DE102018122588A1

DE102018122588A1 - Systeme und verfahren zur zusammenarbeit zwischen autonomen fahrzeugen

Info

Publication number: DE102018122588A1
Application number: DE102018122588.1A
Authority: DE
Inventors: Chih-Hung Yen; Yao Hu; Yilu Zhang; Paul E. Krajewski; Steven W. Holland; Mutasim A. Salman; Xiaoyu Huang; Azeem Sarwar
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2019-03-21
Also published as: US10481600B2; CN109507998A; US20190086914A1

Abstract

Systeme und Verfahren zur Zusammenarbeit zwischen autonomen Fahrzeugen sind vorgesehen. In einer Ausführungsform ist ein prozessorimplementiertes Verfahren zur Koordination der Fahrten zwischen mehreren autonomen Fahrzeugen vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet das Senden einer Kollaborationsanforderung an ein oder mehrere Fahrzeuge in einem Bereich, um eine Gruppe zum Durchführen einer Mission zu bilden, das Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung, um der Gruppe beizutreten, worin die Gruppe eine Vielzahl von Fahrzeugen beinhaltet, das Zusammenwirken bei der Zuweisung führender Funktionen für die Gruppe zu einem oder mehreren der Vielzahl von Fahrzeugen in der Gruppe, das Zusammenwirken bei Missionsverhandlungen für die Gruppe, das Zusammenwirken beim Bestimmen einer Bildung für die Gruppe und das Zusammenwirken beim Erzeugen einer Trajektorie für die Gruppe. Die Fahrzeuge der Gruppe werden gemäß der ermittelten Formation und der erzeugten Trajektorie betrieben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf autonome Fahrzeuge und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Zusammenarbeit zwischen autonomen Fahrzeugen.
HINTERGRUND
Ein autonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das seine Umgebung wahrnimmt und mit wenig oder keiner Benutzereingabe zu navigiert. Dies geschieht durch den Einsatz von Sensoren, wie beispielsweise Radar, Lidar, Bildsensoren und dergleichen. Autonome Fahrzeuge nutzen weiterhin Informationen von globalen Positioniersystemen (GPS), Navigationssystemen, Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationen, Fahrzeug-Infrastruktur-Technologien und/oder drahtgesteuerten Systemen, um das Fahrzeug zu navigieren.
Während in den letzten Jahren signifikante Fortschritte bei autonomen Fahrzeugen erzielt wurden, könnten diese Fahrzeuge in einer Reihe von Aspekten noch verbessert werden. So kann beispielsweise ein autonomes Fahrzeug von der Zusammenarbeit mit anderen autonomen Fahrzeugen profitieren. Zusammenwirkende Fahrzeuge können in der Lage sein, Sensordaten und Missionen zum gegenseitigen Nutzen auszutauschen.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren zur Verbesserung der Zusammenarbeit zwischen autonomen Fahrzeugen bereitzustellen. Ferner werden andere wünschenswerte Funktionen und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, sowie mit dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich offensichtlich.
KURZDARSTELLUNG
Systeme und Verfahren zur Zusammenarbeit zwischen autonomen Fahrzeugen sind vorgesehen. In einer Ausführungsform ist ein prozessorimplementiertes Verfahren zur Koordination der Fahrten zwischen mehreren autonomen Fahrzeugen vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet das Senden einer Kollaborationsanforderung an ein oder mehrere Fahrzeuge in einem Bereich, um eine Gruppe zum Durchführen einer Mission zu bilden, das Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung, um der Gruppe beizutreten, worin die Gruppe eine Vielzahl von Fahrzeugen beinhaltet, das Zusammenwirken bei der Zuweisung führender Funktionen für die Gruppe zu einem oder mehreren der Vielzahl von Fahrzeugen in der Gruppe, das Zusammenwirken bei Missionsverhandlungen für die Gruppe, das Zusammenwirken beim Bestimmen einer Bildung für die Gruppe und das Zusammenwirken beim Erzeugen einer Trajektorie für die Gruppe. Die Fahrzeuge der Gruppe werden gemäß der ermittelten Formation und der erzeugten Trajektorie betrieben.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Senden einer Kollaborationsanforderung das Empfangen einer Anforderung von einer entfernten Leitstelle, um eine Gruppe zu bilden, und das Senden einer Kollaborationsanforderung, die auf die Anforderung der entfernten Leitstelle reagiert.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Senden einer Kollaborationsanforderung das Empfangen einer Anforderung von einem Insassen eines Fahrzeugs, um eine Gruppe zu bilden, und das Senden einer Kollaborationsanforderung, die auf die Anforderung des Insassen reagiert.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Senden einer Kollaborationsanforderung eine automatische Bestimmung durch ein Fahrzeug zum Bilden einer Gruppe und das Senden einer Kollaborationsanforderung, die auf die automatische Bestimmung durch das Fahrzeug reagiert.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Zusammenwirken bei der Zuweisung von Leitfunktionen die Anforderung, dass eine entfernte Leitstelle ein Leitfahrzeug zum Ausführen aller Leitfunktionen oder eine Vielzahl von Fahrzeugen zum Ausführen verschiedener Leitfunktionen identifiziert.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Zusammenwirken bei der Vergabe von Leitfunktionen die Kommunikation der relativen Stärke von Software, einer Steuerung und/oder Sensoren an andere Fahrzeuge der Gruppe.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Zusammenwirken bei der Zuweisung von Leitfunktionen das Bestimmen der relativen Stärke der Software, der Steuerung und der Sensoren für jedes Fahrzeug in der Gruppe und das Zuweisen von Leitfunktionen zu einem oder mehreren Fahrzeugen basierend auf der relativen Stärke der Software, der Steuerung und der Sensoren des einen oder der mehreren zugeordneten Fahrzeuge.
In einer Ausführungsform beinhaltet die Zuweisung führender Funktionen die Zuweisung eines Leitfahrzeugs zum Ausführen aller führenden Funktionen.
In einer Ausführungsform beinhaltet die Zuweisung von Leitfunktionen die Zuweisung verschiedener Leitfunktionen zu einer Vielzahl von Fahrzeugen in der Gruppe.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Zusammenwirken bei Missionsverhandlungen die Vereinbarung, zumindest einen Teil einer vorgeschlagenen Gruppenmission durchzuführen.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Zusammenwirken bei Missionsverhandlungen die Vereinbarung von Rettungsmaßnahmen oder die Vereinbarung eines Optimierungsziels während der Durchführung einer Mission.
In einer Ausführungsform beinhaltet die Vereinbarung eines Optimierungsziels die Vereinbarung einer Optimierung zur Verbesserung der Energieeffizienz während der Fahrt, die Vereinbarung einer Optimierung zur Verringerung der Zeit bis zum Zielort, die Vereinbarung einer Optimierung für kombinierte Ziele oder die Vereinbarung einer Optimierung zur Verlängerung der Fahrzeugnutzungsdauer.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Zusammenwirken beim Bestimmen einer Formation und das Zusammenwirken beim Erzeugen von Trajektorien das Teilen von Fahrzeugdaten mit den Fahrzeugen in der Gruppe, wobei die geteilten Daten eine oder mehrere aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit, Richtung, erkannten Hindernissen, Anforderungen, die Gruppe zu verlassen, und einen Notruf beinhalten.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Zusammenwirken beim Bestimmen einer Formation und das Zusammenwirken beim Erzeugen von Trajektorien das Bestimmen einer Formation basierend auf den vereinbarten Rettungsmaßnahmen oder Optimierungszielen und auf den geteilten Daten der Fahrzeuge in der Gruppe.
In einer Ausführungsform beinhaltet die Methode ferner den Betrieb eines der Fahrzeuge in der Gruppe gemäß der ermittelten Formation und der erzeugten Trajektorie durch Anwenden von für die Gruppe berechneten Anweisungen, wobei die Anweisungen eine oder mehrere einer Gas-, Lenk- und Bremsanweisungen beinhalten.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein prozessorimplementiertes Verfahren in einem autonomen Fahrzeug zum Zusammenwirken mit einem anderen autonomen Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Erkennen eines anormalen Zustands eines zweiten Fahrzeugs durch einen Prozessor in einem ersten Fahrzeug, das Senden einer Kollaborationsanforderung an das zweite Fahrzeug durch den Prozessor, das Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung durch den Prozessor, das Erkennen eines Zustands, den das zweite Fahrzeug nicht erkennen kann, und das Übermitteln von Informationen über den Zustand an das zweite Fahrzeug.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung das Empfangen eines Hinweises auf den Zustand, den das zweite Fahrzeug nicht erkennen kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein prozessorimplementiertes Verfahren in einem autonomen Fahrzeug zum Zusammenwirken mit einem anderen autonomen Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Erkennen eines Bedarfs an einem ersten Fahrzeug nach einem Zusammenwirken mit einem zweiten Fahrzeug, das Senden einer Kollaborationsanforderung an das zweite Fahrzeug durch den Prozessor, das Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung durch den Prozessor, das Warten, bis das zweite Fahrzeug einen Zustand erkannt hat, den das erste Fahrzeug anfordert, und das Empfangen der erkannten Informationen über den Zustand am ersten Fahrzeug.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Senden einer Kollaborationsanforderung die Suche nach einem autonomen Fahrzeug im Bereich und das Senden der Kollaborationsanforderung an das autonome Fahrzeug in dem während der Suche befindlichen Bereich.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren weiterhin das Kalibrieren eines Sensors unter Verwendung der empfangenen Informationen.
Figurenliste
Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:

1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein autonomes Fahrzeug mit einem Kollaborationssystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Transportsystem mit einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein autonomes Antriebssystem (ADS) in Verbindung mit einem autonomen Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
Die 4A-4B zeigen eine Top-Down-Ansicht eines exemplarischen Szenarios, das für das Verständnis des vorliegenden Gegenstands gemäß verschiedenen Ausführungsformen nützlich ist;
5 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess für das Platooning autonomer Fahrzeuge gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
6 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess in einem autonomen Fahrzeug zur Gruppenbildung gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
7 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess zum Bestimmen von Fahrzeugrollen in einer Gruppe gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
8 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess in einem autonomen Fahrzeug zum Führen der Fahrzeuge in einer Gruppe gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
9 ist ein Blockdiagramm, das ein exemplarisches System in einem autonomen Fahrzeug für den Betrieb des Fahrzeugs in einem Zug gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
10 ist ein Prozessablaufdiagramm in einem exemplarischen autonomen Fahrzeug, das einen exemplarischen Prozess für den Betrieb des Fahrzeugs innerhalb einer Gruppe von autonomen Fahrzeugen gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
Die 11A-11C präsentieren Top-Down-Ansichten von exemplarischen Szenarien, die für ein Verständnis des Zusammenwirkens zwischen autonomen Fahrzeugen zur Bekämpfung eines fehlerhaften Sensors oder anderer Sensorbegrenzungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen hilfreich sind;
12 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess für ein selbst eingeleitetes Zusammenwirken gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
13 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess für andere selbst eingeleitetes Zusammenwirken gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
14 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess in einem autonomen Fahrzeug für die Zusammenarbeit mit einem anderen autonomen Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht; und
15 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen weiteren exemplarischen Prozess in einem autonomen Fahrzeug für die Zusammenarbeit mit einem anderen autonomen Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll die Anwendung und Verwendung in keiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, Hintergrund, der Zusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Der hierin verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf alle Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronische Steuerkomponenten, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in allen Kombinationen, unter anderem beinhaltend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, welche die beschriebene Funktionalität bieten.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, z. B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Wertetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an Systemen eingesetzt werden können, und dass das hierin beschriebene System lediglich eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Der Kürze halber können konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung, Maschinenlernmodelle, Radar, Lidar, Bildanalyse und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienkomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben werden. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
Mit Bezugnahme auf 1 ist ein bei 100 allgemein dargestelltes Kollaborationssystem mit einem Fahrzeug 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen assoziiert. Im Allgemeinen ermöglicht das Kollaborationssystem (oder einfach „System“) 100 einem autonomen Fahrzeug, mit anderen autonomen Fahrzeugen zusammenzuwirken, um eine Mission durchzuführen und/oder Sensordaten auszutauschen.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Fahrgestell 12, eine Karosserie 14, Vorderräder 16 und Hinterräder 18. Die Karosserie 14 ist auf dem Fahrgestell 12 angeordnet und umhüllt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Fahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Fahrgestell 12 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 16-18 sind jeweils mit dem Fahrgestell 12 in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 14 drehbar verbunden.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug und das Kollaborationssystem 100 ist in das autonome Fahrzeug 10 integriert. Das autonome Fahrzeug 10 ist beispielsweise ein Fahrzeug, das automatisch gesteuert wird, um Passagiere von einem Ort zum anderen zu befördern. Das Fahrzeug 10 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als Pkw dargestellt, es sollte jedoch beachtet werden, dass auch jedes andere Fahrzeug einschließlich Motorräder, Lastwagen, Sportfahrzeuge (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs), Schiffe, Flugzeuge usw. verwendet werden können.
In einer exemplarischen Ausführungsform entspricht das autonome Fahrzeug 10 einem Automatisierungssystem des Levels vier oder Levels fünf gemäß der Standardtaxonomie automatisierter Fahrlevels der Society of Automotive Engineers (SAE) „J3016“. Mit dieser Terminologie bezeichnet ein Level-Vier-System eine „hohe Automatisierung“ unter Bezugnahme auf einen Fahrmodus, bei dem das automatisierte Fahrsystem alle Aspekte der dynamischen Fahraufgabe übernimmt, selbst wenn ein menschlicher Fahrer nicht angemessen auf eine Aufforderung zum Eingreifen reagiert. Ein Level-Fünf-System hingegen zeigt eine „Vollautomatisierung“ und bezeichnet einen Fahrmodus, bei dem das automatisierte Fahrsystem alle Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter allen Fahrbahn- und Umweltbedingungen erfüllt, die ein menschlicher Fahrer bewältigen kann. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Thematik nicht auf eine bestimmte Taxonomie oder Rubrik der Automatisierungskategorien beschränkt sind. Darüber hinaus können Systeme gemäß der vorliegenden Ausführungsform in Verbindung mit jedem Fahrzeug verwendet werden, in dem der vorliegende Gegenstand umgesetzt werden kann, unabhängig von seiner Autonomie.
Wie dargestellt, beinhaltet das autonome Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Antriebssystem 20, ein Übertragungssystem 22, ein Lenksystem 24, ein Bremssystem 26, ein Sensorsystem 28, ein Stellantriebsystem 30, mindestens einen Datenspeicher 32, mindestens eine Steuerung 34 und ein Kommunikationssystem 36. Das Antriebssystem 20 kann in verschiedenen Ausführungsformen einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, wie beispielsweise einen Traktionsmotor und/oder ein Brennstoffzellenantriebssystem, beinhalten. Das Übertragungssystem 22 ist dazu konfiguriert, Leistung vom Antriebssystem 20 auf die Fahrzeugräder 16 und 18 gemäß den wählbaren Übersetzungsverhältnissen zu übertragen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Getriebesystem 22 ein Stufenverhältnis-Automatikgetriebe, ein stufenlos verstellbares Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe beinhalten.
Das Bremssystem 26 ist dazu konfiguriert, den Fahrzeugrädern 16 und 18 ein Bremsmoment bereitzustellen. Das Bremssystem 26 kann in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, Brake-by-Wire, ein regeneratives Bremssystem, wie beispielsweise eine elektrische Maschine und/oder andere geeignete Bremssysteme, beinhalten.
Das Lenksystem 24 beeinflusst eine Position der Fahrzeugräder 16 und/oder 18. Während in einigen Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zur Veranschaulichung als ein Lenkrad 25 dargestellt, kann das Lenksystem 24 kein Lenkrad beinhalten.
Das Sensorsystem 28 beinhaltet eine oder mehrere Sensorvorrichtungen 40a-40n, die beobachtbare Zustände der äußeren Umgebung und/oder der inneren Umgebung des autonomen Fahrzeugs 10 (zum Beispiel den Zustand eines oder mehrerer Insassen) erfassen und entsprechende Sensordaten erzeugen. Sensorvorrichtungen 40a-40n können, sind jedoch nicht beschränkt auf, Radare (z. B. Langstrecken-, Mittelstrecken-Kurzbereich), Lidare, globale Positionierungssysteme, optische Kameras (z. B. nach vorne gerichtet, 360-Grad, nach hinten gerichtet, seitlich gerichtet, Stereo, usw.), beinhalten, Wärmebildkameras (z. B. Infrarot), Ultraschallsensoren, Geschwindigkeitsmesssensoren (z. B. Encoder) und/oder andere Sensoren, die in Verbindung mit Systemen und Verfahren gemäß dem vorliegenden Gegenstand verwendet werden können.
Das Stellantriebssystem 30 beinhaltet ein oder mehrere Stellantriebsvorrichtungen 42a-42n, die ein oder mehrere Fahrzeugeigenschaften, wie zum Beispiel das Antriebssystem 20, das Übertragungssystem 22, das Lenksystem 24 und das Bremssystem 26, steuern, sind aber nicht darauf beschränkt. In verschiedenen Ausführungsformen kann das autonome Fahrzeug 10 auch Fahrzeug-Innen- und/oder Außenausstattungen beinhalten, die nicht in 1 dargestellt sind, wie beispielsweise verschiedene Türen, Kofferraum- und Kabinenausstattungen, wie Luft, Musik, Beleuchtung, Touchscreen-Display-Komponenten (wie sie in Verbindung mit Navigationssystemen verwendet werden) und dergleichen.
Die Datenspeichervorrichtung 32 speichert Daten zur Verwendung beim automatischen Steuern des autonomen Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen speichert die Datenspeichervorrichtung 32 definierte Landkarten der navigierbaren Umgebung. In verschiedenen Ausführungsformen werden die definierten Landkarten vordefiniert und von einem entfernten System (in weiteren Einzelheiten in Bezug auf 2 beschrieben) erhalten. So können beispielsweise die definierten Landkarten durch das entfernte System zusammengesetzt und dem autonomen Fahrzeug 10 (drahtlos und/oder drahtgebunden) mitgeteilt und in der Datenspeichervorrichtung 32 gespeichert werden. Routeninformationen können auch in der Datenspeichervorrichtung 32 gespeichert werden - d. h. in einer Reihe von Straßenabschnitten (die geografisch mit einer oder mehreren der definierten Karten verknüpft sind), die zusammen eine Route definieren, die der Benutzer von einem Startort (z. B. dem aktuellen Standort des Benutzers) zu einem Zielort zurücklegen kann. Wie ersichtlich ist, kann die Datenspeichervorrichtung 32 ein Teil der Steuerung 34, von der Steuerung 34 getrennt, oder ein Teil der Steuerung 34 und Teil eines separaten Systems sein.
Die Steuerung 34 beinhaltet mindestens einen Prozessor 44 und eine computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46. Der Prozessor 44 kann eine Spezialanfertigung oder ein handelsüblicher Prozessor sein, eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikprozessoreinheit (GPU), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) (z. B. eine benutzerdefinierte ASIC, die ein neuronales Netzwerk implementiert), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), ein Hilfsprozessor unter mehreren Prozessoren, verbunden mit der Steuerung 34, ein Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chip-Satzes) eine Kombination derselben oder allgemein jede beliebige Vorrichtung zur Ausführung von Anweisungen. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Keep-Alive-Memory (KAM) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nicht-flüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während der Prozessor 44 ausgeschaltet ist. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl an bekannten Speichervorrichtungen, wie beispielsweise PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung 34 beim Steuern des autonomen Fahrzeugs 10 verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung 34 konfiguriert, um das im Folgenden ausführlich erläuterte Kollaborationssystem zu implementieren.
Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme beinhalten, von denen jede eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren von logischen Funktionen beinhaltet. Die Anweisungen empfangen und verarbeiten, wenn diese durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, Signale (z. B. Sensordaten) vom Sensorsystem 28, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zur automatischen Steuerung der Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 durch und erzeugen Steuersignale, die an das Stellgliedsystem 30 übertragen werden, um die Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 basierend auf der Logik, den Berechnungen, den Verfahren und/oder Algorithmen automatisch zu steuern. Obwohl in 1 nur eine Steuerung 34 dargestellt ist, können Ausführungsformen des autonomen Fahrzeugs 10 eine beliebige Anzahl an Steuerungen 34 beinhalten, die über ein geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren und zusammenwirken, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logiken, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durchzuführen, und Steuersignale zu erzeugen, um die Funktionen des autonomen Fahrzeugs 10 automatisch zu steuern.
Das Kommunikationssystem 36 ist konfiguriert, um Informationen drahtlos an und von anderen Einheiten 48, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf andere Fahrzeuge („V2V“-Kommunikation,) Infrastruktur („V2I“-Kommunikation), Netzwerke („V2N“-Kommunikation), Fußgänger „V2P“-Kommunikation), entfernte Transportsysteme und/oder Benutzervorrichtungen zu übermitteln (näher beschrieben in Bezug auf 2). In einer exemplarischen Ausführungsform ist das drahtlose Kommunikationssystem 36 dazu konfiguriert, über ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) unter Verwendung des IEEE 802.11-Standards, über Bluetooth oder mittels einer mobilen Datenkommunikation zu kommunizieren. Im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung werden jedoch auch zusätzliche oder alternative Kommunikationsverfahren, wie beispielsweise ein dedizierter Nahbereichskommunikations-(DSRC)-Kanal, berücksichtigt. DSRC-Kanäle beziehen sich auf Einweg- oder Zweiwege-Kurzstrecken- bis Mittelklasse-Funkkommunikationskanäle, die speziell für den Automobilbau und einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards entwickelt wurden.
Mit weiterem Bezug auf 2 kann das autonome Fahrzeug 10, das mit Bezug auf 1 beschrieben ist, in verschiedenen Ausführungsformen für den Einsatz im Rahmen eines Taxi- oder Shuttle-Unternehmens in einem bestimmten geografischen Gebiet (z. B. einer Stadt, einer Schule oder einem Geschäftscampus, einem Einkaufszentrum, einem Vergnügungspark, einem Veranstaltungszentrum oder dergleichen) geeignet sein. So kann beispielsweise das autonome Fahrzeug 10 einem autonomen fahrzeugbasierten Transportsystem zugeordnet sein. 2 veranschaulicht eine exemplarische Ausführungsform einer Betriebsumgebung, die im Allgemeinen bei 50 dargestellt ist und ein autonomes fahrzeugbasiertes entferntes Transportsystem (oder einfach „entferntes Transportsystem“) 52 beinhaltet, das, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen 10a-10n zugeordnet ist. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Betriebsumgebung 50 (die ganz oder teilweise den in 1 dargestellten Einheiten 48 entsprechen können) ferner eine oder mehrere Benutzervorrichtungen 54, die mit dem autonomen Fahrzeug 10 und/oder dem entfernten Transportsystem 52 über ein Kommunikationsnetzwerk 56 kommunizieren.
Das Kommunikationsnetzwerk 56 unterstützt die Kommunikation zwischen Geräten, Systemen und Komponenten, die von der Betriebsumgebung 50 unterstützt werden (z. B. über physische Kommunikationsverbindungen und/oder drahtlose Kommunikationsverbindungen). So kann beispielsweise das Kommunikationsnetzwerk 56 ein drahtloses Trägersystem 60 beinhalten, wie beispielsweise ein Mobiltelefonsystem, das eine Vielzahl von Mobilfunktürmen (nicht dargestellt), eine oder mehrere Mobilvermittlungsstellen (MSCs) (nicht dargestellt) sowie alle anderen Netzwerkkomponenten beinhalten, die zum Verbinden des drahtlosen Trägersystems 60 mit dem Festnetz erforderlich sind. Jeder Mobilfunkturm beinhaltet Sende- und Empfangsantennen und eine Basisstation, wobei die Basisstationen verschiedener Mobilfunktürme mit den MSC verbunden sind, entweder direkt oder über Zwischenvorrichtungen, wie beispielsweise eine Basisstationssteuerung. Das Drahtlosträgersystem 60 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie implementieren, beispielsweise digitale Technologien wie CDMA (z. B. CDMA2000), LTE (z. B. 4G LTE oder 5G LTE), GSM/GPRS oder andere aktuelle oder neu entstehende drahtlose Technologien. Andere Mobilfunkturm/Basisstation/MSC-Anordnungen sind möglich und könnten mit dem Mobilfunkanbietersystem 60 verwendet werden. So könnten sich beispielsweise die Basisstation und der Mobilfunkturm an derselben Stelle oder entfernt voneinander befinden, jede Basisstation könnte für einen einzelnen Mobilfunkturm zuständig sein oder eine einzelne Basisstation könnte verschiedene Mobilfunktürme bedienen, oder verschiedene Basisstationen könnten mit einer einzigen MSC gekoppelt werden, um nur einige der möglichen Anordnungen zu nennen.
Abgesehen vom Verwenden des drahtlosen Trägersystems 60 kann ein zweites drahtloses Trägersystem in Form eines Satellitenkommunikationssystems 64 verwendet werden, um unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem autonomen Fahrzeug 10a-10n bereitzustellen. Dies kann unter Verwendung von einem oder mehreren Kommunikationssatelliten (nicht dargestellt) und einer aufwärts gerichteten Sendestation (nicht dargestellt) erfolgen. Die unidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitenradiodienste beinhalten, worin programmierte Inhaltsdaten (Nachrichten, Musik usw.) von der Sendestation empfangen werden, für das Hochladen gepackt und anschließend zum Satelliten gesendet werden, der die Programmierung an die Teilnehmer ausstrahlt. Die bidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitentelefondienste beinhalten, die den Satelliten verwenden, um Telefonkommunikationen zwischen dem Fahrzeug 10 und der Station weiterzugeben. Die Satellitentelefonie kann entweder zusätzlich oder anstelle des Mobilfunkanbietersystems 60 verwendet werden.
Ein Festnetz-Kommunikationssystem 62 kann ein konventionelles Festnetz-Telekommunikationsnetzwerk beinhalten, das mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden ist und das drahtlose Trägersystem 60 mit dem entfernten Transportsystem 52 verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz-Kommunikationssystem 62 ein Fernsprechnetz (PSTN) wie jenes sein, das verwendet wird, um festverdrahtetes Fernsprechen, paketvermittelte Datenkommunikationen und die Internetinfrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente des Festnetz-Kommunikationssystems 62 können durch Verwenden eines normalen drahtgebundenen Netzwerks, eines Lichtleiter- oder eines anderen optischen Netzwerks, eines Kabelnetzes, Stromleitungen, anderen drahtlosen Netzwerken, wie drahtlose lokale Netzwerke (WLANs) oder Netzwerke, die drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen oder jeder Kombination davon implementiert sein. Weiterhin muss das entfernte Transportsystem 52 nicht über das Festnetz-Kommunikationssystem 62 verbunden sein, sondern könnte Funktelefonausrüstung beinhalten, sodass sie direkt mit einem drahtlosen Netzwerk, wie z. B. dem drahtlosen Trägersystem 60, kommunizieren kann.
Obwohl in 2 nur eine Benutzervorrichtung 54 dargestellt ist, können Ausführungsformen der Betriebsumgebung 50 eine beliebige Anzahl von Benutzervorrichtungen 54, einschließlich mehrerer Benutzervorrichtungen 54 unterstützen, die das Eigentum einer Person sind, von dieser bedient oder anderweitig verwendet werden. Jede Benutzervorrichtung 54, die von der Betriebsumgebung 50 unterstützt wird, kann unter Verwendung einer geeigneten Hardwareplattform implementiert werden. In dieser Hinsicht kann die Benutzervorrichtung 54 in einem gemeinsamen Formfaktor realisiert werden, darunter auch in: einen Desktop-Computer; einem mobilen Computer (z. B. einem Tablet-Computer, einem Laptop-Computer oder einem Netbook-Computer); einem Smartphone; einem Videospielgerät; einem digitalen Media-Player; eine Komponente eines Heimunterhaltungsgeräts; einer Digitalkamera oder Videokamera; einem tragbaren Computergerät (z. B. einer Smart-Uhr, Smart-Brille, Smart-Kleidung); oder dergleichen. Jede von der Betriebsumgebung 50 unterstützte Benutzervorrichtung 54 ist als computerimplementiertes oder computergestütztes Gerät mit der Hardware-, Software-, Firmware- und/oder Verarbeitungslogik realisiert, die für die Durchführung der hier beschriebenen verschiedenen Techniken und Verfahren erforderlich ist. So beinhaltet beispielsweise die Benutzervorrichtung 54 einen Mikroprozessor in Form einer programmierbaren Vorrichtung, die eine oder mehrere in einer internen Speicherstruktur gespeicherte Anweisungen beinhaltet und angewendet wird, um binäre Eingaben zu empfangen und binäre Ausgaben zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 ein GPS-Modul, das GPS-Satellitensignale empfangen und GPS-Koordinaten basierend auf diesen Signalen erzeugen kann. In weiteren Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 eine Mobilfunk-Kommunikationsfunktionalität, sodass die Vorrichtung Sprach- und/oder Datenkommunikationen über das Kommunikationsnetzwerk 56 unter Verwendung eines oder mehrerer Mobilfunk-Kommunikationsprotokolle durchführt, wie hierin erläutert. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 eine visuelle Anzeige, wie zum Beispiel ein grafisches Touchscreen-Display oder eine andere Anzeige.
Das entfernte Transportsystem 52 beinhaltet ein oder mehrere Backend-Serversysteme, nicht dargestellt), die an dem speziellen Campus oder dem geografischen Standort, der vom Transportsystem 52 bedient wird, Cloud-basiert, netzwerkbasiert oder resident sein können. Das entfernte Transportsystem 52 kann mit einem Live-Berater, einem automatisierten Berater, einem System der künstlichen Intelligenz oder einer Kombination davon besetzt sein. Das entfernte Transportsystem 52 kann mit den Benutzervorrichtungen 54 und den autonomen Fahrzeugen 10a-10n kommunizieren, um Fahrten zu planen, autonome Fahrzeuge 10a-10n zu versetzen und dergleichen. In verschiedenen Ausführungsformen speichert das entfernte Transportsystem 52 Kontoinformationen, wie zum Beispiel Teilnehmer-Authentisierungsdaten, Fahrzeugkennzeichen, Profilaufzeichnungen, biometrische Daten, Verhaltensmuster und andere entsprechende Teilnehmerinformationen.
Gemäß einem typischen Anwendungsfall-Arbeitsablauf kann ein registrierter Benutzer des entfernten Transportsystems 52 über die Benutzervorrichtung 54 eine Fahrtanforderung erstellen. Die Fahrtanforderung gibt typischerweise den gewünschten Abholort des Fahrgastes (oder den aktuellen GPS-Standort), den gewünschten Zielort (der einen vordefinierten Fahrzeugstopp und/oder ein benutzerdefiniertes Passagierziel identifizieren kann) und eine Abholzeit an. Das entfernte Transportsystem 52 empfängt die Fahrtanforderung, verarbeitet die Anforderung und sendet ein ausgewähltes der autonomen Fahrzeuge 10a-10n (wenn und sofern verfügbar), um den Passagier an dem vorgesehenen Abholort und zu gegebener Zeit abzuholen. Das Transportsystem 52 kann zudem eine entsprechend konfigurierte Bestätigungsnachricht oder Benachrichtigung an die Benutzervorrichtung 54 erzeugen und senden, um den Passagier zu benachrichtigen, dass ein Fahrzeug unterwegs ist.
Wie ersichtlich, bietet der hierin offenbarte Gegenstand bestimmte verbesserte Eigenschaften und Funktionen für das, was als ein standardmäßiges oder Basislinien autonomes Fahrzeug 10 und/oder ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem 52 betrachtet werden kann. Zu diesem Zweck kann ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem modifiziert, erweitert oder anderweitig ergänzt werden, um die nachfolgend näher beschriebenen zusätzlichen Funktionen bereitzustellen.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen realisiert die Steuerung 34 ein autonomes Antriebssystem (ADS) 70, wie in 3 dargestellt. Das heißt, dass geeignete Soft- und/oder Hardwarekomponenten der Steuerung 34 (z. B. der Prozessor 44 und das computerlesbare Speichermedium 46) verwendet werden, um ein autonomes Antriebssystem 70 bereitzustellen, das in Verbindung mit dem Fahrzeug 10 verwendet wird.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Anweisungen des autonomen Antriebssystems 70 je nach Funktion oder System gegliedert sein. Das autonome Antriebssystem 70 kann beispielsweise, wie in 3 dargestellt, ein Computer-Sichtsystem 74, ein Positionierungssystem 76, ein Leitsystem 78 und ein Fahrzeugsteuersystem 80 beinhalten. Wie ersichtlich ist, können die Anweisungen in verschiedenen Ausführungsformen in beliebig viele Systeme (z. B. kombiniert, weiter unterteilt, usw.) gegliedert werden, da die Offenbarung nicht auf die vorliegenden Beispiele beschränkt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen synthetisiert und verarbeitet das Computer-Sichtsystem 74 die erfassten Sensordaten und prognostiziert Anwesenheit, Standort, Klassifizierung und/oder Verlauf von Objekten und Merkmalen der Umgebung des Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Computer-Vision-System 74 Informationen von mehreren Sensoren (z. B. dem Sensorsystem 28) beinhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kameras, Lidars, Radars und/oder eine beliebige Anzahl anderer Arten von Sensoren.
Das Positionierungssystem 76 verarbeitet Sensordaten zusammen mit anderen Daten, um eine Position (z. B. eine lokale Position in Bezug auf eine Karte, eine exakte Position in Bezug auf die Fahrspur einer Straße, Fahrzeugrichtung, usw.) des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Umgebung zu bestimmen. Wie zu erkennen ist, können verschiedene Techniken eingesetzt werden, um diese Lokalisierung durchzuführen, beispielsweise simultane Lokalisierung und Kartierung (SLAM), Partikelfilter, Kalman-Filter, Bayes'sche Filter und dergleichen.
Das Leitsystem 78 verarbeitet Sensordaten zusammen mit anderen Daten, um eine Strecke zu bestimmen, dem das Fahrzeug 10 folgen soll. Das Fahrzeugsteuerungssystem 80 erzeugt Steuersignale zum Steuern des Fahrzeugs 10 entsprechend der ermittelten Strecke.
In verschiedenen Ausführungsformen implementiert die Steuerung 34 maschinelle Lerntechniken, um die Funktionalität der Steuerung 34 zu unterstützen, wie z. B. Merkmalerkennung/Klassifizierung, Hindernisminderung, Routenüberquerung, Kartierung, Sensorintegration, Boden-Wahrheitsbestimmung und dergleichen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Kollaborationssystem 100 ganz oder teilweise in das Computer-Sichtsystem 74, das Positioniersystem 76, das Leitsystem 78 und/oder das Fahrzeugsteuerungssystem 80 eingebunden werden. Wie bereits kurz erwähnt, ist das Kollaborationssystem 100 von 1 so konfiguriert, dass ein autonomes Fahrzeug mit anderen autonomen Fahrzeugen zusammenwirken kann, um eine Mission durchzuführen oder Sensordaten auszutauschen.
Die 4A-4B zeigen Top-Down-Ansichten eines exemplarischen Szenarios, das für das Verständnis des vorliegenden Gegenstands nützlich ist. Insbesondere veranschaulicht 4A eine Flotte von koordinierten, clusterbeweglichen autonomen Fahrzeugen, die in Formation (Platooning) eine Fahrbahn entlang fahren. Viele Vorteile, wie beispielsweise eine bessere Kraftstoffeffizienz, schnellere Beförderungszeiten und andere, können durch das sogenannte Platooning von Fahrzeugen erreicht werden. In diesem Beispiel umfasst der Zug ein Leitfahrzeug 402 und zwei Ressourcenfahrzeuge 406, 408. Die Ressourcenfahrzeuge 406, 408 teilen Informationen 403 von verschiedenen Sensoren mit dem Leitfahrzeug 402, beispielsweise drahtlos über V2V-Kommunikation. Das Leitfahrzeug 402 verwendet die geteilten Informationen 402, um die Anweisungen 405 zu berechnen, die das Leitfahrzeug 402 den Ressourcenfahrzeugen 406, 408 zur Verfügung stellt. Durch Teilen von Informationen und Befolgen der Anweisungen eines Leitfahrzeugs 402 kann eine stabile Bildung von autonomen Fahrzeugen erreicht werden, indem beispielsweise zur gleichen Zeit und mit derselben Geschwindigkeit beschleunigt wird, um die Vorteile des Platoonings (fahren in einem Zug) zu erreichen.
4B veranschaulicht die bedarfsgerechte Bildung eines Zuges zum Unterstützen oder Bergen eines autonomen Fahrzeugs 412 mit einer fehlerhaften Komponente 414 oder einer sich verschlechternden Funktion. Durch das Zusammenwirken können andere autonome Fahrzeuge 416, 418 bestimmte Funktionen für das problematische Fahrzeug 412 übernehmen. So kann beispielsweise das problematische Fahrzeug 412 ein defektes Radarsystem aufweisen und nicht in der Lage sein, den Abstand zum nachfolgenden Fahrzeug 416 zu bestimmen. Das problematische Fahrzeug 412 kann darum bitten, dass ein Zug gebildet wird, um das problematische Fahrzeug 412 bei der Navigation zu unterstützen. Nach dem Bilden des Zugs kann das andere autonome Fahrzeug 416, 418 die GPS-Informationen 415 beispielsweise mit dem problematischen Fahrzeug 412 teilen, damit das problematische Fahrzeug 412 den Abstand zwischen ihm und dem nachfolgenden Fahrzeug 416 bestimmen kann.
5 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess 500 zur Zugbildung autonomer Fahrzeuge darstellt. Der exemplarische Prozess 500 beinhaltet das Bilden einer Gruppe (Vorgang 502). Das Bilden einer Gruppe kann eine Einrichtung einbeziehen, die das Bilden einer Gruppe fordert, die Identifizierung von autonomen Fahrzeugen in einem Bereich, um die Gruppe zu bilden, eine Anforderung, die an identifizierte Fahrzeuge gesendet wird, um der Gruppe beizutreten, und Fahrzeuge, die der Teilnahme an der Gruppe zustimmen.
Der exemplarische Prozess 500 beinhaltet auch das Ermitteln von Fahrzeugrollen in der Gruppe (Vorgang 504), sobald die Vereinbarung zur Bildung einer Gruppe getroffen wurde. Ein Fahrzeug kann als Führungsfahrzeug der Gruppe ausgewählt werden oder es können mehrere Fahrzeuge für verschiedene Führungsfunktionen ausgewählt werden. Zu den Führungsfunktionen zählen unter anderem Fahranweisungen, Trajektorienplanung, Missionsbestimmung usw. Das eine oder die mehreren Fahrzeuge, die zur Durchführung von Führungsfunktionen ausgewählt wurden, können basierend auf der relativen Stärke der Fahrzeugsteuerung, der Software und/oder der Sensoren im Vergleich zu anderen autonomen Fahrzeugen in der Gruppe ausgewählt werden.
Letztendlich beinhaltet der exemplarische Prozess 500 die Bedienung der Gruppe zum Durchführen einer Mission (Vorgang 506). Der Betrieb der Gruppe zum Durchführen einer Mission kann die Auswahl und Vereinbarung einer Mission und/oder von Zielen zur Optimierung während der Durchführung der Mission, das Erzeugen von Anweisungen für Fahrzeuge in der Gruppe zum Durchführen der Mission und den Betrieb der Gruppenfahrzeuge in Übereinstimmung mit den Anweisungen beinhalten.
6 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess 600 in einem autonomen Fahrzeug zur Gruppenbildung darstellt. Eine Anforderung zum Bilden einer Gruppe kann über eine entfernte Leitstelle 601 über ein Netzwerk 603 an ein erstes Fahrzeug gestellt werden, als Benutzeranforderung 605 von einem Insassen des ersten Fahrzeugs oder als selbst eingeleitete Anforderung 607 vom ersten Fahrzeug, beispielsweise automatisch basierend auf vorher festgelegten Kriterien. Nach dem Empfangen einer Anforderung kann das erste Fahrzeug den Prozess 600 zum Bilden der Gruppe starten (Vorgang 602).
Der exemplarische Prozess 600 beinhaltet die Suche nach autonomen Fahrzeugen in der Nähe des ersten Fahrzeugs (Vorgang 604). Es wird ermittelt, ob benachbarte autonome Fahrzeuge in der Nähe des ersten Fahrzeugs gefunden werden (Entscheidung 606). Wird kein benachbartes Fahrzeug gefunden wird (nein bei Entscheidung 606), sucht das erste Fahrzeug weiter nach autonomen Fahrzeugen in seiner Nähe (Vorgang 604). Wenn ein benachbartes Fahrzeug gefunden wird (ja bei Entscheidung 606), kann das erste Fahrzeug eine Kollaborationsanforderung für den Beitritt zu einer Gruppe und einen vorläufigen Plan/Mission an das identifizierte benachbarte Fahrzeug senden (Vorgang 608).
Als Reaktion auf das Empfangen einer Reaktion des benachbarten Fahrzeugs, um der Gruppe beizutreten, wird ermittelt, ob das benachbarte autonome Fahrzeug zugestimmt hat, der Gruppe beizutreten (Entscheidung 610). Wenn kein benachbartes Fahrzeug zugestimmt hat (nein bei Entscheidung 610), sucht das erste Fahrzeug weiter nach autonomen Fahrzeugen in seiner Nähe (Vorgang 604). Wenn das benachbarte Fahrzeug zugestimmt hat der Gruppe beizutreten (ja bei Entscheidung 610), wird das benachbarte Fahrzeug zur Gruppe hinzugefügt (Vorgang 612).
Wenn das benachbarte Fahrzeug zugestimmt hat der Gruppe beizutreten (ja bei Entscheidung 610), wird ebenfalls entschieden, ob ein anderes Fahrzeug in der Gruppe gewünscht wird (Entscheidung 614). Wenn kein anderes Fahrzeug in der Gruppe gewünscht wird (nein bei Entscheidung 614), stoppt das erste Fahrzeug die Suche nach autonomen Fahrzeugen in seiner Nähe (Vorgang 616). Wenn ein anderes Fahrzeug in der Gruppe gewünscht wird (ja bei Entscheidung 614), sucht das erste Fahrzeug weiterhin nach autonomen Fahrzeugen in seiner Nähe (Vorgang 604).
Wenn eine Umgruppierung gewünscht wird (Vorgang 618), wird auch entschieden, ob ein anderes Fahrzeug in der Gruppe gewünscht wird (Entscheidung 614). Wenn kein anderes Fahrzeug in der Gruppe gewünscht wird (nein bei Entscheidung 614), stoppt das erste Fahrzeug die Suche nach autonomen Fahrzeugen in seiner Nähe (Vorgang 616). Wenn ein anderes Fahrzeug in der Gruppe gewünscht wird (ja bei Entscheidung 614), sucht das erste Fahrzeug weiterhin nach autonomen Fahrzeugen in seiner Nähe (Vorgang 604). Nachdem die Gruppe gebildet wurde, kann ein Prozess zum Bestimmen der Rollen von Fahrzeugen in der Gruppe durchgeführt werden (Vorgang 620).
7 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess 700 zum Bestimmen von Fahrzeugrollen in einer Gruppe darstellt. Der exemplarische Prozess 700 kann eingegeben werden, wenn der exemplarische Prozess 600 zum Bilden einer Gruppe abgeschlossen ist (Vorgang 702). Der exemplarische Prozess 700 beinhaltet die Auswahl eines Führungs- und Ressourcenfahrzeugs (Vorgang 704). Die Auswahl eines Führungs- und Ressourcenfahrzeugs kann durch das erste Fahrzeug oder durch eine entfernte Leitstelle erfolgen.
Im Falle einer Führungsauswahl durch eine entfernte Leitstelle kann das erste Fahrzeug eine Anforderung 706 über ein Netzwerk 708 an eine entfernte Leitstelle 710 senden, um ein Führungs- und Ressourcenfahrzeug auszuwählen. Die entfernte Leitstelle 710 kann die relative Stärke der Software, der Steuerung und der Hardware-Sensoren an Bord jedes der Fahrzeuge in der Gruppe auswerten, um zu ermitteln, welche Fahrzeuge als führend fungieren sollen. Nach der Auswertung kann die entfernte Leitstelle 710 ein Führungsfahrzeug für alle Führungsfunktionen oder mehrere Fahrzeuge für verschiedene Funktionen zuweisen (Vorgang 712).
Im Falle einer Führungsauswahl durch das erste Fahrzeug kann das erste Fahrzeug einen relativen Stärkeindex für die Software, die Steuerung und die Hardware-Sensoren an Bord jedes der Fahrzeuge in der Gruppe abrufen und berechnen, um zu ermitteln, welches Fahrzeug bzw. welche Fahrzeuge als Führungsfahrzeug fungieren sollen (Vorgang 714). Nach der Auswertung kann das erste Fahrzeug ein Führungsfahrzeug für alle Führungsfunktionen oder mehrere Fahrzeuge für verschiedene Funktionen zuweisen (Vorgang 712). Das Führungsfahrzeug kann das erste Fahrzeug oder ein anderes Fahrzeug in der Gruppe sein. Nachdem der Führende ausgewählt wurde, kann ein Prozess zum Führen der Fahrzeuge in der Gruppe durchgeführt werden (Vorgang 716).
8 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess 800 in einem autonomen Fahrzeug zum Führen der Fahrzeuge in einer Gruppe darstellt. Der exemplarische Prozess 800 kann eingegeben werden, wenn der exemplarische Prozess 700 zur Auswahl eines Führenden abgeschlossen ist (Vorgang 802). Der exemplarische Prozess 800 beinhaltet die Missionsverhandlung (Vorgang 804). Während der Missionsverhandlungen identifiziert das Führungsfahrzeug die Mission, beispielsweise die Fahrt zu einem Zielort, die Unterstützung eines Fahrzeugs, das ungewöhnliche Vorgänge durchläuft, und andere. Die Fahrzeuge der Gruppe können zustimmen, die vorgeschlagene Mission ganz oder teilweise durchzuführen, beispielsweise kann ein Fahrzeug zustimmen, zu Punkt A zu fahren, aber nicht weiter zu Punkt B.
Es wird entschieden, ob eine Übereinkunft zu einer Mission erreicht wurde (Entscheidung 806). Wenn keine Einigung erreicht wird (nein bei Entscheidung 806), kann die Gruppe aufgelöst werden und es wird keine Ersatzgruppe gebildet (Vorgang 808). Alternativ können, wenn keine Einigung erreicht wird (nein bei Entscheidung 806), ein oder mehrere autonome Fahrzeuge aus der Gruppe ausgeschlossen werden (Vorgang 810) und es kann eine Umgruppierung zu einer neuen Gruppe erfolgen (Vorgang 812). Die Umgruppierung kann gemäß dem Vorgang 618 des exemplarischen Prozesses 600 durchgeführt werden.
Wenn eine Einigung über eine Mission erzielt wird (ja bei Entscheidung 806), kann ein Ziel zur Optimierung während der Mission identifiziert werden (Vorgang 814). Exemplarische Optimierungsziele beinhalten das Optimieren der Mission zum Verbessern der Energieeffizienz während der Mission (Vorgang 816). So kann beispielsweise die Energieeffizienz verbessert werden, indem die Fahrzeuge in einer engen Anordnung so platziert werden, dass ein Zug oder Windschatten entsteht, was den durchschnittlichen Energieaufwand zur Aufrechterhaltung einer Geschwindigkeit reduzieren kann. Ein weiteres Optimierungsziel beinhaltet das Optimieren der Mission, um die Zeit bis zum Ziel zu verkürzen (Vorgang 818). So kann beispielsweise der Betrieb der Fahrzeuge in einer engen Anordnung, bei der die Fahrzeuge gleichzeitig bremsen und beschleunigen, dazu führen, dass die Zugfahrzeuge früher am Ziel ankommen. Ein weiteres Optimierungsziel beinhaltet das Optimieren der Mission für kombinierte Ziele (z. B. zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Verringerung der Zeit bis zum Ziel) (Vorgang 820). Ein weiteres Optimierungsziel beinhaltet das Optimieren der Mission zur Verlängerung der Fahrzeugnutzungsdauer (Vorgang 822). So kann beispielsweise die Lebensdauer der Bremsen verlängert werden, indem die Häufigkeit des harten Bremsens durch das Koordinieren der autonomen Fahrzeuge in der Gruppe verringert wird. Alternativ kann die Einigung zu einer Mission (ja bei Entscheidung 806) auch die Zustimmung zu einer Rettungsaktion (Vorgang 824) beinhalten.
Bei einer Rettungsaktion oder einer Mission mit einem Optimierungsziel teilen die autonomen Fahrzeuge der Gruppe 823 die Daten 824 mit den anderen autonomen Fahrzeugen der Gruppe 823. Die geteilten Daten 824 können Fahrzeuggeschwindigkeit, Richtung, erkannte Hindernisse, eine Aufforderung zum Verlassen der Gruppe, einen Notruf, SOH (Betriebszustand) und andere beinhalten.
Basierend auf den geteilten Daten und der Missionswahl bestimmt ein Fahrzeug mit Führungsfunktionen die Formation für die Gruppe (Vorgang 826) und erzeugt Trajektorien für die Gruppe (Vorgang 828). Es wird ermittelt, ob die Formation und die Trajektorien in Anweisungen für die Fahrzeuge der Gruppe umgesetzt werden können (Entscheidung 830). Wenn eine Lösung für die Umsetzung der Formation und der Trajektorien in Anweisungen vorhanden ist (ja bei Entscheidung 830), werden die Anweisungen als Eingänge (832) für jedes der Fahrzeuge der Gruppe 823 bereitgestellt. Wenn keine Lösung für die Umsetzung der Formation und der Trajektorien in Anweisungen vorhanden ist (nein bei Entscheidung 830), kann die Gruppe aufgelöst werden (Vorgang 808).
Ein Fahrzeug kann jederzeit beantragen, aus der Gruppe entlassen zu werden. Wenn ein Fahrzeug aus einer Gruppe entlassen wird (ja bei Entscheidung 834), kann eine Umgruppierung zu einer neuen Gruppe erfolgen (Vorgang 812). Die Umgruppierung kann gemäß dem Vorgang 618 des exemplarischen Prozesses 600 durchgeführt werden.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein exemplarisches Kollaborationssystem 900 in einem autonomen Fahrzeug für den Betrieb des Fahrzeugs in einem Zug darstellt. Das exemplarische System 900 beinhaltet ein Gruppenbildungsmodul 902, ein Rollenbestimmungsmodul 904 und ein Missionsbefehlsmodul 906.
Das exemplarische Gruppenbildungsmodul 902 ist konfiguriert zum: (a) Suchen nach anderen autonomen Fahrzeugen in der Nähe des Fahrzeugs, (b) Senden einer Kollaborationsanforderung an andere Fahrzeuge in der Nähe eines vorläufigen Leitbildes, (c) Empfangen und Interpretieren von Reaktionen auf eine Kollaborationsanforderung, (d) Beantworten einer Kollaborationsanforderung durch andere Fahrzeuge unter Berücksichtigung eines mit der Kollaborationsanforderung erhaltenen vorläufigen Leitbildes, (e) Hinzufügen von Fahrzeugen, die eine Kollaborationsanforderung angenommen haben, zu einer Gruppe, und (f) Bestimmen der Anzahl der für eine Gruppe gewünschten Fahrzeuge.
Das exemplarische Rollenbestimmungsmodul ist konfiguriert zum: (a) Bereitstellen der relativen Stärke der Software, der Steuerung und/oder Sensoren an andere Fahrzeuge in einer Gruppe, (b) Empfangen und Auswerten der relativen Stärke der Software, der Steuerung und der Sensoren für andere Fahrzeuge in der Gruppe, (c) Zuweisen von Führungsfunktionen an ein oder mehrere Fahrzeuge basierend auf der relativen Stärke der Software, der Steuerung und der Sensoren jedes Fahrzeugs, worin das Zuweisen von Führungsfunktionen das Zuweisen eines Führungsfahrzeugs zum Ausführen aller Führungsfunktionen oder das Zuweisen verschiedener Führungsfunktionen an verschiedene Fahrzeuge in der Gruppe umfasst, und (d) Annehmen und Ausführen einer oder mehrerer Führungsfunktionen oder einer Führungsrolle in einer Gruppe.
Das exemplarische Missionsbefehlsmodul 906 ist konfiguriert zum: (a) Auswählen und Vorschlagen einer Gruppenmission und Verhandeln über eine vorgeschlagene Gruppenmission; (b) Auswählen und Vorschlagen einer Gruppenrettungsaktion und Verhandeln über eine vorgeschlagene Gruppenrettungsaktion; (c) Auswählen und Vorschlagen eines Optimierungsziels während der Durchführung einer Mission und Verhandeln über ein vorgeschlagenes Optimierungsziel während der Durchführung einer Mission; (d) Bestimmen einer Formation für eine Gruppe und Erzeugen einer Trajektorie für die Gruppe; (e) Teilen von Fahrzeugdaten mit dem anderen Fahrzeug in der Gruppe; und (f) Erzeugen von Anweisungen zum Durchführen einer bestimmten Gruppenbildung und erzeugten Gruppentrajektorie.
Ein autonomes Fahrzeug kann eines oder mehrere eines Gruppenbildungsmoduls 902, eines Rollenbestimmungsmoduls 904 und eines Missionsbefehlsmoduls 906 beinhalten. Das spezifische Gruppenbildungsmodul 902, das Rollenbestimmungsmodul 904 und das Missionsbefehlsmodul 906 in einem autonomen Fahrzeug können eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Funktionen und zusätzliche Funktionen ausführen.
10 ist ein Prozessablaufdiagramm in einem exemplarischen autonomen Fahrzeug, das einen exemplarischen Prozess 1000 für den Betrieb des Fahrzeugs innerhalb einer Gruppe von autonomen Fahrzeugen darstellt. Der exemplarische Prozess 1000 beinhaltet das Senden einer Kollaborationsanforderung an ein oder mehrere Fahrzeuge in einem Bereich, um eine Gruppe zum Durchführen einer Mission zu bilden (Vorgang 1002). Die Kollaborationsanforderung kann gesendet werden, wenn das Fahrzeug bestimmt, dass eine Gruppe gebildet werden soll, oder wenn ein Fahrzeuginsasse bestimmt, dass eine Gruppe gebildet werden soll. Das Senden einer Kollaborationsanforderung beinhaltet das Suchen nach autonomen Fahrzeugen im Bereich und das Senden der Kollaborationsanforderung an ein autonomes Fahrzeug, das während der Suche identifiziert wurde. Die Kollaborationsanforderung kann eine vorgeschlagene Mission für die Gruppe beinhalten. Die vorgeschlagene Mission kann eine Rettungsaktion oder eine Mission mit einem Optimierungsziel während der Durchführung der Mission beinhalten. Der exemplarische Prozess 1000 beinhaltet weiterhin die Annahme der Kollaborationsanforderung zum Eintritt in die Gruppe, worin die Gruppe eine Vielzahl von autonomen Fahrzeugen umfasst (Vorgang 1004).
Der exemplarische Prozess 1000 beinhaltet das Zusammenwirken beim Zuweisen von Führungsfunktionen für die Gruppe an eines oder mehrere der Vielzahl von Fahrzeugen in der Gruppe (Vorgang 1006). Das Zusammenwirken beim Zuweisen von Führungsfunktionen kann die Kommunikation der relativen Stärke von Software, einer Steuerung und/oder Sensoren an andere Fahrzeuge der Gruppe beinhalten. Das Zusammenwirken beim Zuweisen von Führungsfunktionen kann das Bestimmen der relativen Stärke der Software, der Steuerung und der Sensoren für jedes Fahrzeug in der Gruppe und das Zuweisen von Führungsfunktionen an eines oder mehrere Fahrzeuge basierend auf der relativen Stärke der Software, der Steuerung und der Sensoren beinhalten. Die Zuweisung von Führungsfunktionen kann das Zuweisen eines Führungsfahrzeugs beinhalten, um alle Führungsfunktionen für die Gruppe auszuführen, oder das Zuweisen verschiedener Führungsfunktionen an verschiedene Fahrzeuge in der Gruppe.
Der exemplarische Prozess 1000 die Mitarbeit bei den Missionsverhandlungen für die Gruppe (Vorgang 1008). Das Zusammenwirken bei den Missionsverhandlungen kann das Vorschlagen einer Gruppenmission oder die Zustimmung zum Ausführen zumindest eines Teils einer vorgeschlagenen Gruppenmission beinhalten. Das Zusammenwirken bei den Missionsverhandlungen kann das Vorschlagen einer Rettungsaktion oder die Zustimmung zu einer vorgeschlagenen Rettungsaktion beinhalten. Das Zusammenwirken bei Missionsverhandlungen kann das Vorschlagen oder Vereinbaren eines Optimierungsziels während der Durchführung der Mission beinhalten. Das Optimierungsziel kann eine Optimierung der Energieeffizienz, eine Optimierung zur Verkürzung der Fahrzeit bis zum Zielort, eine Optimierung für kombinierte Ziele oder eine Optimierung zur Verbesserung der Fahrzeugnutzungsdauer sein.
Der exemplarische Prozess 1000 beinhaltet das Zusammenwirken beim Bestimmen einer Formation für die Gruppe (Vorgang 1010) und das Zusammenwirken beim Erzeugen einer Trajektorie für die Gruppe (Vorgang 1012). Das Zusammenwirken beim Bestimmen einer Formation und das Zusammenwirken beim Erzeugen von Trajektorien kann das Teilen von Fahrzeugdaten mit anderen Fahrzeugen der Gruppe beinhalten. Die geteilten Daten können eine oder mehrere aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit, Richtung, erkannte Hindernisse, Aufforderungen zum Verlassen der Gruppe und einen Notruf beinhalten. Das Zusammenwirken beim Bestimmen einer Formation kann das Bestimmen einer Formation basierend auf einer vereinbarten Rettungsaktion oder einem Optimierungsziel und auf geteilten Daten der Fahrzeuge in der Gruppe beinhalten. Das Zusammenwirken beim Erzeugen einer Trajektorie kann das Erzeugen einer Trajektorie basierend auf einer vereinbarten Rettungsaktion oder einem Optimierungsziel und auf geteilten Daten der Fahrzeuge in der Gruppe beinhalten.
Der exemplarische Prozess 1000 beinhaltet den Betrieb der Fahrzeuge gemäß der ermittelten Formation und der erzeugten Trajektorie (Vorgang 1014). Das Betreiben eines Fahrzeugs gemäß der bestimmten Formation und der erzeugten Trajektorie kann das Implementieren von Eingaben beinhalten, die für die Fahrzeuge in der Gruppe berechnet wurden. Die Eingänge können eine Anweisung zum Gas geben, eine Lenkanweisung und/oder eine Bremsanweisung beinhalten.
Die 11A-11C präsentieren Top-Down-Ansichten von exemplarischen Szenarien, die für ein Verständnis des Zusammenwirkens zwischen autonomen Fahrzeugen zur Bekämpfung eines fehlerhaften Sensors oder anderer Sensorbegrenzungen hilfreich sind. Ein autonomes Fahrzeug kann sich bei der Durchführung seiner Mission stark auf Sensoren an Bord verlassen, welche die Umgebungsbedingungen erfassen. Ein beschädigter Sensor kann die Mission eines autonomen Fahrzeugs verzögern, zum Abbruch einer Mission führen oder zum Versagen eines autonomen Fahrzeugs führen. Darüber hinaus können Bedingungen, welche die Leistung eines Fahrzeugs beeinträchtigen, wie beispielsweise ein am Fahrzeug festsitzender Fremdkörper, der gelegentlich von den Sensoren des Fahrzeugs nicht erkannt werden. In diesen Fällen kann das Zusammenwirken mit einem anderen autonomen Fahrzeug ein erhöhtes Bewusstsein für die Umgebungsbedingungen schaffen, um die Einschränkungen des Sensors zu überwinden.
Insbesondere veranschaulicht 11A ein exemplarisches Szenario für ein anderweitig eingeleitetes Zusammenwirken, worin ein autonomes Fahrzeug 1102 ein anomales Verhalten durch ein zweites autonomes Fahrzeug 1104, verursacht durch einen fehlerhaften Sensor, erkennt und 1106 das anomale Verhalten an das zweite autonome Fahrzeug 1104 meldet. In diesem Beispiel wurde vom ersten Fahrzeug 1102 beobachtet, dass das zweite Fahrzeug 1104 die Fahrbahntrennungslinien 1108 gekreuzt hat und diese Situation dem zweiten Fahrzeug 1104 gemeldet hat. Diese Benachrichtigung hat das zweite Fahrzeug 1104 darauf aufmerksam gemacht, dass es möglicherweise einen defekten Sensor aufweist, durch den es die Fahrbahntrennungslinien überqueren konnte. Bei einer Warnung vor diesem Zustand kann das zweite Fahrzeug 1104 korrigierend eingreifen.
11B veranschaulicht ein exemplarisches Szenario für ein selbst eingeleitetes Zusammenwirken, bei dem ein erstes autonomes Fahrzeug 1112 beobachtet, dass es widersprüchliche Informationen von seinen Sensoren empfängt. Als Beispiel kann der Abstand 1113 zwischen dem ersten Fahrzeug 1112 und einem zweiten Fahrzeug 1114 dem Fahrzeug 1112 sowohl durch einen Kamerasensor als auch durch einen Radarsensor zur Verfügung gestellt werden. Die von jedem dieser Sensoren bereitgestellten Abstände stimmen möglicherweise nicht überein - einer der Sensoren ist möglicherweise fehlerhaft und liefert keine genauen Informationen. Ohne Kenntnis darüber, welcher Sensor defekt ist, kann die Mission des Fahrzeugs 1112 beeinträchtigt werden.
Beim Empfangen von widersprüchlichen Informationen kann ein erstes autonomes Fahrzeug 1112 mit einem zweiten autonomen Fahrzeug 1114 zusammenwirken und ein Unterstützungsgesuch 1116 an das zweite autonome Fahrzeug 1114 auslösen, das anfordert, dass das zweite autonome Fahrzeug 1114 Referenzdaten 1118 oder ein Arbitration 1118 bereitstellt.
11C veranschaulicht ein exemplarisches Szenario für ein selbst eingeleitetes Zusammenwirken, bei dem ein erstes autonomes Fahrzeug 1122 bestimmt, dass ein dem ersten Fahrzeug 1122 zugeordneter Sensor eingestellt oder kalibriert werden muss. Bestimmte Sensoren, wie beispielsweise Radwuchtsensoren, können nicht immer genaue Informationen erzeugen, ohne diese mit Referenzinformationen zu bestätigen - Radwuchtsensoren benötigen möglicherweise Referenzdaten für eine gelegentliche Kalibrierung. Ein erstes autonomes Fahrzeug 1122 kann Referenzdaten von einem zweiten autonomen Fahrzeug 1124 anfordern und kann vom ersten autonomen Fahrzeug 1122 zum Einstellen oder Kalibrieren eines Sensors verwendet werden.
12 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess 1200 für ein selbst eingeleitetes Zusammenwirken veranschaulicht. Der exemplarische Prozess 1200 beinhaltet das Ermitteln eines Bedarfs an Sensorinformationen durch andere autonome Fahrzeuge (Vorgang 1202). Nach dem Ermitteln des Bedarfs kann ein erstes autonomes Fahrzeug selbständig eine Zusammenarbeit zur Unterstützung einleiten (Vorgang 1204). Das erste autonome Fahrzeug sucht nach anderen autonomen Fahrzeugen, die sich in der Nähe des ersten autonomen Fahrzeugs befinden und ermittelt, ob sich weitere autonome Fahrzeuge in seiner Nähe befinden (Entscheidung 1206). Wenn keine weiteren autonomen Fahrzeuge in der Nähe sind (nein, bei Entscheidung 1206), bewertet das erste autonome Fahrzeug seinen Bedarf an Sensorinformationen, die von anderen autonomen Fahrzeugen bereitgestellt werden (Vorgang 1202). Wenn andere autonome Fahrzeuge in der Nähe sind (ja, bei Entscheidung 1206), sendet das erste Fahrzeug eine Anforderung an benachbarte autonome Fahrzeuge zur Unterstützung (Vorgang 1208).
Es wird ermittelt, ob die Kollaborationsanforderung von einem benachbarten Fahrzeug akzeptiert wurde (Entscheidung 1210). Wenn die Kollaborationsanforderung von einem benachbarten Fahrzeug nicht akzeptiert wurde (nein bei Entscheidung 1210), sucht das erste autonome Fahrzeug nach anderen autonomen Fahrzeugen, die sich in der Nähe des ersten autonomen Fahrzeugs befinden und ermittelt, ob sich weitere autonome Fahrzeuge in seiner Nähe befinden (Entscheidung 1206). Wenn die Kollaborationsanforderung von einem benachbarten Fahrzeug akzeptiert wurde (ja bei Entscheidung 1210), wird ein Zusammenwirken zwischen dem ersten Fahrzeug und dem annehmenden benachbarten Fahrzeug hergestellt (Vorgang 1212). Das annehmende benachbarte Fahrzeug bereitet sich auf die Hilfeleistung vor (Vorgang 1214).
Es wird ermittelt, ob das annehmende Nachbarfahrzeug seine Position für ein effektives Zusammenwirken anpassen muss (Entscheidung 1216). Wenn das annehmende benachbarte Fahrzeug seine Position anpassen muss, um wirksam zusammenzuarbeiten (ja bei Entscheidung 1216), berechnet und passt das annehmende benachbarte Fahrzeug seine Position an (Vorgang 1218). Das annehmende benachbarte Fahrzeug führt Erkennungsvorgänge durch, um das erste Fahrzeug (Vorgang 1220) nach dem Berechnen und Anpassen seiner Position zu unterstützen (Vorgang 1218) oder wenn das übernehmende benachbarte Fahrzeug seine Position nicht anpassen muss, um wirksam mit ihm zusammenzuarbeiten (nein bei Entscheidung 1216).
Es wird ermittelt, ob das annehmende benachbarte Fahrzeug die vom ersten Fahrzeug benötigten Informationen erkannt hat (Entscheidung 1222). Wenn das annehmende benachbarte Fahrzeug die vom ersten Fahrzeug benötigten Informationen erkannt hat (ja bei Entscheidung 1222), gibt das übernehmende benachbarte Fahrzeug die Informationen an das erste autonome Fahrzeug weiter (Vorgang 1224).
Es wird ermittelt, ob das Zusammenwirken zwischen dem ersten autonomen Fahrzeug und dem annehmenden benachbarten Fahrzeug fortgesetzt wird (Entscheidung 1226), nachdem das übernehmende benachbarte Fahrzeug die Informationen an das erste autonome Fahrzeug zurückgegeben hat (Vorgang 1224) oder ob das übernehmende benachbarte Fahrzeug die vom ersten Fahrzeug benötigten Informationen nicht erkannt hat (Nein bei Entscheidung 1222). Wenn das Zusammenwirken zwischen dem ersten autonomen Fahrzeug und dem annehmenden benachbarten Fahrzeug fortgesetzt wird (ja bei Entscheidung 1226), wird entschieden, ob das übernehmende Nachbarfahrzeug seine Position anpassen muss, um effektiv zusammenzuarbeiten (Entscheidung 1216). Wenn das Zusammenwirken zwischen dem ersten autonomen Fahrzeug und dem annehmenden benachbarten Fahrzeug nicht fortgesetzt wird (nein bei Entscheidung 1226), wird die Zusammenarbeit beendet (Vorgang 1228).
13 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess 1300 für ein weiteres selbst eingeleitetes Zusammenwirken veranschaulicht. In dem exemplarischen Prozess 1300 wird ein anormales Verhalten eines ersten autonomen Fahrzeugs von einem zweiten autonomen Fahrzeug beobachtet (Vorgang 1302). Das zweite autonome Fahrzeug kann ein anderweitig eingeleitetes Zusammenwirken zur Unterstützung einleiten (Vorgang 1304). Das zweite autonome Fahrzeug kann eine Kollaborationsanforderung an das erste autonome Fahrzeug (z. B. problematisches autonomes Fahrzeug) senden (Vorgang 1306).
Das zweite autonome Fahrzeug ermittelt, ob die Kollaborationsanforderung von dem problematischen Fahrzeug angenommen wurde (Entscheidung 1308). Wenn die Kollaborationsanforderung nicht angenommen wurde (nein bei Entscheidung 1308), können Kollaborationsversuche beendet werden (Vorgang 1310). Wenn die Kollaborationsanforderung angenommen wurde (ja bei Entscheidung 1308), kann das Zusammenwirken zwischen dem zweiten Fahrzeug und dem problematischen Fahrzeug herbeigeführt werden (Vorgang 1312). Nachdem ein Zusammenwirken zwischen dem zweiten Fahrzeug und dem problematischen Fahrzeug hergestellt wurde, kann das zweite Fahrzeug Erkennungsvorgänge durchführen (Vorgang 1314). Nach dem Durchführen von Erkennungsvorgängen kann das zweite Fahrzeug die erkannten Informationen an das problematische Fahrzeug weiterleiten (Vorgang 1316).
Es wird ermittelt, ob das Zusammenwirken zwischen dem zweiten Fahrzeug und dem problematischen Fahrzeug fortgesetzt wird (Entscheidung 1318). Wenn ein Zusammenwirken zwischen dem zweiten Fahrzeug und dem problematischen Fahrzeug fortgesetzt wird (ja bei Entscheidung 1318), kann das zweite Fahrzeug erneut Erkennungsvorgänge durchführen (Vorgang 1314). Wenn das Zusammenwirken zwischen dem zweiten Fahrzeug und dem problematischen Fahrzeug nicht fortgesetzt wird (nein bei Entscheidung 1318), wird die Zusammenarbeit beendet (Vorgang 1310).
14 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen exemplarischen Prozess 1400 in einem autonomen Fahrzeug für die Zusammenarbeit mit einem anderen autonomen Fahrzeug veranschaulicht. Der exemplarische Prozess 1400 beinhaltet das Erkennen eines anormalen Zustands eines zweiten Fahrzeugs durch einen Prozessor in einem ersten Fahrzeug (Vorgang 1402), das Senden einer Kollaborationsanforderung durch den Prozessor an das zweite Fahrzeug (Vorgang 1404) und das Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung durch den Prozessor (Vorgang 1406). In einigen Beispielen umfasst das Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung das Empfangen eines Hinweises auf den Zustand, den das zweite Fahrzeug nicht erkennen kann. Der exemplarische Prozess 1400 beinhaltet weiterhin das Erkennen eines Zustands, den das zweite Fahrzeug nicht erkennen kann (Vorgang 1408) und das Übertragen von Informationen über den Zustand an das zweite Fahrzeug (Vorgang 1410).
15 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen weiteren exemplarischen Prozess 1500 in einem autonomen Fahrzeug für die Zusammenarbeit mit einem anderen autonomen Fahrzeug veranschaulicht. Der exemplarische Prozess 1500 beinhaltet das Erkennen eines Bedarfs an einem ersten Fahrzeug für das Zusammenwirken mit einem zweiten Fahrzeug (Vorgang 1502) und das Senden einer Kollaborationsanforderung an das zweite Fahrzeug (Vorgang 1504). In einigen Beispielen beinhaltet das Senden einer Kollaborationsanforderung die Suche nach einem autonomen Fahrzeug im Bereich und das Senden der Kollaborationsanforderung an das autonome Fahrzeug in dem während der Suche befindlichen Bereich. Der exemplarische Prozess 1500 beinhaltet weiterhin das Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung (Vorgang 1506) und das Warten darauf, dass das zweite Fahrzeug einen Zustand erkennt, in dem die Anforderungen des ersten Fahrzeugs erkannt werden (Vorgang 1508). In einigen Beispielen umfasst das Warten, bis das zweite Fahrzeug einen Zustand erkennt, den das erste Fahrzeug nicht erkennen kann, das Warten, bis das zweite Fahrzeug seine Position berechnet und anpasst. Der exemplarische Prozess 1500 beinhaltet weiterhin das Empfangen der erkannten Informationen über den Zustand am ersten Fahrzeug (Vorgang 1510). In einigen Beispielen kann ein Sensor am ersten Fahrzeug unter Verwendung der empfangenen Informationen kalibriert werden.
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.

Claims

Prozessorimplementiertes Verfahren zum Koordinieren von Fahrten zwischen mehreren autonomen Fahrzeugen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Senden einer Kollaborationsanforderung an ein oder mehrere Fahrzeuge in einem Bereich, um eine Gruppe zum Durchführen einer Mission zu bilden; Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung, der Gruppe beizutreten, wobei die Gruppe eine Vielzahl von Fahrzeugen umfasst; Zusammenwirken bei der Zuweisung von Führungsfunktionen für die Gruppe an eines oder mehrere der Vielzahl von Fahrzeugen in der Gruppe; Zusammenwirken bei den Missionsverhandlungen für die Gruppe; Zusammenwirken beim Bestimmen einer Formation für die Gruppe; und Zusammenwirken beim Erzeugen einer Trajektorie für die Gruppe; worin die Fahrzeuge in der Gruppe gemäß der ermittelten Formation und der erzeugten Trajektorie betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Senden einer Kollaborationsanforderung das Empfangen einer Anforderung von einer entfernten Leitstelle zum Bilden einer Gruppe und das Senden einer Kollaborationsanforderung als Reaktion auf die Anforderung durch die entfernte Leitstelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Senden einer Kollaborationsanforderung ein automatisches Bestimmen durch ein Fahrzeug zum Bilden einer Gruppe und das Senden einer Kollaborationsanforderung als Reaktion auf das automatische Bestimmen durch das Fahrzeug umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Zusammenwirken bei der Zuweisung von Führungsfunktionen die Anforderung umfasst, dass eine entfernte Leitstelle ein Führungsfahrzeug identifiziert, um alle Führungsfunktionen auszuführen, oder eine Vielzahl von Fahrzeugen, um verschiedene Führungsfunktionen auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Zusammenwirken bei der Zuweisung von Führungsfunktionen Folgendes umfasst: Bestimmen der relativen Stärke der Software, der Steuerung und der Sensoren für jedes Fahrzeug in der Gruppe; und Zuweisung von Führungsfunktionen zu einem oder mehreren Fahrzeugen basierend auf der relativen Stärke der Software, der Steuerung und der Sensoren des einen oder der mehreren zugewiesenen Fahrzeuge.
Prozessorimplementiertes Verfahren in einem autonomen Fahrzeug zum Zusammenwirken mit einem anderen autonomen Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Erkennen eines abnormalen Zustands eines zweiten Fahrzeugs durch einen Prozessor in einem ersten Fahrzeug; Senden einer Kollaborationsanforderung durch den Prozessor an das zweite Fahrzeug; Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung durch den Prozessor; Erkennen eines Zustands, den das zweite Fahrzeug nicht erkennen kann; und Übermitteln von Informationen über den Zustand an das zweite Fahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 6, worin das Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung das Empfangen eines Hinweises auf den Zustand umfasst, den das zweite Fahrzeug nicht erkennen kann.
Prozessorimplementiertes Verfahren in einem autonomen Fahrzeug zum Zusammenwirken mit einem anderen autonomen Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Erkennen eines Bedarfs an einem ersten Fahrzeug für das Zusammenwirken mit einem zweiten Fahrzeug; Senden einer Kollaborationsanforderung durch den Prozessor an das zweite Fahrzeug; Empfangen einer Annahme der Kollaborationsanforderung durch den Prozessor; Warten darauf, dass das zweite Fahrzeug einen Zustand erkennt, den das erste Fahrzeug anfordert, erkannt zu werden; und Empfang der erkannten Informationen über den Zustand am ersten Fahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 8, worin das Senden einer Kollaborationsanforderung die Suche nach einem autonomen Fahrzeug in dem Bereich und das Senden der Kollaborationsanforderung an das autonome Fahrzeug, das sich während der Suche in dem Bereich befindet, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend das Kalibrieren eines Sensors unter Verwendung der empfangenen Informationen.