如何設(shè)計(jì)ADAS系統(tǒng)功能狀態(tài)機(jī)（一）

1.模塊概述

狀態(tài)機(jī)模塊的主要作用是跟蹤系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)特定的事件和條件進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。它可以根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)、車輛狀態(tài)和系統(tǒng)輸入來判斷當(dāng)前功能的可用性和執(zhí)行條件。狀態(tài)機(jī)模塊還能夠監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及時(shí)響應(yīng)來自駕駛決策或用戶的指令，并根據(jù)需要觸發(fā)相應(yīng)的功能執(zhí)行。

**狀態(tài)機(jī)模塊通過定義和維護(hù)一組狀態(tài)，以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件和行為，確保系統(tǒng)在不同的場(chǎng)景和條件下正確地執(zhí)行相應(yīng)的功能。**例如，當(dāng)檢測(cè)到前方車輛與本車距離過近時(shí)，F(xiàn)CW功能會(huì)被觸發(fā)，狀態(tài)機(jī)模塊會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯條件和行為來切換到相應(yīng)的預(yù)警狀態(tài)，并觸發(fā)聲音或振動(dòng)等警示措施。

狀態(tài)機(jī)模塊的設(shè)計(jì)需要考慮各個(gè)功能之間的優(yōu)先級(jí)、依賴關(guān)系和沖突情況。它需要具備靈活性和可擴(kuò)展性，以應(yīng)對(duì)不同的道路情況和交通場(chǎng)景。比如cat-in、cat-out情景、自動(dòng)變道時(shí)的變道空間判斷等等。同時(shí)，狀態(tài)機(jī)模塊還需要具備高效的算法和實(shí)時(shí)性能，以保證系統(tǒng)的快速響應(yīng)和可靠性。

總之，狀態(tài)機(jī)模塊在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中扮演著決策和控制的關(guān)鍵角色。通過有效地管理和控制各個(gè)功能的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和行為執(zhí)行，狀態(tài)機(jī)模塊能夠確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，它是實(shí)現(xiàn)ADAS功能的基礎(chǔ)模塊之一。

2.設(shè)計(jì)原理

狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)原理是基于狀態(tài)、事件和轉(zhuǎn)換的概念。狀態(tài)表示系統(tǒng)或功能在某一時(shí)刻的特定狀態(tài)，事件表示觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件，而轉(zhuǎn)換則表示狀態(tài)之間的切換過程。

首先，需要定義系統(tǒng)或功能的各個(gè)狀態(tài)。狀態(tài)可以是具體的行為狀態(tài)，也可以是抽象的控制狀態(tài)。每個(gè)狀態(tài)都代表了系統(tǒng)的一個(gè)特定方面或功能，例如“Standby”、“OFF”、“Parking”等。

接下來，定義觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件。事件可以是傳感器的觸發(fā)信號(hào)、用戶的輸入指令或系統(tǒng)內(nèi)部的條件判斷。通過檢測(cè)事件的發(fā)生，狀態(tài)機(jī)能夠判斷是否需要進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

然后，定義狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件和行為。轉(zhuǎn)換條件是判斷是否可以進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的邏輯條件，例如滿足一定的時(shí)間限制、特定的傳感器數(shù)據(jù)或用戶指令。轉(zhuǎn)換行為是在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)執(zhí)行的操作，例如觸發(fā)警報(bào)、調(diào)整車速或切換到下一個(gè)狀態(tài)。

為了更好地設(shè)計(jì)和管理狀態(tài)機(jī)，可以使用狀態(tài)表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。狀態(tài)表是一個(gè)表格，列出了系統(tǒng)的各個(gè)狀態(tài)和相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖則是通過節(jié)點(diǎn)和箭頭表示各個(gè)狀態(tài)和轉(zhuǎn)換，直觀地展示了狀態(tài)之間的關(guān)系和轉(zhuǎn)換規(guī)則。

EA示例 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

EA示例 狀態(tài)表

在設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)時(shí)，需要確保其特性，包括確定性、完備性和可達(dá)性。

• 確定性表示每個(gè)狀態(tài)都有明確的轉(zhuǎn)換規(guī)則，不會(huì)出現(xiàn)歧義或沖突。
• 完備性表示系統(tǒng)的所有可能狀態(tài)都被考慮到，并定義了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換規(guī)則。
• 可達(dá)性表示系統(tǒng)能夠從任意初始狀態(tài)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)，確保狀態(tài)機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。

通過使用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)原理，可以清晰地定義系統(tǒng)的各個(gè)狀態(tài)和轉(zhuǎn)換規(guī)則，確保系統(tǒng)在不同的條件下正確地執(zhí)行相應(yīng)的行為和功能。同時(shí)，狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)原理也為系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)提供了便利，使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)不斷變化的需求和環(huán)境。