CN112970052B - 车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车辆控制系统(1)，该车辆控制系统包括主控制单元(2)、适于检测至少一个环境参数的至少一个环境检测传感器(3a,3b)以及通信单元(4)。车辆控制系统(1)适于在包括道路车道(12)的道路(6)上行进的自主车辆(5)。通信单元(4)适于向主控制单元(2)提供道路上的先前车辆轨迹的外部数据，以便确定所得的先前车辆轨迹(7)。主控制单元(2)适于基于所得的先前车辆轨迹(7)和至少一个检测到的环境参数来确定安全轨迹(8)，其中安全轨迹(8)构成优选的自主车辆轨迹。

Description

车辆控制系统

技术领域

本公开涉及车辆控制系统，该车辆控制系统包括主控制单元、适于检测至少一个环境参数的至少一个环境检测传感器以及通信单元。车辆控制系统适于在道路上行进的自主车辆。

背景技术

许多车辆环境检测系统包括一个或多个传感器，例如雷达传感器、激光雷达传感器、相机设备和超声波传感器。这些传感器用于收集用于安全布置以及驾驶员辅助系统的数据。

传统上，道路车道由根据标准道路几何结构和安全要求而在道路上绘制的道路标记限定，这些道路标记供有自己解释的人类驾驶员使用。通常，这些车道提供比车辆所需更大的空间，因此可提供例如在交叉口处或在弯道中的不同的可能轨迹，并且不一定考虑驾驶员感知到路边环境。

为此，实际车辆轨迹是驾驶员做出的决定，通常不会遵循车道上受道路标记限制的纯中心。在自动化车辆或自动化车道追踪功能的情况下，可能期望车辆的行为像人而不是像机器人。这意味着车辆需要了解和考虑的不仅仅是理论中心车道，才能沿着该车道行驶。

因此，期望具有一种适于实现任何类型的辅助驾驶的车辆控制系统，该辅助驾驶适于以比先前已知的更人性化的方式适应当前的情况。

发明内容

本公开的目的是提供这样一种车辆控制系统。

该目的借助于一种车辆控制系统来实现，该车辆控制系统包括主控制单元、适于检测与道路车道的延伸部相关的至少一个环境参数的至少一个环境检测传感器以及通信单元。车辆控制系统适于在包括道路车道的道路上行进的自主车辆。通信单元适于向主控制单元提供道路上的先前车辆轨迹的外部数据，以便确定所得的先前车辆轨迹。主控制单元适于基于所得的先前车辆轨迹和至少一个检测到的环境参数来确定安全轨迹，其中安全轨迹构成优选的自主车辆轨迹。

这使得有吸引力的“类似人的”体验得以实现，同时实施了最佳可能的安全限制，以最大程度地降低安全风险。

根据一些方面，环境参数包括道路车道周围的地形、道路边界和道路表面中的至少一者。

以这种方式，许多参数中的至少一个可用于确定安全轨迹。

根据一些方面，环境检测传感器适于检测道路车道的道路边界标记，该道路边界标记构成检测到的环境参数。主控制单元适于根据道路边界标记确定道路车道的理论中心线，并且适于基于所得的先前车辆轨迹和至少理论中心线来确定安全轨迹。

以这种方式，理论中心线可用于确定安全轨迹，从而提供增强的安全性。

根据一些方面，主控制单元适于确定安全轨迹，使得该安全轨迹通过弯道延伸比理论中心线更短的距离。

以这种方式，安全轨迹可适于弯道。

根据一些方面，至少一个环境检测传感器适于检测道路上或道路旁边的对象。主控制单元适于根据以下中的任一项来确定安全轨迹：检测到的即将到来的车辆、在交叉口中检测到的被遮挡的视野、在道路中检测到的障碍物、在道路的一边上检测到的斜坡以及外部道路边界标记与道路边界之间的距离。

以这种方式，许多参数中的至少一个可用于确定安全轨迹。

根据一些方面，主控制单元适于确定安全轨迹，使得从车辆中心到最近的道路边界标记存在一定距离。

这提供了用于确定安全轨迹的又一个参数。

根据一些方面，主控制单元适于对先前车辆轨迹的外部数据执行统计分析，使得在确定所得的先前车辆轨迹时丢弃某些先前车辆轨迹。

以这种方式，例如，当确定安全轨迹时，可丢弃牵涉进不稳定行驶和/或超速行驶和/或事故的车辆以及快速行驶的应急车辆。

根据一些方面，主控制单元适于从地图单元获得用于确定安全轨迹的地图数据。

这提供了用于确定安全轨迹的补充数据。

根据一些方面，车辆控制系统包括驾驶员辅助单元，该驾驶员辅助单元适于控制自主车辆以使其沿着安全轨迹移动。

以这种方式，安全轨迹可用于自动行驶。

本公开还涉及与上述优点相关联的方法。

附图说明

现在参考附图更详细地描述本公开，附图中：

图1示出了笔直道路上的自主车辆的示意性顶视图；

图2示出了弯道中的自主车辆的示意性顶视图；

图3示出了交叉口中的自主车辆的示意性顶视图；

图4示出了车辆控制系统的简化示意图；

图5示出了根据本公开的方法的流程图；并且

图6示意性地示出了主控制单元。

具体实施方式

图1示意性地示出了布置成在道路6上在道路车道12中行驶的自主车辆5的顶视图，其中车辆5包括车辆控制系统1。车辆控制系统1包括主控制单元2、两个环境检测传感器3a、3b和通信单元4。环境检测传感器3a、3b适于检测与道路车道12的延伸部相关的至少一个环境参数。

根据本公开，通信单元4适于向主控制单元2提供道路6上的先前车辆轨迹的外部数据，以便确定所得的先前车辆轨迹7，该先前车辆轨迹是通过使用先前车辆的众包轨迹的统计分析来计算的。

主控制单元2适于基于所得的先前车辆轨迹7和至少一个检测到的环境参数来确定安全轨迹8，其中安全轨迹8构成优选的自主车辆轨迹。

在该示例中，存在由相机视觉系统构成的第一环境检测传感器3a和由雷达系统构成的第二环境检测传感器3b。

根据一些方面，第一环境检测传感器3a适于检测道路车道12的道路边界标记10、11，其中道路边界标记10、11构成检测到的环境参数。

根据一些方面，第一环境检测传感器3a适于检测道路的侧向延伸部结束的物理道路边界13，其中道路边界位于外部道路边界标记11之外。根据一些方面，确定外部道路边界标记11与道路边界19之间的距离B。该距离B可由于道路边界19的特性而变化。不存在外部道路边界标记11时，根据一些方面，仅确定道路边界19。

以这种方式，识别并计算道路边界标记10、11和/或道路边界几何结构12。主控制单元2适于基于所得的先前车辆轨迹以及至少道路边界标记10、11和/或道路边界几何结构12来确定安全轨迹8。

根据一些另外的方面，主控制单元2适于根据道路边界标记10、11确定道路车道12的理论中心线13，并且适于基于所得的先前车辆轨迹和至少理论中心线13确定安全轨迹8。根据一些方面，主控制单元2适于确定安全轨迹，使得从车辆中心到最近的道路边界标记11存在特定距离D。

借助于本公开，确定安全轨迹8，该安全轨迹旨在基于地面实况元素提供最安全轨迹，同时考虑先前的驾驶，以便理解使用车道12的最佳方式。

以这种方式，实现了“类似人的”体验，同时实施了最佳可能的安全限制，以最大程度地降低安全风险。基于侧向加速度的特定范围，对所使用的合并算法进行参数化，以提供舒适度的变化。基于该数据，有可能影响乘客感知到的安全驾驶的感觉。例如：

-当车辆在固定障碍物和移动障碍物之间的可用距离低于某些阈值时，降低车辆速度。

-更改轨迹，以避免太靠近路边障碍物，诸如路障。

-当存在宽的可行驶的路边区域时，更多地向道路右侧行驶。

根据一些方面，本公开涉及独立地记录车道16的地面实况信息、道路几何结构和环境以及该车道16上的先前人类行为。将从地面实况数据导出的理论中心车道信息与从实际先前车辆轨迹7的众包导出的人类行为信息合并，并且基于从交通信息导出的动态环境信息调整结果。

环境检测传感器3a、3b适于检测道路6上或道路旁边的对象，其中根据一些方面，主控制单元2适于根据检测到的环境参数来确定安全轨迹8，该检测到的环境参数由检测到的即将到来的车辆9、在道路6中检测到的障碍物17和/或在道路6的一边上检测到的斜坡18中的任一者构成。道路中的障碍物17可为诸如警示锥、三角警示牌、警示灯或类似物的对象，也可为对道路的损坏。

如图2所示，存在与图1类似的视图，但在此自主车辆5在沿弯道14延伸的道路6上行进。另外，在此，如上所述确定理论中心线13，并且根据一些方面，主控制单元2适于确定安全轨迹8，使得该安全轨迹通过弯道14延伸比理论中心线13更短的距离。如图2所示，所得的先前车辆轨迹7可延伸甚至更短的距离，但安全轨迹8适于其他因素，例如即将到来的车辆15。

如图3所示，自主车辆5在经过包括连接道路部分24的道路交叉口16的道路6上行进，其中对象23在交叉口16中遮挡了视野。在此可以看出，所得的先前车辆轨迹7在道路交叉口16处延伸远离连接道路部分24，这可能是由于对象23阻止了驾驶员查看车辆是否正在连接道路部分24上接近。

如前所述，环境检测传感器3a、3b适于检测道路6上或道路旁边的对象，并且鉴于此类检测到的对象，根据一些方面，主控制单元2适于鉴于在交叉口16中检测到的被遮挡的视野以及鉴于其他因素例如即将到来的车辆22来确定安全轨迹8。这在图3中示出，其中安全轨迹8在所确定的理论中心线13和所得的先前车辆轨迹7之间延伸。

任何类型的检测到的环境参数均可与所得的先前车辆轨迹7一起使用，以便确定安全轨迹8。根据一些方面，其他环境参数可包括道路车道周围的地形、道路边界和道路表面中的至少一者。此类环境参数可由环境检测传感器3a、3b检测。

根据一些方面，主控制单元2适于对先前车辆轨迹的外部数据执行统计分析。以这种方式，当确定所得的先前车辆轨迹7时，丢弃某些先前车辆轨迹。此类某些先前车辆轨迹可包括车辆牵涉进事故或不受控制的驾驶、车辆以不寻常的方式受控(诸如拦截警车)以及驾驶员受到酒精或类似物的影响。

在图4中，示出了车辆控制系统1的示例，并且该车辆控制系统包括主控制单元2、至少一个环境检测传感器3a、3b和通信单元4。根据一些方面，车辆控制系统1包括地图单元20，例如GPS(全球定位系统)单元，其中主控制单元2适于从地图单元20获得用于确定安全轨迹8的地图数据。

根据一些方面，车辆控制系统1包括驾驶员辅助单元21，该驾驶员辅助单元适于控制自主车辆5以使其沿着安全轨迹8移动。

参考图5，本公开涉及一种用于在包括道路车道12的道路6上行进的自主车辆5中使用的车辆控制系统1的方法。该方法包括获得S10与道路上的先前车辆轨迹相关的外部数据并且确定所得的先前车辆轨迹7。该方法还包括检测S20与道路车道12的延伸部相关的至少一个环境参数，以及基于所得的先前车辆轨迹7和至少一个检测到的环境参数来确定S30安全轨迹8。安全轨迹8构成优选的自主车辆轨迹。

根据一些方面，环境参数包括道路车道周围的地形、道路边界和道路表面中的至少一者。

根据一些方面，该方法包括检测S201道路车道12的道路边界标记10、11，该道路边界标记10、11构成检测到的环境参数。该方法还包括根据道路边界标记10、11确定S301道路车道12的理论中心线13，以及基于所得的先前车辆轨迹和至少理论中心线13确定S302安全轨迹8。

根据一些方面，该方法包括确定安全轨迹8，使得该安全轨迹通过弯道14延伸比理论中心线13更短的距离。

根据一些方面，至少一个环境检测传感器3a、3b用于检测道路6上或道路旁边的对象，其中该方法包括根据以下中的任一项来确定安全轨迹8：

检测到的即将到来的车辆9、15、22；

在交叉口16中检测到的被遮挡的视野；

在道路6中检测到的障碍物17；

在道路6的一边上检测到的斜坡18；

外部道路边界标记11与道路边界19之间的距离B。

根据一些方面，该方法包括控制自主车辆5以使其沿着安全轨迹8移动。

图6示意性地示出了根据本公开的各方面的主控制单元2。应当理解，上述方法和技术可在硬件中实现。然后，该硬件被布置成执行所述方法，由此获得与上文所讨论相同的优点和效果。

处理电路610使用合适的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)等中的一者或多者的任何组合来提供，它们能够执行存储在计算机程序产品中(例如，以存储介质630的形式)的软件指令。处理电路610还可作为至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)来提供。

具体地，处理电路610被配置为使得分类单元执行一组操作或步骤。例如，存储介质630可存储该组操作，并且处理电路610可被配置为从存储介质630检索该组操作以使分类单元执行该组操作。该组操作可作为一组可执行指令来提供。因此，处理电路610由此被布置成执行如本文所公开的方法。

存储介质630还可包括永久存储装置，该永久存储装置例如可为磁性存储器、光学存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任一者或组合。

主控制单元2还可包括用于与至少一个外部设备(诸如环境检测传感器3a、3b和通信单元4)通信的通信接口620。因此，通信接口620可包括一个或多个发射器和接收器，该一个或多个发射器和接收器包括模拟和数字部件以及用于有线通信或无线通信的合适数量的端口。

处理电路610例如通过向通信接口620和存储介质630发送数据和控制信号，通过从通信接口620接收数据和报告，以及通过从存储介质630检索数据和指令来控制单元的一般操作。省略了单元的其他部件以及相关功能，以免使本文所呈现的概念模糊不清。

本公开不限于以上示例，而可以在所附权利要求书的范围内自由变化。例如，存在至少一个环境检测传感器，其中环境检测传感器3a、3b可基于任何合适的技术，诸如相机、雷达、激光雷达(光探测和测距)、V2X通信、超声波等。

根据一些方面，本公开用于VLDW(虚拟车道偏离警告)。这意味着，所获得的安全轨迹可由手动驾驶车辆使用，如果车辆在车道外漂移，则手动驾驶车辆可触发HMI(人机界面)系统来提醒驾驶员。为了减少错误警告，不应在交叉口处或在驾驶员使用转弯指示器时激活系统。这将增加系统如LDW(车道偏离警告)的益处，LDW原本仅在系统能够检测到可见车道标记时才起作用。

根据一些方面，可定制安全轨迹8，以提供例如更安全或更具运动性的体验，对车辆细分市场和目标客户提出要求。

一般来讲，本公开还涉及车辆控制系统1，该车辆控制系统包括主控制单元2、适于检测与道路车道12的延伸部相关的至少一个环境参数的至少一个环境检测传感器3a、3b以及通信单元4。车辆控制系统1适于在包括道路车道12的道路6上行进的自主车辆5。通信单元4适于向主控制单元2提供道路上的先前车辆轨迹的外部数据，以便确定所得的先前车辆轨迹7。主控制单元2适于基于所得的先前车辆轨迹7和至少一个检测到的环境参数来确定安全轨迹8，其中安全轨迹8构成优选的自主车辆轨迹。

根据一些方面，环境参数包括道路车道周围的地形、道路边界、和道路表面中的至少一者。

根据一些方面，环境检测传感器3a适于检测道路车道12的道路边界标记10、11，该道路边界标记10、11构成检测到的环境参数。主控制单元2适于根据道路边界标记10、11确定道路车道12的理论中心线13，并且适于基于所得的先前车辆轨迹和至少理论中心线13确定安全轨迹8。

根据一些方面，主控制单元2适于确定安全轨迹8，使得该安全轨迹通过弯道14延伸比理论中心线13更短的距离。

根据一些方面，至少一个环境检测传感器3a、3b适于检测道路6上或道路旁边的对象，其中主控制单元2适于根据以下中的任一项来确定安全轨迹8：

检测到的即将到来的车辆9、15、22；

在交叉口16中检测到的被遮挡的视野；

在道路6中检测到的障碍物17；

在道路6的一边上检测到的斜坡18；

外部道路边界标记11与道路边界19之间的距离B。

根据一些方面，主控制单元2适于确定安全轨迹，使得从车辆中心到最近的道路边界标记11存在特定距离D。

根据一些方面，主控制单元2适于对先前车辆轨迹的外部数据执行统计分析，使得在确定所得的先前车辆轨迹7时丢弃某些先前车辆轨迹。

根据一些方面，主控制单元2适于从地图单元20获得用于确定安全轨迹8的地图数据。

根据一些方面，车辆控制系统1包括驾驶员辅助单元21，该驾驶员辅助单元适于控制自主车辆5以使其沿着安全轨迹8移动。

Claims (11)

1.一种车辆控制系统（1），所述车辆控制系统包括主控制单元（2）、适于检测与道路车道（12）的延伸部相关的至少一个环境参数和道路旁边的遮挡交叉口中的视野的对象的至少一个环境检测传感器（3a, 3b）以及通信单元（4），其中所述车辆控制系统（1）适于在包括所述道路车道（12）的道路（6）上行进的自主车辆（5），其特征在于，所述通信单元（4）适于向所述主控制单元（2）提供所述道路上的先前车辆轨迹的外部数据，以便确定所得的先前车辆轨迹（7），其中所述主控制单元（2）适于基于所得的先前车辆轨迹（7）、与所述道路车道（12）的延伸部相关的至少一个检测到的环境参数和在所述交叉口中检测到的被遮挡的视野来确定安全轨迹（8），其中，所述道路车道（12）的延伸部是外部道路边界标记（11）与道路边界（19）之间的区域并且所述安全轨迹（8）构成优选的自主车辆轨迹，其中环境检测传感器（3a）适于检测道路车道（12）的道路边界标记（10, 11），所述道路边界标记（10, 11）构成检测到的环境参数，其中所述主控制单元（2）适于根据所述道路边界标记（10, 11）确定所述道路车道（12）的理论中心线（13），并且适于基于所得的先前车辆轨迹和至少所述理论中心线（13）确定所述安全轨迹（8），使得所述安全轨迹通过弯道（14）延伸比所述理论中心线（13）更短的距离。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统（1），其中环境参数包括所述道路车道周围的地形、道路边界和道路表面中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的车辆控制系统（1），其中至少一个环境检测传感器（3a, 3b）适于检测所述道路（6）上或所述道路旁边的对象，其中主控制单元（2）适于根据以下中的任一项来确定所述安全轨迹（8）：

检测到的即将到来的车辆（9, 15, 22）；

在所述道路（6）中检测到的障碍物（17）；

在所述道路（6）的一边上检测到的斜坡（18）；

所述外部道路边界标记（11）与所述道路边界（19）之间的距离（B）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆控制系统（1），其中所述主控制单元（2）适于确定所述安全轨迹，使得从车辆中心到最近的道路边界标记（11）存在特定距离（D）。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆控制系统（1），其中所述主控制单元（2）适于对所述先前车辆轨迹的外部数据执行统计分析，使得在确定所得的先前车辆轨迹（7）时丢弃某些先前车辆轨迹。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆控制系统（1），其中所述主控制单元（2）适于从地图单元（20）获得用于确定所述安全轨迹（8）的地图数据。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆控制系统（1），其中所述车辆控制系统（1）包括驾驶员辅助单元（21），所述驾驶员辅助单元适于控制所述自主车辆（5）以使其沿着所述安全轨迹（8）移动。

8.一种用于在包括道路车道（12）的道路（6）上行进的自主车辆（5）中使用的车辆控制系统（1）的方法，其特征在于，所述方法包括：

获得（S10）与所述道路上的先前车辆轨迹相关的外部数据并且确定所得的先前车辆轨迹（7）；

检测（S20）与道路车道（12）的延伸部相关的至少一个环境参数和道路旁边的遮挡交叉口中的视野的对象；以及

基于所得的先前车辆轨迹（7）、与所述道路车道（12）的延伸部相关的至少一个检测到的环境参数和在所述交叉口中检测到的被遮挡的视野来确定（S30）安全轨迹（8），其中所述道路车道（12）的延伸部是外部道路边界标记（11）与道路边界（19）之间的区域并且所述安全轨迹（8）构成优选的自主车辆轨迹；

检测（S201）道路车道（12）的道路边界标记（10, 11），所述道路边界标记（10, 11）构成检测到的环境参数；

根据所述道路边界标记（10, 11）确定（S301）所述道路车道（12）的理论中心线（13）；以及

基于所得的先前车辆轨迹和至少所述理论中心线（13）来确定（S302）所述安全轨迹（8），使得所述安全轨迹通过弯道（14）延伸比所述理论中心线（13）更短的距离。

9.根据权利要求8所述的方法，其中环境参数包括所述道路车道周围的地形、道路边界、道路表面中的至少一者。

10.根据权利要求8所述的方法，其中至少一个环境检测传感器（3a, 3b）用于检测所述道路（6）上或所述道路旁边的对象，其中所述方法包括根据以下中的任一项来确定所述安全轨迹（8）：

检测到的即将到来的车辆（9, 15, 22）；

在所述道路（6）中检测到的障碍物（17）；

在所述道路（6）的一边上检测到的斜坡（18）；

所述外部道路边界标记（11）与所述道路边界（19）之间的距离（B）。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中所述方法包括控制所述自主车辆（5）以使其沿着所述安全轨迹（8）移动。

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