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提升自动驾驶车辆安全性的硬件配置与失效保护系统

2023-12-06 10:29:13·  来源：汽车测试网  
　

自动驾驶技术的不断发展使得车辆在道路上的行驶变得更为普遍，而为了确保这项技术的安全性和可靠性，各种标准和规范也应运而生。其中，SAE标准J3016第4阶段以及NHTSA的安全标准成为保障自动驾驶车辆安全性的关键。为了满足这些要求，本论文致力于创建一种硬件配置，以确保自动驾驶车辆在无驾驶员干预的情况下能够执行给定任务。检测部分提出了一套硬件和基于模型的失效保护诊断方法，包括对执行器、传感器、CAN信号以及上位和下位控制器的故障诊断。在决策和控制方面，本文介绍了一种失效保护阶段转移至系统错误的方法，通过系统错误阶段实现下位控制器的失效保护。实验结果表明，提出的算法和失效保护结构在自动驾驶车辆上取得了成功应用。


为了应对自动驾驶车辆可能面临的硬件故障，本文首先提出了一套全面的硬件配置。这一配置不仅包括执行器和传感器的备用系统，还关注了CAN信号的诊断和上下位控制器的冗余性。在检测部分，我们采用了基于模型的方法来实现失效保护。通过对硬件系统进行实时监测，我们能够及时检测到执行器、传感器或通信信号的故障，并在系统中启动相应的备用装置。这一系统不仅仅是 pass/fail 的故障检测，更是对系统状态的实时评估，以提高自动驾驶车辆的安全性和可用性。


在决策和控制方面，当车辆被诊断出故障且未检测到驾驶员的干预时，失效保护阶段将迅速转移至系统错误阶段。通过下位控制器的实时监测，我们能够有效地防止系统错误的进一步蔓延。为了达到这一目标，我们提出了一种先进的算法，通过即时的控制策略来缓解系统错误的影响，从而确保车辆在故障情况下依然能够安全运行。这一决策和控制的整合性方法，使得自动驾驶车辆能够在最为极端的情况下保持安全。


为了验证提出的硬件配置和失效保护系统的有效性，我们进行了全面的自动驾驶车辆实验。这些实验不仅仅是简单的模拟，而是在实际道路条件下进行的整车试验。结果表明，所提出的算法和失效保护结构能够成功地应用于自动驾驶车辆，为其提供了强大的安全性和可靠性保障。


尽管NHTSA目前尚未对自动驾驶汽车的安全性规定出具体的法规，但本文提出的失效保护系统已经配置为满足NHTSA的安全要求，为未来可能的法规制定提供了有力的技术支持。本文所介绍的系统不仅仅是应对当前标准的一种方案，更是为未来自动驾驶技术的发展提供了可持续的安全性基础。在技术会议主题的讨论中，我们推荐了一种满足NHTSA关于自动驾驶汽车第4阶段的系统和控制的应急测试方法，以确保在紧急情况下系统的高效应对。


在自动驾驶技术日益成熟的今天，确保车辆的安全性是不可或缺的。通过提出先进的硬件配置和失效保护系统，本文为自动驾驶车辆的安全性和可靠性提供了一种全面的解决方案。实验结果表明，这一方案在实际应用中取得了成功，为未来自动驾驶技术的推广奠定了坚实的基础。随着技术的不断进步，我们相信自动驾驶车辆将在更为复杂的道路环境中表现出色，并为交通系统带来更大的便利和安全性。

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