DE102020114306A1

DE102020114306A1 - Schätzen von geschwindigkeitsprofilen

Info

Publication number: DE102020114306A1
Application number: DE102020114306.0A
Authority: DE
Inventors: Francesco Seccamonte; Kostyantyn Slutskyy
Original assignee: Hyundai Aptiv Ad LLC
Current assignee: Motional AD LLC
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2020-12-03
Also published as: GB2611225A; KR20220038301A; KR20220139850A; US20240075927A1; KR102453672B1; GB2601060A; KR102518680B1; GB2587454A; GB2611225B; GB202008016D0; GB202218647D0; GB2601060B; GB2587454B; KR20200138673A; CN112014859A; KR102358923B1

Abstract

Unter anderem beschreiben wir Techniken zum Schätzen eines Geschwindigkeitsprofils für eine vorgeschlagene Bewegungsbahn für ein Fahrzeug und zum Betreiben des Fahrzeugs entlang der vorgeschlagenen Bewegungsbahn gemäß dem Geschwindigkeitsprofil, einschließlich eines Verfahrens zum: Erhalten einer vorgeschlagenen Bewegungsbahn für das Fahrzeug durch eine Planungsschaltung auf einem Fahrzeug als Reaktion auf ein Fahrszenario; Erhalten eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils und eines Vertrauenswertes durch die Planungsschaltung, wobei der Vertrauenswert eine Ähnlichkeit des geschätzten Geschwindigkeitsprofils mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch eine Steuerschaltung für die vorgeschlagene Bewegungsbahn erzeugt würde; Bestimmen, ob der Vertrauenswert eine Vertrauensschwelle erfüllt; und gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle überschreitet, Betreiben des Fahrzeugs entlang der vorgeschlagenen Bewegungsbahn durch eine Steuerschaltung auf dem Fahrzeug.

Description

GEGENSTAND DER ERFINDUNG
Diese Spezifikation betrifft die Schätzung von Geschwindigkeitsprofilen.
STAND DER TECHNIK
Autonome Fahrzeuge weisen gegenüber von Menschen gesteuerten Fahrzeugen Vorteile auf, z. B. durch Verringern der Zahl der Verkehrstoten, der Verkehrsstaus, der Staus beim Parken und die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz. Eine Komponente eines autonomen Fahrzeugs kann Entscheidungen treffen und eine vorgeschlagene Bewegungsbahn erzeugen, die das Fahrzeug unter Berücksichtigung von Hindernissen, der Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs oder anderer relevanter Fahrbedingungen einschlagen sollte. Eine andere Komponente des Fahrzeugs kann die vorgeschlagene Bewegungsbahn empfangen und das Fahrzeug gemäß der vorgeschlagenen Bewegungsbahn betreiben. Dieser Vorgang kann mehrfach wiederholt werden, während das Fahrzeug durch verschiedene Fahrszenarien mit unterschiedlichen Fahrbedingungen betrieben wird.
Figurenliste

1 zeigt ein Beispiel für ein autonomes Fahrzeug mit autonomer Fähigkeit.
2 veranschaulicht ein Beispiel für eine „Cloud“-Computing-Umgebung.
3 veranschaulicht ein Computersystem.
4 zeigt ein Beispiel für die Architektur eines autonomen Fahrzeugs.
5 zeigt ein Beispiel für Eingaben und Ausgaben, die durch ein Wahrnehmungsmodul verwendet werden können.
6 zeigt ein Beispiel für ein LiDAR-System.
7 zeigt das LiDAR-System im Betrieb.
8 zeigt die Funktionsweise des LiDAR-Systems mit zusätzlichen Details.
9 zeigt ein Blockdiagramm der Zusammenhänge zwischen Eingaben und Ausgaben eines Planungsmoduls.
10 zeigt einen gerichteten Graphen, der bei der Bahnplanung verwendet wird.
11 zeigt ein Blockdiagramm der Eingaben und Ausgaben eines Steuermoduls.
12 zeigt ein Blockdiagramm der Eingaben, Ausgaben und Komponenten einer Steuervorrichtung.
13 zeigt ein Blockdiagramm der Eingaben, Ausgaben und Komponenten einer Steuervorrichtung, die eine Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung aufweist.
14 zeigt ein Blockdiagramm einer Planerwahrnehmungspipeline und einer Steuerungswahrnehmungspipeline für die Planungsschaltung bzw. Steuerschaltung.
15 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Betreiben eines Fahrzeugs entlang einer Bewegungsbahn unter Verwendung geschätzter Geschwindigkeitsprofile darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung werden für die Zwecke der Erklärung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Es wird jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Details umgesetzt werden kann. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform dargestellt, um eine unnötige Verschleierung der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
Zur leichteren Beschreibung sind in den Zeichnungen bestimmte Anordnungen oder Reihenfolgen von schematischen Elementen abgebildet, wie z. B. solche, die Vorrichtungen, Module, Anweisungsblöcke und Datenelemente darstellen. Der Fachmann sollte jedoch verstehen, dass die spezifische Reihenfolge oder Anordnung der schematischen Elemente in den Zeichnungen nicht bedeuten soll, dass eine bestimmte Reihenfolge oder Sequenz der Bearbeitung oder eine Trennung der Prozesse erforderlich ist. Ferner soll die Aufnahme eines schematischen Elements in eine Zeichnung nicht bedeuten, dass dieses Element in allen Ausführungsformen erforderlich ist oder dass die durch dieses Element dargestellten Merkmale in einer Ausführungsform nicht in andere Elemente aufgenommen oder mit anderen Elementen kombiniert werden dürfen.
Ferner ist in den Zeichnungen, in denen Verbindungselemente, wie beispielsweise durchgezogene oder gestrichelte Linien oder Pfeile verwendet werden, um eine Verbindung, Beziehung oder Verknüpfung zwischen oder unter zwei oder mehreren anderen schematischen Elementen darzustellen, das Fehlen solcher Verbindungselemente nicht so zu verstehen, dass keine Verbindung, Beziehung oder Verknüpfung bestehen kann. Mit anderen Worten, einige Verbindungen, Beziehungen oder Verknüpfungen zwischen Elementen werden in den Zeichnungen nicht dargestellt, um die Offenbarung nicht zu verschleiern. Zur leichteren Veranschaulichung wird außerdem ein einziges Verbindungselement verwendet, um mehrere Verbindungen, Beziehungen oder Verknüpfungen zwischen Elementen darzustellen. Wenn zum Beispiel ein Verbindungselement eine Kommunikation von Signalen, Daten oder Anweisungen darstellt, sollte der Fachmann verstehen, dass ein solches Element einen oder mehrere Signalpfade (z. B. einen Bus) darstellt, je nachdem, was erforderlich ist, um die Kommunikation zu bewirken.
Im Folgenden wird im Detail Bezug auf Ausführungsformen genommen, deren Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen zu ermöglichen. Jedoch wird für einen durchschnittlichen Fachmann deutlich sein, dass die verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen auch ohne diese spezifischen Details umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind allgemein bekannte Verfahren, Vorgehensweisen, Komponenten, Schaltungen und Netzwerke nicht ausführlich beschrieben, um eine unnötige Verschleierung der Aspekte der Ausführungsformen zu vermeiden.
Im Folgenden werden mehrere Merkmale beschrieben, die jeweils unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination anderer Merkmale verwendet werden können. Allerdings kann es sein, dass ein einzelnes Merkmal keines der oben erörterten Probleme oder nur eines der oben erörterten Probleme anspricht. Einige der oben erörterten Probleme werden möglicherweise durch keines der hier beschriebenen Merkmale vollständig angesprochen. Auch wenn Überschriften angegeben sind, können Informationen, die sich auf eine bestimmte Überschrift beziehen, aber nicht in dem Abschnitt mit dieser Überschrift zu finden sind, auch an anderer Stelle in dieser Beschreibung gefunden werden. Ausführungsformen werden hier gemäß der folgenden Übersicht beschrieben:

1. Allgemeiner Überblick
2. Systemübersicht
3. Architektur autonomer Fahrzeuge
4. Eingaben autonomer Fahrzeuge
5. Planung autonomer Fahrzeuge
6. Steuerung autonomer Fahrzeuge
7. Schätzung von Geschwindigkeitsprofilen

Allgemeiner Überblick
Wie nachstehend mit Bezug auf 13 bis 15 ausführlicher beschrieben, kann ein Fahrzeug (z. B. ein autonomes Fahrzeug) eine Planungsschaltung aufweisen, die ein geschätztes Geschwindigkeitsprofil für mindestens einen Teil einer vorgeschlagenen Bewegungsbahn für das Fahrzeug erhalten kann. Eine Steuerschaltung des Fahrzeugs kann mithilfe eines Maschinenlernmodells, das zuvor an Bewegungsbahnen für verschiedene Fahrszenarien trainiert wurde, eine Geschwindigkeitsprofilschätzung erzeugen. Das Maschinenlernmodell kann ein geschätztes Geschwindigkeitsprofil für mindestens ein Segment einer vorgeschlagenen Eingabebewegungsbahn sowie einen Vertrauenswert ausgeben, der einen erwarteten Ähnlichkeitsgrad zwischen dem geschätzten Geschwindigkeitsprofil und einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch die Steuerschaltung des Fahrzeugs erzeugt würde. Abhängig vom Vertrauenswert kann die Planungsschaltung die vorgeschlagene Bewegungsbahn an die Steuerschaltung senden, was wiederum die Steuerschaltung veranlasst, das Fahrzeug entlang der vorgeschlagenen Bewegungsbahn zu betreiben. Die Steuerschaltung kann inkrementelle Algorithmen zur Wegplanung ausführen und auch eine Geschwindigkeitsprofilschätzung für ein Segment einer vorgeschlagenen Eingabebewegungsbahn erzeugen.
Diese Techniken bieten mehrere Vorteile. Wird der Planungsschaltung ein geschätztes Geschwindigkeitsprofil und ein entsprechender Vertrauenswert für dieses Geschwindigkeitsprofil bereitgestellt, können der Steuerschaltung beispielsweise bessere vorgeschlagene Bewegungsbahnen basierend auf verschiedenen Kriterien, z. B. Durchführbarkeit, Sicherheit, Einhaltung der Regeln und Komfort des Fahrmanövers, abhängig vom tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil übergeben werden, die durch die Steuerschaltung nach Empfangen einer vorgeschlagenen Bewegungsbahn erzeugt würden. Das Schätzen eines Geschwindigkeitsprofils ist rechnerisch praktikabler und schneller als das Erzeugen eines Geschwindigkeitsprofils für jede vorgeschlagene Bewegungsbahn, die durch die Planungsschaltung erzeugt wird. Das Schätzen eines Geschwindigkeitsprofils mittels eines Maschinenlernmodells gegenüber einem einfachen heuristischen Ansatz ermöglicht auch das Schätzen eines Vertrauenswertes, sodass die Planungsschaltung ein gemessenes Vertrauensniveau bei der Entscheidung berücksichtigen kann, welche vorgeschlagene Bewegungsbahn an die Steuerschaltung gesendet werden soll. Das Maschinenlernmodell kann so trainiert sein, dass es sowohl Umweltfaktoren, z. B. Staus, als auch Systemeigenschaften, z. B. die Leistung verschiedener Sensoren, berücksichtigt. Der Vertrauenswert eines Geschwindigkeitsprofils spiegelt auch die Zuverlässigkeit der Daten wider, die aus Sensoren empfangen und durch eine Wahrnehmungspipeline verarbeitet werden.
Systemübersicht
1 zeigt ein Beispiel für ein autonomes Fahrzeug 100 mit autonomer Fähigkeit.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „autonome Fähigkeit“ auf eine Funktion, ein Merkmal oder eine Einrichtung, die es ermöglicht, ein Fahrzeug teilweise oder vollständig ohne menschliches Eingreifen in Echtzeit zu betreiben, einschließlich, aber nicht beschränkt auf vollständig autonome Fahrzeuge, hochgradig autonome Fahrzeuge und bedingt autonome Fahrzeuge.
Wie hier verwendet, ist ein autonomes Fahrzeug (AF) ein Fahrzeug, das über autonome Fähigkeiten verfügt.
Wie hier verwendet, umfasst „Fahrzeug“ Transportmittel für die Beförderung von Gütern oder Personen. Zum Beispiel Autos, Busse, Züge, Flugzeuge, Drohnen, Lastwagen, Boote, Schiffe, Tauchboote, Lenkflugkörper usw. Ein fahrerloses Kraftfahrzeug ist ein Beispiel für ein Fahrzeug.
Wie hier verwendet, bezieht sich „Bewegungsbahn“ auf einen Weg oder eine Route zum Navigieren eines AF von einem ersten räumlich-zeitlichen Ort zu einem zweiten räumlich-zeitlichen Ort. In einer Ausführungsform wird der erste räumlich-zeitliche Ort als Anfangs- oder Startort und der zweite räumlich-zeitliche Ort als Bestimmungsort, Endort, Ziel, Zielposition oder Zielort bezeichnet. In einigen Beispielen besteht eine Bewegungsbahn aus einem oder mehreren Segmenten (z. B. Straßenabschnitten), und jedes Segment besteht aus einem oder mehreren Blöcken (z. B. Abschnitten eines Fahrstreifens oder einer Kreuzung). In einer Ausführungsform entsprechen die räumlich-zeitlichen Orte den Orten der realen Welt. Die räumlich-zeitlichen Orte sind zum Beispiel Abhol- oder Absetzorte zum Abholen oder Absetzen von Personen oder Gütern.
Wie hier verwendet, bezieht sich ein „Fahrszenario“ auf eine Menge von Bedingungen, die die Umgebung in der Nähe eines Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt beschreiben. Das Fahrszenario kann Bedingungen, die die Straße beschreiben, auf der sich das Fahrzeug befindet, sowie die Wetter- oder Sichtbedingungen zu einem bestimmten Zeitpunkt umfassen. Das Fahrszenario kann sich auf Objekte beziehen, z. B. auf Fußgänger oder andere Fahrzeuge, die durch die Sensoren im Fahrweg eines Fahrzeugs während des Betriebs erfasst werden. Für jedes erfasste Objekt bezieht sich das Fahrszenario auch auf eine Menge entsprechender extern beobachtbarer Parameterwerte für das Objekt, z. B. die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Objekts. Das Fahrszenario kann sich ändern, während ein Fahrzeug entlang einer Bewegungsbahn fährt, was zu einer Änderung der Bewegungsbahn für das Fahrzeug führen kann. Beispielsweise kann das Fahrzeug entlang einer Bewegungsbahn fahren und plötzlich auf ein Hindernis treffen, das das Fahrzeug an der Weiterfahrt entlang der Bewegungsbahn hindert. Dieses neue Hindernis kann als neues Fahrszenario dargestellt werden, und als Reaktion darauf kann das Fahrzeug durch die in dieser Spezifikation beschriebenen Techniken betrieben werden, um entlang einer neuen Bewegungsbahn zu fahren.
Wie hier verwendet, umfasst „Sensor(en)“ eine oder mehrere Hardwarekomponenten, die Informationen über die Umgebung rund um den Sensor erfassen. Einige der Hardwarekomponenten können sensorische Komponenten (z. B. Bildsensoren, biometrische Sensoren), Sende- und/oder Empfangskomponenten (z. B. Laser- oder Hochfrequenzwellensender und -empfänger), elektronische Komponenten wie Analog-Digital-Wandler, eine Datenspeichervorrichtung (z. B. ein RAM und/oder ein nichtflüchtiger Speicher), Software- oder Firmwarekomponenten und Datenverarbeitungskomponenten wie eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), einen Mikroprozessor und/oder einen Mikrocontroller umfassen.
Wie hier verwendet, ist eine „Szenenbeschreibung“ eine Datenstruktur (z. B. Liste) oder ein Datenstrom, der ein oder mehrere klassifizierte oder etikettierte Objekte enthält, die durch einen oder mehrere Sensoren auf dem AF-Fahrzeug erfasst oder durch eine AF-externe Quelle bereitgestellt werden.
Wie hier verwendet, ist eine „Straße“ ein physischer Bereich, der durch ein Fahrzeug befahren werden kann und einem benannten Verkehrsweg (z. B. Stadtstraße, Autobahn usw.) oder einem unbenannten Verkehrsweg (z. B. einer Einfahrt an einem Haus oder Bürogebäude, einem Abschnitt eines Parkplatzes, einem Abschnitt eines leeren Grundstücks, einem Feldweg in einem ländlichen Gebiet usw.) entsprechen kann. Da einige Fahrzeuge (z. B. Allradlastwagen, Geländewagen, usw.) in der Lage sind, eine Vielzahl physischer Bereiche zu befahren, die nicht speziell für den Fahrzeugverkehr angepasst sind, kann eine „Straße“ ein physischer Bereich sein, der nicht formell durch eine Gemeinde oder andere Regierungs- oder Verwaltungsbehörde als Verkehrsweg definiert ist.
Wie hier verwendet, ist ein „Fahrstreifen“ ein Abschnitt einer Straße, der durch ein Fahrzeug befahren werden kann. Ein Fahrstreifen wird zuweilen anhand von Fahrstreifenmarkierungen gekennzeichnet. Beispielsweise kann ein „Fahrstreifen“ dem größten Teil oder der Gesamtheit des Zwischenraums zwischen den Fahrstreifenmarkierungen oder nur einem Teil (z. B. weniger als 50 %) des Zwischenraums zwischen den Fahrstreifenmarkierungen entsprechen. Zum Beispiel könnte eine Straße mit weit auseinanderliegenden Fahrstreifenmarkierungen zwei oder mehr Fahrzeuge zwischen den Markierungen aufnehmen, sodass ein Fahrzeug das andere überholen kann, ohne die Fahrstreifenmarkierungen zu überqueren, und könnte daher so interpretiert werden, dass ein Fahrstreifen schmaler als der Zwischenraum zwischen den Fahrstreifenmarkierungen ist oder dass zwei Fahrstreifen zwischen den Fahrstreifenmarkierungen liegen. Ein Fahrstreifen könnte auch bei Fehlen von Fahrstreifenmarkierungen interpretiert werden. Beispielsweise kann ein Fahrstreifen basierend auf physischen Merkmalen einer Umgebung definiert werden, z. B. durch Felsen und Bäume entlang einer Durchgangsstraße in einem ländlichen Gebiet oder z. B. durch natürliche Hindernisse, die in einem unerschlossenen Gebiet zu vermeiden sind. Ein Fahrstreifen könnte auch unabhängig von Fahrstreifenmarkierungen oder physischen Merkmalen interpretiert werden. Beispielsweise könnte ein Fahrstreifen basierend auf einem beliebigen, hindernisfreien Weg in einem Gebiet interpretiert werden, in dem ansonsten Merkmale fehlen, die als Fahrstreifenbegrenzungen interpretiert werden würden. In einem Beispielszenario könnte ein AF einen Fahrstreifen durch einen hindernisfreien Abschnitt eines Feldes oder einer leeren Geländefläche interpretieren. In einem anderen Beispielszenario könnte ein AF einen Fahrstreifen durch eine breite (z. B. breit genug für zwei oder mehr Fahrstreifen) Straße interpretieren, die keine Fahrstreifenmarkierungen aufweist. In diesem Szenario könnte das AF Informationen über den Fahrstreifen an andere AFs übermitteln, sodass die anderen AFs die gleichen Fahrstreifeninformationen verwenden können, um die Wegplanung untereinander zu koordinieren.
Der Begriff „Over-the-Air (OTA)-Client“ umfasst jedes AF oder jede elektronische Vorrichtung (z. B. Computer, Steuervorrichtung, IoT-Vorrichtung, elektronische Steuereinheit (ECU)), die in ein AF eingebettet, mit einem AF gekoppelt oder in Kommunikation mit einem AF ist.
Der Begriff „Over-the-Air (OTA)-Aktualisierung“ bezeichnet jede Aktualisierung, Änderung, Löschung oder Hinzufügung von Software, Firmware, Daten oder Konfigurationseinstellungen oder jede Kombination davon, die an einen OTA-Client unter Verwendung firmeneigener und/oder standardisierter drahtloser Kommunikationstechnologie geliefert wird, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: zellulare Mobilkommunikation (z. B. 2G, 3G, 4G, 5G), drahtlose Funknetze (z. B. WLAN) und/oder Satelliten-Internet.
Der Begriff „Edge-Knoten“ bezeichnet ein oder mehrere mit einem Netzwerk gekoppelte Edge-Vorrichtungen, die ein Portal für die Kommunikation mit AFs bieten und mit anderen Edge-Knoten und einer Cloud-basierten Computerplattform kommunizieren können, um OTA Aktualisierungen zu planen und an OTA-Clients zu liefern.
Der Begriff „Edge-Vorrichtung“ bedeutet eine Vorrichtung, die einen Edge-Knoten implementiert und einen physischen drahtlosen Zugangspunkt (AP) in Kernnetzwerke von Unternehmen oder Dienstanbietern (z. B. VERIZON, AT&T) bereitstellt. Beispiele für Edge-Vorrichtungen sind, aber nicht beschränkt auf: Computer, Controller, Sender, Router, Routing-Switches, integrierte Zugangsgeräte (IADs), Multiplexer, Zugangsgeräte für Großstadtnetze (MANs) und Weitverkehrsnetze (WANs).
„Eine oder mehrere“ umfasst eine Funktion, die durch ein Element ausgeführt wird, eine Funktion, die durch mehr als ein Element ausgeführt wird, z. B. auf verteilte Weise, wobei mehrere Funktionen durch ein Element ausgeführt werden, mehrere Funktionen durch mehrere Elemente ausgeführt werden, oder eine beliebige Kombination des oben Genannten.
Es versteht sich auch, dass die Begriffe „erste“, „zweite“ usw. hier zwar in einigen Fällen zur Beschreibung verschiedener Elemente verwendet werden, diese Elemente jedoch nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden lediglich verwendet, um ein Element von einem anderen abzugrenzen. Beispielsweise könnte ein erster Kontakt als ein zweiter Kontakt bezeichnet sein, und in ähnlicher Weise könnte ein zweiter Kontakt als ein dritter Kontakt bezeichnet sein, ohne vom Geltungsbereich der verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt sind beide Kontakte, aber sie sind nicht derselbe Kontakt.
Die Terminologie, die bei der Beschreibung der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als einschränkend beabsichtigt. Bei der Beschreibung der verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen und der beigefügten Ansprüche sollen die Singularformen „ein“, „eine“ sowie „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorgibt. Es versteht sich auch, dass der Begriff „und/oder“ wie hier verwendet sich auf alle möglichen Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgelisteten Punkte bezieht und diese mit einschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „enthalten“, „einschließlich“, „umfassen“, und/oder „umfassend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten davon angibt, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines/einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt.
Wie hier verwendet, ist der Begriff „falls“ gegebenenfalls so auszulegen, dass er je nach Zusammenhang „wenn“ oder „bei“ oder „als Reaktion auf das Bestimmen“ oder „als Reaktion auf das Erkennen“ bedeutet. In ähnlicher Weise ist die Formulierung „falls bestimmt wird“ oder „falls [ein angegebener Zustand oder ein Ereignis] erkannt wird“ je nach Zusammenhang gegebenenfalls so auszulegen, dass sie „beim Bestimmen“ oder „als Reaktion auf das Bestimmen“ oder „bei Erkennen [des angegebenen Zustands oder Ereignisses]“ oder „als Reaktion auf das Erkennen [des angegebenen Zustands oder Ereignisses]“ bedeutet.
Wie hier verwendet, bezieht sich ein AF-System auf das AF zusammen mit der Anordnung von Hardware, Software, gespeicherten Daten und in Echtzeit erzeugten Daten, die den Betrieb des AF unterstützen. In einer Ausführungsform ist das AF-System in das AF integriert. In einer Ausführungsform ist das AF-System über mehrere Orte verteilt. Zum Beispiel ist ein Teil der Software des AF-Systems auf einer Cloud-Computing-Umgebung implementiert, ähnlich der Cloud-Computing-Umgebung 300, die im Folgenden mit Bezug auf 3 beschrieben wird.
Allgemein beschreibt dieses Dokument Technologien, die auf alle Fahrzeuge anwendbar sind, die über eine oder mehrere autonome Fähigkeiten verfügen, einschließlich vollständig autonomer Fahrzeuge, hochgradig autonomer Fahrzeuge und bedingt autonomer Fahrzeuge, wie z. B. sogenannte Stufe-5-, Stufe-4- und Stufe-3-Fahrzeuge (siehe SAE International Standard J3016: Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems (Taxonomie und Definitionen für Begriffe im Zusammenhang mit automatischen Straßen-Kraftfahrzeug-Fahrsystemen), die durch Verweis in ihrer Gesamtheit übernommen wurde, für weitere Einzelheiten über die Klassifizierung von Autonomiegraden in Fahrzeugen). Die in diesem Dokument beschriebenen Technologien sind auch auf teilautonome Fahrzeuge und fahrerunterstützte Fahrzeuge anwendbar, wie z. B. sogenannte Stufe-2- und Stufe-1-Fahrzeuge (siehe SAE International's Standard J3016: Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems (Taxonomie und Definitionen für Begriffe im Zusammenhang mit automatischen Straßen-Kraftfahrzeug-Fahrsystemen)). In einer Ausführungsform können eines oder mehrere der Fahrzeugsysteme der Stufen 1, 2, 3, 4 und 5 unter bestimmten Betriebsbedingungen basierend auf dem Verarbeiten von Sensoreingaben bestimmte Fahrzeugfunktionen (z B. Lenken, Bremsen und Verwenden von Karten) automatisieren. Die in diesem Dokument beschriebenen Technologien können Fahrzeugen auf allen Stufen zugute kommen, von vollständig autonomen Fahrzeugen bis hin zu durch Menschen betriebenen Fahrzeugen.
Autonome Fahrzeuge haben Vorteile gegenüber Fahrzeugen, die einen menschlichen Fahrer erfordern. Ein Vorteil ist die Sicherheit. Zum Beispiel gab es in den Vereinigten Staaten im Jahr 2016 6 Millionen Autounfälle, 2,4 Millionen Verletzte, 40.000 Tote und 13 Millionen Unfallfahrzeuge, deren gesellschaftliche Kosten auf über 910 Milliarden Dollar geschätzt werden. Die Zahl der Verkehrstoten pro 100 Millionen gefahrener Meilen ist in den USA von 1965 bis 2015 von ca. sechs auf ca. eins zurückgegangen, was zum Teil auf zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen in den Fahrzeugen zurückzuführen ist. Beispielsweise wird davon ausgegangen, dass eine zusätzliche halbe Sekunde, in der vor einem Zusammenstoß gewarnt wird, 60 % der Auffahrunfälle abschwächt. Allerdings haben passive Sicherheitsmerkmale (z. B. Sicherheitsgurte, Airbags) bei der Verbesserung dieser Zahl wahrscheinlich ihre Grenze erreicht. Daher sind aktive Sicherheitsmaßnahmen, wie die automatische Steuerung eines Fahrzeugs, der wahrscheinlich nächste Schritt zur Verbesserung dieser Statistiken. Da davon ausgegangen wird, dass bei 95 % der Unfälle menschliche Fahrer für ein kritisches Ereignis vor dem Unfall verantwortlich sind, werden automatisierte Fahrsysteme wahrscheinlich bessere Sicherheitsergebnisse erzielen, z. B. indem sie kritische Situationen besser als Menschen zuverlässig erkennen und vermeiden, bessere Entscheidungen treffen, Verkehrsgesetze befolgen und zukünftige Ereignisse besser vorhersagen als Menschen und ein Fahrzeug besser als Menschen zuverlässig steuern.
Mit Bezug auf 1 betreibt ein AF-System 120 das AF-System 100 entlang einer Bewegungsbahn 198 durch eine Umgebung 190 bis zu einem Zielort 199 (gelegentlich auch als Endort bezeichnet), wobei Objekte (z. B. natürliche Hindernisse 191, Fahrzeuge 193, Fußgänger 192, Radfahrer und andere Hindernisse) vermieden und Straßenregeln (z. B. Betriebsregeln oder Fahrpräferenzen) befolgt werden.
In einer Ausführungsform beinhaltet das AF-System 120 Vorrichtungen 101, die dazu eingerichtet sind, Betriebsbefehle aus den Computerprozessoren 146 zu empfangen und darauf zu reagieren. In einer Ausführungsform ähneln die Computerprozessoren 146 dem nachfolgend mit Bezug auf 3 beschriebenen Prozessor 304. Beispiele für Vorrichtungen 101 umfassen eine Lenksteuervorrichtung 102, Bremsen 103, Gangschaltung, Gaspedal oder andere Beschleunigungssteuerungsmechanismen, Scheibenwischer, Seitentürschlösser, Fenstersteuervorrichtungen und Blinker.
In einer Ausführungsform umfasst das AF-System 120 Sensoren 121 zur Messung oder Ableitung von Zuständen oder Bedingungen des AF 100, wie z. B. die Position, die Linear- und Winkelgeschwindigkeit und -beschleunigung und die Fahrtrichtung des AF (z. B. eine Ausrichtung des vorderen Endes des AF 100). Beispiele für Sensoren 121 sind GPS, Trägheitsmesseinheiten (IMU), die sowohl lineare Fahrzeugbeschleunigungen als auch Winkelbeschleunigungen messen, Raddrehzahlsensoren zum Messen oder Schätzen von Radschlupfverhältnissen, Radbremsdruck- oder Bremsmomentsensoren, Motordrehmoment- oder Raddrehmomentsensoren sowie Lenkwinkel- und Winkelgeschwindigkeitssensoren.
In einer Ausführungsform umfassen die Sensoren 121 auch Sensoren zum Erfassen oder Messen von Eigenschaften der Umgebung des AF. Zum Beispiel Monokular- oder Stereo-Videokameras 122 im sichtbaren Licht-, Infrarot- oder Wärmespektrum (oder beiden Spektren), LiDAR 123, RADAR, Ultraschallsensoren, Time-of-Flight(TOF)-Tiefensensoren, Geschwindigkeitssensoren, Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren und Niederschlagssensoren.
In einer Ausführungsform umfasst das AF-System 120 eine Datenspeichereinheit 142 und einen Speicher 144 zum Speichern von Maschinenanweisungen im Zusammenhang mit Computerprozessoren 146 oder durch Sensoren 121 gesammelten Daten. In einer Ausführungsform ähnelt die Datenspeichereinheit 142 dem ROM 308 oder der Speichervorrichtung 310, die nachfolgend mit Bezug auf 3 beschrieben werden. In einer Ausführungsform ähnelt der Speicher 144 dem nachfolgend beschriebenen Hauptspeicher 306. In einer Ausführungsform speichern die Datenspeichereinheit 142 und der Speicher 144 historische, Echtzeit- und/oder vorausschauende Informationen über die Umgebung 190. In einer Ausführungsform umfassen die gespeicherten Informationen Karten, Fahrleistungen, Aktualisierungen zu Verkehrsstaus oder Wetterbedingungen. In einer Ausführungsform werden Daten, die sich auf die Umgebung 190 beziehen, über einen Kommunikationskanal aus einer entfernt gelegenen Datenbank 134 an das AF 100 übertragen.
In einer Ausführungsform umfasst das AF-System 120 Kommunikationsvorrichtungen 140 zum Übermitteln gemessener oder abgeleiteter Eigenschaften von Zuständen und Bedingungen anderer Fahrzeuge‘ wie z. B. Positionen, Linear- und Winkelgeschwindigkeiten, Linear- und Winkelbeschleunigungen sowie Linear- und Winkelfahrtrichtungen an das AF-System 100. Diese Vorrichtungen umfassen Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)- und Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)-Kommunikationsvorrichtun gen und Vorrichtungen für drahtlose Kommunikation über Punkt-zu-Punkt- oder Ad-hoc-Netzwerke oder beides. In einer Ausführungsform kommunizieren die Kommunikationsvorrichtungen 140 über das elektromagnetische Spektrum (einschließlich Funk- und optische Kommunikation) oder andere Medien (z. B. Luft- und akustische Medien). Eine Kombination von Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-Kommunikation, Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)-Kommunikation (und in einer Ausführungsform eine oder mehrere andere Kommunikationsarten) wird mitunter als Fahrzeug-zu-alles (V2X)-Kommunikation bezeichnet. Die V2X-Kommunikation entspricht in der Regel einem oder mehreren Kommunikationsstandards für die Kommunikation mit, zwischen und unter autonomen Fahrzeugen.
In einer Ausführungsform umfassen die Kommunikationsvorrichtungen 140 Kommunikationsschnittstellen. Zum Beispiel drahtgebundene, drahtlose, WiMAX-, Wi-Fi-, Bluetooth-, Satelliten-, Zellular-, optische, Nahfeld-, Infrarot- oder Funkschnittstellen. Die Kommunikationsschnittstellen übertragen Daten aus einer entfernt gelegenen Datenbank 134 an das AF-System 120. In einer Ausführungsform ist die entfernt gelegene Datenbank 134 in eine Cloud-Computing-Umgebung 200 eingebettet, wie in 2 beschrieben. Die Kommunikationsschnittstellen 140 übertragen die aus den Sensoren 121 gesammelten Daten oder andere Daten, die sich auf den Betrieb des AF 100 beziehen, an die entfernt gelegene Datenbank 134. In einer Ausführungsform übertragen die Kommunikationsschnittstellen 140 Informationen, die sich auf Teleoperationen beziehen, an das AF 100. In einer Ausführungsform kommuniziert das AF 100 mit anderen entfernten (z. B. „Cloud“) Servern 136.
In einer Ausführungsform speichert und überträgt die entfernte Datenbank 134 auch digitale Daten (z. B. Speichern von Daten wie Straßen- und Wegestandorte). Diese Daten werden im Speicher 144 des AF 100 gespeichert oder über einen Kommunikationskanal aus der entfernten Datenbank 134 an das AF 100 übertragen.
In einer Ausführungsform speichert und überträgt die entfernte Datenbank 134 historische Informationen über Fahreigenschaften (z. B. Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofile) von Fahrzeugen, die zuvor zu ähnlichen Tageszeiten entlang der Bewegungsbahn 198 gefahren sind. In einer Ausführungsform können diese Daten im Speicher 144 des AF 100 gespeichert oder über einen Kommunikationskanal aus der entfernten Datenbank 134 an das AF 100 übertragen werden.
Die im AF 100 befindlichen Rechenvorrichtungen 146 erzeugen algorithmisch Steueraktionen, die sowohl auf Echtzeit-Sensordaten als auch auf vorherigen Informationen basieren, sodass das AF-System 120 seine autonomen Fahrfähigkeiten ausführen kann.
In einer Ausführungsform umfasst das AF-System 120 Computerperipherievorrichtungen 132, die mit Rechenvorrichtungen 146 gekoppelt sind, um Informationen und Warnungen an einen Benutzer (z. B. einen Insassen oder einen entfernten Benutzer) des AF 100 zu liefern und Eingaben von diesem zu empfangen. In einer Ausführungsform ähneln die Peripherievorrichtungen 132 der Anzeige 312, der Eingabevorrichtung 314 und der Cursorsteuervorrichtung 316, die nachfolgend mit Bezug auf 3 behandelt werden. Die Kopplung erfolgt drahtlos oder drahtgebunden. Zwei oder mehrere der Schnittstellenvorrichtungen können zu einer einzelnen Vorrichtung integriert werden.
2 veranschaulicht ein Beispiel für eine „Cloud“-Computing-Umgebung. Cloud Computing ist ein Modell zum Bereitstellen von Diensten, das einen komfortablen, bedarfsgerechten Netzwerkzugang zu einem gemeinsamen Bestand konfigurierbarer Computing-Ressourcen (z. B. Netzwerke, Netzwerkbandbreite, Server, Verarbeitung, Speicher, Anwendungen, virtuelle Maschinen und Dienste) ermöglicht. In typischen Cloud-Computing-Systemen sind in einem oder mehreren großen Cloud-Rechenzentren die Rechner untergebracht, die zum Erbringen der durch die Cloud bereitgestellten Dienste verwendet werden. Mit Bezug auf 2 umfasst die Cloud-Computing-Umgebung 200 Cloud-Rechenzentren 204a, 204b und 204c, die über die Cloud 202 miteinander verbunden sind. Die Rechenzentren 204a, 204b und 204c bieten Cloud-Computing-Dienste für die mit der Cloud 202 verbundenen Computersysteme 206a, 206b, 206c, 206d, 206e und 206f.
Die Cloud-Computing-Umgebung 200 umfasst ein oder mehrere Cloud-Rechenzentren. Allgemein bezieht sich ein Cloud-Rechenzentrum, z. B. das in 2 dargestellte Cloud-Rechenzentrum 204a, auf die physische Anordnung von Servern, die eine Cloud, z. B. die in 2 dargestellte Cloud 202, oder einen bestimmten Abschnitt einer Cloud bilden. Beispielsweise sind die Server physisch im Cloud-Rechenzentrum in Räumen, Gruppen, Reihen und Racks angeordnet. Ein Cloud-Rechenzentrum hat eine oder mehrere Zonen, die einen oder mehrere Räume mit Servern umfassen. Jeder Raum hat eine oder mehrere Reihen von Servern, und jede Reihe umfasst ein oder mehrere Racks. Jedes Rack umfasst einen oder mehrere einzelne Serverknoten. In einigen Ausführungen sind Server in Zonen, Räumen, Racks und/oder Reihen basierend auf den physischen Infrastrukturanforderungen der Rechenzentrumseinrichtung, die Strom, Energie, Heizung, Wärme und/oder andere Anforderungen umfassen, in Gruppen angeordnet. In einer Ausführungsform ähneln die Serverknoten dem in 3 beschriebenen Computersystem. Das Rechenzentrum 204a weist viele Rechnersysteme auf, die über viele Racks verteilt sind.
Die Cloud 202 umfasst die Cloud-Rechenzentren 204a, 204b und 204c sowie die Netzwerk- und Netzwerkressourcen (z. B. Netzwerkgeräte, Knoten, Router, Switches und Netzwerkkabel), die die Cloud-Rechenzentren 204a, 204b und 204c miteinander verbinden und dazu beitragen, den Zugang der Computersysteme 206a-f zu den Cloud-Computing-Diensten zu ermöglichen. In einer Ausführungsform stellt das Netzwerk eine Kombination aus einem oder mehreren lokalen Netzwerken, Weitverkehrsnetzwerken oder Internetnetzwerken dar, die über drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen mittels terrestrischer oder satellitengestützter Verbindungstechnik gekoppelt sind. Daten, die über das Netzwerk ausgetauscht werden, werden unter Verwendung einer Anzahl von Netzwerkschichtprotokollen übertragen, wie z. B. Internet Protocol (IP), Multiprotocol Label Switching (MPLS), Asynchronous Transfer Mode (ATM), Frame Relay, usw. Fernerhin werden in Ausführungsformen, in denen das Netzwerk eine Kombination aus mehreren Teilnetzwerken darstellt, in jedem der zugrunde liegenden Teilnetzwerke unterschiedliche Netzwerkschichtprotokolle verwendet. In einer Ausführungsform stellt das Netzwerk ein oder mehrere miteinander verbundene Internetnetzwerke dar, wie z. B. das öffentliche Internet.
Die Verbraucher der Rechensysteme 206a-f oder Cloud-Computing-Dienste sind über Netzwerkverbindungen und Netzwerkadapter mit der Cloud 202 verbunden. In einer Ausführungsform sind die Computersysteme 206a-f als verschiedene Computervorrichtungen, z. B. Server, Desktops, Laptops, Tablets, Smartphones, Geräte für das Internet der Dinge (IoT), autonome Fahrzeuge (darunter Autos, Drohnen, Pendelfahrzeuge, Züge, Busse usw.) und Verbraucherelektronik, implementiert. In einer Ausführungsform sind die Computersysteme 206a-f in oder als Bestandteil von anderen Systemen implementiert.
3 veranschaulicht ein Computersystem 300. In einer Ausführung ist das Computersystem 300 eine Spezialrechenvorrichtung. Die Spezialrechenvorrichtung ist fest verdrahtet, um die Techniken auszuführen, oder umfasst digitale elektronische Vorrichtungen wie eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) oder feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), die dauerhaft programmiert sind, um die Techniken auszuführen, oder kann einen oder mehrere Universal-Hardware-Prozessoren umfassen, die dazu programmiert sind, die Techniken gemäß Programmanweisungen in Firmware, Arbeitsspeicher, anderen Speichern oder einer Kombination davon auszuführen. Derartige Spezialcomputervorrichtungen können auch kundenspezifische fest verdrahtete Logik, ASICs oder FPGAs mit kundenspezifischer Programmierung kombinieren, um die Techniken zu erzielen. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Spezialcomputervorrichtungen Desktop-Computersysteme, tragbare Computersysteme, Handgeräte, Netzwerkgeräte oder sonstige Vorrichtungen, die zur Implementierung der Techniken festverdrahtete und/oder programmgesteuerte Logik enthalten.
In einer Ausführungsform umfasst das Computersystem 300 einen Bus 302 oder einen anderen Kommunikationsmechanismus zum Übermitteln von Informationen und einen mit einem Bus 302 gekoppelten Hardware-Prozessor 304 zum Verarbeiten von Informationen. Der Hardware-Prozessor 304 ist zum Beispiel ein Allzweck-Mikroprozessor. Das Computersystem 300 umfasst auch einen Hauptspeicher 306, wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder eine andere dynamische Speichervorrichtung, die mit dem Bus 302 zum Speichern von Informationen und Anweisungen gekoppelt ist, die durch den Prozessor 304 ausgeführt werden sollen. In einer Ausführungsform wird der Hauptspeicher 306 zum Speichern von temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während der Ausführung von Anweisungen durch den Prozessor 304 verwendet. Derartige in nichtflüchtigen, für den Prozessor 304 zugänglichen Speichermedien gespeicherte Anweisungen machen aus dem Computersystem 300 eine Spezialmaschine, die auf das Ausführen der in den Anweisungen angegebenen Funktionen zugeschnitten ist.
In einer Ausführungsform umfasst das Computersystem 300 ferner einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 308 oder eine andere statische Speichervorrichtung, die mit dem Bus 302 gekoppelt ist, um statische Informationen und Anweisungen für den Prozessor 304 zu speichern. Eine Speichervorrichtung 310, wie beispielsweise eine Magnetplatte, eine optische Platte, ein Solid-State-Laufwerk oder ein dreidimensionaler Kreuzpunktspeicher, ist vorhanden und mit dem Bus 302 zum Speichern von Informationen und Anweisungen gekoppelt.
In einer Ausführungsform ist das Computersystem 300 über den Bus 302 an ein Display 312, wie z. B. eine Kathodenstrahlröhre (CRT), ein Flüssigkristalldisplay (LCD), ein Plasmadisplay, ein Leuchtdioden(LED)-Display oder ein organisches Leuchtdioden(OLED)-Display, zum Anzeigen von Informationen für einen Computerbenutzer gekoppelt. Eine Eingabevorrichtung 314 mit alphanumerischen und anderen Tasten ist mit dem Bus 302 zum Übermitteln von Informationen und Befehlsauswahlen an den Prozessor 304 gekoppelt. Eine andere Art von Benutzereingabevorrichtung ist eine Cursorsteuervorrichtung 316, z. B. eine Maus, ein Trackball, ein berührungsempfindliches Display oder Cursorrichtungstasten zum Übermitteln von Richtungsinformationen und Befehlsauswahlen an den Prozessor 304 und zum Steuern der Cursorbewegung auf dem Display 312. Diese Eingabevorrichtung verfügt in der Regel über zwei Freiheitsgrade in zwei Achsen, eine erste Achse (z. B. x-Achse) und eine zweite Achse (z. B. y-Achse), mit denen die Vorrichtung Positionen in einer Ebene angeben kann.
Gemäß einer Ausführungsform werden die hier beschriebenen Techniken durch das Computersystem 300 als Reaktion darauf ausgeführt, dass der Prozessor 304 eine oder mehrere Sequenzen von einer oder mehreren Anweisungen ausführt, die im Hauptspeicher 306 enthalten sind. Derartige Anweisungen werden aus einem anderen Speichermedium, z. B. der Speichervorrichtung 310, in den Hauptspeicher 306 eingelesen. Die Ausführung der im Hauptspeicher 306 enthaltenen Anweisungssequenzen veranlasst den Prozessor 304, die hier beschriebenen Prozessschritte durchzuführen. In alternativen Ausführungsformen wird eine fest verdrahtete Schaltungsanordnung anstelle von oder in Kombination mit Softwareanweisungen verwendet.
Der Begriff „Speichermedium“ wie hier verwendet, betrifft alle nichtflüchtigen Medien, die Daten und/oder Anweisungen speichern, die eine Maschine veranlassen, auf eine bestimmte Art und Weise zu arbeiten. Derartige Speichermedien umfassen nichtflüchtige Medien und/oder flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien umfassen z. B. optische Platten, Magnetplatten, Solid-State-Laufwerke oder dreidimensionale Kreuzpunktspeicher, wie z. B. die Speichervorrichtung 310. Flüchtige Medien umfassen dynamische Speicher, wie beispielsweise den Hauptspeicher 306. Übliche Formen von Speichermedien umfassen zum Beispiel eine Floppy-Disk, eine Diskette, eine Festplatte, ein Solid-State-Laufwerk, ein Magnetband oder jedes andere magnetische Datenspeichermedium, einen CD-ROM, ein beliebiges anderes optisches Datenspeichermedium, ein beliebiges physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM und EPROM, einen FLASH-EPROM, NV-RAM, oder einen beliebigen anderen Speicherchip oder eine Speicherkassette.
Speichermedien unterscheiden sich von Übertragungsmedien, können aber zusammen mit diesen verwendet werden. Übertragungsmedien sind am Übertragen von Informationen zwischen Speichermedien beteiligt. Zum Beispiel umfassen Übertragungsmedien Koaxialkabel, Kupferdraht und Lichtwellenleiter, einschließlich der Leitungen, die den Bus 302 umfassen. Übertragungsmedien können auch die Form von akustischen Wellen oder Lichtwellen annehmen, wie etwa jene, die bei Funkwellen- und Infrarotdatenkommunikation erzeugt werden.
In einer Ausführungsform sind verschiedene Formen von Medien am Transportieren von einer oder mehreren Sequenzen von einer oder mehreren Anweisungen an den Prozessor 304 zur Ausführung beteiligt. Zum Beispiel werden die Anweisungen zuerst auf einer Magnetplatte oder einem Solid-State-Laufwerk eines entfernten Computers getragen. Der entfernte Computer lädt die Anweisungen in seinen dynamischen Speicher und sendet die Anweisungen unter Verwendung eines Modems über eine Telefonleitung. Ein am Computersystem 300 lokal vorhandenes Modem empfängt die Daten über die Telefonleitung und verwendet einen Infrarotsender, um die Daten in ein Infrarotsignal umzuwandeln. Ein Infrarotdetektor empfängt die in dem Infrarotsignal transportierten Daten, und eine entsprechende Schaltungsanordnung stellt die Daten auf den Bus 302. Der Bus 302 transportiert die Daten an den Hauptspeicher 306, aus dem der Prozessor 304 die Anweisungen abruft und ausführt. Die durch den Hauptspeicher 306 empfangenen Anweisungen können gegebenenfalls entweder vor oder nach dem Ausführen durch den Prozessor 304 auf der Speichervorrichtung 310 gespeichert werden.
Das Computersystem 300 umfasst auch eine Kommunikationsschnittstelle 318, die mit dem Bus 302 gekoppelt ist. Die Kommunikationsschnittstelle 318 stellt eine bidirektionale Datenkommunikationskopplung mit einer Netzwerkverbindung 320 bereit, die mit einem lokalen Netzwerk 322 verbunden ist. Die Kommunikationsschnittstelle 318 ist zum Beispiel eine Integrated Services Digital Network(ISDN)-Karte, ein Kabelmodem, Satellitenmoden oder ein Modem zum Bereitstellen einer Datenkommunikationsverbindung mit einem entsprechenden Typ einer Telefonleitung. Als weiteres Beispiel ist die Kommunikationsschnittstelle 318 eine Karte eines lokalen Netzwerks (LAN), um eine Datenkommunikationsverbindung zu einem kompatiblen LAN bereitzustellen. Bei einigen Implementierungen sind auch drahtlose Verbindungen implementiert. Bei jeder derartigen Implementierung sendet und empfängt die Kommunikationsschnittstelle 318 elektrische, elektromagnetische oder optische Signale, die digitale Datenströme transportieren, die verschiedene Arten von Informationen darstellen.
Die Netzwerkverbindung 320 stellt typischerweise eine Datenkommunikation über ein oder mehrere Netzwerke zu anderen Datenvorrichtungen bereit. Zum Beispiel stellt die Netzwerkverbindung 320 eine Verbindung durch das lokale Netzwerk 322 zu einem Host-Computer 324 oder zu einem Cloud-Rechenzentrum oder Geräten bereit, die durch einen Internetdienstanbieter (ISP) 326 betrieben werden. Der ISP 326 stellt wiederum Datenkommunikationsdienste über das weltweite paketorientierte Datenkommunikationsnetzwerk bereit, das jetzt allgemein als das „Internet“ 328 bezeichnet wird. Sowohl das lokale Netzwerk 322 als auch das Internet 328 verwenden elektrische, elektromagnetische oder optische Signale, die digitale Datenströme transportieren. Die Signale über die verschiedenen Netzwerke und die Signale auf der Netzwerkverbindung 320 und über die Kommunikationsschnittstelle 318, die die digitalen Daten an das und aus dem Computersystem 300 transportieren, sind Beispielformen von Übertragungsmedien. In einer Ausführungsform enthält das Netzwerk 320 die Cloud 202 oder einen Teil der oben beschriebenen Cloud 202.
Das Computersystem 300 sendet Nachrichten und empfängt Daten einschließlich Programmcode über das/die Netzwerk(e), die Netzwerkverbindung 320 und die Kommunikationsschnittstelle 318. In einer Ausführungsform empfängt das Computersystem 300 einen Code zum Verarbeiten. Der empfangene Code wird sofort beim Empfang durch den Prozessor 304 ausgeführt und/oder auf der Speichervorrichtung 310 oder einem anderen nichtflüchtigen Speicher zum späteren Ausführen gespeichert.
Architektur autonomer Fahrzeuge
4 zeigt eine Beispielarchitektur 400 für ein autonomes Fahrzeug (z. B. das in 1 gezeigte AF 100). Die Architektur 400 umfasst ein Wahrnehmungsmodul 402 (mitunter als Wahrnehmungsschaltung bezeichnet), ein Planungsmodul 404 (mitunter als Planungsschaltung bezeichnet), ein Steuermodul 406 (mitunter als Steuerschaltung bezeichnet), ein Lokalisierungsmodul 408 (mitunter als Lokalisierungsschaltung bezeichnet) und ein Datenbankmodul 410 (mitunter als Datenbankschaltung bezeichnet). Jedes Modul spielt eine Rolle beim Betrieb des AF 100. Die Module 402, 404, 406, 408 und 410 können zusammen Teil des in 1 gezeigten AF-Systems 120 sein. In einer Ausführungsform sind die Module 402, 404, 406, 408 und 410 eine Kombination aus Computersoftware (z. B. ausführbarer Code, der auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist) und Computerhardware (z. B. ein oder mehrere Mikroprozessoren, Mikrocontroller, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen [ASICs], Hardware-Speichervorrichtungen, andere Arten von integrierten Schaltungen, andere Arten von Computerhardware oder eine Kombination von einem oder allen dieser Dinge). Jedes der Module 402, 404, 406, 408 und 410 wird gelegentlich als Verarbeitungsschaltkreis bezeichnet (z. B. Computer-Hardware, Computer-Software oder eine Kombination aus beiden). Eine Kombination aus einem oder allen Modulen 402, 404, 406, 408 und 410 ist ebenfalls ein Beispiel für eine Verarbeitungsschaltung.
Im Einsatz empfängt das Planungsmodul 404 Daten, die ein Ziel 412 darstellen, und ermittelt Daten, die eine Bewegungsbahn 414 (mitunter auch als Route bezeichnet) darstellen, die durch das AF 100 gefahren werden kann, um das Ziel 412 zu erreichen (z. B. am Zielort anzukommen). Damit das Planungsmodul 404 die Daten, die die Bewegungsbahn 414 darstellen, bestimmen kann, empfängt das Planungsmodul 404 Daten aus dem Wahrnehmungsmodul 402, dem Lokalisierungsmodul 408 und dem Datenbankmodul 410.
Das Wahrnehmungsmodul 402 identifiziert nahegelegene physische Objekte mittels eines oder mehrerer Sensoren 121, z. B. wie ebenfalls in 1 dargestellt. Die Objekte werden klassifiziert (z. B. gruppiert in Arten wie Fußgänger, Fahrrad, Kraftfahrzeug, Verkehrszeichen usw.), und eine Szenenbeschreibung einschließlich der klassifizierten Objekte 416 wird dem Planungsmodul 404 zur Verfügung gestellt.
Das Planungsmodul 404 empfängt auch Daten, die die AF-Position 418 darstellen, aus dem Lokalisierungsmodul 408. Das Lokalisierungsmodul 408 bestimmt die AF-Position unter Verwendung von Daten aus den Sensoren 121 und Daten aus dem Datenbankmodul 410 (z. B. geografische Daten), um eine Position zu berechnen. Zum Beispiel verwendet das Lokalisierungsmodul 408 Daten aus einem GNSS- (Globales Navigationssatellitensystem) Sensor und geografische Daten, um einen Längen- und Breitengrad des AF zu berechnen. In einer Ausführungsform umfassen die durch das Lokalisierungsmodul 408 verwendeten Daten hochpräzise Karten der geometrischen Eigenschaften der Fahrbahn, Karten, die die Verbindungseigenschaften des Straßennetzes beschreiben, Karten, die die physikalischen Eigenschaften der Straßen beschreiben (wie z. B. die Verkehrsgeschwindigkeit, das Verkehrsaufkommen, die Anzahl der Fahrstreifen für den Auto- und Radverkehr, die Fahrstreifenbreite, die Fahrstreifenrichtungen oder die Arten und Orte von Fahrstreifenmarkierungen oder Kombinationen davon), und Karten, die die räumliche Lage von Straßenmerkmalen wie Fußgängerüberwegen, Verkehrsschildern oder anderen Verkehrssignalen verschiedener Arten beschreiben. In einer Ausführungsform werden die hochpräzisen Karten durch Hinzufügen von Daten mittels automatischer oder manueller Annotierung zu Karten mit geringer Präzision erstellt.
Das Steuermodul 406 empfängt die Daten der Bewegungsbahn 414 und die Daten der AF-Position 418 und führt die Steuerfunktionen 420a-c (z. B. Lenken, Drosselklappenbetätigung, Bremsen, Zündung) des AF so aus, dass das AF 100 auf der Bewegungsbahn 414 bis zum Zielort 412 fährt. Falls z. B. die Bewegungsbahn 414 eine Linkskurve enthält, führt das Steuermodul 406 die Steuerfunktionen 420a-c so aus, dass der Lenkwinkel der Lenkfunktion das AF 100 zum Linksabbiegen veranlasst und das Betätigen der Drosselklappe und Bremsen das AF 100 zum Anhalten und Warten auf passierende Fußgänger oder entgegenkommende Fahrzeuge veranlasst, bevor das Abbiegen durchgeführt wird.
Eingaben autonomer Fahrzeuge
5 zeigt ein Beispiel für die Eingaben 502a-d (z. B. Sensoren 121 in 1) und Ausgaben 504a-d (z. B. Sensordaten), die durch das Wahrnehmungsmodul 402 (4) verwendet werden. Eine Eingabe 502a ist ein LiDAR („Light Detection and Ranging“)-System (z. B. LiDAR 123 wie in 1 gezeigt). LiDAR ist eine Technologie, die Licht (z. B. Lichtblitze wie Infrarotlicht) verwendet, um Daten über physische Objekte in Sichtlinie zu erhalten. Ein LiDAR-System erzeugt LiDAR-Daten als Ausgabe 504a. LiDAR-Daten sind beispielsweise Sammlungen von 3D- oder 2D-Punkten (auch als Punktwolken bekannt), die zur Konstruktion einer Darstellung der Umgebung 190 verwendet werden.
Eine weitere Eingabe 502b ist ein RADAR-System. RADAR ist eine Technologie, die Funkwellen verwendet, um Daten über nahe gelegene physische Objekte zu erhalten. RADAR-Systeme können Daten über Objekte erhalten, die sich nicht in Sichtlinie eines LiDAR-Systems befinden. Ein RADAR-System 502b erzeugt RADAR-Daten als Ausgabe 504b. Zum Beispiel sind RADAR-Daten ein oder mehrere elektromagnetische Hochfrequenzsignale, die zur Konstruktion einer Darstellung der Umgebung 190 verwendet werden.
Eine weitere Eingabe 502c ist ein Kamerasystem. Ein Kamerasystem verwendet eine oder mehrere Kameras (z. B. Digitalkameras, die einen Lichtsensor wie ein ladungsgekoppeltes Bauelement [CCD] verwenden), um Informationen über nahe gelegene physische Objekte zu erhalten. Ein Kamerasystem erzeugt Kameradaten als Ausgabe 504c. Kameradaten liegen häufig in Form von Bilddaten vor (z. B. Daten in einem Bilddatenformat wie RAW, JPEG, PNG usw.). In einigen Beispielen verfügt das Kamerasystem über mehrere unabhängige Kameras, z. B. zwecks Stereopsis (Stereosehen), wodurch das Kamerasystem in der Lage ist, die Tiefe wahrzunehmen. Obwohl die durch das Kamerasystem wahrgenommenen Objekte hier als „nah“ beschrieben werden, gilt dies relativ zum AF. Im Betrieb kann das Kamerasystem dazu ausgelegt sein, weit entfernte Objekte zu „sehen“, z. B. bis zu einem Kilometer oder mehr vor dem AF. Dementsprechend kann das Kamerasystem über Merkmale wie Sensoren und Objektive verfügen, die für die Wahrnehmung weit entfernter Objekte optimiert sind.
Eine weitere Eingabe 502d ist ein Ampelerkennungs(AE)-System. Ein AE-System verwendet eine oder mehrere Kameras, um Informationen über Ampeln, Straßenschilder und andere physische Objekte zu erhalten, die visuelle Navigationsinformationen liefern. Ein AE-System erzeugt AE-Daten als Ausgabe 504d. AE-Daten liegen häufig in Form von Bilddaten vor (z. B. Daten in einem Bilddatenformat wie RAW, JPEG, PNG usw.). Ein AE-System unterscheidet sich von einem System mit einer Kamera dadurch, dass bei einem AE-System eine Kamera mit weitem Sichtfeld (z. B. mit einem Weitwinkelobjektiv oder einem Fischaugenobjektiv) verwendet wird, um Informationen über möglichst viele physische Objekte zu erhalten, die visuelle Navigationsinformationen liefern, sodass das AF 100 Zugriff auf alle relevanten Navigationsinformationen hat, die durch diese Objekte bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Sichtwinkel des AE-Systems ca. 120 Grad oder mehr betragen.
In einigen Ausführungsformen werden die Ausgaben 504a-d mittels einer Sensorfusionstechnik kombiniert. So werden entweder die einzelnen Ausgaben 504a-d anderen Systemen des AF 100 (z. B. einem Planungsmodul 404 wie in 4 dargestellt) zur Verfügung gestellt, oder die kombinierte Ausgabe kann den anderen Systemen entweder in Form einer einzelnen kombinierten Ausgabe oder mehrerer kombinierter Ausgaben derselben Art (z. B. unter Verwendung derselben Kombinationstechnik oder Kombination derselben Ausgaben oder beides) oder unterschiedlicher Arten (z. B. unter Verwendung jeweils unterschiedlicher Kombinationstechniken oder Kombination jeweils unterschiedlicher Ausgaben oder beides) zur Verfügung gestellt werden. In einer Ausführungsform wird eine frühzeitige Fusionstechnik verwendet. Eine frühzeitige Fusionstechnik zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausgaben kombiniert werden, bevor ein oder mehrere Datenverarbeitungsschritte auf die kombinierte Ausgabe angewendet werden. In einer Ausführungsform wird eine späte Fusionstechnik verwendet. Eine späte Fusionstechnik zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausgaben kombiniert werden, nachdem ein oder mehrere Datenverarbeitungsschritte auf die einzelnen Ausgaben angewendet wurden.
6 zeigt ein Beispiel für ein LiDAR-System 602 (z. B. die in 5 gezeigte Eingabe 502a). Das LiDAR-System 602 emittiert Licht 604a-c aus einem Lichtemitter 606 (z. B. einem Lasersender). Das durch ein LiDAR-System emittierte Licht liegt in der Regel nicht im sichtbaren Spektrum; beispielsweise wird häufig Infrarotlicht verwendet. Ein Teil des emittierten Lichts 604b trifft auf ein physisches Objekt 608 (z. B. ein Fahrzeug) und wird zurück zum LiDAR-System 602 reflektiert. (Das durch ein LiDAR-System emittierte Licht durchdringt normalerweise keine physischen Objekte, z. B. physische Objekte in fester Form.) Das LiDAR-System 602 verfügt auch über einen oder mehrere Lichtdetektoren 610, die das reflektierte Licht detektieren. In einer Ausführungsform erzeugen ein oder mehrere mit dem LiDAR-System verbundene Datenverarbeitungssysteme ein Bild 612, das das Sichtfeld 614 des LiDAR-Systems darstellt. Das Bild 612 enthält Informationen, die die Begrenzungen 616 eines physischen Objekts 608 darstellen. Auf diese Weise wird das Bild 612 verwendet, um die Begrenzungen 616 eines oder mehrerer physischer Objekte in der Nähe eines AF zu bestimmen.
7 zeigt das LiDAR-System 602 im Betrieb. In dem in dieser Figur dargestellten Szenario empfängt das AF 100 sowohl die Kamerasystemausgabe 504c in Form eines Bildes 702 als auch die LiDAR-Systemausgabe 504a in Form von LiDAR-Datenpunkten 704. Im Betrieb vergleicht das Datenverarbeitungssystem des AF 100 das Bild 702 mit den Datenpunkten 704. Insbesondere wird ein im Bild 702 identifiziertes physisches Objekt 706 ebenfalls unter den Datenpunkten 704 identifiziert. Auf diese Weise nimmt das AF 100 die Begrenzungen des physischen Objekts anhand der Kontur und Dichte der Datenpunkte 704 wahr.
8 zeigt die Funktionsweise des LiDAR-Systems 602 mit zusätzlichen Details. Wie oben beschrieben, erkennt das AF 100 die Begrenzung eines physischen Objekts anhand der Eigenschaften der durch das LiDAR-System 602 erfassten Datenpunkte. Wie in 8 gezeigt, reflektiert ein ebenes Objekt, wie z. B. der Boden 802, das durch ein LiDAR-System 602 emittierte Licht 804a-d auf konsistente Weise. Anders ausgedrückt, da das LiDAR-System 602 Licht in gleichmäßigen Abständen emittiert, reflektiert der Boden 802 das Licht mit dem gleichen gleichmäßigen Abstand zum LiDAR-System 602 zurück. Während sich das AF 100 über den Boden 802 bewegt, erkennt das LiDAR-System 602 weiterhin das durch den nächsten gültigen Bodenpunkt 806 reflektierte Licht, falls nichts die Straße versperrt. Falls jedoch ein Objekt 808 die Straße versperrt, wird das durch das LiDAR-System 602 emittierte Licht 804e-f von den Punkten 810a-b in einer Weise reflektiert, die nicht mit der erwarteten Gleichmäßigkeit übereinstimmt. Aus diesen Informationen kann das AF 100 bestimmen, dass das Objekt 808 vorhanden ist.
Bahnplanung
9 zeigt in einem Blockdiagramm 900 die Zusammenhänge zwischen Eingaben und Ausgaben eines Planungsmoduls 404 (z. B. wie in 4 gezeigt). Allgemein ist die Ausgabe eines Planungsmoduls 404 eine Route 902 aus einem Startpunkt 904 (z. B. Quellort oder Anfangsort) und einem Endpunkt 906 (z. B. Ziel- oder Endort) . Die Route 902 ist in der Regel durch ein oder mehrere Segmente definiert. Ein Segment ist zum Beispiel eine Entfernung, die mindestens über einen Abschnitt einer Straße, einer Landstraße, einer Autobahn, einer Einfahrt oder eines anderen für den Autoverkehr geeigneten physischen Bereichs zurückzulegen ist. In einigen Beispielen, z. B. falls das AF 100 ein geländegängiges Fahrzeug wie z. B. ein vierradgetriebener (4WD) oder allradgetriebener (AWD) PKW, SUV, Lieferwagen o. ä. ist, umfasst die Route 902 „geländegängige“ Segmente wie unbefestigte Wege oder offene Felder.
Zusätzlich zur Route 902 gibt ein Planungsmodul auch Routenplanungsdaten auf Fahrstreifenebene 908 aus. Die Routenplanungsdaten auf Fahrstreifenebene 908 werden verwendet, um Segmente der Route 902 basierend auf den Bedingungen des Segments zu einem bestimmten Zeitpunkt zu durchfahren. Falls die Route 902 beispielsweise eine Autobahn mit mehreren Fahrstreifen umfasst, enthalten die Routenplanungsdaten auf Fahrstreifenebene 908 die Bewegungsbahnplanungsdaten 910, die das AF 100 verwenden kann, um einen Fahrstreifen unter den mehreren Fahrstreifen auszuwählen, z. B. in Abhängigkeit davon, ob sich eine Ausfahrt nähert, ob eine oder mehrere der Fahrstreifen andere Fahrzeuge aufweisen oder aufgrund anderer Faktoren, die im Laufe weniger Minuten oder weniger variieren. In ähnlicher Weise enthalten bei einigen Implementierungen die Routenplanungsdaten auf Fahrstreifenebene 908 auch Geschwindigkeitsbeschränkungen 912, die spezifisch für ein Segment der Route 902 gelten. Falls das Segment zum Beispiel Fußgänger oder unerwarteten Verkehr enthält, können die Geschwindigkeitsbeschränkungen 912 das AF 100 auf eine Fahrgeschwindigkeit beschränken, die langsamer als eine erwartete Geschwindigkeit ist, z. B. eine Geschwindigkeit, die auf den Geschwindigkeitsbegrenzungsdaten für das Segment basiert.
In einer Ausführungsform umfassen die Eingaben an das Planungsmodul 404 auch die Datenbankdaten 914 (z. B. aus dem in 4 dargestellten Datenbankmodul 410), die aktuellen Standortdaten 916 (z. B. die in 4 dargestellte AF-Position 418), die Zielortdaten 918 (z. B. für den in 4 dargestellten Zielort 412) und die Objektdaten 920 (z. B. die klassifizierten Objekte 416, die durch das Wahrnehmungsmodul 402 wahrgenommen werden, wie in 4 dargestellt). In einer Ausführungsform enthalten die Datenbankdaten 914 Regeln, die bei der Planung verwendet werden. Regeln werden durch eine formale Sprache spezifiziert, z. B. durch Boolesche Logik. In jeder Situation, in der sich das AF 100 befindet, sind mindestens einige der Regeln auf die Situation anwendbar. Eine Regel gilt für eine gegebene Situation, falls die Regel Bedingungen enthält, die basierend auf den dem AF 100 zur Verfügung stehenden Informationen, z. B. Informationen über die Umgebung, erfüllt sind. Regeln können eine Priorität aufweisen. Beispielsweise kann eine Regel, die besagt: „Falls die Straße eine Autobahn ist, auf den äußerst linken Fahrstreifen wechseln“, eine niedrigere Priorität als „Falls die Ausfahrt sich innerhalb von 2 Kilometern nähert, auf den äußerst rechten Fahrstreifen wechseln“ aufweisen.
10 zeigt einen gerichteten Graphen 1000, der bei der Bahnplanung z. B. durch das Planungsmodul 404 verwendet wird (4). Allgemein wird ein gerichteter Graph 1000 wie der in 10 gezeigte verwendet, um einen Bahnverlauf zwischen einem beliebigen Startpunkt 1002 und Endpunkt 1004 zu bestimmen. In der Praxis kann die Entfernung zwischen dem Startpunkt 1002 und dem Endpunkt 1004 relativ groß (z. B. in zwei verschiedenen Ballungsgebieten) oder relativ klein (z. B. zwei Kreuzungen, die an einen Stadtblock angrenzen oder zwei Fahrstreifen einer Straße mit mehreren Fahrstreifen) sein.
In einer Ausführungsform hat der gerichtete Graph 1000 Knoten 1006a-d, die verschiedene Orte zwischen dem Startpunkt 1002 und dem Endpunkt 1004 darstellen, die durch ein AF 100 besetzt werden könnten. In einigen Beispielen, z. B. wenn der Startpunkt 1002 und der Endpunkt 1004 verschiedene Ballungsräume darstellen, stellen die Knoten 1006a-d Straßensegmente dar. In einigen Beispielen, z. B. wenn der Startpunkt 1002 und der Endpunkt 1004 verschiedene Orte auf derselben Straße darstellen, stellen die Knoten 1006a-d verschiedene Positionen auf dieser Straße dar. Auf diese Weise enthält der gerichtete Graph 1000 Informationen in unterschiedlicher Granularität. In einer Ausführungsform ist ein gerichteter Graph mit hoher Granularität auch ein Teilgraph eines anderen gerichteten Graphen mit einem größeren Maßstab. Zum Beispiel hat ein gerichteter Graph, bei dem der Startpunkt 1002 und der Endpunkt 1004 weit entfernt sind (z. B. viele Kilometer voneinander entfernt), die meisten seiner Informationen in einer niedrigen Granularität und basiert auf gespeicherten Daten, enthält aber auch einige Informationen mit hoher Granularität für den Abschnitt des Graphen, der physische Orte im Sichtfeld des AF 100 darstellt.
Die Knoten 1006a-d unterscheiden sich von den Objekten 1008a-b, die sich nicht mit einem Knoten überlappen können. In einer Ausführungsform, wenn die Granularität gering ist, stellen die Objekte 1008a-b Regionen dar, die nicht mit dem Auto befahren werden können, z. B. Gebiete, die keine Straßen oder Wege aufweisen. Bei hoher Granularität stellen die Objekte 1008a-b physische Objekte im Sichtfeld des AF 100 dar, z. B. andere Kraftfahrzeuge, Fußgänger oder andere Objekte, mit denen das AF 100 den physischen Raum nicht teilen kann. In einer Ausführungsform sind einige oder alle der Objekte 1008a-b statische Objekte (z. B. ein Objekt, das seine Position nicht ändert, wie eine Straßenlampe oder ein Strommast) oder dynamische Objekte (z. B. ein Objekt, das seine Position ändern kann, wie ein Fußgänger oder ein anderes Kraftfahrzeug).
Die Knoten 1006a-d sind durch die Kanten 1010a-c verbunden. Falls zwei Knoten 1006a-b durch eine Kante 1010a verbunden sind, ist es möglich, dass ein AF 100 zwischen dem einen Knoten 1006a und dem anderen Knoten 1006b fahren kann, z. B. ohne zu einem Zwischenknoten fahren zu müssen, bevor es am anderen Knoten 1006b ankommt. (Wenn wir von einem zwischen Knoten fahrenden AF 100 sprechen, meinen wir, dass sich das AF 100 zwischen den beiden physischen Positionen bewegt, die durch die jeweiligen Knoten dargestellt werden.) Die Kanten 1010a-c sind oft bidirektional, in dem Sinne, dass ein AF 100 von einem ersten Knoten zu einem zweiten Knoten oder vom zweiten Knoten zum ersten Knoten fährt. In einer Ausführungsform sind die Kanten 1010a-c unidirektional, in dem Sinne, dass ein AF 100 von einem ersten Knoten zu einem zweiten Knoten fahren kann, das AF 100 jedoch nicht vom zweiten Knoten zum ersten Knoten fahren kann. Die Kanten 1010a-c sind unidirektional, wenn sie z. B. Einbahnstraßen, einzelne Fahrspuren einer Straße, eines Weges oder einer Landstraße oder andere Merkmale darstellen, die aufgrund rechtlicher oder physischer Beschränkungen nur in einer Richtung befahren werden können.
In einer Ausführungsform verwendet das Planungsmodul 404 den gerichteten Graphen 1000 zum Identifizieren eines Pfades 1012, der aus Knoten und Kanten zwischen dem Startpunkt 1002 und dem Endpunkt 1004 besteht.
Eine Kante 1010a-c ist mit einem Aufwand 1014a-b verbunden. Der Aufwand 1014a-b ist ein Wert, der die Ressourcen darstellt, die aufgewendet werden, falls das AF 100 diese Kante auswählt. Eine typische Ressource ist die Zeit. Falls zum Beispiel eine Kante 1010a eine physische Entfernung darstellt, die doppelt so groß wie die einer anderen Kante 1010b ist, dann kann der zugehörige Aufwand 1014a der ersten Kante 1010a doppelt so groß wie der zugehörige Aufwand 1014b der zweiten Kante 1010b sein. Andere Faktoren, die sich auf die Zeit auswirken, sind der erwartete Verkehr, die Anzahl der Kreuzungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen usw. Eine weitere typische Ressource ist der Kraftstoffverbrauch. Zwei Kanten 1010a-b können die gleiche physische Entfernung darstellen, aber eine Kante 1010a kann mehr Kraftstoff erfordern als eine andere Kante 1010b, z. B. aufgrund von Straßenbedingungen, voraussichtlichem Wetter usw.
Wenn das Planungsmodul 404 einen Pfad 1012 zwischen dem Startpunkt 1002 und dem Endpunkt 1004 identifiziert, wählt das Planungsmodul 404 in der Regel einen aufwandsoptimierten Pfad, z. B. den Pfad mit dem geringsten Gesamtaufwand, wenn die einzelnen Aufwände der Kanten addiert werden.
Steuerung autonomer Fahrzeuge
11 zeigt in einem Blockdiagramm 1100 die Eingaben und Ausgaben eines Steuermoduls 406 (z. B. wie in 4 gezeigt). Ein Steuermodul arbeitet gemäß einer Steuervorrichtung 1102, die z. B. einen oder mehrere Prozessoren (z. B. einen oder mehrere Computerprozessoren wie Mikroprozessoren oder Mikrocontroller oder beides) ähnlich dem Prozessor 304, einen Kurzzeit- und/oder Langzeitdatenspeicher (z. B. Direktzugriffsspeicher oder Flash-Speicher oder beides) ähnlich dem Hauptspeicher 306, ROM 308 und Speichervorrichtung 310 und im Speicher gespeicherte Anweisungen enthält, die Operationen der Steuervorrichtung 1102 durchführen, wenn die Anweisungen ausgeführt werden (z. B. durch den einen oder die mehreren Prozessoren).
In einer Ausführungsform empfängt die Steuervorrichtung 1102 Daten, die eine gewünschte Ausgabe 1104 darstellen. Die gewünschte Ausgabe 1104 umfasst in der Regel eine Geschwindigkeit und eine Fahrtrichtung. Die gewünschte Ausgabe 1104 kann z. B. auf Daten basieren, die aus einem Planungsmodul 404 empfangen wurden (z. B. wie in 4 gezeigt). Die Steuervorrichtung 1102 erzeugt gemäß der gewünschten Ausgabe 1104 Daten, die als Drosselklappeneingabe 1106 und als Lenkungseingabe 1108 verwendet werden können. Die Drosselklappeneingabe 1106 stellt die Größe dar, in der die Drosselklappe (z. B. Beschleunigungssteuerung) eines AF 100 zu betätigen ist, z. B. durch Betätigen des Lenkpedals oder durch Betätigen einer anderen Drosselklappensteuerung, um die gewünschte Ausgabe 1104 zu erreichen. In einigen Beispielen umfasst die Drosselklappeneingabe 1106 auch Daten, die zum Betätigen der Bremse (z. B. Verlangsamungssteuerung) des AF 100 verwendet werden können. Die Lenkungseingabe 1108 stellt einen Lenkwinkel dar, z. B. den Winkel, in dem die Lenksteuerung (z. B. Lenkrad, Lenkwinkelsteller oder eine andere Funktion zur Steuerung des Lenkwinkels) des AF positioniert werden sollte, um die gewünschte Ausgabe 1104 zu erreichen.
In einer Ausführungsform empfängt die Steuervorrichtung 1102 eine Rückmeldung, die bei der Anpassung der für die Drosselklappe und Lenkung bereitgestellten Eingaben verwendet wird. Falls beispielsweise das AF 100 auf ein Hindernis 1110 wie z. B. einen Hügel trifft, wird die gemessene Geschwindigkeit 1112 des AF 100 unter die gewünschte Ausgabeschwindigkeit abgesenkt. In einer Ausführungsform wird der Steuervorrichtung 1102 eine Messwertausgabe 1114 zur Verfügung gestellt, sodass die erforderlichen Anpassungen, z. B. basierend auf der Differenz 1113 zwischen der gemessenen Geschwindigkeit und der gewünschten Ausgabe, durchgeführt werden. Die gemessene Ausgabe 1114 umfasst die gemessene Position 1116, die gemessene Geschwindigkeit 1118 (einschließlich Drehzahl und Fahrtrichtung), die gemessene Beschleunigung 1120 und andere durch Sensoren des AF 100 messbare Ausgaben.
In einer Ausführungsform werden Informationen über die Störung 1110 im Voraus erkannt, z. B. durch einen Sensor wie eine Kamera oder einen LiDAR-Sensor, und einem vorausschauenden Rückmeldemodul 1122 zur Verfügung gestellt. Das vorausschauende Rückmeldemodul 1122 liefert dann Informationen an die Steuervorrichtung 1102, die die Steuervorrichtung 1102 zur entsprechenden Anpassung verwenden kann. Falls zum Beispiel die Sensoren des AF 100 einen Hügel erkennen („sehen“), können diese Informationen durch die Steuervorrichtung 1102 genutzt werden, um sich darauf vorzubereiten, die Drosselklappe zum geeigneten Zeitpunkt zu betätigen, um eine wesentliche Verlangsamung zu vermeiden.
12 zeigt ein Blockdiagramm 1200 der Eingaben, Ausgaben und Komponenten der Steuervorrichtung 1102. Die Steuervorrichtung 1102 weist einen Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 auf, der den Betrieb einer Drosselklappen-/Bremssteuervorrichtung 1204 beeinflusst. Beispielsweise weist der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 die Drosselklappen-/Bremssteuervorrichtung 1204 an, eine Beschleunigung oder Verlangsamung mittels der Drosselklappen-/Bremssteuervorrichtung 1206 einzuleiten, abhängig z. B. von der Rückmeldung, die durch die Steuervorrichtung 1102 empfangen und durch den Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 verarbeitet wird.
Wie hier verwendet, bezieht sich ein „Geschwindigkeitsprofil“ auf Daten, die die Merkmale von Befehlen aus einem Geschwindigkeitsprofilersteller an eine Drosselklappen-/Bremssteuervorrichtung definieren. Falls beispielsweise die Planungsschaltung 404 eine Bewegungsbahn an die Steuerschaltung 406 sendet, um das AF 100 entlang der Bewegungsbahn zu betreiben, erzeugt der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 ein entsprechendes Geschwindigkeitsprofil für die Bewegungsbahn. Die Steuerschaltung 406 betreibt das AV 100 unter Verwendung der Eigenschaften von Anweisungen, die durch das Geschwindigkeitsprofil definiert sind, oder unter Verwendung von Eigenschaften von Anweisungen innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes der durch das Geschwindigkeitsprofil definierten Eigenschaften.
In einer Ausführungsform charakterisiert das Geschwindigkeitsprofil für eine Bewegungsbahn die Geschwindigkeit, mit der die Steuerschaltung 406 das AF 100 veranlasst, entlang eines oder mehrerer Segmente der Bewegungsbahn zu arbeiten. Zum Beispiel betreibt die Steuerschaltung 406, die das AF 100 gemäß dem Geschwindigkeitsprofil betreibt, das durch den Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 für die Bewegungsbahn erzeugt wird, das AF 100 langsamer auf „Gelände“-Segmenten von unbefestigten Straßen oder offenen Feldern und beschleunigt das AF 100 dann, wenn es ein Segment einer befestigten Straße erreicht. In einer Ausführungsform hängt die Geschwindigkeit, mit der die Steuerschaltung 406 das AF 100 entlang eines oder mehrerer Segmente der Bewegungsbahn arbeiten lässt, von den Umgebungsbedingungen ab, z. B. vom Wetter, den Straßenverhältnissen und den beobachtbaren Eigenschaften von Fußgängern, anderen Fahrzeugen und Objekten im Allgemeinen. In einer Ausführungsform gehören zu den beobachtbaren Merkmalen das Vorhandensein, der Ort und die Bewegung von wahrgenommenen Objekten.
In einer Ausführungsform charakterisiert das Geschwindigkeitsprofil für eine Bewegungsbahn die Beschleunigung, bei der die Steuerschaltung 406 das AF 100 veranlasst, entlang des einen oder der mehreren Segmente der Bewegungsbahn zu arbeiten. Ähnlich wie bei der Charakterisierung der Geschwindigkeit des AF 100 entlang der Bewegungsbahn, kann die Steuerschaltung 406 das AF 100 mit unterschiedlichen Beschleunigungswerten entlang der Bewegungsbahn durch verschiedene Segmente betreiben. In einer Ausführungsform charakterisiert das Geschwindigkeitsprofil für eine Bewegungsbahn sowohl die Geschwindigkeit als auch die Beschleunigung, bei der die Steuerschaltung 406 das AF 100 veranlasst, entlang des einen oder der mehreren Segmente der Bewegungsbahn zu arbeiten.
In einer Ausführungsform charakterisiert das Geschwindigkeitsprofil für eine Bewegungsbahn den Ruck, bei dem die Steuerschaltung 406 das AF 100 veranlasst, entlang des einen oder der mehreren Segmente der Bewegungsbahn zu arbeiten. Ähnlich wie bei der Charakterisierung der Beschleunigung des AF 100 entlang der Bewegungsbahn, kann die Steuerschaltung 406 das AF 100 mit unterschiedlichen Ruckwerten entlang der Bewegungsbahn durch verschiedene Segmente betreiben. Der Ruck, bei dem die Steuerschaltung 406 das AF 100 veranlasst, entlang des einen oder der mehreren Segmente der Bewegungsbahn zu arbeiten, kann zum Teil von Komfortmetriken der Insassen des AF 100 abhängen. Abhängig vom wahrgenommenen Komfort für die Insassen basierend auf den Komfortmetriken reduziert die Steuerschaltung 406 den Ruck beim Fahren des AF 100 entlang der Bewegungsbahn.
Allgemein kann ein Geschwindigkeitsprofilersteller ein Geschwindigkeitsprofil für eine gegebene Bewegungsbahn in Abhängigkeit vom Fahrszenario, in dem sich das AF 100 befindet, erzeugen und dem Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 Bedingungen auferlegen. Zu den Bedingungen, die das für eine Bewegungsbahn erzeugte Geschwindigkeitsprofil beeinflussen, gehören die folgenden, entweder allein oder in Kombination:

1. Die Durchführbarkeit des Geschwindigkeitsprofils, z. B. ob der Betrieb des AF 100 entlang der Bewegungsbahn mit dem gewählten Geschwindigkeitsprofil für das AF 100 im Rahmen der Naturgesetze oder der physikalischen oder auferlegten Beschränkungen des AF 100 physikalisch möglich ist.
2. Die Sicherheit des Betriebs des AF 100 entlang der Bewegungsbahn gemäß einem Geschwindigkeitsprofil, z. B. ob der Betrieb des AF 100 entlang der Bewegungsbahn gemäß dem erzeugten Geschwindigkeitsprofil für die Insassen des AF 100 oder andere Personen in der Nähe des AF 100 sicher ist, während sich das AF 100 entlang der Bewegungsbahn bewegt.
3. Einhaltung von Verkehrsregeln und -gesetzen beim Betrieb des AF 100 entlang der Bewegungsbahn gemäß einem Geschwindigkeitsprofil, z. B. ob der Betrieb des AF 100 entlang der Bewegungsbahn gemäß dem entsprechenden Geschwindigkeitsprofil die angegebenen Geschwindigkeitsbegrenzungen einhält.
4. Der Komfort der Insassen beim Fahren des AF 100 entlang der Bewegungsbahn gemäß dem Geschwindigkeitsprofil, z. B. ob der Betrieb des AF 100 entlang der Bewegungsbahn gemäß dem gewählten Geschwindigkeitsprofil ruckartige Beschleunigungen/Verzögerungen aufweist, die den Insassen vermutlich Unbehagen bereiten.
5. Nähe und Zusammenspiel mit Straßenelementen beim Betrieb des AF 100 auf einer oder mehreren Straßen. Zu den Straßenelementen gehören Verkehrsschilder, einschließlich angebrachter Verkehrsschilder nahe einer Straße oder Zeichen, die auf der Straße selbst angegeben sind, z. B. ein Zebrastreifen. Straßenelemente können auf eine Kreuzung oder eine bevorstehende Kurve mit eingeschränkter Sicht hinweisen, die beeinflussen, wie der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 ein entsprechendes Geschwindigkeitsprofil für das Fahrszenario erzeugt.

In einer Ausführungsform werden diese und andere Bedingungen empirisch festgelegt, z. B. als Ergebnis früherer Datenerhebungen zu Geschwindigkeitsprofilen, die für verschiedene Bewegungsbahnen erzeugt wurden; manuell, z. B. basierend auf Expertenmeinung oder persönlicher Erfahrung; oder nach einem regelbasierten Ansatz.
Im Allgemeinen erzeugt der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 ein Geschwindigkeitsprofil für eine Bewegungsbahn, nachdem die Planungsschaltung 402 die Bewegungsbahn erzeugt und die Bewegungsbahn an die Steuerschaltung 406 gesendet hat. Infolgedessen steht das erzeugte Geschwindigkeitsprofil für die Bewegungsbahn der Planungsschaltung 404 nicht zur Verfügung, da das Geschwindigkeitsprofil erzeugt wird, nachdem die Planungsschaltung 404 die Bewegungsbahn bereits an die Steuerschaltung 406 gesendet hat. Daher ist die Planungsschaltung 404 nicht in der Lage, eine Bewegungsbahn als Reaktion auf das erzeugte Geschwindigkeitsprofil zu aktualisieren, und kann auch die Zeit, die für die Fahrt entlang eines oder mehrerer Segmente einer Bewegungsbahn benötigt wird, normalerweise nicht genau abschätzen. Dies liegt zumindest daran, dass die Planungsschaltung 404 im Vergleich zur Steuerschaltung 406 begrenztere Informationen über das AF 100 erhalten kann, da die Planungsschaltung 404 und die Steuerschaltung 406 während des Betriebs des AF 100 Zugriff auf verschiedene Untermengen von Sensordaten haben.
Im Idealfall schlägt die Planungsschaltung 404 der Steuerschaltung 406 bei entsprechendem Geschwindigkeitsprofil für eine vorgeschlagene Bewegungsbahn stattdessen eine neue Bewegungsbahn vor, z. B. weil das erzeugte Geschwindigkeitsprofil eine oder mehrere der oben erwähnten auferlegten Bedingungen schlecht erfüllt oder nicht erfüllt.
Wie hier verwendet, bezieht sich eine „vorgeschlagene Bewegungsbahn“ auf eine Bewegungsbahn, die durch das AF 100 gefahren werden kann, jedoch nicht an die Steuerschaltung 406 gesendet wurde, um das AF 100 entlang der Bewegungsbahn zu betreiben. Die Planungsschaltung 404 kann eine vorgeschlagene Bewegungsbahn auswählen und an die Steuerschaltung 406 senden.
Die Planungsschaltung 404 erzeugt viele verschiedene vorgeschlagene Bewegungsbahnen, bevor sie eine Bewegungsbahn an die Steuerschaltung 406 sendet. In einer Ausführungsform erzeugt die Planungsschaltung 404 bei Bedarf viele verschiedene vorgeschlagene Bewegungsbahnen, da das AF 100, wie oben beschrieben, in verschiedenen Fahrszenarien arbeitet. Als Reaktion auf den Betrieb des AF 100 in neuen Fahrszenarien sendet die Planungsschaltung 404 viele Male pro Sekunde Bewegungsbahnen an die Steuerschaltung 406. In einer Ausführungsform wählt die Planungsschaltung 404 eine vorgeschlagene Bewegungsbahn, die an die Steuerschaltung 406 zu senden ist, basierend auf einer vorbestimmten Eignungsfunktion oder durch eine geeignete Menge von Kriterien aus.
Die Planungsschaltung 404 erhält zunächst eine Menge verfügbarer Bewegungsbahnen aus einer potenziell unendlichen Menge von Wegen und Bewegungsbahnen, die das AF 100 auf diesen Bahnen zurücklegen kann. In einer Ausführungsform erhält die Planungsschaltung 404 die Menge verfügbarer Bewegungsbahnen durch eine geeignete Technik in dynamischer Programmierung, um die Menge verfügbarer Bewegungsbahnen zu erhalten, auch wenn es für die Planungsschaltung 404 rechnerisch nicht möglich ist, jede mögliche Bewegungsbahn einzeln zu untersuchen.
Anschließend stellt die Planungsschaltung 404 die Menge der verfügbaren Bewegungsbahnen als Graph dar. Jeder Eckpunkt des Graphen stellt einen physischen Ort auf einer Karte dar, und jede Kante des Graphen stellt einen Weg zwischen den physischen Orten dar, die sich an Knoten befinden, die durch die Kante verbunden sind. In einer Ausführungsform enthält der Graph zusätzlich eine Geschwindigkeitskomponente des AF 100 an jedem Eckpunkt. Die Planungsschaltung 404 erstellt den Graphen durch einen beliebigen geeigneten Algorithmus zur Graphenerstellung. In einer Ausführungsform erstellt die Planungsschaltung 404 den Graphen durch Zufallsstichprobenverfahren, z. B. RRT oder RRT*. In einer Ausführungsform erstellt die Planungsschaltung 404 den Graphen als Netz.
Die Planungsschaltung 404 verwendet einen beliebigen geeigneten Wegfindungsalgorithmus, um eine optimale Bewegungsbahn aus dem Graphen der verfügbaren Bewegungsbahnen zu finden. Wegfindungsalgorithmen umfassen: Dijkstra-Algorithmus, A*, D*, LPA* sowie jede geeignete Variante der vorstehenden Beispiele. In einer Ausführungsform wählt die Planungsschaltung 404 die optimale Bewegungsbahn als diejenige Bahn aus, die die kürzeste durch das AF 100 zurückgelegte Strecke ergibt. In einer anderen Ausführungsform wählt die Planungsschaltung 404 die optimale Bewegungsbahn als diejenige aus, die zu der kürzesten Fahrzeit des AF 100 führt. In einer Ausführungsform verwendet die Planungsschaltung 404 einen geeigneten Wegfindungsalgorithmus, um die optimale Bewegungsbahn inkrementell, d. h. Segment für Segment, zu finden.
Wenn in einer Ausführungsform die Anzahl der verfügbaren Bewegungsbahnen innerhalb einer vorbestimmten Grenze liegt, wertet die Planungsschaltung 404 jede Bewegungsbahn getrennt aus, um die optimale Bewegungsbahn zu finden. In einer Ausführungsform modelliert die Planungsschaltung 404 das AF 100 als endliche Zustandsmaschine und wählt die optimale Bewegungsbahn aus den verfügbaren Bewegungsbahnen durch Auswerten der Möglichkeit aus, dass das AF 100 von einem Modus in einen anderen wechseln muss. Ein Modus kann beispielsweise „Fahrstreifenverfolgung“, „Fahrstreifenwechsel“ oder „Fahrzeugüberholen“ sein. Die Planungsschaltung 404 bewertet jede Bewegungsbahn basierend auf der Möglichkeit, dass das AF 100 den Modus wechseln muss, z. B. weil das AF 100 im Stop-and-Go-Verkehr oder auf einer ansonsten überfüllten Straße arbeitet.
Da die Planungsschaltung 404 viele Iterationen vorgeschlagener Bewegungsbahnen erzeugt, bevor sie schließlich eine Bewegungsbahn an die Steuerschaltung sendet, und da die Bewegungsbahnen während des Betriebs des AF 100 viele Male pro Sekunde erzeugt und an die Steuerschaltung gesendet werden, ist es für die Planungsschaltung 404 wahrscheinlich rechnerisch nicht möglich, für jede vorgeschlagene Bewegungsbahn ein entsprechendes Geschwindigkeitsprofil zu erzeugen. Ferner ist es für die Planungsschaltung 404 rechnerisch nicht möglich, für jede durch die Planungsschaltung erzeugte vorgeschlagene Bewegungsbahn ein erzeugtes Geschwindigkeitsprofil von der Steuerschaltung 406 zu empfangen, da der Steuerschaltung 406 aktuelle Bewegungsbahnen zur Verfügung gestellt werden müssen, wenn sich das Fahrszenario für das AF 100 ändert.
Darüber hinaus kann die Steuerschaltung 406 auf herkömmliche Weise nicht die Robustheit des Geschwindigkeitsprofils abschätzen. Konkret kann die Steuerschaltung 406 nicht bestimmen, in welchem Maße das Geschwindigkeitsprofil durch die Planungsschaltung 404 als Reaktion auf Veränderungen in der Umgebung in der Nähe des AF 100, d. h. während der Fahrt des AF 100 entlang der Bewegungsbahn, angepasst wird.
Zusätzlich zu der rechnerischen Unmöglichkeit, durch die Planungsschaltung 404 für jede vorgeschlagene Bewegungsbahn ein entsprechendes Geschwindigkeitsprofil erzeugen zu lassen, empfängt die Planungsschaltung 404 nicht genügend Daten, um Geschwindigkeitsprofile zu erzeugen, auf die die Steuerschaltung 406 sonst Zugriff hat. Die Steuerschaltung 406 empfängt Informationen über die Dynamik des AF 100, z. B. die Bewegungsmerkmale des AF 100, sowie Komfortmetriken für die Insassen des AF 100. In einer Ausführungsform empfängt die Steuerschaltung 406, anders als die Planungsschaltung 404, sensorische Informationen aus verschiedenen Sensoren des AF, die sich auf die physikalischen Bedingungen des AF, z. B. die Bremsen, beziehen. Um viele vorgeschlagene Bewegungsbahnen zu verarbeiten, erhält die Planungsschaltung Zugriff auf weniger Daten, da mehr Daten die Planungsschaltung behindern würden, auf die sich die Steuerschaltung für ständig aktualisierte Bewegungsbahnen verlässt.
Weil, zumindest aus den oben beschriebenen Gründen, eine Planungsschaltung im Allgemeinen nicht das entsprechende Geschwindigkeitsprofil für eine vorgeschlagene Bewegungsbahn kennen kann, bevor die Bahn an die Steuerschaltung gesendet wird. In einer Ausführungsform erzeugt die Planungsschaltung Bewegungsbahnen durch Verwendung einer oder mehrerer Heuristiken zur Schätzung des entsprechenden Geschwindigkeitsprofils, das der Geschwindigkeitsprofilersteller für jede Bewegungsbahn erzeugt.
In einer Ausführungsform erzeugt die Planungsschaltung 404 Bewegungsbahnen unter einer „optimistischen“ Heuristik, die eine Annahme über das entsprechende Geschwindigkeitsprofil macht, das der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 erzeugen wird. Im optimistischen Ansatz geht die Planungsschaltung 404 davon aus, dass der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 ein Geschwindigkeitsprofil für eine Bewegungsbahn mit den höchstzulässigen Merkmalen für das Geschwindigkeitsprofil erzeugt, z. B. die höchste Geschwindigkeit und die höchste Beschleunigung, unter denen das AF 100 arbeiten kann. Da diese Schätzung für sich genommen sehr ungenau ist, wird eine geschätzte Zeit für das AF 100 durch einen empirisch abgeleiteten Faktor korrigiert. Ein optimistisches Modell kann auch dazu führen, dass die Planungsschaltung 404 Bewegungsbahnen erzeugt, die für das AF 100 unmöglich auszuführen oder für die Insassen des AF 100 unsicher sein könnten.
In einer Ausführungsform erzeugt die Planungsschaltung 404 Bewegungsbahnen unter einer „pessimistischen“ Heuristik und nimmt an, dass der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 ein Geschwindigkeitsprofil für eine Bewegungsbahn mit den niedrigsten zulässigen Merkmalen für das Geschwindigkeitsprofil erzeugt, z. B. die niedrigste Geschwindigkeit und die niedrigste Beschleunigung, unter denen das AF 100 arbeiten kann. Eine pessimistische Schätzung kann dazu führen, dass das AF 100 zu „vorsichtig“ agiert und daher nicht in der Lage ist, bestimmte Bewegungsbahnen zu befahren, z. B. weil die Bewegungsbahn den Betrieb des AF 100 erfordert, ein anderes Fahrzeug durch kurzzeitiges Beschleunigen auf einer Gegenfahrbahn zu überholen, wozu eine Mindestbeschleunigung nötig ist, um sicher zu erfolgen.
Die Steuervorrichtung 1102 weist auch eine Seitenführungssteuervorrichtung 1208 auf, die den Betrieb einer Lenksteuervorrichtung 1210 beeinflusst. Zum Beispiel weist die Seitenführungssteuervorrichtung 1208 die Lenksteuervorrichtung 1210 an, die Position des Lenkwinkelstellers 1212 abhängig von z. B. der Rückmeldung anzupassen, die durch die Steuervorrichtung 1102 empfangen und durch die Seitenführungssteuervorrichtung 1208 verarbeitet wird. In einer Ausführungsform sind die Seitenführungssteuervorrichtung 1208 und die Lenksteuervorrichtung 1210 als kombiniertes Modul implementiert.
Die Steuervorrichtung 1102 empfängt mehrere Eingaben, um zu bestimmen, wie die Drosselklappe/Bremse 1206 und der Lenkwinkelsteller 1212 gesteuert werden sollen. Ein Planungsmodul 404 liefert Informationen, die durch die Steuervorrichtung 1102 verwendet werden, um z. B. eine Fahrtrichtung zu wählen, wenn das AF 100 den Betrieb aufnimmt, und um zu bestimmen, welches Straßensegment befahren werden soll, wenn das AF 100 eine Kreuzung erreicht. Ein Lokalisierungsmodul 408 liefert der Steuervorrichtung 1102 Informationen, die zum Beispiel den aktuellen Standort des AF 100 beschreiben, sodass die Steuervorrichtung 1102 bestimmen kann, ob sich das AF 100 an einem Ort befindet, der basierend auf der Art und Weise, in der die Drosselklappe/Bremse 1206 und der Lenkwinkelsteller 1212 gesteuert werden, erwartet wird. In einer Ausführungsform empfängt die Steuervorrichtung 1102 Informationen von anderen Eingangsgrößen 1214, z. B. Informationen, die aus Datenbanken, Computernetzwerken usw. empfangen werden.
Schätzung von Geschwindigkeitsprofilen
13 zeigt ein Blockdiagramm der Eingaben, Ausgaben und Komponenten einer Steuervorrichtung 1300, die eine Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 aufweist. In einer Ausführungsform weist die Steuervorrichtung 1300 ähnliche Komponenten wie die in 12 gezeigte Steuervorrichtung 1102 auf. Konkret sind in einer Ausführungsform der Geschwindigkeitsprofilersteller, die Drosselklappen-/Bremssteuervorrichtung, die Seitenführungssteuervorrichtung und die Lenkradsteuervorrichtung der Steuervorrichtung 1300 mit dem Geschwindigkeitsprofilersteller 1202, der Drosselklappen-/Bremssteuervorrichtung 1204, der Seitenführungssteuervorrichtung 1208 und der Lenkradsteuervorrichtung 1210 der in 12 gezeigten Steuervorrichtung 1102 identisch. Die Ausbildung und die einzelnen Komponenten der Steuervorrichtung 1300 können sich in anderen Ausführungsformen in einer beliebigen Weise unterscheiden, die mit den oben erwähnten Ausführungsformen konsistent und sinnvoll ist.
Die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 empfängt als Eingabe eine durch die Planungsschaltung 404 erzeugte vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a und erzeugt als Ausgabe an die Planungsschaltung 404 ein geschätztes Geschwindigkeitsprofil 1304b für die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a sowie einen Vertrauenswert für das geschätzte Geschwindigkeitsprofil 1304b. Das geschätzte Geschwindigkeitsprofil 1304b ist eine Schätzung eines tatsächlichen Geschwindigkeitsprofils, das der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 für die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a erzeugt hätte, wenn der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a als Eingabe empfangen hätte.
Das Schätzen eines Geschwindigkeitsprofils durch die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 ermöglicht der Planungsschaltung 404, eine vorgeschlagene Bewegungsbahn anzupassen oder abzulehnen, bevor die vorgeschlagene Bewegungsbahn an die Steuerschaltung 406 gesendet wird. Wenn in einer Ausführungsform das geschätzte Geschwindigkeitsprofil 1304a anzeigt, dass das Geschwindigkeitsprofil für die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a dazu führen würde, dass das AF 100 in einer für die Insassen unangenehmen Weise beschleunigt oder abgebremst würde, sieht die Planungsschaltung 404 davon ab, die vorgeschlagene Bewegungsbahn an die Steuerschaltung 1306 zu senden. Hätte die Planungsschaltung 404 das geschätzte Geschwindigkeitsprofil 1304b nicht empfangen, bevor sie die vorgeschlagene Bewegungsbahn an die Steuerschaltung 406 gesendet hat, hätte die Planungsschaltung 404 möglicherweise eine Gelegenheit verpasst, eine bessere Bewegungsbahn gemäß einer oder mehrerer der oben erwähnten Bedingungen zu erzeugen und an die Steuerschaltung 406 zu senden.
Die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 implementiert ein Maschinenlernmodell 1306 und verwendet das Modell, um ein Geschwindigkeitsprofil für eine Eingabebewegungsbahn zu schätzen. Die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 empfängt als Eingabe die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a und erzeugt als Ausgabe die Geschwindigkeitsprofilschätzung 1304b sowie einen entsprechenden Vertrauenswert unter Verwendung der gelernten Parameterwerte des Maschinenlernmodells 1306. In einer Ausführungsform wird das Maschinenlernmodell 1306 durch die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung implementiert und durch eine geeignete überwachte Lerntechnik trainiert, z. B. durch ein künstliches neuronales Netz, Reinforcement Learning, eine Support-Vektor-Maschine, ein Regressionsmodell oder ein Random-Forest-Modell.
Im Allgemeinen wird ein Maschinenlernmodell an etikettierten Trainingsdaten trainiert, indem eine Verlustfunktion reduziert wird, um die Parameterwerte eines oder mehrerer Parameter zu lernen, die durch das Maschinenlernmodell definiert sind. Das Maschinenlernmodell wird durch den Geschwindigkeitsprofilersteller 1302 implementiert, um Vorhersagen für neue Eingaben unter Verwendung der gelernten Parameterwerte zu treffen. Wie hier verwendet, beziehen sich „etikettierte Trainingsdaten“ auf einzelne Vektoren von Datenelementen, wobei jedem einzelnen Vektor ein entsprechendes „Etikett“ zugeordnet ist, das anzeigt, was der einzelne Vektor darstellt. Etikettierte Trainingsdaten können manuell, z. B. durch Benutzer, oder automatisch, z. B. durch Etikettieren von Daten, die eine Bewegungsbahn definieren, mit der Ground-Truth-Ausgabe der Steuerschaltung 406 nach Empfangen der Bewegungsbahn etikettiert werden.
Beispielsweise ist ein neuronales Netz eine Implementierung einer bestimmten Maschinenlerntechnik zum Lernen von Parameterwerten für das Maschinenlernmodell 1306. Ein neuronales Netz kann eine Vielzahl von Netzschichten aufweisen, die durch eine Matrix aus trainierten Gewichtungen dargestellt werden. Wie hier verwendet, bezieht sich „Netzschichten“ auf Gruppen von miteinander verbundenen Verarbeitungselementen, die eine Eingabe empfangen, die Eingabe gemäß einer Aktivierungsfunktion verarbeiten und eine Ausgabe erzeugen. Eine „Eingabeschicht“ ist eine Netzschicht, die eine Eingabe, z. B. einen Vektor, aus einer Quelle außerhalb des neuronalen Netzes, z. B. einem Benutzer, empfängt. Eine „Ausgabeschicht“ ist eine Netzschicht, die eine oder mehrere Eingaben entweder aus einer Eingabeschicht oder einer verborgenen Schicht des neuronalen Netzes empfängt und eine endgültige Ausgabe für das neuronale Netz erzeugt. Ein neuronales Netz kann eine oder mehrere „verborgene Schichten“ aufweisen, was sich auf Netzwerkschichten bezieht, die Eingaben entweder aus der Eingabeschicht oder einer anderen verborgenen Schicht des neuronalen Netzes empfangen und Ausgaben entweder für die Ausgabeschicht oder eine andere verborgene Schicht des neuronalen Netzes erzeugen.
Wie hier verwendet, bezieht sich „trainierte Gewichtungen“ auf gelernte Parameterwerte auf jeder Netzwerkschicht, die eine Eingabe auf einer Netzwerkschicht reduzieren oder erhöhen, um die Bedeutung einer Eingabe auf der Netzwerkschicht zu verringern oder zu erhöhen. In einer Ausführungsform werden Gewichtungen für ein Maschinenlernmodell trainiert, indem ein Vorwärtsdurchlauf eines neuronalen Netzes unter Verwendung eines oder mehrerer etikettierter Trainingsbeispiele durchgeführt und dann ein Verlust durch eine Verlustfunktion auf jeder Schicht z. B. durch Rückpropagation mit stochastischem oder Batch-Gradientenabstieg berechnet wird. Die Gewichtungen werden aktualisiert, um den Verlust zu reduzieren, der eine Differenz zwischen einem vorhergesagten Wert und einem Ground-Truth-Weg für das etikettierte Trainingsbeispiel (d. h. das Etikett selbst) darstellt.
Als Beispiel werden die Gewichtungen des Maschinenlernmodells 1306 für eine bestimmte Anzahl von Iterationen trainiert. Als weiteres Beispiel werden die Gewichtungen des Maschinenlernmodells 1306 so lange trainiert, bis der berechnete Verlust für jede Schicht innerhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt. Nach Abschluss des Trainings werden die Gewichtungen als „trainierte Gewichtungen“ des neuronalen Netzes bezeichnet.
In einer Ausführungsform werden die Gewichtungen des Maschinenlernmodells 1306 unter Verwendung von Trainingsvektoren trainiert, die die durch die Planungsschaltung 404 erzeugten Bewegungsbahnen darstellen. Jeder Trainingsvektor ist mit dem entsprechenden Geschwindigkeitsprofil etikettiert, das durch den Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 für die durch den Trainingsvektor dargestellte Bewegungsbahn erzeugt wird. Die Gewichtungen des Maschinenlernmodells 1306 werden unter Verwendung der Trainingsvektoren trainiert, um Parameter zum Schätzen eines Geschwindigkeitsprofils für einen zuvor nicht erfassten Vektor, der eine neue Bewegungsbahn darstellt, zu lernen. Das durch das Maschinenlernmodell 1306 erzeugte Ausgabegeschwindigkeitsprofil wird als geschätztes Geschwindigkeitsprofil für die neue Bewegungsbahn bezeichnet.
In einer Ausführungsform werden die Gewichtungen des Maschinenlernmodells 1306 offline an einer Sammlung von etikettierten Trainingsvektoren von Bewegungsbahnen trainiert, die durch eine Planungsschaltung erzeugt werden, die gleich oder im Wesentlichen gleich wie die Planungsschaltung 404 konfiguriert ist. Die etikettierten Trainingsdaten werden aus dem AF 100 oder anderen ähnlich konfigurierten autonomen Fahrzeugen gesammelt, während diese in verschiedenen Fahrszenarien betrieben werden. Beispielsweise erzeugt das AF-System für das autonome Fahrzeug mehrere Bewegungsbahnen und entsprechende Geschwindigkeitsprofile für jede Bewegungsbahn, während das autonome Fahrzeug in verschiedenen Fahrszenarien arbeitet. In einer Ausführungsform speichert und überträgt das AF-System für ein autonomes Fahrzeug Daten, die Paare von Bewegungsbahnen und Geschwindigkeitsprofilen definieren.
Die Gewichtungen des Maschinenlernmodells können auch an etikettierten Trainingsdaten trainiert werden, die der Planungsschaltung 404 nicht zur Verfügung stehen, z. B. Bewegungsmerkmale des AF 100 und Komfortmetriken der Insassen des AF 100, wie oben erörtert. In einer Ausführungsform definieren die Trainingsdaten Bewegungsbahnen, die durch die Planungsschaltung 404 erzeugt werden, Informationen über klassifizierte Objekte in der Nähe des AF 100, d. h. Sensordaten, die wie oben erwähnt durch eine Wahrnehmungspipeline verarbeitet werden, und Bewegungsmerkmale, Komfortmetriken oder andere Informationen, die der Steuerschaltung 406, jedoch nicht der Planungsschaltung 404 zur Verfügung stehen.
In einer Ausführungsform werden die Gewichtungen des Maschinenlernmodells 1306 online durch Paare von vorgeschlagenen Bewegungsbahnen und entsprechenden Geschwindigkeitsprofilen trainiert, die durch den Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 auf dem AF 100 erzeugt werden. Wenn z. B. der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 ein Geschwindigkeitsprofil für eine Bewegungsbahn erzeugt, aktualisiert die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 die Gewichtungen des Maschinenlernmodells 1306 unter Verwendung des erzeugten Geschwindigkeitsprofils und der entsprechenden Bewegungsbahn, z. B. unter Verwendung eines stochastischen Gradientenabstiegs mit Rückpropagation über eine Verlustfunktion. In einer Ausführungsform erzeugt die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 Paare von Stapeln und bildet das Maschinenlernmodell 1306 bei jedem Stapel neu.
Das geschätzte Geschwindigkeitsprofil 1304b ist eine Näherung des tatsächlichen Geschwindigkeitsprofils, das der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 für die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a erzeugen würde. In einer Ausführungsform erzeugt die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 daher zusätzlich einen Vertrauenswert als Teil des geschätzten Geschwindigkeitsprofils 1304b. Die Planungsschaltung 404 verwendet den Vertrauenswert für das geschätzte Geschwindigkeitsprofil 1304b, um zu bestimmen, ob sie sich bei der Entscheidung, die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a an die Steuerschaltung 406 zu senden, auf das geschätzte Geschwindigkeitsprofil 1304b verlassen soll.
In einer Ausführungsform ist die Planungsschaltung 404 dazu ausgelegt, bei einem niedrigen Vertrauenswert, z. B. unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes auf ein anderes Modell zur Erzeugung von Bewegungsbahnen „zurückzufallen“, z. B. durch die oben erörterten optimistischen oder pessimistischen Ansätze. In einer anderen Ausführungsform ist die Planungsschaltung 404 dazu ausgelegt, eine neue vorgeschlagene Bewegungsbahn zu erzeugen und an die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 zu senden. Als Reaktion darauf erzeugt und sendet die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 eine neue Geschwindigkeitsprofilschätzung mit einem neuen Vertrauenswert. In einer anderen Ausführungsform ist die Planungsschaltung 404 dazu ausgelegt, die neue Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung basierend auf dem entsprechenden Vertrauenswert auszuwerten, um zu bestimmen, ob die neue vorgeschlagene Bewegungsbahn an die Steuerschaltung 406 gesendet werden soll.
In einer Ausführungsform lehnt die Planungsschaltung 404 eine vorgeschlagene Bewegungsbahn mit einem niedrigen Vertrauenswert ab, selbst wenn die vorgeschlagene Bewegungsbahn ansonsten sicher, komfortabel für die Insassen und rechtmäßig ist. Dies liegt daran, dass ein niedriges Vertrauen ein Zeichen für eine unsichere Schätzung ist, die generell weniger robust gegenüber Veränderungen in der Umgebung des AF 100 ist. Daher wählt die Planungsschaltung 404 in einer Ausführungsform eine Bewegungsbahn mit einem höheren Vertrauenswert gegenüber einer anderen Bewegungsbahn aus, selbst wenn die andere Bewegungsbahn unter den oben beschriebenen Bedingungen günstiger ist.
In einer Ausführungsform erzeugt die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 einen Vertrauenswert für die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a durch Schätzen einer Varianz zwischen der vorgeschlagenen Bewegungsbahn 1304a und dem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil, das der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 erzeugen würde, wenn der Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a als Eingabe empfangen würde. Zum Beispiel zeigt eine geschätzte hohe Varianz an, dass die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a keine zuverlässige Schätzung ist, weshalb die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 der Geschwindigkeitsprofilschätzung 1304b einen niedrigen Vertrauenswert zuweist.
Umgekehrt deutet eine geschätzte geringe Varianz darauf hin, dass die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a eine zuverlässige Schätzung ist, da sich die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a nicht wesentlich von anderen Geschwindigkeitsprofilschätzungen für die gleichen oder ähnliche Fahrszenarien unterscheidet. Daher kann die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 der Geschwindigkeitsprofilschätzung 1304b einen hohen Vertrauenswert zuweisen.
In einer Ausführungsform werden die Gewichtungen des Maschinenlernmodells 1306 an Trainingsvektoren trainiert, die Daten darstellen, die der Planungsschaltung 404 nicht zur Verfügung stehen. Weitere Merkmale, die durch die Trainingsvektoren dargestellt werden, z. B. Merkmale, die die physikalischen Eigenschaften des AF 100 darstellen, können zum Trainieren genauerer Parameter verwendet werden.
In einer Ausführungsform stellen diese zusätzlichen Merkmale Daten dar, die durch den Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 über eine Wahrnehmungssteuerungspipeline 1404 (siehe unten) empfangen werden, und werden als Reaktion auf das Empfangen einer Bewegungsbahn zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsprofils verwendet. Obwohl diese zusätzlichen Merkmale Daten darstellen, die der Planungsschaltung 404 beim Betrieb des AF 100 nicht zur Verfügung gestellt werden, kann daher das Trainieren der Gewichtungen des Maschinenlernmodells 1306 an Vektoren, die diese zusätzlichen Merkmale enthalten, nützlich sein, um genaue Parameterwerte für das Maschinenlernmodell 1306 zu lernen.
14 zeigt ein Blockdiagramm einer Planer-Steuerungspipeline 1404 für die Planungsschaltung 404 und die Steuerschaltung 406. Wie hier verwendet, bezieht sich die „Planer-Steuerungspipeline 1404“ auf empfangene Daten, die aus den Sensoren 121 an die Planungsschaltung 404 und die Steuerschaltung 406 gesendet werden. Die „Planer-Steuerungspipeline 1404“ umfasst auch jedes Verarbeiten der Daten aus den Sensoren 121, bevor die Daten durch die Planungsschaltung 404 empfangen werden. In einer Ausführungsform enthält die Planer-Steuerungspipeline 1404 auch zusätzliche Informationen 1406, die durch die Steuerschaltung 406, nicht aber durch die Planungsschaltung 404 verarbeitet werden.
In einer Ausführungsform werden die Daten der Sensoren 121 über eine beliebige Kombination aus der Planer-Steuerungspipeline 1404, einer alternativen Wahrnehmungspipeline 1408 und einer Planerpipeline 1410 verarbeitet. Wie oben und ausführlicher weiter unten erläutert, empfängt die Planungsschaltung 404 in einer Ausführungsform Informationen aus der Planerpipeline 1410, die der Steuerschaltung 406 nicht zur Verfügung stehen. Ebenso empfängt die Steuerschaltung 406 in einer Ausführungsform Informationen aus der alternativen Wahrnehmungspipeline 1408, die der Planungsschaltung 404 nicht zur Verfügung stehen.
Diese Daten umfassen Daten, die durch die Sensoren 121 gesammelt werden, sowie Daten, die im Datenbankmodul 410 gespeichert sind, wie mit Bezug auf 4 gezeigt. In einer Ausführungsform enthalten die Wahrnehmungssteuerungspipeline 1404, die alternative Wahrnehmungspipeline 1408 und die Planerpipeline 1410 entsprechende Verarbeitungsschaltungen in einer beliebigen Kombination der Module, wie in 4 gezeigt, zum Verarbeiten von Daten über eine entsprechende Pipeline.
In einer Ausführungsform umgeht die Planer-Steuerungspipeline 1404 die Planungsschaltung 404, dargestellt durch die gepunktete Linie 1406. In einer Ausführungsform wird die Planungsschaltung 404 umgangen, weil die Planungsschaltung 404 nicht so viele Informationen benötigt, um eine Bewegungsbahn für die Steuerschaltung 406 zu erzeugen. Da die Planungsschaltung 404 viele Bewegungsbahnen erzeugt, bevor sie eine Bewegungsbahn an die Steuerschaltung 406 sendet, werden weniger Daten an die Planungsschaltung 404 gesendet, um eine schnelle Verarbeitung vieler verschiedener Bewegungsbahnen zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform enthält die Planungs-Steuerungspipeline 1404 die Wahrnehmungsschaltung 402, die physische Objekte mithilfe eines oder mehrerer Sensoren 121 klassifizieren kann. Die klassifizierten Objekte 416 können der Planungsschaltung 404, jedoch nicht der Steuerschaltung 406 zur Verfügung gestellt werden, da die Steuerschaltung 406 keine Daten benötigt, die die klassifizierten Objekte 416 darstellen, um das AF 100 entlang einer Bewegungsbahn zu betreiben. In einer Ausführungsform umfasst die Planerpipeline 1410 die Wahrnehmungsschaltung 402 und verarbeitet Daten aus den Sensoren 121, die nur durch die Planungsschaltung 404 empfangen werden, z. B. Informationen, die sich auf die klassifizierten Objekte beziehen.
In einer Ausführungsform verarbeitet die alternative Wahrnehmungspipeline 1408 Daten aus den Sensoren 121, die nur durch die Steuerschaltung 406, nicht aber durch die Planungsschaltung 404 empfangen werden. Zum Beispiel empfängt die Steuerschaltung 406 Daten, die eine Darstellung der Umgebung in der Nähe des AF 100 definieren, die es der Steuerschaltung 406 erleichtert, schnelle und genaue Anpassungen an den Betrieb des AF 100 vorzunehmen, während es sich entlang der Bewegungsbahn bewegt. In einer Ausführungsform geschieht eine Darstellung durch ein dynamisches Belegungsgitter („DOG“), in dem Objekte in der Nähe des AF 100 als Ansammlungen von Partikeln modelliert werden, ähnlich wie Flüssigkeiten in der auf der Feldtheorie basierenden Fluiddynamik modelliert werden. Eine detaillierte Erörterung von DOG findet sich in „FIELD THEORY BASED PERCEPTION FOR AUTONOMOUS VEHICLES“, Vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 62/837,902 , eingereicht am 24. April 2019, die hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit enthalten ist. In diesen Ausführungsformen werden Daten, die durch die alternative Wahrnehmungspipeline 1408 verarbeitet werden, nicht durch die Planungsschaltung 404 geleitet, weil die Planungsschaltung 404 nicht in der Lage ist oder nicht effizient in der Lage ist, die Daten aus der Pipeline 1408 zu verarbeiten.
In einer Ausführungsform enthält die Planer-Steuerungspipeline 1406 das Lokalisierungsmodul 408. Das Lokalisierungsmodul 408 liefert die Position des AF 100 an eine oder beide Schaltungen 404 und 406. In einer Ausführungsform enthält die Planer-Steuerungspipeline 1406 Daten aus der Datenbankschaltung 410, z. B. wie oben mit Bezug auf 4 beschrieben. In dieser Ausführungsform benötigen sowohl die Planungsschaltung 404 als auch die Steuerschaltung 406 möglicherweise Informationen bezüglich der Position des AF 100, um ihre jeweiligen Funktionen ausführen zu können.
Die durch die Planer-Steuerungspipeline 1406 verarbeiteten Daten können zum Erzeugen von Trainingsvektoren verwendet werden, um das Maschinenlernmodell 1306 zu trainieren. Diese Trainingsvektoren können sowohl Bewegungsbahnen als auch zusätzliche Merkmale darstellen, die auf Informationen basieren, die durch der Steuerschaltung 406 und nicht durch die Planungsschaltung 404 empfangen wurden, d. h. weil die zusätzlichen Merkmale durch Daten über die Bypasspipeline 1406 dargestellt werden, die die Planungsschaltung 404 umgeht. Wenn die Planungsschaltung im Betrieb die vorgeschlagene Bewegungsbahn 1304a an die Steuerschaltung 406 sendet, hat die Planungsschaltung 404 die vorgeschlagene Bewegungsbahn ohne Daten in der Bypasspipeline 1406 erzeugt. Nichtsdestotrotz gibt die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 das geschätzte Geschwindigkeitsprofil 1304b zurück, selbst wenn das Maschinenlernmodell 1306 an Trainingsvektoren mit den zusätzlichen Merkmalen trainiert wurde.
In einer Ausführungsform speichert und verwendet die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 Verknüpfungen zwischen zuvor aufgetretenen Fahrszenarien und während des Trainings gemessenen Geschwindigkeitsprofilen, um Geschwindigkeitsprofilschätzungen für vorgeschlagene Bewegungsbahnen eines aktuellen Fahrszenarios für das AF 100 bereitzustellen. Beispielsweise kann ein Insasse des AF 100 das AF 100 täglich, z. B. für einen Arbeitsweg, benutzen. Der Arbeitsweg kann auch das regelmäßige, z. B. tägliche Fahren auf derselben Straße oder denselben Straßen zu einem Zielort umfassen. In einer Ausführungsform erzeugt die Planungsschaltung 404 Bewegungsbahnen, die gleich oder ähnlich zu anderen Bewegungsbahnen sind, die während dieser Routineoperationen des AF 100 erzeugt werden.
In einer Ausführungsform berücksichtigt die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 den Standort des AF 100, der Geschwindigkeitsprofilschätzungen mit einem niedrigen Vertrauenswert entspricht. Die niedrigeren Vertrauenswerte können z. B. den Bedingungen der Umgebung entsprechen, z. B. geringe Sichtbarkeit oder allgemeine Hindernisse, oder dem Zustand des AF 100 selbst entsprechen, z. B. eine höhere Tendenz eines Sensors, in bestimmten Umgebungen ein falsches Positiv zu erzeugen als in anderen.
Die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 ist in einer Ausführungsform dazu ausgelegt zu verfolgen, wie oft die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 eine bestimmte vorgeschlagene Bewegungsbahn empfängt. Beim Identifizieren einer bestimmten vorgeschlagenen Bewegungsbahn, die eine bestimmte Anzahl von Malen und innerhalb einer bestimmten Zeitspanne empfangen wurde, speichert die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 eine Verknüpfung zwischen dem Fahrszenario, in dem das AF 100 fährt, und dem geschätzten Geschwindigkeitsprofil.
Die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 kann die Verknüpfungen zwischen einem Geschwindigkeitsprofil und einem Fahrszenario als Teil einer geeigneten Datenstruktur zum schnellen Nachschlagen speichern. In einer Ausführungsform ist die Datenstruktur eine Hashtabelle. In einer Ausführungsform ist die Datenstruktur ein assoziatives Array.
In einer Ausführungsform empfängt die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 nach dem Speichern von aufgetretenen Geschwindigkeitsprofilen und entsprechenden Fahrszenarien eine neue vorgeschlagene Bewegungsbahn, die durch die Planungsschaltung 404 als Reaktion auf ein aktuelles Fahrszenario erzeugt wurde. Die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 vergleicht das aktuelle Fahrszenario mit gespeicherten Fahrszenarien, die jeweils mit einer entsprechenden Geschwindigkeitsprofilschätzung verknüpft sind. Beim Vergleichen des aktuellen Fahrszenarios mit den gespeicherten Fahrszenarien identifiziert die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 ein gespeichertes Fahrszenario, das dem Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist.
Zum Beispiel und in einer Ausführungsform bestimmt die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302, ob das aktuelle Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle zu einem anderen Fahrszenario liegt, indem sie jede einzelne Bedingung beider Fahrszenarien vergleicht. Zwei Fahrszenarien sind ähnlich, weil sie beide eine Umgebung mit guter Sicht und wenigen physischen Hindernissen in der Nähe des AF 100 darstellen. In einer Ausführungsform wird die Ähnlichkeitsschwelle empirisch bestimmt.
In einer Ausführungsform ist die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 für die vorgeschlagene Bewegungsbahn die mit dem gespeicherten Fahrszenario verknüpfte Geschwindigkeitsprofilschätzung, falls die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 ein gespeichertes Fahrszenario identifiziert. Durch Speichern und Abrufen von Geschwindigkeitsprofilschätzungen für übliche Fahrszenarien erhält die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung 1302 eine Geschwindigkeitsprofilschätzung für die Planungsschaltung 404 schneller, als eine neue Schätzung zu erzeugen.
15 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang 1500 zum Betreiben eines Fahrzeugs entlang einer Bewegungsbahn unter Verwendung eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils darstellt. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug das in 1 gezeigte autonome Fahrzeug 100, und der Vorgang 1500 wird durch eine Planungsschaltung und Steuerschaltung wie beispielsweise die in 4 gezeigte Planungsschaltung 404 und Steuerschaltung 406 durchgeführt.
Die Planungsschaltung erhält und sendet eine vorgeschlagene Bewegungsbahn an die Steuerschaltung (Schritt 1502).
Die Planungsschaltung erhält ein geschätztes Geschwindigkeitsprofil und einen Vertrauenswert für die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung (Schritt 1504). Wie oben mit Bezug auf 13 erörtert, verarbeitet die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung der Steuerschaltung die vorgeschlagene Bewegungsbahn unter Verwendung gelernter Parameterwerte eines Maschinenlernmodells, um eine Geschwindigkeitsprofilschätzung zu erhalten. Ferner kann die Steuerschaltung über die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung einen Vertrauenswert erzeugen, die auf der Varianz zwischen dem geschätzten Geschwindigkeitsprofil und anderen durch den Geschwindigkeitsprofilersteller erzeugten Geschwindigkeitsprofilen basiert. In einer Ausführungsform erzeugt die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung mehrere Geschwindigkeitsprofile für Bewegungsbahnen mit ähnlichen Parameterwerten als vorgeschlagene Bewegungsbahn. Die Varianz zwischen jedem der mehreren Geschwindigkeitsprofile ist der Vertrauenswert für das geschätzte Geschwindigkeitsprofil. In einer Ausführungsform variiert die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung die vorgeschlagene Bewegungsbahn durch Inkrementieren oder Dekrementieren der Position oder der Bewegungsmerkmale des AF 100, wie in der Bewegungsbahn dargestellt, und berechnet dann eine entsprechende Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung für die Bewegungsbahn. Generell gilt: je kleiner die Varianz, desto höher der Vertrauenswert für das geschätzte Geschwindigkeitsprofil.
Beispielsweise kann die Steuerschaltung eine Hauptkomponentenanalyse durchführen, um eine Varianz und anschließend einen Vertrauenswert für das geschätzte Geschwindigkeitsprofil zu bestimmen. Die Hauptkomponentenanalyse bezieht sich auf ein statistisches Verfahren, das an einem Datensatz durch Umwandeln jedes Datenelements in eine entsprechende Menge von Werten durchgeführt wird, die Hauptkomponenten für das Datenelement darstellen. Die Hauptkomponenten jedes Datenelements werden mit den Hauptkomponenten anderer Datenelemente verglichen, um eine Varianz zwischen den einzelnen Datenelementen zu bestimmen.
Die Planungsschaltung bestimmt, ob der Vertrauenswert für die Geschwindigkeitsprofilschätzschaltung einen vorbestimmten Vertrauenswertschwellenwert erreicht (Entscheidungsraute 1506) . Wie oben mit Bezug auf 13 erörtert, kann der Vertrauenswert empirisch bestimmt werden.
Gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die vorbestimmte Schwelle erfüllt, sendet die Planungsschaltung der Steuerschaltung die vorgeschlagene Bewegungsbahn, und die Steuerschaltung wiederum betreibt das Fahrzeug entsprechend der vorgeschlagenen Bewegungsbahn (Schritt 1508).
Gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert den vorbestimmten Schwellenwert nicht erreicht, erhält die Planungsschaltung in einer Ausführungsform eine neue vorgeschlagene Bewegungsbahn unter Verwendung einer Heuristik (Schritt 1510). Die Heuristik kann wie oben erwähnt z. B. eine pessimistische oder optimistische Heuristik sein. Nach Durchführen von Schritt 1510 sendet die Planungsschaltung der Steuerschaltung die neue vorgeschlagene Bewegungsbahn, und die Steuerschaltung betreibt das Fahrzeug gemäß der neuen vorgeschlagenen Bewegungsbahn (Schritt 1508).
Gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert den vorbestimmten Schwellenwert nicht erreicht, erhält die Planungsschaltung in einer Ausführungsform eine neue vorgeschlagene Bewegungsbahn (Schritt 1512). Die Planungsschaltung kann Schritt 1504 wiederholen, um ein geschätztes Geschwindigkeitsprofil und einen Vertrauenswert für die neue vorgeschlagene Bewegungsbahn zu erhalten (Schritt 1504).
In der vorgenannten Beschreibung wurden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf zahlreiche spezifische Details beschrieben, die von Umsetzung zu Umsetzung verschieden sein können. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind dementsprechend in einem veranschaulichenden statt einem einschränkenden Sinn zu sehen. Der einzige und ausschließliche Indikator für den Umfang der Erfindung und das, was durch die Anmelder als Umfang der Ausführungsformen beabsichtigt ist, ist der wörtliche und äquivalente Umfang der Menge der Ansprüche, die aus dieser Anmeldung in der spezifischen Form hervorgehen, in der diese Ansprüche ausgestellt sind, einschließlich etwaiger späterer Korrekturen. Alle hier ausdrücklich dargelegten Definitionen für Begriffe, die in diesen Ansprüchen enthalten sind, regeln die Bedeutung der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe. Darüber hinaus kann bei Verwendung des Begriffs „ferner umfassend“ in der vorstehenden Beschreibung oder in den folgenden Ansprüchen das auf diese Formulierung Folgende ein zusätzlicher Schritt oder eine zusätzliche Einrichtung oder ein Unterschritt bzw. eine Untereinrichtung eines bereits erwähnten Schritts oder einer bereits erwähnten Einrichtung sein.
Ausführungsformen
Obwohl die vorliegende Erfindung in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die vorliegende Erfindung (alternativ) auch gemäß den folgenden Ausführungsformen definiert werden kann:

1. Computerimplementiertes Verfahren, umfassend:
- Erhalten, durch eine Planungsschaltung auf einem Fahrzeug, einer vorgeschlagenen Bewegungsbahn für das Fahrzeug als Reaktion auf ein Fahrszenario;
- Erhalten, durch die Planungsschaltung, eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils und eines Vertrauenswertes, wobei der Vertrauenswert eine Ähnlichkeit des geschätzten Geschwindigkeitsprofils mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch eine Steuerschaltung für die vorgeschlagene Bewegungsbahn erzeugt werden würde;
- Bestimmen, ob der Vertrauenswert eine Vertrauensschwelle erfüllt; und gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle überschreitet, Betreiben des Fahrzeugs durch eine Steuerschaltung auf dem Fahrzeug entlang der vorgeschlagenen Bewegungsbahn.
2. Verfahren nach Ausführungsform 1, ferner umfassend:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle nicht erreicht:
  - Erhalten einer zweiten Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsprofilheuristik und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der zweiten Bewegungsbahn.
3. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-2, ferner umfassend:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle nicht erreicht:
  - Erhalten einer zweiten vorgeschlagenen Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der zweiten vorgeschlagenen Bewegungsbahn.
4. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-3, wobei die vorbestimmte Geschwindigkeitsprofilheuristik eine optimistische Heuristik ist.
5. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-4, wobei die vorbestimmte Geschwindigkeitsprofilheuristik eine pessimistische Geschwindigkeitsprofilheuristik ist.
6. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-5, wobei das Erhalten eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils und eines Vertrauenswertes durch die Planungsschaltung umfasst:
- Empfangen einer Abfrage des geschätzten Geschwindigkeitsprofils durch die Steuerschaltung, die Daten umfasst, die das Fahrszenario und die vorgeschlagene Bewegungsbahn definieren;
- Erzeugen des geschätzten Geschwindigkeitsprofils durch die Steuerschaltung unter Verwendung der vorgeschlagenen Bewegungsbahn und der das Fahrszenario definierenden Daten; und
- Erzeugen des Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung.
7. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-6, wobei durch die Steuerschaltung das geschätzte Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der vorgeschlagenen Bewegungsbahn und der das Fahrszenario definierenden Daten erzeugt wird, umfassend:
- Erzeugen des geschätzten Geschwindigkeitsprofils unter Verwendung eines trainierten Modells, wobei das trainierte Modell eine Vielzahl von Zuordnungen zwischen einer Vielzahl von Bewegungsbahnen und einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen darstellt und wobei jedes Geschwindigkeitsprofil in der Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen durch die Steuerschaltung aus einer entsprechenden Bewegungsbahn in der Vielzahl von Bewegungsbahnen erzeugt wird.
8. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-7, wobei:
- das trainierte Modell an einer zweiten Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen trainiert wird, die durch eine Steuerschaltung erzeugt werden, die dazu ausgelegt ist, Daten aus einer ersten Wahrnehmungspipeline zu empfangen;
- wobei das Empfangen der vorgeschlagenen Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung das Empfangen der vorgeschlagenen Bewegungsbahn unter Verwendung der Daten in der ersten Wahrnehmungspipeline umfasst.
9. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-8, wobei die Steuerschaltung ferner dazu ausgelegt ist, Daten aus einer zweiten Wahrnehmungspipeline zu empfangen, die für die erste Wahrnehmungspipeline nicht verfügbar sind.
10. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1-9, wobei das Erzeugen des Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung umfasst:
- Erhalten einer Menge von Hauptkomponenten aus einer Hauptkomponentenanalyse einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen; und
- Erzeugen des Vertrauenswertes als Varianz zwischen der Menge der Hauptkomponenten und dem geschätzten Geschwindigkeitsprofil.
11. System, umfassend:
- eine Steuerschaltung, ausgelegt zum:
  - Erhalten einer Bewegungsbahn,
  - Betreiben eines Fahrzeugs entlang der Bewegungsbahn, und
  - Erzeugen eines Geschwindigkeitsprofils, das eine Geschwindigkeit darstellt, die das Fahrzeug haben wird, wenn die Steuerschaltung das Fahrzeug entlang der Bewegungsbahn betreibt; und
    - eine Planungsschaltung, ausgelegt zum:
  - Erhalten einer vorgeschlagenen Bewegungsbahn für das Fahrzeug als Reaktion auf ein Fahrszenario,
  - Erhalten eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils und eines Vertrauenswertes, und wobei der Vertrauenswert eine Ähnlichkeit des geschätzten Geschwindigkeitsprofils mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch die Steuerschaltung für die vorgeschlagene Bewegungsbahn erzeugt werden würde;
  - Bestimmen, ob der Vertrauenswert eine Vertrauensschwelle erfüllt; und wobei die Steuerschaltung ferner dazu ausgelegt ist, gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle erfüllt, zum Betreiben des Fahrzeugs entlang der Bewegungsbahn.
12. System nach Ausführungsform 11, wobei die Planungsschaltung ferner dazu ausgelegt ist: gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle nicht erreicht:
- Erhalten, durch die Planungsschaltung, einer zweiten Bewegungsbahn basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsprofilheuristik, und
- Betreiben des Fahrzeugs entlang der zweiten Bewegungsbahn.
13. System nach einer der Ausführungsformen 11-12, wobei die vorbestimmte Geschwindigkeitsprofilheuristik eine optimistische Heuristik ist.
14. System nach einer der Ausführungsformen 11-13, wobei die vorbestimmte Geschwindigkeitsprofilheuristik eine pessimistische Geschwindigkeitsprofilheuristik ist.
15. System nach einer der Ausführungsformen 11-14, wobei die Steuerschaltung ferner ausgelegt ist zum:
- Empfangen einer ersten Abfrage nach einem geschätzten Geschwindigkeitsprofil, wobei die erste Abfrage Daten umfasst, die ein erstes Fahrszenario und eine erste Bewegungsbahn definieren, und
- Erzeugen eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils unter Verwendung der Daten, die das erste Fahrszenario definieren; und wobei das Erhalten eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils und eines Vertrauenswertes durch die Planungsschaltung umfasst:
- Empfangen einer Abfrage nach dem geschätzten Geschwindigkeitsprofil durch die Steuerschaltung, die Daten umfasst, die das Fahrszenario und die vorgeschlagene Bewegungsbahn definieren,
- Erzeugen des geschätzten Geschwindigkeitsprofils durch die Steuerschaltung unter Verwendung der vorgeschlagenen Bewegungsbahn und der Daten, die das Fahrszenario definieren, und
- Erzeugen des Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung.
16. System nach einer der Ausführungsformen 11-15, wobei das Erzeugen des geschätzten Geschwindigkeitsprofils durch die Steuerschaltung unter Verwendung der vorgeschlagenen Bewegungsbahn und der Daten, die das Fahrszenario definieren, umfasst:
- Erzeugen des geschätzten Geschwindigkeitsprofils unter Verwendung eines trainierten Modells, wobei das trainierte Modell eine Vielzahl von Zuordnungen zwischen einer Vielzahl von Bewegungsbahnen und einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen definiert, wobei jedes Geschwindigkeitsprofil in der Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen durch die Steuerschaltung aus einer entsprechenden Bewegungsbahn in der Vielzahl von Bewegungsbahnen erzeugt wurde.
17. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 11-16, wobei das Erzeugen des Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung umfasst:
- Erhalten einer Menge von Hauptkomponenten aus einer Hauptkomponentenanalyse einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen; und
- Erzeugen des Vertrauenswertes als Varianz zwischen der Menge der Hauptkomponenten und dem geschätzten Geschwindigkeitsprofil.
18. System nach einer der Ausführungsformen 11-17, wobei:
- das trainierte Modell an Trainingsdaten trainiert wird, die Daten umfassen, die eine zweite Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen definieren, die durch eine Steuerschaltung erzeugt werden, die dazu ausgelegt ist, Daten aus einer ersten Wahrnehmungspipeline zu empfangen; und
- wobei das Erhalten der vorgeschlagenen Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung das Erhalten der vorgeschlagenen Bewegungsbahn unter Verwendung der Daten in der ersten Wahrnehmungspipeline umfasst.
19. System nach einer der Ausführungsformen 11-18, wobei die Vorgänge ferner umfassen:
- Erhalten von Daten aus einer zweiten Wahrnehmungspipeline, die der ersten Wahrnehmungspipeline nicht zur Verfügung stehen, durch die Steuerschaltung.
20. Nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium mit einem oder mehreren Programmen zur Ausführung durch einen oder mehrere Prozessoren einer ersten Vorrichtung, wobei das eine oder die mehreren Programme Anweisungen enthalten, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Prozessoren die erste Vorrichtung veranlassen, Vorgänge durchzuführen, die umfassen:
- Erhalten, durch eine Planungsschaltung auf einem Fahrzeug, einer vorgeschlagenen Bewegungsbahn für das Fahrzeug als Reaktion auf ein Fahrszenario,
- Erhalten, durch die Planungsschaltung, eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils und eines Vertrauenswertes, wobei der Vertrauenswert ein Maß für die Ähnlichkeit des geschätzten Geschwindigkeitsprofils mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch eine Steuerschaltung für die vorgeschlagene Bewegungsbahn erzeugt werden würde;
- Bestimmen, ob der Vertrauenswert eine Vertrauensschwelle erfüllt, und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle überschreitet, Betreiben des Fahrzeugs durch eine Steuerschaltung auf dem Fahrzeug entlang der vorgeschlagenen Bewegungsbahn.
21. Computerimplementiertes Verfahren, umfassend:
- Erzeugen einer ersten Bewegungsbahn für ein Fahrzeug durch eine Planungsschaltung auf einem Fahrzeug als Reaktion auf ein erstes Fahrszenario, wobei das erste Fahrszenario durch Daten dargestellt wird, die Bedingungen des Fahrzeugs und einer Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs definieren, während das Fahrzeug in Betrieb ist;
- Erhalten einer ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung für die erste Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung, wobei die erste Geschwindigkeitsprofilschätzung einen Vertrauenswert aufweist, der eine vorbestimmte Vertrauensschwelle erfüllt,
- Speichern einer Verknüpfung zwischen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung und dem ersten Fahrszenario durch die Planungsschaltung;
- Betreiben des Fahrzeugs durch eine Steuerschaltung in einem zweiten Fahrszenario;
- Bestimmen, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist;
- gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
  - Erzeugen einer zweiten Bewegungsbahn für das Fahrzeug durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario,
  - Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung, die mit dem ersten Fahrszenario verknüpft ist, durch die Planungsschaltung, und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der zweiten Bewegungsbahn.
22. System, umfassend:
- einen oder mehrere Computer und ein oder mehrere Speichervorrichtungen, auf denen Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Computer dazu betriebsfähig sind, den einen oder die mehreren Computer zum Durchführen von folgenden Vorgängen zu veranlassen:
  - Erzeugen einer ersten Bewegungsbahn für ein Fahrzeug durch eine Planungsschaltung als Reaktion auf ein erstes Fahrszenario, wobei das erste Fahrszenario durch Daten dargestellt wird, die Bedingungen des Fahrzeugs und einer Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs definieren, während das Fahrzeug in Betrieb ist;
  - Erhalten einer ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung für die erste Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung, wobei die erste Geschwindigkeitsprofilschätzung einen Vertrauenswert aufweist, der eine Vertrauensschwelle erfüllt,
  - Speichern einer Verknüpfung zwischen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung und dem ersten Fahrszenario durch die Planungsschaltung;
  - Betreiben des Fahrzeugs durch eine Steuerschaltung in einem zweiten Fahrszenario;
  - Bestimmen, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer vorbestimmten Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist;
  - gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer vorbestimmten Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
    - Erzeugen einer zweiten Bewegungsbahn für das Fahrzeug durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario,
    - Erhalten des ersten Geschwindigkeitsprofils, das mit dem ersten Fahrszenario verknüpft ist, durch die Planungsschaltung, und
    - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der zweiten Bewegungsbahn.
23. Computerimplementiertes Verfahren, umfassend:
- Erzeugen einer ersten Bewegungsbahn für ein Fahrzeug durch eine Planungsschaltung auf einem Fahrzeug als Reaktion auf ein erstes Fahrszenario, wobei das erste Fahrszenario durch Daten dargestellt wird, die Bedingungen des Fahrzeugs und einer Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs definieren, während das Fahrzeug in Betrieb ist;
- Erhalten einer ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung für die erste Bewegungsbahn und eines ersten Vertrauenswertes für die erste Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Planungsschaltung, wobei der erste Vertrauenswert eine Ähnlichkeit der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch eine Steuerschaltung für die erste Bewegungsbahn erzeugt werden würde, und wobei der erste Vertrauenswert einen vorbestimmten Vertrauensschwellenwert erfüllt,
- Speichern einer Verknüpfung zwischen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung und dem ersten Fahrszenario durch die Planungsschaltung;
- Betreiben des Fahrzeugs durch eine Steuerschaltung in einem zweiten Fahrszenario;
- Bestimmen, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist; und
- gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
  - Erzeugen einer zweiten Bewegungsbahn für das Fahrzeug durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario,
  - Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung, die mit dem ersten Fahrszenario verknüpft ist, durch die Planungsschaltung, und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der zweiten Bewegungsbahn.
24. Verfahren nach Ausführungsform 23, ferner umfassend:
- gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario nicht innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
  - Erzeugen einer dritten Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsprofilheuristik, und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der dritten Bewegungsbahn.
25. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 23-24, ferner umfassend:
- gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario nicht innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
  - Erzeugen einer dritten Bewegungsbahn für das Fahrzeug durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario;
  - Erhalten einer dritten Geschwindigkeitsprofilschätzung und eines dritten Vertrauenswertes für die dritte Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Planungsschaltung;
  - Bestimmen, ob der dritte Vertrauenswert die vorbestimmte Vertrauensschwelle erfüllt; und
  - gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die vorbestimmte Vertrauensschwelle erfüllt, Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der dritten Bewegungsbahn.
26. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 23-25, ferner umfassend:
- gemäß dem Bestimmen, dass der dritte Vertrauenswert die vorbestimmte Vertrauensschwelle nicht erreicht:
  - Erzeugen einer vierten Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsprofilheuristik, und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der vierten Bewegungsbahn.
27. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 23-26, wobei das Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung für die erste Bewegungsbahn und des ersten Vertrauenswertes für die erste Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Planungsschaltung umfasst:
- Erhalten einer Menge von Hauptkomponenten aus einer Hauptkomponentenanalyse einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen; und
- Erzeugen des ersten Vertrauenswertes als Varianz zwischen der Menge der Hauptkomponenten und der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung.
28. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 23-27, wobei das Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung und des ersten Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung umfasst:
- Empfangen einer Abfrage nach der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Steuerschaltung, die Daten umfasst, die das erste Fahrszenario und die erste Bewegungsbahn definieren;
- Erzeugen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Steuerschaltung unter Verwendung der ersten Bewegungsbahn und der Daten, die das erste Fahrszenario definieren; und
- Erzeugen des ersten Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung.
29. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 23-28, wobei das Erzeugen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Steuerschaltung unter Verwendung der ersten Bewegungsbahn und der Daten, die das erste Fahrszenario definieren, umfasst:
- Erzeugen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung unter Verwendung eines trainierten Modells, wobei das trainierte Modell eine Vielzahl von Zuordnungen zwischen einer Vielzahl von Bewegungsbahnen und einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen darstellt, und wobei jedes Geschwindigkeitsprofil in der Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen durch die Steuerschaltung aus einer jeweiligen Bewegungsbahn in der Vielzahl von Bewegungsbahnen erzeugt wird.
30. System, umfassend:
- einen oder mehrere Computer und ein oder mehrere Speichervorrichtungen, auf denen Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Computer dazu betriebsfähig sind, den einen oder die mehreren Computer zum Durchführen von folgenden Vorgängen zu veranlassen:
  - Erzeugen einer ersten Bewegungsbahn für ein Fahrzeug durch eine Planungsschaltung auf einem Fahrzeug als Reaktion auf ein erstes Fahrszenario, wobei das erste Fahrszenario durch Daten dargestellt wird, die Bedingungen des Fahrzeugs und einer Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs definieren, während das Fahrzeug in Betrieb ist;
  - Erhalten einer ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung für die erste Bewegungsbahn und eines ersten Vertrauenswertes für die erste Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Planungsschaltung, wobei der erste Vertrauenswert eine Ähnlichkeit der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch eine Steuerschaltung für die erste Bewegungsbahn erzeugt werden würde, und wobei der erste Vertrauenswert einen vorbestimmten Vertrauensschwellenwert erfüllt,
  - Speichern einer Verknüpfung zwischen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung und dem ersten Fahrszenario durch die Planungsschaltung;
  - Betreiben des Fahrzeugs durch eine Steuerschaltung in einem zweiten Fahrszenario;
  - Bestimmen, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist; und
  - gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
    - Erzeugen einer zweiten Bewegungsbahn für das Fahrzeug durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario,
    - Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung, die mit dem ersten Fahrszenario verknüpft ist, durch die Planungsschaltung, und
    - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der zweiten Bewegungsbahn.
31. System nach Ausführungsform 30, wobei die Vorgänge ferner umfassen:
- gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario nicht innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
  - Erzeugen einer dritten Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsprofilheuristik, und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der dritten Bewegungsbahn.
32. System nach einer der Ausführungsformen 30-31, wobei die Vorgänge ferner umfassen:
- gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario nicht innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
  - Erzeugen einer dritten Bewegungsbahn für das Fahrzeug durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario;
  - Erhalten einer dritten Geschwindigkeitsprofilschätzung und eines dritten Vertrauenswertes für die dritte Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Planungs schaltung;
  - Bestimmen, ob der dritte Vertrauenswert die vorbestimmte Vertrauensschwelle erfüllt; und
  - gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die vorbestimmte Vertrauensschwelle erfüllt, Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der dritten Bewegungsbahn.
33. System nach einer der Ausführungsformen 30-32, wobei die Vorgänge ferner umfassen:
- gemäß dem Bestimmen, dass der dritte Vertrauenswert die vorbestimmte Vertrauensschwelle nicht erreicht:
  - Erzeugen einer vierten Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsprofilheuristik, und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der vierten Bewegungsbahn.
34. System nach einer der Ausführungsformen 30-33, wobei das Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung für die erste Bewegungsbahn und des ersten Vertrauenswertes für die erste Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Planungsschaltung umfasst:
- Erhalten einer Menge von Hauptkomponenten aus einer Hauptkomponentenanalyse einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen; und
- Erzeugen des ersten Vertrauenswertes als Varianz zwischen der Menge der Hauptkomponenten und der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung.
35. System nach einer der Ausführungsformen 30-34, wobei das Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung und des ersten Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung umfasst:
- Empfangen einer Abfrage nach der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Steuerschaltung, die Daten umfasst, die das erste Fahrszenario und die erste Bewegungsbahn definieren;
- Erzeugen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Steuerschaltung unter Verwendung der ersten Bewegungsbahn und der Daten, die das erste Fahrszenario definieren; und
- Erzeugen des ersten Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung.
36. System nach einer der Ausführungsformen 30-35, wobei das Erzeugen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Steuerschaltung unter Verwendung der ersten Bewegungsbahn und der Daten, die das erste Fahrszenario definieren, umfasst:
- Erzeugen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung unter Verwendung eines trainierten Modells, wobei das trainierte Modell eine Vielzahl von Zuordnungen zwischen einer Vielzahl von Bewegungsbahnen und einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen darstellt, und wobei jedes Geschwindigkeitsprofil in der Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen durch die Steuerschaltung aus einer jeweiligen Bewegungsbahn in der Vielzahl von Bewegungsbahnen erzeugt wird.
37. Ein oder mehrere computerlesbare Speichermedien, die mit Anweisungen codiert sind, die beim Ausführen durch einen oder mehrere Computer den einen oder die mehreren Computer veranlassen, Vorgänge durchzuführen, die Folgendes umfassen:
- Erzeugen einer ersten Bewegungsbahn für ein Fahrzeug durch eine Planungsschaltung auf einem Fahrzeug als Reaktion auf ein erstes Fahrszenario, wobei das erste Fahrszenario durch Daten dargestellt wird, die Bedingungen des Fahrzeugs und einer Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs definieren, während das Fahrzeug in Betrieb ist;
- Erhalten einer ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung für die erste Bewegungsbahn und eines ersten Vertrauenswertes für die erste Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Planungsschaltung, wobei der erste Vertrauenswert eine Ähnlichkeit der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch eine Steuerschaltung für die erste Bewegungsbahn erzeugt werden würde, und wobei der erste Vertrauenswert einen vorbestimmten Vertrauensschwellenwert erfüllt,
- Speichern einer Verknüpfung zwischen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung und dem ersten Fahrszenario durch die Planungsschaltung;
- Betreiben des Fahrzeugs durch eine Steuerschaltung in einem zweiten Fahrszenario;
- Bestimmen, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist; und
- gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
  - Erzeugen einer zweiten Bewegungsbahn für das Fahrzeug durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario,
  - Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung, die mit dem ersten Fahrszenario verknüpft ist, durch die Planungsschaltung, und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der zweiten Bewegungsbahn.
38. Computerlesbare Speichermedien nach Ausführungsform 37, wobei die Vorgänge ferner umfassen:
- gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario nicht innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
  - Erzeugen einer dritten Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsprofilheuristik, und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der dritten Bewegungsbahn.
39. Computerlesbare Speichermedien nach einer der Ausführungsformen 37-38, wobei die Vorgänge ferner umfassen:
- gemäß einer Bestimmung, dass das zweite Fahrszenario dem ersten Fahrszenario nicht innerhalb einer Ähnlichkeitsschwelle ähnlich ist:
  - Erzeugen einer dritten Bewegungsbahn für das Fahrzeug durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario;
  - Erhalten einer dritten Geschwindigkeitsprofilschätzung und eines dritten Vertrauenswertes für die dritte Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Planungsschaltung;
  - Bestimmen, ob der dritte Vertrauenswert die vorbestimmte Vertrauensschwelle erfüllt; und
  - gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die vorbestimmte Vertrauensschwelle erfüllt, Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der dritten Bewegungsbahn.
40. Computerlesbare Speichermedien nach einer der Ausführungsformen 37-39, wobei die Vorgänge ferner umfassen:
- gemäß dem Bestimmen, dass der dritte Vertrauenswert die vorbestimmte Vertrauensschwelle nicht erreicht:
  - Erzeugen einer vierten Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung als Reaktion auf das zweite Fahrszenario basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsprofilheuristik, und
  - Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der vierten Bewegungsbahn.
41. Computerlesbare Speichermedien nach einer der Ausführungsformen 37-40, wobei das Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung für die erste Bewegungsbahn und des ersten Vertrauenswertes für die erste Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Planungsschaltung umfasst:
- Erhalten einer Menge von Hauptkomponenten aus einer Hauptkomponentenanalyse einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen; und
- Erzeugen des ersten Vertrauenswertes als Varianz zwischen der Menge der Hauptkomponenten und der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung.
42. Computerlesbare Speichermedien nach einer der Ausführungsformen 37-41, wobei das Erhalten der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung und des ersten Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung umfasst:
- Empfangen einer Abfrage nach der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Steuerschaltung, die Daten umfasst, die das erste Fahrszenario und die erste Bewegungsbahn definieren;
- Erzeugen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Steuerschaltung unter Verwendung der ersten Bewegungsbahn und der Daten, die das erste Fahrszenario definieren; und
- Erzeugen des ersten Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung.
43. Computerlesbare Speichermedien nach einer der Ausführungsformen 37-42, wobei das Erzeugen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung durch die Steuerschaltung unter Verwendung der ersten Bewegungsbahn und der Daten, die das erste Fahrszenario definieren, umfasst:
- Erzeugen der ersten Geschwindigkeitsprofilschätzung unter Verwendung eines trainierten Modells, wobei das trainierte Modell eine Vielzahl von Zuordnungen zwischen einer Vielzahl von Bewegungsbahnen und einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen darstellt, und wobei jedes Geschwindigkeitsprofil in der Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen durch die Steuerschaltung aus einer jeweiligen Bewegungsbahn in der Vielzahl von Bewegungsbahnen erzeugt wird.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62837902 [0131]

Claims

Computerimplementiertes Verfahren, umfassend: Erhalten, durch eine Planungsschaltung auf einem Fahrzeug, einer vorgeschlagenen Bewegungsbahn für das Fahrzeug als Reaktion auf ein Fahrszenario; Erhalten, durch die Planungsschaltung, eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils und eines Vertrauenswertes, wobei der Vertrauenswert eine Ähnlichkeit des geschätzten Geschwindigkeitsprofils mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch eine Steuerschaltung für die vorgeschlagene Bewegungsbahn erzeugt werden würde; Bestimmen, ob der Vertrauenswert eine Vertrauensschwelle erfüllt; und gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle überschreitet, Betreiben des Fahrzeugs durch eine Steuerschaltung auf dem Fahrzeug entlang der vorgeschlagenen Bewegungsbahn.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle nicht erreicht: Erhalten, durch die Planungsschaltung, einer zweiten Bewegungsbahn basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsprofilheuristik, und Betreiben des Fahrzeugs durch die Steuerschaltung entlang der zweiten Bewegungsbahn.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Geschwindigkeitsprofilheuristik eine optimistische Heuristik ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Geschwindigkeitsprofilheuristik eine pessimistische Geschwindigkeitsprofilheuristik ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Erhalten eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils und eines Vertrauenswertes durch die Planungsschaltung umfasst: Empfangen einer Abfrage nach dem geschätzten Geschwindigkeitsprofil durch die Steuerschaltung, die Daten umfasst, die das Fahrszenario und die vorgeschlagene Bewegungsbahn definieren; Erzeugen des geschätzten Geschwindigkeitsprofils durch die Steuerschaltung unter Verwendung der vorgeschlagenen Bewegungsbahn und der Daten, die das Fahrszenario definieren; und Erzeugen des Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Erzeugen des geschätzten Geschwindigkeitsprofils durch die Steuerschaltung unter Verwendung der vorgeschlagenen Bewegungsbahn und der Daten, die das Fahrszenario definieren, umfasst: Erzeugen des geschätzten Geschwindigkeitsprofils unter Verwendung eines trainierten Modells, wobei das trainierte Modell eine Vielzahl von Zuordnungen zwischen einer Vielzahl von Bewegungsbahnen und einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen darstellt, und wobei jedes Geschwindigkeitsprofil in der Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen durch die Steuerschaltung aus einer entsprechenden Bewegungsbahn in der Vielzahl von Bewegungsbahnen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei: das trainierte Modell an einer zweiten Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen trainiert wird, die durch eine Steuerschaltung erzeugt werden, die dazu ausgelegt ist, Daten aus einer ersten Wahrnehmungspipeline zu empfangen; wobei das Empfangen der vorgeschlagenen Bewegungsbahn durch die Planungsschaltung das Empfangen der vorgeschlagenen Bewegungsbahn unter Verwendung der Daten in der ersten Wahrnehmungspipeline umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Steuerschaltung ferner dazu ausgelegt ist, Daten aus einer zweiten Wahrnehmungspipeline zu empfangen, die für die erste Wahrnehmungspipeline nicht verfügbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei das Erzeugen des Vertrauenswertes durch die Steuerschaltung umfasst: Erhalten einer Menge von Hauptkomponenten aus einer Hauptkomponentenanalyse einer Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen; und Erzeugen des Vertrauenswertes als Varianz zwischen der Menge der Hauptkomponenten und dem geschätzten Geschwindigkeitsprofil.
System, umfassend: eine Steuerschaltung, ausgelegt zum: Erhalten einer Bewegungsbahn, Betreiben eines Fahrzeugs entlang der Bewegungsbahn, und Erzeugen eines Geschwindigkeitsprofils, das eine Geschwindigkeit darstellt, die das Fahrzeug haben wird, wenn die Steuerschaltung das Fahrzeug entlang der Bewegungsbahn betreibt; und eine Planungsschaltung, ausgelegt zum: Erhalten einer vorgeschlagenen Bewegungsbahn für das Fahrzeug als Reaktion auf ein Fahrszenario, Erhalten eines geschätzten Geschwindigkeitsprofils und eines Vertrauenswertes, und wobei der Vertrauenswert eine Ähnlichkeit des geschätzten Geschwindigkeitsprofils mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsprofil darstellt, das durch die Steuerschaltung für die vorgeschlagene Bewegungsbahn erzeugt werden würde; Bestimmen, ob der Vertrauenswert eine Vertrauensschwelle erfüllt; und wobei die Steuerschaltung ferner dazu ausgelegt ist, gemäß einer Bestimmung, dass der Vertrauenswert die Vertrauensschwelle erfüllt, zum Betreiben des Fahrzeugs entlang der Bewegungsbahn.
System nach Anspruch 10, wobei die Planungsschaltung und die Steuerschaltung ferner dazu ausgelegt sind, das Verfahren nach einem der Ansprüche 2-9 durchzuführen.
Computerlesbares Speichermedium, umfassend ein oder mehrere Programme zur Ausführung durch einen oder mehrere Prozessoren einer ersten Vorrichtung, wobei das eine oder die mehreren Programme Anweisungen enthalten, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Prozessoren die erste Vorrichtung veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9 durchzuführen.