hmi(人机交互接口)告知驾驶员故障情况，提示维修。
79.诊断模块可以包括电源故障诊断模块、晶振pll诊断模块、温度诊断模块、看门狗定时器、存储器诊断模块、上电自检诊断模块、io(输入/输出)诊断模块以及adc(模拟数字转换器)诊断模块等。
80.本实施例提供了一种车辆，包括上述实施例所述的智能驾驶域控制器，智能驾驶域控制器设置在车辆本体内；
81.图像采集设备，图像采集设备与智能驾驶域控制器的功能模块中的视觉功能子模块连接。
82.本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述实施例中的车辆控制方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
83.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。