CN115366886A - 使用雷达检测不利道路状况的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

示例实施例涉及用于使用雷达检测不利道路状况的技术。计算设备可以生成表示在晴朗天气状况期间耦合到载具的雷达单元的视场的第一雷达表示，并将第一雷达表示存储在存储器中。计算设备可以在载具在道路上导航期间接收来自雷达单元的雷达数据并且基于雷达数据确定第二雷达表示。计算设备还可以执行第一雷达表示和第二雷达表示之间的比较，并基于比较来确定道路的道路状况。道路状况可以表示位于道路上的降水量并且基于道路的道路状况向载具提供控制指令。

Description

使用雷达检测不利道路状况的方法和系统
技术领域
本公开涉及使用雷达检测不利道路状况的方法和系统。
背景技术
无线电检测和测距系统(“雷达系统”)用于通过发射无线电信号和检测返回的反射信号来估计到环境特征的距离。然后可以根据传送和接收之间的时间延迟确定到环境中无线电反射特征的距离。雷达系统可以发射频率随时间变化的信号，诸如具有时变频率斜坡的信号，然后将发射信号和反射信号之间的频率差与范围(range)估计进行相关。一些雷达系统还可以基于接收的反射信号中的多普勒频移来估计反射对象的相对运动。
定向天线可以用于信号的传送和/或接收，以将每个距离估计与方位(bearing)相关联。更一般地，定向天线也可以用于将辐射能量聚焦在给定的感兴趣视场上。结合测量的距离和方向信息可以允许对周围的环境特征绘图。
发明内容
示例实施例描述了用于使用雷达实时检测不利道路状况的技术。载具雷达系统在导航期间捕获的雷达测量可以与在晴朗状况下从同一雷达单元获得的雷达数据进行比较，以检测何时存在不利道路状况，诸如可能影响载具的导航的雨或雪。当雷达测量检测到车辆的车轮扬起的道路喷溅(spray)时，控制系统可以调整载具操作以安全地航行于检测的不利道路状况。可以将不利道路状况通信给其他载具，以增加跨车队的安全导航。
在一方面，提供了一种示例方法。该方法涉及生成表示在晴朗天气状况期间雷达单元的视场的第一雷达表示。雷达单元耦合到载具的外表面。该方法还涉及将第一雷达表示存储在存储器中并且在计算设备处在载具在道路上导航期间接收来自雷达单元的雷达数据。该方法还涉及由计算设备基于雷达数据确定第二雷达表示并且由计算设备执行第一雷达表示和第二雷达表示之间的比较。该方法还涉及基于比较确定道路的道路状况。道路状况表示位于道路上的降水量。该方法还涉及基于道路的道路状况向载具提供控制指令。
在另一方面，提供了一种示例系统。该系统包括耦合到载具的雷达单元和计算设备。计算设备被配置为生成表示在晴朗天气状况期间雷达单元的视场的第一雷达表示，并且被配置为将第一雷达表示存储在存储器中。计算设备还被配置为在载具在道路上导航期间从雷达单元接收雷达数据，并且被配置为基于雷达数据确定第二雷达表示。计算设备还被配置为执行第一雷达表示和第二雷达表示之间的比较，并且被配置为基于比较确定道路的道路状况。道路状况表示位于道路上的降水量。计算设备还被配置为基于道路的道路状况向载具提供控制指令。
在又一示例中，一种示例非暂时性计算机可读介质，被配置为存储指令，当指令由包括一个或多个处理器的计算系统执行时使计算系统执行操作。该操作涉及生成表示在晴朗天气状况期间雷达单元的视场的第一雷达表示。雷达单元耦合到载具的外表面。操作还涉及将第一雷达表示存储在存储器中并且在载具在道路上导航期间从雷达单元接收雷达数据。操作还涉及基于雷达数据确定第二雷达表示并且执行第一雷达表示和第二雷达表示之间的比较。操作还涉及基于比较来确定道路的道路状况。道路状况表示位于道路上的降水量。操作还涉及基于道路的道路状况向载具提供控制指令。
上述概述仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，进一步的方面、实施例和特征将变得清晰。
附图说明
图1是示出了根据一个或多个示例实施例的载具的功能框图。
图2A示出了根据一个或多个示例实施例的载具的侧视图。
图2B示出了根据一个或多个示例实施例的载具的俯视图。
图2C示出了根据一个或多个示例实施例的载具的前视图。
图2D示出了根据一个或多个示例实施例的载具的后视图。
图2E示出了根据一个或多个示例实施例的载具的附加视图。
图3是根据一个或多个示例实施例的计算系统的简化框图。
图4是根据一个或多个示例实施例的用于载具和计算设备之间的无线通信的系统。
图5A示出了根据一个或多个示例实施例的在前向运动期间产生道路喷溅的车轮。
图5B示出了根据一个或多个示例实施例的使用面向后方的雷达单元来检测道路喷溅的载具的侧视图。
图5C示出了根据一个或多个示例实施例的使用面向后方的雷达单元来检测道路喷溅的载具的俯视图。
图5D示出了根据一个或多个示例实施例的使用多个雷达单元来检测道路喷溅的载具的俯视图。
图6示出了根据一个或多个示例实施例的使用面向前方的雷达来检测由另一个载具引起的道路喷溅的载具。
图7是根据一个或多个示例实施例的用于使用雷达实时检测不利道路状况的方法的流程图。
图8是根据一个或多个示例实施例的计算机程序的示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考了形成本文的一部分的附图。在附图中，除非上下文另有说明，否则相似的符号通常识别相似的组件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着是限制性的。在不脱离本文提出的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以做出其他改变。将容易理解，如在本文中一般地描述和在附图中示出的本公开的各方面，可以以多种不同的配置进行布置、替换、组合、分离和设计，在本文中所有这些都被明确地被设想。
雷达系统用于通过传送电磁信号(雷达信号)和分析来自环境中的对象和其他表面的反向散射信号来检测对象并估计它们的定位。系统可以通过传送短脉冲和/或编码波形(诸如脉冲多普勒雷达，它涉及一定载波频率的短脉冲的相干突发(burst))来估计对象的范围。在一些应用中，电磁能量经由抛物面反射器或与雷达单元相关联的天线元件的阵列以波束的形式集中到特定的空间扇区。
雷达处理系统(例如，计算设备)可以处理雷达数据以生成表示环境的方面的二维(2D)和/或三维(3D)测量，诸如占据雷达系统附近的环境的附近对象以及其他表面的定位、朝向和移动。由于雷达系统可以用于测量附近对象和其他表面的距离和运动，因此载具越来越多地结合载具雷达系统，所述载具雷达系统可以获得并提供针对载具导航、避障和能够增强整体载具安全性的其他载具操作的有用信息。雷达可以用于检测和识别附近载具、自行车、行人和动物的定位、朝向和移动。此外，雷达还可以揭示关于载具周围环境中其他特征的信息，诸如道路边界的位置、布置和定位，道路状况(例如，平滑或颠簸的表面)，天气状况(例如，潮湿或积雪的道路)，以及交通标志和信号的相对定位。因此，雷达提供了载具系统持续监视和理解在各种环境中导航期间的改变的方式，并可以补充来自其他类型的传感器的传感器数据。
在某些应用中，载具雷达系统可以提供旨在协助载具的驾驶员的信息。例如，雷达测量可以用于在载具漂移到其车道之外时、在载具与另一个载具或对象行驶得太近时，生成警报，和/或可以以帮助驾驶员安全控制载具的其他方式使用雷达测量。雷达测量还可以用于帮助启用载具的自主或半自主操作。特别地，控制系统可以使用雷达数据来近乎实时地理解和安全地导航载具的环境，如上所述。
在导航期间，由雨、雪、水坑等引起的不利道路状况可能影响载具的性能。道路上的降水可能会被车轮扬起(kick up)成为道路喷溅，并可能使传感器退化，例如孔径(aperture)污染。道路喷溅可能劣化传感器性能，缓慢的道路喷溅积累是不易察觉且难以检测的。因此，存在对能够在载具导航时检测不利道路状况的需要。
本文呈现的示例实施例涉及用于使用雷达实时检测不利道路状况的技术。载具雷达系统可以用于感测来自雨和雪的、进入定位在载具上的一个或多个雷达单元的视场的反向散射能量。例如，放置在载具上的安装在后方的雷达单元可以检测由载具自身的轮胎的自然旋转所扬起的雨和雪。在一些示例中，来自附近地面杂波的道路喷溅的多普勒可分辨性可以用于改进道路喷溅的可检测性。因此，近程响应功率的观察可以用于检测位于道路上的道路喷溅和水坑。实时检测器可以通过测量空间和/或速度滤波器的累积能量并将能量与晴朗天气状况进行比较来构建。
理解道路状况可以使自驾驶系统能够在不利天气状况下自主操作。特别地，不利道路状况的知识可以用于通知载具的控制系统它可能遭受牵引力降低或可以指示传感器易受来自该载具前方的其他载具的道路喷溅的影响。如果控制系统检测到这些状况中的任一个，则控制系统可以调整载具操作以增加响应时间并增加载具跟随距离。在这种状况下，控制系统也可以更早地应用制动器。此外，水坑或其他道路降水的位置可以用于路线规划，以识别自主载具应避免驾驶的区域。
一些示例可能涉及使用汽车雷达直接测量道路喷溅。例如，计算设备可以基于近程、功率集成、范围-多普勒分布图(map)、和/或补偿了背景的预期道路喷溅的空间单元(例如，没有道路喷溅状况)，来检测道路喷溅的存在和道路喷溅的量。范围-角度空间中的空间滤波器的集成可以用于获得成像雷达的高信噪比(SNR)。
此外，应用可以源于道路喷溅的实时知识。道路喷溅可能导致传感器退化(例如，孔径污染)，并可能导致载具具有假正例对象检测。因此，响应于不利道路状况而执行的潜在缓解可以包括传感器清洁和校准、调整传感器检测阈值以及增加相对于其他载具的跟随距离以在给定道路状况下维持安全缓冲。
也可以执行其他缓解技术。例如，载具可以实时共享不利道路状况，这可以使得能够调整路线以避开遭受恶劣状况的特定道路(例如，淹水道路)。在一些实施例中，载具用于路线规划和导航的地图可以基于检测到的不利道路状况进行更新。因此，载具可以利用地图来在路线规划期间避免具有不利状况的潜在状况。在进一步的示例中，可以利用天气报告和趋势来预测哪些道路在给定时间可能具有不利状况。例如，载具可以基于天气报告(例如，每小时天气预报)和/或在检测到降雨或另一类型的降水时前瞻地(proactively)避开典型地在降雨期间发生淹水的道路。
在一些示例中，对于面向前方的雷达，来自引导载具的道路喷溅可能导致运动学一致的虚假(false)检测增加，这可能触发雷达或其他传感器管道(例如，激光)中的虚假追踪。在这样的示例中，来自后方雷达道路喷溅的感测功率可以用于提供对正在行驶的道路上存在的道路喷溅量的一致测量。道路喷溅量的一致测量可以用于调整恒虚警率(constant false alarm rate，CFAR)检测阈值，以减少虚警追踪。因此，载具系统可以以将道路上的道路喷溅作为因素考虑而没有可能干扰自主操作的潜在虚假追踪的方式继续安全导航。
为了进一步说明，示例技术可以涉及生成表示在晴朗天气状况期间雷达单元的视场的背景雷达表示的计算设备。例如，背景雷达表示可以表示具有测量位于载具后面的环境的视场的面向后方的雷达单元的晴朗天气状况。因此，背景雷达表示可以指示雷达单元在晴朗天气状况期间可能获得的测量。例如，晴朗天气状况可以表示降水(例如，雪、雨)没有下落并且没有像水坑一样的位于地面上而形成一薄层水膜的干燥状况。在晴朗天气状况下，道路可能是干净的、没有可能会扬起到载具上的雷达单元的视场中的降水。结果，背景雷达表示将不包括来自检测到的道路喷溅的能量，并且可以用作后续雷达返回可以对照来比较以检测不利道路状况的基线(例如，能量水平)。
背景雷达表示的生成可以在示例实施例中变化。例如，计算设备可以基于来自雷达单元的一系列雷达测量来生成背景雷达表示。这些雷达测量可以在不同时间处、在各种环境中以及当载具在不同道路上行驶时的导航期间获得，以获得可以用于生成表示雷达测量的平均的背景雷达表示的各种雷达测量。各种测量可以表示道路干燥但其他因素可能不同的不同环境状况。因此，背景雷达表示可以表示当在没有不利状况的道路上行驶时，雷达单元跨其视场所检测的平均能量水平。计算设备可以滤波具有可能指示载具在不利道路上行驶或检测到附近对象的能量水平的测量，以便生成背景雷达表示作为雷达单元的视场的晴朗状况表示。在其他示例中，计算设备可以从远程计算系统(诸如可以校准背景表示并将背景表示发送给多个载具的车队管理系统)接收背景表示。
于是，不利道路状况检测技术可能涉及使用生成的背景表示来随着不利道路状况在载具导航期间出现而实时检测这些状况。特别地，可以在载具正在导航和执行不利道路状况检测技术的任何时间处存储和从存储器访问背景表示。例如，系统可以周期性地检查道路状况(例如，导航的每两分钟或每10分钟)或者可以被配置为持续监测不利道路状况。
在一些示例中，为了实时识别不利道路状况，计算设备可以将雷达返回与背景雷达表示进行比较。比较可以产出指示雷达单元检测何时被一个或多个车轮扬起的道路喷溅的信息，其可能指示载具正在潮湿的道路上行驶。载具然后可以调整操作以适应潮湿道路，这可能涉及增加相对于其他载具的跟随空间并进行其他调整(例如，基于潮湿道路更早地应用制动器)。
在一些示例中，调整程度可以取决于在道路上检测到的道路喷溅量。例如，当技术指示道路上的较高水平的降水时，载具可以执行针对高水平的降水设计的技术，并且这些技术可以不同于针对道路上的低水平的降水执行的技术。类似地，检测到雨或雪也可能进一步有助于载具控制系统的另外的调整。
计算设备可以使用二维(2D)雷达图像形式的雷达数据来检测不利道路状况。特别地，背景雷达表示和新获得的雷达测量可以采用表示雷达测量(例如，范围和多普勒信息)的2D雷达图像的形式。因此，在载具在道路上的路径导航时生成的雷达图像可以与背景雷达表示进行比较，以识别道路喷溅何时因不利道路状况而被车辆的车轮扬起。
例如，可以将来自背景雷达表示的能量与来自在载具导航时生成的新确定的雷达图像的能量进行比较。当这些能量水平不同时，计算设备可以使用该差异来检测和量化被车辆的车轮扬起的道路喷溅。例如，当由于雷达图像具有更多能量而导致差异更大时，这可能指示更多的降水位于道路上。计算设备还可以将其他参数(诸如可以影响轮胎扬起的水量的载具当前速度)考虑为因素。在其他实施例中，雷达表示可以以另一种方式表示能量水平，诸如表示与跨雷达单元的视场的测量相关联的总能量的数值量。
在一些示例中，载具系统可以维持来自在晴朗道路状况期间雷达单元的测量的平均能量水平，并且当来自雷达的检测的能量增加到高于阈值能量水平时生成信号。能量的增加可以指示存在对象或道路喷溅。载具系统然后可以在对象和道路喷溅之间进行区分，这可以涉及使用来自道路喷溅的存储的过去能量返回或使用来自雷达单元和/或另一个传感器(例如，相机)的另外的测量。
此外，载具系统可以基于其他附近载具生成的道路喷溅来检测不利道路状况。例如，载具系统可以执行类似的技术来检测从在该载具前方行驶的另一载具生成的道路喷溅测量的能量。此外，载具系统还可以与附近的其他载具共享有关道路状况的信息。例如，载具系统可以向位于相对于具有不利道路状况的道路的阈值地理距离内的其他载具发送指示不利道路状况的存在的地图。在一些示例中，不利状况可能导致载具系统执行雷达天线罩(radome)清洁技术。例如，载具可能使雷达天线罩施加热量以消除可能影响潜在雷达测量的雨夹雪或雪。在其他示例中，雷达天线罩可以使用刮水器或鼓风机来帮助移除定位在雷达天线罩上的降水。
以下详细描述可以与具有一个或多个天线阵列的一个或多个雷达单元一起使用。一个或多个天线阵列可以采用单输入单输出(SISO)、单输入多输出(SIMO)、多输入单输出(MISO)、多输入多输出(MIMO)和/或合成孔径雷达(SAR)雷达天线架构的形式。在一些实施例中，示例雷达单元架构可以包括多个“双端开放波导”(DOEWG)天线。术语“DOEWG”可以指水平波导通道的短段加上分裂成两部分的垂直通道。垂直通道的两部分中的每个可以包括被配置为辐射进入雷达单元的至少一部分电磁波的输出端口。另外，在一些实例中，多个DOEWG天线可以布置成一个或多个天线阵列。
一些示例雷达系统可以被配置为以W波段中的电磁波频率(例如，77吉赫兹(GHz))操作。W波段可以对应于毫米量级的电磁波(例如，1毫米或4毫米)。这样的天线可以是紧凑的(典型地具有矩形形状因子)、高效的(即，很少有77GHz的能量损失到天线中的热量或反射回发射器电子设备中)、低成本且易于制造(即，具有这些天线的雷达系统可以大批量制造)。
天线阵列可能涉及一组多个连接的天线，这些天线可以作为单个天线一起工作以传送或接收信号。通过组合多个辐射元件(即天线)，与使用非阵列天线的雷达单元相比，天线阵列可以增强雷达单元的性能。特别地，当雷达单元装备有一个或多个天线阵列时，可以实现更高的增益和更窄的波束。在一些示例中，雷达单元可以包括相同数量的传送天线阵列和接收天线阵列(例如，四个传送天线阵列和四个接收天线阵列)。在其他示例中，雷达单元可以包括与接收天线阵列的数量不同的多个传送天线阵列(例如，6个传送天线阵列和3个接收天线阵列)。此外，一些雷达单元可能与可以控制雷达传送的寄生阵列一起操作。其他示例雷达单元可以包括具有连接到能量源的辐射元件的一个或多个驱动阵列，当与寄生阵列相比时，驱动阵列可以具有更少的总能量损失。
雷达单元上的天线可以布置在一个或多个线性天线阵列中(即，阵列内的天线以直线对准)。例如，雷达单元可以包括以特定配置布置的多个线性天线阵列(例如，在雷达单元上的平行线中)。在其他示例中，天线也可以以平面阵列布置(即，在单个平面上的多个平行线中布置天线)。此外，一些雷达单元可以具有布置在多个平面中的天线，导致三维阵列。雷达单元还可以包括多种类型的阵列(例如，一个部分上的线性阵列和另一部分上的平面阵列)。
此外，雷达单元可能具有不同的功能和操作特性。例如，雷达单元可以被配置为用于远程操作，而另一个雷达单元可以被配置为用于短程操作。雷达系统可以使用不同雷达单元的组合来测量环境的不同区域。因此，可能期望针对雷达单元近场中的雷达反射优化短程雷达单元的信号处理。
现在参考附图，图1是示出载具100的功能框图，该载具100表示能够完全或部分地以自主模式操作的载具。更具体地，载具100可以通过从计算系统(例如载具控制系统)接收控制指令而在没有人类交互的情况下以自主模式操作。作为以自主模式操作的一部分，载具100可以使用传感器(例如，传感器系统104)来检测并可能地识别周围环境的对象以使得能够安全导航。在一些示例实施例中，载具100还可以包括使驾驶员(或远程操作员)能够控制载具100的操作的子系统。
如图1所示，载具100包括各种子系统，诸如推进系统102、传感器系统104、控制系统106、一个或多个外围设备108、电源110、计算机系统112、数据存储114和用户接口116。载具100的子系统和组件可以以各种方式(例如，有线或安全无线连接)互连。在其他示例中，载具100可以包括更多或更少的子系统。此外，在实施方式内，在本文中描述的载具100的功能可以被划分为附加的功能或物理组件，或者组合为更少的功能或物理组件。
推进系统102可以包括可操作以为载具100提供动力运动的一个或多个组件，并且可以包括引擎/马达118、能量源119、变速器120和车轮/轮胎121，以及其他可能的组件。例如，引擎/马达118可以被配置为将能量源119转换成机械能，并且可以对应于内燃引擎、一个或多个电动马达、蒸汽引擎或斯特林引擎中的一个或组合，以及其他可能的选项。例如，在一些实施方式中，推进系统102可以包括多种类型的引擎和/或马达，诸如汽油引擎和电动马达。
能量源119表示可以全部或部分地为载具100的一个或多个系统(例如，引擎/马达118)提供动力的能量的源。例如，能量源119可以对应于汽油、柴油、其他基于石油的燃料、丙烷、其他基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能电池板、电池和/或其他电力的源。在一些实施方式中，能量源119可以包括燃料箱、电池、电容器和/或飞轮的组合。
变速器120可以将机械动力从引擎/马达118传送给车轮/轮胎121和/或载具100的其他可能的系统。因此，变速器120可以包括变速箱、离合器、差速器和驱动轴，以及其他可能的组件。驱动轴可以包括连接到一个或多个车轮/轮胎121的车轴(axles)。
在示例实施方式内，载具100的车轮/轮胎121可以具有各种配置。例如，载具100可以以独轮车、自行车/摩托车、三轮车或轿车/卡车四轮形式以及其他可能的配置存在。因此，车轮/轮胎121可以以各种方式连接到载具100并且可以以不同的材料(诸如金属和橡胶)存在。
传感器系统104可以包括各种类型的传感器，诸如全球定位系统(GPS)122、惯性测量单元(IMU)124、一个或多个雷达单元126、激光测距仪/LIDAR单元128、相机130、转向传感器123和节气门/制动器传感器125，以及其他可能的传感器。在一些实施方式中，传感器系统104还可以包括被配置为监视载具100的内部系统的传感器(例如，O2监视器、燃油表、引擎油温、制动器的状况)。
GPS 122可包括可操作以提供关于载具100相对于地球的定位的信息的收发器。IMU 124可以具有使用一个或多个加速度计和/或陀螺仪的配置并且可以基于惯性加速度感测载具100的定位和朝向改变。例如，当载具100静止或运动时，IMU 124可以检测载具100的俯仰和偏航。
雷达单元126可以表示一个或多个系统，该一个或多个系统被配置为使用无线电信号来感测载具100的局部环境内的对象(例如，雷达信号)，包括对象的速度和走向。因此，雷达单元126可以包括一个或多个雷达单元，该一个或多个雷达单元配备有被配置为传送和接收如上所述的雷达信号的一个或多个天线。在一些实施方式中，雷达单元126可以对应于被配置为获得载具100的周围环境的测量的可安装雷达系统。例如，雷达单元126可以包括被配置为耦合到载具底部的一个或多个雷达单元。
激光测距仪/LIDAR 128可以包括一个或多个激光源、激光扫描仪和一个或多个检测器，以及其他系统组件，并且可以以相干模式(例如，使用外差检测)或以非相干检测模式操作。相机130可以包括被配置为捕获载具100的环境的图像的一个或多个设备(例如，静态相机或视频相机)。
转向传感器123可以感测载具100的转向角，这可以涉及测量方向盘的角度或测量表示方向盘的角度的电信号。在一些实施方式中，转向传感器123可以测量载具100的车轮的角度，诸如检测车轮相对于载具100的前轴的角度。转向传感器123还可以被配置为测量方向盘的角度、表示方向盘的角度的电信号和载具100的车轮的角度的组合(或子集)。
节气门/制动器传感器125可以检测载具100的节气门定位或制动器定位的定位。例如，节气门/制动器传感器125可以测量油门踏板(节气门)和制动器踏板两者的角度，或者可以测量可以表示例如油门踏板(节气门)的角度和/或制动器踏板的角度的电信号。节气门/制动器传感器125还可以测量载具100的节气门体的角度，该节气门体可以包括提供能量源119至引擎/马达118的调制的物理机构的部分(例如，蝶阀或化油器)。此外，节气门/制动器传感器125可以测量载具100的转子上的一个或多个制动片的压力，或油门踏板(节气门)和制动器踏板的角度、表示油门踏板(节气门)和制动器踏板的角度的电信号、节气门体的角度以及至少一个制动片施加到载具100的转子的压力的组合(或子集)。在其他实施例中，节气门/制动器传感器125可以被配置为测量施加到载具的踏板(诸如节气门或制动器踏板)的压力。
控制系统106可以包括被配置为协助导航载具100的组件，诸如转向单元132、节气门134、制动器单元136、传感器融合算法138、计算机视觉系统140、导航/路径系统142和避障系统144。更具体地，转向单元132可操作以调整载具100的走向，并且节气门134可以控制引擎/马达118的操作速度以控制载具100的加速度。制动器单元136可以使载具100减速，这可能涉及使用摩擦力来使车轮/轮胎121减速。在一些实施方式中，制动器单元136可以将车轮/轮胎121的动能转换为电流以供载具100的一个或多个系统随后使用。
传感器融合算法138可以包括卡尔曼滤波器、贝叶斯网络或可以处理来自传感器系统104的数据的其他算法。在一些实施方式中，传感器融合算法138可以提供基于传入的传感器数据的评估，诸如对个体对象和/或特征的评价、对特定情形的评价和/或对给定情形内的潜在影响的评价。
计算机视觉系统140可以包括可操作来处理和分析图像以努力确定对象、环境对象(例如，停止灯、道路边界等)和障碍物的硬件和软件。因此，计算机视觉系统140可以使用对象识别、运动恢复结构(SFM)、视频追踪和计算机视觉中使用的其他算法，例如以识别对象、对环境绘图、追踪对象、估计对象的速度，等等。
导航/路径系统142可以确定载具100的驾驶路径，这可以涉及在操作期间动态调整导航。因此，导航/路径系统142可以使用来自传感器融合算法138、GPS 122和地图以及其他源的数据来导航载具100。避障系统144可以基于传感器数据评价潜在的障碍物并且使载具100的系统避开或越过(negotiate)潜在的障碍物。
如图1所示，载具100还可以包括外围设备108，诸如无线通信系统146、触摸屏148、麦克风150和/或扬声器152。外围设备108可以提供用于用户与用户接口116交互的控件或其他元件。例如，触摸屏148可以向载具100的用户提供信息。用户接口116还可以经由触摸屏148从用户接受输入。外围设备108还可以使载具100能够与诸如其他载具设备的设备通信。
无线通信系统146可以直接或经由通信网络安全地和无线地与一个或多个设备通信。例如，无线通信系统146可以使用3G蜂窝通信，诸如CDMA、EVDO、GSM/GPRS，或4G蜂窝通信，诸如WiMAX或LTE。可替代地，无线通信系统146可以使用WiFi或其他可能的连接与无线局域网(WLAN)通信。例如，无线通信系统146还可以使用红外链路、蓝牙或ZigBee直接与设备通信。在本公开的上下文内，其他无线协议，诸如各种载具通信系统，也是可能的。例如，无线通信系统146可以包括一个或多个专用短程通信(DSRC)设备，其可以包括载具和/或路边站之间的公共和/或私人数据通信。
载具100还包括用于为组件供电的电源110。在一些实施方式中，电源110可以包括可充电锂离子或铅酸电池。例如，电源110可以包括被配置为提供电力的一个或多个电池。载具100还可以使用其他类型的电源。在示例实施方式中，电源110和能量源119可以集成到单个能量源中。
载具100还可包括计算机系统112以执行操作，诸如本文中描述的操作。因此，计算机系统112可以包括至少一个处理器113(其可以包括至少一个微处理器)，其可操作以执行存储在诸如数据存储114的非暂时性计算机可读介质中的指令115。在一些实施方式中，计算机系统112可以表示多个计算设备，这些计算设备可以用于以分布式方式控制载具100的个体组件或子系统。
在一些实施方式中，数据存储114可以包含可由处理器113执行以执行载具100的各种功能(包括上面结合图1描述的那些)的指令115(例如，程序逻辑)。数据存储114也可以包含附加指令，包括用于向推进系统102、传感器系统104、控制系统106和外围设备108中的一个或多个传送数据、从其接收数据、与之交互和/或对其进行控制的指令。
除了指令115之外，数据存储114还可以存储诸如道路地图、路径信息以及其他信息的数据。在载具100以自主、半自主和/或手动模式操作期间，载具100和计算机系统112可以使用这样的信息。
载具100可以包括用于向载具100的用户提供信息或从载具100的用户接收输入的用户接口116。用户接口116可以控制可以显示在触摸屏148上的交互式图像的内容和/或布局，或启用对可以显示在触摸屏148上的交互式图像的内容和/或布局的控制。此外，用户接口116可以包括一组外围设备108内的一个或多个输入/输出设备，诸如无线通信系统146、触摸屏148、麦克风150和扬声器152。
计算机系统112可以基于从各种子系统(例如，推进系统102、传感器系统104和控制系统106)以及从用户接口116接收的输入来控制载具100的功能。例如，计算机系统112可以利用来自传感器系统104的输入来估计由推进系统102和控制系统106产生的输出。取决于实施例，计算机系统112可以可操作为监视载具100及其子系统的许多方面。在一些实施例中，计算机系统112可以基于从传感器系统104接收的信号禁用载具100的一些或所有功能。
载具100的组件可以被配置为以与它们相应的系统之内或之外的其他组件互连的方式工作。例如，在示例实施例中，相机130可以捕获多个图像，这些图像可以表示关于以自主模式操作的载具100的环境的状态的信息。环境的状态可以包括载具在其上操作的道路的参数。例如，计算机视觉系统140能够基于道路的多个图像识别斜坡(坡度)或其他特征。此外，GPS 122和计算机视觉系统140识别的特征的组合可以与存储在数据存储114中的地图数据一起使用以确定特定道路参数。此外，雷达单元126也可提供关于载具周围环境的信息。
换言之，各种传感器(其可被称为输入指示和输出指示传感器)的组合和计算机系统112可以交互以提供被提供以控制载具的输入的指示或载具的周围环境的指示。
在一些实施例中，计算机系统112可以基于由除无线电系统之外的系统提供的数据来做出关于各种对象的确定。例如，载具100可以具有被配置为感测载具的视场中的对象的激光器或其他光学传感器。计算机系统112可以使用来自各种传感器的输出来确定关于载具的视场中的对象的信息，并且可以确定到各种对象的距离和方向信息。计算机系统112还可基于来自各种传感器的输出来确定对象是期望的还是不期望的。此外，载具100还可以包括远程信息处理控制单元(telematics control unit，TCU)160。TCU 160可以通过一种或多种无线技术实现载具连接和内部乘客设备连接。
尽管图1将载具100的各种组件(即无线通信系统146、计算机系统112、数据存储114和用户接口116)示出为被集成到载具100中，但是可以与载具100分开地安装或者关联这些组件中的一个或多个。例如，数据存储114可以部分或全部地与载具100分开地存在。因此，可以以可分开地或一起定位的设备元件的形式提供载具100。构成载具100的设备元件可以以有线和/或无线方式通信地耦合在一起。
图2A、图2B、图2C、图2D和图2E示出了载具100的物理配置的不同视图。各种视图被包括以描绘载具100上的示例传感器定位202、204、206、208、210。在其他示例中，传感器可以具有载具100上的不同定位。虽然载具100在图2A-图2E中被描绘为厢式货车，但是在示例内，载具100可以具有其他配置，诸如卡车、轿车、半挂卡车、摩托车、公共汽车、班车、高尔夫球车、越野车、机器人设备或农用车，以及其他可能的示例。
如上所讨论的，载具100可以包括耦合在各种外部位置(诸如传感器定位202-210)处的传感器。载具传感器包括一种或多种类型的传感器，每个传感器被配置为从周围环境捕获信息或执行其他操作(例如，通信链路、获得整体定位信息)。例如，传感器定位202-210可以用作一个或多个相机、雷达单元、LIDAR单元、测距仪、无线电设备(例如，蓝牙和/或802.11)和声学传感器以及其他可能类型的传感器的任意组合的位置。
当被耦合在图2A-2E中所示的示例传感器定位202-210处时，可以使用各种机械紧固件，包括永久性或非永久性紧固件。例如，可以使用螺栓、螺钉、夹子、闩锁、铆钉、锚固件和其他类型的紧固件。在一些示例中，可以使用粘合剂将传感器耦合到载具。在进一步的示例中，传感器可以被设计和构建为载具组件的部分(例如，载具反射镜的部分)。
在一些实施方式中，可以使用可操作以调整一个或多个传感器的朝向的可移动底座将一个或多个传感器定位在传感器定位202-210处。可移动底座可以包括可以旋转传感器以便从载具100周围的多个方向获得信息的旋转平台。例如，位于传感器定位202处的传感器可以使用使得能够在特定角度和/或方位角(azimuths)范围内旋转和扫描的可移动底座。因此，载具100可以包括使一个或多个传感器能够安装在载具100的车顶顶部的机械结构。另外，在示例内，其他安装位置也是可能的。在一些情形下，耦合在这些位置处的传感器可以提供数据，这些数据可以被远程操作员使用来为载具100提供协助。
图3是例示计算设备300的简化框图，示出了可以被包括在被布置为根据本文的实施例操作的计算设备中的组件中的一些。计算设备300可以是客户端设备(例如，由用户(例如，远程操作员)主动操作的设备)、服务器设备(例如，向客户端设备提供计算服务的设备)或一些其他类型的计算平台。在一些实施例中，计算设备300可以被实现为计算机系统112，其可以位于载具100上并且执行与载具操作相关的处理操作。例如，计算设备300可以用于处理从传感器系统104接收的传感器数据、开发控制指令、启用与其他设备的无线通信和/或执行其他操作。可替代地，计算设备300可以远离载具100定位并经由安全无线通信进行通信。例如，计算设备300可以作为远程人类操作员可以用来与一个或多个载具通信的远程定位的设备来操作。
在图3所示的示例实施例中，计算设备300包括处理器302、存储器304、输入/输出单元306和网络接口308，所有这些都可以通过系统总线310或类似的机制耦合。在一些实施例中，计算设备300可以包括其他组件和/或外围设备(例如，可拆卸存储、传感器等)。
处理器302可以是任何类型的计算机处理元件(诸如中央处理单元(CPU)、协处理器(例如数学、图形或加密协处理器)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、和/或执行处理器操作的集成电路或控制器的形式)中的一个或多个。在一些情况下，处理器302可以是一个或多个单核处理器。在其他情况下，处理器302可以是具有多个独立处理单元的一个或多个多核处理器。处理器302还可以包括用于暂时存储正在执行的指令和相关数据的寄存器存储器，以及用于暂时存储最近使用的指令和数据的高速缓存存储器(cache memory)。
存储器304可以是任何形式的计算机可用存储器，包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和非易失性存储器。这可以包括闪存、硬盘驱动器、固态驱动器、可重写光盘(CD)、可重写数字视频光盘(DVD)和/或带存储，仅举几例。计算设备300可以包括固定存储器以及一个或多个可移动存储器单元，后者包括但不限于各种类型的安全数字(SD)卡。因此，存储器304可以表示主存储器单元以及长期存储两者。其他类型的存储器可以包括生物存储器。
存储器304可以存储程序指令和/或程序指令可以对其操作的数据。举例来说，存储器304可以将这些程序指令存储在非暂时性计算机可读介质上，使得处理器302可执行这些指令以执行本说明书或附图中公开的方法、过程或操作中的任一个。
如图3所示，存储器304可以包括固件314A、内核314B和/或应用314C。固件314A可以是用于引导或以其他方式启动计算设备300中的一些或全部的程序代码。内核314B可以是操作系统，包括用于存储器管理、过程的调度和管理、输入/输出和通信的模块。内核314B还可以包括允许操作系统与计算设备300的硬件模块(例如，存储器单元、联网接口、端口和总线)通信的设备驱动器。应用314C可以是一个或多个用户空间软件程序，诸如web浏览器或电子邮件客户端，以及这些程序使用的任何软件库。在一些示例中，应用314C可以包括一个或多个神经网络应用和其他基于深度学习的应用。存储器304还可以存储由这些和其他程序和应用使用的数据。
输入/输出单元306可以促进用户和外围设备与计算设备300和/或其他计算系统的交互。输入/输出单元306可以包括一种或多种类型的输入设备，诸如键盘、鼠标、一个或多个触摸屏、传感器、生物特征传感器等。类似地，输入/输出单元306可以包括一种或多种类型的输出设备，诸如屏幕、监视器、打印机、扬声器和/或一个或多个发光二极管(LED)。附加地或可替代地，例如，计算设备300可以使用通用串行总线(USB)或高清晰度多媒体接口(HDMI)端口接口与其他设备通信。在一些示例中，输入/输出单元306可以被配置为从其他设备接收数据。例如，输入/输出单元306可以从载具传感器接收传感器数据。
如图3所示，输入/输出单元306包括GUI 312，其可被配置为向远程操作员或另一用户提供信息。GUI 312可以是可显示的一个或多个显示界面，或用于传达信息和接收输入的另一种类型的机制。在一些示例中，GUI 312的表示可以取决于载具情形而不同。例如，计算设备300可以提供特定格式(诸如具有供远程操作员从其选择的单个可选择选项的格式)的GUI 312。
网络接口308可以采用一个或多个有线接口的形式，诸如以太网(例如，快速以太网、千兆以太网等)。网络接口308还可以支持通过一种或多种非以太网介质(诸如同轴电缆或电力线)或通过广域介质(诸如同步光网络(SONET)或数字用户线(DSL)技术)的通信。网络接口308可以另外采用一个或多个无线接口的形式，诸如IEEE 802.11(Wifi)、
Figure BDA0003618219040000171
全球定位系统(GPS)或广域无线接口。然而，可以在网络接口308上使用其他形式的物理层接口和其他类型的标准或专有通信协议。此外，网络接口308可以包括多个物理接口。例如，计算设备300的一些实施例可以包括以太网、
Figure BDA0003618219040000172
和Wifi接口。在一些实施例中，网络接口308可以使计算设备300能够与一个或多个载具连接以允许在本文中呈现的远程协助技术。
在一些实施例中，可以部署(deploy)计算设备300的一个或多个实例以支持集群架构。这些计算设备的确切物理位置、连接性和配置对于客户端设备可能是未知的和/或不重要的。因此，计算设备可被称为“基于云的”设备，其可以容纳在各种远程数据中心位置处。此外，计算设备300可以使得能够进行在本文中描述的实施例的执行，包括使用雷达或另一类型传感器数据的不利道路状况检测技术。
图4是根据一个或多个示例实施例的用于计算设备和载具之间的无线通信的系统。特别地，系统400被示出为具有经由网络408无线通信的载具402、远程计算设备404和服务器406。系统400可以包括其他实施例中未示出的其他组件，诸如防火墙和多个网络等。
载具402可以被配置为自主地(或半自主地)在位置之间运送乘客或对象(例如，货物)，并且可以采用以上讨论的任何一种或多种载具的形式，包括客运载具、货运载具(例如，卡车)、农用和制造载具以及两用载具。当以自主模式操作时，载具402可以通过依赖于检测和理解周围环境的传感器测量来导航以在期望目的地之间接起和放下乘客(或货物)。在一些实施例中，载具402可以作为可以由中央系统(例如，远程计算设备404和/或其他计算设备)管理的车队的一部分操作。
远程计算设备404可以表示被配置为执行包括但不限于本文描述的那些操作的操作的任何类型的一个或多个设备。在示例内，远程计算设备404相对于载具402的定位可以变化。例如，远程计算设备404可以具有距载具402的远程定位，诸如在物理建筑物内操作。在一些实施方式中，本文中描述的由远程计算设备404执行的操作可以附加地或可替代地由载具402(即，由载具200的任何系统或子系统)执行。
此外，本文描述的操作可以由经由网络408通信的任何组件来执行。例如，远程计算设备404可以使用来自载具402和/或其他外部源(例如，服务器406)的信息来确定路线和/或用于载具402执行的操作。在一些实施例中，远程计算设备404可以生成GUI以显示一个或多个可选择的选项以供远程操作员查看。
服务器406可以被配置为经由网络408与远程计算设备404和载具402(或者可能直接与远程计算设备404和/或载具402)无线通信。因此，服务器406可以表示被配置为接收、存储、确定和/或发送与载具402及其远程协助相关的信息的任何计算设备。服务器406可以被配置为执行在本文中描述为由远程计算设备404和/或载具402执行的任何(一个或多个)操作或这样的(一个或多个)操作的部分。与远程协助相关的无线通信的一些实施方式可以利用服务器406，而其他实施方式则可以不使用。
网络408表示可以使得能够进行计算设备(诸如载具402、远程计算设备404和服务器406)之间的无线通信的基础设施。例如，网络408可以对应于无线通信网络，诸如互联网或蜂窝无线通信网络。上述各种系统可以执行各种操作。现在将描述这些操作和相关特征。
在一些实施例中，载具402可以经由网络408与远程计算设备404和/或服务器406通信以接收和/或提供与本文所述的不利道路状况检测技术相关的信息。例如，载具402可以将导航期间检测的不利道路状况通信给服务器406以用于存储和其他载具随后访问。载具402还可以直接与其他载具通信与不利道路状况相关的信息。例如，载具402可以是具有其他载具的车队(convoy)的部分并且与车队内的其他载具共享与道路状况相关的信息。
图5A示出了根据一个或多个示例实施例的在向前运动期间产生道路喷溅的车轮。场景500是示出车轮502在道路508上以具有转速512的速度510前向行驶的简化表示。当车轮502旋转时，车轮502可以导致降水(示为水层506)以道路喷溅504的形式喷溅离开道路508。因此，场景500中所示的元素可以不同于图5A中所示的配置。
车轮502表示载具可以用于导航的任何类型的轮胎或车轮。例如，车轮502可以定位在小汽车、厢式货车、卡车、公共汽车、摩托车和/或另一类型的载具上。当车轮502前向行驶时，车轮502的旋转可能导致来自水层506的水扬起并形成道路喷溅504。道路喷溅504的大小、距离车轮502的距离以及形状可以基于各种因素(诸如车轮502上的重量的量、转速512和速度510)而变化。此外，水层506的构造和深度也可能影响道路喷溅504。在一些示例中，水层506可以是也影响道路喷溅504的雪或烂泥(slush)。
图5B示出了根据一个或多个示例实施例的使用面向后方的雷达单元来检测道路喷溅的载具的侧视图。在示例实施例中，场景520示出载具522以速度526在道路524上的前向路径导航，这导致定位在道路524上的水层534的部分以道路喷溅532的形式喷溅在载具522后面。结果，载具522可以使用雷达单元528执行示例技术以检测道路524的不利道路状况。在其他示例实施例中，图5B中所示的组件可以不同。例如，在另一个示例实施方式中，雷达单元528可以在载具522上具有不同的定位。
雷达单元528被示出为面向后方的配置，并耦合到相对于载具522上的后保险杠的后外部部分。在该定位处，雷达单元528以在载具522后面延伸的视场530操作。视场530表示雷达单元528的仰角、范围和方位角覆盖。因此，雷达单元528可以在载具522的相反方向上发射雷达波束，以增加在道路喷溅532的方向上的选择性和增益。
因此，道路喷溅532可以物理地扬起到雷达单元528的视线内，使雷达单元528能够感测道路喷溅532。例如，道路喷溅532可以具有在载具522后面延伸大约12米的踪迹(trail)。踪迹可以保持包含在载具522的车道中，并且可以具有与相对于载具522进入该区域的载具不同的维度，从而减少假正例。
雷达单元528可以感测从大气中的雨、雪和道路喷溅反向散射的射频(RF)。来自道路喷溅532的效果可以在例如液滴驻留在范围多普勒分布图中的范围多普勒箱(bin)中产生升高的响应功率。此外，雷达单元528可以检测空间上定位在道路喷溅532高度集中的地方的升高的响应功率。在一些示例中，计算设备可以使用功率检测器来检测道路喷溅532。
类似于图5A中所示的道路喷溅504，道路喷溅532可以在载具522的导航期间基于各种因素而不同。示例因素可以包括一个或多个基于载具的参数，诸如载具522的重量、载具522上轮胎的大小和配置、以及载具522正在行驶的速度526。基于环境的参数也可以影响道路喷溅504，诸如道路524的状况(例如，水坑)，以及水层534的深度和一致性(例如，水坑或雨夹雪)等等。此外，由于水层534的深度和积累可以变化，因此道路喷溅504可以随着载具522前向导航路径而波动。例如，道路524的一些部分可以以使得水能够积累的方式形成，当载具522在这些部分上驾驶时可以产生更多的道路喷溅504。
图5C示出了根据一个或多个示例实施例的使用面向后方的雷达单元来检测道路喷溅的载具的俯视图。在示例实施例中，场景540示出了使用雷达单元528来检测道路喷溅532A和道路喷溅532B两者的载具522的俯视图。在载具522的中心定位处，雷达单元528使用视场530操作。当载具522正在导航具有不利状况的(例如，在雨或降雪期间)道路时，后轮可能会在道路上扬起水并分别形成道路喷溅532A和道路喷溅532B。计算设备可以使用来自雷达单元528的雷达测量来检测道路喷溅532A和道路喷溅532B并且确定载具522当前正在具有不利状况的道路上导航。计算设备可以执行本文描述的一种或多种技术。
图5D示出了根据一个或多个示例实施例的使用多个雷达单元来检测道路喷溅的载具的俯视图。在示例实施例中，场景550示出了装备有多个面向后方的雷达单元528A和雷达单元528B的载具522。雷达单元528A使用视场530A操作，雷达单元528B使用视场530B操作。计算设备可以使用雷达单元528A对道路喷溅532A的检测和雷达单元528B对道路喷溅532B的检测来识别不利状况。在一些示例中，雷达单元528A或雷达单元528B中的一个可以检测道路喷溅，这可以指示仅道路的一部分具有累积在其上的降水，诸如路缘或另一个道路边界附近。结果，计算设备可以使载具522修改其在车道内的定位以移动远离降水和/或调整车道以在具有更适合于导航的道路状况的不同车道(例如，定位得离道路侧部上的排水系统更远的中心车道)中导航。
图6示出了根据一个或多个示例实施例的使用面向前方的雷达来检测道路喷溅的载具。在示例实施例中，场景600示出了载具602使用面向前方的雷达单元604来在前向导航期间检测由载具606扬起的道路喷溅608。
随着载具602行驶前向路径，控制系统可以使用传感器数据来检测和理解周围环境。载具传感器系统可以包括雷达系统，该雷达系统可以包括相对于载具602的前部定位的一个或多个雷达单元(例如，雷达单元604)以便测量前方环境。雷达单元604表示载具雷达系统内的任何类型的雷达单元。雷达单元604定位于载具602的前部附近并且朝向为具有捕获载具602的前方环境的测量的视场610。雷达单元604可以检测对象，诸如其他载具、标志、车道标记和道路边界。
在一些实例中，雷达单元604可以捕获源自其他载具车轮的道路喷溅的测量。为了说明，场景600示出了载具606的后轮导致道路上的薄水层扬起为在载具606后面喷溅的道路喷溅608。如果载具602行驶到离载具606足够近，则高水平的道路喷溅608可能进入雷达单元604的视场610。因此，载具系统可以执行本文公开的操作以检测和量化路径上存在的道路喷溅水平并响应地调整操作。调整操作可能涉及改变车道、调整速度和跟随距离、修改路线和/或其他潜在的缓解技术。在一些实施例中，载具606和载具602可以共享与检测到的不利状况相关的信息。例如，载具606可以作为包括载具602的车队中的引导来操作并且可以共享检测到的不利道路状况。
图7是根据一个或多个示例实施例的用于使用雷达实时检测不利道路状况的方法的流程图。方法700可以包括如框702、704、706、708、710、712和714中的一个或多个所描绘的一个或多个操作、功能或动作，其中每个可以由先前附图中所示的任何系统以及其他可能的系统执行。
本领域技术人员将理解，本文中描述的流程图示出了本公开的某些实施方式的功能和操作。就这一点而言，流程图的每个框可以代表包括可由一个或多个处理器执行以用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或多个指令的模块、段或程序代码的一部分。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质上，例如，诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储设备。
此外，每个框可以代表被布线以执行过程中的特定逻辑功能的电路。替代实施方式包括在本申请的示例实施方式的范围内，在替代实施方式中功能可以按照与所示出或讨论的顺序不同的顺序执行，包括基本上并发或以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能，如本领域技术人员将理解的。
在框702，方法700涉及生成表示晴朗天气状况期间雷达单元的视场的第一雷达表示。例如，计算设备可以生成表示在晴朗天气状况期间雷达单元的视场的范围和多普勒信息的第一雷达图像。
雷达单元可以是载具雷达系统的部分。例如，雷达单元可以是耦合到载具的面向后方的雷达单元，使得视场覆盖载具的后方环境的一部分。
在一些示例中，计算设备生成第一雷达表示可以涉及在载具在多个环境中导航期间从雷达单元接收多个雷达数据集，并且确定来自多个雷达数据集的每个雷达数据集的能量水平。计算设备还可以基于对应于多个雷达数据集的多个能量水平确定平均能量水平，并基于平均能量水平生成第一雷达表示。
在一些实例中，计算设备可以基于确定每个雷达数据集的能量水平来移除具有超过阈值能量水平的给定能量水平的一个或多个雷达数据集。阈值能量水平可以基于与对象的检测相关联的特定能量水平。这样的检测可能产生超过阈值能量水平的高雷达返回，并且可能使检测道路喷溅变得困难。因此，可以移除这些数据集，并且可以使用另外的集来检测道路喷溅。在一些示例中，计算设备然后可以基于移除一个或多个雷达数据集来确定平均能量水平。然后可以跨不具有由载具附近检测到的对象引起的高功率返回的雷达数据测量集确定平均能量水平。
在框704，方法700涉及将第一雷达表示存储在存储器中。计算设备可以将第一雷达表示存储在机载定位于载具上的本地存储器中。在其他示例中，计算设备可以远程存储第一雷达表示。存储第一雷达表示可以涉及不同类型的存储技术并且还可以涉及存储的第一雷达表示的多个副本。
在框706，方法700涉及在载具在道路上导航期间从雷达单元接收雷达数据。当载具在各种类型的道路和路径上导航路径时，载具雷达系统可以累积雷达测量。在某些情况下，多个雷达单元可以捕获载具周围环境的测量。
在框708，方法700涉及基于雷达数据确定第二雷达表示。例如，计算设备可以基于雷达数据确定表示雷达单元的视场的范围和多普勒信息的第二雷达图像。一些示例可能涉及使用经由雷达数据获得的2D范围方位角图像。此外，一些实施例涉及以雷达数据立方体形式处理雷达返回。特别地，雷达数据立方体内的体素表示的功率水平可以用于检测可能指示道路喷溅的存在的水平。
在框710，方法700涉及执行第一雷达表示和第二雷达表示之间的比较。例如，计算设备可以执行来自第一雷达表示的第一能量和来自第二雷达表示的第二能量之间的比较。计算设备可以基于比较确定来自第二雷达表示的第二能量至少是大于来自第一雷达表示的第一能量的阈值能量水平。在一些示例中，计算设备可以滤波来自第一雷达表示的第一能量和来自第二雷达表示的第二能量。
在框712，方法700涉及基于比较确定道路的道路状况。道路状况可以指示位于道路上的降水量。在一些示例中，计算设备可以基于确定来自第二雷达表示的第二能量至少是大于来自第一雷达表示的第一能量的阈值能量水平来确定道路的道路状况。在一些示例中，计算设备可以在确定道路状况时将其他参数考虑为因素。例如，计算设备可以将表示来自其他载具的道路状况、天气预报和/或其他传感器测量的地图考虑为因素。
在框714，方法700涉及向载具提供控制指令。例如，计算设备可以确定降水量超过阈值降水水平并且基于确定降水量超过阈值降水水平来响应地调整载具的路径。这可能涉及调整载具的行驶车道或将载具朝着车道的侧部移位(shift)以及其他潜在的操作。
在一些示例中，计算设备可以基于检测到道路喷溅来调整与一个或多个传感器相关联的阈值。例如，当来自后方雷达道路喷溅检测器的感测功率超过标称值时，可以调整某一数量的近程箱的检测阈值以减少由紧密接近载具的道路喷溅生成的虚警追踪。
在一些示例中，方法700还可以涉及基于道路的道路状况修改地图。基于修改地图，计算设备可以将修改的地图提供给至少远程计算设备。例如，远程计算设备可以被配置为将修改的地图提供给在涉及使用道路的路径中导航的一个或多个附加载具。
在一些示例中，计算设备可以在载具导航期间接收来自第一雷达单元的第一雷达数据和来自第二雷达单元的第二雷达数据。第一雷达单元和第二雷达单元可以是被配置为测量位于载具后面的环境的相应部分的面向后方的雷达单元。因此，计算设备可以基于第一雷达数据确定第二雷达表示并且基于第二雷达数据确定第三雷达表示。结果，计算设备还可以在第一雷达表示和第二雷达表示之间执行第一比较，并且在第一雷达表示和第三雷达表示之间执行第二比较。计算设备可以基于第一比较和第二比较两者来确定道路的道路状况。例如，计算设备可以确定降水层位于定位接近道路边界的道路的部分上(例如，沿着定位于路缘的排水路径)。计算设备可以使载具将道路上的定位移位远离下述降水层：该降水层位于定位接近道路边界的道路的部分上。
在一些实施例中，可以使用其他类型的传感器。例如，计算设备可以使用LIDAR来检测道路喷溅。雷达单元的定位和操作可以提高检测道路喷溅的准确性。此外，计算设备还可以更新传达不利道路状况的地图和与定位在距该载具阈值距离处的和/或具有不利道路状况的道路处(例如，距该载具2英里内和/或具有不利状况的道路)的其他载具共享传达不利道路状况的地图。
在一些示例中，一个或多个功率范围可以用于表示当存在不利道路状况时获得的功率返回。例如，当雷达单元的当前雷达返回显示落在与不利道路状况相关联的功率范围内的功率检测时，载具系统可以确定当前道路状况是不利的并且修改对载具的控制以适应这些状况。此外，当使用功率范围时，由反射对象引起的功率返回可能超过与不利道路状况相关联的功率范围。
在一些示例中，可以通过针对一般位置(例如，城市或城镇)或特定的一段(stretch)道路(例如，公路)累积来自多个载具的不利道路状况来随时间确定趋势。示出了哪些道路经历更多不利状况的这些趋势可以帮助指示哪些道路可能由于各种原因容易受到不利状况的影响。在某些示例中，趋势可以帮助修复倾向于比定位在附近的其他道路更容易受到积水影响的道路。
图8是示出根据本文呈现的至少一些实施例布置的示例计算机程序产品的概念性部分视图的示意图，该示例计算机程序产品包括用于在计算设备上执行计算机过程的计算机程序。在一些实施例中，所公开的方法可以实现为计算机程序指令，该计算机程序指令以机器可读格式编码在非暂时性计算机可读存储介质上或编码在其他非暂时性介质或制品上。
在一个实施例中，使用信号承载介质802提供示例计算机程序产品800，该信号承载介质802可以包括一个或多个编程指令804，当由一个或多个处理器执行时，该指令可以提供上面关于图1-图7所描述的功能或功能的部分。
在一些示例中，信号承载介质802可以涵盖非暂时性计算机可读介质806，诸如但不限于硬盘驱动器、压缩盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、存储器等。在一些实施方式中，信号承载介质802可以包含计算机可记录介质808，诸如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/W DVD等。在一些实施方式中，信号承载介质802可以涵盖通信介质810，诸如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。因此，例如，信号承载介质802可以由无线形式的通信介质810传达。
一个或多个编程指令804可以是例如计算机可执行和/或逻辑实现的指令。在一些示例中，诸如图1的计算机系统112的计算设备可以被配置为响应于由计算机可读介质806、计算机可记录介质808和/或通信介质810中的一个或多个传达给计算机系统112的编程指令804来提供各种操作、功能或动作。其他设备可以执行本文描述的操作、功能或动作。
非暂时性计算机可读介质还可以分布在多个数据存储元件当中，这些可以远离彼此定位。执行一些或全部存储的指令的计算设备可以是载具，诸如图1-图2E中示出的载具100。可替代地，执行一些或全部存储的指令的计算设备可以是另一计算设备，诸如服务器。
以上详细描述参考附图描述了所公开的系统、设备和方法的各种特征和功能。虽然本文中已经公开了各种方面和实施例，但其他方面和实施例将是清晰的。本文中公开的各个方面和实施例是为了说明的目的而不旨在进行限制，真实范围由所附权利要求指示。
应该理解，本文描述的布置仅用于示例的目的。因此，本领域的技术人员将理解，代替地可以使用其他布置和其他元素(例如，机器、装置、接口、功能、命令和功能分组等)，并且可以根据期望的结果完全省略一些元素。此外，所描述的许多元素是功能实体，它们可以实现为离散或分布式组件或以任何合适的组合和位置与其他组件结合。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
在计算设备处生成表示在晴朗天气状况期间雷达单元的视场的第一雷达表示，其中，所述雷达单元耦合到载具的外表面；
将第一雷达表示存储在存储器中；
在计算设备处，在载具在道路上导航期间接收来自雷达单元的雷达数据；
由计算设备基于雷达数据确定第二雷达表示；
由计算设备执行第一雷达表示和第二雷达表示之间的比较；
基于所述比较来确定道路的道路状况，其中，所述道路状况表示位于道路上的降水量；以及
基于道路的道路状况，向载具提供控制指令。
2.如权利要求1所述的方法，其中，生成第一雷达表示包括：
在载具在多个环境中导航期间从雷达单元接收多个雷达数据集；
从多个雷达数据集确定每个雷达数据集的能量水平；
基于对应于多个雷达数据集的多个能量水平确定平均能量水平；以及
基于平均能量水平生成第一雷达表示。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
基于确定每个雷达数据集的能量水平，移除具有超过阈值能量水平的给定能量水平的一个或多个雷达数据集，其中，所述阈值能量水平基于与对象的检测相关联的特定能量水平；以及
其中，确定所述平均能量水平包括：
基于移除一个或多个雷达数据集来确定平均能量水平。
4.如权利要求1所述的方法，其中，生成第一雷达表示包括：
生成表示在晴朗天气状况期间雷达单元的视场的范围和多普勒信息的第一雷达图像。
5.如权利要求4所述的方法，其中，基于所述雷达数据确定第二雷达表示包括：
基于所述雷达数据确定表示雷达单元的视场的范围和多普勒信息的第二雷达图像。
6.如权利要求5所述的方法，其中，执行第一雷达表示和第二雷达表示之间的比较包括：
执行来自第一雷达表示的第一能量和来自第二雷达表示的第二能量之间的比较；以及
基于所述比较，确定来自第二雷达表示的第二能量至少是大于来自第一雷达表示的第一能量的阈值能量水平。
7.如权利要求6所述的方法，其中，执行来自第一雷达表示的第一能量和来自第二雷达表示的第二能量之间的比较包括：
滤波来自第一雷达表示的第一能量和来自第二雷达表示的第二能量；以及
其中，确定所述道路的道路状况包括：
基于确定来自第二雷达表示的第二能量至少是大于来自第一雷达表示的第一能量的阈值能量水平来确定道路的道路状况。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述雷达单元是耦合到载具的面向后方的雷达单元，使得视场覆盖载具的后方环境的一部分。
9.如权利要求1所述的方法，其中，将第一雷达表示存储在存储器中包括：
将第一雷达表示存储在定位于载具上的本地存储器中。
10.如权利要求1所述的方法，其中，向载具提供控制指令包括：
确定降水量超过阈值降水水平；以及
基于确定降水量超过阈值降水水平来调整载具的路径。
11.如权利要求10所述的方法，其中，调整所述载具的路径包括：
调整载具的行驶车道。
12.如权利要求1所述的方法，还包括：
基于道路的道路状况修改地图；以及
将修改的地图至少提供给远程计算设备，其中，所述远程计算设备被配置为将修改的地图提供给在包括所述道路的路径上导航的一个或多个附加的载具。
13.如权利要求1所述的方法，其中，在载具在道路上导航期间从所述雷达单元接收雷达数据包括：
在载具导航期间接收来自第一雷达单元的第一雷达数据和来自第二雷达单元的第二雷达数据，其中，第一雷达单元和第二雷达单元是被配置为测量位于载具后面的环境的相应部分的面向后方的雷达单元；
确定基于第一雷达数据的第二雷达表示和基于第二雷达数据而确定的第三雷达表示；以及
其中，执行第一雷达表示和第二雷达表示之间的比较包括：
在第一雷达表示和第二雷达表示之间执行第一比较；以及
在第一雷达表示和第三雷达表示之间执行第二比较。
14.如权利要求13所述的方法，其中，确定所述道路的道路状况包括：
基于第一比较和第二比较两者确定道路的道路状况。
15.如权利要求14所述的方法，其中，基于第一比较和第二比较两者来确定道路的道路状况包括：
确定降水层位于道路的、定位接近道路边界的部分上；以及
其中，向所述载具提供控制指令包括：
使载具将道路上的定位移位远离位于道路的、定位接近道路边界的部分上的降水层。
16.一种系统，包括：
耦合到载具的雷达单元；以及
计算设备，被配置为：
生成表示在晴朗天气状况期间雷达单元的视场的第一雷达表示；
将第一雷达表示存储在存储器中；
在载具在道路上导航期间从雷达单元接收雷达数据；
基于雷达数据确定第二雷达表示；
在第一雷达表示和第二雷达表示之间执行比较；
基于所述比较，确定道路的道路状况，其中，所述道路状况表示位于道路上的降水量；以及
基于道路的道路状况，向载具提供控制指令。
17.如权利要求16所述的系统，其中，所述计算设备还被配置为：
还基于载具的速度确定道路的道路状况。
18.如权利要求16所述的系统，其中，所述计算设备还被配置为：
基于道路状况调整由载具维持的、相对于在所述载具前方行驶的另一载具的速度和跟随距离。
19.如权利要求16所述的系统，其中，所述计算设备还被配置为：
更新地图以包括表示道路的道路状况的指示；以及
将地图传送给具有在距所述道路的阈值距离内的给定位置的一个或多个载具。
20.一种非暂时性计算机可读介质，被配置为存储指令，当所述指令由包括一个或多个处理器的计算系统执行时，使计算系统执行包括以下的操作：
生成表示在晴朗天气状况期间雷达单元的视场的第一雷达表示，其中，所述雷达单元耦合到载具的外表面；
将第一雷达表示存储在存储器中；
在载具在道路上导航期间从雷达单元接收雷达数据；
基于雷达数据确定第二雷达表示；
执行第一雷达表示和第二雷达表示之间的比较；
基于所述比较来确定道路的道路状况，其中，所述道路状况表示位于道路上的降水量；以及
基于道路的道路状况向载具提供控制指令。
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