CN117657148A - 对最短时间路径上的高加速度和速度的驾驶员辅助 - Google Patents

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Abstract

本公开提供“对最短时间路径上的高加速度和速度的驾驶员辅助”。一种系统具有存储器，所述存储器存储指令，所述指令能够由处理器执行以在最短时间模式下指示至少一个车辆系统(例如，制动系统、推进系统、转向系统、悬架系统)的操作以使车辆从道路的起点行驶到目的地点。系统收集道路的从起点到目的地点的道路数据。基于所述道路数据，系统确定从所述起点到所述目的地点的最短时间路径以及沿着所述最短时间路径的速度。响应于当所述车辆在所述起点处时来自车辆的人类驾驶员的最大加速度输入，系统发起所述最短时间模式并指示至少一个车辆系统的操作以从起点到目的地点遵循所述最短时间路径和沿着所述最短时间路径的速度。

Description

对最短时间路径上的高加速度和速度的驾驶员辅助
技术领域
本公开涉及车辆中的驾驶员辅助系统。
背景技术
车辆可以在没有政府速度限制的道路上行驶，诸如跑道、赛车直线加速道或具有适当道路的私有财产。在此类道路上，人类驾驶员可能寻求减少从起点到目的地点(例如，赛车直线加速道的起点线和终点线)的行驶时间的加速度和/或速度。作为示例，在竞速比赛(例如，直线加速赛)中可能需要从起点到目的地点的最短时间。
发明内容
根据本发明，提供了一种系统，所述系统具有：计算机，所述计算机具有处理器和存储器，所述存储器存储指令，所述指令可由所述处理器执行以：指示车辆的至少一个车辆系统的操作以使所述车辆以最短时间模式从起点行驶到目的地点；收集道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据；基于所述道路数据，确定从所述起点到所述目的地点的最短时间路径和速度以及沿着所述最短时间路径的最优速度；以及响应于当所述车辆在所述起点处时来自人类驾驶员的最大加速度输入，发起所述最短时间模式并在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作以从所述起点到所述目的地点遵循所述最短时间路径和沿着所述最短时间路径的速度。
根据一个实施例，所述存储器存储指令，所述指令可由所述处理器执行以要求所述车辆在所述起点处停止以发起所述最短时间模式。
根据一个实施例，在所述最短时间模式下至少一个车辆系统的操作指令包括向所述至少一个车辆系统提供驾驶员辅助控制命令。
根据一个实施例，对所述至少一个车辆系统的驾驶员输入控制命令超驰对所述至少一个车辆系统的驾驶员辅助控制命令。
根据一个实施例，在所述最短时间模式下至少一个车辆系统的操作指令包括生成对所述人类驾驶员的关于驾驶员输入的提示。
根据一个实施例，所述道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据包括在所述车辆从所述起点到所述目的地点沿所述道路的先前行驶期间由所述车辆收集的车辆收集数据。
根据一个实施例，所述道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据包括来自基于道路的数据地图的数据。
根据一个实施例，所述道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据包括由车辆的车载相机生成的所捕获图像数据。
根据一个实施例，所述道路的从所述起点到所述目的地点的所述道路数据包括来自车载相机、雷达系统和/或激光雷达系统的数据。
根据一个实施例，在所述最短时间模式下至少一个车辆系统的操作指令是基于所述车辆在所述最短时间模式下在所述起点与所述目的地点之间行驶期间来自惯性测量单元传感器的反馈。
根据一个实施例，指示至少一个车辆系统的操作包括指示转向系统、动力传动系统、制动系统和/或悬架系统。
根据本发明，一种方法包括：指示车辆的至少一个车辆系统的操作以使所述车辆以最短时间模式从起点行驶到目的地点；收集道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据；基于所述道路数据，确定从所述起点到所述目的地点的最短时间路径和速度以及沿着所述最短时间路径的最优速度；以及响应于当所述车辆在所述起点处时来自人类驾驶员的最大加速度输入，发起所述最短时间模式并在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作以从所述起点到所述目的地点遵循所述最短时间路径和沿着所述最短时间路径的速度。
在本发明的一个方面，在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作包括向所述至少一个车辆系统提供驾驶员辅助控制命令。
在本发明的一个方面，在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作包括生成对所述人类驾驶员的关于驾驶员输入的提示。
在本发明的一个方面，所述道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据包括来自基于道路的数据地图的数据。
在本发明的一个方面，所述道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据包括由车辆的车载相机生成的所捕获图像数据。
在本发明的一个方面，所述道路的从所述起点到所述目的地点的所述道路数据包括来自车载相机、雷达系统和/或激光雷达系统的数据。
在本发明的一个方面，在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作是基于所述车辆在所述最短时间模式下在所述起点与所述目的地点之间行驶期间来自惯性测量单元传感器的反馈。
在本发明的一个方面，指示至少一个车辆系统的操作包括指示转向系统、动力传动系统、制动系统和/或悬架系统。
附图说明
图1是示例性车辆系统的框图。
图2是示例性车辆场景的图示。
图3是用于车辆系统的示例性过程流程的框图。
图4是更详细地示出图3的过程流程的一部分的示例的框图。
图5是更详细地示出图3的过程流程的一部分的示例的框图。
具体实施方式
参考附图，其中贯穿若干视图，相同的附图标记指示相同的部分，车辆105的系统100包括具有处理器和存储器的计算机110。系统100执行诸如图3的过程流程300中所示的方法的方法。存储器存储指令，所述指令可由处理器执行以在最短时间模式下指示至少一个车辆系统(例如，制动系统、推进系统、转向系统、悬架系统)的操作以使车辆105从道路(其示例是图2中的道路160)的起点150行驶到目的地点155。系统100收集道路160的从起点150到目的地点155的道路数据。基于道路数据，系统100确定从起点150到目的地点155的最短时间路径(在图2中以160示出的示例)和沿着最短时间路径160的速度。响应于当车辆105在起点150处时来自车辆105的人类驾驶员的最大加速度输入，系统100发起最短时间模式并在最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作以从起点150到目的地点155遵循最短时间路径160和沿着最短时间路径160的速度。
基于道路状况和车辆系统的操作来确定最短时间路径160以及沿着最短时间路径160的各点处的速度，以最大化到道路160的扭矩传递，如下面进一步描述的。例如，可以基于车辆系统(例如，制动系统、推进系统、转向系统、悬架系统等)的性能特性和系统以基于车辆系统的操作以及道路状况(诸如路面的状况、道路中的弯道、高度变化、障碍物等)最大化从车辆105的车轮到道路160的扭矩传递的方式进行操作的能力来确定最短时间路径160和速度。当以最短时间模式操作时，提供用于至少一个车辆系统的操作指令(例如，对至少一个车辆系统的驾驶员辅助控制命令和/或对至少一个车辆系统的驾驶员输入的提示)以从起点150到目的地点155遵循最短时间路径160和速度。作为一个示例，最短时间模式可以用于其中期望从起点到目的地点的最低时间的竞速比赛。具体地，最短时间模式可以在车辆在起点150处以高初始加速度以及在起点150与目的地点155之间以高速操作期间辅助人类驾驶员。
图1是示例性系统100的框图。系统100包括车辆105，所述车辆是陆地车辆，诸如汽车、卡车等。车辆105包括计算机110、电子控制单元(ECU)112、车辆传感器115、用于致动各种车辆部件125的致动器120、通信模块130以及车辆网络132。通信模块130允许车辆105经由网络135与服务器145通信。车辆105包括多个车辆系统，所述多个车辆系统包括诸如制动系统、推进系统、转向系统、悬架系统等已知系统以及其他系统，所述其他系统包括但不限于车身控制系统、气候控制系统、照明系统和可以包括仪表板和/或信息娱乐系统的人机界面(HMI)系统。包括制动系统、推进系统、转向系统和悬架系统的车辆系统可以各自包括ECU112、传感器115、致动器120和部件125中的一者或多者。
车辆的推进系统将能量转换为车辆的车轮的旋转以向前和/或向后推进车辆105。推进系统可以包括驱动车辆的车轮的旋转的发动机和/或马达。推进系统的部件125可以包括内燃发动机、为车辆的推进提供动力的电动车辆电池或其组合，并且推进系统的ECU 112和致动器120基于输入(即，驾驶员输入控制命令)来控制推进系统的部件125。电动车辆的示例包括电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)等。在车辆为电动车辆的示例中，电动车辆电池可以是用于车辆电动化的任何合适的类型，例如，锂离子电池、镍-金属氢化物电池、铅酸电池、超级电容器等。
制动系统可以减慢和/或停止车辆105的移动。人类驾驶员可以向制动系统提供输入(即，驾驶员输入控制命令)以使车辆减速。例如，人类驾驶员可以踩下制动踏板以致动制动系统的部件125(例如，制动钳、制动蹄等)和/或使推进系统的马达减速以使车辆减速。制动系统的ECU 112和致动器120可以基于输入来控制制动系统的部件125。
当推进系统推进车辆105时，转向系统可以控制横摆，例如左转和右转，以使车辆行驶的路径转向。转向系统可以例如通过方向盘从人类驾驶员接收输入(即，驾驶员输入控制命令)，并且转动车辆的车轮的转向角以使车辆转向。转向系统的部件125可以是机械的(例如，包括齿条和小齿轮)、电气的(例如，线控转向)或其组合，并且转向系统的ECU 112和致动器120基于输入来控制转向系统的部件125。
悬架系统可以控制由车轮在不平坦的行驶表面上的行进引起的车辆的车轮相对于车辆的车身的向上和向下移动的压缩和回弹、由车辆的转弯产生的侧倾力、由车辆的制动和加速度产生的俯仰力等。悬架系统的部件125可以包括在车辆的车轮与车身之间的主动和/或半主动阻尼器，以电子地控制车轮对不平坦的行驶表面的反应、侧倾力、俯仰力等。推进系统的ECU 112和致动器120基于输入来控制悬架系统的部件125。
计算机110包括处理器和存储器。所述存储器包括一种或多种形式的计算机可读介质，并且存储指令，所述指令可由所述处理器执行，以用于执行包括如本文所公开操作的各种操作。存储器存储可由用于执行示例性过程流程300的过程执行的指令，如下所述。具体地，计算机110接收来自人类驾驶员、一个或多个传感器115和/或一个或多个车辆系统的输入，并且基于此类输入，输出用于以最短时间模式操作的指令。
处理器可使用任何合适的处理器或逻辑装置来实现，诸如复杂指令集计算机(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、x86指令集兼容处理器、实现指令集组合的处理器、多核处理器或任何其他合适的微处理器或中央处理单元(CPU)。处理器还可被实现为专用处理器，诸如控制器、微控制器、嵌入式处理器、芯片多处理器(CMP)、协处理器、图形处理器、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、媒体处理器、输入/输出(I/O)处理器、媒体访问控制(MAC)处理器、无线电基带处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑装置(PLD)等。在一些实现方式中，计算机110可包括多个处理器，所述多个处理器中的每个处理器可根据上述示例中的任一者来实现。
计算机110可以自主、半自主模式或非自主(手动)模式操作车辆105，即，可控制和/或监测车辆105的操作，包括控制和/或监测部件125。出于本公开的目的，自主模式被定义为其中车辆推进、制动和转向中的每一者都由计算机110控制的模式；在半自主模式下，计算机110控制车辆推进、制动和转向中的一者或两者；在非自主模式下，人类操作员控制车辆推进、制动和转向中的每一者。
计算机110可包括编程以操作车辆制动、推进(例如，通过控制内燃发动机、电动马达、混合发动机等中的一者或多者来控制车辆的加速)、转向、气候控制、内部灯和/或外部灯等中的一者或多者，以及确定计算机110(而非人类操作员)是否以及何时控制此类操作。另外，计算机110可被编程为确定人类操作员是否以及何时控制此类操作。
计算机110可例如经由如下文进一步描述的车辆网络132通信地耦合到位于包括在车辆105中的其他装置中的一个或多个处理器。此外，计算机110可经由通信模块130与使用全球定位系统(GPS)的导航系统进行通信。作为示例，计算机110可请求并接收车辆105的位置数据。所述位置数据可为常规格式，例如地理坐标(纬度坐标和经度坐标)。
ECU 112(其还可称为电子控制模块(ECM)或简称为“控制模块”)是监测和/或控制车辆105的各种车辆部件125的计算装置。ECU 112的示例可包括发动机控制模块、变速器控制模块、动力传动系统控制模块、制动控制模块、转向控制模块等。任何给定的ECU 112都可包括处理器和存储器。所述存储器可包括一种或多种形式的计算机可读介质，并且可存储指令，所述指令可由所述处理器执行，以用于执行包括如本文所公开操作的各种操作。任何给定ECU 112的处理器都可使用通用处理器或专用处理器或处理电路来实现，包括上文参考计算机110中所包括的处理器标识的示例中的任一者。
在一些实现方式中，给定ECU 112的处理器可使用微控制器来实现。在一些实现方式中，给定ECU 112的处理器可使用专用电子电路来实现，所述专用电子电路包括针对特定操作而制造的ASIC，例如，用于处理传感器数据和/或传送传感器数据的ASIC。在一些实现方式中，给定ECU 112的处理器可使用FPGA来实现，FPGA是被制造成可由乘员配置的集成电路。通常，在电子设计自动化中使用诸如VHDL(超高速集成电路硬件描述语言)的硬件描述语言来描述诸如FPGA和ASIC的数字和混合信号系统。例如，ASIC是基于制造前提供的VHDL编程而制造的，而FPGA内部的逻辑部件可基于例如存储在电连接到FPGA电路的存储器中的VHDL编程而配置。在一些示例中，通用处理器、ASIC和/或FPGA电路的组合可包括在给定ECU112中。
车辆网络132是可在车辆105中的各种装置之间交换消息所经由的网络。计算机110一般可被编程为经由车辆网络132向和/或从车辆105中的其他装置(例如，ECU 112、传感器115、致动器120、部件125、通信模块130、人机界面(HMI)等中的任一者或全部)发送和/或接收消息。另外地或替代地，可以通过车辆网络132在车辆105中的各种这样的其他装置之间交换消息。在计算机110实际上包括多个装置的情况下，车辆网络132可用于在本公开中表示为计算机110的装置之间的通信。此外，如以下所提及，各种控制器和/或车辆传感器115可向计算机110提供数据。
在一些实现方式中，车辆网络132可以是在其中通过车辆通信总线传达消息的网络。例如，车辆网络可包括其中经由CAN总线传达消息的控制器局域网(CAN)，或者其中经由LIN总线传达消息的局域互连网(LIN)。
在一些实现方式中，车辆网络132可包括其中使用其他有线通信技术和/或无线通信技术(例如，以太网、WiFi、蓝牙等)传达消息的网络。在一些实现方式中，可用于通过车辆网络132进行通信的协议的其他示例包括但不限于面向媒体的系统传输(MOST)、时间触发协议(TTP)和FlexRay。
在一些实现方式中，车辆网络132可以表示支持车辆105中的装置之间的通信的可能是不同类型的多个网络的组合。例如，车辆网络132可包括：CAN，其中车辆105中的一些装置经由CAN总线进行通信；以及有线或无线局域网，其中车辆105中的一些装置根据以太网或Wi-Fi通信协议进行通信。
车辆105包括可以支持车辆控制辅助或ADAS功能(为简洁起见称为ADAS功能)的多个传感器115。例如，传感器115可以包括但不限于一个或多个车轮转速传感器、GPS传感器、车辆的车载相机(诸如面向驾驶员的相机、后座相机、前向相机、侧向相机、后向相机)、超声波泊车辅助传感器、短程雷达、中程雷达、激光雷达、光传感器、雨水传感器、加速度计等。传感器115可以支持基于来自基于道路的数据的数据的功能，例如电子地平线功能，所述功能使用相机来检测车道线和道路曲率，有时结合详细的映射数据。传感器115还可以支持使用用以检测车道线的一个或多个相机和转向位置传感器的车道保持辅助(LCA)功能，或者支持使用用以检测车道线的一个或多个相机、转向位置传感器和驾驶员监测系统相机(DMSC)的驾驶辅助功能。传感器115还可以支持自适应巡航控制(ACC)功能，所述ACC功能使用车轮转速传感器/GPS和/或相机/中程雷达/激光雷达来支持自动跟随距离功能。传感器115还可以支持智能自适应巡航控制(iACC)功能，所述iACC功能使用车轮转速传感器/GPS、相机和/或雷达/激光雷达来支持基于检测到的速度限制和道路曲率来改变车辆速度的巡航控制功能。传感器115可以支持使用转向传感器、相机和/或超声波传感器的泊车辅助功能。传感器115还可以包括在车身控制模块(BCM)控制下的那些传感器，诸如加速度计、测量车辆的侧倾和/或俯仰的惯性测量单元传感器。
致动器120经由可以根据如已知的适当控制信号来致动各种车辆系统的电路、芯片、马达或其他电子和/或机械部件来实施。致动器120可用于控制部件125，包括车辆105的制动、加速和转向。
在本公开的背景中，车辆部件125是适于执行机械或机电功能或操作(诸如使车辆105移动、使车辆105减速或停止、使车辆105转向等)的一个或多个硬件部件。部件125的非限制性示例包括推进部件(其包括例如内燃发动机和/或电动马达等)、变速器部件、转向部件(例如，其可包括方向盘、转向齿条等中的一者或多者)、制动部件(如以下所描述)、泊车辅助部件、自适应巡航控制部件、自适应转向部件、可移动座椅等。
此外，计算机110可被配置用于经由通信模块130与车辆105外部的装置通信，例如，通过车辆对车辆(V2V)或车辆对基础设施(V2I)无线通信与另一车辆、远程服务器145(通常经由网络135)通信(V2V和V2I可统称为V2X)。通信模块130可包括计算机110可借以通信的一个或多个机制，包括无线(例如，蜂窝、无线、卫星、微波和射频)通信机制的任何期望组合以及任何期望网络拓扑(或者当利用多个通信机制时的多个拓扑)。经由通信模块130提供的示例性通信包括提供数据通信服务的蜂窝、IEEE 802.11、专用短程通信(DSRC)和/或包括互联网的广域网(WAN)。
网络135可以是各种有线或无线通信机制中的一者或多者，包括有线(例如，电缆和光纤)和/或无线(例如，蜂窝、无线、卫星、微波和射频)通信机制的任何期望的组合以及任何期望的网络拓扑(或当利用多个通信机制时的多个拓扑)。示例性通信网络包括提供数据通信服务的无线通信网络(例如，使用蓝牙、蓝牙低功耗(BLE)、IEEE 802.11、车辆对车辆(V2V)以及蜂窝式V2V(CV2V)、蜂窝式V2I或V2X(CV2X)等)、局域网(LAN)和/或包括互联网的广域网(WAN)。
计算机110可基本上连续地、周期性地和/或当由服务器145指示时等从传感器115接收并分析数据。此外，对象分类或标识技术可用于在例如计算机110中基于激光雷达传感器115、相机传感器115等的数据，来标识对象的类型(例如，车辆、人、岩石、坑洞、自行车、摩托车等)以及对象的物理特征。
服务器145包括计算机235和通信模块240。计算机235包括处理器和存储器。所述存储器包括一种或多种形式的计算机可读介质，并且存储指令，所述指令可由计算机235执行，以用于执行包括如本文所公开操作的各种操作。通信模块240可包括用于有线和/或无线通信(例如，使用合适协议的射频通信)的常规机制，所述常规机制允许计算机235经由例如无线和/或有线通信网络/链路与其他装置(诸如车辆105)通信。
车辆105可包括电能源(诸如电池)和可由电能源供电以生成用于车辆105的推进的电动马达。车辆105还可包括也可为车辆105生成推进的内燃发动机。当车辆105在道路160上行驶时，可基于与车辆105的推进相关联的动力需求来控制发动机的功率状态。
基于道路的数据(例如，电子地平线数据)是如已知从以下各项的组合获得的数据的集合：来自车辆105的传感器115的数据；一个或多个数据提供者/服务；和/或指示车辆105的当前位置或地点并且然后预测车辆105相对于道路160的即将到来的部分的未来轨迹的所存储的地图数据(例如，包括道路几何形状、拓扑和属性(例如，车道、速度限制等))。
在一些实现方式中，车辆105可标识对应于道路曲率的变化的预期状况变化。例如，当车辆105在道路160的笔直部分上行驶时，车辆105可确定其正在接近道路160的弯曲部分。在一些实现方式中，车辆105可基于例如电子地平线数据的基于道路的数据来标识对应于道路曲率的变化的预期状况变化。
在一些实现方式中，车辆105可结合控制发动机功率状态转变来考虑关于道路坡度/倾斜度的信息。在一些实现方式中，车辆105可从由一个或多个数据提供者/服务提供的基于道路的数据(例如电子地平线数据)获得关于道路坡度/倾斜度的信息。在一些实现方式中，当车辆105在给定道路(例如，道路160)上行驶时，所述车辆可例如基于诸如电子地平线数据的基于道路的数据来确定道路坡度是否将在沿着道路的即将到来的点处改变，并且如果是，则可考虑此类改变。例如，车辆105可基于确定道路坡度将在即将到来的点处从水平坡度改变为向下坡度和/或基于最短时间路径160和速度来禁止所计划的发动机上拉或发起发动机下拉(和/或减速断油)。
影响与车辆105在最短时间路径160上的推进相关联的动力需求的因素可包括路线/地面度量，诸如道路坡度、道路曲率、路面摩擦力(mu)、滚动阻力和道路环境状况(例如，雨、冰或雪的存在)。影响与车辆105的推进相关联的动力需求的因素还可包括与车辆载荷/配置有关的因素，诸如车辆重量、轮胎类型、有效载荷、拖车的拖挂和空气动力阻力(包括逆风或顺风(如果存在)的影响)。当车辆105在道路301上行驶时，对推进动力的需求也可能受到所述车辆的操纵(诸如最短时间路径160上的车道变换和加速/减速到目标速度)的影响。
图3是过程流程300的框图，其可以表示在系统100的各种实现方式中执行的操作。过程流程300是由系统100的实现方式执行的示例性方法。过程流程300包括车辆105在最短时间模式下的操作，以指示车辆105在最短时间内从起点150行驶到目的地点155。作为示例，车辆105的人类驾驶员可以启用最短时间模式，并且车辆105的人类驾驶员可以在跑道、赛车直线加速道或具有适当道路的私有财产上以最短时间模式操作车辆105。当以最短时间模式操作时，提供指令(例如，要由人类驾驶员手动执行的指令和/或要由车辆105自动执行的指令)以使车辆105在最短时间内从起点150行驶到目的地点155。作为示例，在竞速比赛(例如，直线加速赛)中可能期望从起点150到目的地点155的最短时间。在此类示例中，起点150是起点线，并且目的地点155是赛道的终点线。最短时间模式可以被人类驾驶员识别为“直线加速模式”。
在框305中，过程流程包括启用最短时间模式。人类驾驶员可以手动地启用最短时间模式。例如，人类驾驶员可以将对最短时间模式的选择输入到车辆105的界面，例如选择器开关、人机界面等。
在可以在框405中启用最短时间模式之后，来自人类驾驶员的另一输入可以是在最短时间模式下发起操作的先决条件。例如，在过程流程300中所示的示例中，在框305中启用最短时间模式之后，最大加速度输入(参见框325)触发发起车辆105在最短时间模式下的操作。车辆105可以保持在最短时间模式并以所述最短时间模式操作，直到车辆105到达目的地点155为止。最短时间模式的启用和/或操作可能会被人类驾驶员过早地终止。作为示例，人类驾驶员可以通过经由车辆105的界面(例如，选择器开关、人机界面等)输入终止最短时间模式的选择来终止最短时间模式。作为另一个示例，系统100可以根据基于驾驶员输入控制命令的车辆操作的预定参数(例如，从人类驾驶员输入到制动系统的制动频率和/或幅度、推进系统和/或制动系统的使车辆的移动低于速度阈值的操作、车辆位置相对于最短时间路径160的偏差超过阈值等)来自动终止最短时间模式的启用和/或操作。
在框310中，过程流程300包括收集起点与目的地点之间的道路数据。道路数据可以包括道路160的弯道、道路160的高度变化、路面状况及其变化(包括道路160上的水，诸如雨、雪、冰、霜等；道路材料，诸如铺砌、沥青、砾石、泥土、沙子等；以及可能影响牵引的其他状况)、天气状况(包括降水、雾、太阳等)以及道路160上的障碍物(诸如坑洼、松散的砾石等)。道路数据可以例如利用GPS在空间上协调，使得系统100知道车辆105的相对位置和检测到的道路数据。
道路数据可以在车辆105以最短时间模式从起点150行驶到目的地点155之前和/或期间由车辆105收集和/或可以由系统100从外部源接收(例如，通过车辆对车辆通信和/或车辆对基础设施通信接收的聚合数据)。
图4是过程流程400的框图，其可以表示在系统的各种实现方式中执行以执行图3的框310的操作。过程流程400是由系统100的实现方式执行的示例性方法。
参考框405，过程流程400包括起点150和/或目的地点155的输入作为道路数据。作为示例，起点150和/或目的地点155可以由人类驾驶员手动输入。例如，人类驾驶员可以选择地图位置、地图坐标、保存在地图中的地标等。人类驾驶员的这种选择可以通过例如包括触摸屏的人机界面输入到系统100。系统100可以基于起点150的输入自动选择或建议目的地点155，或者可以基于目的地点155的输入自动选择或建议起点150。
参考框410，过程流程400包括在车辆105以最短时间模式操作之前在车辆105从起点150到目的地点155的实践运行期间收集道路数据。换句话说，人类驾驶员手动地操作车辆系统以从起点行驶到目的地点。在从起点到目的地点的该行驶期间，车辆105(例如，传感器115)收集道路数据。可以通过车辆105从起点150到目的地点155的激进性或半激进性操作来改善关于这种实践运行的道路数据的收集。在手动操作车辆105从起点150到目的地点155之后，人类驾驶员然后将车辆105返回到起点150，以便在从起点150到目的地点155的最短时间模式下操作。
在框410中，可以由车辆105的传感器115收集道路数据。作为示例，车辆105的传感器115可以生成指示路面的方向和/或高度变化、路面上的障碍物和/或路面的其他状况的图像数据。作为另一个示例，车辆的传感器115可以检测车辆105的可接地扭矩，即，扭矩减去路面上的滑移。该数据可以用于计算在起点150与目的地点155之间的位置处路面的摩擦系数，所述摩擦系数可以用于确定车辆105在最短时间路径160上的位置处应行驶的速度。作为另一个示例，传感器115可以检测车辆105在起点150与目的地点155之间的位置处的俯仰和/或侧倾，例如诸如惯性测量单元传感器的传感器115。作为另一个示例，传感器115可以基于来自车载相机、自动远光灯传感器等的图像来检测天气，例如降水、能见度等。
参考框415，过程流程500包括以基于道路的数据(例如，电子地平线数据)的形式收集道路数据。基于道路的数据(例如，电子地平线数据)由车辆115收集为以下各项的组合：来自车辆105的传感器115的数据；一个或多个数据提供者/服务；和/或指示车辆105的当前位置或地点的所存储的地图数据。通过使用该基于道路的数据(例如，电子地平线数据)，框415包括相对于道路状况的即将到来的部分预测车辆105的未来轨迹。
参考框420，过程流程400包括收集从其他车辆收集并通过车辆对车辆通信和/或车辆对基础设施通信传输到车辆105的聚合众包数据。作为示例，众包数据可以是已知类型，包括来自Mobileye的商业上已知的道路经验管理(REM)。具体地，众包数据可以是来自Mobileye路书(Roadbook)的数据。在过程流程400收集聚合众包数据的示例中，道路数据可以由已经行驶了从起点到目的地点的路径或路径的一部分的其他车辆收集。其他车辆可以利用与车辆105的传感器115类似或相同的传感器来收集数据。
在框315中，过程流程300包括确定最短时间路径160和速度。最短时间路径160和速度是车辆105在从起点150到目的地点155的线上的位置和车辆105在那些位置处的速度的组合，以最小化从起点150到目的地点155的行驶时间。具体地，最短时间路径160是从起点150连续延伸到目的地点155的直线和/或弯曲的线。对应速度是车辆105应在最短时间路径160上的任何给定点处行驶以实现最小化从起点150到目的地点155的行驶时间的计算速度。基于道路状况和车辆系统的操作来确定最短时间路径160以及沿着最短时间路径160的各点处的速度，以最大化到道路的扭矩传递，如下面进一步描述的。例如，基于车辆系统(例如，制动系统、推进系统、转向系统、悬架系统等)的性能特性和系统以基于车辆系统的操作以及道路状况(诸如路面的状况、道路中的弯道、高度变化、障碍物等)最大化从车辆105的车轮到道路的扭矩传递的方式进行操作的能力来计算最短时间路径160和速度。如上所述，最短时间路径160可以用于其中期望从起点150到目的地点155的最低时间的竞速比赛。
最短时间路径160和速度的确定是基于在从起点150发起最短时间模式的操作之前收集的道路数据。系统100可以基于来自从传感器115收集的数据的车辆性能反馈和/或基于车辆105与最短时间路径160和/或速度的偏差而基于在起点150与目的地点155之间的最短时间模式的操作期间收集的数据来重新计算最短时间路径160和速度。在从起点150开始的最短时间模式操作之前的最短时间路径160和速度的确定以及在起点150与目的地点155之间的最短时间路径160的潜在重新计算可以使用以下项中的一者或组合来计算：算法、计算和查找表。最短时间路径160和速度可以是位置的无限集和起点150与目的地点155之间的对应速度的计算的乘积，或者可以是位置的离散集和起点150与目的地点155之间的对应速度。
参考框320，过程流程300可以包括在发起最短时间模式的操作之前车辆105在起点150处停止的要求。作为另一个示例，在要求在起点150处停滞的替代方案中，过程流程300可以包括基于车辆105在起点150处的位置(即，在停滞时或在车辆105移动越过起点150时)来发起最短时间模式的操作。
在框405中启用最短时间模式之后，过程流程300可能需要来自人类驾驶员的输入作为在最短时间模式下发起操作的先决条件。例如，参考框325，最大加速度输入可以触发车辆105进入最短时间模式的发起和车辆105以最短时间模式操作。最大加速度输入可以包括例如完全踩下车辆的加速踏板。另外，作为示例，最大加速度输入还可以包括在保持完全踩下加速踏板的同时踩下制动踏板和完全释放制动踏板。在最大加速度输入的替代方案中，作为在最短时间模式下发起车辆操作的先决条件的来自人类驾驶员的输入的另一个示例可以是人类驾驶员对人机界面(诸如操纵杆、按钮等)的输入。用于发起车辆在最短时间模式下的操作的最大加速度输入或其他输入可以在起点150处以高加速度和在起点150与目的地点155之间以高速操作车辆105。如下面进一步描述的，系统100提供用于使车辆105在起点150与目的地点155之间以该高加速度和高速操作以遵循最短时间路径的指令。
参考框330，过程流程300包括确定在发起最短时间模式之后车辆是否在最短时间路径160上并且在起点与目的地点之间是否处于对应速度。对车辆105在最短时间路径160上以及处于对应速度的确定可以基于来自车辆传感器115的数据。例如，对车辆105是否在最短时间路径160上的确定可以基于GPS位置(例如，由车辆105的GPS单元收集)、来自车载相机的图像数据、其组合等。类似地，对车辆105是否处于与最短时间路径160上的位置相对应的速度的确定可以基于GPS位置、来自车载相机的图像数据、其组合等。
参考框335，过程流程300包括在最短时间模式下，指示至少一个车辆系统的操作以使车辆105从起点150行驶到目的地点155。在沿目的地点155的方向离开起点150之后，提供用于车辆105的操作的指令，直到车辆105到达目的地点155或直到最短时间模式终止。如下面进一步描述的，用于车辆105的操作的指令可以包括向车辆105的人类驾驶员提供输入，使得人类驾驶员可以手动地调整至少一个车辆系统的操作，和/或用于车辆105的操作的指令可以包括对至少一个车辆系统的操作指令，以用于自动调整至少一个车辆系统的操作。
指示至少一个车辆系统的操作以使车辆105从起点150行驶到目的地点155是至少部分地基于来自车辆105的传感器115的数据。具体地，系统100将车辆105的测量到的位置和速度与所计算的最短时间路径160和速度进行比较。框435包括指示车辆105的至少一个车辆系统和/或人类驾驶员进行车辆105的以下操作。如果车辆105在最短时间路径160上并且处于对应速度，则框335包括指示至少一个车辆系统进行操作以维持对最短时间路径160和速度的遵守和/或包括向人类驾驶员提供操作指令以维持对最短时间路径160和速度的遵守。如果车辆105的位置和/或速度偏离所计算的最短时间路径160和/或对应速度，则框335包括指示至少一个车辆系统进行操作以遵循最短时间路径160上的位置和/或对应速度。
框335中的至少一个车辆系统的操作指令可以包括要由人类驾驶员手动执行的对人类驾驶员的指令和/或要由车辆105自动执行的对车辆系统的指令。
例如，框335可以包括向人类驾驶员提供指令以操作车辆系统中的至少一个。至少一个车辆系统在最短时间模式和速度下的操作指令包括生成对车辆系统中的至少一个的驾驶员输入的一个或多个提示。例如，对人类驾驶员的指令可以包括视觉、听觉和/或触觉指令。作为示例，指令可以作为在抬头显示器上呈现给驾驶员的视觉指示符(即，文本、形状等)提供给人类驾驶员。作为另一个示例，指令可以作为通过车辆105中的扬声器呈现的口头指令提供给人类驾驶员。
作为用于人类驾驶员手动执行的对人类驾驶员的指令的补充或替代，系统100可以向至少一个车辆系统提供驾驶员辅助控制命令。驾驶员辅助控制命令自动辅助驾驶员操作车辆105，并且具体地根据过程流程300辅助驾驶员操作车辆105。对车辆系统的驾驶员辅助控制命令在没有来自人类驾驶员的输入的情况下并根据过程流程300自动地控制该车辆系统。例如，系统100可以向转向系统的ECU 112和/或致动器120提供驾驶员辅助控制命令以控制转向系统的部件125以使车辆105转向，向推进系统的ECU 112和/或致动器120提供驾驶员辅助控制命令以控制推进系统的部件125以增大或减小推进，向制动系统的ECU 112和/或致动器120提供驾驶员辅助控制命令以控制制动系统的部件125以进行制动，和/或向悬架系统的ECU 112和/或致动器120提供驾驶员辅助控制命令以控制悬架系统的部件125以主动地或半主动地控制悬架系统的阻尼特性。
在框335包括向车辆系统中的一个或多个提供驾驶员辅助控制命令的情况下，人类驾驶员对所述车辆系统的手动输入可以超驰驾驶员辅助控制命令。具体地，存储器存储可由处理器执行的检测对至少一个车辆系统的驾驶员输入控制命令的指令。如上所述，驾驶员输入控制命令是由人类驾驶员提供给车辆系统以手动地操作车辆系统的命令。驾驶员输入控制命令的示例包括对推进系统、制动系统、转向系统等的人类输入。在人类驾驶员向车辆系统提供驾驶员输入控制命令的情况下，驾驶员输入控制命令可以超驰来自系统100的对该车辆系统的驾驶员辅助控制命令。换句话说，在人类驾驶员向车辆系统提供驾驶员输入控制命令的情况下，可以根据由人类驾驶员提供给该车辆系统的驾驶员输入控制命令来控制该车辆系统的操作。在此类示例中，如果人类驾驶员停止向该车辆系统提供驾驶员输入控制命令，则可以恢复该系统根据驾驶员辅助控制的操作。在一些示例中，在驾驶员输入控制命令超过预定阈值极限的情况下，可以终止最短时间模式，如上所述。具体地，预定阈值极限可以基于车辆操作的预定参数，例如，从人类驾驶员输入到制动系统的制动频率和/或幅度、推进系统和/或制动系统的使车辆的移动低于速度阈值的操作、车辆位置相对于最短时间路径160的偏差超过阈值等。
图5是过程流程500的框图，其可以表示在系统的各种实现方式中执行以执行图3的框335的操作。过程流程500是由系统100的实现方式执行的示例性方法。
参考框505，过程流程500包括指示转向系统的操作以维持和/或遵循最短时间路径160和速度。例如，框505可以包括向人类驾驶员提供提示(例如，视觉、听觉、触觉)，从而指示人类驾驶员操作转向系统以维持和/或遵循最短时间路径160和速度。对人类驾驶员的提示可以指示人类驾驶员何时旋转方向盘以及方向盘的转向角度。作为对人类驾驶员的提示的补充或替代，框505可以包括向转向系统提供驾驶员辅助控制命令以使车辆105自动转向。
参考框510，过程流程500包括指示推进系统的操作以维持和/或遵循最短时间路径160和速度。例如，框510可以包括向人类驾驶员提供提示(例如，视觉、听觉、触觉)，从而指示人类驾驶员操作推进系统以维持和/或遵循最短时间路径160和速度。对人类驾驶员的提示可以指示人类驾驶员何时踩下加速踏板或释放加速踏板的踩下以及加速踏板的踩下位置。作为对人类驾驶员的提示的补充或替代，框510可以包括向推进系统提供驾驶员辅助控制命令以自动增大或减小提供给车辆105的车轮的动力。
参考框515，过程流程500包括指示制动系统的操作以维持和/或遵循最短时间路径160和速度。例如，框515可以包括向人类驾驶员提供提示(例如，视觉、听觉、触觉)，从而指示人类驾驶员操作制动系统以维持和/或遵循最短时间路径160和速度。对人类驾驶员的提示可以指示人类驾驶员何时踩下制动踏板或释放制动踏板的踩下以及制动踏板的踩下位置。作为对人类驾驶员的提示的补充或替代，框515可以包括向推进系统提供驾驶员辅助控制命令以自动控制车辆的制动操作(制动钳、制动蹄等的移动)。
参考框520，过程流程500包括指示悬架系统的操作以维持和/或遵循最短时间路径160和速度。例如，框520可以包括向悬架系统提供驾驶员辅助控制命令以自动地控制悬架系统的主动和/或半主动阻尼器的操作。
参考框340，过程流程300继续监测车辆相对于最短时间路径160和速度的位置和速度，直到车辆到达目的地点为止。作为另一个示例，如上所述，人类驾驶员可以手动终止最短时间模式并且/或者系统100可以响应于与最短时间路径160和/或速度的偏差(例如，基于对所述车辆系统中的一个或多个的超过预定阈值极限的驾驶员输入控制命令，如上所述)而终止最短时间模式。
本文中“响应于”、“基于”和“在确定……时”的使用指示因果关系，而不仅仅是时间关系。关于本文描述的介质、过程、系统、方法等，尽管步骤已经被描述为根据某个有序的顺序发生，但除非另有说明或从上下文中清楚，否则这些步骤可以用不同于本文描述的顺序的顺序来执行。在不脱离本公开的本质的情况下，可以同时执行某些步骤，可以添加其他中间步骤，或者可以省略本文描述的一些步骤。
已经以说明性方式描述了本公开，并且应理解，已经使用的术语意在是描述性的词语的性质，而不是限制性的。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以不同于具体描述的其他方式来实践。

Claims (15)

1.一种系统，其包括：
计算机，所述计算机具有处理器和存储器，所述存储器存储指令，所述指令能够由所述处理器执行以：
指示车辆的至少一个车辆系统的操作以使所述车辆以最短时间模式从起点行驶到目的地点；
收集道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据；
基于所述道路数据，确定从所述起点到所述目的地点的最短时间路径和速度以及沿着所述最短时间路径的最优速度；以及
响应于当所述车辆在所述起点处时来自人类驾驶员的最大加速度输入，发起所述最短时间模式并在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作以从所述起点到所述目的地点遵循所述最短时间路径和沿着所述最短时间路径的速度。
2.如权利要求1所述的系统，所述存储器存储指令，所述指令能够由所述处理器执行以要求所述车辆在所述起点处停止以发起所述最短时间模式。
3.如权利要求1所述的系统，其中在所述最短时间模式下至少一个车辆系统的操作指令包括向所述至少一个车辆系统提供驾驶员辅助控制命令。
4.如权利要求3所述的系统，其中对所述至少一个车辆系统的驾驶员输入控制命令超驰对所述至少一个车辆系统的驾驶员辅助控制命令。
5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中在所述最短时间模式下至少一个车辆系统的所述操作指令包括生成对所述人类驾驶员的关于驾驶员输入的提示。
6.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据包括在所述车辆从所述起点到所述目的地点沿所述道路的先前行驶期间由所述车辆收集的车辆收集数据。
7.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据包括来自基于道路的数据地图的数据。
8.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述道路的从所述起点到所述目的地点的所述道路数据包括来自车载相机、雷达系统和/或激光雷达系统的数据。
9.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中在所述最短时间模式下至少一个车辆系统的所述操作指令是基于所述车辆在所述最短时间模式下在所述起点与所述目的地点之间行驶期间来自惯性测量单元传感器的反馈。
10.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中指示至少一个车辆系统的操作包括指示转向系统、动力传动系统、制动系统和/或悬架系统。
11.一种方法，其包括：
指示车辆的至少一个车辆系统的操作以使所述车辆以最短时间模式从起点行驶到目的地点；
收集道路的从所述起点到所述目的地点的道路数据；
基于所述道路数据，确定从所述起点到所述目的地点的最短时间路径和速度以及沿着所述最短时间路径的最优速度；以及
响应于当所述车辆在所述起点处时来自人类驾驶员的最大加速度输入，发起所述最短时间模式并在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作以从所述起点到所述目的地点遵循所述最短时间路径和沿着所述最短时间路径的速度。
12.如权利要求11所述的方法，其中在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作包括向所述至少一个车辆系统提供驾驶员辅助控制命令。
13.如权利要求11所述的方法，其中在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作包括生成对所述人类驾驶员的关于驾驶员输入的提示。
14.如权利要求11所述的方法，其中指示至少一个车辆系统的操作包括指示转向系统、动力传动系统、制动系统和/或悬架系统。
15.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其中在所述最短时间模式下指示至少一个车辆系统的操作是基于所述车辆在所述最短时间模式下在所述起点与所述目的地点之间行驶期间来自惯性测量单元传感器的反馈。
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