CN111149070A - 自动驾驶车辆的多种驾驶模式 - Google Patents

Abstract

本公开的各方面涉及一种车辆系统，该车辆系统包括一个或多个控制计算设备，该控制计算设备被配置为向车辆100的一个或多个致动器发送命令以控制减速、加速和转向。该车辆可以包括用户输入设备，该用户输入设备用于允许驾驶员控制一个或多个致动器，以便控制减速、加速和转向。计算设备被配置为：在手动驾驶模式下操作，其中来自控制计算设备的命令被致动器无效并忽略；在第一自动驾驶模式下操作，其中控制计算设备被配置为发送命令以控制致动器并且来自用户输入设备的输入优先于命令；以及在第二自动驾驶模式下操作，其中控制计算设备被配置为发送命令以控制致动器，并且来自命令的输入优先于来自用户输入设备的输入。

Description

自动驾驶车辆的多种驾驶模式

相关申请的交叉引用

本申请是2017年9月27日提交的美国专利申请第15/716,872号的继续，其公开内容通过引用结合于此。

背景技术

一些车辆可以以向驾驶员提供不同级别的控制的各种模式操作。例如，典型的车辆可以在手动驾驶模式下操作，在该模式下，操作员或驾驶员控制车辆的加速、减速和转向以及在诸如巡航控制(cruise control)的半自动驾驶模式下操作，其中车辆的计算机在驾驶员控制转向等时控制加速和减速。在某些情况下，这些车辆还可以在自动驾驶模式下操作，其中车辆的计算机控制车辆的所有制动、所有加速、减速和转向，而无需来自驾驶员或乘客的连续输入。在自动驾驶模式中，乘客可以提供一些初始输入，诸如目的地位置，并且车辆将自身操纵到该目的地。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种系统。该系统包括一个或多个控制计算设备，该控制计算设备被配置为向车辆的一个或多个致动器发送命令，以便控制车辆的减速、加速和转向。该车辆包括一个或多个用户输入设备，用于允许驾驶员控制一个或多个致动器，以便控制车辆的减速、加速和转向。一个或多个控制计算设备被配置为允许车辆：在手动驾驶模式下操作车辆，在该手动驾驶模式下，操作员控制车辆的转向、制动和加速；在第一自动驾驶模式下操作车辆，在该第一自动驾驶模式下，该一个或多个控制计算设备被配置为发送命令以控制一个或多个致动器，并且其中来自一个或多个用户输入设备的输入优先于命令；以及在第二自动驾驶模式下操作车辆，在该第二自动驾驶模式下，一个或多个控制计算设备被配置为发送命令以控制一个或多个致动器，并且其中来自命令的输入优先于来自一个或多个用户输入设备的输入。

在一个示例中，一个或多个计算设备被配置为使得第一自动驾驶模式与第二自动驾驶模式相比包括不同的进入要求。在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为在车辆运动时防止从手动驾驶模式转换到第二自动驾驶模式。在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为使得第一自动驾驶模式与第二自动驾驶模式相比包括用于转换到手动驾驶模式的不同要求。在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为当一个或多个致动器中的任何一个以手动驾驶模式操作时，从第一自动驾驶模式转换到手动驾驶模式。在该示例中，一个或多个计算设备被配置为使得当一个或多个致动器中的任何一个在手动驾驶模式下操作时，命令被忽略。另外或可替代地，一个或多个致动器包括被配置为使车辆减速的减速致动器、被配置为使车辆加速的加速致动器、以及被配置为改变车辆的朝向的转向致动器。

在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为防止从第一自动驾驶模式直接转换到第二自动驾驶模式。在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为防止从第二自动驾驶模式直接转换到第一自动驾驶模式。在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为以第三自动驾驶模式操作车辆，该第三自动驾驶模式允许对车辆进行服务(service)。在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为基于车辆相对于停车场(depot)位置的当前位置以第三自动驾驶模式操作车辆。在该示例中，一个或多个计算设备被配置为基于车辆是否在停车场位置内的特定位置处以第三自动驾驶模式操作车辆。另外或可替代地，一个或多个计算设备被配置为当车辆到达停车场位置时将车辆自动转换为第三自动驾驶模式。另外或可替代地，一个或多个计算设备被配置为防止车辆离开停车场位置，直到一个或多个计算设备从调度服务器计算设备接收到指示需要车辆来提供运输服务的指令为止。

在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为以第二自动驾驶模式的第一配置来操作车辆，其中车辆向乘客提供运输服务。在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为以第二自动驾驶模式的第二配置来操作车辆，其中车辆使用由车辆的当前状态定义的限制来提供运输服务。在另一示例中，一个或多个计算设备被配置为仅当车辆的门打开时才允许转换到第二自动驾驶模式。在另一示例中，手动驾驶模式被配置为使得来自一个或多个控制计算设备的命令被一个或多个致动器无效并忽略。在另一示例中，系统包括一个或多个用户输入设备。在另一示例中，系统包括车辆。

附图说明

图1是根据示例性实施例的示例车辆的功能图。

图2是根据本公开的方面的地图信息的示例。

图3是根据本公开的方面的车辆的示例外部视图。

图4是根据示例性实施例的示例系统的示意图。

图5是根据本公开的方面的图4的系统的功能图。

图6是根据本公开的方面的地理区域的示例鸟瞰图。

图7是根据本公开的方面的图6的地理区域的示例鸟瞰图。

图8是根据本公开的方面的图6的地理区域的示例鸟瞰图。

图9是根据本公开的方面的图6的地理区域的示例鸟瞰图。

图10是根据本公开的方面的示例流程图。

具体实施方式

自主车辆或具有自动驾驶模式的车辆可以具有许多不同的操作模式，范围从手动(其中驾驶员控制制动、加速和转向)到完全自主(其中计算机控制减速、加速和转向)以及其间的各种模式。在这样的系统中，驾驶员可以通过在诸如方向盘、制动踏板、加速器踏板、按钮等的输入设备处提供输入来在模式之间进行切换，例如从自动驾驶模式切换至手动模式。然后，车辆的控制计算设备可以将减速、加速和转向的控制转换给驾驶员。

然而，在某些情况下，即使在车辆中有乘客的情况下，从自动驾驶模式直接切换到手动驾驶模式也不总是合适的。例如，由于年龄、残疾、睡着或其他不注意的情况，乘客可能无法控制车辆。为了避免这种情况，自动驾驶车辆可以具有多种自动驾驶模式。例如，自动驾驶车辆可以包括一个或多个自动驾驶模式，并且如果可用的话，可以包括典型的手动驾驶模式。

在手动驾驶模式下，驾驶员能够在输入装置处控制车辆的减速、加速和转向。在第一自动驾驶模式下，控制计算设备可以期望驾驶员当前在车辆中并且能够在手动驾驶模式下控制车辆。第一自动驾驶模式还可以具有多个不同的子模式或配置，其允许在不同环境中的不同级别的自主权。第一自动驾驶模式还可以包括具有附加修改的配置，以允许当存在测试驾驶员时安全地测试车辆。

在第二自动驾驶模式下，控制计算设备可以期望驾驶员当前不在车辆中并且能够以手动驾驶模式控制车辆。与第一自动驾驶模式一样，第二自动驾驶模式可以包括用于提供运输服务的多个不同的子模式或配置。第二自动驾驶模式还可以包括用于测试车辆的配置。

在某些情况下，车辆可以包括第三自动驾驶模式，其允许对车辆进行服务或软件改变。该第三自动驾驶模式可以被认为是“停车场”模式，其允许操作员与车辆交互并处理(address)由服务器计算设备410为车辆生成的任何工作单。第三自动驾驶模式可以包括地理围栏(geo-fencing)方面，其当车辆的当前位置不在停车场或不在距离停车场的预定距离内或不在停车场内的特定位置时，会阻止或限制车辆的服务能力。

如上所述，车辆的计算设备可以被配置为防止自动驾驶模式的“意外接合”或“意外脱离”。这可以包括限制转换的特定类型、要求车辆的特定条件、使用地理围栏和/或要求特定的授权。

在此描述的特征提供了在不同的自动驾驶模式之间以及在不同的自动驾驶模式和手动驾驶模式之间的安全有效的转换。当测试车辆(即，当测试驾驶员在车辆中)时并且当驾驶员在不舒适或紧急情况下能够控制车辆时，第一自动驾驶模式可能特别有用。在车辆中没有乘客或由于年龄、残疾、睡着或其他不注意的情况而导致任何乘客都无法控制车辆的情况下第二自动驾驶模式可能特别有用。

示例系统

如图1所示，根据本公开的一个方面的车辆100包括各种组件。尽管本公开的某些方面对于特定类型的车辆特别有用，然而该车辆可以是任何类型的车辆，包括但不限于轿车、卡车、摩托车、公共汽车、休闲车等。该车辆可以具有一个或多个控制计算设备，诸如包含一个或多个处理器120、存储器130和通常在通用计算设备中存在的其他组件的计算设备110。

存储器130存储可由一个或多个处理器120访问的信息，包括可以由处理器120运行或以其他方式使用的指令134和数据132。存储器130可以是能够存储可由处理器访问的信息的任何类型，包括计算设备可读介质或其他存储数据的介质，所述数据可以借助电子设备被读取，诸如硬盘、存储卡、ROM、RAM、DVD或其他光盘以及其他可写入存储器和只读存储器。系统和方法可以包括前述的不同组合，从而指令和数据的不同部分被存储在不同类型的介质上。

指令134可以是要由处理器直接运行(诸如机器代码)或间接运行(诸如脚本)的任何指令集。例如，指令可以作为计算设备代码存储在计算设备可读介质上。在这方面，术语“指令”和“程序”在本文中可以互换使用。指令可以以目标代码格式被存储以供处理器直接处理，或者以任何其他计算设备语言被存储，包括按需解释或预先编译的脚本或独立源代码模块的集合。指令的功能、方法和例程将在下面更详细地说明。

数据132可以由处理器120根据指令134检索、存储或修改。例如，尽管所要求保护的主题不受任何特定数据结构的限制，然而该数据可以存储在计算设备寄存器中、存储在关系数据库中作为具有多个不同字段和记录、XML文档或平面文件的表。数据也可以以任何计算设备可读格式被格式化。

一个或多个处理器120可以是任何常规处理器，诸如可商购获得的CPU。可替代地，一个或多个处理器可以是专用设备，诸如ASIC或其他基于硬件的处理器。尽管图1在功能上将处理器、存储器和计算设备110的其他元件示出为在同一块内，然而本领域普通技术人员将理解，处理器、计算设备或存储器实际上可以包括可能会或可能不会存储在同一物理外壳内的多个处理器、计算设备或存储器。例如，存储器可以是位于不同于计算设备110的外壳中的硬盘驱动器或其他存储介质。因此，对处理器或计算设备的引用将被理解为包括对可能会或可能不会并行运行的处理器或计算设备或存储器的集合的引用。

计算设备110可以是通常与计算设备结合使用的所有组件，诸如上述处理器和存储器，以及用户输入150(例如，鼠标、键盘、触摸屏和/或麦克风)，以及各种电子显示器(例如，具有屏幕的监视器或可用于显示信息的任何其他电子设备)。在该示例中，车辆包括内部电子显示器152以及一个或多个扬声器154以提供信息或视听体验。就这一点而言，内部电子显示器152可以位于车辆100的车厢内，并且可以由计算设备110用来向车辆100内的乘客提供信息。

计算设备110还可以包括一个或多个无线网络连接156，以促进与其他计算设备的通信，诸如下面详细描述的客户端计算设备和服务器计算设备。无线网络连接可以包括短距离通信协议，诸如蓝牙、低功耗蓝牙(LE)、蜂窝连接以及各种配置和协议，包括互联网、万维网、内联网、虚拟专用网、广域网、本地网络、使用一个或多个公司专有的通信协议的专用网络、以太网、WiFi和HTTP、以及上述各项的各种组合。

在一个示例中，计算设备110可以是结合到车辆100中的自动驾驶计算系统。该自动驾驶计算系统可以能够与车辆的各种组件通信，以便根据存储器130的主车辆控制代码车辆100的运动。例如，返回到图1，计算设备110可以与车辆100的各种系统通信，诸如减速系统160、加速系统162、转向系统164、信号系统166、导航系统168、定位系统170、感知系统172和动力系统174，以便根据存储器130的指令134控制车辆100的运动、速度等。同样，尽管这些系统被显示为在计算设备110外部，实际上，这些系统也可以结合到计算设备110中，再次作为用于控制车辆100的自动驾驶计算系统。

作为示例，计算设备110可以与减速系统160和/或加速系统162的一个或多个致动器相互作用，诸如制动器、加速器踏板和/或动力系统174(即，车辆100的发动机或电动机)，以便控制车辆的速度。类似地，计算设备110可以使用转向系统164的一个或多个致动器，诸如方向盘、转向轴和/或小齿轮和齿条齿轮系统中的齿条，以便控制车辆100的方向。例如，如果车辆100被配置为在道路上使用，诸如轿车或卡车，则转向系统可以包括一个或多个致动器，以控制车轮的角度来使车辆转弯。信号系统166可以由计算设备110使用，以便例如当需要时通过点亮转向信号灯或刹车灯向其他驾驶员或车辆发信号通知车辆的意图。

计算设备110可以使用导航系统168，以便确定并遵循到达某个位置的路线。在这方面，导航系统168和/或数据132可以存储详细的地图信息，例如，高度详细的地图，其标识道路、车道线、十字路口、人行横道、限速、交通信号、建筑物、标志、实时交通信息、植被或其他此类对象和信息的形状和海拔。例如，图2是地图信息200的示例。在该示例中，地图信息200包括以车道线220、222、230、232为边界的车道210、212的形状和位置。如上所述，地图信息可能包括此示例中未描述的许多其他功能。

如下面进一步讨论的，地图信息还可以包括标识停车场位置的信息。停车场可以是固定位置，其包括用于车辆的停车区域或空间。一些停车场还可能包括一个或多个操作员，他们可以管理工作单和车辆转换，如下文进一步所讨论的。这些停车场可能具有不同的特性，诸如可用性、进气带宽、可用服务等。此外，某些停车场可能具有诸如遮阳、加油或充电站、清洁服务和维护服务的功能。在一些示例中，地图信息还可以将物理特征标识为停车场的特征，以便允许车辆在停车场内以自动驾驶模式操作。就这一点而言，地图信息还可以标识停车场的特定区域，诸如维护区域，该特定区域可用于将车辆自动转换为特定的自动驾驶模式，如下文进一步所述的。例如，地图信息200包括具有入口242和出口244的停车场240。地图信息还标识了停车场240中的功能，诸如停车位250-254以及用于对车辆100执行各种维护(诸如清洁、机油更换，加油，充气等)的维护区域260。

定位系统170可以由计算设备110使用，以便确定车辆在地图上或地球上的相对或绝对位置。例如，定位系统170可以包括GPS接收器，以确定设备的纬度、经度和/或海拔位置。其他定位系统，诸如基于激光的定位系统、惯性辅助GPS或基于摄像头的定位，还可以用于标识车辆的位置。车辆的位置可以包括绝对地理位置，诸如纬度、经度和海拔，以及相对位置信息，诸如相对于紧接其周围的其他汽车的位置，通常可以用比绝对地理位置小的噪声来确定车辆的位置。

定位系统170还可以包括与计算设备110通信的其他设备，诸如加速度计、陀螺仪或用于确定车辆的方向和速度或对其的改变的另一方向/速度检测设备。仅作为示例，加速设备可以确定其相对于重力方向或垂直于其的平面的俯仰、偏航或翻滚(或对其的改变)。该设备还可以跟踪速度的增加或减少以及这种变化的方向。如本文所述的设备的位置和朝向数据的提供可以被自动地提供给计算设备110、其他计算设备以及前述的组合。

感知系统172还包括一个或多个组件，用于检测车辆外部的对象，诸如其他车辆、道路中的障碍物、交通信号、标志、树木等。例如，感知系统172可以包括激光器、声纳、雷达、相机和/或记录数据的任何其他检测设备，这些数据可以由计算设备110处理。在车辆是诸如小型货车的乘用车的情况下，小型货车可以包括安装在车顶或其他方便的位置的激光器或其他传感器。例如，图3是车辆100的示例外部视图。在该示例中，车顶壳体310和圆顶壳体312可以包括激光雷达传感器以及各种相机和雷达单元。另外，位于车辆100的前端的壳体320和在车辆的驾驶员和乘客侧的壳体330、332可以分别存储激光雷达传感器。例如，壳体330位于驾驶员门360的前面。车辆100还包括用于雷达单元和/或相机的壳体340、342，它们也位于车辆100的车顶上。附加雷达单元和相机(未示出)可以位于车辆100的前端和后端。

计算设备110可以通过控制各种组件来控制车辆的方向和速度。举例来说，计算设备110可以使用来自详细地图信息和导航系统168的数据完全自动驾驶地将车辆导航到目的地位置。计算设备110可以使用定位系统170来确定车辆的位置和感知系统172以检测并在需要时对对象做出反应以安全到达位置。为了这样做，计算设备110可以使车辆加速(例如，通过增加由加速系统162提供给发动机的燃料或其他能量)、减速(例如，通过减少提供给发动机的燃料、改变档位和/或由减速系统160施加制动)、改变方向(例如，通过由转向系统164旋转车辆100的前轮或后轮)以及发信号通知这些改变(例如，通过点亮信号系统166的转向信号)。因此，加速系统162和减速系统160可以是传动系统的一部分，该传动系统包括在车辆的发动机和车辆的车轮之间的各种组件。同样，通过控制这些系统，计算设备110还可以控制车辆的动力传动系统，以便自主地操纵车辆。

车辆100的计算设备110还可以向其他计算设备传送信息或从其他计算设备接收信息。图4和图5分别是示例系统400的示意图和功能图，该示例系统400包括多个计算设备410、420、430、440和经由网络460连接的存储系统450。系统400还包括车辆100，以及可以与车辆100相似地配置的车辆100A。尽管为了简单起见仅示出了少数车辆和计算设备，然而典型的系统可能包括更多的车辆和计算设备。

如图4所示，每个计算设备410、420、430、440可以包括一个或多个处理器、存储器、数据和指令。可以类似于计算设备110的一个或多个处理器120、存储器130、数据132和指令134来配置这样的处理器、存储器、数据和指令。

网络460和中间节点可以包括各种配置和协议，包括诸如蓝牙、蓝牙LE、互联网、万维网、内联网、虚拟专用网、广域网、局域网、使用一个或多个公司专有的通信协议的专用网、以太网、WiFi和HTTP、以及上述的各种组合的短程通信协议。能够向或从其他计算设备传输数据的任何设备，诸如调制解调器和无线接口，可以促进这种通信。

在一个示例中，一个或多个计算设备110可以包括具有多个计算设备的服务器，例如负载平衡服务器场，该多个计算设备与网络的不同节点交换信息以用于向或从其他计算设备接收、处理和发送数据。例如，一个或多个计算设备410可以包括一个或多个服务器计算设备，其能够经由网络460与车辆100的计算设备110或车辆100A的类似计算设备以及计算设备420、430、440通信。例如，车辆100和100A可以是可以由服务器计算设备调度到各个位置的车队的一部分。在这方面，车队的车辆可以定期地发送由车辆的各自的定位系统提供的服务器计算设备的位置信息，并且一个或多个服务器计算设备可以跟踪车辆的位置。

此外，服务器计算设备410可以使用网络460在诸如计算设备420、430、440的显示器424、434、444的显示器上向用户(诸如用户422、432、442)发送信息并向用户呈现信息。在这方面，计算设备420、430、440可以被认为是客户端计算设备。

如图4所示，每个客户端计算设备420、430、440可以是意图由用户422、432、442使用的个人计算设备，并且具有通常与个人计算设备结合使用的所有组件，包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU))、存储数据和指令的存储器(例如，RAM和内部硬盘驱动器)、诸如显示器424、434、444的显示器(例如，具有屏幕、触摸屏、投影仪、电视或其他可用于显示信息的设备)、以及用户输入设备426、436、446(例如，鼠标、键盘、触摸屏或麦克风)。客户端计算设备还可以包括用于记录视频流的相机、扬声器、网络接口设备以及用于将这些元件彼此连接的所有组件。

尽管客户端计算设备420、430和440均可以包含全尺寸的个人计算设备，然而它们可以替代地包含能够通过诸如因特网的网络与服务器无线交换数据的移动计算设备。仅作为示例，客户端计算设备420可以是移动电话或诸如能够启用无线的PDA、平板PC、可穿戴计算设备或系统、或者能够经由因特网或其他网络获得信息的上网本。在另一示例中，客户端计算设备430可以是可穿戴计算系统，如图4所示，被示为手表。作为示例，用户可以使用小键盘、键板、麦克风、使用带有相机的视觉信号或触摸屏来输入信息。

在一些示例中，客户端计算设备440可以是管理员使用的管理(concierge)工作站，以向诸如用户422和432的用户提供管理服务。例如，用户442可以是使用管理工作站440以经由电话或音频连接通过用户各自的客户端计算设备或车辆100或100A与用户进行通信以便促进车辆100和100A的安全操作以及用户的安全的管理员，如下文进一步所详细描述的。尽管在图4和图5中仅示出了一个管理工作站440，然而在典型的系统中可以包括任何数量的这样的工作站。

与存储器130一样，存储系统450可以是能够存储服务器计算设备410可访问的信息的任何类型的计算机存储，诸如硬盘驱动器、存储卡、ROM、RAM、DVD、CD-ROM、可写入功能和只读存储器。另外，存储系统450可以包括分布式存储系统，其中数据被存储在物理上可以位于相同或不同地理位置的多个不同存储设备上。如图4和图5所示，存储系统450可以经由网络460连接到计算设备和/或可以直接连接到或合并到任何计算设备110、410、420、430、440等中。

计算设备110的存储器130可以存储配置指令以允许操作车辆100以包括手动驾驶模式以及一个或多个自动驾驶模式的不同模式进行操作。在手动驾驶模式下，驾驶员能够在输入设备处控制车辆的减速、加速和转向。另外，经由配置指令配置车辆100，使得来自控制计算设备的用于控制减速系统160、加速系统162和转向系统164的致动器的命令不被给予优先级。换句话说，在手动驾驶模式下，来自控制计算设备的命令无效或被忽略。以此方式，向驾驶员确保自动驾驶系统将不会干扰车辆100的操作。

在第一自动驾驶模式中，控制计算设备可以期望驾驶员当前在车辆100中并且能够以手动驾驶模式控制车辆。换句话说，控制计算设备经由配置指令被配置为容易地允许从第一自动驾驶模式到手动驾驶模式的转换。车辆100还被配置为使得源自用户输入设备的命令被给定超过来自控制计算设备的命令的优先级。就这一点而言，驾驶员能够通过使用车辆100的任何输入设备来容易地进行控制。同时，通过控制计算设备和致动器两者来向驾驶员确保驾驶员输入优先于控制计算设备的输入。

第一自动驾驶模式还可以具有多个不同的子模式或配置，其允许在不同环境中的不同级别的自主性。例如，第一自动驾驶模式可以具有第一配置，该第一配置允许在预绘制地图环境的特定区域中的全自动驾驶模式，而其他地方的半自动驾驶模式(例如，驾驶员控制速度和/或转向)。第二配置可以允许驾驶员进行调整以增加车辆100转换为手动驾驶模式的灵敏度，例如，驾驶员更喜欢将车辆100从第一自动驾驶模式改变为半自动或手动驾驶模式。

第一自动驾驶模式还可以包括具有附加修改的第三配置，以允许当存在测试驾驶员时对车辆100进行安全测试。为了具有冗余且更可靠的手段来确保测试驾驶员的接管能力，可以在两个不同的地方实现第一无人驾驶模式和手动驾驶模式之间的转换：控制计算设备和每个致动器处。由于进行了广泛的测试，致动器软件可能被认为已经经过完善的检查和固定，并且可能不会经常改变。然而，控制计算设备的软件可能会被定期改变和测试。因为致动器可以独立于控制计算设备而转换到手动驾驶模式，所以来自控制计算设备的不适当的命令(即，即使已经转换到手动驾驶模式也继续执行的命令)是无效的和被忽略的。例如，可以通过让驾驶员(或测试驾驶员)控制转向、制动或加速中的一个或多个来发生这种转换。这允许在控制计算设备处安全有效地测试新的或更新后的软件。

在第二自动驾驶模式中，控制计算设备可以期望驾驶员当前不在车辆100中并且能够在手动驾驶模式下控制车辆100。在此配置中，致动器和控制计算设备两者都经由配置指令进行配置，以限制人为输入和转换到手动驾驶模式的影响，以便确保乘客和车辆100的安全。换句话说，第一自动驾驶模式可以比第二自动驾驶模式“更容易”进入，以便将第二驾驶模式的使用限制为其中不存在能够控制车辆100的驾驶员的情况。

与第一自动驾驶模式一样，第二自动驾驶模式可以包括多个不同的子模式或配置。作为示例，第一配置可以是上面所讨论的完全自主的“无人驾驶运输服务”模式，其可以用于允许车辆100向运输服务的乘客或用户提供运输服务。如果车辆不满足某些条件，诸如车辆脏、车门打开、乘客没有坐在座位上和/或没有系好安全带、车辆超载(车辆座椅和/或行李厢中的重量过大)等，则这种配置可以防止车辆100开始行程。该配置还可以利用隔板来防止乘客达到手动控制(方向盘、制动踏板、加速踏板等)。

该第一配置还可以允许车辆100接受来自诸如服务器计算设备410的调度服务器的指令。例如，当处于第二自动驾驶模式的第一配置中时，可以由服务器计算设备410将车辆调度和/或分阶段(stage)到车辆可以安全地等待被分派行程的位置。这可以包括将车辆发送到特定位置，例如在购物中心附近的特定阴影区域等候，或者将车辆发送到特定区域，例如或多或少的特定平方英里以四处行驶并等待分派。类似地，使用例如第二驾驶模式的第二配置或通过将车辆100发送到该区域并使用地理围栏来将车辆的运动限制在特定区域内，来如上所述将车辆限制在特定区域中的行程。这可以允许调度服务器确认仅在需要的地方才发送车辆，从而允许更有效地分阶段和使用一组车队。

第二配置可以类似于第一配置，然而具有一些基于车辆100的当前状态所确定的限制。例如，基于车辆的计算设备的当前软件版本、车辆传感器的状态(是否所有传感器均在正常参数下运行和/或传感器是否已在一定的预定英里数或时间段(诸如100英里或多或少或24小时)内校准)等，可以防止车辆100进入特定区域，诸如学校区域、高速公路等。在这方面，如果在最近100英里或过去24小时内未在停车场处对车辆100的传感器进行校准，则车辆可能无法在高速公路上或学校区域中行驶。例如，如果最近未校准某些传感器，诸如雷达或相机，则车辆可能需要避免未保护的左转弯或在某些相对位置处具有交通信号灯的某些路口。

第二自动驾驶模式还可以包括用于测试车辆100的第三配置。在该示例中，计算设备可以根据配置指令来控制车辆100，就好像车辆正在以第一配置进行操作一样。然而，在出现问题的情况下，测试驾驶员可以使用“紧急停止”按钮来立即停止车辆100，而不是控制转向、加速或减速。在这方面，车辆100可以立即施加所有可用的制动动力以尽快使车辆停止。通常，因为这种立即停止不适用于当车辆100正在提供运输服务时，所以当以第一配置操作时，紧急停止按钮可能不可用(即，可以是可移除的)。在这种情况下，乘客可以经由乘客的客户端计算设备使用停靠请求或车辆的停靠按钮来停止车辆100。

在某些情况下，车辆100可以包括第三自动驾驶模式，其允许对车辆进行服务或软件改变。例如，该第三自动驾驶模式可以被认为是“停车场”模式。该停车场模式类似于第二自动驾驶模式起作用，然而也允许车辆由操作员从第二自动驾驶模式转换到手动模式，否则其在第二自动驾驶模式中将不被允许的。在停车场模式中，车辆还可以以某种方式运行，诸如通过以为停车场指定的某个速度限制或低于该速度限制操作(当手动或自主操作时)、使用危险警告灯或其他照明灯来增加车辆的可见性等。当处于第三自动驾驶模式时，计算设备可以根据配置指令以允许操作员与车辆交互并处理由服务器计算设备410为车辆生成的任何工作单的方式来操作车辆100。例如，车辆可以定期地向服务器计算设备410报告其状态。如果车辆100上有任何需要服务的问题，则服务器计算设备410可以将车辆分派到停车场(即，将车辆发送到停车场)并生成工作单，该工作单将被发送给在停车场处的计算设备以允许操作员处理服务需求。这可以包括校准车辆100的传感器、加油(加气或加电)、换油、校正轮胎压力、冷却车辆或传感器、清洁(内部和/或外部)、软件更新、地图信息更新等。在一些示例中，计算设备可以被配置为将车辆保持在第三自动驾驶模式或防止车辆离开停车场，直到解决了车辆100的所有未完成的工作单为止。作为另一示例，一旦完成所有工作单，车辆100可以自动转换回第二自动驾驶模式(如果车辆先前在转换到第三自动驾驶模式之前处于该模式)，或者可以仅在操作员手动将车辆转换为其他模式之后这样做。

第三自动驾驶模式可以包括地理围栏方面，该地理围栏方面防止或限制了当车辆的当前位置不在停车场处或不在距离停车场预定距离之内或不在停车场内的特定位置时车辆100被服务的能力。在这方面，除非车辆100满足这些地理围栏要求，否则该第三自动驾驶模式可能不会自行激活或被配置指令禁止。换句话说，一旦车辆到达停车场，车辆100可以自动转换到第三自动驾驶模式。为了解决车辆100在不满足这些要求的位置需要服务的情况，操作员可以连接到车辆，并使用笔记本电脑或其他移动计算设备，直接连接到车辆的计算设备，以便转换车辆进入第三自动驾驶模式。

如上所述，计算设备110可以被配置为防止自动驾驶模式的“意外接合”或“意外脱离”。例如，可以经由从手动驾驶模式到第二自动驾驶模式、以及从第二自动驾驶模式到手动驾驶模式、或者简单地接合第二自动驾驶模式的配置指令将某些限制添加到模式转换。作为一个示例，当车辆100在手动驾驶模式下操作时，如果车辆100在行驶中，则可能不允许该系统转换到第二自动驾驶模式。这样做的请求将是无效的，就好像车辆100已经在行驶中一样，因为驾驶员将可用。类似地，如果车辆100处于尚未包括在车辆地图信息中或未充分绘制地图的区域中，则可以防止车辆转换为第一自动驾驶模式或第二自动驾驶模式。

在另一示例中，当以第二自动驾驶模式操作时，配置指令可以防止车辆100直接转换为第一自动驾驶模式。这在驾驶员实际上不能控制车辆100的情况下尤其重要。

作为另一示例，配置指令可以包括地理围栏特征。这些地理围栏特征可以由计算设备110使用以确定何时接合手动或自动驾驶模式或这些模式的特定配置。例如，车辆可能在车辆100处于停车场的预定距离内或在停车场内的特定位置处时仅进入第二或第三自动驾驶模式，而在其他任何地方，该车辆仅转换为手动或第二自动驾驶模式。类似地，如果车辆不在停车场的预定距离内或在停车场内的特定位置内，则车辆100可能不进入无人驾驶运输服务或第二自动驾驶模式的第二配置。

在没有特定类型的操作员或乘客输入(诸如，按下特定按钮或特定系列按钮)的情况下，配置指令还可以防止第一或第二自动驾驶模式的接合。例如，计算设备可能需要特定的按钮按下顺序才能进入第一、第二或第三自动驾驶模式。理想地，该顺序可以被选择为足够复杂，以避免未经授权的人有目的地或无意地控制车辆100，并且也足够简单和可预测，以使得操作员可以容易地执行。另一示例可以是在允许车辆100进入第二或第三自动驾驶模式之前要求特定的授权，诸如通过使用密码/代码和/或安全密钥在笔记本电脑上登录和/或使用硬件加密狗来插入车辆并且例如使用该顺序在允许车辆转换模式之前认证操作员。如果车辆100是个人的(而不是车队车辆)，则这尤其有用，并且可以用于确认车辆的所有者授权使用第二或第三自动驾驶模式。

在另一示例中，在从第二自动驾驶模式转换到手动驾驶模式或第二自动驾驶模式到手动驾驶模式之前，配置指令可能要求车辆100满足一系列要求，诸如开着车门停车、在地图信息的特定位置或区域、打开车门、最近校准的传感器、特定软件要求等。在这种转换过程中和转换之后保持车门打开可以防止车辆100移动，即通过使用驻车制动器。就这一点而言，在车辆100正在行驶时打开门可能导致车辆停止或停靠。类似地，如果车辆100的传感器在某个特定时间范围内(诸如在最近的100英里或更长或更短和/或在过去的24小时或更长或更短)被校准，则车辆可能只转换为第一或第二自动驾驶模式。另外，计算设备可以被配置为仅在确认相应的软件已经被低温印刷签名(crytpographically sign)之后仅转换到第一或第二自动驾驶模式。

配置指令还可以基于来自服务器计算设备410的指令来防止车辆100转换为第二或第三自动驾驶模式或离开停车场。例如，如果车辆100当前未被分派到特定的分阶段位置(以等待行程分派)或处于特定行程分派，计算设备可以防止车辆100离开停车场。在这方面，车辆100可以在停车场处于“保持模式”直到需要提供运输服务。换句话说，车辆100可以“拒绝”离开停车场，直到其被服务器计算设备410“投入服务”。该保持模式可以是第四配置或第二自动驾驶模式、第三自动驾驶模式的配置或地理围栏特征。这可以防止第三方访问或试图乘坐车辆100。

此外，前述示例中的任何示例可以一起使用。例如，当转换到第二或第三自动驾驶模式时，安全监控器可能需要接近特定的停车场、打开的门和特定的按钮按压顺序。

除上述之外，存储器130还可以存储用于安全监控器的指令，该安全监控器监控车辆的控制计算设备与其他系统之间的通信。安全监控器可以使用与在控制计算设备处的主车辆控制代码一起运行的辅代码库进行操作。安全监控器维护某些安全不变性。例如，这可以包括在第一自动驾驶模式中，所有致动器(减速、加速和转向)要么处于自动驾驶模式，要么不处于。这样可以确保任何致动器都有能力使整个系统返回手动驾驶模式。换句话说，当在第一自动驾驶模式下操作时，如果一个致动器转换为手动驾驶模式，则该功能将包括所有其他致动器和控制计算设备的整个系统转换为手动驾驶模式。

在另一示例中，当以第二自动驾驶模式操作时，安全监控器可以防止车辆100转换为手动或第一自动驾驶模式。这在驾驶员实际上不能控制车辆100的情况下尤其重要。安全监控器还可以防止车辆100在第一自动驾驶模式下采取特定操作，诸如可能会使驾驶员难以控制车辆的突然操作(掉头等)。通过检查这些条件，安全监控器可以操作以防止在自动驾驶模式期间不当进入或操作。

除了上述和附图中示出的操作之外，现在将描述各种操作。应当理解，不必以下面描述的精确顺序执行以下操作。而是，可以以不同的顺序或同时地处理各个步骤，并且还可以添加或省略步骤。

作为示例，如图6所示，车辆100在与地图信息200相对应的一部分道路600上以手动驾驶模式操作。例如，图6包括与车道210、212对应的车道610、612、对应于车道线220、222、230、232的车道线620、622、630、632、对应于具有入口242和出口244的停车场240的具有入口642和出口644的停车场640、对应于停车位250-254的停车位650-654、以及对应于维护区域260的维护区域660。

在该手动驾驶模式下，驾驶员能够在输入设备处控制车辆100的减速、加速和转向。在驾驶员控制这些输入设备时，来自计算设备110的任何命令都会被减速系统160、加速系统162和转向系统164的致动器忽略或无效。再次，因此，驾驶员可以确保自驾驶系统不会干扰车辆100的操作。

在某个时刻，驾驶员可能想要从手动驾驶模式转换到第一自动驾驶模式。这可以通过让驾驶员按下特定按钮、按下一系列按钮、使用操纵杆或变速杆控制等来实现。此外，车辆100还必须满足配置指令和/或安全监视器的任何转换要求或地理围栏要求。否则，配置指令和/或安全监控器可以防止转换到第一自动驾驶模式。一旦处于第一自动驾驶模式，计算设备110将根据存储器130的指令控制车辆100。此外，安全监控器可以连续地确认在第一自动驾驶模式中，减速系统160、加速系统162和转向系统164的所有致动器处于第一自动驾驶模式。如果任何致动器不处于第一自动驾驶模式下操作，则安全监控器可以将这些致动器转换为第一自动驾驶模式或将车辆100转换为手动驾驶模式作为安全预防措施。

如上所述，来自用户输入设备的命令被给予超过来自计算设备110的命令的优先级。这样，驾驶员能够通过使用车辆的输入设备中的任何一个将车辆100转换回手动驾驶模式。再次，通过控制计算设备和致动器两者来向驾驶员确保驾驶员输入将优先于控制计算设备的输入。

驾驶员可以选择以各种配置操作第一自动驾驶模式。当处于第一配置中时，车辆100可以在由地图信息定义的特定区域中以全自动驾驶模式操作，然而在其他地方以半自动驾驶模式操作。在第二配置中，驾驶员可以使用诸如一组按钮或旋钮的用户输入设备来增加车辆100转换到手动驾驶模式的灵敏度。就这一点而言，驾驶员可以改变车辆100从第一自动驾驶模式转换到手动驾驶模式所需的方向盘上的抓握力的量、方向盘的位置的改变量、加速器踏板的力的量或位置的改变、制动踏板的力的量或位置的改变等。

驾驶员还可以选择在第一自动驾驶模式的第三配置下操作车辆100，以便测试车辆在第一自动驾驶模式下的操作。当转换到第二自动驾驶模式的第三配置时，可以在控制计算设备110以及减速系统160、加速系统162和转向系统164的致动器两者处发生改变。类似地，当驾驶员想要如上所述转换回手动驾驶模式时，该转换可以再次发生在控制计算设备110以及减速系统160、加速系统162和转向系统164的致动器两者处。这样，来自控制计算设备的不适当的命令被无效并被忽略。

当在第一自动驾驶模式下操作车辆100时，驾驶员可能无法转换到第二自动驾驶模式。配置指令、安全监控器或两者均可能禁止任何此类请求。

为了在第二自动驾驶模式下操作车辆100，车辆还必须满足配置指令和/或安全监控器的任何转换要求或地理围栏要求。使用以上示例，在操作员执行一系列按钮按压以激活第二自动驾驶模式时，车辆100必须是停止的、车门打开且在停车场位置内。在这方面，如果车辆如图6所示正在行驶，则车辆100不能转换到第二自动驾驶模式，配置指令和/或安全监控器可以防止转换到第一自动驾驶模式。然而，在图7的示例中，车辆100位于停车场640的停车位650内，其中驾驶员门360示出为处于打开位置。这样，在执行适当的一系列按钮按压时，操作员可以将车辆100转换为第二自动驾驶模式。

一旦处于第二自动驾驶模式，计算设备110将根据存储器130的指令控制车辆100。此外，安全监控器可以连续地确认在第二自动驾驶模式下减速系统160、加速系统162和转向系统164的所有致动器都处于第二自动驾驶模式。如果任何一个致动器不处于第二自动驾驶模式下操作，则安全监控器可以将这些致动器转换为第二自动驾驶模式，或者使车辆100立即停止。这也可以防止车辆100从第二自动驾驶模式转换到手动驾驶模式。

当处于第二自动驾驶模式时，减速系统160、加速系统162以及转向系统164的致动器和计算设备110均经由配置指令进行配置，以限制人为输入和转换到手动驾驶模式的影响，以便确保乘客和车辆100的安全。在这方面，可能永远不允许车辆100的乘客将车辆从第二自动驾驶模式直接转换到第一自动驾驶模式。

操作员还可以选择用于第二自动驾驶模式的配置。在一个实例中，操作员可以使用如上所述的笔记本电脑或其他设备来选择第一或第二配置，以如上所述向乘客或运输服务的用户提供运输服务。操作员还可以选择用于测试车辆100的第三配置，该配置提供使用“紧急停止”按钮在出现问题时立即停止车辆。例如，操作员可以加载某些文件、删除某些文件、运行某些命令等，或使用用户界面简单地选择或启动不同的配置。

在某些情况下，车辆100可能需要维护或其他服务。在这方面，车辆可以转换到第三自动驾驶模式。这可能在车辆100接近或进入停车场(或停车场内的特定位置)时发生，或者当操作员使用直接连接到计算设备110的笔记本电脑或其他移动计算设备“手动地”将车辆转换为第三自动驾驶模式时发生。例如，转到图8的示例，当车辆经由入口642进入停车场640时，车辆100可以自动转换到第三自动驾驶模式。在另一示例中，当车辆停放在停车场的停车位(诸如，如图7所示的停车位650)时，车辆100可以自动转换到第三自动驾驶模式。在又一示例中，如图9所示，当车辆进入或停在维护区域660内时，车辆100可以自动转换为第三自动驾驶模式。可替代地，当在图7-9的示例的任何位置中时，操作员可能能够将车辆转换为第三自动驾驶模式。类似地，如果车辆需要维护并停在非停车场位置，例如，如图6所示，如果车辆100停止并定位在车道610中，则操作员可以利用移动计算设备直接连接到计算设备110装置以便将车辆转换到第三自动驾驶模式。当处于第三自动驾驶模式时，计算设备110还可以控制车辆100，以便允许根据车辆的任何未完成的工作单来服务车辆。

图10是可以由一个或多个计算设备的一个或多个处理器(例如计算设备110的一个或多个处理器120)执行的上述某些方面的示例流程图1000。例如，在块1002处，处理器120可以接收将车辆100从第一模式(诸如手动驾驶模式或自动驾驶模式之一)转换到第二模式(诸如手动驾驶模式或自动驾驶模式之一)的请求。这可以由使用用户输入设备的驾驶员、在停车场或某个其他位置的操作员，通过辅助代码库等实现。处理器120然后在块1004处可以确定是否满足任何特定的转换要求，诸如车辆的位置、一系列按钮按压、车辆要求(车辆是静止还是运动、门是否打开等)等。如果否，则在块1006处，处理器120可以继续以第一模式操作车辆直到在块1002处接收到另一个请求。如果是，则在块1008处可以将车辆转换到第二模式或第二模式的特定配置。同时，车辆(和/或连接到车辆的笔记本电脑或其他设备)可以显示通知，该通知指示当前模式和/或该模式的配置，和/或向新模式或配置的转换是否成功。然后，在块1010处，可以由处理器120以第二模式操作车辆。

除非另有说明，否则前述替代示例不是互相排斥的，而是可以以各种组合实现以实现独特的优点。由于可以在不背离权利要求所限定的主题的情况下利用以上讨论的特征的这些和其他变形以及组合，因此，对实施方式的前述描述应通过说明的方式而不是通过由权利要求限定的主题的方式进行。另外，在此描述的示例的提供以及用短语表达为“诸如”、“包括”等的用语不应被解释为将权利要求的主题限制于特定示例；相反，这些示例仅旨在说明许多可能的实施例之一。此外，在不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

一个或多个控制计算设备，被配置为向车辆的一个或多个致动器发送命令，以便控制所述车辆的减速、加速和转向，并且其中，所述车辆包括一个或多个用户输入设备，用于允许驾驶员控制所述一个或多个致动器，以便控制所述车辆的减速、加速和转向；

其中，所述一个或多个控制计算设备被配置为允许所述车辆以以下方式操作所述车辆：

手动驾驶模式，其中操作员控制所述车辆的转向、制动和加速；

第一自动驾驶模式，其中所述一个或多个控制计算设备被配置为发送所述命令以控制所述一个或多个致动器，并且其中，来自所述一个或多个用户输入设备的输入优先于所述命令；以及

第二自动驾驶模式，其中所述一个或多个控制计算设备被配置为发送所述命令以控制所述一个或多个致动器，并且其中，来自所述命令的输入优先于来自所述一个或多个用户输入设备的输入。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为使得所述第一自动驾驶模式包括与所述第二自动驾驶模式不同的进入要求。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为当所述车辆行驶时防止从所述手动驾驶模式转换到所述第二自动驾驶模式。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为使得所述第一自动驾驶模式与所述第二自动驾驶模式相比包括用于转换到所述手动驾驶模式的不同要求。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为当所述一个或多个致动器中的任何一个以所述手动驾驶模式操作时，从所述第一自动驾驶模式转换为所述手动驾驶模式。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为使得当所述一个或多个致动器中的任何一个以所述手动驾驶模式操作时，所述命令被忽略。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述一个或多个致动器包括：减速致动器，被配置为使所述车辆减速；加速致动器，被配置为使所述车辆加速；以及转向致动器，被配置为改变所述车辆的朝向。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为防止从所述第一自动驾驶模式到所述第二自动驾驶模式的直接转换。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为防止从所述第二自动驾驶模式到所述第一自动驾驶模式的直接转换。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为以第三自动驾驶模式操作所述车辆，所述第三自动驾驶模式允许对所述车辆进行服务。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为基于所述车辆相对于停车场位置的当前位置以所述第三自动驾驶模式操作所述车辆。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为基于所述车辆是否在所述停车场位置内的特定位置而以所述第三自动驾驶模式操作所述车辆。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为当所述车辆到达所述停车场位置时将所述车辆自动地转换为所述第三自动驾驶模式。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为防止所述车辆离开所述停车场位置，直到所述一个或多个计算设备从调度服务器计算设备接收到指示需要所述车辆来提供运输服务的指令为止。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为以所述第二自动驾驶模式的第一配置来操作所述车辆，其中，所述车辆向乘客提供运输服务。

16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为以所述第二自动驾驶模式的第二配置来操作所述车辆，其中，所述车辆使用由所述车辆的当前状态定义的限制来提供运输服务。

17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算设备被配置为仅当所述车辆的门打开时才允许转换为所述第二自动驾驶模式。

18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述手动驾驶模式被配置为使得来自所述一个或多个控制计算设备的命令被所述一个或多个致动器无效并且被忽略。

19.根据权利要求1所述的系统，还包括所述一个或多个用户输入设备。

20.根据权利要求1所述的系统，还包括所述车辆。

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