CN112154386A - 用于建立车辆路径的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于跟随前导车辆(1)的跟随车辆的方法，包括在所述跟随车辆(2)的第一控制模式下建立用于所述跟随车辆(2)的路径以跟随所述前导车辆(1)，其特征在于：‑生成与所述前导车辆(1)的环境相关的环境数据(SL)，‑基于所生成的所述环境数据，确定所述前导车辆(1)的运行参数的预期行为(NAP、NSP)，‑确定前导车辆的所述运行参数的实际行为(AA、AS)，‑将所确定的前导车辆运行参数的所述预期行为(NAP、NSP)与所确定的前导车辆运行参数的所述实际行为进行比较，‑基于所述比较来确定是以所述跟随车辆(2)的第一控制模式继续，还是以所述跟随车辆的第二控制模式继续，所述第二控制模式与所述第一控制模式不同。

Description

用于建立车辆路径的方法
技术领域
本发明涉及一种用于跟随前导车辆的跟随车辆的方法。本发明还涉及一种计算机程序、一种计算机可读介质、一种控制单元和一种车辆。
本发明能够应用在诸如卡车和公共汽车之类的重型车辆中。虽然将针对卡车描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可用在其它车辆中，例如轿车。
背景技术
在一些情况下，例如通过车辆对车辆(V2V)通信跟随前导车辆的跟随车辆可以被称为自主跟随或自动跟随。这样的跟随可以应用于车队，该车队包括前导车辆和例如通过V2V通信跟随所述前导车辆的跟随车辆。V2V通信涉及通过无线通信通道在车辆与一个或多个周围车辆之间发送的信息。除了V2V通信外，跟随车辆还可以通过传感器(例如，物体传感器，诸如雷达、摄像机和/或激光雷达)跟随前导车辆。
自主车辆跟随允许驾驶员从跟随车辆上移开，并使车辆完全自动地跟随前导车辆。由此，除了纵向跟随车辆控制之外，还使用自动横向跟随车辆控制。例如，在车队中，可以控制所述跟随车辆的纵向移动以及所述跟随车辆的横向移动。在一些情况下，在车队中跟随前导车辆的跟随车辆可以被称为无驾驶员队列行驶(platooning)。无人驾驶跟随车辆允许降低成本，并消除“人为因素”，这可以提供增加的安全性。
所述跟随车辆的纵向控制可以通过协作自适应巡航控制(CACC)来提供。在队列行驶中，例如通过CACC，车辆纵队在车辆之间有短距离的情况下行驶，从而这些车辆形成一个车队。该车队可以由一辆接一辆的一排车辆形成。为了以高安全性实现该目的，每辆车的控制单元都可以经由V2V通信从周围车辆接收信息。例如，这样的共享信息可以包括制动压力、发动机扭矩、发动机RPM、加速器踏板位置、发动机歧管压力、车辆速度、制动器踏板位置、车辆加速度和/或雷达/激光雷达数据。因而，应理解，V2V通信可以根据从车队中的另一车辆接收到的信号来提供对该车队中的车辆的速度和/或加速度的控制。
替代地，可以通过自适应巡航控制(ACC)来提供所述跟随车辆的纵向控制。更一般地，车队不一定必须包括CACC，而是可以包括用于所述跟随车辆的纵向控制的一些其它技术。
队列行驶的好处包括提高的燃油效率，这是通过如下方式来提供的：由于车辆之间的距离短而降低的空气阻力，并且由于关于前面车辆的更准确的信息而改进的车辆控制。另一好处在于由于V2V数据的较小延迟而改善了交通流量。更具体地，通过减小车辆之间的距离并避免车辆之间的“橡皮筋”效应来提供改善的交通流量，这是由V2V数据中的小延迟而实现的。
所述跟随车辆的横向控制可以通过从前导车辆接收的定位坐标来提供。该定位坐标可以由V2V通信发送。所述跟随车辆的横向控制也可以通过全球导航卫星系统(GNSS)，例如使用全球定位系统(GPS)来提供。在一些情况下，该横向控制可以通过传感器来提供，例如，通过找到前方车辆的最后一部分并对其进行跟踪来提供。
US 2013090802描述了基于与前导车辆相关联的导航点的获取的、自主车辆跟随的路径估计。所获取的导航点可以被预处理，例如包括滤波、插值和裁剪，以提高精度，然后进行样条拟合以定义跟随路径，该跟随路径被计算出来以估计所述前导车辆的遍历路径。该自主跟随车辆然后可以沿着所计算出的路径行驶。
尽管具有所述优点，但已知的自主车辆跟随策略仍有改进的空间。
发明内容
本发明的一个目的是提高自主车辆跟随的安全性。本发明的另一目标是简化自主车辆跟随。
这些目的通过一种用于跟随前导车辆的跟随车辆的方法来达到，该方法包括在所述跟随车辆的第一控制模式下建立用于所述跟随车辆的路径以跟随所述前导车辆，该方法包括：
-生成与所述前导车辆的环境相关的环境数据，
-基于所生成的环境数据，确定所述前导车辆的运行参数的预期行为，
-确定所述前导车辆的运行参数的实际行为，
-将所确定的所述前导车辆的运行参数的预期行为与所确定的所述前导车辆的运行参数的实际行为进行比较，
-基于所述比较来确定是以所述跟随车辆的第一控制模式继续，还是以所述跟随车辆的与第一控制模式不同的第二控制模式继续。
该方法可以由所述跟随车辆执行。在该方法中使用的一些数据或全部数据可以由所述前导车辆确定，并经由V2V通信传达给所述跟随车辆。
所述环境数据可以包括关于前导车辆和/或所述跟随车辆的周围环境的周围环境数据，例如，环境状况，或者由前导车辆的一个或多个传感器检测到的即将到来的物体。另外或替代地，所述环境数据可以包括道路数据，包括车辆正在其上行驶的道路的一个或多个特征：例如，道路状况、道路类型(例如，该道路是高速公路还是城市中的街道)，该道路的一个或多个位置处的道路曲率，该道路的一个或多个位置处的道路坡度，或者该道路的一个或多个位置处的限速。所述环境数据可以包括前导车辆正在其上行驶的一段道路的信息，例如，在前导车辆的前方和/或侧面处的信息。所述环境数据可以包括关于路面标记的信息，例如，在前导车辆的前方或侧面处的路面标记信息。环境数据可以包括关于前导车辆相对于该前导车辆处的路面标记的位置和/或定向的信息。可以从地图数据和/或传感器数据获得所述环境数据。可以通过一个或多个传感器(例如通过前导车辆上的一个或多个摄像机、雷达传感器和/或激光雷达传感器)来获得所述环境数据。在使用多个源来确定所述环境数据的情况下，可以使用数学滤波器(诸如卡尔曼滤波器)来建立它们各自对环境数据的影响。在一些实施例中，可以使用卡尔曼滤波器建立来自这些源的数据对环境数据的共同影响。
所述运行参数可以是与前导车辆的控制有关的前导车辆控制参数，例如转向角、加速器控制设置或制动器控制设置。这样的控制可以是手动或自动的。在一些实施例中，所述运行参数可以与前导车辆的行为有关，例如前导车辆速度、前导车辆加速度、前导车辆偏航率、前导车辆横向定位或前导车辆横向加速度。在一些实施例中，所述前导车辆运行参数可以是两个或多个其它前导车辆运行参数的集合。
所述运行参数的行为例如可以是运行参数关于阈值的一个或多个值，或者所述运行参数的值随时间或随前导车辆行驶的距离的变化。
前导车辆运行参数的实际行为可以由前导车辆确定。前导车辆运行参数的实际行为可以通过V2V传达给所述跟随车辆。前导车辆运行参数的实际行为可以通过驾驶员输入信息来确定。因而，前导车辆运行参数可以是前导车辆控制参数。替代地或另外，可以通过所述跟随车辆上的传感器(例如，雷达传感器)来确定前导车辆运行参数的实际行为。
该方法可以包括将所确定的前导车辆运行参数的实际行为与所确定的前导车辆运行参数的预期行为进行比较。前导车辆运行参数的实际行为和前导车辆运行参数的预期行为可以彼此一致，从而确定应该以第一控制模式继续控制所述跟随车辆。然而，前导车辆运行参数的实际行为随后可能偏离前导车辆运行参数的预期行为，从而确定将所述跟随车辆的控制从第一控制模式变为第二控制模式。
在一些实施例中，当前导车辆运行参数的实际行为偏离前导车辆运行参数的预期行为时，对所述跟随车辆控制的第一控制模式可以保持激活。由此，前导车辆运行参数的实际行为和前导车辆运行参数的预期行为随后可以彼此一致，从而确定将所述跟随车辆的控制从第一控制模式变为第二控制模式。
该方法提供了获得前导车辆运行参数的清晰值，这些清晰值能够容易而快速地彼此比较。由此，提供了一种快速地调整所述跟随车辆控制模式的选择(例如，根据前导车辆的变化的控制曲线)的可能性。由此，能够以易于实施的方式提高自主车辆跟随的安全性。
优选地，确定前导车辆运行参数的预期行为包括确定所述运行参数的区间，并且，将所确定的前导车辆运行参数的预期行为与所确定的前导车辆运行参数的实际行为进行比较包括确定所述运行参数的实际值是否在运行参数区间内。例如，可以通过驾驶员模式和/或前导车辆模式来确定前导车辆运行参数的预期行为。运行参数区间可以表示所预期的正常驾驶曲线或标称驾驶曲线。该区间可以允许驾驶曲线的预期变化，每个驾驶员的驾驶曲线可能不同。可以快速地建立运行参数的在运行参数区间之外的实际值，由此提供了一种快速调整所述跟随车辆控制模式的选择的可能性。因而，该区间提供了一种易于实施的执行该方法的方式。
如下文所例证的，所述环境数据可以包括限速数据。该限速数据优选是与前导车辆正在其上行驶的道路有关的限速数据。由此，该方法可以通过包括实际的前导车辆速度或加速度来提供一种简单的方式，以决定是否调整所述跟随车辆控制模式的选择。
在一些实施例中，所述环境数据可以包括前导车辆正在其上行驶的道路的曲率。由此，前导车辆运行参数可以是前导车辆的转向角。在一些实施例中，前导车辆模型可以用于基于道路曲率来确定所预期的前导车辆转向角。由此，可以提供一种确定前导车辆是否以适合于道路曲率的速度偏离车道内的正常行为的有效方式。合适的前导车辆运行参数的其它示例包括前导车辆横摆率、前导车辆纵向加速度和前导车辆横向加速度。
还如下文所述，第一控制模式可以包括：确定前导车辆的定位和航向；确定所述跟随车辆的定位和航向；随后通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立用于所述跟随车辆的路径；以及控制所述跟随车辆以便沿着所建立的路径移动。如下文所例证的，第二模式可以包括：随着前导车辆的移动确定所述前导车辆的多个定位；以及通过将曲线拟合到前导车辆的所述多个定位中的至少一些定位来建立用于所述跟随车辆的路径。
由此，该第一模式可以为所述跟随车辆提供更平滑的路径，而第二模式可以提供对前导车辆的更精确跟随。从第一模式变为第二模式可能是有益的，例如，在所述运行参数的实际行为和预期行为之间的差异是由前导车辆的状况中的意外事件引起(例如，前导车辆需要避开障碍物)的情况下是有益的。在这些情况下，由第二模式提供的、对前导车辆的紧密跟随可能是优选的。
上述目的还通过一种用于跟随前导车辆的跟随车辆的方法来实现，该方法包括：
-确定前导车辆的定位和航向
-确定跟随车辆的定位和航向，
-随后通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立用于所述跟随车辆的路径，
-以及控制所述跟随车辆以便沿着所建立的路径移动。
前导车辆可以在所述跟随车辆前方行驶。所述跟随车辆对前导车辆的跟随可以是自主车辆跟随。该方法可以涉及跟随所述前导车辆的多个跟随车辆。
所确定的前导车辆的航向优选是在前导车辆的所确定的定位处。所确定的所述跟随车辆的航向优选是在所述跟随车辆的所确定的定位处。
确定前导车辆和所述跟随车辆的定位和航向可以包括确定前导车辆的绝对定位和绝对航向。确定前导车辆和所述跟随车辆的定位和航向可以包括确定所述跟随车辆的绝对定位和绝对航向。然而，在一些实施例中，前导车辆的所确定的定位可以是相对于所述跟随车辆的定位而言的、所述前导车辆的定位。在一些实施例中，前导车辆的所确定的航向可以是相对于所述跟随车辆的航向而言的、前导车辆的航向。可以基于所述跟随车辆的定位和航向到所述前导车辆的定位和航向来计算该路径。
本发明的实施例提供了：在已经确定了所述定向和所述航向之后，通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立用于所述跟随车辆的所述路径。被拟合到所述定位和所述航向的该曲线可以是平滑曲线。该曲线可以使所述跟随车辆从其定位和航向移至前导车辆的定位和航向。
例如，可以通过全球导航卫星系统(GNSS)，例如使用全球定位系统(GPS)来获取前导车辆的定位和航向。可以经由V2V通信将前导车辆的定位和航向从前导车辆发送到所述跟随车辆。因而，所述跟随车辆可以接收与前导车辆的定位坐标和航向有关的信息。在一些情况下，可以通过所述跟随车辆的传感器(例如跟踪所述前导车辆的物体传感器)来提供所述前导车辆的定位和航向。
所述前导车辆的定位和航向可以被同时确定。在本文中，将同时确定的前导车辆的定位和航向统称为前导车辆的定位和航向数据集(position and heading data set)。所述跟随车辆的定位和航向可以被同时确定。在本文中，将同时确定的所述跟随车辆的定位和航向统称为所述跟随车辆的定位和航向数据集。此外，可以基本同时确定前导车辆的定位和航向数据集以及所述跟随车辆的定位和航向数据集。在一些实施例中，在所述跟随车辆接收到前导车辆的定位和航向数据集时，确定了所述跟随车辆的定位和航向数据集。
优选地，前导车辆的定位是前导车辆的基准点的定位。优选地，前导车辆的基准点相对于前导车辆是固定的。优选地，前导车辆的基准点位于前导车辆的前轮轴处。优选地，所述跟随车辆的定位是所述跟随车辆的基准点的定位。优选地，所述跟随车辆的基准点相对于所述跟随车辆是固定的。优选地，所述跟随车辆的基准点位于所述跟随车辆的前轮轴处。在前导车辆和所述跟随车辆形成车队的一部分的情况下，该车队中的每个车辆都可以具有基准点，该基准点的定位指示了相应车辆的定位。
优选地，车辆的基准点在相应车辆中的相同的相对位置处，例如在各自的前轮轴处。由此，车辆运动模式可以相同。在一些实施例中，该方法能够包括确定前导车辆上的初始点的定位。由此，确定前导车辆的定位可以包括基于前导车辆的初始点的定位以及所述初始点和基准点之间的已知空间关系来确定前导车辆的基准点的定位。类似地，该方法能够包括确定所述跟随车辆上的初始点的定位，其中，确定所述跟随车辆的定位可以包括基于所述跟随车辆的初始点的定位以及所述初始点和基准点之间的已知空间关系来确定所述跟随车辆的基准点的定位。
应注意，在所述跟随车辆跟随前导车辆时，随着前导车辆向前移动，可以重复该方法的各个步骤。由此，可以确定前导车辆的多个相继的定位和航向。此外，可以确定所述跟随车辆的多个相继的定位和航向。在一些实施例中，在每次确定前导车辆的定位和航向之后，以及在每次确定所述跟随车辆的定位和航向之后，通过将曲线拟合到所确定的定位和航向来建立用于所述跟随车辆的路径。由此，随着车辆前进，可以创建一系列路径。因而，随着这些车辆前进，前导车辆和所述跟随车辆的定位和航向可以被反复更新，并且所述跟随车辆的路径可以被反复更新。
本发明使得可以在没有关于前导车辆的移动历史数据的情况下建立用于所述跟随车辆的路径。作为代替，可以基于前导车辆的当前定位和航向来建立该路径。与US2013090802中的所述已知方法相比，这提供了显著的优点，在US2013090802中，路径的估计是基于与前导车辆相关联的导航点的采集。在所述已知方法中，所估计的路径将根据前导车辆已经采取的到达其当前定位的路线。本发明允许选择该路径而无需考虑这样的前导车辆历史路线。这提供了更灵活的路径选择，这是有益的，特别是在周围环境包括在这些车辆周围的相对大量的自由空间的情况下。这样的周围环境可能出现在例如高速公路上，或在卡车装载区域中，例如在集装箱运输港口中。通过以控制的平顺性来平衡车辆跟随中的精度需求，本发明提供了增加的性能。
通过本发明，能够在不必要的情况下避免所述跟随车辆模仿前导车辆所做的一切动作。例如，在前导车辆由控制前导车辆以使其在向前移动时摇摆的人员驾驶的情况下，本发明可以为所述跟随车辆提供在仍然跟随前导车辆的同时创建其自己的路径，以避免摇摆。由此，提高了自主车辆跟随的安全性。
此外，本发明允许大大减少从前导车辆传输到所述跟随车辆的数据量。更具体地，与基于导航点的路径估计的所述已知方法相比，更新前导车辆的定向和航向可能需要显著减小的带宽。特别地，可以显著减小数据传输的频率。由此，可以简化自主车辆跟随。
在一些实施例中，多个跟随车辆可以跟随前导车辆。由此，可以确定另外的跟随车辆的定位和航向，其中，随后通过将曲线拟合到前导车辆的定位和航向以及所述另外的跟随车辆的定位和航向来建立用于所述另外的跟随车辆的路径。由此，可以控制所述另外的跟随车辆以沿着所建立的路径移动。替代地或另外，其中一个跟随车辆(在本文中被称为第一跟随车辆)可以充当另外的跟随车辆的前导车辆的角色，因为确定了第一跟随车辆的定位和航向，就确定了所述另外的跟随车辆的定位和航向，随后通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立用于所述另外的跟随车辆的路径，并且控制所述另外的跟随车辆以便沿着所建立的路径移动。例如，第一跟随车辆可以充当前导车辆的角色，其中，出于一些原因，所述另外的车辆不从该第一跟随车辆的前导车辆接收数据。
优选地，曲线拟合(curve fitting)包括创建曲线，以便在各个所述定位处与所述航向中的每一个航向相切。由此，可以创建平滑的路径，从而将所述跟随车辆引导到前导车辆的当前定位和航向。优选地，该曲线是至少三阶的多项式。这允许创建一条路径，其一部分在一个方向上具有曲率并且其另一个部分在另一方向上具有曲率。由此，允许使所述跟随车辆以各种相对定位和航向行驶的路径。
在本发明的一些应用中，当建立了用于所述跟随车辆的路径时，前导车辆静止不动。由此，本发明可以有利地应用于待形成队列行驶车辆的车队的情形。前导车辆可以由驾驶员驾驶。所述跟随车辆可以是自主跟随车辆。在该车队启动期间，前导车辆可能静止不动。由此，当前导车辆处于从移动到静止的过渡中时，可能已经确定了前导车辆的航向。前导车辆的航向可以例如被前导车辆的控制单元存储。在接收到前导车辆的定位和航向之后，并且在已经确定了所述跟随车辆的定向和航向之后，所述跟随车辆可以通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立用于所述跟随车辆的路径。随即，所述跟随车辆可以被控制以沿着所建立的路径移动。由此，所述跟随车辆可以移动以便最终到达前导车辆的后面。由此，跟随车辆可以移动以便最终到达前导车辆的后面，并且具有与前导车辆基本相同的航向。所述跟随车辆可以停在前导车辆的后面。
这使得在启动期间的任何阶段都能够初始化自主跟随车辆队列而不需要所述跟随车辆中有驾驶员。在一些实施方式中，多个跟随车辆可以在前导车辆后面排成一列。由此，第一跟随车辆可以充当另外的跟随车辆的前导车辆的角色，因为：确定了第一跟随车辆的定位和航向，就确定了所述另外的跟随车辆的定位和航向；随后通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立用于所述另外的跟随车辆的路径，并且控制所述另外的跟随车辆以便沿着所建立的路径移动。
应注意，有利地，本发明的实施例允许所述跟随车辆到达前导车辆的后面，而无需遵循与前导车辆相同的路径，甚至不需要从与前导车辆相同的方向到达。
在本发明的一些应用中，在车队启动期间，前导车辆可以例如缓慢地或以相对高的速度行驶。由此，与前导车辆形成车队的跟随车辆以及可能的其它跟随车辆可以在距前导车辆的一定距离处行驶，该距离大于该车队形成时的车辆之间的距离。在接收到前导车辆的定位和航向之后，并且在已经确定了所述跟随车辆的定位和航向之后，所述跟随车辆可以通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立用于所述跟随车辆的路径。由此，所述跟随车辆可以移动以便最终到达前导车辆的后面，并且具有与前导车辆基本相同的航向。
在一些实施例中，所述路径是在所述跟随车辆的第一控制模式下建立的，
-该方法进一步包括：生成与前导车辆的运行至少部分相关的运行数据，并且
-基于该运行数据确定是以第一模式还是以与第一模式不同的第二模式来控制所述跟随车辆。
该第二模式可以包括：随着前导车辆移动而确定前导车辆的多个定位；并通过将曲线拟合到前导车辆的所述多个定位中的至少一些定位来建立用于所述跟随车辆的路径。因而，第一模式可以包括：控制所述跟随车辆，以便沿着通过将曲线拟合到前导车辆的定位和航向及所述跟随车辆的定位和航向而建立的路径移动。第二模式可以包括控制所述跟随车辆，以便沿着通过将曲线拟合到前导车辆的所述多个定位中的至少一些定位而建立的路径移动。前导车辆的这样的定位在本文中也称为导航点。因而，在第二模式下，跟随车辆可以跟随由前导车辆创建的路线。
由此，提供了例如根据运行数据选择第一模式或第二模式的可能性。例如，也如上文所例证的，该运行数据可以包括环境数据。该环境数据可以包括周围环境数据和/或道路数据。因而，该运行数据可以包括关于前导车辆和/或所述跟随车辆的周围环境的周围环境数据，例如环境状况，或者由前导车辆的一个或多个传感器检测到的即将到来的物体。该运行数据可以包括道路数据，该道路数据包括车辆在其上行驶的道路的一个或多个特征，例如，道路状况、道路类型(例如该道路是高速公路还是城市中的街道)、道路的一个或多个位置处的道路曲率、道路的一个或多个位置处的道路坡度，或道路的一个或多个位置处的限速。所述道路数据可以从地图数据和/或传感器数据获得。所述周围环境数据和道路数据在本文中也被称为环境数据。该运行数据可以包括前导车辆的一个或多个运行参数的一个或多个值。前导车辆的所述一个或多个运行参数可以包括前导车辆的一个或多个控制参数。因而，该运行数据可以包括与前导车辆的控制有关的、前导车辆的一个或多个控制参数的一个或多个值，例如转向角、加速器控制设置或制动器控制设置。该运行数据可以包括与由前导车辆的驾驶员发起的前导车辆控制动作有关的前导车辆驾驶员数据，例如驾驶员输入数据，和/或与前导车辆驾驶员状况有关的数据。前导车辆的一个或多个运行参数的一个或多个值可以形成前导车辆驾驶员数据的至少一部分。该运行数据(例如其前导车辆运行参数值)可以包括前导车辆的移动，例如横向加速度和/或其偏航率。该运行数据可以包括由前导车辆、所述跟随车辆或在前导车辆前方的车辆生成的数据。
因而，在第二模式下，所述跟随车辆可以复制前导车辆的确切行为。在一些情况下，这可能是有利的。然而，在其它情况下，所述跟随车辆跟随基于车辆的定位和航向而确定的这两个车辆之间的轨迹可能更有益。因而，当评估情形时，可以选择拟合的横向控制策略。
例如，基于前导车辆速度和前导车辆方向盘移动的前导车辆驾驶员数据与周围环境数据及道路数据相结合，可以表明前导车辆驾驶员经常在条件不要求的情况下转弯。这种转弯可能是前导车辆的“紧张”驾驶行为的指示，而所述跟随车辆则不需要这种行为。在这样的示例中，可以确定以第一模式控制所述跟随车辆。在从前导车辆路径的一定偏离是可接受的情形下，这可以给所述跟随车辆平静而舒适的控制。因此，例如，由于前导车辆正由人类驾驶员驾驶，该前导车辆可能在车道内来回摇摆。由此，所述跟随车辆可以使该摇摆变得平滑，并能够尝试更直的线以减少该摇摆。
然而，如果道路数据和/或周围环境数据表明所述跟随车辆处于相对狭窄的情形，例如处于环岛、高速公路出口或急转弯处，在狭窄和/或弯曲道路(例如，乡村道路)上，则可能重要的是至少要基本复制前导车辆的移动。对所述跟随车辆的控制可能要确保所述跟随车辆没有少走任何一个转弯(cutting any corner)。在这种情况下，可以确定以第二模式控制所述跟随车辆。
由此，提供了对跟随车辆的灵活控制，从而允许在各种情形下进行全自动跟随，例如，这可能在集货点(hub)到集货点的场景中发生，其中，行程的某些部分比其它部分更狭窄且更弯曲。因而，可以记录或分析运行条件以形成运行数据，并且可以基于该运行数据来选择用于所述跟随车辆的横向控制策略的模式。这可以连续地或反复地进行，使得：每当运行条件改变时，该横向控制策略也相应地改变。
应注意，在一些实施例中，可以调整第二模式，使得：例如，通过将曲线拟合到前导车辆的所述多个定位中的一些定位(不是所有定位)，为所述跟随车辆建立的路径可以是前导车辆的轨迹的近似，而不是在所述轨迹中精确地跟随。在一些实施例中，第二模式调整可以包括调整前导车辆导航点的数目，这些导航点用于所述跟随车辆要跟随的路径的曲线调适(curve adaption)。在一些实施例中，调整后的第二模式包括：随着前导车辆移动而确定前导车辆的多个定位；和通过将曲线拟合到前导车辆的一定数目的定位来建立用于所述跟随车辆的路径，该数目少于曲线在未调整的第二模式下被与其拟合的前导车辆的定位的数目。这种调整可以基于前导车辆和所述跟随车辆之间的一个或多个差异，例如，其中车辆为不同类型的牵引车和挂车的组合。因而，第二模式的调整可以基于关于前导车辆以及所述跟随车辆的一个或多个特性和/或限制的数据。
优选地，所述运行数据中的至少一个部分或多个部分由前导车辆生成。优选地，所述运行数据包括由前导车辆生成的周围环境数据。优选地，所述运行数据的至少一个部分或多个部分通过车辆对车辆(V2V)通信被从前导车辆发送到所述跟随车辆。由此，路径跟踪算法对不同场景的调适由关于车辆当前处于哪种情形具有最佳了解的车辆(即，前导车辆)来完成。因而，当前情形优选通过来自前导车辆的数据来评估。所述运行数据可以包括由前导车辆提供的信息，例如关于前导车辆的一个或多个参数的信息，如下文所例证的。所述运行数据可以包括由前导车辆提供的信息，例如关于为变道准备的一个或多个动作的消息。所述运行数据可以包括前导车辆的移动，例如横向加速度和/或偏航率。所述运行数据可以包括前导车辆看到的一个或多个即将到来的物体，例如在路上的障碍物，这需要某种操纵以进行回避。所述运行数据可以包括驾驶员输入信息，例如方向盘角度和/或扭矩。例如，如果前导车辆驾驶员付出了很大的转向努力(这通过较高的方向盘扭矩和/或方向盘上的大角度指示)，则可以通过对所述跟随车辆的更严格要求来证明确定以第二模式控制所述跟随车辆，从而更精确地跟随前导车辆，并且要求所述跟随车辆的控制更加主动，例如“紧张”，以捕捉前导车辆的即使很小的控制调整。
因而，在本发明的有益实施例中，在自主车辆跟随期间，基于前导车辆中的数据来调整所述跟随车辆的路径选择控制策略。
该运行数据可以表明在所述跟随车辆被以第一模式控制的同时、前导车辆控制策略从第一前导车辆控制策略改变为第二前导车辆控制策略，该方法包括：基于该运行数据表明前导车辆控制策略发生改变，确定变为以第二模式控制所述跟随车辆。
所述第一前导车辆控制策略和第二前导车辆控制策略可以是第一前导车辆控制曲线和第二前导车辆控制曲线。第一前导车辆控制策略可以例如包括保持在车道中，并且使前导车辆速度保持基本恒定或者在可以预先确定的速度区间内。第二前导车辆控制策略可以是驾驶操纵。该驾驶操纵可以是驾驶事件。该驾驶员操纵可以基本上从第一前导车辆控制策略中的任何驾驶控制动作转移。
该运行数据(基于该运行数据确定是以第一模式还是以第二模式控制所述跟随车辆)可以包括前导车辆的超过或低于相应的预定阈值的、一个或多个运行参数的一个或多个值。前导车辆的超过或低于相应的预定阈值的、一个或多个运行参数值可以表明前导车辆控制策略的改变。如上所述，前导车辆的所述一个或多个运行参数可以包括前导车辆的一个或多个控制参数。前导车辆的所述一个或多个运行参数可以是前导车辆转向角、前导车辆速度、前导车辆横向定位、前导车辆横向速度、前导车辆纵向加速度和/或前导车辆偏航率。在一些实施例中，前导车辆的超过或低于相应的预定阈值的、一个或多个运行参数值可以包括前导车辆的运行参数的平均值，该平均值超过或低于预定阈值。在一些实施例中，前导车辆的超过或低于预定阈值的运行参数值可以是前导车辆的超过或低于阈值的、两个或更多个另外的运行参数值的总和。
在一些实施例中，该运行数据(基于该运行数据确定是以第一模式还是以第二模式控制所述跟随车辆)可以包括有关基本同时的事件的组合的数据。这样的组合可以是以下事件中的一个或多个事件的组合：前导车辆的一个或多个运行参数的一个或多个值，例如，包括前导车辆的高于或低于各自阈值的一个或多个控制参数，前导车辆制动，前导车辆换挡，以及地图数据，例如指示预期的路口的地图数据。所述基本同时的事件的组合可以指示道路中的障碍物。所述基本同时的事件的组合可以表明前导车辆控制策略的改变。
在一些实施例中，该运行数据(基于该运行数据确定是以第一模式还是以第二模式控制所述跟随车辆)可以包括前导车辆的运行参数的多个值的模式，例如车辆横向定位模式、车速模式或转向角模式。该运行数据(基于该运行数据确定是以第一模式还是以第二模式控制所述跟随车辆)可以包括前导车辆运行参数的多个值的模式的改变。所述前导车辆运行参数的多个值的模式的改变可以表明前导车辆控制策略的改变。例如，如果前导车辆转向角的模式从相对缓慢的转向角变化改变为相对快速的转向角变化，则可以表明前导车辆控制策略的改变。作为另一示例，如果前导车辆速度模式从相对缓慢的速度变化改变为相对快速的速度变化，则可以表明前导车辆控制策略的改变。
如下文所述，第二前导车辆控制策略可以是紧急操纵，例如避开前导车辆前方的障碍物的操纵。替代地，第二前导车辆控制策略可以是前导车辆的标准操纵，例如前导车辆的变道。由此，例如可以在变道情形下提供在控制所述跟随车辆的第一模式和第二模式之间的选择，在变道情形下，所述跟随车辆的控制策略选择可能是很重要的。标准操纵可以是一种非紧急类型的操纵，其在车辆的正常运行期间由车辆重复地执行。除变道外，其它示例还可能是穿过窄的弯道，从一条道路转向到另一条道路中的行驶或穿过环岛的行驶。
在一些实施例中，表明前导车辆控制策略改变的运行数据包括基于前导车辆的传感器的数据。由此，可以提供对第二前导车辆控制策略的改变(例如变道)的提前指示。例如，传感器可以是前导车辆上的摄像机，通过该摄像机，能够监控前导车辆在车道中的横向定位。关于前导车辆在车道中的横向定位的数据可以被连续地或重复地发送给跟随车辆。前导车辆开始离开该车道可以表明变道。通过对前导车辆的变道的提前指示，可以提供所述跟随车辆控制策略的提前调适。
表明前导车辆控制策略改变的运行数据可以包括关于前导车辆子系统(例如转向灯或变速杆)的改变、激活或失活的数据。在一些实施例中，表明前导车辆控制策略改变的运行数据包括关于前导车辆的转向灯的数据。这些数据可以通过V2V信号从前导车辆提供给跟随车辆。替代地或另外，可以通过所述跟随车辆上的传感器提供该转向灯数据。在一些实施例中，为了识别变道情情形，可能需要前导车辆转向灯以及表明前导车辆开始离开车道的车道定位信息的组合。
在一些实施例中，表明前导车辆控制策略改变的运行数据包括有关前导车辆的计划路线的数据。这样的数据可能需要前导车辆转向灯，和/或表明前导车辆开始离开车道的车道定位信息，以用于确认识别出变道情形。在一些实施例中，表明前导车辆控制策略改变的运行数据包括指示预期的前导车辆驾驶操纵的地图数据。这样的指示地图数据可以是路口、环岛，或者是相对较高的曲率或相对较高的倾斜度的一部分道路。
如上所述，第二前导车辆控制策略可以是紧急操纵，例如避开前导车辆前方的障碍物的操纵。因而，该运行数据可以在以第一模式控制所述跟随车辆的同时指示前导车辆前方的障碍物，该方法包括：基于指示障碍物的该运行数据，确定改变为以第二模式控制所述跟随车辆。由此，作为检测到障碍物的响应，可以提供所述跟随车辆控制策略的改变，以便所述跟随车辆更精确地跟随前导车辆。为了使所述跟随车辆避开障碍物，对前导车辆路径的紧密跟随可能是至关重要的。关于障碍物的数据可以通过前导车辆上的传感器来获得。该障碍物数据可以通过V2V通信从前导车辆发送到所述跟随车辆。由此，为所述跟随车辆提供了障碍物的提前指示。因而，可以提供所述跟随车辆控制策略的提前调整，以适应障碍物情形。
该运行数据可以表明前导车辆进入高速公路上的下匝道或上匝道或在其上行驶，同时所述跟随车辆被以第一模式控制，并且基于表明前导车辆进入下匝道或上匝道或在其上行驶的运行数据而确定改变为以第二模式控制所述跟随车辆。由此，作为前导车辆进入高速公路上的下匝道或上匝道或在其上行驶的响应，可以提供所述跟随车辆控制策略的改变，以便所述跟随车辆更精确地跟随前导车辆。在这样的匝道上，对于跟随车辆而言，对前导车辆路径的紧密跟随可能是至关重要的。可以通过GNSS获得关于下匝道或上匝道的数据。应注意，也能够从一个或多个车载传感器(例如摄像机和/或激光雷达)获得关于车辆正行驶在哪种道路上的数据。
在一些实施例中，该方法包括在控制所述跟随车辆以便沿着在第一模式下建立的路径移动的同时在第二模式下建立路径。例如，该方法可以包括：确定前导车辆的定位和航向；确定所述跟随车辆的定位和航向；随后通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立用于所述跟随车辆的路径；以及控制所述跟随车辆以便沿着所建立的路径移动，并且随着前导车辆的移动同时确定前导车辆的多个定位；以及通过将曲线拟合到前导车辆的所述多个定位中的至少一些定位来建立用于所述跟随车辆的路径。由此，可以主动地使用其中一种模式下的路径估计，而另一种模式下的路径估计是被动的。这样的并行路径建立可以用于验证所使用的模式的合理性。例如，当使用第一模式时，这些模式的路径的轨迹之间的差异可以表明是否应当改变为第二模式。
在一些实施例中，该方法包括：在控制所述跟随车辆以便沿着在第二模式下建立的路径移动的同时，在第一模式下建立路径。
这些目的还通过一种用于跟随前导车辆的跟随车辆的方法来实现，该方法包括：
-在所述跟随车辆的第一控制模式下建立路径，
-以及控制所述跟随车辆以便沿着所建立的路径移动，
-该方法进一步包括生成与所述跟随车辆的运行至少部分相关的运行数据，以及
-基于该运行数据来确定是在第一模式下还是在与第一模式不同的第二模式下控制所述跟随车辆。
该方法可以以任何合适的实施例来提供，例如，如本文中所例证的。因而，该运行数据可以包括以下项中的至少一个：周围环境数据、道路数据、以及前导车辆的一个或多个运行参数的一个或多个值。该运行数据可以包括环境数据，该环境数据进而可以包括周围环境数据和/或道路数据，如上文和下文所例证的。该运行数据可以表明前导车辆控制策略的改变。该运行数据可以包括前导车辆的超过或低于相应的预定阈值的、一个或多个运行参数的一个或多个值。该运行数据可以包括关于基本同时的事件的组合的数据。该运行数据可以包括前导车辆的运行参数的多个值的模式。该运行数据可以指示前导车辆前方的障碍物。
这些目的还通过一种用于跟随前导车辆的跟随车辆的方法来实现，该方法包括：前导车辆生成与前导车辆的运行至少部分相关的运行数据；以及基于该运行数据来确定是否以第一模式或第二模式控制所述跟随车辆，该第一模式包括控制所述跟随车辆以便沿着根据第一算法建立的路径移动，该第二模式包括控制所述跟随车辆以便沿着根据第二算法建立的路径移动，所述第二算法与第一算法不同。
应理解，第二模式与第一模式不同。由此，路径跟踪算法对不同场景的调适由可能对车辆当前处于哪种情形具有最佳了解的车辆(即，前导车辆)完成。与上文所提及的内容类似，在第二模式下，所述跟随车辆可以复制前导车辆的确切行为。在某些情况下，这可能是有利的。然而，在其它情况下，在较少考虑确切的前导车辆轨迹的情况下所确定的这两个车辆之间的轨迹可能更有益。因而，当评估某一情况时，可以选择拟合的横向控制策略。
该运行数据可以包括以下项中的至少一个：关于前导车辆和/或所述跟随车辆的周围环境的数据，道路数据(包括车辆正在其上行驶的道路的一个或多个特征)，以及关于前导车辆的驾驶员发起的前导车辆控制动作的前导车辆驾驶员数据。该运行数据可以包括环境数据，该环境数据进而可以包括周围环境数据和/或道路数据，如上文所例证的。可以通过车辆对车辆(V2V)通信将运行数据中的至少一个或多个部分从前导车辆发送到所述跟随车辆。该运行数据可以表明在所述跟随车辆被以第一模式控制的同时、前导车辆控制策略从第一前导车辆控制策略改变为第二前导车辆控制策略，并且基于该运行数据表明前导车辆控制策略发生改变而确定改变为以第二模式控制所述跟随车辆。表明前导车辆控制策略改变的运行数据可以包括基于前导车辆的传感器的数据。上文给出了运行数据的其它示例，基于该运行数据来确定是在第一模式下还是在第二模式下控制所述跟随车辆。
在一些实施例中，第一算法包括：确定前导车辆的定位和航向；确定所述跟随车辆的定位和航向；以及随后通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立用于所述跟随车辆的路径，第一模式包括控制所述跟随车辆以便沿着所建立的路径移动。在一些实施例中，第二模式包括：随着前导车辆移动而确定该前导车辆的多个定位；以及通过将曲线拟合到前导车辆的所述多个定位中的至少一些定位来建立用于所述跟随车辆的路径。在一些实施例中，第一模式包括：在前导车辆移动时确定前导车辆的多个定位；以及通过将曲线拟合到前导车辆的一定数目的定位来建立用于所述跟随车辆的路径，该数目小于在第二种模式下被与曲线拟合的、前导车辆的定位的数目。因而，模式的改变可以包括例如调整前导车辆导航点的数目，这些导航点用于所述跟随车辆要跟随的路径的曲线调适。
这些目的还通过一种用于跟随前导车辆的跟随车辆的方法来实现，该方法包括：生成与前导车辆的未来运行至少部分相关的运行数据；以及基于该运行数据来确定是以第一模式还是以第二模式控制所述跟随车辆，该第一模式包括控制所述跟随车辆以便沿着根据第一算法建立的路径移动，该第二模式包括控制所述跟随车辆以便沿着根据第二算法建立的路径移动，所述第二算法与第一算法不同。该运行数据可以涉及所计划的车辆行程的一段。该运行数据可以至少部分地基于地图数据。该运行数据可以手动生成或输入到车辆控制单元中。
这些目的还通过根据权利要求21所述的计算机程序、根据权利要求22所述的计算机可读介质、根据权利要求23所述的一个控制单元或一组控制单元或根据权利要求24所述的车辆来实现。在一些实施例中，该方法可以由所述车辆之一中的单个控制单元执行，而在其它实施例中，该方法可以由分布在多个车辆中的一组控制单元执行。由此，所述车辆之一可以是前导车辆。在一些实施例中，该方法可以由与这些车辆分开的外部控制单元执行。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是一队队列行驶车辆中的车辆的侧视图。
图2是描绘了由图1中的车辆执行的方法中的步骤的图。
图3是处于自主车辆跟随的第一模式下的、图1中的两个车辆的顶视图。
图4是处于自主车辆跟随的第二模式下的、图3中的车辆的顶视图。
图5是描绘了根据本发明的替代实施例的方法中的步骤的图。
图6是要组成队列行驶车辆的车队的两个车辆的顶视图。
图7是描绘了控制图6中的车辆之一的方法中的步骤的框图。
图8是示出了根据本发明的另一方面的方法的示例中的、作为所行驶的距离的函数的车辆速度和加速度的图。
图9是描绘了也参考图8描述的示例中的步骤的框图。
图10是示出了根据本发明的另一方面的方法的另一示例中的、作为所行驶的距离的函数的车辆转向角的图。
具体实施方式
图1示出了在本文中被称为前导车辆1和跟随车辆2、3的车辆。在该示例中，车辆1、2、3是具有半挂车的卡车。然而，本发明同样适用于其它类型的车辆，例如轿车、公共汽车和自卸车。
所述车辆1、2、3中的每一个车辆都包括用于队列行驶的设备101、201、301。为了进行纵向控制，在该示例中，车辆包括用于协作式自适应巡航控制(CACC)的设备。队列行驶设备包括用于与无线电发射器和无线电接收器进行无线通信以进行所谓的车辆到车辆(V2V)通信的器件、以及被布置成与相应的车辆控制系统的控制单元102、202、302通信的数据通信处理装置。控制单元102、202、302在本文中也被称为一组控制单元。无线通信可以基于任何适当的行业标准格式，诸如DSRC(专用短距离通信)、WiFi、无线电调制解调器或Zigbee。这种无线通信可以替代地基于非行业标准格式。在该示例中，用于无线通信的器件还用于所述跟随车辆2、3的横向控制。
前导车辆1和跟随车辆2、3使用通过V2V通信的自主车辆跟随来形成包括多个队列行驶的车辆的车队的一部分。前导车辆在该车队的前部。在该示例中，所述跟随车辆中的第一跟随车辆2紧跟在前导车辆1之后。所述跟随车辆中的第二跟随车辆3紧跟在第一跟随车辆2之后。在该示例中，仅示出了三个车辆，但是该车队能够包括超过三个车辆，或只有两个车辆。
在该车队中，每个车辆都会发射无线信号，这些无线信号表示发射车辆的速度和加速度，以及包括发射车辆的重量和尺寸的车辆特征。紧跟在相应发射车辆之后的车辆从发射车辆接收所述无线信号。由此，在这种车辆队列行驶过程中，除了前导车辆1之外，每个车辆都是接收车辆，所述接收车辆被控制成与紧接在相应接收车辆前方的发射车辆相距相对短的距离。
然而，应注意，本发明适用于车辆之间的距离相对大的情形。所述跟随车辆的纵向控制可以采用自适应巡航控制(ACC)，而不是CACC。
V2V通信还用于横向车辆控制，如下文所述。相应接收车辆的车辆控制系统基于从相应发射车辆接收到的无线信号来控制所述接收车辆的制动器、传动系统和转向功能。
应注意，在一些实施例中，作为从紧接在相应接收车辆前方的车辆接收到的无线信号的替代或者除了从该车辆接收到的无线信号之外，所述相应接收车辆的车辆控制系统还可以基于从紧接在相应接收车辆前方的车辆前方的车辆(例如从该车队的前部处的前导车辆)接收到的无线信号来控制所述接收车辆的制动器、传动系统和转向功能。
车辆1、2、3各自包括传感器装置111、211、311，每个传感器装置都包括雷达传感器和摄像机。每个控制单元102、202、302都被布置成从相应的传感器装置111、211、311接收信号。在替代实施例中，传感器装置可以是激光雷达传感器。应注意，该传感器装置能够包括传感器的各种组合、以及任何数目的传感器，例如摄像机、激光雷达、雷达和/或超宽带发射器或类似物。
传感器装置111、211、311也可以用于检测相应车辆前方区域中的障碍物。这种区域可以包括相应车辆在其中行驶的车道的一部分。所述区域还可以包括相应车辆正在其中行驶的车道之外的区域的多个部分。通过传感器装置111、211、311能够检测到障碍物的区域可以包括车辆正在其中行驶的道路的路肩的一部分。所述区域可以包括车道的一部分，这部分与相应车辆正在其中行驶的车道相邻。此类障碍物可能相对于道路不动，或者它们可能正在移动。而且，通过传感器装置111、211、311，可以确定与相应车辆前方的车辆的距离、前方的车辆的速度和加速度。传感器装置111、211、311可以被布置成检测该车队侧面的物体。这对于检测移动速度快于该车队并在相同方向上、在另一个车道或在高速公路匝道中行驶的车辆很有用。
仍参考图2，将描述根据本发明的方法的实施例。前导车辆1沿着道路的车道移动。该方法包括跟随车辆2、3跟随前导车辆1。由此，车队中的所有车辆都在同一车道中。
该方法包括生成S1运行数据，如下文所例证的，该运行数据与前导车辆1的运行部分相关。该运行数据包括关于通过前导车辆1上的传感器装置111生成的前导车辆1周围环境的周围环境数据。因而，该周围环境数据由前导车辆生成。该运行数据还包括道路数据，该道路数据包括车辆正在其上行驶的道路的一个或多个特征。例如，该道路数据可以包括“道路是高速公路”的信息。该道路数据可以由车辆1、2、3中的任一辆通过使用GNSS、地图数据和/或相应传感器装置中的传感器来生成。该道路数据可以包括车道的数目、以及有意在车道中行驶的方向。该运行数据还包括前导车辆驾驶员数据，该前导车辆驾驶员数据与由前导车辆1的驾驶员发起的前导车辆控制动作有关。前导车辆驾驶员数据可以由一个或多个装置生成，这些装置被布置成记录一个或多个驾驶员控制装置(例如方向盘、加速器踏板、制动器踏板或档位控制装置)的移动。该前导车辆驾驶员数据也可以由前导车辆控制单元所处理的一个或多个参数(例如所请求的扭矩)生成。
该方法进一步包括基于该运行数据来确定S2是以第一模式还是以第二模式控制第一跟随车辆2。如果道路是高速公路，曲线的半径大，并且在车辆的两侧通常存在相对大量空间的情况下，则可以确定以第一模式控制所述跟随车辆2。
还参考图3，其中从上方示出了前导车辆1和第一跟随车辆2。在图3中，所述前导车辆1和第一跟随车辆之间的距离大于图1中的距离，并且这些车辆的定向被放大，以便更容易理解根据本发明的该实施例的方法中使用的参数。
第一模式包括确定S3前导车辆1的定位PL和航向HL。在该示例中，这由前导车辆1的GNSS设备完成。所确定的前导车辆的定位PL和航向HL经由V2V通信发送到第一跟随车辆2。
与确定前导车辆的定位PL和航向HL基本同时地，由跟随车辆确定S4跟随车辆2的定位PF和航向HF。前导车辆的定位和航向可以在时间上与第一跟随车辆的定位和航向相匹配。例如，这可以通过反复地更新相应的航向和定位，给各次更新加上时间戳并使所述车辆中的一个车辆的定位和航向与具有相同时间戳的另一个车辆的定位和航向相匹配来完成。替代地，当第一跟随车辆接收到关于前导车辆的定位和航向的数据时，可以建立第一跟随车辆的定位和航向。
在建立前导车辆1的定位PL和航向HL以及第一跟随车辆2的定位PF和航向HF之后，所述跟随车辆通过将曲线C1拟合到所述定位PL、PF和所述航向HL、HF来创建S5用于所述跟随车辆2的路径。
该曲线拟合包括创建曲线C1，以便在相应的所述定位PL、PF处与所述航向HL、HF中的每一个航向相切。曲线C1是三阶的多项式。这允许创建一条曲线，该曲线在路径的一部分中沿一个方向弯曲并在路径的另一部分中沿另一方向弯曲。当创建曲线C1时，控制S6第一跟随车辆以便沿着由该曲线建立的路径移动。
连续地重复对运行数据的确定S1。在更新运行数据时，连续地重复确定S2是在第一模式下还是在第二模式下控制所述跟随车辆2。当跟随车辆2处于第一控制模式时，连续地重复确定车辆的定位和航向以及建立用于所述跟随车辆的路径的步骤S3、S4、S5。因而，重复地产生新的路径。当建立新的路径后，它将在所述跟随车辆的控制中替换先前的路径。
以第一模式控制可以允许所述跟随车辆偏离前导车辆的确切路径。这在例如前导车辆由于前导车辆的驾驶员的不合理的人为控制动作而导致在车道内前后来回移动的情况下是有益的。由此，所述跟随车辆可以避免或减少这种侧向移动。
应注意，前导车辆和所述跟随车辆的定位和航向不能优选为了使方法起作用而时间同步。优选地，前导车辆在某个时间点处于用于曲线拟合的前导车辆的定位和航向上。用于曲线拟合的前导车辆的定位和航向可以是当前车辆的定位和航向或者可以是历史的，但优选是最近的车辆定位和航向。用于曲线拟合的前导车辆的定位优选在所述跟随车辆的前面。然而，用于曲线拟合的前导车辆定位和航向可能比用于曲线拟合的所述跟随车辆的定位和航向早。
在该示例中，在更新运行数据时，该运行数据改变为指示前导车辆1前方的障碍物。障碍物例如可能是大块碎片，或者静止不动的车辆，或者行驶速度比前导车辆慢的车辆。障碍物可能与前导车辆在同一车道上行驶。更新后的运行数据可以基于来自前导车辆1的传感器装置111的信号。更新后的运行数据被发送到所述跟随车辆2。基于更新后的运行数据，所述跟随车辆2的控制单元决定改变为以第二模式控制所述跟随车辆2。
参考图4。第二模式包括在前导车辆移动时确定S7前导车辆1的多个定位PL、PLt-1、PLt-2..。前导车辆的定位由前导车辆1通过GNSS反复地建立。在建立前导车辆的定位PL、PLt-1、PLt-2..时，通过V2V通信将它们发送到所述跟随车辆。
所述跟随车辆通过将曲线C2拟合到前导车辆的所述多个定位PL、PLt-1、PLt-2...中的至少一些定位来建立S8用于所述跟随车辆2的路径。该曲线拟合可以以任何合适的方式进行，例如多项式插值、样条曲线或最小二乘拟合。在创建曲线C2时，控制S6所述跟随车辆以便沿着由该曲线建立的路径移动。
通过改变为第二控制模式，所述跟随车辆2能够在前导车辆操纵以避开障碍物时更精确地跟随该前导车辆。这种操纵可能涉及变道，这在下文被例证。由此，确保了所述跟随车辆也将避开障碍物。当车辆已经越过障碍物时，进一步更新的运行数据可以允许所述跟随车辆恢复以第一模式进行的控制。
在另一示例中，该运行数据指示了前导车辆1的变道，而所述跟随车辆2被以第一模式控制。这样的运行数据可以包括基于来自前导车辆1的传感器装置111的信号的数据。例如，传感器装置的摄像机可以提供表明前导车辆开始离开车道的信号。该运行数据还可以包括关于前导车辆1的转弯信号的数据。该运行数据被发送到所述跟随车辆2。由此，该方法可以包括基于表明变道的运行数据来确定改变为以第二模式控制所述跟随车辆2。
在又一示例中，运行数据表明前导车辆1进入高速公路的下匝道或上匝道、狭窄道路、路口或环岛，或者在其上行驶，而跟随车辆2被以第一模式控制。这样的运行数据可以包括基于来自前导车辆1的传感器装置111、跟随车辆的传感器装置211的信号的数据、和/或GNSS和地图数据。由此，该方法可以包括基于这样的运行数据确定改变为以第二模式控制所述跟随车辆2。
在该示例中，为了控制第二跟随车辆3，第一跟随车辆2可以全部或部分地承担前导车辆1在控制第一跟随车辆2时的作用。因而，在一些方面，在第二跟随车辆3的控制中，第一跟随车辆2能够被视为前导车辆。
为了控制第二跟随车辆3，可以如上所述地完全或部分地生成运行数据。例如，周围环境数据和前导车辆驾驶员数据可以由前导车辆生成。运行数据通过V2V通信被发送到第二跟随车辆3。
该方法包括基于运行数据来确定是以第一模式还是以第二模式控制第二跟随车辆3。第一模式可以包括：确定前导车辆1的定位和航向；和经由V2V通信将所确定的第一跟随车辆的定位和航向发送到第二跟随车辆3。与确定第一跟随车辆的定位和航向基本同时地，由第二跟随车辆3确定第二跟随车辆3的定位和航向。在建立了前导车辆的定位和航向和第二跟随车辆的定位和航向之后，第二跟随车辆3通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来创建用于第二跟随车辆3的路径。替代地或另外，第一模式可以包括：确定第一跟随车辆2的定位和航向；和经由V2V通信将所确定的第一跟随车辆的定位和航向发送到第二跟随车辆3。与确定第一跟随车辆的定位和航向基本同时地，由第二跟随车辆3确定第二跟随车辆3的定位和航向。在建立了第一跟随车辆2的定位和航向和第二跟随车辆3的定位和航向之后，第二跟随车辆3可以通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来创建用于第二跟随车辆3的路径。
基于更新后的运行数据，第二跟随车辆3的控制单元可以决定改变为以第二模式控制第二跟随车辆3。该第二模式包括随着前导车辆的移动来确定前导车辆1的多个定位。在建立了前导车辆的多个定位后，通过V2V通信将它们发送到第二跟随车辆3。第二跟随车辆3通过将曲线拟合至前导车辆的所述多个定位中的至少一些定位来建立用于第二跟随车辆的路径。当创建了该曲线时，第二跟随车辆3被控制成沿着由该曲线建立的路径移动。替代地或另外，第二模式可以包括随着第一跟随车辆的移动来确定第一跟随车辆2的多个定位。在建立了第一跟随车辆2的多个定位时，可以通过V2V通信将它们发送到第二跟随车辆3。第二跟随车辆3可以通过将曲线拟合到第一跟随车辆的所述多个定位中的至少一些定位来建立用于第二跟随车辆的路径。在创建了该曲线时，第二跟随车辆3可以被控制为沿着由该曲线建立的路径移动。
参考图5。在一些实施例中，可以根据上述两种模式并行地确定路径。这可能意味着在控制所述跟随车辆2以便沿着在第一模式下建立的路径移动的同时在第二模式下建立路径。例如，该方法可以包括：确定S3前导车辆的定位和航向；确定S4所述跟随车辆的定位和航向；以及，之后通过将曲线拟合到所述定位和所述航向来建立S5用于所述跟随车辆的路径。同时或并行地，随着前导车辆的移动，可以确定S7前导车辆的多个定位，并且可以通过将曲线拟合到前导车辆的所述多个定位中的至少一些定位来建立S8用于所述跟随车辆2的路径。
确定运行数据S1，例如，如上文所例证的。基于该运行数据，确定S2是否以第一模式控制该车辆。如果确定以第一模式控制所述跟随车辆2，则控制S61所述跟随车辆以便跟随根据第一模式的算法创建S5的路径。如果确定S2以第一模式控制所述跟随车辆2，则控制S62所述跟随车辆以便跟随根据第二模式的算法创建S8的路径。由此，主动地使用在所述模式中的一个模式下的路径估计，而另一种模式下的路径估计是被动的。
在一些实施例中，可以基于在多种模式下生成的路径之间的差异来确定是在第一模式下还是在第二模式下控制所述跟随车辆。例如，如果在第一模式下建立的路径与在第二模式下建立的路径相差超过预定阈值差，则可以选择在第二模式下建立的路径。可以通过多个路径的横向定位之间的距离的最小二乘计算来得出所述差异。替代地，所述差异可以是多个路径的横向定位之间的绝对距离。
参考图6和图7。图6示出了队列行驶的车队即将启动的情形的示例。车辆1将变成该车队的前导车辆，即在该车队的前部行驶的车辆。前导车辆1静止不动。确定S3前导车辆的定位。当前导车辆在其静止不动的定位中驻车时，建立S3前导车辆的航向。该航向被存储在前导车辆的控制单元可访问的存储器中。前导车辆的航向以及前导车辆的定位经由V2V通信发送到将变成车队中的跟随车辆的另一车辆2。建立S4所述跟随车辆2的定位和航向。之后，通过将曲线C1拟合到所述定位和所述航向，建立用于所述跟随车辆2的路径。因此，所述跟随车辆2被控制成沿着所建立的路径移动。由此，所述跟随车辆可以在队列行驶开始之前、在前导车辆之后驻车。
参考图8和图9，将描述根据本发明的另一方面的方法的示例。在该示例中，所述跟随车辆(例如，图1中的车辆2)跟随前导车辆(例如，图1中的车辆1)。前导车辆和所述跟随车辆使用通过V2V通信的自主车辆跟随，形成包括队列行驶的多个车辆的车队的一部分。在该示例中，前导车辆由人(即驾驶员)手动地控制。所述跟随车辆使用自主车辆跟随来跟随前导车辆。该方法包括在所述跟随车辆的第一控制模式下建立用于所述跟随车辆的路径以跟随前导车辆。
该方法进一步包括生成S1与前导车辆的环境有关的环境数据。在该示例中，该环境数据包括限速数据。该限速数据可以通过地图数据和/或传感器数据来提供，例如，如上文所例证的。限速数据可以由所述跟随车辆确定。在该示例中，限速数据是沿着车辆正在其上行驶的一段道路的限速。在图8中，横轴表示所沿道路的距离。沿这段道路的限速由图8中的线SL表示。根据限速数据，在所沿道路的位置L处，在该示例中限速从70km/h降低到60km/h。
基于所生成的环境数据，确定S2前导车辆的运行参数的预期行为。所述预期行为可以由所述跟随车辆确定。在该示例中，前导车辆的运行参数是前导车辆的加速度。在该示例中，前导车辆加速度的预期行为是前导车辆加速度沿这段道路的预期行为。
确定前导车辆运行参数的预期行为包括在所沿道路的每个位置处确定运行参数的区间。为此，确定由线NAP在图8中指示的标称加速度曲线。标称加速度曲线NAP可以通过驾驶员模型和前导车辆的模型来确定。标称加速度曲线NAP可以指示标称驾驶员将在限速改变时如何控制前导车辆。考虑到在有限的、正常的或可接受的驾驶员控制范围内，驾驶员之间的加速度曲线可能不同，在标称加速度曲线NAP周围形成了加速度接受范围。如图8中所指示的，加速度接受范围由高于标称加速度曲线NAP的加速度曲线上限UAP和低于标称加速度曲线NAP的加速度曲线下限LAP形成。因而，加速度曲线上限UAP和加速度曲线下限LAP在沿着该段道路的每个位置处都提供前导车辆加速度的区间，从而形成前导车辆加速度的预期行为。
确定S3前导车辆运行参数的实际行为。所述实际行为可以由跟随车辆确定。在该示例中，确定前导车辆的实际加速度。这可以如上文例证地那样完成，例如，通过由V2V链接将前导车辆的实际加速度传达给所述跟随车辆，或者通过所述跟随车辆上的传感器来测量。在该段道路的每个位置处的实际加速度由图8中的线AA指示。
将所确定的前导车辆运行参数的实际行为与所确定的前导车辆运行参数的预期行为进行比较S4。在该示例中，将所确定的前导车辆的实际加速度AA与所确定的加速度接受范围UAP、LAP进行比较。该比较包括反复地确定实际加速度AA是否在由加速度接受范围UAP、LAP形成的区间内。
基于所述比较S4，所述跟随车辆确定S5是以第一控制模式继续还是以与该第一控制模式不同的第二控制模式继续。在该示例中，如果实际加速度AA在由加速度接受范围UAP、LAP形成的区间内，则实现所述跟随车辆控制模式不变，即起作用。在图8的示例中，实际加速度AA在整个路段中都在由加速度接受范围UAP、LAP形成的区间内。然而，如果实际加速度AA在由加速度接受范围UAP、LAP形成的区间之外，则实现所述跟随车辆控制模式的改变。
参考图10，将描述根据本发明的另一方面的方法的另一示例。在该示例中，所生成的与前导车辆的环境有关的环境数据包括前导车辆正在其上行驶的道路的曲率，在本文中也称为道路曲率数据。该道路曲率数据可以由所述跟随车辆确定。该道路曲率数据可以通过前导车辆处的路面标记来确定。可以通过所述前导车辆上的一个或多个传感器(例如摄像机和/或激光雷达传感器)来检测路面标记。所述传感器可以设置在前导车辆上。该传感器数据或道路曲率数据可以经由V2V链接传达给所述跟随车辆。道路曲率数据可以替代地或附加地基于地图数据。
在图10中，水平轴表示沿着道路的距离。基于所生成的道路曲率数据，确定前导车辆转向角形式的运行参数的预期行为。前导车辆转向角的所述预期行为可以由所述跟随车辆确定。替代地，所述预期行为可以由前导车辆确定。可以通过驾驶员模型和/或前导车辆的模型来确定前导车辆转向角的预期行为。
确定前导车辆转向角的预期行为包括在沿道路的每个位置处确定转向角的区间。为此，确定在图10中由线NSP指示的标称转向角曲线。该标称转向角曲线NSP可以指示标称驾驶员将使前导车辆如何沿道路转向。考虑到在有限的、正常的或可接受的驾驶员控制范围内，驾驶员之间的转向角曲线可能不同，因此在标称转向角曲线NAP周围形成了转向角接受范围。如图10中所指示的，转向角接受范围由高于标称转向角曲线NSP的转向角曲线上限USP和低于标称转向角曲线NSP的转向角曲线下限LSP形成。因而，转向角曲线上限USP和转向角曲线下限LSP在沿着该段道路的每个位置处都提供前导车辆转向角的区间，从而形成前导车辆转向角的预期行为。
确定前导车辆转向角的实际行为。所述实际行为可以由前导车辆确定，并经由V2V链接传达给所述跟随车辆。在该段道路的每个位置处的实际转向角由图10中的线AS指示。
将前导车辆的所确定的实际转向角AS与所确定的转向角接受范围USP、LSP进行比较。该比较包括反复确定实际转向角AS是否在由转向角接受范围USP、LSP形成的区间内。
基于所述比较，所述跟随车辆确定是以第一控制模式继续还是以与第一控制模式不同的第二控制模式继续。在该示例中，如果实际转向角AS在由转向角接受范围USP、LSP形成的区间内，则实现所述跟随车辆控制模式不变。在图10的示例中，实际转向角AS处于由转向角接受范围USP、LSP形成的区间内，直到前导车辆到达位置L1。在位置L1和L2之间，实际转向角AS在由转向角接受范围USP、LSP形成的区间之外。因此，实现了所述跟随车辆控制模式的改变。
在位置L2处，实际转向角AS在由转向角接受范围USP、LSP形成的区间内返回。因此，实现了所述跟随车辆控制模式的进一步改变。
应理解，本发明不限于上文所述并在附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims (24)

1.一种用于跟随前导车辆(1)的跟随车辆的方法，所述方法包括在所述跟随车辆(2)的第一控制模式下建立用于所述跟随车辆(2)的路径以跟随所述前导车辆(1)，所述方法的特征在于：
-生成与所述前导车辆(1)的环境相关的环境数据(SL)，
-基于所生成的所述环境数据，确定所述前导车辆(1)的运行参数的预期行为(NAP、NSP)，
-确定所述前导车辆的运行参数的实际行为(AA、AS)，
-将所确定的所述前导车辆的运行参数的所述预期行为(NAP、NSP)与所确定的所述前导车辆的运行参数的所述实际行为进行比较，
-基于所述比较来确定是以所述跟随车辆(2)的第一控制模式继续还是以所述跟随车辆的第二控制模式继续，所述第二控制模式与所述第一控制模式不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述前导车辆的运行参数的所述预期行为(NAP、NSP)包括确定所述运行参数的区间(NAP、NSP)，并且，将所确定的所述前导车辆的运行参数的所述预期行为与所确定的所述前导车辆的运行参数的所述实际行为(AA、AS)进行比较包括：确定所述运行参数的实际值是否在所述运行参数的所述区间(NAP、NSP)内。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述环境数据包括限速数据(SL)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述环境数据包括所述前导车辆(1)正在其上行驶的道路的曲率。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述前导车辆的运行参数是所述前导车辆(1)的转向角(AS)。
6.一种用于跟随前导车辆的跟随车辆(2)的方法，其特征在于：
-确定所述前导车辆(1)的定位(PL)和航向(HL)，
-确定所述跟随车辆(2)的定位(PF)和航向(HF)，
-随后通过将曲线(C1)拟合到所述定位(PL、PF)和所述航向(HL、HF)来建立用于所述跟随车辆(2)的路径，以及
-控制所述跟随车辆(2)以便沿着所建立的所述路径移动。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述曲线拟合包括创建所述曲线(C1)，以便在相应的所述定位(PL、PF)处与所述航向(HL、HF)中的每一个航向相切。
8.根据权利要求6至7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述曲线(C1)是至少三阶的多项式。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的方法，其特征在于，当建立了用于所述跟随车辆(2)的路径时，所述前导车辆(1)静止不动。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的方法，其特征在于，所述路径是在所述跟随车辆(2)的第一控制模式下建立的，
-所述方法进一步包括：生成与所述前导车辆的运行至少部分相关的运行数据，并且
-基于所述运行数据来确定是以所述第一模式还是以与所述第一模式不同的所述第二模式控制所述跟随车辆(2)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二模式包括：随着所述前导车辆移动而确定所述前导车辆(1)的多个定位(PL、PLt-1、PLt-2..)；以及通过将曲线(C2)拟合到所述前导车辆的所述多个定位(PL、PLt-1、PLt-2..)中的至少一些定位来建立用于所述跟随车辆(2)的路径。
12.根据权利要求10至11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行参数包括以下项中的至少一个：周围环境数据，所述周围环境数据与所述前导车辆(1)和/或所述跟随车辆(2)的周围环境有关；道路数据，所述道路数据包括这些车辆正在其上行驶的道路的一个或多个特征；以及所述前导车辆的一个或多个运行参数的一个或多个值。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行数据的至少一个部分或多个部分由所述前导车辆(1)生成。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行数据包括由所述前导车辆(1)生成的周围环境数据。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行数据指示了在以所述第一模式控制所述跟随车辆(2)的同时、前导车辆控制策略从第一前导车辆控制策略到第二前导车辆控制策略的改变，所述方法包括：基于指示了前导车辆控制策略发生改变的所述运行数据，确定改变为以所述第二控制模式控制所述跟随车辆(2)。
16.根据权利要求10至15中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行数据包括所述前导车辆的超过或低于相应的预定阈值的、一个或多个运行参数的一个或多个值。
17.根据权利要求10至16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行数据包括关于多个基本同时事件的组合的数据。
18.根据权利要求10至17中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行数据包括前导车辆运行参数的多个值的模式。
19.根据权利要求10至18中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行数据指示了在以所述第一模式控制所述跟随车辆(2)的同时、在所述前导车辆(1)前方的障碍物，所述方法包括：基于指示了所述障碍物的所述运行数据，确定改变为以所述第二模式控制所述跟随车辆(2)。
20.根据权利要求10至19中的任一项所述的方法，其特征在于，在控制所述跟随车辆(2)以便沿着在所述第一模式下建立的路径移动的同时，在所述第二模式下建立所述路径。
21.一种包括程序代码组件的计算机程序，所述程序代码组件用于当所述程序在一台计算机或一组计算机上运行时执行权利要求1至20中的任一项所述的步骤。
22.一种携载计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序产品在一台计算机或一组计算机上运行时执行权利要求1至20中的任一项所述的步骤。
23.一种控制单元或一组控制单元，所述一种控制单元或一组控制单元被配置成执行根据权利要求1至20中的任一项所述的方法的步骤。
24.一种车辆，其包括根据权利要求23所述的控制单元。
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