CN108137054A - 传感器测量数据的替换 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，公开一种用于运行高度自动化或全自动化的车辆的方法，所述车辆配备有多个驾驶功能以及至少两个至少部分冗余的、记录测量数据的传感器。在所述方法中，在其功能有效性方面检查(102)所述传感器。本发明的核心在于，所述至少两个至少部分冗余的传感器的测量数据基于不同的测量原理，并且根据所述传感器的功能有效性修改(103)和/或禁用至少一个驾驶功能。

Description

传感器测量数据的替换
技术领域
本发明涉及用于运行高度自动化或全自动化的车辆的一种方法、一种设备以及一种计算机程序。
背景技术
DE 10 2011 015 130 A1公开一种用于保障车辆的运行的方法，所述车辆能够借助受限的能力自主行驶，所述方法包含以下步骤：监视多个特定的条件，所述条件对于优选且可靠地使用具有受限能力的自主行驶是必需的；采取用于处理和降低错误的策略，所述策略设置用于，如果驾驶员在特定条件中的至少一个被违反的情况下无法手动控制车辆，则将车辆操作至优选状态中。
DE 10 2012 008 090 A1公开一种用于对行驶中的机动车执行有保障的紧急停车操作的方法或紧急停车辅助装置。其中，监视驾驶员并且产生驾驶员状态数据，由所述驾驶员状态数据确定驾驶熟练程度。接下来，如果驾驶员的驾驶熟练程度低于预给定的阈值，则将车辆转换到自动驾驶模式中以及实施有保障的紧急停车操作。在此，为了车辆的紧急停止，由车辆的未来路段走向的预测路段数据确定风险最小的停止位置，并且以自动驾驶模式驶向所述停止位置，其中，执行所述有保障的紧急停车操作。
发明内容
根据本发明，公开一种用于运行高度自动化或全自动化的车辆的方法，所述车辆配备有多个驾驶功能以及至少两个至少部分冗余的、记录测量数据的传感器。在所述方法中，在其功能有效性方面检查传感器。本发明的核心在于，至少两个至少部分冗余的传感器的测量数据基于不同的测量原理，并且根据传感器的功能有效性修改和/或禁用至少一个驾驶功能。
本发明提供如下优点：车辆具有至少部分冗余的传感器，所述至少部分冗余的传感器基于不同的测量原理。由此可以提高安全性，因为可以识别由测量原理决定的错误信息或测量错误。测量原理可以理解为测量方法的科学/物理基础。例如为了产生代表距离或可以推导出距离的测量数据，可以使用图像传感器、雷达传感器、激光雷达传感器或超声传感器。借助所使用的传感器测量数据分别基于不同的测量原理。
本发明的另一优点在于，所使用的传感器可以分别具有所基于的测量原理最适合的分开的任务重点。因此与借助雷达传感器相比，借助摄像机例如可以更好地识别行人，相反地，借助雷达传感器能够更高效地测量相对于前方行驶的车辆的距离。因为传感器不仅仅用于冗余，所以还可以节省成本和结构空间。
通过在其功能有效性方面检查传感器，可以快速地识别系统错误或系统限制，并且可以根据功能有效性修改和/或禁用各个驾驶功能。由此，一方面提高安全性，另一方面可以改善交通流，这是因为代替禁用驾驶员辅助功能还可以修改驾驶员辅助功能并且由此可以阻止车辆停车(Liegenbleiben)。
驾驶功能可以理解为，车辆中的所有能够由驾驶员或现代车辆执行的驾驶行为和/或控制操作。在此，驾驶功能可以由不同的部分功能构成。因此，例如超车功能可以具有多个部分功能，其中，所述超车功能能够分析处理、评估周围环境交通和当前的交通情况，并且基于所述评估实施相应的驾驶操作。例如用于控制向左或向右的部分功能或用于加速车辆或类似操作的部分功能。相应地监视交通也可以构成部分功能。这些部分功能对于其本身来说又是驾驶功能。对于所有其他已知的驾驶功能来说，也可考虑类似的划分，例如自动距离功能、车道保持功能、紧急制动功能、行人识别功能、骑行者识别功能、十字路口辅助、交通标志识别或施工位置辅助功能(Baustellenassistenzfunktion)，其中，所述列表不是穷举的。
在本发明的一种有利的实施方案中，由至少部分冗余的传感器的测量数据替换受限或无法正常工作的传感器的测量数据。
所述实施方式提供如下优点：在传感器无法或仅部分正常工作的情况下，可以使用至少部分冗余的传感器的测量数据。因为所述传感器的测量基于不同的测量原理，所以系统性的和/或由测量原理决定的错误的概率降低。
在所述方法的另一实施方式中，为了修改至少一个驾驶功能而使用所替换的测量数据。
所述实施方式提供如下优点：替代禁用驾驶功能，可以执行修改。即使在传感器仅部分正常工作或无法正常工作的情况下，也可以借助所替换的测量数据继续维持驾驶功能。
在本发明的一种有利的实施方式中，车辆具有基于路线的导航装置(Navigation)。在所述方法中，基于传感器的功能有效性和/或至少一个修改的和/或禁用的驾驶功能来执行至可预给定的目标的路线的计算。在此尤其设置，响应于至少一个传感器的功能有效性的通过检查所确定的变化来重新计算路线。
所述方法的实施方式提供如下优点：可以根据传感器的功能有效性和/或至少一个修改的和/或禁用的驾驶功能来对至预给定的目标的路线进行匹配。如果驾驶功能例如由于传感器故障而已经被修改并且因此不再具有完整的功能范围，则在路线规划时可以相应地考虑这一点并且基于所述限制重新计算路线。如果由于传感器故障而必须完全禁用各个驾驶功能，则可以通过重新计算路线相应地对所述情况作出反应。总体而言，由此提高车辆乘员的安全性并且可以确保改善的交通流。如果各个驾驶功能在输入目标之前已经被修改和/或被禁用，则可以直接在输入目标时计算出匹配于新的功能范围的路线。
在所述方法的一种有利的实施方式中，基于传感器的功能有效性和/或至少一个修改的和/或禁用的驾驶功能来求取新的目标。
如果在传感器部分正常工作或无法正常工作的情况下必须禁用或修改驾驶功能并且由此不再能够到达初始规划的目标，则在所述方法的有利实施方式中可以执行对目标的重新计算。此外，如果在出现错误或限制的情况下安全起见而选择新的、更快和/或更易于到达的目标，则可以通过所述功能提高安全性。在求取目标时应该考虑，能够借助未修改和/或未禁用的驾驶功能以及所修改的驾驶功能到达所述目标。
在所述方法的另一实施方式中，为了求取新的目标使用由传感器记录的并且存储在车辆中的测量数据。
所述实施方式提供如下优点：除了和/或替代常见的目标求取方法，还可以使用由传感器记录的并且存储在车辆中的测量数据来求取新的目标。车辆已经经过并且已经借助传感器记录的停车空位或空闲场地可以以这种方式考虑为附加的可能目标。如果例如传感器发生故障，在没有所述传感器的情况下不再能够确保安全的向前行驶，则车辆必要时能够行驶回到之前借助传感器检测到的停车空位中，或行驶到已经由传感器检测到的另一安全区域中。
在所述方法的一种有利实施方式中，在新求取的目标处执行自动的泊车操作。由此以有利的方式确保，将车辆安全地停放在新求取的目标处。
在所述方法的另一实施方式中，如果至少一个传感器被检查为受限的和/或无法正常工作的和/或至少一个驾驶功能被修改或被禁用，则对车辆乘员产生警报信号。
所述实施方式提供如下优点：向车辆的驾驶员直接指明错误情况和/或系统的功能故障/功能限制。因此，驾驶员能够相应地对所述情况作出反应，其方式是：例如驾驶员亲自接管驾驶控制或向车辆发送指示。通过向驾驶员发出警报信号可以进一步提高安全性。
在所述方法的另一实施方式中，为了求取新目标使用如下概率值：由在新目标处与其他交通参与者的碰撞的概率和/或由在新目标处阻碍其他交通参与者的概率计算出所述概率值。
所述实施方式有利地对如下作出贡献：行驶到尽可能安全的新目标并且降低阻碍其他交通参与者的或事故的概率。为了计算所述概率值，例如可以使用来自事故研究的数据，借助所述数据可以建立关于不同的停止位置/目标处的事故概率的统计数据。
此外，根据本发明公开一种用于运行高度自动化或全自动化的车辆的设备，所述车辆配备有多个驾驶功能以及至少两个至少部分冗余的、记录测量数据的传感器。根据本发明，所述至少两个至少部分冗余的传感器的测量数据基于不同的测量原理。此外，该设备设置用于执行根据本发明的方法。
附加地，该设备的一种有利的实施方式具有基于路线的导航装置，使得可以执行根据本发明的方法的所有方法步骤。
此外，根据本发明公开一种计算机程序，其设置用于实施根据本发明的方法的所有步骤。
附图说明
由对本发明的优选实施例的以下描述并且由附图得出基于本发明的其他细节、特征、特征组合、优点和作用。
图1示出一种示例性方法的示意性流程图；
图2示出一种示例性方法的另一示意性流程图。
具体实施方式
在图1中示出所公开的方法在车辆中的示例性实施。在此，车辆配备有相应的设备，在所述设备上设置有计算机程序，以便实施所述方法。此外，该车辆配备有两个至少部分冗余的、记录测量数据的传感器，其中，借助传感器产生测量数据分别基于不同的测量原理。在所述示例中，借助雷达传感器确定相对于车辆前方的对象的距离。附加地安装有单目摄像机，所述单摄像机覆盖与雷达传感器重叠的视距/或测量范围。不仅可以借助雷达传感器而且也可以借助单摄像机来基于不同的测量原理确定距离。此外，该车辆配备有如下驾驶功能：所述驾驶功能使用雷达传感器的数据和/或单摄像机的数据。
所述方法在步骤101中开始。在步骤102中，在其功能有效性方面检查车辆所配备的至少一个限定的传感器组。为此，例如可以检测各个传感器或子系统(其接收传感器的数据)的错误报告作为输入信号，并且由这些信号推导出这些传感器的功能有效性。还可以考虑逻辑关联，对于所述逻辑关联，例如确定的传感器或子系统的信号的组合指示其他传感器的错误。在所述实施例中，检查由车辆所使用的传感器，所述传感器至少在车辆中实现的驾驶功能中使用。特别检查单摄像机和雷达传感器。
如果在检查这些传感器时确定一个传感器是仅受限的或无法正常工作的，则在步骤103中修改如下驾驶功能：受限的或无法正常工作的传感器应该提供用于所述驾驶功能的测量数据。在所述实施例中，用于确定相对于前方行驶的车辆的距离的功能如此设计，使得所述功能主要使用雷达传感器的数据来进行距离识别。如果检查得出所述雷达传感器不再是正常工作的，则可以替代雷达传感器的测量数据而使用单摄像机的测量数据。因为与借助雷达传感器的测量数据确定距离相比，借助单摄像机的测量数据确定距离可能更耗时，所以用于确定相对于前方行驶的车辆的距离的功能丧失工作效率。因此，例如可以如此修改所述功能，使得由于雷达传感器无法正常工作而自动保持更大的安全距离。通过修改驾驶功能可以继续自动化地引导车辆，而无须强制性采取紧急操作或将控制权交还给驾驶员。
所述方法在步骤104中结束。
在图2中示出所述方法的另一示意性流程图。车辆再次配备有设备以及设置在该设备上的用于执行该方法的计算机程序，并且配备有基于路线的导航装置。为了监视车辆左侧安装有摄像机，所述摄像机的测量数据用于转弯功能(Abbiegefunktion)和超车功能并且能够确定相对于车辆以及其他对象的距离。附加地，车辆在车辆左侧上配备有由多个超声传感器构成的超声阵列，借助所述超声阵列也可以测量距离。根据传感器的不同的测量原理，所述传感器覆盖相对于车辆的不同距离，然而它们共享一定的监视区域。
所述方法在步骤201中开始。在步骤202中，再次在其功能有效性方面检查存在于车辆中的传感器，特别是摄像机和超声传感器。
如果在步骤202中确定一个传感器无法正常工作或仅部分地正常工作，则在步骤203中修改或必要时禁用如下驾驶功能：对于所述驾驶功能，所述传感器应该提供测量数据。如果例如确定摄像机不再是正常工作的，则对超车功能和转向功能进行修改。为了不必完全禁用所述功能，由正常工作的超声阵列的测量数据替代该摄像机的测量数据。由于超声传感器的作用距离较小，相应的驾驶功能受到限制，使得例如仅还可以在速度较小的情况下执行由所述超声传感器控制或监视的驾驶操作。如果例如摄像机和超声阵列均发生故障并且没有能够实现至少在受限的程度内维持所述功能的其他测量数据可用，则完全禁用相应的驾驶功能。
基于在所述示例中修改和限制的驾驶功能，在步骤204中借助基于路线的导航装置重新计算路线。因为转向功能的功能有效性受限，所以选择如下路线：需要左侧上或左侧车道上的尽可能少的转弯操作或车道变换操作。如果在输入目标之前已经将传感器检查为部分受限的或无法正常工作的，或已经限制驾驶功能，则相应地在第一次规划路线时将所述信息考虑在内。
如果证实由于传感器的功能有效性受限或驾驶功能被修改或被禁用而不能到达目标或仅能以增加的事故风险到达目标(该事故风险可以基于路线和修改或禁用的驾驶功能计算出)，则替代重新计算路线，还可以在步骤204中选择新的目标以及至所述新目标的相应路线。
在在步骤204中不仅已经确定目标而且已经确定路线之后，在步骤205中，将车辆自动化地引导至所述目标并且在该目标处执行自动的泊车操作。
所述方法在步骤206中结束。
在另一实施例中，提供用于如下驾驶功能的必要的测量数据的传感器发生故障：所述驾驶功能能够实现车辆的向前运动。在这种情况下，必须禁用相应的驾驶功能，由此不再能够实现继续向前行驶。在这种情况下，确定能够借助剩余的驾驶功能到达的新的目标。为此，除了用于求取目标的常见方法、例如导航数据、地图材料以及当前的传感器测量数据，还使用由传感器记录的并且存储在车辆中的测量数据。如果例如车辆在故障前不久已经经过停车空位或用于停放车辆的合适的位置——所述停车空位或位置在故障的时刻例如由于视野障碍不再能够借助传感器检测到，则可以使用所记录的测量数据来求取新的目标。因为用于倒车行驶的驾驶功能未受到传感器故障影响，所以可以借助倒车行驶驶向目标并且在所述目标处执行泊车操作。
在另一实施例中，对于自动化驾驶来说必要的所有传感器发生故障。在这种情况下，可以立刻执行紧急停车操作。如果交通状况允许，可以替代地借助在传感器发生故障之前所记录的测量数据来求取新的目标，例如可以基于所记录的测量数据驶向的应急车道(Standstreifen)。应该在如下时间窗口内实施所述操作：可以确保所述情况不再如此变化，使得不再能够实施这样的操作。例如应该排除以下情况：在由车辆能够在该位置处执行泊车操作/紧急停车之前，行人可能会停留在该新求取的目标处。
在所有提及的实施例中能够实现，在将传感器检查为无法正常工作的或仅部分地正常工作的情况下，向驾驶员发出警报信号，该警报信号例如具有如下相应的提示：涉及哪个传感器并且哪个驾驶功能由此受到或可能会受到影响。也可以仅当修改驾驶功能时才发出警报。替代地，也可以仅当所述功能由于修改而受到限制或必须完全禁用时才发出警报。
在所述实施例中，主要提及可以检测距离和对象的传感器、例如超声传感器、激光雷达传感器、雷达传感器、单摄像机和立体摄像机传感器。然而，本发明不限于这类视觉传感器或对距离的测量。所有用于驾驶辅助功能的常见的传感器方案都包括在所述申请中，在此也包括任何类型的加速度传感器、转速传感器、俯仰传感器、晃动传感器(Wanksensor)和偏航传感器(Gierratensensor)。

Claims (12)

1.一种用于运行高度自动化或全自动化的车辆的方法，所述车辆配备有多个驾驶功能以及至少两个至少部分冗余的、记录测量数据的传感器，其中，在所述方法中，在其功能有效性方面检查(202)所述传感器，其特征在于，所述至少两个至少部分冗余的传感器的测量数据基于不同的测量原理，并且根据所述传感器的功能有效性修改和/或禁用(203)至少一个驾驶功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由至少部分冗余的传感器的测量数据替换受限的或无法正常工作的传感器的测量数据。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了修改所述至少一个驾驶功能使用所替换的测量数据。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述车辆具有基于路线的导航装置，并且基于所述传感器的功能有效性和/或所述至少一个修改的和/或禁用的驾驶功能来执行(204)至可预给定的目标的路线的计算，其中尤其设置，响应于至少一个传感器的功能有效性的通过所述检查确定的变化来重新计算所述路线。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述传感器的功能有效性和/或所述至少一个修改的和/或禁用的驾驶功能来求取新的目标。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为了求取所述新的目标，使用由所述传感器记录的并且存储在所述车辆中的测量数据。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述新求取的目标处执行自动的泊车操作。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果至少一个传感器被检查为受限的和/或无法正常工作的和/或至少一个驾驶功能被修改和/或被禁用，则对所述车辆的乘员产生警报信号。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，为了求取所述新的目标使用如下概率值：由在新的目标处与其他交通参与者的碰撞的概率和/或在新的目标处阻碍其他交通参与者的概率计算出所述概率值。
10.一种用于运行高度自动化或全自动化的车辆的设备，所述车辆配备有多个驾驶功能以及至少两个至少部分冗余的、记录测量数据的传感器，其特征在于，所述至少两个至少部分冗余的传感器的测量数据基于不同的测量原理，并且所述设备设置用于执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述车辆具有基于路线的导航装置，其特征在于，所述设备设置用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
12.一种计算机程序，其设置用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法的所有步骤。
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