[发明专利]一种安全冗余的自动驾驶计算平台及其控制方法

说明书

本发明公开了一种安全冗余的自动驾驶计算平台及其控制方法，该计算平台包括至少两个性能处理器MPU，用于控制扩展计算单元即功能算法模块运行；至少一个微控制器MCU，用于控制性能处理器MPU的切换；至少两个以太网交换机，用于实现性能处理器MPU之间的通信。所述性能处理器MPU互为备份，当主性能处理器MPU产生异常时，由冗余备份的性能处理器MPU控制功能算法模块运行。本发明通过网络、硬件及中间件软件的设计，实现自动驾驶计算平台（控制器）的冗余功能，可以在计算平台本身网络、硬件、算法单元出现故障时，实现实时冗余接管，给予车辆充分的能力进行异常处理。

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，特别是涉及一种安全冗余的自动驾驶计算平台及其控制方法。

背景技术

自动驾驶是涉及人身安全的领域，需要拥有充分的安全保障。在安全保障方面，存在如下设计：

（1）车辆执行器的冗余，即车辆的刹车和转向控制单元，在一套主系统失效的情况下，还存在一套备用系统能够完成刹车及转向操作；

（2）多种传感器互为备份，当其中一枚或者一类传感器失效的情况下，系统还可以进行有效的环境感知及决策；

（3）车身总线的冗余，不论采用以太网，或者CAN总线，有备份链路以应对通信中断的情况；

（4）算法层面设计，当异常发生时，能够持续控制车辆进行安全停车。

但是，当计算平台本身的网络、硬件、算法单元出现故障时，车辆仍将无法完成靠边停车等异常处理流程，因此，需要进行自动驾驶计算平台的安全冗余设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全冗余的自动驾驶计算平台及其控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种安全冗余的自动驾驶计算平台，包括：

至少两个性能处理器MPU，用于控制扩展计算单元即功能算法模块运行；

至少一个微控制器MCU，用于控制性能处理器MPU的切换；

至少两个以太网交换机，用于实现性能处理器MPU之间的通信；

所述性能处理器MPU互为备份，当主性能处理器MPU产生异常时，由冗余备份的性能处理器MPU控制功能算法模块运行。

进一步的，所述计算平台通过多个计算单元板实现冗余，每个计算单元板包括一个性能处理器MPU，一个微控制器MCU，以及一个以太网交换机，所述计算单元板之间通过对应的以太网交换机互联通信。

进一步的，所述计算平台通过一块计算单元板实现冗余，所述计算单元板上设置一个微控制器MCU，至少两个性能处理器MPU，以及至少两个以太网交换机，所述性能处理器MPU之间通过对应的以太网交换机互联通信。

进一步的，所述计算平台的外部设备通过CAN总线或者以太网连接计算平台。

进一步的，所述性能处理器MPU之间基于DDS的QoS协议进行通信，实现在互为备份的性能处理器MPU上运行一样的功能算法模块。

进一步的，所述性能处理器上MPU运行监控软件，监测各功能算法模块的运行时间、运行结果、QoS参数、运行状态，当发现有功能算法模块异常时，进行异常通知。

更进一步的，所述微控制器MCU通过监测其上监控任务与监控软件的心跳交互，来确定性能处理器MPU及其上运行的监控软件是否处于正常工作状态。

进一步的，所述扩展计算单元如果是硬件冗余，则需要将冗余的扩展计算单元分别连接到各以太网交换机上；否则，需要设置多个以太网接口，分别连接到各以太网交换机上，并通过网卡绑定的方式，共享一样的IP地址。

一种基于上述自动驾驶计算平台的安全冗余控制方法，包括：