CN111267855A - 用于控制自动驾驶车辆的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种自动驾驶车辆包括致动器、传感器和控制器，该控制器被配置为在自动驾驶模式下选择性地控制该致动器。该控制器被配置为，根据来自传感器的信号识别靠近当前行驶车道的相邻行驶车道。该控制器被配置为从非瞬态数据存储器获取当前车道偏好值和相邻车道偏好值。该控制器被配置为计算车辆外部的目标物体的相对位置和相对速度。该控制器被配置为计算当前行驶车道的当前车道权重值和相邻行驶车道的相邻车道权重值。该控制器被配置为，响应于当前车道权重值超过相邻车道权重值，自动控制致动器，以执行从当前行驶车道向相邻行驶车道的车道变换操作。
Description
技术领域
本公开涉及由自动驾驶系统控制的车辆，尤其涉及在驾驶循环期间自动控制车辆转向、加速和制动而无需人为干预的车辆。
背景技术
现代车辆的操作变得越来越自动化，也就是说，越来越不需要太多驾驶员的干预也能够提供驾驶控制。车辆自动化已被分为从零到五的数字级别，零对应于完全人为控制而没有自动化，五对应于没有人为控制的完全自动化。各种自动驾驶辅助系统，例如巡航控制、自适应巡航控制和停车辅助系统，对应较低的自动化水平，而真正的“无人驾驶”车辆对应更高的自动化水平。
发明内容
本公开提供一种自动驾驶车辆，包括：至少一个致动器，被配置为控制车辆转向、换档、加速或制动；至少一个传感器，被配置为提供指示车辆外部特征的信号；以及与非瞬态数据存储器通信的控制器。该控制器被配置为在自动驾驶模式下选择性地控制至少一个致动器。该控制器进一步被配置为根据来自至少一个传感器的信号识别靠近自动驾驶车辆当前行驶车道的相邻行驶车道。该控制器也被配置为获取与当前行驶车道相关联的当前车道偏好值和与相邻行驶车道相关联的相邻车道偏好值。该当前车道偏好值和该相邻车道偏好值均为存储在非瞬态数据存储器中的校准值。该控制器进一步被配置为计算位于车辆外部的目标物体的相对位置和相对速度。该控制器进一步被配置为，根据当前车道偏好值、相邻车道偏好值、目标物体的相对位置以及目标物体的相对速度计算当前行驶车道的当前车道权重值和相邻行驶车道的相邻车道权重值。该控制器进一步被配置为，响应于相邻车道权重值超过当前车道权重值时以及控制器在自动驾驶模式下控制至少一个致动器，自动控制至少一个致动器，以执行从当前行驶车道到相邻行驶车道的车道变换操作。
在示例性实施方案中，相邻行驶车道位于当前行驶车道的乘客侧，并且相邻车道偏好值超过当前车道偏好值。
在示例性实施方案中，相邻行驶车道位于当前行驶车道的乘客侧，并且，响应于目标物体包括紧急车辆，相邻车道权重值超过当前车道权重值时。
在示例性实施方案中，该控制器进一步被配置为根据来自至少一个传感器的信号识别靠近当前行驶车道的第二相邻行驶车道，并获取与该第二相邻行驶车道相关联的第二相邻车道偏好值。该第二相邻车道偏好值为存储在非瞬态数据存储器中的校准值。该控制器还被配置为，根据该第二相邻车道偏好值计算第二相邻行驶车道的第二相邻车道权重值，并且，响应于第二相邻车道权重值超过当前车道权重值以及控制器在自动驾驶模式下控制至少一个致动器，自动控制至少一个致动器，以执行从当前行驶车道到第二相邻行驶车道的车道变换操作。
在示例性实施方案中，目标物体位于相邻行驶车道中，并且，该控制器进一步被配置为，根据该目标物体的相对位置和相对速度计算相邻车道交通密度参数。在这些实施方案中，均根据相邻车道交通密度参数计算相邻车道权重值。该控制器可进一步被配置为计算位于车辆外部的第二目标物体的第二相对位置和第二相对速度，该第二目标物体位于相邻行驶车道中，并且，根据该第二相对位置和第二相对速度计算该交通密度参数。
在示例性实施方案中，该目标物体位于当前行驶车道中，并且，根据该目标物体的相对位置和相对速度计算当前车道权重值。该目标物体可位于车辆前方。
本公开提供一种用于控制车辆的方法，包括为车辆提供：至少一个致动器，该致动器被配置为控制车辆转向、换档、加速或制动；至少一个传感器，该传感器被配置为指示车辆外部的特征提供信号；以及与非瞬态数据存储器通信的控制器。该控制器被配置为在自动驾驶模式下选择性地控制至少一个致动器。该方法还包括：该控制器根据来自至少一个传感器的信号识别靠近自动驾驶车辆当前行驶车道的相邻行驶车道。该方法还包括：该控制器获取与当前行驶车道相关联的当前车道偏好值和与相邻行驶车道相关联的相邻车道偏好值。该当前车道偏好值和该相邻车道偏好值均为存储在非瞬态数据存储器中的校准值。该方法还包括：该控制器计算位于车辆外部的目标物体的相对位置和相对速度。该方法还包括：该控制器根据当前车道偏好值、相邻车道偏好值、目标物体的相对位置以及目标物体的相对速度计算当前行驶车道的当前车道权重值和相邻行驶车道的相邻车道权重值。该方法还包括：在相邻车道权重值超过当前车道权重值时，该控制器在自动驾驶模式下控制至少一个致动器，自动控制至少一个致动器，以执行从当前行驶车道到相邻行驶车道的车道变换操作。
在示例性实施方案中，该方法还包括为车辆提供具有驾驶员侧和乘客侧的车身。相邻行驶车道位于当前行驶车道的乘客侧，并且相邻车道偏好值超过当前车道偏好值。
在示例性实施方案中，该方法还包括为车辆提供具有驾驶员侧和乘客侧的车身。相邻行驶车道位于当前行驶车道的乘客侧，并且，响应于目标物体包括紧急车辆，相邻车道权重超过当前车道权重。
在示例性实施方案中，该方法还包括：控制器根据来自至少一个传感器的信号识别靠近当前行驶车道的第二相邻行驶车道。该方法还包括：该控制器获取与第二相邻行驶车道相关联的第二相邻车道偏好值。该第二相邻车道偏好值为存储在非瞬态数据存储器中的校准值。该方法还包括：根据该第二相邻车道偏好值计算该第二相邻行驶车道的第二相邻车道权重值。该方法还包括：响应于第二相邻车道权重值超过当前车道权重值以及控制器在自动驾驶模式下控制至少一个致动器，自动控制至少一个致动器，以执行从当前行驶车道到第二相邻行驶车道的车道变换操作。
在示例性实施方案中，目标物体位于相邻行驶车道上。在示例性实施方案中，该方法还包括：控制器根据目标物体的相对位置和相对速度计算相邻车道交通密度参数。根据该相邻车道交通密度参数计算相邻车道权重值。在这些实施方案中，该方法还可以包括：该控制器计算位于车辆外部的第二目标物体的第二相对位置和第二相对速度。该第二物体位于相邻行驶车道中，并且还可以根据该第二相对位置和第二相对速度计算该交通密度参数。
在示例性实施方案中，目标物体位于当前行驶车道中，并且，根据该目标物体的相对位置和相对速度计算当前车道权重值。该目标物体可位于车辆前方。
本公开的实施方案提供了一些优点。例如，本公开提供了一种用于控制自动驾驶车辆的系统和方法，以自主确定是否期望变换车道，如果是，则进行车道变换。
结合以下附图对优选实施方案的详细描述，本公开的上述其它优点和特征将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本公开实施方案提供的包括自动控制车辆的通信系统的示意图；
图2是根据本公开实施方案提供的用于车辆的自动驾驶系统(ADS)的示意性框图；
图3是根据本发明第一实施方案提供的用于控制车辆的方法的流程图；以及
图4是根据本公开实施方案提供的车辆说明图。
具体实施方式
以下描述了本公开的实施方案。然而，应该理解的是，所公开的实施方案仅仅是示例性的，并且其它实施方案也能采用各种替代形式。这些附图不一定按比例显示，某些特征可能会被放大或缩小，以显示特定组件的细节。因此，本公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是代表性的。参考任何一个附图示出和描述的各种特征可与一个或多个其它附图中示出的特征结合，以产生未明确示出或描述的实施方案。所示特征的结合提供了典型应用的代表性实施方案。然而，对于特定应用或实施方式，可按需要根据本公开的实施方案对所示特征进行各种组合和修改。
图1示意性地示出了包括用于自动驾驶车辆12的移动车辆通信控制系统10的操作环境。该自动驾驶车辆12可以称为主车辆。用于主车辆12的通信控制系统10通常包括一个或多个无线载波系统60、陆地通信网络62、计算机64以及移动设备57(例如，智能电话和远程访问中心78)。
如图1所示，主车辆12在所示实施方案中被描述为客车，但是应当理解的是，也能使用任何包括摩托车、卡车、运动型多用途车(sport utility vehicles，简称为SUV)、休闲车(recreational vehicles，简称为RV)、船舶以及飞机等在内的其它交通工具。主车辆12包括推进系统13，在各种实施方案中，推进系统13可包括内燃机、诸如牵引电动机的电机和/或燃料电池推进系统。
该主车辆12还包括变速器14，被配置为根据可选择速比将来自该推进系统13的动力传递到多个车轮15上。根据各种实施方案，该变速器14可包括有级自动变速器、无级变速器或其它合适的变速器。主车辆12还包括车轮制动器17，该车轮制动器17被配置为车轮15提供制动扭矩。在各种实施方案中，该车轮制动器17可包括摩擦制动器、再生制动系统(例如，电机)，和/或其它合适的制动系统。
该主车辆12还包括转向系统16。虽然出于说明目的而将其描述为包括方向盘，但在本公开的范围内设想的一些实施方案中，该转向系统16可以不包括方向盘。
主车辆12包括无线通信系统28，被配置为与其它车辆(“V2V”)和/或基础设施(“V2I”)无线通信。在示例性实施方案中，无线通信系统28被配置为通过专用短程通信(dedicated short-range communications，简称为DSRC)信道进行通信。DSRC信道是指专为汽车应用而设计的单向或双向短程至中程无线通信信道以及对应的一组协议和标准。然而，被配置为根据附加或替代无线通信标准(例如IEEE802.11和蜂窝数据通信)进行通信的无线通信系统也被认为在本公开的范围内。
推进系统13、变速器14、转向系统16以及车轮制动器17均与至少一个控制器22通信或受其支配。虽然为了说明的目的描述为单个单元，但控制器22另外可包括一个或多个其它控制器，均统称为“控制器”。控制器22可包括与各种类型的计算机可读存储设备或介质通信的微处理器或中央处理单元(central processing unit，简称为CPU)。计算机可读存储设备或介质可包括例如只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random-access memory，简称为RAM)和保活存储器(keep-alive memory，KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是持久性或非易失性存储器，可用于在CPU断电时存储各种操作变量。计算机可读存储设备或介质可使用许多已知存储器设备中的任何一种来实现，例如，可编程只读存储器(programmable read-only memory，简称为PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable readonly memory，简称为EPROM)、电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，简称为EEPROM)、闪存或任何其它能够存储数据的电子、磁性、光学或组合存储器装置，其中一些存储器设备作为可执行指令的代表，由控制器22控制，用于控制车辆。
控制器22包括自动驾驶系统(automated driving system，简称为ADS)24，用于自动控制车辆中的各种致动器。在示例性实施方案中，自动驾驶系统24也被称为三级自动化系统。该三级自动化系统表示“条件自动化”，指的是由自动驾驶系统以特定驾驶模式并且期望人工操作员对干预请求做出适当响应来执行动态驾驶任务的所有方面。
本公开提供的其它实施方案可以结合所谓的一级或二级自动化系统来实现。一级自动化系统表示“驾驶员辅助”，指的是由驾驶员辅助系统使用驾驶环境信息以特定模式执行转向或加速，并期望操作员执行动态驾驶任务的所有剩余部分。二级自动化系统表示“部分自动化”，指的是由一个或多个驾驶员辅助系统使用驾驶环境信息以特定模式进行转向和加速，并期望人工操作员执行动态驾驶任务的所有剩余部分。
本公开提供的其它实施方案也可以结合所谓的四级或五级自动化系统来实现。四级自动化系统表示“高度自动化”，指的是,即使人工操作员没有对干预请求做出适当响应，仍由自动驾驶系统以特定模式执行动态驾驶任务的所有方面。五级自动化系统表示“完全自动化”，指的是在所有道路和环境条件下由自动驾驶系统全职执行动态驾驶任务的所有方面，其中道路和环境条件可由人类驾驶员管理。
在示例性实施方案中，自动驾驶系统24被配置为控制推进系统13、变速器14、转向系统16和车轮制动器17，以分别控制车辆加速、转向和制动，而不需要通过多个致动器30进行人为干预以响应来自多个传感器26的输入，多个传感器26可以包括GPS、雷达、激光雷达、光学相机、热像仪、超声波传感器、和/或其它适当的传感器。
图1示出了可以与主车辆12的无线通信系统28通信的几台网络设备。移动设备57是能够通过无线通信系统28与主车辆12通信的其中一台网络设备。该移动设备57能够包括：计算机处理能力；能够使用短程无线协议传送通信信号58的收发器；以及可视智能电话显示器59。计算机处理能力包括可编程设备形式的微处理器，该微处理器包括一个或多个存储于内部存储器结构中并用于接收二进制输入以创建二进制输出的指令。在一些实施方案中，移动设备57包括GPS模块，该GPS模块能够从GPS卫星68接收信号并根据那些信号产生GPS坐标。在本文描述的其它实施方案中，移动设备57包括蜂窝通信功能，使得移动设备57使用一个或多个蜂窝通信协议在无线载波系统60上执行语音和/或数据通信。可视智能电话显示器59还可以包括触摸屏图形用户界面。
优选地，无线载波系统60是蜂窝电话系统，其包括多个手机信号塔70(图中仅示出一个)、一个或多个移动交换中心(mobile switching centers，简称为MSCs)72、以及连接无线载波系统60与陆地通信网络62所需的任何其它网络组件。每个手机信号塔70包括发送和接收天线以及基站，来自不同手机信号塔的基站直接或通过中间设备(例如，基站控制器)连接到移动交换中心72上。无线载波系统60能够实现任何合适的通信技术，包括模拟技术(例如，AMPS)，或诸如CDMA(例如，CDMA2000)或GSM/GPRS的数字技术。可以设置其它手机信号塔/基站/移动交换中心，并且可以与无线载波系统60一起使用。例如，基站和手机信号塔可以共同位于同一站点或者可以彼此远程定位。每个基站负责单个手机信号塔，或者单个基站服务于各种手机信号塔，或者各种基站可以耦合到单个移动交换中心上，以上仅列举了几个可能的布置方式。
除了使用无线载波系统60之外，能够使用卫星通信形式的第二无线载波系统来实现与主车辆12的单向或双向通信。这可以使用一个或多个通信卫星66和上行发射台67来完成与主车辆12的单向或双向通信。单向通信可以包括，例如卫星无线电服务，其中，由发射台67接收节目内容(如新闻、音乐等)，打包上传，然后发送到卫星66上，卫星66向用户广播节目。双向通信可以包括，例如使用卫星66来转播主车辆12和上行发射台67之间的电话通信的卫星电话服务。除了无线载波系统60之外，可以使用卫星电话代替无线载波系统60。
陆地通信网络62可以是连接到一个或多个陆线电话的传统陆基电信网络，并且将无线载波系统60连接到远程访问中心78上。例如，陆地通信网络62可以包括公共交换电话网络(public switched telephone network，简称为PSTN)，例如用于提供硬连线电话，分组交换数据通信和互联网基础设施。陆地通信网络62的一段或多段可以通过使用标准有线网络、光纤或其它光网络、有线网络、输电线、诸如无线局域网(wireless local areanetworks，简称为WLAN)的其它无线网络、或提供宽带无线接入(broadband wirelessaccess，简称为BWA)的网络或其任何组合来实现。此外，远程访问中心78不需要通过陆地通信网络62连接，而是可以包括无线电话设备，使得它可以直接与无线网络通信(例如，无线载波系统60)。
虽然在图1中，计算机64示出为单台设备，但计算机64可包括能通过私人或公共网络(例如，互联网)访问的多台计算机。每台计算机64可用于一个或多个用途。在示例性实施方案中，计算机64可以被配置为网络服务器，其可由主车辆12通过无线通信系统28和无线载波系统60进行访问。其它的计算机64可以包括，例如服务中心计算机，能够通过无线通信系统28或第三方存储库从车辆上传诊断信息和其它车辆数据，或从服务中心计算机获取车辆数据或其它信息(例如，无论是通过与主车辆12、远程访问中心78、移动设备57还是通过一些组合进行通信)。计算机64可以维护可搜索的数据库和数据库管理系统，该数据库管理系统允许输入、删除和修改数据，以及接收在数据库内定位数据的请求。计算机64还能用于提供诸如DNS服务之类的互联网连接，或用作使用DHCP或其它合适的协议向主车辆12分配IP地址的网络地址服务器。计算机64可与至少一个除主车辆12以外的补充车辆通信，主车辆12和任何补充车辆可以统称为车队。
如图2所示，自动驾驶系统24包括多个不同的系统，包括至少一个感知系统32，用于确定车辆附近检测到的特征或物体的存在、位置、分类和路径。感知系统32被配置为从各种传感器(例如图1所示的传感器26)接收输入，并合成和处理传感器输入以产生参数，该参数用作自动驾驶系统24的其它控制算法的输入。
感知系统32包括传感器融合和预处理模块34，其处理和合成来自各种传感器26的传感器数据27。传感器融合和预处理模块34对传感器数据27进行校准，包括但不限于，激光雷达到激光雷达校准，相机到激光雷达校准，激光雷达到底盘校准，以及激光雷达光束强度校准。传感器融合和预处理模块34输出预处理的传感器输出35。
分类和分段模块36接收预处理的传感器输出35并执行物体分类、图像分类、交通灯分类、物体分段、地面分段以及物体跟踪过程。物体分类包括但不限于识别和分类周围环境中的物体，包括交通信号和标志的识别和分类、雷达融合并跟踪以考虑传感器的放置和视野(field of view，简称为FOV)，以及通过激光雷达融合退回误报，以消除城市环境中存在的许多误报，例如井盖、桥梁、架空树木或灯杆，以及具有高雷达截面的其它障碍物，不过这些障碍物不影响车辆沿路正常行驶。由分类和分段模块36执行的附加物体分类和跟踪过程包括但不限于自由空间检测和高级跟踪，其通过雷达轨道、激光雷达分段、激光雷达分类、图像分类、物体形状拟合模型、语义信息、运动预测、栅格地图、静态障碍物地图和其它来源融合数据，以产生高质量的物体轨迹。分类和分段模块36还对交通控制设备进行分类，以及对交通控制设备与车道关联和交通控制设备行为模型进行融合。分类和分段模块36产生物体分类和包括物体标识信息的分段输出37。
定位和映射模块40使用物体分类和分段输出37来计算参数，包括但不限于在典型的具有挑战性的驾驶场景中，对主车辆12的位置和取向进行估算。这些具有挑战性的驾驶场景包括但不限于具有许多汽车(例如，密集交通)的动态环境、具有大型障碍物的环境(例如，道路施工或建筑工地)、丘陵、多车道道路、单车道道路、各种道路标记和建筑物或缺乏建筑物的路段(例如，住宅区和商业区)、以及桥梁和立交桥(车辆当前路段的上方和下方)。
定位和映射模块40也包括，由于在操作期间由主车辆12使用车载映射功能获得的扩展地图区域而收集的新数据，以及通过无线通信系统28“推送”到主车辆12的映射数据。定位和映射模块40使用新信息(例如，新车道标记、新建筑结构、建筑区域的添加或移除等)更新先前的映射数据，同时保持未受影响的地图区域不被修改。可以生成或更新的映射数据的示例包括但不限于屈服线分类、车道边界生成、车道连接、次要和主要道路的分类、左转弯和右转弯的分类以及交叉车道创建。定位和映射模块40产生定位和映射输出41，其包括主车辆12相对于检测到的障碍物和道路特征的位置和取向。
车辆测距模块46从车辆传感器26接收数据27并产生车辆测距输出47，该车辆测距输出47包括例如车辆航向和速度信息。绝对定位模块42接收定位和映射输出41和车辆测距信息47，并产生车辆位置输出43，该车辆位置输出43用于如下的单独计算中。
物体预测模块38使用物体分类和分段输出37来产生参数，包括但不限于检测到的障碍物相对于车辆的位置，检测到的障碍物相对于车辆的预测路径，以及交通车道相对于车辆的位置和取向。关于物体的预测路径(包括行人、周围车辆和其它移动物体)的数据被作为物体预测输出39输出，并在如下的单独计算中使用。
自动驾驶系统24还包括观察模块44和解释模块48。该观察模块44产生由该解释模块48接收的观察输出45。该观察模块44和该解释模块48允许远程访问中心78获取。该解释模块48产生解释输出49，其包括由远程访问中心78提供的附加输入(如有)。
路径规划模块50处理和合成从在线数据库或远程访问中心78接收的物体预测输出39、解释输出49以及附加路由信息79，以便在遵守交通法规和避免任何检测到的障碍物的同时，确定待跟踪的车辆路径，以维护在预期路线上的车辆。路径规划模块50采用一种算法，该算法被配置为避开车辆附近的任何检测到的障碍物，维护当前交通车道的车辆，以及维护在期望路线上的车辆。路径规划模块50输出车辆路径信息作为路径规划输出51。该路径规划输出51包括基于车辆路线的命令车辆路径、相对于路线的车辆位置、交通车道的位置和取向，以及任何检测到的障碍物的存在和路径。
第一控制模块52处理并合成路径规划输出51和车辆位置输出43，以产生第一控制输出53。第一控制模块52还包括由远程访问中心78在车辆远程接管操作模式下提供的附加路由信息79。
车辆控制模块54接收第一控制输出53，以及从车辆测距模块46接收的速度和航向信息47，并产生车辆控制输出55。该车辆控制输出55包括一组致动器命令，以实现来自车辆控制模块54的命令路径，包括但不限于转向命令、换档命令、减速命令和制动命令。
车辆控制输出55被传递到致动器30。在示例性实施方案中，该致动器30包括转向控制、换档控制、减速控制以及制动控制。例如，转向控制可以控制如图1所示的转向系统16。例如，换档控制可以控制如图1所示的变速器14。例如，减速控制可以控制如图1所示的推进系统13。例如，制动控制可以控制如图1所示的车轮制动器17。
在更高级别的自动驾驶车辆中，例如，自动驾驶系统24是三级到五级自动驾驶系统，则预计自动驾驶系统24在各种情况下能自主地变换车道。因此，有望限定一种方法，自动驾驶系统24能够通过这种方法确定车道变换是否合适以及何时变换车道。
现在参考图3，以流程图的形式示出了本公开提供的一种用于控制车辆的方法。尽管出于示例性的目的结合图1和图2中示出的车辆12描述该方法，但是在其它实施方案中，该方法可以在具有其它配置的车辆中实现。此外，可变参数的任何名称和数值仅仅是示例性的。在示例性实施方案中，该方法可以由控制器22根据来自一个或多个传感器26的信号来执行。该方法开始于框100，其中自动驾驶系统24控制车辆12的致动器30，在自动驾驶模式中，车辆12以下可称为主车辆。
如框102所示，初始化车道偏好值。在示例性实施方案中，车道偏好值包括与车辆12的当前行驶车道相关联的第一偏好值，与返回车道相关联的第二偏好值，与驾驶员车道请求相关联的第三偏好值，以及与导航路线请求相关联的第四偏好值。返回车道是指在当前行驶车道之前主车辆占的最近车道。驾驶员车道请求是指根据驾驶员对车道偏好的表达而识别的车道，例如，激活转弯信号或其它车道变换请求。导航路线请求是指根据期望的车辆路线优选的车道，例如，由路径规划模块50确定的车道。偏好值是指分配给可用行驶车道的权重参数。在第一实施方案中，偏好值是主车辆12的制造商提供的固定值。作为非限制性示例，第一偏好值可能小于第二偏好值，第二偏好值可能小于第三偏好值，以及第三偏好值可能小于第四偏好值。在这样的实施方案中，第一偏好值CurrentLanePreference可以设置为5，第二偏好值ReturnLanePreference可以设置为20，第三偏好值DriverRequestLC可以设置为30，以及第四偏好值RouteRequestLC可以设置为40。在替代实施方案中，偏好值可根据车辆12的乘员的偏好而改变。这些乘员偏好可以以某种形式存储(例如，存储在非瞬态数据存储器中的用户配置文件中)。
如操作104所示，确定是否存在一个或多个相邻车道以及这些相邻车道的位置。相邻车道是指位于主车辆12的当前行驶车道附近的可行驶车道。参考图4，主车辆12定位在当前行驶车道80中。在该示例性配置中，第一相邻车道82定位到主车辆12的驾驶员侧，以及第二相邻车道84定位到主车辆12的乘客侧。
如框106所示，响应于操作104的肯定判定，针对相邻车道计算偏好值。在示例性实施方案中，偏好值包括驾驶员侧相邻车道的驾驶员侧偏好值和乘客侧相邻车道的乘客侧偏好值。在这样的实施方案中，乘客侧偏好值可能大于驾驶员侧偏好值。在这样的实施方案中，乘客侧偏好值LtLnExistsPreference可以设置为10，以及驾驶员侧偏好值RtLnExistsPreference可以设置为5。算法因此可以将车辆控制偏向乘客侧，从而将驾驶员侧相邻车道定为超车道。
此后，控制前进到操作108。响应于操作104的否定判定，不需修改偏好值即可前进到操作108。在替代实施方案中，响应于操作104的否定判定，乘客侧和驾驶员侧偏好值可以设置为大的负数，例如，–1000。
如操作108所示，判定前车是否在当前行驶车道中。前车是指位于当前行驶车道中的主车辆12附近和前方的车辆。参考图4，前车86定位在主车辆12前方的当前行驶车道80中。
如框110所示，响应于操作108的否定判定，计算前车的相对速度VehicleDV以及提前时间VehicleAheadTime。相对速度是指主车辆12和前车(例如，图4示出的前车86)之间的速度差。提前时间是指经过一个位置的前车与经过相同位置的主车辆12之间的经过时间。
此后，控制前进到操作112。同样，响应于操作108的否定判定，控制前进到操作112。在替代实施方案中，响应于操作108的否定判定，相对速度VehicleDV可以设为0。
如操作112所示，判定是否存在一个或多个相邻车道车辆以及这些车辆的位置。相邻车道车辆是指靠近主车辆12(例如，在主车辆12的80米范围内)并且位于相邻车道的车辆。参考图4，第一相邻车道车辆88位于驾驶员侧相邻车道82中，并且第二相邻车道车辆90位于乘客侧相邻车道84中。
如框114所示，响应于操作112的肯定判定，计算相邻车道车辆的相对速度。相对速度是指主车辆12与相邻车道车辆(例如，图4示出的第一和第二相邻车道车辆88和90)之间的速度差。相对速度可称为LeftLaneDV，表示主车辆12和驾驶员侧相邻车道车辆之间的速度差，以及可称为RightLaneDV，表示主车辆12和乘客侧相邻车道车辆之间的速度差。
此后，控制前进到操作116。同样，响应于操作112的否定判定，控制前进到操作116。在替代实施方案中，响应于操作112的否定判定，相对速度LeftLaneDV和RightLaneDV可设为0。
如框116所示，对于每个相邻车道，计算相邻车道交通密度参数。在示例性实施方案中，相邻车道交通密度参数是根据相对速度和离相邻车道中每个检测到的相邻车道车辆的距离计算的。在示例性实施方案中，驾驶员侧交通密度参数LeftLaneTrafficDensity可响应于驾驶员侧存在多个相邻车道车辆而设为相对较大的负数(例如，–20)，响应于驾驶员侧存在单个相邻车道车辆而设为相对较小的负数(例如，–5)，否则设为0。可以同样地设置乘客侧交通密度参数RightLaneTrafficDensity。
如操作118所示，判定是否存在紧急车辆以及该车辆的位置。紧急车辆是指(例如被政府机构)指定和授权的车辆，以应对紧急情况。这种车辆包括消防车、救护车和警车。一般可以根据警报特征(例如闪光灯或警报器)识别紧急车辆。按照惯例，驾驶员一般将车移至道路的乘客侧，以让紧急车辆通过。
如框120所示，响应于操作118的肯定判定，设置标志以指示紧急车辆的存在和位置。在示例性实施方案中，这包括将标志EmergencyVehicle设置为1000。
此后，控制前进到操作122。同样，响应于操作118的否定判定，控制前进到操作122。在替代实施方案中，响应于操作118的否定判定，标志EmergencyVehicle可以设为0。
如操作122所示，判定是否存在后车。后车是指位于当前行驶车道内的主车辆12附近和后方的车辆。
如框124所示，响应于操作122的肯定判定，计算后车的相对速度和距离。相对速度是指主车辆12和后车之间的速度差。后车参数RearDV可以设为主车辆12和后车之间的速度差乘以2。
然后，控制前进到框126。同样，响应于操作122的否定判定，控制前进到框126。
如框126所示，计算当前行驶车道和任何相邻车道的车道值。车道值是指示该车道中的总体行驶期望度的度量标准。当前车道的车道值可以根据以下因素计算，包括但不限于与当前行驶车道相关联的第一偏好值，任何前车的相对速度，任何后车的相对速度，以及任何紧急车辆标志的出现。驾驶员侧相邻车道的车道值可以根据以下因素计算，包括但不限于驾驶员侧相邻车道中的任何相邻车道车辆的相对速度，驾驶员侧相邻车道的交通密度参数，驾驶员侧相邻车道的驾驶员侧偏好值，与返回车道相关联的第二偏好值，与驾驶员车道请求相关联的第三偏好值，以及与导航路线请求相关联的第四偏好值。乘客侧相邻车道的车道值可以根据以下因素计算，包括但不限于乘客侧相邻车道中的任何相邻车道车辆的相对速度，乘客侧相邻车道的交通密度参数，乘客侧相邻车道的乘客侧偏好值，与返回车道相关联的第二偏好值，与驾驶员车道请求相关联的第三偏好值，与导航路线请求相关联的第四偏好值，以及任何紧急车辆标志的出现。
在使用上述参数名称的示例性实施方案中，对框126的计算如下：
CurrentLaneValue＝max(1,VehicleDV-VehicleAheadTime+CurrentLanePreference-RearDV–EmergencyVehicle)
LeftLaneValue＝max(0.5,LeftLaneDV+LeftLaneTrafficDensity+LtTrnSwActv*DriverRequest LC+LtNavTrnActv*RouteRequestLC+ReturnLanePreference*RtnToLtRqst+LtLnExistsPreference)
RightLaneValue＝max(0,RightLaneDV+RightLaneTrafficDensity+RtTrnSwActv*DriverReque stLC+RtNavTrnActv*RouteRequestLC+ReturnLanePreference*RtnToRtRqst+RtLnExistsPreferenc e+EmergencyVehicle)
变量LtTrnSwActv和RtTrnSwActv，LtNavTrnActv和RtNavTrnActv，以及RtnToLtRqst和RtnToRtRqs的值为0或1取决于激活的左侧或右侧的驾驶员可操作转向信号、左侧或右侧的导航路线请求或左侧或右侧的车道返回请求存在还是不存在。
如操作128所示，判定相邻车道的车道值是否超过当前行驶车道的车道值。
如框130所示，响应于操作128的否定判定，继续在当前行驶车道行驶。然后算法返回到框102。算法因此将车辆保持在当前行驶车道中，除非相邻车道的车道值超过当前行驶车道的车道值。
如框132所示，响应于操作128的肯定判定，进行车道变换测试。进行车道变换测试以确保不需为响应参数瞬态变化而进行车道变换。在示例性实施方案中，车道变换测试包括经过多个循环(例如，经过一秒钟)评估车道值。在这样的实施方案中，在整个测试持续时间中，响应于相邻车道的车道值超过当前行驶车道的车道值，可以满足车道变换测试。
如操作134所示，判定是否满足测试。响应于操作134的否定判定，控制前进到框130并且维持在当前行驶车道行驶。因此，除非满足车道变换测试，否则算法将车辆保持在当前行驶车道中行驶。
如框136所示，响应于操作134的肯定判定，命令车道变换。在示例性实施方案中，该命令包括修改当前车辆轨迹(例如，路径规划模块50产生的)，以将车道改变为具有更大车道值的相邻车道，然后进行车道变换。
可以看出，本公开提供了一种用于控制自动驾驶车辆的系统和方法，以自主确定是否期望变换车道，如果是，则进行车道变换。
虽然以上描述了示例性实施方案，但并不意味着这些实施方案描述了权利要求所包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，能够进行各种改变。如前所述，各种实施方案的特征可以组合以形成可能未明确描述或说明的本公开的其它示例性方面。虽然各种实施方案可以被描述为提供了优点，或在一个或多个期望特性方面优于其它实施方案、或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，一个或多个特征或特性可以折衷，以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易于组装等。因此，描述为在一个或多个特性方面不如其它实施方案或现有技术实施方式可取的实施方案并不在本公开的范围外，且对于特定应用是可取的。
Claims (8)
1.一种自动驾驶车辆，包括：
至少一个致动器，配置为控制车辆转向、换档、加速或制动；
至少一个传感器，配置为提供指示车辆外部特征的信号；以及
与非瞬态数据存储器通信的控制器，所述控制器配置为：
在自动驾驶模式下选择性地控制所述至少一个致动器，
根据来自所述至少一个传感器的信号识别靠近所述自动驾驶车辆的当前行驶车道的相邻行驶车道，
获取与所述当前行驶车道相关联的当前车道偏好值和与所述相邻行驶车道相关联的相邻车道偏好值，所述当前车道偏好值和所述相邻车道偏好值均为存储在所述非瞬态数据存储器中的校准值，
所述控制器进一步被配置为：
计算位于车辆外部的目标物体的相对位置和相对速度，
根据所述当前车道偏好值、所述相邻车道偏好值、所述目标物体的相对位置和目标物体的相对速度计算所述当前行驶车道的当前车道权重值与所述相邻行驶车道的相邻车道权重值；并且，响应于所述当前车道权重值超过所述相邻车道权重值以及所述控制器在自动驾驶模式下控制所述至少一个致动器，自动控制所述至少一个致动器，以执行从所述当前行驶车道向所述相邻行驶车道的车道变换操作。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆，进一步包括车身，其具有驾驶员侧和乘客侧，其中，所述相邻行驶车道位于所述当前行驶车道的乘客侧，并且所述相邻车道偏好值超过所述当前车道偏好值。
3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆，进一步包括车身，其具有驾驶员侧和乘客侧，所述相邻行驶车道位于所述当前行驶车道的乘客侧，并且响应于目标物体包括紧急车辆，所述相邻车道权重值超过所述当前车道权重值。
4.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆，所述控制器进一步被配置为：
根据来自所述至少一个传感器的信号识别靠近所述当前行驶车道的第二相邻行驶车道，
获取与所述第二相邻行驶车道相关联的第二相邻车道偏好值，所述第二相邻车道偏好值为存储在非瞬态数据存储器中的校准值，
根据所述第二相邻车道偏好值计算所述第二相邻行驶车道的第二相邻车道权重值，以及
响应于所述第二相邻车道权重值超过所述当前相邻车道权重值以及所述控制器在自动驾驶模式下控制所述至少一个致动器，自动控制所述至少一个致动器，以执行从所述当前行驶车道向所述第二相邻行驶车道的车道变换操作。
5.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆，其中，所述目标物体位于所述相邻行驶车道中，并且其中，所述控制器进一步被配置为，根据所述目标物体的相对位置和相对速度计算相邻车道交通密度参数，并且其中，根据所述相邻车道交通密度参数计算所述相邻车道权重值。
6.根据权利要求5所述的自动驾驶车辆，其中，所述控制器进一步被配置为，计算位于车辆外部的第二目标物体的第二相对位置和第二相对速度，所述第二目标物体位于所述相邻行驶车道中，并且其中，所述相邻车道交通密度参数进一步根据所述第二相对位置和所述第二相对速度确定。
7.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆，其中，所述目标物体位于所述当前行驶车道中，并且其中，根据所述目标物体的相对位置和相对速度计算所述当前车道权重值。
8.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆，其中，所述目标物体位于所述自动驾驶车辆前方。
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