CN108883767A - 协作自动化车辆系统 - Google Patents

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Abstract

一种适合以有礼貌的或协作的方式来操作自动化车辆的协作车辆系统(10)，包括对象检测器(14)和控制器(20)。主车辆(12)使用对象检测器(14)来对试图进入主车辆(12)所行驶的行驶车道(18)的其他车辆(16)进行检测。控制器(20)与对象检测器(14)通信。控制器(20)配置为控制主车辆(12)的运动。控制器(20)还被配置为对主车辆(12)的当前向量(26)进行调整以允许其他车辆(16)进入行驶车道(18)。采取某个动作以允许其他车辆进入行驶车道(18)的决定可进一步基于次要考虑，诸如其他车辆(16)已经等待了多长时间、其他车辆(16)的分类(50)(例如救护车)、对主车辆(12)的任何动作将会如何影响附近车辆的评估、其他车辆(16)的意图和/或接近主车辆(12)的测量交通密度(46)。

Description

协作自动化车辆系统
技术领域
本公开主要涉及适合于操作自动化车辆的协作车辆系统，并且更具体地涉及以协作的或有礼貌的方式对主车辆进行操作来允许其他车辆进入主车辆的行驶车道的系统。
背景技术
已知交通拥堵会使得从例如停车位或通往住宅/企业的私人车道进入道路或行驶车道变得困难。
发明内容
本文中所描述的是协作车辆系统，该协作车辆系统使主车辆停止或以其他方式对主车辆进行操纵以允许其他车辆或为其他车辆让路来使其他车辆例如从高车流区域中的侧街道或停车场出来、从私人车道或停车场退回到拥堵的街道或并入拥堵的交通车道中。例如，在并入情况下，主车辆可以加速或减速来创造出其他车辆能够并入的车流中的间隙。其他车辆可以是手动驾驶的或自主的汽车、骑自行车的人或者行人。在一些实例中，其他车辆可以仅穿过主车辆的行驶车道而不是以可假定与主车辆相同的方向开始行驶在行驶车道中。
根据一个实施例，提供了一种适合于以协作的或有礼貌的方式来操作自动化车辆的协作车辆系统。该系统包括对象检测器以及控制器。主车辆使用对象检测器来对试图进入主车辆所行驶的行驶车道的其他车辆进行检测。控制器与对象检测器进行通信。控制器配置为控制主车辆的运动。控制器还被配置为对主车辆的当前向量进行调整以允许其他车辆进入行驶车道。
在另一个实施例中，控制器使用对象检测器来确定其他车辆为了进入行驶车道而已经等待的等待时间，并且控制器进一步配置为当等待时间大于时间阈值时对主车辆的当前向量进行调整以允许其他车辆进入行驶车道。
在又一个实施例中，控制器使用对象检测器来确定行驶车道的交通密度，并且控制器进一步配置为当交通密度大于密度阈值时对主车辆的当前向量进行调整以允许其他车辆进入行驶车道。
阅读优选实施例的下列详细描述，进一步的特征和优点将更清楚地呈现，优选实施例通过参考附图仅作为非限制性示例给出。
附图说明
现在将参考各个附图并通过示例的方式对本发明进行描述，其中：
图1是根据一个实施例的协作车辆系统的示图；
图2是根据一个实施例的图1的系统所遇到的交通场景；以及
图3是根据一个实施例的图1的系统所遇到的交通场景。
具体实施方式
图1示出了适于操作自动化车辆(例如主车辆12)的协作车辆系统10(以下称为系统10)的非限制性示例。总的来说，本文中所描述的系统10通过配置为以表征为对于接近主车辆12(包括手动操作以及其他自主或自动化车辆)的行人和其他车辆是协作的或有礼貌的方式进行表现，从而与用于操作自动化或自主车辆(例如主车辆12)的已知系统相区别，如将在以下的描述中变得显而易见的那样。
系统10通常包括对象检测器14，主车辆12使用该对象检测14来对试图进入主车辆12所行驶的行驶车道18(也参见图2-4)的其他车辆16进行检测。在一个实施例中，可想象到对象检测器可以是例如但不限于可以安装在主车辆12上的相机、雷达单元、激光雷达单元或它们的任何组合。可替代地，其他车辆16的实际感测或检测可以由例如但不限于没有安装在主车辆12上但定位于主车辆附近的某个远程位置的相机、雷达单元、激光雷达单元或它们的任何组合来完成。借助来自于接近主车辆12的其他适当配备车辆的车辆对车辆(V2V)通信，和/或借助来自于例如交通观察相机等的车辆对基础设施(V2I)通信，可以将来自于这些示例性远程设备的信息传送至主车辆12。V2V和V2I通信有时通称为V2X(X指未知或任意)通信或V2E(E指所有)通信。
尽管本文中所提供的系统10的描述通常假设其他车辆16是实际车辆(即汽车)，但也构想到由主车辆12所展现出的协作的或有礼貌的行为也能是可适用于接近主车辆12的其他对象(诸如试图穿过行驶车道18的行人或骑自行车的人)、在行驶车道18附近或在行驶车道18上运行的施工设备、或甚至动物(诸如野生动物、家养牲畜或宠物)。
系统10通常还包括配置为经由例如有线或无线连接与对象检测器14进行通信的控制器20。控制器20可以包括诸如微处理器的处理器(未具体示出)或诸如包括应当为本领域技术人员熟知的用于处理数据的专用集成电路(ASIC)的模拟和/或数字控制电路的其它控制电路。控制器20可以包括用于存储一个或多个例程、阈值和所捕捉的数据的存储器(未具体示出)，该存储器包括诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)的非易失性存储器。可由处理器执行一个或多个例程来进行如本文中所述的基于由控制器20接收的用于操作主车辆12的信号来确定关于其他车辆16的信息的步骤。
控制器20通常配置为借助车辆控制件22(例如操作车辆的转向器、加速器、和/或制动器)来控制主车辆12的运动(例如转向、加速和/或制动)，如本技术领域人员将认识到的。车辆控制件22可配置为如果以全自主模式(在该全自主模式中，主车辆12的乘坐者对车辆控制件22的影响很小或没有影响)对主车辆12进行操作则由控制器20单独地对该车辆控制件22进行操作。可替代地，主车辆12可以是在部分自动化模式下可操作的，在该部分自动化化模式中，控制器20与主车辆12的乘坐者(未示出)之间共享车辆控制件的操作。
图2示出了主车辆12正在行驶车道18中行驶并且主车辆12的运动由当前向量26来表征的交通场景24的非限制性示例。如本文中所使用的，当前向量26可以指示速度、方向、纵向加速度(注意：加速度包括减速度)、横向加速度或它们的任何组合，如本领域技术人员将认识到的。如将在以下详细解释的，系统10，或更具体地控制器20，有利地配置为对主车辆12的当前向量26进行调整以允许其他车辆16进入行驶车道18并且由此向其他车辆16展现协作的或有礼貌的行为。通过示例而非限制的方式，控制器20可以通过各种动作对主车辆12的当前向量26进行调整，这些动作包括但不限于车辆停止30(图1)、速度变化32、车道变化34以及速度变化32和车道变化34的组合。
通过进一步示例并继续参照图2的方式，取决于主车辆12附近的各种车辆的速度，主车辆12可以选择是停下并等待(即执行车辆停止30)或是减速(即执行速度变化)或是减速直到在相邻车辆28的后方有空隙并随后转向进入中间车道(即执行速度变化32和车道变化34的组合)来为进入车道18的其他车辆16提供时间和空间。关于采取什么行动的决定可基于对行动将对主车辆12周围的总车流产生多大的影响的估计。例如，如果车流移动的非常慢(例如小于十公里(10kph)每小时)，那么使主车辆12停止将可能会对总的车流产生很小的影响。但是，如果车流正在以适中的速度移动(例如六十公里每小时(60kph))，停止将会对车流产生不可接受的影响，但是减速并改变车道为中间车道到相邻车辆28后方的位置可以不具有实质的影响。然而，构想到可能有当变化车道是不期望时的实例；例如，当主车辆12正计划经过其他车辆16正在等待之处一小段距离之后转弯离开车道18时。
尽管系统10的一个想象的实施例将对象检测器14定位于车辆上，但也提出V2X通信能够用于将关于其他车辆16的信息传达至主车辆12的控制器20。相应地，控制器20可包括用于将关于其他车辆的信息传送至控制器20的收发器36。尽管图1表明收发器36构建在控制器20中，但这不是必需的，并且本技术领域人员将即刻认识到收发器36能够位于主车辆12上的几乎任何地方。当主车辆12配备有收发器36时，则对象检测器14的部件(例如相机、雷达单元和/或激光雷达单元)能够位于车外或在车外重复。
也就是说，主车辆可以不具有用于直接检测其他车辆16的存在的任何装置，而是完全依靠那些经由V2X通信在车外可访问的设备，或者系统10具有车载设备或车外设备两者的组合。车外设备(诸如相机、雷达单元和/或激光雷达单元)可以作为交通控制系统的一部分位于接近行驶车道处，其中，例如相机能安装在邻近行驶车道的交通控制灯38(图2)上和/或行驶接近主车辆的一个或多个车辆中。经由V2X通信从车外的传感器或检测器提取信息的该实践有时称为提供“感知感测的延伸层”。
控制器20可进一步配置为确定各种类型的对象信息40，这些对象信息40能用于确定主车辆12能够或应该采取什么方式或类型的行动来向其他车辆16展现协作的或有礼貌的行为。构想到控制器20可使用对象检测器14来确定其他车辆16为了进入行驶车道18而已经等待的等待时间42。能够使用例如安装在主车辆12上的相机通过直接观察来确定等待时间42。可替代地，可以从来自于安装在交通控制灯38顶部上的相机并经由V2X通信提供至控制器20的图像来确定等待时间42。作为另一个替代方案，其他车辆16自身可以对将会由收发器36接收的其他车辆16的等待时间42连同当前位置(例如GPS坐标)进行广播。控制器20能够使用等待时间42以及当前位置来确定哪一个车辆是正在等候的车辆。
相应地，控制器20可进一步配置为当等待时间42大于时间阈值44时(其中十五秒(15s)可以是针对时间阈值44的合适的值)，按以上所述的各种方式之一对主车辆12的当前向量26进行调整以允许其他车辆16进入行驶车道18。可以将等待时间42大于时间阈值44用于关于采取某种行动方式的简单的是/否决定，或等待时间42大于时间阈值44多少可能对采取什么行动产生影响。即，如果例如等待时间42大于时间阈值44的两倍，那么可以选择例如车道变化34这样的更激进的行动而不是选择仅仅速度变化32。
在另一个实施例中，控制器20可使用对象检测器14来确定行驶车道18的交通密度46。通过示例而非限制的方式，交通密度46可指示在例如主车辆12前方的行驶车道18的一百米(100m)和/或主车辆12后方的行驶车道的一百米(100m)上有多少车辆。可替代地，交通密度46可以指示在主车辆12前面和/或后方的一个或多个车辆之间的平均间隔。通过非限制的示例的方式，可通过以下方式来确定交通密度46：使用来自主车辆12上的相机的直接观察；或收发器经由V2I通信从远离主车辆12的相机接收图像；或对来自接近主车辆12的其他车辆的V2V通信进行分析；或这些方式的组合。相应地，控制器20可进一步配置为当交通密度46大于密度阈值48时，按以上所述的各种方式之一对主车辆12的当前向量26进行调整以允许其他车辆16进入行驶车道18。
也构想到关于其他车辆16的额外信息可以用于确定针对主车辆12的动作过程，该动作过程寻求使动作可能对主车辆12周围的总交通流量造成的任何破坏性影响最小化，并由此允许主车辆12对接近主车辆12的所有车辆是有礼貌的。例如，对象检测器14可以使用相机或V2V通信来检测其他车辆16的转弯信号状态或制动状态，并且控制器20可以进一步配置为确定对总体车流具有最小影响的其他车辆16的预计路径和动作过程。如果，例如其他车辆16正在主车辆12的正前方并在多车道道路的右车道中行驶，并且转弯信号状态指示其他车辆16正要向右转弯离开道路，那么控制器20可以在以下两者之间选择：a)当其他车辆16减速准备进行向右转弯时，改变车道以绕过其他车辆16，或b)仅减速并留在右车道中，这取决于哪种行动对总体交通流量具有最小的影响。
在另一个实施例中，控制器20可使用对象检测器14来确定其他车辆16的分类50。在一些实例中，其他车辆16的分类50可以保证或证实采取更激进的行动方式来允许其他车辆16进入行驶车道18是合理的。通过示例而非限制的方式，分类的示例包括：紧急车辆(诸如救护车、救火车以及警车，特别是如果在这些车辆上的紧急灯被激活的话)；公共运输车辆(诸如公共汽车)；以及未分类的车辆(即普通的或通常的车辆，例如个人载客车辆)。示例情形是当其他车辆16识别为紧急车辆且紧急车辆的紧急灯被激活时。在该实例中，主车辆12可以执行车辆停止30，这遵循了许多管辖区域中的交通法规。构想到可以使用与用于确定交通密度46的以上描述的那些手段相似的手段来确定其他车辆16的分类50。
另一个示例情形是当其他车辆16是公共运输车辆时。为了帮助公共运输车辆(诸如公共汽车)遵守时间表，可以给予公共运输车辆增加的差异量。如之前注意到的，可以经由例如通过安装在主车辆12上的相机的直接观察、安装在交通控制灯38上的相机、V2X通信和/或它们的任何组合来确定关于分类50的对象信息40。相应地，控制器20有利地进一步配置为当分类是紧急车辆以及公共运输车辆之一时，调整当前向量26以允许其他车辆16进入行驶车道18或向其他车辆16进入行驶车道18给予优先权(事实上增加的优先权)。
在另一个实施例中，控制器20可使用对象检测器14来检测道路特征以及交通场景，该道路特征以及交通场景提出了对于主车辆12让步于其他车辆16的义务或要求。例如，如果对象检测器14确定主车辆12正在靠近“保持畅通”区域，对象检测器14将观察在相同车道18中和在主车辆12前面的车辆的位置和速度，且控制器将20决定主车辆12是否需要通过在“保持畅通”区域后方停下来调整当前向量26。在停下之后，对象检测器14可以对试图进入“保持畅通”区域的其他车辆26进行检测，并且控制器20可以决定保持停止以有礼貌地允许其他车辆26进入行驶车道18。提出能帮助展示出有礼貌的和协作的行为的义务或要求的其他道路特征包括但不限于：让步标志、停止标志以及闪烁的红色交通灯。
在另一个实施例中，控制器20可以使用对象检测器14来对正在从后方靠近主车辆12的靠近车辆52进行检测。如果确定了当主车辆12已停下(即执行了车辆停止30)或减速(即经由速度变化32执行了减速度)时将可能会迫使靠近车辆52以大于可能认为舒适的速率或也许与主车辆12碰撞的速率进行减速，则系统10或更具体地控制器20可以选择不以将会允许其他车辆16进入行驶车道18的方式来调整当前向量26。也就是说，控制器20可以进一步配置为当如果主车辆12停下那么将会迫使靠近车辆52以大于认为舒适的或也许与主车辆碰撞的速率减速时，则不停下。构想到可以使用与用于确定交通密度46和分类50的以上描述的那些手段相似的手段来确定其他车辆52的接近速率或绝对速度。也就是说，收发器36可用于将关于靠近车辆的信息传送至控制器20。
图3示出了交通场景54的另一个实例的非限制性示例，在该交通场景54中，车辆在沿着行驶车道的停车点中停泊，其中停车点取向为与行驶车道18成直角。构想到取向为与停车点成其他角而不是直角的停车点，包括平行的停车点。在交通场景54的实例中，其他车辆16正等待退出停车点56回到行驶车道18上。
在系统10的另一个实施例中，控制器20可使用对象检测器14来检测其他车辆16的档位选择58(图1)。例如，可以使用相机来检测其他车辆16的倒车灯何时照亮，由此指示其他车辆16的档位选择是倒车。可替代地，其他车辆16可以经由V2V通信来广播各种比特的对象信息，包括其他车辆16的档位选择58。控制器20可以进一步配置为当档位选择58对于其他车辆16进入行驶车道是有效的时，通过例如执行车辆停止30以允许其他车辆16进入行驶车道18来调整主车辆12的当前向量26。在该示例中，如果档位选择58是倒车，则当其他车辆16正在面向前方进入停车点56时档位选择58对于其他车辆16进入行驶车道是有效的。
在系统10的另一个实施例中，在主车辆12中的收发器36可以使用V2V通信来对主车辆12正在搜寻用来停泊的地点进行广播。作为双向协作的示例，其他车辆16可以对其他车辆16正要退出其目前占用的停车点56进行广播；或者对其现在正在等待交通畅通从而其他车辆16能够退出停车点56进行广播。主车辆12接收包括其他车辆16正在等待退出停车点56的指示以及其他车辆16的当前位置的对象信息40。控制器20随后对主车辆12的当前向量26进行调整以允许其他车辆16退出停车点56，并且一旦其他车辆16空出了停车点56，主车辆12就进入停车点56。也就是说，当控制器20了解到正要将停车点56空出或停车点56将变为可用时，主车辆12可以向停车点56的位置转向，并且例如暂时地阻拦交通使得其他车辆16能够退出停车点56。
另一个交通场景(其中，主车辆12能展示出协作的或有礼貌的行为)是当主车辆12正行驶在高速公路上并且其他车辆正在沿着入口匝道行驶且试图并入主车辆12的行驶车道18中时。如果在高速公路上的其他车辆的布置是使得其他车辆16在其他车辆16能够并入的车流中没有空隙位置，则控制器20可以执行速度变化32(即加速或减速)和/或车道变化34以在其他车辆能够并入的车辆的布置中创造出空隙位置。
因此，提供了协作车辆系统(系统10)、用于系统10的控制器20和操作系统10的方法。系统10，或更具体地控制器20，以对其他车辆是协作的或有礼貌的方式来操作主车辆12。也就是说，控制器20配置(即编程)为识别实例(例如允许为了允许其他车辆16进入到主车辆12的行驶车道18而使主车辆12停止所引起的暂时的延迟，其目的是为了帮助其他车辆16更容易地到达其他车辆16的目的地)，而不是仅控制主车辆12尽快到达目的地。
尽管已经根据本发明的优选实施例描述了本发明，然而并不旨在受限于此，而是仅受之前的权利要求书中所阐述的范围限制。

Claims (12)

1.一种适用于操作自动化车辆的协作车辆系统(10)，所述系统(10)包括：
对象检测器(14)，主车辆(12)使用该对象检测器(14)来对试图进入所述主车辆(12)所行驶的行驶车道(18)的其他车辆(16)进行检测；
控制器(20)，该控制器(20)与所述对象检测器(14)进行通信，所述控制器(20)配置为控制所述主车辆(12)的运动，并且配置为对所述主车辆(12)的当前向量(26)进行调整以允许所述其他车辆(16)进入所述行驶车道(18)。
2.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述控制器(20)配置为通过车辆停止(30)、速度变化(32)、车道变化(34)、以及速度变化(32)和车道变化(34)的组合之一来对所述主车辆(12)的当前向量(26)进行调整。
3.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述控制器(20)使用所述对象检测器(14)来确定所述其他车辆(16)为了进入所述行驶车道(18)而已经等待的等待时间(42)，并且所述控制器(20)进一步配置为当所述等待时间(42)大于时间阈值(44)时对所述主车辆(12)的所述当前向量(26)进行调整以允许所述其他车辆(16)进入所述行驶车道(18)。
4.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述控制器(20)使用所述对象检测器(14)来确定所述车道(18)的交通密度(46)，并且所述控制器(20)进一步配置为当所述交通密度(46)大于密度阈值(48)时对所述主车辆(12)的所述当前向量(26)进行调整以允许所述其他车辆(16)进入所述行驶车道(18)。
5.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述控制器(20)使用所述对象检测器(14)来确定所述其他车辆(16)的分类(50)，并且所述控制器(20)进一步配置为当所述分类(50)是紧急车辆和公共运输车辆之一时对所述当前向量(26)进行调整以允许所述其他车辆(16)进入所述行驶车道(18)。
6.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述控制器(20)使用所述对象检测器(14)来对从后方靠近所述主车辆(12)的靠近车辆(52)进行检测，并且所述控制器(20)进一步配置为当如果所述主车辆(12)停下则所述靠近车辆(52)将会与所述主车辆(12)碰撞时不停下。
7.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)包括用于将关于所述其他车辆(16)的信息传送至所述控制器(20)的收发器(36)。
8.如权利要求7所述的系统(10)，其特征在于，所述信息包括所述其他车辆(16)为了进入所述行驶车道(18)而已经等待的等待时间(42)，并且所述控制器(20)进一步配置为当所述等待时间(42)大于时间阈值(44)时对所述主车辆(12)的所述当前向量(26)进行调整以允许所述其他车辆(16)进入所述行驶车道(18)。
9.如权利要求7所述的系统(10)，其特征在于，所述信息包括所述其他车辆(16)的分类(50)，并且所述控制器(20)进一步配置为当所述分类(50)是紧急车辆和公共运输车辆之一时对所述当前向量(26)进行调整以允许所述其他车辆(16)进入所述行驶车道(18)。
10.如权利要求7所述的系统(10)，其特征在于，所述收发器(36)还用于对关于从后方靠近所述主车辆(12)的靠近车辆(52)的信息进行传送，并且所述控制器(20)进一步配置为当如果所述主车辆(12)停下则所述靠近车辆(52)将会与所述主车辆(12)碰撞时不停下。
11.如权利要求7所述的系统(10)，其特征在于，所述信息包括所述其他车辆(16)的档位选择(58)，并且所述控制器(20)进一步配置为当所述档位选择(58)对于所述其他车辆(16)进入所述行驶车道(18)是有效的时对所述主车辆(12)的所述当前向量(26)进行调整以允许所述其他车辆(16)进入所述行驶车道(18)。
12.如权利要求7所述的系统(10)，其特征在于，所述收发器(36)还用于对所述主车辆(12)正搜寻用于停泊的地点进行广播，接收所述其他车辆(16)正等待退出停车点(56)的指示，并且所述控制器(20)进一步配置为对所述主车辆(12)的所述当前向量(26)进行调整以允许所述其他车辆(16)退出所述停车点(56)，并在所述其他车辆(16)空出所述停车点(56)后进入所述停车点(56)。
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