DE102017101461A1

DE102017101461A1 - Fahrzeugbetriebszustände

Info

Publication number: DE102017101461A1
Application number: DE102017101461.6A
Authority: DE
Inventors: Scott J. Lauffer; John P. Joyce
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2017-08-10
Also published as: CN107042828A; CN107042828B; GB2548960A; US10037031B2; US20170227959A1; GB201701742D0; MX2017001704A; RU2017102938A

Abstract

Für jeden von mehreren Betriebszuständen eines Fahrzeugs werden ein oberer und ein unterer Grenzwert eines oder mehrerer Parameter festgelegt. Einer der mehreren Zustände zum Betreiben des Fahrzeugs wird mindestens teilweise auf der Basis der Parameter, von Daten, die einen menschlichen Bediener beschreiben, und von Daten, die eine Umgebung um das Fahrzeug herum beschreiben, identifiziert. Ein Fahrzeugsubsystem wird gemäß einem dem aktuellen Betriebszustand entsprechenden Betriebsmodus betätigt.

Description

HINTERGRUND
Ein Fahrzeug kann autonom oder halbautonom betrieben werden, das heißt ohne Eingabe eines menschlichen Bedieners zum Steuern einiger oder aller Fahrvorgänge, zum Beispiel das teilweise oder vollständige Lenken, Antreiben (zum Beispiel Drosselklappe) und Bremsen. Der autonome oder halbautonome Betrieb ist möglicherweise nicht für alle Fahrsituationen geeignet und/oder gewünscht. Der menschliche Bediener kann eine Eingabe bereitstellen, um das Fahrzeug in die vollständige oder teilweise manuelle Steuerung zu schalten. Jedoch kann der menschliche Bediener abgelenkt oder schläfrig sein oder werden, wodurch die manuelle Steuerung des Fahrzeugs potenziell beeinträchtigt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm für ein Beispielsystem zum Steuern von Fahrzeugbetriebszuständen.
2 ist ein Diagramm eines Beispielfahrzeugs in einem manuellen Betriebszustand.
3 ist ein Diagramm des Beispielfahrzeugs in einem geteilten Betriebszustand.
4 ist ein Diagramm des Beispielfahrzeugs in einem begrenzt geteilten Betriebszustand.
5 ist ein Diagramm des Beispielfahrzeugs in einem vollständig autonomen Zustand.
6 ist ein Diagramm eines weiteren Beispielfahrzeugs mit gezielt gesteuerten Subsystemen.
7 veranschaulicht einen Prozess zum Auswählen eines Fahrzeugbetriebszustands.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf 1 kann ein System 100 eines Fahrzeugs 101 mehrere mögliche Betriebsmodi des Fahrzeugs 101 umfassen, beispielsweise verschiedene Stufen der Steuerung für ein oder mehrere Subsysteme des Fahrzeugs 101. Beispielsweise umfasst eine mögliche Implementierung vier Fahrzeugbetriebsmodi: vollständig manuell, geteilter Betrieb, begrenzt geteilter Betrieb und vollständig autonom. Die Fahrzeugbetriebsmodi können gemäß entsprechenden Betriebszuständen des Fahrzeugs 101 ausgewählt werden. Der Computer 105 eines Fahrzeugs 101 kann programmiert sein, um verschiedene Fahrzeugsubsysteme zu betreiben, das heißt als virtueller Bediener eines oder mehrerer Subsysteme 107 des Fahrzeugs 101 und/oder um auf der Basis eines oder mehrerer der vier Fahrzeugbetriebsmodi Grenzwerte für den menschlichen Bediener zum Betrieb der Subsysteme festzulegen. Ein aktueller Betriebszustand, der verwendet wird, um einen aktuellen Betriebsmodus auszuwählen, kann beispielsweise von Umgebungsdaten, biometrischen Daten des menschlichen Bedieners usw. bestimmt werden.
1 veranschaulicht ein Beispielsystem 100 zum Bestimmen eines oder mehrerer Betriebszustände des Fahrzeugs 101 und zum Betreiben des Fahrzeugs 101 gemäß einem ausgewählten Zustand. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 ist programmiert, um von einem oder mehreren Datensammlern 110, beispielsweise Sensoren des Fahrzeugs 101, gesammelte Daten 115 bezüglich verschiedener auf das Fahrzeug 101 bezogener Metriken zu empfangen. Beispielsweise können die Metriken eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101, eine Beschleunigung und/oder Verlangsamung des Fahrzeugs 101, auf den Pfad oder die Lenkung usw. des Fahrzeugs 101 bezogene Daten, einschließlich lateraler Beschleunigung, Krümmung der Straße, auf einen Bediener des Fahrzeugs 101 bezogener biometrischer Daten, beispielsweise Herzfrequenz, Atmung, Pupillenerweiterung, Körpertemperatur, Bewusstseinszustand usw., umfassen. Weitere Beispiele solcher Metriken können Messungen von Systemen und Komponenten des Fahrzeugs 101 (beispielsweise ein Lenkungssystem, ein Antriebsstrangsystem, ein Bremssystem, interne Erfassung, externe Erfassung usw.) umfassen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann programmiert sein, um Daten 115 vom Fahrzeug 101, in das sie installiert ist und das mitunter als „Hostfahrzeug“ bezeichnet wird, zu sammeln, und/oder kann programmiert sein, um Daten 115, beispielsweise über DSRC-Kommunikation, über ein zweites und/oder von einem zweiten Fahrzeug, das heißt einem anderen Fahrzeug als das Fahrzeug 101, beispielsweise einem „Zielfahrzeug“, zu sammeln.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 ist allgemein für die Kommunikation auf einem Controller Area Network(CAN)-Bus oder Ähnlichem programmiert. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann auch eine Verbindung zu einem Bord-Diagnosestecker (OBD-II – Onboard Diagnostics) haben. Über den CAN-Bus, OBD-II und/oder andere drahtgebundene oder drahtlose Mechanismen kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 Nachrichten an verschiedene Vorrichtungen in einem Fahrzeug senden und/oder Nachrichten von den verschiedenen Vorrichtungen empfangen, beispielsweise Steuerungen, Aktuatoren, Sensoren usw., einschließlich Datensammler 110. Alternativ dazu oder zusätzlich kann in Fällen, in denen die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 tatsächlich mehrere Vorrichtungen umfasst, der CAN-Bus oder Ähnliches für die Kommunikation zwischen Vorrichtungen verwendet werden, die in dieser Offenbarung als die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 repräsentiert sind. Darüber hinaus kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 zum Kommunizieren mit dem Netzwerk 120, das verschiedene drahtgebundene und/oder drahtlose Netzwerktechnologien, beispielsweise Mobilfunk, Bluetooth, drahtgebundene und/oder drahtlose Paketnetzwerke usw., umfassen kann, programmiert sein.
Der Datenspeicher 106 kann von einem beliebigen bekannten Typ sein, beispielsweise Festplattenlaufwerke, Festkörperlaufwerke, Server oder beliebige flüchtige oder nichtflüchtige Medien. Der Datenspeicher 106 kann die gesammelten Daten 115, die von den Datensammlern 110 gesendet werden, speichern.
Das Fahrzeug 101 kann mehrere Subsysteme 107 umfassen. Die Subsysteme 107 umfassen beispielsweise ein Antriebssubsystem (beispielsweise Drosselklappe), ein Unterhaltungssubsystem, ein Lenkungssubsystem, ein Klimaregelungssubsystem usw. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann programmiert sein, um einige oder alle der Subsysteme 107 bei begrenzter oder keiner Eingabe von einem menschlichen Bediener zu betreiben, das heißt, die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann programmiert sein, um die Subsysteme 107 als virtueller Bediener zu betreiben. Wenn die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 die Subsysteme 107 als virtueller Bediener betreibt, ignoriert die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 die Eingabe vom menschlichen Bediener mit Bezug auf die Subsysteme 107, die für die Steuerung durch den virtuellen Bediener ausgewählt sind, wodurch Anweisungen, beispielsweise über den Kommunikationsbus des Fahrzeugs 101 und/oder an elektronische Steuereinheiten (ECUs – Electronic Control Units), die bekanntermaßen Fahrzeugkomponenten betätigen, um beispielsweise eine Bremse zu betätigen, einen Lenkradwinkel zu ändern usw., bereitgestellt werden. Wenn der menschliche Bediener beispielsweise versucht, während des Lenkbetriebs durch den virtuellen Bediener ein Lenkrad zu drehen, kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 die Bewegung des Lenkrads ignorieren und das Fahrzeug 101 gemäß ihrer Programmierung lenken.
Datensammler 110 können eine Vielfalt von Vorrichtungen umfassen. Beispielsweise können verschiedene Steuerungen in einem Fahrzeug als Datensammler 110 betrieben werden, um Daten 115, beispielsweise Daten 115, die sich auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Beschleunigung, die System- und/oder die Komponentenfunktionalität usw. beziehen, von einer beliebigen Anzahl von Fahrzeugen 101, einschließlich des Hostfahrzeugs und/oder des Zielfahrzeugs, über den CAN-Bus bereitzustellen. Des Weiteren können Sensoren oder Ähnliches, GPS-Ausrüstung (GPS – Global Positioning System) usw. in einem Fahrzeug enthalten sein und als Datensammler 110 ausgelegt sein, um Daten direkt für den Computer 105 bereitzustellen, z. B. über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung. Sensordatensammler 110 könnten Mechanismen umfassen, wie RADAR-, LIDAR-, Sonar- und andere Sensoren, die eingesetzt werden könnten, um Umgebungsdaten zu bestimmen, beispielsweise um einen Abstand zwischen dem Fahrzeug 101 und anderen Fahrzeugen oder Objekten, die Arten von Objekten in der Nähe der Trajektorie des Fahrzeugs 101, die Straßenbedingungen, die Standorte von Straßen und Verkehrszeichen usw. zu messen. Weitere Datensammler 110 könnten Kameras, Alkoholmessgeräte, Bewegungsdetektoren usw. umfassen, das heißt Datensammler 110 zum Bereitstellen von Daten 115 zum Beurteilen einer Bedingung oder eines Zustands eines Bedieners des Fahrzeugs 101.
Gesammelte Daten 115 können eine Vielzahl von in einem Fahrzeug 101 gesammelten Daten umfassen. Beispiele für gesammelte Daten 115 sind oben bereitgestellt und darüber hinaus werden Daten 115 im Allgemeinen unter Verwendung von einem oder mehreren Datensammlern 110 gesammelt und können zusätzlich Daten umfassen, die im Computer 105 und/oder auf dem Server 125 daraus berechnet werden. Im Allgemeinen können gesammelte Daten 115 alle Daten umfassen, die von den Datensammlern 110 erfasst und/oder aus solchen Daten berechnet werden können. Die Daten 115 können biometrische Daten vom menschlichen Bediener umfassen, beispielsweise Puls, Blutdruck, Atemfrequenz usw.
Das System 100 kann ferner ein Netzwerk 120 umfassen, das mit einem Server 125 und einem Datenspeicher 130 verbunden ist. Der Computer 105 kann ferner programmiert sein, um über ein Netzwerk 120 mit einem oder mehreren entfernten Standorten, wie dem Server 125, zu kommunizieren, wobei ein solcher entfernter Standort möglicherweise einen Datenspeicher 130 umfasst. Das Netzwerk 120 repräsentiert einen oder mehrere Mechanismen, durch die ein Fahrzeugcomputer 105 mit einem entfernten Server 125 kommunizieren kann. Dementsprechend kann das Netzwerk 120 ein oder mehrere von verschiedenen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsmechanismen sein, einschließlich einer beliebigen gewünschten Kombination von drahtgebundenen (z. B. Kabel- und Faser-) und/oder drahtlosen (z. B. Mobilfunk-, Drahtlos-, Satelliten-, Mikrowellen- und Hochfrequenz-)Kommunikationsmechanismen und einer beliebigen gewünschten Netzwerktopologie (oder -topologien, wenn mehrere Kommunikationsmechanismen genutzt werden). Beispielhafte Kommunikationsnetzwerke umfassen drahtlose Kommunikationsnetzwerke (die z. B. Bluetooth, IEEE 802.11 usw. verwenden), lokale Netzwerke (LAN – Local Area Networks) und/oder großflächige Netzwerke (WAN – Wide Area Networks), einschließlich des Internets, die Datenkommunikationsdienste bereitstellen.
Der Server 125 kann programmiert sein, um eine geeignete Aktion für ein oder mehrere Fahrzeuge 101 zu bestimmen und dem Computer 105 eine Anleitung bereitzustellen, um entsprechend vorzugehen. Der Server 125 kann ein oder mehrere Computerserver sein, die jeweils allgemein mindestens einen Prozessor und mindestens einen Speicher umfassen, wobei der Speicher durch den Prozessor ausführbare Anweisungen speichert, einschließlich Anweisungen zum Ausführen verschiedener hier beschriebener Schritte und Prozesse. Der Server 125 kann einen Datenspeicher 130 umfassen oder kommunikativ mit diesem gekoppelt sein, um gesammelte Daten 115, auf wie hier beschrieben generierte potenzielle Zwischenfälle bezogene Datensätze, Spurverlassensprofile usw. zu speichern. Ferner kann der Server 125 auf ein bestimmtes Fahrzeug 101 und zusätzlich ein oder mehrere andere Fahrzeuge 101, die in einem geografischen Bereich, unter Verkehrsbedingungen, unter Wetterbedingungen usw. innerhalb eines geografischen Bereichs betrieben werden, mit Bezug auf eine bestimmte Straße, Stadt usw. bezogene Informationen speichern. Der Server 125 könnte programmiert sein, um einem bestimmten Fahrzeug 101 und/oder anderen Fahrzeugen 101 Alarme bereitzustellen.
Das Fahrzeug 101 kann von einem menschlichen Bediener beispielsweise auf eine bekannte Weise betrieben werden. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann programmiert sein, um die Fahrzeugsubsysteme 107 bei begrenzter oder keiner Eingabe vom menschlichen Bediener zu betreiben, das heißt, die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann die Fahrzeugsubsysteme 107 betreiben. Eine solche Programmierung, wie sie derzeit bekannt ist, und einschließlich möglicher künftiger Entwicklungen daran kann als ein „virtueller Bediener“ bezeichnet und im Datenspeicher 106 und/oder auf dem Server 125 gespeichert werden.
In der hier erörterten beispielhaften Implementierung kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 die Subsysteme 107 in einem von vier Modi des Fahrzeugs 101 betreiben: manuell, geteilt, begrenzt geteilt und vollständig autonom. Die vier Modi, von denen jeder unten ausführlicher beschrieben wird, stellen menschlichen Bedienern und virtuellen Bedienern eine unterschiedlich umfangreiche Steuerung bereit, um die Betreibung des Fahrzeugs 101 zu ermöglichen, wenn beispielsweise der menschliche Bediener nicht ganz aufmerksam ist oder die Unterstützung eines virtuellen Bedieners erfordert. Entsprechende Zustände (beispielsweise manuell, geteilt, begrenzt geteilt und vollständig autonom) können definiert werden, beispielsweise gemäß einem oder mehreren Werten von Daten von Sensoren 110, um die Auswahl eines Betriebsmodus für das Fahrzeug 101 zu bestimmen. Beispielsweise kann, wenn ein Fahrzeugbetriebszustand von einem ersten Zustand zu einem zweiten Zustand übergeht, wobei das Fahrzeug 101 in einem vom ersten Zustand bestimmten Modus betrieben wird, von der Datenverarbeitungsvorrichtung 105 ein Betriebsmodus, der dem zweiten Zustand entspricht, ausgewählt werden, das heißt, der Computer 105 kann implementieren, um die Fahrzeugsubsysteme 107 gemäß der Eingabe von einem menschlichen Bediener und/oder einem virtuellen Bediener zu betreiben.
2 veranschaulicht den Betrieb des Fahrzeugs 101 im manuellen Modus. In diesem Beispieldiagramm 200 repräsentiert die vertikale Achse einen Parameter, der entweder vom menschlichen Bediener oder vom virtuellen Bediener gesteuert werden kann, beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung, Trajektorie, Bremsen, Drehmoment, Straßenkrümmung, Radwinkel usw., und die horizontale Achse repräsentiert die Zeit. In diesem Beispieldiagramm 200 ist der Parameter auf der vertikalen Achse die Beschleunigung. Ein oberer und ein unterer Grenzwert 205, 210 stellen Grenzen für die Parameter bereit, je nach Fall über oder unter denen das Fahrzeug 101 aus dem manuellen Zustand, gemäß dem der manuelle Modus ausgewählt wurde, übergeht. Das heißt, das Diagramm 200 von 2 veranschaulicht den Betrieb des Fahrzeugs 101 über einen Zeitraum in einem manuellen Modus und wie das Fahrzeug 101 in dieser Zeit im manuellen Modus (und im manuellen Zustand) auf Eingaben vom menschlichen Bediener 220 reagiert, das heißt, wie ein oder mehrere Parameter, die entlang der Y-Achse gemessen werden, beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung usw., über die Zeit variieren. Im Beispieldiagramm von 2 kann der gezeigte Zeitraum 500 ms sein und die Beispieldiagramme der 2–6 können einen beliebigen ausgewählten Zeitraum des Betriebs des Fahrzeugs 101 repräsentieren. Die Reaktionskurve 225 zeigt tatsächliche Werte des Parameters bzw. der Parameter über den Zeitraum der Grafik 200 und, wie zu sehen ist, verfolgt die Eingabekurve 220 des menschlichen Bedieners. Die vorhergesagte Reaktionskurve 215 des virtuellen Bedieners zeigt die Eingaben an, die die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 den Fahrzeugsubsystemen 107 in dem in der Grafik 200 repräsentierten Zeitraum bereitgestellt hätte, obwohl im manuellen Modus Eingaben eines menschlichen Bedieners den Betrieb der Subsysteme 107 steuern.
Das Diagramm 200 von 2 veranschaulicht das Fahrzeug 101 im manuellen Modus. Im manuellen Modus reagiert das Fahrzeug 101 nur auf die Eingabe vom menschlichen Bediener. Wie in 2 gezeigt, folgt die Fahrzeugreaktion 225 der Eingabe vom menschlichen Bediener 220, während sie auf die Eingabe vom virtuellen Bediener 215 überhaupt nicht reagiert. Das heißt, dass die Fahrzeugsubsysteme 107 unabhängig von der Eingabe des virtuellen Bedieners 215 gemäß der Eingabe vom menschlichen Bediener 220 betrieben werden. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann programmiert sein, nur dann zum geteilten Betriebsmodus überzugehen, wenn der manuelle Modus aktiv ist.
3 veranschaulicht den Betrieb des Fahrzeugs 101 im geteilten Betriebsmodus. Das Beispieldiagramm 300 veranschaulicht die Beschleunigung über die Zeit, könnte aber jeden von mehreren Parametern umfassen, wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101, die Trajektorie usw. Das Diagramm 300 umfasst einen oberen Grenzwert 305 für die Eingabe des virtuellen Bedieners und einen unteren Grenzwert 310 für die Eingabe des virtuellen Bedieners 315. In diesem Beispiel stellt der menschliche Bediener 320 eine Eingabe bereit, die innerhalb der Grenzwerte 305, 310 des virtuellen Fahrers liegt und dann zu einem Zeitpunkt diese überschreitet. Im geteilten Betriebsmodus ist die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 so programmiert, dass die Fahrzeugreaktionskurve 325 der Kurve 320 des menschlichen Bedieners folgt, bis die Grenzwerte 305, 310 des virtuellen Bedieners erreicht sind, an welchem Punkt das Fahrzeug 101 den Grenzwerten 305, 310 des virtuellen Bedieners folgt. In diesem Beispiel hat die Kurve 320 des menschlichen Bedieners den oberen Grenzwert 305 überschritten, sodass die Fahrzeugreaktionskurve 325 dem oberen Grenzwert 305 folgt. Der geteilte Betriebsmodus erlaubt der Fahrzeugreaktionskurve 325 den Betrieb innerhalb der oberen und unteren Grenzwerte 305, 310, während er der Kurve 320 des menschlichen Bedieners die Option zum Steuern des Betriebs innerhalb der Grenzwerte erlaubt. Ist beispielsweise der Parameter entlang der vertikalen Achse die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101, können die Grenzwerte 305, 310 der gesetzlichen Geschwindigkeitsbeschränkung im aktuellen Bereich entsprechen, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 verhindert, dass die Kurve 320 des menschlichen Bedieners die Geschwindigkeitsbeschränkung überschreitet, aber die Steuerung der Fahrzeugreaktionskurve 325 so erlaubt, dass sie mit dem menschlichen Bediener 320 unter der Geschwindigkeitsbeschränkung bleibt.
4 veranschaulicht den Betrieb des Fahrzeugs 101 im begrenzt geteilten Betriebsmodus. Das Beispieldiagramm 400 veranschaulicht die Beschleunigung über die Zeit, könnte aber jeden von mehreren Parametern umfassen, wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101, die Trajektorie usw. Das Diagramm 400 umfasst einen oberen Grenzwert 405 und einen unteren Grenzwert 410 für die Eingabe des virtuellen Bedieners 415. Der obere Grenzwert 405 und der untere Grenzwert 410 können der Eingabe des virtuellen Bedieners 415 enger folgen als der geteilte Betriebsmodus, das heißt, dass der obere und der untere Grenzwert 405, 410 knapper sein können als die Grenzwerte 305, 310. Daher erlauben die Grenzwerte 405, 410 geringere Abweichungen von der Eingabe vom virtuellen Bediener 415, als die Grenzwerte 305, 310 von der Eingabe vom virtuellen Bediener 315 erlauben. Der begrenzt geteilte Betriebsmodus erlaubt es dem menschlichen Bediener, bestimmte Fahrzeugsubsysteme 107 zu steuern, nachdem das Fahrzeug 101 den vollständig autonomen Modus verlassen hat. Die Kurve 420 der Eingabe des menschlichen Bedieners startet bei 0, wodurch angezeigt wird, dass der menschliche Bediener beispielsweise schlafen, unaufmerksam, unfähig usw. sein kann, und kann allgemein repräsentieren, dass der menschliche Bediener dem Fahrzeug 101 keine Eingabe bereitstellt. Während dieses anfänglichen Zeitraums wird die Fahrzeugreaktionskurve 425 allein von der Kurve 415 des virtuellen Bedieners gesteuert.
Wenn der menschliche Bediener der Fahrzeugreaktionskurve 425 eine Eingabe bereitstellen möchte, anstatt direkt zum geteilten oder manuellen Modus zu gehen, kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 es dem menschlichen Bediener erlauben, bestimmte Fahrzeugsubsysteme 107 in einem begrenzt geteilten Betriebsmodus zu betreiben. Der begrenzt geteilte Betriebsmodus erlaubt die begrenzte Steuerung der Fahrzeugreaktionskurve 425 durch den menschlichen Bediener. Wenn, wie in 4 gezeigt, der menschliche Bediener beginnt, eine Eingabe bereitzustellen, folgt die Fahrzeugreaktionskurve 425 der Richtung der Kurve 415 des virtuellen Bedieners. Jedoch folgt die Fahrzeugreaktionskurve 425, wenn sich nach einem Zeitraum die Kurve 415 des virtuellen Bedieners und die Kurve 420 des menschlichen Bedieners treffen, der Kurve 420 des menschlichen Bedieners. Wenn jedoch die Kurve 420 des menschlichen Bedieners die Grenzwerte 405, 410 des virtuellen Bedieners überschreitet, bleibt die Fahrzeugreaktionskurve 425 innerhalb der Grenzwerte 405, 410 des virtuellen Bedieners; in diesem Beispiel verfolgt die Fahrzeugreaktionskurve 425 den oberen Grenzwert 405. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann es dem menschlichen Bediener für einen Zeitraum gezielt erlauben, eine Eingabe für spezielle Subsysteme 107, beispielsweise Klimaregelung und/oder Unterhaltung, bereitzustellen, bevor sie die Eingabe für weitere Subsysteme 107, beispielsweise Antrieb und/oder Lenkung, erlaubt. Auf der Basis eines Vertrauensintervalls, bei dem es sich um eine Stufe des Vertrauens darauf handelt, dass der menschliche Bediener vollständig gewärtig ist und in der Lage, das Fahrzeug 101 zu betreiben, kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 die Anzahl der für die Eingabe des menschlichen Bedieners verfügbaren Subsysteme 107 erhöhen.
Beispielsweise kann das Vertrauensintervall Daten 115 von einer Kamera, die eine Augenbewegung des menschlichen Bedieners detektiert, Herzfrequenzinformationen von einem Herzfrequenzsensor, beispielsweise einem tragbaren Herzfrequenzmonitor, usw. umfassen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann die Augenbewegung des menschlichen Bedieners und die Bewegung des Fahrzeugs 101 messen und auf bekannte Weise bestimmen, ob der menschliche Bediener beispielsweise in die Spur einfährt und ihr ohne abzuweichen folgt, die vorgegebene Geschwindigkeitsbeschränkung einhält, korrekte Signalisierung für Abbiegungen verwendet usw. Das Vertrauensintervall kann Daten über Insassen des Fahrzeugs 101 umfassen, beispielsweise ob ein lizenzierter Bediener anwesend ist, der lizenzierte Bediener auf dem Sitz des Bedieners sitzt usw., die von Datensammlern 110 gesammelt werden, einschließlich beispielsweise Sitzsensoren, Sicherheitsgurtsensoren, ein in eine Fahrzeug-Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI – Human Machine Interface) eingegebenes Ziel, ob eine Tür des Fahrzeugs 101 offen oder geschlossen ist usw., wie bekannt ist.
5 veranschaulicht den Betrieb des Fahrzeugs 101 im vollständig autonomen Modus. Das Beispieldiagramm 500 veranschaulicht die Beschleunigung über die Zeit, könnte aber jeden von mehreren Parametern umfassen, wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101, die Trajektorie usw. Das Diagramm 500 umfasst einen oberen Grenzwert 505 und einen unteren Grenzwert 510 für die Kurve 515 des virtuellen Bedieners. Hier folgt die Fahrzeugreaktionskurve 525 unabhängig von der Eingabe des menschlichen Bedieners nur der Kurve 515 des virtuellen Bedieners. Wenn beispielsweise ein schlafender menschlicher Bediener 520 gegen ein Gaspedal tritt, wodurch eine Erhöhung in einer Drosselklappe eingegeben wird, ignoriert die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 die Kurve 520 des menschlichen Bedieners und betreibt die Fahrzeugsubsysteme 107 gemäß der Eingabe auf der Basis der Kurve 515 des virtuellen Bedieners. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 setzt den Betrieb im vollständig autonomen Modus fort, bis sie auf der Basis beispielsweise von biometrischen Informationen vom menschlichen Insassen, des Vertrauensintervalls und/oder von Umgebungsdaten zum begrenzt geteilten Modus übergeht. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann programmiert sein, nur dann zum begrenzt geteilten Zustand überzugehen, wenn der vollständig autonome Modus aktiv ist.
6 veranschaulicht den Betrieb des Fahrzeugs 101, bei dem die Steuerung von einem oder mehreren ausgewählten Subsystemen 107 vom Akzeptieren der Eingabe auf der Basis der Kurve 620 des menschlichen Bedieners auf das Akzeptieren der Eingabe auf der Basis der Kurve 615 des virtuellen Bedieners umgeschaltet wird. Das heißt, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung 105, anstatt aus den oben beschriebenen vier Modi auszuwählen, ein oder mehrere Subsysteme 107 auswählen kann, um die Kurve 620 des menschlichen Bedieners zu ignorieren und nur die Kurve 615 des virtuellen Bedieners zu verfolgen. Das Beispieldiagramm 600 veranschaulicht die Beschleunigung über die Zeit und umfasst einen oberen Grenzwert 605 des virtuellen Bedieners und einen unteren Grenzwert 610 des virtuellen Bedieners. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann auf der Basis beispielsweise von biometrischen Informationen vom menschlichen Bediener die Subsysteme 107 auf die Eingabe des virtuellen Bedieners umschalten. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105, wenn der menschliche Bediener abgelenkt wird und/oder einschläft, Antriebs- und Lenkungssubsysteme für die Steuerung durch den virtuellen Bediener auswählen. Wie in 6 gezeigt, verfolgt die Fahrzeugreaktionskurve 625 anfänglich die Kurve 620 des menschlichen Bedieners, wenn aber die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 bestimmt, dass die Steuerung durch den virtuellen Bediener erforderlich ist, kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 die Grenzwerte 605, 610 so anpassen, dass die Fahrzeugsubsysteme 107 gemäß der Kurve 615 des virtuellen Bedieners betrieben werden. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann die Grenzwerte 605, 610 für einzelne Subsysteme 107 gezielt anpassen, im Gegensatz beispielsweise zum oben beschriebenen geteilten und begrenzt geteilten Zustand, die den Betrieb bestimmter Subsysteme 107 vorschreiben können.
7 veranschaulicht einen Beispielprozess 700 zum Umschalten zwischen den Betriebsmodi des Fahrzeugs 101. Der Prozess 700 beginnt in einem Block 705, bei dem die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 Umgebungsdaten 115 von den Datensammlern 110 sammelt. Die Umgebungsdaten 115 können beispielsweise Hindernisse um das Fahrzeug 101 herum, andere Fahrzeuge 101, Straßenkrümmung, Verkehrsschilder, Straßenkreuzungen usw. umfassen. Der Computer 105 kann die Umgebungsdaten 115 zum Empfehlen des Betreibens eines oder mehrerer Fahrzeugsubsysteme 107 durch den virtuellen Bediener verwenden.
Danach sammelt die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 in einem Block 710 Daten 115 des menschlichen Bedieners. Die Daten 115 des menschlichen Bedieners können biometrische Daten wie beispielsweise Puls, Atemfrequenz, Schläfrigkeit, Wachsamkeit, Aufmerksamkeit usw. umfassen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 kann die Daten des menschlichen Bedieners verwenden, um zu bestimmen, ob der menschliche Bediener gewärtig ist und in der Lage, das Fahrzeug 101 zu betreiben; beispielsweise sind Systeme und Verfahren bekannt, um zu bestimmen, ob eine Person wach ist oder schläft, betrunken oder nüchtern ist, um einen Blutalkoholpegel usw. zu bestimmen.
Danach wählt die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 in einem Block 715 einen Steuerungsmodus des Fahrzeugs 101 aus, in der Regel gemäß den Umgebungsdaten 115 und den Daten 115 des menschlichen Bedieners. Wenn beispielsweise die Daten 115 des menschlichen Bedieners anzeigen, dass der menschliche Bediener schläft, kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 in den vollständig autonomen Modus wechseln. Wenn in einem weiteren Beispiel die Daten des menschlichen Bedieners anzeigen, dass der menschliche Bediener gerade aus dem Schlaf erwacht ist, kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 in den begrenzt geteilten Modus wechseln. In noch einem weiteren Beispiel kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105, wenn die Umgebungsdaten einen steilen Hügel anzeigen, in den geteilten Modus wechseln und Grenzwerte für den virtuellen Bediener festlegen, um scharfe Drehungen des Lenkrads zu verhindern. Die verfügbaren Modi können auf der Basis der Daten des menschlichen Bedieners eingeschränkt sein, sodass der manuelle Modus möglicherweise nicht verfügbar ist, wenn der menschliche Bediener beispielsweise schläft.
Danach wählt die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 in einem Block 720 einen Betriebsmodus auf der Basis des Steuerungszustands aus. Die Betriebsmodi definieren, wann Fahrzeugsubsysteme 107 die Eingabe vom menschlichen Bediener und/oder vom virtuellen Bediener akzeptieren. Beispielsweise entspricht der manuelle Zustand einem manuellen Betriebsmodus, in dem die Fahrzeugsubsysteme 105 nur die Eingabe des menschlichen Bedieners akzeptieren. In einem weiteren Beispiel entspricht der begrenzt geteilte Zustand einem begrenzt geteilten Betriebsmodus, in dem bestimmte Fahrzeugsubsysteme 107 nur die Eingabe vom virtuellen Bediener akzeptieren, während andere Fahrzeugsubsysteme 107 die Eingabe des menschlichen Bedieners akzeptieren.
Danach passt die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 in einem Block 725 den Betrieb von mindestens einem Fahrzeugsubsystem 107 auf der Basis des Betriebszustands an. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 105, wenn das Fahrzeug 101 im geteilten Betriebszustand betrieben wird, beispielsweise das Antriebssubsystem 107 anpassen, um zu verhindern, dass ein menschlicher Bediener über den Grenzwert des virtuellen Bedieners hinaus beschleunigt.
Danach bestimmt die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 in einem Block 720, ob der Prozess 700 fortgesetzt werden soll. Wenn die Datenverarbeitungsvorrichtung 105 bestimmt fortzufahren, kehrt der Prozess 700 zum Block 705 zurück, um weitere Daten zu sammeln. Andernfalls endet der Prozess 700.
Das Adverb „im Wesentlichen“, das ein Adjektiv modifiziert, bedeutet wie hier verwendet, dass eine Gestalt, eine Struktur, ein Maß, ein Wert, eine Berechnung usw. von einer exakt beschriebenen Geometrie, Entfernung, Messung, einem Wert, einer Berechnung usw. abweichen kann, wegen Unzulänglichkeiten bei Materialien, beim Bearbeiten, Herstellen, bei Sensormessungen, Berechnungen, Verarbeitungszeit, Kommunikationszeit usw.
Datenverarbeitungsvorrichtungen 105 umfassen im Allgemeinen jeweils Anweisungen, die von einer oder mehreren Datenverarbeitungsvorrichtungen, wie den oben genannten, ausführbar sind, und zum Durchführen von Blöcken oder Schritten der Prozesse, wie oben beschrieben. Computerausführbare Anweisungen können aus Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden, die unter Verwendung vielfältiger Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt werden, einschließlich unter anderem und entweder allein oder in Kombination Java^TM, C, C++, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (beispielsweise ein Mikroprozessor) Anweisungen beispielsweise aus einem Speicher, von einem computerlesbaren Medium usw. und führt diese Anweisungen aus, um dadurch einen oder mehrere Prozesse, einschließlich eines oder mehrerer der hier beschriebenen Prozesse, auszuführen. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielzahl von computerlesbaren Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in der Datenverarbeitungsvorrichtung 105 ist allgemein eine Sammlung von auf einem computerlesbaren Medium, wie einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeicherten Daten.
Ein computerlesbares Medium umfasst jedes Medium, das an der Bereitstellung von Daten (beispielsweise Anweisungen), die von einem Computer gelesen werden können, beteiligt ist. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtige Medien, flüchtige Medien usw. Nichtflüchtige Medien umfassen beispielsweise optische oder magnetische Datenträger und andere persistente Speicher. Flüchtige Medien umfassen einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM – Dynamic Random Access Memory), welcher normalerweise einen Hauptspeicher darstellt. Herkömmliche Formen computerlesbarer Medien umfassen beispielsweise eine Diskette, eine Floppy Disk, eine Festplatte, ein Magnetband, irgendein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, irgendein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochband, irgendein anderes physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen Flash-EEPROM, jeden beliebigen anderen Speicherchip oder jede beliebige andere Speicherkarte oder irgendein anderes Medium, das ein Computer lesen kann.
Im Hinblick auf die hier beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren usw. versteht es sich, dass, obwohl die Schritte solcher Prozesse usw. als in einer bestimmten geordneten Reihenfolge stattfindend beschrieben wurden, solche Prozesse mit den beschriebenen Schritten auch in einer von der hier beschriebenen Reihenfolge abweichenden Reihenfolge durchgeführt werden könnten. Des Weiteren versteht es sich, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt werden können, dass weitere Schritte hinzugefügt werden können, oder dass bestimmte hier beschriebene Schritte ausgelassen werden können. Zum Beispiel können in dem Prozess 200 ein oder mehrere der Schritte ausgelassen werden oder die Schritte können in einer anderen als der in 2 gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden. Mit anderen Worten, die vorliegenden Beschreibungen von Systemen und/oder Prozessen werden zum Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen bereitgestellt und sollten auf keinerlei Weise als Beschränkung des offenbarten Gegenstands aufgefasst werden.
Dementsprechend versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung einschließlich der obenstehenden Beschreibung und der beiliegenden Figuren und untenstehenden Ansprüche als darstellend und nicht als beschränkend zu sehen ist. Viele von den gegebenen Beispielen abweichende Ausführungsformen und Anwendungen würden für einen Fachmann beim Lesen der obigen Beschreibung ersichtlich werden. Der Schutzumfang der Erfindung sollte nicht mit Bezug auf die obige Beschreibung bestimmt werden, sondern sollte stattdessen mit Bezug auf die hier angefügten und/oder in einer hierauf basierenden endgültigen Patentanmeldung enthaltenen Ansprüche, zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden. Es ist zu erwarten und beabsichtigt, dass bei den hier besprochenen Fachgebieten zukünftige Entwicklungen stattfinden werden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solchen zukünftigen Ausführungsformen integriert werden. Zusammengefasst versteht sich, dass der offenbarte Gegenstand modifiziert und abgewandelt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.11 [0016]

Claims

System, das einen Computer einschließlich eines Prozessors und eines Speichers umfasst, wobei der Speicher durch den Computer ausführbare Anweisungen speichert, zum: Festlegen für einen oder mehrere Parameter eines oberen und unteren Grenzwerts für jeden der mehreren Betriebszustände eines Fahrzeugs; Identifizieren auf der Basis des einen oder der mehreren Parameter eines oder mehrerer Zustände als einen aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs mindestens teilweise auf der Basis von Daten, die einen menschlichen Bediener beschreiben, und von Daten, die eine Umgebung um das Fahrzeug herum beschreiben, und Betätigen mindestens eines Fahrzeugsubsystems gemäß einem dem aktuellen Betriebszustand entsprechenden Betriebsmodus.
System nach Anspruch 1, wobei die Betriebsmodi zwei oder mehrere der Folgenden umfassen: einen manuellen Modus, in dem das Fahrzeugsubsystem nur die Eingabe von einem menschlichen Bediener akzeptiert; einen vollständig autonomen Modus, in dem das Fahrzeugsubsystem nur die Eingabe von einem virtuellen Bediener akzeptiert; einen geteilten Betriebsmodus, in dem das Fahrzeugsubsystem die Eingabe vom menschlichen Bediener akzeptiert, die innerhalb des einen oder der mehreren Parameter liegt, und einen begrenzt geteilten Betriebsmodus, in dem das Fahrzeugsubsystem die Eingabe vom virtuellen Bediener akzeptiert, sofern er nicht vom Computer angewiesen wird, die Eingabe vom menschlichen Bediener zu akzeptieren.
System nach Anspruch 2, wobei die Anweisungen ferner Anweisungen umfassen, die Modi auf den geteilten Betriebsmodus oder den manuellen Modus zu beschränken, wenn das Fahrzeugsubsystem sich im manuellen Modus befindet.
System nach Anspruch 2, wobei die Anweisungen ferner Anweisungen umfassen, die Modi auf den vollständig autonomen Modus oder den begrenzt geteilten Betriebsmodus zu beschränken.
System nach Anspruch 1, wobei die Anweisungen ferner Anweisungen umfassen, die verfügbaren Betriebsmodi auf der Basis der einen menschlichen Bediener beschreibenden Daten zu beschränken.
System nach Anspruch 1, wobei die einen menschlichen Bediener beschreibenden Daten biometrische Daten umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei die Betriebsmodi einen vollständig autonomen Betriebsmodus und einen vollständig manuellen Betriebsmodus für jedes der mehreren Fahrzeugsubsysteme umfassen.
System nach Anspruch 7, wobei die Anweisungen ferner Anweisungen umfassen, für jedes Fahrzeugsubsystem auf der Basis der Bedienerdaten einen der Modi auszuwählen.
System nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeugsubsystem den Fahrzeugantrieb und/oder die Lenkung und/oder die Bremsen umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei die Anweisungen ferner Anweisungen umfassen, den oberen und den unteren Grenzwert des einen oder der mehreren Parameter auf der Basis der Bedienerdaten anzupassen.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Festlegen, für einen oder mehrere Parameter, eines oberen und unteren Grenzwerts für jeden der mehreren Betriebszustände eines Fahrzeugs; Identifizieren auf der Basis des einen oder der mehreren Parameter eines der mehrerer Zustände als einen aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs mindestens teilweise auf der Basis von Daten, die einen menschlichen Bediener beschreiben, und von Daten, die eine Umgebung um das Fahrzeug herum beschreiben, und Betätigen mindestens eines Fahrzeugsubsystems gemäß einem dem aktuellen Betriebszustand entsprechenden Betriebsmodus.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Betriebsmodi mindestens zwei oder mehrere der Folgenden umfassen: einen manuellen Modus, in dem das Fahrzeugsubsystem nur die Eingabe von einem menschlichen Bediener akzeptiert; einen vollständig autonomen Modus, in dem das Fahrzeugsubsystem nur die Eingabe von einem virtuellen Bediener akzeptiert; einen geteilten Betriebsmodus, in dem das Fahrzeugsubsystem die Eingabe vom menschlichen Bediener akzeptiert, die innerhalb des einen oder der mehreren Parameter liegt, und einen begrenzt geteilten Betriebsmodus, in dem das Fahrzeugsubsystem die Eingabe vom virtuellen Bediener akzeptiert, sofern er nicht vom Computer angewiesen wird, die Eingabe vom menschlichen Bediener zu akzeptieren.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Beschränken der Modi auf den geteilten Betriebsmodus oder den manuellen Modus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Beschränken der Modi auf den vollständig autonomen Modus oder den begrenzt geteilten Betriebsmodus umfasst, wenn das Fahrzeugsubsystem sich im vollständig autonomen Modus befindet.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Beschränken der verfügbaren Modi auf der Basis von einen menschlichen Bediener beschreibenden Daten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die einen menschlichen Bediener beschreibenden Daten biometrische Daten umfassen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Modi einen vollständig autonomen Betriebsmodus und einen vollständig manuellen Betriebsmodus für jedes der mehreren Fahrzeugsubsysteme umfassen.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Auswählen eines der Modi für jedes Fahrzeugsubsystem auf der Basis der Bedienerdaten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Fahrzeugsubsystem mindestens den Fahrzeugantrieb, die Lenkung und/oder die Bremsen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Anpassen des oberen und unteren Grenzwerts des einen oder der mehreren Parameter auf der Basis der Bedienerdaten umfasst.