CN114761299A - 用于在车辆之间交换机动动作信息的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在车辆(100)之间交换机动动作信息(104)的方法，其中，在使用至少一个时间参数(124)的情况下在本车辆(100a)中参数化和执行由其它车辆(100b)提供的、映射该其它车辆(100b)的未来机动动作信息(104)的能参数化的其它轨迹规划器(108b)，以便获得该其它车辆(100b)的至少一个未来其它轨迹(110b)。

Description

用于在车辆之间交换机动动作信息的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于在车辆之间交换机动动作信息的方法以及相应的设备。

背景技术

自主车辆金额半自主行驶的车辆可以相互协调它们的机动动作，以便实现尽可能无干扰的交通流。为了协调，车辆可以交换机动动作信息。机动动作信息可以是所规划的轨迹，所述所规划的轨迹由车辆计算出并且作为数据包被发送到相应另一个车辆，并且反之亦然。因而，车辆直到相应另一个车辆的所规划的轨迹。通过选择方法和协调方法可以为每个车辆都找到无碰撞轨迹。

发明内容

在此背景下，利用这里介绍的方案，提出了根据独立权利要求的用于在车辆之间交换机动动作信息的方法和相应的设备，并且最后提出了根据独立权利要求的相应的计算机程序产品和机器可读的存储介质。这里介绍的方案的有利的改型方案和改进方案由说明书得出并且在从属权利要求中被描述。

本发明的实施方式可以有利地实现：在自主或半自主车辆之间交换机动动作信息时限制要交换的数据量并且在此附加地扩大机动动作信息的信息内容。替代或补充地，通过这里介绍的方案，与在交换预先计算的轨迹时相比，可以在未来更长的时间段中提供机动动作信息。

根据本发明的第一方面，提出一种用于在车辆之间交换机动动作信息的方法，其中，将本车辆的未来自身机动动作信息映射在用于规划该本车辆的至少一个自身轨迹的能参数化的自身轨迹规划器中，并且，给至少一个其它车辆提供该自身轨迹规划器。

根据本发明的第二方面，提出一种用于在车辆之间交换机动动作信息的方法，其中，在使用至少一个时间参数的情况下，在本车辆中参数化和执行由其它车辆提供的、映射其它车辆的未来外来机动动作信息的能参数化的其它轨迹规划器，以便获得该其它车辆的至少一个未来其它轨迹。

此外提出一种用于在车辆之间交换机动动作信息的方法，其中，根据本发明的第一方面，给至少一个其它车辆提供用于规划本车辆至少一个未来自身轨迹的能参数化的自身轨迹规划器，并且，根据本发明的第二方面，在本车辆中执行至少一个由其它车辆接收的、用于规划该其它车辆的至少一个未来其它轨迹的能参数化的其它轨迹规划器。

本发明的实施方式的构思尤其可以被视为基于以下描述的想法和认识。

本车辆也可以称为自我车辆。这里介绍的方法从本车辆的角度进行描述。其它车辆可以是另一车辆，即远处的交通参与者。前缀“本”和“其他”在这里用于区分在其他方面表述相同或意义相同的术语。

机动动作信息、即自身机动动作信息或外来机动动作信息可以映射车辆的未来行为。机动动作信息可以包括大量的可能轨迹，车辆可以从当前地点或尤其是不久前经过的地点在所述轨迹上行驶到至少一个未来要到达的目标点。在此，这些轨迹可以不但在地点走向方面或者说空间上并且在速度走向方面或加速度走向方面有区别。这些轨迹可以通过参考点序列或函数形式、例如多项式形式来描述。可以为每个参考点分配一个具有速度和方向的矢量。

轨迹规划器、即自身轨迹规划器或其它轨迹规划器可以是机动动作信息的计算规则。轨迹规划器可以是算法，该算法根据至少一个参数或可变输入参量输出机动动作信息的轨迹中的至少一个轨迹。轨迹规划器可以以标准化数据格式被创建。该参数也可以作为值范围被输入。该参数尤其可以是时间参数。该参数可以表征轨迹规划器的计算时间点。该时间参数也可以表征用于要计算的轨迹的时间预测范围。该时间参数也可以由于实际的车辆运动而与车辆位置相关联。车辆以真实速度运动。因此，该时间参数也可以与车辆速度相关联。该时间参数也可以作为未来时间点输入到轨迹规划器中。

到目前为止，轨迹或轨迹集合可以作为机动动作信息的数据包从车辆无线传输到车辆。该传输很大程度上与可能的传输速度有关。为了能够在短时间内传输许多轨迹，可以减小数据包的大小。例如，可以降低轨迹的分辨率。也可以限制轨迹的长度。因此，可以以小的预测范围传输轨迹。

这里介绍的轨迹规划器同样可以从车辆无线传输到车辆。该轨迹规划器具有比机动动作信息的数据包低得多的存储要求。该轨迹规划器可以是可执行文件。在执行轨迹规划器时，可以根据当前的参数化求取、尤其是计算一个或多个所规划的轨迹。轨迹规划器可以在发送车辆中被编译并且在接收车辆中被执行。作为编译的替代，可以使用与Java编程语言中的字节代码可比的中间表示。然后，该代码可以由解释器执行。

轨迹规划器可以在其它车辆中执行时输出具有高分辨率的轨迹。所输出的分辨率可以显着高于从数据包中读取的轨迹的分辨率。

由轨迹规划器输出的轨迹可以具有宽的预测范围。因而，轨迹规划器可以在更长时间内是最新的。由轨迹规划器输出的轨迹可以比从数据包中读取的轨迹具有更远的预测范围。由于更远的预测范围，该轨迹规划器可以比从数据包中读取的轨迹在更长时间内是最新的。

在使用本车辆的至少一个固有参数的情况下，还可以在本车辆中使其它轨迹规划器参数化和执行。通过固有参数可以限制所生成的轨迹的数量，因为首先不会计算不相关的轨迹。仅计算与自身车辆相关的轨迹。

固有参数可以表征本车辆的所规划的未来自身轨迹。通过固有参数可以产生其它轨迹，该其它轨迹在本车辆的所规划的自身轨迹的范围内。远离自身轨迹的其它轨迹虽然映射在其它轨迹规划器中，但是由于至少一个固有参数而没有被计算。在此，兴趣点尤其可以在与所规划的自身轨迹无碰撞的轨迹上。以这种方式，可以针对各种可能的自身轨迹确定：对于它们来说是否存在无碰撞的其它轨迹，以便识别交通情况的无碰撞的未来可能走向。

在执行其它轨迹规划器之后可以更新时间参数，并且，在使用经更新的时间参数的情况下可以重新在本车辆中将其它轨迹规划器参数化和执行，以便获得其它车辆的经更新的未来其它轨迹。其它轨迹规划器也可能在一次或多次执行之后仍是最新的。所输出的其它轨迹可以随着时间而改变。通过多次执行，可以减少所传输的数据量。基于大的预测范围，所输出的其它轨迹可以是其它车辆的映射在其它轨迹规划器中的机动动作信息的部分区段。

其它轨迹规划器能够从其它车辆以编码形式被接收并且在参数化和执行之前在本车辆中被解码。其它轨迹规划器可以被加密，以便保护外来机动动作信息或用于计算其它轨迹的算法免受于经授权的访问。其它轨迹规划器可以作为黑盒来传输。可以单独地针对本车辆来创建和加密其它轨迹规划器。在接收的其它轨迹规划器中可以映射的外来机动动作信息的有限部分。车辆例如可以执行握手以交换加密信息。自身轨迹规划器可以由本车辆以编码形式或以加密形式来提供。可以单独地针对其它车辆来创建自身轨迹规划器。在自身轨迹规划器中可以仅映射出机动动作信息的与其它车辆重要相关的部分。

本车辆环境的简化环境描述可以映射在自身轨迹规划器中。车辆可以通过传感器监控环境。环境监控可以识别和分类对象。识别出的对象例如可以被分类为障碍。障碍和识别出的车道走向可以包含在环境描述中。环境描述也可以包含识别出的交通参与者。基于环境描述可以进行更好的机动动作协调。

在本车辆中可以评估机动动作信息的多个可能的未来自身轨迹，并且，自身轨迹的评估可以映射在用于其它车辆的自身轨迹规划器中。通过评估，优选轨迹或非期望轨迹可以成为可辨认的。评估可以以配属于各个轨迹的成本的形式进行。在此，优选的轨迹可以具有低成本，而非期望轨迹具有高成本。通过评估可以优化机动动作协调。

映射在用于其它车辆的自身轨迹规划器中的机动动作信息能够被简化。例如，机动动作信息可以被理想化。在此，用于本车辆的自身轨迹例如可以居中地在车道上延伸。本车辆所需的空间可以由占位符映射。通过简化可以减少数据量。

该方法可以例如以软件或硬件或以软件和硬件的混合形式例如在控制单元中实施。

这里介绍的方案还提供了一种设备，该设备构造成在相应的装置中执行、操控或实施这里介绍的方法的变型的步骤。

该设备可以是具有至少一个用于处理信号或数据的计算单元、至少一个用于存储信号或数据的存储器单元和至少一个用于读入或输出嵌入在通信协议中的数据的接口和/或通信接口的电气器具。计算单元例如可以是信号处理器、所谓的系统ASIC或微控制器，用于处理传感器信号并且根据所述传感器信号输出数据信号。存储器单元例如可以是闪存、EPROM或磁存储单元。该接口可以构造为用于从传感器读入传感器信号的传感器接口和/或用于将数据信号和/或控制信号输出到促动器的促动器接口。通信接口可以构造用于，无线和/或有线地读入或输出数据。接口也可以是软件模块，所述软件模块例如在微控制器上存在于其他软件模块旁边。

计算机程序产品或具有程序代码的计算机程序也是有利的，该程序代码可以存储在机器可读的载体或存储介质(如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器)上并且用于执行、实施和/或操控根据上述的实施方式中的任一个的方法的步骤，尤其是当该程序产品或该程序也在计算机或设备上被执行时。

指出，在本文中参照不同的实施实施方式描述了本发明的可能的特征和优点中的一些。本领域技术人员认识到，可以以合适的方式组合、调整或交换所述设备和所述方法的特征，以便获得本发明的其他实施方式。

附图说明

下面参照附图描述本发明的实施方式，其中，附图和说明书均不应被理解为限制本发明。

图1示出具有根据一个实施例的设备的车辆的图示。

该图仅是示意性的而并非按比例绘制。在该图中，相同的附图标记表示相同的或相同作用的特征。

具体实施方式

图1示出具有根据一个实施例的设备102的本车辆100a的图示。设备102构造为用于，在本车辆100a和至少一个其它车辆100b之间交换机动动作信息104。本车辆100a可以被称为自身车辆100a。其它车辆100b可以被称为交通车辆100b。其它车辆100b同样具有用于交换机动动作信息的(这里未示出的)相应设备。

设备102分别具有映射装置106。映射装置106分别以被称为轨迹规划器108的可参数化算法来映射机动动作信息104。在此，机动动作信息104分别包括车辆100的可能的未来轨迹110。本车辆100的未来可能轨迹110可以被称为自身轨迹110a。其它车辆100b的未来可能轨迹110可以被称为其它轨迹110b。机动动作信息104的不同轨迹110基本上都从相同的起点112开始并且可以通向不同的目标点114。

机动动作信息104的轨迹110可以被称为轨迹集合116。本车辆100a的轨迹规划器108可以被称为自身轨迹规划器108a。在其它车辆100b中产生的轨迹规划器108可以被称为其它轨迹规划器108b。

自身轨迹规划器108a被无线地传输给其它车辆100b。自身轨迹规划器108a也可以例如通过上级数据处理装置118、例如云服务器从本车辆100a发送至其它车辆100b。用于其它车辆100b的其它轨迹规划器108b的数据传输相应地在相反方向上进行。

其它轨迹规划器108b由设备102接收。在使用至少一个参数122的情况下，在设备102的参数化装置120中使其它轨迹规划器108b参数化。参数122尤其可以是时间参数124。在此，时间参数124定义感兴趣的时间点。例如，时间参数124可以映射未来的时间点。

经参数化的其它轨迹规划器108b是可执行的计算机程序产品。在设备102的执行装置126中执行经参数化的其它轨迹规划器108b。执行装置126输出至少一个与参数122有关的其它轨迹110b。

在一个实施例中，在将固有参数128用作参数122的情况下使其它轨迹规划器108b参数化。固有参数128例如可以映射本车辆100a的自身速度。同样地，固有参数128可以映射所规划的未来自身轨迹110a。在此，固有参数128例如可以代表未来将由本车辆100a驶到的参考点的序列。然后，在使用固有参数128的情况下被参数化的其它轨迹规划器108b输出在自身轨迹110a的区域中的其它轨迹110b。

在一个实施例中，多次相继执行其它轨迹规划器108b。在此，时间参数124分别相应于本车辆100a的前进运动地被更新。因此，利用时间上在过去创建的其它轨迹规划器108b可以进一步在公差范围内精确地获得其它轨迹110b。

换句话说，基于机动动作规划器的传输，提出了一种系统和一种V2X协议用以通过V2X来对协作的驾驶机动动作进行协调。

得益于V2X(车联网，英文：Vehicle-to-Everything)通信，车辆可以接收来自其他车辆或基础设施装置的环境数据或者立即获得完整的全球环境模型，以便以此丰富自身的本地环境模型。

除了环境数据之外，车辆还可以交换机动动作数据，以便基于此例如可以规划和实现协作的驾驶机动动作。存在多种用于协调驾驶机动动作的方案。因而，车辆例如可以交换轨迹。视方案而定，接收车辆可以由此推断出：发送车辆如何行为以及它是否想要执行确定的机动动作。

基于这种信息，接收车辆可以规划其机动动作并且必要时将其期望机动动作告知其他车辆，所述其他车辆通过适配它们的规划来确认该期望机动动作。其他方法可以基于所谓的分布式状态机，通过所述分布式状态机可以对协作的机动动作进行协调。

在传统方法中，如果轨迹在确定的时间区段中在很大程度上相似，则可能会交换冗余的信息。此外，通信成本随着预测范围的长度和所交换轨迹的数量而上升。后者在通信通道受到限制的情况下可以导致，在机动动作可以成功被协调之前进行了多轮通信。在使用状态机时，每个可能的机动动作都被映射在一个状态机中。因此，可以实现少量的状况类别。

在这里提出的方案中描述了在车辆之间交换机动动作信息的新方式，利用该方式可以高效地规划协作的机动动作。

在此，代替用于分布式状态机的轨迹或同步信息，软件库(以下称为参考规划器)被交换，所述软件库基于(标准化的)环境描述和地图生成一组可能的和必要时经评估的(例如带有成本的)轨迹，车辆基于环境描述能够驶过所述轨迹并且根据成本优选应驶过所述轨迹。计算规则是共享的，而不是通过V2X共享有限数量的轨迹。

在对共享计算规则有IP顾虑的情况下，可以使用用于加密的方法或分布神经网络，该神经网络保证功能性而无需具体地公开计算规则。

以简单的形式，参考规划器可以是事件驱动的，即仅与尚未获得该参考规划器的车辆(例如，首次进入发送车辆的通信有效范围的车辆)进行一次通信。否则，协作随后可以被确认或拒绝一次。在此，进一步可能的是，由于状况的不利变化而终止协作或更新参考规划器。

借助参考规划器，接收车辆可以为参考规划器所源自的车辆生成任意数量的轨迹，以便可以在自身机动动作给定的情况下推断该车辆的行为，并且反之亦然。在此，用于其中存在参考规划器的车辆的轨迹的量不受通信限制，而仅受计算能力限制。后者比通信有利得多。

所提出的方法可以被组合，其方式是，将参考规划器也用于其中存在该参考规划器的车辆，而对于其中不存在参考规划器的车辆，在进行自身的机动动作规划时，考虑由这些车辆发送的轨迹。

DA(驾驶员辅助，英文：Driver Assistance)和AD(自动驾驶，英文：AutomatedDriving)系统通常根据感测-计划-行动(英文：Sense-Plan-Act)原则构造。这意味着，车辆首先根据来自对环境的感测的数据规划其行为并且随后执行该行为。一旦除了自我车辆之外在自我车辆的周围环境中还存在另外的车辆(所谓的交通车辆)，则必要的是，在自我车辆的给定行为的情况下推断这些车辆的未来行为，并且反之亦然。

在经典系统中，这种行为是根据一个特殊的行为和机动动作规划器来推断出的，该特殊的行为和机动动作规划器通常设计的比自我车辆的规划器更简单。对于规划和协调协作的机动动作，交通车辆的如此生成的机动动作通常不是交通车辆会为自己规划的机动动作，因为交通车辆的目标(尤其是在城市场景中)及其动态偏好都是未知的。

这个问题可以通过在车辆之间交换轨迹来解决。与之不同地，在这里介绍的方案中每个车辆都针对当前情况及其当前目标而生成一个规划器并将该规划器分享给在其环境中的车辆，以便使接收车辆能够具体地预测和/或计算其它车辆的轨迹。规划器能够并且应当以简化的方式设计(例如，仅沿着车道中间规划或在网格上规划)，以便在传输参考规划器时实现快速计算轨迹并且降低V2X通道的负荷程度。此外，可以定义和/或标准化通向规划器的接口(代表可供规划器使用的环境，以及代表由规划器返回的轨迹)。替代地，发送车辆可以例如以JSON文件的形式与规划器一起传输接口定义。AD系统及其模块越多地商品化，则对所使用算法的IP保护和屏蔽的需求就越低，从而简化了它们的标准化和此处介绍的方法的实施。

最后指出了，诸如“具有”、“包括”等的术语不排除其他元件或步骤，并且，诸如“一个”或“一种”等的术语不排除多个。权利要求中的附图标记不应被视为限制性的。

Claims (14)

1.用于在车辆(100)之间交换机动动作信息(104)的方法，其中，将本车辆(100a)的未来机动动作信息(104)映射在可参数化的自身轨迹规划器(108a)中，用以规划所述本车辆(100a)的至少一个自身轨迹(110a)的，并且，给至少一个其它车辆(100b)提供所述自身轨迹规划器(108a)。

2.用于在车辆(100)之间交换机动动作信息(104)的方法，其中，在使用至少一个时间参数(124)的情况下在本车辆(100a)中将由其它车辆(100b)提供的、对所述其它车辆(100b)的未来机动动作信息(104)进行映射的可参数化的其它轨迹规划器(108b)进行参数化和执行，以便获得所述其它车辆(100b)的至少一个未来其它轨迹(110b)。

3.用于在车辆(100)之间交换机动动作信息(104)的方法，其中，利用根据权利要求1所述的方法，给至少一个其它车辆(100b)提供用于规划本车辆(100a)的至少一个未来自身轨迹(110a)的可参数化的自身轨迹规划器(108a)，并且，利用根据权利要求2所述的方法，在所述本车辆(100a)中执行至少一个从其它车辆(100b)接收的可参数化的其它轨迹规划器(108b)用以规划所述其它车辆(100b)的至少一个未来其它轨迹(110b)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，还在使用所述本车辆(100a)的至少一个固有参数(128)的情况下在所述本车辆(100a)中将所述其它轨迹规划器(108b)参数化和执行。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述固有参数(128)表征所述本车辆(100a)的所规划的未来自身轨迹(110a)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在执行所述其它轨迹规划器(108b)之后更新所述时间参数(124)，并且，在使用已更新的时间参数(124)的情况下重新在所述本车辆(100a)中将所述其它轨迹规划器(108b)参数化和执行，以便获得所述其它车辆(100b)的经更新的未来其它轨迹(110b)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以编码形式接收来自所述其它车辆(100b)的所述其它轨迹规划器(108b)，并且，在所述参数化和执行之前在本车辆(100a)中将该其它轨迹规划器解码。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述自身轨迹规划器(108a)由所述本车辆(100a)以编码形式提供。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述本车辆(100a)的环境的简化环境描述映射在所述自身轨迹规划器(108a)中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述本车辆(100a)中评估多个可能的未来自身轨迹(110a)，并且，将对所述自身轨迹(110a)的评估映射在用于所述其它车辆(100b)的自身轨迹规划器(108a)中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将映射在用于所述其它车辆(100b)的自身轨迹规划器(108a)中的机动动作信息(104)简化。

12.设备(102)，其中，所述设备(102)构造为用于，在相应的装置(106，120，126)中执行、实施和/或操控根据前述权利要求中任一项所述的方法。

13.计算机程序产品，其设置为用于，在执行所述计算机程序产品时安排处理器来执行、实现和/或操控根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

14.机器可读的存储介质，其上存储有根据权利要求13所述的计算机程序产品。

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