CN110949379A

CN110949379A - 用于半自主车辆的操控信号的确定

Info

Publication number: CN110949379A
Application number: CN201910909840.2A
Authority: CN
Inventors: J.S.哈迪; J.米勒; O.F.施温特
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2020-04-03
Also published as: US20200094822A1; DE102018216423A1; US11292463B2

Abstract

本发明涉及用于车辆的操控信号的确定。用于确定用于控制系统的操控信号的例如用于至少部分自动化地驾驶的车辆的系统具有：传感器，所述传感器被设立用于检测环境中的对象并且作为对象代表存储。此外，系统具有规划模块，所述规划模块被设立用于反应于对象代表，确定车辆的第一轨迹和第一轨迹的第一碰撞概率。此外，系统具有监控模块，所述监控模块被设立用于，在第一碰撞概率超出预定义的碰撞概率时执行以下行动之一：借助规划模块，反应于对象代表，确定另外的轨迹，所述另外的轨迹具有所述另外的轨迹的另外的碰撞概率和最大减速度，或者借助传感器检验对象的对象代表。

Description

用于半自主车辆的操控信号的确定

技术领域

本发明涉及用于车辆、例如半自主或全自主车辆的操控信号的确定。本发明尤其涉及一种用于至少部分自动化地驾驶的车辆的用于确定控制系统的控制数据的系统和方法、一种方法、一种程序单元和一种存储介质。操控信号可以例如被用于控制车辆，其中，车辆至少暂时利用辅助系统被控制并且所述车辆尤其部分自动化地、高度自动化地或全自动化地来设计。

背景技术

在具有辅助系统的车辆情况下可能发生：例如为了避免碰撞而通过辅助系统使所述车辆（diese Fahrzeug）强烈地制动、加速或转向。在一些情况下可能发生：车辆面临与其碰撞的估计对象并不存在于真实世界中，而是是通过传感器产生的错误识别的对象代表；这些对象代表有时被称为“赝象”或“幻影”。这些效应可能导致安全性和/或舒适性的降低。

发明内容

本发明的任务是，至少部分地改善这些缺点。该任务通过独立专利权利要求的主题来解决。本发明的改进方案由从属权利要求、以下描述和图得出。

本发明的一个方面涉及一种用于至少部分自动化地驾驶的车辆的用于确定用于控制系统的操控信号的系统，该系统具有传感器，所述传感器被设立用于检测环境中的对象并且作为对象代表存储在存储器中；具有规划模块，所述规划模块被设立用于，反应于所述对象代表，确定所述车辆的第一轨迹和所述第一轨迹的第一碰撞概率。该系统此外具有监控模块，所述监控模块被设立用于，如果第一碰撞概率超出预定义的碰撞概率，则执行以下行动之一：借助所述规划模块，反应于（in Reaktion auf）所述对象代表，确定另外的轨迹，所述另外的轨迹具有所述另外的轨迹的另外的碰撞概率和最大减速度，或者，借助传感器检验所述对象的对象代表。

操控信号被用于控制车辆的控制系统，也即例如影响制动系统、传动系（Antriebsstrang）或转向装置。车辆例如是机动车辆，例如汽车、公共汽车或载重汽车。用于具体情形的操控信号例如从所计算的轨迹导出；作为针对任意时刻任意的或针对任何具体情形的示例，这可能意味着以下指示（Anweisung）：“当前转矩=75Nm；当前转向位置=1.5°右；当前制动力=0”。为了计算轨迹，除其他数据、诸如目的地确定之外，需要传感器，所述传感器被设立用于检测环境中的对象、也即真实世界的对象、例如房屋、道路、人员或车辆。传感器可以具有一个或多个单独的传感器，传感器也可以包括子系统，该子系统汇总多个传感器和/或多个传感器类型（例如，摄像机和雷达）的数据并且作为汇总的代表提供给系统。通过传感器检测的对象在系统中作为对象代表、例如以几何描述的形式或作为属性化对象被存储在存储器中。在至少一些情况下可能的是，通过传感器检测的对象是“幻影”，即在真实世界中不存在，但作为对象代表存储在存储器中。

该系统此外具有规划模块，所述规划模块被设立用于，反应于所述对象代表，确定所述车辆的第一轨迹和所述第一轨迹的第一碰撞概率。例如，第一轨迹可以描述以不变的速度笔直地行驶下一个5m。第一轨迹可以例如从目的地确定中在使用导航系统的情况下连同来自传感器的数据一起导出。规划模块此外确定第一轨迹的碰撞概率。碰撞概率也可能是碰撞风险，即对碰撞概率与潜在损害（例如通过相乘）的评估。在下文中，词语“碰撞概率”一起包括含义“碰撞风险”。在一种具体实施方式中，可以在这些计算替代方案之间进行选择。

碰撞概率例如可以例如在使用预测模块的情况下从对象的对象代表中导出。简单的预测模块可以例如使对其而言存在对象代表的所有对象的运动线性地延长例如以下时间段，在该时间段内，车辆驶过5米。于是可以确定以下情况：其中一个或多个对象的预测路径与车辆根据第一轨迹驶过的路径相交，即潜在地发生碰撞。第一轨迹的潜在碰撞被汇总在第一轨迹的碰撞概率中。在许多情形下，碰撞概率可能为零。

该系统此外具有监控模块，所述监控模块被设立用于，在超出预定义的碰撞概率时执行预定义的行动。作为第一替代方案，该行动包括：借助规划模块，反应于对象代表，确定另外的轨迹，所述另外的轨迹具有所述另外的轨迹的另外的碰撞概率和最大减速度。如果例如预测到与来自右侧的对象的碰撞，则所述另外的轨迹可能包括向左轻微偏转。由此，例如碰撞概率可以降低至零。如果这是这种情况，则选择该轨迹，并且从所述另外的轨迹导出用于所述控制系统的操控信号。因此，可以以高效的方式防止实际碰撞。

如果计算导致相同或非常相似的碰撞概率的多个另外的轨迹，则选择具有最低的最大减速度的轨迹。这提高车辆的安全性和舒适性，这是因为因此（根据可能性）急速的完全制动变得明显更少。

作为第二替代方案，该行动包括借助传感器检验对象的对象代表。至少在一些情况下确实可能的是，通过传感器检测的对象是“幻影”，即在真实世界中不存在，但作为对象代表存储在存储器中。如果不面临与这样的“幻影”对象碰撞，则这种对象也不进行干扰；检验在这种情况下（至少在一些状况下）是多余的。出于安全原因，“假阴性对象（Falsch-negativ-Objekt）”也被传感器视为与“假阳性对象（Falsch-positiv-Objekt）”、也即可能被忽略的真实对象相比更关键的。对于潜在碰撞的情况有意义的是，检验潜在碰撞的对象并且仅仅允许以这种方式验证的对象用于确定对潜在碰撞的反应。

该系统具有以下优点：在碰撞监控和碰撞反应时不需要限制。此外，碰撞反应是适度的并且接近理想人类碰撞反应。此外，仅当碰撞监控对于人类直觉也将会被判断为困难的时，高计算效率才变得是需要的。

在一种实施方式中，传感器是一个摄像机、多个摄像机、雷达传感器、激光雷达传感器、超声波传感器或者是提供所提及的传感器中的至少两种的融合视图的子系统。因此，传感器可以具有一个或多个单独的传感器，传感器也可以包括子系统，该子系统汇总多个传感器和/或多个传感器类型（诸如，摄像机和雷达）的数据并且作为汇总的代表提供给系统。

在一种实施方式中，对象代表是经验证的对象代表或未经验证的对象代表。在经验证的对象代表情况下，对象在由系统使用之前至少再一次由该传感器或由另一传感器和/或由另一传感器类型检测。由此，例如可以排除一些暂态错误。在一种实施方式中，多次检验对象代表，例如通过借助对象历史、例如摄像机历史或还有融合对象的历史进行检验来检验。而未经验证的对象代表是不再一次由传感器（或传感器系统）检验的对象代表。

在一种实施方式中，所述监控模块被设立用于，如果所述第一碰撞概率超出预定义的碰撞概率，则根据以下规则执行行动：

a）如果所述第二轨迹的第二碰撞概率由所述监控模块判断为可接受的，则使用所述第二轨迹而不是所述第一轨迹。

b）如果所述第二轨迹的第二碰撞概率由所述监控模块判断为不可接受的，则使用具有预定义的第三碰撞概率的第三轨迹，其中，所述第三轨迹仅仅使用所述对象的经验证的对象代表。

c）如果所述第三轨迹的第三碰撞概率由所述监控模块判断为不可接受的，则确定具有第四碰撞概率的第四轨迹并且从所述第三碰撞概率和所述第四碰撞概率中选择较低的碰撞概率。

d）如果所述第三碰撞概率和所述第四碰撞概率大致相同，则选择具有较低制动减速度的碰撞概率。

因此，根据规则a），首先计算第二轨迹连同第二碰撞概率。如果第二碰撞概率由监控模块判断为可接受的——例如如果第二碰撞概率等于零，则选择该轨迹，并且从所述第二轨迹导出用于所述控制系统的操控信号。因此可以以高效的方式防止实际碰撞。

对于规则b）的应用，第二碰撞概率由监控模块判断为不可接受的。例如当车辆通过回避绕行（第二轨迹）将会驶入对面车道（其中许多其他车辆在所述对面车道上运动）时，这可能是这种情况。在这种情况下，监控模块检验潜在碰撞的对象的对象代表。第三轨迹仅仅使用对象的经验证的对象代表。尤其在对象代表是“幻影”的情况下，通过检验可以使潜在碰撞消失。因此通过该规则防止由于“幻影”对象引起的不恰当的强烈反应。如果潜在碰撞的对象是真实对象（即，如果对象代表对应于真实世界中的对象），则第三轨迹可以等于第二轨迹。

如果根据规则c）在使用对象的经验证的对象代表的情况下所确定的第三轨迹被判断为不可接受的，则确定具有第四碰撞概率的第四轨迹。如果存在两个轨迹（第三和第四轨迹）和两个碰撞概率，则使用具有最低碰撞概率的轨迹。对替代轨迹的确定是相对计算密集的，使得这仅仅在确定的情况下变得必要，例如，在如通过规则c）定义的情况下。

如果根据规则d）两个碰撞概率（即第三和第四轨迹的碰撞概率）大致相同，则选择具有较低最大制动减速度的轨迹。这提高车辆的安全性和舒适性，这是因为由此根据可能性急速的完全制动变得明显更少。

总的来说，这种分级或级联的规则系统（Regelsystem）导致有意义的反应、计算效率的高效使用并且因此导致快速反应并且也导致系统的可实行行为以及最终因此导致车辆的可实行行为。

本发明的另一方面包括具有如上所描述的系统的车辆。

本发明的另一方面包括一种用于借助根据以上权利要求中任一项所述的系统确定用于至少部分自动化地驾驶的车辆的控制系统的操控信号的方法，所述方法具有以下步骤：

-检测环境中的对象并且将所述对象作为对象代表存储在存储器中；

-反应于对象代表，借助规划模块确定车辆的第一轨迹和第一轨迹的第一碰撞概率；

-如果超出预定义的碰撞概率，则借助监控模块执行以下行动之一：

借助所述规划模块，反应于所述对象代表，确定另外的轨迹，所述另外的轨迹具有所述另外的轨迹的另外的碰撞概率和最大减速度，或者，

借助所述传感器检验所述对象的对象代表。

在一种实施方式中，借助监控模块在使用以下规则的情况下完善所提及的方法：

a）如果所述第二轨迹的碰撞概率由所述监控模块判断为可接受的，则使用所述第二轨迹而不是所述第一轨迹。

在一种实施方式中，所述方法此外具有以下规则：

b）如果所述第二轨迹的第二碰撞概率由所述监控模块判断为不可接受的，则使用具有预定义的第三碰撞概率和第三最大减速度的第三轨迹，其中所述第三轨迹仅仅使用所述对象的经验证的对象代表。

在一种实施方式中，所述方法此外具有以下规则：

c）如果所述第三轨迹的第三碰撞概率由所述监控模块判断为不可接受的，则确定具有第四碰撞概率和第四最大减速度的第四轨迹并且从所述第三碰撞概率和所述第四碰撞概率中选择较低的碰撞概率。

在一种实施方式中，所述方法此外具有以下规则：

d）如果第三碰撞概率和第四碰撞概率大致相同，则选择具有较低制动减速度的碰撞概率。

本发明的另一方面包括一种程序单元，当在处理器单元上实施所述程序单元时，所述程序单元被设立用于执行所提及的方法之一。

本发明的另一方面包括一种计算机可读介质，在其上存储有所提及的程序单元。

附图说明

下面与本发明的优选的实施例的描述一起根据图更详细地示出对本发明进行改善的其他措施。

图1示意性地示出根据本发明的一种实施方式的系统;

图2示意性地示出关于根据本发明的一种实施方式确定的轨迹的总览；

图3示出根据本发明的一种实施方式的方法。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的一种实施方式的系统200。在此，由传感器300检测位于真实环境100中的对象120。传感器300可以具有一个或多个单独的传感器，传感器300也可以具有子系统，该子系统汇总多个传感器和/或多个传感器类型（例如，摄像机和雷达）的数据并且作为汇总的代表提供给系统。通过传感器检测的对象120被引导给控制装置250，该控制装置用于确定操控信号370。操控信号370控制（未绘出的）车辆110的控制系统380。控制装置250包括存储器400。通过传感器检测的对象120作为对象代表420、例如以几何描述的形式或作为属性化对象存储在该存储器400中。在至少一些情况下可能的是，通过传感器检测的对象120是“幻影”，即在真实世界中不存在，但作为对象代表420存储在存储器400中。在许多情况下，多个对象120由传感器300检测并且作为多个对象代表420存储在存储器400中。对象代表420可以作为经验证的对象代表425或未经验证的对象代表422存储。在经验证的对象代表425的情况下，对象120至少再一次由传感器300或由另一传感器和/或由另一传感器类型检测。

规划模块500使用对象代表420或多个对象代表420，以便在使用例如来自导航系统的另外的信息的情况下-从中确定车辆110的第一轨迹501和第一轨迹501的第一碰撞概率521、必要时还有第一最大减速度（Verzögerung）541。根据第一碰撞概率521的值，规划模块500也还可以确定另外的轨迹502、503、504。另外的轨迹502、503、504可以例如可以与第一轨迹同时被确定或者只有在检验了碰撞概率之后才被确定和/或根据上述规则的应用被确定。对于轨迹502、503、504中的每一个，确定相应的碰撞概率522、523、524。对于轨迹502、503、504中的至少一些，确定相应的最大减速度542、543、544。

系统200此外具有监控模块600，所述监控模块被设立用于，如果所述第一碰撞概率521超出预定义的碰撞概率530，则执行以下行动之一：借助所述规划模块500，反应于所述对象代表420，确定另外的轨迹502、503、504，所述另外的轨迹502、503、504具有所述另外的轨迹502、503、504的另外的碰撞概率522、523、524和最大减速度542、543、544，或者，借助所述传感器300检验所述对象120的对象代表420，使得对象代表420或者从存储器400中消失或者从未经验证的对象代表422转换为经验证的对象代表425。通过选择轨迹501、502、503、504中的一个，确定操控信号370。这可以例如由控制系统380（以点线示出）使用来控制车辆110。

图2示意性地示出关于根据本发明的一种实施方式确定的轨迹501、502、503、504的总览。在此，在时间t上提供待由501、502、503、504控制的速度v。在此明显可见的是，第一轨迹501（提供其中的多个作为示例）允许加速和减速。如果轨迹501中的一个潜在地将会导致碰撞，也即如果第一碰撞概率521超出预定义的碰撞概率530，则确定第二轨迹502。如果其碰撞概率522由监控模块600判断为不可接受的，则确定第三轨迹503；在此，所述第三轨迹503仅仅使用所述对象120的经验证的对象代表425。如果所述第三轨迹503的碰撞概率523被判断为不可接受的，则确定第四轨迹504和最大制动减速度543、544。如果第三和第四轨迹503、504的碰撞概率523、524大致相同，则选择具有较低最大制动减速度543、544的轨迹（即具有较低负斜率的轨迹）。这提高车辆的安全性和舒适性，这是因为由此根据可能性，急速的完全制动变得明显更少。

图3示出根据本发明的一种实施方式的方法700。该方法在用于至少部分自动化地驾驶的车辆110的系统200上被实施。系统200可以是处理器单元的一部分。该方法用于确定用于控制系统380的操控信号370。在步骤701中，借助传感器300（参见图1）检测环境100中的对象120并且作为对象代表420存储在存储器400中。在步骤702中，反应于对象代表420，借助规划模块500确定车辆110的第一轨迹P1 501和第一轨迹501的第一碰撞概率521。在步骤703中，检验第一碰撞概率P1 521是否超出预定义的碰撞概率P 530。如果这并非这种情况，则在步骤704中，选择第一轨迹501。如果超出预定义的碰撞概率P 530，则由监控模块600（参见图1）执行以下行动之一：在步骤705中，借助规划模块500，反应于对象代表420，确定另外的轨迹502、503、504，所述另外的轨迹具有所述另外的轨迹502、503、504的另外的碰撞概率522、523、524和最大减速度542、543、544。或者，在步骤706中，借助传感器300检验对象120的对象代表420。

Claims

1.一种用于至少部分自动化地驾驶的车辆（110）的用于确定用于控制系统（380）的操控信号（370）的系统（200），其中所述系统（200）具有：

传感器（300），所述传感器被设立用于，检测环境（100）中的对象（120）并且作为对象代表（420）来存储，

规划模块（500），所述规划模块被设立用于，反应于所述对象代表（420），确定所述车辆（110）的第一轨迹（501）和所述第一轨迹（501）的第一碰撞概率（521），

监控模块（600），所述监控模块被设立用于，在所述第一碰撞概率（521）超出预定义的碰撞概率（530）时执行以下行动之一：

-借助所述规划模块（500），反应于所述对象代表（420），确定另外的轨迹（502，503，504），所述另外的轨迹具有所述另外的轨迹（502，503，504）的另外的碰撞概率（522，523，524）和最大减速度（542，543，544），或者

-借助所述传感器（300）检验所述对象（120）的对象代表（420）。

2.根据权利要求1所述的系统（200），

其中，所述传感器（300）是一个摄像机、多个摄像机、雷达传感器、激光雷达传感器、超声波传感器或者是提供所提及的传感器中的至少两种的融合视图的子系统。

3.根据权利要求1或2的系统（200），

其中，所述对象代表（420）是经验证的对象代表（425）或未经验证的对象代表（422）。

4.根据以上权利要求中任一项所述的系统（200），

其中，所述监控模块（600）被设立用于如果所述第一碰撞概率（521）超出预定义的碰撞概率（530），则根据以下规则执行行动：

a）如果所述第二轨迹（502）的碰撞概率（522）由所述监控模块（600）判断为可接受的，则使用所述第二轨迹（502）而不是所述第一轨迹（501），

b）如果所述第二轨迹（502）的第二碰撞概率（522）由所述监控模块（600）判断为不可接受的，则使用具有预定义的第三碰撞概率（523）的第三轨迹（503），其中，所述第三轨迹（503）仅仅使用所述对象（120）的经验证的对象代表（425），

c）如果所述第三轨迹（503）的第三碰撞概率（523）由所述监控模块（600）判断为不可接受的，则确定具有第四碰撞概率（524）的第四轨迹（504）并且从所述第三碰撞概率（523）和所述第四碰撞概率（524）中选择较低的碰撞概率，以及

d）如果所述第三碰撞概率（523）和所述第四碰撞概率（524）大致相同，则选择具有较低制动减速度的碰撞概率。

5.一种至少部分自动化的车辆，其具有根据以上权利要求中任一项所述的系统。

6.一种用于确定用于至少部分自动化的车辆（110）的控制系统（380）的操控信号（370）的方法，所述方法具有以下步骤：

-检测环境（100）中的对象（120）并且将所述对象（120）作为对象代表（420）存储;

-反应于所述对象代表（420），借助规划模块（500）确定所述车辆（110）的第一轨迹（501）和所述第一轨迹（501）的第一碰撞概率（521）；

-如果超出预定义的碰撞概率（530），则借助监控模块（600）执行以下行动之一：

借助所述规划模块（500），反应于所述对象代表（420），确定另外的轨迹（502，503，504），所述另外的轨迹具有所述另外的轨迹（502，503，504）的另外的碰撞概率（522，523，524）和最大减速度（542，543，544），或者

借助所述传感器（300）检验所述对象（120）的对象代表（420）。

7.根据权利要求6所述的方法，在应用以下规则的情况下，借助所述监控模块（600）：

a）如果所述第二轨迹（502）的碰撞概率（522）由所述监控模块（600）判断为可接受的，则使用所述第二轨迹（502）而不是所述第一轨迹（501）。

8.根据权利要求7所述的方法，此外在应用以下规则的情况下，借助所述监控模块（600）：

b）如果所述第二轨迹（502）的第二碰撞概率（522）由所述监控模块（600）判断为不可接受的，则使用具有预定义的第三碰撞概率（523）和第三最大减速度（534）的第三轨迹（503），其中，所述第三轨迹（503）仅仅使用所述对象（120）的经验证的对象代表（425）。

9.根据权利要求8所述的方法，此外在应用以下规则的情况下，借助所述监控模块（600）：

c）如果所述第三轨迹（503）的第三碰撞概率（523）由所述监控模块（600）判断为不可接受的，则确定具有第四碰撞概率（524）和第四最大减速度（544）的第四轨迹（504）并且从所述第三碰撞概率（523）和所述第四碰撞概率（524）中选择较低的碰撞概率。

10.根据权利要求9所述的方法，此外在应用以下规则的情况下，借助所述监控模块（600）：

11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，

12.根据权利要求6至11中任一项所述的方法，

13.一种设备，其被设立用于实施根据权利要求6至11中任一项所述的方法。

14.一种程序单元，当在处理器单元上实施所述程序单元时，所述程序单元被设立用于执行根据权利要求6至11中任一项所述的方法。

15.一种计算机可读介质，在其上存储有根据权利要求14所述的程序单元。