基于功能安全需求的车速计算方法及装置与流程

本发明涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种基于功能安全需求的车速计算方法及装置。

背景技术：

车辆行驶过程中，车速显示与控制非常重要，尤其自动驾驶车辆的控制与车速强相关，多数控制功能均依据车速作为功能开启退出的条件，同时车速的稳定及可靠性决定车辆的安全性能；随着智能驾驶功能安全的需求，通过功能安全方法导出需要车速达到asild的安全要求(asil，automotivesafetyintegrationlevel，汽车安全完整性等级，通常分为a～d四级，其中a级最低，d级最高)。而目前车速一般是由esc控制器(电子稳定性控制模块)发出，仅仅依靠轮速传感器及相应算法得到asild要求的车速比较困难。

具体地，目前车速一般是由esc控制器通过采集轮速传感器计算而得，一般使用的是两个前轮的轮速传感器脉冲，当转弯或者有一个轮子打滑时，车速值会出现偏差，同时如果达到asild的等级要求，需要智能型轮速传感器，同时esc硬件及软件针对安全等级需要重新设计开发(目前一般esc车速仅能达到asilb)。

综上，目前的车速获取方式可能出现偏差，且安全等级无法满足需求，若满足asild需求则可能导致esc控制器需要花费大量成本二次开发，同时，更换为智能轮速传感器也会导致成本升高。

技术实现要素：

鉴于上述，本发明旨在提供一种基于功能安全需求的车速计算方法及装置，充分利用车辆的已有设备而不增加任何硬件装置来融合计算车速，在有效保证车速的稳定性及满足安全等级需求的同时，大大节省了成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于功能安全需求的车速计算方法，其中包括：

在车辆行驶过程中，分别由电子稳定性控制模块、发动机模块或电机模块、卫星导航模块实时计算出对应的第一车速、第二车速以及第三车速；

通过车辆诊断模块分别校验所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速的可信度；

通过道路环境识别模块检测当前路面状况及车辆周边环境状况；

利用所述可信度、所述当前路面状况以及所述车辆周边环境状况，确定权重分配因子；

基于所述权重分配因子，将所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速进行融合计算，得到并输出目标车速。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述电子稳定性控制模块通过采集轮速传感器的信号计算出所述第一车速。

在其中至少一种可能的实现方式中，发动机模块或电机模块通过车辆行驶时采集到的对应的发动机转速或电机转速，以及当前档位对应的传动比，计算出所述第二车速。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述卫星导航模块结合车辆惯导模块计算出所述第三车速。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述通过车辆诊断模块分别校验所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速的可信度包括：由所述车辆诊断模块分别对所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速的正误进行实时诊断，并输出相应的标志位。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述通过道路环境识别模块检测当前路面状况及车辆周边环境状况包括：由所述道路环境识别模块检测路面是否为干燥、湿滑或结冰，以及车辆周边环境是否为空旷、半遮挡或隧道，并输出相应的标志位。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于所述权重分配因子，将所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速进行融合计算包括：按照既定的电子稳定性控制模块的优先级高于发动机模块或电机模块的优先级高于卫星导航模块的优先级，以及预设的权重矩阵，对所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速进行加权融合计算。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：通过车辆远程服务器并结合大数据分析技术，对所述权重分配因子以及车速融合逻辑进行优化更新。

相应于上述方法，本发明还提供了一种基于功能安全需求的车速计算装置，其中包括：

电子稳定性控制模块、发动机模块或电机模块、卫星导航模块、车辆诊断模块、道路环境识别模块以及多源融合处理模块；

所述电子稳定性控制模块用于在车辆行驶过程中实时计算第一车速；

所述发动机模块或电机模块用于在车辆行驶过程中实时计算第二车速；

所述卫星导航模块用于在车辆行驶过程中实时计算第三车速；

所述车辆诊断模块用于分别校验所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速的可信度；

所述道路环境识别模块用于检测当前路面状况及车辆周边环境状况；

所述多源融合处理模块用于利用所述可信度、所述当前路面状况以及所述车辆周边环境状况，确定权重分配因子；并基于所述权重分配因子，将所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速进行融合计算，得到并输出目标车速。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述装置还包括：人工智能数据库模块；

所述人工智能数据库模块用于通过车辆远程服务器并结合大数据分析技术，对权重分配因子以及车速融合逻辑进行优化更新。

本发明的构思在于，为满足asild级要求，依据车速功能的整体设计架构，同时运用功能安全分析方法，进行安全等级分配。具体是利用车辆已有的多个模块分别计算车速，并结合多个模块的可信度以及当前路况及周边环境，按照多模块的不同安全级别进行权重分配，并以此进行多车速的融合，得到稳定且具有较高精度的目标车速用于后续处理。本发明能够提升车速的安全等级以及稳定性并减少偏差，针对现有车型不需要过度升级软硬件，利用整车现有资源即可实现整车级的asild需求的车速。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明实施例提供的基于功能安全需求的车速计算方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的基于功能安全需求的车速计算装置的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种基于功能安全需求的车速计算方法的实施例，具体来说，如图1所示，可以包括如下：

步骤s1、在车辆行驶过程中，分别由电子稳定性控制模块、发动机模块或电机模块、卫星导航模块实时计算出对应的第一车速、第二车速以及第三车速。

具体来说，所述电子稳定性控制模块可以通过采集轮速传感器的信号计算出所述第一车速；所述发动机模块或所述电机模块通过车辆行驶时采集到的对应的发动机转速或电机转速，以及当前档位对应的传动比，计算出所述第二车速；所述卫星导航模块结合车辆惯导模块计算出所述第三车速。

步骤s2、通过车辆诊断模块分别校验所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速的可信度。

在实际操作中，所述通过车辆诊断模块分别校验所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速的可信度可以具体是指：由所述车辆诊断模块分别对所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速的正误进行实时诊断，并输出相应的标志位。

步骤s3、通过道路环境识别模块检测当前路面状况及车辆周边环境状况。

在实际操作中，所述通过道路环境识别模块检测当前路面状况及车辆周边环境状况可以具体是指：由所述道路环境识别模块检测路面是否为干燥、湿滑或结冰，以及车辆周边环境是否为空旷、半遮挡或隧道，并输出相应的标志位。

步骤s4、利用所述可信度、所述当前路面状况以及所述车辆周边环境状况，确定权重分配因子；

步骤s5、基于所述权重分配因子，将所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速进行融合计算，得到并输出目标车速。

具体地，所述基于所述权重分配因子，将所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速进行融合计算包括：按照既定的电子稳定性控制(esc)模块的优先级高于发动机模块或电机模块的优先级高于卫星导航模块(优选gps定位+imu惯导)的优先级，以及预设的权重矩阵，对所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速进行加权融合计算。

为了满足asild要求的车速，可以预先依据车速功能的整体设计架构，同时运用功能安全分析方法，进行安全等级分配：融合后的目标车速(asild)＝esc车速(asilb)+发动机电机车速(asila)+gpsimu计算车速(asila)，这是基于asil等级对上述参与计算车速的车辆已有模块进行的等级划分，也即是由若干较低asil等级的模块进行融合便可以有效提升最终获得的车速的安全等级。

关于前述利用所述可信度、所述当前路面状况以及所述车辆周边环境状况，确定权重分配因子，可以参考如下非限定的两个矩阵表格示例：

结合上述示例，举例来说：

(1)当esc模块诊断正确且路面干燥时：目标车速＝第一车速；

(2)当esc模块诊断正确且路面湿滑时：目标车速＝(第一车速*0.5+第二车速*1)/(0.5+1)；

(3)当esc模块诊断正确且路面结冰时：目标车速＝第二车速；

(4)当esc模块诊断错误且发动机电机模块诊断正确时：目标车速＝第二车速；

(5)当esc模块诊断错误、发动机/电机模块诊断错误且gpsimu模块诊断正确时，且当工况为空旷时：目标车速＝第三车速；

(6)当esc模块诊断错误、发动机/电机模块诊断错误且gpsimu模块诊断正确时，且当工况为半遮挡或隧道时：目标车速＝无效；

(7)当esc模块诊断错误、发动机电机模块诊断错误且gpsimu模块诊断错误时：目标车速＝无效。

本领域技术人员可以理解的是，上述仅为一种示例性参考，具体权重分配方式、权重值、融合机制等皆可以根据实际情况进行调整。基于此，这里还给出一种较佳的实施例，除了通过车辆自身检测数据进行上述运算处理，还可以通过车辆远程服务器(例如但不限于车联网平台、自动驾驶后台、智能车辆云端等)并结合大数据分析技术，对前述权重分配因子以及车速融合逻辑进行优化更新。

相应于上述各实施例以及优选方案，本发明还提供了一种基于功能安全需求的车速计算装置的实施例，如图2所示，其中可以包括：

电子稳定性控制模块、发动机模块或电机模块、卫星导航模块、车辆诊断模块、道路环境识别模块以及多源融合处理模块；

所述电子稳定性控制模块用于在车辆行驶过程中实时计算第一车速；

所述发动机模块或电机模块用于在车辆行驶过程中实时计算第二车速；

所述卫星导航模块用于在车辆行驶过程中实时计算第三车速；

所述车辆诊断模块用于分别校验所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速的可信度；

所述道路环境识别模块用于检测当前路面状况及车辆周边环境状况；

所述多源融合处理模块用于利用所述可信度、所述当前路面状况以及所述车辆周边环境状况，确定权重分配因子；并基于所述权重分配因子，将所述第一车速、所述第二车速以及所述第三车速进行融合计算，得到并输出目标车速。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述装置还包括：人工智能数据库模块；

所述人工智能数据库模块用于通过车辆远程服务器并结合大数据分析技术，对权重分配因子以及车速融合逻辑进行优化更新。

上述装置实施例的具体实现手段以及技术效果可以参见前文所述，并在实际操作中可以由车载的控制器、电脑等予以实施，此处不作赘述。

综上所述，本发明的构思在于，为满足asild级要求，依据车速功能的整体设计架构，同时运用功能安全分析方法，进行安全等级分配。具体是利用车辆已有的多个模块分别计算车速，并结合多个模块的可信度以及当前路况及周边环境，按照多模块的不同安全级别进行权重分配，并以此进行多车速的融合，得到稳定且具有较高精度的目标车速用于后续处理。本发明能够提升车速的安全等级以及稳定性并减少偏差，针对现有车型不需要过度升级软硬件，利用整车现有资源即可实现整车级的asild需求的车速。

本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。