CN111868792A - 用于自主驾驶交通工具的黑匣子数据记录器 - Google Patents

用于自主驾驶交通工具的黑匣子数据记录器 Download PDF

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CN111868792A CN201980018761.0A CN201980018761A CN111868792A CN 111868792 A CN111868792 A CN 111868792A CN 201980018761 A CN201980018761 A CN 201980018761A CN 111868792 A CN111868792 A CN 111868792A
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Abstract

本发明提供一种与自主驾驶交通工具AVD配合使用的改进式黑匣子数据记录器。在一个实施例中，提供两个循环缓冲器以记录交通工具传感器数据。第一循环缓冲器将原始交通工具传感器数据记录在易失性存储器上，而第二循环缓冲器将相同交通工具传感器数据作为经压缩数据记录在非易失性存储器上。在碰撞或接近碰撞的情况下，在一个实施例中，将所述缓冲器清空到非易失性NV存储装置中以供检索。只要没有电力中断，就将可从所述NV存储装置存取所述原始交通工具传感器数据。如果发生电力中断，那么保持在所述第一循环缓冲器的所述易失性存储器中的所述原始交通工具传感器数据将会丢失且仅来自所述NV第二循环缓冲器的所述经压缩形式的所述交通工具传感器数据将留存且可存取。

Description

用于自主驾驶交通工具的黑匣子数据记录器
相关申请案
本申请案主张2018年3月16日申请且标题为“用于自主驾驶交通工具的黑匣子数据记录器(BLACK BOX DATA RECORDER FOR AUTONOMOUS DRIVING VEHICLE)”的第15/923,820号美国专利申请案的申请日的权益，所述申请案的全部揭示内容由此以引用方式并入本文中。
技术领域
本文中所揭示的至少一些实施例涉及自主交通工具技术，且更特定来说但不限于，用于自主交通工具中的黑匣子数据记录器。
背景技术
自主驾驶交通工具(ADV)通常包含许多传感器以辅助自主/无人驾驶交通工具。在涉及交通工具的事故、碰撞或接近碰撞的情况下，可能有益的是，查看恰好在事故之前及/或在事故期间记录的传感器数据来辅助潜在地确定事故的原因，及/或是否可能存在交通工具故障。
在事故期间断电的情况下，存储在易失性存储器中的交通工具传感器数据可能会丢失。相反，使用非易失性存储器来存储交通工具传感器数据可能非常昂贵。另外，从ADV收集的传感器数据在未经压缩时最有用。然而，未经压缩的传感器数据可能需要大量存储装置。
附图说明
在附图的图中以实例且非限制的方式说明实施例，在附图中类似附图标记指示类似元件。
图1是根据一个实施例的自主驾驶交通工具的图。
图2是根据一个实施例的用于自主驾驶交通工具中的改进式黑匣子数据记录器的框图。
图3展示根据一个实施例的用于记录来自自主驾驶交通工具的原始交通工具传感器数据及经压缩数据的方法。
具体实施方式
本文中所揭示的至少一些实施例提供一种与自主驾驶交通工具(AVD)配合使用的改进式黑匣子数据记录器。汽车制造商通常希望始终记录自主交通工具的原始交通工具传感器数据。然而，原始数据的延长记录可能被认为极其昂贵。本文中所描述的实施例提供一种用于记录恰好在事件(例如，涉及相应交通工具或附近交通工具的碰撞或接近碰撞)之前及可能地在所述事件期间生成的交通工具传感器数据的改进式解决方案，同时还提供一种用于在断电的情况下记录交通工具传感器数据的解决方案。
在一个实施例中，在交通工具内提供两个循环缓冲器以记录交通工具传感器数据。第一循环缓冲器将原始交通工具传感器数据记录在易失性存储器上，而第二循环缓冲器将相同交通工具传感器数据作为经压缩数据记录在非易失性存储器(NVM)上。在碰撞或接近碰撞的情况下，两个缓冲器中的数据可用于检索。也可将两个缓冲器中的数据清空(flush)到非易失性(NV)存储装置中以供检索。如果发生电力中断，那么保持在第一循环缓冲器的易失性存储器中的原始交通工具传感器数据可能会丢失且仅来自NVM第二循环缓冲器的交通工具传感器数据的经压缩形式将可能留存且可用于从第二NV缓冲器或在NV存储装置中检索。
图1说明根据一个实施例的能够并入改进式黑匣子记录器的自主驾驶交通工具的一个实施例。自主交通工具102可并入连续地监测交通工具操作***的状态的机载诊断***，例如计算机。自主交通工具102还可并入链接自主交通工具102与远程链路及数据的远程链路应用106，例如通信***及全球定位***(GPS)。在一个实施例中，远程链路可将交通工具传感器数据传输到远离自主交通工具的黑匣子记录器。
自主交通工具102可并入不同类型的交通工具传感器，包含轮胎压力监测***、惯性传感器、一或多个相机或类似技术，例如(举几个实例)雷达、激光雷达、激光、声纳。交通工具控制及操作可由转向及制动电子控制单元124提供，所述转向及制动电子控制单元124也可与其它传感器及自主交通工具操作***介接，作为自主交通工具操作的部分。所述交通工具还可并入用于引擎及变速器130的电子控制单元，所述电子控制单元可与交通工具接入***、转向及制动电子控制单元124以及自主交通工具操作***介接。控制器134可与机载传感器及电子控制***通信。控制器134还与黑匣子记录器通信，所述黑匣子记录器记录操作数据及/或交通工具传感器数据，如下文更详细地描述。
图2是根据本文中所描述的一个实施例的用于自主驾驶交通工具中的改进式黑匣子数据记录器的框图。在一个实施例中，黑匣子数据记录器从多个交通工具传感器接收交通工具传感器数据202。交通工具传感器数据可包含但不限于相机数据、雷达数据、激光雷达数据、声纳数据、激光测量、轮胎压力监测及交通工具操作***数据。如本文中所引用的交通工具传感器数据还可包含交通工具操作数据，例如GPS数据、惯性传感器数据、自主交通工具计算机信号及健康状况等。
经接收的交通工具传感器数据202最初作为原始交通工具数据保持在第一循环缓冲器206中。在一个实施例中，第一循环缓冲器包括易失性存储器。在一个实施例中，第一循环缓冲器的易失性存储器可被实施为动态RAM(DRAM)，其需要连续电力以便刷新或维持存储器中的数据。
与在第一循环缓冲器206中缓冲原始交通工具传感器数据并行或本质上并行地，还将原始传感器数据的副本提供到数据压缩单元204且接着将其保存在第二循环缓冲器208中，作为经压缩数据。在一个实施例中，第二循环缓冲器208是非易失性存储器，其在电力切断或中断的情况下不会丢失数据。在一个实施例中，非易失性存储器是固态驱动器(SSD)或快闪存储器，其即使从***移除电力之后也可维持数据。非易失性存储器还可操作为随机存取存储器。应注意，在一个实施例中，数据压缩单元可进一步包含用于对待记录及缓冲在第二循环缓冲器208中的数据进行加密的数据加密模块。
在一个实施例中，第一缓冲器(206)(易失性)具有相对较大的容量(由于其每个存储器单元的低成本)，且用于缓冲较大、较好版本的传感器数据。存储在第一缓冲器206中的交通工具传感器数据未经压缩，或在替代实施例中可使用无损压缩(lossless compress/less lossy compression)来压缩—以保持数据质量。
第二缓冲器(208)(非易失性)可具有相对较小的容量(由于其每个存储器单元的高成本)，且用于缓冲较小、较低质量版本的交通工具传感器数据(有损压缩(lossycompression/more lossy compression))以减小数据大小。
应注意，如本文中所引用的第一循环缓冲器及第二循环缓冲器还可为包含使用单个固定大小的缓冲器就好像其是端对端连接一样的数据结构的循环缓冲器、循环队列或环形缓冲器。缓冲器结构轻松缓冲数据流。对如本文中所使用的循环缓冲器的引用涉及如何使用缓冲器。例如，循环缓冲器被设计为当新数据将以循环方式覆写旧数据时已满，从而确保所述缓冲器保持最新组数据。在一个实施例中，第一循环缓冲器及/或第二循环缓冲器记录多达30秒的最新收集的交通工具传感器数据。第一循环缓冲器及/或第二循环缓冲器的实际大小可在本发明的范围内变动。在改进式黑匣子记录器内提供的循环缓冲器的实际数目也可在本发明的范围内变动。
响应于发生涉及ADV的事件，例如碰撞或接近碰撞，交通工具传感器数据的缓冲至少暂时被中止。第一循环缓冲器206及第二循环缓冲器208两者将其相应内容清空到NV存储装置214中。在一个实施例中，所述事件生成待发送到所述循环缓冲器从而引起将数据清空到NVM存储装置中的信号。
如果事故不太严重且第一循环缓冲器206的电力没有中断，那么第一循环缓冲器206的内容能够清空到NV存储装置217。第一循环缓冲器206的数据是优选的，因为其具有更好质量。然而，如果事故更严重且第一循环缓冲器206的电力中断，那么206的内容由于断电而可能丢失且不能被清空。然而，即使在断电的情况下，存储在第二循环缓冲器208(由NVM组成)中的经压缩数据仍将被保留且可经由第二循环缓冲器208(例如，在电力中断的情况下)或可经由存储装置NVM 214存取，前提是没有电力中断且数据被清空。
在一个实施例中，将从第一循环缓冲器206清空的数据存储在NV存储装置214的原始数据存储区域216中，而将从第二循环缓冲器206清空的经压缩且可能经加密的数据存储在NV存储装置214的经压缩数据存储区域218中。随后可存取清空到NV存储装置中的传感器交通工具数据以潜在地辅助确定事件的原因(例如，分析ADV的逻辑故障)。在一个实施例中，控制器134与黑匣子记录器通信且可响应于事件而被激活以启动并完成上文所描述的数据清空。
在一个实施例中，清空并非必需的。在事故之后，黑匣子可与一装置相连，经通电以进行读取。所述装置可从NV存储装置读取，强制清空，或直接从第二循环缓冲器208且可能从第一循环缓冲器206读取。且在一些情况下，可能掩饰黑色块，且移除媒体并读取其内容以进行事故分析。
虽然原始数据在分析ADV的逻辑故障中将最有用，但是如果在事件(例如，碰撞)期间发生电力故障，那么记录在第一循环缓冲器206(由易失性存储器组成)中的原始数据可能会丢失且不会清空到NV存储装置214中。然而，即使在断电的情况下，存储在第二循环缓冲器208(由NVM组成)中的经压缩数据仍将被保留且可经由第二循环缓冲器208(例如，在电力中断的情况下)或可经由存储装置NVM 214存取，前提是没有电力中断且数据被清空。
导致经由控制器134发送到黑匣子的信号的事件可包含如由惯性传感器检测到的涉及ADV的碰撞或接近碰撞、制动***的突然激活、ADV内的引擎或其它组件的故障，例如G传感器(加速)激活、自动紧急制动激活、来自高级驾驶员辅助***(ADAS)或自动计算机的指示事故/碰撞或接近碰撞的信号。
在一个实施例中，在事件(例如，事故/碰撞或接近碰撞)之后，中止交通工具传感器数据的记录以免覆写与事件相关的经记录交通工具传感器数据。在另一实施例中，在事件之后将继续记录交通工具传感器数据，前提是来自第一循环缓冲器206的数据成功地清空到NV存储装置214。
图3是描述根据本文中所描述的一个实施例的将来自自主驾驶交通工具的数据记录到黑匣子数据记录器的方法的流程图。所述方法在自主交通工具开始操作时开始302。自主交通工具上的机载传感器在所述交通工具开始操作时开始生成数据。仅举几个实例，这些传感器可包含GPS数据，视频或其它相机、雷达、激光雷达、声纳及激光数据。此数据是在启动之后生成304。将原始交通工具传感器数据放置到第一循环缓冲器中306。第一循环缓冲器可直接从传感器接收传感器数据。
在一个实施例中，第一循环缓冲器在如由缓冲器容量确定的一段时间内保持原始传感器数据。当接收到新原始传感器数据时，存储在第一循环缓冲器中的最旧原始交通工具传感器数据被新原始交通工具传感器数据覆写。在一个实例中，第一循环缓冲器具有存储30秒的原始交通工具传感器数据的容量。然而，可使用其它容量大小来将原始交通工具传感器数据保持在第一循环缓冲器内。在一个实施例中，第一循环缓冲器是易失性存储器，且如果中断第一循环缓冲器的电力(例如，在涉及ADV的碰撞的情况下)，那么保持在第一循环缓冲器中的原始交通工具传感器数据将会丢失。
与在第一循环缓冲器中保持/缓冲原始传感器数据分开的是，还压缩(例如，有损压缩)交通工具传感器数据308。在一个实施例中，还可对经压缩数据进行加密。在已压缩交通工具传感器数据之后，将经压缩的交通工具传感器数据保持在第二循环缓冲器中310。
如同第一循环缓冲器，第二循环缓冲器在如由缓冲器容量确定的一段时间内缓冲/保持经压缩的传感器数据。在接收到新的经压缩传感器数据时，存储在第二循环缓冲器内的最旧的经压缩传感器数据将被新的经压缩传感器数据覆写。在一个实例中，第二循环缓冲器具有存储30秒的传感器数据的容量。然而，其它数量的原始数据可由第二循环缓冲器208保持。
在一个实施例中，第二循环缓冲器是非易失性存储器，且如果中断第二循环缓冲器的电力，那么保持在第二循环缓冲器中的经压缩交通工具传感器数据将不会丢失。
在操作期间的某个时刻，自主交通工具可能被卷入例如碰撞或接近碰撞的事件312。接近碰撞可被识别为突然的制动事件、制动***的突然激活或导致交通工具转弯的转向事件，所述事件中的任一者均将触发来自一或多个惯性传感器或检测高于预置阈值的测量值的其它类型的传感器的信号。
在事件发生之后，在一个实施例中，至少暂时中止交通工具传感器数据的记录以防止保持在第一循环缓冲器及第二循环缓冲器中的当前数据被覆写314。只要未发生电力中断，就响应于所述事件而将信号发送到第一循环缓冲器及第二循环缓冲器，从而引起第一循环缓冲器及第二循环缓冲器将其内容清空到非易失性存储装置316。可存取来自第一循环缓冲器的存储在非易失性存储装置中的原始交通工具传感器数据以辅助确定事件的原因。在一个实施例中，可不将来自第二循环缓冲器的交通工具传感器数据清空到NV存储装置。
如果事件导致电力中断，那么保持在第一循环缓冲器中的原始交通工具传感器数据可能会丢失且不会清空到非易失性存储装置316。然而，即使事件导致由非易失性存储器组成的第二循环缓冲器的电力中断，经压缩的交通工具传感器数据也不会丢失且可在事后直接从第二循环缓冲器存取，或如果原始交通工具传感器数据已经清空到非易失性存储装置，那么从NV存储装置存取。
在替代实施例中，本发明可在没有自主驾驶支持的情况下由人类操作者驾驶但是仍包含各种交通工具传感器的交通工具上实施。
如本文中所引用的非易失性存储器装置的实例包含“与非”(NAND)型快闪存储器。非易失性缓冲器或存储装置中的每一者可包含一或多个存储器单元阵列，例如单电平单元(SLC)或多电平单元(MLC)(例如，三电平单元(TLC)或四电平单元(QLC))。在一些实施方案中，特定存储器装置可包含存储器单元的SLC部分及MLC部分两者。存储器单元中的每一者可存储数据位(例如，数据块)。尽管描述例如NAND型快闪存储器的非易失性存储器装置，但是缓冲器可基于例如易失性存储器的任何其它类型的存储器，包含但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、相变存储器(PCM)、磁随机存取存储器(MRAM)、“或非”(NOR)快闪存储器、电可擦除可编程只读存储器存储器(EEPROM)及非易失性存储器单元的交叉点阵列。非易失性存储器的交叉点阵列可基于体电阻的变化结合可堆叠的交叉网格数据存取阵列来执行位存储。另外，与许多基于快闪存储器的存储器相比，交叉点非易失性存储器可执行就地写入操作，其中可对非易失性存储器单元进行编程而无需事先擦除非易失性存储器单元。此外，缓冲器、存储装置及存储器装置的存储器单元可被分组为可指代用于存储数据的存储器装置单元的存储器页面或数据块。
如本文中所描述的提供用于自主驾驶交通工具的改进式黑匣子记录器的功能及操作可被实施为由数据处理***执行以执行各种方法的一组指令。所述指令可作为软件及数据存储在非暂时性机器可读媒体上，所述指令在由数据处理***执行时致使所述***执行各种方法。可执行软件及数据可经存储在各个地方中，包含例如ROM、SSD、快闪存储器、易失性RAM、非易失性存储器及/或高速缓冲存储器。这个软件及/或数据的部分可经存储在这些存储装置中的任一者中。此外，可从集中式服务器或对等网络获取数据及指令。可在不同时间、在不同通信会话中或在同一通信会话中从不同的集中式服务器及/或对等网络获取数据及指令的不同部分。可在执行应用程序之前整体上获取数据及指令。替代地，可在执行需要时及时地动态获取数据及指令的部分。因此，数据及指令不需要在特定时间例子整***于机器可读媒体上。
通常，非暂时性机器可读媒体包含呈机器(例如，计算机、网络装置、个人数字助理、制造工具、具有一组一或多个处理器的任何装置等)可存取的形式提供(即，存储及/或传输)信息的任何机构。
如本文中所描述的功能及操作还可使用具有或没有软件指令的专用电路来实施，例如使用专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。实施例可使用硬连线电路在没有软件指令的情况下实施或组合软件指令来实施。因此，所述技术既不限于硬件电路及软件的任何特定组合，也不限于由数据处理***执行的指令的任何特定源。
说明书及附图是说明性的且不应被解释为限制性。本发明说明使所属领域技术人员能够制造及使用所述技术的发明特征。
对“一个实施例”或“实施例”的引用表示结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”未必全部指同一实施例，且未必全部指与其它实施例互斥的单独或替代实施例。此外，描述可由一个实施例且非其它实施例展现的各种特征。类似地，描述可能是一个实施例而非其它实施例的要求的各种要求。除非被明确描述及/或明显的不相兼性排除在外，否则在此还包含本说明书中所描述的各种特征的任何组合。例如，上文结合“在一个实施例中”或“在一些实施例中”所描述的特征可全部任选地包含在一个实施方案中，除非某些特征对其它特征的依赖性(如从说明书显而易见)可能限制从所述实施方案排除选定特征的选项，且某些特征与其它特征的不兼容性(如从说明书显而易见)可能限制将选定特征一起包含在所述实施方案中的选项。
在前述说明书中，本发明已参考其特定实例性实施例进行描述。将显而易见的是，在不脱离如所附权利要求书中所阐述的更广泛精神及范围的情况下，可对本发明进行各种修改。因此，说明书及附图应被认为是具说明性而非限制性意义。

Claims (15)

1.一种用于自主驾驶交通工具的数据记录单元，其包括：
第一循环缓冲器，其由易失性存储器构成以保持从交通工具传感器收集的原始交通工具传感器数据，其中如果中断所述第一循环缓冲器的电力，那么保持在所述第一循环缓冲器中的所述数据会丢失；
数据压缩单元，其用于对从所述交通工具传感器收集的所述原始交通工具传感器数据执行压缩且生成经压缩的交通工具传感器数据；及
包括非易失性存储器的第二循环缓冲器，其经耦合到所述数据压缩单元以保持所述经压缩的交通工具传感器数据，其中如果中断所述第二循环缓冲器的电力，那么保持在所述第二循环缓冲器中的所述数据会被保留。
2.根据权利要求1所述的数据记录单元，其进一步包括耦合到所述第一循环缓冲器及所述第二循环缓冲器的非易失性存储装置，以存储所述原始交通工具传感器数据且存储所述经压缩的交通工具传感器数据，其中响应于事件，将保持在所述第一循环缓冲器及所述第二循环缓冲器中的数据清空到所述非易失性存储装置中。
3.根据权利要求1所述的数据记录单元，其中响应于所述事件，中止将额外交通工具传感器数据传送到所述第一循环缓冲器或所述第二循环缓冲器。
4.根据权利要求1所述的数据记录单元，其中所述事件包括涉及包含所述数据记录单元的自主交通工具的碰撞。
5.根据权利要求1所述的数据记录单元，其中在中断所述数据记录单元的电力之后，可从第二循环缓冲器及所述非易失性存储装置中的至少一者检索经压缩的交通工具传感器数据，以辅助确定所述事件的原因。
6.根据权利要求1所述的数据记录单元，其中所述事件包括从惯性传感器接收的信号及紧急制动***的应用中的一者。
7.根据权利要求1所述的数据记录单元，其中所述交通工具传感器数据包括从以下项中的至少一者收集的数据：
相机；
红外线摄像机；
声纳；
雷达；及
激光雷达。
8.一种记录自主驾驶交通工具的交通工具传感器数据的方法，其包括：
在由易失性存储器构成的第一循环缓冲器中缓冲从交通工具传感器收集的原始交通工具传感器数据，其中如果中断所述第一循环缓冲器的电力，那么保持在所述第一循环缓冲器中的所述数据会丢失；
经由数据压缩单元对从所述交通工具传感器收集的所述原始交通工具传感器数据执行压缩且生成经压缩的交通工具传感器数据；及
在包括非易失性存储器的第二循环缓冲器中缓冲所述经压缩的交通工具传感器数据，其中如果中断所述第二循环缓冲器的电力，那么在所述第二循环缓冲器中缓冲的所述数据会被保留。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
响应于事件，将保持在所述第一循环缓冲器及所述第二循环缓冲器中的数据清空到非易失性存储装置中，以存储所述原始交通工具传感器数据且存储所述经压缩的交通工具传感器数据。
10.根据权利要求8所述的方法，其中响应于所述事件，中止在所述第一循环缓冲器或所述第二循环缓冲器中缓冲额外交通工具传感器数据。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述事件包括涉及自主交通工具的碰撞，所述自主交通工具包含包括所述第一循环缓冲器及所述第二循环缓冲器的数据记录单元。
12.根据权利要求8所述的方法，其中在中断所述第一循环缓冲器的电力之后，可从第二循环缓冲器及所述非易失性存储装置中的至少一者检索所述经压缩的交通工具传感器数据，以辅助确定所述事件的原因。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述事件包括从惯性传感器接收的信号及紧急制动***的应用中的一者。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述交通工具传感器数据包括从以下项中的至少一者收集的数据：
相机；
红外线摄像机；
声纳；
雷达；及
激光雷达。
15.一种非暂时性机器可读媒体，其上存储有一组指令，所述组指令在被执行时执行记录自主驾驶交通工具的交通工具传感器数据的方法，所述方法包括：
在由易失性存储器构成的第一循环缓冲器中缓冲从交通工具传感器收集的原始交通工具传感器数据，其中如果中断所述第一循环缓冲器的电力，那么保持在所述第一循环缓冲器中的所述数据会丢失；
经由数据压缩单元对从所述交通工具传感器收集的所述原始交通工具传感器数据执行压缩且生成经压缩的交通工具传感器数据；及
在包括非易失性存储器的第二循环缓冲器中缓冲所述经压缩的交通工具传感器数据，其中如果中断所述第二循环缓冲器的电力，那么在所述第二循环缓冲器中缓冲的所述数据会被保留。
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