CN110099832B - 用于自主车辆的自适应速度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于操作自主车辆的方法和系统。所述方法包括：在电子处理器处基于前向传感器的范围确定所述自主车辆的前进速度设定点的限值，以及检测在前车辆是否在所述前向传感器的视野内。所述方法包括：确定所述在前车辆的速度，以及当所述在前车辆在所述自主车辆的所述视野内时，基于所述在前车辆的所述速度调整所述限值。

Description

用于自主车辆的自适应速度控制系统

技术领域

实施例涉及一种用于自主车辆的自适应速度控制系统。

背景技术

现代车辆包括各种自主驾驶功能，例如，自适应巡航控制、防碰撞系统、自行泊车等。全自主驾驶是目标，但是还没有实现。

发明内容

所谓的“高速公路领航”系统正在发展，在该所谓的“公路领航”系统中，汽车或者车辆能够在高速公路环境中完全自主地自行驾驶。某种人工智能必须在高速公路环境中执行自主驾驶。也需要具有高精度的可以“看”很远（即，感测离车辆相对长距离的对象）的传感器。通常，具有高速公路领航的车辆能够驾驶的最大速度受限于前置或者前视传感器能够看多远。

限制因素是，车辆将需要能够针对固定车辆或者可以在高速公路车道中或者上的其它对象停车。在这种固定车辆上执行突然完全制动是不可接受的。除了其它事项之外，突然完全制动增加了造成追尾碰撞的风险。本车（即，具有高速公路领航功能或者系统的车辆）必须能够使用约3m/s²的减速度来停车。该值不是固定的，并且甚至可以是速度相关的，从而允许在更低速度下的更高减速度。尽管如此，一旦决定了用于避免固定对象和车辆的目标减速度，便可以计算最大本车速度，假定前置传感器多远都能够可靠地看到固定对象。

除了其它事项之外，实施例还提供了用于克服传感器能够看到（或者感测）的距离内的限制的系统和方法。

一个实施例提供了一种操作自主车辆的方法。该方法包括：在电子处理器处基于前向传感器的范围确定自主车辆的前进速度设定点的限值，以及检测在前车辆是否在前向传感器的视野内。该方法包括：确定在前车辆的速度，以及当在前车辆在自主车辆的视野内时，基于在前车辆的速度调整前进速度设定点的限值。

另一实施例提供了一种用于操作自主车辆的系统。该系统包括前向传感器和通信地连接至前向传感器的电子处理器。该电子处理器被配置为：基于前向传感器的范围确定自主车辆的前进速度设定点的限值，确定在前车辆是否在前向传感器的视野内，以及确定在前车辆的速度。电子处理器进一步被配置为：当在前车辆在自主车辆的视野内时，基于在前车辆的速度调整限值。

通过考虑详细说明和附图，其它方面、特征和实施例将变得显而易见。

附图说明

图1是根据一个实施例的装配有自适应速度控制系统的自主车辆的框图。

图2是根据一个实施例的图1的自适应速度控制系统的电子控制单元的框图。

图3是根据一个实施例的操作图1的自适应速度控制系统的方法的流程图。

图4是根据另一实施例的操作图1的自适应速度控制系统的方法的流程图。

具体实施方式

在详细阐释任何实施例之前，应当理解，本公开并不限于其在以下说明中所陈述的或者在附图中所示出的构造细节和部件布置中的应用。实施例能够有其它配置并且能够以各种方式实践和执行。

多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件可以被用来实施各个实施例。另外，实施例可以包括硬件、软件和电子部件或者模块，为了讨论的目的，可以图示和描述硬件、软件和电子部件或者模块，就好像大部分部件可以仅仅用硬件来实施。然而，本领域的普通技术人员基于对该详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以用可由一个或者多个处理器执行的软件（例如，存储在非暂时性计算机可读介质上）来实施。例如，在说明书中描述的“控制单元”和“控制器”能够包括一个或者多个电子处理器、包括非暂时性计算机可读介质的一个或者多个存储器模块、一个或者多个输入/输出接口、一个或者多个专用集成电路（ASIC）和连接各个部件的各个连接（例如，系统总线）。

图1提供了配备有自适应速度控制系统105的自主车辆100的说明性示例。虽然自主车辆100被图示为四轮车辆，但是自主车辆100可以涵盖各种类型和设计的车辆。例如，自主车辆100可以是汽车、摩托车、卡车、公共汽车、半挂车等。自主车辆100可以不是完全自主的，而是包括至少一些自主功能。因此，自主车辆100可能需要驾驶员或操作者来执行一些驾驶功能。在所示的示例中，自适应速度控制系统105包括几个硬件部件，该硬件部件包括电子控制单元（ECU）110、前向传感器115和用户接口120。自适应速度控制系统105还包括转向控制125和速度控制130，该转向控制125和该速度控制130虽然被图示为与电子控制单元110分开的部件，但是可以包括被至少部分地并入电子控制单元110内的硬件和软件模块。自适应速度控制系统105的部件可以有各种构造并且可以使用各种通信类型和协议。

电子控制单元110可以经由各种有线或者无线连接通信地连接至前向传感器115、用户接口120、转向控制125和速度控制130。例如，在一些实施例中，电子控制单元110经由专用线直接联接至自适应速度控制系统105的上面列出的部件中的每个部件。在其它实施例中，电子控制单元110经由共享通信链路，诸如，车辆通信总线（例如，控制器局域网（CAN）总线）或者无线车辆网络，通信地联接至一个或者多个部件。

前向传感器115可以使用多个前向传感器、传感器阵列、多个感测部件和多个不同类型的传感器来实施。前向传感器115可以位于自主车辆100上或者内的各个地方处。前向传感器115可以具有至少部分地延伸到包括在向前的行驶方向上的行车道的区域和延伸到相邻的行车道的视野。在一个示例中，前向传感器115或者其部件从外部安装到自主车辆100的一部分上（例如，在侧视镜或者前端上）。在另一示例中，前向传感器115或者其部件从内部安装在自主车辆100内（例如，被定位在仪表板上或者通过后视镜定位）。在一些实施例中，前向传感器115包括无线电探测和测距（RADAR）功能、光探测和测距（LIDAR）功能或者两者。在一些实施例中，前向传感器115还包括超声测距功能、红外探测功能或者两者。前向传感器115配置为从自主车辆100发送信号并且接收指示包括其它车辆在内的其它对象的位置、距离和相对速度的反射信号。

在其它实施例中，前向传感器115从其它车辆接收指示其它车辆的距离、相对速度和位置的传输（例如，射频通信），而不是主动感测这些参数。例如，在这些实施例中，前向传感器15可以使用车辆间（V2V）通信技术来获得这些参数中的一些或者全部。在其它实施例中，前向传感器115包括被配置捕获其它车辆的图像和视频的相机。在这些实施例中，各种图像或者视频处理技术可以确定其它车辆的距离、相对速度、位置和其它参数。

在自适应速度控制系统105的部件的另一示例中，转向控制125可以包括转向角传感器、转向致动器和直接或者间接（例如，通过差动制动）控制自主车辆的转向角的其它部件。速度控制130可以包括电子控制装置（例如，风门）和用于控制传送至自主车辆100的发动机的功率的相关联的软件。在一些实施例中，速度控制130还包括制动控制（例如，电子制动控制器）和制动部件，这些制动部件以协调的方式控制自主车辆100的制动力，从而控制自主车辆100的速度。

在又一示例中，用户接口120包括被配置为提供人机接口（HMI）的硬件和软件。该人机接口可以包括在电子控制单元110与自主车辆100的乘客之间提供输入和输出功能的按钮、面板、刻度盘、灯、显示器等。用户接口120可以包括用于改变自主车辆100的操作模式的一个或者多个可选择输入（例如，显示器上的按钮或者可选择图标），包括例如用于启用和禁用自适应速度控制系统105或者设定离在前车辆的期望跟随距离的一个或者多个输入。用户接口120还可以包括用于向自主车辆100的乘客提供各种指示的指示器（例如，灯、图标、声音警告、触觉反馈等）。

自适应速度控制系统105的上面列出的部件中的每个部件都可以包括专用处理电路系统，包括电子处理器和用于接收、处理和发送与每个部件的功能相关联的数据的存储器。例如，前向传感器115可以包括确定与上面讨论的其它车辆相关的参数的电子处理器。在这种情况下，前向传感器115将参数或者与参数相关联的计算值发送至电子控制单元110。自适应速度控制系统105的部件中的每个部件都可以使用各种通信协议与电子控制单元110通信。图1所示的实施例仅仅提供自适应速度控制系统105的部件和连接的一个示例。然而，这些部件和连接可以其它方式而不是所示和本文所描述的方式构造。

图2是根据一个实施例的自适应速度控制系统105的电子控制单元110的框图。电子控制单元110包括向电子控制单元110内的部件和模块提供功率、操作控制和保护的多个电气和电子部件。除了其它事项之外，电子控制单元110还包括电子处理器205（诸如，可编程电子微处理器、微控制器或者相似的装置）、存储器215（例如，非暂时性机器可读存储器）和输入/输出接口220。电子处理器205通信地连接至存储器215和输入/输出接口220。除了其它事项之外，电子处理器210还与存储器215和输入/输出接口220协调被配置为实施本文所描述的方法。

电子控制单元110可以实施在几个独立控制器（例如，可编程电子控制单元）中，每个控制器都被配置为执行特定功能或者子功能。另外，电子控制单元110可以包含子模块，该子模块包括用于操纵输入/输出功能、处理信号和应用下面列出的方法的附加电子处理器、存储器或者专用集成电路（ASIC）。在其它实施例中，电子控制单元110包括另外的几个或者不同的部件。

图3图示了根据一个实施例的用自适应速度控制系统105操作自主车辆100的方法。在所示的方法中，电子处理器210确定前向传感器115的范围（框305）。在一些实施例中，前向传感器115的范围是基于安装在自主车辆100上和作为参数存储在存储器215中的传感器类型来预先确定的。在其它实施例中，当驾驶条件改变时，前向传感器115的范围可以通过电子处理器210或者前向传感器115内的逻辑来确定。例如，前向传感器115的范围可以基于天气状况、当日时间和可以影响前向传感器115的视野的其它因素来更新。

电子处理器210基于前向传感器115的范围确定前进速度设定点的限值（框310）。前进速度设定点是自主车辆100的当前期望速度的值，该速度可以基于当前驾驶状态、当前驾驶操纵、标示速度限值、路段类型等来设定或者调整。以这种方式，前进速度设定点是自主车辆100的目标速度。前进速度设定点的限值是将上限设定为前进速度设定点的值。换言之，限值是在设定前进速度设定点时电子处理器210不会超过的速度的值。限值通常例如在自主车辆100正在高速公路上行驶时达到。

在一些实施例中，限值最初（在调整下面描述的限值之前）也可以至少部分地基于自主车辆100的停车距离来确定。例如，在自主车辆100的多个速度下的停车距离可以被预先确定并且被存储在存储器215中（例如，在查询表中）。电子处理器210然后可以最初将限值设定为在固定对象被前向传感器115检测到时允许自主车辆100完全停止的速度的值。在一些情况下，限值是基于小于全制动下的减速度的最大期望减速度值来设定的。例如，限值可以被设定为在固定对象被前向传感器115检测到时允许自主车辆100以3 m/s²的减速度执行完全停止的值。然而，自主车辆100可以减速快于3 m/s²以对诸如其它车辆制动等突发事件做出反应。在一些实施例中，期望减速度值可以是速度相关的。在一些实施例中，使用以下方程式来确定初始限值：

。

电子处理器210确定在前车辆（例如，在自主车辆100的前面和在自主车辆100的相同的方向上行驶的车辆）是否在前向传感器115的视野内（框315）。这可以包括：确定在前车辆是与自主车辆在共同行车道中行驶还是在自主车辆100的相邻行车道中行驶。当没有在前车辆被前向传感器115检测到时，电子处理器210继续尝试用前向传感器115搜索在前车辆，并且使用前进速度设定点的初始限值（框320）。

相反，当电子处理器210确定存在由前向传感器115检测到的在前车辆时，电子处理器210（或者前向传感器115）确定在前车辆的速度（框325）。这可以包括：确定自主车辆100与在前车辆之间的相对速度，并且然后基于自主车辆100的速度计算在前车辆相对于地面的速度。

电子处理器210然后基于在前车辆的速度调整限值。具体地，电子处理器210用调整的限值来调整上面讨论的初始限值并且将调整的限值存储在存储器215中。在一些实施例中，当在前车辆的速度改变时，电子处理器210可以继续调整限值。如在下面的方法中描述的，电子处理器210可以多种方式调整限值。当在前车辆存在时并且在基于在前车辆的速度调整限值之后，限值不再基于前向传感器115的范围。电子处理器210在调整限值之后可以维持限值直到在前车辆不再被前向传感器115检测到。

图4图示了根据另一实施例的操作自适应速度控制系统105的方法。在提供的示例中，图4图示了基于在图3的框303中列出的在前车辆的速度调整前进速度设定点的限值的方法。如上所述，前进速度设定点的限值之前可以基于前向传感器115的范围来设定。在所示的方法中，电子处理器210确定在前车辆的速度是否大于限值（框405）。当在前车辆的速度不大于限值时，电子处理器210避免调整限值（框410）。电子处理器210还确定在前车辆是否与自主车辆100正在共同行车道中行驶（框415）。当在前车辆正在共同行车道中行驶时，车道调整是不必要的，并且自主驾驶车辆100继续其当前路径。然而，当在前车辆没有在共同行车道中行驶时，在一些实施例中，电子处理器210开始将车道变至在前车辆的当在前行车道（框420）。换言之，电子处理器210执行自动车道改变并且开始跟随在前车辆。

当存在多辆在前车辆（例如，在多个行车道中）时，电子处理器210可以选择在前车辆中的一辆来跟随。例如，如果多辆在前车辆中的一辆在共同行车道中（框415）并且正大于限值行驶（框405），则电子处理器210可以继续跟随该在前车辆。在另一示例中，如果多辆在前车辆中的一辆在共同行车道中，但是小于限值行驶，则电子处理器210可以跟随最接近的在前车辆或者在一些实施例中是正大于限值行驶的移动最快的在前车辆。

当车道改变完成时，只要在前车辆的行驶路径与自主车辆100相同或者只要在前车辆维持大于限值的速度，自主车辆100就跟随在前车辆。例如，如果在前车辆离开高速公路或者按照不在自主车辆的计划行驶路线上的方向上转向，则电子处理器210停止跟随在前车辆并且停止基于在前车辆调整限值。在一些实施例中，当电子处理器210确定另一辆在前车辆更有利于跟随时，诸如，当另一辆在前车辆正以更快的速度行驶时，电子处理器210改变车道以跟随另一辆在前车辆。

在一些实施例中，电子处理器210还确定在前车辆的速度是否大于绝对阈值（框425）。例如，电子处理器210可以限制将限值调整为不超过绝对阈值的值。因此，绝对阈值定义在任何给定时间处自主车辆100的最大允许速度。当在前车辆的速度大于绝对阈值时，电子处理器210可以将限值设定为等于最大阈值的值（框430）。如果在前车辆然后移动到前向传感器115的范围外，则电子处理器210可以将限值重新设定为最初确定的或者默认的限值。当在前车辆的速度小于绝对阈值时，电子处理器210可以将限值设定为在前车辆的速度（框435）。

因此，自主车辆100在在前车辆快于自主车辆100行驶时通过增大限值来调整限值，从而能够在在前车辆不存在时尽可能快地行驶。事实上，这增大了自主车辆的超过由前向传感器115的范围限制强加的速度限制的最大允许速度。

各种特征、优点和实施例陈述于所附权利要求中。

Claims (14)

1.一种操作自主车辆的方法，所述方法包括：

在电子处理器处基于前向传感器的范围确定所述自主车辆的前进速度设定点的限值；

检测在前车辆是否在所述前向传感器的视野内；

确定所述在前车辆的速度；以及

当所述在前车辆在所述自主车辆的所述视野内时，基于所述在前车辆的所述速度调整所述限值，

其中，调整所述限值包括：当所述在前车辆的所述速度大于所述限值时，增大所述限值，

其中，所述方法进一步包括确定所述自主车辆的停车距离以及所述前向传感器的范围，

其中，在调整所述限值之前，将所述限值设定为基于所述自主车辆的所述停车距离和所述前向传感器的所述范围的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述限值包括：当所述在前车辆的所述速度大于所述限值时，将所述限值设定为等于所述在前车辆的所述速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述限值包括：当所述在前车辆的所述速度小于所述限值时，避免调整所述限值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在基于所述在前车辆的所述速度调整所述限值之后，所述限值不再基于所述前向传感器的所述范围。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，检测在前车辆是否在所述前向传感器的视野内包括：确定所述在前车辆是否与所述自主车辆一样正在行车道上行驶。

6.根据权利要求5所述的方法，所述方法进一步包括：在调整所述限值之后，维持所述限值直到所述在前车辆不再被所述前向传感器检测到。

7.根据权利要求5所述的方法，所述方法进一步包括：当所述在前车辆未与所述自主车辆在共同行车道上行驶时，在调整所述限值之前将车道自动改变成共同行车道。

8.一种用于自主车辆的自适应速度控制系统，所述系统包括：

前向传感器；以及

电子处理器，所述电子处理器通信地连接至所述前向传感器，所述电子处理器被配置为：

基于前向传感器的范围确定所述自主车辆的前进速度设定点的限值；

确定在前车辆是否在所述前向传感器的视野内；

确定所述在前车辆的速度；以及

当所述在前车辆在所述自主车辆的所述视野内时，基于所述在前车辆的所述速度调整所述限值，

其中，所述电子处理器进一步被配置为：当所述在前车辆的所述速度大于所述限值时，增大所述限值，

其中，所述电子处理器进一步被配置为确定所述自主车辆的停车距离以及所述前向传感器的范围，

其中，所述电子处理器进一步被配置为：在调整所述限值之前，将所述限值设定为基于所述自主车辆的所述停车距离和所述前向传感器的所述范围的值。

9.根据权利要求8所述的自适应速度控制系统，其中，所述电子处理器进一步被配置为：当所述在前车辆的所述速度大于所述限值时，将所述限值设定为等于所述在前车辆的所述速度。

10.根据权利要求8所述的自适应速度控制系统，其中，所述电子处理器进一步被配置为：当所述在前车辆的所述速度小于所述限值时，避免调整所述限值。

11.根据权利要求8所述的自适应速度控制系统，其中，所述电子处理器进一步被配置为基于所述在前车辆的所述速度调整所述限值，所述限值不再基于所述前向传感器的所述范围。

12.根据权利要求8所述的自适应速度控制系统，其中，所述电子处理器进一步被配置为确定所述在前车辆是否与所述自主车辆一样正在行车道上行驶。

13.根据权利要求12所述的自适应速度控制系统，其中，所述电子处理器进一步被配置为：在调整所述限值之后，维持所述限值直到所述在前车辆不再被所述前向传感器检测到。

14.根据权利要求12所述的自适应速度控制系统，其中，所述电子处理器进一步被配置为：当所述在前车辆未与所述自主车辆在共同行车道上行驶时，在调整所述限值之前将车道自动改变成共同行车道。

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