CN112440996A - 用于自主车辆的车道保持 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于自主车辆的车道保持。提供了一种用于车辆的车道保持特征的系统。车道保持特征具有用于在车道保持特征有效时使车辆保持在边界内的预定义的安全要求标准。该系统包括道路估计模块和轨迹规划模块。道路估计模块被配置为接收包括关于车辆的周围环境的信息的传感器数据，并且基于传感器数据确定可驾驶区域。可驾驶区域包括沿车辆行驶方向延伸的左边界和右边界，其中每条边界包括沿每条边界分布的多个点，每个点与置信度相关联。轨迹规划模块被配置为接收所确定的可驾驶区域，并且基于接收的可驾驶区域确定车辆的标称轨迹。轨迹规划模块进一步被配置为基于所接收的可驾驶区域确定车辆的备份停止轨迹。

Description

用于自主车辆的车道保持
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2019年8月29日提交的名称为“用于自主车辆的车道保持”的第19194353.9号欧洲专利申请的优先权，本专利申请被转让给本专利申请的受让人，并通过引用明确地并入本文。
技术领域
本申请公开的涉及自主驾驶(AD)和高级驾驶员辅助系统(ADAS)。更具体地，本申请公开的涉及车辆的道路建模。
背景技术
在过去的这几年期间，自主车辆的发展已迅速扩大，并在探索许多不同的解决方案。如今，在这些领域内的多个不同技术领域中，自主驾驶(AD)和高级驾驶员辅助系统(ADAS)(即半自动驾驶)都正在进行开发。一个此类领域是如何准确且连贯地安置车辆，因为当车辆在交通中移动时，这是重要的安全方面。
车道偏离是AD系统中的关键问题，并且用以减少车道偏离风险的适当解决方案至关重要。因此，对于所有车道支持系统或任意其它转向系统，精确且可靠地生成道路模型是重要功能。
基于来自各种传感器(例如前视、环视、光达、雷达、地图、IMU传感器等)的数据的道路模型被假定以描述车辆前方的可驾驶车道，车道表示不确定性随着与车辆的距离而增加。这在图1(a)中图示。更详细地，图1(a)图示了在车道内行驶的车辆1'顶视图，该车道由左右车道标记2a'、2b'和定义所生成的车道表示3a'、3b'的车道轨迹投影3a'、3b'限定，其中线3a'、3b'在车辆1'前方的一距离相交。由于车道标记测量(由机载传感器进行)的可靠性随着与车辆1'的距离而降低，所以车道轨迹投影3a'、3b'随着增大的距离而愈加弯曲。
此外，减少车辆1'非故意地退出车道的风险的策略是定义车辆1'能够在目标路径(例如，车道的目标路径)的当前可用描述3a'、3b'内成为完全停止的要求。这个要求(车辆1'在可用车道描述内成为完全停止)必须是随时且所有情况下都满足的，这导致对车辆内系统及设备的严格要求。此外，由于这些严格要求，车道轨迹估计3a'、3b'的不确定性或置信度将限制车辆1'完全停止的可用距离。因此，车辆的可能的最高速度强烈受限，这会对自主驾驶特征的实用性及用户体验产生负面影响。此外，因为增大可允许的最高速度可能会急剧增加对系统软件及硬件的要求，可允许的车辆的最高速度成为道路建模解决方案要考虑的关键设计参数。
因此，需要用于自主车辆及半自主车辆的车道保持方法及系统的新的改进的解决方案。更详细地，需要用于车道保持方法和使用道路建模模块的系统的新的改进的解决方案。
发明内容
因此，本公开的目的是提供一种用于车辆的车道保持的系统、包括此类系统的车辆、方法及计算机可读存储介质，它们减少当前已知系统的缺点中的所有缺点或至少某些缺点。
具体地，本公开的目的是提供一种在给定道路模型质量的情况下允许比当前已知系统更高的速度解决方案。本公开的目的还在于提供一种以比当前已知系统更具成本效益的方式而允许更高速度的安全车道保持的解决方案。
本目的是通过如所附权利要求中限定的用于车辆的车道保持的系统、包括此类系统的车辆、方法及计算机可读存储介质实现的。术语“示例性”在当前背景中被理解为作为实例、示例或图示。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于车辆的车道保持特征的系统。车道保持特征具有用于在车道保持特征有效时使车辆保持在边界内的预定义的安全要求标准。该系统包括道路估计模块和轨迹规划模块。道路估计模块被配置为接收包括关于车辆的周围环境的信息的传感器数据，并且基于传感器数据确定可驾驶区域。可驾驶区域包括沿车辆的行驶方向延伸的左边界及右边界，其中每条边界包括沿每条边界分布的多个点，每个点与置信度相关联。轨迹规划模块被配置为接收所确定的可驾驶区域，并且基于所接收的可驾驶区域确定车辆的标称轨迹。标称轨迹是基于预定义的安全要求标准和预定义的可用性标准确定的。轨迹规划模块进一步被配置为基于所接收的可驾驶区域确定车辆的备份停止轨迹，备份停止轨迹是基于预定义的置信标准确定的。预定义的置信标准取决于备份停止的频率的预定义的值，该备份停止的频率的预定义的值是基于标称轨迹的预定义的可用性标准的。
本文介绍一种系统，能够以比当前已知解决方案更高的速度来提供安全车道保持，而无需增加硬件要求(传感器、控制器、支持系统等)。
如所述的，可驾驶区域包括沿车辆的行驶方向延伸的左边界和右边界。因此，可驾驶区域可被解释为具有表示在车辆的周围环境中的车道几何图形的两个投影的车道跟踪或车道追踪特征。相应地，左边界和右边界(即左车道轨迹和右车道轨迹)具有取决于与车辆(或更具体地，与车辆的传感器)的距离的置信分布。更详细地，车道边界(例如车道标记)位置的增长的不确定性是关于投影的车道轨迹为何随与车辆的距离而向内变尖的根本因素。因此，车道轨迹可被解释为沿每个检测到的车道边界分布的多个点，每个点与置信度(例如置信分布、置信函数、置信值等)相关联。
预定义的安全要求标准在当前背景中被理解为与安全标准或风险分类策略(诸如例如汽车安全完整性等级(ASIL)要求)相关联的危险故障率限制的概率(probability ofdangerous failure rate limit)。例如，对于安全关键功能，可应用ASIL D，ASIL D能够转换为10-9h的危险故障率限制的概率。预定义的可用性标准在当前背景中是将在下面进一步解释的用户定义或设计人员定义的度量。预定义的置信标准是由此产生的对备份停止特征的要求，这也规定了危险故障率限制的概率。
对备份停止轨迹规划的严格要求具有对车辆的可达到的最高速度的限制功能，损害了自主或半自主车辆的用户体验。更详细地，安全要求可基于以危险故障率限制的概率为形式的轨迹规划模块的汽车安全完整性等级(ASIL)，ASIL通常在107-109的范围内。更具体地，ASIL要求规定了对于标称轨迹和备份停止轨迹(有时称为安全停止轨迹)、车辆不得非故意地离开“车道”多于每107-109小时一次。换言之，在运行(例如停止或移出规划区域)时，车辆不被允许偏离每条轨迹多于每107～109小时一次，因为这可能造成毁灭性后果。例如，如果车辆在相反车道上停止并导致与另一车辆迎头相撞。
因此，本申请发明人意识到，为了允许更长的停止距离，从而允许更高的可允许最高速度，应放宽车道中停止的频率的要求。因此，通过引入标称轨迹的预定义的可用性标准(即定义更新的轨迹以某种概率在后续时间步中可用的一类度量)，根据以下见解，备份停止特征的完整性等级(即安全要求标准)能够降低相同的数量级。更详细地，意识到如果引入标称轨迹的可用性标准，那么能够引入对应的备份停止轨迹的备份停止频率的预定义的值。因此，这在维持的ASIL要求的情况下在比当前已知解决方案更具成本效益的轨迹规划特征中呈现。更具体地，提出的解决方案允许自主车辆以更高的最高速度运行，无需给例如传感器硬件及软件引入更严格的要求(这增加了巨大的成本)。
换句话说，通过引入在车道中停止的频率的预定义的值，备份停止操控使车辆保持在投影的可驾驶区域内(例如车道内)的置信标准能够降低与预定义的停止频率相同的数量级。例如，如果预定义的停止频率是每104小时一次，则置信标准从10-8降低到10-4。降低的置信标准将允许更长的停车距离，这将又允许更高的可允许最高速度。
进一步地，通过假设激活安全停止特征的触发器大部分将是由自动驾驶系统(ADS)或车辆平台中诸如例如硬件错误、软件缺陷等的故障引起的，因此可靠性要求能够展开。更详细地，本申请发明人意识到，通过从备份停止轨迹规划模块“移动”部分要求从而将一些“负担”卸载到系统的其它部分，仍然能够满足总体完整性等级。更具体地，能够定义与控制触发停止操控的概率的部件或模块(例如道路估计模块和感知系统及相关联的传感器)相关的质量度量，这又将影响导致备份停止轨迹的激励的可能性，因此能够放宽对其的要求。换句话说，备份停止系统的完整性等级(ASIL等级)能够维持在所需的高级别，同时仍然达到有用的最高速度(超过50公里/小时)。
换句话说，预定义的可用性标准能被解释为规定标称轨迹将每104小时仅不可用一次的质量管理度量，这意味着车辆在被迫执行备份停止之前能够基于标称轨迹运行10，000小时。注意，标称轨迹和备份停止轨迹必须可用(这样在标称变为不可用的情况下，能够执行备份停止轨迹)。因此，备份停止将每104小时仅触发一次，因而能够将预定义的安全要求标准减少相同的量级，这导致备份停止轨迹的预定义的置信标准降低。
根据本公开的第二方面，提供了一种车辆，包括包含用于监测车辆的周围环境的至少一个传感器的感知系统以及根据本文公开的实施例中的任一实施例的系统。关于本公开的这个方面，存在如前面讨论的本公开的第一方面中的类似优点及优选特征。
感知系统在当前背景中被理解为负责从诸如摄像机、光达及雷达、超声波传感器的机载传感器获取原始传感器数据并且将该原始数据转换为场景理解的系统。
进一步地，根据本公开的第三方面，提供了一种用于车辆的车道保持特征的方法。车道保持特征具有用于在车道保持特征有效时使车辆保持在边界内的预定义的安全要求标准。该方法包括：接收包括关于车辆的周围环境的信息的传感器数据，并且基于传感器数据确定可驾驶区域。可驾驶区域包括沿车辆的行驶方向延伸的左边界和右边界。而且，每条边界包括沿每条边界分布的多个点，每个点与置信度相关联。该方法进一步基于可驾驶区域确定标称轨迹，其中标称轨迹是基于预定义的安全要求标准和预定义的可用性标准确定的。此外，该方法包括基于可驾驶区域确定车辆的备份停止轨迹，备份停止轨迹是基于预定义的置信标准确定的。预定义的置信标准取决于备份停止的频率的预定义的值，该备份停止的频率的预定义的值是基于标称轨迹的预定义的可用性标准的。关于本公开的这个方面，存在如前面讨论的本公开的第一方面中的类似优点及优选特征。
进一步地，根据本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储被配置为由车辆控制系统的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，该一个或多个程序包括用于执行根据本文公开的实施例中的任一实施例的方法的指令。关于本公开的这个方面，存在如前面讨论的本公开的第一方面中的类似优点及优选特征。
术语“非暂时性”，如本文使用的，旨在描述排除传播电磁信号的计算机可读存储介质(或“存储器”)，但不旨在另外限制由短语计算机可读介质或存储器所涵盖的物理计算机可读存储设备的类型。例如，术语“非暂时性计算机可读介质”或“有形存储器”旨在涵盖不必永久存储信息的存储设备的类型，包括例如随机存取存储器(RAM)。存储在非暂时形式的有形的计算机可访问介质上的程序指令和数据可进一步通过传输介质或诸如电信号、电磁信号或数字信号之类的信号传输，该传输介质或信号可以通过诸如网络和/或无线链路之类的通信介质被传达。因此，术语“非暂时性”，如本文使用的，与对数据存储持久性(例如，RAM与ROM)的限制相反的是媒介本身(即有形的，非信号)的限制。
在从属权利要求中限定了本公开的进一步实施例。应当强调，当术语“包含/包括”在本说明书中使用时，用于指定存在所陈述的特征、整体、步骤或部件。它不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、部件或其组。
参考下文描述的实施例，将在下面进一步阐明本公开的这些及其它特征和优点。
附图说明
参考附图，本申请公开的实施例的进一步目的、特征和优点将从下面的详细描述显现，在附图中：
图1是根据现有技术的在具有投影道路建模特征的路段上行驶的车辆的示意性顶视图。
图2是根据本申请公开的实施例的在具有投影道路建模特征的路段上行驶的车辆的示意顶视图。
图3是根据本申请公开的实施例的用于控制车辆的车道保持特征的系统的示意性框图表示。
图4是根据本申请公开的实施例的包括用于控制车辆的车道保持特征的系统的车辆的示意侧视图示。
图5是根据本申请公开的实施例的用于控制车辆的车道保持特征的方法的示意性流程图表示。
具体实施例
本领域技术人员将理解本文说明的步骤、服务及功能可使用单独的硬件电路、使用结合编程的微处理器或通用计算机运行的软件功能、使用一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或使用一个或多个数字信号处理器(DSP)来实现。还将理解的是，当本申请公开的是根据方法来描述时，它也可以体现在一个或多个处理器和连接到一个或多个处理器的一个或多个存储器中，其中一个或多个存储器存储在由一个或多个处理器执行时执行本文中公开的步骤、服务及功能的一个或多个程序。
本公开的涉及自主(或半自主)车辆的以安全方式检测且更具体地处理罕见危险事件的能力。危险事件可以是车辆系统内部的，例如形式为传感器故障、硬件故障、软件缺陷等，或是外部的，例如周围交通造成的危险情形。这些事件导致违反标称操作条件，必须被检测到，并通过适当的动作来阻遏，以便满足安全要求。本公开关注危险的内部事件和轨迹规划特征。
在下面的示例性实施例的描述中，相同的附图标记指代相同或相似的部件。
图2示出了两个示意图(a)和(b)，它们图示在具有投影轨迹的路段上的车辆1的顶视透视图。基于与确定的可驾驶区域20a、20b相关联的信息，轨迹定义具有左右边界的在车辆的行驶方向上的时间依赖的路径。更具体地，相对于具有左右边界3a、3b的现有技术的备份停止轨迹(back-up stop trajectory)，最上面的图(a)图示了具有左边界5a及右边界5b的备份停止轨迹(也可以称为安全停止轨迹)。下面的图(b)图示了标称轨迹(nominaltrajectory)的高置信部分，以满足轨迹规划模块的动态要求(即，在正常条件下运行时使车辆保持在车道内的要求)。
可以说，用于自主车辆的轨迹规划的控制系统有两个要求，动态要求和“安全停止”或“备份停止”要求。动态要求指定控制系统必须能够使车辆保持在可驾驶区域的边界内(例如，车道内)。更具体地，控制系统应保证车辆能够在车辆平台的能力内使车辆保持在当前车道内(例如，以足够高的置信处理任意即将到来的弯道)。安全停止要求指定车辆必须能够在可驾驶区域(例如，车道内)的边界内以预定义的概率停止。
因此，图2(a)图示了安全停止要求，其中左边界5a和右边界5b描述了车辆1前方的车道，不确定性随着与车辆1的距离而增大，如置信分布21a-d所图示的。因此，车辆1必须能够在可驾驶区域20a的当前可用描述内达到停止。此处，可驾驶区域被图示为车道20a，但还可以是从车道到路肩、或到路边停车区的路径的形式。通常，可以说安全停止轨迹可以包括避免车辆在车辆1的目标路径的外部的区域达到停止的任意路径。置信度此处被图示为置信分布21a-d，但如本领域技术人员已意识到的，置信度可以被提供为其它格式，诸如置信值、置信范围、置信函数等。
为了利用同一传感器组允许更长的停车距离，必须放宽对车道中停止的频率的要求。假设车道中的停止大部分将由自动驾驶系统(ADS)或车辆平台中的故障引起。消费者可接受的计划外“备份停止”的数量在1/103h-1/105h的范围内的某处，诸如例如1/104之类。车道预测的被降低的严重性将允许更长的停车距离，如现有技术边界3a'、3b'与提出的解决方案的所呈现的车道边界5a、5b之差所示。这是因为停止操控使车辆1保持在可驾驶区域20a的安全要求标准可以被降低与停止的频率相同的数量级。在此示例中，从10-8到10-4。换言之，由于意识到将以较低频率(由可用性标准定义(availability criterion))“激发”或触发备份停止操控，所以可以接受道路模型估计5a、5b中更大的不确定性，从而允许道路边界5a、5b具有更长的延伸，这随后致使相较于当前已知解决方案能够利用同一传感器组达到更高的最高速度。
然而，对于动态要求，系统可以布置为仅使用标称轨迹的子部分，即仅使用在其中边界与高置信值21a-d相关联的部分，如图2(b)图示。这是因为系统无需允许也能使车辆1在可驾驶区域20b内“安全停止”的轨迹。相反，系统应保证车辆1在车辆平台的能力内留在目标路径边界内的安全要求可以被定义，诸如例如以足够高的置信处理任意即将到来的弯道之类。图2(b)图示了具有高置信值的标称轨迹的这些子部分以及与它们相关联的边界投影6a、6b、7a、7b、8a、8b。
相应地，本申请公开至少部分基于轨迹规划问题能够划分为两部分的见解。更详细地，通过定义停止的频率值，允许更长的停止距离，这转而被预定义的可用性标准允许。预定义的可用性标准允许系统依赖标称轨迹的高置信子部分6a、6b、7a、7b、8a、8b，因为假设在后续时间步(time step)中生成新的道路模型。自然，预定义的可用性标准还指定备份停止轨迹总是可用的。换句话说，“高置信”的标称轨迹和“足够置信”的备份停止轨迹总是可用的。
图2中的框图图示了管理(regulatory)性能要求(此处示例为ASIL要求)如何影响用于标称轨迹规划和用于备份停止轨迹规划的安全要求标准。如本领域技术人员意识到的，ASIL仅用作风险分类策略(risk classification scheme)的示例，其它及未来的风险分类策略也类似地适用。因此，性能要求在本示例中源自ASIL，但其它标准也类似地适用。标称轨迹所依据的要求定义了在轨迹规划每108h有效多于一次时车辆不可以非故意地移出车道。然而，对提出的系统进行设计，使得可用性标准被提供，可用性标准规定以预定义的确定性在后续步中提供可能导出标称轨迹以及备份停止轨迹的、更新的道路模型。更具体地，系统被允许每104h仅一次无法在后续时间步中提供更新的道路模型。因此，安全停止功能的(置信)要求能够降低相同的数量级，因为整个系统仍将满足达到小于10-8h的危险故障率限制的概率的通用标准。
图3是图示用于控制车辆的车道保持特征的系统的示意性框图。更详细地，本文公开的系统类似地适用于处理道路建模和相关联的轨迹规划的任意ADAS或AD特征。车道保持特征(feature)具有用于在车道保持特征有效(active)时使车辆保持在边界内的预定义的安全要求标准(例如，ASIL C或ASIL D)。
系统具有道路估计模块21和轨迹规划模块22。道路估计模块被配置为接收包括关于车辆的周围环境的信息的传感器数据25。传感器数据可以从车辆的感知系统获取，或者可以直接从连接到系统的一个或多个传感器获取。感知系统在当前背景中被理解为负责从诸如摄像机、光达和雷达、超声波传感器的机载传感器获取原始传感器数据并将此原始数据转换为场景理解(scene understanding)的系统。道路估计模块进一步被配置为基于传感器数据25来确定可驾驶区域。可驾驶区域的左边界和右边界沿车辆的行驶方向延伸。每条边界包括沿每条边界分布的多个点，且每个点与置信度(例如置信分布)相关。通常，置信度随着与车辆的距离而降低。
进一步地，轨迹规划模块22被配置为从道路估计模块21接收可驾驶区域。轨迹规划模块22进一步被配置为基于所接收的可驾驶区域而确定或生成标称轨迹，其中标称轨迹是基于预定义的安全要求标准和预定义的可用性标准确定的。而且，轨迹规划模块22被配置为基于所接收的可驾驶区域而确定车辆的备份停止轨迹(也称为安全停止轨迹)。备份停止轨迹是基于预定义的置信标准(confidence criterion)确定的。更具体地，预定义的置信标准取决于基于标称轨迹的预定义的可用性标准的备份停止的频率的预定义值。
如前面提及的，预定义的可用性标准是作为新引入的系统设计方面的参数，并且可以说引入了在后续时间步中生成新的或更新的轨迹(标称及备份停止)的“保证”。致使形式为可用性参数的此设计考虑的这一见解以降低的备份停止置信标准的形式具有一些有利的后果。
如图3的示意图所图示的，轨迹规划模块22可以包括若干子模块。例如，轨迹规划模块可以包括用于标称轨迹规划28和备份停止规划27的单独模块。此外，轨迹规划模块可包括安全监测器26。安全监测器26优选地被配置为检测错误、并生成适当的命令以缓解危险情况。安全监测器26优选地形式为专用于安全的高完整性部件。因此，安全监测器26被配置为接收及监测内部部件的状态。
因此，轨迹规划模块22可以说包括两个单独的信道，一个用于标称规划并且一个用于安全。这提供了备份停止能力的更高的可用性。相应地，优选地在每个信道中独立接收包括关于车辆的周围环境的信息的传感器数据25。
系统进一步具有车辆控制模块23，车辆控制模块23被配置为获取标称轨迹和备份停止轨迹、并且向至少一个致动器(actuator)(此处表示为车辆平台24)发送控制信号，以基于所确定的标称轨迹或备份停止轨迹来操控车辆。然而，系统的图示架构仅是示例性的实现方式，如本领域技术人员所容易理解的，各种替代方式是可行的，并且在本申请公开的范围内。
例如，车辆平台24可包括控制模块23。而且，车辆平台可包括用于存储轨迹规划模块22所生成的备份停止轨迹的一个或多个存储设备，一旦由安全监测器26激活，就执行该备份停止轨迹。
使用时，道路估计模块21接收传感器观测25，并且为车辆生成可驾驶区域。可驾驶区域由与置信度相关联的一个或多个边界定义。例如，可驾驶区域可以是以车道的形式，并且边界可以是左右车道标记。相应地，道路估计模块21能够以比远离车辆的车道边界更高的精度来定义靠近车辆的车道边界。轨迹规划模块22获取该可驾驶区域，并且为车辆生成轨迹(例如以路径和加速度数据的形式)，该轨迹受限于规定车辆必须留在可驾驶区域的边界内(例如车道内)的安全要求标准。更详细地，轨迹规划模块22计算预定义的可用性标准允许的标称轨迹和备份停止轨迹，其中仅标称轨迹的子部分用来满足如前述讨论的动态要求。此外，预定义的可用性标准致使用于备份停止功能的安全要求标准降低，本文将其定义为“预定义的置信标准”。
图4是车辆1的示意侧视图，该车辆1包括根据本文公开的任一实施例的用于控制车道保持特征的系统10。车辆1进一步包括连接到多个传感器设备33a-c的感知系统32。感知系统负责从形式可以为摄像机、光达、雷达、超声波传感器、加速度计、陀螺仪或任意其它汽车级传感器的传感器设备33a-c获取原始传感器数据，并且将该原始数据转换为场景理解。车辆1自然还可以包括其它合适的支持系统，诸如定位系统、惯性测量单元(IMU)等。
系统10包括一个或多个处理器11、存储器12、传感器接口13和通信接口14。处理器11也可以被称为控制回路11或控制电路11。控制电路11被配置为执行存储在存储器12中的指令，以执行根据本文公开的任一实施例的用于控制车辆的车道保持特征的方法。换句话说，控制设备10的存储器12能够包括一个或多个用于存储计算机可执行指令的(非暂时性)计算机可读存储介质，该计算机可执行指令由一个或多个计算机处理器11执行时，例如能使计算机处理器11执行本文描述的技术。存储器12可选地包括高速随机存取存储器，诸如DRAM、SRAM、DDR RAM或其它随机存取固态存储器设备；并且可选地包括非易失性存储器，诸如一个或多个磁盘存储设备、光盘存储设备、闪存设备或其它非易失性固态存储设备。系统10的不同模块可以包括独立的控制电路11、存储器设备12、传感器接口13和通信接口14，或被配置为通用硬件设备中的软件模块。
进一步地，车辆1可经由例如无线链路连接到外部网络41(例如用于检索地图数据)。同一或某种其它无线链路可用于与车辆1附近的其它车辆或与本地基础设施元件进行通信。蜂窝通信技术可用于诸如到外部网络的远程通信，并且如果所使用的蜂窝通信技术具有低延迟，它还可用于车辆之间、车辆到车辆(V2V)、和/或车辆到基础设施V2X的通信。蜂窝无线电技术的示例包括GSM、GPRS、EDGE、LTE、5G、5G NR等，还包括未来的蜂窝解决方案。然而，在一些解决方案中，使用诸如无线局域网(LAN)的中短程通信技术，例如基于IEEE802.11的解决方案。ETSI正在研究用于车辆通信的蜂窝标准，并且例如5G因高带宽及通信通道的低延迟和高效处理而被认为是合适的解决方案。因此，系统1可布置为依靠远离车辆1的资源42通过所谓的云计算解决方案来执行一些或全部方法步骤。
图5是根据本申请公开的实施例的用于控制车辆的车道保持特征的方法100的示意流程图表示。车道保持特征具有用于在车道保持特征有效时使车辆保持在边界内的预定义的安全要求标准。方法100包括接收101传感器数据(源自车辆的一个或多个传感器设备)的步骤。传感器数据包括关于车辆的周围环境的信息。方法100进一步包括基于所接收的传感器数据确定102可驾驶区域。可驾驶区域包括沿车辆行驶方向延伸的左边界和右边界。换言之，可驾驶区域由一个或多条边界定义。每条边界包括(或基于)沿每条边界分布的多个点，每个点与置信度相关联。置信度可以被理解为描述边界的表示位于与车辆的周围区域中的边界完全相同的位置的概率的值。例如，如果假设边界为车道边界，则置信度定义“所感知的”边界(以及后续投影车道轨迹)位于与车道轨迹所基于的实际车道标记相同的位置的概率。
方法100进一步包括基于所接收的可驾驶区域确定103标称轨迹。标称轨迹是基于预定义的安全要求标准和预定义的可用性标准进一步确定的。如提到的，预定义的安全要求标准是基于管理完整性等级(regulatory integrity level)规定的，并且预定义的可用性标准是深思熟虑的质量管理度量。进一步地，方法100包括基于可驾驶区域确定车辆的备份停止轨迹(也可以被称为安全停止轨迹)。备份停止轨迹是基于预定义的置信标准进一步确定的。然而，预定义的置信标准取决于备份停止的频率的预定义值，而备份停止的频率的预定义值又基于标称轨迹的预定义的可用性标准。更详细地，备份停止轨迹的预定义的置信标准是基于整体安全要求标准和备份停止频率的预定义值而计算的。因此，通过巧妙地意识到质量管理(QM)度量能够用来定义备份停止的频率，对备份停止特征的另外过于严格的安全要求可以被降低，提供改进的整体用户体验。
用于执行这些功能的可执行指令可选地包括在非暂时性计算机可读存储介质或被配置为由一个或多个处理器执行的其它计算机程序产品中。
以上已参考具体实施例介绍了本申请公开的。但是，除以上描述的实施例之外的其它实施例是可能的，并且在本申请公开的范围内。可在本申请公开的范围内提供与以上描述的那些不同的通过硬件或软件执行方法的方法步骤。因此，根据一个示例性实施例，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，存储配置为由车辆控制系统的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，该一个或多个程序包括用于执行根据以上讨论的实施例中的任意一个的方法的指令。可替代地，根据另一示例性实施例，云计算系统可以被配置为执行本文介绍的方法中的任意一个。云计算系统可包括受控于一个或多个计算机程序产品的共同执行本文介绍的方法的分布式云计算资源。
一般来说，计算机可访问介质可包括任意有形或非暂时性存储介质或存储器介质，诸如电介质、磁介质或光介质，例如，经由总线耦接到计算机系统的磁盘或CD/DVD-ROM。如本文中使用的术语“有形”和“非暂时性”旨在描述排除传播电磁信号的计算机可读存储介质(或“存储器”)，但不旨在另外限制由短语计算机可读介质或存储器所涵盖的物理计算机可读存储设备的类型。例如，术语“非暂时性计算机可读介质”或“有形存储器”旨在涵盖不必永久存储信息的存储设备的类型，包括例如随机存取存储器(RAM)。存储在非暂时性形式的有形的计算机可访问存储介质上的程序指令和数据可进一步通过传输介质或诸如电信号、电磁信号或数字信号的信号传输，该传输介质或信号可经由诸如网络和/或无线链路之类的通信介质被传达。
处理器11(与系统10相关联)可以是或包括用于进行数据或信号处理或用于执行存储器12中存储的计算机代码的任意数目的硬件部件。系统10具有相关联的存储器12，并且存储器12可以是用于存储数据和/或计算机代码的一个或多个设备，该数据和/或计算机代码用于完成或利于本说明书中描述的各种方法。存储器可包括易失性存储器或非易失性存储器。存储器12可包括数据库部件、对象代码部件、脚本部件或用于支持本说明书的各种活动的任意其它类型的信息结构。根据一个示例性实施例，任意分布式或本地存储器设备可与本描述的系统及方法一起使用。根据示例性实施例，存储器12通信地连接到处理器11(例如，经由电路或任意其它有线、无线或网络连接)，并且包括用于执行本文描述的一个或多个进程的计算机代码。
应当认识到，传感器接口13还可以提供直接(从传感器33a-c)或经由车辆1中的专用传感器控制电路32获取传感器数据的可能性。通信/天线接口14可进一步提供用天线37将输出发送到远程位置(例如远程服务器42)的可能性。此外，车辆中的一些传感器可使用诸如CAN总线、I2C、以太网、光纤等的本地网络设置与系统10通信。通信接口14可以被布置为与车辆的其它控制功能通信，并且因此也可以被视为控制接口；然而，可提供单独的控制接口(未示出)。车辆内的本地通信也可以是具有诸如WiFi、LoRa、Zigbee、蓝牙或类似中/短程技术的协议的无线类型。
相应地，应当理解所描述的解决方案的部分可以在车辆中、在位于车辆外部的系统中、或在在车辆内外部的组合中实现；例如在与车辆通信的服务器42中，所谓的云解决方案。例如，传感器数据可以被发送给外部系统，并且那个系统执行用以确定可驾驶区域的步骤。可驾驶区域可进一步基于车辆1的的位置以及来自从其它车辆获取的传感器观测。实施例的不同特征及步骤可在除描述的那些实施例之外的其它组合方式中组合。
在下面的项目中记载了示例性方法、计算机可读存储介质、系统、车辆：
1、一种用于控制车辆的车道保持特征的系统，该车道保持特征具有用于在车道保持特征有效时使车辆保持在边界内的预定义的安全要求标准，该系统包括：
道路估计模块，包括控制电路，该控制电路被配置为：
接收包括关于车辆的周围环境的信息的传感器数据；并且
基于传感器数据确定可驾驶区域，可驾驶区域包括沿车辆的行驶方向延伸的左边界和右边界，其中每条边界包括沿每条边界分布的多个点，每个点与置信度相关联；
轨迹规划模块，包括控制电路，该控制电路被配置为：
接收所确定的可驾驶区域；
基于所接收的可驾驶区域确定标称轨迹，其中标称轨迹是基于预定义的安全要求标准和预定义的可用性标准进一步确定的；
基于所接收的可驾驶区域确定车辆的备份停止轨迹，备份停止轨迹是基于预定义的置信标准进一步确定的；
其中预定义的置信度标准取决于备份停止的频率的预定义值，该备份停止的频率的预定义的值是基于标称轨迹的预定义的可用性标准的。
2、根据项目1的系统，进一步包括：
车辆控制模块，被配置为：
获取所确定的标称轨迹和所确定的备份停止轨迹；
向至少一个致动器发送控制信号，以基于确定的标称轨迹或备份停止轨迹来操控车辆。
3、根据项目1或2的系统，其中预定义的可用性标准定义了更新的标称轨迹在后续时间步中不可用的概率。
4、根据项目1或2的系统，其中标称轨迹基于多个点中的第一点子集，第一点子集与高于第一预定义阈值的置信度相关联。
5、根据项目4的系统，其中安全停止轨迹基于多个点中的第二点子集，第二点子集与高于第二预定义阈值的置信度相关联，其中第二预定义阈值低于第一预定义阈值。
6、根据项目1或项目2的系统，其中安全停止轨迹具有第一时间范围，并且标称轨迹具有第二时间范围，第一时间范围比第二时间范围长。
7、根据项目1或项目2的系统，其中在车道中停止的频率的所述预定义的值在从每103小时一停止到每105小时一停止的范围内。
8、根据项目1或项目2的系统，其中预定义的可用性标准在从每103小时不可用一次到每105小时不可用一次的范围内。
9、一种车辆包括：
感知系统，包括用于监测车辆的周围环境的至少一个传感器；
根据前述项目中的任一项目的系统。
10、一种用于控制车辆的车道保持特征的方法，车道保持特征具有用于在车道保持特征有效时使车辆保持在边界内的预定义的安全要求标准，该方法包括：
接收包括关于车辆的周围环境的信息的传感器数据；
基于传感器数据确定可驾驶区域，可驾驶区域包括沿车辆的行驶方向延伸的左边界和右边界，其中每条边界包括沿每条边界分布的多个点，每个点与置信度相关联；
基于可驾驶区域确定标称轨迹，其中标称轨迹是基于预定义的安全要求标准和预定义的可用性标准进一步确定的；
基于可驾驶区域确定车辆的备份停止轨迹，备份停止轨迹是基于预定义的置信标准进一步确定的；
其中预定义的置信标准取决于备份停止的频率的预定义的值，该备份停止的频率的预定义的值是基于标称轨迹的预定义的可用性标准的。
11、根据项目10的方法，进一步包括：
向至少一个致动器发送控制信号，以基于所确定的标称轨迹或备份停止轨迹来操控车辆。
12、根据项目10或11的方法，其中在车道中的停止的频率的预定义的值在从每103小时一停止到每105小时一停止的范围内。
13、根据权利要求10或11的方法，其中预定义的可用性标准在从每103小时不可用一次到每105小时不可用一次的范围内。
14、一种非暂时性计算机可读存储介质，存储被配置为由车辆控制系统的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，该一个或多个程序包括用于执行根据项目10-13的任一项目的方法的指令。
应该注意到，词语“包括”不排除存在除列出的那些之外的其它元件或步骤，并且元件前的词语“一”或“该”不排除存在多个此类元件。还应该进一步注意到，任一附图标记未限制权利要求的范围，本公开可以至少部分通过硬件和软件两者实现，并且若干“方式”或“单元”可由同一件硬件表示。
尽管附图可显示方法步骤的特定次序，但步骤的次序可以与所描绘的不同。另外，可以并发或部分并发地执行两个或更多步骤。例如，确定标称轨迹和备份停止轨迹的步骤可基于具体实现而互换。此类变化将取决于所选的软件和硬件系统，并且取决于设计人员选择。所有此类变化都在本申请公开的范围内。类似地，软件实施方式能够用具有基于规则的逻辑和其它逻辑的标准编程技术来实现，以实现各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。上面提及且描述的实施例仅作为示例提供，而对于本申请公开的不是限制性的。如所附的专利实施例中请求保护的在本公开的范围内的其它解决方案、用途、目标及功能对于本领域技术人员应是显而易见的。

Claims (14)

1.一种用于控制车辆的车道保持特征的系统，所述车道保持特征具有用于在所述车道保持特征有效时使所述车辆保持在边界内的预定义的安全要求标准，所述系统包括：
道路估计模块，被配置为：
接收包括关于所述车辆的周围环境的信息的传感器数据；并且
基于所述传感器数据确定可驾驶区域，所述可驾驶区域包括沿所述车辆的行驶方向延伸的左边界和右边界，其中每条边界包括沿每条边界分布的多个点，每个点与置信度相关联；
轨迹规划模块，被配置为：
接收所确定的可驾驶区域；
基于所接收的可驾驶区域确定标称轨迹，其中所述标称轨迹是基于所述预定义的安全要求标准和预定义的可用性标准进一步确定的；
基于所接收的可驾驶区域确定车辆的备份停止轨迹，所述备份停止轨迹是基于预定义的置信标准进一步确定的；
其中所述预定义的置信标准取决于备份停止的频率的预定义的值，所述备份停止的频率的预定义的值是基于所述标称轨迹的所述预定义的可用性标准的。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
车辆控制模块，被配置为：
获取所确定的标称轨迹和所确定的备份停止轨迹；并且
向至少一个致动器发送控制信号，以基于确定的所述标称轨迹或所述备份停止轨迹来操控所述车辆。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述预定义的可用性标准定义了更新的标称轨迹在后续时间步中不可用的概率。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述标称轨迹基于所述多个点中的第一点子集，所述第一点子集与高于第一预定义阈值的置信度相关联。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述安全停止轨迹基于所述多个点中的第二点子集，所述第二点子集与高于第二预定义阈值的置信度相关联，其中所述第二预定义阈值低于所述第一预定义阈值。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述安全停止轨迹具有第一时间范围，并且所述标称轨迹具有第二时间范围，所述第一时间范围比所述第二时间范围长。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其中在车道中停止的频率的所述预定义的值在从每103小时一停止到每105小时一停止的范围内。
8.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述预定义的可用性标准在从每103小时不可用一次到每105小时不可用一次的范围内。
9.一种车辆，包括：
感知系统，包括用于监测所述车辆的周围环境的至少一个传感器；
根据前述权利要求中的任一项的系统。
10.一种用于控制车辆的车道保持特征的方法，所述车道保持特征具有用于在所述车道保持特征有效时使所述车辆保持在边界内的预定义的安全要求标准，所述方法包括：
接收包括关于所述车辆的周围环境的信息的传感器数据；
基于所述传感器数据确定可驾驶区域，所述可驾驶区域包括沿所述车辆的行驶方向延伸的左边界和右边界，其中每条边界包括沿每条边界分布的多个点，每个点与置信度相关联；
基于所述可驾驶区域确定标称轨迹，其中所述标称轨迹是基于所述预定义的安全要求标准和预定义的可用性标准进一步确定的；
基于所述可驾驶区域确定所述车辆的备份停止轨迹，所述备份停止轨迹是基于预定义的置信标准进一步确定的；
其中所述预定义的置信标准取决于备份停止的频率的预定义的值，所述备份停止的频率的预定义的值是基于所述标称轨迹的预定义的可用性标准的。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
向至少一个致动器发送控制信号，以基于所确定的标称轨迹或所述备份停止轨迹来操控所述车辆。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中在车道中停止的频率的所述预定义值的在从每103小时一停止到每105小时一停止的范围内。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述预定义的可用性标准在从每103小时不可用一次到每105小时不可用一次的范围内。
14.一种非暂时性计算机可读存储介质，存储被配置为由车辆控制系统的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求10至13中的任一项的方法的指令。
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