本發明屬于自動駕駛安全,具體涉及一種將駕駛環境視為連續“安全場域”,并通過三元閉環架構進行動態平衡調控的全息安全方法及架構,適用于l3級及以上自動駕駛系統的全域安全控制。
背景技術:
1、現有自動駕駛安全系統普遍采用“感知—決策—執行”的流水線式架構,各環節相對獨立,安全校驗通常作為外掛模塊疊加在決策輸出端。這種架構存在三個根本性缺陷:
2、其一,感知與決策割裂。多模態傳感器(激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、超聲波傳感器等)各自獨立處理數據,感知結果分別輸入決策模塊。這種碎片化處理方式缺乏對駕駛整體環境的統一場域表征,難以全面感知全局風險。當單一傳感器失效或數據沖突時,決策模塊往往無法及時獲得全局態勢的統一視圖,導致安全響應延遲。
3、其二,安全校驗外掛。外掛的安全模塊通常采用規則引擎或分類器,對決策模塊的輸出進行“通過/攔截”式的二值判斷。當系統做出錯誤決策時,外掛安全模塊只能被動地攔截或糾正,無法從全局層面恢復整個駕駛系統的平衡。這種“對抗式”安全架構導致了“創造力與安全性無法兼得”的悖論——過度安全限制影響駕駛體驗,放松安全約束又存在事故風險。
4、其三,控制指令碎片化。各執行子系統(制動、轉向、驅動等)的安全指令難以統一調度。在緊急工況下,各子系統的安全指令之間可能相互沖突。例如,制動系統緊急制動的同時,轉向系統試圖緊急變道,兩者結合反而可能導致車輛失控。
5、2026年,中國科學院等團隊在《科學》雜志發表突破性成果,揭示靈長類大腦皮層并非由離散的“功能模塊”拼接而成,而是由一個統一的“pr-al對立分子梯度軸”所規定。該發現啟示我們:一個高效的安全系統,其核心能力并非源于對獨立“零件”的控制,而是源于對連續“場域”的動態平衡維持。
6、因此,亟需一種全新的智能駕駛安全架構,借鑒生命體調控復雜系統的“場域”法則,構建一個將感知、決策、控制統一在連續安全場域中的閉環架構,從根本上解決現有安全系統的“碎片化”和“外掛式”缺陷。本發明的技術構思受到中國古代象數哲學的啟發,結合現代自動駕駛安全技術而成。
技術實現思路
1、本發明的目的在于針對現有技術的不足,提供一種基于場域調控的智能駕駛全息安全方法及架構,以解決現有自動駕駛系統感知與決策割裂、安全校驗外掛、多執行子系統指令沖突等技術問題。
2、為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
3、一種基于場域調控的智能駕駛全息安全方法,包括以下步驟:
4、s1:感知場域構建步驟——將車載多模態傳感器采集的感知數據融合為統一的駕駛環境全息場域圖。所述全息場域圖包含障礙物勢場、車道約束勢場和目標路徑勢場的疊加信息。各勢場函數的權重系數根據駕駛場景動態調整。
5、s2:決策場域調控步驟——將所述全息場域圖輸入場域平衡控制器。所述控制器通過由指數運算、對數運算和差值運算構成的單一復合運算,計算當前駕駛態勢與預設安全穩態之間的偏差值,并生成調控指令。所述單一復合運算的函數形式為:安全態勢值h?=e^(風險偏差值)?-?ln(安全基準值)。
6、s3:控制場域執行步驟——根據所述調控指令,對各執行子系統進行統一調度,使車輛駕駛狀態回歸至所述預設安全穩態。
7、進一步地,安全態勢值h的調控閾值分為三級:當h>0.5且持續超過20毫秒時,觸發一級預警;當h>1.0時,觸發二級干預;當h>2.0時,觸發三級緊急制動。
8、本發明還提供一種用于執行上述方法的安全架構,包括感知場域構建層、決策場域調控層和控制場域執行層。決策場域調控層內置單一復合運算硬件模塊,指數運算電路通過坐標旋轉數字計算方法硬件實現,對數運算電路通過查找表硬件實現,差值運算電路為32位定點運算電路,整個硬件模塊的響應周期不超過50微秒。
1.一種基于場域調控的智能駕駛全息安全方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,步驟s2中所述單一復合運算采用如下函數:安全態勢值h?=?e^(風險偏差值)?-?ln(安全基準值),其中風險偏差值為當前感知風險等級與預設安全等級的差值,安全基準值為預設的穩態基準常數。
3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于,當所述安全態勢值h超過預設閾值時,所述場域平衡控制器生成增強抑制指令,觸發主動安全干預,所述主動安全干預包括降低車速、增大跟車距離、觸發緊急制動中的至少一種。
4.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,所述安全態勢值h的調控閾值分為三級:當h?>?0.5且持續超過20毫秒時,觸發一級預警,提示駕駛員注意;當h?>?1.0時,觸發二級干預,主動限制車速并增大跟車距離;當h?>?2.0時,觸發三級緊急制動,所有執行子系統以最高優先級響應。
5.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,步驟s1中所述障礙物勢場、車道約束勢場和目標路徑勢場的疊加信息通過人工勢場法實時計算,各勢場函數的權重系數根據駕駛場景動態調整。
6.一種基于場域調控的智能駕駛全息安全架構,用于執行權利要求1至5中任一項所述的方法,其特征在于,包括:
7.根據權利要求6所述的安全架構,其特征在于,所述決策場域調控層的單一復合運算硬件模塊中,指數運算電路通過坐標旋轉數字計算方法硬件實現,對數運算電路通過查找表硬件實現,差值運算電路為32位定點運算電路;整個硬件模塊的響應周期不超過50微秒。