CN109229103A - 用于为驾驶自动化系统提供智能超驰的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于智能地超驰车辆的驾驶自动化系统的方法。该方法首先识别出车辆前方的需要超驰占用的驾驶自动化系统的道路特征。计算到达该道路特征前用于车辆的减速区域，并且识别在驾驶员控制下的同时用于车辆通过的过渡区域。向驾驶员发出随着车辆接近减速区域需要解除驾驶自动化系统并对车辆进行控制的信号。如果驾驶员未能进行控制，则车辆停下并关闭驾驶自动化系统。如果驾驶员进行了控制，则车辆通过过渡区域，并且一旦车辆离开过渡区域，那么驾驶自动化系统重新占用。

Description

用于为驾驶自动化系统提供智能超驰的系统和方法

引言

驾驶自动化系统是一种能够感测其环境并且在很少或没有用户输入的情况下驾驶车辆的系统。驾驶自动化系统利用感测装置检测其环境，比如雷达、激光雷达、图像传感器等。驾驶自动化系统可以进一步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/或线控系统的信息来导航车辆。

驾驶自动化系统已经被分类为数值级别，范围从对应于具有完全人类控制的无自动化的零到对应于没有人类控制的完全自动化的五。各种自动化驾驶员辅助系统，比如自适应巡航控制以及停车辅助系统，对应于较低的自动化级别，而真正的“无人驾驶”车辆对应于较高的自动化级别。

部分自动化驾驶系统有时需要来自驾驶员的输入来继续自动化驾驶。例如，转弯或者行驶通过具有交通灯的交叉路口可能需要驾驶员在短时间段内对车辆进行控制。

因此，希望提供能智能地支持驾驶员对驾驶自动化系统超驰的系统和方法。此外，本公开的其他期望特征和特性，通过随后的详细描述和所附权利要求书并结合附图和前述技术领域和背景技术将变得显而易见。

发明内容

提供了一种用于智能地超驰车辆的驾驶自动化系统的方法。该方法包括：利用占用的驾驶自动化系统识别车辆前方的道路特征，其中该道路特征需要超驰车辆的占用的驾驶自动化系统；计算该道路特征前用于车辆的减速区域；识别在驾驶员控制下的同时用于车辆通过该道路特征的过渡区域；随着车辆接近减速区域向驾驶员发出需要解除驾驶自动化系统的信号；请求驾驶员确认该信号以解除驾驶自动化系统并对车辆进行控制；如果驾驶员未能明确确认该信号以解除驾驶自动化系统，则使车辆停下并关闭驾驶自动化系统；在驾驶员的控制下使车辆通过过渡区域；一旦车辆离开过渡区域则重新占用驾驶自动化系统。

提供了一种用于智能地超驰车辆的驾驶自动化系统的系统。该系统包括：具有驾驶自动化系统的自主车辆；车辆上识别道路特征的感测装置，该道路特征需要超驰车辆的占用的驾驶自动化系统；车辆上的处理器，该处理器计算该道路特征前用于车辆的减速区域；以及车辆上的信号系统，该信号系统随着车辆接近减速区域警告驾驶员需要解除驾驶自动化系统并对车辆进行控制。

附图说明

本发明将在下文中结合以下附图进行描述，其中相同的附图标记指示相同的元件，并且：

图1是示出了根据各个实施例的配备有具有乘客管理系统的驾驶自动化系统的车辆的功能框图；

图2是示出了根据各个实施例的配备有驾驶自动化系统的车辆的驾驶自动化系统的数据流示图；

图3是根据各个实施例的针对驾驶自动化系统的智能超驰的转弯协议的示图；

图4是根据各个实施例的针对驾驶自动化系统的智能超驰的交叉路口协议的示图；以及

图5是根据各个实施例的针对驾驶自动化系统的智能超驰的详细方法的流程图。

具体实施方式

以下详细描述在本质上仅是示范性的，并且并不旨在限制应用和使用。此外，不存在被前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中提出的任何明确的或暗示的理论约束的意图。如本文所使用，术语模块是指单独地或任意组合的任何硬件、软件、固件、电子控制部件、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、处理器(共享、专用或组)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的部件。

本公开的实施例在本文中可以依据功能和/或逻辑块部件以及各个处理步骤进行描述。应当意识到，这些块部件可以由被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本公开的实施例可以采用各种集成电路部件，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多种功能。另外，本领域技术人员将意识到，本公开的实施例可以结合任何数量的系统来实践，并且本文中所述的系统仅仅是本公开的示范性实施例。

为简洁起见，本文中可以不再详细描述与信号处理、数据传输、信号发送、控制以及系统(和系统的单个操作部件)的其他功能方面有关的常规技术。此外，本文中所包含的各个图示中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意，在本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。

参考图1，根据各个实施例，总体上以100示出用于驾驶自动化系统的智能超驰系统并且其与车辆10相关联。总的来说，智能超驰系统100确定车辆10正在接近需要对占用的驾驶自动化系统功能超驰的道路特征，向车辆10的驾驶员发出自动化不再可用并且驾驶员需要对车辆10进行控制的信号。

如图1中所示，车辆10通常包括底盘12、车身14、前轮16以及后轮18。车身14被布置在底盘12上并且大体上包围车辆10的部件。车身14和底盘12可以共同形成框架。车轮16-18各自在车身14的相应拐角附近可旋转地联接至底盘12。

车辆10包括根据各个实施例的智能超驰系统100。车辆10是配备有驾驶自动化系统70(图2)的车辆；并且智能超驰系统100被结合到驾驶自动化系统70内或者与其进行通信，如以下将更详细进行描述的。配备有驾驶自动化系统70的车辆10例如是一种被自动地控制来执行一种或多种驾驶操纵的车辆。车辆10在所示实施例被描绘为客车，但是应当意识到，还可以使用任何其他车辆，包括摩托车、卡车、运动型多功能车(SUV)、娱乐车辆(RV)、船舶、飞行器等。在示范性实施例中，驾驶自动化系统70具有所谓二级性能。二级系统表示“部分自动化”，其指的是由驾驶自动化系统具体执行动态驾驶任务的所有方面的驾驶模式，其中仍然期望人类驾驶员能够执行目标和事件检测以及进行响应。在类似的实施例中，驾驶自动化系统70可以具有三级性能，其指的是由自动化驾驶系统(ADS)具体执行全部动态驾驶任务，其中可能需要人类驾驶员对请求作出响应以在系统故障或者车辆离开自动驾驶操作设计区域的情况下进行干预。

如图所示，配备有驾驶自动化系统70的车辆10通常包括推进系统20、变速器系统22、转向系统24、制动器系统26、传感器系统28、致动器系统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。在各个实施例中，推进系统20可以包括内燃机、电机(比如，牵引马达)和/或燃料电池推进系统。变速器系统22被配置为根据可选择的速度比将来自推进系统20的动力传递到车辆车轮16-18。根据各个实施例，变速器系统22可以包括分级传动比自动变速器、无级变速器或其他适当的变速器。制动器系统26被配置为向车轮16-18提供制动转矩。在各个实施例中，制动器系统26可以包括摩擦制动器、线控制动器、再生制动系统(比如电机)，和/或其他适当的制动系统。转向系统24影响车辆车轮16-18的位置。

传感器系统28包括感测配备有驾驶自动化系统70的车辆10的外部环境和/或内部环境的可观察状况的一个或多个感测装置40a-40n。感测装置40a-40n可以包括但不限于雷达、激光雷达、全球定位系统、光学相机、热感相机、超声波传感器、惯性测量单元、麦克风和/或其他传感器。致动器系统30包括一个或多个致动器装置42a-42n，它们控制一个或多个车辆特征，例如但不限于推进系统20、变速器系统22、转向系统24以及制动器系统26。在各个实施例中，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，车门、行李箱以及诸如无线电、音乐、照明等客舱特征(未标号)。

通信系统36被配置为向和从其他实体48无线地传送信息，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)。在示范性实施例中，通信系统36是被配置为经由使用IEEE802.11标准的无线局域网(WLAN)或通过使用蜂窝数据通信来进行通信的无线通信系统。然而，诸如专用短距离通信(DSRC)信道等附加或替代通信方法也被认为在本公开的范围内。DSRC信道指的是专门为汽车使用而设计的单向或双向短距离到中距离无线通信信道，以及相应的一组协议和标准。

数据存储装置32存储用于自动控制配备有驾驶自动化系统70的车辆10的数据。在各个实施例中，数据存储装置32存储可导航环境的已定义地图。在各个实施例中，已定义地图可以由远程系统预定义并且从远程系统获取。例如，已定义地图可以由远程系统组装并且(无线地和/或以有线方式)传送到配备有驾驶自动化系统70的车辆10并存储在数据存储装置32中。如可以意识到的，数据存储装置32可以是控制器34的一部分，与控制器34分开，或作为控制器34的一部分和单独系统的一部分。

控制器34包括至少一个处理器44和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可以商购的处理器、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(采用微芯片或芯片组的形式)、宏处理器、它们的任何组合或通常用于执行指令的任何装置。在一些实施例中，本发明系统的智能超驰逻辑可以利用现场可编程门阵列(FPGA)或者专用集成电路(ASIC)替代可编程装置来实现。此外，自动化驾驶系统和智能超驰可以利用神经网络电路替代顺序指令来实现。

计算机可读存储装置或介质46可以包括例如只读存储器(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装置。KAM是一种持久或非易失性存储器，其可以在处理器44断电时用于存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质46可以使用诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪速存储器或能够存储数据的任何其他电、磁、光学或组合存储器装置的许多已知存储器中的任何一种来实现，其中的一些数据表示由控制器34用于控制配备有驾驶自动化系统70的车辆10的可执行指令。

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。当由处理器44执行时，指令接收并处理来自传感器系统28的信号，执行用于自动控制配备有驾驶自动化系统70的车辆10的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，并且向致动器系统30产生控制信号以基于逻辑、计算、方法和/或算法来自动地控制配备有驾驶自动化系统70的车辆10的部件。虽然图1中仅示出了一个控制器34，但是配备有驾驶自动化系统70的车辆10的实施例可以包括任意数量的控制器34，其通过任何合适的通信介质或通信介质的组合进行通信并且协作以处理传感器信号、执行逻辑、计算、方法和/或算法且产生控制信号以自动控制配备有驾驶自动化系统70的车辆10的特征。

如图2所示并继续参考图1，在各个实施例中，控制器34的一个或多个指令体现在驾驶自动化系统70的智能超驰系统100中，并且，当由处理器44执行时，识别需要超驰车辆10的占用的驾驶自动化系统70的道路特征。系统向驾驶员发出需要解除驾驶自动化系统70以及需要对车辆10进行控制的信号。一旦车辆10已经通过该道路特征，则驾驶自动化系统70被重新占用。

根据各个实施例，控制器34实现驾驶自动化系统70。也就是说，控制34的适当软件和/或硬件部件(例如，处理器44和计算机可读存储装置46)可以被用来提供结合车辆10一起使用的驾驶自动化系统70。

在各个实施例中，驾驶自动化系统70的指令可以由函数或系统组织。例如，驾驶自动化系统70可以包括外部环境感测系统74、定位系统76、引导系统78以及车辆控制系统80。如可以意识到的，在各个实施例中，可以将指令组织成任意数量的系统(例如，合并，进一步划分等)，因为本公开并不限于当前示例。

在各个实施例中，计算机视觉系统74同步并处理与车辆10相关联的传感器数据。在各个实施例中，计算机视觉系统74可以合并来自不同传感器的信息，包括但不限于，相机、激光雷达、雷达和/或任意数量的其他类型的传感器。

在各个实施例中，定位系统76连同其他数据一起处理传感器数据以确定车辆10相对于环境的位置(例如，相对于地图的局部位置，相对于道路的车道的精确位置，车辆前进方向，速度等)。引导系统78连同其他数据一起处理传感器数据以确定车辆10将遵循的路径。车辆控制系统80产生用于根据确定的路径控制车辆10的控制信号。

在各个实施例中，控制器34实现机器学习技术来辅助控制器34的功能，比如特征检测/分类、障碍物减少、路径穿越、绘图、传感器集成、地面真实情况确定，等等。

如以上简要提到的，图1的系统100确定何时占用和解除驾驶自动化系统70。对驾驶自动化系统的“超驰”是由驾驶员作出的对车辆进行控制的请求。该请求可以是：驾驶员抓住方向盘、压下油门或者应用制动器。一旦驾驶员超驰了驾驶自动化系统，系统稍后可以收回控制权。相比而言，驾驶自动化系统的“解除”是由系统停止车辆全部的自动化驾驶活动。例如，一旦车辆停下则可能出现解除的驾驶自动化系统，同时等待驾驶员接管控制。系统100的全部或部分可以包含在智能超驰模块82中。例如，如关于图3和图4所更详细显示的，并且继续参考图1至图2，示图被用来说明可以由智能超驰模块82执行的转弯协议400(图3)和直行协议500(图4)的步骤。首先参考图3，在车辆10的前方检测到三向交叉路口作为道路特征402。可以利用车辆10的传感器系统28检测该道路特征。另外，可以利用电子地图识别该道路特征，该电子地图被电存储在车辆10的数据存储装置32中或者可以通过车辆的通信系统36远程地访问。

此时，通过例如将检测到的道路特征与车辆10可能遇到的道路特征的预定列表进行比较，智能超驰模块82确定该道路特征402需要超驰占用的驾驶自动化系统70。随着车辆10接近交叉路口，智能超驰模块82计算减速区域404(例如，第一位置和第二位置)，该减速区域允许车辆10有充足的空间来在交叉路口前使车辆减速到停下。可以基于已识别的道路特征的类型来计算限定减速区域404的位置或点，比如主要交叉路口、交通信号、环岛、三向交叉路口等。另外，还可以使用车辆速度、天气状况以及道路状况来计算限定加速区域404的位置或点。

随着车辆10接近减速区域404，智能超驰模块82激活给驾驶员的初始信号，例如通过使灯闪烁(或其他指示类型)，和/或经由控制信号提供附加的非视觉警告信号，比如振动的座椅或声音，以警告驾驶员驾驶自动化系统70将解除并警告驾驶员需要对车辆10进行控制。随着车辆10进入减速区域404，智能超驰模块82可以经由控制信号修改该信号，例如通过改变闪烁灯的颜色和/或增加附加的非视觉指示，比如声音或振动。随着车辆10到达与减速区域404末端处的停止线相关联的第二点，智能超驰模块82可以经由控制信号进一步修改该信号。智能超驰模块82继续该信号直到驾驶员通过解除驾驶自动化系统70并对车辆10进行控制确认了该指示为止。如可以意识到的，在替代实施例中，给驾驶员的指示可以替代地或附加地包括显示在车辆10中的控制台显示器上的文本消息、闪烁灯、附加的听觉或触觉信息，比如语音警告或振动。在一些实施例中，驾驶员通过压下油门解除驾驶自动化系统70并对车辆10进行控制。在一些实施例中，驾驶员可以通过压下油门保持对车辆的部分控制，与此同时自动化驾驶系统保留对转向的控制。在其他实施例中，驾驶员可以对转向进行控制，与此同时自动化驾驶系统保持对油门的控制。如果驾驶员在指定时间段内未能解除驾驶自动化系统70，则车辆10在减速区域的末端处停下，接合紧急停车制动器(EPB)并关闭驾驶自动化系统70。

一旦已经解除了驾驶自动化系统70并且驾驶员在控制车辆10，则车辆10被允许进入过渡区域406。过渡区域406是需要驾驶员控制的车辆轨迹的一部分。在该示例中，车辆轨迹是在T形交叉路口402处的转弯。在车辆10通过过渡区域406之后，智能超驰模块82检测到车辆10已经到达点或位置并且经由给驾驶自动化系统70的消息或其他信号重新占用驾驶自动化系统70。之后，驾驶自动化系统70利用部分或完全自动化来控制车辆10。

参考图4并继续参考图1至图3，示图被用来说明可以由智能超驰模块82执行的直行协议500的步骤。该协议500可以类似于之前针对图3所讨论的协议，例如，具有对T形交叉路口502的道路特征的检测以及对车辆10的减速区域504(例如，第一位置和第二位置)的确定。在该示例中，智能超驰模块82确定车辆10正在沿直行轨迹行驶，而不是在交叉路口502处转弯。智能超驰模块82按照和以上所述类似的方式操作，控制车辆10在减速区域中减慢，向驾驶员发出解除驾驶自动化系统70并进行控制的信号，驾驶员进行控制通过过渡区域506，并且驾驶自动化系统70在车辆10经过检测到的道路特征502并进入区域508之后重新占用。

在各个实施例中，智能超驰模块82针对车辆10所遇到的其他类型的道路特征使用类似的协议。例如，如果车辆10遇到对传感器系统28不可见的已知交通灯、红色的交通灯、停止标志、让路标志或者未知的交通信号，则智能超驰模块82使用图3中所述的转弯协议400。

现在参考图5，并继续参考图1至图4，流程图示出了可以由根据本公开的图1的智能超驰系统100执行的详细方法600。鉴于本公开可以意识到的，方法内的操作次序并不限于图5中所示的顺序执行，而是可以随应用并根据本公开按照一种或多种不同的次序来执行。在各个实施例中，方法600可以被计划成基于一个或多个预定事件运行，和/或可以在配备有驾驶自动化系统(DAS)70的车辆10的操作期间连续地运行。

方法以车辆10接收传感器数据(602)并分析该传感器数据以定位任何即将到来的道路特征(604)开始。如果即将到来的道路特征需要对DAS超驰(606)，则系统将计算接近区域、减速区域、停止线以及过渡区域(608)。关于计算的区域确定车辆10的位置(610)。随着车辆10进入接近区域(612)，激活给驾驶员的初始信号(632)。随着车辆10进入减速区域(614)，激活给驾驶员的中间信号(634)并且车辆开始减速(638)。随着车辆10到达停止线(616)，激活给驾驶员的最终信号(636)并且车辆停下(640)。当系统转换到更高紧急性的信号时，之前的信号将停止。另外，如果驾驶员在车辆停下之前对车辆进行了控制，则信号将停止。

此时，系统等待驾驶员发起对车辆的控制(618)。如果驾驶员未接管控制，则方法启动定时器(626)。如果一旦定时器期满驾驶员仍然没有接管控制(628)，则接合车辆的停车制动器并将DAS关闭(630)。一旦驾驶员接管了控制，则方法确定车辆的位置(620)并超驰DAS(619)。一旦车辆离开过渡区域(622)，则重新评估DAS(624)以确定是否重新占用DAS。如果DAS被重新占用，则车辆10继续其路径并且在遇到另一道路特征的情况下重复该过程。

参考图3至图5，当前实施例的操作示例可以包括：配备有驾驶自动化系统的车辆在驾驶自动化系统被占用的情况下正在接近T形交叉路口。车辆通过车载电子地图检测到即将到来的交叉路口并基于车辆的当前速度计算必需的减速区域。随着车辆接近该减速区域，车辆开始放慢速度，初始警告信号开始向驾驶员闪烁并且写明“前方自动化不可用请接管”的弹出式的消息出现在控制台显示器上。驾驶员压下油门，这解除了驾驶自动化系统。在驾驶员进行控制下，车辆在交叉路口处转弯并且通过过渡区域。一旦通过该区域，驾驶员松开方向盘，将他或她的脚从油门移开并且自动地重新占用驾驶自动化系统。

尽管在本发明的以上详细描述中已经提供了至少一个示范性方面，但是应当意识到仍然存在大量的变型。还应当意识到，示范性方面或多个示范性方面仅作为示例，而并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。不如说，以上详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示范性方面的便利路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求书阐述的本发明的范围的情况下，可以对示范性方面中所述的元件的功能和设置做出各种改变。

Claims (10)

1.一种用于智能地超驰车辆的驾驶自动化系统的方法，包括：

利用占用的驾驶自动化系统识别所述车辆前方的道路特征，其中所述道路特征需要超驰所述车辆的所述占用的驾驶自动化系统；

计算所述道路特征前用于所述车辆的减速区域；

识别在驾驶员控制下的同时用于所述车辆通过所述道路特征的过渡区域；

随着所述车辆接近所述减速区域向所述驾驶员发出需要解除所述驾驶自动化系统的信号；

请求所述驾驶员确认所述信号以解除所述驾驶自动化系统并对所述车辆进行控制；

如果所述驾驶员未能明确确认所述信号以解除所述驾驶自动化系统，则使所述车辆停下并关闭所述驾驶自动化系统；

在所述驾驶员的控制下使所述车辆通过所述过渡区域；以及

一旦所述车辆离开所述过渡区域则重新占用所述驾驶自动化系统。

2.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述车辆上的传感器识别所述道路特征。

3.根据权利要求1所述的方法，其中利用电子地图识别所述道路特征。

4.根据权利要求1所述的方法，其中使用初始信号来向所述驾驶员发出需要解除所述驾驶自动化系统的信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其中随着所述车辆进入所述减速区域，中间信号激活。

6.根据权利要求5所述的方法，其中随着所述车辆到达所述减速区域内的停止位置，最终信号激活。

7.根据权利要求1所述的方法，其中使用显示在控制台显示器上的文本消息来向所述驾驶员发出需要解除所述驾驶自动化系统的信号。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述驾驶员通过压下所述车辆的油门确认所述信号以解除所述驾驶自动化系统。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：如果所述驾驶员未能明确地确认所述信号以解除所述驾驶自动化系统，则在使所述车辆停下之后接合紧急制动器系统(EBS)。

10.根据权利要求1所述的方法，其中如果在使所述车辆停下之后的预定时间段之后，所述驾驶员未能明确地确认所述信号以解除所述驾驶自动化系统，则关闭所述驾驶自动化系统。