本發(fā)明涉及汽車(chē)，特別是涉及一種用于智能底盤(pán)運(yùn)行控制的軟件系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、智能底盤(pán)是l3及以上高級(jí)別自動(dòng)駕駛落地的基石，是實(shí)現(xiàn)l3及以上高級(jí)別自動(dòng)駕駛的必要條件。傳統(tǒng)的面向l3以下的軟件架構(gòu)已經(jīng)不能滿足l3及以上高級(jí)別自動(dòng)駕駛失效運(yùn)行需求，如何設(shè)計(jì)一種滿足高級(jí)別自動(dòng)駕駛的智能底盤(pán)軟件架構(gòu)是智能底盤(pán)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵任務(wù)。

2、當(dāng)前底盤(pán)軟件架構(gòu)主要采用分布式軟件架構(gòu)。存在如下問(wèn)題：一方面，各控制器之間獨(dú)立控制，沒(méi)有信號(hào)交互，當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或制動(dòng)系統(tǒng)單點(diǎn)失效時(shí)，容易導(dǎo)致系統(tǒng)整體失效，致使車(chē)輛無(wú)法滿足高級(jí)別自動(dòng)駕駛失效運(yùn)行需求；另一方面，現(xiàn)有軟件架構(gòu)未考慮底盤(pán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行能力，未充分評(píng)估底盤(pán)是否能夠有效完成自駕域規(guī)劃決策出的控制指令，尤其在高級(jí)別自動(dòng)駕駛運(yùn)行場(chǎng)景中，嚴(yán)重影響到車(chē)輛的運(yùn)行安全和效率；最后，現(xiàn)有底盤(pán)軟件架構(gòu)未能與自駕域充分融合，限制了底盤(pán)系統(tǒng)潛力的發(fā)揮，在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)失效的情況下，當(dāng)前的底盤(pán)無(wú)法完成動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)(ddt)，無(wú)法滿足高級(jí)別自動(dòng)駕駛對(duì)于失效運(yùn)行的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

2、為此，本發(fā)明提出了一種用于智能底盤(pán)運(yùn)行控制的軟件系統(tǒng)，一方面，當(dāng)?shù)妆P(pán)系統(tǒng)單點(diǎn)失效或者自動(dòng)駕駛系統(tǒng)故障后，能夠?qū)崿F(xiàn)跨系統(tǒng)、跨域的融合控制，維持車(chē)輛繼續(xù)運(yùn)行，滿足高級(jí)別自動(dòng)駕駛失效運(yùn)行的需求；另一方面，基于底盤(pán)自身的執(zhí)行能力，進(jìn)行二次運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，能夠提升自動(dòng)駕駛車(chē)輛運(yùn)行的安全性、舒適性、極限操控性，保障車(chē)輛的安全運(yùn)行。

3、為達(dá)上述目的，本發(fā)明一方面提出一種用于智能底盤(pán)運(yùn)行控制的軟件系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)接口層、信息處理層、運(yùn)動(dòng)控制層、控制接口層；其中，

4、所述數(shù)據(jù)接口層，用于構(gòu)建與自駕域、座艙域、整車(chē)控制器統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互接口；

5、所述信息處理層，用于對(duì)從數(shù)據(jù)接口層傳遞過(guò)來(lái)的多種數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，以根據(jù)數(shù)據(jù)解析結(jié)果與車(chē)輛自駕域和座艙域進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；

6、所述運(yùn)動(dòng)控制層，用于基于信息處理層的數(shù)據(jù)生成控制目標(biāo)，調(diào)用控制接口層完成底盤(pán)運(yùn)動(dòng)控制；

7、所述控制接口層，用于構(gòu)建與執(zhí)行機(jī)構(gòu)交互的統(tǒng)一接口，屏蔽執(zhí)行機(jī)構(gòu)差異數(shù)據(jù)，進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的適配，并定義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與通信服務(wù)接口，以完成運(yùn)動(dòng)控制層與底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制交互。

8、本發(fā)明實(shí)施例的用于智能底盤(pán)運(yùn)行控制的軟件系統(tǒng)還可以具有以下附加技術(shù)特征：

9、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)接口層，用于定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，屏蔽硬件差異數(shù)據(jù)和系統(tǒng)差異數(shù)據(jù)，并向信息處理層提供所需數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接口。

10、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)解析，包括傳感信號(hào)處理、車(chē)輛狀態(tài)參數(shù)估計(jì)、車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型解算、底盤(pán)故障監(jiān)測(cè)、底盤(pán)安全邊界、底盤(pán)執(zhí)行能力分析及駕駛意圖和駕駛模式解析。

11、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述運(yùn)動(dòng)控制層，包括控制目標(biāo)層、底盤(pán)運(yùn)動(dòng)學(xué)控制層和底盤(pán)動(dòng)力學(xué)控制層；其中，

12、所述控制目標(biāo)層，用于進(jìn)行耦合底盤(pán)執(zhí)行能力與縱橫垂控制的目標(biāo)值計(jì)算，以完成功能仲裁、構(gòu)建底盤(pán)控制狀態(tài)機(jī)；

13、所述底盤(pán)運(yùn)動(dòng)學(xué)控制層，用于進(jìn)行底盤(pán)二次運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制；

14、所述底盤(pán)動(dòng)力學(xué)控制層，用于進(jìn)行橫向控制、縱向控制、垂向控制、融合控制與極限控制，完成常規(guī)工況控制和極限工況控制。

15、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)接口層包括自駕軌跡接口模塊、自駕傳感接口模塊、故障接口模塊、底盤(pán)傳感接口模塊、智艙數(shù)據(jù)接口模塊；其中，

16、所述自駕軌跡接口模塊是基于命令信息接口新增的軌跡信息接口，用于接收處理自駕域的軌跡信息，在底盤(pán)層面進(jìn)行軌跡跟蹤控制，將軌跡解析成執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制命令，形成控制閉環(huán)；

17、所述自駕傳感接口模塊是底盤(pán)域新增自駕域的傳感信息接口，用于為底盤(pán)控制提供多維度數(shù)據(jù)；

18、所述故障接口模塊，用于獲取整體的故障信息；

19、所述底盤(pán)傳感接口模塊，用于統(tǒng)一整合底盤(pán)傳感數(shù)據(jù)，構(gòu)建底盤(pán)傳感器統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口；

20、所述智艙數(shù)據(jù)接口模塊，用于提供與智艙域統(tǒng)一的交互接口。

21、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述信息處理層，包括執(zhí)行能力模塊、駕駛意圖/模式解析模塊、傳感信號(hào)處理模塊、狀態(tài)參數(shù)估計(jì)模塊、模型解算模塊、故障監(jiān)測(cè)模塊、安全邊界模塊；其中，

22、所述執(zhí)行能力模塊，用于根據(jù)傳感信號(hào)處理模塊、狀態(tài)參數(shù)估計(jì)模塊和模型解算模塊進(jìn)行底盤(pán)執(zhí)行能力計(jì)算，得出符合車(chē)輛運(yùn)行環(huán)境與當(dāng)前狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)執(zhí)行能力，并判斷數(shù)據(jù)接口層軌跡信息是否合理，是否需要重新進(jìn)行規(guī)劃；

23、所述駕駛意圖/模式解析模塊，用于根據(jù)駕駛意圖或駕駛模式生成控制策略，當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行在設(shè)置駕駛模式下，直接調(diào)用該駕駛模式對(duì)應(yīng)的控制策略；

24、所述傳感信號(hào)處理模塊，用于根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)配置信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波、融合和精度處理；

25、所述狀態(tài)參數(shù)估計(jì)模塊，用于進(jìn)行車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)辨識(shí)和運(yùn)行狀態(tài)估計(jì)，為執(zhí)行能力模塊和模型解算模塊提供輸入數(shù)據(jù)；

26、所述模型解算模塊，用于完成車(chē)輛模型多自由度模型解算，用于底盤(pán)執(zhí)行能力判斷與控制；

27、所述故障監(jiān)測(cè)模塊，用于將數(shù)據(jù)接口層獲取的故障信息進(jìn)行解析，以及根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)；

28、所述安全邊界模塊，用于根據(jù)執(zhí)行能力模塊的輸出數(shù)據(jù)以及模型解算模塊的解算結(jié)果計(jì)算安全邊界。

29、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述底盤(pán)控制目標(biāo)層分為控制目標(biāo)模塊、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)機(jī)模塊、駕駛模式狀態(tài)機(jī)模塊、功能仲裁模塊；其中，

30、所述控制目標(biāo)模塊，用于基于耦合動(dòng)力學(xué)、執(zhí)行能力生成符合底盤(pán)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行能力和考慮車(chē)輛舒適性與操控性的最佳橫縱垂控制目標(biāo)值；

31、所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)機(jī)模塊，用于進(jìn)行正常規(guī)劃與二次運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的判斷，根據(jù)執(zhí)行能力與環(huán)境條件判斷是否啟動(dòng)二次運(yùn)動(dòng)規(guī)劃來(lái)完成車(chē)輛運(yùn)動(dòng)控制；

32、所述駕駛模式狀態(tài)機(jī)模塊，用于根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的駕駛模式，生成符合駕駛模式要求的控制策略，與控制目標(biāo)模塊融合生成兼顧舒適性與操控性的控制目標(biāo)；

33、所述功能仲裁模塊，用于結(jié)合執(zhí)行能力、駕駛模式、運(yùn)行環(huán)境和車(chē)輛狀態(tài)完成符合車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的控制策略，為底盤(pán)動(dòng)力學(xué)控制提供控制輸入依據(jù)。

34、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述底盤(pán)運(yùn)動(dòng)學(xué)控制層，包括：

35、最小自駕備份模塊以進(jìn)行自駕域故障下的冗余備份，完成與自駕域的系統(tǒng)切換，實(shí)現(xiàn)路邊安全停車(chē)或車(chē)道內(nèi)安全停車(chē)；

36、二次運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模塊與運(yùn)動(dòng)控制模塊進(jìn)行動(dòng)力學(xué)極限工況的二次運(yùn)動(dòng)規(guī)劃控制；

37、穩(wěn)定性軌跡重新規(guī)劃模塊與穩(wěn)定性軌跡跟蹤模塊進(jìn)行底盤(pán)執(zhí)行能力范圍內(nèi)的穩(wěn)定性軌跡重新規(guī)劃與控制；

38、應(yīng)急停車(chē)軌跡重新規(guī)劃模塊與應(yīng)急停車(chē)軌跡跟蹤模塊進(jìn)行應(yīng)急工況下的不經(jīng)過(guò)自駕域的底盤(pán)應(yīng)急停車(chē)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制；

39、故障軌跡重新規(guī)劃模塊與故障軌跡跟蹤模塊進(jìn)行底盤(pán)故障下的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃與控制；

40、極限運(yùn)動(dòng)軌跡重新規(guī)劃與極限運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤模塊進(jìn)行極限運(yùn)動(dòng)下的軌跡規(guī)劃與控制。

41、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述底盤(pán)動(dòng)力學(xué)控制層，包括縱向控制模塊、橫向控制模塊、垂向控制模塊、融合控制模塊、失效控制模塊和極限控制模塊；

42、其中，

43、所述縱向控制模塊，用于進(jìn)行縱向滑移率、制動(dòng)力、制動(dòng)力矩等控制；

44、所述橫向控制模塊，用于進(jìn)行方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩等控制；

45、所述垂向控制模塊，用于進(jìn)行懸架高度、阻尼、剛度等控制；

46、所述融合控制模塊，用于進(jìn)行縱橫垂的組合控制；

47、所述失效運(yùn)行控制模塊，用于進(jìn)行底盤(pán)冗余容錯(cuò)控制；

48、所述極限控制模塊，用于進(jìn)行極限動(dòng)力工況下的控制。

49、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制接口層包括縱向控制接口、橫向控制接口、垂向控制接口、電磁閥控制接口，其中，

50、縱向控制接口，用于屏蔽制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的差異數(shù)據(jù)，將底盤(pán)動(dòng)力學(xué)控制層的縱向控制目標(biāo)轉(zhuǎn)換成制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠執(zhí)行的命令；

51、橫向控制接口，用于屏蔽轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的差異數(shù)據(jù)，將底盤(pán)動(dòng)力學(xué)控制層的橫向控制目標(biāo)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠執(zhí)行的命令；

52、垂向控制接口，用于屏蔽懸架機(jī)構(gòu)的差異數(shù)據(jù)，將底盤(pán)動(dòng)力學(xué)控制層的垂向控制目標(biāo)轉(zhuǎn)換成懸架機(jī)構(gòu)能夠執(zhí)行的命令；

53、電磁閥控制接口，用于基于控制目標(biāo)，轉(zhuǎn)換成針對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁閥的控制命令，實(shí)現(xiàn)控制命令直通閥體。

54、本發(fā)明實(shí)施例的用于智能底盤(pán)運(yùn)行控制的軟件系統(tǒng)，能夠有效評(píng)估底盤(pán)的執(zhí)行能力，基于底盤(pán)自身的執(zhí)行能力，進(jìn)行二次運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，提升車(chē)輛運(yùn)行的安全性、舒適性、極限操控性，保障車(chē)輛的安全運(yùn)行。該系統(tǒng)架構(gòu)獨(dú)立于基礎(chǔ)硬件和物理架構(gòu)，具備高度的靈活性和適應(yīng)性。它既能滿足底盤(pán)功能域控的控制需求，又能適應(yīng)準(zhǔn)中央域控加區(qū)域控制的需求，還可以滿足中央域控的需求。

55、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。