CN104890595B - 在自动驾驶车辆中预测自动驾驶可用时间的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种在具有自动驾驶能力的车辆中预测自动驾驶可用时间的方法和设备，包括配置为获得车辆周围环境信息的远程传感器和配置为确定车辆动态参数的车辆动态传感器。还提供包括此设备的车辆。该设备包括以下中的至少一个：提供具有关联信息的地图数据的定位装置；能规划路线的路线规划装置；和实时信息获取装置，获得交通信息和天气信息中的至少一种。可用时间基于规划的路线和车辆周围环境信息、车辆动态参数、与相关信息有关的地图数据、与规划路线相关的实时交通信息和实时天气信息中的至少一种被计算。计算出的时间被输出至设置在车辆中的人机界面。

Description

在自动驾驶车辆中预测自动驾驶可用时间的设备和方法
技术领域
本文的实施例涉及一种用于在具有自动驾驶能力的车辆中预测自动驾驶可用时间的设备和方法，以及一种包括该设备的具有自动驾驶能力的自动车辆。
背景技术
自动驾驶车辆技术(automotive vehicle technology)的一个迅速发展的领域是自动或半自动驾驶能力领域。这通过引入用于感应车辆参数和周围环境的传感器和用于控制不同车辆功能性(例如转向、油门控制(throttling)、制动)的致动器而成为可能。增加的车载数据处理能力与这些传感器和致动器结合，从而使自动或半自动驾驶能力成为可能。
当车辆以自动模式行驶时，表示不需要驾驶者执行操作，车辆通常取决于作为输入的多个数据源以执行自动驾驶，例如周围车辆的检测、行车车道、障碍物、来自导航系统的数据等等。然而，假如一个或更多个输入不可用，就可能没有足够的信息来执行自动驾驶。在这样的情况下，可能需要驾驶者帮助从而保证行车安全。
在先文献US 8433470涉及一种用于显示自动驾驶系统的内部状态的用户界面。在由自动驾驶车辆的控制计算机识别的紧急情况事件中，它可通过多种方式立即将此信息传至乘员。例如，如果控制计算机不再能安全地控制车辆，发光指示器可改变颜色，以通知用户需要立即接管方向盘。控制计算机也可发送声音警报至乘员，指示有紧急情况以及乘员需要接管方向盘。控制计算机可进一步地使用相机扫描乘员眼睛和/或其他特征。如果控制计算机确定眼睛闭合或身体躺倒(例如乘员在睡觉或受药物或酒精影响)，控制计算机可对车辆采取紧急控制并使用声音警报唤醒或以别的方式唤起驾驶者的注意。
然而，在自动驾驶期间车辆驾驶者可能期望使用车辆以自动模式行驶的时间，并且驾驶者不需要执行操作而可以执行其他活动，例如休息、阅读、看电影或类似。否则一旦被占用，视情况而定，当然影响车辆驾驶者的为响应采取车辆手动控制的要求的准备。
另一在先文献US 5774069涉及一种可使具有自动驾驶模式的车辆在期望点处从自动驾驶模式切换至手动驾驶模式的自动驾驶控制单元。假定车辆即将以手动驾驶行驶的计划位置(期望点)处为自动驾驶车道的安全区，例如道路交叉枢纽(interchange)。基于来自多种传感器的检测信号，自动驾驶控制器控制致动器实施自动驾驶。设置转换开关以在自动驾驶和手动驾驶之间切换。当车辆以自动驾驶模式行驶时，车辆的当前位置基于来自GPS的信号被持续地测出，并且车辆速度根据来自车辆速度传感器的信号被核对。在核对位置和车辆速度后，根据下列信息计算到达目的地的预期时间，即应将驾驶改为手动驾驶的预定位置(期望点)。根据完成切换至手动驾驶的切换时间来确定操作转变开关的时间，并且在警告显示器上显示信息以促使驾驶者操作开关。在一个实施例中，考虑指定的切换时间，判断是否在车辆到达目的地之前能完成从自动驾驶模式到手动驾驶模式的切换，并且根据判断结果采取适当措施，从而在期望点处可靠地转换至手动驾驶。
然而，尽管及时提醒驾驶者可靠地转换至手动模式，但是在警告显示器显示的促使驾驶者操作转换开关的信息还是可能不被由其它事情占用的驾驶者警惕，由此影响车辆驾驶者的为响应采取车辆手动控制的要求的准备状态。
发明内容
这里的实施例目的是提供一种用于在具有自动驾驶能力的车辆中预测自动驾驶可用时间的改进设备，所述车辆包括：配置为获得车辆周围环境信息的远程传感器；和配置为确定车辆动态参数的车辆动态传感器，当车辆以自动模式行驶时为车辆驾驶者提供计划和使用时间的改进能力。
这通过如下设备提供，该设备进一步地包括以下的至少其中一个：配置为提供具有相关速度限值和道路基础设施信息的地图数据的定位装置；路线规划装置；以及用来获得实时信息的装置，实时信息包括实时交通信息和实时天气信息中的至少一种，以及还有：配置为基于规划路线和车辆周围环境信息、车辆动态参数、具有相关速度限值和道路基础设施信息的地图数据、与规划的路线相关的实时交通信息和实时天气信息中的至少一种以计算自动驾驶可用时间的处理器，以及配置为向车辆乘员室输出沿规划路线的计算出的自动驾驶可用时间的人机界面。
提供计算出的自动驾驶可用时间和配置为向车辆乘员室输出沿规划路线的计算出的自动驾驶可用时间的人机界面能使车辆的驾驶者在自动驾驶期间放心地使用可用时间并计划在驾驶期间可能的活动，使得在计算出的自动驾驶可用时间期满时准备好响应采取手动控制车辆的请求。
根据第二方面，所述处理器进一步配置为计算从自动驾驶到手动驾驶移交所需要的移交时间，以及将该计算出的移交时间包括在自动驾驶可用时间的计算中。
将计算出的移交时间包括在自动驾驶可用时间的计算中的设置进一步保证了自动驾驶可用时间不能少于从自动驾驶到手动驾驶移交所需的时间，进而保证车辆驾驶者不会承受向手动驾驶的紧迫的和潜在的危险转变。
根据第三方面，处理器配置为至少基于道路基础设施信息、实时交通信息和实时天气信息计算自动驾驶的可用时间。
至少基于道路基础设施信息、实时交通信息和实时天气信息计算自动驾驶的可用时间的设置形成用于进行自动驾驶可用时间的充分计算的综合基础。
根据第四方面所提供，处理器进一步配置为基于经认证的允许在其上自动驾驶的路段计算自动驾驶的可用时间。
基于经认证的允许在其上自动驾驶的路段计算自动驾驶的可用时间的设置形成用于进行自动驾驶可用时间的充分计算的证实过的基础。
根据第五方面，用于获得实时信息的装置，当存在时，包括用于通过车辆乘员的用于获得实时信息的一个或更多个便携式通信设备通信的界面。
用于通过车辆乘员的用于获得实时信息的一个或更多个便携式通信设备通信的界面的设置既能实现更简单和更节约成本的设备，也能可选地提供众多的用于获取实时信息的备用通道。
根据第六方面，用于获得实时信息的装置，当存在时，包括用于实施用于获得实时信息的车辆-车辆和车辆-基础设施通信中的至少一种的界面。
用于实施用于获得实时信息的车辆-车辆和车辆-基础设施通信中的至少一种的界面的设置可实现用于获得与当前周围环境高度相关的实时信息的有效设备。
这里进一步的实施例的目的是提供一种用于在具有自动驾驶能力的车辆中预测自动驾驶可用时间的方法，该车辆包括：配置为获得车辆周围环境信息的远程传感器；以及配置为确定车辆动态参数的车辆动态传感器。
这通过以下方法提供，该方法包括以下步骤中的至少一个：使用定位装置提供具有相关速度限值和道路基础设施信息的地图数据；使用路线规划装置实施路线规划；和获得实时信息，包括实时交通信息和实时天气信息中的至少一种，以及以下步骤：使用处理器基于规划的路线和车辆周围环境信息、车辆动态参数、具有相关速度限值和基础设施信息的地图数据、与规划的路线相关的实时交通信息和实时天气信息中的至少一种计算自动驾驶可用时间，和向设置在车辆乘员室内的人机界面输出计算出的沿规划路线的自动驾驶可用时间。
计算自动驾驶可用时间和向设置在车辆乘员室中的人机界面输出计算出的沿规划路线的自动驾驶可用时间能使车辆的驾驶者在自动驾驶期间放心地使用可用时间并计划在驾驶期间可能的活动，使得在计算出的自动驾驶可用时间期满时准备好响应采取手动控制车辆的请求。
根据最后一个方面，提供包括如上所述的用于预测自动驾驶可用时间的设备的具有自动驾驶能力的自动驾驶车辆。
包括配置为计算自动驾驶可用时间和向车辆乘员室输出计算出的沿规划路线自动驾驶可用时间的设备的自动驾驶车辆能使车辆驾驶者在自动驾驶期间放心地使用可用时间并计划在驾驶期间可能的活动，使得在计算出的自动驾驶可用时间期满时准备好响应采取手动控制车辆的请求。
附图说明
下面，将仅参考附图通过示例更详细地描述这里的实施例，其中
-图1是根据这里的实施例的用于在具有自动驾驶能力的车辆中预测自动驾驶可用时间的设备的示意图。
-图2是根据这里的实施例的配置为向车辆乘员室输出计算出的沿规划路线的自动驾驶可用时间的人机界面的示意图。
-图3是根据这里的实施例的沿规划路线的道路基础设施、交通和天气状况的示意图。
从下面的结合附图考虑的具体描述，这里的实施例的其他对象和特征也将变得明了。应当理解的是，然而，附图仅设计用于例证的目的且不用作本文限定的解释，附加权利要求应参考附图。应当进一步地理解图像并非必然是按比例画出且，除非另外指出，其仅用于概念地说明本文描述的结构和程序。
具体实施方式
总的来说，如图1所示，这里的实施例涉及一种用于在具有自动驾驶能力的车辆2中预测自动驾驶可用时间的设备1，车辆2包括：配置为获得车辆周围环境信息4的远程传感器3；以及配置为确定车辆动态参数6的车辆动态传感器5。
具有自动驾驶能力的车辆2将包括用于控制无人自动驾驶的车辆控制器(未示出)。车辆控制器将例如遵循到最终目的地的路线，并控制车辆2以使车辆2能以无人方式沿着到最终目的地的路线执行自动驾驶。通常，当固定或可移动的障碍物存在于到最终目的地的路线上时，车辆控制器将使用车辆远程传感器系统3，例如一个或更多个雷达(无线电探测和测距)(RADAR)传感器，激光雷达(LIDAR)传感器，镭射(LASER)传感器，超声传感器，红外传感器，图像传感器，或它们的任意组合来检测物体。之后车辆控制器将控制车辆致动器(未示出)，例如转向、制动和油门致动器以避开检测到的障碍物，或临时地暂停车辆2行驶以避免撞上检测到的障碍物。
自动行驶车辆控制器也可包括或配置为控制子系统，例如巡航控制系统，即所谓的ACC(自适应巡航控制)系统，该系统在例如雷达传感器的辅助下监测车辆的前面区域，且自动调整与前方车辆的距离，所述子系统还例如是自动车道保持系统和这些系统的组合。
设备1进一步地包括以下中的至少一个：定位装置7，配置为提供具有相关速度限值和道路基础设施信息的地图数据；路线规划装置8；以及用来获得实时信息9的装置，实时信息9包括实时交通信息9a和实时天气信息9b中的至少之一。
定位装置7当存在时，如上所述，配置为提供具有相关速度限值和道路基础设施信息的地图数据。定位装置可包括导航系统，例如全球定位系统(GPS)或对等物。
路线规划装置8，当存在时，由设备1提供，从而可由车辆2的驾驶者、交通控制中心、后勤中心等规划要行驶的路线。路线规划可使用设置在车辆2的车辆乘员室中的界面(未示出)完成或可替代地通过被配置为与路线规划装置8例如通过无线通信网络通信的远程界面(未示出)完成。如果已经规划了预定的路线，则处理器10可得到更多信息，从而能使它进行更精确地预测。如果自动驾驶能力只是在行驶的道路上被激发，并不知道规划的路线，那么自动驾驶可用时间的预测将合适地基于沿着行驶道路的道路基础设施，例如汽车高速公路出口、交叉口和其他潜在地限制性的基础设施元件的存在。在这样的情况下所预测的自动驾驶可用时间将必须被调整以允许驾驶者在下一个出口前接管，以便能做出离开道路或然后继续行驶的决定。
用来获得实时信息的装置9，当存在时，包括用于获得实时交通信息9a和实时天气信息9b中的至少一个的装置。
进一步地，处理器10被配置为基于规划路线以及车辆周围环境信息4、车辆动态参数6、具有相关速度限值和道路基础设施信息的地图数据、与规划路线相关的实时交通信息9a以及实时天气信息9b中的至少一种计算自动驾驶可用时间。
为使车辆2的驾驶者能在自动驾驶期间放心地使用可用时间并规划该驾驶期间可能的活动，设置人机界面(HMI)11以向车辆2的乘员室12输出计算出的沿规划路线的自动驾驶可用时间。这里驾驶者能放心地规划活动，例如选择开始编辑信息，查看email邮箱或开始编辑演示文稿。图2中示出了设置在车辆的仪表板处的该HMI 11的一个示例实施例。如图所示，HMI 11可被设置成适于将信息以图像方式展示到显示器，例如倒计时时钟，这里在5分钟23秒(5m 23s)，和/或以杠条(bar)或类似图形组件以更生动的方式示出直到预期要求移交至手动驾驶的剩余时间量。
如上所述，环境条件可能限制自动驾驶。图3示出这些限制的例子。如果大雨13或雪在沿着规划路线的前方远处存在，这可能是自动驾驶通过该点的限制因素。对这个功能的通常的限制信息会是具有与规划路线相关的速度限值、实时交通信息9a、实时天气信息9b等的地图数据。
进一步地，道路基础设施可能限制自动驾驶。例如没有迎面车流的多车道汽车高速公路14会在末端进入包括交叉口16的双车道交通道路15。如果汽车高速公路出口或交叉口16存在于沿着规划路线的前方远处，这可能是自动驾驶通过该点的限制因素。此功能通常的限制信息将是具有与规划路线相关的道路基础设施信息的地图数据。
因而，设备1基于限制车辆自动驾驶能力的外部因素，提供给车辆2的驾驶者关于自动驾驶可用时间的预测。
在本文的实施例中，处理器10进一步配置为计算从自动驾驶到手动驾驶移交所需要的移交时间，以及将此计算出的移交时间包括于自动驾驶可用时间的计算中。因此将保证自动驾驶可用时间不能小于从自动驾驶到手动驾驶移交所需要的时间，即，从无人自动行驶到手动控制车辆2的转变所需要的时间。
在本文的进一步实施例中，处理器10被配置为至少基于道路基础设施信息、实时交通信息9a和实时天气信息9b计算自动驾驶的可用时间，这些信息形成用于进行自动驾驶可用时间的充分计算的综合基础。
在本文的其它实施例中，处理器10进一步配置为至少基于经认证的允许在其上自动驾驶的道路部分计算自动驾驶可用时间，道路部分形成用于进行自动驾驶可用时间的充分计算的被证实的基础。所述经认证的道路部分可例如是：没有迎面车流的道路部分，例如汽车高速公路的道路部分；具有适当速度限制的道路部分，例如最大允许自动驾驶速度50kph或70kph。
在本文又进一步的实施例中，用于获得实时信息9的装置，当存在时，包括用于通过车辆乘员的用于获得实时信息的一个或更多个便携式通信设备通信的界面(未示出)。此界面可依靠有线连接至一个或更多个便携式通信设备或可替换地无线连接至一个或更多个便携式通信设备，例如基于Wifi、蓝牙或类似无线通信技术。这既能实现更简单和更节约成本的设备1，也能可选地提供用于获取实时信息9a，9b的众多备用通道。
在又进一步的实施例中，用于获得实时信息9的装置，当存在时，包括用于执行车辆-车辆(V2V)和车辆-基础设施(V2X)通信的至少一种从而获得实时信息的界面(未示出)。此界面将通常依靠合适的无线通信协议用于与装有设备1的车辆2的相应附近的车辆和基础设置通信。这可实现用于获得与当前周围环境高度相关的实时信息9的有效设备。
允许自动驾驶以及因而影响自动驾驶可用时间的预测的进一步可能的边界条件是：交通密度；存在/不存在迎面车流；速度限制；相邻车道的数量；有关沿规划路线更远处的事故或道路工作的信息，等等。
其他可能的边界条件可以是：要求另一车辆在前方(例如要求以队列行驶)；仅允许留在现在的车道(即防止变更车道)；仅允许在高速公路行驶(没有迎面车流)。要求另一车辆在前方的可能的要求将取决于实时交通信息。设备1也会考虑具体事件，例如接收汽车高速公路出口的短干扰，使得如果要求领头车辆且此领头车辆离开汽车高速公路，则车辆2的自动驾驶仍可在前方没有领头车辆的限制部分内允许。如果已知潜在的新的领头车辆的可用性，则汽车高速公路出口可不限制预测的自动驾驶可用时间。
如果，例如，用于车辆2的边界条件是仅允许其在高速公路(无迎面车流)尾随在前方的另一车辆行驶，那么所预测的自动驾驶可用时间将通常是车辆2行驶至选定的高速公路出口所需要的时间，只要前方车辆(队列)被保持，即，在密集交通中。然而，如果实时交通信息9a指示队列正解散，从而变得难以保持另一车辆在前方的要求，那么所预测的自动驾驶可用时间将被重新计算，例如依据应用到行驶的道路的自动驾驶的速度限制，和通过人机界面11展示到车辆2驾驶者的更新。
根据本申请，还设想有一种用于在具有自动驾驶能力的车辆2中预测自动驾驶可用时间的方法，所述车辆包括：被设置成适于获得车辆周围环境信息4的远程传感器3；以及被设置成适于确定车辆动态参数的车辆动态传感器5。
相应地，所建议的方法包括以下步骤中的至少一个：
-使用定位装置7提供具有相关速度限值和道路基础设施信息的地图数据；
-使用路线规划装置8实施路线规划；和
-获得实时信息，包括实时交通信息9a和实时天气信息9b中的至少一种，
和以下步骤：
-使用处理器10基于规划的路线和车辆周围环境信息4和车辆动态参数6、具有相关速度限值和基础设施信息的地图数据、与规划路线相关的实时交通信息9a和实时天气信息9b中的至少一种计算自动驾驶可用时间；
-向设置在车辆2乘员室12内的人机界面11输出计算出的沿规划路线的自动驾驶可用时间。
根据本申请，还设想一种包括如前所述的用于预测自动驾驶可用时间的设备1的具有自动驾驶能力的自动驾驶车辆2。
尽管上述描述主要描述乘用车，这里提供的教导可，不失共性地，扩展考虑商用车辆，例如公共汽车，卡车和具有自动驾驶能力的类似车辆，不失共性。上述描述的实施例可在下面的权利要求的范围内改变。
因而，尽管已展示和描述和指出这里的实施例的基本的新颖特征，将要理解的是所示设备的形式和细节，以及它们的操作的，许多省略和替换和改变可由本领域技术人员做出。例如，确切的意思是，以大致相同的方式实施大致相同的功能以取得相同的结果的这些装置和/或方法步骤的所有组合是相同的。而且，应当认识到，结合任何公开的形式或实施例，所示和/或描述的结构和/或组件和/或方法步骤这里可作为设计选择的通用物引入到任何其他公开或描述或建议的形式或实施例。

Claims (7)

1.一种在具有自动驾驶能力的车辆(2)中预测自动驾驶可用时间的设备(1)，所述车辆(2)包括：
远程传感器(3)，其配置为获得车辆周围环境信息(4)；
车辆动态传感器(5)，其配置为确定车辆动态参数(6)；
所述设备(1)进一步包括：
以下中的至少一个：定位装置(7)，其配置为提供具有相关速度限值和道路基础设施信息的地图数据；路线规划装置(8)；和用来获得实时信息(9)的装置，所述实时信息(9)包括实时交通信息(9a)和实时天气信息(9b)中的至少一种，以及还有：
处理器(10)，其配置为基于规划的路线和车辆周围环境信息(4)、车辆动态参数(6)、具有相关速度限值和基础设施信息的地图数据、与规划的路线相关的实时交通信息(9a)和实时天气信息(9b)中的至少一种计算自动驾驶可用时间，以及
人机界面(11)，其配置为向车辆(2)的乘员室(12)输出沿规划路线的计算出的自动驾驶可用时间，
其特征在于：所述处理器(10)进一步配置为计算从自动驾驶到手动驾驶的移交所需要的移交时间，并将该计算出的移交时间包括在自动驾驶可用时间的计算中。
2.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于：所述处理器(10)配置为至少基于道路基础设施信息、实时交通信息(9a)和实时天气信息(9b)计算自动驾驶的可用时间。
3.如权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于：所述处理器(10)进一步配置为基于经认证的允许在其上自动驾驶的路段计算自动驾驶的可用时间。
4.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于：所述用于获得实时信息(9)的装置包括用于通过车辆乘员的一个或更多个便携式通信设备通信以获得实时信息的界面。
5.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于：所述用于获得实时信息(9)的装置包括用于实施车辆-车辆和车辆-基础设施通信中的至少一种以获得实时信息的界面。
6.一种在具有自动驾驶能力的车辆(2)中预测自动驾驶可用时间的方法，所述车辆(2)包括：
远程传感器(3)，其配置为获得车辆周围环境信息(4)；和
车辆动态传感器(5)，其配置为确定车辆动态参数(6)；
所述方法包括以下步骤中的至少一个：
使用定位装置(7)提供具有相关速度限值和道路基础设施信息的地图数据；
使用路线规划装置(8)实施路线规划；
获得实时信息，所述实时信息包括实时交通信息(9a)和实时天气信息(9b)中的至少一种，以及步骤：
使用处理器(10)基于规划的路线和车辆周围环境信息(4)、车辆动态参数(6)、具有相关速度限值和基础设施信息的地图数据、与规划的路线相关的实时交通信息(9a)和实时天气信息(9b)中的至少一种计算自动驾驶可用时间；以及
向设置在车辆(2)乘员室(12)中的人机界面(11)输出沿规划路线的计算出的自动驾驶可用时间，
其特征在于：所述处理器(10)进一步配置为计算从自动驾驶到手动驾驶的移交所需要的移交时间，并将该计算出的移交时间包括在自动驾驶可用时间的计算中。
7.一种具有自动驾驶能力的自动车辆(2)，其特征在于：它包括如权利要求1-5任一项所述的用于预测自动驾驶可用时间的设备(1)。
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