CN110888429A - 车辆导航和控制 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“车辆导航和控制”。在车辆中接收地图。由基础设施节点传感器数据生成指定位置和对物理值的测量的所述地图，所述物理值控制所述位置处的车辆操作。部分地基于所述物理值和所述位置来确定对所述车辆的操纵。

Description

车辆导航和控制
技术领域
本公开总体上涉及车辆导航和控制系统。
背景技术
车辆通常依靠传感器数据进行操作。例如，传感器诸如相机、雷达、光探测和测距、超声波等可提供用于识别对象(例如，道路标志、其他车辆、行人等)以及路况(例如，结冰、积雪、裂缝、坑洼、凸起等)的数据。然而，车辆传感器不能提供关于其视野之外的现象的数据和/或在某些情况下(如果不正确操作等)可提供不准确和/或不完整的数据。
发明内容
一种方法包括：在车辆中接收由基础设施节点传感器数据生成的指定位置和对物理值的测量的地图，所述物理值控制所述位置处的车辆操作；以及部分地基于所述物理值和所述位置来确定对所述车辆的操纵。
控制车辆操作的所述物理值可为轮胎侧偏系数、加速度、转向角、最大安全速度和停止距离中的一者。
可基于所述操纵来操作所述车辆。所述操纵可包括路径多项式，所述方法还包括使用所述物理值作为输入来确定所述路径多项式。
所述方法还可包括从所述车辆向第二车辆传输限制车辆操作的所述物理值。
所述方法还可包括在车辆计算机中调整限制车辆操作的所述物理值。
所述地图可还指定第二位置和对物理值的第二测量，所述物理值控制所述第二位置处的车辆操作。
所述地图还可指定对第二物理值的测量，所述第二物理值限制所述位置处的车辆操作。
所述物理值可描述道路倾斜、道路坡度、道路摩擦、坑洼、凸起和异物对象中的一者或多者。
所述节点传感器数据可包括LIDAR、雷达、超声波和相机图像数据中的一者或多者。
一种计算机包括处理器和存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令以：在车辆中接收由基础设施节点传感器数据生成的指定位置和对物理值的测量的地图，所述物理值控制所述位置处的车辆操作；以及部分地基于所述物理值和所述位置来确定对所述车辆的操纵。
控制车辆操作的所述物理值可为轮胎侧偏系数、加速度、转向角、最大安全速度和停止距离中的一者。
可基于所述操纵来操作所述车辆。所述操纵可包括路径多项式，所述方法还包括使用所述物理值作为输入来确定所述路径多项式。
所述指令还可包括从所述车辆向第二车辆传输限制车辆操作的所述物理值。
所述指令还可包括在车辆计算机中调整限制车辆操作的所述物理值。
所述地图还可指定第二位置和对物理值的第二测量，所述物理值控制所述第二位置处的车辆操作。
所述地图还可指定对第二物理值的测量，所述第二物理值限制所述位置处的车辆操作。
所述物理值可描述道路倾斜、道路坡度、道路摩擦、坑洼、凸起和异物对象中的一者或多者。
所述节点传感器数据可包括LIDAR、雷达、超声波和相机图像数据中的一者或多者。
附图说明
图1为示出了示例性车辆导航和控制系统的图示。
图2示出了示例性道路场景。
图3为用于在基础设施节点中生成和提供路况地图数据的示例性过程的流程图。
图4为用于根据由基础设施节点提供的数据来导航车辆的示例性过程的流程图。
具体实施方式
基础设施节点可配备有传感器和计算装置以获得关于靠近该基础设施节点的区域中的道路的数据。例如，数据可包括关于路面的数据，诸如坑洼、凸起、异物、湿滑区域、道路倾斜、道路坡度等的存在。节点可包括指定靠近基础设施节点的区域中的位置的地图等上的数据。对于每个指定位置，地图还可指定例如表示路面状况的一个或多个物理值。在靠近基础设施节点的区域中行进的车辆可接收地图，并且可包括来自地图的数据作为车辆计算机确定的车辆规划路径的输入。也就是说，车辆计算机可以使用来自路况地图的物理值来规划或修改车辆路径或操纵。
图1为示例性车辆控制系统100的框图。系统100包括车辆105，其为陆地车辆诸如汽车、卡车等。车辆105包括车辆计算机110、车辆传感器115、用以致动各种车辆部件125的致动器120，和车辆通信模块130。经由网络135，通信模块130允许车辆计算机110与一个或多个数据收集或基础设施节点140、中央服务器145和/或第二车辆150a进行通信。
车辆计算机110包括处理器和存储器。所述存储器包括一种或多种形式的计算机可读介质，并存储可由车辆计算机110执行的用于执行包括本文所公开的那些操作的各种操作的指令。
车辆计算机110可以自主模式、半自主模式或非自主(或手动)模式来操作车辆105。出于本公开的目的，将自主模式定义为由车辆计算机110控制车辆105的推进、制动和转向中的每一者的模式；在半自主模式中，车辆计算机110控制车辆105的推进、制动和转向中的一者或两者；在非自主模式中，人类操作员控制车辆105的推进、制动和转向中的每一者。
车辆计算机110可包括编程以操作以下各项中的一者或多者：车辆105制动、推进(例如，通过控制内燃发动机、电动马达、混合动力发动机等中的一者或多者来控制车辆的加速度)、转向、气候控制、内部灯和/或外部灯等，以及确定车辆计算机110(而非人类驾驶员)是否并且何时控制此类操作。另外，车辆计算机110可以被编程为确定人类操作员是否以及何时控制此类操作。
车辆计算机110可包括或如下文进一步描述例如经由车辆105通信模块130通信地联接到多于一个处理器，所述多于一个处理器例如包括在车辆105中所包括的用于监测和/或控制各种车辆部件125的电子控制器单元(ECU)(例如，动力传动系统控制器、致动控制器、转向控制器等)等中。此外，车辆计算机110可经由车辆105通信模块130与使用全球定位系统(GPS)的导航系统进行通信。作为一个示例，车辆计算机110可请求以及接收车辆105的位置数据。位置数据可为已知形式，例如地理坐标(纬度和经度坐标)。
车辆计算机110通常被布置为用于在车辆105通信模块130上进行通信并且还与车辆105的内部有线和/或无线网络(例如，车辆105中的总线等，诸如控制器局域网(CAN)等)和/或其他有线和/或无线机制进行通信。
经由车辆105通信网络，车辆计算机110可以向车辆105中的各种装置传输消息和/或从各种装置接收消息，所述各种装置例如车辆传感器115、致动器120、车辆部件125、人机界面(HMI)等。替代地或另外，在车辆计算机110实际上包括多个装置的情况下，车辆105通信网络可以用于在本公开中表示为车辆计算机110的装置之间的通信。此外，如下所述，各种控制器和/车辆传感器115可向车辆计算机110提供数据。
车辆传感器115可以包括诸如已知的向车辆计算机110提供数据的多种装置。例如，车辆传感器115可以包括一个或多个光探测和测距(LIDAR)传感器115等，其设置在车辆105的顶部上、车辆105前挡风玻璃后面、车辆105周围等，提供车辆105周围的对象150、155、160的相对位置、尺寸和形状。作为另一个示例，固定到车辆105的保险杠的一个或多个雷达传感器115可提供数据以提供对象150、155、160(诸如第二车辆150a)等相对于车辆105的位置的速率并限定其范围。车辆传感器115还可以替代地或另外(例如)包括一个或多个相机传感器115(例如，前视、侧视等)，其提供来自车辆105周围的区域的图像。
车辆105的致动器120经由电路、芯片、马达或可以根据如已知的适当控制信号来致动各种车辆子系统的其他电子和或机械部件来实施。可以使用致动器120来控制部件125，包括车辆105的制动、加速和转向。
在本公开的背景下，车辆部件125为适于执行机械或机电功能或操作(诸如移动车辆105、使车辆105减速或停止、使车辆105转向等)的一个或多个硬件部件。部件125的非限制性示例包括推进部件(其包括例如内燃发动机和/或电动马达等)、变速器部件、转向部件(例如，其可以包括方向盘、转向齿条等中的一者或多者)、制动部件(如下所述)、停车辅助部件、自适应巡航控制部件、自适应转向部件、可移动座椅等。
另外，车辆计算机110可被配置用于经由车辆对车辆通信模块或接口130与车辆105外部的装置进行通信，例如，通过与另一个车辆、与基础设施节点140(通常经由直接射频通信)和/或(通常经由网络135)与远程服务器145的车辆对车辆(V2V)或车辆对基础设施(V2X)无线通信。模块130可以包括车辆计算机110可通过其进行通信的一个或多个机制，包括无线(例如，蜂窝、无线、卫星、微波和射频)通信机制的任何期望组合，以及任何期望的网络拓扑(或利用多种通信机制时的拓扑)。经由模块130提供的示例性通信包括提供数据通信服务的蜂窝、
Figure BDA0002188608730000061
IEEE 802.11、专用短程通信(DSRC)、和/或广域网(WAN)，所述广域网(WAN)包括互联网。
网络135包括车辆计算机110可通过其与基础设施节点140、中央服务器145和/或第二车辆150a进行通信的一个或多个机制。因此，网络135可以是各种有线或无线通信机制中的一种或多种，包括有线(例如，电缆和光纤)和/或无线(例如，蜂窝、无线、卫星、微波和射频)通信机制的任何期望组合，以及任何期望的网络拓扑(或利用多种通信机制时的拓扑)。示例性通信网络包括提供数据通信服务的无线通信网络(例如，使用蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)、IEEE 802.11、诸如专用短程通信(DSRC)的车辆对车辆(V2V)等)、局域网(LAN)和/或广域网(WAN)，所述广域网包括互联网。
基础设施节点140包括物理结构诸如塔或其他支撑结构(例如，杆、可安装到桥支撑件的盒、手机塔、道路标志支撑件等)，基础设施传感器165以及基础设施通信模块170和计算机175可被安装、存储和/或包含在其上以及在其上被供电等。为了容易示出，在图1中示出了一个基础设施节点140，但是系统100可以并可能将包括数十个、数百个或数千个节点140。基础设施节点140通常为静止的，即，固定到特定地理位置并且不能从该特定地理位置移动。基础设施传感器165可包括诸如如上所述用于车辆105的传感器115的一个或多个传感器，例如，光探测和测距、雷达、相机、超声波传感器等。基础设施传感器165为固定的或静止的。也就是说，每个传感器165被安装到基础设施节点以便具有基本上不动且不变的视野。包括在由基础设施节点140提供的路面地图上的区域，即被称为“靠近”节点140的区域的区域，通常由一个或多个节点传感器165的视野内的区域限定。
因此，传感器165提供在多个有利方面与车辆105的传感器115形成对比的视野。首先，由于传感器165具有基本上恒定或固定的视野，因此对车辆105和对象150、155位置的确定可用与如果还需要考虑传感器165的移动相比更少且更简单的处理资源来实现。此外，传感器165包括车辆105的外部视角并且有时可检测不在车辆105的传感器115的一个或多个视野内的对象150、155、160的特征和特性，并且/或者可例如相对于车辆105相对于其他对象150、155的位置和移动提供更准确的检测。而且，传感器165可在比车辆传感器115延长的时间段内获得关于靠近节点140的区域的数据，例如，节点传感器165可在几分钟或更长的时间内获得关于道路155a表面的区域的数据，而车辆105可正在道路155a表面上以可能为传感器115提供数秒或更少时间的速度行进以获得用于确定道路155a表面状况的数据。此外，传感器165可经由有线连接与节点140的计算机175进行通信，而车辆105通常可仅无线地或仅以在有线连接可用时的非常有限的时间来与节点140和/或服务器145进行通信。有线通信可比无线通信诸如车辆对基础设施通信等更可靠且可更快。
通信模块170和计算机175通常具有与车辆通信模块130和车辆计算机110相同的特征件，并因此为了避免冗余将不进行进一步描述。虽然为了容易示出而未显示，但基础设施节点140还包括电源，诸如电池、太阳能电池和/或至电网的连接。
可提供基础设施节点140来监测一个或多个对象150、155、160。在本公开的背景中，“对象”是物理的，即，由车辆传感器115和/或传感器165检测的材料、结构。对象可为“移动”对象150、基础设施对象155或物理特征160。物理特征160为靠近基础设施节点140的区域内的位置或区域的物理属性或状况，包括基础设施对象155的属性或状况，诸如道路155a的表面状况。
“移动”对象150为能够移动的对象，即使移动对象150可能或可能不在任何给定时间实际上移动。移动对象150通常仅在相对短的时间段内靠近节点140，例如在最多两到三分钟内。(在本背景中，“靠近”节点140是指对象150在一个或多个节点140的传感器165的视野内。)“移动”对象150如此命名以便于与各自如下所述的基础设施对象155和物理特征160进行区分。示例性移动对象150包括车辆150a(并且/或者，如应该显而易见的，车辆105可作为对象150，因此车辆105还可被称为对象150)、动物(例如，人类)对象150b、自行车等。
基础设施对象155为通常被设计为固定的和/或相对于节点140保持静止的对象。例如，基础设施对象155可包括道路155a、人行横道155b、道路标记155c等。通常提供基础设施对象155来管理或引导行人和/或车辆交通，例如，人行横道155b调控行人和/或车辆105、150a在例如道路155a上的各个位置处的通过。
物理特征160可导致在道路155a上行进的车辆的改向(例如，坑洼160)和或对车辆105的规划路径或轨迹的修改，例如道路155a的湿滑状况可导致修改车辆105的路径或操纵(例如，修改速度和/或转向角)。物理特征160可为静止的或移动的。作为一个示例，一件异物诸如岩石可为静止的并保持在特定位置。作为另一个示例，岩石可为移动的并沿或在道路155a上滚动。作为另一个示例，坑洼160可为静止的并保持在特定位置直到坑洼160被修复。然而，坑洼160可为“移动的”，因为坑洼160的尺寸可增大。示例性物理特征160包括坑洼160、倒下的树、岩石和/或其他异物、湿滑状况、道路坡度、道路倾斜、覆盖道路155a表面的材料，例如沥青或碎石等。
节点140可监测对象150、155、160，即，节点计算机175可基本上连续地、周期性地和/或当由服务器145等指示时接收并分析来自传感器165的数据。此外，可使用传统的对象分类或识别技术，例如，在计算机175中基于光探测和测距传感器165、相机传感器165等数据来识别对象的类型，例如，车辆、人、岩石、坑洼、自行车、摩托车等。
服务器145可为被编程为提供诸如本文所公开的操作的传统计算装置，即，包括一个或多个处理器和一个或多个存储器。此外，服务器145可经由网络135，例如互联网或一些其他广域网，来进行访问。
基础设施节点140的计算机175可包括存储器或具有描述围绕节点140的区域(在预定半径诸如100米、300米等内)的地图数据的其他存储装置。例如，此类地图数据可通过服务节点140的技术人员等来从中央服务器145接收和/或周期性地更新。地图数据通常包括限定固定或静止对象155(例如道路155a、人行横道155b、道路标记155c)以及物理特征160(诸如湿滑位置、具有指定道路倾斜的位置、具有坑洼的位置等)的地理坐标。
此外，计算机175可从节点140的传感器165以及例如经由V2X通信从车辆105的传感器115接收各种数据。图像数据为可由相机传感器115、165捕获的数字图像数据，例如包括具有强度和色彩值的像素。LIDAR数据通常包括由光探测和测距传感器115、165捕获的传统LIDAR点云数据，即，包括描述三维中的点的数据，也就是说，每个点表示对象150、155、160的表面的位置。
诸如已知的各种技术可用于解释传感器115、165的数据。例如，相机和/或LIDAR图像数据可提供给包括编程以利用一个或多个传统图像分类技术的分类器。例如，分类器可使用机器学习技术，其中已知表示各种对象150、155、160的数据被提供给机器学习程序以训练分类器。一旦被训练，分类器可接受图像作为输入并然后针对该图像中的一个或多个相应的感兴趣区域中的每一者，将对一个或多个对象150、160的指示或没有对象150、160存在于相应的感兴趣区域中的指示提供为输出。此外，被应用到靠近节点140的区域的坐标系(例如，极坐标系或笛卡尔坐标系)可被应用为指定由传感器165的数据识别出的对象150、155、160的位置和/或区域(例如，根据节点140的坐标系，转化为全球经纬度地理坐标等)。此外，节点计算机175可采用用于融合来自不同的传感器165和/或不同类型的传感器165的数据(例如，LIDAR、雷达和/或光学相机数据)的各种技术。
路况地图通常包括一组或多组地理点或区域，路况还指定针对通常在道路155a表面上的相应位置的有关一个或多个相应物理特征160的一个或多个物理值。每个物理特征160的位置基于根据诸如上述坐标系的一对或多对坐标来指定，即，一对地理坐标指定点，两对地理坐标指定线，并且三对地理坐标指定区域。除了指定位置或区域，每个物理特征可包括类型标签和数据值，即，路况地图可包括记录，其中每个记录包括一组地理坐标(即，一个或多个坐标对)、特征160的类型或描述以及特征160的数据值。关于物理特征160的路况地图数据值有时被称为“物理值”，因为其描述物理特征160。以下表1提供了特征160的描述和数据值的非限制性示例，特征160的描述和数据值可包括在路况地图中以由节点140提供给一个或多个车辆105，然后物理值对车辆计算机110可用以规划车辆路径和/或操纵。
Figure BDA0002188608730000111
表1
车辆计算机110可具有包括在节点140的路况地图中确定用于操作车辆105的控制设置的特征160，例如，确定路径多项式和/或其他路径位置和/或轨迹确定。路径多项式为例如包括横向和纵向加速度的变化率的现实世界3D位置和运动的数学表达式。车辆计算机110可基于车辆105的预测位置、速度和方向来确定允许车辆从起点行进到目的地的路径多项式。车辆计算机110还可基于车辆操作参数(即，可用于控制或限制车辆105的操作(即，指定车辆105的控制设置诸如(再次，举一个示例)纵向速度等)的物理特征160的值)来确定路径多项式。例如，车辆105的操作参数可指定针对各种速度的在干燥路面上的车辆105的停止距离，并且还可指定针对各种速度的车辆105的相应的停止距离和/或表示湿滑路面的摩擦系数。再举另一个示例，操作参数可指定针对车辆105经历的相应的预期竖直位移(例如，由于物理特征160诸如坑洼或减速路障)的安全或目标速度。
控制设置指定对一个或多个车辆部件的操作的目标值，即，控制设置用于确定提供给一个或多个车辆部件以实现控制设置的命令，例如，纵向速度控制设置用于确定发动机转速以获得车轮速度。如上所述，操作参数为车辆105中的物理状况或其影响对一个或多个控制设置的确定(例如，可用于确定路径多项式)的环境。示例性控制设置和操作参数分别在以下表1和表2中提供。
然后，计算机110可确定被称为样条线的段中的三次或以下的多项式函数，其中段被约束为通过对第一导数的约束被平滑地拟合在一起以表示车辆105的预测连续位置。在现实世界3D坐标中的路径多项式上的约束包括距期望轨迹的距离的上限、横向和纵向加速度的上限和下限以及沿路径多项式操作车辆105所需的横向和纵向加速度的变化率(加加速度)的上限。路径多项式可被约束为留在道路上并在朝向目的地移动时通过将路径多项式约束到自由空间区域来避开对象150、160。
车辆计算机110可基于诸如轮胎侧偏系数等车辆操作参数(其中的一些可为提供在来自节点140的路况地图上的物理值)和当前车辆控制设置诸如纵向速度来确定路径多项式和/或车辆105的操纵(例如，对基本上不改变车辆105的路径的转向、速度等的调整)。此类值可得自车辆105中的CAN总线等。有利地，车辆计算机110可替代地或另外获得来自路况地图的一个或多个车辆操作参数。
基于路况地图的路径多项式在通过估算包括在路况地图中的自由空间区域和非自由空间区域以避免与对象150、160的碰撞或近似碰撞的同时允许车辆105行进到目的地。自由空间区域为其中可预测车辆105在道路表面上畅通无阻地行进的路况地图的区域。包括在路况地图中的非自由空间区域可包括非道路区域或围绕对象的区域，所述对象为固定对象160(诸如岩石和坑洼)和移动对象150(诸如第二车辆150a和人类150b)两者。
车辆计算机110可被编程为基于操作参数(接收自车辆通信模块130和路况地图中的一者)基本上连续地更新路径多项式并将路径多项式应用到如下所示的算法(1)，以确定车辆控制设置，诸如横向速率的变化率
Figure BDA0002188608730000121
横摆率的变化率
Figure BDA0002188608730000122
航向方向的变化率
Figure BDA0002188608730000123
和横向偏移的变化率
Figure BDA0002188608730000124
车辆计算机110还可被编程为基于操作参数来确定纵向速率(速度)U。以下方程(1)提供基于当前控制设置和操作参数来确定控制设置(左手侧上的矢量)的部分示例(即，出于示例性目的)。
Figure BDA0002188608730000131
以下表1提供对控制设置的说明，并且表2提供对(在方程(1)中)操作参数的说明。
Figure BDA0002188608730000132
表1.
Figure BDA0002188608730000141
表2.
车辆计算机110可通过向致动器120和车辆部件125发送基于当前车辆控制设置(包括纵向速率U、横向速率V、横摆率ωy、航向方向
Figure BDA0002188608730000142
和横向偏移e)以及来自算法的输出(包括横向速率的变化率
Figure BDA0002188608730000143
横摆率的变化率
Figure BDA0002188608730000144
航向方向的变化率
Figure BDA0002188608730000145
和横向偏移的变化率
Figure BDA0002188608730000146
)来控制车辆105的转向、制动和动力传动系统的命令来操作车辆105使其沿由路径多项式指定的路径行进。
图2示出了示例性道路场景200，包括在道路205上行进的车辆105。道路场景200包括两个对象160：坑洼160p和流冰区160i。车辆105的计算机110可计算路径多项式以沿循路径210，在该实例中以避开坑洼160p并考虑流冰区160i中减小的道路摩擦。因此，计算机110使用路况地图而基于地图中指示的状况来修改规划的或标称路径225，即，以沿循路径210。例如，为了避开在该示例中根据圆220(其半径被限定为使得圆220包围全部坑洼160p)而指定在路况地图上的坑洼160p，计算机110确定横向偏移e(即，在道路210上介于车辆105的当前位置和车辆105的期望位置之间的横向距离)，即以避开坑洼160p。此外，在确定路径多项式时，计算机110可针对路径210上的各个点215-1、215-2和215-3来确定如上所定义的侧偏刚度。例如，道路摩擦在点215-1和215-3处可为正常的，但在点215-2处可减小，这指示侧偏刚度降低的点诸如点215-2处对速率、航向等的修改。
作为可如何使用路况地图中指示的状况来修改车辆105的操作的示例，此处为可被影响的对车辆105的设置的约束的示例。
(2)
Figure BDA0002188608730000151
(3)
Figure BDA0002188608730000152
(4)
Figure BDA0002188608730000153
(5)emin(tk)≤e(tk)≤emax(tk)
方程(2)表示对横向速率的最小变化率和最大变化率的约束。这些约束可受侧偏刚度的变化和/或摩擦系数的影响。例如，当车辆105横穿流冰区160i时，可减小横向速率的变化率的可允许范围。此类约束可基于经验确定，例如，通过测试在已知条件下驱动车辆105以确定横向速率的可接受变化率，并然后将表等存储在车辆计算机110(其中车辆计算机110位于具有与测试车辆105相同或相似构型的车辆105中)中以用于动态地生成或修改路径多项式。方程(3)相对于角加速度类似地操作。
方程(4)和5)分别涉及车辆航向和横向偏移，例如，车辆计算机110可确定车辆航向和横向偏移的变化以避开坑洼160p。这些约束可同样地基于经验发展，并存储在计算机110中。对航向和/或横向偏移的约束可基于报告对象160诸如坑洼160p的路况地图进行修改。也可修改其他约束，例如，如果坑洼160p没有如此深以致批准了围绕其的行驶，则车辆105的速度约束可被调整为在车辆在坑洼160p之上驾驶或驾驶通过坑洼160p时使车辆减慢。
图3为用于处理基础设施节点140传感器165数据和传感器115数据以生成路况地图的示例性过程300的流程图。过程300的框可以不同于本文所述的顺序执行和/或可与其他处理组合执行，和/或通过省略本文所述的某些处理，可通过在节点140的计算机175中的编程来执行。
过程300开始于框305，其中基础设施节点140的计算机175接收传感器165数据，例如，图像数据和/或光探测和测距数据。在框305中，计算机175还可从服务器145接收地图数据，但也可例如通过从远程服务器145的周期性下载而在过程300之外接收地图数据。在这种背景下，地图数据是指指定对象的位置和/或区域或对象的特征的数据，对象诸如一个或多个节点140、基础设施对象155(例如，道路155a、人行横道155b、立交桥、十字路口等)。而且，传感器165数据在计算机175中的接收可基本上连续地执行，或替代地可周期性地执行，例如，每五分钟、每小时等。此外，经由网络135来自远程服务器145或一些其他装置的消息可触发或指示计算机175来获得传感器165数据。此外，计算机175可从车辆105和/或一个或多个第二车辆150a接收数据，例如，车辆105传感器115数据或来自车辆105的其他数据，例如描述车辆105的速度、航向等的数据。
接下来，过程300前进至框310。在框310中，计算机175分析所接收的数据以生成例如如上所述的一组识别的对象150、160，并然后确定是否有任何车辆105靠近节点140，这是指一个或多个车辆105在一个或多个传感器165的视野内并已经被检测并包括在所识别的对象150、160中。关于物理特征160，计算机175可被编程为识别(如果在传感器165数据中指示)指定组的物理特征160，例如湿滑状况、坑洼、减速路障、道路坡度、道路倾斜等。
接下来，在框315中，计算机175通过指定一个或多个识别的对象或物理特征160并且还可能是对象150、155，以及每个所识别对象的位置或区域(例如，相对于地图数据的一个或多个地理坐标)来生成路况地图。如上所述，路况地图通常包括一组或多组地理点或区域，其各自根据一对或多对地理坐标来指定，即，一对地理坐标指定点，两对地理坐标指定线，并且三对地理坐标指定区域。计算机175可经由来自节点140的广播、在检测到车辆101靠近节点140时经由车辆对车辆通信，并且/或者响应于来自车辆计算机110的请求来自计算机175的路况地图的消息来将路况地图传输到车辆计算机110。
在框315之后，过程300结束。
图4为用于基于路况地图致动车辆部件的示例性过程400的流程图。过程400的框可以不同于本文所述的顺序执行和/或可与其他处理组合执行，和/或通过省略本文所述的某些处理，可通过在车辆计算机110中的编程来执行。
过程400开始于框405，其中车辆计算机110从计算机175接收路况地图，例如如上关于过程300所述。
接下来，在框410中，计算机110在所接收的地图上定位车辆105。也就是说，地图通常指定描述物理特征或对象150、155、160相对于坐标系诸如地理坐标系的物理值，并且车辆计算机110通常接收数据(例如GPS数据等)以相对于此类坐标系定位自身。可使用如上所述和如下所述的此类物理值来确定车辆105的路径和/或操作。在任何情况下，在框410中，计算机110可确定车辆105在所接收的地图上的位置，包括车辆105相对于在地图上指定的对象150、155、160的相对位置。
接下来，在框415中，计算机110识别一个或多个路况，即，例如如上所述的分别关于一个或多个对象160的物理值。
接下来，在决策框420中，计算机110确定描述路况(即，在框415中识别出的物理特征或对象160)的一个或多个物理值中的任一个是否不同于当前用于确定车辆105路径(例如，路径多项式)的操作参数。例如，如果车辆105未检测到对象160，例如，未存储减小的摩擦系数等，则计算机110可确定绘制的路况不同于车辆105识别出的路况，并因此可确定修改如上所述的控制设置或约束。
然而，计算机110可被编程为忽略路况地图中的物理值也是可能的。例如，如果传感器115数据指示安全隐患，例如路况地图指示没有的坑洼160p，则计算机110可被编程为至少针对此类数据忽略路况地图。
如果计算机110基于路况地图确定修改至少一个控制参数或操作设置，则过程400前进至框425。否则，过程400则前进至框430。
在框425中，计算机110如上所述修改控制设置和/或对控制设置的约束。
在可在框420、425中的任一者之后的框430中，车辆计算机110根据当前操作参数和控制设置来确定路径多项式。例如，车辆计算机110可基于车辆操作参数(诸如轮胎侧偏系数、速度限制等)和车辆控制设置(诸如纵向速度)来确定或更新路径多项式。替代地或另外，计算机110可基于路况地图中的物理值来规划操纵，即使此类操纵基本上不修改车辆105的路径。(为避免疑义，如本文所用的术语“操纵”可或可不包括对车辆105的路径的基本修改。)举来自多个示例中的一个可能的示例，计算机110可接收关于坑洼160p的数据，其中一个指定的物理值为不批准改变路径以围绕坑洼160p行驶的坑洼直径和深度。然而，计算机110仍可执行操纵以修改车辆105的速度和/或转向，例如，以使车辆105变缓和/或对转向角作出修改，从而提高在车辆在坑洼160p之上驾驶或驾驶通过坑洼160p时的乘员舒适度。
接下来，在框435中，计算机110根据确定的路径多项式向车辆致动器提供控制命令。例如，车辆计算机110可向致动器120和车辆部件125发送基于路径多项式中指定的车辆控制设置来控制车辆105的转向、制动和动力传动系统的命令，车辆控制设置诸如纵向速率U、横向速率V、横摆率ωy、航向方向
Figure BDA0002188608730000191
横向偏移e、横向速率的变化率
Figure BDA0002188608730000192
横摆率的变化率
Figure BDA0002188608730000193
航向方向的变化率
Figure BDA0002188608730000194
和横向偏移的变化率
Figure BDA0002188608730000195
可根据用于解决约束最佳化问题的已知技术来提供至致动器120和部件125的最佳控制命令。
在框435之后，过程400结束。
如本文所用，副词“基本上”是指形状、结构、测量结果、数量、时间等由于材料、加工、制造、数据传输、计算速度等的缺陷而可能偏离精确描述的几何形状、距离、测量结果、数量、时间等。字词“基本”应被类似地理解。
一般来讲，所描述的计算系统和/或装置可采用多种计算机操作系统中的任何一种，包括但绝不限于：Ford
Figure BDA0002188608730000196
应用的各版本和/或变体、AppLink/Smart Device Link中间件、Microsoft
Figure BDA0002188608730000197
操作系统、Microsoft
Figure BDA0002188608730000198
操作系统、Unix操作系统(例如，由加利福尼亚州红木海岸的甲骨文公司发布的
Figure BDA0002188608730000199
操作系统)、由纽约州阿蒙克市的国际商业机器公司发布的AIX UNIX操作系统、Linux操作系统、由加利福尼亚州库比蒂诺的苹果公司发布的Mac OSX和iOS操作系统、由加拿大滑铁卢的黑莓有限公司发布的BlackBerry OS、以及由谷歌公司和开放手机联盟开发的Android操作系统、或由QNX软件系统提供的用于信息娱乐的
Figure BDA00021886087300001910
CAR Platform。计算装置的示例包括但不限于车载计算机、计算机工作站、服务器、台式机、笔记本、膝上型计算机或手持计算机或一些其他计算系统和/或装置。
计算机和计算装置通常包括计算机可执行指令，其中所述指令可以由诸如上面列出的那些等一个或多个计算装置执行。可以从使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序来编译或解译计算机可执行指令，包括但不限于单独或组合的JavaTM、C、C++、Matlab、Simulink、Stateflow、Visual Basic、Java Script、Perl、HTML等。这些应用程序中的一些可以在虚拟机上编译和执行，诸如Java虚拟机、Dalvik虚拟机等。通常，处理器(例如，微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，由此执行一个或多个过程，包括本文所述的一个或多个过程。可以使用多种计算机可读介质来存储和传输此类指令和其他数据。计算装置中的文件大体上是存储在诸如存储介质、随机存取存储器等计算机可读介质上的数据的集合。
存储器可包括计算机可读介质(也被称为处理器可读介质)，其包括参与提供可以由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性的(例如，有形的)介质。此类介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他持久存储器。易失性介质可以包括(例如)通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。这样的指令可以通过一种或多种传输介质传输，包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成联接到ECU的处理器的系统总线的电线。常见形式的计算机可读介质包括(例如)软磁盘、软盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、带有穿孔图案的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其他存储芯片或盒式磁带或计算机可以从中读取的任何其他介质。
本文描述的数据库、数据储存库或其他数据存储装置可以包括用于存储、存取和检索各种数据的各种机制，包括分层数据库、文件系统中的一组文件、专用格式的应用数据库、关系型数据库管理系统(RDBMS)等。每个这样的数据存储装置通常包括在采用诸如上述一种操作系统的计算机操作系统的计算装置内，并且经由网络以各种方式中的任何一种或多种来存取。文件系统可以通过计算机操作系统进行访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。RDBMS除了用于创建、存储、编辑和执行已存储的程序的语言(诸如上述PL/SQL语言)之外还通常采用结构化查询语言(SQL)。
在一些示例中，系统元件可以被实现为一个或多个计算装置(例如，服务器、个人计算机等)上的计算机可读指令(例如，软件)，所述计算机可读指令存储在与其相关联的计算机可读介质(例如，磁盘、存储器等)上。计算机程序产品可以包括存储在计算机可读介质上用于执行本文所述的功能的此类指令。
关于本文描述的介质、过程、系统、方法、启发等，应当理解，虽然此类过程等的步骤已被描述为按照特定的顺序发生，但是可以通过以与本文所述顺序不同的顺序执行所述步骤来实施此类过程。还应该理解，可以同时执行某些步骤，可以添加其他步骤，或者可以省略本文描述的某些步骤。换句话讲，本文对过程的描述是为了说明某些实施例而提供的，而决不应将其理解为对权利要求书进行限制。
因此，应理解，上文描述意图是说明性的而非限制性的。通过阅读以上描述，除了所提供的示例之外的许多实施例和应用对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，本发明的范围不应当参考以上描述来确定，反而应当参考所附权利要求连同此类权利要求所赋予权利的等效物的全部范围来确定。预期并且希望本文所讨论的领域中未来将有所发展，并且所公开的系统和方法将并入此类未来的实施例中。总之，应当理解的是，本发明能够进行修改和变型并且仅由以下权利要求限定。
如本领域技术人员应理解，权利要求书中所使用的所有术语都意图给出它们的普通含义，除非本文中作出相反的明确指明。特别地，除非权利要求给出明确的相反限制，否则单数冠词(诸如，“一个/种”、“该”、“所述”等)的使用应理解为叙述一个或多个所指示元件。
根据本发明，一种方法包括：在车辆中接收由基础设施节点传感器数据生成的指定位置和对物理值的测量的地图，所述物理值控制所述位置处的车辆操作；以及部分地基于所述物理值和所述位置来确定对所述车辆的操纵。
根据一个实施例，控制车辆操作的所述物理值为轮胎侧偏系数、加速度、转向角、最大安全速度和停止距离中的一者。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于基于所述操纵来操作所述车辆。
根据一个实施例，所述操纵包括路径多项式，所述方法还包括使用所述物理值作为输入来确定所述路径多项式。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于从所述车辆向第二车辆传输限制车辆操作的所述物理值。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于在车辆计算机中调整限制车辆操作的所述物理值。
根据一个实施例，所述地图还指定第二位置和对物理值的第二测量，所述物理值控制所述第二位置处的车辆操作。
根据一个实施例，所述地图还指定对第二物理值的测量，所述第二物理值限制所述位置处的车辆操作。
根据一个实施例，所述物理值描述道路倾斜、道路坡度、道路摩擦、坑洼、凸起和异物对象中的一者或多者。
根据一个实施例，所述节点传感器数据包括LIDAR、雷达、超声波和相机图像数据中的一者或多者。
根据本发明，提供了一种计算机，其具有处理器和存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令以：在车辆中接收由基础设施节点传感器数据生成的指定位置和对物理值的测量的地图，所述物理值控制所述位置处的车辆操作；以及部分地基于所述物理值和所述位置来确定对所述车辆的操纵。
根据一个实施例，控制车辆操作的所述物理值为轮胎侧偏系数、加速度、转向角、最大安全速度和停止距离中的一者。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于基于所述操纵来操作所述车辆的指令。
根据一个实施例，所述操纵包括路径多项式，所述方法还包括使用所述物理值作为输入来确定所述路径多项式。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于从所述车辆向第二车辆传输限制车辆操作的所述物理值的指令。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于在车辆计算机中调整限制车辆操作的所述物理值的指令。
根据一个实施例，所述地图还指定第二位置和对物理值的第二测量，所述物理值控制所述第二位置处的车辆操作。
根据一个实施例，所述地图还指定对第二物理值的测量，所述第二物理值限制所述位置处的车辆操作。
根据一个实施例，所述物理值描述道路倾斜、道路坡度、道路摩擦、坑洼、凸起和异物对象中的一者或多者。
根据一个实施例，所述节点传感器数据包括LIDAR、雷达、超声波和相机图像数据中的一者或多者。

Claims (13)

1.一种方法，其包括：
在车辆中接收由基础设施节点传感器数据生成的指定位置和对物理值的测量的地图，所述物理值控制所述位置处的车辆操作；以及
部分地基于所述物理值和所述位置来确定对所述车辆的操纵。
2.如权利要求1所述的方法，其中控制车辆操作的所述物理值为轮胎侧偏系数、加速度、转向角、最大安全速度和停止距离中的一者。
3.如权利要求1所述的方法，其还包括基于所述操纵来操作所述车辆。
4.如权利要求1所述的方法，其中操纵路径规划包括路径多项式，所述方法还包括使用所述物理值作为输入来确定所述路径多项式。
5.如权利要求1所述的方法，其还包括从所述车辆向第二车辆传输限制车辆操作的所述物理值。
6.如权利要求1所述的方法，其还包括在车辆计算机中调整限制车辆操作的所述物理值。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述地图还指定第二位置和对物理值的第二测量，所述物理值控制所述第二位置处的车辆操作。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述地图还指定对第二物理值的测量，所述第二物理值限制所述位置处的车辆操作。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述物理值描述道路倾斜、道路坡度、道路摩擦、坑洼、凸起和异物对象中的一者或多者。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述节点传感器数据包括LIDAR、雷达、超声波和相机图像数据中的一者或多者。
11.一种计算机，其被编程为执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。
12.一种车辆，其包括被编程为执行如权利要求1至10中任一项所述的方法的计算机。
13.一种基础设施节点，其包括被编程为生成如权利要求1至10中任一项所述的地图的计算机。
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