CN104859652A - 用于自动驾驶的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于自动驾驶的方法和系统。提供用于自动驾驶系统的控制驾驶特征的方法和系统。在一个实施例中，该方法包括：从第一传感器接收第一传感器信号；从第二传感器接收第二传感器信号；基于第一传感器信号和第二传感器信号中的至少一个选择性地确定驾驶者意图；以及基于驾驶者意图来控制驾驶特征。

Description

用于自动驾驶的方法和系统

技术领域

技术领域一般涉及车辆的自动驾驶，并且更具体来说，涉及基于多个输入传感器来控制车辆的自动驾驶。

背景技术

车辆可以配备有自动和/或半自动驾驶系统、实施例和/或特征。自动和/或半自动驾驶系统可以提供某些驾驶特征的自动驾驶控制，这减少操作所述驾驶特征所需的驾驶者互动。例如，当车辆在运行中时自动巡航控制系统可以由驾驶者启动并且可以维持选定的车辆速度。在另一个实例中，当车辆在运动中时自动车道跟踪系统可以由驾驶者启动并且可以维持车辆在车道内的位置。

在由自动驾驶系统进行自动控制的过程中，在一些情况下，当驾驶者认为系统正在控制特征时，自动驾驶系统可能留给驾驶者来控制驾驶特征。在此情况下，驾驶特征不由驾驶者或系统控制。在一些情况下，当驾驶者试图控制特征时，自动驾驶系统可能取得对驾驶特征的控制。在此情况下，自动驾驶系统所进行的控制可能阻挠驾驶者。

因此，需要提供用于改进车辆的自动驾驶系统的方法和系统。此外，本发明的其他所需特征和特性将从结合附图和以上技术领域和背景进行的以下详细描述和附图变得显而易见。

发明内容

在一个实施例中，提供一种用于自动驾驶系统控制驾驶特征的方法。该方法包括：从第一传感器接收第一传感器信号；从第二传感器接收第二传感器信号；基于第一传感器信号和第二传感器信号中的至少一个选择性地确定驾驶者意图；以及基于驾驶者意图来控制驾驶特征。

在另一个实施例中，提供一种用于控制驾驶特征的自动驾驶系统。该自动驾驶系统包括第一模块，该第一模块从第一传感器接收第一传感器信号、从第二传感器接收第二传感器信号并且基于第一传感器信号和第二传感器信号中的至少一个选择性地确定驾驶者意图。第二模块基于驾驶者意图来控制驾驶特征。

本发明包括以下方案：

1. 一种用于自动驾驶系统控制驾驶特征的方法，包括：

从第一传感器接收第一传感器信号；

从第二传感器接收第二传感器信号；

基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号中的至少一个选择性地确定驾驶者意图；以及

基于所述驾驶者意图来控制所述驾驶特征。

2. 如方案1所述的方法，其进一步包括：

基于所述驾驶者意图来确定操作状态和操作子状态中的至少一个；以及

其中所述控制所述驾驶特征是基于操作状态和操作子状态中的至少一个。

3. 如方案2所述的方法，其进一步包括：

基于操作状态和操作子状态中的至少一个产生驾驶者通知数据。

4. 如方案1所述的方法，其中从与转向系统相关的扭矩传感器接收第一传感器信号。

5. 如方案4所述的方法，其中从与转向系统相关的保持传感器接收第二传感器信号。

6. 如方案1所述的方法，其中从与转向系统相关的保持传感器接收第一传感器信号。

7. 如方案1所述的方法，其中所述确定驾驶者意图包括确定将起动超弛程序的驾驶者意图。

8. 如方案1所述的方法，其中所述确定驾驶者意图包括确定将完成超弛程序的驾驶者意图。

9. 如方案1所述的方法，其中所述确定驾驶者意图包括确定将响应自动驾驶系统的请求的驾驶者意图。

10. 如方案1所述的方法，其中所述确定所述驾驶者意图包括确定将允许所述自动驾驶系统控制所述特征的驾驶者意图。

11. 一种用于控制驾驶特征的自动驾驶系统，包括：

第一模块，所述第一模块从第一传感器接收第一传感器信号、从第二传感器接收第二传感器信号并且基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号中的至少一个选择性地确定驾驶者意图；以及

第二模块，所述第二模块基于所述驾驶者意图控制所述驾驶特征。

12. 如方案11所述的自动驾驶系统，其进一步包括：

第三模块，所述第三模块基于所述驾驶者意图确定操作状态和操作子状态中的至少一个；以及

其中所述第二模块基于所述操作状态和所述操作子状态中的至少一个控制所述驾驶特征。

13. 如方案12所述的自动驾驶系统，其中所述第三模块基于所述操作状态和所述操作子状态中的至少一个产生驾驶者通知数据。

14. 如方案11所述的自动驾驶系统，其中所述第一模块从与转向系统相关的扭矩传感器接收第一传感器信号。

15. 如方案14所述的自动驾驶系统，其中所述第一模块从与所述转向系统相关的保持传感器接收所述第二传感器信号。

16. 如方案11所述的自动驾驶系统，其中所述第一模块从与所述转向系统相关的保持传感器接收所述第一传感器信号。

17. 如方案11所述的自动驾驶系统，其中所述第一模块确定将起动超弛程序的所述驾驶者意图。

18. 如方案11所述的自动驾驶系统，其中所述第一模块确定将完成超弛程序的所述驾驶者意图。

19. 如方案11所述的自动驾驶系统，其中所述第一模块确定将响应所述自动驾驶系统的请求的所述驾驶者意图。

20. 如方案11所述的自动驾驶系统，其中所述第一模块确定将允许所述自动驾驶系统控制所述特征的所述驾驶者意图。

附图说明

下文将结合以下附图来描述示例性实施例，其中相同数字指代相同元件，并且其中：

图1是根据各种实施例的包括自动驾驶系统的车辆的功能方框图；

图2是示出根据各种实施例的自动驾驶系统的操作状态、操作子状态和过渡的状态图；

图3是示出根据各种实施例的自动驾驶系统的控制模块的数据流图；以及

图4是示出根据各种实施例的自动驾驶系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下详细描述实质上仅是示例性的而并不意欲限制应用和使用。此外，并不意欲受呈现在以上技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中的任何明确或暗示的理论限制。应理解，在附图中，对应的参考数字指示相同或对应的部分和特征。如本文所使用，术语模块指代任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备，单独地或组合地包括但不限于：特定应用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享、专用或集群）和内存、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能性的其他适合的部件。

现在参照图1，车辆10被示出为包括根据各种实施例的自动驾驶系统12。为了示例性目的，将在自动驾驶系统12的背景下论述本公开，该自动驾驶系统是控制车辆10的巡航速度和车辆10的转向位置的巡航控制系统。如可了解，本公开的各种实施例可以包括仅控制巡航速度、仅控制转向位置或者控制车辆10的任何其他自动驾驶特征的自动驾驶系统12。尽管本文所示的图描绘具有某些元件布置的实例，但是在实际实施例中可以存在额外的介入元件、设备、特征或部件。还应理解，图1仅是说明性的并且可以不按比例绘制。

如图所示，自动驾驶系统12包括通信地联接到一个或多个传感器16的控制模块14。传感器16感测各种车辆系统的可观测条件并且基于此产生传感器信号。在各种实施例中，至少一些传感器16感测车辆10的转向系统18的可观测条件。例如，传感器16包括感测施加到转向系统18的方向盘的扭矩（例如，通过驾驶者在逆时针方向或顺时针方向上转动方向盘）的扭矩传感器；以及感测根据一定模式（例如，通过驾驶者抓住并保持方向盘）施加到转向系统18的方向盘的接触（例如，通过电容的改变）的保持传感器。在各种实施例中，至少一些传感器16包括感测车辆10的踏板系统20的制动踏板和/或加速踏板的可观测条件的踏板位置传感器。例如，传感器16包括感测制动踏板的位置的制动踏板位置传感器；以及感测加速踏板的位置的加速踏板位置传感器。在各种实施例中，至少一些传感器16包括感测车辆10相对于车辆10行驶于其中的车道的可观测条件的车道位置传感器。

控制模块14进一步通信地联接到自动驾驶致动器22。致动器22在由车辆10的驾驶者启动时产生指示打开还是关闭控制系统的开/关信号、指示在控制系统打开时加速还是减速的加速/减速信号以及指示何时将车辆10的速度设置为所设定的速度的设置速度信号。

基于传感器信号和致动器信号，控制模块14产生对车辆10的一个或多个系统24至28的控制信号以自动化车辆10的驾驶特征。例如，控制模块14产生对车辆10的发动机系统24的控制信号以自动化车辆10的巡航速度（例如，以使得车辆10的速度保持在设定速度）。在另一个实例中，控制模块14产生对转向系统18的控制信号以自动化车辆10的转向位置（例如，以使得车辆10的位置保持在车道内的某个位置）。

在各种实施例中，控制模块14基于各种操作状态来自动化车辆10的巡航速度和车辆10的转向位置。如可了解，在各种实施例中，操作状态中的一个或多个可以包括一个或多个操作子状态。如图2中所示（并且继续参照图1），操作状态可以包括但不限于禁用状态30、启用状态32、接合状态34以及驾驶者控制状态36。当处于禁用状态30中时，自动驾驶系统12被禁用（例如，关闭）。当处于启用状态32中时，自动驾驶系统12被启用（例如，打开）但是并不主动地控制驾驶特征。当处于接合状态34中时，自动驾驶系统12主动地控制驾驶特征，诸如巡航速度和/或转向位置。当处于驾驶者控制状态36中时，由于确定的系统12的驾驶者误用使得自动驾驶系统12被禁用并且不可重新启用。

在各种实施例中，禁用状态30的操作子状态包括无故障状态38和故障状态40。当处于故障状态38中时，自动驾驶系统12由于故障而被禁用。当处于无故障状态40中时，自动驾驶系统12在没有任何故障的情况下被禁用。

在各种实施例中，接合状态34的操作子状态包括主动正常状态42、主动降级状态44、降级不返回状态46、超弛状态48以及结束状态50。当处于主动正常状态42中时，自动驾驶系统12被接合并且主动地控制驾驶特征（例如，巡航速度和转向位置）。当处于超弛状态48中时，驾驶者暂时地控制驾驶特征（例如，转向位置和/或巡航速度），并且自动驾驶系统12暂时地放弃控制驾驶特征（例如，转向位置和/或巡航速度），目的在于一旦驾驶者完成超弛则恢复控制。当处于主动降级状态44中时，自动驾驶系统12请求驾驶者暂时接管驾驶特征（例如，转向位置）的控制。当处于降级不返回状态46中时，自动驾驶系统12请求驾驶者无限期地接管驾驶特征（例如，转向位置）的控制。当处于结束状态50中时，自动驾驶系统12将车辆维持在安全状态（例如，停止）直到驾驶者采取控制。

控制模块14基于传感器信号和致动器信号管理操作状态和操作子状态之间的过渡。具体地，控制模块14使用传感器信号来确定驾驶者的意图（下文称为驾驶者意图）。控制模块14使用驾驶者意图连同其他标准（例如，基于致动器信号和/或传感器信号的标准）来在操作状态与操作子状态之间过渡。

例如，从接合状态34到禁用状态30的过渡可以基于驾驶者意图是否指示驾驶者已经响应（例如）请求以保持方向盘。在另一个实例中，从主动正常状态42到超弛状态48的过渡可以基于驾驶者意图是否指示驾驶者正在起动超弛程序。在又一个实例中，从超弛状态48到主动正常状态42或主动降级状态44的过渡可以基于驾驶者意图是否指示驾驶者已经完成超弛程序。在又一个实例中，从超弛状态48到主动正常状态42的过渡可以基于驾驶者意图是否指示驾驶者正允许自动驾驶系统12控制特征。在又一个实例中，从主动降级状态44或降级不返回状态46到禁用状态30的过渡可以基于驾驶者意图是否指示驾驶者是否响应来自自动驾驶系统12的请求以采取控制。在另一个实例中，从主动降级状态44到超弛状态48的过渡可以基于驾驶者意图是否指示驾驶者正响应来自自动驾驶系统12的请求以采取控制。

使得过渡基于驾驶者意图防止自动驾驶系统12在驾驶者意图超弛系统12时采取控制、防止自动驾驶系统12在驾驶者并未意图超弛系统12时允许驾驶者超弛系统12（例如，驾驶特征不受驾驶者或自动系统12控制）或者防止自动驾驶系统12在驾驶者完成超弛系统12之前采取控制驾驶特征。

在各种实施例中，控制模块14将驾驶者意图确定为起动超弛程序、完成超弛程序、响应来自自动驾驶系统12的请求以采取控制或者允许自动驾驶系统12控制特征中的至少一个。在各种实施例中，控制模块14基于来自至少两个传感器的至少两个传感器信号来确定驾驶者意图。至少两个传感器与车辆10的至少两个不同的部件相关。例如，控制模块14可以基于来自扭矩传感器的扭矩传感器信号和来自保持传感器的保持传感器信号来确定驾驶者意图。在另一个实例中，控制模块14可以基于来自扭矩传感器的扭矩传感器信号和来自制动踏板位置传感器的制动踏板位置信号来确定驾驶者意图。在又一个实例中，控制模块14可以基于来自保持传感器的保持传感器信号和来自制动踏板位置传感器的制动踏板位置信号来确定驾驶者意图。如可了解，本公开的各种实施例可以使用与至少两个不同的部件相关的至少两个传感器信号的任何组合而并不限于所呈现的实例。

使得驾驶者意图的确定基于至少两个传感器信号允许驾驶者意图的更精确的确定，例如在传感器信号中的一个或多个可能不精确的情况下。例如，接触传感输入可以感测靠近方向盘的电场，由于驾驶者的手和方向盘的电容的自然变化，使得在未保持时确定发生保持或者在驾驶者保持方向盘时确定未发生保持。在另一个实例中，方向盘上的扭矩传感器可能例如通过感测来自道路变化（例如坑洼）的反馈而不正确地感测驾驶者转向。

另外，取决于具体状态过渡的结果，使得自动驾驶系统12需要接触传感和扭矩传感来指示驾驶者意图例如以确定是否完成超弛可能更为精确。在另一个实例中，例如当请求驾驶者接管时，自动驾驶系统12仅依赖于接触传感信号或扭矩传感信号中的一个来指示驾驶者意图可能更为精确。使用多于一个传感器或者单独地使用每个传感器也可以取决于每个传感器在应用中的精确程度。

现在参照图3并且继续参照图1和2，数据流图示出自动驾驶系统12的控制模块14的各种实施例。根据本公开的控制模块14的各种实施例可以包括任何数量的子模块。如可了解，图3中所示的子模块可以被组合和/或进一步划分以便类似地管理驾驶特征或多个驾驶特征的控制。对控制模块14的输入可以从车辆10的传感器16和致动器22接收、从车辆10的其他控制模块（未示出）接收和/或由控制模块14的其他子模块（未示出）确定。在各种实施例中，控制模块14（图1）包括驾驶者意图确定模块60、操作状态确定模块62和特征控制模块64。

驾驶者意图确定模块60接收传感器信号66和对驾驶者采取控制的任何请求72作为输入。基于输入66至72，驾驶者意图确定模块60确定驾驶者意图74。例如，驾驶者意图确定模块60将驾驶者意图74确定为驾驶者超弛程序的起动、驾驶者超弛程序的完成、驾驶者响应请求以及允许自动驾驶系统12控制特征中的至少一个。

在各种实施例中，传感器信号66包括扭矩传感器信号和保持传感器信号，并且驾驶者意图74是关于转向系统18来确定。在这些实施例中，当扭矩传感器信号指示施加到转向系统18的扭矩（例如，高于阈值）并且保持传感器信号指示驾驶者保持住转向系统18的方向盘时，驾驶者意图确定模块60将驾驶者意图74确定为驾驶者超弛程序的起动。在这些实施例中，当扭矩传感器信号指示施加到转向系统18的零扭矩（或者低于阈值）或者保持传感器信号指示没有驾驶者保持住转向系统18的方向盘（例如电容小于阈值）时，驾驶者意图确定模块60将驾驶者意图74确定为驾驶者超弛程序的完成。

在这些实施例中，诸如当请求72指示使车辆10转向时，当扭矩传感器信号指示施加到转向系统18的扭矩（例如，高于阈值）或者保持传感器信号指示驾驶者保持住转向系统18的方向盘时，驾驶者意图确定模块60将驾驶者意图74确定为驾驶者响应特定请求。在这些实施例中，诸如当请求72指示保持方向盘的请求时，当扭矩传感器信号指示没有扭矩施加到转向系统18（例如，小于阈值）或者保持传感器信号指示驾驶者保持住转向系统18的方向盘时，驾驶者意图确定模块60将驾驶者意图确定为驾驶者响应特定请求。在此状况下，更重要的是搞错已经发生保持而非搞错尚未发生保持。

在这些实施例中，当扭矩传感器信号指示施加到转向系统18的零扭矩（或者低于阈值）并且保持传感器信号指示没有驾驶者保持住（例如，压力小于阈值）转向系统18的方向盘或者保持传感器信号指示驾驶者保持住（例如，压力高于阈值）转向系统18的方向盘（例如，驾驶者仅将手靠在方向盘上）时，驾驶者意图确定模块60将驾驶者意图74确定为允许自动驾驶系统12控制特征（例如，驾驶者仅将手靠在方向盘上）。如可了解，在其他实施例中，可以在其他情景中使用至少两个传感器信号来确定驾驶者意图74。因此，本公开并不限于所呈现的实例。

操作状态确定模块62接收驾驶者意图74、致动器信号76（例如，来自致动器22）和传感器信号78（例如，来自传感器16）作为输入。使用输入74至78，操作状态确定模块62确定当前的操作状态80并且在一些情况下确定当前的操作子状态82。例如，操作状态确定模块62基于参照图2描述的过渡标准来将当前的操作状态80确定为禁用状态30、启用状态32、接合状态34以及驾驶者控制状态36中的至少一个。当操作状态80被确定为禁用状态30时，操作状态确定模块62基于参照图2描述的过渡标准将当前的操作子状态82确定为故障状态40和无故障状态38中的至少一个。当操作状态80被确定为接合状态34时，操作状态确定模块62基于参照图2描述的过渡标准将当前的操作子状态82确定为主动正常状态42、主动降级状态44、转向超弛状态48、降级不返回状态46以及结束状态50中的至少一个。如果过渡到特定操作状态需要对驾驶者行动的请求，则产生请求72并产生通知数据83以激活通知设备（未示出）来向驾驶者通知请求72。

驾驶特征控制模块64接收操作状态80和/或操作子状态82作为输入。基于输入80至82，驾驶特征控制模块64产生控制信号84以控制驾驶特征或多个驾驶特征。在各种实施例中，驾驶特征控制模块64产生控制信号84来控制车辆10的巡航速度或者停止车辆10的巡航速度的自动控制。例如，当操作状态80是禁用状态30、启用状态32或驾驶者控制状态36时，驾驶特征控制模块64产生控制信号84（或停止产生控制信号84）以停止巡航速度的自动控制。在另一个实例中，当操作状态80是接合状态34时，评估操作子状态82以确定产生什么控制信号84。

在各种实施例中，驾驶特征控制模块64产生控制信号84以控制车辆10的转向位置或停止车辆10的转向位置的自动控制。例如，当操作状态80是禁用状态30、启用状态32或驾驶者控制状态36时，驾驶特征控制模块64产生控制信号84（或停止产生控制信号84）以停止转向位置的自动控制。在另一个实例中，当操作状态80是接合状态34时，评估操作子状态82以确定产生什么控制信号84。

进一步基于输入，驾驶特征控制模块64选择性地产生可以用来向驾驶者通知系统12中的可能故障和/或操作系统12中的故障的故障通知数据86。例如，当操作状态80是驾驶者控制状态36时，可以产生故障通知数据86以向驾驶者通知系统的误用。

现在参照图4并且继续参照图1至3，流程图示出根据各种实施例的可以由图1至3的自动驾驶系统12执行的自动驾驶控制方法。如鉴于本公开可以了解，方法内的操作的次序并不限于如图4中所示顺序执行，而是可以如适用和根据本公开的一个或多个不同的次序来执行。

如可以进一步了解，图4的方法可以被安排以便在车辆10的操作过程中的预定时间间隔运行和/或可以被安排以基于预定事件来运行。

在一个实例中，方法可以在100开始。在110接收来自至少两个传感器的传感器信号66。在120基于传感器信号66确定驾驶者意图74，例如如以上参照图2和3所论述。在130基于驾驶者意图74和/或其他标准来选择性地确定操作状态80和/或操作子状态82，例如如以上参照图2和3所论述。如果在140，操作状态80和/或操作子状态82的确定需要产生驾驶者通知，并且在150，通知数据是基于请求72（例如，将手放在方向盘上并且保持方向盘或者其他请求），则在160产生驾驶者通知数据86。方法在110继续接收传感器信号66并且分别在120和130确定驾驶者意图74、操作状态80和/或操作子状态82。

如果在140，操作状态80和/或操作子状态82的确定需要驾驶者通知，并且在150，驾驶者通知是用于不可恢复的故障，则在170产生指示故障的驾驶者通知数据86。随后，方法可以在180结束。

如果在140，操作状态80和/或操作子状态82的确定不需要驾驶者通知，则在190基于操作状态80和/或操作子状态82产生对驾驶特征的控制信号84。随后，方法可以在180结束。

虽然在以上详细描述中呈现至少一个示例性实施例，但是应了解，存在大量变体。还应了解，示例性实施例或多个示例性实施例仅是实例，而并不意欲以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，以上详细描述为本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的方便指导说明。应理解，在不脱离如随附权利要求和其法律等效物中阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (10)

1.一种用于自动驾驶系统控制驾驶特征的方法，包括：

从第一传感器接收第一传感器信号；

从第二传感器接收第二传感器信号；

基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号中的至少一个选择性地确定驾驶者意图；以及

基于所述驾驶者意图来控制所述驾驶特征。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

基于所述驾驶者意图来确定操作状态和操作子状态中的至少一个；以及

其中所述控制所述驾驶特征是基于操作状态和操作子状态中的至少一个。

3.如权利要求2所述的方法，其进一步包括：

基于操作状态和操作子状态中的至少一个产生驾驶者通知数据。

4.如权利要求1所述的方法，其中从与转向系统相关的扭矩传感器接收第一传感器信号。

5.如权利要求4所述的方法，其中从与转向系统相关的保持传感器接收第二传感器信号。

6.如权利要求1所述的方法，其中从与转向系统相关的保持传感器接收第一传感器信号。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述确定驾驶者意图包括确定将起动超弛程序的驾驶者意图。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述确定驾驶者意图包括确定将完成超弛程序的驾驶者意图。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述确定驾驶者意图包括确定将响应自动驾驶系统的请求的驾驶者意图。

10.一种用于控制驾驶特征的自动驾驶系统，包括：

第一模块，所述第一模块从第一传感器接收第一传感器信号、从第二传感器接收第二传感器信号并且基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号中的至少一个选择性地确定驾驶者意图；以及

第二模块，所述第二模块基于所述驾驶者意图控制所述驾驶特征。