CN108216241B - 确定自主驾驶车辆的控制特性 - Google Patents

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Abstract

本发明描述的是为自主驾驶车辆(ADV)提供确定(或估算)该ADV的一个或多个控制特性的能力的系统和方法。为了确定这些控制特性，系统可以执行一个或多个驾驶操纵，诸如，加速度或减速度操纵以及恒定速度操纵。通过使用各种已知的力来执行这些操纵，系统便可以执行各种计算，以获得一个或多个未知的特性。例如，系统可以确定ADV的估计质量，因此基于该估计质量来调整(或调谐)ADV的各种控制。

Description

确定自主驾驶车辆的控制特性
技术领域
本公开的实施方式总体涉及操作自主驾驶车辆(ADV)。更具体地，本公开的实施方式涉及确定ADV的控制特性。
背景技术
以自主模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可以将驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自主模式运行时，车辆可以使用车载传感器导航到各个位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在一些没有任何乘客的情况下行驶。
运动规划和控制是自主驾驶的关键操作。当操作ADV时，系统可以提供可要求该系统收集有关ADV的各种特性的信息的机构。在一些情况下，可以使用各种车载传感器来确定这些特性。然而，在其他情况下，系统可能无法获知特性。此外，系统可能需要该信息，以为ADV提供自主控制机构。因此，需要为ADV提供导出与提供自主控制相关的某些特性的能力。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种确定自主驾驶车辆(ADV)的特性的计算机实现方法，其包括初始化所述自主驾驶车辆的第一驾驶操纵，所述第一驾驶操纵包括使所述自主驾驶车辆加速到预定速度；确定所述自主驾驶车辆在所述第一驾驶操纵期间实现所述加速所需的第一牵引力；响应于达到所述预定速度，初始化第二驾驶操纵，所述第二驾驶操纵包括维持所述自主驾驶车辆的恒定速度；确定所述自主驾驶车辆在所述第二驾驶操纵期间维持所述恒定速度所需的第二牵引力；以及基于确定的第一牵引力、确定的第二牵引力以及在所述第一驾驶操纵期间所述加速的速率来计算所述自主驾驶车辆的估计质量。本发明的另一方面提供了一种其中存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由联接到自主驾驶车辆(ADV)的处理器执行时，使所述处理器执行操作，所述操作包括：初始化用于所述自主驾驶车辆的第一驾驶操纵，所述第一驾驶操纵包括使所述自主驾驶车辆加速或减速到预定速度；确定所述自主驾驶车辆在所述第一驾驶操纵期间实现所述加速或所述减速所需的第一牵引力；初始化第二驾驶操纵，所述第二驾驶操纵包括维持所述自主驾驶车辆的恒定速度；确定所述自主驾驶车辆在所述第二驾驶操纵期间维持所述恒定速度所需的第二牵引力；以及基于确定的第一牵引力、确定的第二牵引力以及在所述第一驾驶操纵期间的所述加速或减速的速率来计算所述自主驾驶车辆的估计质量，其中所述估计质量是针对所述自主驾驶车辆的第一组负载特性确定的。
本发明的又一方面提供了一种用于自主驾驶车辆(ADV)的控制系统，其包括处理器以及存储器，所述存储器联接到所述处理器以存储指令，所述指令在由所述处理器执行时，使所述处理器执行操作，所述操作包括初始化所述自主驾驶车辆的第一驾驶操纵，所述第一驾驶操纵包括使所述自主驾驶车辆加速到预定速度，确定所述自主驾驶车辆在所述第一驾驶操纵期间实现所述加速所需的第一牵引力，初始化第二驾驶操纵，所述第二驾驶操纵包括维持所述自主驾驶车辆的恒定速度，确定所述自主驾驶车辆在所述第二驾驶操纵期间维持所述恒定速度所需的第二牵引力，以及基于确定的第一牵引力、确定的第二牵引力以及在所述第一驾驶操纵期间的所述加速的速率来计算所述自主驾驶车辆的估计质量。
附图说明
本公开的实施方式在附图的各图中以示例而非限制的方式示出，附图中的相同参考数字指示类似元件。
图1是示出根据本公开的一个实施方式的ADV配置的框图。
图2A是示出根据本公开的一个实施方式的用于ADV的传感器和控制系统的示例的框图。
图2B是示出根据本公开的一个实施方式的用于ADV的感知与规划系统的示例的框图。
图3是示出根据本公开的一个实施方式的可以被系统考虑的作用于ADV上的力的总体概述的图。
图4是示出根据本公开的一个实施方式的可以被系统考虑的作用于ADV的车轮上的力的图。
图5是示出根据本公开的一个实施方式的确定ADV的特性的示例的过程概述。
图6示出根据本公开的一个实施方式的在各种驾驶操纵期间ADV的加速度的示例图。
图7示出根据本公开的一个实施方式的可以用于确定ADV的一个或多个控制特性的公式的示例。
图8是示出根据本公开的一个实施方式的确定ADV的一个或多个控制特性的方法的示例流程图。
图9是示出可以与本公开的一个或多个实施方式结合使用的示例计算系统的框图。
具体实施方式
以下将参考下文所讨论的细节来描述本公开的各种实施方式和方面，附图将示出所述各种实施方式。下列描述和附图是对本公开的说明，而不应当解释为限制本公开。描述了许多具体细节以提供对本公开的各种实施方式的全面理解。然而，在某些情况下，并未描述众所周知的或常规的细节以提供对本公开实施方式的简洁讨论。
本说明书中提及的“一个实施方式”或“实施方式”意味着结合该实施方式所描述的具体特征、结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施方式中。短语“实施方式”在本说明书中各个地方的出现不必全部指代同一实施方式。
根据一些实施方式，描述的是为自主驾驶车辆(ADV)提供确定(或估计)ADV的一个或多个控制特性的能力的系统(和方法)。例如，这些控制特性可以包括关于ADV的特性的信息，诸如，车辆的估计质量，或者与操纵ADV所需的各种物理力相关的特性。为了确定这些控制特性，系统可以执行一个或多个驾驶操纵或阶段。在一个实施方式中，驾驶操纵可以包括加速度或减速度阶段，以及恒定速度阶段(例如，没有加速度或减速度)。通过使用各种已知的力(例如，发动机驱动转矩)来执行这些操纵，系统便可以执行各种计算，以获得一个或多个未知的特性。
因此，基于这些确定的特性中的一个或多个，系统可以初始化各种ADV控制。例如，系统可以基于在初始化期间获得的信息在各种负载动态下调整(或调谐)油门控制程度。为了执行上述过程，ADV可以包括各种处理部件。
图1是示出根据本公开的一个实施方式的自主驾驶车辆配置的框图。配置100可以包括可通过网络102通信地联接到一个或多个服务器103至104的ADV 101。尽管示出一个ADV，但多个ADV可以通过网络102联接到彼此和/或联接到服务器103至104。网络102可以是任何类型的网络，例如，有线或无线的局域网(LAN)、诸如互联网、蜂窝网络、卫星网络的广域网(WAN)或其组合。服务器103至104可以是任何类型的服务器或服务器群集，诸如，万维网或云服务器、应用服务器、后端服务器或其组合。服务器103至104可以是数据分析服务器、内容服务器、交通信息服务器、地图和兴趣点(MPOI)服务器或者位置服务器等。
ADV是指可以被配置成处于自主模式下的任何类型的车辆，在所述自主模式下车辆在极少或没有来自驾驶员的输入的情况下导航通过环境。这种自主车辆可以包括传感器系统，所述传感器系统具有被配置成检测与车辆运行环境有关的信息的一个或多个传感器。所述车辆和其相关联的控制器使用所检测的信息来导航通过所述环境。ADV 101可以在手动模式下、在全自主模式下或者在部分自主模式下运行。
在一个实施方式中，ADV 101包括但不限于感知与规划系统110、车辆控制系统111、无线通信系统112、用户接口系统113和传感器系统114。ADV 101还可以包括普通车辆中包括的某些常用部件，诸如，发动机、车轮、方向盘、变速器等，这些部件可以由车辆控制系统111和/或感知与规划系统110使用多种通信信号和/或命令进行控制，例如，加速度信号或命令、减速度信号或命令、转向信号或命令、制动信号或命令等。
部件110至114可以经由互连件、总线、网络或其组合通信地联接到彼此。例如，部件110至114可以经由控域网(CAN)总线通信地联接到彼此。CAN总线是被设计成允许微控制器和装置在没有主机的应用中与彼此通信的车辆总线标准。它是基于消息的协议，最初是为汽车内的多路电线设计的，但也用于许多其他环境。
图2A是示出根据本公开一个实施方式的传感器和控制系统的示例的框图。在一个实施方式中，传感器系统114包括但不限于一个或多个摄像机211、全球定位系统(GPS)单元212、惯性测量单元(IMU)213、雷达单元214、光探测和测距(LIDAR)单元215和负载感测单元216。GPS系统212可以包括收发器，所述收发器可操作来提供关于自主车辆的位置的信息。IMU单元213可以基于惯性加速度来感测自主车辆的位置和定向变化。雷达单元214可以表示利用无线电信号来感测ADV的本地环境内的对象的系统。在一些实施方式中，除感测对象之外，雷达单元214另外可以感测对象的速度和/或前进方向。LIDAR单元215可以使用激光器来感测ADV所处环境中的对象。除其他系统部件之外，LIDAR单元215还可以包括一个或多个激光源、激光扫描器以及一个或多个检测器。摄像机211可以包括用来捕获ADV周围环境的图像的一个或多个装置。摄像机211可以是静物摄像机和/或视频摄像机。摄像机可以是可机械地移动的，例如，通过将摄像机安装在旋转和/或倾斜平台上。
负载感测单元216可以感测ADV的各种负载特性的变化(例如，重量/质量的变化)。负载变化可以是搭载额外乘客和/或货物(例如，给卡车装载货物)的结果。如本文中进一步描述，可以响应于检测到这些负载特性的变化(例如，增加或减少)而对ADV执行各种控制调整。
传感器系统114还可以包括其他传感器，诸如，声纳传感器、红外传感器、转向传感器、油门传感器、制动传感器以及音频传感器(例如，麦克风)。油门传感器和制动传感器可以分别感测车辆的油门位置和制动位置。此外，如本文中进一步描述，这些传感器可以测量或确定各种力。例如，油门传感器可以测量驱使ADV所需的发动机驱动转矩的量，并且制动传感器可以测量使ADV停止所需的制动转矩的量。在一些情形下，油门传感器和制动传感器可以集成为集成式油门/制动传感器。转向传感器可以被配置成感测方向盘、车辆的车轮或其组合的转向角度。
在一个实施方式中，车辆控制系统111包括但不限于转向单元201、油门单元202(也被称为加速度单元)和制动单元203。转向单元201可以调整车辆的方向或前进方向。油门单元202可以控制电动机或发动机的速度，电动机或发动机的速度转而控制车辆的速度和加速度。例如，如本文中进一步描述，油门单元202可以控制由发动机(或电机)产生的驱动转矩的量。如本文中提及，发动机可以包括发动机或电机，诸如，内燃机、电动机或混合型发动机。制动单元203可以通过提供摩擦使车辆的车轮或轮胎慢下来而使车辆减速。例如，制动单元203可以提供制动转矩，以提供这种减速。因此，驾驶操纵可以包括由自主车辆101例如通过使用转向单元201、油门单元202和制动单元203中的一个或其组合来执行的任何驾驶动作。
回到图1，无线通信系统112可以允许自主车辆101与诸如装置、传感器、其他车辆等外部系统之间的通信。例如，无线通信系统112可以直接与一个或多个装置无线通信，或者经由通信网络进行无线通信，诸如，经由网络102与服务器103至104通信。无线通信系统112可以使用任何蜂窝通信网络或无线局域网(WLAN)，例如，使用WiFi，以与另一部件或系统通信。无线通信系统112可以例如使用红外链路、蓝牙等与装置(例如，乘客的移动装置、显示装置、车辆101内的扬声器)直接通信。用户接口系统113可以是在车辆101内实施的外围装置的部分，包括例如键盘、触摸屏显示装置、麦克风和扬声器等。
自主车辆101的功能中的一些或全部可以由感知与规划系统110控制或管理，尤其当在自主驾驶模式下操作时。感知与规划系统110可以包括必要的硬件(例如，处理器、存储器、存储设备)和软件(例如，操作系统、规划和路线程序)，以从传感器系统114、控制系统111、无线通信系统112和/或用户接口系统113接收信息，处理所接收的信息，规划从起始点到目的地点的路线或路径，随后基于规划和控制信息来驾驶车辆101。替代地，感知与规划系统110可以与车辆控制系统111集成在一起。
当自主车辆101沿着路线移动时，感知与规划系统110也可以从交通信息系统或服务器(TIS)获得实时交通信息。应注意，服务器103至104可以由第三方实体进行操作。替代地，服务器103至104的功能可以与感知与规划系统110集成在一起。基于实时交通信息和位置信息以及由传感器系统114检测或感测的实施本地环境数据(例如，障碍物、对象、附近车辆)，感知与规划系统110可以规划最佳路线并且根据所规划的路线例如经由控制系统111来驾驶车辆101，以安全有效地到达指定目的地。
感知与规划系统110可以感知普通驾驶员在驾驶员正驾驶的车辆周围将感知到的东西有关的信息。感知信息可以包括车道配置(例如，直线车道或弯曲车道)、交通灯信号、另一车辆的相对位置、行人、建筑物、人行横道或其他交通相关标志(例如，停止标志、让路标志)等，例如，采用对象的形式。
图2B是示出根据本公开的一个实施方式的用于ADV的感知与规划系统的示例的框图。系统300可以被实施为配置100的一部分，包括但不限于感知与规划系统110、控制系统111和传感器系统114。如图所示，感知与规划系统110包括但不限于本地化模块301、感知模块302、决策模块303、规划模块304、控制模块305以及初始化/调整模块306。
模块301至306中的一些或全部可以在软件、硬件或其组合中实施。例如，这些模块可以安装在永久性存储装置352中、加载到存储器351中以及由一个或多个处理器(未示出)执行。应注意，这些模块中的一些或全部可以通信地联接到图2A的车辆控制系统111的一些或全部模块或者与它们集成在一起。模块301至306中的一些可以一起集成为集成模块。
本地化模块301(也被称为地图与路线模块)管理与用户的行程或路线相关的任何数据。用户可以例如经由用户接口登录并且指定行程的起始位置和目的地。本地化模块301与自主车辆300的其他部件通信，诸如，地图与路线信息311，以获得行程相关数据。
基于由传感器系统114提供的传感器数据和由本地化模块301获得的本地化信息，感知模块302确定周围环境的感知。感知信息可以表示普通驾驶员在驾驶员正驾驶的车辆周围将感知到的东西。感知可以包括车道配置(例如，直线车道或弯曲车道)、交通灯信号、另一车辆的相对位置、行人、建筑物、人行横道，或其他交通相关标志(例如，停止标志、让路标志)等，例如，采用对象的形式。
感知模块302可以包括计算机视觉系统或计算机视觉系统的功能，以处理并分析由一个或多个摄像机捕获的图像，以便识别自主车辆的环境中的对象和/或特征。所述对象可以包括交通信号、道路边界、其他车辆、行人和/或障碍物等。计算机视觉系统可以使用对象识别算法、视频跟踪以及其他计算机视觉技术。在一些实施方式中，计算机视觉系统可以绘制环境地图、跟踪对象以及估计对象的速度等。感知模块302也可以基于由诸如雷达和/或LIDAR的其他传感器提供的其他传感器数据来检测对象。
针对对象中的每个，决策模块303作出关于如何处理对象的决定。例如，针对特定对象(例如，交叉路线中的另一车辆)以及描述对象的元数据(例如，速度、方向、转弯角度)，决策模块303决定如何遇到所述对象(例如，超车、让路、停止、经过)。决策模块303可以根据诸如交通规则或驾驶规则312的一套规则来作出此类决定，所述规则可以存储在永久性存储装置352中。
基于针对所感知到的对象中的每个的决定，规划模块304为自主车辆规划路径或路线，以及驾驶参数(例如，距离、速度和/或转弯角度)。换言之，针对给定的对象，决策模块303决定如何处理该对象，而规划模块304确定如何去做。例如，针对给定的对象，决策模块303可以决定经过所述对象，而规划模块304可以确定在所述对象的左侧还是右侧经过。规划和控制数据由规划模块304生成，包括描述车辆300在下一移动循环(例如，下一路线/路径段)中将如何移动的信息。例如，规划和控制数据可以指示车辆300以30英里每小时(mph)的速度移动10米，随后以25mph的速度变到右侧车道。
基于规划和控制数据，控制模块305根据由规划和控制数据限定的路线或路径通过将适当的命令或信号发送到车辆控制系统111来控制并驾驶ADV。所述规划和控制数据包括足够的信息，以沿着路径或路线在不同的时间点使用适当的车辆设置或驾驶参数(例如，油门、制动和转弯命令)将车辆从路线或路径的第一点驾驶到第二点。
应注意，决策模块303和规划模块304可以集成为集成模块。决策模块303/规划模块304可以包括导航系统或导航系统的功能，以确定自主车辆的驾驶路径。例如，导航系统可以确定用于实现自主车辆沿着以下路径移动的一系列速度和定向前进方向：所述路径在使自主车辆沿着通往最终目的地的基于道路的路径前进的同时，基本上避开感知到的障碍物。目的地可以根据经由用户接口系统113进行的用户输入来设定。导航系统可以在自主车辆正在运行的同时动态地更新驾驶路径。导航系统可以将来自GPS系统和一个或多个地图的数据合并，以便确定用于自主车辆的驾驶路径。
决策模块303/规划模块304还可以包括防撞系统或防撞系统的功能，以识别、评估并且避开或以其他方式绕过自主车辆环境中的潜在障碍物。例如，防撞系统可以通过以下方式实现自主车辆的导航中的变化：操作控制系统111中的一个或多个子系统来采取转向操纵、转弯操纵、制动操纵等。防撞系统可以基于周围的交通模式、道路状况等自动确定可行的避障操纵。防撞系统可以被配置成使得当其他传感器系统检测到位于自主车辆将转向进入的邻近区域中的车辆、建筑障碍物等时不采取转向操纵。防撞系统可以自动选择既可用又使得自主车辆乘员的安全性最大化的操纵。防撞系统可以选择预测的避开操纵以致使自主车辆的乘客舱中出现最小量的加速度。
初始化/调整模块306可以对各种控制部件进行初始化(例如，调谐)，包括上述控制系统的单元。此外，如本文中进一步描述，初始化/调整模块306可以响应于ADV的特性的各种变化来调整(例如，重新调整、重新校准、调谐等)一个或多个部件。例如，初始化/调整模块306可以响应于检测到ADV质量的变化来调整油门控制速率。
应注意，如上文示出和描述(例如，在图1、图2A、图2B中)的部件中的一些或全部可以在软件、硬件或其组合中实施。例如，此类部件可以实施为安装并存储在永久性存储装置中的软件，所述软件可以由处理器(未示出)在存储器中加载并执行以实施贯穿本申请所述的过程或操作。替代地，此类部件可以实施为编程或嵌入到专用硬件(诸如，集成电路(例如，专用集成电路或ASIC)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA))中的可执行代码，所述专用硬件可以经由来自应用的对应驱动器和/或操作系统来访问。此外，此类部件可以实施为处理器或处理器内核中的特定硬件逻辑，作为可由软件部件通过一个或多个特定指令访问的指令集的一部分。
图3是示出根据本公开的一个实施方式的可以被系统考虑的作用于ADV上的力的总体概述的图。如图所示，ADV 101可以生成牵引力405。一般来讲，牵引力405可以包括ADV施加在地面上的牵引，所述牵引可以平行于行进的方向。此外，阻力406可以作用于与行进方向相反的方向。例如，阻力406可以包括拖曳力(例如，空气阻力)、摩擦力(例如，车轮与道路表面之间的摩擦力)、重力，以及可以作用在(或抵抗)行进方向的各种其他力。当使ADV加速或减速时，各种力可以作用在ADV的车轮上。
图4是示出根据本公开的一个实施方式的可以被系统考虑的作用于ADV的车轮上的力的图。
如图所示，驱动转矩408可以使车轮在行进方向上旋转，并且生成牵引力405。因此，牵引力405可以是可由系统基于例如由发动机产生以使ADV加速而生成的驱动转矩408来测量的力。为了使车辆停止，ADV也可以生成制动转矩409。因此，制动转矩409也可以是系统已知的(例如，可测量)，并且用来确定各种未知的控制特性，如本文中进一步描述。此外，如图所示，ADV质量/重力411也可以作用在车轮上。
图5是根据本公开的一个实施方式的确定ADV特性的示例的过程流程图。过程500可以使用处理逻辑，所述处理逻辑可以包括软件、硬件或其组合。例如，过程500可以由系统(例如，配置100的一个或多个部件)执行。
在框501中，系统可以对一个或多个驾驶操纵进行初始化。这些操纵可以包括在各种控制下驾驶ADV。例如，驾驶操纵可以包括利用一个或多个控制来(例如，经由控制系统111)影响ADV的油门、制动、转向等。在一些实施方式中，操纵可以包括使ADV加速、减速或者维持恒定速度(例如，没有加速度/减速度)。
图6示出根据本公开的一个实施方式在各种驾驶操纵期间ADV的加速度的示例图。如图所示，图600示出一段时间612上的车辆速度611。
如图所示，在驾驶操纵A 601期间，系统可以使ADV加速。例如，加速可以在油门控制下实现。在一个实施方式中，如此示例中所示，加速度可以是恒定的。在一个实施方式中，加速可以在足够低的速度下发生，使得拖曳阻力(或空气阻力)不影响计算，如本文中进一步描述。例如，如本文所述，在确定ADV质量的计算中可以忽略较低加速速率下的拖曳阻力。
在驾驶操纵B 602期间，系统可以维持ADV的恒定速度。因此，如本文中进一步描述，系统可以假设这个阶段期间的某些特性，并且相应地计算最初可能未知的附加信息。在一个实施方式中，系统可以确定阻力与牵引力相当。例如，在一个实施方式中，这个假设可以基于在足够低的速度下执行的驾驶操纵B，使得拖曳阻力不影响本文所述的计算。然而，应注意，在一些实施方式中，驾驶操纵可以在各种速度下执行，并且系统可以考虑(例如，测量)拖曳阻力，所述拖曳阻力在各种计算期间可以被考虑到。
在驾驶操纵C 603期间，系统可以使ADV减速。例如，减速度可以在制动控制下实现。在另一示例中，可以通过执行ADV的转换低速(或“发动机制动”)或者制动和转换低速的组合来执行减速。因此，在一些实施方式中，驾驶操纵C可以提供与在驾驶操纵A中提供的信息类似的信息。
如本文中进一步描述，系统可以执行这些操纵(例如，操纵A至C)中的一个或多个，作为第一和第二驾驶操纵(或阶段)。例如，在一个实施方式中，系统可以将操纵A和B分别作为第一和第二阶段执行。在另一实施方式中，系统可以将操纵B和C分别作为第一和第二阶段执行。此外，在一个实施方式中，系统可以伴随恒定速度操纵(例如，操纵B)一起执行至少一个加速度(或者负加速度或减速度)操纵(例如，操纵A或C)。还应注意，可以按各种顺序执行这些操纵(例如，加速度/减速度之后是恒定速度，反之亦然)。还应注意，通常可以在基本上以直线驾驶时执行上述操纵，但这些操纵也可以在各种转向条件下执行并且系统可以考虑此类转向控制。此外，可以在完全或部分自主模式下执行上述操纵，如上文所述。
返回图5，在框502中，系统可以确定在一个或多个驾驶操纵下需要、测量或计算的一个或多个力。例如，系统可以确定例如图3和图4中所示各种力。这些力可以包括ADV实现加速度(例如，在操纵A期间)所需的第一牵引力和ADV维持恒定速度(例如，在驾驶操纵B期间)所需的第二牵引力。基于这些确定的力，系统可以使用各种公式来确定一个或多个附加特性(例如，ADV的质量)。
图7示出根据本公开的一个实施方式的可以用于确定ADV的一个或多个控制特性的公式的示例。如上所述，可以通过执行一个或多个驾驶操纵来导出与ADV相关的各种信息(例如，力或特性)。该信息可以基于使用一般方程来确定：力＝(质量)×(加速度)(例如，牛顿第二定律)。如图所示，系统可以将这个公式用作从已知信息中计算各种未知信息的基础。例如，在加速度操纵(例如，驾驶操纵A 601或驾驶操纵C 603)期间，系统可以应用公式701，所述公式可描述使ADV加速(或减速)所需的力。这个力也可以被描述为相当于牵引力(例如，牵引力405)减去阻力(例如，阻力406)。
牵引力405可以是已知的力，所述牵引力可以基于例如发动机使ADV在行进方向上加速或在行进方向上驱使ADV所需的发动机驱动转矩(例如，驱动转矩408)来测量或确定，如上文所述。在另一示例中，牵引力405可以由可联接到ADV的发动机或车轮的一个或多个传感器测量。在又一示例中，牵引力405可以由惯性测量单元(IMU)(例如，IMU 213)测量。以上示例也可以在负加速度期间(例如，在制动期间)应用，并且相应地，也可以测量制动转矩(例如，制动转矩409)以确定驾驶操纵C期间的力。
为了确定例如与ADV的质量相关的未知特性，系统可以执行各种计算。如702所示，基于恒定速度的性质(例如，没有正加速度或负加速度)，系统可以确定维持恒定加速度(例如，没有加速度)所需的第二牵引力基本上等于相对的阻力(例如，阻力406)。因此，现在可以基于来自第一和第二驾驶操纵(例如，操纵A+B)的信息确定先前未知的特性(例如，阻力406)。因此，这个已知的力可以用来执行附加的计算。例如，系统随后可以基于新确定的第二牵引力来计算或确定(例如，解出)各种未知的特性。例如，系统可以基于所确定的第一牵引力、所确定的第二牵引力以及第一驾驶操纵期间的加速速率来确定ADV的估计质量。例如，如703所示，质量可以等于第一牵引力减去第二牵引力，随后除以加速度。
作为示例情形，如果单个乘客处于ADV中，并且系统以需要1900N第一牵引力的1m/s2的加速度执行操纵A，随后执行需要200N第二牵引力的操纵B，那么系统可以将具有单个乘客的ADV的质量计算为1700kg。类似地，在具有三个乘客的另一情形下，如果系统确定其需要2100N的第一牵引力来使ADV以1m/s2加速(例如，操纵A)并且需要230N的第二牵引力来维持恒定速度(例如，操纵B)，那么系统可以将具有三个乘客的ADV的质量计算为1870kg。此外，系统可以测量这些情形中的每个所需的油门控制的量(或者速率或比率)。因此，油门控制速率或比率可以基于各种负载配置(例如，ADV的各种质量)进行调整。应注意，除了如上文所述使用驾驶操纵A和B来确定质量之外，这些公式还可以用于驾驶操纵B和C。
再次返回到图5，在框503中，系统可以基于如上文所述导出的信息对ADV的一个或多个控制进行初始化。在一个实施方式中，对第一和第二驾驶操纵进行初始化可以作为ADV的一个或多个控制的初始化过程的一部分来执行。例如，可以针对油门控制速率来执行初始化过程，所述油门控制速率控制发动机产生的驱动转矩的输出以使ADV加速。
在框504中，系统可以基于503的初始化来调整一个或多个控制。因此，系统可以基于以上确定的所计算的牵引力需要来调整控制系统的油门控制速率。在一个实施方式中，系统可以调整或调谐油门控制的自动增益功能。在一个实施方式中，可以由比例积分微分控制器(PID控制器)来提供ADV的加速度(或油门控制)。因此，PID可以基于ADV的估算质量进行调谐。
当确定油门控制速率时，系统可以在第一负载特性集合期间利用所计算的牵引力需要和估算的质量来确定油门控制比率。在一个实施方式中，可以在ADV的第一负载特性集合期间执行使第一和第二驾驶操纵初始化，并且相应地，可以针对第一负载特性集合来确定估算的质量。因此，当系统检测到ADV的从第一负载特性集合到第二负载特性集合的变化时，系统可以基于在第二负载特性集合期间确定的油门控制比率和估计的质量来重新调整油门控制比率。
作为示例情形，如果使质量为1500kg的ADV加速所需的牵引力是2000N，并且将50％的油门控制速率作为比率，那么系统可以确定当质量为2000kg时，其将采用100％的油门控制速率，以提供所需的4000N作为牵引力。
图8是示出根据本公开的一个实施方式的确定ADV的一个或多个控制特性的方法的示例流程图。过程(或方法)800可以使用处理逻辑，所述处理逻辑可以包括软件、硬件或其组合。例如，过程800可以由包括配置100的一个或多个部件的系统执行。
在801中，系统可以例如通过ADV的控制系统对ADV的第一驾驶操纵进行初始化。在一个实施方式中，第一驾驶操纵可以包括使ADV加速到预定速度(例如，驾驶操纵A 601)。在一个实施方式中，使ADV加速到预定速度可以包括基本上恒定的加速度。在802中，系统可以确定在第一驾驶操纵期间使ADV实现加速度所需的第一牵引力(例如，牵引力405)。
在803中，系统可以对包括维持ADV的恒定速度的第二驾驶操纵(例如，驾驶操纵B602)进行初始化。在一个实施方式中，系统可以响应于达到从第一驾驶操纵实现的预定速度而对第二驾驶操纵进行初始化。在一个实施方式中，第一和第二牵引力中的每个可以对应于由ADV的发动机产生的驱动转矩(例如，驱动转矩408)。在一个实施方式中，第一驾驶操纵和第二驾驶操纵中的至少一个由ADV自主地执行。
在804中，系统可以确定在第二驾驶操纵期间ADV维持恒定速度所需的第二牵引力。在一个实施方式中，第二牵引力被确定为基本上等于第二驾驶操纵期间的阻力，因为ADV在第二驾驶操纵期间以预定速度行进。如上文所述，在一个实施方式中，预定速度选择成使得阻力的拖曳力分量在第一和第二驾驶操纵期间最小或基本上恒定。
在805中，系统可以基于所确定的第一牵引力、所确定的第二牵引力以及第一驾驶操纵期间的加速速率来计算ADV的估计质量。在一个实施方式中，计算也可以基于第一和第二驾驶操纵期间的加速速率。
应注意，除ADV的质量之外，还可以确定其他特性，诸如，力(或惯性力)。例如，系统可以基于阻力、加速速率以及ADV的估算质量等来计算使ADV加速所需的惯性力。此外，也可以基于使用或操纵上述公式来确定其他特性，诸如，加速度、第一或第二牵引力、阻力。因此，上述系统的实施方式提供用于导出与ADV的自主控制相关的控制特性的技术。
图9是示出可以与本公开一个或多个实施方式结合使用的示例计算系统的框图。
例如，系统1500可以表示执行上述过程或方法中的任一个的上述数据处理系统中的任一个，例如，自主车辆101的配置100中所示的一个或多个部件(例如，部件110至114)，或者上述服务器103至104。系统1500可以包括许多不同的部件。在一个实施方式中，系统1500包括通过总线或互连件1510连接的处理器1501、存储器1503以及装置1505至1508。处理器1501可以表示其中包括单个处理器内核或多个处理器内核的单个处理器或多个处理器。处理器1501可以表示一个或多个通用处理器，诸如，微处理器、中央处理单元(CPU)等。处理器1501还可以是一个或多个专用处理器，诸如，专用集成电路(ASIC)、蜂窝或基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、图形处理器、通信处理器、加密处理器、协同处理器、嵌入式处理器，或者能够处理指令的任何其他类型的逻辑。
处理器1501可以被配置成执行指令以执行本文所讨论的方法、过程、操作、功能等。系统1500还可包括与可选的图形子系统1504通信的图形接口，图形子系统1504可以包括显示控制器、图形处理器和/或显示装置。
处理器1501可以与存储器1503通信，存储器1503在一个实施方式中可以经由多个存储器装置实施以提供给定量的系统存储器。存储器1503可以包括一个或多个易失性存储(或存储器)装置，诸如，随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)，或者其他类型的存储装置。
系统1500还可以包括IO装置，诸如装置1505至1508，包括网络接口装置1505、可选的输入装置1506，以及其他可选的IO装置1507。网络接口装置1505可以包括无线收发器和/或网络接口卡(NIC)。无线收发器可以是WiFi收发器、红外收发器、蓝牙收发器、WiMax收发器、无线蜂窝电话收发器、卫星收发器(例如，全球定位系统(GPS)收发器)或其他射频(RF)收发器，或者它们的组合。NIC可以是以太网卡。
输入装置1506可以包括触摸板、触敏屏幕(其可以与显示装置1504集成在一起)、指示器装置(诸如，指示笔)和/或键盘(例如，物理键盘或显示为触敏屏幕的一部分的虚拟键盘)。例如，输入装置1506可以包括联接到触摸屏的触摸屏控制器。触摸屏和触摸屏控制器例如可以使用多种触摸灵敏度技术中的任一种来检测其接触和移动或间断，包括但不限于电容、电阻、红外和表面声波技术，以及其他接近传感器阵列或用于确定与触摸屏接触的一个或多个点的其他元件。
IO装置1507可以包括各种电子显示器(例如，具有屏幕的监控器、小型LCD触摸屏，或者可操作来显示信息的任何其他电子装置)、音频输出部(诸如，扬声器)。例如，车辆101可以包括内部电子显示器。就这点而言，内部电子显示器可以位于车辆的客舱内。音频装置可以包括扬声器和/或麦克风，以促进支持语音的功能，诸如语音识别、语音复制、数字记录和/或电话功能。其他IO装置1507还可以包括通用串行总线(USB)端口、并行端口、串行端口、打印机、网络接口、总线桥(例如，PCI-PCI桥)、传感器(例如，运动传感器，诸如加速度计、陀螺仪、磁强计、光传感器、罗盘、接近传感器等)，或者它们的组合。装置1507还可以包括成像处理子系统(例如，摄像机)，所述成像处理子系统可以包括用来促进摄像机功能(诸如，记录照片和视频片段)的光学传感器，诸如电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)光学传感器。某些传感器可以经由传感器集线器(未示出)联接到互连件1510，而诸如键盘或热传感器的其他装置可以由嵌入式控制器(未示出)控制，这取决于系统1500的具体配置或设计。
存储装置1508可以包括计算机可读存储介质1509(或者机器可读存储介质、计算机可访问介质等)，其上存储有体现如本文所述的方法、过程、操作、功能等中的任何一种或多种的一个或多个指令集或软件(例如，处理模块1528)。
处理模块1528(或者部件/单元/逻辑)可以表示上述部件中的任一个，例如，决定系统110、传感器系统114以及控制系统111(和相关的模块和子模块)。处理模块1528还可以在其由数据处理系统1500、存储器1503和处理器1501执行期间完全地或至少部分地驻留在存储器1503内和/或处理器1501内，从而也可以构成机器可读存储介质。此外，处理模块1528可以实施为硬件装置内的固件或功能电路。此外，处理模块1528可以以硬件装置和软件部件的任何组合来实施。
应注意，虽然系统1500被示出为具有数据处理系统的各种部件，但是并不旨在表示使部件互连的任何特定架构或方式；因为此类细节和本公开的实施方式没有密切关系。还应当认识到，具有更少部件或可能具有更多部件的网络计算机、手持计算机、移动电话、服务器和/或其他数据处理系统也可以与本公开的实施方式一起使用。
前述详细描述中的一些部分已经根据在计算机存储器内对数据位的运算的算法和符号表示而呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域中的技术人员所使用的方式，以最有效地将他们的工作实质传达给本领域中的其他技术人员。这里，算法通常被认为是导致所期望结果的前后一致的操作序列。这些操作是需要对物理量进行物理操控的操作。
然而，应当牢记，所有这些和类似的术语均意图与适当的物理量关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标记。除非在以上讨论中另外明确地说明清楚，否则应当了解，在整个本说明书中，利用术语(诸如所附权利要求书中所阐述的术语)的讨论是指计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理，所述计算机系统或电子计算装置操控计算机系统的寄存器和存储器内的表示为物理(电子)量的数据，并将所述数据变换成计算机系统存储器或寄存器或者其他此类信息存储设备、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其他数据。
前述附图中所描绘的过程或方法可以由处理逻辑来执行，所述处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、固件、软件(例如，体现在非暂时性计算机可读存储介质上)或两者的组合。尽管所述过程或方法在上文是依据一些顺序操作来描述的，但是应当了解，所述操作中的一些可以按不同的顺序执行。此外，一些操作可以并行地执行而不是顺序地执行。术语“约”或“基本上”可以用在本文中并且可以解释为“几乎可行”、“在技术界限内”等。此外，除非另有说明，否则术语“或”的使用表明包括性的“或”(例如，“和/或”)。
在以上的说明书中，已经描述了本公开的示例实施方式。将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中阐述的本公开的更宽泛精神和范围的情况下，可以对本公开做出各种修改。因此，应当在说明性意义而不是限制性意义上来理解本说明书和附图。

Claims (17)

1.一种确定自主驾驶车辆的特性的计算机实现方法，其包括：
初始化所述自主驾驶车辆的第一驾驶操纵，所述第一驾驶操纵包括使所述自主驾驶车辆加速到预定速度；
确定所述自主驾驶车辆在所述第一驾驶操纵期间实现所述加速所需的第一牵引力；
响应于达到所述预定速度，初始化第二驾驶操纵，所述第二驾驶操纵包括维持所述自主驾驶车辆的恒定速度；
确定所述自主驾驶车辆在所述第二驾驶操纵期间维持所述恒定速度所需的第二牵引力；以及
基于确定的第一牵引力、确定的第二牵引力以及在所述第一驾驶操纵期间所述加速的速率来计算所述自主驾驶车辆的估计质量，
其中初始化所述第一驾驶操纵和所述第二驾驶操纵作为油门控制速率的初始化过程的一部分来执行，所述油门控制速率控制由发动机产生的驱动转矩的输出。
2.如权利要求1所述的方法，其中初始化所述第一驾驶操纵和所述第二驾驶操纵在所述自主驾驶车辆的第一组负载特性期间执行，以及其中针对所述自主驾驶车辆的所述第一组负载特性来确定所述估计质量。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一牵引力和第二牵引力中的每个对应于由所述自主驾驶车辆的发动机产生的驱动转矩。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述油门控制速率的所述初始化过程包括在所述第一组负载特性期间基于所述估计质量来确定油门控制比率。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
检测所述自主驾驶车辆的从所述第一组负载特性到第二组负载特性的变化；
在所述第二组负载特性期间确定所述自主驾驶车辆的估计质量；以及
利用在所述第二组负载特性期间的所述估计质量，基于所确定的油门控制比率来调整所述油门控制速率。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述第二组负载特性包括所述自主驾驶车辆内的多个乘客或乘客负载。
7.如权利要求1所述的方法，其中使所述自主驾驶车辆加速到所述预定速度包括基本上恒定的加速。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述预定速度或所述加速选择为使得阻力的拖曳力分量在所述第一驾驶操纵和所述第二驾驶操纵期间最小或基本上恒定。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述第二牵引力被确定为基本上等于在所述第二驾驶操纵期间的阻力，因为所述自主驾驶车辆在所述第二驾驶操纵期间以所述预定速度行进。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述第一驾驶操纵和所述第二驾驶操纵中的至少一个由所述自主驾驶车辆自主地执行。
11.一种其中存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由联接到自主驾驶车辆的处理器执行时，使所述处理器执行操作，所述操作包括：
初始化用于所述自主驾驶车辆的第一驾驶操纵，所述第一驾驶操纵包括使所述自主驾驶车辆加速或减速到预定速度；
确定所述自主驾驶车辆在所述第一驾驶操纵期间实现所述加速或所述减速所需的第一牵引力；
初始化第二驾驶操纵，所述第二驾驶操纵包括维持所述自主驾驶车辆的恒定速度；
确定所述自主驾驶车辆在所述第二驾驶操纵期间维持所述恒定速度所需的第二牵引力；以及
基于确定的第一牵引力、确定的第二牵引力以及在所述第一驾驶操纵期间的所述加速或减速的速率来计算所述自主驾驶车辆的估计质量，其中所述估计质量是针对所述自主驾驶车辆的第一组负载特性确定的，
其中初始化所述第一驾驶操纵和所述第二驾驶操纵作为油门控制速率的初始化过程的一部分来执行，其中所述油门控制速率控制由所述自主驾驶车辆的发动机产生的驱动转矩的输出。
12.如权利要求11所述的介质，所述操作还包括基于所述估计质量来调整所述油门控制速率。
13.如权利要求12所述的介质，其中所述油门控制速率的所述初始化过程包括利用在所述第一组负载特性期间的所述估计质量来确定油门控制比率。
14.如权利要求13所述的介质，所述操作还包括：
检测所述自主驾驶车辆的从所述第一组负载特性到第二组负载特性的变化；
确定所述自主驾驶车辆在所述第二组负载特性期间的估计质量；以及
利用在所述第二组负载特性期间的所述估计质量，基于确定的油门控制比率来调整所述油门控制速率。
15.一种用于自主驾驶车辆的控制系统，其包括：
处理器；以及
存储器，所述存储器联接到所述处理器以存储指令，所述指令在由所述处理器执行时，使所述处理器执行操作，所述操作包括：
初始化所述自主驾驶车辆的第一驾驶操纵，所述第一驾驶操纵包括使所述自主驾驶车辆加速到预定速度，
确定所述自主驾驶车辆在所述第一驾驶操纵期间实现所述加速所需的第一牵引力，
初始化第二驾驶操纵，所述第二驾驶操纵包括维持所述自主驾驶车辆的恒定速度，
确定所述自主驾驶车辆在所述第二驾驶操纵期间维持所述恒定速度所需的第二牵引力，以及
基于确定的第一牵引力、确定的第二牵引力以及在所述第一驾驶操纵期间的所述加速的速率来计算所述自主驾驶车辆的估计质量，
其中初始化所述第一驾驶操纵和所述第二驾驶操纵作为油门控制速率的初始化过程的一部分来执行，其中所述油门控制速率控制由所述自主驾驶车辆的发动机产生的驱动转矩的输出。
16.如权利要求15所述的系统，所述操作还包括基于所述估计质量来调整所述油门控制速率。
17.如权利要求16所述的系统，所述操作还包括：
检测所述自主驾驶车辆的从第一组负载特性到第二组负载特性的变化；
在所述第二组负载特性期间确定所述自主驾驶车辆的估计质量；以及
基于在所述第二组负载特性期间的所述估计质量来重新调整所述油门控制速率。
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