自动驾驶系统容错系统架构的可靠性

高自治等级的自动驾驶功能在无驾驶员监督下运行。系统自身必须在硬件元件失效时提供合适的响应。这需要采用使用域ECU和以锁步模式运行的多核处理器的容错方法。当前为容错车载系统选择合适的架构颇具挑战。锁步CPU支持实现多数冗余或N取M（$M$oo$N$）架构。除结构冗余外，ECU架构中的多样性冗余对容错也至关重要。存在两类容错ECU架构组：含单个ECU（片上系统）的架构，以及由多个通信ECU组成的架构。单ECU系统实现更高可靠性，而多ECU系统因其更强的多样性冗余潜力，对相关性失效（如共因或级联失效）更为鲁棒。然而，不同类型架构如何影响系统可靠性尚不完全清楚。本工作旨在依据CPU与传感器数量、$M$oo$N$表达式以及硬件元件可靠性来设计架构。结果支持对不同架构类型进行直接比较。我们计算其可靠性并量化达成高安全要求所需的工作量。马尔可夫过程允许通过变化组件数量与失效率来比较传感器与CPU架构。目标是评估系统的生存概率与容错能力，并设计合适的传感器-CPU架构。结果表明系统架构强烈影响可靠性。然而，合适的系统架构必须在可靠性与自诊断之间权衡，而无多数冗余的并行系统无法提供这种权衡。