DE102019113876A1

DE102019113876A1 - Nothaltestopp-planung während des autonomen fahrzeugbetriebs

Info

Publication number: DE102019113876A1
Application number: DE102019113876.0A
Authority: DE
Inventors: Kevin Chu; Shiva Ghose; Sohrab Haghighat; Brooks Reed
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-01-30
Also published as: US20180348771A1; CN110758401A

Abstract

Systeme und Verfahren werden zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren: das Überwachen eines Zustands des Fahrzeugs; das Erzeugen eines ersten Fahrplans; das Erzeugen eines zweiten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zum Stillstand zu bringen; das Anweisen des Fahrzeugs, den ersten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das über einem vorbestimmten Zustandsschwellenwert bleibt; und das Anweisen des Fahrzeugs, den zweiten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, der unter den vorbestimmten Zustandsschwellenwert fällt.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf autonome Fahrzeuge, und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Anhalten des Fahrzeugs bei einem schlechten Zustand des Fahrzeugs.
Ein autonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und mit geringfügiger oder gar keiner Benutzereingabe zu navigieren. Ein autonomes Fahrzeug erfasst seine Umgebung unter Verwendung von Sensorvorrichtungen, wie beispielsweise Radar-, Lidar-, Bildsensoren und dergleichen. Das autonome Fahrzeugsystem nutzt weiterhin Informationen von globalen Positioniersystemen (GPS), Navigationssystemen, Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationen, Fahrzeug-Infrastruktur-Technologien und/oder drahtgesteuerten Systemen, um das Fahrzeug zu navigieren.
Die Fahrzeugautomatisierung wurde kategorisiert nach nummerischen Ebenen von null, entsprechend keiner Automatisierung mit voller menschlicher Kontrolle, bis Fünf, entsprechend der vollen Automatisierung ohne menschliche Kontrolle. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise Geschwindigkeitsregelung, adaptive Geschwindigkeitsregelung und Parkassistenzsysteme, entsprechen niedrigeren Automatisierungsebenen, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge mit höheren Automatisierungsebenen übereinstimmen.
Obwohl autonome Fahrzeuge viele potenzielle Vorteile gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen bieten, kann es unter bestimmten Umständen wünschenswert sein, die Bewegung autonomer Fahrzeuge zu verbessern, beispielsweise als Reaktion auf die Nichtverfügbarkeit verschiedener Systeme des autonomen Fahrzeugs.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren zum Anhalten des autonomen Fahrzeugs als Reaktion auf die Nichtverfügbarkeit der verschiedenen Systeme bereitzustellen. Ferner werden weitere wünschenswerte Funktionen und Merkmale der vorliegenden Offenbarung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, sowie dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
KURZDARSTELLUNG
Systeme und Verfahren werden zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren: das Überwachen eines Zustands des Fahrzeugs; das Erzeugen eines ersten Fahrplans; das Erzeugen eines zweiten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zum Stillstand zu bringen; das Anweisen des Fahrzeugs, den ersten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das über einem vorbestimmten Zustandsschwellenwert bleibt; und das Anweisen des Fahrzeugs, den zweiten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, der unter den vorbestimmten Zustandsschwellenwert fällt.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Empfangen von Sensoreingaben, die ein mögliches Hindernis anzeigen, und das Anpassen des zweiten Fahrplans basierend auf dem möglichen Hindernis.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Erzeugen des ersten Fahrplans, einschließlich des Erzeugens des ersten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug zu einem Fahrtziel zu führen, und das Erzeugen einer Seitenkomponente und das Erzeugen einer Längskomponente.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Bestimmen, ob die Seitenkomponente eine gültige Seitenkomponente ist; das Bestimmen, ob die Längskomponente eine gültige Längskomponente ist; das Abrufen einer früheren gültigen Seitenkomponente als Seitenkomponente als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Seitenkomponente nicht die gültige Seitenkomponente ist; und das Abrufen einer früheren gültigen Längskomponente als Längskomponente als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Längskomponente nicht die gültige Längskomponente ist.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Anweisen des Fahrzeugs, einen harten Stopp als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Komponentenvertrauen in eine der vorhergehenden gültigen Seitenkomponenten und die vorhergehende gültige Längskomponente unter einem vorbestimmten Vertrauensschwellenwert liegt.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Verfolgen eines potenziellen Hindernisses basierend auf Sensoreingaben, das Vorhersagen einer zukünftigen Position des potenziellen Hindernisses basierend auf den Sensoreingaben und das Berechnen eines Vertrauens in die zukünftige Position als zumindest Teil des Komponentenvertrauens. In einigen Ausführungsformen basiert die vorgegebene Geschwindigkeit zumindest teilweise auf vorgegebenen Fahrerreaktionszeiten, sodass ein dem Fahrzeug nachfolgender Fahrer auf die Verzögerung des Fahrzeugs reagieren kann, während das Fahrzeug den zweiten Fahrplan ausführt.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Empfangen aktualisierter Sensoreingaben und das Aktualisieren des zweiten Fahrplans basierend auf den aktualisierten Sensoreingaben, nachdem das Fahrzeug angewiesen wurde, den zweiten Fahrplan auszuführen.
In einer Ausführungsform beinhaltet ein System zum Steuern eines Fahrzeugs ein Bewegungsplanungsmodul und ein Planimplementierungsmodul. Das Bewegungsplanungsmodul ist konfiguriert, um durch einen Prozessor mindestens Folgendes zu erleichtern: Überwachen eines Zustands des Fahrzeugs; Erzeugen eines ersten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug zu einem Fahrtziel zu führen; und Erzeugen eines zweiten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zum Stehen zu bringen. Das Planimplementierungsmodul ist konfiguriert, um mindestens durch den Prozessor zu erleichtern: das Anweisen des Fahrzeugs, den ersten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das oberhalb eines vorbestimmten Zustandsschwellenwerts bleibt; und Anweisen des Fahrzeugs, den zweiten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das unter den vorbestimmten Zustandsschwellenwert fällt.
In einigen Ausführungsformen ist das Bewegungsplanungsmodul ferner konfiguriert, um zumindest Folgendes zu erleichtern: Empfangen von Sensoreingaben, die ein potenzielles Hindernis anzeigen; und Einstellen des zweiten Fahrplans basierend auf dem potenziellen Hindernis.
In einigen Ausführungsformen ist das Bewegungsplanungsmodul ferner zum Erzeugen des zweiten Fahrplans durch Erzeugen einer Seitenkomponente und Erzeugen einer Längskomponente konfiguriert.
In einigen Ausführungsformen ist das Planimplementierungsmodul ferner konfiguriert, um mindestens Folgendes zu erleichtern: Bestimmen, ob die Längskomponente eine gültige Längskomponente ist; das Abrufen einer früheren gültigen Seitenkomponente als Seitenkomponente als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Seitenkomponente nicht die gültige Seitenkomponente ist; und das Abrufen einer früheren gültigen Längskomponente als Längskomponente als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Längskomponente nicht die gültige Längskomponente ist.
In einigen Ausführungsformen ist das Planimplementierungsmodul ferner konfiguriert, um mindestens das Anweisen des Fahrzeugs zu erleichtern, einen harten Stopp als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Komponentenvertrauen in eine der vorhergehenden gültigen Seitenkomponenten und die vorhergehende gültige Längskomponente unterhalb eines vorbestimmten Vertrauensschwellenwerts liegt.
In einigen Ausführungsformen ist das Bewegungsplanungsmodul ferner konfiguriert, um mindestens Folgendes zu erleichtern: Verfolgen eines potenziellen Hindernisses basierend auf Sensoreingaben, das Vorhersagen einer zukünftigen Position des potenziellen Hindernisses basierend auf den Sensoreingaben und das Berechnen eines Vertrauens in die zukünftige Position als zumindest Teil des Komponentenvertrauens. In einigen Ausführungsformen basiert die vorgegebene Geschwindigkeit zumindest teilweise auf vorgegebenen Fahrerreaktionszeiten, sodass ein dem Fahrzeug nachfolgender Fahrer auf die Verzögerung des Fahrzeugs reagieren kann, während das Fahrzeug den zweiten Fahrplan ausführt.
In einigen Ausführungsformen ist das Bewegungsplanungsmodul ferner konfiguriert, um mindestens das Empfangen aktualisierter Sensoreingaben zu erleichtern und den zweiten Fahrplan basierend auf den aktualisierten Sensoreingaben zu aktualisieren, nachdem das Fahrzeug angewiesen wurde, den zweiten Fahrplan auszuführen.
In einer Ausführungsformen beinhaltet ein autonomes Fahrzeug ein autonomes Antriebssystem, eine Vielzahl von Sensoren und einen Prozessor. Das autonome Antriebssystem ist konfiguriert, um das autonome Fahrzeug basierend auf Anweisungen zu betreiben, basierend zumindest teilweise auf einem Zustand des Fahrzeugs. Die Vielzahl von Sensoren ist konfiguriert, um Sensordaten zu erhalten, die sich auf eine oder mehrere potenzielle Hindernisse in der Nähe des autonomen Fahrzeugs beziehen. Der Prozessor ist funktionsfähig mit der Vielzahl von Sensoren und dem autonomen Antriebssystem gekoppelt. Der Prozessor ist konfiguriert, um mindestens Folgendes zu erleichtern: das Überwachen des Zustands des Fahrzeugs; das Erzeugen eines ersten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug zu einem Fahrtziel zu führen; das Erzeugen eines ersten Fahrplans; das Erzeugen eines zweiten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zum Stillstand zu bringen; das Anweisen des Fahrzeugs, den ersten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das über einem vorbestimmten Zustandsschwellenwert bleibt; und das Anweisen des Fahrzeugs, den zweiten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, der unter den vorbestimmten Zustandsschwellenwert fällt.
In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner konfiguriert, um zumindest Folgendes zu erleichtern: Empfangen von Sensoreingaben, die eines oder mehrere potenzielle Hindernisse anzeigen; und Einstellen des zweiten Fahrplans basierend auf dem potenziellen Hindernis.
In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner konfiguriert, um zumindest Folgendes zu erleichtern: Bestimmen, ob eine Komponente des zweiten Fahrplans eine gültige Komponente ist; und Abrufen einer früheren gültigen Komponente als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Komponente nicht die gültige Komponente ist.
In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner konfiguriert, um mindestens das Anweisen des Fahrzeugs zu erleichtern, einen harten Stopp als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Komponentenvertrauen in die gültige Komponente unterhalb eines vorbestimmten Vertrauensschwellenwerts liegt.
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 Stopp-Notfallsystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Transportsystem mit einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
Die 3 und 4 sind Datenflussdiagramme, die ein autonomes Antriebssystem veranschaulichen, welches das Stopp-Notfallsystem des autonomen Fahrzeugs gemäß verschiedener Ausführungsformen beinhaltet;
5 ist ein schematisches Diagramm des autonomen Fahrzeugs auf einer Fahrbahn in der Nähe eines möglichen Hindernisses gemäß verschiedener Ausführungsformen; und
Die 6-7 sind Flussdiagramme, die ein Steuerverfahren zum Steuern des autonomen Fahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulichen.

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 Kurzzusammenfassung 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, auf die Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombinationen, unter anderem umfassend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die 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, beispielsweise 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 sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. 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.
Wie unter Bezugnahme auf 1 ersichtlich, ist ein bei 100 allgemein dargestelltes Stopp-Notfallsystem mit einem Fahrzeug 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen assoziiert. Im Allgemeinen plant das Stopp-Notfallsystem 100 kontinuierlich sowohl einen „normalen“ Fahrplan als auch einen Stopp-Notfall-Fahrplan, der zum Anhalten des Fahrzeugs verwendet wird, wenn die Fahrplanungsmodule oder Sensoren nicht reagieren.
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 umschließt im Wesentlichen die 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 gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug und das Stopp-Notfallsystem 100 ist in das autonome Fahrzeug 10 (nachfolgend als das autonome Fahrzeug 10 bezeichnet) 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 ist das autonome Fahrzeug 10 ein sogenanntes Level-Vier oder Level-Fünf Automatisierungssystem. Ein Level-Vier-System zeigt eine „hohe Automatisierung“ unter Bezugnahme auf die Fahrmodus-spezifische Leistung durch ein automatisiertes Fahrsystem aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe an, selbst wenn ein menschlicher Fahrer nicht angemessen auf eine Anforderung einzugreifen, reagiert. Ein Level-Fünf-System zeigt eine „Vollautomatisierung“ an und verweist auf die Vollzeitleistung eines automatisierten Fahrsystems aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter allen Fahrbahn- und Umgebungsbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer verwaltet werden können.
Wie dargestellt, beinhaltet das autonome Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Antriebssystem 20, ein Getriebesystem 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 Getriebesystem 22 ist dazu konfiguriert, Leistung vom Antriebssystem 20 zu den Fahrzeugrädern 16-18 gemäß den wählbaren Drehzahlverhältnissen 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 16-18 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 16-18. Während in einigen Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zur Veranschaulichung als ein Lenkrad 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 erfassen. Die Sensoren 40a-40n können Radargeräte, Lidare, globale Positionierungssysteme, optische Kameras, Wärmebildkameras, Ultraschallsensoren, Trägheitsmesseinheiten und/oder andere Sensoren beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Das Stellgliedsystem 30 beinhaltet ein oder mehrere Stellgliedvorrichtungen 42a-42n, die ein oder mehrere Fahrzeugeigenschaften, wie zum Beispiel das Antriebssystem 20, das Getriebesystem 22, das Lenksystem 24 und das Bremssystem 26, steuern, sind aber nicht darauf beschränkt. In verschiedenen Ausführungsformen können die Fahrzeugmerkmale ferner Innen- und/oder Außenfahrzeugmerkmale, wie beispielsweise Türen, einen Kofferraum und Innenraummerkmale, wie z. B. Luft, Musik, Beleuchtung usw. (nicht nummeriert).
Das Kommunikationssystem 36 ist dazu konfiguriert, Informationen drahtlos an und von anderen Einheiten 48, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf andere Fahrzeuge („V2V“-Kommunikation,) Infrastruktur („V2I“-Kommunikation), entfernte Systeme und/oder persönliche Vorrichtungen (in Bezug auf 2 näher beschrieben), zu übermitteln. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das Kommunikationssystem 36 ein drahtloses Kommunikationssystem, das dazu konfiguriert, über ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) unter Verwendung des IEEE 802.11-Standards 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.
Die Datenspeichervorrichtung 32 speichert Daten zur Verwendung beim automatischen Steuern des autonomen Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen speichert das Datenspeichergerät 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 Karten durch das entfernte System zusammengesetzt und dem autonomen Fahrzeug 10 (drahtlos und/oder drahtgebunden) mitgeteilt und in der Datenspeichervorrichtung 32 gespeichert werden. 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) unter mehreren Prozessoren verbunden mit der Steuerung 34, ein Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chip-Satzes), ein Makroprozessor, 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.
Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme beinhalten, von denen jede eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren von logischen Funktionen umfasst. Die Anweisungen empfangen und verarbeiten, wenn diese vom Prozessor 44 ausgeführt werden, Signale vom Sensorsystem 28, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zur automatischen Steuerung der Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 durch und erzeugen Steuersignale an das Stellgliedsystem 30, 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.
In verschiedenen Ausführungsformen sind eine oder mehrere Anweisungen der Steuerung 34 im Nothaltesystem 100 verkörpert und erzeugen, wenn sie durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, einen normalen Fahrplan und einen Nothaltfahrplan, die bei einem schlechten Zustand des Fahrzeugs 10 zu fahren sind.
Mit weiterem Bezug auf 2 in verschiedenen Ausführungsformen kann das autonome Fahrzeug 10, das mit Bezug auf 1 beschrieben ist, 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 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 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 Drahtlosträgersystem 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 Drahtlosträgersystems 60 kann ein zweites Drahtlosträgersystem 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 Drahtlosträgersystems 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 könnten durch Verwenden eines normalen drahtgebundenen Netzwerks, eines Lichtleiter- oder eines anderen optischen Netzwerks, eines Kabelnetzes, von 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 an 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 das Benutzergerät 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; einem Bestandteil 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, 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 oder einer Kombination aus beidem 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 Teilnehmerauthentifizierungsdaten, Fahrzeugkennzeichen, Profilaufzeichnungen, Verhaltensmuster und andere entsprechende T eilnehmerinformati onen.
Gemäß einem typischen Anwendungsfall-Arbeitsablauf kann ein registrierter Benutzer des entfernten Transportsystems 52 über die Benutzervorrichtung 54 eine Fahrtanfrage erstellen. Die Fahrtanfrage 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 entfernte 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 verschiedenen Ausführungsformen implementiert 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 die computerlesbare Speichervorrichtung 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 Antriebssystem 70 je nach Funktion, Modul oder System gegliedert sein. Wie in 3 gezeigt, kann das autonome Antriebssystem 70 beispielsweise ein Computer-Sichtsystem 74, ein Positionierungssystem 76, ein Leitsystem 78 und ein Fahrzeugsteuerungssystem 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 Sensordaten und prognostiziert Anwesenheit, Standort, Klassifizierung und/oder Verlauf von Objekten und Merkmalen der Umgebung des Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Computer-Sichtsystem 74 Informationen von mehreren Sensoren beinhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kameras, Lidare, Radare und/oder eine beliebige Anzahl anderer Arten von Sensoren.
Das Positioniersystem 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, Geschwindigkeit usw.) des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Umgebung zu ermitteln. Das Leitsystem 78 verarbeitet Sensordaten zusammen mit anderen Daten, um eine Strecke zu ermitteln, 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.
Wie vorstehend kurz erwähnt, ist das Nothaltesystem 100 von 1 innerhalb des ADS 70 integriert, beispielsweise als Teile des Leitsystems 78 und das Fahrzeugsteuerungssystem 80 ist zum Erzeugen eines normalen Fahrplans und eines Nothaltfahrplans konfiguriert.
Wie beispielsweise ausführlicher in Bezug auf 4 und mit weiterem Bezug auf 3 dargestellt, beinhaltet das Nothaltesystem 400 ein Bewegungsplanungsmodul 410 und ein Planausführungsmodul 420. In verschiedenen Ausführungsformen sind das Bewegungsplanungsmodul 410 und das Planimplementierungsmodul 420 an Bord des Fahrzeugs 10 angeordnet. Wie zu erkennen ist, können in verschiedenen Ausführungsformen Teile des Nothaltesystems 400 auf einem vom Fahrzeug 10 entfernten System angeordnet werden, während andere Teile des Nothaltesystems 400 auf dem Fahrzeug 10 angeordnet sein können.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt das Bewegungsplanungsmodul 410 Sensordaten 412 von verschiedenen Sensoren 40a-40n des Fahrzeugs 10 (z. B. Lidar-Sensoren, Radarsensoren, Kameras und so weiter). Das Bewegungsplanungsmodul 410 sammelt die Sensordaten 412, um Informationen zu einem oder mehreren potenziellen Hindernissen in der Nähe des Fahrzeugs 10, zu einer Umgebung um das Fahrzeug 10 herum sowie zur Verfügbarkeit und zum Zustand verschiedener Fahrzeugsysteme zu erhalten. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Sensordaten 412 über die Sensoren 40a-40n von 1 erhalten. In verschiedenen Ausführungsformen können die Sensordaten 412 unter anderem eine Art eines potenziellen Hindernisses (z. B. ein anderes Fahrzeug, ein Fußgänger, ein Tier), Informationen darüber, ob sich das potenzielle Hindernis bewegt, die Verwendung der Bremsen und Signale (z. B. Blinker), wenn das potenzielle Hindernis ein Fahrzeug ist, eine Fahrspurposition des potenziellen Hindernisses und das Vorhandensein einer Verkehrskreuzung in der Nähe des potenziellen Hindernisses beinhalten, sowie weitere mögliche Informationen. In einigen Ausführungsformen erhält das Bewegungsplanungsmodul 410 ebenfalls andere Daten als Teil der Sensordaten 412, wie beispielsweise Fahrgasteingaben (z. B. zu einem gewünschten Ziel) und/oder entfernte Daten von Quellen außerhalb des Fahrzeugs 10 (z. B. von GPS-Systemen, Verkehrsanbietern usw.). In verschiedenen Ausführungsformen sammelt das Bewegungsplanungsmodul 410 diese Informationen und erzeugt als Ausgaben für das Bewegungsplanungsmodul 410 Fahrplandaten 415, die dem nachfolgend beschriebenen Planimplementierungsmodul 420 zur Verfügung gestellt werden.
Das Planimplementierungsmodul 420 empfängt die Fahrplandaten 415 vom Bewegungsplanungsmodul 410, führt eine Analyse unter Verwendung der empfangenen Fahrplandaten 415 durch und erzeugt die Anweisungen 425, die für den Betrieb des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Analyse geeignet sind. So verwendet beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 in verschiedenen Ausführungsformen die Fahrplandaten 415, um das Fahrzeug 10 anweisen, unter Verwendung eines ersten Fahrplans zu fahren, um auf einer Strecke zu einem Ziel fortzufahren, und um das Fahrzeug 10 anzuweisen, mit einem zweiten Fahrplan zu fahren, um das Fahrzeug bei weniger als einer maximalen Bremsrate zum Stillstand zu bringen. Außerdem erzeugt das Planimplementierungsmodul 420 in verschiedenen Ausführungsformen die Anweisungen 425 zum Betreiben des Fahrzeugs 10 (z. B. zum Implementieren über ein automatisches Antriebssystem, wie das ADS 70 von 3, und/oder Komponenten desselben, und/oder Fahrzeugstellglieder, wie die Stellglieder 42a ... 42n von 1) auf unterschiedliche Weise, je nachdem, ob das Fahrzeug 10 aktiv oder inaktiv ist. So können beispielsweise in bestimmten Ausführungsformen die Anweisungen 425 lauten, dass das Fahrzeug 10 den ersten Fahrplan, den zweiten Fahrplan oder einen Nothalt ausführt.
Nun zu 5, die ein schematisches Diagramm des autonomen Fahrzeugs 10 in einer bestimmten Umgebung benachbart zu einem potenziellen Hindernis 510 gemäß verschiedenen Ausführungsformen bereitstellt. Wie in 5 abgebildet, wird das Fahrzeug 10 in verschiedenen Ausführungsformen während einer aktuellen Fahrzeugfahrt entlang einer Straße 500 betrieben. In dem abgebildeten Beispiel beinhaltet die Straße 500 zwei Fahrspuren 502, 504, wobei das Fahrzeug 10 auf der aktuellen Fahrspur 504 betrieben wird. Wie ebenfalls in 5 dargestellt, ist das potenzielle Hindernis 510 angrenzend an die Fahrspur 504 angeordnet, die in der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 10 entlang einer Strecke 511 verläuft.
Wie im Folgenden in Bezug auf das Steuerverfahren 600 von 6 näher ausgeführt wird, kann das Fahrzeug 10 in verschiedenen Ausführungsformen den ersten Fahrplan 512 ausführen, wenn ein Zustand des Fahrzeugs 10 gut ist, oder den zweiten Fahrplan 514, wenn der Zustand des Fahrzeugs 10 schlecht ist. Der erste Fahrplan 512 führt das Fahrzeug 10 entlang der Fahrbahn 500 zu einem endgültigen Fahrziel (nicht veranschaulicht).
Der zweite Fahrplan 514 bringt das Fahrzeug 10 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zum Stillstand, die konfiguriert ist, um Fahrgaststörungen und Auffahrunfälle zu reduzieren, die aufgrund plötzlicher Fahrzeugstopps auftreten können. In dem vorliegenden Beispiel plant der zweite Fahrplan 514 zunächst, das Fahrzeug 10 an einer ersten Halteposition 520 zum Stillstand zu bringen, überarbeitet jedoch den zweiten Fahrplan 514, um das Fahrzeug 10 an einer zweiten Halteposition 522 zum Stillstand zu bringen, basierend auf dem Vertrauen in die Position des potenziellen Hindernisses 510. Wenn beispielsweise aktualisierte Informationen vom Bewegungsplanungsmodul 410 nicht empfangen wurden, kann das Planausführungsmodul 420 bestimmen, dass, obwohl ein potenzielles Hindernis wahrscheinlich an der vorhergesagten Stelle 524 vorhanden ist, die Wahrscheinlichkeit, dass sich das potenzielle Hindernis 510 nicht an der potenziellen Stelle 524 befindet - wie beispielsweise wenn sich das potenzielle Hindernis 510 an der potenziellen Stelle 526 befinden kann - unterhalb eines Vertrauensschwellenwerts liegt, wie im Folgenden beschrieben wird.
Unter jetziger Bezugnahme auf 6 und fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-5, veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Steuerverfahren 600, das durch das Nothaltesystem 100 von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden kann. Wie aus der Offenbarung ersichtlich, ist die Abfolge der Vorgänge innerhalb des Verfahrens nicht auf die in 6 dargestellte sequenzielle Abarbeitung beschränkt, sondern kann, soweit zutreffend, in einer oder mehreren unterschiedlichen Reihenfolge(n) gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 600 basierend auf einem oder mehreren vordefinierten Ereignissen zur Ausführung geplant werden und/oder kontinuierlich während des Betriebs des autonomen Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
Die Aufgabe 610 überwacht den Zustand eines Fahrzeugs. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 die Verfügbarkeit verschiedener Sensoren 40a-40n, die Aktualität von Tracking- und Vorhersageberechnungen, die Zeit seit dem Empfangen eines letzten Fahrplans und verschiedene andere Indikatoren, die das Fahrzeug 10 suboptimal ausführen kann, überwachen.
Die Aufgabe 612 empfängt Sensoreingaben, die Umgebungsbedingungen und eine Position eines potenziellen Hindernisses anzeigen. So kann beispielsweise das Bewegungsplanungsmodul 410 eine Eingabe von den Sensoren 40a-40 empfangen, die das Vorhandensein des potenziellen Hindernisses 510 anzeigen, sodass das Nothaltesystem 100 das potenzielle Hindernis 510 verfolgen kann.
Die Aufgabe 614 erzeugt einen Nothalt oder einen zweiten Fahrplan, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zum Stillstand zu bringen. So kann beispielsweise das Nothaltesystem 100 den zweiten Fahrplan 514 erzeugen, um das Fahrzeug 10 bei weniger als der vollen Bremsrate des Fahrzeugs 10 zum Stillstand zu bringen. Die vorgegebene Geschwindigkeit basiert zumindest teilweise auf vorgegebenen Fahrerreaktionszeiten, sodass ein dem Fahrzeug nachfolgender Fahrer auf die Verzögerung des Fahrzeugs reagieren kann, während das Fahrzeug 10 den zweiten Fahrplan ausführt. Dementsprechend ist die vorgegebene Rate geringer als die maximale Verzögerungs-/Bremsrate des Fahrzeugs 10.
In dem bereitgestellten Beispiel beinhaltet das Erzeugen des zweiten Fahrplans das Erzeugen einer Seitenkomponente und das Erzeugen einer Längskomponente. So kann beispielsweise das Bewegungsplanungsmodul 410 die Seitenkomponente zum Steuern der Lenkung des Fahrzeugs 10 und die Längskomponente zum Steuern von Gas und Bremsen des Fahrzeugs 10 erzeugen.
Die Aufgabe 616 erzeugt einen normalen oder ersten Fahrplan, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug zu einem Fahrtziel zu leiten. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Fahrtziel“ auf den Standort, an dem ein Benutzer des Fahrzeugs 10 plant, das Fahrzeug 10 zu verlassen oder anderweitig die Fahrt im Fahrzeug 10 zu beenden. So kann beispielsweise das Bewegungsplanungsmodul 410 den ersten Fahrplan 512 erzeugen, um das Fahrzeug 10 zum Fahrtziel zu leiten. In dem vorliegenden Beispiel werden der zweite Fahrplan und der erste Fahrplan gleichzeitig erzeugt. So können beispielsweise sowohl der erste Fahrplan als auch der zweite Fahrplan vom Bewegungsplanungsmodul 410 im Wesentlichen gleichzeitig erzeugt und ausgegeben werden, sodass ein zweiter Fahrplan verfügbar ist, wenn zukünftige Bedingungen darauf hinweisen, dass der zweite Fahrplan verwendet werden soll. In einigen Ausführungsformen kann einer der ersten Fahrpläne oder der zweite Fahrplan vor dem anderen des ersten Fahrplans oder des zweiten Fahrplans erzeugt werden.
Die Aufgabe 618 vergleicht den Fahrzeugzustand mit einem vorbestimmten Schwellenwert. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 bestimmen, ob der Fahrzeugzustand so schlecht ist, dass angezeigt wird, dass das Fahrzeug 10 das Leiten des Fahrzeugs 10 mit dem ersten Fahrplan 512 einstellen sollte. Wie vorstehend beschrieben, können die Nichtverfügbarkeit von Sensoren, die fehlende Reaktion des Bewegungsplanungsmoduls 410 und andere Bedingungen zum Bestimmen des Zustands des Fahrzeugs 10 gemäß einer geeigneten Technik zur Zustandsüberwachung berücksichtigt werden. Der Zustand eines spezifischen Systems oder Sensors kann in jeder geeigneten Weise mit dem Zustand jedes anderen spezifischen Systems oder Sensors kombiniert werden, um den Gesamtzustand des Fahrzeugs 10 zu erhalten.
Die Aufgabe 620 bestimmt, ob der Fahrzeugzustand schlecht ist. So kann beispielsweise das Nothaltesystem 100 bestimmen, dass der Fahrzeugzustand unter dem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe „schlecht“ und „gut“ auf den Zustand des Fahrzeugs, der unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt. Wenn der Zustand nicht schlecht ist und über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, fährt das Verfahren 600 mit Aufgabe 622 fort. Wenn der Fahrzeugzustand schlecht ist und unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, fährt das Verfahren 600 mit Aufgabe 624 fort. In dem vorliegenden Beispiel werden einige vorgegebene Indikatoren stärker gewichtet als andere, um zu bestimmen, ob der Fahrzeugzustand schlecht ist. So kann beispielsweise der Verlust der Kommunikation mit der Disposition darauf hindeuten, dass der normale Plan das Fahrzeug 10 zum Stillstand bringen sollte, während der Verlust kritischer Sensoren, wie beispielsweise Lidar, zu einem sicheren Stopp führen kann. In einigen Ausführungsformen kann der zweite Fahrplan als Notfallplan als Reaktion auf vorgegebene anomale Verhaltensweisen umgesetzt werden.
Aufgabe 622 veranlasst das Fahrzeug, den ersten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das über einem vorgegebenen Zustandsschwellenwert bleibt. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 das Fahrzeug 10 anweisen, den ersten Fahrplan 512 auf der Fahrbahn 500 zu fahren. Das Verfahren 600 kehrt nach Aufgabe 622 zu Aufgabe 610 zurück, um weitere Aktualisierungen zu erhalten und den ersten Fahrplan 512 anzupassen, während das Fahrzeug 10 entlang der Route fährt.
Aufgabe 624 bewertet die Gültigkeit des Nothalts oder der zweiten Fahrplankomponenten. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 bestimmen, ob die Seitenkomponente eine gültige Seitenkomponente ist und ob die Längskomponente eine gültige Längskomponente ist. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „gültig“, dass die Komponente vom Bewegungsplanungsmodul 420 erfolgreich berechnet wurde und der Begriff „unzulässig“ bedeutet, dass die Komponente vom Bewegungsplanungsmodul 420 nicht erfolgreich berechnet wurde.
Die Aufgabe 626 bestimmt, ob die Komponenten ungültig sind. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 bestimmen, dass die Komponenten ungültig sind, wenn das Bewegungsplanungsmodul 410 nicht in der Lage ist, die Komponenten zu berechnen. Wenn die Komponenten gültig sind, fährt das Verfahren 600 mit Aufgabe 628 fort. Wenn die Komponenten nicht gültig sind, fährt das Verfahren 600 mit Aufgabe 630 fort.
Aufgabe 628 veranlasst das Fahrzeug, den zweiten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, der unter den vorgegebenen Zustandsschwellenwert fällt. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 das Fahrzeug 10 anweisen, den zweiten Fahrplan 514 auf der Fahrbahn 500 zu fahren, wenn der Fahrzeugzustand schlecht ist und die Komponenten des zweiten Fahrplans gültig sind.
Das Verfahren 600 kehrt zu Aufgabe 610 zurück, nachdem der zweite Fahrplan ausgeführt wurde, um den zweiten Fahrplan basierend auf den in Aufgabe 612 angegebenen neuen Bedingungen zu ändern. So kann beispielsweise das Bewegungsplanungsmodul 410 den zweiten Fahrplan basierend auf der Bewegung des potenziellen Hindernisses 510 entlang des Weges 511 anpassen.
Die Aufgabe 630 ruft eine letzte bekannte gute Komponente ab, um die ungültige Komponente zu ersetzen. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Seitenkomponente nicht die gültige Seitenkomponente ist, eine vorher gültige Seitenkomponente abrufen und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Längskomponente nicht die gültige Längskomponente ist, eine vorher gültige Längskomponente als Längskomponente abrufen.
Die Aufgabe 632 bewertet ein Vertrauen in die zuletzt bekannte gute Komponente. So kann beispielsweise das Nothaltesystem 100 das Vertrauen in die letzte bekannte gute Komponente bewerten, basierend darauf, wie viel Zeit seit dem Berechnen der letzten bekannten guten Komponente vergangen ist.
Die Aufgabe 634 bestimmt, ob das Vertrauen in die letzte bekannte gute Komponente über einem Vertrauensschwellenwert liegt. In dem vorliegenden Beispiel ist der Vertrauensschwellenwert eine Zeitspanne seit dem Berechnen der letzten bekannten guten Komponente. Im vorliegenden Beispiel basiert die Gültigkeit des Plans auf der Unsicherheit des Vorhersagehorizonts. So nimmt beispielsweise das Vertrauen in der Zeit, in der sich das Objekt schnell bewegt und/oder in der das Objekt nur teilweise verfolgt wurde, schneller ab. So kann beispielsweise das Nothaltesystem 100 bestimmen, dass die letzte bekannte gute Komponente unter dem vorgegebenen Vertrauensschwellenwert liegt, wenn die letzte bekannte gute Komponente mehr als fünf Sekunden vor der Ausführung der Aufgabe 634 berechnet wurde. Wenn das Vertrauen in die zuletzt bekannte Komponente über dem Vertrauensschwellenwert liegt, fährt das Verfahren 600 mit Aufgabe 628 fort. Wenn das Vertrauen in die zuletzt bekannte Komponente unter dem Vertrauensschwellenwert liegt, fährt das Verfahren 600 mit Aufgabe 636 fort.
Die Aufgabe 636 veranlasst das Fahrzeug, einen harten Stopp als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Komponentenvertrauen in eine der vorherigen Seitenkomponenten und die vorherige Längskomponente unter einem vorbestimmten Vertrauensschwellenwert liegt, auszuführen. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 das Fahrzeug 10 anweisen, eine maximale Bremskraft anzuwenden, die in Aufgabe 636 verfügbar ist.
Unter jetziger Bezugnahme auf 7 und fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-6, veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Steuerverfahren 700, das durch das Nothaltesystem 100 von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 700 verwendet werden, um den zweiten Fahrplan 514 zu erzeugen, wie in Aufgabe 614 des Verfahrens 600 angegeben.
Die Aufgabe 710 erzeugt eine Längskomponente basierend auf einer vorgegebenen sanften Bremsrate. So kann beispielsweise das Bewegungsplanungsmodul 410 die Längskomponente des zweiten Fahrplans 514 erzeugen, um an der Halteposition 520 anzuhalten. Die vorgegebene sanfte Bremsrate ist kleiner als die volle Bremsleistung des Fahrzeugs, um Störungen der Fahrgäste und das Risiko eines Heckaufpralls von Fahrzeugen, die dem Fahrzeug 10 folgen können, zu reduzieren.
Die Aufgabe 712 empfängt einen potenziellen Hindernisindikator. So können beispielsweise die Sensoren 40a-40n das Vorhandensein eines potenziellen Hindernisses 510 erkennen und/oder das Bewegungsplanungsmodul 410 kann auf das Vorhandensein eines potenziellen Hindernisses aus früheren Sensoreingaben schließen, beispielsweise wenn die Sensoren 40a-40n nicht verfügbar sind und ein vorheriger Fahrplan das Vorhandensein eines potenziellen Hindernisses 510 anzeigt.
Die Aufgabe 714 bestimmt, ob das potenzielle Hindernis aktuell verfolgt wird. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 bestimmen, dass das potenzielle Hindernis 510 nicht verfolgt wird, wenn das Bewegungsplanungsmodul 410 oder die Sensoren 40a-40 nicht verfügbar sind. Wenn das potenzielle Hindernis verfolgt wird, fährt das Verfahren 700 mit Aufgabe 716 fort. Wenn das potenzielle Hindernis nicht verfolgt wird, fährt das Verfahren 700 mit Aufgabe 718 fort.
Die Aufgabe 716 stellt die Längskomponente basierend auf der Position des verfolgten Hindernisses ein. So kann beispielsweise das Bewegungsplanungsmodul 410 das potenzielle Hindernis 510 entlang des Weges 511 verfolgen, um zu bestimmen, dass der zweite Fahrplan 514 nicht aktualisiert werden muss und das Fahrzeug 10 den Halt an der Halteposition 520 noch vollenden kann.
Aufgabe 717 beinhaltet die Längskomponente im zweiten Fahrplan. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 den zweiten Fahrplan 514 basierend auf der vorgegebenen sanften Bremsrate aktualisieren.
Aufgabe 718 prognostiziert basierend auf Sensoreingaben eine zukünftige Position des potenziellen Hindernisses. So kann beispielsweise das Bewegungsplanungsmodul 410 vorhersagen, dass sich das potenzielle Hindernis nach einer Sekunde an der vorhergesagten Stelle 524 befindet, basierend auf dem Weg 511, der durch die Eingabe der Sensoren 40a-40n bestimmt wird. Die Aufgabe 720 berechnet ein Vertrauen in die zukünftige Position. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 das Vertrauen basierend auf dem Zeitpunkt des letzten Erkennens des potenziellen Hindernisses 510 als mindestens Teil des in Aufgabe 632 des Verfahrens 600 berechneten Komponentenvertrauens berechnen.
Die Aufgabe 722 bestimmt, ob das Vertrauen in die zukünftige Position über einem Vertrauensschwellenwert liegt. In dem vorliegenden Beispiel ist der Vertrauensschwellenwert eine Zeitspanne, seit das potenzielle Hindernis 510 zuletzt unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit, der Fahrtrichtung und der Unsicherheiten in der Geschwindigkeit und Fahrtrichtung des potenziellen Hindernisses 510 verfolgt wurde. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 bestimmen, dass das Vertrauen in die zukünftige Position unter dem Vertrauensschwellenwert liegt, wenn es einige Sekunden nach dem letzten Empfangen eines Fahrplans vom Bewegungsplanungsmodul 410 vergangen ist. Wenn das Vertrauen in die zukünftige Position über dem Vertrauensschwellenwert liegt, fährt das Verfahren 700 mit Aufgabe 724 fort. Wenn das Vertrauen in die zukünftige Position unter dem Vertrauensschwellenwert liegt, fährt das Verfahren 700 mit Aufgabe 726 fort.
Die Aufgabe 724 passt den Sanftstoppbefehl basierend auf der vorhergesagten Position an. So kann beispielsweise das Bewegungsplanungsmodul 410 die erste Halteposition 520 basierend auf der vorhergesagten Position 524 bestätigen, wenn die Sensoren 40a-40n nicht verfügbar sind.
Die Aufgabe 726 beinhaltet einen harten Stopp im zweiten Fahrplan. So kann beispielsweise das Planimplementierungsmodul 420 das Fahrzeug 10 anweisen, mit einer maximalen Bremsrate anzuhalten, wenn die vorhergesagte Position 524 mehrere Sekunden alt ist und das Bewegungsplanungsmodul 410 keinen aktualisierten Fahrplan gesendet hat.
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

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Prozessor, wobei das Verfahren das Folgende umfasst: Überwachen eines Zustands des Fahrzeugs; Erzeugen eines ersten Fahrplans; Erzeugen eines zweiten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zum Stillstand zu bringen; Anweisen des Fahrzeugs, den ersten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das über einem vorbestimmten Zustandsschwellenwert bleibt; und Anweisen des Fahrzeugs, den zweiten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das unter den vorgegebenen Zustandsschwellenwert fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen von Sensoreingaben, die ein mögliches Hindernis anzeigen; und Einstellen des zweiten Fahrplans basierend auf dem potenziellen Hindernis.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erzeugen des ersten Fahrplans das Erzeugen des ersten Fahrplans beinhaltet, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug zu einem Fahrziel zu leiten, und worin das Erzeugen des zweiten Fahrplans das Erzeugen einer Seitenkomponente und das Erzeugen einer Längskomponente beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Bestimmen, ob die Seitenkomponente eine gültige Seitenkomponente ist; Bestimmen, ob die Längskomponente eine gültige Längskomponente ist; Abrufen einer vorherigen gültigen Seitenkomponente als Seitenkomponente als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Seitenkomponente nicht die gültige Seitenkomponente ist, und Abrufen einer vorherigen gültigen Längskomponente als Längskomponente als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Längskomponente nicht die gültige Längskomponente ist.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend das Anweisen des Fahrzeugs, einen harten Stopp als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Komponentenvertrauen in eine der vorhergehenden gültigen Seitenkomponenten und die vorhergehende gültige Längskomponente unterhalb eines vorbestimmten Vertrauensschwellenwerts liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Verfolgen eines potenziellen Hindernisses basierend auf Sensoreingaben; Vorhersagen einer zukünftigen Position des potenziellen Hindernisses basierend auf den Sensoreingaben; und Berechnen eines Vertrauens in die zukünftige Position als mindestens Teil des Kom ponentenvertrauens.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die vorgegebene Geschwindigkeit zumindest teilweise auf vorgegebenen Fahrerreaktionszeiten basiert, sodass ein dem Fahrzeug nachfolgender Fahrer auf die Verzögerung des Fahrzeugs reagieren kann, während das Fahrzeug den zweiten Fahrplan ausführt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Empfangen aktualisierter Sensoreingaben und das Aktualisieren des zweiten Fahrplans basierend auf den aktualisierten Sensoreingaben, nachdem das Fahrzeug angewiesen wurde, den zweiten Fahrplan auszuführen.
Autonomes Fahrzeug, umfassend: ein autonomes Antriebssystem, das konfiguriert ist, um das autonome Fahrzeug basierend auf Anweisungen zu betreiben, die zumindest teilweise auf einem Zustand des Fahrzeugs basieren; eine Vielzahl von Sensoren, die konfiguriert sind, um Sensordaten zu erhalten, die sich auf eine oder mehrere potenzielle Hindernisse in der Nähe des autonomen Fahrzeugs beziehen; und einen Prozessor, der funktionsfähig mit der Vielzahl von Sensoren und dem autonomen Antriebssystem gekoppelt ist, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um zumindest Folgendes zu unterstützen: Überwachen eines Zustands des Fahrzeugs; Erzeugen eines ersten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug zu einem Fahrtziel zu leiten; Erzeugen eines zweiten Fahrplans, der konfiguriert ist, um das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zum Stillstand zu bringen; Anweisen des Fahrzeugs, den ersten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das über einem vorbestimmten Zustandsschwellenwert bleibt; und Anweisen des Fahrzeugs, den zweiten Fahrplan als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs auszuführen, das unter den vorgegebenen Zustandsschwellenwert fällt.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 9, worin der Prozessor ferner konfiguriert ist, um mindestens das Anweisen des Fahrzeugs zu erleichtern, einen harten Stopp als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Komponentenvertrauen in die gültige Komponente unterhalb eines vorbestimmten Vertrauensschwellenwerts liegt.