CN107430007B - 基于自动-手动驾驶偏好比例的路线选择 - Google Patents

基于自动-手动驾驶偏好比例的路线选择 Download PDF

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Abstract

描述了用于配备有自主驾驶系统的车辆的导航系统。导航系统包括具有显示器和用户控件的人机接口，以及电子控制器。控制器配置成计算从所确定的开始点到所定义的目的地点的多个行进路线。控制器确定每一个行进路线中的哪些部分将利用自动化驾驶操作以及哪些部分将利用手动驾驶操作。基于从用户控件接收的输入，控制器定义自动‑手动驾驶偏好比例，所述比例指示相对于自动驾驶操作量驾驶员对于手动驾驶操作量的偏好。控制器从所述多个行进路线自动选择最接近地匹配所定义的自动‑手动驾驶偏好比例的路线并且在显示器上输出所选路线。

Description

基于自动-手动驾驶偏好比例的路线选择
相关申请
本申请要求享有2014年12月30日提交的美国临时申请号62/097,875的权益，该美国临时申请的完整内容通过引用并入本文。
背景技术
本发明的实施例涉及机动车控制系统的领域。特别地，本发明的一些实施例涉及驾驶员辅助系统和驾驶员接口设备。
驾驶员辅助系统，诸如例如自适应巡航控制和自动车道改变系统，已经成功地部署到市场以增加驾驶员舒适性和安全性。随着这些驾驶员辅助系统在精密化方面的进展，更少的驾驶员交互可以是必需的。在一些情况下，驾驶员辅助系统可以针对行程的部分是完全自动化的。相应地，对于行程的至少某个部分，驾驶员的角色已经从主动驾驶员的角色改变到乘客的角色。高度自动化的车辆允许驾驶员将控制移交给自动化车辆并且在驾驶的同时进行其它任务。
发明内容
在一些实施例中，自动车辆系统提供在没有针对整个行程或针对行程的部分的用户介入的情况下的车辆的自动化控制（例如自动驾驶）。例如，在一些实施例中，自动化车辆系统可以配置成在相对笔直且统一的地形期间自主操作，而相反则配置成要求车辆在更加具有挑战性的地形（诸如例如，极其崎岖的道路）中的人类操作。在一些实施例中，本发明提供了一种导航系统，其具有使得驾驶员能够从若干所规划的路线之中进行选择的用户接口。路线选择是基于诸如最快路线、公路的最高百分比、没有收费道路以及自动化驾驶对比手动驾驶的份额之类的准则。
在一个实施例中，本发明提供了一种用于配备有自主驾驶系统的车辆的导航系统。导航系统包括具有显示器和用户控件的人机接口，以及电子控制器。控制器配置成计算从所确定的开始点到所定义的目的地点的多个行进路线。控制器确定每一个行进路线中的哪些部分将利用自动化驾驶操作以及哪些部分将利用手动驾驶操作。基于从用户控件接收的输入，控制器定义自动-手动驾驶偏好比例，所述比例指示相对于自动驾驶操作量驾驶员对于手动驾驶操作量的偏好。控制器从所述多个行进路线自动选择最接近地匹配所定义的自动-手动驾驶偏好比例的路线并且在显示器上输出所选路线。
本公开的其它方面将通过详细描述和随附各图的考虑而变得明显。
附图说明
图1是依照一些实施例的自主车辆控制系统的框图。
图2A是根据第一自动-手动驾驶偏好比例的图1的自主车辆控制系统显示的用户接口。
图2B是根据第二自动-手动驾驶偏好比例显示的图2A的用户接口。
图3是基于所选自动-手动驾驶偏好比例来操作自动车辆系统的方法的流程图。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，要理解到，本发明在其应用方面不受限于在以下描述中阐述或在随附各图中图示的组件的构造和布置的细节。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式实践或实施。
而且，要理解的是，本文所使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且不应当被视为是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意指涵盖此后列出的项目及其等同物以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“耦合”被宽泛地使用，并且涵盖直接和间接安装、连接和耦合二者。另外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，并且可以包括电气连接或耦合，无论是直接的还是间接的。而且，电子通信和通知可以使用任何已知的手段来执行，包括有线连接、无线连接等。
还应当指出的是，多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件可以用于实现本发明。还应当指出的是，多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件可以用于实现本发明。此外，应当理解的是，本发明的实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，所述硬件、软件和电子组件或模块出于讨论的目的可以被图示和描述为如同组件的大部分独自实现在硬件中。然而，本领域普通技术人员，并且基于该详细描述的阅读，将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以实现在可由一个或多个处理器执行的软件（例如存储在非暂时性计算机可读介质）中。照此，应当指出的是，多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件可以用于实现本发明。例如，本说明书中所描述的“控制单元”和“控制器”可以包括一个或多个处理器、包括非暂时性计算机可读介质的一个或多个存储器模块、一个或多个输入/输出接口和连接组件的各种连接（例如系统总线）。
图1是自主车辆控制系统10的一个示例性实施例的框图。如以下更加特别描述的，自主车辆控制系统10可以安装在车辆（未示出）上或者集成到其中，并且自主地驾驶车辆。应当指出的是，在随后的描述中，术语“自主车辆”和“自动化车辆”不应当被视为是限制性的。所述术语以通用方式使用以指代自主或自动化驾驶车辆，所述车辆拥有变化的自动程度（即，车辆配置成以来自驾驶员的有限输入，或者在一些情况下，没有来自驾驶员的输入而驾驶自身）。本文所描述的系统和方法可以供能够部分或完全自主操作、由驾驶员手动控制或二者的某种组合的任何车辆使用。
在所图示的示例中，自主车辆控制系统10包括电子控制器12、车辆控制系统14、传感器16、全球导航卫星系统（GNSS）18、收发器20和人机接口（HMI）22。自主车辆控制系统10的组件连同其它各种模块和组件通过或借由一个或多个控制或数据总线电气耦合到彼此，所述一个或多个控制或数据总线使得能够实现其间的通信。鉴于本文所描述的发明，控制和数据总线用于各种模块和组件之间的互连以及用于各种模块和组件之中的通信的使用对于本领域技术人员而言将是已知的。在可替换的实施例中，自主车辆控制系统10的组件中的一些或全部可以使用合适的无线模态（例如BluetoothTM或近场通信）通信耦合。为了便于描述，图1中图示的自主车辆控制系统10包括前述组件中的每一个的一个。可替换的实施例可以包括每一个组件的一个或多个，或者可以排除或组合一些组件。根据本文所描述的方法，电子控制器12控制车辆控制系统14、传感器16、GNSS 18、收发器20、HMI 22以自主地控制车辆。在一些实施例中，电子控制器12通过向车辆控制系统14、传感器16、GNSS 18、收发器20、HMI 22传输控制信号或指令来控制这些设备和系统。
电子控制器12包括电子处理器24（例如微处理器、专用集成电路等）、存储器26和输入/输出接口28。存储器26可以由一个或多个非暂时性计算机可读介质构成，并且至少包括程序存储区域和数据存储区域。程序存储区域和数据存储区域可以包括不同类型的存储器的组合，诸如只读存储器（“ROM”）、随机存取存储器（“RAM”）（例如动态RAM（“DRAM”）、同步DRAM（“SDRAM”）等）、电可擦除可编程只读存储器（“EEPROM”）、闪速存储器、硬盘、SD卡或其它合适的磁性、光学、物理或电子存储器设备。电子处理器24耦合到存储器26和输入/输出接口28。电子处理器24发送和接收信息（例如从存储器26和/或输入/输出接口28），并且通过执行能够存储在存储器26或另一非暂时性计算机可读介质中的一个或多个软件指令或模块来处理信息。软件可以包括固件、一个或多个应用、程序数据、筛选器、规则、一个或多个程序模块和其它可执行指令。电子处理器24配置成从存储器26检索并且执行（除其它事物之外）软件以用于自主车辆控制和用于执行如本文所描述的方法。
输入/输出接口28从电子控制器12外部的设备传输和接收信息（例如通过一个或多个有线和/或无线连接），所述设备诸如车辆控制系统14、传感器16、GNSS 18、收发器20和HMI 22。输入/输出接口28接收用户输入，提供系统输出或二者的组合。如本文所描述的，来自车辆的驾驶员或乘客的用户输入可以经由例如作为触摸屏显示器的HMI 22提供。输入/输出接口38还可以包括其它输入和输出机制，为了简要起见，在本文中未描述所述其它输入和输出机制，并且其可以实现在硬件、软件或二者的组合中。
应当理解的是，尽管图1图示了仅单个电子处理器24、存储器26和输入/输出接口28，但是电子控制器12的可替换的实施例可以包括多个处理单元、存储器模块和/或输入/输出接口。还应当指出的是，自主车辆控制系统10可以包括其它电子控制器，每一个包括与电子控制器12类似并且类似配置的组件。在一些实施例中，电子控制器12部分或整个地实现在半导体（例如现场可编程门阵列[“FPGA”]半导体）芯片上。类似地，本文所描述的各种模块和控制器可以实现为个体的控制器，如所图示的，或者实现为单个控制器的组件。在一些实施例中，可以使用方案的组合。
电子处理器24使用输入/输出接口28来向车辆控制系统14发送信息或命令并且从其接收信息或命令（例如通过车辆通信总线，诸如CAN总线）。车辆控制系统14包括组件（例如致动器、马达和控制器）以控制多个车辆系统（例如刹车、转向和引擎功率输出）。为了简要起见，将不更加详细地描述车辆控制系统14。电子处理器24配置成操作车辆控制系统14以自主地驾驶车辆。在一些实施例中，对于整个行程，车辆控制系统14被控制以自动驾驶自主车辆而没有驾驶员介入或输入。在其它实施例中，车辆控制系统14被控制以针对行程的一个或多个部分而驾驶车辆，并且针对行程的一个或多个部分而允许或要求驾驶员手动操作车辆。
传感器16耦合到电子控制器12并且确定车辆的一个或多个性质，并且使用例如电气信号来向电子控制器12传送关于那些性质的信息。车辆性质包括例如车辆或车辆的部分或组件的位置、车辆或车辆的部分或组件的移动、作用于车辆或车辆的部分或组件的力，以及车辆与其它车辆或物体（静止的或移动的）的接近度。传感器16可以包括例如车辆控制传感器（例如检测油门踏板位置、刹车踏板位置和方向盘位置[转向角度]的传感器）、车轮速度传感器、车辆速度传感器、偏航传感器、力传感器、测距传感器和车辆接近度传感器（例如相机、雷达、超声）。电子控制器12接收和解译从传感器接收的信号以确定针对一个或多个车辆性质的值，包括例如车辆速度、转向角度、车辆位置、俯仰、偏航和滚转。电子控制器12至少部分地基于从传感器16接收的信息而控制车辆控制系统14以自主地控制车辆（例如，通过生成刹车信号、加速信号、转向信号）。传感器16中的一些可以集成到车辆控制系统14中，而其它可以在车辆上与车辆控制系统14分离地部署。
GNSS（全球导航卫星系统）系统18使用一个或多个天线和接收器（未示出）从轨道卫星接收射频信号。GNSS系统18基于所接收的射频信号而确定针对车辆的地理空间定位（即纬度、经度、海拔高度和速度）。GNSS系统18向电子控制器12传送该定位信息。当控制自主车辆11时，电子控制器12可以结合或取代于从传感器16接收的信息来使用该信息。电子控制器12控制GNSS系统18以规划路线并且对自主车辆11进行导航。GNSS系统是已知的，并且将不更加详细地描述。可替换的实施例可以结合或取代于GNSS系统18而使用区域卫星导航系统，和/或基于陆地的导航系统。在一些实施例中，GNSS系统18可以使用GPS（全球定位系统）来操作。
收发器20是通过一个或多个无线通信网络传送数据的无线电收发器，所述无线通信网络诸如例如蜂窝网络和陆地移动无线电网络。收发器20包括使得能够实现无线通信的其它组件，为了简要起见，本文将不详细描述所述其它组件，并且其可以实现在硬件、软件或二者的组合中。在一些实施例中，收发器20将电子控制器12与私人或公共数据网络（例如因特网）通信耦合。在一些实施例中，收发器20还操作成使用合适的网络模态（例如BluetoothTM、近场通信、WiFiTM等）来提供车辆内的无线通信。相应地，便携式电子设备可以通信耦合到电气控制器12和自主车辆控制系统10的其它组件并且与其通信。
人机接口（HMI）22提供自主车辆控制系统10与驾驶员之间的接口。HMI 22电气耦合到电子控制器12并且从驾驶员接收输入，从电子控制器12接收信息，并且基于所接收的信息而向驾驶员提供反馈（例如音频、视觉、触觉或其组合）。HMI 22提供合适的输入方法，诸如按钮、具有菜单选项的触摸屏显示器、语音识别等，以用于从驾驶员提供当电子控制器12控制车辆时可以由电子控制器12使用的输入。
HMI提供视觉输出，诸如例如图形指示符（即固定或动画图标）、灯、颜色、文本、图像、前述的组合等。HMI 22包括用于显示视觉输出的合适显示机制，例如仪表组、镜子、抬头显示器、中央控制台显示屏（例如液晶显示器（LCD）触摸屏或有机发光二极管（OLED）触摸屏）或通过其它合适的机制。在可替换的实施例中，显示屏可以不是触摸屏。在一些实施例中，HMI 22包括图形用户接口（GUI）（例如，由电子处理器24从存储在存储器26中的指令和数据生成并且呈现在显示屏上），所述图形用户接口（GUI）使得用户能够与自主车辆控制系统10交互。HMI 22还可以通过包括在HMI 22中或者与HMI 22分离的扬声器向驾驶员提供音频输入，诸如鸣响、蜂鸣、语音输出或其它合适的声音。在一些实施例中，HMI 22配置成通过振动一个或多个车辆组件（例如车辆的方向盘和驾驶员的座椅）来向驾驶员提供触觉输出，诸如通过振动马达的使用。在一些实施例中，HMI 22提供视觉、音频和触觉输出的组合。在一些实施例中，HMI 22使得由智能电话、智能平板电脑、智能手表或例如经由收发器20通信耦合到车辆的任何其它便携式或可穿戴电子设备产生视觉、音频和触觉输出。
图2A和2B图示了显示在例如HMI 22的显示器上的图形用户接口的一个示例。用户接口包括图示开始点203、目的地点205以及在开始点203和目的地点205之间的所图示的路线的地图201。如以下进一步详细描述的，系统可以计算从开始点203到目的地点205的多个不同路线。用户接口通过路线编号207（图2A的示例上示出为“路线1/3”）标识每一个所计算的路线。用户接口还显示针对路线的度量信息，包括从开始点203到目的地点205的距离209和所估计的到达时间（ETA）211。
在该示例中，系统还配置成确定所规划的行进路线的哪些部分可以由车辆系统自主控制（例如简单的地形，诸如笔直且统一的道路）以及哪些部分要求用户操作（例如具有挑战性的地形，诸如崎岖的道路）。系统计算将由车辆自主控制的路线的所估计的部分（包括时间、距离和总体路线的百分比）并且在用户接口上显示该信息（即自动化驾驶信息213）。类似地，系统还计算必须手动控制的路线的所估计的部分（包括时间、距离和总体路线的百分比）并且在用户接口上显示该信息（即手动驾驶信息215）。
尽管自动化驾驶和导航系统可以配置成确定哪个行进路线具有最短的距离或最短的行进时间，但是这可能并不总是对于车辆的驾驶员而言的优选路线。例如，驾驶员可能愿意接受更长的总体驾驶时间，如果其导致更长百分比的自动化驾驶和更短百分比的手动操作的话。相反，驾驶员可能偏好享受车辆动力学的体验，并且照此，可能偏好具有将要求手动操作的崎岖道路的路线。类似地，驾驶员可能偏好于当在具有较高事故概率的城市环境中操作时手动控制车辆。
为此目的，用户接口还包括滑块控件217，用户可以通过滑块控件217定义自动化驾驶相对于手动驾驶的比例量。当滑块控件217向左移动时，手动驾驶的百分比增加，并且当滑块控件217向右移动时，自动化驾驶的百分比增加。当移动滑块时，系统标识最接近地适应由滑块控件217定义的所定义的自动化-手动驾驶偏好比例的行进路线并且相应地更新地图。为了重新计算或重置所述值，在用户接口上提供“重置值”按钮219。一旦用户选择匹配他们偏好的路线，他们选择用户接口上的“开始”按钮221并且手动/自动化导航启动。
通过将图2A与图2B的示例比较来进一步说明车辆的驾驶员以其能够通过使用滑块控件217来定义手动-自动化驾驶偏好比例的方式。在图2A中，用户接口正显示具有最短总体行进时间和距离的所计算的路线。使用图2A的路线的整个行程将花费29分钟——13分钟的自动化操作和16分钟的手动操作。将图2A中的所选路线划分成三个不同的驾驶区段——第一手动驾驶区段225、第一自动驾驶区段227和到达目的地之前的短的最终手动驾驶区段。
为了减少必需的手动操作的量，用户将滑块控件217向右移动，如图2B的示例中所示。以此方式移动滑块控件217调节自动-手动驾驶偏好比例，并且用户接口改变以显示更接近匹配所选驾驶偏好比例的另一路线。在图2B中，必需的总体距离和驾驶时间高于在图2A的示例中——这次要求31分钟的所估计的总体行进时间。然而，手动驾驶时间的量从图2A中的16分钟减少到图2B中的11分钟。将图2B中的所选路线划分成五个不同的驾驶区段——第一手动驾驶区段231、第一自动驾驶区段233、第二手动驾驶区段235、第二自动驾驶区段237和刚好在到达目的地之前的第三/最后手动驾驶区段239。照此，通过调节驾驶偏好比例，驾驶员选择了尽管在总体距离方面更长但是包括更小量的手动驾驶的路线。
图3图示了在选择匹配驾驶员偏好准则的路线中操作用户接口（诸如图2A和2B中图示的那些）的方法。系统确定针对路线的开始点（步骤301）和针对路线的目的地/结束点（步骤303）。这可以通过使用GNSS系统以确定车辆的当前位置（例如开始点）并且通过用户接口从用户接收目的地的名称或地址来完成。系统然后计算从开始点到目的地的多个可能路线（步骤305）并且计算针对每一个可能路线的手动和自动驾驶部分（步骤307）。系统然后确定用户接口控件（例如图2A和2B中图示的滑块控件）的位置（步骤309）并且基于用户接口控件的位置而确定自动-手动驾驶偏好比例。系统从多个所计算的路线标识最接近地匹配所定义的自动-手动偏好驾驶比例的路线并且在用户接口屏幕上显示该路线和相关联的度量（步骤311）。
系统然后继续监视用户接口以检测用户接口控件的位置何时改变（步骤313）。如果控件的位置改变，则系统再次确定控件的位置（步骤309）并且显示最接近地匹配所定义的驾驶偏好比例的路线（步骤311）。然而，当驾驶员选择用户接口上的“开始”按钮或者开始驾驶车辆（步骤315）时，在该时间选择/显示的路线被锁定并且车辆开始根据所选路线进行操作（步骤317）。
在一些实施例中，系统还配置成检测何时驾驶员已经在手动操作期间从所定义的路线偏离以及何时驾驶条件已经改变使得所选路线不再匹配所定义的驾驶偏好比例。在这样的情况下，系统可以配置成自动重新计算和显示最接近地匹配由用户已在行进开端定义的自动-手动驾驶偏好比例的新路线。
因此，除其它事物之外，本发明提供了一种用于配备有自主驾驶系统的车辆的导航和规划系统，所述导航和规划系统允许驾驶员基于自动-手动驾驶偏好比例而选择路线。本发明的各种特征和优点在随附权利要求中阐述。

Claims (12)

1.一种用于配备有自主驾驶系统的车辆的导航系统，所述导航系统包括：
包括显示器和用户控件的人机接口；以及
电子控制器，所述电子控制器通信耦合到人机接口并且配置成
计算从所确定的开始点到所定义的目的地点的多个行进路线；
确定每一个行进路线的哪些部分将利用自动化驾驶操作以及哪些部分将利用手动驾驶操作；
基于来自用户控件的输入，定义自动-手动驾驶偏好比例，所述比例指示相对于自动驾驶操作量驾驶员对于手动驾驶操作量的偏好；
从所述多个行进路线自动选择最接近地匹配所定义的自动-手动驾驶偏好比例的路线；
在显示器上输出所选路线；
检测何时驾驶员已经在手动操作期间从所选路线偏离以及何时驾驶条件已经改变使得所选路线不再匹配所定义的驾驶偏好比例；以及
自动重新计算和显示最接近地匹配自动-手动驾驶偏好比例的新路线。
2.权利要求1所述的导航系统，其中人机接口包括触摸屏显示器，并且其中电子控制器还配置成在触摸屏显示器上显示可调用户控件，并且基于触摸屏显示器上的可调用户控件的定位而定义自动-手动驾驶偏好比例。
3.权利要求2所述的导航系统，其中电子控制器还配置成
检测可调用户控件的定位中的改变，
基于可调用户控件的定位中的改变而定义经更新的自动-手动驾驶偏好比例，
从所述多个路线选择最接近地匹配经更新的自动-手动驾驶比例的经更新的路线，以及
在显示器上输出经更新的路线。
4.权利要求3所述的导航系统，其中电子控制器配置成通过显示所选路线中的自动驾驶操作的时间和距离以及所选路线中的手动驾驶操作的时间和距离的指示来在显示器上输出所选路线，并且其中电子控制器配置成通过显示经更新的路线中的自动驾驶操作的时间和距离以及经更新的路线中的手动驾驶操作的时间和距离的指示来在显示器上输出经更新的路线。
5.权利要求2所述的导航系统，其中可调用户控件包括滑块条控件，并且其中自动-手动驾驶偏好比例基于滑块条控件的相对定位来定义。
6.权利要求1所述的导航系统，其中电子控制器配置成通过在显示器上显示所选路线的地图来在显示器上输出所选路线，所显示的地图包括将利用自动化驾驶操作的路线部分的视觉指示和将利用手动驾驶操作的路线部分的视觉指示。
7.一种用于定义针对包括自主驾驶系统的车辆的行进路线的方法，行进路线至少包括用于自动驾驶操作的行进路线的部分，所述方法包括：
计算从所确定的开始点到所定义的目的地点的多个行进路线；
确定每一个行进路线中的哪些部分将利用自动化驾驶操作以及哪些部分将利用手动驾驶操作；
基于来自用户控件的输入，定义自动-手动驾驶偏好比例，所述比例指示相对于自动驾驶操作量驾驶员对于手动驾驶操作量的偏好；
从所述多个行进路线自动选择最接近地匹配所定义的自动-手动驾驶偏好比例的路线；
在显示器上输出所选路线；
检测何时驾驶员已经在手动操作期间从所选路线偏离以及何时驾驶条件已经改变使得所选路线不再匹配所定义的驾驶偏好比例；以及
自动重新计算和显示最接近地匹配自动-手动驾驶偏好比例的新路线。
8.权利要求7所述的方法，还包括在触摸屏显示器上显示可调用户控件，并且基于触摸屏显示器上的可调用户控件的定位而定义自动-手动驾驶偏好比例。
9.权利要求8所述的方法，还包括：
检测可调用户控件的定位中的改变，
基于可调用户控件的定位中的改变而定义经更新的自动-手动驾驶偏好比例，
从所述多个路线选择最接近地匹配经更新的自动-手动驾驶比例的经更新的路线，以及
在显示器上输出经更新的路线。
10.权利要求9所述的方法，其中在显示器上输出所选路线包括显示所选路线中的自动驾驶操作的时间和距离以及所选路线中的手动驾驶操作的时间和距离的指示，并且其中在显示器上输出经更新的路线包括显示经更新的路线中的自动驾驶操作的时间和距离以及经更新的路线中的手动驾驶操作的时间和距离的指示。
11.权利要求8所述的方法，其中可调用户控件包括滑块条控件，并且其中自动-手动驾驶偏好比例基于滑块条控件的相对定位来定义。
12.权利要求7所述的方法，其中在显示器上输出所选路线包括在显示器上显示所选路线的地图，所显示的地图包括将利用自动化驾驶操作的路线部分的视觉指示和将利用手动驾驶操作的路线部分的视觉指示。
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