CN106458221A - 用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控车辆的提供至少部分自动化行驶功能的系统的方法，所述方法包括下列步骤：在合理性方面检查(101)所述车辆的由所述系统预给定的期望行驶状态(209)；如果检查的结果(211)是所述预给定的期望行驶状态(209)合理，则根据所述预给定的期望行驶状态(209)控制(103)所述车辆，以便达到所述预给定的期望行驶状态(209)；或者，如果检查结果(211)是所述预给定的期望行驶状态(209)不合理，则根据紧急情形期望行驶状态控制(105)所述车辆，以便达到所述紧急情形期望行驶状态。本发明还涉及一种相应的设备、一种相应的监控系统以及一种相应的计算机程序。

Description

用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的方 法和设备
技术领域
本发明涉及用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统和/或至少部分自动化的行驶功能的一种方法和一种设备。本发明还涉及一种用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统和/或自动化的行驶功能的系统以及一种计算机程序。
背景技术
车辆的已知的驾驶员辅助系统可以使驾驶员减负，其方式是，这些驾驶员辅助系统接管驾驶员的驾驶任务的一部分，例如纵向引导或横向引导。完全接管驾驶任务的自动化的行驶功能处于开发中。存在以下要求：防止这样的系统的错误功能导致车辆引起碰撞或事故。
发明内容
因此，本发明的任务可以视为，提供用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的方法，其中，所述方法能够实现识别系统的错误功能或失效，从而可以降低车辆的事故风险或碰撞风险。
本发明的任务也可以视为，说明用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的相应设备。
本发明的任务还可以视为，说明用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的相应监控系统。
本发明的任务此外可以视为，提供相应的计算机程序。
这些任务借助于独立权利要求的相应主题来解决。本发明的有利的构型是各从属权利要求的主题。
根据一个方面，提供一种用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的方法，所述方法包括下列步骤：
-在合理性方面检查车辆的由所述系统预给定的期望行驶状态；
-如果检查的结果是所述预给定的期望行驶状态合理，则根据所述预给定的期望行驶状态控制车辆，以便达到所述预给定的期望行驶状态；
或者
-如果检查结果是所述预给定的期望行驶状态不合理，则根据紧急情形期望行驶状态控制车辆，以便达到所述紧急情形期望行驶状态。
根据另一方面，提供一种用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的设备，所述设备包括：
-用于接收由所述系统预给定的期望行驶状态的接口；
-合理性装置，其用于在合理性方面检查车辆的接收到的期望行驶状态；
-接口，该接口用于将检查的结果——所述预给定的期望行驶状态合理还是不合理——输出到控制装置上以用于根据该结果控制所述车辆，和/或，用于如果所述预给定的期望行驶状态合理则将所述预给定的期望行驶状态输出到所述车辆的致动器上或如果所述预给定的期望行驶状态不合理则将紧急情形期望行驶状态输出到所述车辆的致动器上。
根据另一方面，提供用于监控车辆的至少部分自动化的行驶功能的系统的监控系统，所述监控系统包括：根据本发明的设备和用于根据结果控制车辆的控制装置，其中，控制装置包括用于接收输出的结果的接口并构造用于决定：应当根据期望行驶状态还是根据紧急情形期望行驶状态控制车辆。
根据另一方面提供一种计算机程序，该计算机程序包括用于当在计算机上执行所述计算机程序时执行根据本发明的方法的程序代码。
根据另一方面提供一种车辆，该车辆包括根据本发明的设备或根据本发明的监控系统。
所述设备根据一种实施方式构造用于执行根据本发明的方法。这尤其类似地适用于根据本发明的监控系统。也就是说，根据本发明的方法优选借助于根据本发明的设备或借助于根据本发明的监控系统来执行。
关于方法的实施方式由关于设备或关于监控系统的实施方式得出，反之亦然。与方法关联的实施方式类似地适用于监控系统或设备，反之亦然。
本发明尤其包括以下构思：在预给定的期望行驶状态被传递到车辆的致动器上并由此被真正实施之前，在合理性方面检验由车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统预给定的期望行驶状态。即尤其也就是说，在期望行驶状态被真正实施之前，在合理性方面检验该期望行驶状态。仅当检查得出期望行驶状态合理时，才真正实施所述期望行驶状态。也就是说，在该情况下，根据预给定的期望行驶状态控制车辆，以便达到该预给定的期望行驶状态。当检查已经得出预给定的期望行驶状态不是合理的、即不合理时，则不真正实施所述期望行驶状态。替代地，预给定紧急情形期望行驶状态，其中，根据紧急情形期望行驶状态控制车辆，以便达到该紧急情形期望行驶状态。
通过合理性检查尤其实现如下技术优点：可以可靠地识别出系统的错误功能或失效。因为具有错误或失效的系统一般不能给出合理的期望行驶状态。因此可以采取适当的应对措施，在此，当识别出系统失效或具有错误功能时，尤其根据紧急情形期望行驶状态控制车辆。由此可以以有利的方式降低事故风险或碰撞风险。可以以有利的方式提高车辆安全性。
车辆的控制尤其包括控制车辆的车辆引导。车辆引导尤其可以包括车辆横向引导和/或优选地可以包括车辆纵向引导。也就是说，车辆的控制包括车辆横向引导的控制和/或例如车辆纵向引导的控制。
本发明意义上的系统构造用于提供至少部分自动化的行驶功能。也就是说，系统可以至少部分地接管车辆引导。尤其地，至少部分自动化的行驶功能优选地包括辅助车辆驾驶员的行驶功能。也就是说，辅助的行驶功能例如在横向引导和/或纵向引导车辆时辅助驾驶员。这种系统优选地可以被称作驾驶员辅助系统。至少部分自动化的行驶功能优选地包括完全接管车辆引导的、自动化的行驶功能。就这方面来说也可以提及的是完全自动化的行驶功能。为了相对于提供辅助的行驶功能的那些系统更好地限界，提供自动化的行驶功能的系统可以被称为用于提供自动化的行驶功能的系统。一般性地，即监控如下系统：该系统在车辆引导时辅助驾驶员或完全接管车辆引导。因为最后监控的是所提供的行驶功能是否正确，所以最后可以提及的是至少部分自动化的行驶功能的监控、优选自动化的行驶功能的监控。因此监控优选至少部分自动化的和/或完全自动化的和/或辅助的行驶功能。所述系统即相应地构造用于提供自动化的和/或辅助的行驶功能。在自动化的行驶功能的情况下，即在没有驾驶员干预的情况下自主地引导车辆。因此也可以提及的是自主的行驶功能。
根据一种实施方式设置，在合理性方面的检查包括表征期望行驶状态的期望行驶状态参数与界限行驶状态参数的比较，其中，根据该比较求取检查的结果。也就是说，该系统例如预给定期望行驶状态参数，该期望行驶状态参数被与界限行驶状态参数进行比较。因此例如可以执行在最大值和/或最小值方面的检查，即期望行驶状态参数比预给定的最大值和/或最小值大还是小。
这些最大值和最小值例如涉及全局最大值和全局最小值。期望行驶状态参数例如可以是期望行驶状态的加速度、减速度或时间戳。相应地，全局最大值可以是系统提供的(即功能相关的或对于系统特定的)功能的最大物理可能的加速度或减速度或者说最大允许的加速度或减速度，或者可以是预测视界的时间边界。尤其检验：行驶状态的时间戳是否处在过去和/或不继续处在未来作为预测视界。因为合理的期望行驶状态的时间戳仅仅处在未来，但不处在过去，并且在未来不比直至预测视界更远、即在预测视界之内。
这些最大值和最小值例如涉及与行驶状态相关的最大值或最小值，例如在给定速度下的最大物理可能的横向加速度或在给定速度下的最大允许的减速度。于是将期望行驶状态参数(即例如加速度或减速度)相应地与这些与行驶状态相关的最大值和最小值进行比较。
在一种实施方式中，设置多个期望行驶状态参数。与仅一个期望行驶状态参数关联的实施方案类似地适用于多个期望行驶状态参数，反之亦然。期望行驶状态参数优选地相同或尤其不同。
根据另一实施方式设置，接收表征车辆的周围环境的环境数据，其中，根据这些环境数据执行所述比较。
即以有利的方式提供环境信息。例如：天气条件、道路的摩擦系数。这些环境信息可以以有利的方式用于改善的合理性检查。这尤其用于在最大值和/或最小值方面的前面所提到的检查。因为在不同的道路状况(光滑、湿润、干燥性)下，不同的减速度或加速度一般是合理的或有意义的。在检查最大值和/或最小值时优选地考虑环境数据。
根据另一实施方式设置，期望行驶状态具有时间戳，其中，在合理性方面的检查包括：检查所述时间戳处在过去和/或不处在比预测视界更远的未来，其中，根据时间戳的检查求取检查的结果。如前面已经实施的那样，合理的期望行驶状态始终仅处在未来并在那里在时间上不比预测视界更远(即在预测视界之内)，但是在任何情况下都不处在过去。
在另一种实施方式中设置，期望行驶状态包括期望轨迹，所述期望轨迹包括期望位置的和属于期望位置的期望速度的时间变化过程，其中，在合理性方面的检查包括冗余检查，即，期望速度是否相应于属于这些期望速度的期望位置的时间导数，其中，根据冗余检查求取检查的结果。
根据另一实施方式设置，传感地检测车辆的周围环境，其中，在合理性方面的检查包括传感地检测的周围环境的检查，即，在传感地检测的周围环境中是否存在至少一个在物理上可行驶的无碰撞轨迹，其中，根据传感地检测的周围环境的检查求取检查的结果。
在另一实施方式中设置，传感地检测车辆的周围环境，其中，在合理性方面的检查包括传感地检测的周围环境的检查，即，在传感地检测的周围环境中，期望行驶状态是否是无碰撞的，其中，根据传感地检测的周围环境的检查求取检查的结果。
根据另一实施方式设置，传感地检测车辆的周围环境。
根据另一实施方式设置，传感器装置设置用于传感地检测车辆的周围环境。
根据另一实施方式设置，接收数字地图，其中，在合理性方面的检查包括期望行驶状态与数字地图的对比(Abgleich)，其中，根据该对比求取检查的结果。
例如可以由服务器将这种数字地图发送到车辆上。数字地图例如包括车道信息和/或关于可驶过路面的信息。因此优选地检验：期望行驶状态——例如期望轨迹是否处在当前车道之内和/或可驶过路面之内。这在期望行驶状态合理的情况下必须是该情况。
根据另一种实施方式设置，接收另一车辆的数据，其中，在合理性方面的检查包括期望行驶状态与另一车辆的数据的对比，其中，根据该对比求取检查的结果。
这种数据涉及所谓的C2X数据。另一车辆例如可以传输它的位置——即位置数据到所述车辆上，从而基于位置数据可以执行碰撞检查。优选地设置多个车辆，这些车辆将它们的车辆数据、即C2X数据、尤其多个车辆的位置数据通过通信通道传输到所述设备或所述系统上。
根据一种实施方式设置用于接收另一车辆的数据的接口。
根据一种实施方式设置用于接收环境数据的接口。
根据一种实施方式设置用于接收数字地图的接口。
附图说明
下面根据附图来更详细地阐释本发明。在此示出:
图1：用于监控车辆的系统的方法的流程图；
图2：用于监控车辆的系统的设备；以及
图3：用于监控车辆的系统的监控系统。
具体实施方式
下面，对于相同的特征可以使用相同的附图标记。
图1示出一种用于监控车辆的系统的方法的流程图。
在步骤101中，在合理性方面检验车辆的期望行驶状态，其中，所述期望行驶状态由车辆的提供至少部分自动化的行驶状态的系统预给定期望。
根据步骤101的检查的结果相应地控制车辆。因此，如果根据步骤101的检查的结果是所述预给定的期望行驶状态合理，则在步骤103中根据所述预给定的期望行驶状态控制车辆，以便达到所述预给定的期望行驶状态。但是，如果根据步骤101的检查的结果是预给定的期望行驶状态不合理，则在步骤105中根据紧急情形期望行驶状态控制车辆，以便达到紧急情形期望行驶状态。
根据紧急情形期望行驶状态控制车辆例如包括将车辆控制到安全状态中。将车辆控制到安全状态中例如包括使车辆停住。
对于预给定的期望行驶状态合理还是不合理的决定尤其可以使用下列标准中的一个或多个：
1.例如可以执行期望行驶状态的基于模型的一致性和合理性检查。为此不需要其他的输入数据。
a.在最大值/最小值方面的检查，例如：
i.该功能的全局最大值，例如最大物理可能的加速度/减速度、最大允许的加速度/减速度，行驶状态的时间戳不在过去/不处在比预测视界更远的未来。
ii.与行驶状态相关的最大值，例如在给定速度下的最大物理可能的横向加速度、在给定速度下的最大允许的减速度。
b.在期望轨迹下：在一致性方面检查期望行驶状态的顺序，例如：
i.上升的时间戳，在检验这种顺序时，期望行驶状态的相应时间戳必须上升，
ii.物理层面上的“冗余”，例如期望状态中的速度是否相应于位置的导数？
c.相继的消息的连续性(这种消息由系统预给定并包括期望行驶状态)，例如
i.上升的时间戳，上升的消息计数器
ii.消息的内容不允许与之前的消息中的一个消息相同(例如关于校验和(Checksumme)的检查)。尤其当包含时间戳时，永远不应当是该情况。
iii.相继的消息的物理一致性，例如持续增大的期望参量。
2.根据周围环境传感器机构(即用于传感地检测车辆环境的检测设备)检查行驶状态
a.间接的碰撞检查，也就是说是否存在至少一个在物理上可行驶的无碰撞轨迹？
b.直接的碰撞检查，也就是说被传递的期望行驶状态和/或被传递的期望轨迹是否无碰撞？
3.根据外部数据检查期望行驶状态
a.服务器数据，例如具有车道信息/可驶过路面的数字地图：行驶状态/轨迹是否处在当前车道之内/可驶过路面之内？
b.提供环境信息，例如道路的天气条件/摩擦系数，以用于改善来自于1的合理性检查。
c.CX2数据，例如借助一个或多个另外的车辆的通过通信通道传递的位置的碰撞检查。
在仅使用基于模型的标准(参见上面的段落1)的系统上有利的是该系统的低的复杂性和与外部数据源的不相关性。与来自段落2的环境传感器机构的组合能够以有利的方式实现提高整个系统——即设备或系统的安全性，其方式是，排除非无碰撞轨迹。
图2示出用于监控车辆的系统的设备201。
所述设备201包括用于接收由所述系统预给定的期望行驶状态209的接口203。所述设备201还包括合理性装置205，该合理性装置用于在合理性方面检查车辆的接收到的期望行驶状态。在此，合理性装置201优选地应用前面提到的标准中的一个或多个。
所述设备201还包括用于输出合理性检查的结果211的接口207。该结果211是：预给定的期望行驶状态合理或不合理。结果211被继续导引或输出到在此未示出的控制装置上，从而控制装置根据结果211控制车辆。即也就是说，控制装置在期望行驶状态合理时如此控制车辆，以便达到期望行驶状态。在期望行驶状态不合理时，控制装置如此根据紧急情形期望行驶状态控制车辆，以便达到该紧急情形期望行驶状态。
接口207优选地构造成如果预给定的期望行驶状态合理则输出预给定的期望行驶状态或者如果预给定的期望行驶状态不合理则输出紧急情形期望行驶状态。这被传递到车辆的致动器上，该致动器然后根据预给定状态(期望行驶状态或紧急情形期望行驶状态)相应地起作用。
对于借助于合理性装置205的合理性检查，例如使用环境数据213。尤其使用外部数据215。这种外部数据例如是C2X数据。外部数据例如是数字地图的地图数据。但是，数字地图也可以由设备的导航系统包括，从而可以在考虑数字地图的情况下也在车辆内部执行合理性检验。
图3示出用于监控车辆的系统的监控系统301。
该监控系统301包括根据图2的设备201以及包括用于根据所述结果控制车辆的控制装置303，其中，所述控制装置303包括接口305并且构造用于决定应当根据期望行驶状态还是根据紧急情形期望行驶状态控制车辆。
即也就是说，设备201接收由待监控的自动化行驶功能(所述系统)预给定的期望行驶行为。该行驶行为优选地包括车辆的至少一个期望行驶状态，即例如在至少一个未来时刻的期望位置、期望速度、期望加速度(纵向、横向)、期望转速、期望转弯半径。在此，尤其可以涉及期望期望轨迹、即期望参量的未来的时间变化过程。
除了所述行驶行为之外，系统输入(即由设备的系统预给定的消息)可以包含或包括附加的数据，如校验和(Prüfsumme)、时间戳、消息计数器，或者如此编码，使得能够以特别简单的方式识别传输错误。
另外的实施方式可以具有关于车辆周围环境的信息——例如车辆周围环境传感器的信息，或关于服务器的通信装置的信息或另外的车辆的通信装置的信息作为附加的输入参量。
系统输出是一个决定：是否应当遵守在系统输入端上预给定的行驶行为。该决定基于如下评价，即，预给定的行驶行为是否合理且安全，这尤其可以包含：行驶行为是否在物理上可实现并且行驶行为是否可无碰撞地实现。
后置的系统(例如控制器303)可以根据所述决定来选择其是否将该期望行为继续输送到车辆的致动器上或者是否选择紧急情形行为，该紧急情形行为然后被继续输送到致动器上。替代地，可以在接口207上输出行驶行为，要么该行驶行为是输入端上的行驶行为(即借助于接口203接收的行驶行为)，要么在接口207上输出预给定的紧急情形行为。这取决于合理性检查。
使用根据本发明的设备或根据本发明的系统可以以有利的方式减少用于自动化行驶功能的安全开销，因为也许仅对于负责监控的部分系统需要满足更高的安全性要求但对于具有高得多的复杂性的整个系统则不需要。
特别有利的是，仅仅使用前述标准中的根据段落1的基于模型的标准，因为在此提供低的复杂性和与外部数据源的不相关性。优选地设置与前述标准中的根据段落2的周围环境传感器机构、即传感器检测装置的环境数据的组合。这以有利的方式提高安全性，其方式是，排除非无碰撞轨迹。

Claims (12)

1.一种用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的方法，所述方法包括下列步骤：
在合理性方面检查(101)所述车辆的由所述系统预给定的期望行驶状态(209)；
如果检查的结果(211)是所述预给定的期望行驶状态(209)合理，则根据所述预给定的期望行驶状态(209)控制(103)所述车辆，以便达到所述预给定的期望行驶状态(209)；
或者
如果检查的结果(211)是所述预给定的期望行驶状态(209)不合理，则根据紧急情形期望行驶状态控制(105)所述车辆，以便达到所述紧急情形期望行驶状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在合理性方面的检查包括表征所述期望行驶状态(209)的期望行驶状态参数与界限行驶状态参数的比较，其中，根据所述比较求取所述检查的结果(211)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，接收表征所述车辆的周围环境的环境数据，其中，根据所述环境数据执行所述比较。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述期望行驶状态(209)具有时间戳，其中，在合理性方面的检查包括检查所述时间戳是否处在过去和/或是否不处在比预测视界更远的未来，其中，根据所述时间戳的检查求取所述检查的结果(211)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述期望行驶状态(209)包括期望轨迹，所述期望轨迹包括期望位置的和属于所述期望位置的期望速度的时间变化过程，其中，在合理性方面的检查包括冗余检查，即，期望速度是否相应于属于所述期望速度的期望位置的时间导数，其中，根据所述冗余检查求取所述检查的结果(211)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，传感地检测所述车辆的周围环境，其中，在合理性方面的检查包括传感地检测的周围环境的检查，即，在传感地检测的周围环境中是否存在至少一个在物理上可行驶的无碰撞轨迹，其中，根据传感地检测的周围环境的检查求取所述检查的结果(211)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，传感地检测所述车辆的周围环境，其中，在合理性方面的检查包括传感地检测的周围环境的检查，即，所述期望行驶状态(209)在传感地检测的周围环境中是否是无碰撞的，其中，根据传感地检测的周围环境的检查求取所述检查的结果(211)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，接收数字地图，其中，在合理性方面的检查包括所述期望行驶状态(209)与所述数字地图的对比，其中，根据该对比求取所述检查的结果(211)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，接收另一车辆的数据，其中，在合理性方面的检查包括所述期望行驶状态(209)与所述另一车辆的数据的对比，其中，根据该对比求取所述检查的结果(211)。
10.一种用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的设备(201)，所述设备包括：
用于接收由所述系统预给定的期望行驶状态(209)的接口(203)；
合理性装置(205)，其用于在合理性方面检查所述车辆的所接收到的期望行驶状态(209)；
接口(207)，该接口用于将检查的结果(211)——所述预给定的期望行驶状态(209)合理还是不合理——输出到控制装置(303)上以用于根据该结果(211)控制所述车辆，和/或，用于如果所述预给定的期望行驶状态(209)合理则将所述预给定的期望行驶状态(209)输出到所述车辆的致动器上或者如果所述预给定的期望行驶状态(209)不合理则将紧急情形期望行驶状态输出到所述车辆的致动器上。
11.一种用于监控车辆的提供至少部分自动化的行驶功能的系统的监控系统(301)，所述监控系统包括：根据权利要求10所述的设备(201)和用于根据所述结果(211)控制所述车辆的控制装置(303)，其中，所述控制装置(303)包括用于接收所输出的结果(211)的接口(305)并且构造用于决定：应当根据所述期望行驶状态(209)还是根据所述紧急情形期望行驶状态控制所述车辆。
12.一种计算机程序，其包括用于当在计算机上执行该计算机程序时执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的程序代码。
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