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EINLEITUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeuge und insbesondere auf Verfahren und Systeme zur Verwaltung automatisierter Fahrfunktionen eines Fahrzeugs.
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Ein autonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und mit wenigen oder keinen Benutzereingaben zu navigieren. Ein autonomes Fahrzeug nimmt seine Umgebung mit Hilfe von Sensorvorrichtungen wie Radar, Lidar, Bildsensoren und ähnlichem wahr. Das autonome Fahrzeugsystem nutzt darüber hinaus Informationen aus der Technologie der globalen Positionierungssysteme (GPS), Navigationssysteme, Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Technologie und/oder Drive-by-Wire-Systeme zur Navigation des Fahrzeugs.
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Während autonome und halbautonome Fahrzeuge viele potenzielle Vorteile gegenüber traditionellen Fahrzeugen bieten, kann es unter bestimmten Umständen für einen verbesserten Betrieb der Fahrzeuge wünschenswert sein. Sensoren haben zum Beispiel Einschränkungen, wenn sie in einem Fahrzeug implementiert werden. Einige Einschränkungen ergeben sich aus der Fähigkeit des Sensors, alle Bereiche der Umgebung zu sehen. Beispielsweise können bestimmte Bereiche der Umgebung durch ein Element in der Umgebung (z. B. ein Gebäude, ein Baum, ein Fahrzeug usw.) vom Sichtfeld eines Sensors blockiert werden. Die Implementierung mehrerer Sensoren unter verschiedenen Blickwinkeln in dem Versuch, die nicht erfassbaren Bereiche zu minimieren, kann kostspielig sein.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, verbesserte Systeme und Verfahren für das Verständnis der Grenzen eines Sensors und die Verwaltung des Betriebs von automatisierten Funktionen des autonomen Fahrzeugs auf der Grundlage dieses Verständnisses bereitzustellen. Darüber hinaus werden weitere wünschenswerte Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Offenbarung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Figuren und dem vorgenannten technischen Bereich und Hintergrund deutlich.
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BESCHREIBUNG
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Es werden Systeme und Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren: Bestimmen von Straßenmerkmalen einer bevorstehenden Straße durch einen Prozessor auf der Grundlage von Sensor-Daten und/oder Karten-Daten; Berechnen eines erforderlichen Blickwinkels eines Sensors durch den Prozessor auf der Grundlage der Straßenmerkmale; Berechnen einer Betriebsbereich-Kurve durch den Prozessor auf der Grundlage des erforderlichen Blickwinkels und eines Sensor-Profils, wobei die Betriebsbereich-Kurve Punkte entlang einer Karte umfasst, die der Sensor erfassen kann; und Erzeugen eines Steuersignals zum Deaktivieren der autonomen Steuerung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Betriebsbereich-Kurve.
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In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Straßenmerkmal Straßenränder. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Straßenmerkmal außerdem ein statisches Objekt, das an die Straßenränder angrenzt. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das StraßenMerkmal außerdem ein dynamisches Objekt.
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In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Straßenmerkmal eine Straßenebene. In verschiedenen Ausführungsformen basiert die Bestimmung des Arbeitsbereichs auf dem Vergleich des erforderlichen Blickwinkels mit einem Sensor-Profil. In verschiedenen Ausführungsformen definiert das Sensor-Profil die rechte und linke horizontale Sichtgrenze des Sensors. In verschiedenen Ausführungsformen definiert das Sensor-Profil die oberen und unteren vertikalen Sichtgrenzen des Sensors. In verschiedenen Ausführungsformen definiert das Sensor-Profil die Sichtgrenze des Sensors. In verschiedenen Ausführungsformen basiert das Sensor-Profil auf der Fahrzeuggeschwindigkeit.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst ein System: mindestens einen Sensor, der Sensor-Daten erzeugt, die einer Umgebung des Fahrzeugs zugeordnet sind; und eine Steuerung, die so eingerichtet ist, dass sie durch einen Prozessor die Sensor-Daten empfängt, Straßenmerkmale einer bevorstehenden Straße auf der Grundlage von mindestens einem der Sensor-Daten und Karten-Daten bestimmt, einen erforderlichen Blickwinkel eines Sensors auf der Grundlage der Straßenmerkmale berechnet, eine Betriebsbereich-Kurve auf der Grundlage des erforderlichen Blickwinkels und eines Sensor-Profils berechnet, wobei die Betriebsbereich-Kurve Punkte entlang einer Karte umfasst, an denen der Sensor erfassen kann, und ein Steuersignal erzeugt, um die autonome Steuerung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Betriebsbereich-Kurven zu deaktivieren.
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In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Straßenmerkmal Straßenränder. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Straßenmerkmal außerdem ein statisches Objekt, das an die Straßenränder angrenzt. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das StraßenMerkmal außerdem ein dynamisches Objekt.
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In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Straßenmerkmal eine Straßenebene. In verschiedenen Ausführungsformen basiert die Bestimmung des Arbeitsbereichs auf dem Vergleich des erforderlichen Blickwinkels mit einem Sensor-Profil. In verschiedenen Ausführungsformen definiert das Sensor-Profil die rechte und linke horizontale Sichtgrenze des Sensors.
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In verschiedenen Ausführungsformen definiert das Sensor-Profil die oberen und unteren vertikalen Sichtgrenzen des Sensors. In verschiedenen Ausführungsformen definiert das Sensor-Profil die Sichtgrenze des Sensors. In verschiedenen Ausführungsformen basiert das Sensor-Profil auf der Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Figurenliste
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Die beispielhaften Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei
- 1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das ein autonomes Fahrzeug mit einem autonomen Merkmals-Management-System in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
- 2 ist ein Datenflussdiagramm, das ein autonomes Fahrsystem mit dem autonomen Merkmals-Management-System in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
- 3 ist ein Datenflussdiagramm, das ein autonomes Merkmals-Management-System in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
- 4, 5, 6 und 7 sind Abbildungen von Straßenmerkmalen, die durch das autonome Merkmals-Management-System in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen erkannt werden können; und
- 8 ist ein Flussdiagramm, das eine autonome Verfahren des Merkmals-Managements veranschaulicht, die vom Merkmals-Management-System in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt werden kann.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende detaillierte Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die Anwendung und den Gebrauch nicht einschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, sich an eine ausdrückliche oder implizite Theorie zu binden, die im vorhergehenden Fachgebiet, im Hintergrund, in einer kurzen Zusammenfassung oder in der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt wird. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf jede Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorvorrichtung, einzeln oder in beliebiger Kombination, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam, dediziert oder gruppenweise) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinierte Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hier in Form von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben werden. Es sollte geschätzt werden, dass solche Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten realisiert werden können, die so eingerichtet sind, dass sie die angegebenen Funktionen erfüllen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise verschiedene integrierte Schaltkreiskomponenten verwenden, z.B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder ähnliches, die unter der Kontrolle eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuergeräte eine Vielzahl von Funktionen ausführen können. Darüber hinaus werden diej enigen, die sich in dem Fachgebiet auskennen, es zu schätzen wissen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von Systemen praktiziert werden können und dass die hier beschriebenen Systeme lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind.
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Der Kürze halber werden konventionelle Techniken der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalisierung, Steuerung und andere funktionelle Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hier nicht im Detail beschrieben. Darüber hinaus sollen die in den verschiedenen Abbildungen gezeigten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es ist zu beachten, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein autonomes Merkmals-Management-System , das im Allgemeinen mit 100 gezeigt wird, einem Fahrzeug 10 nach verschiedenen Ausführungsformen zugeordnet. Im Allgemeinen verarbeitet das autonome Funktionsmanagementsystem 100 Daten, die von einem oder mehreren Sensoren, die um das Fahrzeug 10 herum angeordnet sind, bereitgestellt werden, und/oder Daten, die in einer Karte gespeichert sind (wie im Folgenden näher erläutert wird), um zu bestimmen, ob automatisierte Funktionen des Fahrzeugs 10 aktiviert oder deaktiviert werden sollen.
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Wie in 1 dargestellt, besteht das Fahrzeug 10 im Allgemeinen aus einem Fahrgestell 12, einer Karosserie 14, Vorderrädern 16 und Hinterrädern 18. Die Karosserie 14 ist auf dem Fahrgestell 12 angeordnet und umschließt im Wesentlichen Komponenten des Fahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Fahrgestell 12 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 16-18 sind jeweils in der Nähe einer Ecke der Karosserie 14 mit dem Fahrgestell 12 drehgekoppelt.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug und das Lokalisierungssystem 100 ist in das autonome Fahrzeug 10 (im Folgenden als autonomes Fahrzeug 10 bezeichnet) integriert. Das autonome Fahrzeug 10 ist zum Beispiel ein automatisch gesteuertes Fahrzeug, das Passagiere von einem Ort zum anderen befördert. Das Fahrzeug 10 ist in der abgebildeten Ausführungsform als PKW dargestellt, aber es sollte geschätzt werden, dass jedes andere Fahrzeug, einschließlich Motorräder, LKWs, Sport Utility Vehicles (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs), Wasserfahrzeuge, Flugzeuge oder einfach nur Roboter usw., ebenfalls verwendet werden kann. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das autonome Fahrzeug 10 ein so genanntes Level-Vier- oder Level-Fünf-Automatisierungssystem. Ein Level-Vier-Automatisierungssystem weist auf eine „hohe Automatisierung“ hin und bezieht sich auf die fahrmodus-spezifische Leistung aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe durch ein automatisiertes Fahrsystem, selbst wenn ein menschlicher Fahrer nicht angemessen auf eine Aufforderung zum Eingreifen reagiert. Ein Level-Fünf-Automatisierungssystem bedeutet „Vollautomatisierung“ und bezieht sich auf die Vollzeitleistung eines automatisierten Fahrsystems in allen Aspekten der dynamischen Fahraufgabe unter allen Straßen- und Umgebungsbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer bewältigt werden können. Wie man sich vorstellen kann, kann das autonome Fahrzeug 10 in verschiedenen anderen Ausführungsformen jeden beliebigen Automatisierungsgrad aufweisen. Das autonome Fahrzeug kann zum Beispiel ein Level-Zwei-Automatisierungssystem oder ein anderes System sein, das ein automatisiertes aktives Fahrsicherheitssystem (ADAS) enthält.
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Wie gezeigt, umfasst das autonome Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Antriebssystem 20, ein Getriebesystem 22, ein Lenksystem 24, ein Bremssystem 26, ein Sensorsystem 28, ein Aktuatorsystem 30, mindestens eine Datenspeichervorrichtung 32, mindestens eine Steuerung 34 und ein Kommunikationssystem 36. Das Antriebssystem 20 kann in verschiedenen Ausführungsformen einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, wie z.B. einen Fahrmotor, und/oder ein Brennstoffzellen-Antriebssystem umfassen. Das Getriebesystem 22 ist so eingerichtet, dass es die Leistung vom Antriebssystem 20 auf die Fahrzeugräder 16-18 entsprechend wählbarer Geschwindigkeitsverhältnisse überträgt. Je nach Ausführung kann das Getriebesystem 22 ein Stufenautomatikgetriebe, ein stufenloses Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe umfassen. Das Bremssystem 26 ist so eingerichtet, dass es die Fahrzeugräder 16-18 mit Bremsmoment versorgt. Das Bremssystem 26 kann in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, Drahtbremse, ein regeneratives Bremssystem, wie z.B. eine elektrische Maschine, und/oder andere geeignete Bremssysteme umfassen. Das Lenksystem 24 beeinflusst die Position der Fahrzeugräder 16-18. Obwohl das Lenksystem 24 zur Veranschaulichung mit einem Lenkrad dargestellt wird, kann es in einigen Ausführungsformen, die im Rahmen dieser Offenbarung in Betracht gezogen werden, kein Lenkrad enthalten.
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Das Sensorsystem 28 umfasst eine oder mehrere Sensorvorrichtungen 40a-40n, die die beobachtbaren Bedingungen der äußeren Umgebung und/oder der inneren Umgebung des autonomen Fahrzeugs erfassen 10. Die Sensorvorrichtungen 40a-40n können unter anderem Sensoren wie Radar, Lidar, globale Positionierungssysteme, optische Kameras, Wärmebildkameras, Ultraschallsensoren, Inertialmesseinheiten und/oder andere Sensoren umfassen. Das Aktuatorsystem 30 umfasst eine oder mehrere Aktuatorvorrichtungen 42a-42n, die ein oder mehrere Fahrzeugmerkmale wie z.B. das Antriebssystem 20, das Getriebesystem 22, das Lenksystem 24 und das Bremssystem 26 steuern, aber nicht darauf beschränkt sind. In verschiedenen Ausführungsformen können die Fahrzeugmerkmale darüber hinaus Innen- und/oder Außenmerkmale des Fahrzeugs umfassen, wie z.B. Türen, einen Kofferraum und Kabinenmerkmale wie Luft, Musik, Beleuchtung usw., aber nicht ausschließlich. (nicht nummeriert).
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Das Kommunikationssystem 36 ist so eingerichtet, dass es drahtlos Informationen zu und von anderen Einheiten 48 übermittelt, wie z.B., aber nicht nur, andere Fahrzeuge („V2V“-Kommunikation), Infrastruktur („V2I“-Kommunikation), entfernte Systeme und/oder persönliche Geräte (genauer beschrieben in Bezug auf 2). In einer beispielhaften Ausführung ist das Kommunikationssystem 36 ein drahtloses Kommunikationssystem, das für die Kommunikation über ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) unter Verwendung der IEEE 802.11-Normen oder durch zelluläre Datenkommunikation eingerichtet ist. Zusätzliche oder alternative Kommunikationsmethoden, wie z.B. ein dedizierter Kurzstreckenkommunikationskanal (DSRC), werden jedoch ebenfalls im Rahmen dieser Offenbarung in Betracht gezogen. DSRC-Kanäle beziehen sich auf Einweg- oder Zweiweg-Kommunikationskanäle mit kurzer bis mittlerer Reichweite, die speziell für den Einsatz in Kraftfahrzeugen entwickelt wurden, sowie auf einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards.
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Das Datenspeichergerät 32 speichert Daten zur Verwendung bei der automatischen Steuerung des autonomen Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen speichert das Datenspeichergerät 32 definierte Karten der navigierbaren Umgebung. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Karten von einem entfernten System und/oder anderen Fahrzeugen empfangen. Wie man sich vorstellen kann, kann das Datenspeichergerät 32 Teil der Steuerung 34 sein, getrennt von der Steuerung 34, oder Teil der Steuerung 34 und Teil eines separaten Systems.
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Die Steuerung 34 umfasst mindestens einen Prozessor 44 und ein computerlesbares Speichergerät oder -medium 46. Bei dem Prozessor 44 kann es sich um einen beliebigen kundenspezifischen oder kommerziell erhältlichen Prozessor, eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen Hilfsprozessor unter mehreren mit der Steuerung 34 verbundenen Prozessoren, einen Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chipsatzes), einen Makroprozessor, eine beliebige Kombination davon oder allgemein eine beliebige Vorrichtung zur Ausführung von Befehlen handeln. Das computerlesbare Speichergerät bzw. die computerlesbaren Speichermedien 46 können z.B. flüchtige und nichtflüchtige Speicherung in Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM) und Keep-Alive-Speicher (KAM) umfassen. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der zur Speicherung verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während der Prozessor 44 abgeschaltet ist. Das computerlesbare Speichergerät oder -medium 46 kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichergeräte wie PROMs (programmierbarer Festwertspeicher), EPROMs (elektrisches PROM), EEPROMs (elektrisch löschbares PROM), Flash-Speicher oder jedes anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichergeräts, das in der Lage ist, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die vom Steuergerät 34 zum Steuern des autonomen Fahrzeugs 10 verwendet werden, implementiert werden.
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Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme enthalten, von denen jedes eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zur Implementierung logischer Funktionen enthält. Die Befehle empfangen und verarbeiten, wenn sie 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 aus und erzeugen Steuersignale an das Aktuatorsystem 30, um die Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 auf der Grundlage der Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen automatisch zu steuern. Obwohl nur ein Controller 34 in 1 dargestellt ist, können Ausführungsformen des autonomen Fahrzeugs 10 eine beliebige Anzahl von Steuerungen 34 enthalten, die über ein beliebiges geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren und die zusammenarbeiten, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durchzuführen und Steuersignale zum automatischen Steuern von Merkmalen des autonomen Fahrzeugs 10 zu erzeugen.
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In verschiedenen Ausführungsformen sind eine oder mehrere Anweisungen des Controllers 34 im autonomen Feature-Management-System 100 enthalten.
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Wie man sich vorstellen kann, bietet der hier offenbarte Gegenstand bestimmte erweiterte Merkmale und Funktionen für ein autonomes Standardfahrzeug oder Basisfahrzeug 10 und/oder ein autonomes fahrzeugbasiertes Ferntransportsystem (nicht abgebildet), das das autonome Fahrzeug 10 koordiniert. Zu diesem Zweck können ein autonomes Fahrzeug und ein autonomes fahrzeugbasiertes Ferntransportsystem modifiziert, verbessert oder anderweitig ergänzt werden, um die unten näher beschriebenen zusätzlichen Funktionen zu ermöglichen.
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In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen implementiert die Steuerung 34 ein autonomes Antriebssystem (ADS) 50, wie in 2 dargestellt, das, wie oben diskutiert, jede beliebige Ebene der autonomen Steuerung realisieren kann. D.h. es werden geeignete Software- und/oder Hardwarekomponenten des Steuergeräts 34 (z.B. der Prozessor 44 und das computerlesbare Speichergerät 46) verwendet, um ein autonomes Antriebssystem 50 bereitzustellen, das in Verbindung mit Fahrzeug 10 eingesetzt wird.
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In verschiedenen Ausführungsformen können die Anweisungen des autonomen Antriebssystems 50 nach Funktion, Modul oder System organisiert sein. Wie in 2 dargestellt, kann das autonome Fahrsystem 50 beispielsweise ein Computer-Vision-System 54, ein Positionierungssystem 56, ein Leitsystem 58 und ein Fahrzeugsteuerungssystem 60 umfassen. Wie zu schätzen ist, können die Anweisungen in verschiedenen Ausführungsformen in beliebig vielen Systemen (z.B. kombiniert, weiter unterteilt usw.) organisiert werden, da die Offenbarung nicht auf die vorliegenden Beispiele beschränkt ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen synthetisiert und verarbeitet das Computer-Vision-System 54 Sensor-Daten und sagt die Anwesenheit, den Standort, die Klassifizierung und/oder den Weg von Objekten und Merkmalen der Umgebung des Fahrzeugs 10 voraus. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Computer-Vision-System 54 Informationen von mehreren Sensoren aufnehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kameras, Lidars, Radars und/oder eine beliebige Anzahl anderer Sensortypen.
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Das Positionierungssystem 56 verarbeitet Sensor-Daten zusammen mit anderen Daten, um eine Position (z.B. eine lokale Position relativ zu einer Karte, eine genaue Position relativ zur Fahrspur einer Straße, die Fahrzeugrichtung, die Geschwindigkeit usw.) des Fahrzeugs 10 relativ zur Umgebung zu bestimmen. Das Leitsystem 58 verarbeitet Sensor-Daten zusammen mit anderen Daten, um einen Weg für das Fahrzeug 10 zu bestimmen. Das Fahrzeugsteuerungssystem 80 erzeugt Steuersignale zum Steuern des Fahrzeugs 10 entsprechend der festgelegten Bahn.
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In verschiedenen Ausführungsformen implementiert die Steuerung 34 Techniken des maschinellen Lernens, um die Funktionalität der Steuerung 34 zu unterstützen, wie z.B. Merkmalserkennung/Klassifizierung, Hindernisminderung, Routenüberquerung, Kartierung, Sensorintegration, Bestimmung der Bodenwahrheit und ähnliches.
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Wie oben kurz erwähnt, ist das autonome Merkmals-Management-System 100 aus 1 innerhalb der ADS 50 enthalten, z.B. als Teil des Fahrzeugsteuerungssystems 80 oder als separates System (wie abgebildet). Das autonome Funktionsmanagementsystem 100 bietet beispielsweise Aktivierungs-/Deaktivierungskriterien, um dem Fahrzeugsteuerungssystem 80 das Steuern des Fahrzeugs 10 zu ermöglichen. Wenn beispielsweise die Kriterien für die Deaktivierung erfüllt sind, übergibt das Fahrzeugkontrollsystem 80 die Kontrolle über das Fahrzeug 10 an nicht-automatisierte Systeme (nicht abgebildet).
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3 veranschaulicht das autonome Merkmals-Management-System 100 anhand verschiedener exemplarischer Ausführungsformen. Wie in 3 dargestellt, kann das autonome Merkmals-Management-System 100 als ein oder mehrere Module und/oder Submodule implementiert werden. Wie man sich vorstellen kann, können die gezeigten Module in verschiedenen anderen Ausführungsformen kombiniert und/oder weiter unterteilt werden. Das autonome Merkmalsverwaltungssystem 100 kann in verschiedenen Ausführungsformen ein Straßenmerkmals-Auswertungsmodul 102, ein Sensorbegrenzungs-Auswertungsmodul 104, ein Steuerungs-Handhabungsmodul 106, einen Karten-Datenspeicher 108 und einen Sensor-Profildatenspeicher 110 umfassen.
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Das Modul 102 zur Auswertung von Straßenmerkmalen empfängt als Eingangssignal die Sensor-Daten 112 von den Sensorgeräten 42a-42n einschließlich der Kameras, Lidars, Radars usw. und empfängt Lokalisierungs-Daten 114, die eine aktuelle Pose und den Kurs des Fahrzeugs angeben 10. Die Eingangs-Sensor-Daten können in Form von Rohdaten, Low-Level- und/oder High-Level-Semantischen Erkennungs-Daten vorliegen. Das Straßenmerkmal-Auswertungsmodul 102 ruft die Karten-Daten 116 aus dem Karten-Datenspeicher 108 (der Teil des Datenspeichers 46 1 sein kann oder nicht) auf der Grundlage der Position des Fahrzeugs 10 ab.
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Das Straßenmerkmals-Auswertungsmodul 102 verarbeitet die empfangenen Daten, um die Sensorabdeckung und die Erkennungsanforderungen für die aktuelle oder bevorstehende Umgebung zu bestimmen. Das Straßenmerkmal-Auswertungsmodul 102 zur bestimmt beispielsweise die Position des Fahrzeugs relativ zu einer Karte auf der Grundlage der Karten-Daten 116 und der Lokalisierungs-Daten 114 und extrahiert die bevorstehenden Straßenmerkmale aus der Karte 116. Das Straßenmerkmal-Auswertungsmodul 102 verwendet die Position der extrahierten Straßenmerkmale, um eine tatsächliche Position der extrahierten Straßenmerkmale zu bestimmen und einen erforderlichen Sichtwinkel 118 für den Sensor zu berechnen, wenn das Fahrzeug 10 an einer bestimmten Straßenposition positioniert ist.
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Wie in dargestellt, können die extrahierten Straßenmerkmale beispielsweise Straßenränder enthalten. Die Lage der Straßenränder, wie sie in den Karten-Daten 116 angegeben ist, wird verwendet, um den erforderlichen Blickwinkel 118 für das Fahrzeug 10 zu berechnen, wenn das Fahrzeug 10 an bestimmten Straßenpositionen steht. Der erforderliche Blickwinkel 118 kann auf der Grundlage geometrischer und/oder trigonometrischer Funktionen bestimmt werden.
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In einem anderen Beispiel, wie in 5 dargestellt, können die Straßenmerkmale eine Straßenebene beinhalten. Der Straßenzustand an bestimmten Orten kann durch die Karten-Daten 116 angezeigt werden. Die Straßenneigung wird verwendet, um den erforderlichen Sichtwinkel 118 für den Sensor zu berechnen, wenn sich das Fahrzeug 10 an bestimmten Stellen der Straße befindet. In einem anderen Beispiel, wie in 6 dargestellt, können die Straßenmerkmale statische Objekte wie Gebäude, Schilder, Bäume usw. neben den Straßenrändern umfassen. Die Position der statischen Objekte und die Straßenränder, wie sie durch die berechneten Sensor-Daten und/oder Karten-Daten 116 angezeigt werden, werden zur Berechnung des erforderlichen Sensorabstands und der Winkel 118 für die Szene/Umgebung verwendet, wenn sich das Fahrzeug 10 an bestimmten Straßenpositionen befindet.
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In Anlehnung an 3 ermittelt das Straßenmerkmal-Auswertungsmodul 102 in verschiedenen Ausprägungen aus den Sensor-Daten 112 zusätzlich oder alternativ zu den Karten-Daten 116 kommenden Straßenmerkmalen. Zum Beispiel führt das Straßenmerkmal-Auswertungsmodul 102 eine oder mehrere Techniken des maschinellen Lernens durch, um Objekte in der Umgebung zu extrahieren und zu klassifizieren. Das Straßenmerkmal-Auswertungsmodul 102 definiert dann eine Position der klassifizierten Objekte relativ zur abgerufenen Karte. In verschiedenen Ausführungsformen können die Objekte die Straßenränder, die Straßenneigung und/oder die statischen Objekte umfassen, und die erforderlichen Blickwinkel 118 werden wie oben beschrieben berechnet.
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So können die Sensor-Daten 112 beispielsweise durch die Durchführung von Regressionstechniken an der Pose der Straßenmerkmale unter Verwendung eines deep neural networks verarbeitet werden, um das Verhältnis zwischen verschiedenen Straßenmerkmalen, wie der Bordsteingröße, an zwei verschiedenen Punkten zu lernen und den Straßenrandwinkel im Hinblick auf den Beobachtungswinkel zu ermitteln. Wenn der Sensor semantische Objektdaten liefert, dann enthalten die semantischen Objekte Positionsinformationen in Bezug auf den Ursprung des autonomen Fahrzeugs. Sobald die Positionsinformationen erhalten sind, können Geometrie- und/oder Trigonometriefunktionen verwendet werden, um die erforderlichen Winkel und Abstände abzuleiten. Der Abstand kann ferner auf den fahrzeuginternen Verarbeitungsbeschränkungen (Verzögerungen/Latenz) und der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 beruhen.
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In einem anderen Beispiel kann ein Straßenprofil/Oberflächenwinkel unter Verwendung der Sensor-Daten 112 berechnet werden, indem die Straßenmerkmale mit Hilfe von Segmentierungsmethoden, die auf deep neural networksoder anderen Segmentierungsansätzen basieren können, semantisch lokalisiert und eine Ebene an die Straßenmerkmale angepasst wird.
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In verschiedenen Ausführungsformen können die identifizierten Objekte dynamische Objekte wie z.B. Fahrzeuge, Baumaschinen oder andere Objekte, die sich bewegen und die Sicht auf die Sensoren behindern können, umfassen. Wie in 7 dargestellt, werden beispielsweise die Position der dynamischen Objekte und die Straßenränder, wie sie durch die Sensor-Daten 112 angegeben werden, zur Berechnung des erforderlichen Sichtwinkels 118 für den Sensor verwendet, wenn sich das Fahrzeug 10 an bestimmten Straßenpositionen befindet.
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Unter Bezugnahme auf 3 erhält das Sensorbegrenzungs-Auswertungsmodul 104 die erforderlichen Sichtwinkel 118 für die kommenden Positionen des Fahrzeugs 10 entlang der Straße. Das Sensorbegrenzungs-Auswertungsmodul 104 ruft ein Sensor-Profil 120 aus dem Sensor-Profil-Datenspeicher 110 ab. Das Sensor-Profil 120 zeigt die Sichtgrenzen eines Sensors oder eines Sensorsystems an. Die Anzeigegrenzen können linke und rechte vertikale Grenzen, obere und untere horizontale Grenzen und/oder Bereichsgrenzen umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen können je nach Anzahl der implementierten Sensoren mehrere Sensor-Profile 120 pro Fahrzeug 10 implementiert werden, wobei sich die Grenzen der Sensor-Profile 120 überlappen können. In solchen Ausführungsformen können mehrere Sensor-Profile 120 abgerufen und verarbeitet werden. Alternativ kann ein einzelnes Sensor-Profil 120 eine dreidimensionale Abdeckungskarte enthalten, die auf allen am Fahrzeug montierten Sensoren 10 basiert, wobei jeder Sensor sein eigenes Sichtfeld und seine eigenen Erkennungsgrenzen oder Abdeckungsfähigkeit hat. In verschiedenen Ausführungsformen können die Grenzen der Sensor-Profile 120 auf Fahrzeugbedingungen, wie z.B. Geschwindigkeit, oder anderen Bedingungen basieren. In solchen Ausführungsformen kann ein Sensor-Profil 120 basierend auf den empfangenen Fahrzeugdaten 124 abgerufen werden.
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Das Auswertungsmodul 104 für die Sensorbegrenzung vergleicht die erforderlichen Blickwinkel 118 mit dem/den Sensor-Profil(en) 120, um festzustellen, ob ein erforderlicher Blickwinkel 118 außerhalb der im Sensor-Profil(en) 120 festgelegten Grenzen liegt. Auf der Grundlage der Vergleiche erzeugt das Sensorbegrenzungs-Auswertungsmodul 104 einen verfügbaren Betriebsbereich 122 des Fahrzeugs 10. Der verfügbare Betriebsbereich 122 gibt an, an welchen Punkten auf der Karte die Sensoren des Fahrzeugs 10 bei der aktuellen Sensorkonfiguration und den Einschränkungen abdecken können.
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Das Steuerungs-Handhabungsmodul 106 erhält den operativen Umschlag 122. Das Steuerungs-Handhabungsmodul 106 steuert selektiv den autonomen Betrieb des Fahrzeugs 10 auf der Grundlage der Werte des Betriebsbereichs 122. Wenn die Werte beispielsweise anzeigen, dass die Sensoren an einer bevorstehenden Stelle begrenzt sind, d.h. dass die Sensoren nicht in der Lage sind, das an der bevorstehenden Stelle identifizierte erforderliche Feld zu sehen, erzeugt das Steuerungs-Handhabungsmodul 106 die Signale 126, um die Kontrolle an den Fahrer oder andere Systeme zu übergeben. Wenn die Werte anzeigen, dass die Sensoren nicht begrenzt sind, erzeugt das Steuerungs-Handhabungsmodul 106 Steuersignale 126, um eine autonome Steuerung des Fahrzeugs zu ermöglichen 10. Unter bestimmten Bedingungen können je nach Art oder Schwere des Betriebsbereichs 122 Steuersignale an einen Fahrer gesendet werden, um die Übertragung der Fahrzeugsteuerung vom autonomen System auf den Fahrer zu beginnen und so das autonome System zu deaktivieren.
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Unter Bezugnahme auf 8 und weiterhin unter Bezugnahme auf 1-3 zeigt ein Flussdiagramm eine autonome Merkmalsmanagementmethode 200, die durch das autonome Merkmals-Management-System 100 nach verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt werden kann. Wie man angesichts der Offenbarung erkennen kann, ist die Reihenfolge der Operationen innerhalb des Verfahrens 200 nicht auf die sequentielle Ausführung beschränkt, wie in 8 dargestellt, sondern kann je nach Fall und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung in einer oder mehreren unterschiedlichen Anordnungen durchgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 200 auf der Grundlage eines oder mehrerer vorbestimmter Ereignisse geplant werden und/oder während des Betriebs des autonomen Fahrzeugs 10 kontinuierlich laufen.
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In einem Beispiel kann das Verfahren 200 bei 205 beginnen. Die Sensor-Daten 112 und die Lokalisierungs-Daten 114 werden bei 210 empfangen. Die Karten-Daten 116 werden auf der Grundlage der Position des Fahrzeugs 10 abgerufen, die durch die Lokalisierungs-Daten 114 bei 220 angegeben wird. Die Straßenmerkmale werden aus den Sensor-Daten 112 und/oder den Karten-Daten 114 extrahiert, z.B., wie oben beschrieben, bei 230. Die erforderlichen Blickwinkel 118 werden für eine Reihe von Orten entlang der Straße auf der Grundlage der Straßenmerkmale berechnet, z.B. wie oben bei 240 diskutiert.
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Danach wird das Sensor-Profil 120 aus dem Fahrzeug 10 abgerufen, das im Sensor-Profildatenspeicher 110 bei 250 gespeichert ist. Der Betriebsbereich 122 wird auf der Grundlage der aktuellen Fahrzeugbedingungen, die durch die Fahrzeugdaten 124 und einen Vergleich der erforderlichen Sichtwinkel 118 und des Sensor-Profils 120 bei 260 angegeben werden, bestimmt.
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Danach wird der Betriebsbereich 122, der die erforderlichen Blickwinkel 118 bei 260 enthält, ausgewertet, um festzustellen, ob die Sensoren in der kommenden Umgebung bei 270 begrenzt sind. Wenn die Sensoren an einer bevorstehenden Stelle in der Umgebung auf 270 begrenzt sind, werden die Steuersignale 126 erzeugt, um die autonome Steuerung zu deaktivieren und die Steuerung durch einen anderen auf 280 einzuleiten. Wenn die Sensoren nicht an einer bevorstehenden Stelle auf 270 begrenzt sind, werden die Steuersignale 126 erzeugt, um eine autonome Steuerung durch den ADS 70 zu ermöglichen oder zu ermöglichen. Danach kann das Verfahren bei 300 enden.
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Wie man sich vorstellen kann, können in verschiedenen Ausführungsformen die Sensor-Daten 112 nicht empfangen werden, und die Straßenmerkmale werden ausschließlich aus den Karten-Daten bestimmt16. Wie weiter zu schätzen ist, können in verschiedenen Ausführungsformen die Karten-Daten 116 nicht abgerufen werden, und die Straßenmerkmale werden ausschließlich aus den Sensor-Daten 112 bestimmt. Wie weiter zu schätzen ist, können in das Verfahren 200 weitere Alternativen in verschiedenen Ausführungsformen umgesetzt werden.
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Obwohl in der vorstehenden detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass es eine große Anzahl von Variationen gibt. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhafte Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr wird die vorstehende detaillierte Beschreibung den Fachleuten eine praktische Roadmap für die Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen liefern. Es sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne dass der Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Äquivalenten festgelegt ist, verlassen wird.
