CN114340951A - 自动驾驶车辆与弱势使用者之间的交互系统 - Google Patents
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Abstract
用于实施半自动驾驶或自动驾驶的机动车辆（Vh1）与该机动车辆所走的车道（9）的至少一个弱势使用者（U1，U2，U3，U4）之间的交互的系统，弱势使用者可能在通道（90）上横穿所述车道，步行者和骑行者被认为是弱势使用者，所述系统包括：周围环境传感器（3）；计算机（4），其处理从一个或多个周围环境传感器接收的数据；布置在车辆上的显示装置（1），其指向车辆外部，显示装置（1）被形成为水平条带（11）并且占据车辆纵端，并且向存在于车辆周围环境中、在通道附近的弱势使用者提供关于其能否横穿该车道的道路的视觉指示，其中有鼓励横穿的指示或相反禁止横穿的指示，使得步行者和骑行者能获得关于车辆已将其存在考虑在内的无疑义的信息，显示装置（1）还被配置成显示包括通道（90）的场景表示，使用者（U1，U2，U3，U4）由静止不动或行进中的人物化身（51‑55）来象征性地表示，实时地进行显示装置（1）对所述化身的呈现，并且所述化身相对于通道（90）的相应位置以小于1秒、优选地小于600ms的延迟时间反映现实，并且所述化身的数量对应于在周围环境中实际检测到的人数。
Description
技术领域
本发明涉及用于自动驾驶车辆（或半自动驾驶或部分自动驾驶的车辆）和一个或多个道路使用者（例如步行者或骑行者）之间的交互系统。
背景技术
自动驾驶或半自动驾驶车辆被引导在作为专用道或开放的公共道的车道上行驶。
在这两种情况下，这些车道都包括针对称为“弱势使用者（utilisateurs vulnérables）”的步行者和其他使用者的受保护通道（passage）。弱势使用者包括骑行者、步行者、成人或儿童或老人、各种婴儿车、踏板车、滑板和其他平衡车、独轮平衡车等的使用者。
对于弱势使用者产生的问题是了解他们是否确实被自动驾驶车辆感知到并考虑在内，并且附带地，当弱势使用者准备横穿道路时自动驾驶车辆是否将停车并让所述弱势使用者通过。
看起来需要提出一种解决方案，使得自动驾驶车辆能够向一个或多个弱势使用者给出清楚、直观且无疑义的消息，该消息反映由车辆的车载电子装置做出的决定（类似于传统驾驶员的意图）。
发明内容
为此，因此提出了一种用于实施半自动驾驶或自动驾驶的机动车辆与该机动车辆所走的车道的至少一个弱势使用者之间的交互的系统，弱势使用者可能在已标出或未标出的通道上横穿所述车道，步行者和骑行者被认为是弱势使用者，所述系统包括：
- 布置在车辆上的至少一个周围环境传感器，
- 车辆的至少一个车载计算机，其处理从该至少一个周围环境传感器接收的数据，
- 布置在车辆上的至少一个显示装置，其指向车辆外部，并由计算机控制，
- 显示装置被形成为水平条带，并且占据车辆的至少一个纵端，
- 显示装置包括每cm2具有至少四个像素的矩阵面板，
- 显示装置被配置成向存在于车辆周围环境中、在通道附近的弱势使用者提供关于其能否横穿该车道的道路的至少一个视觉指示，并传递鼓励横穿的指示或相反禁止横穿的指示，使得步行者和骑行者能获得关于该半自动驾驶或自动驾驶机动车辆已将其存在考虑在内的无疑义的信息。
自动驾驶车辆根据对周围环境和弱势使用者的存在的分析来决定在必要的情况下停车并让路还是继续前进而不允许通过。
有利地，通过与传统的受保护通道处的步行者信号进行类比，自动驾驶或半自动驾驶车辆向存在于附近车辆周围环境中的弱势使用者提供鼓励横穿的指示或相反禁止横穿的指示，这尤其但非排他性地借助于使用习惯的颜色（绿色、红色等）。传递给弱势使用者的信息水平可以更加细致地制订或较不细致地制订，如下所述。然而，应当注意，在显示装置上呈现的信息不同于场景的光学复刻。这样，弱势使用者知道自动驾驶或半自动驾驶车辆的意图，并且可以从容地在所述车辆前方穿越道路。
在本发明的各种实施例中，在需要时还可以依赖于以下设置或特征中的一个或另一个，它们可以单独采用或组合地采用。
根据一个方面，显示装置被配置成显示包括受保护通道的场景表示，其中，处于所述受保护通道处的使用者由静止不动或行进中的人物化身来象征性地表示。由此，弱势使用者辨认出自动驾驶车辆确实已经分析并“理解”了现状并且确实已将该一个或多个弱势使用者的存在考虑在内。这种场景的象征性表示改进了针对弱势使用者的消息的易理解性，尤其是通过参照在主体童年进行的学习机制，其中，获取包括他们自己的人物标识，并使镜中感知到的图像与直接感知的图像相符（同时考虑对称性）。显示装置进行的场景表示一定程度上再现了该镜像效应，使得所显示的消息直观且易于理解。
根据一个方面，实时地进行由显示装置对存在于车辆的周围环境中在受保护通道附近的一个或多个弱势使用者的存在的呈现，并且代表使用者的化身相对于受保护通道的相应位置以小于1秒、优选地小于600ms的延迟时间反映现实。
它实际上是对所表示的真实场景的描绘，并且由于其被弱势使用者实时地感知到，因此这使得更加直观地意识到车辆的车载电子装置的考虑内容是正确的并且对应于弱势使用者经历的实际情况。这增强了消息的易理解性。
根据一个方面提出，在由显示装置实时呈现的动画中，化身的数量对应于在周围环境中实际检测到的人数。
这增强了显示装置上的呈现相对于现实世界的代表性。
这样，弱势使用者更容易辨认出在车辆的显示器上象征性地表示出的确实是计算机实际虑及的场景。
根据一个方面，条带可以大致占据车辆前表面的整个宽度和/或车辆后表面的整个宽度。由此，一方面，设置较大的面积来显示明确消息，并且另一方面，该消息可以被处于车辆每一侧的弱势使用者接收到。
不排除显示器的条带在车辆侧部在每一侧上侧向弯折延伸一段；这样就最大化了显示器对附近的弱势使用者的可见性。
根据一个方面，车辆可以在其前表面和后表面上包括显示装置，优选地在整个宽度上。有利地，对于具有优选行驶方向的车辆，后表面上的显示装置将用于跟随它的车辆，以指示例如不建议或禁止超车，因为在该自动驾驶车辆前方有弱势使用者横穿道路。此外，对于双向穿梭式车辆，当穿梭式车辆改变主行驶方向时，前后显示器的作用会颠倒，两个显示器以对称的方式使用。
根据一个方面，计算机被配置成对一个或多个周围环境传感器感知的实体进行分类。这种分类使得能够识别和分离人或动物；相反地，所述分类使得能够去除城市公用设施元素，如垃圾桶、电线杆、护栏，以及植物元素，如灌木，或类似物等。
这样，场景表示使得能够尤其凸显人物，并部分或完全忽略完全无意横穿道路的固定对象。
此外，场景表示可以通过区分表示来突出对各种实体的分类，例如步行者、骑行者、踏板车使用者、婴儿车使用者，以及可能的人物大小的表示，例如成人对儿童。也不排除还区分人物的性别：女性、男性甚至是中性。
化身反映每个实体类别，并有助于显示的逼真且易理解的显现，而非感兴趣的场景的光学复刻。
根据另一可选方面，根据分类反映弱势使用者的类型的每个化身可以具有代表实体分类的特征：人物大小、移动方向、静止姿态、低速、高速。也可以表示人物使用的配件，例如自行车、滑板、婴儿车、踏板车、宠物等。
根据另一可选方面，反映存在于场景中的每个弱势使用者的每个化身被大体表示在其所处于的地理位置，并且这是随时间推移的且实时的。步行者、或更一般性地弱势使用者随时间推移在感兴趣场景的表示中的位置让步行者很容易理解自动驾驶车辆了解并跟踪其实时变化的情况。
根据一个方面，显示装置被布置在一定高度上，该高度由位于距地面1米以上的显示器的底线和位于距地面1.40m以下的显示器的顶线所限定。
由此，尝试最大限度地贴近在人驾驶车辆的常规情况下在常规车辆驾驶员和步行者之间发生的视觉交互。这种高于地面的对应于传统驾驶员面部区域的位置布置使得弱势使用者能够变化到混合交通环境中，其中既有驾驶员驾驶的传统车辆，也有其中有驾驶员或没有驾驶员的半自动驾驶或委托驾驶车辆。
换言之，显示装置被定位在[1m - 1.4m]的区间内；要指出的是，这便于普通使用者阅读，并提供了与传统情况（人类驾驶员）的相似度。
根据一个方面，显示装置被配置成显示车辆准备再次起动并驶过受保护通道的指示。
于是形成了车辆即将运动的清晰且无疑义的警告/通知。
根据一个可选方面，布置在车辆上的周围环境传感器被配置成捕获车道的道路两侧至前方的周围环境，从而根据道路每一侧可能存在的弱势使用者做出反应。换言之，处理可以有利地关于道路的两侧对称。
根据一个可选方面，车辆还可以包括声源，其用作显示装置的补充，并且由计算机控制。
根据一个可选方面，车辆可以提供对该通道的照明，例如借助于探照灯，其在必要的情况下是定向的，已证实这在夜间条件下是有用的，并且这增强了弱势使用者从自动驾驶车辆接收的消息的感知和易理解性。
这样就增强了视觉消息，尤其是对于例如专注于低头使用其智能手机®的弱势使用者来说，这有一定的用处。
本发明还涉及一种半自动驾驶或自动驾驶的机动车辆与该机动车辆所走的车道的至少一个弱势使用者之间的交互方法，弱势使用者可能在已标出或未标出的通道上横穿所述车道，步行者和骑行者被认为是弱势使用者，所述车辆包括布置在车辆上的至少一个周围环境传感器、车辆的至少一个车载计算机、至少一个显示装置，所述至少一个显示装置布置在车辆上并且指向车辆外部并且由计算机控制，该方法提出：
- 周围环境传感器检测存在于车辆周围环境中的实体，尤其是位于其行驶方向上的区域中的实体，
- 计算机通过识别包括步行者和骑行者的弱势使用者以及踏板车、滑板或婴儿车的使用者来对实体进行分类，显示装置向存在于车辆周围环境中、在通道附近的弱势使用者提供关于其能否横穿该车道的道路的至少一个视觉指示，并传递鼓励横穿的指示或相反禁止横穿的指示。
这样，步行者和骑行者就能获得关于该半自动驾驶或自动驾驶机动车辆已将其存在考虑在内的无疑义的信息。
附图说明
通过阅读下面的详细描述并分析附图，其他特征、细节和优点将变得显而易见，其中：
- 图1是本发明的一个实施例的一般概念的示意图，
- 图2示出了关于主显示屏的立体透视图示例，
- 图3示出了关于主显示屏的功能示意图，
- 图4示出了允许横穿或相反禁止横穿的两个示例指示，
- 图5A和图5B示出了车辆的前显示装置的条带上的显示配置，其中步行者在车辆前方横穿，
- 图6示出了表示步行者的各种类型的化身，化身被插入到场景表示中，具有其位置和每个位置随时间的演变，
- 图7示出了快到横穿队列末端时分配的显示，指示车辆将准备再次起动，
- 图8示出了一个特定的实施变型，涉及穿梭式自动驾驶车辆。
具体实施方式
在各图中，相同的附图标记表示相同或相似的元素。
参考图1，半自动驾驶或自动驾驶机动车辆Vh1在车道9上行驶，车道9可以无区别地是公路或街道。图1示出了标为90的步行者通道，在本例中，该步行者通道通过画在地面上的线条（交错的黑白带92、93）标出。然而，应该注意的是，在某些情况下，可能存在未在地面上标出或采用其他形式（例如人行横道线、伪人行横道线、线和/或点）标出的用于步行者的通道。在某些情况下，该通道可以被定性为“受保护通道”，但本发明不限于这种情况。
就车辆而言，它是自动驾驶或半自动驾驶或部分自动驾驶的车辆，也就是说，在实践中，这可以对应于没有人驾驶车辆也没有任何人处于任何驾驶位置的情况（完全自动驾驶的车辆），这也可以对应于有人处于驾驶位置但是将驾驶功能委托给由车载电子装置执行的驾驶辅助功能的情况。请注意，委托级别可能会随着时间的推移而变化。
应当注意，本发明也可以应用于以传统方式驾驶、但是带有使步行者和驾驶员之间无法进行视觉接触的有色窗户的车辆。
需要注意的是，所讨论的车辆可以是私家车、小巴、货车、货运卡车、出租车或机器人出租车。所讨论的车辆也可以是有轨电车、无轨电车、有轨列车等。
所讨论的车辆可以被提供用于在作为专用道或开放的公共道的车道上或者在混合情况下行驶，在混合情况中，其先走专用道，然后走开放的公共道，或者反过来也可以。
如将在下面更详细地看到的，车辆Vh1在车辆前面（考虑正常行驶方向）设置有显示装置1，并且可选地，另一显示装置101位于车辆后面。
车道可以是单向的，也可以是双向的。不排除在同一方向有多个平行车道，在日常语言中，这对应于多平行道交通干道。
现在转向车道使用者，通常将那些不在车辆乘客厢内的出现的人定义为“弱势使用者”，“弱势使用者”的概念包括步行者、骑行者、成人或儿童或老人、各种婴儿车、踏板车、滑板、平衡车、独轮平衡车等的使用者。“弱势使用者”的概念还可以包括宠物。
参考图1，示出了从车辆角度看位于道路左侧的步行者U1、准备从左侧横穿道路的骑行者U2、以及从车辆角度看准备从右侧横穿道路的两个步行者成人U4和儿童U3。
如图2所示，显示装置1可以呈现为在车辆的整个宽度上延伸的主条带11。
在图示的示例中，显示装置1是矩形的，具有底边1a和顶边1d。
显示装置至少布置在车辆的一个纵端上。
可以在车辆侧面设置侧向延长部12，仅在一侧设置或者对称地在两侧设置。
该条带是水平的，也就是说宽大于高。其具有大致矩形的形状。
水平条带的通常尺寸为宽度至少1.60m，高度30cm。一般来说，高度H1将在[20cm -40cm]的区间内。一般来说，宽度L1将在[140cm - 200cm]的区间内。
侧向延长部12可以具有相同的高度或更高的高度，并且其在纵向方向上的长度可以在20至50厘米之间。
显示装置的高度位置由位于距地面0.9m以上的显示器底线和位于距地面1.50m以下的显示器顶线来限定。换言之，显示装置被定位在[0.9m - 1.5m]的区间内。
显示装置包括矩阵面板，其分辨率至少为4个像素/cm2或每平方英寸25个像素。当然，更高的分辨率是完全可能的。
显示装置可以呈现为发光二极管矩阵、多色发光二极管矩阵、或单色发光二极管的交错矩阵。可以使用原色作为产生尤其是红色和绿色以及其他附加颜色的基础。
车辆配备有一个或多个周围环境传感器3。关于周围环境传感器，它可以是激光雷达传感器，例如覆盖范围为360°；它可以是雷达；它可以是3D相机；它可以是飞行时间（“TOF”）相机；它可以是多个传感器的组合。
作为补充，还设想使用红外相机，其使得能够检测每个源的温度，尤其是便于对实体进行分类，以便提取周围环境中的生物。
例如，图1示出了布置在车顶上的中央传感器3，例如360°激光雷达。作为补充，另一传感器31设置在车辆前面，选自上面列出的技术。作为补充，另一传感器32设置在车辆后面，选自上面列出的技术。
根据图13所示的另一种配置，可以设置位于车辆前部上部区域的传感器3和布置在车辆保险杠中的传感器31、32，这些传感器中的每一个都可以是上述类型中的任何一种。
车辆包括至少一个计算机，标为4，所述计算机也可以称为“电子控制单元”（“UCE”）。
计算机4处理从一个或多个周围环境传感器接收的数据，并执行一个或多个操作，对图像中检测到的实体进行分类，或者更一般地，对从传感器接收的数据进行分类。
特别地，提供一种算法，其使得能够从接收自传感器的数据或图像提取对应于车辆紧邻的周围环境中的人或动物类生物的实体。
实体的分类可以借助于图像内容分析和/或光谱分析。
某些元素可以使识别更容易，如自行车或婴儿车的轮子，实际上，识别连续或不连续的椭圆（多个椭圆弧）。
实体的分类还可以借助于运动分析，尤其是在从传感器接收的数据或图像中识别人的运动。
在分析从传感器接收的数据之后，如果确定了一个或多个弱势使用者准备横穿道路，则计算机可以决定使自动驾驶车辆停车并让路以使弱势使用者能够横穿。
需要注意的是，在车辆决定停车以让步行者横穿的情况下，分析和分类是连续进行的。
需要注意的是，在弱势使用者横穿道路期间，分析和分类仍在继续。
显示装置1被配置成向存在于车辆周围环境中在受保护通道附近的弱势使用者提供关于其能否横穿该车道的道路的至少一个视觉指示，并传递鼓励横穿的指示或相反禁止横穿的指示。
特别地，视觉指示可以使用传统的颜色代码，即绿色用于通知鼓励横穿，并且红色用于通知禁止横穿。
特别地，视觉指示可以复用针对步行者的通道处常用的图画文字的全部或部分，即图4中标号21所示的鼓励横穿的绿色图画文字和图4中标号22所示的禁止横穿的红色图画文字。橙色也可用于图画文字。然而不排除使用上述颜色中的颜色渐变效果或使用其他颜色。
传统的图画文字21、22尤其可以显示在显示装置的侧向延长部12上，与用于步行者的通道的图画文字类似。
根据从周围环境传感器接收的信息流实时地更新显示。
显示装置被配置成显示包括受保护通道的场景的表示，如图5A、图5B和图7所示，其中的使用者由静止不动的或行进中的人物化身来象征性地表示。
根据分类反映弱势使用者类型的每个化身可以具有代表实体分类的特征：人物的大小、移动方向、静止姿态、低速、高速。也可以描绘人物使用的配件，例如自行车、滑板、婴儿车、踏板车、宠物等。
更具体地，如图6所示，所表示的化身的姿势和大小反映了实际存在于车辆附近的人的存在和姿势，例如处于静止姿势的成人51、处于静止姿势的儿童52、一起横穿的两个成人53、54和行走中的少年55。
在图5A和图5B中，人物化身呈圆柱体50的形状。
计算机4可以访问地图数据库，该数据库使它能够知晓已收录的受保护通道的位置，然而这并不构成限制性列表。这样，计算机对已分类的人或动物实体执行的过滤水平可取决于是否存在已收录的受保护通道；在实践中，已收录的受保护通道处将利于停车以让步行者通过的决定。
在尽管路边存在被分类为人的实体但没有步行者横穿的情况下，自动驾驶车辆会从鼓励横穿的消息快速切换回禁止横穿的消息和/或指示车辆准备再次起动的消息。
如图3所示，计算机4经由车载局域网或无线地从一个或多个周围环境传感器3、31、32持续接收数据流，并经由车载局域网或无线地连接到一个或多个显示器。
此外，可以提供声源，其用作显示装置的补充，并且由计算机控制以使得能够增强使用者的信息水平，这是作为对纯视觉信息的补充，纯视觉信息可能对于专注于使用他们的智能手机®的某些弱势使用者而言是不够的。
此外，可以在车辆上提供光源，其用作显示装置的补充，并且由计算机4控制，以使得能够照亮在地面上标出或未标出的通道，以增强由显示装置向横穿或准备横穿道路的弱势使用者给出的消息的感知和易理解性。
请注意，当半自动驾驶或自动驾驶车辆停车以让步行者通过时，这些车辆遵循相对于被标出的通道的安全距离（标为DG），如图5A和5B所示。安全距离DG可参数化为1m至3m之间，安全距离还可取决于具体状况，例如是白天还是晚上、车道的类型或辨认出的弱势使用者的分类。
参考图8，车辆的前立面几乎是竖直的，从底部到顶部，底部是保险杠，然后是前车身区域，然后是主显示条带11，然后是窗玻璃18，上方是一个传感器3。
应注意，车辆侧面的侧向延长部12的位置略高于正面中央条带11。例如，侧向延长部12各自在纵向方向上延伸至少30cm，并且高度在25至40cm。
在所示示例中，显示装置是连续的，即，在侧向延长部12和正面中央条带11之间没有中断，这使得能够如当弱势使用者横穿时使化身从一侧连续地移动到另一侧而没有奇怪的地方。然而，并不排除有正面条带和并非直接延长正面条带的侧向显示器。
Claims (7)
1.用于实施半自动驾驶或自动驾驶的机动车辆（Vh1）与该机动车辆所走的车道（9）的至少一个弱势使用者（U1，U2，U3）之间的交互的系统，弱势使用者可能在已标出或未标出的通道（90）上横穿所述车道，步行者和骑行者被认为是弱势使用者，所述系统包括：
- 布置在车辆上的至少一个周围环境传感器（3），
- 车辆的至少一个车载计算机（4），其处理从该至少一个周围环境传感器接收的数据，
- 布置在车辆上的至少一个显示装置（1），其指向车辆外部，并由计算机控制，
其特征在于：
- 显示装置被形成为水平条带，并且占据车辆的至少一个纵端，
- 显示装置包括每cm2具有至少四个像素的矩阵面板，
- 显示装置被配置成向存在于车辆周围环境中、在通道附近的弱势使用者提供关于其能否横穿该车道的道路的至少一个视觉指示，并传递鼓励横穿的指示或相反禁止横穿的指示，使得步行者和骑行者能获得关于该半自动驾驶或自动驾驶的机动车辆已将其存在考虑在内的无疑义的信息，显示装置还被配置成显示包括通道的场景表示，使用者由静止不动或行进中的人物化身来象征性地表示，实时地进行显示装置对所述化身的呈现，并且所述化身相对于受保护通道的相应位置以小于1秒、优选地小于600ms的延迟时间反映现实，并且所述化身的数量对应于在周围环境中实际检测到的人数。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，条带大致占据车辆前表面的整个宽度和/或车辆后表面的整个宽度。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的系统，其中，车辆在其前表面和在其后表面上、优选地在整个宽度上包括显示装置。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中，计算机被配置成对一个或多个周围环境传感器感知的实体进行分类。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中，显示装置被布置在一定高度上，该高度由位于距地面1米以上的显示器的底线和位于距地面1.40m以下的显示器的顶线所限定。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，其中，显示装置被配置成显示车辆准备再次起动并驶过受保护通道的指示。
7.车辆，其包括根据前述权利要求中的一项所述的系统。
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