CN112389407A - 车辆停放控制 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“车辆停放控制”。一种计算机，包括：处理器和存储器，所述存储器包括指令，所述指令有待由所述处理器执行以从服务器计算机接收车辆路径并且基于车辆动力学和车辆约束来验证所述车辆路径。所述指令可包括另外的指令以用于：在所述车辆路径被验证为正确时，在所述车辆路径上操作车辆；并且在所述车辆路径被验证为不正确时，使所述车辆停止。

Description

车辆停放控制
技术领域
本公开总体涉及车辆停放控制系统。
背景技术
车辆可配备有计算装置、网络、传感器和控制器以获取关于车辆的环境的数据并且基于所述数据来操作车辆。车辆传感器可提供有关在车辆的环境中要行进的路线和要避开的对象的数据。车辆的操作可依赖于在车辆正在道路上进行操作时获取关于车辆的环境中的对象的准确且及时的数据。
发明内容
车辆可被配备为以自主模式和乘员驾驶模式两者操作。半自主或完全自主模式意指其中车辆可由作为具有传感器和控制器的系统的一部分的计算装置部分地或完全地驾驶的操作模式。车辆可被占用或未被占用，但是在任何一种情况下，都可在没有乘员辅助的情况下部分地或完全地驾驶车辆。出于本公开的目的，自主模式被限定为其中车辆推进(例如，经由包括内燃发动机和/或电动马达的动力传动系统)、制动和转向中的每一者由一个或多个车辆计算机控制的模式；在半自主模式中，一个或多个车辆计算机控制车辆推进、制动和转向中的一者或两者。在非自主车辆中，这些都不由计算机控制。
车辆中的计算装置可被编程为获取关于车辆外部环境的数据并使用所述数据来确定车辆路径，在所述车辆路径上以自主或半自主模式操作车辆。通过确定用于引导车辆的动力传动系统、制动和转向部件操作车辆以沿着路径行进的命令，车辆可基于车辆路径而在道路上操作。关于外部环境的数据可包括车辆周围的环境中的一个或多个移动对象(诸如，车辆和行人等)的位置，并且可由车辆中的计算装置用来操作车辆。
基于获取关于外部环境的数据来操作车辆可取决于使用车辆传感器获取数据。车辆传感器可包括在可见光或红外光频率范围中的一者或多者下操作的激光雷达传感器、雷达传感器和视频传感器。车辆传感器还可包括全球定位系统(GPS)、惯性测量单元(IMU)和车轮编码器中的一者或多者。在自主操作的示例中，交通基础设施系统可引导或辅助车辆的操作。例如，交通基础设施系统可以是停车场或停车区域的一部分，并且可负责确定车辆在进入所述场或区域时将停放在哪里。交通基础设施系统可负责确定车辆从入口到停车位以及从停车位到出口要沿循的路线，以控制进出所述场或区域的交通的高效流动。
本文公开了一种方法，所述方法包括：在车辆处从所述车辆外部的且远离所述车辆的计算机接收车辆路径；以及基于包括所述车辆的经度运动、纬度运动和旋转运动的车辆动力学以及包括包含在所述车辆周围的环境中的对象的车辆约束来验证所述车辆路径。当所述车辆路径被验证为有效时，在所述车辆路径上操作所述车辆；并且当所述车辆路径被验证为无效时，使所述车辆停止。当所述车辆进入停车场时，可在所述车辆处接收所述车辆路径。当所述车辆离开所述停车场时，可基于车辆传感器数据确定第二车辆路径。可通过计算由纵向轴线和横向轴线限定的平面中的纵向位置、横向位置和旋转角度的改变来确定车辆动力学。可通过确定经度位置、纬度位置和旋转角度的改变中的一者或多者分别超过对经度改变、纬度改变和旋转角度改变的指定限制来将所述车辆路径验证为不正确。
可由等式x(k)＝x(k-1)+TV(k-1)cosθ(k-1)确定所述经度位置，其中x(k)是时间k处的所述经度位置，T是时间段，并且V是所述车辆的速度。可由等式y(k)＝y(k-1)+TV(k-1)sinθ(k-1)确定所述纬度位置，其中y(k)是所述时间k处的所述纬度位置，T是所述时间段，并且V是所述车辆的所述速度。可由等式
Figure BDA0002629124660000031
确定所述旋转角度：其中θ(k)是所述时间k处的所述旋转角度，T是所述时间段，V是所述车辆的所述速度，并且L是前车桥与后车桥之间的距离。可通过获取车辆传感器数据以确定所述车辆周围的环境中的对象包括其他车辆和行人来确定所述车辆约束。可通过确定所述车辆路径将与确定的对象相交或在所述确定的对象的指定下限内经过来将所述车辆路径验证为不正确。当所述车辆路径被验证为不正确时，请求从服务器计算机重新传输所述车辆路径并且增加错误计数。当所述错误计数已增加到指定错误限制时，可使所述车辆停止。所述对象可包括行人和车辆中的一者或多者。
进一步公开了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储用于执行上文方法步骤中的一些或全部的程序指令。还公开了一种被编程用于执行上文方法步骤中的一些或全部的计算机，所述计算机包括计算机设备，其被编程来：在车辆处从所述车辆外部的且远离所述车辆的计算机接收车辆路径；以及基于包括所述车辆的经度运动、纬度运动和旋转运动的车辆动力学以及包括包含在所述车辆周围的环境中的对象的车辆约束来验证所述车辆路径。当所述车辆路径被验证为有效时，在所述车辆路径上操作所述车辆；并且当所述车辆路径被验证为无效时，使所述车辆停止。当所述车辆进入停车场时，可在所述车辆处接收所述车辆路径。当所述车辆离开所述停车场时，可基于车辆传感器数据确定第二车辆路径。可通过计算由纵向轴线和横向轴线限定的平面中的纵向位置、横向位置和旋转角度的改变来确定车辆动力学。可通过确定经度位置、纬度位置和旋转角度的改变中的一者或多者分别超过对经度改变、纬度改变和旋转角度改变的指定限制来将所述车辆路径验证为不正确。
所述计算机还可被编程来：由等式x(k)＝x(k-1)+TV(k-1)cosθ(k-1)确定所述经度位置，其中x(k)是时间k处的所述经度位置，T是时间段，并且V是所述车辆的速度。可由等式y(k)＝y(k-1)+TV(k-1)sinθ(k-1)确定所述纬度位置，其中y(k)是所述时间k处的所述纬度位置，T是所述时间段，并且V是所述车辆的所述速度。可由等式
Figure BDA0002629124660000041
确定所述旋转角度：其中θ(k)是所述时间k处的所述旋转角度，T是所述时间段，V是所述车辆的所述速度，并且L是前车桥与后车桥之间的距离。可通过获取车辆传感器数据以确定所述车辆周围的环境中的对象包括其他车辆和行人来确定所述车辆约束。可通过确定所述车辆路径将与确定的对象相交或在所述确定的对象的指定下限内经过来将所述车辆路径验证为不正确。当所述车辆路径被验证为不正确时，请求从服务器计算机重新传输所述车辆路径并且增加错误计数。当所述错误计数已增加到指定错误限制时，可使所述车辆停止。所述对象可包括行人和车辆中的一者或多者。
附图说明
图1是示例性交通基础设施系统的框图。
图2是包括传感器的示例性车辆的图。
图3是示例性停车场的图。
图4是用于引导车辆到目的地的操作的示例性过程的流程图。
图5是用于将车辆操作到目的地的示例性过程的流程图。
具体实施方式
图1是交通基础设施系统100的图，所述交通基础设施系统100包括可以自主(“自主”本身在本公开中意指“完全自主”)、半自主和乘员驾驶(也称为非自主)模式操作的车辆110。一个或多个车辆110计算装置115可从传感器116接收关于车辆110的操作的数据。计算装置115可以自主模式、半自主模式或非自主模式操作车辆110。
计算装置115包括诸如已知的处理器和存储器。此外，存储器包括一种或多种形式的计算机可读介质，并且存储可由处理器执行的用于进行包括如本文所公开的各种操作的指令。例如，计算装置115可包括编程以操作车辆制动、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110的加速度)、转向、气候控制、内部灯和/或外部灯等中的一者或多者，以及确定计算装置115(而不是人类操作员)是否和何时控制此类操作。
计算装置115可包括多于一个计算装置(例如，包括在车辆110中以用于监测和/或控制各种车辆部件的控制器等(例如，动力传动系统控制器112、制动控制器113、转向控制器114等))，或例如经由如下文进一步描述的车辆通信总线通信地耦接到所述多于一个计算装置。计算装置115通常被布置用于通过车辆通信网络(例如，包括车辆110中的总线，诸如控制器局域网(CAN)等)进行通信；车辆110网络可另外地或替代地包括诸如已知的有线或无线通信机制，例如，以太网或其他通信协议。
计算装置115可经由车辆网络向车辆中的各种装置(例如，控制器、致动器、传感器(包括传感器116)等)传输消息和/或从所述各种装置接收消息。替代地或另外地，在计算装置115实际上包括多个装置的情况下，车辆通信网络可用于在本公开中表示为计算装置115的装置之间的通信。此外，如下文所提及，各种控制器或感测元件(诸如传感器116)可经由车辆通信网络向计算装置115提供数据。
另外，计算装置115可被配置用于经由网络130通过车辆对基础设施(V2I)接口111与远程服务器计算机120(例如，云服务器)进行通信，如下文所描述，所述接口111包括允许计算装置115经由诸如无线互联网
Figure BDA0002629124660000051
或蜂窝网络的网络130与远程服务器计算机120进行通信的硬件、固件和软件。因此，V2I接口111可包括被配置为利用各种有线和/或无线联网技术(例如，蜂窝、
Figure BDA0002629124660000052
和有线和/或无线分组网络)的处理器、存储器、收发器等。计算装置115可被配置用于使用例如在附近车辆110间在自组网的基础上形成或通过基于基础设施的网络形成的车辆对车辆(V2V)网络(例如，根据专用短程通信(DSRC)和/或类似的通信)通过V2I接口111与其他车辆110进行通信。计算装置115还包括诸如已知的非易失性存储器。计算装置115可通过将数据存储在非易失性存储器中来记录数据，以用于稍后经由车辆通信网络和通向服务器计算机120或用户移动装置160的车辆对基础设施(V2I)接口111来进行检索和传输。
如已经提及的，通常包括在存储在存储器中并可由计算装置115的处理器执行的指令中的是用于在没有人类操作员干预的情况下操作一个或多个车辆110部件(例如，制动、转向、推进等)的编程。使用计算装置115中接收的数据(例如，来自传感器116、服务器计算机120等的传感器数据)，计算装置115可在没有驾驶员的情况下作出各种确定和/或控制各种车辆110部件和/或操作以操作车辆110。例如，计算装置115可包括编程以调节车辆110操作行为(即，车辆110操作的物理表现)，诸如速度、加速度、减速度、转向等，以及策略性行为(即，典型地以预期实现路线的安全且高效的遍历的方式进行的操作行为控制)，诸如车辆之间的距离和/或车辆之间的时间量、车道改变、车辆之间的最小间隙、左转跨过路径最小值、特定位置处的到达时间和为了通过十字路口的十字路口(无信号灯)最小到达时间。
控制器(如该术语在本文中所使用)包括典型地被编程为监测和/或控制特定车辆子系统的计算装置。示例包括动力传动系统控制器112、制动控制器113和转向控制器114。控制器可为诸如已知的电子控制单元(ECU)，可能包括如本文所描述的另外的编程。控制器可通信地连接到计算装置115并从所述计算装置115接收指令以根据指令来致动子系统。例如，制动控制器113可从计算装置115接收指令以操作车辆110的制动器。
用于车辆110的一个或多个控制器112、113、114可包括已知的电子控制单元(ECU)等，作为非限制性示例，包括一个或多个动力传动系统控制器112、一个或多个制动控制器113和一个或多个转向控制器114。控制器112、113、114中的每一者可包括相应的处理器和存储器以及一个或多个致动器。控制器112、113、114可被编程并连接到车辆110通信总线(诸如控制器局域网(CAN)总线或局域互连网(LIN)总线)，以从计算装置115接收指令并基于指令来控制致动器。
传感器116可包括已知的各种装置，以经由车辆通信总线提供数据。例如，固定到车辆110的前保险杠(未示出)的雷达可提供从车辆110到车辆110前方的下一车辆的距离，或者设置在车辆110中的全球定位系统(GPS)传感器可提供车辆110的地理坐标。由雷达和/或其他传感器116提供的一个或多个距离和/或由GPS传感器提供的地理坐标可被计算装置115用来例如自主地或半自主地操作车辆110。
车辆110通常是能够进行自主和/或半自主操作并具有三个或更多个车轮的陆基车辆110(例如，乘用车、轻型卡车等)。车辆110包括一个或多个传感器116、V2I接口111、计算装置115和一个或多个控制器112、113、114。传感器116可收集与车辆110和车辆110在其中操作的环境相关的数据。以举例的方式而非限制，传感器116可包括例如测高仪、相机、激光雷达、雷达、超声传感器、红外传感器、压力传感器、加速度计、陀螺仪、温度传感器、压力传感器、霍尔传感器、光学传感器、电压传感器、电流传感器、机械传感器(诸如开关)等。传感器116可用于感测车辆110在其中操作的环境，例如，传感器116可检测诸如天气状况(降水、外部环境温度等)的现象、道路坡度、道路位置(例如，使用道路边缘、车道标记等)或目标对象(诸如相邻车辆110)的位置。传感器116还可用于收集数据，包括与车辆110的操作相关的动态车辆110数据，诸如速度、横摆率、转向角度、发动机转速、制动压力、油压、施加到车辆110中的控制器112、113、114的功率电平、在部件之间的连接性以及车辆110的部件的准确且及时的性能。
图2是具有传感器壳体202的车辆110的图。传感器壳体202通常并且如图所示包括视频传感器204a、204b、204c、204d和204e(统称为视频传感器204)以及激光雷达传感器206。车辆110可包括全球定位系统(GPS)和惯性测量单元(IMU)，其可确定相对于车辆110外部的环境的车辆110位置。通过从例如视频传感器204和激光雷达传感器206、GPS传感器和IMU传感器获取数据并处理来自其的数据，车辆110中的计算装置115可使用包括深度神经网络的机器视觉技术来处理传感器数据，以确定车辆110相对于道路和道路车道的位置以及包括其他车辆和所述车辆周围的环境中的行人的对象的位置。通过确定车辆110相对于环境和环境中出现的对象的位置，计算装置115可确定在其上操作车辆110的车辆路径，所述车辆路径在避开对象的同时到达目的地，其中目的地可以是在激光雷达传感器和视频传感器204、206的视野内的道路上的位置。
图3是包括停车场302的交通场景300的图，所述停车场可以是室外停车场或室内停车场。停车场302可包括多个停车位304，其中一些停车位被停放的车辆306占用。车辆110可到达停车场302的入口/出口308，并且计划停放在停车场302内的停车位304中。停车场302可配备有车辆管理系统312以控制车辆110来将车辆110停放在停车位304中。车辆管理系统312可包括多个计算装置、传感器和网络接口，所述多个计算装置、传感器和网络接口允许车辆管理系统312获取关于车辆110和对象的数据、确定要传达给车辆110的命令以及经由网络接口将所述命令传达给车辆110。车辆管理系统312可以是交通基础设施系统100的一部分，所述交通基础设施系统100包括分布在整个道路、停车场302和经受车辆交通的其他区域的计算装置、传感器和网络接口。车辆管理系统312可被配置为控制特定区域(诸如停车场302)中的车辆交通。在此示例中，包括计算装置、传感器和网络接口的车辆管理系统312可安装在停车场302中或附近。
车辆管理系统312可被配置为例如控制诸如停车场302的区域，并且可经由如上文关于图1所描述的WI-FI网络130等与车辆110通信。WI-FI网络130可以是地理围栏的，其中地理围栏在这种背景下意指将WI-FI网络130覆盖范围与关于车辆110的位置数据组合以允许车辆管理系统312仅在允许区域中(在此示例中，在停车场302内和在入口/出口308处)控制车辆110。WI-FI网络130覆盖范围被限定为V2I接口111可在其内可靠地向和从车辆管理系统312传输和接收消息的区域。车辆管理系统312还可经由如上文关于图1所讨论的蜂窝网络或DSRC网络与车辆110通信。
车辆管理系统312可接收和识别描述停车位304位置和停放的车辆306的数据，并且可使用所述数据来确定可用于将车辆110从入口/出口308位置操作到未被占用的停车位304的车辆路径310(虚线)。例如，车辆管理系统312可使用摄像机获取关于未被占用的停车位304位置和可能在停车场302中出现的对象的位置的数据。车辆管理系统312可将计算装置中获取的视频数据与经由网络130或其他传感器(诸如激光雷达传感器、雷达传感器或检测如车辆或摩托车的金属对象的存在/不存在的磁传感器)从车辆接收的数据组合。例如，车辆管理系统312可从安装在停车场302中的视频传感器获取视频图像，使得停车场302的整个区域由至少一个摄像机查看。当确定停车场为空时，可获取视频图像。包括在车辆管理系统312中的计算装置可周期性地从安装在停车场302中的摄像机获取新视频图像，并且从对应的新视频图像中删去先前获取的视频图像，以确定停车场302中的对象(包括例如车辆、行人或自行车)的存在。
包括在车辆管理系统312中的计算装置可获取关于停车场302中的车辆和对象的数据，并且基于利用计算装置分析所获取的数据来确定车辆110要沿循的车辆路径310。车辆路径310是包括X,Y平面中的一系列n个连接点的多项式函数，所述X,Y平面包括在n个未来时间步长处的预测的车辆110轨迹。n个连接点由X,Y平面中的多项式函数确定，其中X轴、Y轴由车辆110的方向确定，其中例如X方向平行于行进的方向而Y方向垂直于所述行进的方向。切比雪夫定理指出，n个点可由(n-1)次多项式准确地表示。在这种情况下，n个点(其中n可以是例如大于100的较大的数)可由k次多项式表示，其中在这种情况下，k可以是例如小于或等于3的数。车辆路径310多项式中的n个连接点可由X和Y中的k或更小次多项式函数表示。例如，可转向路径多项式214可表示10秒的经过时间，并且可以100毫秒/样本或10Hz进行采样，以产生n＝100个采样点。在此示例中，车辆路径310多项式中的n＝100个采样点可由X和Y中的3或更小次多项式函数表示。
表示车辆路径310多项式的X和Y中的k或更小次多项式函数可包括一个或多个贝赛尔曲线。贝赛尔曲线是k或更小次多项式函数，其各自表示n个点的不相交子集，并且合起来表示n个点的整个集合。贝赛尔曲线可被约束为连续可微的，并且在无不连续性的情况下对允许的导数具有约束或限制(例如，对变化率具有限制)。贝塞尔曲线也可被约束来使导数与其他贝塞尔曲线在边界处匹配，从而提供子集之间的平滑过渡。贝塞尔曲线上的约束可通过限制沿着车辆路径310多项式驾驶车辆所需的纵向加速度和横向加速度的速率来使车辆路径310多项式成为可转向路径多项式，其中制动扭矩和动力传动系统扭矩被施加为正纵向加速度和负纵向加速度并且顺时针转向扭矩和逆时针转向扭矩被施加为左横向加速度和右横向加速度。通过确定横向加速度和纵向加速度以在预定数量的时间段内在预定约束内实现预定目标值，车辆路径310多项式可被约束为提供车辆110可在不超过对横向加速度和纵向加速度的限制的情况下在其上操作的车辆路径310。
车辆管理系统312可引导车辆110在停车场302内的操作，这是有利的，因为在停车场302具有多于一层或在建筑物内部的示例中，可用于车辆110定位的GPS信号通常是不可用的。此外，GPS信号通常不提供具有足够准确度或足够精度水平的车辆定位；停车位304大小可能需要比车辆操作通常所需或可用的定位更为准确的定位(即，确定车辆的位置)。在道路上的操作中，用几厘米表示的车辆位置可能足以在道路上的车道中成功地定位车辆110。停放可能需要一厘米或更小的车辆定位以成功地将车辆110停放在停车位304中。有利地，车辆管理系统312可在停车场302中提供这种定位精度。车辆管理系统312可使用如上文所讨论的WI-FI将关于车辆路径310的数据传输到车辆110。车辆110中的计算装置115可通过经由控制器112、113、114控制车辆动力传动系统、转向和制动器来操作车辆110来沿着车辆路径310行进，并且致使车辆110从入口/出口308行进到未被占用的停车位304。
将车辆110从停车位304开走包括将上文描述的停放车辆110的过程反转。为了将车辆110开走，车辆管理系统312可确定将车辆110从停车位304操作到入口/出口308的车辆路径310，同时确保车辆110被定向(即，面向一个方向)成能够通过例如在前向方向上操作而离开停车场302。车辆管理系统312还可在车辆110被停放在停车场302中时将车辆110从一个停车位304移动到另一个停车位304，例如以在预期车辆110将很快从停车场302开走时将所述车辆从长期停放改为短期停放。
图4是关于图1至图3描述的用于引导车辆110停放在停车场302中的过程400的流程图。过程400可由包括在车辆管理系统312中的计算装置的处理器来实现，例如，将来自传感器的数据视作输入，以及执行命令，以及输出对象数据。过程400包括可以所示顺序执行的多个框。过程400可替代地或另外地包括更少的框，或者可包括以不同顺序执行的框。
过程400开始于框402处，在框402处，车辆管理系统312中的计算装置确定车辆110在停车场302的入口/出口308处并且从而在对应于停车场302的地理围栏内。包括在车辆管理系统312中的计算装置可确定对象(包括例如，如上文关于图3所讨论的车辆、行人和自行车)的存在，并且确定车辆路径310，所述车辆路径将允许车辆110行进到空的停车位304，同时避开对象并维持对横向加速度和纵向加速度的限制。车辆管理系统312可发起与车辆110的WI-FI通信，以建立车辆110停放在停车场302中的计划以及车辆110执行命令以沿循由车辆管理系统312确定的车辆路径的能力。WI-FI通信必定是双向的，其中从车辆管理系统312发送的消息和从车辆110接收的适当响应确保车辆110的计划和能力。
在框404处，车辆管理系统312确定目的地位置，即，车辆110的停车位304。停车位304可例如基于车辆110的大小和机动性(即大型卡车与超小型车辆)来确定。车辆管理系统312可使用模拟软件来模拟车辆110的操作，所述模拟软件在停车场302的软件模型中对车辆110的操作进行建模，其中准确度足以确定车辆110是否可在未接触停车场302的部分或其他车辆和对象的情况下在停车场302内沿车辆路径行进。停车位304还可基于对车辆预期停放多久的估计来确定。例如，车辆管理系统312可向进入的车辆110发送就车辆110预期停放多久进行询问的消息。在预期长时段(例如整夜)不再使用车辆110的示例中，车辆110可停放在预期在较早时间取回的其他车辆的后面，从而节省停车场302中的空间。
在框406处，车辆管理系统312确定车辆110的定位数据，包括x、y位置和取向θ。此定位数据可在全局坐标中，其中x、y位置是相对于x纬度轴和y经度轴测量的，并且取向θ是相对于x轴和y轴测量的。如上文关于图3所讨论的，可从包括在车辆110中的计算装置115和从包括在车辆管理系统312中的传感器接收定位数据。
在框408处，车辆管理系统312确定车辆路径310以将车辆110从其当前位置引导到目的地位置。车辆管理系统312可将车辆路径310数据与关于车辆路径310有效的时间段的随附指令一起传输到车辆110
在框410处，车辆管理系统312从车辆110接收确认车辆110已接收到车辆路径310和随附指令并且准备好遵从(即，根据指令沿着车辆路径310操作车辆)的响应。如果交通基础设施系统接收到确认，则过程400转到框412。如果车辆管理系统312接收到NAK或否定确认，这意指车辆110不意图遵从指令，或者在较小秒数(<10秒)内未接收到任何响应，则过程400分支回到框408，并且重新传输车辆路径310和指令。
在框412处，当车辆110在车辆路径310上行进时，车辆管理系统312向车辆110传输数据请求。车辆管理系统312可从车辆110接收车辆已到达确定的目的地(例如停车位304)并且已成功停放的确认。当车辆管理系统312接收到此确认时，过程400结束。当车辆管理系统312从车辆110接收到说明车辆尚未成功到达确定的目的地的消息时，或者当车辆管理系统312在几(<10)秒内未从车辆110接收到响应时，过程400循环回到框406，其中车辆管理系统312可再次确定车辆110位置并且确定新车辆路径310。
通过在车辆110在车辆路径310上操作时使用包括在车辆110中的计算装置115和车辆传感器116来验证车辆管理系统312车辆路径310和指令，本文描述的技术改进了车辆管理系统312辅助的停放。例如，对应于车辆路径310的信号和来自车辆管理系统312的指令可能由于信号噪声或恶意的意图而被破坏。计算装置115可基于车辆动力学和车辆约束来验证车辆路径310，以避免致使车辆110尝试沿循可能致使车辆110超过对车辆横向或纵向加速度、速度或转弯半径的限制的车辆路径或致使车辆110与车辆周围的环境中的对象形成接触。沿循车辆路径310可致使车辆110在对象的位置正在移动时(诸如当行人或车辆正在移动并且从车辆管理系统312确定车辆路径310的时间和车辆110尝试沿着车辆路径310操作的时间起改变位置时)接触对象。车辆动力学通过由对每单位时间的车辆110的经度位置、纬度位置和旋转角度的改变的限制确定的对车辆速度和转弯速率的限制限定。通过基于车辆路径310和车辆管理系统312指令以及基于车辆传感器数据确定的关于车辆110周围的环境中的对象的数据计算车辆运动值来确定车辆动力学和车辆约束。
车辆动力学可由车辆110中的计算装置115用于验证从车辆管理系统312接收的定位数据的保真度。车辆动力学被限定为车辆的经度运动、纬度运动和旋转运动。从车辆管理系统312接收的车辆路径310数据包括作为x和y位置坐标以及相对于诸如纬度和经度的全局坐标系测量的θ取向的车辆位置和取向数据，其中取向被限定为由经度轴和纬度轴(x轴、y轴)限定的平面中的旋转角度。假设x(k)、y(k)和θ(k)是车辆110在时间tk处接收的纬度、经度和取向(旋转角度)测量值。车辆110中的计算装置115可根据以下等式基于车辆动力学和在低速度(<15千米/小时)下在时间tk-1处的的先前位置来确定其自身位置的估计值：
x(k)＝x(k-1)+TV(k-1)cosθ(k-1) (1)
y(k)＝y(k-1)+TV(k-1)sinθ(k-1) (2)
Figure BDA0002629124660000141
其中T是采样率，V是车辆速度，δ是前轮转向角，并且L是车辆110的前车桥与后车桥之间的距离。鉴于先前的定位数据x(k-1)、y(k-1)和θ(k-1)，等式(1)-(3)可估计当前定位
Figure BDA0002629124660000142
和
Figure BDA0002629124660000143
当前位置和取向错误可通过以下方式确定：
Figure BDA0002629124660000144
Figure BDA0002629124660000145
其中ep是位置错误，并且eh是取向错误。如果ep或eh大于阈值，则确定来自交通基础设施系统的定位数据是错误的。
还可对照车辆约束验证由车辆110接收的车辆路径310和指令。车辆路径310可被表示为路径多项式，其中车辆路径310可在数学上被描述为一系列结合的三或更小次多项式函数。车辆路径310可由包括在车辆110中的计算装置115检查，以验证车辆路径310不存在对象并且路径的最大曲率在车辆110的能力内。路径曲率由每单位距离的路径方向的变化率(例如每米弧度)限定。车辆路径310的最大曲率必须小于车辆110的指定阈值。例如，车辆路径310的最大曲率可被指定为小于0.3弧度/米，即，最小转弯半径为约33米。表示这种情况的另一种方式是要求两个连续位置更新之间的航向改变在0.1弧度以内。车辆110可基于获取传感器116数据并使用机器视觉技术(例如使用深度神经网络)处理数据来确定车辆110周围的环境中的对象的位置，以识别和定位诸如行人和车辆的对象。通过使用软件来模拟车辆110的操作，可检查接收的车辆路径310，以确保沿循车辆路径310将不致使车辆与确定的对象接触或相交或者进入确定的对象的阈值距离或指定下限(例如0.3米)以内。模拟软件可根据接收指令使得包括车辆110的大小和形状的车辆110的模型沿着接收的车辆路径移动，同时检查车辆模型、停车场302的部分与包括在所述模拟中的其他车辆的模型和对象之间的相交。在沿循接收的车辆路径310将致使车辆接触对象或进入阈值距离以内的示例中，车辆路径310被确定为无效。
图5是关于图1至图4所描述的用于验证车辆路径310的过程500的流程图。过程500可由计算装置115的处理器实现，例如，将来自传感器的数据视作输入，以及执行命令，以及输出对象数据。过程500包括可以所示顺序执行的多个框。过程500可替代地或另外地包括更少的框，或者可包括以不同顺序执行的框。
过程500开始于框502处，其中车辆110中的计算装置115从车辆管理系统312接收车辆路径310和指令。如上文所讨论的，车辆110被引导到停车场302内的目的地。
在框504处，计算装置115通过计算等式(1)-(5)以确定位置错误ep和取向错误eh来确定车辆路径310是否相对于车辆动力学得到验证。如果错误项中的任一者大于阈值，则过程500分支到框512。如果错误项两者皆小于阈值，则过程500分支到框506。
在框506处，计算装置115通过确定车辆路径310所需的转弯半径并且确定车辆路径310不存在基于车辆传感器数据确定的对象来确定车辆路径310是否相对于车辆约束得到验证。如果转弯半径大于阈值或者车辆路径310致使车辆接触或近乎接触任何对象，则过程500分支到框512。如果转弯半径小于阈值并且车辆路径310不存在对象，则过程500分支到框510。
在框508处，计算装置115将错误计数重置为零以指示当前车辆路径310已被确定为能够由车辆110沿循并且因此是有效的。将错误计数重置为零使过程500准备好接收下一个车辆路径310。
在框510处，计算装置115根据接收的关于车辆速度的指令经由控制器112、113、114命令车辆动力传动系统、转向和制动器沿循车辆路径310。在框510之后，过程500结束。
在框512处，当错误计数已增加到指定错误限制(例如，大于或等于10的错误计数)时，计算装置115经由控制器112、114命令车辆动力传动系统和制动器使车辆110停止。这指示：车辆110不能沿循接收的车辆路径310，并且接收的车辆路径310因此是无效的。此时，车辆110必须停止，直到接收到有效的车辆路径310。
在框514处，计算装置115增加错误计数。
在框516处，计算装置对照用户确定的限制(例如10)来检查错误计数。如果错误计数小于限制，则所述过程向车辆管理系统312发送重新传输车辆路径310的请求，并且分支回到框502以接收新车辆路径310。如果错误计数大于限制，则计算装置115向车辆管理系统312发送指示已超过错误计数的消息，并且过程500结束。
诸如本文讨论的那些计算装置的计算装置通常各自包括命令，所述命令可由诸如上文所识别的那些计算装置的一个或多个计算装置执行并用于执行上文所描述的过程的框或步骤。例如，上文所讨论的过程框可体现为计算机可执行命令。
计算机可执行命令可由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，所述编程语言和/或技术单独地或组合地包括但不限于：JavaTM、C、C++、Python、Julia、SCALA、Visual Basic、Java Script、Perl、HTML等。一般来说，处理器(例如，微处理器)接收例如来自存储器、计算机可读介质等的命令，并且执行这些命令，从而执行一个或多个过程，包括本文所描述的过程中的一者或多者。此类命令和其他数据可以存储在文件中并使用各种计算机可读介质来传输。计算装置中的文件通常是存储在诸如存储介质、随机存取存储器等的计算机可读介质上的数据的集合。
计算机可读介质包括参与提供可由计算机读取的数据(例如，命令)的任何介质。这种介质可采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质等。非易失性介质包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质包括通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。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、带有孔图案的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、快闪EEPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带或计算机可从其中读取的任何其他介质。
除非本文作出相反的明确指示，否则权利要求中使用的所有术语意图给出如本领域技术人员所理解的普通和通常的含义。具体地，除非权利要求叙述相反的明确限制，否则使用诸如“一个”、“该”、“所述”等单数冠词应被解读为叙述所指示的要素中的一者或多者。
术语“示例性”在本文中以表示示例的意义使用，例如，对“示例性小部件”的引用应被解读为仅指代小部件的示例。
修饰值或结果的副词“大约”意指形状、结构、测量值、值、确定、计算等可因材料、加工、制造、传感器测量、计算、处理时间、通信时间等的缺陷而与确切描述的几何形状、距离、测量值、值、确定、计算等有偏差。
在附图中，相同的附图标记指示相同的要素。此外，可改变这些要素中的一些或全部。相对于本文所描述的介质、过程、系统、方法等，应当理解，虽然此类过程等的步骤或框已被描述为按照特定顺序的序列发生，但是此类过程可通过以本文所描述的顺序以外的顺序执行的所描述步骤来实践。还应当理解，可同时执行某些步骤、可添加其他步骤，或者可省略本文所描述的某些步骤。换句话说，本文对过程的描述是出于说明某些实施例目的提供的，并且决不应解释为限制所要求保护的发明。
根据本发明，提供了一种计算机，所述计算机具有处理器和存储器，所述存储器包括指令，所述指令可由所述处理器执行以：在车辆处从所述车辆外部的且远离所述车辆的计算机接收车辆路径；基于包括所述车辆的经度运动、纬度运动和旋转运动的车辆动力学以及包括包含在所述车辆周围的环境中的对象的车辆约束来验证所述车辆路径；当所述车辆路径被验证为有效时，在所述车辆路径上操作所述车辆，并且当所述车辆路径被验证为无效时，使所述车辆停止。
根据一个实施例，所述指令还包括用于在所述车辆进入停车场时在所述车辆处接收所述车辆路径的指令。
根据一个实施例，所述指令还包括用于在所述车辆离开所述停车场时基于车辆传感器数据确定第二车辆路径的指令。
根据一个实施例，所述指令还包括用于通过计算由纵向轴线和横向轴线限定的平面中的纵向位置、横向位置和旋转角度的改变来确定车辆动力学的指令。
根据一个实施例，所述指令还包括用于通过确定经度位置、纬度位置和旋转角度的改变中的一者或多者分别超过对经度改变、纬度改变和旋转角度改变的指定限制来验证所述车辆路径不正确的指令。
根据一个实施例，所述指令还包括用于通过获取车辆传感器数据以确定所述车辆周围的环境中的对象包括其他车辆和行人来确定所述车辆约束的指令。
根据一个实施例，所述指令还包括用于通过确定所述车辆路径将与确定的对象相交或在所述确定的对象的指定下限内经过来验证所述车辆路径不正确的指令。
根据一个实施例，所述指令还包括用于在所述车辆路径被验证为不正确时请求从服务器计算机重新传输所述车辆路径并且增加错误计数的指令。
根据一个实施例，所述指令还包括用于在所述错误计数已增加到指定错误限制时使所述车辆停止的指令。
根据一个实施例，所述指令还包括用于在所述车辆路径被验证为正确时通过控制车辆动力传动系统、车辆转向和车辆制动以致使所述车辆在所述车辆路径上行进来操作所述车辆的指令。
根据本发明，一种方法包括：在车辆处从所述车辆外部的且远离所述车辆的计算机接收车辆路径；基于包括所述车辆的经度运动、纬度运动和旋转运动的车辆动力学以及包括包含在所述车辆周围的环境中的对象的车辆约束来验证所述车辆路径；当所述车辆路径被验证为有效时，在所述车辆路径上操作所述车辆，并且当所述车辆路径被验证为无效时，使所述车辆停止。
在本发明的一个方面，本发明的特征还在于，当所述车辆进入停车场时，在所述车辆处接收所述车辆路径。
在本发明的一个方面，本发明的特征还在于，当所述车辆离开所述停车场时，基于车辆传感器数据确定第二车辆路径。
在本发明的一个方面，本发明的特征还在于，通过计算由纵向轴线和横向轴线限定的平面中的纵向位置、横向位置和旋转角度的改变来确定车辆动力学。
在本发明的一个方面，本发明的特征还在于，通过确定经度位置、纬度位置和旋转角度的改变中的一者或多者分别超过对经度改变、纬度改变和旋转角度改变的指定限制来验证所述车辆路径不正确。
在本发明的一个方面，本发明的特征还在于，通过获取车辆传感器数据以确定所述车辆周围的环境中的对象包括其他车辆和行人来确定所述车辆约束。
在本发明的一个方面，本发明的特征还在于，通过确定所述车辆路径将与确定的对象相交或在所述确定的对象的指定下限内经过来验证所述车辆路径不正确。
在本发明的一个方面，本发明的特征还在于，当所述车辆路径被验证为不正确时，请求从服务器计算机重新传输所述车辆路径并且增加错误计数。
在本发明的一个方面，本发明的特征还在于，当所述错误计数已增加到指定错误限制时，使所述车辆停止。
在本发明的一个方面，本发明的特征还在于，当所述车辆路径被验证为正确时，通过控制车辆动力传动系统、车辆转向和车辆制动以致使所述车辆在所述车辆路径上行进来操作所述车辆。

Claims (15)

1.一种方法，其包括：
在车辆处从所述车辆外部的且远离所述车辆的计算机接收车辆路径；
基于包括所述车辆的经度运动、纬度运动和旋转运动的车辆动力学以及包括包含在所述车辆周围的环境中的对象的车辆约束来验证所述车辆路径；
当所述车辆路径被验证为有效时，在所述车辆路径上操作所述车辆；以及
当所述车辆路径被验证为无效时，使所述车辆停止。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括：当所述车辆进入停车场时，在所述车辆处接收所述车辆路径。
3.如权利要求2所述的方法，其还包括：当所述车辆离开所述停车场时，基于车辆传感器数据确定第二车辆路径。
4.如权利要求1所述的方法，其还包括：通过计算由纵向轴线和横向轴线限定的平面中的纵向位置、横向位置和旋转角度的改变来确定车辆动力学。
5.如权利要求4所述的方法，其还包括：通过确定经度位置、纬度位置和旋转角度的改变中的一者或多者分别超过对经度改变、纬度改变和旋转角度改变的指定限制来验证所述车辆路径不正确。
6.如权利要求5所述的方法，其中由等式x(k)＝x(k-1)+TV(k-1)cosθ(k-1)确定所述经度位置，其中x(k)是时间k处的所述经度位置，T是时间段，并且V是所述车辆的速度。
7.如权利要求6所述的方法，其中由等式y(k)＝y(k-1)+TV(k-1)sinθ(k-1)确定所述纬度位置，其中y(k)是所述时间k处的所述纬度位置，T是所述时间段，并且V是所述车辆的所述速度。
8.如权利要求7所述的方法，其中由等式
Figure FDA0002629124650000021
确定所述旋转角度，其中θ(k)是所述时间k处的所述旋转角度，T是所述时间段，V是所述车辆的所述速度，并且L是前车桥与后车桥之间的距离。
9.如权利要求1所述的方法，其还包括：通过获取车辆传感器数据以确定所述车辆周围的环境中的对象包括其他车辆和行人来确定所述车辆约束。
10.如权利要求9所述的方法，其还包括：通过确定所述车辆路径将与确定的对象相交或在所述确定的对象的指定下限内经过来验证所述车辆路径不正确。
11.如权利要求1所述的方法，其还包括：当所述车辆路径被验证为不正确时，请求从服务器计算机重新传输所述车辆路径并且增加错误计数。
12.如权利要求11所述的方法，其还包括：当所述错误计数已增加到指定错误限制时，使所述车辆停止。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述对象包括行人和车辆中的一者或多者。
14.如权利要求1所述的方法，其还包括：通过控制车辆动力传动系统、车辆转向和车辆制动以致使所述车辆在所述车辆路径上行进来在所述车辆路径上操作所述车辆。
15.一种系统，其包括被编程为执行如权利要求1-14中任一项所述的方法的计算机。
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