一种自动驾驶汽车的控制系统和方法

随着自动驾驶技术的发展，目前越来越多的汽车开始部署高级的驾驶辅助系统（ADAS）。

当前市面上的ADAS系统，大多将自动驾驶相关功能的域控制器做得安全等级低于执行器责任机构（如底盘域，动力域），即：将安全主责通过需求分解分配到电子稳定系统ESP、电动助力转向系统EPS、电动汽车整车控制器VCU等控制器，同时依据“驾驶员在故障下可顺利接管”这一需求做高安全级别设计。

如上图，为现有的自动驾驶控制系统的结构图，这种自动驾驶控制系统属于Fail-Safe架构。此架构下，当自动驾驶控制系统的控制链路产生故障时，会切断执行器或限制执行器的性能。这种系统的安全逻辑是：当出现故障时，切断故障源，同时调整系统状态尽可能使驾驶员能顺利接管。

对于L2及以下的系统，这种架构自动驾驶控制系统还可以保障安全，但是对于高于L2的系统，倘若驾驶员没有做好准备时，这种方式甚至可能是致命的。此外，在极端场景中，如果高速行驶中附近有相邻车时，若系统故障导致车辆失控，驾驶员也在短期内无法接管车辆。

为此，为了追求安全可靠的行驶体验，小鹏汽车在19年5月23日申请了一项名为“一种自动驾驶控制系统和方法”的发明专利（申请号：201910435840.3），申请人为广州小鹏汽车科技有限公司。

根据该专利公开的资料，让我们一起来看看这项自动驾驶控制系统吧。

如上图，为该专利发明的自动驾驶控制的结构图，其中主要包括传感器系统、第一控制器12、第二控制器13以及执行器集合。第一控制器中包含有第一自动驾驶模块121，该模块用于接收传感器发送的数据，并根据传感器数据生成控制指令。

这些数据包括例如车、人、动物、障碍物等，也可以是车辆行驶时与周围车辆的距离、相对速度、加速度以及坐标等信息。而在第二控制器中包含有驾驶监控模块，这个模块可以判断目前无人驾驶车辆是否处于正常行驶状态以及是否有故障发生，其流程如下图所示。

上图为端监控子模块的工作流程的示意图，该模块用于向第二整体监控模块发送预设提问信息，如果接收到的答案与预设答案不相同，则可以判断第二监控模块发生了故障。这个过程可以理解为，为了保证系统的稳定性，系统中安装有两个监控模块，这两个监控模块之间也可以互相进行监督，方法就是二者之间确定一种问答方法，一旦回答不同时，就可以判断有一个模块出了问题。

而在这种故障发生时，系统也会进行进一步判断，而不是单纯的停止无人汽车的运行，这样也使得车辆更加可靠，进一步判断的动作包括对于驾驶模块、自动驾驶监控模块以及接管模块进行诊断，来判断系统是不是已经到了不得不熄火停车的状态。

最后，如上图，是这种自动驾驶控制方法的步骤流程图，首先由控制器接收传感器发送的传感数据，根据这些数据生成控制指令并将控制指令发送至执行器，以及在其余控制器故障时，执行预设安全操作。

接着，由执行器根据控制指令执行自动驾驶功能，而此时，第二传感器也会将其收集到的数据通过第二控制指令发送到第二执行器，进行第二安全操作，这样，系统中由两组执行器来提供双重安全保证，也保证了驾驶的安全性。

以上就是小鹏汽车发明的自动驾驶控制系统，这是一种追求安全性能的系统，系统中设置了多组传感器模块、故障监控模块以及执行器模块，当一个控制器发生故障时，能由另一个控制器接管发生故障的控制器，从而保证了自动驾驶控制系统的安全性，并且可以将多个自动驾驶功能分配由不同的控制器负责，可以充分利用两个控制器的性能。

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