CN117642323A - 用于运行驾驶员辅助系统的系统、方法和软件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行车辆(3)的驾驶员辅助系统的系统(1)，其中该系统(1)包括：第一子系统(PAC)，被设置用于生成第一环境模型和根据第一环境模型规划车辆(3)的一个或多个第一轨迹；和第二子系统(SAC)，被设置用于生成第二环境模型和根据第二环境模型规划车辆(3)的一个或多个第二轨迹。在此，第一子系统(PAC)和第二子系统(SAC)分别被设置用于：根据一个度量执行对一个或多个第一轨迹和一个或多个第二轨迹的安全评估。
Description
技术领域
本发明涉及用于运行车辆的驾驶员辅助系统的系统和方法。此外，本发明涉及具有程序代码的软件，当软件在一个或多个软件控制的计算设备上运行时，该程序代码用于执行这种方法。
背景技术
本发明尤其可以在驾驶员辅助系统(FAS)的范围中使用，其中在以如下方式调节车辆的纵向和/或横向引导，使得满足通过FAS预设的行驶任务。在此，FAS可以实现车辆的至少部分自动行驶，必要时直至全自动行驶。
在本文的上下文中，术语“自动行驶”可以理解为具有自动的纵向或横向引导的行驶或具有自动的纵向和横向引导的自主行驶。术语“自动行驶”包括具有任意自动化程度的自动行驶。示例性的自动化程度是辅助行驶、部分自动化行驶、高度自动化行驶或全自动化行驶。自动化程度由联邦公路研究所(BASt)定义。在辅助行驶中，驾驶员持续地执行纵向或横向引导，而系统在一定范围内接管相应的其他功能。在部分半自动化行驶(TAF)中，系统接管纵向和横向引导一定时间段和/或在特定情况下接管纵向和横向引导，其中因此驾驶员如在辅助行驶中那样必须持续地监控系统。在高度自动化行驶(HAD)中，系统接管纵向和横向引导一定时间段，而驾驶员无需持续监控系统，但是驾驶员必须能够在一定时间内接管车辆。在全自动化行驶(VAF)中，系统可以针对特定应用情况自动管理在所有情况下的行驶，对于这些应用情况不再需要驾驶员。根据BASt定义的上面提到的四个自动化程度对应于SAE J3016标准的SAE级别1至4。例如，根据BASt，高度自动化行驶(HAF)对应于SAE J3016标准的级别3。此外，在SAE J3016中还设有SAE级别5作为最高的自动化程度，该自动化程度不包含在BASt定义中。SAE级别5对应无人行驶，其中系统可以如人类驾驶员那样在整个行驶期间自动管理所有情况，通常不再需要驾驶员。
在开发实现自动行驶的FAS时，核心安全目标是对所规划的车辆轨迹在其安全性方面进行可靠验证。这尤其适用于SAE3级起的FAS，因为驾驶员在此除了持续监控系统的校正设备外都不可用。因此对于这种先进的FAS，有时需要符合根据ISO 26262的完整性等级ASIL(汽车安全完整性等级)D的保护。在此，挑战一方面在于可靠地保障有时非常高要求的FAS功能，例如超车过程的自动执行，并且另一方面由此尽可能少地限制功能可用性。
发明内容
基于上述内容，本发明的一个目的是：提供用于运行FAS的系统和方法，其包括对轨迹规划的可靠且同时有效的保障。
该目的通过根据独立权利要求的系统和方法来实现。有利的实施方式在从属权利要求中说明。
应当注意，从属于独立权利要求的权利要求的附加特征可以在没有独立权利要求的特征的情况下或以仅以与独立权利要求的特征子集组合的可以形成独立的且与独立权利要求的所有特征的组合无关的发明，这些发明可以成为独立权利要求、分案申请或后续申请的主题。这同样适用于说明书中解释的技术教导，这些技术教导可以形成独立于独立权利要求的特征的发明。
本发明的第一方面涉及一种用于运行车辆的驾驶员辅助系统的系统。该车辆在下文中也被称为自车。
车辆尤其可以是机动车辆。在此，术语“机动车辆”尤其可以理解为通过机器动力移动而不依赖于铁轨的陆地车辆。就此意义而言的机动车辆例如可以被设计为机动车、摩托车或拖拉机。
该车辆配备有驾驶员辅助系统(FAS)。FAS可以被设置用于执行在至少部分自动行驶的范围中的功能，例如ACC功能(即组合的速度和间距调节)、变道辅助功能(SWA)、转向和车道引导辅助(LSA)、停车辅助功能等。
特别地，FAS可以被设置用于实现SAE3级起的自动行驶(即至少高度自动化行驶)。
该系统包括第一子系统，第一子系统被设置用于生成第一环境模型和根据第一环境模型规划车辆的一个或多个第一轨迹。该系统还包括第二子系统，第二子系统被设置用于生成第二环境模型和根据第二环境模型规划车辆的一个或多个第二轨迹。在此，第一子系统和第二子系统分别被设置用于：根据一个度量(尤其是根据相同的度量)执行对一个或多个第一轨迹和一个或多个第二轨迹的安全评估。
本发明基于以下思想：通过可以设有两个或更多个“通道”，可以实现可靠且有效地保障在FAS范围内所规划的轨迹。例如，第一子系统也可以称为主ASIL通道或简称“PAC”(英文Primary ASIL Channel)，并且第二子系统也可以称为辅ASIL通道或简称“SAC”(英文Secondary ASIL Channel)。不同的通道分别彼此独立地创建环境模型，并且基于此规划一个或多个轨迹。在此，多个轨迹是彼此可替代的，即它们例如被设置用于车辆轨迹规划的相同的时间规划范围。
此外，通道根据度量、例如借助定义的“安全分数”评估其自身的轨迹和由其他一个或多个通道规划的轨迹。在此，这些通道例如可以基于相似的规格而开发，但优选地彼此完全独立地开发。由此可以避免所谓的共因错误。
如所述的那样，因为不同的通道可以彼此独立地开发，所以使用的轨迹策略可以彼此不同。因此，在这种情况下，通过检查不同通道的轨迹是否相同来执行安全评估不会是目标导向。因此，在此提出的方案的目的不是使不同的通道的行驶或轨迹策略一致。相反，根据在此提出的方案，分别由至少两个通道根据同一个度量来评估轨迹，其中随后在选择实际要实施的轨迹时可以考虑该安全评估。
原则上，该系统还可以包括多于两个、例如三个这种通道或子系统。然而，必须存在呈第一子系统和第二子系统形式的至少两个通道。
第一子系统和第二子系统可以被设置用于：特别地基于由车辆的环境传感器系统提供的环境传感器数据生成相应的环境模型。此外，例如导航系统数据、地图数据等也可以考虑作为相应环境模型的基础。
第一子系统和第二子系统可以完全或部分采用相同的数据(例如环境传感器数据)作为其各自的环境模型的基础，并且特别地使用完全或部分基于车辆的相同环境传感器的环境传感器数据。然而，在第二子系统中独立于第一子系统进行基于所述数据的环境模型的实际生成。还可以考虑如下实施方式，其中用作生成相应环境模型的基础的数据全部或部分地从不同的源提供，例如从不同的环境传感器，特别是基于不同物理测量原理的环境传感器。
第一子系统和第二子系统例如可以分别包括一个或多个计算设备，例如控制设备，所述计算设备被设置、尤其被编程用于生成相应的环境模型、用于规划相应的(多个)轨迹并且用于执行安全评估。在此，相应的软件模块(例如第一或第二子系统的第一或第二环境模型模块、第一或第二子系统的第一或第二轨迹规划器和第一或第二子系统的第一或第二验证器)可以在所述一个或多个计算设备上实施。
轨迹规划器分别被设置用于求出车辆轨迹的目标轨迹变量。在此，目标轨迹变量尤其可以根据例如通过FAS预设的行驶任务来确定。
验证器分别被设置用于根据该度量来评估(多个)第一和第二轨迹的安全性。
在此，要评估的轨迹可以以空间和时间点列表的形式存在。在此，轨迹可以包含开始位置和开始时间戳。例如，规划的轨迹可以是在二维笛卡尔坐标系中的与彼此相随的时间点相关联的点的列表，所述列表在当前的车辆位置处开始并在定义的时间范围之上延伸到未来，例如时间范围可以为至少为4.5秒、最长为6秒。
根据一个实施方式，该系统包括一个或多个第一计算设备和与该一个或多个第一计算设备不同的一个或多个第二计算设备。在此，第一子系统被设置用于：借助于一个或多个第一计算设备执行第一环境模型的生成、一个或多个第一轨迹的规划和安全评估的执行。第二子系统被设置用于：借助于一个或多个第二计算设备执行第二环境模型的生成、一个或多个第二轨迹的规划和安全评估的执行。换言之，可以规定：第一子系统和第二子系统在硬件方面彼此独立地执行相应的环境模型的生成、相应的(多个)轨迹的规划以及安全评估的执行。通过这种硬件多样性可以更可靠地排除共因错误。
通常可以规定：第一子系统和第二子系统被实施为ASIL分解的系统。这意味着，通过硬件和软件多样性确保子系统尽可能独立运行，特别是在环境模型生成、轨迹规划和安全评估方面尽可能独立运行。
根据一个优选的实施方式，安全评估的执行包括：将与度量相对应的数字形式的安全值分配给每个第一轨迹和第二轨迹。所述安全值在下文中也用英文术语“SafetyScore安全分数”来表示。例如，安全分数可以被定义成，使得相关的轨迹在可能的碰撞方面越不确定，安全分数就显得越高。
例如，安全分数可以包含有关所考虑的轨迹无碰撞或至少没有自特定损坏严重程度以上的碰撞的概率的信息。在此，根据系列车辆的功能安全的标准ISO 26262，可以在具有可预期的不同损坏严重程度、例如潜在损坏严重程度S0、S1、S2、S3...的可能的碰撞之间进行区分。但是，偏离所述标准的损坏严重程度定义也可以用作基础。
例如，根据一个实施方式，自车和碰撞对象之间的速度差小于60km/h的碰撞落入类别S0或S1；对于60km/h至70km/h范围中的速度差认为是损坏严重程度为S2；对于大于70km/h的速度差认为是损坏严重程度S3或更高(损坏严重程度“S3+”)。在此，损坏严重程度S0、S1、S2、S3+的该示例性的定义可以例如特别适用于高速公路或类似高速公路的道路，例如德国高速公路，在那里不必考虑道路区域中存在行人。在其他区域中，例如在市中心交通中会适用不同的定义，因为在与行人碰撞时例如在车辆速度为5km/h的情况下已经达到如S2或S3的较大的损坏严重程度。
例如，第一子系统和第二子系统可以被设置用于：根据时间参数确定相应的安全值，所述时间参数表示：在行驶相应的轨迹时(在考虑相应的环境模型以及可选的其他的自车数据的情况下)会剩余多少时间，以便执行用于避免与车辆环境中的物体发生限定的潜在的严重损坏的碰撞的措施。时间参数也可以用英文术语“Time-to-react反应时间”(简称“TTR”)来表示。在此，与相应的损坏类别、例如S0、S1、S2、S3相关的特定的TTR可以发挥作用。因此，例如时间参数TTRsi(i＝0、1、2、3、...)可以提供对于采取对策以防止具有损坏严重程度Si(例如通过制动)的碰撞的还剩多少时间。例如，由此可以区分还剩多少时间才能完全防止碰撞以及还剩多长时间才能防止(可能)致命的碰撞。
本发明所基于的思想是：不仅假设距碰撞时间(Time-to-collsion简称TTC)作为规划的轨迹的安全评估的重要基础，而且假设一个或多个(优选根据潜在损坏严重程度分配的)TTR或TTRsi。由此可以实现细致入微的安全评估。
在安全评估的范围内，轨迹所分配的安全值可以根据多个不同的TTRsi(例如，i＝0、1、2、3)进行计算，例如相应项的权重(所述权重考虑TTRsi，其中中i＝0、1、2或3)可以借助不同的系数来执行。在此，例如在计算安全值时，例如考虑与相对较高损坏严重程度相关联的时间参数、例如TTRs3的项的权重可以明显高于具有相对较低损坏严重程度、例如TTRS1的项的权重，因为当然如下准则始终适用：使得人身伤害的风险最小化。在还可行的是：根据经验将不同的系数适配(“拟合”)于尽可能安全和同时舒适的行驶行为。
在计算安全值时，“最短反应时间”MTTRsi也可以发挥作用，即表示勉强还可接受的最短时间的阈值，必须始终保留所述最小时间以采取用于防止发生具有潜在损坏严重程度Si的碰撞的措施。在计算安全值时，TTRsi可以在数学上与MTTRsi相关，例如以两个变量之间的差的形式，所述差出现在指数函数的指数中。
例如，根据一个实施方式，(总)安全值Score如下从多个部分安全值Scoresi(例如其中i＝1、2、3+)中计算，所述部分安全值分别涉及潜在损坏严重程度Si：
在此，部分安全值Scoresi可以分别根据所考虑的轨迹被分配的TTRsi和相应的MTTRsi如下来计算：
Scoresi＝ai1e(MTTR_Si-TTR_Si)*ai2e-λ*TTR_Si。
可以针对每个验证器适配因子αi1、αi2和λ，并且在此尤其可以用作均衡两个验证器中的安全分数的计算，以便对于给定的轨迹从两个验证器获得几乎相同的安全分数结果。由于不同的环境模型和略有不同的输入，在计算之间会预期到一定的偏差。
在实践中，例如借助于查询表可以计算相应的TTRsi的部分安全值Scoresi作为输入，以便节约计算时间。
根据一个实施方式，第一子系统和第二子系统被设置用于：根据自车的速度、在车辆前方行驶的车辆的速度和车辆与在车辆前方行驶的车辆之间的间距，确定相应的安全值。
例如，特别是可以基于这种物理参数和不同损坏严重程度的定义在假设最坏场景下确定TTRsi。因此，例如在最坏的场景下，可以假设前行的车辆出现在视觉地平线的末端处，并且然后突然以10ms-2的负加速度制动，自车可以以(最大)6ms-2的制动来做出反应。
例如，以下类型的场景可以被视为用于计算安全值的基准，所述场景视为是安全的：即在相同的车道上两个车辆以130km/h的速度行驶。两个车辆之间的间距为65m(以米为单位的速度的一半)，被认分级为是安全的。
此外，处于本发明的范围中的是：根据物体类型来计算安全值。这意味着，例如在特定TTR下涉及以10km/h的速度与未受保护的交通参与者(“vulnerable road user交通弱势群体”，VRU)发生碰撞风险的轨迹与随之产生同其他机动车辆在相同速度和相同TTR的碰撞的风险的轨迹相比，所获得的安全评级显著更差。
由于通常每个待评估的轨迹包括多个点，所以可以规定：为轨迹内的每个点计算安全得分，其中将所有点的计算出的最大的安全得分视为该轨迹的安全得分，并且必要时输出给选择器以进一步处理，如在下文描述。
根据一个改进形式，该系统还包括第三子系统，其中第一子系统和第二子系统分别被设置用于：将(多个)安全评估的结果输出给第三子系统，并且其中第三子系统被设置用于：根据安全评估的结果选择所规划的第一轨迹或第二轨迹中的一个，并且输出给驾驶员辅助系统的控制系统，例如输出给轨迹序列调节器。根据选择轨迹的功能，第三子系统也可以称为选择器。
第三子系统可以例如包括一个或多个计算设备，在所述计算设备上执行用于选择轨迹的软件模块。在此，为了避免共因错误，优选地使用第三子系统的(多个)计算设备与使用第一和第二子系统的计算设备是分离的。
例如，由于选择器本身不必处理任何环境传感器信息或详细的轨迹数据，而只可基于传输给它的安全评估做出选择，因此选择器在硬件和软件方面可以被设置得相对简单。鉴于通常可以基于在系统的复杂性和可靠性之间存在一定的权衡，因此三个单独子系统的在此提出的分工允许相对可靠地设置所有三个子系统，更确切地说相对可靠地设置尤其认为相对简单的选择器。
例如可以规定：第一子系统和第二子系统及其相应的功能、即环境模型生成以及第一和第二轨迹的规划和评估分别满足根据ASIL B的功能安全要求。在借助尤其可靠的(并且本身不那么复杂的)第三子系统从彼此独立规划的第一和第二(替代)轨迹中选择一个轨迹之后，该功能然后可以总体上满足ASIL D。由此实现特别有效且可靠地保障自SAE3级以上的FAS功能。
根据一个实施方式，第三子系统被设置用于：对于每个第一和第二轨迹，将由第一子系统分配的安全值与由第二子系统分配的安全值进行比较。在此，特别地可以规定，第三子系统被设置用于：为了进一步处理的目的，将如下第一或第二轨迹评估为有效轨迹，对于该第一或第二轨迹，由第一子系统分配的相应的安全值与由第二子系统分配的相应的安全值相差小于预定的允许差。换言之，通过检查两个独立的通道是否在其至少近似借助相同的安全分数评估所考虑的轨迹的意义而言是“统一”的，可以对所规划的轨迹进行完整性检查。如果是这种情况，则所涉及的轨迹被视为是有效的，并且在FAS的范围内考虑作为真正实施的候选。
第三子系统(即选择器)还可以被设置用于：根据评估为有效的轨迹所分配的安全值，从评估为有效的轨迹中选择要输出给FAS的控制系统(和由其要真实实施)的轨迹。在此，作为从多个有效轨迹中选择要输出的特定的轨迹的标准，可以通过第一子系统和/或第二子系统、特别是通过规划所涉及的轨迹的子系统考虑优先级。因此，可以规定：除了安全分数之外，还可以由第一和/或第二子系统向选择器提供涉及优先级的信息。
整体上，选择器可以被设置用于：从多个规划的轨迹中，首先根据通过第一子系统和第二子系统的安全评估的比较选择多个有效的轨迹，并且在另一步骤中从有效的轨迹中根据安全评估和/或由第一子系统和/或第二子系统提供的优先级信息，选择要输出给FAS的控制系统(并且由所述控制系统要实际实施)的轨迹。
本发明的第二方面是一种用于运行车辆的驾驶员辅助系统的方法，包括以下步骤：
-借助于第一子系统，生成第一环境模型；
-借助于第一子系统，根据第一环境模型规划车辆的一个或多个第一轨迹；
-借助于第二子系统，生成第二环境模型；
-借助于第二子系统，根据第二环境模型规划车辆的一个或多个第二轨迹；
-借助于第一子系统，执行对一个或多个第一轨迹和一个或多个第二轨迹的安全评估；和
-借助于第二子系统，执行对一个或多个第一轨迹和一个或多个第二轨迹的安全评估。
根据本发明的第二方面的方法可以借助根据本发明的第一方面的系统来执行。因此，根据本发明的方法的实施方式可以对应于根据本发明的系统的上下文描述的有利的实施方式，反之亦然。
本发明的第三方面是具有程序代码的软件，当软件在一个或多个软件控制的计算设备上运行时，所述程序代码用于执行根据第二发明方面的方法。特别地，借助于该软件可以实现第一、第二和可能的第三子系统，如本文中结合根据本发明的第一方面的系统所描述的那样。在此，该软件还可以分为多个单独的子程序，这些子程序根据在此描述的在不同子系统之间的交互而彼此相互作用。根据一些实施方式，软件因此可以包括多个部分，这些部分可以分别在不同的、必要时空间上彼此远离的计算设备(例如多个处理器)上执行。
例如，根据本发明的第一方面的系统可以包括可以在其上执行根据本发明的第三方面的软件的一个或多个计算设备。
本发明的第四方面是一种计算机可读(存储)介质，在所述计算机可读(存储)介质上存储有根据本发明的第三方面的软件。
本发明的第五方面是一种具有根据本发明的第一方面的系统的车辆。
附图说明
现在，根据实施例以及参考所附的附图更详细地解释本发明。在此，在说明书中的上下文提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以分别说明的组合使用，而且可以以其他组合或单独使用，而不脱离本发明的范围。
图1示例性且示意性地说明用于运行车辆的驾驶员辅助系统的系统。
图2示出用于运行车辆的驾驶员辅助系统的方法的示意性流程图。
图3示例性且示意性地示出用于计算规划的轨迹的安全值的相关变量。
具体实施方式
下面解释图1中所示的用于运行车辆3的FAS的系统1的示例性实施例，其中还参考图2中以块图形式说明的对应的方法2的步骤11-13。
系统1包括第一子系统PAC、第二子系统SAC和第三子系统SEL。
也可被称为“主ASIL通道”的第一子系统PAC被设置用于：从车辆3的环境传感器系统SEN接收环境传感器数据，并且根据环境传感器数据生成第一环境模型。这对应于图2中的方法步骤21：借助于第一子系统PAC，生成21第一环境模型。
此外，第一子系统PAC被设置用于：根据第一环境模型规划车辆3的一个或多个第一轨迹。这对应于图2中的方法步骤22：借助于第一子系统PAC，根据第一环境模型规划22车辆3的一个或多个第一轨迹。
为了满足其轨迹规划任务，第一子系统PAC包括第一轨迹规划器TPL1。
与上面参考第一子系统PAC所描述的完全类似，也可以称为“辅助ASIL通道”的第二子系统SAC被设置用于：从环境传感器系统SEN接收环境传感器数据，并且根据环境传感器数据生成第二环境模型。这对应于图2中的方法步骤23：借助于第二子系统SAC，生成23第二环境模型。
此外，第二子系统SAC被设置用于：借助于第二轨迹规划器TPL2根据第二环境模型来规划车辆3的一个或多个第二轨迹，这对应于图2中的方法步骤24：借助于第二子系统SAC，根据第二环境模型来规划车辆3的一个或多个第二轨迹。
此外，第一子系统PAC和第二子系统SAC分别被设置用于：根据所规定的度量来执行对一个或多个第一轨迹和一个或多个第二轨迹的安全评估。这对应于图2中的方法步骤25和26：借助于第一子系统PAC，执行25对一个或多个第一轨迹和一个或多个第二轨迹的安全评估；和借助于第二子系统SAC，执行26对一个或多个第一轨迹和一个或多个第二轨迹的安全评估。在此，执行25、26安全评估分别包括：将与度量相对应的数字形式的安全值分配给每个第一轨迹和第二轨迹。
为了验证轨迹，第一子系统PAC优选地分别使用其最新可用的环境模型，所述环境模型基于最新可用的环境传感器数据。特别地，可以规定：分别使用最后可用的环境传感器数据状态，所述环境传感器状态早于要验证的轨迹的开始时间戳。类似地适用于第二子系统SAC进行的验证。
第一子系统PAC和第二子系统SAC还分别被设置用于：将(多个)安全评估的结果输出给第三子系统SEL。
也可以被称为选择器的第三子系统SEL被设置用于：基于安全评估的结果选择所规划的第一或第二轨迹之一，并且输出给FAS的控制系统。在当前的实施例中，FAS的控制系统包括轨迹序列调节器TFR，选择器SEL将所选择的轨迹作为车辆引导的目标轨迹传送给轨迹序列调节器TFR。这对应于图2中的可选的(进而以虚线示出的)方法步骤27和28：借助于第三子系统SEL，基于安全评估的结果选择27所规划的第一或第二轨迹之一；并且将所选择的轨迹从第三子系统SEL输出28给FAS的控制系统TFR。
在该实施例中，第一子系统PAC的功能在第一控制设备SG1形式的第一计算设备上执行，并且第二子系统SAC的功能在第二控制设备SG2形式的单独的第二计算设备上执行。因此，控制设备SG1、SG2特别被编程用于生成第一或第二环境模型、规划(多个)第一或第二轨迹以及用于执行安全评估，使得对应的软件模块(例如(图1中未单独示出的)第一或第二环境模型模块，已经提到的第一或第二轨迹规划器TPLI、TPL2以及第一或第二验证器VAL1、VAL2)可以在控制设备SG1、SG2上执行。在此，验证器VAL1、VAL2分别被设置用于：基于该度量来评估(多个)第一轨迹和(多个)第二轨迹的安全性。
例如，第一控制设备S1和第二控制设备S2连同其分别所提到的功能可以在第一子系统PAC或第二子系统SAC的范围内具有根据ASIL B的功能安全完整性。
第三子系统SEL的功能、即特别是根据安全评估选择轨迹在与第一控制装置SG1和第二控制装置SG2分开布置的第三控制装置SG3上执行。
例如，第三控制设备SG2连同可以在其上执行的功能一起可以在第三子系统SEL的范围内具有根据ASIL D的功能安全完整性。整体上，于是在选择器SEL输出给轨迹序列调节器TFR的所选择的轨迹中可以基于根据ASIL的D的功能安全完整性，使得所提出的系统尤其也适合于SAE级别3以上的FAS。
下面根据示例来解释关于第一子系统PAC和第二子系统SAC执行的轨迹的安全评估和通过选择器SEL对轨迹的选择的进一步细节。
例如可以规定：第一子系统PAC的第一轨迹规划器TPL1针对特定时间规划范围计算多个(例如超过15个)替代轨迹，而第二子系统SAC的第二轨迹规划器TPL2在相同的时间段期间仅计算对于最小风险机动(MRM)的唯一轨迹。然而，除了MRM轨迹之外，第二验证器VAL2还必须验证由第一轨迹规划器TPL1计算的所有轨迹，相反，除了通过第一轨迹规划器TPL1规划的多个轨迹之外，第一验证器VAL1还验证MRM轨迹。
由于在该示例中第二子系统SAC仅计算一个MRM轨迹，而第一个子系统规划多个“完整”(舒适)轨迹，所以显然验证无法是在第一子系统的多个计算的轨迹和第二子系统SAC的MRM轨迹之间的同一性比较。相反，两个通道、即PAC和SAC根据定义的度量来评估其自身的轨迹和由各另一通道计算的轨迹在车辆3与车辆环境中的物体4的可能发生的碰撞方面的安全性。在此，为每个轨迹计算安全分数。从中得出对于每个轨迹的两个安全分数(每个验证器VAL1和VAL2一个安全分数)。
安全分数表示：所考虑的轨迹无碰撞或至少没有自特定的损坏严重程度之上的碰撞的概率。在此，在具有不同的可预期的损坏严重程度的可能的碰撞之间进行区分。例如，根据一个实施方式，其中自车3与碰撞对象4之间的速度差小于60km/h的碰撞落入类别S0或S1；对于60km/h和70km/h范围内的速度差认为损坏严重程度为S2；对于大于70km/h的速度差的情况下认为损坏严重程度为S3或更高(损坏严重程度“S3+”)。
第一验证器VAL1和第二验证器VAL2被设置用于：根据反应时间TTR确定相应的安全分数，所述反应时间表示：在行驶相应的轨迹时在考虑相应的当前的、由PAC或SAC生成的环境模型会保留多长时间，以便采取用于避免与车辆环境中的物体4发生的具有定义的损坏严重程度的碰撞的措施。在此，可以考虑与相应的损坏类别、例如S1、S2、S3+相关的特定的TTR。因此，例如时间参数TTRsi(i＝1、2、3+)可以提供关于还余下多少时间来采取用于防止具有损坏严重程度Si(例如由于制动)的碰撞的对策。
在计算安全值时，“最短反应时间”MTTRsi也可以起作用，即说明勉强还可接受的最短时间的阈值，必须对于用于防止具有潜在损坏严重程度Si的碰撞的措施始终保留所述最短时间。
例如，根据一个实施方式，(总)安全值值Score如下从多个部分安全值Scoresi(例如其中i＝1、2、3+)中计算，所述部分安全值分别涉及潜在损坏严重程度Si：
在此，部分安全值Scoresi可以分别根据与所考虑的轨迹相关联的TTRsi和相应的MTTRsi如下来计算
Scoresi＝ai1e(MTTR_Si-TTR_Si)*ai2e-λ*TTR_Si。
可以针对每个验证器VAL1、VAL2适配因子αi1、αi2和λ，并且在此尤其可以用作自由度，以便两个验证器VAL1、VAL2中的安全分数的计算相互均衡。
图3示例性和示意性地示出其中另一车辆4(作为潜在碰撞物体)在自车3前方行驶的场景。在此，轨迹的相应的安全分数使用变量TTRsi和MTTRsi可以根据自车3的速度、在自车3前方行驶的车辆4的速度和在自车3与在自车3前方行驶的车辆4之间的间距来确定。例如，可以基于所述物理参数和不同的损坏严重程度的定义在假设最坏场景下确定TTRsi，在所述最坏的场景中例如假设：前方行驶的车辆4突然以10ms-2的负加速度制动，自车3可以以(最大)6ms-2的制动来做出反应，因为这在主能量供应装置失效的情况下是最大可实施的减速。
例如，如果两个车辆3、4以65m的间距依次在相同车道上分别以130km/h的速度行驶，则这可以被分类为是安全的。例如，这种场景可以在安全评估时用作安全情况的基准。对于在上一段中描述的最坏情况场景的情况，例如会得出以下的根据在碰撞时可预期的损坏严重程度分配的TTR或MTTR：
| 损坏严重程度 | TTR[s] | MTTR[s] |
| S1 | 0.67 | 0.6 |
| S2 | 1.35 | 1.2 |
| S3+ | 2.40 | 2.2 |
在根据图3A的后续形成的一般示例中，标记为“A”的区域说明：哪个间距范围(在特定速度条件下)同样还可以被认为是安全的，因为在所述范围中TRR大于MTRR，进而在所认定的最坏情况下会对于自车3的对策保留足够的时间，以完全防止碰撞。相反，标记为“B”的间距范围已经可被评估为趋于不安全，因为在此TRR低于MTRR，进而在前方行驶的车辆4突然强烈制动的情况下会造成碰撞。标记为“C”的间距范围会被评估为是不安全的，因为在此在最坏情况下(前方行驶的车辆4的突然强烈减速)必须已经被认为是不可避免的。然而，还可以根据碰撞的可预期的损坏严重程度来更精确地分配所述范围：在不安全区域C的第一部段中仅存在TTRS1＝0。这意味着，具有损坏严重程度S1的碰撞不再可避免，而具有较大的损坏严重程度S2的碰撞已经可以避免。随后的部段的特征在于，现在TTRS2＝0也适用，即具有损坏严重程度S2的碰撞可能不再是可以避免的。在特征在于在自车3和前方行驶的车辆4之间非常小间距的另一部段中，甚至适用TTRs3＝0，使得引导自车3进入区域“C”的所述部段中的轨迹获得相对较差的安全评估。
为了计算安全分数，验证器VAL1、VAL2考虑自车道中的物体和车辆4。根据一个实施方式，车道外的物体被忽略。根据一个实施方式，为了计算安全分数，也不预测车辆是否切换车道。相反，在所述实施方式中认为：所有车辆保持其车道和速度。切换到自车道上的车辆仅在其穿过车道标记时才会被考虑。
根据一个实施方式，在对于位于其中传感器可以可靠地识别车道走向的区域之外的物体和车辆4中，系统1基于所述物体和车辆位于自车道中(最坏情况假设)。例如，60m的距离可以被定义为阈值，其中从所述距离开始做出物体或车辆4位于自车道中的一般假设。
下面，应当以两个另外的示例场景说明时间参数TTRsi和MMRsi的含义以更好地理解。
在第一示例情况下，自车3在高速公路上行驶并且正在接近交通拥堵的终点。相应地规划轨迹并且使车辆3以4ms-2的连续减速置于安全停止。如果在轨迹规划中没有出现错误并且如果没有其他车辆切入自车3的车道中，则在此TTCsi在任何时间点都是无限大的。在接近交通拥堵终点时，所有TTRsi都会降低，直到车辆3制动。MTTRsi大于相应的TTRsi。从操作制动的点开始，所有TTRsi再次增加。如果车辆3停止时，所有TTRsi均是无限大的。
在第二示例情况下，自车3跟随前方行驶的车辆4，车辆4以1ms-2突然缓慢制动。不适配自车3的轨迹并且不操作制动。最初，所有TTRsi都大于相应的MTTRsi。如果前方行驶的车辆4变得缓慢并且自车3接近，则首先TTRS0然后TTRS1也收敛到0。由于碰撞时速度差异较小，较高严重程度的TTR可以保持无限大。在前方行驶的车辆4和自车3以相同速度行驶的时间期间，TTCSi为无穷大。随着前方行驶的车辆4致动，距碰撞时间TTCsi(对于i＝0、1而言)开始减少并在碰撞瞬间收敛于0。由于在碰撞是速度差小，所以TTCS2和TTCS3可以保持无限大。
对于每个规划的轨迹，选择器SEL将两个所属的安全分数(即，由第一验证器VAL1分配的安全分数和由第二验证器VAL2分配的安全分数)相互比较。例如，可以规定：选择器SEL循环地(即，每40ms一次)接收两个通道、即PAC和SAC的轨迹和相应的安全评估。
例如，第一验证器1和第二验证器2的输出为了通过选择器SEL进一步处理而组合在表格中。下面示出一个示例性的表格。
| ID | 源 | PAC分数 | SAC分数 | 类型 | PAC优先级 |
| #1 | PAC | 10 | 20 | 舒适 | 1 |
| #2 | PAC | 110 | 80 | MRM | 8 |
| #3 | PAC | 2000 | 20 | 舒适 | 12 |
| #4 | SAC | 30 | 100 | MRM | - |
| #5 | PAC | 90 | 80 | 舒适 | 3 |
| #6 | 回退 | 1000 | 950 | MRM | - |
| … | … | … | … | … | … |
如所示的那样，对于多条轨迹中的每条轨迹，该表格可以包含例如以下参数：轨迹ID；源的参数，即通过哪个子系统规划轨迹(特别是PAC或SAC，或者，必要时另外的回退通道)；通过第一子系统求出的安全分数(PAC分数)；通过第二子系统求出的安全评分(SAC评分)；轨道类型(MRM或舒适度)；进而由PAC分配的优先级(对于通过PAC规划的轨迹)。
选择器SEL被设置用于：为了进一步处理仅评估如下第一或第二轨迹作为有效的轨迹，对于所述第一或第二轨迹而言，由第一子系统PAC分配的相应的安全值与由第二子系统SAC分配的相应的安全值相差小于预定的允许的差。换言之，属于特定轨迹的两个安全分数必须在定义的范围内彼此接近，以便该轨迹不被标记为是错误的并且被分拣出。如果两个安全分数之间的差高于特定的阈值，则假设在至少一个通道中存在错误。然而，由于选择器无法识别哪个通道受到误差的影响，所以在这种情况下轨迹被消除(即，对于进一步处理来说不被视为是有效的)，使得所述轨迹结果不由车辆驶过。
关于上表格中的示例，例如可以从有效轨迹的列表中消除ID#3和#4的轨迹，因为在此PAC分数与SAC分数显著偏差。在该示例处变得显著的是：在选择器SEL的步骤中目标不是从所有规划的轨迹中找到绝对最安全的轨迹，而是从表格中消除由SAC和PAC计算出的安全分数不以限定的方式彼此靠近的轨迹。
在消除无效的轨迹之后，选择器SEL必须选择剩余的有效轨迹之一，将所述轨迹输出给轨迹序列调节器TFR。在此，选择器SEL被设置用于：根据评估为有效的轨迹所分配的安全分数，从被评估为有效的轨迹中选择要输出的轨迹。为此，可以定义特定的安全评分阈值，其中每个有效的轨迹根据其安全分别按照安全分数阈值划分为特定类别。
例如可以规定：选择器SEL从落入通过安全分数阈值所确定的最高安全类别中的轨迹中选择要输出的轨迹。例如，在系统正常工作时，因此通常存在多个替代轨迹，可以从所述轨迹中预期所述估计是无碰撞的，并且相应地由两个验证器VAL1、VAL2以相同或足够相似的高安全分数来评估。
如果不存在最高安全类别的轨迹，则选择器SEL从下一较低的安全类别的有效轨迹等中选择要输出的轨迹。如果在预定时间片之后选择器SEL没有找到任何可由第一子系统PAC或第二子系统SAC规划的任何可行驶的轨迹，则例如采用由独立的回退通道提供的MRM轨迹。
在此还可以规定：选择器SEL根据尤其可以由第一子系统PAC创建的优先级从相应类别内的轨迹中做出选择。由此，第一子系统PAC能够附加地根据舒适度确定其计算出的第一轨迹的优先级。由选择器SEL通过以下方式来考虑该排序：所述选择器在最高可用的安全类别内选择优先级自高的轨迹(即例如具有最小整数优先级值的轨迹)。关于上面的表格，这意味着：例如，如果PAC的轨迹#2和#5被评估为是有效的并且与相同的安全类别相关联，则选择器SEL选择的选择落入通过PAC确定较高优先级的轨迹#5。
Claims (11)
1.一种用于运行车辆(3)的驾驶员辅助系统的系统(1)，其中所述系统(1)包括：
第一子系统(PAC)，所述第一子系统被设置用于：
·生成第一环境模型；和
·根据所述第一环境模型规划所述车辆(3)的一个或多个第一轨迹；和
第二子系统(SAC)，所述第二子系统被设置用于：
·生成第二环境模型；和
·根据所述第二环境模型规划所述车辆(3)的一个或多个第二轨迹；
其中所述第一子系统(PAC)和所述第二子系统(SAC)分别被设置用于：基于一个度量来执行对所述一个或多个第一轨迹和所述一个或多个第二轨迹的安全评估。
2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中执行所述安全评估包括：将与所述度量相对应的数字形式的安全值分配给所述第一轨迹和所述第二轨迹中的每一个。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中所述系统(1)包括一个或多个第一计算设备(SG1)和与所述一个或多个第一计算设备(SG1)不同的一个或多个第二计算设备(SG2)，其中所述第一子系统(PAC)被设置用于：借助于所述一个或多个第一计算设备(SG1)执行所述第一环境模型的生成、所述一个或多个第一轨迹的规划和所述安全评估的执行，并且其中所述第二子系统(SAC)被设置用于：借助于所述一个或多个第二计算设备(SG2)执行所述第二环境模型的生成、所述一个或多个第二轨迹的规划和所述安全评估的执行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，还包括第三子系统(SEL)，其中所述第一子系统(PAC)和所述第二子系统(SAC)分别被设置用于：将所述安全评估的结果输出给所述第三子系统(SEL)，并且其中所述第三子系统(SEL)被设置用于：基于所述安全评估的结果选择所规划的所述第一轨迹或所述第二轨迹中的一个，并且输出给所述驾驶员辅助系统的控制系统(TFR)。
5.根据引用权利要求2的权利要求4所述的系统(1)，其中所述第三子系统(SEL)被设置用于：对于所述第一轨迹和所述第二轨迹中每一个，将由所述第一子系统(PAC)分配的安全值与由所述第二子系统(SAC)分配的安全值进行比较。
6.根据权利要求5所述的系统(1)，其中所述第三子系统(SEL)被设置用于：
为了进一步处理的目的，将如下第一轨迹或第二轨迹评估为有效轨迹：对于该第一轨迹或第二轨迹，由所述第一子系统(PAC)分配的相应的安全值与由所述第二子系统(SAC)分配的相应的安全值相差小于预定的允许差。
7.根据权利要求6所述的系统(1)，其中所述第三子系统(SEL)被设置用于：根据被评估为有效的轨迹所分配的安全值，从评估为有效的所述轨迹中选择要输出给所述驾驶员辅助系统的所述控制系统(TFR)的轨迹。
8.根据前述权利要求2至7中任一项所述的系统(1)，其中所述第一子系统(PAC)和所述第二子系统(SAC)分别被设置用于：根据时间参数来确定相应的所述安全值，所述时间参数表示：在行驶相应的所述轨迹时会剩余多少时间，以便执行用于避免与车辆环境中的物体(4)发生限定的潜在的严重损坏的碰撞的措施。
9.根据前述权利要求2至8中任一项所述的系统(1)，其中所述第一子系统(PAC)和所述第二子系统(SAC)分别被设置用于：根据所述车辆(3)的速度、在所述车辆(3)前方行驶的车辆(4)的速度和所述车辆(3)与在所述车辆(3)前方行驶的车辆(4)之间的间距，确定相应的所述安全值。
10.一种用于运行车辆(3)的驾驶员辅助系统的方法(2)，包括以下步骤：
-借助于第一子系统(PAC)，生成(21)第一环境模型；
-借助于所述第一子系统(PAC)，根据所述第一环境模型规划(22)所述车辆(3)的一个或多个第一轨迹；
-借助于第二子系统(SAC)，生成(23)第二环境模型；
-借助于所述第二子系统(SAC)，根据所述第二环境模型规划(24)所述车辆(3)的一个或多个第二轨迹；
-借助于所述第一子系统(PAC)，执行(25)对所述一个或多个第一轨迹和所述一个或多个第二轨迹的安全评估；和
-借助于所述第二子系统(SAC)，执行(26)对所述一个或多个第一轨迹和所述一个或多个第二轨迹的安全评估。
11.一种软件，所述软件具有程序代码，当所述软件在一个或多个软件控制的计算设备上运行时，所述程序代码用于执行根据权利要求10所述的方法。
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