CN109017782B - 个性化的自主车辆乘坐特性 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种用于控制车辆的系统和方法。在一个实施例中，一种方法包括：获得与用户相关联的乘坐偏好信息、识别当前车辆位姿、至少部分地基于乘坐偏好信息、当前车辆位姿、以及与路线相关的车辆运动学和动态约束来确定沿着路线的车辆运动计划，以及根据该运动计划操作车辆上的一个或多个致动器。用户特定的乘坐偏好信息影响由运动计划导致的车辆运动速率。

Description

个性化的自主车辆乘坐特性

技术领域

本发明总体上涉及自主车辆，并且更具体地涉及在自主车辆中个性化或定制乘坐体验的系统和方法。

背景技术

自主车辆是一种能够感测其周围环境而且很少或不需要用户输入进行导航的车辆。自主车辆使用诸如雷达、光探测和测距(激光雷达)装置以及图像传感器等感测装置来感测其环境。自主车辆系统还使用来自全球定位系统(GPS)技术、导航系统、车辆对车辆通信、车辆对基础设施技术和/或线控驱动系统的信息来导航车辆。

车辆自动化已经被归类到从零开始的数值水平，零相当于没有自动化，完全由人工操作；到五时，相当于全自动化，没有人工控制。诸如巡航控制、自适应巡航控制以及停车辅助系统等各种自主驾驶辅助系统对应于较低的自动化水平，而真正的“无人驾驶”车辆对应于较高的自动化水平。

对于传统的手动控制车辆，车辆驾驶员能够根据他或她的特定喜好，动态且实时地调整乘坐感受和舒适度。然而，以完全自主模式运行的自动车辆可能缺乏对于特定乘员的品味或偏好情况进行实时响应的能力。

因此，希望提供允许自动车辆考虑乘员偏好以及调整乘坐特性的系统和方法。此外，结合以下附图说明、前述技术领域以及背景技术，本发明其它令人满意的特征和特性可通过详细说明和所附权利要求书更清楚地了解。

发明内容

本发明提供了用于以个性化方式自主控制车辆的系统和方法。在一个实施例中，一种方法包括由车载的控制器获得与用户相关联的乘坐偏好信息；由控制器识别当前车辆位姿；至少部分地基于乘坐偏好信息、当前车辆位姿、与路线或车辆相关联的一个或多个约束，由控制器来确定车辆沿着路线的运动计划；以及由该控制器根据运动计划来操作车载的一个或多个驱动器，其中乘坐偏好信息影响着由该运动计划引起的车辆运动速率。

在另一个实施例中，自主车辆包括至少一个提供传感器数据的传感器；车辆车载的一个或多个驱动器；车辆车载的通信系统，用以接收与用户相关的乘坐偏好信息；以及控制器，其通过处理器并基于传感器数据以及乘坐偏好信息来识别当前车辆位姿；至少部分地基于传感器数据确定对象预测数据；至少部分地基于乘坐偏好信息、当前车辆位姿、对象预测数据以及与路线或车辆相关联的一个或多个约束来确定车辆沿着路线的运动计划，并且根据运动计划自主地操作车辆车载的一个或多个驱动器，其中乘坐偏好信息影响着由运动计划引起的车辆运动速率。

在另一个实施例中，自主车辆系统包括：用于接收指示乘车偏好信息的用户输入的图形用户界面显示器；车辆车载的一个或多个驱动器；以及车辆车载的控制器，该控制器耦合到上述一个或多个驱动器上以获得乘坐偏好信息；至少部分地基于乘坐偏好信息、当前车辆位姿以及与路线或车辆相关联的一个或多个约束来确定沿着路线的车辆运动计划，并且根据运动计划操作车辆车载的一个或多个驱动器，其中乘坐偏好信息影响着由运动计划引起的车辆运动速率。

附图说明

以下将结合下述附图来描述示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是根据各种实施例的具有行驶控制系统的自主车辆的功能框图；

图2是根据图1中的各种实施例的具有一个或多个自主车辆的运输系统的功能框图；

图3是根据一个或多个示例性实施例的用于车辆自动驾驶系统(ADS)的示意性框图；

图4是根据一个或多个示例性实施例的用于车辆运动计划模块的框图；以及

图5是根据一个或多个示例性实施例的用于控制图1中的自主车辆的乘坐特性控制过程的流程图。

具体实施方式

以下具体实施方式只是示例性的，并不旨在限制本发明的应用和用途。此外，本发明不受前述的技术领域、背景技术、发明内容或者以下的具体实施方式中提出的任何表述的或隐含的理论的约束。如本文所使用的，术语“模块”是指单独或任何组合的任何硬件、软件、固件、电子控制组件、处理逻辑和/或处理器装置，包括但不限于专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或群组的)以及存储器，组合逻辑电路和/或提供所描述功能的其他合适的组件。

可以根据功能和/或逻辑块组件以及各种处理步骤来描述本发明公开的实施例。应当理解，这样的块组件可以通过配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件来实现。例如，本发明公开的实施例可以采用各种集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行各种功能。另外，本领域的技术人员可以结合任何数量的系统来实践本发明公开的实施例，并且这里描述的系统仅仅是本发明公开的示例性实施例。

为了简洁起见，与信号处理、数据传输、信令、控制以及系统(及该系统独立操作的组件)的其他功能方面相关的传统技术可能在此不再详细描述。此外，这里包含的各个附图中示出的连接线旨在表示各个元件之间的示例功能关系和/或物理联接。应该注意的是，在本发明公开的实施例中可以存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。

参照图1，根据各种实施例，通常在100处所示的行驶控制系统与车辆10相关联。通常，行驶控制系统100根据与车辆乘员相关联的乘坐偏好信息来确定用于沿路线自主操作车辆10的运动计划。乘坐偏好信息影响车辆10在沿路线行驶和避开障碍物时横向和/或纵向移动的速率，其反而影响乘员乘坐体验，如下主要在图4和图5中更详细说明。

如图1所示，车辆10通常包括底盘、车身14、前轮16以及后轮18。车身14布置在底盘上并且基本上包围车辆10的组件。车身14和底盘可以共同形成框架。车轮16和18各自在车身14的相应拐角附近旋转地联接到底盘上。

在各种实施例中，车辆10是自主车辆，且行驶控制系统100合并入自主车辆10中(下文中称为自主车辆10)。例如，自主车辆10是经自动控制的用以将乘客从一个位置运送到另一个位置的车辆。在所示实施例中，将车辆10描绘为乘用车，但应该理解的是，包括摩托车、卡车、运动型多功能车(SUV)、休闲车(RV)、海运船以及飞机等的任何其他交通工具也可以使用。在一个示例性实施例中，自主车辆10是所谓的四级或五级自动化系统。四级系统表示“高度自动化”，指的是具有动态驾驶任务的各个方面的自动驾驶系统的驾驶模式特定性能，即使人类驾驶员对干预要求没有做出适当的响应。五级系统表示“全自动化”，指的是自动驾驶系统在人类驾驶员可以管理的所有道路以及环境条件下的动态驾驶任务的各个方面的全时性能。

如图所示，自主车辆10通常包括推进系统20、传输系统22、转向系统24、制动系统26、传感器系统28、驱动器系统30、至少一个数据存储装置32、至少一个控制器34以及通信系统36。在各种实施例中，推进系统20可以包括内燃机、诸如牵引电动机的电机，和/或燃料电池推进系统。传输系统22配置为根据可选速度比将动力从推进系统20传输到车轮16和18。根据各种实施例，传输系统22可以包括步进比自动变速器、无级变速器或其他适当的变速器。制动系统26被配置为向车轮16和18提供制动转矩。在各种实施例中，制动系统26可以包括摩擦制动器、线制动器、诸如电机的再生制动系统和/或其他适当的制动系统。转向系统24影响车轮16和18的定位。尽管为了说明的目的将其描绘为包括转向盘，但是在本发明公开的范围内考虑的一些实施例中，转向系统24可以不包括转向盘。

传感器系统28包括一个或多个感测装置40a到40n，可感测自主车辆10的外部环境和/或内部环境状况。感测装置40a到40n可包括但不限于雷达、激光雷达、全球定位系统、光学相机、热像仪、超声波传感器和/或其他传感器。驱动器系统30包括一个或多个驱动器装置42a到42n，其可以控制一个或多个车辆特征，例如但不限于推进系统20、传输系统22、转向系统24和制动系统26。在各种实施例中，车辆特征可以进一步包括内部和/或外部车辆特征，例如但不限于门、后备箱以及诸如空气、音乐、照明等(未编号)的座舱特征。

数据存储装置32存储数据，以便在自动控制自主车辆10时使用。在各种实施例中，数据存储装置32存储着可导航环境的定义地图。在各种实施例中，该定义地图可以由远程系统进行预定义并且从远程系统获得(图2进一步详细描述)。例如，所定义的地图可以由远程系统组合并且传送给自主车辆10(以无线方式和/或有线方式)，然后存储在数据存储装置32中。可以理解的是，数据存储装置32可以是控制器34的一部分，也可以与控制器34分开或者是控制器34的一部分及隔离系统的一部分。

控制器34包括至少一个处理器44以及计算机可读存储装置或介质46。处理器44可以是任何定制的或商用的处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、与控制器34相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(微芯片或芯片组形式)、宏处理程序及其任何组合，或通常用于执行指令的任何装置。例如，计算机可读存储装置或介质46可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是当处理器44断电时可用来存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质46可以使用许多已知存储器装置中的任何一个来实现，诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪速存储器或任何能够存储数据的其它电的、磁性、光学或组合存储器装置，其中的一些表示可执行指令，由控制器34在控制自主车辆10时使用。

指令可以包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。指令在由处理器44执行时，接收并处理来自传感器系统28的信号，执行用于自动控制自主车辆10的组件的逻辑、计算、方法和/或算法，并且基于逻辑、计算、方法和/或算法向驱动器系统30产生控制信号以自动控制自主车辆10的组件。尽管图1仅示出了一个控制器34，但是自主车辆10的实施例可以包括任何数量的控制器34，其通过任何合适的通信介质或通信介质组合进行通信，并且协同处理传感器信号、执行逻辑、计算、方法和/或算法及生成控制信号以自动控制自主车辆10的特征。

在各种实施例中，控制器34的一个或多个指令体现在行驶控制系统100中，并且当由处理器44执行时，使处理器44根据乘车偏好信息进行计算、确定或以其他方式生成用于操作车辆10的运动计划。例如，指令可以使得处理器44从车载存储器32或另一个实体48中获得当前车辆乘员的乘坐偏好信息，并且以考虑乘坐偏好信息的方式确定如何控制以及使得车辆10沿着路线行驶的解决方案。使用与路线相关联的各种纵向以及横向约束(例如，速度限制或其他交通限制、车道边界或其他车道限制等)，处理器44根据乘坐偏好信息，以最小化与行驶路线相关联的成本(例如，行驶时间以及燃料消耗等)的方式，计算或以其他方式确定用于操作沿着路线的车辆10的速度、加速度以及转向计划。

如以下在图4和图5中更详细的描述所示，乘坐偏好信息可在纵向(例如沿着路线的总体方向)限制或以其他方式约束车辆10的速度或速率、车辆10纵向的加速度或减速度、车辆10的纵向加加速度(例如，车辆10的纵向加速度或减速度的变化率)、车辆10的横向加速度或减速度，和/或车辆10的横向加速度或减速度的变化率。另外，乘坐偏好信息可以限制或以其他方式约束或保持车辆10与其他物体或障碍物之间的距离或缓冲，同时还指示哪个成本变量或其组合(例如，时间、路线距离以及燃料消耗等)将由求解器进行优化。因此，所产生的车辆10的纵向以及横向运动计划，引起车辆大体上遵从或以其他方式满足乘员的乘坐特性偏好的移动。例如，纵向计划不违反乘员可接受的最大速度或加速度，同时还需要保持车辆10与其他车辆或障碍物之间的纵向分隔距离，即满足乘员期望的最小跟车距离。在一个或多个实施例中，乘坐偏好信息受到车辆10当前所处的地理区域内的适用交通规则的约束，从而确保车辆10不会为了符合车辆乘坐偏好信息而自主尝试违反交通法规。

在一个或多个实施例中，示出了包括GUI元件的图形用户界面(GUI)显示器，其允许用户调整或以其他方式修改他或她的乘坐偏好信息。GUI显示器可由位于车辆的车载显示装置上的处理器44或另一实体48生成，或在实体48上生成，例如手机、智能手机或与处理器44或控制器34进行通信耦合的其它移动装置。用户可以与GUI显示器以及GUI元件上呈现的内容进行交互，以调整或以其他方式修改来自初始或默认设置的乘坐偏好，然后保存或以其他方式维护与用户相关联的乘坐偏好信息。之后，当用户在车辆10中时，处理器44检索该乘坐偏好信息并如本文所述相应地调整乘坐特性。在完成路线时或在路线期间，GUI显示器可以被类似地呈现或以其他方式提供给用户，从而总体上允许用户实时地动态调整、更新或以其他方式修改他或她的乘坐偏好信息以实现期望的乘坐特性。在其他实施例中，可提供GUI显示器，以获得来自用户的乘坐反馈信息，进而可以由处理器44或其他实体48基于先前乘坐的乘坐反馈信息来自动调整与用户相关联的乘坐偏好信息。因此，乘坐偏好信息可以被调整或以其他方式定制以适应每个个体用户的品味或偏好。

仍然参考图1所示，在示例性实施例中，通信系统36配置为与其他实体48进行无线通信往来，例如但不限于其他车辆(“V2V”通信)、基础设施(“V2I”通信)、远程系统和/或个人装置(参考图2详细描述)。在示例性实施例中，通信系统36是配置为使用IEEE 802.11标准或通过使用蜂窝数据通信经由无线局域网(WLAN)进行通信的无线通信系统。然而，诸如专用短程通信(DSRC)信道的附加或可替代通信方法也被认为在本发明公开的范围内。DSRC信道是指专门为汽车使用而设计的单向或双向的短距离至中距离的无线通信信道以及相应的一套协议及标准。

现在参考图2，在各种实施例中，关于图1描述的自主车辆10可适用于在某个地理区域(例如，城市、学校或商业园区、购物中心、游乐园，活动中心等)的出租车或班车系统的背景下，或可只需由远程系统管理。例如，自主车辆10可与基于自主车辆的远程运输系统相关联。图2说明了总体上以50示出的操作环境的示例性实施例，该操作环境包括基于自主车辆的远程运输系统52，其与图1所描述的一个或多个自主车辆10a到10n的一种或多种情况相关联。在各种实施例中，操作环境50进一步包括经由通信网络56与自主车辆10和/或远程运输系统52进行通信的一个或多个用户装置54。

通信网络56根据需要支持由操作环境50支持的装置、系统和组件之间的通信(例如，经由有形通信链路和/或无线通信链路)。例如，通信网络56可包括无线载波系统60，诸如蜂窝电话系统，其包括多个小区发射塔(未示出)、一个或多个移动交换中心(MSC)(未示出)以及将无线载波系统60与陆地通信系统连接所需要的任何其它联网组件。每个小区发射塔均包括发送和接收天线以及基站，其中来自不同小区发射塔的基站直接或经由诸如基站控制器等中间设备连接到MSC。无线载波系统60可执行任何合适的通信技术，包括(例如)诸如CDMA(例如，CDMA2000)、LTE(例如，4G LTE或5G LTE)、GSM/GPRS等或其它当前或正涌现的无线技术等数字技术。其它小区发射塔/基站/MSC布置是可能的并且可结合无线载波系统60使用。例如，基站和小区发射塔可共同位于相同站点处或它们可远离彼此，每个基站可负责单个小区发射塔或单个基站可服务于各个小区发射塔，且各个基站可联接到单个MSC，这里仅列举几种可能布置。

除包括无线载波系统60外，可包括卫星通信系统64形式的第二无线载波系统来提供与自主车辆10a到10n进行的单向或双向通信。这可使用一个或多个通信卫星(未示出)和上行链路传输站(未示出)来进行。单向通信可包括(例如)卫星无线电服务，其中节目内容(新闻、音乐等)是由传输站接收、封装上传并且然后发送至卫星，卫星从而向用户广播该节目。双向通信可包括(例如)使用卫星以在车辆10与站之间中继电话通信的卫星电话服务。除了无线载波系统60，或代替无线载波系统60，可利用卫星电话。

可进一步包括陆地通信系统62，其为连接到一个或多个陆线电话并且将无线载波系统60连接到远程运输系统52的常规陆基电信网络。例如，陆地通信系统62可包括诸如用于提供硬接线电话、分组交换数据通信和因特网基础设施的公共交换电话网(PSTN)。一段或多段陆地通信系统62可通过使用标准有线网络、光纤或其它光学网络、电缆网络、电力线、其它无线网络(诸如无线局域网(WLAN))或提供宽带无线接入(BWA)的网络或其任何组合来执行。另外，远程运输系统52不需要经由陆地通信系统62连接，但可包括无线电话设备使得其可直接与无线网络(诸如无线载波系统60)通信。

虽然在图2中仅示出了一个用户装置54，但是操作环境50的实施例可支持任意数量的用户装置54，包括由一个人拥有、操作或以其它方式使用的多个用户装置54。由操作环境50支持的每个用户装置54可使用任何合适的硬件平台来执行。就此而言，用户装置54可以任何常见外形规格来实现，包括但不限于：台式计算机；移动计算机(例如，平板计算机、笔记本计算机或上网本计算机)；智能电话；视频游戏装置；数字媒体播放器；家庭娱乐设备；数码相机或摄影机；可穿戴计算装置(例如，智能手表、智能眼镜、智能服装)；等等。由操作环境50支持的每个用户装置54被实现为具有执行本文描述的各种技术和方法所需的硬件、软件、固件和/或处理逻辑的计算机执行的或基于计算机的装置。例如，用户装置54包括可编程装置形式的微处理器，该微处理器包括存储在内部存储器结构中并且被用于接收二进制输入以创建二进制输出的一个或多个指令。在一些实施例中，用户装置54包括能够接收GPS卫星信号并且基于那些信号产生GPS坐标的GPS模块。在其它实施例中，用户装置54包括蜂窝通信功能，使得该装置通过通信网络56使用一个或多个蜂窝通信协议(如本文所讨论)执行语音和/或数据通信。在各种实施例中，用户装置54包括视觉显示器，诸如触摸屏图形显示器或其它显示器。

远程运输系统52包括一个或多个后端服务器系统，该后端服务器系统可为基于云、基于网络或常驻在由远程运输系统52服务的特定校园或地理位置。远程运输系统52可由现场顾问或自动顾问或它们的组合来人工操作。远程运输系统52可与用户装置54和自主车辆10a到10n进行通信以安排乘坐、派遣自主车辆10a到10n等。在各种实施例中，远程运输系统52存储诸如用户认证信息、车辆标识符、档案记录、行为模式和其它相关用户信息(诸如本文所述的乘坐偏好信息)等账户信息。

根据典型的用例工作流程，远程运输系统52的注册用户可经由用户装置54创建乘坐请求。乘坐请求通常将指示乘客希望的接客位置(或当前GPS位置)、期望目的地位置(其可识别预定义的车辆停靠站和/或用户指定的乘客目的地)以及接客时间。远程运输系统52接收乘坐请求、处理该请求，并且派遣自主车辆10a到10n中所选中的一辆车(当且如果某台车辆可用)在指定的接客地点以及适当的时间来接乘客。运输系统52还可产生并向用户装置54发送适当配置的确认消息或通知，以使乘客知道车辆正在途中。

应当理解，本文公开的主题对象提供了可被认为是标准或基准自主车辆10和/或基于自主车辆的远程运输系统52的某些增强的特征和功能。为此，自主车辆和基于自主车辆的远程运输系统可被修改、增强或以其它方式补充，以提供下面更详细描述的附加特征。

根据各种实施例，控制器34执行如图3中所示的自主驾驶系统(ADS)70。即，利用了控制器34(例如，处理器44和计算机可读存储装置46)的合适软件和/或硬件组件来提供与车辆10结合使用的自主驾驶系统70，例如自动地控制车辆10上的各种致动器30以由此在无人类干预的情况下分别控制车辆加速、转向和制动。

在各种实施例中，自主驾驶系统70的指令可由功能或系统组织。例如，如图3中所示，自主驾驶系统70可包括传感器融合系统74、定位系统76、引导系统78和车辆控制系统80。应当理解，在各种实施例中，由于本公开不限于本示例，所以可将指令组织(例如，组合、进一步划分等)为任何数量的系统。

在各种实施例中，传感器融合系统74合成并处理传感器数据并且预测物体的存在、位置、分类和/或路径以及车辆10的环境特征。在各种实施例中，传感器融合系统74可结合来自多个传感器(包括但不限于相机、激光雷达、雷达和/或任何数量的其它类型的传感器)的信息。

定位系统76处理传感器数据以及其它数据以确定车辆10相对于环境的定位(例如，相对于地图的本地定位、相对于道路车道的精确定位、车辆航向、速率等)。引导系统78处理传感器数据以及其它数据以确定车辆10遵循的路径。车辆控制系统80根据所确定的路径产生用于控制车辆10的控制信号。在一个或多个示例性实施例中，当车辆控制系统80产生用于实现命令路径的一个或多个致动器命令(包括但不限于转向命令、换挡命令、节流阀命令和制动命令)时，引导系统78确定要遵循的车辆路径以将车辆维持在期望的路线上，同时遵守交通规则并避开任何检测到的障碍物。作为示例，如图1中所说明，转向控制可控制转向系统24，换挡控制可控制传输系统22，节流阀控制可控制推进系统20，并且制动控制可控制车轮制动系统26。

在一个或多个实施例中，引导系统78提供输出，该输出包括用于控制车辆沿着路线的转向或横向定位的横向路径命令和用于控制车辆沿着路线的纵向定位、速率和/或加速度的纵向路径命令，该纵向路径命令与横向路径命令一致。就此而言，横向和纵向路径命令结合或以其它方式考虑与一个或多个车辆乘员相关联的乘坐偏好，以根据车辆乘员的偏好来调整相应的横向和纵向移动速率。例如，对于偏好更保守乘坐体验的乘员而言，纵向路径命令可限制计划的速率和加速度，或者增加其它车辆或障碍物后面的跟车距离。相反，对于偏好不太保守的乘坐体验的乘员而言，纵向路径命令可利用限制较小的速率和加速度，或者减小其它车辆或障碍物后面的跟车距离。类似地，对于偏好更保守乘坐体验的乘员而言，横向路径命令可限制横向移动速率(例如，通过限制车辆转向角度的计划变化率或加速度)，而对于偏好不太保守乘坐体验的乘员而言，横向路径命令可利用更大的横向移动速率。

图4描绘了移动计划模块400，其适用于与车辆一起使用以当车辆沿着路线行驶时产生用于控制车辆的移动计划，诸如(例如)作为由图1的车辆10中的控制模块(例如，控制器34或处理器44)执行的ADS 70中的引导系统78的一部分。运动计划模块400包括纵向求解器模块402，其产生纵向运动计划输出406，用于控制车辆在一般行驶方向上沿着路线的移动，方式为，例如通过使车辆将来沿着路线在一个或多个位置处加速或减速。运动计划模块400包括横向求解器模块404，其产生横向运动计划输出408，用于控制车辆沿着路线的横向移动，以改变一般行驶方向，方式为，例如通过使车辆将来沿着路线在一个或多个位置处转向。纵向计划输出406和横向计划输出408对应于被提供给车辆控制系统80的命令(或计划)路径输出，用于控制车辆致动器30以实现车辆10沿着对应于纵向计划406和横向计划408的路线的移动。

如上所述，在示例性实施例中，求解器模块402、404优化汽车轨迹图。就此而言，纵向求解器模块402优化行驶方向上的车辆速度(或速率)、行驶方向上的车辆加速度以及行驶方向上的车辆加速度的导数(在本文中替代地称为车辆的纵向加加速度)。横向求解器模块404优化转向角度、转向角度的变化率以及转向角度的加速度或二阶导数(在本文中替代地称为车辆的横向加加速度)中的一个或多个。就此而言，转向角度可与路径或路线的曲率有关，并且转向角度、转向角度的变化率以及转向角度的加速度或二阶导数中的任何一个可通过横向求解器模块404进行单独或组合地优化。

在示例性实施例中，纵向求解器模块402接收或以其它方式获得车辆的当前或瞬时姿态410，其包括车辆的当前定位或位置、车辆的当前方向、车辆的当前速度或速率以及车辆的当前加速度。使用车辆的当前定位或位置，纵向求解器模块402还检索或以其它方式获得路线信息412，其包括关于车辆沿着给定当前姿态410行驶的路线并且加上一些附加的缓冲距离或时间段(例如，未来12秒)的信息，诸如例如当前和未来的道路坡度或斜度、当前和未来的道路曲率、当前和未来的车道信息(例如，车道类型、边界和其它约束或制约)以及与道路相关联的其它约束或制约(例如，最小和最大速率限制、高度或重量制约等)，包括以上或其它地方描述的那些约束或制约。路线信息412可从例如车载数据存储元件32、在线数据库或其它实体获得。在一个或多个实施例中，横向路线信息412可包括由横向求解器模块404输出的计划横向路径命令408，其中纵向求解器模块402和横向求解器模块404如下所述迭代地导出沿着路线的最佳行驶计划。

纵向求解器模块402还接收或以其它方式获得与车辆的路线和当前姿态有关的当前障碍物数据414，其可包括例如位置或定位、大小、方向或航向、速度、加速度和车辆附近或未来路线中的物体或障碍物的其它特性。纵向求解器模块402还接收或以其它方式获得纵向车辆约束数据416，其表征或以其它方式定义车辆进行纵向移动的运动学或物理学能力，诸如例如最大加速度和最大纵向加加速度、最大减速度等等。纵向车辆约束数据416可为每辆特定车辆所特有，并且可从车载数据存储元件32或从联网数据库或其它实体48、52、54获得。在一些实施例中，纵向车辆约束数据416可基于车辆的当前质量、车载的当前燃料量、车辆的历史或近期性能和/或潜在的其它因素来动态地或大体上实时地计算或以其它方式确定。在一个或多个实施例中，纵向车辆约束数据416相对于横向路径、横向车辆约束数据420和/或由横向求解器模块404进行的测定来计算或确定。例如，最大纵向速度可由路径曲率和最大横向加速度在特定位置加以约束，方式为通过将最大纵向速度作为路径曲率和最大横向加速度(其本身可由乘坐偏好或车辆动态来约束)的函数来计算。就此而言，在路径曲率程度相对较高的位置(例如，急转弯)处，可相应地限制最大纵向速度以沿着曲线保持舒适的或可实现的横向加速度。

纵向求解器模块402还从车载存储器32或通信地耦合到车辆处理模块的另一个实体48、52、54处接收或以其它方式获得与特定用户或车辆乘员相关联的纵向乘坐偏好信息418。就此而言，纵向乘坐偏好信息418包括针对车辆的速率或速度的用户特定值或设定(例如，最大车辆速度或基于速度限制的一些其它速度目标)、车辆的加速度(例如，最大加速度)、车辆的减速度(例如，最大减速度)以及车辆的加加速度(例如，在向前和向后方向上的最大加加速度)。纵向乘坐偏好信息418可包括物体或障碍物之间的用户特定跟车距离或缓冲，诸如例如其它车辆的最小和/或最大跟车距离、物体或障碍物之间的最小缓冲或分隔距离等等。

使用向纵向求解器模块402的各种输入410、412、414、416、418，纵向求解器模块402计算或以其他方式，通过优化某些纵向成本变量或其组合(例如，使行程时间最短，使燃料消耗最少，使加加速度最小等)，确定在某个预测范围(例如12秒)内沿着路线行驶的纵向计划(例如，作为将来时间函数的计划速度、加速度和加加速度值)，这种优化是通过以确保车辆尽可能地符合纵向乘坐偏好信息418，同时也符合车道边界或其他路线约束以及避免与物体或障碍物碰撞的方式从当前位置410改变车辆的速度或速率。在这方面，许多情况下，由纵向求解器模块402生成的所得的纵向计划406不违反与用户相关联的最大车辆速度、最大车辆加速度、最大减速度以及最大纵向加加速度设定，同时遵守与用户关联的跟车距离或缓冲。也就是说，在一些情况下，违反一个或多个纵向乘坐偏好设置418可能是必要的，用来避免碰撞，遵守交通信号等，在这种情况下，纵向求解器模块402可以尝试保持尽可能多地符合用户特定纵向乘坐偏好设置418。因此，产生的纵向计划406通常符合用户的纵向乘坐偏好信息418，但不一定严格遵守。

仍然参考图4，以类似的方式，横向求解器模块404接收或以其他方式获得当前车辆位姿410以及相关路线信息412和障碍物数据414，用于确定预测范围内的横向行驶计划解决方案。横向求解器模块404还接收或以其他方式获得横向车辆约束数据420，其表征或以其他方式定义车辆的横向运动的运动学或物理学能力，例如，最大转向角度或转向角度范围、最小转弯半径、转向角度的最大变化率等。横向车辆约束数据420也可以是特定于每个特定车辆的，也可以从车载数据存储元件32或从联网数据库或其他实体48、52、54获得。

横向求解器模块404还接收或以其他方式获得用户特定的横向乘坐偏好信息422，其包括，例如，用户特定值或转向率设置(例如，转向角度的最大变化率，转向角度的最大加速度等)，横向加加速度等。横向乘坐偏好信息422还可以包括用户特定的距离或缓冲，例如，距离车道边界的最小距离和/或最大距离，物体或障碍物之间的最小横向缓冲或横向分隔距离等，以及其他潜在的用户特定车道偏好(例如，优选的行驶车道)。

使用向横向求解器模块404的各种输入410、412、414、420、422，横向求解器模块404计算或以其他方式，通过优化某些横向成本变量或其组合(例如，使道路中心的偏差最小化，使路径的曲率最小化，使横向加加速度最小化等)，确定用于在某些预测范围(例如，50米)内在将来位置沿着路线行驶的横向计划，这种优化是通过以确保车辆尽可能地符合横向乘坐偏好信息422、同时也符合车道边界或其他路线约束并避免与物体或障碍物碰撞的方式来改变转向角度或车轮角度。

在一个或多个示例性实施例中，横向求解器模块404利用来自纵向求解器模块402的纵向行驶计划406以及路线信息412和障碍物数据414，来确定在尝试遵守横向乘坐偏好信息422的同时如何在预测范围内从当前位置410引导车辆。

例如，在一些实施例中，纵向求解器模块402、404迭代地导出用于在预测范围内控制车辆将来沿部分路线行驶的最优解决方案。例如，基于当前位姿410、路线信息412和障碍物数据414、横向车辆约束420以及横向乘坐偏好信息422，横向求解器模块404可以生成用于横向预测范围的初始横向行驶计划408。之后，纵向求解器模块402可以生成针对纵向预测范围的初始纵向行驶计划406，其基于当前位置410(例如，当前前进方向和转向角度)的成本变量而优化，并且使用初始横向行驶计划408用于沿着路线转向或定向车辆。之后，横向求解器模块404可以使用初始纵向行驶计划406来生成更新的横向行驶计划408以通知沿着路线的车辆位置，并且纵向求解器模块402可以类似地使用更新的横向行驶计划406来生成更新的纵向行驶计划406等，直到实现纵向和横向行驶计划406、408的最佳组合，使其最大化遵从用户的乘坐偏好信息418、422。在这方面，由运动计划模块400最终输出的纵向和横向行驶计划406、408尽可能符合用户的乘坐偏好418、422，同时通过改变车辆的速率、加速度/减速度(纵向和/或横向)、加加速度(纵向和/或横向)、转向角度和转向角度变化率中的一个或多个来优化成本变量及避免碰撞。

由运动计划模块400输出的纵向行驶计划406包括一系列计划速率和加速度命令，其有关在纵向预测范围内操作车辆的时间(例如，接下来的12秒的速率计划)，并且类似地，由运动计划模块400输出的横向行驶计划408包括一系列计划转向角度和转向速率，其有关当同时按照纵向行驶计划406(例如，未来50米的转向计划)进行操作时在横向预测范围内用于引导车辆的距离或位置。纵向和横向计划输出406、408被提供给车辆控制系统80，其可利用车辆定位信息并采用其自身的控制方案来生成控制输出，该控制输出通过改变提供给致动器30的速率和转向命令，来调节向纵向和横向计划406、408的车辆定位信息，从而改变车辆10的速度和转向以模拟或其他方式实现纵向和横向计划406、408。

现在参照图5且继续参考图1-4，数据流图示出了乘坐特性控制过程500的各种实施例，其可嵌入图1的行驶控制系统100中的控制器34内，根据本发明所述控制器34支持图4所示的ADS 70和运动计划模块400。如根据本公开可以理解，该方法内的操作顺序不限于如图5所示的执行顺序，但是如适用可根据本公开以一个或多个不同的顺序执行。在各种实施例中，乘坐特性控制过程500可被安排为基于一个或多个预定事件运行，和/或可在自主车辆10的操作期间连续运行。

所示的乘坐特性控制过程500通过生成或以其他方式提供一个或多个GUI显示器来初始化，所述一个或多个GUI显示器适于允许用户在502输入或以其他方式提供他或她对乘坐特性的偏好。例如，如上所述，GUI显示器可以由交通工具10上车载显示装置上的车辆控制模块34、44生成，或可选地，在用户可访问的与另一装置48、52、54相关联的显示器上生成。例如，GUI显示器可以由通信地耦合到车辆控制器34和/或远程运输系统52的用户装置48、54上的应用程序生成。GUI显示器可以包括多个GUI元件，例如滑动条，文本框和列表框等。GUI显示器可以允许用户输入或以其他方式提供用于一个或多个乘坐偏好设置的特定值。可选地，用户可以输入或以其他方式提供主观地表征他或她的驾驶偏好或乘坐偏好的信息，该偏好又可以被自动转换成相应的乘坐偏好设置值。例如，可以提供滑动条，其允许用户在从保守乘坐设置到积极乘坐设置的一定范围内移动滑块。根据滑动条范围内的滑动条的位置，乘坐偏好设置的默认设置值可以放大或缩小，以获得更积极或更保守的乘坐偏好。

例如，更积极的乘坐设置可以例如通过将默认值乘以大于1且基于滑动条相对于滑动条宽度的位置而确定的比例因子而导致车速、加速度、横向和纵向加加速度、转向角度速率等的最大值较高。更积极的乘坐设置可以例如通过将默认值乘以具有介于0和1之间的分数值的比例因子(该分数值基于滑动条相对于滑动范围的位置而确定)导致跟车距离，障碍物缓冲或分离距离，与车道边界或道路边缘的分离距离等的最小值较低。积极乘坐设置还可能产生不同的车道偏好(例如，左车道)，或产生一种不同的成本变量，有待求解器进行优化(例如，使行驶时间最短)。相反地，更保守的行驶设置可以例如，通过将默认值乘以乘以具有介于0和1之间的分数值的比例因子(该分数值基于滑动条相对于滑动范围的位置而确定)导致车辆速度、加速度、横向和纵向加加速度、转向角度速率等的最大值较低。更保守的乘坐设置还可以例如，通过将默认值乘以具有大于1的分数值的比例因子(该分数值基于滑动条的位置确定)导致跟车距离、障碍物缓冲或分隔距离、与车道边界或道路边缘的分隔距离等等的最小值较高。保守的乘坐设置也可能产生不同的车道偏好(例如，右车道)，或导致一种不同的成本变量，有待求解器进行优化(例如，使燃料消耗最小化)。

在定义用户的乘坐偏好之后，乘坐特性控制过程500通过存储或以其他方式维持与用户相关的乘坐偏好信息从而在504处继续。在这方面，车辆控制模块34、44可将乘坐偏好信息存储在车辆10的车载数据存储器32中，或者可选地，乘坐偏好信息可以存储在与用户相关联的移动装置48、54上，或者存储在与用户相关联的远程装置52上，或通过远程装置52进行存储。

所示出的过程500通过根据用户的乘坐偏好信息自主地操作车辆从而在506处继续。例如，如上所述，用户可以通过用户装置54创建乘坐请求，从而远程运输系统52将车辆10分派到用户的位置。在一些实施例中，远程运输系统52还利用与用户相关联的身份信息或其他用户信息来定位和检索与该用户相关联的所存储的乘坐偏好信息，然后将用户的乘坐偏好信息传输或以其他方式传输到车辆控制模块34、44以供ADS 70和运动计划模块400随后使用。在其他实施例中，当用户的乘坐偏好信息被存储在用户装置48、54上时，用户装置48、54可以在当用户装置48、54靠近车辆10时与其建立通信(例如，经由无线通信会话)，然后将来自用户装置48、54的用户的乘坐偏好信息传输或以其他方式传递到车辆控制模块34、44。在其他实施例中，用户的乘坐偏好信息可能已经存在于车辆10的车载装置32中。一旦获得用户的乘坐偏好信息，控制器34和/或处理器44配置求解器模块402、404以利用用户的乘坐偏好信息来生成行驶计划406、408，从而根据乘坐偏好信息自主地操作和控制车辆10的行驶，使其从最初调度的位置行驶到期望的目的地位置。

在示例性实施例中，乘坐特性控制过程500在508处产生或以其他方式提供一个或多个GUI显示器，其适于允许用户输入或以其他方式提供由车辆的自主操作引起的对于乘坐质量的反馈，并且在510处调整或以其他方式更新用户的乘坐偏好信息以响应此乘坐反馈。例如，在车辆10的自主操作期间或者在到达期望的目的地时，在车辆10的车载显示装置上或在用户装置48、54上可生成GUI显示器，其允许用户提供关于乘坐质量的反馈或以其他方式调整他或她的乘坐偏好。在这方面，GUI显示器可以与在502处生成的GUI显示器相同或不同。在一个实施例中，GUI显示器提示用户提供有关其是否感觉到乘坐过于积极或过于保守的反馈。基于从用户接收到的响应，乘坐特性控制过程500将用户的乘坐偏好信息调整为更积极(例如，当乘坐过于保守时)或更保守(例如，当乘坐太积极时)，例如，通过如上所述相应地增大值或缩小值。在一个或多个示例性实施例中，由506、508和510定义的循环无限重复，以动态地调整或以其他方式适应用户的乘坐偏好，从而微调用户的乘坐偏好设置值以适应该特定用户的口味。

在一个或多个示例性实施例中，乘坐特性控制过程500以与上面504处描述的类似的方式代替先前的乘坐偏好信息来存储或以其他方式维持更新的乘坐偏好信息。在其他实施例中，乘坐特性控制过程500可以存储或以其他方式维护用户的一个或多个历史乘坐偏好设置，从而计算或以其他方式确定用于用户的更新的乘坐偏好设置，作为各个乘坐特性的先前值的加权和。在这方面，在实践中应该指出，有许多不同的方式可以使得乘坐特性控制过程500动态地调整用户的乘坐偏好信息，以自适应地响应用户的乘坐质量反馈，并且实现为特定用户量身定制的乘坐偏好设置。

应该理解的是，本文描述的主题对象允许根据每个个体用户的乘坐偏好来调整自主车辆操作并获得乘坐质量。因此，当乘坐在自主车辆中时，用户体验得到改善。在实践中还应该指出，本文中描述的主题对象还可以考虑到同一车辆中的多个不同用户。例如，在各种实施例中，当车辆中存在多个用户时，可以获得每个用户的乘坐偏好信息，并将其平均或以其他方式组合，以取得考虑到每个用户的相对偏好的累计乘坐偏好设置。也可利用关于累计乘坐偏好设置的反馈，以如上类似的方式调整或以其他方式改变个体用户乘坐偏好设置。例如，在各种实施例中，可以向个体用户呈现或提供GUI显示器，提示该用户是否想要修改或更新他们的乘坐偏好，如果是，可根据反馈(例如，通过将用户先前偏好与累计偏好加权，或单独查看此个体用户的反馈)自动更新个体用户乘坐偏好设置，或者可以提供GUI显示器(或其序列)，其允许个体进一步改进他或她的乘坐偏好。在这方面，存在许多不同的方式，可动态地或自适应地更新乘坐偏好，并且本文描述的主题对象并非旨在限于任何特定的方式或技术。

尽管在前面的详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例，但应该理解的是存在大量的变体。还应该理解的是，单个示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，并不意图以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现单个示例性实施例或多个示例性实施例的便利路线图。应该理解的是，在不脱离如所附权利要求及其合法等同物中所阐述的本公开内容范围的情况下，可以对元件的功能和安排进行各种改变。

Claims (10)

1.一种以个性化方式自主控制车辆的方法，所述方法包括：

由所述车辆车载的控制器获得与用户相关联的乘坐偏好信息，所述乘坐偏好信息包括对于车辆的加速度的最大变化率的用户特定值；

由所述控制器识别当前车辆位姿；

由所述控制器至少部分地基于所述乘坐偏好信息、所述当前车辆位姿、以及与路线相关联的约束来确定所述车辆沿着所述路线的运动计划，其中所述运动计划包括用于以符合所述约束和对于车辆的加速度的最大变化率的用户特定值的方式从所述当前车辆位姿沿着所述路线行驶的解决方案，对于车辆的加速度的最大变化率的用户特定值影响着由所述运动计划引起的车辆运动速率；以及

由所述控制器根据所述运动计划来操作所述车辆车载的一个或多个驱动器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述乘坐偏好信息包括纵向约束，其中所述纵向约束纵向地影响所述车辆运动速率。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述乘坐偏好信息包括横向约束，其中所述横向约束横向地影响所述车辆运动速率。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，由所述控制器获得物体的障碍物数据，其中：

所述乘坐偏好信息包括分隔距离；以及

所述分隔距离影响车辆相对于所述物体的所述车辆运动速率。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述乘坐偏好信息包括多个约束，其中确定所述运动计划包括确定用于从所述当前车辆位姿沿着所述路线行驶、最大限度地符合所述多个约束的解决方案。

6.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述解决方案包括以最大限度地符合所述多个约束的方式，优化有关从所述当前车辆位姿沿着所述路线行驶的成本函数。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述乘坐偏好信息包括从所述车辆附近的用户装置或经由网络从远程装置接收所述乘坐偏好信息。

8.一种自主车辆系统，其包括：

图形用户界面显示器，用于接收指示乘坐偏好信息的用户输入，所述乘坐偏好信息包括对于车辆的加速度的最大变化率的用户特定值；

车辆车载的一个或多个驱动器；以及

所述车辆车载的车载控制器，耦合到所述一个或多个驱动器以获得所述乘坐偏好信息；至少部分地基于所述乘坐偏好信息、当前车辆位姿，以及与路线相关联的约束确定所述车辆沿着路线的运动计划；以及根据所述运动计划来操作所述车辆车载的所述一个或多个驱动器，其中：

所述运动计划包括用于以符合所述约束和对于车辆的加速度的最大变化率的用户特定值的方式从所述当前车辆位姿沿着所述路线行驶的解决方案；以及

对于车辆的加速度的最大变化率的用户特定值影响由所述运动计划导致的车辆运动速率。

9.根据权利要求8所述的系统，其进一步包括所述车辆车载的用于提供传感器数据的一个或多个传感器，其中：

所述控制器配置为至少部分地基于所述传感器数据来确定物体的物体预测数据以及至少部分地基于所述乘坐偏好信息来确定所述运动计划、所述当前车辆位姿、所述预测数据和与所述路线相关的所述约束；以及

所述乘坐偏好信息影响相对于所述物体的所述车辆运动速率。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述乘坐偏好信息包括多个约束，其中所述运动计划包括用于从所述当前车辆位姿沿着所述路线行驶、满足所述多个约束的最优解决方案。

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