CN110271540A - 用于控制车辆的方法和用于引导车辆的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在基础设施上控制至少一个车辆的方法，其中基于在基础设施侧的传感器系统的测量数据创建占用地图，基于所创建的占用地图，由控制单元求取能由至少一个车辆无碰撞地行驶的区域，从至少一个车辆的通过传感器系统求取的位置和所求取的所述能无碰撞地行驶的区域出发，通过控制单元计算用于所述至少一个车辆的放行并且通过通信连接传输给至少一个车辆，根据放行，能无碰撞地行驶的区域由至少一个车辆行驶，通过车辆内部的车辆控制装置检查所述至少一个车辆与所述放行的偏差，在通过车辆控制装置确定了至少一个车辆与所述放行有偏差的情况下，将至少一个车辆置于安全状态中。本发明还涉及一种相应的系统。

Description

用于控制车辆的方法和用于引导车辆的系统

技术领域

本发明涉及一种用于在基础设施上控制至少一个车辆的方法以及一种用于受基础设施保护地引导至少一个车辆的系统。

背景技术

在有所谓AVP(Automated Valet Parking：自动代客泊车)能力的停车楼中将停车楼基础设施的信息传输给自动化地待停泊的车辆。在已知的AVP实施方式中，基础设施承担系统智能的大部分。基础设施通过安装在停车楼中的传感器监视待停泊的车辆并且监视待停泊车辆的环境。这种传感器例如可以是摄像机。

在车辆外部处理基于传感器所求取的信息，并且将控制信号通过无线通信连接发送给待停泊的车辆。待停泊的车辆优选应具有尽可能数量少的附加部件，所述附加部件用于实施控制命令并且用于实现泊车过程。因此，用于制造有AVP能力的车辆的附加成本或相应改装的附加成本可以保持很低。

车辆可以通过相应地配备的基础设施在没有自身传感装置的情况下在停车楼中运动并且始终受停车楼基础设施的当前信息的指示。由于缺少车辆内部安全系统或者数量少，因此对这种AVP系统提出很高的安全性要求。

发明内容

本发明所基于的任务可以在于，提出一种用于可靠地使自动化行驶的车辆避免碰撞的方法和系统。

该任务借助本发明的技术方案来解决。本发明的有利构型是各个优选实施方式。

根据本发明的一个方面，提供一种用于在基础设施上控制至少一个车辆的方法。在一个步骤中，基于在基础设施侧的传感器系统的测量数据创建占用地图。

基于所创建的占用地图，由控制单元求取由至少一个车辆能无碰撞地行驶的区域。

接下来，从所述至少一个车辆的由传感器系统求取的位置且从所求取的、能无碰撞地行驶的区域出发，通过控制单元计算用于所述至少一个车辆的放行(Fahrfreigabe)并且通过通信连接将所述放行传输给所述至少一个车辆。所述放行例如可以以一种控制指令的形式来构型，该控制指令具有车辆的限定的执行装置参数。在此，所述限定的执行装置参数可以匹配于安全且允许的运行区域以遵守能无碰撞地行驶的区域。

基于所传输的放行，能无碰撞地行驶的区域由至少一个车辆行驶。在由车辆遵循控制指令或者说放行期间，通过车辆内部的路径控制检查至少一个车辆与所述放行的偏差。在通过路径控制确定了至少一个车辆与放行有偏差的情况下，将所述至少一个车辆置于安全状态中。替代或附加地，路径控制可以构型为内部监视功能。通过车辆的内部监视功能将当前的执行装置参数与伴随放行传输的执行装置参数进行比较。在通过监视功能确定了至少一个车辆的执行装置参数有偏差的情况下，将所述至少一个车辆置于安全状态中。

通过本发明方法可以确保，在AVP车辆无驾驶员地由基础设施控制期间，该车辆例如既不会与静态的也不会与可运动的对象和障碍物发生碰撞。所述基础设施例如可以是停车场、取车区(Pick-up-Zone)、交车区(Drop-off-Zone)、充电站等。

对于自主或部分自主的车辆而言，安全性是重要主题。因为AVP系统的待停泊车辆无驾驶员地并且借助极少的传感装置行驶通过停车楼，所以这种车辆可能具有事故风险和受伤风险。通过集成到至少一个车辆中的监视功能可以使用有效的监视和监控装置，该监视和监控装置确保在提高的安全要求的意义上将至少一个待停泊的车辆及时地置于安全状态中。由此可以首先排除人员受伤的情况或至少使人员受伤最小化。替代或附加地，也可以在没有泊车打算的情况下将待停泊的车辆控制或者说引导到目标地点上。例如，所述车辆可以是一种运输车，该运输车能由基础设施引导至不同的目标位置。

所述方法使得能够在基础设施侧或者说停车楼侧生成占用地图。占用地图例如可以是具有标记的障碍物的网格地图。未标记的网格可以是潜在能无碰撞地行驶的。障碍物和占用地图基于基础设施侧的传感器系统的测量数据来求取并且优选可以仅在限定的时长内有效。

所述传感器系统可以由多个传感器、例如摄像机、雷达传感器、激光雷达传感器、光栅、超声波传感器等组成。这些传感器直接地或通过接口与基础设施侧的控制单元耦合。在此，所述传感器系统也可以具有自身的控制器，该控制器用于产生占用地图并且用于预知动态对象的未来运动轨迹。替代地，可以完全由控制单元来分析评估由传感器系统求取的测量数据。

根据“空闲的”或者说没有被障碍物占用的网格可以生成用于不同车辆的放行，并且接下来将这些放行无线地传输给各个车辆。

在各个车辆中，放行可以由车辆侧的路径控制装置解读并且通过对促动器的直接或间接操控被转化成车辆运动。从创建占用地图直至生成控制指令并将控制指令传输给车辆的所述过程可以在限定的时间间隔内重复进行。

可以通过接至至少一个车辆的无线通信连接来发送放行。无线通信连接优选可以是加密的或者说是受保障的，使得降低被无关人员访问的风险。无线通信连接可以以WLAN、UMTS、LTE、GSM等无线通信标准为基础。

由于本方法的作用链(Wirkkette)的简单结构，可以以简单的类型和方式在数学上证实并在实践上确证安全相关的组成部分，因为所述方法表现为是能进行确定的(deterministisch)。仅需要在车辆侧的简单监视逻辑，该监视逻辑可以容易地实现到嵌入式控制器中。可以以与监视逻辑解耦的方式实现或应用至少一个车辆的真正路径控制(自动化的车辆引导)。

如果由监视逻辑求取出车辆与放行的偏差，那么将所述车辆直接置于安全状态中。这种偏差例如可以是超出该放行的边界值的转向回转角(Lenkeinschlag)或速度。此外，偏差可以在于，在将控制单元的新的控制命令发送给至少一个车辆之前，控制命令的时效到期。此外，用于自动化车辆引导的调节链的部件既可以在基础设施或者说停车楼中解耦又可以在车辆中解耦或者可以与安全相关的监视链无关。由此，所述方法可以与不同车辆制造者的车辆运动调节的架构无关地构型。

用于产生包含运行可靠的执行装置参数的放行的复杂计算在停车楼侧进行并且优选可以在构型为具有高计算能力的服务器的控制单元上执行。放行的信号或者说控制指令直接代表至少一个车辆的物理自由度。因此，潜在能驶过的区域在任何时间点都被明确地限定。

在此，所述至少一个车辆可以是载客车、载货车、叉车、运输机器人等。在此，所述方法不限于停车楼、停车场或停车面，而是可以类似地应用在自动化的大厅或场地中，例如仓库中。

根据本发明的一个实施方式，在将至少一个车辆转移到安全状态中期间由所述至少一个车辆执行紧急制动操作。静止的车辆可以定义为AVP系统的安全状态。该状态和到安全状态中的转移可以称为所谓的“安全停车”。

优选，可以通过路径控制装置触发安全状态。在此，路径控制装置可以实施为单独的或集成到车辆控制器中的硬件部件或软件部件。借助放行，车辆可以获得边界值或运行框架，该车辆必须遵守所述边界值或运行框架，以便留在能无碰撞地行驶的区域内。通过将由车辆实施的实际运行或者说促动器运动与放行的运行框架连续地比较，可以在高于或低于一个值、例如转向回转角或速度时启动完全制动。

至少一个车辆的行驶任务和车辆引导或者说放行优选在功能上和/或在空间上相互分开并且彼此无关地构型。在此，至少一个车辆对在基础设施侧创建的行驶许可或者说放行作出反应并且在内部承担路径控制链。由此，可以在没有针对高度自动化行驶的许可情况下基于精确的基础设施传感装置可靠并精确地通过基础设施控制车辆。

根据本方法的另一实施方式，放行具有转向角范围、要由至少一个车辆遵守的速度并且具有时间说明。由此，放行可以具有很少数量的信息并且可以以很小带宽快速和可靠地被传输。例如，在此可以以放行的形式将向着一个方向最大允许的转向回转角、向相反方向最大允许的转向回转角、速度和时间说明或者说控制命令的最大有效性传输给至少一个车辆。在此，最大的转向回转角可以以在根据占用地图生成放行时所允许的曲率范围的形式来构型。转向角范围和相应的放行优选既可以考虑前轴转向又可以考虑后轴转向。

根据本方法的另一实施方式，放行具有齿轮行程范围或转向马达的转动范围和车轮转数或路程。替代地，放行可以基于保存在控制单元中的物理车辆型号影响或限定促动器或里程仪的作用参数。由此，可以更精确地控制或者说通过控制单元远程控制车辆轨迹。

根据本方法的另一实施方式，放行具有曲率范围。由此，放行区域可以从基础设施的视角抽象并明确地被限定，以便为允许的转向角执行装置限定边界。在此，车辆可以在车辆内部将最大和最小的曲率范围换算成相应的最大和最小的转向角，由此，在基础设施侧不必已知特定车辆转向机构的型号。

根据本方法的另一实施方式，基于保存在控制单元中的车辆型号来计算可由至少一个车辆行驶的区域。车辆型号例如可以是简化的物理车辆型号或是由传感器系统明确地识别出的车辆的车辆型号。根据车辆型号可以这样计算放行的运行边界或者说执行装置边界，使得该车辆可以基于放行无碰撞地行驶。

根据本方法的另一实施方式，放行和/或能无碰撞地行驶的区域具有受时间限制的有效性。基于占用地图或者说占用网格计算车辆在限定的时间范围内的无碰撞运动区域。在此，占用地图可以是简单或扩展的占用地图，该占用地图具有对动态对象的考虑。在此，时间范围可以为一秒或几秒或小于一秒。如果能由车辆无碰撞地行驶的区域被传感器系统或控制单元的算法找到，那么基于此授予一个有时间期限的放行并且将其无线地传输给该车辆。否则不授予放行。车辆在缺少放行的情况下启动完全制动并且在获得放行之前留在安全状态中。

根据本方法的另一实施方式，在受时间限制的有效性到期之前，通过基础设施侧的传感器系统创建新的占用地图，并且通过控制单元求取基于所述新的占用地图的、能无碰撞地行驶的区域。根据所述方法的重复频度，在限定的时间间隔内，在基础设施侧创建具有相应匹配的放行的、更新的新占用地图并以放行的形式将其发送给车辆。由此，可以由基础设施将至少一个车辆逐步地引导至目标地点。在此，每个步骤提供一个向着一个具有限定的可能转向偏差的方向的时间区段或定义的且被限界的道路区段。

根据本方法的另一实施方式，在该有效性在时间上到期之后将所述至少一个车辆置于安全状态中。由此可以防止在所述至少一个车辆与基础设施或者说停车场之间的通信连接带有错误的情况下出现由车辆引起的损害。在没有当前的放行的情况下，车辆留在安全状态中。

根据本方法的另一实施方式，在创建占用地图时，由传感器系统通过估算或执行模拟来考虑动态障碍物的运动。由此，可以在创建占用地图时既考虑静态的障碍物或者说对象又考虑动态和可运动的对象，例如其它车辆或人员。

在向停车楼服务器或者说控制单元进行传输时，占用地图仅包含在时间点t0静态地感测到的对象。动态障碍物在时长t、例如1秒内的可能运动范围优选可以被计算出并且被录入到占用地图中或者在那里在求取能无碰撞地行驶的区域时被考虑。例如可以向着限定的方向或向着多个方向放大动态障碍物并因此可以将占用地图的其它单元或者说网格标记为“占用”。

根据本方法的另一实施方式，能无碰撞地行驶的区域在至少两侧上被相同或不同形状的曲率半径或回旋曲线(Klothoide)限界。根据待控制车辆的速度，可以从车辆中心点或车辆转向轴出发将曲率半径选择得较大或较小。在直的路段上，曲率半径可以与限定的最大转向回转角相反地离开车辆地定向。为了在弯道上行驶，曲率半径可以向着相同方向并且优选相应于弯道走向地指向。通过使用回旋曲线作为受时间限制地有效的、能无碰撞地行驶的区域或者说所谓的“安全区”，可以在物理上更精确地实现这些区域。

根据本方法的另一实施方式，根据至少一个车辆的速度或在控制命令有效期间所走过的路程来调节能无碰撞地行驶的区域的曲率半径的形状或回旋曲线的形状。因此，优化地匹配于路段走向和车辆速度的、能无碰撞地行驶的区域可以被求取并且以放行的形式被生成。

替代或附加地，放行可以以替代构型为放行的方式构型为停车请求。在此，可以在基础设施侧将修正和制动命令发送给至少一个车辆。此外，可以将多个控制指令或者说放行发送给至少一个车辆，由此更精确地并以连续分级的方式实施限定的控制过程，如转向运动或制动过程。

根据本发明的另一方面，提供一种用于受基础设施辅助地引导至少一个车辆的系统。所述系统具有带有传感器系统的基础设施，该传感器系统用于观察和测量基础设施环境并用于创建基础设施环境的占用地图。所述系统的控制单元用于车辆特定地计算能无碰撞地行驶的区域并且用于创建车辆特定的放行。所述系统具有至少一个通信设备，其用于与至少一个车辆建立无线通信连接并将控制指令传输给至少一个车辆。此外，所述系统具有至少一个带有路径控制装置的车辆，该路径控制装置用于接收和遵守放行。

由此，可以实现一种用于沿着可自由行驶的区域将至少一个车辆引导到至少一个目标地点的系统，该系统在基础设施侧实施所有计算量大的规划任务和计算任务并且为车辆提供最少数量的必要信息。这些信息可以由车辆侧的路径控制装置快速且不复杂地检查，其中，在对放行的检查是否定时可以将车辆置于安全状态中。

附图说明

下面，根据强烈简化的示意图更详细地阐述本发明的优选实施例。在此示出：

图1具有根据本发明一个实施方式的系统的停车场的示意图，

图2根据本发明实施方式的不同安全区的示意图和，

图3根据本发明一个实施方式的系统的示意图。

在附图中，相同结构元件分别具有相同的参考数字。

具体实施方式

在图1中示出停车场1的示意图或者停车楼1的楼层的示意图，所述停车场或所述停车楼的楼层作为具有根据本发明一个实施方式的系统2的基础设施1。尤其，基础设施1与占用地图B重叠地示出，使得可以直观地阐述本发明的方法。

示出了待停泊的车辆4的轨迹T。此外，示出了安全区6或者说能无碰撞地行驶的区域6，所述区域以弯道来引导车辆4。停车场1的墙壁或者说边界以及静止的车辆是静态障碍物8并且在占用地图B中被相应地标记为被占用的网格8,10。在弯道后面，由在图3中标出编号的传感器系统求取出呈正在泊出的车辆形式的动态障碍物10并且通过传感器系统估算动态障碍物10的预计轨迹。基于此，占用地图B设有另外的被占用的网格8,10。

图2a至2c根据本发明实施方式的不同安全区6的示意图。对应的安全区6或者说能无碰撞地行驶的区域6从车辆4处的点出发通过两个曲率半径11，12在侧面被限界。两个曲率半径11，12限定车辆4的最大转向回转角，所述转向回转角通过放行已被传输。可直观看到，曲率半径11，12随着逐渐增大的速度或放行的逐渐增大的时效变得越来越大或者说能无碰撞地行驶的区域6变得越来越长。在此，墙壁示例性地作为静态障碍物8示出。图2a示出在放行的时效期间在车辆4以2.77m、5m和15m的路程进行常规直线行驶期间所计算的安全区6。图2b阐明在线路修正的范畴内所计算的安全区6，图2c阐明在进行常规弯道行驶期间所计算的可能的安全区6。

在图3中直观阐述根据本发明一个实施方式的系统2的示意图。尤其，示出了与安全相关的部件。系统2具有基础设施1，该基础设施具有传感器系统14和与传感器系统14可传送数据地连接的控制单元16。

传感器系统14例如可以观察并测量基础设施1的相关部分，例如能行驶的区域和行车道。优选，传感器系统14具有多个分布的传感器，例如雷达传感器、激光雷达传感器或摄像机。因此，传感器系统14可以探测至少一个车辆4、静态障碍物8和动态障碍物10并且在生成占用地图B的框架内考虑它们。

将所创建的占用地图B传输给控制单元16。控制单元16可以根据占用地图B的未占用的网格创建放行并且根据该实施例通过作为无线通信连接18的受保障的WLAN连接来传输放行。

在车辆4中，控制指令由车辆控制装置20来解释并且被转化成促动器操控。在此，连续地监控在放行中限定的边界，这些边界以能无碰撞地行驶的区域6为基础。如果车辆4离开或者越过限定的安全区6，那么通过车辆控制装置20进行紧急制动，该紧急制动将车辆4置于安全状态中。

Claims (13)

1.一种用于在基础设施(1)上控制至少一个车辆(4)的方法，其中：

-基于在基础设施侧的传感器系统(14)的测量数据创建占用地图(B)，

-基于创建的所述占用地图(B)，由控制单元(16)求取由至少一个车辆(4)能无碰撞地行驶的区域(6)，

-从所述至少一个车辆(4)的由传感器系统(14)求取的位置且从所求取的所述能无碰撞地行驶的区域(6)出发，通过所述控制单元(16)计算用于所述至少一个车辆(4)的放行并且通过通信连接(18)将所述放行传输给所述至少一个车辆(4)，

-根据所述放行，所述能无碰撞地行驶的区域(6)由所述至少一个车辆(4)行驶，

-通过车辆内部的车辆控制装置(20)检查所述至少一个车辆(4)与所述放行的偏差，

-在通过所述车辆控制装置(20)确定了所述至少一个车辆(4)与所述放行有偏差的情况下，将所述至少一个车辆(4)置于安全状态中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述至少一个车辆(4)转移到安全状态中期间由所述至少一个车辆(4)执行紧急制动操作。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述放行具有转向角范围、要由所述至少一个车辆(4)遵守的速度并且具有时间说明。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述放行具有齿轮行程范围或转向马达的转动范围和车轮转数或路程。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述放行具有曲率范围。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，基于保存在所述控制单元(16)中的车辆型号来计算由所述至少一个车辆(4)能无碰撞地行驶的区域(6)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述放行和/或所述能无碰撞地行驶的区域(6)具有受时间限制的有效性。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在受时间限制的所述有效性到期之前，通过基础设施侧的所述传感器系统(14)创建新的占用地图(B)，并且通过所述控制单元(16)求取基于所述新的占用地图(B)的能无碰撞地行驶的区域(6)。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，在所述有效性在时间上到期之后将所述至少一个车辆(4)置于安全状态中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，在创建占用地图(B)时，由所述传感器系统(14)通过估算或执行模拟来考虑动态障碍物(10)的运动。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述能无碰撞地行驶的区域(6)在至少两侧(11,12)上被相同或不同形状的曲率半径(11,12)或回旋曲线限界。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，根据所述至少一个车辆(4)的速度或根据所述至少一个车辆在控制命令的有效性期间所走过的路程来调节所述能无碰撞地行驶的区域(6)的所述曲率半径(11,12)的形状或所述回旋曲线的形状。

13.一种系统(2)，用于受基础设施辅助地引导至少一个车辆(4)并且用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述系统具有：

-基础设施(1)，该基础设施具有传感器系统(14)，该传感器系统用于观察和测量基础设施环境并用于创建所述基础设施环境的占用地图(B)，

-控制单元(16)，该控制单元用于车辆特定地计算能无碰撞地行驶的区域(6)并且用于创建车辆特定的放行，

-至少一个通信设备，该通信设备用于与至少一个车辆(4)建立无线通信连接(18)并且用于将放行传输给所述至少一个车辆(4)，和

-至少一个车辆(4)，该车辆具有用于接收和遵守放行的车辆控制装置(20)。