CN112810620A - 覆盖相邻车道相对速度的运行设计域验证 - Google Patents

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Abstract

覆盖相邻车道相对速度的运行设计域验证。提出一种用于具有驾驶员支持功能的自主运载工具的控制系统。控制系统包括控制电路，被配置为：获取传感器数据的控制电路，该传感器数据包括关于运载工具的周围环境的信息；基于传感器数据确定至少一个外部运载工具关于自主运载工具的相对速度，并且将该相对速度与最大速度阈值比较；基于比较生成控制信号，以控制驾驶员支持功能的可用性，以便如果以下则使驾驶员支持功能可用于运载工具的乘坐者：外部运载工具中的至少一个外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于最大速度阈值的相对速度，并且外部运载工具中没有外部运载工具已被证实在第二时间段期间具有高于最大速度阈值的相对速度。

Description

覆盖相邻车道相对速度的运行设计域验证
相关申请的交叉引用
本专利申请要求申请号为19209642.8，发明名称为“覆盖相邻车道相对速度的运行设计域验证”，申请日为2019年11月18日的欧洲专利申请的优先权，其转让至此受让人，并通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及用于诸如汽车、巴士、卡车等等的运载工具的自主驾驶(AD)和高级驾驶辅助系统(ADAS)。
背景技术
自主系统(AS)具有独立于直接人类控制的并且在临时的状况中进行动作的能力。这些系统实现大范围的应用，诸如自动驾驶汽车、类人机器人和后输送无人航空载具(post-delivering drones)。然而，该增加的能力和灵活性伴随有代价：评定自主系统的可靠性和安全性时的难度。
主要由于将被分析的可能的情形的组合爆炸(combinatorial explosion)，传统测试方法达不到提供期望的标准的水平。存在严格的要求来确保AS安全和可靠。安全标准强制AS在无害的状态的情况下运行，并且可靠性需求强制系统按照规定来输送服务。这些需求通常与在指定的环境中系统故障的低阈值(即无故障运行的高概率)相关联，这进而要求对AS的昂贵的且费时的验证和检验。
因此，施加于自主驾驶(AD)系统的严格的安全需求转化成庞大的验证需求。而且，不仅仅对软件组件、而且也对于判定和控制组件以及运载工具的感知系统(例如，用于准确地确定运载工具在车道中的位置)提出这些严格的安全需求。对感知系统的高安全需求意味着显著的冗余和昂贵的传感器和/或HD地图功能。
因此，需要新的缓解目前已知的解决方案的问题的改善的方法和系统，并且具体是需要如下方法和系统，其与目前已知的解决方案相比，以较不复杂且更经济合算的方式实现从ADAS到AD的转变，同时仍然满足相关联的安全需求。
发明内容
因此本公开的目的是提供一种控制系统、一种包括这样的控制系统的运载工具、一种方法、和一种计算机可读存储介质，其缓解目前已知的解决方案的所有或至少一些缺点。
更具体地，本公开的目的是就巨大的检验需求和高硬件成本而言来缓解与自动驾驶系统有关的问题。
借助于如所附权利要求所限定的控制系统、包括这样的控制系统的运载工具、方法，和计算机可读存储介质来实现该目的。术语示例性在本上下文中将被理解为充当实例、示例或图示。
根据本公开的第一方面，提供一种用于在道路路段上的第一车道中的第一方向上行进的自主运载工具的控制系统，其中，运载工具具有用于自主地操纵运载工具的驾驶员支持功能。控制系统包括控制电路，该控制电路被配置为获取传感器数据，所述传感器数据包括关于运载工具的周围环境的信息。控制电路被进一步配置为基于获取的传感器数据来确定在与第一车道相邻的第二车道中行进的至少一个外部运载工具的关于自主运载工具的相对速度，并且将确定的相对速度与最大速度阈值相比较。而且，控制电路被配置为基于比较来生成控制信号，以便控制用于道路路段的驾驶员支持功能的可用性，以便在以下情况下使驾驶员支持功能可用于运载工具的乘坐者：
·外部运载工具中的至少一个外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于最大速度阈值的相对速度；以及
·外部运载工具中没有外部运载工具已被证实在第二时间段期间具有高于最大速度阈值的相对速度。
借助于以上提出的控制系统，能够将严格的完整性需求(integrityrequirements) 移至运载工具的系统的监视部分并且因此缓解对驾驶员支持功能的要求大量的资源来检验并且与高端、非常昂贵的传感器装备相关联的其他特征的需求，诸如将运载工具保持在车道中的特征。
更详细地，提出的控制系统实现如下系统设计，其中能够以与先前已知的相比更具成本效益的方式实现交通堵塞巡航或公路巡航形式的驾驶员支持功能的方式来分配完整性/可靠性需求。更具体地，由于减少的对高相对速度的暴露减少了，对于要保持在车道中的驾驶员支持功能的能力完整性需求被放松了。
根据本公开的第二方面，提供一种运载工具，其包括：用于监视运载工具的速度的速度确定设备、包括用于监视运载工具的周围环境的至少一个传感器的感知系统，以及根据在本文公开的实施例的任意之一的控制系统。关于本公开的该方面，如在先前讨论的本公开的第一方面中，提出类似的优点和优选的特征。
根据本公开的第三方面，提供一种用于控制用于自主地操纵在道路路段上的第一方向上行进的运载工具的驾驶员支持功能的方法。该方法包括：获取传感器数据，该传感器数据包括关于运载工具的周围环境的信息，基于获取的传感器数据来确定在与第一车道相邻的第二车道中行进的至少一个外部运载工具的关于自主运载工具的相对速度。此外，该方法包括将监视的相对速度与最大速度阈值相比较，并且基于比较来控制用于道路路段的驾驶员支持功能的可用性，以便在以下情况下使驾驶员支持功能可用于运载工具的乘坐者：
·外部运载工具中的至少一个外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于最大速度阈值的相对速度；以及
·外部运载工具中没有外部运载工具已被证实在第二时间段期间具有高于最大速度阈值的相对速度。
关于本公开的该方面，如在先前讨论的本公开的第一方面中，提出类似的优点和优选的特征。
根据本第四方面，提供一种存储被配置为由运载工具控制系统的一个或多个处理器执行的一个或多个程序的(非暂时性)计算机可读存储介质，该一个或多个程序包括执行根据在本文公开的实施例的任意之一的方法的指令。关于该方面，如在先前讨论的本公开的第一方面中，提出类似的优点和优选的特征。
如在本文所使用的，术语“非暂时性”意图是描述传播电磁信号以外的计算机可读存储介质(或“存储器”)，但是并不意图另外限制通过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”意图包含不一定永久地存储信息的存储设备的类型，例如包括随机存取存储器(RAM)。可以进一步通过传输介质或可以经由诸如网络和/或无线链路之类的通信介质所输送的诸如电子、电磁，或数字信号之类的信号来传送存储在非暂时性形式的有形计算机可访问的存储介质上的程序指令和数据。因此，如在本文所使用的，术语“非暂时性”是与对数据存储持续性的限制相对的对介质本身的限制(即，有形、不是信号) (例如，RAM相对于ROM)。
在从属权利要求中限定本公开的另外的实施例。应当强调，当在本说明书中使用时，采用术语“包括/包括有”以指定所陈述的特征、整数、步骤，或组件的存在。其不阻止存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、组件，或其组。
将在下文中参考在下文描述的实施例来进一步澄清本公开的这些和其他特征和优点。
附图说明
根据以下详细描述，本公开的实施例的另外的目的、特征和优点将明显，对附图作出参考，其中：
图1a至图1b是包括根据本公开的实施例的控制系统的运载工具的两个示意透视图图示。
图2是根据本公开的实施例的、用于控制用于自主地操纵运载工具的驾驶员支持功能的方法的示意流程图表示。
图3a至图3d是图示出根据本公开的实施例的、用于控制用于自主地操纵运载工具的驾驶员支持功能的方法的示意图表的集合。
图4是图示出根据本公开的实施例的、用于控制用于自主地操纵运载工具的驾驶员支持功能的方法的示意图表。
图5是包括根据本公开的实施例的控制系统的运载工具的示意性侧视图示。
具体实施方式
那些本领域技术人员将理解，可以使用独立的硬件电路、使用结合编程微处理器或通用计算机运行的软件、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)来实施在本文解释的步骤、服务和功能。也将理解，当就方法来描述本公开时，其也可以被体现在一个或多个处理器和耦合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当由一个或多个处理器执行时执行在本文公开的步骤、服务和功能的一个或多个程序。
在示例性实施例的以下描述中，相同的附图标记表示相同的或相似的组件。
图1a和图1b是包括根据本公开的实施例的控制系统的运载工具1(也可以被称为自主运载工具1)的两个示意透视图图示。更具体地，图1a至图1b目标是阐明在运载工具1在道路路段23上行进时控制系统如何在两个不同的场景中运行的示例。运载工具1被提供有驾驶员支持功能，其在本上下文中可以被理解为自主驾驶(AD)特征或自动驾驶系统(ADS)特征，并且关于后者，根据驾驶自动化的SAE J3016等级，其优选地是等级3或更高等级的ADS特征。驾驶员支持功能可以例如是“交通堵塞巡航”特征，即，被配置为在塞车情形中操纵运载工具1的自主驾驶特征。
本发明人注意到，即使自主或半自主运载工具1在“像高速公路”的道路上行进，也不一定意味着在相邻的车道中行进的其他运载工具的相对速度(Δv)低。相对速度在本上下文中将被理解为自主运载工具与在相邻的车道中行进的其他运载工具2a至 2f之间的速度的差的量值。例如，如果自主运载工具1在第一方向上以60km/h行进并且外部运载工具在相邻的车道中的相同的方向上以80km/h行进，则相对速度是20 km/h。类似地，如果自主运载工具1在第一方向上以60km/h行进并且外部运载工具在相邻的车道中的相反的方向上以60km/h行进，则相对速度是120km/h。
而且，如果在自主运载工具行进时不能证明或者甚至假定高的相对速度是“稀有事件”，则必须假定对高的相对速度的暴露较高，以便能够确保自主运载工具1以充分高的程度安全地运行。然而，高的相对速度的高暴露导致对保持在其自己的车道(自主车道)内的驾驶员支持功能的能力的高可靠性/完整性需求(例如，ASIL D)，这进而将导致对于对应的传感器的高可靠性/完整性需求。这些可靠性/完整性需求转换为巨大的检验需求(驾驶员支持功能的检验)以及高端传感器设备和系统的使用，这在极为成本敏感的汽车行业中增添了显著的成本。
然后认识到了，人们应当改为聚焦于风险暴露以便减少对于碰撞的整体风险评估，而不是聚焦于驾驶员支持功能并且具体是聚焦于其保持在车道中的能力(这是开发和检验是非常昂贵且费时的特征)。更详细地，通过将高完整性需求移至监视相邻的车道中的相对速度，能够将风险暴露控制在充分低的水平，使得能够将对于保持在其自己的车道中的驾驶员支持功能的能力的需求放松对应的量。
此外，在汽车安全完整性等级(ASIL)分类的上下文中，存在三个分类类别(严重性分类、暴露分类(E)，以及可控性分类(C))，其可以在确定用于驾驶员支持特征的ASIL需求时使用。应当注意到，纵然关于ASIL分类作出以下讨论，但本公开不限于此，这是因为相同的逻辑推理能够被应用于在指定用于运载工具的自主和半自主驾驶特征的安全需求的上下文中使用的任意其他当前或将来的风险分类方案。因此，与ASIL等级和对应的分类类别(S、E和C)有关的讨论将被理解为用来阐明在本文公开的实施例的至少一些优点的示例。
因此，在交通堵塞巡航形式的驾驶员支持特征的常规情况中，存在对即将来临的交通的高暴露等级(E4)，这是因为不将监视相邻的车道中的运载工具的相对速度优先化，并且因此必须假定存在对高的相对速度的高暴露。而且，严重级别明显较高(S3)，这是因为由危险的事件(与以高的相对速度行进的运载工具的碰撞)引起的伤害的严重性对生命造成致命威胁，并且难以使驾驶员阻止该伤害，理由是可控性低(C3)，即，一旦危险的事件发生，驾驶员不能做更多来阻止伤害。因此，使驾驶员支持特征能力保持在其自己的车道内的ASIL应当被设置为ASIL D，即，对于109个小时的驾驶，运载工具系统不应当多于一次地无法保持在车道内。因此，在许多情况下，由于与其相关联的巨大需求和成本，开发和提供自主驾驶特征的任务变为不可行的任务。
因此，通过将焦点转移至暴露等级，并且更具体地将高ASIL需求转移至对运载工具的周围环境的监视(设计时间或运行时间)，能够将对驾驶员支持特征保持在车道中的能力的ASIL需求放松。更详细地，认识到了，与确保运载工具能够一直保持在其自己的车道内相比，监视在相邻的车道中行进的运载工具的相对速度，远没有那么复杂。因此，通过确定运载工具何时处于和不处于“高风险环境”内(即，暴露于高的相对速度)，并且保证驾驶员支持特征仅仅在运载工具不处于这样的“高风险环境”时可用，能够将故障的暴露保持在低等级(E2)，并且能够将驾驶员支持特征保持在其车道内的需求放松到(例如，ASIL B)。将暴露保持在低等级的额外的准则可以确保，当进入所谓的“高风险环境”时，驾驶员支持特征转变到DDT(动态驾驶任务)倒退。
因此，能够这样说，在常规情况中，驾驶员支持特征将运载工具保持在其自己的车道中的需求处于ASIL D，这是因为危险的事件(与以高的相对速度移动的运载工具的碰撞)可以与高严重性(S3)、高暴露(E4)，以及低可控性(C3)相关联。通过将特征聚焦于仅仅可用于满足特定准则(低的相对速度)的环境，残余风险分成两种情况：与低的相对速度的相邻的车道中的运载工具的碰撞，以及与高的相对速度的运载工具的碰撞。与低的相对速度的运载工具的碰撞可以与转化成用于保持在车道内的 ASIL B需求的低严重性(S1)、高暴露(E4)，和低可控性(C3)相关联。与高的相对速度的运载工具的碰撞现在可以代替地与转化成用于保持在车道内的ASIL B需求的高严重性(S3)、低暴露(E2)，和低可控性(C3)相关联。当然，可以根据例如特定场景、运载工具的类型、地理位置，等等以其他方式来估计或判断这些分类类别。然而，通用概念和结论类似地可适用的。
继续前进，在图1a中，运载工具1在本文是控制准入的公路(也可以被称为快车道、高速公路或快速公路)形式的道路路段23上的第一方向21上行进。更具体地，控制准入的公路是双行车行道，其中每个车行道具有两个车道，并且道路路段23是车行道之一的一部分。双行车行道能够被理解这种等级的公路：为具有通过中间带(也可以被称为中央保护区)分开的、用于在相反的方向上行进的交通的两个车行道。
运载工具1的驾驶员支持功能能够在特定运行设计域(ODD)内运行。运行设计域(ODD)将被理解为对于其中自动或半自动驾驶系统(即ADS或ADAS)被设计为起作用的运行域的描述，包括但不限于地理、车行道(例如，类型、表面、几何形态、边缘和标记)、环境、连接、周围的对象，和速度限制。因此，驾驶员支持功能的 ODD定义如果驾驶员支持功能能够运行则必须被满足的需求的集合。
在一些实施例中，ODD包括如果驾驶员支持功能29能够在ODD内运行则将被满足的相对速度度量。更详细地，相对速度度量可以在本上下文中被理解为为了实现 ODD履行将处于预定义的范围内的与相对速度(自主运载工具1和周围运载工具2a 至2c之间的速度的相对差)有关的参数的集合。例如，参数的集合可以包括自主运载工具1与在与自主车道(即，自主运载工具1的当前车道)相邻的第二车道中行进的“外部”运载工具2a至2c之间的速度差的最大阈值。而且，参数的集合可以另外包含时间方面，即，必须已经在时间段期间(例如，在运行的最后60秒期间)检测到具有低于最大速度阈值的相对速度的在相邻的车道中行进的至少一个外部运载工具2a至2c。最大速度阈值可以例如是在20km/h–80km/h的范围内或在40km/h–80km/h的范围内，诸如像60km/h。
运载工具1具有控制系统，该控制系统包括被配置为(例如，从运载工具1的感知系统)获取传感器数据的控制电路。另外，控制电路被配置为基于传感器数据来确定或获取在相邻的车道中行进的外部运载工具2a至2c关于自主运载工具1的相对速度。“确定或获取”意图是说明，根据运载工具平台和外围设备被如何设计，控制电路可以基于原始传感器数据由它本身导出相对速度或直接地从感知系统获取相对速度。
可以例如通过获取自主运载工具1的速度、确定外部运载工具2a至2c的(通过箭头22a至22c所指示的)速度，以及确定所确定的外部运载工具2a至2c的速度与所获取的自主运载工具1的速度之间的差来导出相对速度，该差定义外部运载工具2a 至2c的相对速度。例如，如果自主运载工具1在第一方向21上以20km/h的速度行进，并且外部运载工具22a在与第一方向并行的方向上以80km/h的速度行进，则相对速度Δv是60km/h(Δv＝|80-20|＝60)。
另外，控制电路被配置为将确定的相对速度与最大速度阈值Δvmax相比较。换句话说，控制电路被配置为证实/检验外部运载工具2a至2c是否具有低于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。而且，控制电路被配置为基于比较来生成控制信号，以便控制用于道路路段的驾驶员支持功能的可用性28、29。更具体地，控制电路被配置为如果以下两个条件被满足则作出用于运载工具的乘坐者的驾驶员支持功能：
·多个外部运载工具2a至2c中的至少一个外部运载工具2a至2c已被证实在第一时间段期间具有低于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。
·多个外部运载工具2a至2c中没有外部运载工具2a至2c已被证实在第二时间段期间具有高于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。
换句话说，控制电路必须证实已经观察到至少一个外部运载工具2a至2c在第一时间段期间(例如，在最后或最近的60秒期间)具有低于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv，以及已经观察到没有外部运载工具2a至2c在第二时间段期间(例如，在最后或最近的90秒期间)具有高于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。因此，控制系统执行检查以查看在运行的最后60秒期间自主运载工具1是否已经超过具有低于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv的运载工具2a至2c或被运载工具2a至2c超过，以及在运行的最后30秒期间自主运载工具1是否已经超过具有高于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv的运载工具2a至2c或被运载工具2a至2c超过。如果这些检查中的任意检查“失败”，则使驾驶员支持功能不可用于运载工具1的乘坐者。
通过引入第一和第二时间段，“航位推算滤波器”和“冷却时段”的类型被合并，并且根据以下推理的提高系统的整体安全性并且增加可用性。
第一时间段通过对相对速度测量添加“失效期”的类型来提供“航位推算”滤波器特征，并且因此保证系统对有关的数据操作。更详细地，第一时间段帮助确保证实了从“低的相对速度”起还没有过去太长时间，并且能够减少由于传感器发生故障或软件错误所引起的驾驶员支持功能在超出其ODD的环境中运行的风险。例如，在传感器将停止检测任意相对速度的场景(传感器发生故障)中，在没有第一时间段的情况下，存在允许驾驶员支持功能在不安全的环境(相邻的车道中的若干运载工具具有高于阈值的相对速度)中运行的风险。换句话说，如果运载工具1在没有获取相邻的车道中的运载工具的相对速度的报告的情形中，则不能信赖运载工具1处于具有低速度的“安全环境”中，并且使驾驶员支持功能不可用，直到确实了解到相对速度低于阈值。
第二时间段提供用于检测最大速度违反的“冷却时段”。更详细地，在没有第二时间段的情况下，人们将必须对测量数据作出一些类型的求平均函数并且设置定义容许的最大速度阈值违反的百分比的阈值(例如，＜1％)。在这样的解决方案中，如果自主运载工具确定第一外部运载工具是超速行驶的运载工具(相对速度高于阈值)，则为了能够使用驾驶员支持功能，自主运载工具用户将必须等待直到证实99个其他运载工具具有低于阈值的相对速度或等待直到充分长的测量时间已经过去而没有另外的违反。因此，即使“超速行驶的运载工具”是稀有事件，如果其出现在“不方便的”时间，则其将剧烈影响驾驶员支持功能的可用性。
在图1a的所图示的示例中，自主运载工具已经(例如，在最后10秒内)被相对速度Δv高于最大速度阈值Δvmax的外部运载工具2c超过，并且正在被相对速度也高于最大速度阈值Δvmax的外部运载工具2b超过。而且，在相邻的车道中检测到相对速度Δv低于最大速度阈值的第三外部运载工具2a。因此，即便满足用于使驾驶员支持功能可用的准则之一，已经存在了具有在第二时间段期间高于阈值Δvmax的相对速度Δv的两个外部运载工具，因此使驾驶员支持功能27不可用28。
在图1a和图1b中，自主运载工具已经(例如，在最后10秒内)被相对速度Δv低于最大速度阈值Δvmax的第一外部运载工具2f超过，并且正在被相对速度Δv低于最大速度阈值Δvmax的第二外部运载工具超过。而且，第三外部运载工具2d的相对速度Δv 也低于最大速度阈值Δvmax。因此，在该情形中满足两个条件，并且使驾驶员支持功能 27可用29。
图2是用于控制用于自主地操纵在道路路段上的第一方向上行进的运载工具的驾驶员支持功能的方法100的示意流程图表示。该方法包括获取101包括关于运载工具的周围环境的信息的传感器数据。可以例如从运载工具的感知系统获取传感器数据，该运载工具的感知系统包括被安排为监视周围环境的一个或多个传感器设备。术语获取在本文将被概括地解释并且包含接收、调取、收集、获得，等等。
该方法100进一步包括基于获取101的传感器数据来确定102在与自主车道相邻的第二车道中行进的每个运载工具的相对速度Δv。自然地，确定外部运载工具的相对速度Δv的步骤包括：确定将被自主运载工具的传感器检测和测量的位置充分地接近自主运载工具的运载工具的相对速度Δv，如熟练的读者容易地理解。在一些实施例中，通过获取自主运载工具的速度、确定外部运载工具的速度，并且确定所确定的外部运载工具的速度与所获取的自主运载工具的速度之间的差来确定关于自主运载工具的相对速度。差因此定义外部运载工具的关于自主运载工具的相对速度。
另外，该方法100可以包括确定105所监视/检测的外部运载工具是否是具有一个或多个激活的警告设备(例如，闪光灯和警报器)的紧急运载工具(例如，执法、救护车、消防车)的步骤。此外，如果所监视/检测的外部运载工具是(对紧急情形进行响应的)紧急运载工具，则为了控制驾驶员支持功能的可用性的目的，忽视具有一个或多个激活的警告设备的紧急运载工具的任意确定的相对速度。在自主运载工具在交通堵塞中被交通堵塞巡航控制并且被匆忙经过交通堵塞以便例如到达交通堵塞的原因的救护车超过的情形中，这是有利的。因此，通过忽视紧急响应运载工具的相对速度，不会不必要地中断交通堵塞巡航，并且提高用户满意度。
另外，该方法100包括将检测的相对速度Δv与最大速度阈值Δvmax相比较103，并且基于比较其控制104用于道路路段的驾驶员支持功能的可用性，以便如果以下两个准则被满足则使驾驶员支持功能可用于运载工具的乘坐者：
·至少一个外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。
·没有外部运载工具已被证实在第二时间段期间具有高于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。
将检测的速度与最大速度阈值相比较103的步骤可以进一步包括证实每个外部运载工具是否具有低于最大速度阈值的相对速度。此外，控制104驾驶员支持功能的可用性的步骤可以包括：基于比较来控制用于道路路段的驾驶员支持功能的可用性以便将驾驶员支持功能维持为可用于运载工具的乘坐者，直到以下情况之一出现：
·零个外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于最大速度阈值的相对。
·一个外部运载工具已被证实具有高于最大速度阈值的相对速度。
换句话说，驾驶员支持功能可用，直到在最后(例如，60秒)期间没有作出具有低于阈值的相对速度Δv的外部运载工具的检测，或直到作出超速行驶的(即具有高于阈值的Δv的)运载工具的一个检测。
执行这些功能的可执行的指令被可选地包括在非暂时性计算机可读存储介质或被配置用于由一个或多个处理器执行的其他计算机程序产品中。
图3a至图3d是图示出四个不同的场景中的相对速度测量的示意图表，并且以下讨论将关于在时间t0的驾驶员支持特征的可用性状态(即其可用于还是不可用于运载工具的乘坐者)。而且，在与图3a-3b有关的下面的讨论中，将第一时间段和第二时间段考虑为相同并且在–t1和t0之间扩展，即[-t1、t0]，并且可以例如对应于最后60秒，因此–t1可以是-60秒。
在图3a中，已经在测量时段内对四个不同的外部运载工具进行了四个不同的速度测量。关于四个不同的外部运载工具的确定的相对速度30都低于最大速度阈值，并且它们中的三个出现在第一时间段期间，因此在时间t0，驾驶员支持功能可用于运载工具的乘坐者。可以例如通过外部运载工具超过或被自主运载工具超过时的时间的时刻所定义的时间戳来定义“出现”。然而，在一些实施例中，每个外部运载工具可以被自主运载工具“跟踪”，只要外部运载工具处于自主运载工具的传感器设备的测量范围内。因此，在那些实施例中，测量可以代替地包括时间上的若干测量点，其中通过采样率来定义测量点之间的间隔(例如，10ms、50ms，或100ms)。因此，代替图3a至图 3d中所图示的数据点，“相对速度”数据点可以是在两个时间点之间(X轴)扩展的曲线的形式。
在图3b中，没有外部运载工具已被证实在第一时间段[-t1、t0]期间具有低于最大速度阈值的相对速度30。因此，驾驶员支持特征不可用于运载工具的乘坐者。
在图3c中，外部运载工具中的一个外部运载工具已被证实在第二时间段[-t1、t0]期间具有高于最大速度阈值的速度。因此，驾驶员支持特征不可用于运载工具的乘坐者，纵然两个外部运载工具已被证实在第一时间段[-t1、t0]期间具有低于最大速度阈值的相对速度，驾驶员支持功能也不可用于运载工具的乘坐者。
在图3d中，三个外部运载工具已被证实在第一时间段[-t1、t0]期间具有低于最大速度阈值的相对速度。而且，一个外部运载工具已被证实具有高于最大速度阈值的相对速度。然而，该证实出现在第二时段[-t1、t0]外部，即相比最后的60秒更早地，外部运载工具超过自主运载工具或被自主运载工具超过。因此，使驾驶员支持特征可用于运载工具的乘坐者。
图4是图示出在道路路段上的第一车道中的第一方向上行进的自主运载工具的随着时间的推移的相对速度测量的示意图表。运载工具具有交通堵塞巡航(TJP)形式的驾驶员支持功能，即，被配置为基于预先确定的参数或度量的集合在运载工具处于被定义为“交通堵塞”的交通情形中时操纵运载工具的自主驾驶特征。
在图4的所图示的示例中，假定在时间t0发起用于控制TJP的可用性的测量和控制系统。因为不存在具有低于最大速度阈值的相对速度的外部运载工具的证实，所以 TJP功能不可用于运载工具的乘坐者。然而，在时间t0，自主运载工具超过或被具有低于最大速度阈值的相对速度的外部运载工具超过，并且使TJP功能从时间t1起可用于运载工具的乘坐者。在这里，作为说明性示例，能够假定运载工具到达交通堵塞情形。在一些实施例中，一旦驾驶员支持特征可用就就激活其，并且一旦驾驶员支持特征不可用就将其去激活。在后面的场景中，控制系统可以通过经由运载工具的人机接口(HMI)生成消息来发起到运载工具的驾驶员的移交。
继续前进，证实两个额外的外部运载工具具有低于最大速度阈值的相对速度。然而，在时间t2，自主运载工具超过或被具有高于最大速度阈值的相对速度的外部运载工具超过，并且使TJP功能从时间t2起可用。TJP功能将在第二时间段的时长内不可用，并且假定以下条件被满足则使其在第二时间段[t2、t3](例如，最后40秒)的结束之后可用：
·至少一个外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。
·没有额外的外部运载工具已被证实在此第二时间段期间具有高于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。
因此，第二时间段能够被理解为“冷却时段”，从该“冷却时段”起，作出了具有高于最大速度阈值的相对速度的外部运载工具的最后证实。一旦该“冷却时段”已经期满并且还没有作出高于最大速度阈值的另外的违反，则满足了以上第二准则。继续前进，证实三个额外的外部运载工具在第二时间段[t2、t3]期间具有低于最大速度阈值的相对速度，并且使TJP功能在时间t3可用于运载工具的乘坐者。
此外，在时间t4，作出了具有低于最大速度阈值的相对速度的外部运载工具的最后的证实。因此，假定第一时间段是从t4到t5的长度(例如，60秒)，在时间t5，具有已被证实在第一时间段期间具有低于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv的至少一个外部运载工具的条件不再满足。因此，在时间t5，使TJP功能不可用于运载工具的乘坐者。
图5是包括用于运载工具1的控制系统10的运载工具1的示意性侧视图。运载工具1具有用于自主地操纵运载工具1的驾驶员支持功能。运载工具1进一步包括感知系统6、惯性测量单元(IMU)7，和定位系统5。感知系统6在本上下文中被理解为负责从诸如照相机、LIDAR和RADAR、超声波传感器等等的传感器6a、6b、6c上获得原始传感器数据并且将其该原始数据转换为景物理解的系统。定位系统5被配置为监视运载工具的地理位置和航向，并且可以是诸如GPS等等的全局导航卫星系统 (GNSS)的形式。然而，定位系统可以替换地被实现为实时运动学运动学(RTK) GPS，以便改善准确度。IMU 7将被理解为被配置为测量运载工具1的惯性移动的电子设备。IMU 7通常具有六个自由度、三个加速度计和三个陀螺仪。定位系统5，和 IMU 7中的每一个可以充当速度确定设备用于监视运载工具1的速度。
控制设备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也可以被称为控制电路11或控制线路11。控制电路11被配置为执行存储在存储器12中的指令以执行在本文公开的实施例的任意之一的用于控制运载工具的方法。换句话说，控制设备10的存储器12能够包括用于存储计算机可执行指令的一个或多个(非暂时性)计算机可读存储介质，当计算机可执行指令由一个或多个计算机处理器11执行时，例如能够使计算机处理器11执行在本文描述的技术。存储器12可选地包括高速随机存取存储器，诸如DRAM、SRAM、DDR RAM或者其它随机存取固态存储器设备；并且可以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、闪速存储器设备，或者其它非易失性固态存储设备。
更详细地，控制电路11被配置为从感知系统6、定位系统5和IMU 7中的一个或两者获取传感器数据。传感器数据包括关于运载工具的周围环境和自主运载工具1的速度的信息。控制电路11被进一步配置为基于获取的传感器数据来确定在相邻的车道中行进的至少一个外部运载工具的关于自主运载工具的相对速度，并且将确定的相对速度与最大速度阈值相比较。此外，控制电路11被配置为基于比较来生成控制信号，以便控制驾驶员支持功能的可用性，以便如果以下准则被满足则使驾驶员支持功能可用于运载工具的乘坐者：
·至少一个外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。
·没有额外的外部运载工具已被证实在此第二时间段期间具有高于最大速度阈值Δvmax的相对速度Δv。
在一些实施例中，如果驾驶员支持功能是可用的则可以自动地激活其，并且如果驾驶员支持功能是不可用的，则将其自动地去激活。激活的驾驶员支持功能被安排为生成用于运载工具的控制系统的控制信号，以便控制运载工具1的转向角、运载工具 1的加速度，和运载工具1的减速度中的至少一个(即控制刹车)。
另外，运载工具1可以经由例如无线链路连接到外部网络20(例如，用于调取地图数据)。相同的或一些其他无线链路可以用于与运载工具的附近的其他运载工具2 或本地基础设施元件进行通信。蜂窝通信技术可以用于诸如与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等待时间，其也可以用于运载工具之间的、运载工具到运载工具(V2V)，和/或运载工具到基础设施V2X之间的通信。蜂窝无线电技术的示例是GSM、GPRS、EDGE、LTE、5G、5G NR，等等，也包括将来的蜂窝解决方案。然而，在一些解决方案中，使用中程到短程通信技术，诸如无线局域(LAN)，例如，基于IEEE 802.11的解决方案。ETSI着手做用于运载工具通信的蜂窝标准，并且由于低等待时间和高带宽和通信信道的高效处理，例如将5G考虑为适当的解决方案。
已经参考特定实施例在以上呈现了本公开。然而，以上描述的之外的其他实施例是可能的并且在本公开范围内。可以在本公开范围内提供通过硬件或软件来执行方法的在以上描述的那些方法步骤之外的不同的方法步骤。因此，根据示例性实施例，提供一种存储被配置为由运载工具控制系统的一个或多个处理器执行的一个或多个程序的非暂时性计算机可读存储介质，该一个或多个程序包括执行根据以上讨论的实施例中的任意一个的方法的指令。替换地，根据另一个示例性实施例，云计算系统能够被配置为执行在本文呈现的任意方法。云计算系统可以包括分布式云计算资源，其在一个或多个计算机程序产品的控制下联合地执行在本文呈现的方法。
一般说来，计算机可访问的介质可以包括任意有形或非暂时性存储介质或存储器介质，诸如电子、磁性，或光介质——例如，经由总线耦合到计算机系统的磁盘或 CD/DVD-ROM。如在本文所使用的，术语“有形”和“非暂时性”意图是描述传播电磁信号以外的计算机可读存储介质(或“存储器”)，但是并不意图另外限制通过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”意图包含不一定永久地存储信息的存储设备的类型，例如包括随机存取存储器(RAM)。可以进一步通过传输介质或可以经由诸如网络和/或无线链路之类的通信介质所输送的诸如电子、电磁，或数字信号之类的信号来传送存储在非暂时性形式的有形计算机可访问的存储介质上的程序指令和数据。
(与控制设备10相关联的)处理器11可以是或包括任意数量的硬件组件用于进行数据或信号处理或用于执行存储在存储器12中的计算机代码。设备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/或用于完成或促进在本说明书中描述的各种方法的计算机代码的一个或多个设备。存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器。存储器12可以包括数据库组件、对象代码组件、脚本组件，或用于支持本说明书的各种活动的任意其他类型的信息结构。根据示例性实施例，可以关于该说明书的系统和方法来利用任意分布式或本地存储器设备。根据示例性实施例，存储器12(例如，经由电路或任意其他有线的、无线，或网络连接)可通信地连接到处理器11并且包括用于执行在本文描述的一个或多个处理的计算机代码。
应当理解，传感器接口13也可以提供直接地或经由运载工具中的专用的传感器控制电路6来获得传感器数据的可能性。通信/天线接口14可以另外提供借助于天线8 向远程位置(例如，远程操作员或控制中心)发送输出的可能性。而且，运载工具中的一些传感器可以使用局部网络设定(诸如CAN总线、I2C、以太网、光导纤维，等等)与控制系统10进行通信。通信接口14可以被安排为与运载工具的其他控制功能进行通信并且可以因此也被看作控制接口；然而，可以提供单独的控制接口(未示出)。运载工具内的局部通信也可以是利用诸如WiFi、LoRa、紫蜂、蓝牙，或类似的中间/ 短程技术等等的协议的无线类型。
因此，应当理解，可以在运载工具中、在位于运载工具外部的系统中，或在运载工具内部和外部的组合中任一中；例如在与运载工具进行通信的服务器(所谓的云解决方案)中实施所描述的解决方案的部分。例如，可以向外部系统发送传感器数据并且该系统执行步骤以将传感器数据(其他运载工具的移动)与预定义的最大速度阈值相比较。可以在所描述的那些组合之外的其他组合中将实施例的不同的特征和步骤组合。
应当注意到，词语“包括”不排除存在那些列出的之外的其他要素或步骤并且在要素之前的词语“一”不排除存在多个这样的要素。应当进一步注意到，任意附图标记不限制权利要求的范围，可以借助于硬件和软件两者来至少部分地实施本公开，以及可以通过相同项的硬件来表示若干“装置”或“单元”。
尽管图可以示出方法步骤的特定顺序，但步骤的顺序可以不同于被描绘的顺序。此外，可以并行地或在部分同时发生的情况下执行两个或更多步骤。此类变化将取决于所选择的软件和硬件系统以及设计者选择。所有此类变化处于本公开的范围内。同样地，能够利用具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术来实现软件实施以实现各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。仅仅将以上提及的和所描述的实施例作为示例给出并且不应当被限制到本公开。对于本领域技术人员，如在以下描述的专利实施例中所要求保护的本公开的范围内的其他解决方案、使用、目的，和功能应当是明显的。

Claims (14)

1.一种用于在道路路段上的第一车道中的第一方向上行进的自主运载工具的控制系统，其中，所述运载工具具有用于自主地操纵所述运载工具的驾驶员支持功能，所述控制系统包括被配置为进行以下操作的控制电路：
获取传感器数据，所述传感器数据包括关于所述运载工具的周围环境的信息；
基于所获取的所述传感器数据来确定在与所述第一车道相邻的第二车道中行进的至少一个外部运载工具的关于所述自主运载工具的相对速度；
将所确定的所述相对速度与最大速度阈值相比较；以及
基于所述比较来生成控制信号，以便控制用于所述道路路段的所述驾驶员支持功能的可用性，以便在以下情况下使所述驾驶员支持功能可用于所述运载工具的乘坐者：
所述外部运载工具中的至少一个外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于所述最大速度阈值的相对速度；以及
所述外部运载工具中没有外部运载工具已被证实在第二时间段期间具有高于所述最大速度阈值的相对速度。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述驾驶员支持功能可用于所述运载工具的所述乘坐者，并且其中，所述控制电路被配置为：
基于所述比较来生成所述控制信号，以便控制用于所述道路路段的所述驾驶员支持功能的可用性，以便将所述驾驶员支持功能维持为可用于所述运载工具的所述乘坐者，直到：
所述外部运载工具中没有外部运载工具已被证实在所述第一时间段期间具有低于所述最大速度阈值的相对；或
所述多个外部运载工具中的外部运载工具已被证实具有高于所述最大速度阈值的相对速度。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述驾驶员支持功能是交通堵塞巡航功能。
4.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述最大速度阈值在40km/h和80km/h的范围内。
5.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述控制电路被进一步配置为：
确定所述至少一个外部运载工具是否是具有一个或多个激活的警告设备的紧急运载工具；以及
在将所监视的所述相对速度与最大速度阈值相比较时，忽视具有一个或多个激活的警告设备的任意紧急运载工具的所确定的相对速度。
6.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述控制电路被配置为通过以下操作来确定所述至少一个外部运载工具的关于所述自主运载工具的所述相对速度：
获取所述自主运载工具的速度；
确定所述至少一个外部运载工具的速度；以及
确定所述至少一个外部运载工具的所确定的速度与所获取的所述自主运载工具的速度之间的差，所述差定义所述至少一个外部运载工具的关于所述自主运载工具的所述相对速度。
7.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述第一时间段是最后60秒，并且所述第二时间段是最后60秒。
8.一种运载工具，包括：
速度确定设备，用于监视所述运载工具的速度；
感知系统，包括用于监视所述运载工具的周围环境的至少一个传感器；
根据前述权利要求中的任意一项所述的控制系统。
9.一种用于控制驾驶员支持功能的方法，所述驾驶员支持功能用于自主地操纵在道路路段上的第一方向上行进的运载工具，所述方法包括：
获取传感器数据，所述传感器数据包括关于所述运载工具的周围环境的信息；
基于所获取的所述传感器数据来确定在与第一车道相邻的第二车道中行进的至少一个外部运载工具的关于所述自主运载工具的相对速度；
将所监视的所述相对速度与最大速度阈值相比较；以及
基于所述比较来控制用于所述道路路段的所述驾驶员支持功能的可用性，以便在以下情况下使所述驾驶员支持功能可用于所述运载工具的乘坐者：
所述外部运载工具中的至少一个外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于所述最大速度阈值的相对速度；以及
所述外部运载工具中没有外部运载工具已被证实在第二时间段期间具有高于所述最大速度阈值的相对速度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述驾驶员支持功能可用于所述运载工具的所述乘坐者，其中，控制所述驾驶员支持功能的可用性的步骤进一步包括：
基于所述比较来控制用于所述道路路段的所述驾驶员支持功能的所述可用性，以便将所述驾驶员支持功能维持为可用于所述运载工具的所述乘坐者，直到：
所述外部运载工具中没有外部运载工具已被证实在第一时间段期间具有低于所述最大速度阈值的相对；或
所述外部运载工具中的外部运载工具已被证实具有高于所述最大速度阈值的相对速度。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述驾驶员支持功能是交通堵塞巡航功能。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述最大速度阈值在40km/h和80km/h的范围内。
13.根据权利要求9或10所述的方法，进一步包括：
确定所述至少一个外部运载工具是否是具有一个或多个激活的警告设备的紧急运载工具；以及
在将所监视的所述相对速度与最大速度阈值相比较时，忽视具有一个或多个激活的警告设备的任意紧急运载工具的所确定的相对速度。
14.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序被配置为由运载工具控制系统的一个或多个处理器来执行，所述一个或多个程序包括执行根据权利要求9至14中的任意一项所述的方法的指令。
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