CN107531151B - 基于操作者意识状态的自动化车辆控制规则选择 - Google Patents

基于操作者意识状态的自动化车辆控制规则选择 Download PDF

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Abstract

一种用于主车辆(12)的自动化操作的系统(10)包括：传感器(20)、数据源(24)和控制器(22)。传感器(20)安装在主车辆(12)上。传感器(20)可操作用于确定主车辆(12)的操作者(14)的意识状态(18)。数据源(24)提供用于主车辆(12)的自动化操作的路线数据(26)。路线数据(26)包括地图(28)和用于导航该地图(28)的控制规则(30)。控制器(22)与传感器(20)和数据源(24)通信。控制器(22)被配置成在主车辆(12)的自动化操作期间根据路线数据(26)操作主车辆(12)。控制器(22)还被配置成基于操作者(14)的意识状态(18)修改控制规则(30)。

Description

基于操作者意识状态的自动化车辆控制规则选择
技术领域
本公开总体上涉及自动化车辆，并且更具体地涉及一种基于操作者的意识状态修改车辆控制规则的系统。
背景技术
预想到，在将来的某一时间，车辆的自主或自动化操作将会使得来自操作者的交互对于车辆导航至目的地是不必要的。然而，直到那时才会预期到，当操作者为了处理意料之外的交通场景而有必要取得车辆的完全或者部分手动控制时，将会产生诸多状况。还可以预想到，因为在自动化期间操作者可能不会从事或者专注于车辆的操作，所以操作者可能会有意或无意地入睡，或者决定去读本书。如果操作者已经入睡或者正在读书，即，没有专注于车辆的操作，那么操作者可能会期望更加平稳的乘坐并且需要额外的时间来从沉睡或者读书的状态转变到专注于车辆的操作。
发明内容
根据一个实施例，提供一种用于主车辆的自动化操作的系统。系统包括传感器、数据源以及控制器。传感器安装在主车辆上。且传感器可操作用于确定主车辆的操作者的意识状态。数据源提供用于主车辆的自动化操作的路线数据。路线数据包括地图和用于导航该地图的控制规则。控制器与传感器和数据源进行通信。控制器被配置成在主车辆的自动化操作期间根据路线数据操作主车辆。控制器还被配置成基于操作者的意识状态修改控制规则。
在阅读优选实施例的下列详细描述并参考各个附图后，进一步的特征和优点将更加显而易见，优选实施例只是作为非限制性示例给出的。
附图说明
现在将参考各个附图作为示例来描述本发明，其中：
图1是根据一个实施例的配备有用于主车辆的自动化操作的系统的主车辆所行驶的交通场景。
图2是根据一个实施例的图1的系统的图；以及
图3是根据一个实施例的配备有图1的系统的主车辆所行驶的另一个交通场景。
具体实施方式
图1和图2示出了用于主车辆12的自动化操作的系统10的非限制性示例。系统10可被配置为全自动模式，其中主车辆12的操作者14(图2)比坐在主车辆12的后座上的乘客(未示出)稍多一点地参与操作主车辆12。或者，系统10可被配置为部分自动模式，其中，例如只有主车辆12的速度受到控制，这可以也可以不包括主车辆12上的制动器的自动化操作，并且主车辆12的转向是由操作者负责。虽然构想到不同程度或等级的自主的或自动化操作，但是本文所呈现的教导对于主车辆12的全自动化操作是尤其有用的。
如在下文对系统10的描述中将会变得清楚的，本文所描述的系统10是优于先前所述的自动化或自主车辆系统的改进，因为系统10确定了如何基于操作者14的意识状态18等来顺利通过或行进道路16。虽然道路16被示出有多个车道以用于在相反方向中的每一方向上行驶，可以构想的是，本文所呈现的教导适用于具有任意数量的车道和/或所有的车道都用于在同一方向上行驶的道路。
现在参考图2，系统10包含操作者传感器，在下文中称为传感器20，其安装在主车辆12上。传感器20通常是有用的或者可操作用于确定主车辆12的操作者14的意识状态18。如将被本领域人员认识到的，许多用于确定车辆操作者的意识状态的技术已被提出。例如，传感器20可包含用于捕捉图像的相机来确定操作者的姿势、呼吸速率和/或确定操作者的眼睛是否睁开。而且，主车辆的座位可经配备来确定操作者是端正的坐在座位上，还是躺着或者朝向一侧坐着，这些都可被解释为指示操作者没有专注于主车辆12的操作。另外的替换实施例包括将主车辆12的方向盘配置成检测何时操作者12正在触碰方向盘，和/或施加转向扭矩到方向盘，这些可能会被解释为指示操作者正专注于主车辆12的操作。
传感器20可以把有关操作者14的信息传递给被配置成处理此类信息的控制器22以确定意识状态18。控制器22可包括诸如微处理器的处理器(未具体示出)或其它控制电路，诸如模拟和/或数字控制电路，包括本领域内技术人员熟知的用于处理数据的专用集成电路(ASIC)。控制器22可包括存储器，包括非易失性存储器，诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，用以存储一个或多个例程、阈值和捕捉的数据。一个或者更多的例程可被处理器运行来执行一些步骤，以确定从传感器20接收的信号是指示操作者14的意识状态18为专注状态，还是表现出不同程度的非专注状态，比如分心、入睡或者醉酒状态。
系统10还包含提供用于主车辆12的自动化操作的路线数据26的数据源24。数据源24可以使用已知形式的存储器被存储在控制器22中，或者可以从外部源获得数据，诸如：全球定位系统(GPS)，具有关于主车辆12的区域视场且可操作用于从路标收集信息的相机、检测有关主车辆12附近物体的雷达和/或激光雷达单元，或者通过例如与其他车辆(V2V)或者因特网(V2X)的无线通信来提供路线数据26的收发机。路线数据26包括，但不限于主车辆12所行驶道路的地图28，例如，道路16的地图和用于导航地图28所描述的道路的控制规则30。如本文中所使用的，控制规则30通常为系统10，或者更加具体地说，为控制器22在各种交通情景中应该如何操作主车辆12指定规则和指导方针。被示为与地图28相关联的各种信息和控制规则30可以从被控制器22访问的存储器调用，或者可以由以上所述的各种外部源(例如GPS，相机，雷达，激光雷达，收发机)提供的信息中导出。可以构想，地图28可以仅基于从诸如相机之类的外部源导出的信息，而不是基于典型导航设备习惯性采用的先前存储的地图信息。也就是说，地图28可以只包含主车辆12前方的道路16的图像，并且道路在地图上的轮廓可能仅仅是道路16的边缘或者由相机检测到的道路16上存在的车道标记。
作为进一步示例而非限定，控制规则30可以包括：针对特定道路或者道路16的特定部分的最小跟随距离(30A)，针对特定道路或者道路16的特定部分的诸如合法速度限制的推荐速度30B；用于路线选择30C和/或车道选择30D的规则或指导方针；以及用于从例如交叉路口和交通灯或至例如交叉路口和交通灯进行加速的加速率30E的优选值。
在处于主车辆12的自动化操作期间而操作者14处于专注状态的某些情况下，控制规则30可能是合适的。然而，如果操作者14处于非专注状态，例如，操作者14在睡觉，那么可优选地修改控制规则30以例如提供更加平稳的乘坐从而不打扰操作者14的睡眠。作为非意图后果，如果有必要让操作者14来手动操作主车辆12，那么对控制规则30的修改可允许操作者14有更多的时间来清醒并且变得专注。也就是说，如果操作者14处于非专注状态，那么修改或者改变控制规则30并不相当于仅仅改变分配的清醒时间。相反，控制器22被配置用于在主车辆12的自动化操作期间根据路线数据26操作主车辆12，该路线数据26包括地图28和操作者14处于专注状态时的控制规则30，并且如果操作者14处于非专注状态，那么控制器22被配置为基于操作者14的意识状态18修改控制规则30。
需要强调的是，路线数据26，尤其是控制规则30，涉及到对主车辆12的操作，这在以下给出的各种示例的描述中将变得更加清楚。因此，还需强调的是，如果操作者正在睡觉并且需要对主车辆12进行手动控制，那么修改控制规则30(诸如，最小跟随距离30A、推荐速度30B等等)并不相当于仅仅更快或更剧烈地警告操作者14。换句话说，本文所述的系统10是优于基于操作者14的意识状态18来仅仅改变提前警报时间和/或提前警报的响度的自动化车辆系统的改进。
再次参考图1，所示非限制性示例表明在道路16上主车辆跟随着其他车辆32。如上文所提出地，控制规则30可以包含或者指定主车辆12与主车辆12前方的其他车辆32之间的最小跟随距离30A。当操作者14处于专注状态并且可能倾向于用冒险或者牺牲乘坐平稳度来换取尽可能快地到达目的地时，最小跟随距离30A的指定值可能是合适的。然而，如果操作者14正在睡觉，可优选地以增加的或更大的距离跟随其他车辆32以通过变得较不易于受到其他车辆32的突然变速的影响来给操作者14提供更平稳的乘坐。也就是说，当意识状态18处于专注状态以外的状态(即，非专注状态)时，控制器22可以被配置成以比最小跟随距离30A更大的跟随距离34跟随其他车辆32。利用更大的跟随距离，主车辆12可以使用更柔和和/或更低的频率的制动来避免与其他车辆32相撞。如果操作者处于不专注状态，那么可能期望更加平稳的乘坐，因为例如操作者14在主车辆12中行驶时正在读书，更平稳的乘坐不太可能在读书时导致晕动病。
作为另一个示例，当意识状态18为专注状态时，控制规则30可以指定推荐速度30B。推荐速度30B可以基于标示速度限制38，且可以针对天气状况和/或交通状况进行调整。然而，如果操作者14正在睡觉，那么可能优选的是当意识状态为非专注状态时，控制器22以比推荐速度小的速度操作主车辆12。如将由任何驾车的人所认识的那样，以较低的速度驾驶通常提供不易受到例如其他车辆32的突然变速影响的平稳乘坐。也就是说，当意识状态18为专注状态以外的状态(即非专注状态)时，控制器22可以被配置成以低于标示速度限制38的速度行驶。
类似的，如果其他车辆32做了导致主车辆12施加制动或者以其他方式在降低的速度下行驶的事，那么控制规则30可以指定加速率30E以用于超越其他车辆32或者加速到期望速度。当意识状态18为专注状态时，可以使用加速率30E，但是可能优选的是当意识状态为非专注状态(例如正在睡觉或者读书)时，控制器22以低于加速率30E的方式加速主车辆12。
在系统时的另一个实施例中，当意识状态18为专注状态时，控制规则30可以指定所有可用车道可被使用，即，车道选择30D被设置为“全部”，并且当意识状态18为非专注状态时，控制器22把主车辆转向到由地图28指示的优选车道中。例如，如果操作者14正在睡觉或者读书，可以通过保持在道路16的左车道或者中间车道，并且避免右车道以避免必须变速或更改车道来为正在经由入口匝道驶入道路16的驶入车辆40腾出空间来实现平稳的乘坐。
地图28也可以为道路16指定指示主车辆12被期望制动的道路上的位置的制动预测。例如，道路16可能包含停靠车辆42可以聚集并且要求主车辆12施加制动的收费站(未示出)。如果操作者14处于专注状态，控制器22可以根据制动预测施加制动。然而，如果操作者14在睡觉或者读书因此期望平稳乘坐，那么控制器22可以比根据制动预测更早地施加制动。
图3描绘了地图28的非限制性示例，其中主车辆12正往目的地44行驶。路线数据26包括当意识状态18为专注状态时可以被控制规则30的路线选择30C选定或指定的优选路线46，因为它是前往目的地44的最短的和最快的路线，即使优选路线46遇到数个交通灯50。然而，如果操作者14在睡觉或者读书，那么路线选择30C可以指定或选定当意识状态处于非专注状态时的替代路线48以提供更平稳的乘坐，因为不存在交通灯，即使这条路线更长并且预期会花费更多的时间。
因此，提供了一种用于主车辆12的自动化操作的系统10和用于系统10的控制器22。如果主车辆12的操作者14正在读书或睡觉，或者以其他方式做一些会从更平稳的乘坐和更平稳的运输体验受益的事，那么系统10或者控制器22调整或修改控制规则30中的一个或更多个来提供更平稳的乘坐。也就是说，系统10基于操作者14的意识状态18改变或者修改一个或更多个车辆控制参数。虽然这本身是显著的益处，但次级益处是通过如本文所述地调整或者修改控制规则30，操作者14可以获得更多时间来例如清醒过来，并且准备取得主车辆12的手动控制。
尽管根据本发明的优选实施例已经描述了本发明，但是并不限制于此，而是仅在所附的权利要求书所阐述的范围内为限。

Claims (6)

1.一种用于从主车辆(12)的自动化操作改变为由操作者(14)对所述主车辆(12)进行手动控制的系统(10)，所述系统(10)包括：
安装于主车辆(12)上的传感器(20)，所述传感器(20)可操作用于确定所述主车辆(12)的操作者(14)的意识状态(18)；
数据源(24)，提供用于所述主车辆(12)的自动化操作的路线数据(26)，其中，所述路线数据(26)包括地图(28)和控制规则(30)，所述控制规则(30)用于在所述操作者的意识状态为专注状态时，所述主车辆导航所述地图(28)时的自动化操作；以及
与所述传感器(20)和所述数据源(24)通信的控制器(22)，所述控制器(22)被配置用于在所述主车辆(12)的自动化操作期间根据所述路线数据(26)操作所述主车辆(12)，其中，当所述操作者(14)的所述意识状态(18)为非专注状态时，所述控制器(22)被配置成修改所述控制规则(30)以便增加供所述操作者准备取得所述主车辆的手动控制所需的时间。
2.如权利要求1所述的系统(10)，其中所述控制规则(30)指定所述主车辆(12)与所述主车辆(12)前方的其他车辆(32)之间的最小跟随距离(30A)，并且当所述意识状态(18)为非专注状态时，所述控制器(22)以比所述最小跟随距离(30A)更大的跟随距离(34)跟随所述其他车辆(32)。
3.如权利要求1所述的系统(10)，其中当所述意识状态(18)为专注状态时，所述控制规则(30)指定推荐速度(30B)，并且当所述意识状态(18)为非专注状态时，所述控制器(22)以比所述推荐速度(30B)小的车辆速度操作所述主车辆(12)。
4.如权利要求1所述的系统(10)，其中当所述意识状态(18)为专注状态时，所述控制规则(30)指定加速率(30E)，并且当所述意识状态(18)为非专注状态时，所述控制器(22)以比所述加速率(30E)小的方式加速所述主车辆(12)。
5.如权利要求1所述的系统(10)，其中当所述意识状态(18)为专注状态时，所述控制规则(30)指定所有可用车道可被使用，并且当所述意识状态(18)为非专注状态时，所述控制器(22)将所述主车辆(12)转向到优选车道中。
6.如权利要求1所述的系统(10)，其中所述控制规则(30)在所述意识状态(18)为专注状态时指定优选路线(46)，并且在所述意识状态(18)为非专注状态时指定替换路线(48)。
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