CN104057956A - 自主式车辆的显示系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自主式车辆的显示系统和方法。提供了自动地控制车辆的操作的控制系统和方法。在一个实施例中，所述控制系统包括用于感测车辆外部的环境的外部传感器。处理器与外部传感器通信，并且构造成至少部分地基于车辆外部的感测到的环境来计算车辆的行车计划。所述处理器还构造成至少部分地基于车辆周围的感测到的环境来计算车辆的行车计划的置信度。所述控制系统还包括与处理器通信的显示器，所述显示器构造成从处理器接收数据并且显示所述行车计划和所述置信度中的至少一个的图示。

Description

自主式车辆的显示系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年2月6日提交的美国临时申请No.61／761301的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
技术领域总体上涉及车辆的自动控制，且更具体地涉及与车辆的自动控制相关的显示器和方法。
背景技术
已经开发了控制系统和相关方法以提供对车辆(例如机动车辆)的自动或自主控制。通过采用各种传感器来识别道路、在道路上导航以及避免与其他车辆碰撞，这些控制系统和方法允许车辆在道路上自主地驾驶。
通常，所述系统能够在至少自动模式和手动模式之间切换，在自动模式中计算装置控制所述车辆的操作，在手动模式中驾驶员控制车辆。在车辆的自动操作中出现错误时，控制系统可能需要切换到手动模式、或由驾驶员切换到手动模式。通常，所述切换可能发生在驾驶员毫不知情的情况下。而在其他时间，驾驶员必须确定系统何时发生错误，并且引起到手动模式的切换。
因此，期望提出一种控制系统和方法，其可通知驾驶员关于控制系统在自动模式中的操作。此外，通过随后的详细描述和所附权利要求书并结合附图以及上述技术领域和背景技术，本发明的其他期望特征和特点将是显而易见的。
发明内容
提供了一种用于自动地控制车辆的操作的控制系统。在一个示例性实施例中，所述控制系统包括用于感测车辆外部的环境的外部传感器。处理器与外部传感器通信，并且构造成至少部分地基于车辆外部的感测到的环境来计算车辆的行车计划。所述处理器还构造成至少部分地基于车辆周围的感测到的环境来计算车辆的行车计划的置信度。所述控制系统还包括与处理器通信的显示器，所述显示器构造成从处理器接收数据并且显示所述行车计划和所述置信度中的至少一个的图示。
提供了一种用于自动地控制车辆的操作的方法。在一个示例性实施例中，所述方法包括感测车辆外部的环境。所述方法还包括至少部分地基于车辆外部的感测到的环境来计算所述车辆的行车计划。至少部分地基于所述车辆周围的感测到的环境来计算所述车辆的行车计划的置信度。所述方法还包括显示所述行车计划和所述置信度中的至少一个的图示。
附图说明
在下文将结合以下附图来描述示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，并且在附图中：
图1是根据实施例的车辆的控制系统的框图；
图2是根据示例性实施例的具有平视显示器的挡风玻璃的内部视图，所述平视显示器显示具有轨迹图标的行车计划图标；
图3是根据示例性实施例的指示车辆处于直线轨迹上的轨迹图标的视图；
图4是根据示例性实施例的指示车辆向左转的轨迹图标的视图；
图5是根据示例性实施例的指示车辆向右转的轨迹图标的视图；
图6是根据示例性实施例的指示低感测距离的轨迹图标的视图；
图7是根据示例性实施例的指示中感测距离的轨迹图标的视图；
图8是根据示例性实施例的指示低置信度的轨迹图标的视图；
图9是根据示例性实施例的在平视显示器上的与道路的车道相一致的轨迹图标的视图；
图10是根据示例性实施例的指示车辆加速的轨迹图标的视图；
图11是根据示例性实施例的指示车辆保持大致恒定速度的轨迹图标的视图；
图12是根据示例性实施例的指示车辆减速的轨迹图标的视图；
图13是根据示例性实施例的指示高置信度、高感测距离以及车辆向左转的轨迹图标的视图；
图14是根据示例性实施例的指示中感测距离的轨迹图标的视图；
图15是根据示例性实施例的指示中置信度、高感测距离以及车辆向右转的轨迹图标的视图；
图16是根据示例性实施例的具有轨迹图标以及指示专注的驾驶员的专注度图标的行车计划图标的视图；
图17是根据示例性实施例的具有轨迹图标以及指示睡着的驾驶员的专注度图标的行车计划图标的视图；
图18是根据示例性实施例的具有轨迹图标以及指示分心的驾驶员的专注度图标的行车计划图标的视图。
具体实施方式
下面的详细描述本质上仅是示例性的，并不是为了限制本申请及其使用。此外，无意受到前面的技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。
参照附图，其中在所有的几个视图中，相同的附图标记表示相同的部件，在本文中示出了用于车辆102的自动操作的控制系统100。示例性实施例的车辆102是机动车辆(未单独地编号)。然而，控制系统100可以用于其他车辆，如本领域技术人员所熟知的。
示例性实施例的控制系统100包括处理器103，所述处理器103能够执行计算并且执行程序指令。所述处理器103可以是微处理器、微控制器、专用集成电路(“ASIC”)、或其他合适的装置。
所述车辆102包括用于推进的动力系104。如本领域技术人员熟知的，所述动力系104可以包括例如发动机(未示出)(例如，内燃发动机或电动马达)、变速器(未示出)、以及驱动车轮(未示出)。所述车辆102还包括转向机构106，所述转向机构106用于控制车辆102的行驶方向。所述车辆102可以还包括制动装置108，所述制动装置108用于减慢以及停止车辆102。仅以框图形式示出了所述动力系104、转向机构106以及制动装置108，而没有进一步详细描述，这是因为这些机构的实施方式是多种多样的并且为本领域技术人员所熟知。
所述控制系统100与所述动力系104、转向机构106以及制动装置108通信，以自动地控制这些机构104、106、108的操作，并因此控制车辆102的操作。更具体地说，所述处理器103与所述动力系104、转向机构106以及制动装置108通信。所述处理器103执行一个或多个程序，并且根据所述一个或多个程序来控制所述动力系104、转向机构106以及制动装置108的操作。例如，所述处理器103可以使车辆102加速、减速、保持速度、转弯、和／或停止。此外，本领域技术人员可以意识到可由所述处理器103和/或控制系统100控制的对所述车辆102进行操作的其他方面。
所述控制系统100包括至少一个外部传感器110。所述至少一个外部传感器110感测车辆外部的环境。例如，所述至少一个外部传感器110可以感测道路、道路上的标识、车辆102附近的其他车辆或物体、和／或路面标志。在示例性实施例中，所述控制系统100包括多个外部传感器110。所述外部传感器110可以是摄像机、雷达传感器、超声波换能器、或本领域技术人员熟知的其他合适的感测机构。
示例性实施例的控制系统100还包括全球定位系统(“GPS”)接收器112。所述GPS接收器112能够确定车辆102的位置。具体地说，通过接收来自多个在轨卫星的信号以及根据信号之间的差异来计算所述位置，所述GPS接收器112确定所述车辆102在地面上的位置，这是众所周知的。
所述处理器103与外部传感器110通信。因此，所述处理器103接收来自外部传感器110的与车辆102外部的环境相关的数据。所述处理器103利用所述数据来确定道路位置和道路上的标识(例如，车道分割线)、车辆102附近的其他车辆或物体的位置、其他车辆或物体的速度、和／或路面标识(例如，限速标志、停车标志、禁止驶入标志等)。
车辆102外部的不同环境条件可能影响外部传感器110的感测距离。例如，雾、雨、光照不足、和／或其他因素可能减少感测距离。因此，所示实施例的处理器103被构造成至少部分地基于车辆外部的感测到的环境来确定感测距离。也就是说，所述处理器103可以确定每个外部传感器110可以“看到”多远。
示例性实施例的处理器103还与所述GPS接收器112通信。因此，所述处理器103接收与车辆102在地面上的位置相关的数据。
示例性实施例的控制系统100还包括输入装置114和显示器116，它们都与所述处理器103通信。所述输入装置114接收来自用户(例如车辆102的驾驶员)的输入。所述输入装置114可被实施为键盘(未单独示出)、麦克风(未单独示出)、与所述显示器116相关的触摸屏层、或者接收来自用户的数据和／或命令的其他合适装置。当然，也可以采用多个输入装置114。
所述显示器116提供可视信息给车辆102的驾驶员和／或其他用户。在一个实施例中，如图2所示，所述显示器116被实施为平视显示器(“HUD”)(未单独编号)，所述平视显示器投影或以其他方式实现在车辆102的挡风玻璃200上。在其他实施例中(未示出)，所述显示器116被实施为位于车辆102的控制台或仪表板中的平板显示器。本领域技术人员可以想到其他技术以将显示器116实现车辆102中。
再次参考附图1，所述控制系统100构造成至少部分地基于车辆102外部的感测到的环境来计算车辆102的行车计划。更具体地说，在示例性实施例中，所述处理器103构造成至少部分地基于车辆102外部的感测到的环境来计算车辆102的行车计划。甚至更具体地说，所述处理器103构造成至少部分地基于外部传感器110所提供的车辆102外部的感测到的环境和所述GPS接收器112所提供的车辆102的位置来计算车辆102的行车计划。换言之，所述处理器103基于车辆102外部的感测到的环境和车辆102的位置来确定行驶方向、轨迹、速度、转弯运动、变换车道运动、和其他必要的“决定”。所述处理器103还可以利用由用户通过所述输入装置114或其他技术提供的目的地位置来确定车辆102的行车计划。
如上所述，所述处理器103与动力系104、转向机构106以及制动装置108通信并且控制所述动力系104、转向机构106以及制动装置108。因此，可以根据所述处理器103所确定的行车计划来控制所述动力系104、转向机构106以及制动装置108。
示例性实施例的控制系统100还包括内部传感器118。所述内部传感器118可被实施为摄像机(未单独示出)，所述摄像机构造成感测车辆102的驾驶员。当然，可以采用多个内部传感器114。此外，还可以采用除了摄像机之外的内部传感器114。
所述内部传感器118与所述处理器103通信，使得所述处理器103接收内部传感器118所产生的信号以及与所述信号相关的数据。然后，所述处理器103可以计算驾驶员的专注度状态，以下称为专注度状态。例如，所述处理器103可以确定驾驶员是否警觉并且集中注意力在道路上、驾驶员是否警觉并且分心、或者驾驶员是否睡着。当然，根据由所述处理器103从内部传感器118接收到的信号，所述处理器103可以计算其他和／或不同的专注度状态。
示例性实施例的处理器103构造成计算行车计划的置信度和／或控制系统100的整体性能。清楚地说，所述置信度是与所述控制系统100针对车辆的行车计划作出的预测有多么“可靠”或“可信”相关的值。许多因素可以用于计算所述置信度。这些因素可以包括但不限于，感测距离、道路上的标识的质量、感测到的环境和车辆102的位置之间的相关性(或缺乏相关性)、从外部传感器110接收的信号的可靠性、从GPS接收器112接收的信号的可靠性、和／或驾驶员的专注度状态。
如上所述，所述显示器116构造成从所述处理器113接收数据，并且显示信息给车辆102的驾驶员和／或其他用户。例如，如图2所示，所述显示器116可以用于显示车辆的速度201。所述显示器116还可以构造成显示行车计划的图示，以下称为行车计划图标202。在图2和本文的其他附图中示出了行车计划图标202。
所述行车计划图标202可以包括轨迹图标204。所述轨迹图标204包括由所述处理器103确定的车辆102的计划行车方向，即计划轨迹。图2-5中所示出的每个轨迹图标204包括三个梯形(没有单独编号)。然而，其他数量和形状可以用于所述轨迹图标204。在图2-5所示的实施例中的梯形可以在一个方向或另一方向上倾斜以指示车辆102的计划轨迹。例如在图3中，所述轨迹图标204包括三个等腰梯形以指示车辆102在直线轨迹上。在图4中，所述轨迹图标204包括三个向左倾斜的非等腰梯形以指示所述车辆102将向左转。在图5中的所述轨迹图标204包括向右倾斜的非等腰梯形以指示所述车辆102将向右转。
所述轨迹图标可以用于传递除了车辆102的轨迹之外的信息。例如，在轨迹图标204中梯形的数量可以取决于一个或多个因素。在图2-7所示的示例性实施例中，梯形的数量可以取决于外部传感器110的感测距离。作为例子，如在图2-5所示的，三个梯形可以用于长感测距离，即大于第一预定值的感测距离。对于短感测距离，即小于第二预定值的感测距离(所述第二预定值小于第一预定值)，如图6所示，一个梯形可以用作所述轨迹图标204。对于中感测距离，即在第一和第二预定值之间的感测距离，如图7所示，可以采用两个梯形。
在其他实施例(未示出)中，包含在所述轨迹图标204中的梯形的数量可以指示置信度。然而，在一些实施例中，根据梯形是“填充的”还是“空心的”而将置信度传递给驾驶员或其他用户。例如，如果所有三个梯形都是填充的，那么轨迹图标204指示高置信度。如果其中两个梯形是实心的而一个梯形是空心的，那么所述轨迹图标204指示小于高置信度的中置信度。特别地如图8所示，如果一个梯形是实心的而两个梯形是空心的，那么所述轨迹图标204指示低置信度。当然，替代性的画阴影、着色、或其他图示技术可以用于传递置信度给驾驶员或其他用户。
通过将感测距离和／或置信度传送给车辆102的驾驶员，驾驶员被通知了由控制系统100进行的车辆102的自动操作的运行。具体地，该信息可以警示驾驶员：即将需要接管车辆102从自动模式到手动模式的操作。在一个示例中，这可使得驾驶员能够防止控制系统100意外地不适当地驾驶车辆102。在另一个示例中，这在控制系统100请求驾驶员执行这种接管时可以减少驾驶员所感受到的警告。此外，通过将感测距离和／或置信度的信息集成到所述轨迹图标204中，所述显示器116更简洁，并且使得驾驶员更少分心。
如图9所示，从车辆102的驾驶员的视角来看，在HUD中，所述行车计划图标202的梯形可以确定尺寸和位置成与道路的行驶车道大致相一致。因此，所述驾驶员可以更容易地看到车辆102的计划行驶方向，因为横跨车道标识的梯形指示车道的变更。然而，在其他实施例中，所述梯形可以不与道路的车道相一致。
所述行车计划图标202还可以用于传达所述车辆102的速度变化。在图10-12所示的示例性实施例中，当相一致地显示在HUD上时，每个梯形的高度代表大约两秒中所行驶的距离。因此，图10所示的行车计划图标102示出了处于加速的车辆102，图11示出了处于恒定速度的车辆102，图12示出了处于减速的车辆102。当然，在另一实施例中，每个梯形的高度可以代表在不同时间段中所行驶的不同距离。
也可以在没有图2-12所示的梯形的情况下实现所述轨迹图标204。例如，图13-15示出了具有三角形1300和虚线段1301的轨迹图标204。然而，可以替代性地使用其他形状，例如车辆的形状。图13中的轨迹图标204包括转向左侧的三段1301，每段1301具有宽的宽度。具体地，该段1301的左转指示车辆102将向左转弯，存在三段1301指示高感测距离，并且三段1301的宽的宽度指示高置信度。图14中的轨迹图标204包括处于直线对齐的两段1301，每段1301具有宽的宽度。使用两段1301而不是三段则指示中感测距离，两段1301的宽的宽度指示中置信度。图15中的行车计划图标102包括转向右侧的三段1301，其中两段1301具有宽的宽度而一段1301具有窄的宽度。具体地，该段1301的右转指示车辆102将向右转弯，使用三段1301指示高感测距离。然而，具有窄的宽度的一段1301指示中置信度。
在另一示例性实施例(未示出)中，可以通过将多个段布置成类似于车道标识来实现所述轨迹图标204。例如，所述轨迹图标204可以包括模拟道路的侧车道分割线的两条实线，并在两条实线中插入模拟中心车道分割线的虚线。根据置信度可以改变某些段的不透明度和／或颜色。此外，由所述段生成的线可以弯曲以匹配道路的曲线。
如上所述，处理器103和内部传感器118构造成计算驾驶员的专注度状态。在控制系统100的一个示例性实施例中，所述显示器进一步构造成将驾驶员的专注度状态作为行车计划图标202的一部分来显示。可以通过专注度图标1600来表示所述专注度状态，如图16-18的示例性实施例所示的。更具体地，图16表示所述驾驶员专注于车辆102的操作和／或道路。图17表示所述驾驶员可能睡着了。图18表示所述驾驶员是清醒的，但是注意力从操作车辆102离开。当然，图16-18所示的专注度图标1600在本质上仅仅是示例性的，并且可以利用其它技术来表示驾驶员的专注度状态。
通过向车辆102的驾驶员显示专注度图标1600，所述驾驶员被通知了所述控制系统100是否已经检测到驾驶员是专注的或不是专注的，这可以影响置信度。例如，如果所述驾驶员专注于操作车辆102，但是所述控制系统100的显示器116指示驾驶员注意力不集中，那么驾驶员可以更好地理解所述控制系统100请求接管车辆102从自动操作到手动操作的原因。此外，可以警示所述驾驶员，需要维修控制系统100。而且，当已经不看路面达一段时间的驾驶员正在试图将车辆102的控制权交给所述控制系统时，驾驶员可以更好地理解所述控制系统100何时准备好接管车辆102的控制。此外，所述驾驶员可以从所述专注度图标1600获悉所述系统100认为什么是驾驶员的注意力不集中。
虽然已经在上述详细描述中提出了多个示例性实施例，但是应当理解的是，还存在大量的进一步变形。还应当理解的是，示例性实施例仅仅是示例，并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或构造。更确切地说，上述详细描述将向本领域技术人员提供用于执行一个或多个示例性实施例的方便的路线图。应当理解的是，在不脱离在所附权利要求及其法律等同物中所阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置作出各种改变。

Claims (19)

1.一种用于自动地控制车辆的操作的方法，所述方法包括：
感测车辆外部的环境；
至少部分地基于所述车辆外部的感测到的环境来计算所述车辆的行车计划；
至少部分地基于所述车辆周围的感测到的环境来计算所述车辆的行车计划的置信度；以及
显示所述行车计划和所述置信度中的至少一个的图示。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：显示所述行车计划和所述置信度两者的图示。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：感测所述车辆的驾驶员，以及计算所述驾驶员的专注度状态。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：显示所述驾驶员的专注度状态的图示。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：至少部分地基于所述车辆外部的感测到的环境来确定感测距离。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：显示所述感测距离的图示。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：借助于全球定位系统(“GPS”)接收器来确定所述车辆的位置，并且其中，所述计算所述车辆的行车计划至少部分地基于所述车辆外部的感测到的环境和所述车辆的位置而定。
8.一种用于自动地控制车辆的操作的控制系统，所述控制系统包括：
外部传感器，所述外部传感器用于感测车辆外部的环境；
与所述外部传感器通信的处理器，所述处理器构造成至少部分地基于所述车辆外部的感测到的环境来计算所述车辆的行车计划、以及至少部分地基于所述车辆周围的感测到的环境来计算所述车辆的行车计划的置信度；以及
与所述处理器通信的显示器，所述显示器构造成从所述处理器接收数据以及显示所述行车计划和所述置信度中的至少一个的图示。
9.如权利要求8所述的控制系统，其中，所述显示器构造成显示所述行车计划和所述置信度两者的图示。
10.如权利要求8所述的控制系统，还包括GPS接收器，所述GPS接收器用于确定所述车辆的位置，并且其中，所述控制系统构造成至少部分地基于所述车辆周围的感测到的环境和所述车辆的位置来计算所述车辆的行车计划。
11.如权利要求8所述的控制系统，还包括内部传感器，所述内部传感器用于感测所述车辆的驾驶员，并且其中，所述控制系统计算所述驾驶员的专注度状态。
12.如权利要求11所述的控制系统，其中，所述显示器构造成显示所述驾驶员的专注度状态的图示。
13.一种车辆，包括：
动力系，所述动力系用于推进所述车辆；
转向机构，所述转向机构用于控制所述车辆的行驶方向；
与所述动力系和所述转向机构通信的控制系统，所述控制系统用于自动地控制所述车辆的操作；
所述控制系统包括外部传感器，所述外部传感器用于感测车辆周围的环境；
所述控制系统包括与所述外部传感器通信的处理器，所述处理器构造成至少部分地基于所述车辆周围的感测到的环境来计算所述车辆的行车计划、以及至少部分地基于所述车辆周围的感测到的环境来计算所述车辆的行车计划的置信度；以及
所述控制系统包括与所述处理器通信的显示器，所述显示器构造成从所述处理器接收数据、以及显示所述行车计划和所述置信度中的至少一个的图示。
14.如权利要求13所述的车辆，其中，所述显示器构造成显示所述行车计划和所述置信度两者的图示。
15.如权利要求13所述的车辆，其中，所述控制系统还包括GPS接收器，所述GPS接收器用于确定所述车辆的位置，并且其中，所述控制系统构造成至少部分地基于所述车辆周围的感测到的环境和所述车辆的位置来计算所述车辆的行车计划。
16.如权利要求13所述的车辆，其中，所述控制系统还包括内部传感器，所述内部传感器用于感测所述车辆的驾驶员，并且其中，所述控制系统计算所述驾驶员的专注度状态。
17.如权利要求16所述的车辆，其中，所述显示器构造成显示所述驾驶员的专注度状态的图示。
18.如权利要求14所述的车辆，其中，所述处理器构造成至少部分地基于所述车辆外部的感测到的环境来确定感测距离。
19.如权利要求14所述的车辆，其中，所述显示器构造成显示感测距离的图示。
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