DE102021105001A1

DE102021105001A1 - Steuerungsarchitekturen für autonome fahrzeuge

Info

Publication number: DE102021105001A1
Application number: DE102021105001.4A
Authority: DE
Inventors: Juraj Kabzan; Hans Andersen; Lixun Lin; Ning Wu; Yiming Zhao; Xiyuan Liu; Qian Wang; Zachary Batts; Jesse Adam Miller; Boaz Cornelis Floor; Marc Dominik Heim
Original assignee: Motional AD LLC
Current assignee: Motional AD LLC
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2021-09-09
Also published as: GB2612910A; GB2597346B; US11794775B2; CN113359696A; KR20210112249A; US20230406348A1; GB202216101D0; US20210276588A1; GB2612910B; GB202102934D0; GB2597346A; GB2597346A8; KR20230151960A; KR102594120B1

Abstract

Der in dieser Spezifikation beschriebene Gegenstand richtet sich allgemein auf Steuerungsarchitekturen für ein autonomes Fahrzeug. In einem Beispiel werden eine Referenzbewegungsbahn, ein Satz von seitlichen Randbedingungen und ein Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung empfangen. Die Steuerschaltung bestimmt einen Satz von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen und einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen. Das Fahrzeug wird unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen navigiert.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der am 3. März 2020 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/984.702 mit dem Titel „CONTROL ARCHITECTURES FOR AUTONOMOUS VEHICLES“, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
GEGENSTAND DER ERFINDUNG
Diese Beschreibung betrifft Steuerungsarchitekturen für autonome Fahrzeuge.
STAND DER TECHNIK
Autonome Fahrzeuge können dazu verwendet werden, Personen und/oder Fracht (z. B. Pakete, Objekte oder andere Gegenstände) von einem Ort zu einem anderen zu transportieren. Beispielsweise kann ein autonomes Fahrzeug zum Ort einer Person navigieren, darauf warten, dass die Person in das autonome Fahrzeug einsteigt, und zu einem bestimmten Zielort (z. B. einem durch die Person ausgewählten Ort) navigieren. Um in der Umgebung zu navigieren, sind diese autonomen Fahrzeuge mit verschiedenen Arten von Sensoren ausgestattet, um Objekte in der Umgebung des autonomen Fahrzeugs zu erkennen.
KURZFASSUNG
Der in dieser Spezifikation beschriebene Gegenstand richtet sich auf Systeme und Techniken zum Steuern eines autonomen Fahrzeugs. Im Allgemeinen sind die Systeme dazu ausgelegt, eine oder mehrere Randbedingungen für die Geschwindigkeit und/oder Position des Fahrzeugs zu empfangen, Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle basierend auf den Randbedingungen zu bestimmen und das Fahrzeug unter Verwendung der Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu navigieren.
Insbesondere beinhaltet eine Beispieltechnik: während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus betrieben wird: Empfangen einer Referenzbewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung; Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig von dem Satz von Lenkbefehlen bestimmt wird; und Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung.
Eine weitere Beispieltechnik beinhaltet: während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet: Empfangen einer Referenzbewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung; Bestimmen eines vorhergesagten Weges für das Fahrzeug und eines Geschwindigkeitsprofils für den vorhergesagten Weg unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei der vorhergesagte Weg und das Geschwindigkeitsprofil auf der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen basieren; Bestimmen eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des mit dem Referenzpunkt verknüpften vorhergesagten Weges und eines Geschwindigkeitsbefehls mindestens basierend auf dem vorhergesagten Weg und dem Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines Lenkbefehls mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Lenkbefehl und dem Geschwindigkeitsbefehl unter Verwendung der Steuerschaltung.
Eine weitere Beispieltechnik beinhaltet: während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet: Empfangen einer Referenz, eines Satzes von seitlichen Beschränkungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbeschränkungen unter Verwendung einer Steuerschaltung; Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Beschränkungen und dem Satz von Geschwindigkeitsbeschränkungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung.
Eine weitere Beispieltechnik beinhaltet: Bestimmen eines Steuerungsszenarios unter Verwendung einer Steuerschaltung; gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen ersten Satz von Bedingungen erfüllt: Auswählen einer ersten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines ersten Satzes von Lenkbefehlen und eines ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem ersten Satz von Lenkbefehlen und dem ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen zweiten Satz von Bedingungen erfüllt: Auswählen einer zweiten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die zweite Gruppe von Steuerkomponenten von der ersten Gruppe von Steuerkomponenten verschieden ist; Bestimmen eines zweiten Satzes von Lenkbefehlen und eines zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem zweiten Satz von Lenkbefehlen und dem zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung; und gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen dritten Satz von Bedingungen erfüllt: Auswählen einer dritten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die dritte Gruppe von Steuerkomponenten Komponenten aus der ersten Gruppe von Steuerkomponenten und Komponenten aus der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten enthält; Bestimmen eines dritten Satzes von Lenkbefehlen und eines dritten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem dritten Satz von Lenkbefehlen und dem dritten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung.
Eine weitere Beispieltechnik beinhaltet: während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet: Empfangen eines Satzes von Regeln unter Verwendung einer Steuerschaltung, wobei der Satz von Regeln einen ersten Teilsatz von Regeln enthält; Empfangen von klassifizierten Objektdaten unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen einer Referenzbewegungsbahn mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Regeln und den klassifizierten Objektdaten unter Verwendung der Steuerschaltung; Auswählen des ersten Teilsatzes von Regeln aus dem Satz von Regeln unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn, den klassifizierten Objektdaten und dem ausgewählten ersten Teilsatz von Regeln unter Verwendung der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung.
Eine weitere Beispieltechnik beinhaltet: während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet: Empfangen von Zustandsinformationen, die einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs entsprechen, unter Verwendung einer Steuerschaltung; Vorhersagen eines zukünftigen Zustands des Fahrzeugs basierend auf einem Bewegungsmodell unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei das Bewegungsmodell ein dynamisches Modell und ein kinematisches Modell enthält; Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und des vorhergesagten zukünftigen Zustands des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung.
Diese und andere Aspekte, Merkmale und Implementierungen können als Verfahren, Vorrichtungen, Systeme, Komponenten, Programmprodukte, Einrichtungen oder Schritte zum Durchführen einer Funktion und auf andere Weise ausgedrückt werden.
Diese und andere Aspekte, Merkmale und Implementierungen werden aus den folgenden Beschreibungen einschließlich der Ansprüche ersichtlich.
Figurenliste

1 zeigt ein Beispiel für ein autonomes Fahrzeug mit autonomer Fähigkeit.
2 veranschaulicht ein Beispiel für eine „Cloud“-Rechenumgebung.
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 Wegplanung verwendet wird.
11 zeigt ein Blockdiagramm der Eingaben und Ausgaben eines Steuermoduls.
12 zeigt ein Blockdiagramm der Eingaben, Ausgaben und Komponenten einer Steuervorrichtung.
13A-13E veranschaulichen Beispiele für ein autonomes Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn in einer Umgebung navigiert.
14A-14G veranschaulichen Beispiele für Steuerungsarchitekturen.
15 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen.
16 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen.
17 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen.
18 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen.
19 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen.
20 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung werden zwecks Erklärung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Es wird jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auch 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 spezifische 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 einigen Ausführungsformen 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 werden einige Verbindungen, Zusammenhänge oder Verknüpfungen zwischen Elementen in den Zeichnungen nicht dargestellt, um die Offenbarung nicht zu verschleiern. Zur leichteren Veranschaulichung wird außerdem ein einzelnes Verbindungselement verwendet, um mehrere Verbindungen, Zusammenhänge 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 Signalwege (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. Hardwareüberblick
3. Architektur autonomer Fahrzeuge
4. Eingaben autonomer Fahrzeuge
5. Planung autonomer Fahrzeuge
6. Steuerung autonomer Fahrzeuge
7. Rechensystem zur Erkennung von Objekten unter Verwendung von Säulen
8. Beispiel für Punktwolken und Säulen
9. Beispiel für einen Vorgang zur Objekterkennung und zum Betrieb des Fahrzeugs basierend auf der Erkennung der Objekte

Allgemeiner Überblick
Autonome Fahrzeuge, die in komplexen Umgebungen (z. B. einer städtischen Umgebung) fahren, stellen eine große technologische Herausforderung dar. Damit autonome Fahrzeuge ein Ziel in der Umgebung erreichen können, bestimmen die Fahrzeuge eine Bewegungsbahn (mitunter auch als Route bezeichnet) zum Zielort. Sobald die Bewegungsbahn bestimmt ist, werden konkrete Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle bestimmt, die dazu führen, dass die Fahrzeuge entlang der Bewegungsbahn fahren.
Hier werden Systeme und Techniken zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen für eine Bewegungsbahn unter Verwendung verschiedener Steuerungsarchitekturen beschrieben. Sobald die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle bestimmt sind, werden die Befehle verwendet, um autonome Fahrzeuge zu navigieren.
Hardwareüberblick
1 zeigt ein Beispiel für ein autonomes Fahrzeug 100, das über autonome Fähigkeit verfügt.
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 den Transport 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 raumzeitlichen Ort zu einem zweiten raumzeitlichen Ort. In einer Ausführungsform wird der erste raumzeitliche Ort als Anfangs- oder Startort und der zweite raumzeitliche 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 Einmündung). In einer Ausführungsform entsprechen die raumzeitlichen Orte den Orten der realen Welt. Die raumzeitlichen Orte sind zum Beispiel Abhol- oder Absetzorte zum Abholen oder Absetzen von Personen oder Gütern.
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-DigitalWandler, 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 „Szeneriebeschreibung“ eine Datenstruktur (z. B. Liste) oder ein Datenstrom, der ein oder mehrere klassifizierte oder gekennzeichnete 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. eine Einfahrt an einem Haus oder Bürogebäude, ein Abschnitt eines Parkplatzes, ein Abschnitt eines leeren Grundstücks, ein 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 und 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 kann. 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, z. B. Felsen und Bäume entlang einem Verkehrsweg in einem ländlichen Gebiet, definiert werden.
„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 nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. 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 Schutzbereich der verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt sind beide Kontakte, aber sie sind nicht derselbe Kontakt, sofern nicht anders vorgegeben.
Die Terminologie, die bei der Beschreibung der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als einschränkend zu verstehen. 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-Rechenumgebung implementiert, ähnlich der Cloud-Rechenumgebung 200, die im Folgenden mit Bezug auf 2 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-I-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 automatisierten 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.
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 (mitunter 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 beinhalten eine Lenksteuerung 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 enthalten 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 100. Diese Vorrichtungen umfassen Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)- und Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)-Kommunikationsvorrichtungen 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 einigen Ausführungsformen 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 enthalten die Kommunikationsvorrichtungen 140 Kommunikationsschnittstellen. Zum Beispiel drahtgebundene, drahtlose, WiMAX-, WLAN-, 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 wie in 2 beschrieben in eine Cloud-Rechenumgebung 200 eingebettet. 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 einigen Ausführungsformen kommuniziert das AF 100 mit anderen entfernt gelegenen (z. B. „Cloud“-) Servern 136.
In einer Ausführungsform speichert und überträgt die entfernt gelegene 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 entfernt gelegenen Datenbank 134 an das AF 100 übertragen.
In einer Ausführungsform speichert und überträgt die entfernt gelegene 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 entfernt gelegenen Datenbank 134 an das AF 100 übertragen werden.
Die im AF 100 befindlichen Rechenvorrichtungen 146 erzeugen auf algorithmische Weise 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 entfernt befindlichen Benutzer) des AF 100 zu liefern und Eingaben von diesem zu empfangen. In einer Ausführungsform ähneln die Peripherievorrichtungen 132 der Anzeigevorrichtung 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 sein.
2 veranschaulicht ein Beispiel für eine „Cloud“-Rechenumgebung. Cloud Computing ist ein Modell zum Bereitstellen von Diensten, das einen komfortablen, bedarfsgerechten Netzwerkzugang zu einem gemeinsam genutzten Bestand konfigurierbarer Rechenressourcen (z. B. Netzwerke, Netzwerkbandbreite, Server, Verarbeitung, Speicher, Anwendungen, virtuelle Maschinen und Dienste) ermöglicht. In typischen Cloud-Rechensystemen 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-Rechenumgebung 200 Cloud-Rechenzentren 204a, 204b und 204c, die über die Cloud 202 miteinander verbunden sind. Die Rechenzentren 204a, 204b und 204c bieten Cloud-Rechendienste für die mit der Cloud 202 verbundenen Computersysteme 206a, 206b, 206c, 206d, 206e und 206f.
Die Cloud-Rechenumgebung 200 enthält 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 enthält ein oder mehrere Racks. Jedes Rack enthält 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 Rechensysteme 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-Rechendiensten 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 einigen Ausführungsformen stellt das Netzwerk ein oder mehrere miteinander verbundene Internetnetzwerke dar, wie z. B. das öffentliche Internet.
Die Verbraucher der Rechensysteme 206a-f oder Cloud-Rechendienste sind über Netzwerkverbindungen und Netzwerkadapter mit der Cloud 202 verbunden. In einer Ausführungsform sind die Rechensysteme 206a-f als verschiedene Rechenvorrichtungen, 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 Rechensysteme 206a-f in oder als Bestandteil von anderen Systemen implementiert.
3 veranschaulicht ein Computersystem 300. In einer Implementierung 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 Spezialrechenvorrichtungen 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 Hardwareprozessor 304 zum Verarbeiten von Informationen. Der Hardwareprozessor 304 ist zum Beispiel ein Allzweck-Mikroprozessor. Das Computersystem 300 beinhaltet 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 nicht-flüchtigen, 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 beinhaltet das Computersystem 300 ferner einen Nur-LeseSpeicher (ROM) 308 oder eine andere statische Speichervorrichtung, die mit dem Bus 302 verbunden 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 Kreuzpunktespeicher, 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 durchgeführt, 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 spezifische 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 Kreuzpunktespeicher, 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 entfernt gelegenen Computers getragen. Der entfernt gelegene 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 enthält 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. In 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 Hostcomputer 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 enthält 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 Bestandteil des in 1 gezeigten AF-Systems 120 sein. In einigen Ausführungsformen sind die Module 402, 404, 406, 408 und 410 eine Kombination aus Computersoftware (z. B. ausführbarem 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).
Beim Betrieb empfängt das Planungsmodul 404 Daten, die einen Zielort 412 darstellen, und ermittelt Daten, die eine Bewegungsbahn 414 (mitunter auch als Route bezeichnet) darstellen, die durch das AF 100 gefahren werden kann, um den Zielort 412 zu erreichen (z. B. am Zielort anzukommen). Damit das Planungsmodul 404 die die Bewegungsbahn 414 repräsentierenden Daten 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 gezeigt. Die Objekte werden klassifiziert (z. B. gruppiert in Arten wie Fußgänger, Fahrrad, Kraftfahrzeug, Verkehrszeichen usw.), und eine Szeneriebeschreibung einschließlich der klassifizierten Objekte 416 wird dem Planungsmodul 404 zur Verfügung gestellt.
Das Planungsmodul 404 empfängt auch Daten, die die AF-Position 418 repräsentieren, 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 beinhalten die durch das Lokalisierungsmodul 408 verwendeten Daten hochpräzise Karten der geometrischen Eigenschaften der Fahrbahn, Karten, die die Verbindungseigenschaften des Straßennetzes beschreiben, Karten, die die physischen Eigenschaften der Straßen beschreiben (wie z. B. die Verkehrsgeschwindigkeit, das Verkehrsaufkommen, die Anzahl der Fahrstreifen für den Auto- und Fahrradverkehr, 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.
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. Beim Betrieb kann das Kamerasystem dazu ausgelegt sein, weit entfernt gelegene 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 einigen Ausführungsformen 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 einigen Ausführungsformen 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 Laseremitter). 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 dem LiDAR-System zugeordnete 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 repräsentieren. 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. Beim 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 Merkmale 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 konsistenten 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.
Wegplanung
9 zeigt in einem Blockdiagramm 900 die Zusammenhänge zwischen Ein- 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 Daten zur Routenplanung 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 in einigen Implementierungen die Routenplanungsdaten auf Fahrstreifenebene 908 auch Geschwindigkeitsrandbedingungen 912, die spezifisch für ein Segment der Route 902 gelten. Falls das Segment zum Beispiel Fußgänger oder unerwarteten Verkehr enthält, können die Geschwindigkeitsrandbedingungen 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 gezeigt). In einigen Ausführungsformen enthalten die Daten der Datenbank 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 Wegplanung z. B. durch das Planungsmodul 404 verwendet wird (4). Allgemein wird ein gerichteter Graph 1000 wie der in 10 gezeigte verwendet, um einen Weg 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 Einmündungen, 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 belegt 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 auseinander liegend), 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 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 Fahrstreifen einer Straße, eines Weges oder einer Landstraße oder andere Merkmale darstellen, die aufgrund rechtlicher oder physischer Randbedingungen nur in einer Richtung befahren werden können.
In einer Ausführungsform verwendet das Planungsmodul 404 den gerichteten Graphen 1000 zum Identifizieren eines Weges 1012, der aus Knoten und Kanten zwischen dem Startpunkt 1002 und dem Endpunkt 1004 besteht.
Eine Kante 1010a-c ist einem Aufwand 1014a-b zugeordnet. Der Kostenwert 1014ab 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, kann der zugeordnete Kostenwert 1014a der ersten Kante 1010a doppelt so groß wie der zugeordnete Kostenwert 1014b der zweiten Kante 1010b sein. Andere Faktoren, die sich auf die Zeit auswirken, sind der erwartete Verkehr, die Anzahl der Einmündungen, Geschwindigkeitsrandbedingungen 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 als eine andere Kante 1010b erfordern, z. B. aufgrund von Straßenbedingungen, voraussichtlichem Wetter usw.
Wenn das Planungsmodul 404 einen Weg 1012 zwischen dem Startpunkt 1002 und dem Endpunkt 1004 identifiziert, wählt das Planungsmodul 404 in der Regel einen Weg mit optimiertem Kostenwert, z. B. den Weg mit dem geringsten Gesamtkostenwert, wenn die einzelnen Kostenwerte der Kanten addiert werden.
Steuerung autonomer Fahrzeuge
11 zeigt in einem Blockdiagramm 1100 die Ein- 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 Flashspeicher oder beides) ähnlich dem Hauptspeicher 306, ROM 308 und Speichervorrichtung 210 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 (auch als Geschwindigkeitsbefehl bezeichnet) und als Lenkeingabe 1108 (auch als Lenkbefehl bezeichnet) 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. Verzögerungssteuerung) des AF 100 verwendet werden können. Die Lenkeingabe 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 eine Störung 1110 wie z. B. einen Hügel trifft, wird die gemessene Geschwindigkeit 1112 des AF 100 unter die gewünschte Ausgabegeschwindigkeit abgesenkt. In einer Ausführungsform wird der Steuervorrichtung 1102 eine Messwertausgabe 1114 zur Verfügung gestellt, sodass die nötigen 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 Verzögerung 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 Verzögerung unter Verwendung der Drosselklappe/Bremse 1206 einzuleiten, abhängig z. B. von der Rückmeldung, die durch die Steuervorrichtung 1102 empfangen und durch den Geschwindigkeitsprofilersteller 1202 verarbeitet wird.
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.
Die Steuervorrichtung 1102 empfängt mehrere Eingaben, mit denen bestimmt wird, 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 Bewegungsrichtung zu wählen, wenn das AF 100 den Betrieb aufnimmt, und um zu bestimmen, welches Straßensegment befahren werden soll, wenn das AF 100 eine Einmündung 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 aus anderen Eingaben 1214, z. B. Informationen, die aus Datenbanken, Computernetzwerken usw. empfangen werden.
Steuerungsarchitekturen für autonome Fahrzeuge
13A-13C zeigen Beispiele für die Navigation des AF 100 auf einer Fahrbahn in der Umgebung 190. Wie in 13A gezeigt, navigiert das AF 100 auf der Fahrbahn zum Teil basierend auf der Bewegungsbahn 414 und den seitlichen Randbedingungen 1304. Die Bewegungsbahn 414 wird durch das Planungsmodul 404 (wie in 4 gezeigt) bestimmt. Das Planungsmodul 404 verwendet Zielinformationen, Karteninformationen, Positionsinformationen, Sensorinformationen und/oder andere Daten, um die Bewegungsbahn 414 zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen ist die Bewegungsbahn 414 eine allgemeine Route, auf der das AF 100 navigiert, um einen Zielort zu erreichen. Wie in 13A gezeigt, gibt die Bewegungsbahn 414 zum Beispiel an, dass das AF 100 auf der Fahrbahn geradeaus fahren soll, ohne jedoch genaue Lenk- oder Geschwindigkeitsbefehle für das AF 100 anzugeben, die ausgeführt werden sollen, um geradeaus zu fahren (z. B. Drosselklappeneingabe 1106 und Lenkeingabe 1108). In einigen Beispielen kann die Bewegungsbahn 414 angeben, dass das AF 100 auf eine andere Fahrbahn abbiegen soll, ohne jedoch genaue Lenk- oder Geschwindigkeitsbefehle für das AF 100 anzugeben, die ausgeführt werden sollen, um die Abbiegung durchzuführen.
Seitliche Randbedingungen 1304 (auch als „Röhren“-Randbedingungen bezeichnet) werden basierend auf Karteninformationen, Sensorinformationen und/oder anderen Daten bestimmt. Die seitlichen Randbedingungen 1304 geben die maximalen Abstände nach links und rechts an, die das AF 100 zu verschiedenen Zeitpunkten sicher von der Bewegungsbahn 414 abweichen kann, während das AF 100 entlang der Bewegungsbahn 414 fährt. Zum Beispiel halten die seitlichen Randbedingungen 1304 das AF 100 innerhalb eines sicheren Fahrstreifen der Fahrbahn. Wenn das AF 100 nach außerhalb der seitlichen Randbedingungen 1304 abweicht, kann das AF 100 in einen Gefahrenbereich außerhalb des Fahrstreifens gelangen. In einigen Beispielen werden Fahrstreifenmarkierungen auf der Fahrbahn beim Bestimmen der seitlichen Randbedingungen 1304 verwendet. In einigen Beispielen werden die Ränder der Fahrbahn beim Bestimmen der seitlichen Randbedingungen 1304 verwendet. In einigen Beispielen werden Hindernisse in der Nähe oder auf der Fahrbahn beim Bestimmen der seitlichen Randbedingungen 1304 verwendet. Fahrstreifenmarkierungen, Fahrbahnränder und Hindernisse in der Nähe oder auf der Fahrbahn können durch einen oder mehrere Sensoren am AF 100 erkannt werden.
Das Steuermodul 406 (in 4 gezeigt) verwendet die Bewegungsbahn 414, die seitlichen Randbedingungen 1304 und andere Informationen (z. B. Geschwindigkeitsrandbedingungen, AF-Position 418 und AF-Geschwindigkeit), um Steuerbefehle (auch als Steuerfunktionen 420a-c bezeichnet) zu bestimmen (z. B. Lenken, Gasgeben, Bremsen), die bewirken, dass das AF 100 entlang der Bewegungsbahn 414 fährt. Abhängig von den seitlichen Randbedingungen 1304 kann das Steuermodul 406 die Bewegungsbahn 414 anpassen, um das AF 100 innerhalb der Grenzen der seitlichen Randbedingungen 1304 zu halten.
13B veranschaulicht ein Beispiel für ein AF 100, das auf der Fahrbahn in der Umgebung 190 mit einem Hindernis 1306 (z. B. einem anderen Fahrzeug am Straßenrand, einem Fußgänger oder einer anderen Gefahr) navigiert. Aufgrund des Hindernisses 1306 werden die seitlichen Randbedingungen 1304 angepasst. Die seitlichen Randbedingungen 1304 werden so angepasst, dass das AF 100 einen sicheren Abstand (z. B. einen Meter) zum Hindernis 1306 aufweist. Wenn das AF 100, wie in 13B gezeigt, entlang der Bewegungsbahn 414 weiterfahren würde, könnte das AF 100 die seitlichen Randbedingungen 1304 verletzen und das Hindernis in einem Abstand passieren, der geringer als der Sicherheitsabstand ist.
13C veranschaulicht ein Beispiel für ein AF 100, das auf der Fahrbahn in der Umgebung 190 mit einer angepassten Bewegungsbahn 414 navigiert. Die angepasste Bewegungsbahn 414 hält das AF 100 innerhalb der angepassten seitlichen Randbedingungen 1304 und ermöglicht dem AF 100, das Hindernis 1306 mit mindestens einem sicheren Abstand (z. B. ein Meter oder mehr) zwischen dem AF 100 und dem Hindernis 1306 zu passieren. Um entlang der angepassten Bewegungsbahn 414 zu fahren, bestimmt das Steuermodul 404 Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle (z. B. Drosselklappeneingabe 1106 und Lenkeingabe 1108) basierend auf den angepassten seitlichen Randbedingungen 1304 und anderen Informationen (wie z. B. Geschwindigkeitsrandbedingungen, AF-Position 418 und AF-Geschwindigkeit).
13D veranschaulicht ein Beispiel für ein Koordinatensystem, das durch das AF-System 120 beim Betreiben des AF 100 verwendet werden kann. Das AF 100 ist mit einem Vektor x verknüpft, wobei: $\bar{x} = [\begin{array}{l} s \\ n \\ μ \\ v_{x} \\ v_{y} \end{array}] {\begin{matrix} Fortschritt \\ Seitenfehler \\ lokaler Kurs: μ= ψ - ϕ \\ L \ddot{a} ngsgeschwindigkeit \\ Quergeschwindigkeit \end{matrix}$
Die Bogengeschwindigkeit s bietet eine Möglichkeit, die Bewegung des AF 100 entlang einer durch s parametrierten Referenzbewegungsbahn zu beschreiben. Die räumliche Parametrisierung ist mit der Verwendung von gekrümmten Koordinaten gepaart. Die projizierte Geschwindigkeit v_s des AF 100 auf die Bogengeschwindigkeit s kann geometrisch aus 13D abgeleitet werden: $\begin{array}{l} v_{s} = v_{x} cos (μ) - v_{y} sin (μ) \end{array}$
$v_{s} = (R - n) {\dot{ϕ}}_{s}$
wobei v_x,v_y die Längs- bzw. Quergeschwindigkeit des AF 100 ist. R(s) ist der lokale Radius der Referenzbewegungsbahn. In ähnlicher Weise kann die Bogengeschwindigkeit s geometrisch beschrieben werden: $\dot{s} = R (s) {\dot{ϕ}}_{s}$
Gleichsetzen der beiden Beschreibungen von v_s und Einsetzen in ϕ̇_s ergibt: $\dot{s} = \frac{R (s) (v_{x} c o s (μ) - v_{y} sin (μ))}{R (s) - n}$
Die obige Gleichung kann in Form der Krümmung $κ (s) = \frac{1}{R (s)}$
ausgedrückt werden, um die Definition der Bogengeschwindigkeit in Form von Variablen der lokalen Variablen zu liefern: $\dot{s} = \frac{v_{x} c o s (μ) - v_{y} sin (μ)}{1 - n κ}$
Aus Gründen der Lesbarkeit wird κ(s) einfach als κ bezeichnet, da hier immer auf eine durch s parametrisierte Bewegungsbahn Bezug genommen wird. Daher kann dieser Ausdruck zur Umrechnung zwischen Raum- und Zeitparametrisierung verwendet werden.
Die zeitkontinuierliche Dynamik ̇ṅ des seitlichen Fehlers kann geometrisch aus 13D abgeleitet werden. Die Seiten- und Längsgeschwindigkeiten v_x und v_y des AF 100 können auf den seitlichen Fehlervektor n projiziert werden, um ṅ zu erhalten: $\dot{n} = v_{x} sin (μ) + v_{y} cos (μ)$
Um den lokalen Kurs µ̇ zu erhalten, wird die Differenz der Giergeschwindigkeit ψ̇ des AF 100 und der Winkelgeschwindigkeit der Kurve ϕ̇ bestimmt: $\dot{μ} = \dot{ψ} - \dot{ϕ}$
$\dot{μ} = \dot{ψ} - \frac{v_{s}}{R - n}$
Durch Einsetzen in v_s und Ausdrücken als Krümmung $κ = \frac{1}{R}$
ergibt sich: $\begin{array}{l} \dot{μ} = \dot{ψ} - \frac{v_{x} c o s (μ) - v_{y} sin (μ)}{1 - n κ} \end{array}$
$\dot{μ} = \dot{ψ} - \dot{s} κ$
Die obigen Angaben definieren einen Zustandsraum in einem gekrümmten Koordinatenrahmen. Alle Zustände sind in Bezug auf den Schwerpunkt (CoG) des AF 100 definiert. Es können drei weitere Schlupfvariablen als zusätzliche Eingaben eingeführt werden, um weiche Randbedingungen für ein kinematisches Modell zu ermöglichen. Das kinematische Modell verwendet die folgenden Variablen:

Zustandsvariablen: $\bar{x} = [\begin{matrix} s \\ n \\ μ \\ v \\ a \\ δ \\ δ \end{matrix}] {\begin{matrix} Fortschritt \\ Seitenfehler \\ lokaler Kurs: μ= ψ - ϕ_{s} \\ Geschwindigkelt \\ Beschleunigung \\ Lenkwinkel \\ Lenkgeschwindigkeit \end{matrix}$
Eingabevariablen: $\bar{u} = [\begin{matrix} u_{j e r k} \\ u_{\ddot{δ}} \end{matrix}] {\begin{matrix} Ruck \\ Lenkgeschwindigkeit \end{matrix}$
Schlupfvariablen (Eingabe): $\bar{s} = [\begin{matrix} s_{n} \\ s_{v} \\ s_{a} \end{matrix}] {\begin{matrix} Schlupf Seitenfehler \\ Schlupf Geschwindigkeit \\ Schlupf Beschleunigung \end{matrix}$

Ein kinematisches Fahrradmodell ermöglicht es, einen Seitenschiebewinkel β geometrisch zu definieren und damit Begriffe von v_x,v_y und Giergeschwindigkeit ψ̇ von β auszudrücken: $\bar{x} = [\begin{matrix} \dot{s} \\ \dot{n} \\ \dot{μ} \\ \dot{v} \\ \dot{a} \\ \dot{δ} \\ \ddot{δ} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \frac{v cos (μ + β)}{1 - n κ} \\ v sin (μ + β) \\ \frac{v}{l_{r} sin (β)} - κ \frac{v cos (μ + β)}{1 - n κ} \\ a \\ u_{j e r k} \\ \dot{δ} \\ u_{\ddot{δ}} \end{matrix}] wobei \begin{matrix} β = arctan (\frac{l_{r}}{l_{r} + l_{f}} tan (δ_{r e a l})) \\ l_{r} : = L \ddot{a} nge von AF - R \ddot{u} cks . bis CoG \\ 〚 l)_{f} : = L \ddot{a} nge von AF- Fronts . bis CoG \end{matrix}$
Eine Formulierung, die ein lineares dynamisches Fahrradmodell mit dem obigen kinematischen Fahrradmodell kombiniert, kann wie unten beschrieben formuliert werden. Die kombinierte Formulierung weist einige Unterschiede zur obigen kinematischen Formulierung auf, darunter:

1) Der Zustandsraum umfasst die Quergeschwindigkeit v_y und die Giergeschwindigkeit ω_z;
2) Die Formulierung enthält eine Verschmelzung des kinematischen und dynamischen Modells;
3) Um die Modellordnung zu reduzieren, ist ein einfaches Lenksystemmodell optional; und
4) Die Stationsfortschrittsvariable s wird nicht formuliert.

Da die meisten Details der Formulierung aus dem obigen kinematischen Fahrradmodell vererbt werden, werden im Folgenden nur die Unterschiede aufgeführt. Die Zustandsvariablen für ein beispielhaftes kombiniertes lineares dynamisches Fahrradmodell mit einem kinematischen Modell für niedrige Geschwindigkeiten sind wie folgt:

Zustandsvariablen: $\bar{x} = [\begin{matrix} n \\ μ \\ v_{x} \\ a_{x} \\ δ \\ \dot{δ} \\ v_{y} \\ ω_{z} \end{matrix}] = {\begin{matrix} Seitenfehler \\ lokaler Kurs: μ= ψ - ϕ_{s} \\ L \ddot{a} ngsgeschwindigkeit \\ L \ddot{a} ngsbeschleunigung \\ Lenkwinkel \\ Lenkwinkelgeschindigkeit \\ Quergeschwindigkeit \\ Giergeschwindigkeit \end{matrix}$
Eingabevariablen: $\bar{u} = [\begin{matrix} u_{j e r k} \\ u_{\ddot{δ}} \end{matrix}] {\begin{matrix} R u c k \\ L e n k b e s c h l e u n i g u n g \end{matrix}$
Schlupfvariablen (Eingabe): $\bar{s} = [\begin{matrix} s_{n} \\ s_{v} \\ s_{a} \end{matrix}] {\begin{matrix} Schlupf Seitenfehler \\ Schlupf L \ddot{a} ngsgeschwindigkeit \\ Schlupf L \ddot{a} ngsbeschleunigung \end{matrix}$

Die dynamischen Gleichungen für diese Zustandsgrößen werden als eine Mischung aus dynamischen und kinematischen Teilen beschrieben:

Der dynamische Teil: $\begin{array}{l} f_{d y n} (x) = [\begin{matrix} v_{x} sin (μ) + v_{y} cos (μ) \\ ω_{z} - κ \frac{v_{x} cos (μ) - v_{y} sin (μ)}{1 - n κ} \\ a_{x} + v_{y} ω_{z} \\ u_{j e r k} \\ \dot{δ} \\ u_{\ddot{δ}} \\ - v_{x} ω_{z} + \frac{1}{m a s s} (F_{y f} c o s (δ_{r e a l}) + F_{y r}) \\ \frac{1}{I_{z}} (F_{y f} l_{f} cos (δ_{r e a l}) - F_{y r} l_{r}) \end{matrix}] \\ F_{y f} = C_{f} (δ_{r e a l} - arctan (\frac{ω_{z} l_{f} + v_{y}}{v_{s a t}})) \\ F_{y r} = C r (arctan (\frac{ω_{z} l_{r} - v_{y}}{v_{s a t}})) \end{array}$

v_{s a t} = η_{d y n} v_{x} + (1 - η_{d y n})

η_{d y n} = \frac{1}{1 + exp (- σ_{t r a n s} (v_{x} - v_{t r a n s}))}

σ_trans := Steifheit des kinem. und dyn. Übergangs
v_trans := kinem. und dyn. Übergangsgeschwindigkeit

Der kinematische Teil: $\begin{array}{l} f_{k i n e} (x) = [\begin{matrix} v_{x} sin (μ) + v_{y, k i n e} cos (μ) \\ ω_{z, k i n e} - κ \frac{v_{x} cos (μ) - v_{y, k i n e} sin (μ)}{1 - n κ} \\ a_{x} + v_{y, k i n e} ω_{z, k i n e} \\ u_{j e r k} \\ \dot{δ} \\ u_{\ddot{δ}} \\ k_{v y, k i n e} (v_{y, k i n e} - v_{y}) \\ k_{ω z, k i n e} (ω_{z, k i n e} - ω_{z}) \end{matrix}] \\ v_{y, k i n e} = ω_{z, k i n e} l_{r} \\ ω_{z, k i n e} = \frac{v_{x}}{l_{f} - l_{r}} tan (δ) \end{array}$
wobei

k_vy,kine := Abstimmparameter für die Konvergenzrate von v_y zur kinematischen Dynamik
k_ωz,kine := Abstimmparameter für die Konvergenzrate von ω_z zur kinematischen Dynamik

Der dynamische Teil und der kinematische Teil werden mithilfe einer Sigmoidfunktion zu einem einzigen Bewegungsmodell kombiniert: $\dot{x} = η_{d y n} f_{d y n} (x) + (1 - η_{d y n}) f_{k i n e} (x)$
Die Kombination des kinematischen Modells mit dem dynamischen Modell vermeidet eine Singularität bei niedriger Geschwindigkeit, die bei der dynamischen Formulierung auftritt. Diese Singularität bei niedriger Geschwindigkeit kann dazu führen, dass das AF-System 120 aufgrund von Problemen mit der numerischen Machbarkeit keine Lösungen finden kann. Durch Kombination der beiden Modelle mit einer Sigmoidfunktion wird ein kontinuierlich differenzierbares Vektorfeld für das kombinierte Bewegungsmodell erhalten. Während der kinematische Teil des Bewegungsmodells die Dynamik bei niedrigen Geschwindigkeiten regelt, ist die Geschwindigkeit für den dynamischen Teil des Modells mit v_sat geschützt, was auch von dem in der Sigmoidfunktion verwendeten Verhältnis η_dyn, abhängt.
13E veranschaulicht ein Beispiel für die Sigmoidfunktion zur Kombination des kinematischen Modells und des dynamischen Modells. Wie in 13E gezeigt, wird der kinematische Teil des Bewegungsmodells unterhalb von etwa 0,5 m/s und der dynamische Teil des Bewegungsmodells oberhalb von etwa 2 m/s verwendet. Im Bereich zwischen ca. 0,5 und 2 m/s ermöglicht die Sigmoidfunktion einen fließenden Übergang zwischen dem kinematischen Modell und dem dynamischen Modell.
14A veranschaulicht ein Beispiel der Steuerungsarchitektur 1400A für das Steuermodul 406 (wie in 4 gezeigt). In einigen Ausführungsformen umfasst die Steuerungsarchitektur 1400A Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. Eine Referenzbewegungsbahn (z. B. die in 13A und 13B dargestellte Bewegungsbahn 414 vor der Anpassung), seitliche Randbedingungen 1304 und Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. Geschwindigkeitsrandbedingungen auf der Fahrbahn, physikalische Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen des Fahrzeugs, vorbestimmte Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen (z. B. Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen, die basierend auf Komfortniveaus ausgewählt werden, die das AF 100 einem Fahrgast bieten soll, wobei eine Beschleunigung/Verzögerung jenseits der Grenzen den Fahrgastkomfort verringern kann), durch ein vorausfahrendes Fahrzeug auferlegte Grenzen), werden durch das Planungsmodul 404 bereitgestellt. Seitliche Randbedingungen 1304 und die Referenzbewegungsbahn werden dem Wegoptimierer 1406 (z. B. über den Randbedingungsadapter 1404) zur Verfügung gestellt, und Geschwindigkeitsrandbedingungen werden dem Geschwindigkeitsoptimierer 1408 zur Verfügung gestellt.
In einigen Ausführungsformen werden die seitlichen Randbedingungen 1304 und/oder die Referenzbewegungsbahn durch das Planungsmodul 404 mit einer ersten Frequenz (z. B. 50 Hz) bereitgestellt. Wenn der Wegoptimierer 1406 mit einer anderen Frequenz (z. B. 20 Hz) arbeitet, wird der Randbedingungsadapter 1404 dazu verwendet, die seitlichen Randbedingungen und/oder die Referenzbewegungsbahn an die Frequenz des Wegoptimierers 1406 anzupassen. Der Randbedingungsadapter 1404 arbeitet in Reihe mit dem Wegoptimierer 1406. In einigen Ausführungsformen tastet der Randbedingungsadapter 1404 einen Referenzweg und Geschwindigkeitsrandbedingungen in Bezug auf die Position des AF 100 ab, um die Referenzbewegungsbahn zu erzeugen, die dem Wegoptimierer 1406 zur Verfügung gestellt wird (z. B. wird der Referenzweg in den Zeitbereich konvertiert). In einigen Ausführungsformen (z. B. wenn der Wegoptimierer 1406 mit der gleichen Frequenz wie das Planungsmodul 404 arbeitet) werden die seitlichen Randbedingungen 1304 und die Referenzbewegungsbahn dem Wegoptimierer 1406 direkt durch das Planungsmodul 404 bereitgestellt (z. B. ohne den Weg über den Randbedingungsadapter 1404).
Der Wegoptimierer 1406 bestimmt einen Satz von Lenkbefehlen (z. B. die Lenkeingabe 1108) mindestens teilweise auf der Referenzbewegungsbahn und den seitlichen Randbedingungen 1304. Der Satz von Lenkbefehlen passt die Referenzbewegungsbahn innerhalb der seitlichen Randbedingungen 1304 an, um mögliche Hindernisse zu umfahren, wie in 13C gezeigt. In einigen Ausführungsformen führen die durch den Wegoptimierer 1406 ermittelten Lenkbefehle dazu, dass das AF 100 eine angepasste Bewegungsbahn verwendet, die das AF 100 ungefähr in der Mitte zwischen den seitlichen Randbedingungen 1304 hält, wie in 13C gezeigt.
In einigen Ausführungsformen bestimmt der Wegoptimierer 1406 den Satz von Lenkbefehlen teilweise basierend auf einer seitlichen Position des AF 100 im Zeitverlauf. Die seitliche Position wird anhand mehrerer Faktoren bestimmt. Zu den Faktoren gehören eine Entfernung des AF 100 zu einem Hindernis (z. B. einem stehenden Fahrzeug auf dem Seitenstreifen), eine Entfernung des AF 100 von der Referenzbewegungsbahn und ein Schwellenwert für die seitliche Veränderung (z. B. die maximale Kurvengeschwindigkeit des Fahrzeugs). In einigen Ausführungsformen wird jeder dieser Faktoren basierend auf der Wichtigkeit des jeweiligen Faktors beim Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen gewichtet (z. B. werden wichtigere Faktoren mit einem größeren Gewichtungswert versehen).
Der Geschwindigkeitsoptimierer 1408 arbeitet parallel zum Wegoptimierer 1406 (und in einigen Ausführungsformen zum Randbedingungsadapter 1404). Der Geschwindigkeitsoptimierer 1408 bestimmt einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen (z. B. die Drosselklappeneingabe 1106) mindestens teilweise basierend auf den Geschwindigkeitsrandbedingungen. Der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen steuert die Geschwindigkeit des AF 100 innerhalb der Geschwindigkeitsrandbedingungen. Zum Beispiel können die Geschwindigkeitsbefehle das AF 100 in einem sicheren Abstand hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug halten, dem das AF folgt. In der Steuerungsarchitektur 1400A werden die Geschwindigkeitsbefehle ohne Rücksicht auf die Lenkbefehle oder die seitlichen Randbedingungen bestimmt, und die Lenkbefehle werden ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeitsbefehle oder die seitlichen Randbedingungen bestimmt (z. B. werden die Geschwindigkeitsbefehle unabhängig von den Lenkbefehlen bestimmt, indem verschiedene, parallel arbeitende Module verwendet werden).
In einigen Ausführungsformen bestimmt der Geschwindigkeitsoptimierer 1408 den Satz von Geschwindigkeitsbefehlen teilweise basierend auf einer Sollgeschwindigkeit des AF 100 im Zeitverlauf. Die Sollgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen, die einen Komfortfaktor erfüllt (z. B. eine Beschleunigungs-/Verzögerungsrate liegt innerhalb vorbestimmter Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen).
Nachdem der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen bestimmt wurde, navigiert das Drive-by-Wire-Modul 1412 das AF 100 gemäß den Lenkbefehlen und Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen empfängt das Steuerungs-Gateway 1410 die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle und führt eine Sicherheitsüberprüfung durch, bevor es die Befehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergibt. Das Steuerungs-Gateway 1410 arbeitet in Reihe mit dem Drive-by-Wire-Modul 1412. In einigen Ausführungsformen bestimmt das Steuerungs-Gateway 1410, ob die Lenkbefehle und die Geschwindigkeitsbefehle einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als ein Schwellenwert). Wenn der Sicherheitsfaktor erfüllt ist, werden die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergegeben, um das AF 100 gemäß den Befehlen zu navigieren. Wenn der Sicherheitsfaktor nicht erfüllt ist (z. B. eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist größer als ein Schwellenwert), wird verhindert, dass das AF 100 gemäß den Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen navigiert wird.
14B veranschaulicht ein Beispiel der Steuerungsarchitektur 1400B für das Steuermodul 406 (wie in 4 gezeigt). In einigen Ausführungsformen umfasst die Steuerungsarchitektur 1400B Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. Die Steuerungsarchitektur 1400B ersetzt den Randbedingungsadapter 1404, den Wegoptimierer 1406 und den Geschwindigkeitsoptimierer 1408, wie in 14A gezeigt, durch den Bewegungsbahnoptimierer 1414, den Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 und den Wegnachverfolger 1418. Eine Referenzbewegungsbahn (z. B. die in 13A und 13B dargestellte Bewegungsbahn 414 vor der Anpassung), seitliche Randbedingungen 1304 und Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. Geschwindigkeitsrandbedingungen auf der Fahrbahn, physikalische Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen des Fahrzeugs, vorbestimmte Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen (z. B. Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen, die basierend auf Komfortniveaus ausgewählt werden, die das AF 100 einem Fahrgast bieten soll, wobei eine Beschleunigung/Verzögerung jenseits der Grenzen den Fahrgastkomfort verringern kann), durch ein vorausfahrendes Fahrzeug auferlegte Grenzen), werden durch das Planungsmodul 404 bereitgestellt.
Der Bewegungsbahnoptimierer 1414 bestimmt einen vorhergesagten Weg für das AF 100 und ein Geschwindigkeitsprofil für den vorhergesagten Weg basierend auf der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen. Der vorhergesagte Weg ist ein Weg, der die Referenzbewegungsbahn innerhalb der seitlichen Randbedingungen anpasst. Das Geschwindigkeitsprofil enthält die Geschwindigkeiten, mit denen sich das AF 100 voraussichtlich auf dem vorhergesagten Weg bewegen wird.
Der Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 arbeitet in Reihe mit dem Bewegungsbahnoptimierer 1414. Der Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 bestimmt einen Referenzpunkt des AF 100 entlang des vorhergesagten Weges und einen mit dem Referenzpunkt verknüpften Geschwindigkeitsbefehl mindestens teilweise basierend auf dem vorhergesagten Weg und dem Geschwindigkeitsprofil. Der Referenzpunkt kann z. B. ein Punkt auf dem vorhergesagten Weg sein, der dem Ort des AF 100 am nächsten liegt. In einigen Ausführungsformen bestimmt der Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 den Geschwindigkeitsbefehl teilweise basierend auf einer Sollgeschwindigkeit des AF 100 im Zeitverlauf. Die Sollgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen, die einen Komfortfaktor erfüllt (z. B. eine Beschleunigungs-/Verzögerungsrate liegt innerhalb vorbestimmter Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen).
In einigen Ausführungsformen enthält der vorhergesagte Weg Wegdaten mit einer ersten Frequenz (z. B. 20 Hz). Der Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 erhöht die Frequenz der Wegdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz (z. B. 100 Hz) ist. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Erhöhen der Frequenz der Wegdaten auf die zweite Frequenz eine Interpolation zwischen Unstetigkeiten in den Wegdaten (z. B. werden abrupte Änderungen der Lenkung oder der Geschwindigkeit geglättet).
Der Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 liefert den Referenzpunkt an den Wegnachverfolger 1418 und in einigen Ausführungsformen den Geschwindigkeitsbefehl an das Steuerungs-Gateway 1410.
Der Wegnachverfolger 1418 bestimmt einen Lenkbefehl mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs. In einigen Ausführungsformen bestimmt der Wegnachverfolger 1418 den Lenkbefehl teilweise basierend auf einer seitlichen Position des AF 100 im Zeitverlauf. Die seitliche Position wird anhand mehrerer Faktoren bestimmt. Zu den Faktoren gehören eine Entfernung des AF 100 zu einem Hindernis (z. B. einem stehenden Fahrzeug auf dem Seitenstreifen), eine Entfernung des AF 100 von der Referenzbewegungsbahn und ein Schwellenwert für die seitliche Veränderung (z. B. die maximale Kurvengeschwindigkeit des Fahrzeugs ohne Beeinträchtigung des Fahrgastkomforts). In einigen Ausführungsformen wird jeder dieser Faktoren basierend auf der Wichtigkeit des jeweiligen Faktors beim Bestimmen des Lenkbefehls gewichtet. In einigen Ausführungsformen bestimmt der Wegnachverfolger 1418 den Lenkbefehl basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg.
Das Drive-by-Wire-Modul 1412 navigiert das AF 100 gemäß den Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen empfängt das Steuerungs-Gateway 1410 den Lenkbefehl aus dem Wegnachverfolger 1418 und den Geschwindigkeitsbefehl aus dem Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 und führt dann eine Sicherheitsüberprüfung durch, bevor es die Befehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergibt. Das Steuerungs-Gateway 1410 arbeitet in Reihe mit dem Drive-by-Wire-Modul 1412. In einigen Ausführungsformen bestimmt das Steuerungs-Gateway 1410, ob die Lenkbefehle und die Geschwindigkeitsbefehle einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als ein Schwellenwert). Wenn der Sicherheitsfaktor erfüllt ist, werden die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergegeben, um das AF 100 gemäß den Befehlen zu navigieren. Wenn der Sicherheitsfaktor nicht erfüllt ist (z. B. eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist größer als ein Schwellenwert), wird verhindert, dass AF 100 gemäß den Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen navigiert wird.
14C veranschaulicht ein Beispiel der Steuerungsarchitektur 1400C für das Steuermodul 406 (wie in 4 gezeigt). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerungsarchitektur 1400C Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. Die Steuerungsarchitektur 1400C kombiniert Module der Steuerungsarchitektur 1400A und Module der Steuerungsarchitektur 1400B. Anstatt den Bewegungsbahnoptimierer 1414 wie in 14B gezeigt zu verwenden, verwendet die Steuerungsarchitektur 1400C den Randbedingungsadapter 1404, den Wegoptimierer 1406 und den Geschwindigkeitsoptimierer 1408, wie in 14A gezeigt. Der Wegoptimierer 1406 bestimmt einen Satz von Lenkbefehlen, wie unter Bezugnahme auf 14A beschrieben, und der Geschwindigkeitsoptimierer 1408 bestimmt einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen, wie unter Bezugnahme auf 14A beschrieben.
In einigen Ausführungsformen enthält der Satz von Lenkbefehlen Lenkdaten mit einer ersten Frequenz (z. B. 20 Hz). Der Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 erhöht die Frequenz der Lenkdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz (z. B.
100 Hz) ist. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Erhöhen der Frequenz der Lenkdaten auf die zweite Frequenz eine Interpolation zwischen Unstetigkeiten in den Lenkdaten (z. B. werden abrupte Änderungen der Lenkung geglättet). Der Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 bestimmt einen vorhergesagten Weg basierend auf den Lenkdaten mit der zweiten Frequenz. Der Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 bestimmt dann einen Referenzpunkt des AF 100 entlang des vorhergesagten Weges mindestens teilweise basierend auf einem aktuellen Zustand des AF 100. Der Referenzpunkt kann z. B. ein Punkt auf dem vorhergesagten Weg sein, der dem Ort des AF 100 am nächsten liegt.
Der Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 liefert den Referenzpunkt und den Satz von Lenkbefehlen an den Wegnachverfolger 1418 und in einigen Ausführungsformen den Satz von Geschwindigkeitsbefehlen an das Steuerungs-Gateway 1410.
Der Wegnachverfolger 1418 passt einen oder mehrere Lenkbefehle im Satz von Lenkbefehle mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs an. In einigen Ausführungsformen bestimmt der Wegnachverfolger 1418 einen seitlichen Fehler zwischen dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem Referenzpunkt des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg und verwendet den seitlichen Fehler, um zu bestimmen, wie einer oder mehrere der Lenkbefehle angepasst werden sollen. In einigen Ausführungsformen bestimmt der Wegnachverfolger 1418, wie einer oder mehrere der Lenkbefehle basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg angepasst werden sollen.
Das Drive-by-Wire-Modul 1412 navigiert das AF 100 gemäß den Lenkbefehlen (einschließlich eventuell angepasster Befehle) und Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen empfängt das Steuerungs-Gateway 1410 den angepassten Satz von Lenkbefehlen aus dem Wegnachverfolger 1418 und den Satz von Geschwindigkeitsbefehlen aus dem Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 und führt dann eine Sicherheitsüberprüfung durch, bevor es die Befehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergibt. Das Steuerungs-Gateway 1410 arbeitet in Reihe mit dem Drive-by-Wire-Modul 1412. In einigen Ausführungsformen bestimmt das Steuerungs-Gateway 1410, ob die Lenkbefehle und die Geschwindigkeitsbefehle einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. ob eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer oder kleiner als ein Schwellenwert ist). Wenn der Sicherheitsfaktor erfüllt ist (z. B. die geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als der Schwellenwert), werden die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergeleitet, um das AF 100 gemäß den Befehlen zu navigieren. Wenn der Sicherheitsfaktor nicht erfüllt ist (z. B. ist die geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer als der Schwellenwert), wird verhindert, dass das AF 100 gemäß den Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen navigiert wird.
14D veranschaulicht ein Beispiel der Steuerungsarchitektur 1400D für das Steuermodul 406 (wie in 4 gezeigt). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerungsarchitektur 1400D Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. Die Steuerungsarchitektur 1400D ersetzt die in 14A und 14B gezeigten Module durch eine kombinierte modellprädiktive Steuervorrichtung (MPC) 1420. Die kombinierte MPC 1420 empfängt eine Referenzbewegungsbahn (z. B. die in 13A und 13B gezeigte Bewegungsbahn 414 vor der Anpassung), seitliche Randbedingungen 1304 und Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. Geschwindigkeitsrandbedingungen auf der Fahrbahn, physikalische Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen des Fahrzeugs, vorbestimmte Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen (z. B. Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen, die basierend auf Komfortniveaus ausgewählt werden, die das AF 100 einem Fahrgast bieten soll, wobei eine Beschleunigung/Verzögerung jenseits der Grenzen den Fahrgastkomfort verringern kann), durch ein vorausfahrendes Fahrzeug auferlegte Grenzen) aus einem Planungsmodul 404.
Die kombinierte MPC 1420 bestimmt eine Krümmung der Referenzbewegungsbahn. Basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen bestimmt die kombinierte MPC 1420 dann einen Satz von Lenkbefehlen und einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
In einigen Ausführungsformen bestimmt die kombinierte MPC 1420 den Satz von Lenkbefehlen teilweise basierend auf einer seitlichen Position des AF 100 im Zeitverlauf. Die seitliche Position wird anhand mehrerer Faktoren bestimmt. Zu den Faktoren gehören eine Entfernung des AF 100 zu einem Hindernis (z. B. einem stehenden Fahrzeug auf dem Seitenstreifen), eine Entfernung des AF 100 von der Referenzbewegungsbahn und ein Schwellenwert für die seitliche Veränderung (z. B. die maximale Kurvengeschwindigkeit des Fahrzeugs). In einigen Ausführungsformen wird jeder dieser Faktoren basierend auf der Wichtigkeit des jeweiligen Faktors beim Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen gewichtet.
In einigen Ausführungsformen bestimmt die kombinierte MPC 1420 den Satz von Geschwindigkeitsbefehlen teilweise basierend auf einer Sollgeschwindigkeit des AF 100 im Zeitverlauf. Die Sollgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen, die einen Komfortfaktor erfüllt (z. B. eine Beschleunigungs-/Verzögerungsrate liegt innerhalb vorbestimmter Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen).
Nachdem der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen bestimmt wurde, navigiert das Drive-by-Wire-Modul 1412 das AF 100 gemäß den Lenkbefehlen und Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen empfängt das Steuerungs-Gateway 1410 die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle aus der MPC 1420 und führt eine Sicherheitsüberprüfung durch, bevor es die Befehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergibt. Das Steuerungs-Gateway 1410 arbeitet in Reihe mit dem Drive-by-Wire-Modul 1412. In einigen Ausführungsformen bestimmt das Steuerungs-Gateway 1410, ob die Lenkbefehle und die Geschwindigkeitsbefehle einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. ob eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer oder kleiner als ein Schwellenwert ist). Wenn der Sicherheitsfaktor erfüllt ist (z. B. die geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als der Schwellenwert), werden die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergeleitet, um das AF 100 gemäß den Befehlen zu navigieren. Wenn der Sicherheitsfaktor nicht erfüllt ist (z. B. die geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist größer als der Schwellenwert), wird verhindert, dass das AF 100 gemäß den Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen navigiert wird.
In einigen Ausführungsformen verwendet die kombinierte MPC 1420 eine Kombination aus kinematischen und dynamischen Modellen der Bewegung des AF 100, während sie die Geschwindigkeit und die Lenkbefehle bestimmt. Die kombinierte MPC 1420 empfängt Zustandsinformationen, die einem aktuellen Zustand des AF 100 (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lenkwinkel, Lenkgeschwindigkeit, Kurs) entsprechen. Ein zukünftiger Zustand des AF 100 wird dann basierend auf einem Bewegungsmodell vorhergesagt, das das dynamische und kinematische Modell kombiniert. Das Bewegungsmodell (einschließlich dynamischer und kinematischer Teile) wird oben mit Bezug auf 13D-13E beschrieben. Wie oben beschrieben, werden ein dynamisches Modell und ein kinematisches Modell unter Verwendung einer Sigmoidfunktion kombiniert. Bei niedrigen Geschwindigkeiten (z. B. unter ca. 0,5 m/s) wird das kinematische Modell verwendet (z. B. ohne Verwendung des dynamischen Modells). Bei höheren Geschwindigkeiten (z. B. über ca. 2 m/s) wird das dynamische Modell verwendet (z. B. ohne Verwendung des kinematischen Modells). Bei mittleren Geschwindigkeiten wird eine Kombination der beiden Modelle verwendet, wobei die Modelle basierend auf der Sigmoidfunktion kombiniert werden.
Nach dem Vorhersagen des zukünftigen Zustands des AF 100 bestimmt die kombinierte MPC einen Satz von Lenkbefehlen und einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs (z. B. der aktuellen Geschwindigkeit, der Beschleunigung, dem Lenkwinkel, der Lenkgeschwindigkeit, dem Kurs) und dem vorhergesagten zukünftigen Zustand des Fahrzeugs, wie er durch das kombinierte Bewegungsmodell bestimmt wurde.
Nachdem der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen bestimmt wurde, navigiert das Drive-by-Wire-Modul 1412 das AF 100 gemäß den Lenkbefehlen und Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen empfängt das Steuerungs-Gateway 1410 die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle aus der MPC 1420 und führt eine Sicherheitsüberprüfung durch, bevor es die Befehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergibt. Das Steuerungs-Gateway 1410 arbeitet in Reihe mit dem Drive-by-Wire-Modul 1412. In einigen Ausführungsformen bestimmt das Steuerungs-Gateway 1410, ob die Lenkbefehle und die Geschwindigkeitsbefehle einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. ob eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer oder kleiner als ein Schwellenwert ist). Wenn der Sicherheitsfaktor erfüllt ist (z. B. die geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als der Schwellenwert), werden die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergeleitet, um das AF 100 gemäß den Befehlen zu navigieren. Wenn der Sicherheitsfaktor nicht erfüllt ist (z. B. die geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist größer als der Schwellenwert), wird verhindert, dass das AF 100 gemäß den Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen navigiert wird.
14E veranschaulicht ein Beispiel der Steuerungsarchitektur 1400E für das Steuermodul 406 (wie in 4 gezeigt). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerungsarchitektur 1400E Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. Die Steuerungsarchitektur 1400E ähnelt der in 14D gezeigten Steuerungsarchitektur 1400D, wobei eine kombinierte MPC 1420 zum Bestimmen von Geschwindigkeit und Lenkbefehlen verwendet wird.
Wie in 14E gezeigt, erhalten sowohl das Planungsmodul 404 als auch die kombinierte MPC 1420 Regeln aus dem Regelwerk 1422. Das Regelwerk 1422 definiert High-Level-Randbedingungen, die Verhaltenserwartungen für das AF 100 bereitstellen. Die durch das Regelwerk 1422 bereitgestellten Regeln sind in einer Regelhierarchie angeordnet, wobei die in der Hierarchie niedrigeren Regeln erst geprüft werden, nachdem die in der Hierarchie höheren Regeln geprüft wurden.
Das Regelwerk 1422 enthält einen Teilsatz von Regeln, die dazu ausgewählt sind, sowohl durch das Planungsmodul 404 als auch durch die kombinierte MPC 1420 verwendet zu werden. In einigen Ausführungsformen enthält der Teilsatz von Regeln, die zur Verwendung durch die kombinierte MPC 1420 ausgewählt werden, Regeln, die mit kontinuierlichen Werten (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Entfernung) verknüpft sind. Zu den Regeln, die nicht zur Verwendung durch die kombinierte MPC 1420 ausgewählt wurden, gehören hingegen Regeln, die mit diskreten Werten verknüpft sind (z. B. ob das AF 100 in Bewegung ist oder steht). Beispiele für Regeln, die sowohl durch das Planungsmodul 404 als auch durch die kombinierte MPC 1420 verwendet werden, sind eine Abstandsregel (z. B. beschränkt die Geschwindigkeit und die seitliche Position basierend auf dem Abstand zu einem verfolgten Objekt, wie z. B. einem anderen Fahrzeug), eine Spurhalteregel (z. B. Beschränkung der seitlichen Position basierend auf den Fahrstreifengrenzen), Randbedingungen der Geschwindigkeit (z. B., Höchstgeschwindigkeitsgrenze, Mindestgeschwindigkeitsgrenze, Anhalten an Stoppschildern) und Beschleunigungs-/Verzögerungsrandbedingungen basierend auf dem Fahrgastkomfort (z. B. Beschränkung der Beschleunigung/Verzögerung auf Werte, die innerhalb eines Fahrgastkomfortfaktors liegen (z. B. Vermeiden von starkem Bremsen oder plötzlichem Beschleunigen)).
Die Abstandsregel ist eine nichtlineare Ungleichheitsrandbedingung sowohl für die Geschwindigkeit als auch für die seitliche Position des AF 100. Das Ziel der Abstandsregel ist es, die Geschwindigkeit und die seitliche Position des AF 100 zu optimieren und eine Bewegungsbahn zu finden, die die Geschwindigkeit des AF 100 maximiert, ohne einen minimalen seitlichen Abstand zu einem verfolgten Objekt zu überschreiten. Mit anderen Worten bietet die Abstandsregel eine Möglichkeit für die kombinierte MPC 1420, einen Kompromiss zwischen dem Sicherheitsabstand und der Geschwindigkeitsverringerung, die in der Nähe von Hindernissen (z. B. aus Sicherheitsgründen) erforderlich ist, zu treffen.
14F veranschaulicht ein Beispiel für die Parameter, die bei der Implementierung der Abstandsregel verwendet werden. Die Abstandsregel führt eine Geschwindigkeitsrandbedingung, $v_{max}^{2} = v_{lon}^{2} + v_{lat}^{2},$
ein, die aus zwei Komponenten besteht. Die erste Komponente, $v_{lon}^{2},$
ist eine Geschwindigkeitskomponente, die quadratisch mit dem Längsabstand zu einem zu umfahrenden Hindernis 1426 abnimmt. Die zweite Komponente, $v_{lat}^{2},$
ist eine Geschwindigkeitskomponente, die mit dem Abstand zum Hindernis 1426 zunimmt. Der Wert $v_{lon,k}^{2}$
wird der kombinierten MPC 1420 als Laufzeitparameter zur Verfügung gestellt, der als Längsabstand zum Hindernis 1426 berechnet wird. Dieser Abstand ist gleich null, solange sich das Hindernis 1426 direkt am AF 100 befindet, wofür die hintere und vordere Länge des AF 100, l_r bzw. l_f, verwendet wird, wie unten gezeigt: $d_{lon,k} = {\begin{matrix} d_{obs,lon} - s - l_{f} \\ 0 \\ s - l_{r} - d_{obs,lon} - l_{obs} \end{matrix} wenn d_{obs,lon} \begin{matrix} wenn s < d_{obs,lon} - l_{f} \\ - l_{f} \leq s \leq d_{obs,lon} + l_{obs} + l_{r}, \forall k \in {0, \dots, N} \\ wenn s > d_{obs,lon} + l_{obs} + l_{r} \end{matrix}$
Der Wert d_lon ist der Längsabstand auf der Referenzbewegungsbahn (beginnend am aktuellen Ort des AF 100) zu einer Stelle, an der das Hindernis 1426 das AF 100 einschränkt. Der Wert s_k ist der Fortschritt entlang der Referenzbewegungsbahn in der k-ten Horizontstufe (ebenfalls beginnend am aktuellen Ort des AF 100). Basierend auf diesem Abstand kann die Längsgeschwindigkeitskomponente der Randbedingung gemäß komfortabler Beschleunigungs- und Verzögerungsraten, a_comf,accel bzw. a_comf,decel, bestimmt werden, wie unten gezeigt: $v_{lon, k}^{2} = {\begin{matrix} 2 a_{comf,decel} d_{lon, k} wenn s \leq d_{obs, lon} - l_{f} \\ 2 a_{comf,acel} d_{lon, k} wenn s > d_{obs,lon} - l_{obs} + l_{r} \end{matrix}, \forall k \in {0, \dots, N}$
Daraus ergeben sich zwei zusätzliche Laufzeitparameter für jede Stufe, $[v_{lon,left,k}^{2}, v_{lon,right,k}^{2}] .$
Die Unterscheidung zwischen links und rechts ermöglicht es dem AF 100, linke Spuren auf der rechten Seite und rechte Spuren auf der linken Seite zu vermeiden. Dies ist eine notwendige Information für die Entscheidung, in welche Richtung das AF 100 ausweichen soll, um das Hindernis 1426 zu umfahren. Alle obigen Berechnungen werden getrennt für die linke und rechte Spur in Bezug auf die Referenzbewegungsbahn durchgeführt.
Die kombinierte MPC 1420 macht einen Kompromiss zwischen dem seitlichen Freiraum und der seitlichen Geschwindigkeitskomponente, $v_{lat}^{2} .$
Die Parameter $[v_{lon,left,k}^{2}, v_{lon,right,k}^{2}]$
werden der kombinierten MPC 1420 zur Verfügung gestellt, und $v_{lat}^{2}$
wird wie folgt bestimmt: $\begin{array}{l} d_{lat,left, k} = d_{obs,lat, k} - n_{k}, \forall k \in {0, \dots, N} \\ d_{lat,right, k} = n_{k} - d_{obs,lat, k}, \forall k \in {0, \dots, N} \\ v_{lat, k} (n_{k}) = v_{ref, k} \cdot s i g m o i d (d_{lat, {left,right}, k} (n_{k}), a, c), \forall k \in {0, \dots, N} \end{array}$
wobei a und c die Koeffizienten für die Sigmoidfunktion $\frac{1}{1 + exp (- a (d_{lat, {left,right}} - c))}$
sind. Generell besagt die Abstandsregel, dass die Geschwindigkeit, die das AF 100 fahren kann, umso höher sein kann, je weiter das AF 100 von einem Hindernis entfernt ist. Die Sigmoidparameter werden so gewählt, dass die Funktion glatt ist, keine großen Gradienten zweiter Ordnung aufweist und einen maximalen Wert von v_ref erreicht.
Unter Verwendung der oben definierten Längs- und Quergeschwindigkeitskomponenten können die resultierenden Geschwindigkeitsrandbedingungen aufgrund der Abstandsregel wie folgt definiert werden: $\begin{array}{l} c_{k}^{vel} (x_{k}, s_{k}) = {\begin{matrix} v_{k} - v_{lon,left, k} - v_{lat,left, k} (n_{k}) - s_{v}, k \leq 0 \\ v_{k} - v_{lon,right, k} - v_{lat,right, k} (n_{k}) - s_{v}, k \leq 0 \end{matrix}, \forall k \in {0, \dots, N} \\ J_{k} (x) = (v_{lon,left, k}^{2} + v_{lon,left, k}^{2} (n_{k}) - v_{ref}^{2}) + (v_{lon,right, k}^{2} + v_{lon,right, k}^{2} (n_{k}) - v_{ref}^{2}), \forall k \in {0, \dots, N} \end{array}$
Zurück zu 14E, empfangen sowohl das Planungsmodul 404 als auch die kombinierte MPC 1420 klassifizierte Objektdaten aus dem Wahrnehmungsmodul 404. Die klassifizierten Objektdaten beschreiben ein erkanntes Objekt, das in einen Typ gruppiert wurde, z. B. Fußgänger, Fahrrad, Auto, Verkehrszeichen usw. Das Planungsmodul 404 bestimmt dann eine Referenzbewegungsbahn, die mindestens teilweise auf den Regeln aus dem Regelwerk 1422 (z. B. einschließlich mindestens einiger Regeln, die nicht durch die kombinierte MPC 1420 verwendet werden) und den klassifizierten Objektdaten basiert.
Die Referenzbewegungsbahn wird dann der kombinierten MPC 1420 zur Verfügung gestellt. Die kombinierte MPC 1420 bestimmt (z. B. unabhängig vom Bestimmen der Referenzbewegungsbahn) einen Satz von Lenkbefehlen und einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn, den klassifizierten Objektdaten und dem ausgewählten Teilsatz von Regeln aus dem Regelwerk 1422 (z. B. werden der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig von, oder ohne auf mindestens einigen Regeln im Regelwerk 1422 zu basieren, bestimmt).
Nachdem der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen bestimmt wurde, navigiert das Drive-by-Wire-Modul 1412 das AF 100 gemäß den Lenkbefehlen und Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Navigieren des AF 100 gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen die Verletzung von mindestens einer Regel, die für die Verwendung durch die kombinierte MPC 1420 ausgewählt wurde. Einige Regeln aus dem Regelwerk 1422 enthalten z. B. Schlupfvariablen, die es zulassen, die Regel um einen begrenzten Betrag zu überschreiten, wenn die Bedingungen dies rechtfertigen.
In einigen Ausführungsformen empfängt das Steuerungs-Gateway 1410 die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle aus der MPC 1420 und führt eine Sicherheitsüberprüfung durch, bevor es die Befehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergibt. Das Steuerungs-Gateway 1410 arbeitet in Reihe mit dem Drive-by-Wire-Modul 1412. In einigen Ausführungsformen bestimmt das Steuerungs-Gateway 1410, ob die Lenkbefehle und die Geschwindigkeitsbefehle einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. ob eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer oder kleiner als ein Schwellenwert ist). Wenn der Sicherheitsfaktor erfüllt ist (z. B. die geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als der Schwellenwert), werden die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle an das Drive-by-Wire-Modul 1412 weitergeleitet, um das AF 100 gemäß den Befehlen zu navigieren. Wenn der Sicherheitsfaktor nicht erfüllt ist (z. B. die geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist größer als der Schwellenwert), wird verhindert, dass das AF 100 gemäß den Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen navigiert wird.
14G veranschaulicht ein Beispiel der Steuerungsarchitektur 1400G für das Steuermodul 406 (wie in 4 gezeigt). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerungsarchitektur 1400G Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. Die Steuerungsarchitektur 1400G fügt die kombinierte MPC 1420 von 14D zur Steuerungsarchitektur 1400C hinzu, wie in 14C gezeigt. Ein erster Satz von Lenkbefehlen und ein erster Satz von Geschwindigkeitsbefehlen werden durch den Wegoptimierer 1406, den Geschwindigkeitsoptimierer 1408, den Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 und den Wegnachverfolger 1418 bestimmt, wie in 14C beschrieben. Ein zweiter Satz von Lenkbefehlen und ein zweiter Satz von Geschwindigkeitsbefehlen werden durch die kombinierte MPC 1420 bestimmt, wie unter Bezugnahme auf 14D beschrieben.
Das Steuerungs-Gateway 1410 bestimmt ein Steuerungsszenario für das AF 100. In einigen Ausführungsformen basiert das Steuerungsszenario auf dem aktuellen Ort des AF 100 (z. B. können verschiedene Regionen der Welt unterschiedliche Steuerungsszenarien verwenden). In einigen Ausführungsformen ändert sich das Steuerungsszenario im Zeitverlauf dynamisch (z. B. ändert sich die Region, in der das Fahrzeug betrieben wird). In einigen Ausführungsformen basiert das Steuerungsszenario auf den Fähigkeiten des AF 100 (z. B. Prozessorgeschwindigkeit, verfügbare Sensoren). In einigen Ausführungsformen ist das Steuerungsszenario vorbestimmt und bleibt im Zeitverlauf statisch (z. B. wenn das Steuerungsszenario basierend auf den Fähigkeiten des AF 100 bestimmt wird).
Wenn das Steuerungsszenario einen ersten Satz von Bedingungen erfüllt (das AF 100 hat z. B. nicht die erforderlichen Fähigkeiten für die kombinierte MPC 1420), so wählt das Steuerungs-Gateway 1410 den ersten Satz von Lenkbefehlen und den ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen aus, wie durch den Wegoptimierer 1406, dem Geschwindigkeitsoptimierer 1408, dem Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 und dem Wegnachverfolger 1418 bestimmt. Nachdem der erste Satz von Lenkbefehlen und der erste Satz von Geschwindigkeitsbefehlen ausgewählt wurden, navigiert das Drive-by-Wire-Modul 1412 das AF 100 gemäß dem ersten Satz von Lenkbefehlen und dem ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
Wenn das Steuerungsszenario einen zweiten Satz von Bedingungen erfüllt (das AF 100 verfügt z. B. nicht über die erforderlichen Fähigkeiten für einen oder mehrere der Wegoptimierer 1406, Geschwindigkeitsoptimierer 1408, Nachverfolger-Referenzgenerator 1416 oder Wegnachverfolger 1418), so wählt das Steuerungs-Gateway 1410 den zweiten Satz von Lenkbefehlen und den zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen aus, wie durch die kombinierte MPC 1420 bestimmt. Nachdem der zweite Satz von Lenkbefehlen und der zweite Satz von Geschwindigkeitsbefehlen ausgewählt wurden, navigiert das Drive-by-Wire-Modul 1412 das AF 100 gemäß dem zweiten Satz von Lenkbefehlen und dem zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
Wenn das Steuerungsszenario einen dritten Satz von Bedingungen erfüllt (das AF 100 ist z. B. in der Lage, alle in 14G gezeigten Module zu verwenden), so kombiniert das Steuerungs-Gateway 1410 den ersten Satz von Lenkbefehlen und den zweiten Satz von Lenkbefehlen, um einen dritten Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen. Das Steuerungs-Gateway 1410 kombiniert auch den ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen und den zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen, um einen dritten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen zu erzeugen. Nachdem der dritte Satz von Lenkbefehlen und der dritte Satz von Geschwindigkeitsbefehlen erzeugt wurden, navigiert das Drive-by-Wire-Modul 1412 das AF 100 gemäß dem dritten Satz von Lenkbefehlen und dem dritten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
Beispiele für Abläufe zur Bestimmung von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen
15 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses 1500 zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen. Der Prozess 1500 wird als durch eine Steuerschaltung ausgeführt beschrieben (z. B. Steuermodul 406 von 4). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 1500 durch ein System aus einem oder mehreren Computern an einem oder mehreren Standorten durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das AF-System 120 von 1 (oder Teile davon), das entsprechend gemäß dieser Spezifikation programmiert ist, den Prozess 1500 durchführen.
Im Block 1502, während ein Fahrzeug (z. B. das AF 100) in einem autonomen Modus (z. B. einem vollständig oder hochgradig autonomen Modus mit automatischer Lenkung, Beschleunigung, Bremsung und Navigation (z. B. Stufe 3, 4 oder 5)) arbeitet, empfängt eine Steuerschaltung (z. B. das Steuermodul 406) eine Referenzbewegungsbahn (z. B. einen Weg in Bezug auf die Zeit aus dem Planungsmodul 404), einen Satz von seitlichen Randbedingungen (z. B, „Röhren“-Randbedingungen - maximale Abstände nach links und rechts, die das Fahrzeug zu verschiedenen Zeitpunkten sicher von der Referenzbewegungsbahn abweichen kann), und einen Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. Geschwindigkeitsgrenzen auf der Fahrbahn, physikalische Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen des Fahrzeugs, vorbestimmte Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen). In einigen Ausführungsformen entsprechen die seitlichen Randbedingungen den Fahrstreifengrenzen. In einigen Ausführungsformen werden die seitlichen Randbedingungen angepasst, um Hindernisse auf oder in der Nähe der Fahrbahn (z. B. geparkte Autos) zu umfahren. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Empfangen der Referenzbewegungsbahn das Abtasten eines Referenzweges (z. B. aus dem Planungsmodul 404) und des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen in Bezug auf die Position des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung (z. B. im Randbedingungsadapter 1404), um die Referenzbewegungsbahn (z. B. den Referenzweg im Zeitbereich) zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen läuft der Randbedingungsadapter 1404 mit einer anderen Frequenz (z. B. 50 Hz) als die Frequenz (z. B. 20 Hz) des Wegoptimierers 1406.
Im Block 1504 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. im Wegoptimierer 1406) einen Satz von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen (z. B. einen Satz von Lenkbefehlen, die die Referenzbewegungsbahn innerhalb der seitlichen Randbedingungen anpassen, um Objekte zu umfahren). In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen das Bestimmen einer seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf basierend auf einer Vielzahl von Lenkfaktoren, wobei die Lenkfaktoren einen Abstand des Fahrzeugs zu einem Hindernis (z. B. einem stehenden Fahrzeug auf dem Seitenstreifen), einen Abstand des Fahrzeugs von der Referenzbewegungsbahn und einen Schwellenwert für die seitliche Änderung (z. B. die maximale Kurvengeschwindigkeit des Fahrzeugs) beinhalten. In einigen Ausführungsformen bestimmt die Steuerschaltung den Satz von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
In einigen Ausführungsformen enthält der Satz von Lenkbefehlen Lenkdaten mit einer ersten Frequenz (z. B. 20 Hz). In einigen Ausführungsformen umfasst das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen das Erhöhen (z. B. im Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) der Frequenz der Lenkdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz (z. B.
100 Hz) ist, das Bestimmen (z. B. im Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) eines vorhergesagten Weges basierend auf den Lenkdaten mit der zweiten Frequenz, das Bestimmen (z. B. im Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges mindestens teilweise basierend auf einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs (z. B. einem Punkt auf dem vorhergesagten Weg, der dem Ort des Fahrzeugs am nächsten ist), und das Bestimmen (z. B. im Wegnachverfolger 1418) des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Erhöhen der Frequenz der Lenkdaten auf die zweite Frequenz eine Interpolation zwischen Unstetigkeiten in den Lenkdaten (z. B. werden abrupte Änderungen der Lenkung geglättet). In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs das Bestimmen eines seitlichen Fehlers zwischen dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem Referenzpunkt des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg. In einigen Ausführungsformen wird der Satz von Lenkbefehlen basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt.
In einigen Ausführungsformen enthält der Satz von Lenkbefehlen erste Lenkdaten. In einigen Ausführungsformen enthält das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen das Bestimmen (z. B. in der kombinierten MPC 1420) einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn, das Bestimmen (z. B. in der kombinierten MPC 1420) von zweiten Lenkdaten basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen, und das Kombinieren (z. B. im Steuerungs-Gateway 1410) der ersten Lenkdaten und der zweiten Lenkdaten, um den Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen.
Im Block 1506 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. im Geschwindigkeitsoptimierer 1408) einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs innerhalb der Geschwindigkeitsrandbedingungen steuern). In einigen Ausführungsformen wird der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig von dem Satz von Lenkbefehlen bestimmt (z. B. werden die Geschwindigkeitsbefehle ohne Rücksicht auf die Lenkbefehle oder seitlichen Randbedingungen und die Lenkbefehle ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeitsbefehle oder Geschwindigkeitsrandbedingungen bestimmt). In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen das Bestimmen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf, die einen Komfortfaktor
(z. B. eine Beschleunigung/Verzögerung liegt innerhalb vorbestimmter Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen) innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen erfüllt, und das Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
Im Block 1508 navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412) das Fahrzeug gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Steuerungs-Gateway 1410) das Fahrzeug gemäß einer Bestimmung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412), dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als ein Schwellenwert). In einigen Ausführungsformen verzichtet die Steuerschaltung gemäß einer Bestimmung (z. B. am Steuerungs-Gateway 1410), dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllt (z. B. ist eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer als ein Schwellenwert), auf die Navigation des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
16 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses 1600 zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen. Der Prozess 1600 wird als durch eine Steuerschaltung ausgeführt beschrieben (z. B. Steuermodul 406 von 4). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 1600 durch ein System aus einem oder mehreren Computern an einem oder mehreren Standorten durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das AF-System 120 von 1 (oder Teile davon), das entsprechend gemäß dieser Spezifikation programmiert ist, den Prozess 1600 durchführen.
Im Block 1602, während ein Fahrzeug (z. B. das AF 100) in einem autonomen Modus (z. B. einem vollständig oder hochgradig autonomen Modus mit automatischer Lenkung, Beschleunigung, Bremsung und Navigation (z. B. Stufe 3, 4 oder 5)) arbeitet, empfängt eine Steuerschaltung (z. B. das Steuermodul 406) eine Referenzbewegungsbahn (z. B. einen Weg in Bezug auf die Zeit aus dem Planungsmodul 404), einen Satz von seitlichen Randbedingungen (z. B, „Röhren“-Randbedingungen - maximale Abstände nach links und rechts, die das Fahrzeug zu verschiedenen Zeitpunkten sicher von der Referenzbewegungsbahn abweichen kann), und einen Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. Geschwindigkeitsgrenzen auf der Fahrbahn, physikalische Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen des Fahrzeugs, vorbestimmte Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen). In einigen Ausführungsformen entsprechen die seitlichen Randbedingungen den Fahrstreifengrenzen. In einigen Ausführungsformen werden die seitlichen Randbedingungen angepasst, um Hindernisse auf oder in der Nähe der Fahrbahn (z. B. geparkte Autos) zu umfahren.
Im Block 1604 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. im Bewegungsbahnoptimierer 1414) einen vorhergesagten Weg für das Fahrzeug (z. B. einen Weg, der die Referenzbewegungsbahn innerhalb der seitlichen Randbedingungen anpasst, um Objekte zu umfahren) und ein Geschwindigkeitsprofil für den vorhergesagten Weg (z. B. ein Profil, das die Geschwindigkeiten enthält, mit denen das Fahrzeug voraussichtlich entlang des vorhergesagten Weges fahren wird). Der vorhergesagte Weg und das Geschwindigkeitsprofil basieren auf der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen.
Im Block 1606 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. im Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) einen Referenzpunkt des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges (z. B. einen Punkt auf dem vorhergesagten Weg, der dem Ort des Fahrzeugs am nächsten ist) und einen mit dem Referenzpunkt verknüpften Geschwindigkeitsbefehl mindestens teilweise basierend auf dem vorhergesagten Weg und dem Geschwindigkeitsprofil. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des Geschwindigkeitsbefehls das Bestimmen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf, die einen Komfortfaktor erfüllt (z. B. eine Beschleunigung/Verzögerung liegt innerhalb vorbestimmter Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen) innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen und das Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf. In einigen Ausführungsformen enthält der vorhergesagte Weg Wegdaten mit einer ersten Frequenz (z. B. 20 Hz). In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges die Erhöhung (z. B. am Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) der Frequenz der Wegdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz (z. B. 100 Hz) ist. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Erhöhen der Frequenz der Wegdaten auf die zweite Frequenz eine Interpolation zwischen Unstetigkeiten in den Wegdaten (z. B. werden abrupte Änderungen der Lenkung oder der Geschwindigkeit geglättet).
Im Block 1608 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. im Wegnachverfolger 1418) einen Lenkbefehl mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des Lenkbefehls das Bestimmen einer seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf basierend auf einer Vielzahl von Lenkfaktoren, wobei die Lenkfaktoren einen Abstand des Fahrzeugs zu einem Hindernis (z. B. einem stehenden Fahrzeug auf dem Seitenstreifen), einen Abstand des Fahrzeugs von der Referenzbewegungsbahn und einen Schwellenwert für die seitliche Änderung (z. B. die maximale Kurvengeschwindigkeit des Fahrzeugs) beinhalten. In einigen Ausführungsformen bestimmt die Steuerschaltung den Satz von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf. In einigen Ausführungsformen wird der Lenkbefehl basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt.
In einigen Ausführungsformen enthält der Lenkbefehl erste Lenkdaten. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des Lenkbefehls das Bestimmen (z. B. in der kombinierten MPC 1420) einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn, das Bestimmen (z. B. in der kombinierten MPC 1420) von zweiten Lenkdaten basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen, und das Kombinieren (z. B. im Steuerungs-Gateway 1410) der ersten Lenkdaten und der zweiten Lenkdaten, um den Lenkbefehl zu erzeugen.
Im Block 1610 navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412) das Fahrzeug gemäß dem Lenkbefehl und dem Geschwindigkeitsbefehl. In einigen Ausführungsformen navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412) das Fahrzeug gemäß einer Bestimmung (z. B. im Steuerungs-Gateway 1410), dass der Lenkbefehl und der Geschwindigkeitsbefehl einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. ist eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, kleiner als ein Schwellenwert). In einigen Ausführungsformen verzichtet die Steuerschaltung gemäß einer Bestimmung (z. B. am Steuerungs-Gateway 1410), dass der Lenkbefehl und der Geschwindigkeitsbefehl einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen (z. B. ist eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer als ein Schwellenwert), auf die Navigation des Fahrzeugs gemäß dem Lenkbefehl und dem Geschwindigkeitsbefehl.
17 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses 1700 zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen. Der Prozess 1700 wird als durch eine Steuerschaltung ausgeführt beschrieben (z. B. Steuermodul 406 von 4). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 1700 durch ein System aus einem oder mehreren Computern an einem oder mehreren Standorten durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das AF-System 120 von 1 (oder Teile davon), das entsprechend gemäß dieser Spezifikation programmiert ist, den Prozess 1700 durchführen.
Im Block 1702, während ein Fahrzeug (z. B. das AF 100) in einem autonomen Modus (z. B. einem vollständig oder hochgradig autonomen Modus mit automatischer Lenkung, Beschleunigung, Bremsung und Navigation (z. B. Stufe 3, 4 oder 5)) arbeitet, empfängt eine Steuerschaltung (z. B. das Steuermodul 406) eine Referenzbewegungsbahn (z. B. einen Weg in Bezug auf die Zeit aus dem Planungsmodul 404), einen Satz von seitlichen Randbedingungen (z. B, „Röhren“-Randbedingungen - maximale Abstände nach links und rechts, die das Fahrzeug zu verschiedenen Zeitpunkten sicher von der Referenzbewegungsbahn abweichen kann), und einen Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. Geschwindigkeitsgrenzen auf der Fahrbahn, physikalische Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen des Fahrzeugs, vorbestimmte Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen). In einigen Ausführungsformen entsprechen die seitlichen Randbedingungen den Fahrstreifengrenzen. In einigen Ausführungsformen werden die seitlichen Randbedingungen angepasst, um Hindernisse auf oder in der Nähe der Fahrbahn (z. B. geparkte Autos) zu umfahren.
Im Block 1704 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. in der kombinierten MPC 1420) eine Krümmung der Referenzbewegungsbahn.
Im Block 1706 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. in der kombinierten MPC 1420) einen Satz von Lenkbefehlen und einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen das Bestimmen einer seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf basierend auf einer Vielzahl von Lenkfaktoren, wobei die Lenkfaktoren einen Abstand des Fahrzeugs zu einem Hindernis (z. B. einem stehenden Fahrzeug auf dem Seitenstreifen), einen Abstand des Fahrzeugs von der Referenzbewegungsbahn und einen Schwellenwert der seitlichen Änderung (z. B. die maximal zulässige Kurvengeschwindigkeit des Fahrzeugs) beinhalten. In einigen Ausführungsformen bestimmt die Steuerschaltung den Satz von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen das Bestimmen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf, die einen Komfortfaktor erfüllt (z. B. liegt eine Beschleunigungs-/Verzögerungsrate innerhalb vorbestimmter Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen) innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen und das Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
Im Block 1708 navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412) das Fahrzeug gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Steuerungs-Gateway 1410) das Fahrzeug gemäß einer Bestimmung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412), dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als ein Schwellenwert). In einigen Ausführungsformen verzichtet die Steuerschaltung gemäß einer Bestimmung (z. B. am Steuerungs-Gateway 1410), dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllt (z. B. ist eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer als ein Schwellenwert), auf die Navigation des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
18 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses 1800 zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen. Der Prozess 1800 wird als durch eine Steuerschaltung ausgeführt beschrieben (z. B. Steuermodul 406 von 4). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 1800 durch ein System aus einem oder mehreren Computern an einem oder mehreren Standorten durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das AF-System 120 von 1 (oder Teile davon), das entsprechend gemäß dieser Spezifikation programmiert ist, den Prozess 1800 durchführen.
Im Block 1802 bestimmt eine Steuerschaltung (z. B. Steuermodul 406) ein Steuerungsszenario für ein Fahrzeug (z. B. das AF 100). In einigen Ausführungsformen basiert das Steuerungsszenario auf dem Ort des Fahrzeugs (z. B. wo die Fahrbahn abgebildet ist). In einigen Ausführungsformen basiert das Steuerungsszenario auf den Fähigkeiten des Fahrzeugs (z. B. Prozessorgeschwindigkeit, verfügbare Sensoren). In einigen Ausführungsformen ändert sich das Steuerungsszenario im Zeitverlauf dynamisch (z. B. ändert sich die aktuelle Umgebung, in der das Fahrzeug betrieben wird). In einigen Ausführungsformen ist das Steuerungsszenario vorbestimmt und bleibt im Zeitverlauf statisch (z. B. wird das Steuerungsszenario basierend auf den Fähigkeiten des Fahrzeugs bestimmt).
Im Block 1804 bestimmt die Steuerschaltung, ob das Steuerungsszenario einen ersten Satz von Bedingungen, einen zweiten Satz von Bedingungen oder einen dritten Satz von Bedingungen erfüllt.
Im Block 1806 wählt die Steuerschaltung gemäß der Bestimmung, dass das Steuerungsszenario den ersten Satz von Bedingungen erfüllt (z. B. dass das Fahrzeug nicht die erforderlichen Fähigkeiten für die kombinierte MPC aufweist), eine erste Gruppe von Steuerkomponenten aus.
Im Block 1808 bestimmt die Steuerschaltung unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten einen ersten Satz von Lenkbefehlen und einen ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen und des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerungskomponenten das Empfangen einer Referenzbewegungsbahn (z. B. eines Weges in Bezug auf die Zeit vom Planungsmodul 404), eines Satzes von seitlichen Randbedingungen (z. B. „Röhren“-Randbedingungen - maximaler Abstand nach links und rechts, den das Fahrzeug zu verschiedenen Zeitpunkten sicher von der Referenzbewegungsbahn abweichen kann), und einen Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. Geschwindigkeitsgrenzen auf der Fahrbahn, physikalische Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen des Fahrzeugs, vorbestimmte Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen), das Bestimmen (z. B. im Wegoptimierer 1406) des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen (z. B. einem Satz von Lenkbefehlen, die die Referenzbewegungsbahn innerhalb der seitlichen Randbedingungen anpassen, um Objekte zu umfahren), und Bestimmen (z. B. im Geschwindigkeitsoptimierer 1408) des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. einem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs innerhalb der Geschwindigkeitsrandbedingungen steuern). In einigen Ausführungsformen entsprechen die seitlichen Randbedingungen den Fahrstreifengrenzen. In einigen Ausführungsformen werden die seitlichen Randbedingungen angepasst, um Hindernisse auf oder in der Nähe der Fahrbahn (z. B. geparkte Autos) zu umfahren. In einigen Ausführungsformen wird der erste Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig vom ersten Satz von Lenkbefehlen bestimmt (z. B. werden die Geschwindigkeitsbefehle ohne Rücksicht auf die Lenkbefehle oder die seitlichen Randbedingungen bestimmt, und die Lenkbefehle werden ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeitsbefehle oder die Geschwindigkeitsrandbedingungen bestimmt).
In einigen Ausführungsformen enthält der erste Satz von Lenkbefehlen Lenkdaten mit einer ersten Frequenz (z. B. 20 Hz). In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen das Erhöhen (z. B. im Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) der Frequenz der Lenkdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz (z. B. 100 Hz) ist, das Bestimmen (z. B. im Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) eines vorhergesagten Weges basierend auf den Lenkdaten mit der zweiten Frequenz, das Bestimmen (z. B. im Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges mindestens teilweise basierend auf einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs (z. B. einem Punkt auf dem vorhergesagten Weg, der dem Standort des Fahrzeugs am nächsten ist), und Bestimmen (z. B. im Wegnachverfolger 1418) des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Erhöhen der Frequenz der Lenkdaten auf die zweite Frequenz eine Interpolation zwischen Unstetigkeiten in den Lenkdaten (z. B. werden abrupte Änderungen der Lenkung geglättet). In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs, das Bestimmen eines seitlichen Fehlers zwischen dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem Referenzpunkt des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg. In einigen Ausführungsformen wird der erste Satz von Lenkbefehlen basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt.
In einigen Ausführungsformen empfängt die Steuerschaltung ein Geschwindigkeitsprofil für den vorhergesagten Weg (z. B. ein Profil, das die Geschwindigkeiten enthält, mit denen das Fahrzeug voraussichtlich entlang des vorhergesagten Weges fahren wird) und bestimmt (z. B. im Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) den ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil. In einigen Ausführungsformen enthält das Geschwindigkeitsprofil Geschwindigkeitsdaten mit der ersten Frequenz (z. B. 20 Hz). In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen das Erhöhen (z. B. im Nachverfolger-Referenzgenerator 1416) der Frequenz der Geschwindigkeitsdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz (z. B. 100 Hz) ist.
Im Block 1810 navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412) das Fahrzeug gemäß dem ersten Satz von Lenkbefehlen und dem ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
Im Block 1812 wählt die Steuerschaltung gemäß der Bestimmung, dass das Steuerungsszenario den zweiten Satz von Bedingungen erfüllt, eine zweite Gruppe von Steuerkomponenten aus. Die zweite Gruppe von Steuerkomponenten ist von der ersten Gruppe von Steuerkomponenten verschieden.
Im Block 1814 bestimmt die Steuerschaltung unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten einen zweiten Satz von Lenkbefehlen und einen zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des zweiten Satzes von Lenkbefehlen und des zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerungskomponenten das Empfangen einer Referenzbewegungsbahn (z. B. eines Weges in Bezug auf die Zeit aus einem Planungsmodul 404), eines Satzes von seitlichen Randbedingungen (z. B. „Röhren“-Randbedingungen - maximaler Abstand nach links und rechts, den das Fahrzeug zu verschiedenen Zeitpunkten sicher von der Referenzbewegungsbahn abweichen kann), und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. Geschwindigkeitsrandbedingungen auf der Fahrbahn, physikalische Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen des Fahrzeugs, vorbestimmte Grenzen für den Beschleunigungs-/Verzögerungskomfort), Bestimmen (z. B. in der kombinierten MPC 1420) einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn und Bestimmen (z. B. in der kombinierten MPC 1420) des zweiten Satzes von Lenkbefehlen und des zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen. In einigen Ausführungsformen entsprechen die seitlichen Randbedingungen den Fahrstreifengrenzen. In einigen Ausführungsformen werden die seitlichen Randbedingungen angepasst, um Hindernisse auf oder in der Nähe der Fahrbahn (z. B. geparkte Autos) zu umfahren.
Im Block 1816 navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412) das Fahrzeug gemäß dem zweiten Satz von Lenkbefehlen und dem zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
Im Block 1818 wählt die Steuerschaltung gemäß der Bestimmung, dass das Steuerungsszenario den dritten Satz von Bedingungen erfüllt, eine dritte Gruppe von Steuerkomponenten aus. Die dritte Gruppe von Steuerkomponenten enthält Komponenten aus der ersten Gruppe von Steuerkomponenten und Komponenten aus der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten.
Im Block 1820 bestimmt die Steuerschaltung unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerkomponenten einen dritten Satz von Lenkbefehlen und einen dritten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Bestimmen des dritten Satzes von Lenkbefehlen und des dritten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerungskomponenten das Empfangen einer Referenzbewegungsbahn (z. B. eines Weges in Bezug auf die Zeit vom Planungsmodul 404), eines Satzes von seitlichen Randbedingungen (z. B. „Röhren“-Randbedingungen - maximaler Abstand nach links und rechts, den das Fahrzeug zu verschiedenen Zeitpunkten sicher von der Referenzbewegungsbahn abweichen kann) und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. Geschwindigkeitsgrenzen auf der Fahrbahn, physikalische Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzen des Fahrzeugs, vorbestimmte Beschleunigungs-/Verzögerungskomfortgrenzen), Bestimmen (z. B. im Wegoptimierer 1406) eines vierten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen (z. B. einem Satz von Lenkbefehlen, die die Referenzbewegungsbahn innerhalb der seitlichen Randbedingungen anpassen, um Objekte zu umfahren), Bestimmen (z. B. im Geschwindigkeitsoptimierer 1408) eines vierten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen (z. B. einem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs innerhalb der Geschwindigkeitsrandbedingungen steuern), Bestimmen (z. B. in der kombinierten MPC 1420) einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn, Bestimmen (z. B. in der kombinierten MPC 1420) eines fünften Satzes von Lenkbefehlen und eines fünften Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen, Kombinieren (z. B. im Steuerungs-Gateway 1410) des vierten Satzes von Lenkbefehlen und des fünften Satzes von Lenkbefehlen, um den dritten Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen, und Kombinieren (z. B. im Steuerungs-Gateway 1410) des vierten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen und des fünften Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen, um den dritten Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen wird der vierte Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig vom vierten Satz von Lenkbefehlen bestimmt (z. B. werden die Geschwindigkeitsbefehle ohne Rücksicht auf die Lenkbefehle oder die seitlichen Randbedingungen bestimmt und die Lenkbefehle ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeitsbefehle oder die Geschwindigkeitsrandbedingungen bestimmt). In einigen Ausführungsformen entsprechen die seitlichen Randbedingungen den Fahrstreifengrenzen. In einigen Ausführungsformen werden die seitlichen Randbedingungen angepasst, um Hindernisse auf oder in der Nähe der Fahrbahn (z. B. geparkte Autos) zu umfahren.
Im Block 1822 navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412) das Fahrzeug gemäß dem dritten Satz von Lenkbefehlen und dem dritten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
19 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses 1900 zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen. Der Prozess 1900 wird als durch eine Steuerschaltung ausgeführt beschrieben (z. B. Steuermodul 406 von 4). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 1900 durch ein System aus einem oder mehreren Computern an einem oder mehreren Standorten durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das AF-System 120 von 1 (oder Teile davon), das entsprechend gemäß dieser Spezifikation programmiert ist, den Prozess 1900 durchführen.
Im Block 1902, während ein Fahrzeug (z. B. das AF 100) in einem autonomen Modus (z. B. einem vollständig oder hochgradig autonomen Modus mit automatischer Lenkung, Beschleunigung, Bremsung und Navigation (z. B. Stufe 3, 4 oder 5)) arbeitet, empfängt eine Steuerschaltung (z. B. das Steuermodul 406) (z. B. im Planungsmodul 404 und der kombinierten MPC 1420) einen Satz von Regeln (z. B. aus dem Regelwerk 1422). Das Regelwerk enthält einen ersten Teilsatz von Regeln (z. B. Regeln, die sowohl durch das Planungsmodul 404 als auch durch die kombinierte MPC 1420 verwendet werden).
In einigen Ausführungsformen ist der Satz von Regeln in einer Regelhierarchie angeordnet (z. B. werden Regeln, die in der Hierarchie niedriger sind, erst nach Regeln geprüft, die in der Hierarchie höher sind). In einigen Ausführungsformen enthält der erste Teilsatz von Regeln Regeln, die mit kontinuierlichen Werten verknüpft sind (z. B. verwendet der erste Satz von Regeln Variablen, die kontinuierlich sind (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Entfernung), während einige Regeln im zweiten Satz von Regeln diskret sind (z. B. in Bewegung oder angehalten)).
In einigen Ausführungsformen enthält der erste Teilsatz von Regeln eine Abstandsregel (die z. B. die Geschwindigkeit und die seitliche Position basierend auf dem Abstand zu einem verfolgten Objekt, wie z. B. einem anderen Fahrzeug, einschränkt). In einigen Ausführungsformen enthält der erste Teilsatz von Regeln eine Spurhalteregel (die z. B. die seitliche Position basierend auf den Fahrstreifengrenzen einschränkt). In einigen Ausführungsformen enthält der erste Teilsatz von Regeln eine oder mehrere Randbedingungen für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (z. B. Höchstgeschwindigkeit, Mindestgeschwindigkeit, Anhalten bei Stoppschild). In einigen Ausführungsformen enthält der erste Teilsatz von Regeln eine oder mehrere Randbedingungen für die Beschleunigung des Fahrzeugs (die z. B. die Beschleunigung/Verzögerung auf Werte einschränken, die innerhalb eines Fahrgastkomfortfaktors liegen (z. B. Vermeiden von starkem Bremsen oder plötzlichem Beschleunigen)).
Im Block 1904 empfängt die Steuerschaltung (z. B. im Planungsmodul 404 und im kombinierten MPC 1420) klassifizierte Objektdaten (z. B. aus dem Wahrnehmungsmodul 402) (z. B. ein erkanntes Objekt, das in einen Typ gruppiert wurde, wie Fußgänger, Fahrrad, Auto, Verkehrszeichen).
Im Block 1906 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. im Planungsmodul 404) eine Referenzbewegungsbahn, die mindestens teilweise auf dem Satz von Regeln (z. B. einschließlich mindestens einiger Regeln im Satz von Regeln, die nicht im ersten Teilsatz von Regeln enthalten sind) und auf den klassifizierten Objektdaten basiert.
Im Block 1906 wählt die Steuerschaltung (z. B. in der kombinierten MPC 1420) den ersten Teilsatz von Regeln aus dem Regelwerk aus (z. B. ohne alle Regeln im Satz von Regeln aus dem Regelwerk 1422 auszuwählen).
Im Block 1908 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. in der kombinierten MPC 1420) (z. B. unabhängig vom Bestimmen der Referenzbewegungsbahn) einen Satz von Lenkbefehlen und einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn, den klassifizierten Objektdaten und dem ausgewählten ersten Teilsatz von Regeln (z. B. werden der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig von oder ohne auf mindestens einigen Regeln in dem Satz von Regeln aus dem Regelwerk 1422 basierend bestimmt).
Im Block 1910 navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412) das Fahrzeug gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen das Verletzen mindestens einer Regel im ersten Teilsatz von Regeln (z. B. kann das AF 100 näher an ein Objekt herankommen, als normalerweise erlaubt ist, um die Geschwindigkeit beizubehalten).
In einigen Ausführungsformen navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Steuerungs-Gateway 1410) das Fahrzeug gemäß einer Bestimmung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412), dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als ein Schwellenwert). In einigen Ausführungsformen verzichtet die Steuerschaltung gemäß einer Bestimmung (z. B. am Steuerungs-Gateway 1410), dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllt (z. B. ist eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer als ein Schwellenwert), auf die Navigation des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
20 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses 2000 zum Bestimmen von Lenk- und Geschwindigkeitsbefehlen. Der Prozess 2000 wird als durch eine Steuerschaltung ausgeführt beschrieben (z. B. Steuermodul 406 von 4). In einigen Ausführungsformen enthält die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen. In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 2000 durch ein System aus einem oder mehreren Computern an einem oder mehreren Standorten durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das AF-System 120 von 1 (oder Teile davon), das entsprechend gemäß dieser Spezifikation programmiert ist, den Prozess 2000 durchführen.
Im Block 2002, während ein Fahrzeug (z. B. AF 100) in einem autonomen Modus (z. B. einem vollständig oder hochgradig autonomen Modus mit automatischer Lenkung, Beschleunigung, Bremsung und Navigation (z. B. Stufe 3, 4 oder 5)) arbeitet, empfängt eine Steuerschaltung (z. B. das Steuermodul 406) (z. B. in der kombinierten MPC 1420) Zustandsinformationen, die einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lenkwinkel, Lenkgeschwindigkeit, Kurs) entsprechen.
Im Block 2004 sagt die Steuerschaltung (z. B. im kombinierten MPC 1420) einen zukünftigen Zustand des Fahrzeugs basierend auf einem Bewegungsmodell voraus. Das Bewegungsmodell enthält ein dynamisches Modell und ein kinematisches Modell (z. B. wie unter Bezugnahme auf 13D-13E beschrieben). In einigen Ausführungsformen werden das lineare dynamische Modell und das kinematische Modell basierend auf einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemischt (z. B. unter Verwendung einer Sigmoidfunktion). In einigen Ausführungsformen verwendet das Bewegungsmodell das kinematische Modell für niedrige Geschwindigkeiten (z. B. ohne Verwendung des dynamischen Modells), wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb eines ersten Schwellenwerts liegt (z. B.
0,5 m/s; das kinematische Modell ist ein Modell für niedrige Geschwindigkeiten) und verwendet das dynamische Modell (z. B. ohne Verwendung des kinematischen Modells für niedrige Geschwindigkeiten), wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb eines zweiten Schwellenwerts (z. B. 2 m/s) liegt, der vom ersten Schwellenwert verschieden ist. In einigen Ausführungsformen ist das dynamische Modell ein lineares dynamisches Fahrradmodell (z. B. wie mit Bezug auf 13D beschrieben).
Im Block 2006 bestimmt die Steuerschaltung (z. B. im kombinierten MPC 1420) einen Satz von Lenkbefehlen und einen Satz von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem vorhergesagten zukünftigen Zustand des Fahrzeugs.
Im Block 2008 navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412) das Fahrzeug gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen. In einigen Ausführungsformen navigiert die Steuerschaltung (z. B. im Steuerungs-Gateway 1410) das Fahrzeug gemäß einer Bestimmung (z. B. im Drive-by-Wire-Modul 1412), dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen (z. B. eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, ist kleiner als ein Schwellenwert). In einigen Ausführungsformen verzichtet die Steuerschaltung gemäß einer Bestimmung (z. B. am Steuerungs-Gateway 1410), dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllt (z. B. ist eine geschätzte Wahrscheinlichkeit, dass die Lenk- und Geschwindigkeitsbefehle zu einer Kollision oder einem gefährlichen/unzulässigen Manöver führen könnten, größer als ein Schwellenwert), auf die Navigation des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
Die folgenden Punkte beschreiben Aspekte, die in dieser Spezifikation offenbart werden:

1. System, umfassend:
- einen oder mehrere Computerprozessoren; und
- ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, auf denen Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Computerprozessoren die Durchführung von Operationen bewirken, umfassend:
  - während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
    - Empfangen einer Referenzbewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung;
    - Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
    - Bestimmen eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig von dem Satz von Lenkbefehlen bestimmt wird; und
    - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
2. System gemäß Punkt 1, wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf basierend auf einer Vielzahl von Lenkfaktoren, wobei die Lenkfaktoren einen Abstand des Fahrzeugs zu einem Hindernis, einen Abstand des Fahrzeugs von der Referenzbewegungsbahn und einen Schwellenwert für eine seitliche Änderung beinhalten; und
- Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
3. System gemäß einem der Punkte 1-2, wobei das Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf, die einen Komfortfaktor innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen erfüllt; und
- Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
4. System gemäß einem der Punkte 1-3, wobei das Empfangen der Referenzbewegungsbahn beinhaltet:
- Abtasten eines Referenzweges und des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen in Bezug auf die Position des Fahrzeugs, um die Referenzbewegungsbahn zu erzeugen, unter Verwendung der Steuerschaltung.
5. System gemäß einem der Punkte 1-4, wobei der Satz von Lenkbefehlen Lenkdaten mit einer ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Erhöhen der Frequenz der Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist;
- Bestimmen eines vorhergesagten Weges basierend auf den Lenkdaten mit der zweiten Frequenz unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs; und
- Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs.
6. System gemäß Punkt 5, wobei das Erhöhen der Frequenz der Steuerdaten auf die zweite Frequenz das Interpolieren zwischen Unstetigkeiten in den Steuerdaten beinhaltet.
7. System gemäß einem der Punkte 5-6, wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs das Bestimmen eines seitlichen Fehlers zwischen dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem Referenzpunkt des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg beinhaltet.
8. System gemäß einem der Punkte 5-7, wobei der Satz von Lenkbefehlen basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt wird.
9. System gemäß einem der Punkte 1-8, wobei der Satz von Lenkbefehlen erste Lenkdaten enthält und wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen von zweiten Lenkdaten basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und
- Kombinieren der ersten Lenkdaten und der zweiten Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung, um den Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen.
10. System gemäß einem der Punkte 1-9, wobei die Anweisungen ferner die Durchführung von Operationen bewirken, die umfassen:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
11. System gemäß einem der Punkte 1-10, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
12. Verfahren, umfassend:
- während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
  - Empfangen einer Referenzbewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung;
  - Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
  - Bestimmen eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig von dem Satz von Lenkbefehlen bestimmt wird; und
  - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
13. Verfahren gemäß Punkt 12, wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf basierend auf einer Vielzahl von Lenkfaktoren, wobei die Lenkfaktoren einen Abstand des Fahrzeugs zu einem Hindernis, einen Abstand des Fahrzeugs von der Referenzbewegungsbahn und einen Schwellenwert für eine seitliche Änderung beinhalten; und
- Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
14. Verfahren gemäß einem der Punkte 12-13, wobei das Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf, die einen Komfortfaktor innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen erfüllt; und
- Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
15. Verfahren gemäß einem der Punkte 12-14, wobei das Empfangen der Referenzbewegungsbahn beinhaltet:
- Abtasten eines Referenzweges und des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen in Bezug auf die Position des Fahrzeugs, um die Referenzbewegungsbahn zu erzeugen, unter Verwendung der Steuerschaltung.
16. Verfahren gemäß einem der Punkte 12-15, wobei der Satz von Lenkbefehlen Lenkdaten mit einer ersten Frequenz enthält, und wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Erhöhen der Frequenz der Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist;
- Bestimmen eines vorhergesagten Weges basierend auf den Lenkdaten mit der zweiten Frequenz unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs; und
- Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs.
17. Verfahren gemäß Punkt 16, wobei das Erhöhen der Frequenz der Steuerdaten auf die zweite Frequenz das Interpolieren zwischen Unstetigkeiten in den Steuerdaten beinhaltet.
18. Verfahren gemäß einem der Punkte 16-17, wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs das Bestimmen eines seitlichen Fehlers zwischen dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem Referenzpunkt des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg beinhaltet.
19. Verfahren gemäß einem der Punkte 16-18, wobei der Satz von Lenkbefehlen basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt wird.
20. Verfahren gemäß einem der Punkte 12-19, wobei der Satz von Lenkbefehlen erste Lenkdaten enthält und wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen von zweiten Lenkdaten basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und
- Kombinieren der ersten Lenkdaten und der zweiten Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung, um den Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen.
21. Verfahren gemäß einem der Punkte 12-20, ferner umfassend:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
22. Verfahren gemäß einem der Punkte 12-21, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
23. Ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, die Anweisungen speichern, die beim Ausführen durch eine oder mehrere Computervorrichtungen die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Punkte 12-22 bewirken.
24. System, umfassend:
- einen oder mehrere Computerprozessoren; und
- ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, auf denen Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Computerprozessoren die Durchführung von Operationen bewirken, umfassend:
  - während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
    - Empfangen einer Referenzbewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung;
    - Bestimmen eines vorhergesagten Weges für das Fahrzeug und eines Geschwindigkeitsprofils für den vorhergesagten Weg unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei der vorhergesagte Weg und das Geschwindigkeitsprofil auf der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen basieren;
    - Bestimmen eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges und eines mit dem Referenzpunkt verknüpften Geschwindigkeitsbefehls mindestens teilweise basierend auf dem vorhergesagten Weg und dem Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der Steuerschaltung;
    - Bestimmen eines Lenkbefehls mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung; und
    - Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Lenkbefehl und dem Geschwindigkeitsbefehl unter Verwendung der Steuerschaltung.
25. System gemäß Punkt 24, wobei das Bestimmen des Lenkbefehls beinhaltet:
- Bestimmen einer seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf basierend auf einer Vielzahl von Lenkfaktoren, wobei die Lenkfaktoren einen Abstand des Fahrzeugs zu einem Hindernis, einen Abstand des Fahrzeugs von der Referenzbewegungsbahn und einen Schwellenwert für eine seitliche Änderung beinhalten; und
- Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
26. System gemäß einem der Punkte 24-25, wobei das Bestimmen des Geschwindigkeitsbefehls beinhaltet:
- Bestimmen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf, die einen Komfortfaktor innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen erfüllt; und
- Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
27. System gemäß einem der Punkte 24-26, wobei der vorhergesagte Weg Wegdaten mit einer ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges das Erhöhen der Frequenz der Wegdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist, unter Verwendung der Steuerschaltung enthält.
28. System gemäß Punkt 27, wobei das Erhöhen der Frequenz der Wegdaten auf die zweite Frequenz das Interpolieren zwischen Unstetigkeiten in den Wegdaten beinhaltet.
29. System gemäß einem der Punkte 24-28, wobei der Lenkbefehl basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt wird.
30. System gemäß einem der Punkte 24-29, wobei der Lenkbefehl erste Lenkdaten enthält und wobei das Bestimmen des Lenkbefehls beinhaltet:
- Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen von zweiten Lenkdaten basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und
- Kombinieren der ersten Lenkdaten und der zweiten Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung, um den Lenkbefehl zu erzeugen.
31. System gemäß einem der Punkte 24-30, wobei die Anweisungen ferner die Durchführung von Operationen bewirken, die umfassen:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Lenkbefehl und der Geschwindigkeitsbefehl einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Lenkbefehl und dem Geschwindigkeitsbefehl; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Lenkbefehl und der Geschwindigkeitsbefehl einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Lenkbefehl und dem Geschwindigkeitsbefehl.
32. System gemäß einem der Punkte 24-31, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
33. Verfahren, umfassend:
- während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
  - Empfangen einer Referenzbewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung;
  - Bestimmen eines vorhergesagten Weges für das Fahrzeug und eines Geschwindigkeitsprofils für den vorhergesagten Weg unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei der vorhergesagte Weg und das Geschwindigkeitsprofil auf der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen basieren;
  - Bestimmen eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges und eines mit dem Referenzpunkt verknüpften Geschwindigkeitsbefehls mindestens teilweise basierend auf dem vorhergesagten Weg und dem Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der Steuerschaltung;
  - Bestimmen eines Lenkbefehls mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung; und
  - Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Lenkbefehl und dem Geschwindigkeitsbefehl unter Verwendung der Steuerschaltung.
34. Verfahren gemäß Punkt 33, wobei das Bestimmen des Lenkbefehls beinhaltet:
- Bestimmen einer seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf basierend auf einer Vielzahl von Lenkfaktoren, wobei die Lenkfaktoren einen Abstand des Fahrzeugs zu einem Hindernis, einen Abstand des Fahrzeugs von der Referenzbewegungsbahn und einen Schwellenwert für eine seitliche Änderung beinhalten; und
- Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
35. Verfahren gemäß einem der Punkte 33-34, wobei das Bestimmen des Geschwindigkeitsbefehls beinhaltet:
- Bestimmen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf, die einen Komfortfaktor innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen erfüllt; und
- Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
36. Verfahren gemäß einem der Punkte 33-35, wobei der vorhergesagte Weg Wegdaten mit einer ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges das Erhöhen der Frequenz der Wegdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist, unter Verwendung der Steuerschaltung enthält.
37. Verfahren gemäß Punkt 36, wobei das Erhöhen der Frequenz der Wegdaten auf die zweite Frequenz das Interpolieren zwischen Unstetigkeiten in den Wegdaten beinhaltet.
38. Verfahren einem der Punkte 33-37, wobei der Lenkbefehl basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt wird.
39. Verfahren gemäß einem der Punkte 33-38, wobei der Lenkbefehl erste Lenkdaten enthält und wobei das Bestimmen des Lenkbefehls beinhaltet:
- Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen von zweiten Lenkdaten basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und
- Kombinieren der ersten Lenkdaten und der zweiten Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung, um den Lenkbefehl zu erzeugen.
40. Verfahren gemäß einem der Punkte 33-39, ferner umfassend:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Lenkbefehl und der Geschwindigkeitsbefehl einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Lenkbefehl und dem Geschwindigkeitsbefehl; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Lenkbefehl und der Geschwindigkeitsbefehl einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Lenkbefehl und dem Geschwindigkeitsbefehl.
41. Verfahren gemäß einem der Punkte 33-40, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
42. Ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, die Anweisungen speichern, die beim Ausführen durch eine oder mehrere Computervorrichtungen die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Punkte33-41 bewirken.
43. System, umfassend:
- einen oder mehrere Computerprozessoren; und
- ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, auf denen Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Computerprozessoren die Durchführung von Operationen bewirken, umfassend:
  - während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
    - Empfangen einer Referenz, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung;
    - Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
    - Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und
    - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
44. System gemäß Punkt 43, wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf basierend auf einer Vielzahl von Lenkfaktoren, wobei die Lenkfaktoren einen Abstand des Fahrzeugs zu einem Hindernis, einen Abstand des Fahrzeugs von der Referenzbewegungsbahn und einen Schwellenwert für eine seitliche Änderung beinhalten; und
- Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
45. System gemäß einem der Punkte 43-44, wobei das Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf, die einen Komfortfaktor innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen erfüllt; und
- Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
46. System gemäß einem der Punkte 43-45, wobei die Anweisungen ferner die Durchführung von Operationen bewirken, die umfassen:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
47. System gemäß einem der Punkte 43-46, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
48. Verfahren, umfassend:
- während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
  - Empfangen einer Referenz, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung;
  - Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
  - Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und
  - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
49. Verfahren gemäß Punkt 48, wobei das Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf basierend auf einer Vielzahl von Lenkfaktoren, wobei die Lenkfaktoren einen Abstand des Fahrzeugs zu einem Hindernis, einen Abstand des Fahrzeugs von der Referenzbewegungsbahn und einen Schwellenwert für eine seitliche Änderung beinhalten; und
- Bestimmen des Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten seitlichen Position des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
50. Verfahren gemäß einem der Punkte 48-49, wobei das Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen beinhaltet:
- Bestimmen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf, die einen Komfortfaktor innerhalb des Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen erfüllt; und
- Bestimmen des Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der bestimmten Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitverlauf.
51. Verfahren gemäß einem der Punkte 48-50, ferner umfassend:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
52. Verfahren gemäß einem der Punkte 48-51, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
53. Ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, die Anweisungen speichern, die beim Ausführen durch eine oder mehrere Computervorrichtungen die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Punkte 48-52 bewirken.
54. System, umfassend:
- einen oder mehrere Computerprozessoren; und
- ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, auf denen Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Computerprozessoren die Durchführung von Operationen bewirken, umfassend:
  - Bestimmen eines Steuerungsszenarios für ein autonomes Fahrzeug unter Verwendung einer Steuerschaltung;
  - gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen ersten Satz von Bedingungen erfüllt:
    - Auswählen einer ersten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung;
    - Bestimmen eines ersten Satzes von Lenkbefehlen und eines ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und
    - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem ersten Satz von Lenkbefehlen und dem ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen;
  - gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen zweiten Satz von Bedingungen erfüllt:
    - Auswählen einer zweiten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die zweite Gruppe von Steuerkomponenten von der ersten Gruppe von Steuerkomponenten verschieden ist;
    - Bestimmen eines zweiten Satzes von Lenkbefehlen und eines zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und
    - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem zweiten Satz von Lenkbefehlen und dem zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
  - gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen dritten Satz von Bedingungen erfüllt:
    - Auswählen einer dritten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die dritte Gruppe von Steuerkomponenten Komponenten aus der ersten Gruppe von Steuerkomponenten und Komponenten aus der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten enthält;
    - Bestimmen eines dritten Satzes von Lenkbefehlen und eines dritten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und
    - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem dritten Satz von Lenkbefehlen und dem dritten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
55. System gemäß Punkt 54, wobei sich das Steuerungsszenario im Zeitverlauf dynamisch ändert.
56. System gemäß Punkt 54, wobei das Steuerungsszenario vorbestimmt ist und im Zeitverlauf statisch bleibt.
57. System gemäß einem der Punkte 54-56, wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen und des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet:
- Empfangen einer Referenz-Bewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und
- Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung.
58. System gemäß Punkt 57, wobei der erste Satz von Lenkbefehlen Lenkdaten mit einer ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Erhöhen der Frequenz der Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist;
- Bestimmen eines vorhergesagten Weges basierend auf den Lenkdaten mit der zweiten Frequenz unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs; und
- Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung.
59. System gemäß Punkt 58, wobei das Erhöhen der Frequenz der Steuerdaten auf die zweite Frequenz das Interpolieren zwischen Unstetigkeiten in den Steuerdaten beinhaltet.
60. System gemäß einem der Punkte 58-59, wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs das Bestimmen eines seitlichen Fehlers zwischen dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem Referenzpunkt des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg beinhaltet.
61. System gemäß einem der Punkte 58-60, wobei der erste Satz von Lenkbefehlen basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt wird.
62. System gemäß einem der Punkte 58-61, wobei die Anweisungen ferner die Durchführung von Operationen bewirken, die umfassen:
- Empfangen eines Geschwindigkeitsprofils für den vorhergesagten Weg unter Verwendung der Steuerschaltung; und
- Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der Steuerschaltung.
63. System gemäß Punkt 62, wobei das Geschwindigkeitsprofil Geschwindigkeitsdaten mit der ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen das Erhöhen der Frequenz der Geschwindigkeitsdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist, unter Verwendung der Steuerschaltung enthält.
64. System gemäß einem der Punkte 54-63, wobei das Bestimmen des zweiten Satzes von Lenkbefehlen und des zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet:
- Empfangen einer Referenzbewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung;
- Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen des zweiten Satzes von Lenkbefehlen und des zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung.
65. System gemäß einem der Punkte 54-64, wobei das Bestimmen des dritten Satzes von Lenkbefehlen und des dritten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet:
- Empfangen einer Referenz-Bewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines vierten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines vierten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei der vierte Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig von dem vierten Satz von Lenkbefehlen bestimmt wird;
- Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines fünften Satzes von Lenkbefehlen und eines fünften Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Kombinieren des vierten Satzes von Lenkbefehlen und des fünften Satzes von Lenkbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung, um den dritten Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen; und
- Kombinieren des vierten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen und des fünften Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung, um den dritten Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen.
66. System gemäß einem der Punkte 54-65, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
67. Verfahren, umfassend:
- Bestimmen eines Steuerungsszenarios für ein autonomes Fahrzeug unter Verwendung einer Steuerschaltung;
- gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen ersten Satz von Bedingungen erfüllt:
  - Auswählen einer ersten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung;
  - Bestimmen eines ersten Satzes von Lenkbefehlen und eines ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und
  - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem ersten Satz von Lenkbefehlen und dem ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen;
- gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen zweiten Satz von Bedingungen erfüllt:
  - Auswählen einer zweiten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die zweite Gruppe von Steuerkomponenten von der ersten Gruppe von Steuerkomponenten verschieden ist;
  - Bestimmen eines zweiten Satzes von Lenkbefehlen und eines zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und
  - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem zweiten Satz von Lenkbefehlen und dem zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
- gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen dritten Satz von Bedingungen erfüllt:
  - Auswählen einer dritten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die dritte Gruppe von Steuerkomponenten Komponenten aus der ersten Gruppe von Steuerkomponenten und Komponenten aus der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten enthält;
  - Bestimmen eines dritten Satzes von Lenkbefehlen und eines dritten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und
  - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem dritten Satz von Lenkbefehlen und dem dritten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
68. Verfahren gemäß Punkt 67, wobei sich das Steuerungsszenario im Zeitverlauf dynamisch ändert.
69. Verfahren gemäß Punkt 67, wobei das Steuerungsszenario vorbestimmt ist und im Zeitverlauf statisch bleibt.
70. Verfahren gemäß einem der Punkte 67-69, wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen und des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet:
- Empfangen einer Referenz-Bewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und
- Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung.
71. Verfahren gemäß Punkt 70, wobei der erste Satz von Lenkbefehlen Lenkdaten mit einer ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet:
- Erhöhen der Frequenz der Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist;
- Bestimmen eines vorhergesagten Weges basierend auf den Lenkdaten mit der zweiten Frequenz unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs; und
- Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung.
72. Verfahren gemäß Punkt 71, wobei das Erhöhen der Frequenz der Steuerdaten auf die zweite Frequenz das Interpolieren zwischen Unstetigkeiten in den Steuerdaten beinhaltet.
73. Verfahren gemäß einem der Punkte 71-72, wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs das Bestimmen eines seitlichen Fehlers zwischen dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem Referenzpunkt des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg beinhaltet.
74. Verfahren gemäß einem der Punkte 71-73, wobei der erste Satz von Lenkbefehlen basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt wird.
75. Verfahren gemäß einem der Punkte 71-74, ferner umfassend:
- Empfangen eines Geschwindigkeitsprofils für den vorhergesagten Weg unter Verwendung der Steuerschaltung; und
- Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der Steuerschaltung.
76. Verfahren gemäß Punkt 75, wobei das Geschwindigkeitsprofil Geschwindigkeitsdaten mit der ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen das Erhöhen der Frequenz der Geschwindigkeitsdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist, unter Verwendung der Steuerschaltung enthält.
77. Verfahren gemäß einem der Punkte 67-76, wobei das Bestimmen des zweiten Satzes von Lenkbefehlen und des zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet:
- Empfangen einer Referenzbewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung;
- Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen des zweiten Satzes von Lenkbefehlen und des zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung.
78. Verfahren gemäß einem der Punkte 67-77, wobei das Bestimmen des dritten Satzes von Lenkbefehlen und des dritten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet:
- Empfangen einer Referenz-Bewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines vierten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines vierten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei der vierte Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig von dem vierten Satz von Lenkbefehlen bestimmt wird;
- Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Bestimmen eines fünften Satzes von Lenkbefehlen und eines fünften Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung;
- Kombinieren des vierten Satzes von Lenkbefehlen und des fünften Satzes von Lenkbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung, um den dritten Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen; und
- Kombinieren des vierten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen und des fünften Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung, um den dritten Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen.
79. Verfahren gemäß einem der Punkte 67-78, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
80. Ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, die Anweisungen speichern, die beim Ausführen durch eine oder mehrere Computervorrichtungen die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Punkte 67-79 bewirken.
81. System, umfassend:
- einen oder mehrere Computerprozessoren; und
- ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, auf denen Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Computerprozessoren die Durchführung von Operationen bewirken, umfassend:
  - während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
    - Empfangen eines Satzes von Regeln unter Verwendung einer Steuerschaltung, wobei der Satz von Regeln einen ersten Teilsatz von Regeln enthält;
    - Empfangen von klassifizierten Objektdaten unter Verwendung der Steuerschaltung;
    - Bestimmen einer Referenzbewegungsbahn mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Regeln und den klassifizierten Objektdaten unter Verwendung der Steuerschaltung;
    - Auswählen des ersten Teilsatzes von Regeln aus dem Satz von Regeln unter Verwendung der Steuerschaltung;
    - Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn, den klassifizierten Objektdaten und dem ausgewählten ersten Teilsatz von Regeln unter Verwendung der Steuerschaltung; und
    - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
82. System gemäß Punkt 81, wobei das Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen das Verletzen mindestens einer Regel in dem ersten Teilsatz von Regeln beinhaltet.
83. System gemäß dem Punkt 81 oder 82, wobei der Satz von Regeln in einer Hierarchie von Regeln angeordnet ist.
84. System gemäß einem der Punkte 81-83, wobei der erste Teilsatz von Regeln Regeln enthält, die mit kontinuierlichen Werten verknüpft sind.
85. System gemäß einem der Punkte 81-84, wobei der erste Teilsatz von Regeln eine Abstandsregel enthält.
86. System gemäß einem der Punkte 81-85, wobei der erste Teilsatz von Regeln eine Spurhalteregel enthält.
87. System gemäß einem der Punkte 81-86, wobei der erste Teilsatz von Regeln eine oder mehrere Randbedingungen für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs enthält.
88. System gemäß einem der Punkte 81-87, wobei der erste Teilsatz von Regeln eine oder mehrere Randbedingungen für die Beschleunigung des Fahrzeugs enthält.
89. System gemäß einem der Punkte 81-88, wobei die Anweisungen ferner die Durchführung von Operationen bewirken, die umfassen:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
90. System gemäß einem der Punkte 81-89, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
91. Verfahren, umfassend:
- während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
  - Empfangen eines Satzes von Regeln unter Verwendung einer Steuerschaltung, wobei der Satz von Regeln einen ersten Teilsatz von Regeln enthält;
  - Empfangen von klassifizierten Objektdaten unter Verwendung der Steuerschaltung;
  - Bestimmen einer Referenzbewegungsbahn mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Regeln und den klassifizierten Objektdaten unter Verwendung der Steuerschaltung;
  - Auswählen des ersten Teilsatzes von Regeln aus dem Satz von Regeln unter Verwendung der Steuerschaltung;
  - Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn, den klassifizierten Objektdaten und dem ausgewählten ersten Teilsatz von Regeln unter Verwendung der Steuerschaltung; und
  - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
92. Verfahren gemäß Punkt 91, wobei das Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen das Verletzen mindestens einer Regel in dem ersten Teilsatz von Regeln beinhaltet.
93. Verfahren gemäß Punkt 91 oder 92, wobei der Satz von Regeln in einer Hierarchie von Regeln angeordnet ist.
94. Verfahren gemäß einem der Punkte 91-93, wobei der erste Teilsatz von Regeln Regeln enthält, die mit kontinuierlichen Werten verknüpft sind.
95. Verfahren gemäß einem der Punkte 91-94, wobei der erste Teilsatz von Regeln eine Abstandsregel enthält.
96. Verfahren gemäß einem der Punkte 91-95, wobei der erste Teilsatz von Regeln eine Spurhalteregel enthält.
97. Verfahren gemäß einem der Punkte 91-96, wobei der erste Teilsatz von Regeln eine oder mehrere Randbedingungen für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs enthält.
98. Verfahren gemäß einem der Punkte 91-97, wobei der erste Teilsatz von Regeln eine oder mehrere Randbedingungen für die Beschleunigung des Fahrzeugs enthält.
99. Verfahren gemäß einem der Punkte 91-98, ferner umfassend:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
100. Verfahren gemäß einem der Punkte 91-99, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
101. Ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, die Anweisungen speichern, die beim Ausführen durch eine oder mehrere Computervorrichtungen die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Punkte 91-100 bewirken.
102. System, umfassend:
- einen oder mehrere Computerprozessoren; und
- ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, auf denen Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Computerprozessoren die Durchführung von Operationen bewirken, umfassend:
  - während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
    - Empfangen von Zustandsinformationen, die einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs entsprechen, unter Verwendung einer Steuerschaltung;
    - Vorhersagen eines zukünftigen Zustands des Fahrzeugs basierend auf einem Bewegungsmodell unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei das Bewegungsmodell ein dynamisches Modell und ein kinematisches Modell enthält;
    - Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem vorhergesagten zukünftigen Zustand des Fahrzeugs; und
    - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
103. System gemäß Punkt 102, wobei das lineare dynamische Modell und das kinematische Modell basierend auf einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemischt sind.
104. System gemäß Punkt 102 oder 103, wobei das Bewegungsmodell das kinematische Modell für niedrige Geschwindigkeit verwendet, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb eines ersten Schwellenwerts liegt, und das dynamische Modell verwendet, wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, der von dem ersten Schwellenwert verschieden ist.
105. System gemäß einem der Punkte 102-104, wobei das dynamische Modell ein lineares dynamisches Fahrradmodell ist.
106. System gemäß einem der Punkte 102-105, wobei die Anweisungen ferner die Durchführung von Operationen bewirken, die umfassen:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
107. System gemäß einem der Punkte 102-106, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
108. Verfahren, umfassend:
- während ein Fahrzeug in einem autonomen Modus arbeitet:
  - Empfangen von Zustandsinformationen, die einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs entsprechen, unter Verwendung einer Steuerschaltung;
  - Vorhersagen eines zukünftigen Zustands des Fahrzeugs basierend auf einem Bewegungsmodell unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei das Bewegungsmodell ein dynamisches Modell und ein kinematisches Modell enthält;
  - Bestimmen eines Satzes von Lenkbefehlen und eines Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem vorhergesagten zukünftigen Zustand des Fahrzeugs; und
  - Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
109. Verfahren gemäß Punkt 108, wobei das lineare dynamische Modell und das kinematische Modell basierend auf einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemischt werden.
110. Verfahren gemäß Punkt 108 oder 109, wobei das Bewegungsmodell das kinematische Modell für niedrige Geschwindigkeit verwendet, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb eines ersten Schwellenwerts liegt, und das dynamische Modell verwendet, wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt, der von dem ersten Schwellenwert verschieden ist.
111. Verfahren gemäß einem der Punkte 108-110, wobei das dynamische Modell ein lineares dynamisches Fahrradmodell ist.
112. Verfahren gemäß einem der Punkte 108-111, ferner umfassend:
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor erfüllen, Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und
- gemäß einer Bestimmung, dass der Satz von Lenkbefehlen und der Satz von Geschwindigkeitsbefehlen einen Sicherheitsfaktor nicht erfüllen, kein Navigieren des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Lenkbefehlen und dem Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
113. Verfahren gemäß einem der Punkte 108-112, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
114. Ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, die Anweisungen speichern, die beim Ausführen durch eine oder mehrere Computervorrichtungen die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Punkte 108-113 bewirken.

In der vorgenannten Beschreibung sind Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf zahlreiche spezifische Details beschrieben, die von Implementierung zu Implementierung 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 Schutzbereich der Erfindung und das, was durch die Anmelder als Schutzbereich der Erfindung beabsichtigt ist, ist der wörtliche und äquivalente Schutzbereich 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 vorhergehenden 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.
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 62/984702 [0001]

Claims

System, umfassend: einen oder mehrere Computerprozessoren; und ein oder mehrere nichtflüchtige Speichermedien, auf denen Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch den einen oder die mehreren Computerprozessoren die Durchführung von Operationen bewirken, umfassend: Bestimmen eines Steuerungsszenarios für ein autonomes Fahrzeug unter Verwendung einer Steuerschaltung; gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen ersten Satz von Bedingungen erfüllt: Auswählen einer ersten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines ersten Satzes von Lenkbefehlen und eines ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem ersten Satz von Lenkbefehlen und dem ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen zweiten Satz von Bedingungen erfüllt: Auswählen einer zweiten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die zweite Gruppe von Steuerkomponenten von der ersten Gruppe von Steuerkomponenten verschieden ist; Bestimmen eines zweiten Satzes von Lenkbefehlen und eines zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem zweiten Satz von Lenkbefehlen und dem zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen dritten Satz von Bedingungen erfüllt: Auswählen einer dritten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die dritte Gruppe von Steuerkomponenten Komponenten aus der ersten Gruppe von Steuerkomponenten und Komponenten aus der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten enthält; Bestimmen eines dritten Satzes von Lenkbefehlen und eines dritten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem dritten Satz von Lenkbefehlen und dem dritten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
System gemäß Anspruch 1, wobei sich das Steuerungsszenario im Zeitverlauf dynamisch ändert.
System gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerungsszenario vorbestimmt ist und im Zeitverlauf statisch bleibt.
System gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen und des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet: Empfangen einer Referenz-Bewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung.
System gemäß Anspruch 4, wobei der erste Satz von Lenkbefehlen Lenkdaten mit einer ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet: Erhöhen der Frequenz der Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist; Bestimmen eines vorhergesagten Weges basierend auf den Lenkdaten mit der zweiten Frequenz unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs; und Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung.
System gemäß Anspruch 5, wobei das Erhöhen der Frequenz der Steuerdaten auf die zweite Frequenz das Interpolieren zwischen Unstetigkeiten in den Steuerdaten beinhaltet.
System gemäß einem der Ansprüche 5-6, wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs das Bestimmen eines seitlichen Fehlers zwischen dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dem Referenzpunkt des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg beinhaltet.
System gemäß einem der Ansprüche 5-7, wobei der erste Satz von Lenkbefehlen basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt wird.
System gemäß einem der Ansprüche 5-8, wobei die Anweisungen ferner die Durchführung von Operationen bewirken, die umfassen: Empfangen eines Geschwindigkeitsprofils für den vorhergesagten Weg unter Verwendung der Steuerschaltung; und Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der Steuerschaltung.
System gemäß Anspruch 9, wobei das Geschwindigkeitsprofil Geschwindigkeitsdaten mit der ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen das Erhöhen der Frequenz der Geschwindigkeitsdaten auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist, unter Verwendung der Steuerschaltung enthält.
System gemäß einem der Ansprüche 1-10, wobei das Bestimmen des zweiten Satzes von Lenkbefehlen und des zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet: Empfangen einer Referenzbewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung einer Steuerschaltung; Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen des zweiten Satzes von Lenkbefehlen und des zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung.
System gemäß einem der Ansprüche 1, wobei das Bestimmen des dritten Satzes von Lenkbefehlen und des dritten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet: Empfangen einer Referenz-Bewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines vierten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines vierten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei der vierte Satz von Geschwindigkeitsbefehlen unabhängig von dem vierten Satz von Lenkbefehlen bestimmt wird; Bestimmen einer Krümmung der Referenzbewegungsbahn unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines fünften Satzes von Lenkbefehlen und eines fünften Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen basierend auf der Krümmung der Referenzbewegungsbahn, dem Satz von seitlichen Randbedingungen und dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; Kombinieren des vierten Satzes von Lenkbefehlen und des fünften Satzes von Lenkbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung, um den dritten Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen; und Kombinieren des vierten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen und des fünften Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der Steuerschaltung, um den dritten Satz von Lenkbefehlen zu erzeugen.
System gemäß einem der Ansprüche 1-11, wobei die Steuerschaltung Mikrocontroller mit eingebetteten Verarbeitungsschaltungen enthält.
Verfahren, umfassend: Bestimmen eines Steuerungsszenarios für ein autonomes Fahrzeug unter Verwendung einer Steuerschaltung; gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen ersten Satz von Bedingungen erfüllt: Auswählen einer ersten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines ersten Satzes von Lenkbefehlen und eines ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem ersten Satz von Lenkbefehlen und dem ersten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen zweiten Satz von Bedingungen erfüllt: Auswählen einer zweiten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die zweite Gruppe von Steuerkomponenten von der ersten Gruppe von Steuerkomponenten verschieden ist; Bestimmen eines zweiten Satzes von Lenkbefehlen und eines zweiten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem zweiten Satz von Lenkbefehlen und dem zweiten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen; und gemäß einer Bestimmung, dass das Steuerungsszenario einen dritten Satz von Bedingungen erfüllt: Auswählen einer dritten Gruppe von Steuerkomponenten unter Verwendung der Steuerschaltung, wobei die dritte Gruppe von Steuerkomponenten Komponenten aus der ersten Gruppe von Steuerkomponenten und Komponenten aus der zweiten Gruppe von Steuerkomponenten enthält; Bestimmen eines dritten Satzes von Lenkbefehlen und eines dritten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der dritten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung; und Navigieren des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung gemäß dem dritten Satz von Lenkbefehlen und dem dritten Satz von Geschwindigkeitsbefehlen.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei sich das Steuerungsszenario im Zeitverlauf dynamisch ändert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14-15, wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen und des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen unter Verwendung der ersten Gruppe von Steuerkomponenten in der Steuerschaltung beinhaltet: Empfangen einer Referenz-Bewegungsbahn, eines Satzes von seitlichen Randbedingungen und eines Satzes von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf der Referenzbewegungsbahn und dem Satz von seitlichen Randbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung; und Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Satz von Geschwindigkeitsrandbedingungen unter Verwendung der Steuerschaltung.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei der erste Satz von Lenkbefehlen Lenkdaten mit einer ersten Frequenz enthält und wobei das Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen beinhaltet: Erhöhen der Frequenz der Lenkdaten unter Verwendung der Steuerschaltung auf eine zweite Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist; Bestimmen eines vorhergesagten Weges basierend auf den Lenkdaten mit der zweiten Frequenz unter Verwendung der Steuerschaltung; Bestimmen eines Referenzpunktes des Fahrzeugs entlang des vorhergesagten Weges unter Verwendung der Steuerschaltung mindestens teilweise basierend auf einem aktuellen Zustand des Fahrzeugs; und Bestimmen des ersten Satzes von Lenkbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Referenzpunkt des Fahrzeugs unter Verwendung der Steuerschaltung.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Erhöhen der Frequenz der Steuerdaten auf die zweite Frequenz das Interpolieren zwischen Unstetigkeiten in den Steuerdaten beinhaltet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17-18, wobei der erste Satz von Lenkbefehlen basierend auf einem dynamischen Fahrradmodell unter Verwendung des Referenzpunktes des Fahrzeugs auf dem vorhergesagten Weg bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16-19, ferner umfassend: Empfangen eines Geschwindigkeitsprofils für den vorhergesagten Weg unter Verwendung der Steuerschaltung; und Bestimmen des ersten Satzes von Geschwindigkeitsbefehlen mindestens teilweise basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der Steuerschaltung.
Ein oder mehrere Speichermedien, die Anweisungen speichern, die beim Ausführen durch eine oder mehrere Computervorrichtungen das Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 14-20 bewirken.