自动驾驶软件中应用层软件的开发设计分析
自动驾驶软件中，除了大家经常听到的感知、规划、机器学习、车辆控制等外，还有一部分，虽然听起来没有算法那些高大上，但是对整车功能的体验，至关重要，那就是应用层软件，主要负责功能状态机和与整车的人机交互。
01.
功能状态机
功能状态机是指各项自动驾驶功能的运行状态机，比如车道偏离预警 lane departure warning (ldw)、自适应巡航 automated adapt cruise (acc)、高速智能领航辅助navigation on hipilot（noh）等等。
这些看起来仅仅是一些逻辑跳转，但是这些是感知、规划炫酷的前提，也就是说只有应用层检查相关的条件ok，才会启用相关功能，而且这一部分也非常复杂，因为每个功能都有一个状态机，而自动驾驶通常有十几个功能，意味着十几个状态机，有些还耦合。
下面以acc功能的状态机来讲讲，图1就是acc的状态机。
▲图1 acc功能的状态机
从图中可以看出acc功能分三个大的状态，分别为acc off、acc on、acc active。这个状态机仅仅是从acc的功能标准中摘取出来，各家主机厂考虑的点不同，会存在差异，但是整体框架肯定是一样的。
acc off到acc on
acc功能在初始化阶段，状态机是处于acc off状态，当软件完成初始化，各个模块完成就绪，并且没有任何异常，状态机会切到acc stand-by，意味着acc功能就绪，可以激活。
acc stand-by到acc active
这个状态的跳转是驾驶员按下了方向盘上的激活按键，按键信号通过网关透传到自动驾驶控制器，控制器在收到激活信号之后，检查当前条件是否满足，比如是不是相关的故障、关联件状态是否ok等，当跳转条件检测ok之后，状态就会条状到acc active，这会儿也就是进入了acc，车辆开始受控了，在acc active内部又有几种状态，包括速度控制和距离控制，这些是根据当前环境来自动切换的。
acc active到acc on
这个状态很好理解，就是驾驶员按了退出按键，或者是有一些功能抑制条件满足，比如：
1.作用在方向盘上的手力矩过大； 2.方向盘转角速率过大；
3.踩了制动踏板；
acc active到acc off或者acc on到acc off
这两种状态机的跳转，通常是由于软件检测到异常，导致功能不可用，比如有故障发生，或者是驾驶员突然解开安全带等等。
02.
人机交互
当前，大部分对比谁家自动驾驶更加厉害，通常是对比谁家的功能更牛逼，这是无可厚非的，但是人机交互也很重要，这关系到人们的驾驶体验，愿不愿意用这个功能，别用着用着就功能推出了，也没有任何提示。 人机交互主要包括仪表显示和语音提示。 仪表显示主要是包括道路、车模的显示，这里主要比的是谁家的更炫酷点，谁家的显示的更加准确，更有意思。
语音提示就更加好理解，比如当功能激活的时候，需要报acc功能已激活，当退出时，需要报功能已退出。当双目遮挡时，报当前双目遮挡，等等，这里也主要是一些逻辑性的东西，很繁琐，各种各样的语音提示。
03.
脱手检测
下面来看看大众id.4x的脱手检测功能是怎么设计的，首先从硬件上，方向盘配备了三区电容式传感器，可以探测接触在方向盘的位置，是手抓还是膝盖碰触，是左侧还是右侧，如下图所示。
▲图3大众id4的方向盘结构
方向盘脱手识别（hand off decetion)传感器检测电容值并发给e-box，j1158分析电容值信号得到驾驶员手握状态评估信号，并通过lin发送给网关，网关将hod电容值信号和手握状态评估信号发送给mfk/acc，mfk综合分析hod手握状态信号、方向盘扭矩信号和是否偏离车道等信号，判断是否发送报警信号“请接管方向盘”给仪表。
▲图4 大众id4的脱手检测逻辑
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下面以acc功能的状态机来讲讲，图1就是acc的状态机。
▲图1 acc功能的状态机
从图中可以看出acc功能分三个大的状态，分别为acc off、acc on、acc active。这个状态机仅仅是从acc的功能标准中摘取出来，各家主机厂考虑的点不同，会存在差异，但是整体框架肯定是一样的。
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acc active到acc on
这个状态很好理解，就是驾驶员按了退出按键，或者是有一些功能抑制条件满足，比如：
1.作用在方向盘上的手力矩过大； 2.方向盘转角速率过大；
3.踩了制动踏板；
acc active到acc off或者acc on到acc off
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人机交互
当前，大部分对比谁家自动驾驶更加厉害，通常是对比谁家的功能更牛逼，这是无可厚非的，但是人机交互也很重要，这关系到人们的驾驶体验，愿不愿意用这个功能，别用着用着就功能推出了，也没有任何提示。 人机交互主要包括仪表显示和语音提示。 仪表显示主要是包括道路、车模的显示，这里主要比的是谁家的更炫酷点，谁家的显示的更加准确，更有意思。
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