多样化的锁步技术使用两个独特的架构内核执行不同的指令来完成相同的整体任务，从而提高自动驾驶汽车的可靠性。
自动驾驶汽车 （AV） 代表了交通技术的重大进步，有望通过提供更安全、更高效和高度自动化的驾驶体验来重塑人们的出行方式。然而，随着自动驾驶汽车变得越来越复杂并且无需人工干预即可运行，确保其安全已成为一个关键问题。
微控制器 （MCU） 通常是自动驾驶汽车的核心，是这些系统的大脑。MCU 管理从数据处理到控制各种传感器、执行器和安全机制的所有内容。
随着自主系统变得越来越先进，MCU 的可靠性对于维护操作安全至关重要。即使是 MCU 中的一个小故障也可能导致系统范围的故障，使乘客和其他道路使用者处于危险之中。
锁步技术概述
MCU 中使用锁步架构，通过检测和纠正实时错误来提高系统可靠性。在 lockstep 系统中，两个或多个相同的 processing core 同时执行精确的指令。这些内核的输出会不断进行比较，以确保它们匹配。
内核之间的差异表示发生了错误，提示系统采取纠正措施。这种冗余可确保在影响系统性能之前捕获到微小故障，使其在自动驾驶汽车等安全关键型应用中特别有价值。
传统锁步
传统的锁步系统依赖于相同的内核并行执行相同的指令。为了保持一致性，将比较这些输出。
使用相同的内核执行相同的指令会使系统容易受到共模故障的影响。两个内核可能会同时遇到相同的故障，从而导致错误检测无效。
出现了更先进的解决方案，以克服传统锁步设计的局限性。
与依赖相同内核来检测错误的传统锁步架构不同，多样化锁步技术使用两个不同的内核，它们的工作方式不同。它们使用不同的架构和指令来完成相同的整体任务。
这种分集提供了卓越的错误检测能力，并有效地减少了共模故障。多样化的锁步技术非常适合安全性和可靠性至关重要的自动驾驶汽车。
多样化的锁步，提高安全性
车辆的电子控制单元 （ECU） 可以采用多种锁步技术，该单元管理自动驾驶系统中的实时数据处理和控制。当两个内核执行其任务时，系统会不断比较它们的输出。
如果两个内核的结果出现差异，则表示发生了错误。然后，系统可以采取纠正措施，例如关闭有故障的进程或切换到备份模式以维护安全。这种持续的故障检测对于自动驾驶汽车至关重要，因为自动驾驶汽车依靠 ECU 处理来自传感器、摄像头和其他输入的持续数据。
实时检测异常情况，即使在出现轻微的硬件或软件故障时，车辆也能安全运行。错误检测的实时性还意味着系统可以立即响应，防止潜在危险。
多样化的内核提高了容错能力，确保在影响车辆性能之前识别和解决细微或复杂的错误。这降低了系统故障的风险，这对于维护乘客和其他道路使用者的安全至关重要。通过减少共模故障和提高整体可靠性，多样化的锁步架构增强了自动驾驶汽车系统的稳健性，使其更安全、更可靠。
多样化锁步技术已经被集成到现代自动驾驶汽车的安全关键系统中。使用不同的锁步可以减少 ASIL-D 系统的开发工作。它在 ADAS 中非常宝贵，因为实时数据处理和故障检测对于安全运行至关重要。
通过改进错误检测和容错能力，该技术有助于确保自动驾驶汽车能够安全地在复杂环境（如高流量或恶劣天气）中行驶，使其在实际场景中更加可靠。
另一个关键优势是各种锁步处理器能够提高网络安全。设计和代码的多样性可以最大限度地减少黑客可能利用的潜在漏洞。
随着技术的发展，对锁步系统的持续研究可能会带来更复杂的错误检测和容错机制。随着处理能力和安全架构的进步，未来几代自动驾驶汽车将受益于更高的安全性和运营效率水平。