DE112022001861T5

DE112022001861T5 - Bewegungsbahnkonsistenzmessung für den betrieb eines autonomen fahrzeugs

Info

Publication number: DE112022001861T5
Application number: DE112022001861.5T
Authority: DE
Inventors: Scott Julian Varnhagen; Colen McAlister; Timothy Potts Jr.; David Breeden; Pragati Satpute; Alice Kassar
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2024-03-07
Also published as: US11975742B2; US20220379928A1; CN117693459A; WO2022251766A1

Abstract

Es sind Verfahren zum Verfeinern einer geplanten Bewegungsbahn eines autonomen Fahrzeugs offenbart. Während sich das Fahrzeug entlang der Bewegungsbahn bewegt, nimmt das Fahrzeug für mehrere Zyklen nahegelegene Objekte wahr. Das Fahrzeug verwendet die Daten zu wahrgenommenen Objekten, um einen Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen zu berechnen. Das Bewegungsplanungssystem misst eine Diskrepanz zwischen jeder in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn durch: (i) Bestimmen von Wegpunkten entlang jeder Bewegungsbahn; (ii) Bestimmen von Abständen zwischen mindestens einigen der Wegpunkte; und (iii) Verwenden der Abstände, um die Diskrepanz zwischen der aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn zu messen. Das System verwendet die Diskrepanz, um aus dem Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine endgültige aktualisierte Bewegungsbahn auszuwählen, der das Fahrzeug folgen soll.

Description

QUERVERWEIS UND PRIORITÄTSANSPRUCH
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 17/329,279 , eingereicht am 25. Mai 2021, die in dieses Dokument durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Wenn sich ein autonomes Fahrzeug (autonomous vehicle - AV) durch eine Umgebung bewegt, berechnet das bordeigene Bewegungsplanungssystem des AV eine Bewegungsbahn, der das AV folgen soll. Das System berechnet die Bewegungsbahn über mehrere Zyklen hinweg ständig neu, während sich das AV bewegt und auf Akteure und andere Objekte trifft, die sich in oder in der Nähe seines Wegs befinden. Wenn dies getan wird, bestimmt das System während jedes Zyklus mehrere mögliche Bewegungsbahnen und wählt eine der in Frage kommenden Bewegungsbahnen aus, der gefolgt werden soll. Dies ist ein rechenintensiver Prozess. Zusätzlich muss das AV die Berechnung und Auswahl schnell in Echtzeit durchführen, während sich das AV bewegt. Falls, wenn dies getan wird, das AV wiederholt Bewegungsbahnen auswählt, die signifikante Änderungen aufweisen, kann dies zu einer unerwünschten Fahrqualität führen, wie etwa Anhalten, Unregelmäßigkeiten und einem allgemeinen Gefühl des Zögerns.
Dieses Dokument beschreibt Verfahren und Systeme, die darauf gerichtet sind, die vorstehend beschriebenen Probleme und/oder andere Fragen anzugehen.
KURZDARSTELLUNG
Dieses Dokument beschreibt Verfahren zum Verfeinern einer geplanten Bewegungsbahn eines autonomen Fahrzeugs, wenn sich das Fahrzeug durch eine Umgebung bewegt. Um dies zu erreichen, berechnet ein Bewegungsplanungssystem eines autonomen Fahrzeugs eine aktuelle Bewegungsbahn für das Fahrzeug. Ein Steuersystem des Fahrzeugs bewegt das Fahrzeug entlang der aktuellen Bewegungsbahn. Dann erfasst ein Wahrnehmungssystem des Fahrzeugs für jeden Zyklus verschiedener Zyklen, während sich das Fahrzeug entlang der aktuellen Bewegungsbahn bewegt, Wahrnehmungsdaten über Objekte, die sich innerhalb eines Erfassungsbereichs des Wahrnehmungssystems befinden, während sich das Fahrzeug entlang der aktuellen Bewegungsbahn bewegt. Das Bewegungsplanungssystem des Fahrzeug verwendet die Wahrnehmungsdaten, um einen Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen zu berechnen. Das Bewegungsplanungssystem misst eine Diskrepanz zwischen jeder in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn durch: (i) Bestimmen von Wegpunkten entlang jeder Bewegungsbahn und Wegpunkten entlang der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn; (ii) Bestimmen von Abständen zwischen mindestens einigen der Wegpunkte der aktuellen Bewegungsbahn und mindestens einigen der Wegpunkte der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn; und (iii) unter Verwendung der Abstände, um die Diskrepanz zwischen der aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn zu messen. Das System speichert die Diskrepanz in einem Fahrzeugprotokoll. Das System verwendet die Diskrepanz ebenso, um aus dem Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine endgültige aktualisierte Bewegungsbahn auszuwählen, der das Fahrzeug folgen soll.
In einigen Ausführungsformen kann das System, beim Bestimmen der Wegpunkte entlang der aktuellen Bewegungsbahn und der Wegpunkte entlang der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, entweder für die aktuelle Bewegungsbahn oder die in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn, einen der Wegpunkte in periodischen Intervallen von einer Startzeit oder einem Abstand periodisch zuweisen. Für die andere von der aktuellen Bewegungsbahn oder der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn verwendet das System die zugewiesenen Wegpunkte, um interpolierte Wegpunkte in entsprechenden periodischen Intervallen zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann das System, wenn die Abstände zum Messen der Diskrepanz verwendet werden, die über einen Planungszeithorizont bestimmten Abstände aggregieren, und es kann dann die Diskrepanz als eine Funktion der aggregierten Abstände messen, wobei die Funktion eines oder mehrere der Folgenden umfasst: (i) einen maximalen Absolutwert der aggregierten Abstände; (ii) einen maximalen vorzeichenbehafteten Wert der aggregierten Abstände; (iii) einen minimalen vorzeichenbehafteten Wert der aggregierten Abstände; oder (iv) einen mittleren quadratischen Fehler der aggregierten Abstände.
In einigen Ausführungsformen kann das System, wenn die Abstände zum Messen der Diskrepanzen verwendet werden, für jedes Paar ausgerichteter Wegpunkte in der aktuellen Bewegungsbahn und der aktualisierten in Frage kommenden Bewegungsbahn einen Unterschied in der Position, Ausrichtung und/oder Lage des Fahrzeug messen.
In einigen Ausführungsformen kann das System, wenn die Diskrepanz zum Auswählen der endgültigen aktualisierten Bewegungsbahn verwendet wird, die aktualisierte in Frage kommende Bewegungsbahn auswählen, welche die kleinste Diskrepanz aufweist.
In einigen Ausführungsformen kann das System, wenn die Diskrepanz zum Auswählen der endgültigen aktualisierten Bewegungsbahn verwendet wird, die Diskrepanzen für jede in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn und einen oder mehrere andere Parameter in einer Kostenfunktion für diese in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn verwenden. Das System kann dann die in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn auswählen, welche die niedrigsten Kosten aufweist.
In einigen Ausführungsformen kann das System ebenso: (i) ein Zeitfenster identifizieren, das die Vielzahl von Zyklen beinhaltet; (ii) eine Anzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen bestimmen, für welche die gemessene Diskrepanz einen Diskrepanzschwellenwert überschritten hat; (iii) Bestimmen, ob mindestens eine Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, die den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat; und (iv) als Reaktion auf das Bestimmen, dass mindestens eine Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, die den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat, das Zeitfenster als ein Inkonsistenzereignis protokollieren.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug das Fahrzeugprotokoll an ein fahrzeugexternes Verarbeitungssystem übertragen. Das fahrzeugexterne Verarbeitungssystem kann dann die Anzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen bestimmen, bestimmen, ob mindestens die Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, die den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat, und das Zeitfenster als ein Inkonsistenzereignis protokollieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 veranschaulicht beispielhafte Systeme und Komponenten eines autonomen Fahrzeugs.
2 veranschaulicht ein Beispiel für ein autonomes Fahrzeug, das einer Bewegungsbahn entlang eines Wegs folgt.
3 veranschaulicht ein Beispiel für eine Situation, in der das Fahrzeug aus 2 seine Bewegungsbahn als Reaktion auf das Erfassen eines anderen Objekts aktualisieren kann.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zur Bewertung der Bewegungsbahnkonsistenz veranschaulicht.
5 veranschaulicht einen beispielhaften Vergleich zwischen Wegpunkten einer aktuellen Bewegungsbahn und einer alternativen Bewegungsbahn.
6 veranschaulicht, wie ein System eine aktuelle Bewegungsbahn und eine aktualisierte Bewegungsbahn zeitlich anpassen kann, um den Vergleich von Wegpunkten zu unterstützen.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess veranschaulicht, durch den ein autonomes Fahrzeug mehr als eine in Frage kommende Bewegungsbahn berücksichtigen und Bewegungsbahnkonsistenzmessungen in einem Bewegungsplanungsprozess verwenden kann.
8 veranschaulicht beispielhafte Systeme und Komponenten eines autonomen Fahrzeugs in weiteren Details.
9 ist ein Blockdiagramm, das verschiedene Elemente eines möglichen elektronischen Teilsystems eines AV und/oder einer externen elektronischen Vorrichtung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie in diesem Dokument verwendet, beinhalten die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ Pluralbezüge, es sei denn, der Inhalt gibt eindeutig etwas anderes vor. Sofern nicht anders definiert, weisen alle in dieser Schrift verwendeten technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke die gleichen Bedeutungen auf, wie sie von einem Durchschnittsfachmann allgemein verstanden werden. Wie in diesem Dokument verwendet, bedeutet der Ausdruck „umfassend“ „beinhaltend, aber nicht beschränkt auf“. Wenn in diesem Dokument relative Ordnungsausdrücke, wie etwa „erste“ und „zweite“, verwendet werden, um ein Substantiv zu modifizieren, soll eine derartige Verwendung lediglich ein Element von einem anderen unterscheiden, und soll keine sequentielle Ordnung erfordern, sofern dies nicht ausdrücklich angegeben ist.
Definitionen für zusätzliche Ausdrücke, die für dieses Dokument relevant sind, sind am Ende dieser detaillierten Beschreibung enthalten.
Bevor die Details der Bewegungsbahnbewertungsprozesse beschrieben werden, die in diesem Dokument beansprucht werden, ist es nützlich, einige Hintergrundinformationen über Systeme für autonome Fahrzeuge (autonomous vehicle - AV) bereitzustellen. 1 zeigt eine allgemeine Übersicht über AV-Teilsysteme, die für die nachstehende Erörterung relevant sein können. Spezifische Komponenten innerhalb derartiger Systeme werden in der Diskussion von 8 weiter hinten in diesem Dokument beschrieben. Bestimmte Komponenten der Teilsysteme können in Prozessorhardware und computerlesbaren Programmieranweisungen verkörpert sein, die Teil des bordeigenen Rechensystems 101des AV sind. Die Teilsysteme können ein Wahrnehmungssystem 102 beinhalten, das Sensoren beinhaltet, die Informationen über sich bewegende Akteure und andere Objekte erfassen, die in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs vorhanden sind. Beispielhafte Sensoren beinhalten Kameras, LiDAR-Sensoren und Radarsensoren. Die digitalen Bilder, LiDAR-Punktwolkendaten, Radardaten und/oder andere Daten, die durch derartige Sensoren erfasst werden, sind als Wahrnehmungsdaten bekannt.
Das Wahrnehmungssystem kann einen oder mehrere Prozessoren und einen computerlesbaren Speicher mit Programmieranweisungen und/oder trainierten Modellen künstlicher Intelligenz beinhalten, die während eines Durchlaufs des AV die Wahrnehmungsdaten verarbeiten, um Objekte zu identifizieren und kategorische Markierungen und eindeutige Kennungen für jedes Objekt, das in einer Szene erkannt wurde, zuzuweisen. Kategorische Markierungen können Kategorien wie etwa Fahrzeug, Radfahrer, Fußgänger, Gebäude und dergleichen beinhalten. Verfahren zum Identifizieren von Objekten und zum Zuweisen von kategorischen Markierungen zu Objekten sind auf dem Fachgebiet bekannt und es kann ein beliebiger geeigneter Klassifizierungsprozess verwendet werden, wie etwa diejenigen, die Begrenzungsrahmenvorhersagen für erfasste Objekte in einer Szene treffen und neuronale Faltungsnetze oder andere Computerbildmodelle verwenden. Einige derartige Prozesse sind in Yurtsever et al., „A Survey of Autonomous Driving: Common Practises and Emerging Technologies“ (arXiv, 2. April 2020) beschrieben.
Das Wahrnehmungssystem 102 des Fahrzeugs kann Wahrnehmungsdaten an das Vorhersagesystem 103 des Fahrzeugs liefern. Das Vorhersagesystem (das auch als Prädiktionssystem bezeichnet werden kann) beinhaltet Prozessoren und computerlesbare Programmieranweisungen, die dazu konfiguriert sind, von dem Wahrnehmungssystem empfangene Daten zu verarbeiten und Handlungen anderer Akteure vorherzusagen, die das Wahrnehmungssystem erfasst.
Das Wahrnehmungssystem des Fahrzeugs sowie das Vorhersagesystem des Fahrzeugs liefern Daten und Informationen an das Bewegungsplanungssystem 104 und das Steuersystem 105 des Fahrzeugs, sodass die empfangenden Systeme derartige Daten auswerten und eine beliebige Anzahl von reaktiven Bewegungen zu solchen Daten einleiten können. Das Bewegungsplanungssystem 104 und das Steuersystem 105 beinhalten und/oder teilen sich einen oder mehrere Prozessoren und computerlesbare Programmieranweisungen, die dazu konfiguriert sind, von den anderen Systemen empfangene Daten zu verarbeiten, eine Bewegungsbahn für das Fahrzeug zu bestimmen und Befehle an die Fahrzeughardware auszugeben, um das Fahrzeug gemäß der bestimmten Bewegungsbahn zu bewegen. Beispielhafte Handlungen, die derartige Befehle bewirken können, beinhalten das Veranlassen, dass das Bremssteuersystem des Fahrzeugs betätigt wird, das Veranlassen, dass das Beschleunigungssteuerteilsystem des Fahrzeugs die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, oder das Veranlassen, dass das Lenksteuerteilsystem des Fahrzeugs das Fahrzeug wendet. Verschiedene Bewegungsplanungstechniken sind hinlänglich bekannt, wie zum Beispiel in Gonzalez et al., „A Review of Motion Planning Techniques for Automated Vehicles“, veröffentlicht in IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Bd. 17, Nr. 4 (April 2016) beschrieben.
Während des Einsatzes des AV empfängt das AV Wahrnehmungsdaten von einem oder mehreren Sensoren des Wahrnehmungssystems des AV. Die Wahrnehmungsdaten können Daten beinhalten, die für ein oder mehrere Objekte in der Umgebung repräsentativ sind. Das Wahrnehmungssystem verarbeitet die Daten, um Objekte zu identifizieren und jedem Objekt, das in einer Szene erfasst wird, kategorische Markierungen und eindeutige Kennungen zuzuweisen.
2 veranschaulicht ein Beispiel eines AV 201, das sich entlang eines Wegs bewegt, der eine Straße 203 beinhaltet. Um entlang des Wegs zu fahren, folgt das Fahrzeug einer Bewegungsbahn 202, die sein Bewegungsplanungssystem bestimmt hat. Während sich das AV 201 weiter bewegt, sammelt das Wahrnehmungssystem des AV 201 Wahrnehmungsdaten, um Akteure und andere Objekte zu erfassen, die sich innerhalb der Reichweite seiner Sensoren befinden. Die Akteure oder andere Objekte können andere Fahrzeuge, Fußgänger, Fahrräder, Tiere und/oder andere Gegenstände beinhalten.
Das AV verwendet dann diese Daten, um seine Bewegungsbahn über mehrere Zyklen zu aktualisieren. (In diesem Dokument stellt ein „Zyklus“ einen beliebigen Zeitraum dar, während dessen ein Fahrzeug eine beliebige Menge an Wahrnehmungsdaten sammelt und diese Daten für Bewegungsplanungsentscheidungen verarbeitet.) Dies ist beispielhaft in 3 veranschaulicht, bei der das AV 201 ein anderes Objekt 204erfasst hat, bei dem es sich in diesem Beispiel um ein geparktes Fahrzeug handelt. Das andere Objekt 204 stört die geplante Bewegungsbahn des AV, sodass das AV eine aktualisierte Bewegungsbahn 205 bestimmen muss, die einen Konflikt mit dem anderen Objekt 204vermeidet. Das Steuersystem des AV bewegt dann das AV 201 entlang der aktualisierten Bewegungsbahn.
Wiederholte signifikante Änderungen in einer Bewegungsbahn eines AV können zu einer unerwünschten Fahrqualität führen, wie etwa Halts und Unregelmäßigkeiten. Dies kann auch zu verzögerten Reaktionen des AV führen. Um dies zu adressieren, beschreibt 4 einen Prozess zum Aktualisieren von Bewegungsbahnen. Der Prozess misst die Bewegungsbahnkonsistenz oder -inkonsistenz im Zeitverlauf und kann die Bewegungsbahnkonsistenz in einem Bewegungsbahnauswahlprozess begünstigen. Während sich das AV durch eine Umgebung bewegt, berechnet das Bewegungsplanungssystem des AV bei 401 eine Bewegungsbahn zum Bewegen des Fahrzeugs entlang eines Wegs. Es kann ein beliebiger geeigneter Bewegungsbahnberechnungsprozess verwendet werden, einschließlich aber nicht beschränkt auf diejenigen, die im Kontext von 1 und 7 dieses Dokuments diskutiert werden. Wenn eine Bewegungsbahn zur Ausführung durch das dem Weg folgende Steuersystem des AV ausgewählt wird, wird diese Bewegungsbahn als die aktuelle Bewegungsbahn bezeichnet. Bei 402 bewirkt das Wegverfolgungssteuersystem des AV, dass sich das AV entlang der aktuellen Bewegungsbahn bewegt. Wie vorstehend beschrieben, wenn sich das AV entlang des Wegs bewegt, erfasst das Wahrnehmungssystem des AV bei 403 für jeden Zyklus über mehrere Zyklen Wahrnehmungsdaten über Objekte, die sich innerhalb des Erfassungsbereichs des Wahrnehmungssystems befinden. Bei 404 identifiziert das System verschiedene Wegpunkte entlang der aktuellen Bewegungsbahn. Die Wegpunkte können zeitliche Wegpunkte sein, die in periodischen Zeitintervallen ab der Startzeit der aktuellen Bewegungsbahn zugewiesen werden. Alternativ können die Wegpunkte abstandsbasierte Wegpunkte sein, die zugewiesen werden, während sich das Fahrzeug entlang bestimmter Abstandsintervalle bewegt. Andere Verfahren zum Zuweisen von Wegpunkten können verwendet werden. Das Bewegungsplanungssystem des AV verwendet die Wahrnehmungsdaten bei 405, um einen Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen zu berechnen, unter Verwendung eines geeigneten Bewegungsbahnplanungsalgorithmus, um dies zu tun. Beispielhafte Algorithmen sind vorstehend in der Diskussion von 1 diskutiert, obwohl der Prozess nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Bei 410 misst das Bewegungsplanungssystem eine Diskrepanz zwischen jeder in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn. Um dies zu ermöglichen, interpoliert das System bei 406 einen Satz von Wegpunkten entlang jeder in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, und das System bestimmt Abstände (bei 407) zwischen mindestens einigen der Wegpunkte der aktuellen Bewegungsbahn und mindestens einigen von den Wegpunkten der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn. Dies ist beispielhaft in 5 gezeigt, in der eine aktuelle Bewegungsbahn 501 die Wegpunkte 511a und 511b beinhaltet. Die zweite in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn 502 beinhaltet die interpolierten Wegpunkte 512a und 512b. Die dritte in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn 503 beinhaltet die interpolierten Wegpunkte 513a und 513b. Das System kann Abstände zwischen einem ersten entsprechenden Paar von Wegpunkten [511a, 512a]und einer beliebigen Anzahl von zusätzlichen Paaren von Wegpunkten (wie etwa [511b, 512b]) bestimmen, die in einem Planungszeithorizont entlang der Zeitachse vorhanden sind, die in 5 von links nach rechts verläuft.
Wie vorstehend in der Erörterung von 4 beschrieben, kann das System bei 406 die Wegpunkte in den in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen interpolieren. In der aktuellen Bewegungsbahn und jeder in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn können zeitliche Wegpunkte jeweils einen Zeitversatz relativ zu dem Zeitstempel, zu dem die Bewegungsbahn erzeugt wurde, zusammen mit verschiedenen anderen Parametern enthalten, die das System, das AV erreichen lassen will, wenn es den Wegpunkt erreicht. Da die Bewegungsbahnen jedoch zu unterschiedlichen Zeitpunkten erzeugt werden, können die typischen zeitlichen Wegpunkte nicht ausgerichtet sein. Dies ist beispielhaft in 6 veranschaulicht, bei dem der erste Wegpunkt 611a der aktuellen Bewegungsbahn 601 zeitlich nicht mit dem ersten Wegpunkt 612a der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn 602 ausgerichtetist, da die in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn 602 nach der aktuellen Bewegungsbahn 601 erzeugt wurde, wie durch die Startzeitdifferenz 603 veranschaulicht. Somit beginnt das System mit den zugewiesenen Wegpunkten in einer der Bewegungsbahnen und interpoliert ausgerichtete Wegpunkte in der anderen Bewegungsbahn. Zum Beispiel erzeugt das System in 6 einen interpolierten Wegpunkt 614a in der aktuellen Bewegungsbahn 601an einer Position entlang der x-Achse, die an dem ersten Wegpunkt 612a zeitlich ausgerichtet ist, der sich in der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn 602befindet. Als eine Alternative zur Zeitausrichtung kann das System, falls die x-Achse in 6 einen Abstand dargestellt, abstandsausgerichtete Wegpunkte auf die gleiche Weise interpolieren, wobei in diesem Fall die Wegpunkte des Wegpunktpaars [612a, 614a] abstandsausgerichtete Wegpunkte wären. Das System kann Wegpunktpaare über einen gesamten Zeithorizont 607, für den Daten verfügbar sind, oder für einen Teilsatz des gesamten Zeithorizonts, wie etwa das ausgewählte Vergleichsfenster 605, erzeugen.
Zurückkehrend zu 4, gleich ob die Wegpunktpaare zeitlich ausgerichtet oder abstands-ausgerichtet sind, misst das System dann bei 407 einen Abstand zwischen den ausgerichteten Wegpunkten der aktuellen Bewegungsbahn und der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn. Das System kann dies auf eine beliebige Anzahl von möglichen Arten tun. Zum Beispiel ist der Abstand für das Wegpunktpaar [612a, 614a] in 6 der vertikale Abstand entlang der Y-Achse zwischen den beiden Wegpunkten. Der Abstand kann einen Betrag des seitlichen Versatzes darstellen - das heißt, einen Abstand, um den ein Fahrzeug, das der in Frage kommenden Bewegungsbahn folgt, von der aktuellen Bewegungsbahn abweicht. Der Abstand kann auch ein Maß für die Differenz in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs zwischen den beiden Bewegungsbahnen sein. (Die Fahrtrichtung eines Fahrzeugs ist seine Orientierung; mit anderen Worten die Richtung, der das Fahrzeug zugewandt ist.) Das System kann den Abstand unter Verwendung eines Verfahrens bestimmen, wie etwa Bestimmen einer Referenzachse, die der Fahrtrichtung des Fahrzeugs in der aktuellen Bewegungsbahn entspricht, und Messen des Winkels, um den die Richtung der Lage des Fahrzeugs von der Referenzachse in der aktualisierten Bewegungsbahn abweicht. Dies sind Beispiele und das System kann in verschiedenen Ausführungsformen andere Abstandsmessungsverfahren verwenden. Der Versatz kann auch andere Eigenschaften des Fahrzeugs berücksichtigen, wie etwa seine Position oder seine Lage (die sowohl die Orientierung als auch die Position widerspiegelt).
Sobald die Abstände bei 407 gemessen werden, wird das Bewegungsplanungssystem dann in Schritt 410 die Abstände zusammen mit anderen Parametern verwenden, um eine Diskrepanz zwischen jeder in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn zu messen. Um die Diskrepanzen zu messen, kann das System die Abstände auf einen beliebigen von mehreren möglichen Algorithmen anwenden. Zum Beispiel kann das System die bestimmten Abstände über ein Vergleichsfenster (d. h. den Planungszeithorizont) aggregieren und die Diskrepanz berechnen als: (i) die maximale absolute Differenz zwischen beliebigen der Wegpunktpaare; (ii) die maximale vorzeichenbehaftete Differenz zwischen beliebigen der Wegpunktpaare; (iii) die minimale vorzeichenbehaftete Differenz zwischen beliebigen der Wegpunktpaare; (iv) den mittleren quadratischen Fehler der aggregierten Abstände; oder (v) in Abhängigkeit von einem dieser und/oder anderen Parametern. In diesem Zusammenhang sind „vorzeichenbehaftete“ Differenzen keine absoluten Werte, sondern bewahren stattdessen das Vorzeichen des Werts. Unter Verwendung des seitlichen Versatzes als Beispiel können diese Algorithmen die folgenden Implementierungen in Bezug auf aktuelle und in Frage kommende Bewegungsbahn aufweisen: (i) maximale absolute Differenz: der maximale seitliche Abstand zwischen entsprechenden Wegpunkten auf der aktuellen und in Frage kommenden Bewegungsbahn; (ii) maximale vorzeichenbehaftete Differenz: der maximale Abstand nach links, den die in Frage kommende Bewegungsbahn von dem AV im Vergleich zu der aktuellen Bewegungsbahn einnimmt; und (iii) minimale vorzeichenbehaftete Differenz: der maximale Abstand nach rechts, den die in Frage kommende Bewegungsbahn von dem AV im Vergleich zu der aktuellen Bewegungsbahn einnimmt.
Bei 411 wählt das Bewegungsplanungssystem eine der in Frage kommenden Bewegungsbahnen als die aktualisierte Bewegungsbahn aus, der das AV folgen wird. Dieser Prozess ist beispielhaft in 7 veranschaulicht, bei dem das Bewegungsplanungssystem des AV bei 701eine erste in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn bestimmt. Bei 702 misst das System eine Diskrepanz zwischen der ersten in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn unter Verwendung eines Diskrepanzmessungsprozesses, wie etwa dem vorstehend im Zusammenhang mit 4 beschriebenen. Optional kann das System bei 703 bestimmen, ob die Diskrepanz größer als ein Schwellenwert ist. Falls die Diskrepanz größer als ein Schwellenwert ist, kann das System diese in Frage kommende Bewegungsbahn verwerfen und sie bei 710nicht weiter berücksichtigen. Der Schwellenwert kann ein fester Wert sein, der in einem Speicher gespeichert ist, oder das System kann den Schwellenwert unter Verwendung eines oder mehrerer Parameter, wie etwa Kartendaten, Verkehrsdichtedaten, Wetterdaten und/oder anderer Parameter, dynamisch berechnen.
Bei 704 fährt das System fort, Diskrepanzen zu messen, wie vorstehend beschrieben, solange zusätzliche in Frage kommende Bewegungsbahnen zur Bewertung verfügbar sind. In einigen Ausführungsformen kann eine Zeitbegrenzung für die Diskrepanzberechnung gelten (bei 711), wobei das System in diesem Fall die Verarbeitung von Kandidaten fortsetzt, bis alle in Frage kommenden Bewegungsbahnen verarbeitet wurden oder die Zeitbegrenzung erreicht ist, je nachdem, was zuerst eintritt. In jedem Fall verwendet das System bei 705 die Diskrepanzen, um eine der in Frage kommenden Bewegungsbahnen als die endgültige Bewegungsbahn auszuwählen, der gefolgt werden soll. (Schritt 705 in 7 entspricht Schritt 411 in 4.) Das System kann einfach die in Frage kommende Bewegungsbahn auswählen, welche die geringste Diskrepanz aufweist. Alternativ kann das System die Diskrepanz für jede in Frage kommende Bewegungsbahn als Parameter in einer Kostenfunktion verwenden, die auch andere Parameter berücksichtigt. Andere Verfahren zum Verwenden der Diskrepanz in dem Bewegungsbahnauswahlprozess können verwendet werden.
Zurückkehrend zu 4, setzt das AV dann bei 402 entlang der ausgewählten aktualisierten Bewegungsbahn fort und der Prozess wiederholt sich über jeden Zyklus.
Nachdem das System bei 411 oder an einem beliebigen Punkt in dem Prozess eine in Frage kommende Bewegungsbahn ausgewählt hat, speichert das System die Diskrepanzen und/oder andere Daten in einem Fahrzeugprotokoll. Das System kann das Fahrzeugprotokoll verwenden, um weitere Analysen durchzuführen, wie etwa das Suchen nach Inkonsistenzereignissen bei 413. Ein Inkonsistenzereignis ist ein Ereignis, bei dem in Frage kommende Bewegungsbahnen über einen definierten Zeitraum wiederholt inkonsistent mit aktuellen Bewegungsbahnen sind. Um Inkonsistenzereignisse zu identifizieren, kann das System ein Zeitfenster identifizieren, das mehrere Zyklen beinhaltet. Das System kann dann eine Anzahl von (mit anderen Worten, das System kann zählen, wie viele) in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahnen bestimmen, die gemessene Diskrepanzen aufwiesen, die während des Zeitfensters einen Diskrepanzschwellenwert überschritten haben. Falls mindestens eine minimale Anzahl von in Frage kommenden Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwiesen, die den Diskrepanzschwellenwert überschritten haben, kann das System dann das Zeitfenster als ein Inkonsistenzereignis protokollieren.
Optional kann das System bei 413 einige oder alle der Daten aus dem Fahrzeugprotokoll an ein fahrzeugexternes Verarbeitungssystem übertragen, wie etwa durch drahtlose Übertragung oder einen drahtgebundenen Datenübertragungsprozess. Optional kann das fahrzeugexterne Verarbeitungssystem, wenn dies geschieht, einige oder alle der vorstehend beschriebenen Analyseschritte durchführen. Das fahrzeugexterne Verarbeitungssystem kann dann zum Beispiel die Anzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen bestimmen, bestimmen, ob mindestens die Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, die den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat, und das Zeitfenster als ein Inkonsistenzereignis protokollieren.
8 veranschaulicht eine beispielhafte Systemarchitektur 899 für ein Fahrzeug, wie etwa ein AV. Das Fahrzeug beinhaltet einen Verbrennungsmotor oder Elektromotor 802 und verschiedene Sensoren zum Messen verschiedener Parameter des Fahrzeugs und/oder seiner Umgebung. Betriebsparametersensoren, die beiden Arten von Fahrzeugen gemeinsam sind, beinhalten zum Beispiel: einen Positionssensor 836, wie etwa einen Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop und/oder eine Trägheitsmessungseinheit; einen Geschwindigkeitssensor 838; und einen Wegstreckenzählersensor 840. Das Fahrzeug kann auch einen Taktgeber 842 aufweisen, die das System verwendet, um die Fahrzeugzeit während des Betriebs zu bestimmen. Der Taktgeber 842 kann in die bordeigene Rechenvorrichtung des Fahrzeugs codiert sein, er kann eine separate Vorrichtung sein oder es können mehrere Taktgeber verfügbar sein.
Das Fahrzeug beinhaltet zudem verschiedene Sensoren, die betrieben werden, um Informationen über die Umgebung zu sammeln, in der das Fahrzeug fährt. Diese Sensoren können zum Beispiel Folgendes beinhalten: einen Standortsensor 860, wie etwa eine Vorrichtung eines globalen Positionsbestimmungssystems (global positioning system - GPS); Objekterfassungssensoren, wie etwa eine oder mehrere Kameras 862; ein LiDAR-Sensorsystem 864; und/oder ein Radar- und/oder und/oder ein Sonarsystem 866. Die Sensoren können auch Umgebungssensoren 868 beinhalten, wie etwa einen Niederschlagssensor und/oder einen Umgebungstemperatursensor. Die Objekterfassungssensoren können es dem Fahrzeug ermöglichen, sich bewegende Akteure und stationäre Objekte zu erfassen, die sich innerhalb eines gegebenen Abstandsbereichs des Fahrzeugs 899 in einer beliebigen Richtung befinden, während die Umgebungssensoren Daten über Umgebungsbedingungen innerhalb des Fahrbereichs des Fahrzeugs sammeln. Das System beinhaltet zudem eine oder mehrere Kameras 862 zum Aufnehmen von Bildern der Umgebung. Ein beliebiger oder alle dieser Sensoren erfassen Sensordaten, die es einem oder mehreren Prozessoren der fahrzeuginternen Rechenvorrichtung 820 des Fahrzeugs und/oder externen Vorrichtungen ermöglichen, Programmieranweisungen auszuführen, die es dem Rechensystem ermöglichen, Objekte in den Wahrnehmungsdaten zu klassifizieren und alle derartigen Sensoren, Prozessoren und Anweisungen können als das Wahrnehmungssystem des Fahrzeugs betrachtet werden. Das Fahrzeug kann zudem Zustandsinformationen, beschreibende Informationen oder andere Informationen über Vorrichtungen oder Objekte in seiner Umgebung von einer Kommunikationsvorrichtung (wie etwa einem Sendeempfänger, einer Bake und/oder einem Smartphone) über eine oder mehrere drahtlose Kommunikationsverbindungen empfangen, wie etwa solche, die bekannt sind als Fahrzeug-zu-Fahrzeug-, Fahrzeug-zu-Objekt- oder andere V2X-Kommunikationsverbindungen. Der Ausdruck „V2X“ bezieht sich auf eine Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem beliebigen Objekt, dem das Fahrzeug in seiner Umgebung begegnen oder dieses beeinflussen kann.
Während einer Fahrt des Fahrzeugs werden Informationen von den Sensoren an eine bordeigene Rechenvorrichtung 820kommuniziert. Die bordeigene Rechenvorrichtung 820 analysiert die von den Wahrnehmungssystemsensoren erfassten Daten und führt, als Bewegungsplanungssystem agierend, Anweisungen aus, um eine Bewegungsbahn für das Fahrzeug zu bestimmen. Die Bewegungsbahn beinhaltet Lage- und Zeitparameter und die fahrzeuginterne Rechenvorrichtung des Fahrzeugs steuert Vorgänge verschiedener Fahrzeugkomponenten, um das Fahrzeug entlang der Bewegungsbahn zu bewegen. Zum Beispiel kann die bordeigene Rechenvorrichtung 820 das Bremsen über eine Bremssteuerung 822 steuern; Richtung über eine Lenksteuerung 824; Geschwindigkeit und Beschleunigung über eine Drosselsteuerung 826 (in einem benzinbetriebenen Fahrzeug) oder eine Motordrehzahlsteuerung 828 (wie etwa eine Strompegelsteuerung in einem Elektrofahrzeug); eine Differentialgetriebesteuerung 830 (in Fahrzeugen mit Getrieben); und/oder andere Steuerungen.
Geografische Standortinformationen können von dem Standortsensor 860 an die bordeigene Rechenvorrichtung 320kommuniziert werden, die dann auf eine Karte der Umgebung zugreifen kann, die den Standortinformationen entspricht, um bekannte feste Merkmale der Umgebung zu bestimmen, wie etwa Straßen, Gebäuden, Stoppschildern und/oder Stop/Go-Signalen. Aufgenommene Bilder von den Kameras 862 und/oder Objekterfassungsinformationen, die von Sensoren, wie etwa einem LiDAR-System 864, aufgenommen wurden, werden von diesen Sensoren an die bordeigene Rechenvorrichtung 820kommuniziert. Die Objekterfassungsinformationen und/oder die aufgenommenen Bilder können durch die bordeigene Rechenvorrichtung 820 verarbeitet werden, um Objekte in der Nähe des Fahrzeugs 899zu erfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das AV beliebige der Daten zur Verarbeitung an eine externe Rechenvorrichtung 880 übertragen. Jede beliebige bekannte oder bekannt werdende Technik zum Durchführen einer Objekterfassung basierend auf Sensordaten und/oder aufgenommenen Bildern kann in den in diesem Dokument offenbarten Ausführungsformen verwendet werden.
Zusätzlich kann das AV eine bordeigene Anzeigevorrichtung 870 beinhalten, die eine Schnittstelle erzeugen und ausgeben kann, auf der Sensordaten, Fahrzeugstatusinformationen oder Ausgaben, die durch die in diesem Dokument beschriebenen Prozesse erzeugt werden, einem Insassen des Fahrzeug angezeigt werden. Die Anzeigevorrichtung kann einen Audiolautsprecher beinhalten oder eine separate Vorrichtung sein, der derartige Informationen in einem Audioformat präsentiert.
In den verschiedenen in diesem Dokument diskutierten Ausführungsformen kann die Beschreibung besagen, dass das Fahrzeug oder die bordeigene Rechenvorrichtung des Fahrzeugs Programmieranweisungen implementieren kann, welche die bordeigene Rechenvorrichtung des Fahrzeugs dazu veranlassen, Entscheidungen zu treffen und die Entscheidungen zu verwenden, um Vorgänge in einem oder mehreren Fahrzeugsystemen zu steuern. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt, da in verschiedenen Ausführungsformen die Analyse, Entscheidungsfindung und/oder Betriebssteuerung vollständig oder teilweise durch andere Rechenvorrichtungen gehandhabt werden kann, die in elektronischer Kommunikation mit der fahrzeuginternen Rechenvorrichtung stehen. Beispiele für derartige andere Rechenvorrichtungen beinhalten eine elektronische Vorrichtung (wie etwa ein Smartphone), die einer Person zugeordnet ist, die in dem Fahrzeug fährt, sowie einen Remote-Server, der über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk in elektronischer Kommunikation mit dem Fahrzeug steht.
9 stellt ein Beispiel für interne Hardware dar, die in beliebigen der elektronischen Komponenten des Systems beinhaltet sein kann, wie etwa internen Verarbeitungssystemen des AV, externen Überwachungs- und Meldesystemen oder entfernten Servern. Ein elektrischer Bus 900 dient als Informationshighway, der die anderen veranschaulichten Komponenten der Hardware miteinander verbindet. Der Prozessor 905 ist eine zentrale Verarbeitungsvorrichtung des Systems, die dazu konfiguriert ist, Berechnungen und logische Operationen durchzuführen, die zum Ausführen von Programmieranweisungen erforderlich sind. Wie in diesem Dokument und in den Patentansprüchen verwendet, können sich die Ausdrücke „Prozessor“ und „Verarbeitungsvorrichtung“ auf einen einzelnen Prozessor oder eine beliebige Anzahl von Prozessoren in einem Satz von Prozessoren beziehen, die gemeinsam einen Satz von Vorgängen durchführen, wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (graphics processing unit - GPU), einen Remote-Server oder eine Kombination aus diesen. Festwertspeicher (read only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), Flash-Speicher, Festplatten und andere Vorrichtungen, die zum Speichern elektronischer Daten in der Lage sind, bilden Beispiele für Speichervorrichtungen 925. Eine Speichervorrichtung kann eine einzelne Vorrichtung oder eine Sammlung von Vorrichtungen beinhalten, über die Daten und/oder Anweisungen gespeichert werden. Verschiedene Ausführungsformen können ein computerlesbares Medium beinhalten, das Programmieranweisungen enthält, die dazu konfiguriert sind, einen oder mehrere Prozessoren dazu zu veranlassen, die im Zusammenhang mit den vorhergehenden Figuren beschriebenen Funktionen durchzuführen.
Eine optionale Anzeigeschnittstelle 930 kann ermöglichen, dass Informationen von dem Bus 900 auf einer Anzeigevorrichtung 935 in einem visuellen, grafischen oder alphanumerischen Format angezeigt werden, wie etwa einem Armaturenbrettanzeigesystem des Fahrzeugs. Eine Audioschnittstelle und ein Audioausgang (wie etwa ein Lautsprecher) können ebenfalls bereitgestellt sein. Die Kommunikation mit externen Vorrichtungen kann unter Verwendung verschiedener Kommunikationsvorrichtungen 940 erfolgen, wie etwa einer drahtlosen Antenne, eines Funkfrequenzidentifikations- (radio frequency identification - RFID) -Tags und/oder eines Transceivers für die Nahbereichs- oder Nahfeldkommunikation, die jeweils optional kommunikativ mit anderen Komponenten der Vorrichtung über ein oder mehrere Kommunikationssysteme verbinden können. Die Kommunikationsvorrichtung(en) 940 kann (können) dazu konfiguriert sein, kommunikativ mit einem Kommunikationsnetzwerk, wie etwa dem Internet, einem lokalen Netzwerk oder einem Mobilfunkdatennetzwerk, verbunden zu sein.
Die Hardware kann ebenfalls einen Benutzerschnittstellensensor 945 beinhalten, der den Empfang von Daten von Eingabevorrichtungen 950 ermöglicht, wie etwa einer Tastatur oder einem Tastenfeld, einem Joystick, einem Touchscreen, einem Touchpad, einer Fernsteuerung, einer Zeigevorrichtung und /oder einem Mikrofon. Digitale Bildframes können ebenfalls von einer Kamera 920 empfangen werden, die Video- und/oder Standbilder aufnehmen kann. Das System kann ebenfalls Daten von einem Bewegungs- und/oder Positionssensor 970, wie etwa einem Beschleunigungsmesser, Gyroskop oder einer Trägheitsmessungseinheit, empfangen. Das System kann ebenfalls ein LiDAR-System 960 beinhalten und Daten über dieses empfangen, wenn es im Kontext von autonomen Fahrzeugen verwendet wird.
Terminologie, die für die vorstehend bereitgestellte Offenbarung relevant ist, beinhaltet:

Der Begriff „Fahrzeug“ bezieht sich auf eine beliebige sich bewegende Form der Beförderung, die dazu in der Lage ist, entweder einen oder mehrere menschliche Insassen und/oder Fracht zu befördern und durch eine beliebige Form von Energie angetrieben wird. Der Ausdruck „Fahrzeug“ beinhaltet, ist aber nicht beschränkt auf, Autos, Lastwagen, Vans, Züge, autonome Fahrzeuge, Luftfahrzeuge, Flugdrohnen und dergleichen. Ein „autonomes Fahrzeug“ ist ein Fahrzeug, das einen Prozessor, Programmieranweisungen und Antriebsstrangkomponenten aufweist, die durch den Prozessor gesteuert werden können, ohne dass ein menschlicher Betreiber erforderlich ist. Ein autonomes Fahrzeug kann insofern vollständig autonom sein, als es für die meisten oder alle Fahrbedingungen und -funktionen keinen menschlichen Betreiber benötigt. Alternativ kann es dahingehend halbautonom sein, dass ein menschlicher Betreiber unter bestimmten Bedingungen oder für bestimmte Vorgänge erforderlich sein kann oder dass ein menschlicher Betreiber das autonome System des Fahrzeugs außer Kraft setzen kann und die Steuerung des Fahrzeugs übernehmen kann. Autonome Fahrzeuge beinhalten auch Fahrzeuge, in denen autonome Systeme die Bedienung des Fahrzeugs durch den Menschen verbessern, wie etwa Fahrzeuge mit fahrerunterstützten Lenk-, Geschwindigkeitssteuerungs-, Brems-, Park- und anderen fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen.

Der Ausdruck „Objekt“, wenn er sich auf ein Objekt bezieht, das durch ein Fahrzeugwahrnehmungssystem erfasst oder durch ein Simulationssystem simuliert wird, soll sowohl stationäre Objekte als auch sich bewegende (oder sich möglicherweise bewegende) Akteure einschließen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist durch die Verwendung des Ausdrucks „Akteur“ oder „stationäres Objekt“.
Wenn er im Kontext der autonomen Fahrzeugbewegungsplanung verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Bewegungsbahn“ auf den Plan, den das Bewegungsplanungssystem des Fahrzeugs erzeugt und dem das Bewegungssteuersystem des Fahrzeugs folgt, wenn es die Bewegung des Fahrzeugs steuert. Eine Bewegungsbahn beinhaltet die geplante Position und Orientierung des Fahrzeugs zu mehreren Zeitpunkten über einen Zeithorizont sowie den geplanten Lenkradwinkel und die Winkelrate des Fahrzeugs über den gleichen Zeithorizont. Das Bewegungssteuersystem eines autonomen Fahrzeugs verbraucht die Bewegungsbahn und sendet Befehle an die Lenksteuerung, die Bremssteuerung, die Drosselsteuerung und/oder ein anderes Bewegungssteuerungsteilsystem des Fahrzeugs, um das Fahrzeug entlang eines geplanten Wegs zu bewegen.
In diesem Dokument werden die Ausdrücke „Weg“, „Spur“, „Straße“ und „Kreuzung“ beispielhaft mit Fahrzeugen veranschaulicht, die auf einer oder mehreren Straßen fahren. Die Ausführungsformen sollen jedoch Fahrspuren und Kreuzungen an anderen Standorten, wie etwa Parkbereichen, beinhalten. Zusätzlich kann bei autonomen Fahrzeugen, die für die Verwendung in Innenräumen ausgelegt sind (wie etwa automatisierte Entnahmevorrichtungen in Lagerhäusern), ein Weg ein Korridor des Lagerhauses sein und eine Spur kann ein Abschnitt des Korridors sein. Falls das autonome Fahrzeug eine Drohne oder ein anderes Luftfahrzeug ist, kann der Ausdruck „Weg“ oder „Straße“ einen Luftweg darstellen und eine Spur kann ein Abschnitt des Luftwegs sein. Falls das autonome Fahrzeug ein Wasserfahrzeug ist, kann der Ausdruck „Weg“ oder „Straße“ einen Wasserweg darstellen und eine Spur kann ein Abschnitt des Wasserwegs sein.
Eine „elektronische Vorrichtung“ oder eine „Rechenvorrichtung“ bezieht sich auf eine Vorrichtung, die einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet. Jede Vorrichtung kann ihren eigenen Prozessor und/oder Speicher aufweisen oder der Prozessor und/oder Speicher kann mit anderen Vorrichtungen, wie in einer Anordnung einer virtuellen Maschine oder eines Behälters, gemeinsam genutzt werden. Der Speicher enthält oder empfängt Programmieranweisungen, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, die elektronische Vorrichtung dazu veranlassen, einen oder mehrere Vorgänge gemäß den Programmieranweisungen durchzuführen.
Die Ausdrücke „Speicher“, „Speichervorrichtung“, „computerlesbares Medium“, „Datenspeicher“, „Datenspeichereinrichtung“ und dergleichen beziehen sich jeweils auf eine nicht transitorische Vorrichtung, auf der computer-lesbare Daten, Programmieranweisungen oder beides gespeichert ist. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, sollen die Ausdrücke „Speicher“, „Speichervorrichtung“, „computerlesbares Medium“, „Datenspeicher“, „Datenspeichereinrichtung“ und dergleichen Ausführungsformen mit einer einzelnen Vorrichtung, Ausführungsformen, in denen mehrere Speichervorrichtungen zusammen oder gemeinsam einen Satz von Daten oder Anweisungen speichern, sowie einzelne Sektoren innerhalb derartiger Vorrichtungen beinhalten. Ein Computerprogrammprodukt ist eine Speichervorrichtung mit darauf gespeicherten Programmieranweisungen.
Die Ausdrücke „Prozessor“ und „Verarbeitungsvorrichtung“ beziehen sich auf eine Hardwarekomponente einer elektronischen Vorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Programmieranweisungen auszuführen, wie etwa einen Mikroprozessor oder eine andere logische Schaltung. Ein Prozessor und ein Speicher können Elemente eines Mikrocontrollers, einer kundenspezifisch konfigurierbaren integrierten Schaltung, eines programmierbaren System-on-a-Chip oder einer anderen elektronischen Vorrichtung sein, die dazu programmiert sein kann, verschiedene Funktionen durchzuführen. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, soll der Begriff „Prozessor“ oder „Verarbeitungsvorrichtung“ im Singular sowohl Ausführungsformen mit einer einzelnen Verarbeitungsvorrichtung als auch Ausführungsformen beinhalten, in denen mehrere Verarbeitungsvorrichtungen zusammen oder gemeinsam einen Prozess durchführen.
Die vorstehend offenbarten Merkmale und Funktionen sowie Alternativen können zu vielen anderen unterschiedlichen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden. Verschiedene Komponenten können in Hardware oder Software oder eingebetteter Software umgesetzt sein. Verschiedene derzeit unvorhergesehene oder nicht erwartete Alternativen, Modifikationen, Variationen oder Verbesserungen können durch den Fachmann vorgenommen werden, von denen jede ebenfalls von den offenbarten Ausführungsformen umfasst sein soll.
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 17329279 [0001]

Claims

Verfahren zum Verfeinern einer geplanten Bewegungsbahn eines autonomen Fahrzeugs, während sich das Fahrzeug durch eine Umgebung bewegt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: durch ein Bewegungsplanungssystem eines autonomen Fahrzeugs, Berechnen einer aktuellen Bewegungsbahn für das Fahrzeug; durch ein Steuersystem des Fahrzeugs, Bewegen des Fahrzeugs entlang der aktuellen Bewegungsbahn; und für jedem Zyklus einer Vielzahl von Zyklen, während sich das Fahrzeug entlang der aktuellen Bewegungsbahn bewegt: durch ein Wahrnehmungssystem des Fahrzeugs, Aufnehmen von Wahrnehmungsdaten über eine Vielzahl von Objekten, die innerhalb eines Erfassungsbereichs des Wahrnehmungssystems ist, während sich das Fahrzeug entlang der aktuellen Bewegungsbahn bewegt, durch das Bewegungsplanungssystem: Verwenden der Wahrnehmungsdaten, um einen Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen zu berechnen; Messen einer Diskrepanz zwischen jeder in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn durch: Bestimmen einer Vielzahl von Wegpunkten entlang der aktuellen Bewegungsbahn und einer Vielzahl von Wegpunkten entlang der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, Bestimmen von Abständen zwischen mindestens einigen der Wegpunkte der aktuellen Bewegungsbahn und mindestens einigen der Wegpunkte der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn und Verwenden der Abstände, um die Diskrepanz zwischen der aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn zu messen; Speichern der Diskrepanz in einem Fahrzeugprotokoll; und Verwenden der Diskrepanz, um aus dem Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine endgültige aktualisierte Bewegungsbahn auszuwählen, der das autonome Fahrzeug folgen soll.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Vielzahl von Wegpunkten entlang der aktuellen Bewegungsbahn und der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn Folgendes umfasst: für entweder die aktuelle Bewegungsbahn oder die in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn, periodisches Zuweisen eines der Wegpunkte in periodischen Intervallen ab einer Startzeit oder einem Abstand; und für die andere von der aktuellen Bewegungsbahn oder der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, Verwenden der zugewiesenen Wegpunkte, um interpolierte Wegpunkte in entsprechenden periodischen Intervallen zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verwenden der Abstände zum Messen der Diskrepanz Folgendes umfasst: Aggregieren der über einen Planungszeithorizont bestimmten Abstände; und Messen der Diskrepanz als eine Funktion der aggregierten Abstände, wobei die Funktion eines oder mehrere der Folgenden umfasst: einen maximalen Absolutwert der aggregierten Abstände, einen maximalen vorzeichenbehafteten Wert der aggregierten Abstände, einen minimalen vorzeichenbehafteten Wert der aggregierten Abstände oder einen mittleren quadratischen Fehler der aggregierten Abstände.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verwenden der Abstände zum Messen der Diskrepanzen für jedes Paar von ausgerichteten Wegpunkten in der aktuellen Bewegungsbahn und der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn Messen einer Differenz in der Position, Orientierung und/oder Lage des Fahrzeug umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verwenden der Diskrepanz zum Auswählen der endgültigen aktualisierten Bewegungsbahn Auswählen der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn umfasst, welche die kleinste Diskrepanz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verwenden der Diskrepanz zum Auswählen der endgültigen aktualisierten Bewegungsbahn Folgendes umfasst: Verwenden der Diskrepanzen für jede in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn und eines oder mehrerer anderer Parameter in einer Kostenfunktion für diese in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn; und Auswählen der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, welche die niedrigsten Kosten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Identifizieren eines Zeitfensters, welches die Vielzahl von Zyklen beinhaltet; Bestimmen einer Anzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen, für welche die gemessene Diskrepanz einen Diskrepanzschwellenwert überschritten hat; Bestimmen, ob mindestens eine Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, welche den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass mindestens eine Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, die den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat, Protokollieren des Zeitfensters als ein Inkonsi stenzereigni s.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Übertragen des Fahrzeugprotokolls an ein fahrzeugexternes Verarbeitungssystem; und wobei das fahrzeugexterne Verarbeitungssystem die Anzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen bestimmt, bestimmt, ob mindestens die Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, die den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat, und das Zeitfensters als ein Inkonsistenzereignis protokolliert.
System zum Betreiben eines autonomen Fahrzeugs, wobei das System Folgendes umfasst: ein Bewegungsplanungssystem, das einen Prozessor und Programmieranweisungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, das Bewegungsplanungssystem dazu zu veranlassen, eine aktuelle Bewegungsbahn für das Fahrzeug zu berechnen; ein Steuersystem, das dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug entlang der aktuellen Bewegungsbahn zu bewegen; und ein Wahrnehmungssystem, das dazu konfiguriert ist, für jeden Zyklus einer Vielzahl von Zyklen, während sich das Fahrzeug entlang der aktuellen Bewegungsbahn bewegt, Wahrnehmungsdaten über eine Vielzahl von Objekten aufzunehmen, die innerhalb eines Erfassungsbereichs des Wahrnehmungssystems ist, wobei das Bewegungsplanungssystem zudem zusätzliche Programmieranweisungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, das Bewegungsplanungssystem zu Folgendem zu veranlassen: Verwenden der Wahrnehmungsdaten, um einen Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen zu berechnen, Messen einer Diskrepanz zwischen jeder in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn durch: Bestimmen einer Vielzahl von Wegpunkten entlang der aktuellen Bewegungsbahn und einer Vielzahl von Wegpunkten entlang der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn; Bestimmen von Abständen zwischen mindestens einigen der Wegpunkte der aktuellen Bewegungsbahn und mindestens einigen der Wegpunkte der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn; und Verwenden der Abstände, um die Diskrepanz zwischen der aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn zu messen, Speichern der Diskrepanz in einem Fahrzeugprotokoll und Verwenden der Diskrepanz, um aus dem Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine endgültige aktualisierte Bewegungsbahn auszuwählen, der das autonome Fahrzeug folgen soll.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen zum Bestimmen der Vielzahl von Wegpunkten entlang der aktuellen Bewegungsbahn und der Vielzahl von Wegpunkten entlang der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn Anweisungen zu Folgendem umfassen: für entweder die aktuelle Bewegungsbahn oder die in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn, periodisches Zuweisen eines der Wegpunkte in periodischen Intervallen ab einer Startzeit oder einem Abstand; und für die andere von der aktuellen Bewegungsbahn oder der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, Verwenden der zugewiesenen Wegpunkte, um interpolierte Wegpunkte in entsprechenden periodischen Intervallen zu erzeugen.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen zum Verwenden der Abstände zum Messen der Diskrepanz Anweisungen zu Folgendem umfassen: Aggregieren der über einen Planungszeithorizont bestimmten Abstände; und Messen der Diskrepanz als eine Funktion der aggregierten Abstände, wobei die Funktion eines oder mehrere der Folgenden umfasst: einen maximalen Absolutwert der aggregierten Abstände, einen maximalen vorzeichenbehafteten Wert der aggregierten Abstände, einen minimalen vorzeichenbehafteten Wert der aggregierten Abstände oder einen mittleren quadratischen Fehler der aggregierten Abstände.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen zum Verwenden der Abstände zum Messen der Diskrepanzen Anweisungen umfassen, um für jedes Paar von ausgerichteten Wegpunkten in der aktuellen Bewegungsbahn und der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn eine Differenz in der Position, Orientierung und/oder Lage des Fahrzeug zu messen.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen zum Verwenden der Diskrepanz zum Auswählen der endgültigen aktualisierten Bewegungsbahn Anweisungen umfassen, um die in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn auszuwählen, welche die kleinste Diskrepanz aufweist.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen zum Verwenden der Diskrepanz zum Auswählen der endgültigen aktualisierten Bewegungsbahn Anweisungen zu Folgendem umfassen: Verwenden der Diskrepanzen für jede in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn und eines oder mehrerer anderer Parameter in einer Kostenfunktion für diese in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn; und Auswählen der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, welche die niedrigsten Kosten aufweist.
System nach Anspruch 9, ferner umfassend zusätzliche Programmieranweisungen zum: Identifizieren eines Zeitfensters, welches die Vielzahl von Zyklen beinhaltet; Bestimmen einer Anzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen, für welche die gemessene Diskrepanz einen Diskrepanzschwellenwert überschritten hat; Bestimmen, ob mindestens eine Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, welche den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass mindestens eine Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, die den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat, Protokollieren des Zeitfensters als ein Inkonsi stenzereigni s.
System nach Anspruch 9, ferner umfassend ein fahrzeugexternes Verarbeitungssystem, das zu Folgendem konfiguriert ist: Empfangen des Fahrzeugprotokolls von dem Fahrzeug; Bestimmen, ob mindestens eine Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, welche den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat; und Protokollieren des Zeitfensters als ein Inkonsistenzereignis.
Computerprogrammprodukt, umfassend ein computerlesbares Medium, das Programmieranweisungen enthält, die dazu konfiguriert sind, einen oder mehrere Prozessoren eines Fahrzeugs zu Folgendem zu veranlassen: Empfangen von Wahrnehmungsdaten, aufgenommen durch ein Wahrnehmungssystem des Fahrzeugs für jeden Zyklus einer Vielzahl von Zyklen, während sich das Fahrzeug entlang einer aktuellen Bewegungsbahn bewegt, wobei die Wahrnehmungsdaten Parameter für eine Vielzahl von Objekten beinhalten, die innerhalb eines Erfassungsbereichs des Wahrnehmungssystems ist, Verwenden der Wahrnehmungsdaten, um einen Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen zu berechnen; Messen einer Diskrepanz zwischen jeder in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn durch: Bestimmen einer Vielzahl von Wegpunkten entlang der aktuellen Bewegungsbahn und einer Vielzahl von Wegpunkten entlang der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, Bestimmen von Abständen zwischen mindestens einigen der Wegpunkte der aktuellen Bewegungsbahn und mindestens einigen der Wegpunkte der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, und Verwenden der Abstände, um die Diskrepanz zwischen der aktualisierten Bewegungsbahn und der aktuellen Bewegungsbahn zu messen, Speichern der Diskrepanz in einem Fahrzeugprotokoll; und Verwenden der Diskrepanz, um aus dem Satz von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine endgültige aktualisierte Bewegungsbahn auszuwählen, der das Fahrzeug folgen soll.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei die Anweisungen zum Bestimmen der Vielzahl von Wegpunkten entlang der aktuellen Bewegungsbahn und der Vielzahl von Wegpunkten entlang der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn Anweisungen zu Folgendem umfassen: für entweder die aktuelle Bewegungsbahn oder die in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn, periodisches Zuweisen eines der Wegpunkte in periodischen Intervallen ab einer Startzeit oder einem Abstand; und für die andere von der aktuellen Bewegungsbahn oder der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, Verwenden der zugewiesenen Wegpunkte, um interpolierte Wegpunkte in entsprechenden periodischen Intervallen zu erzeugen.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei die Anweisungen zum Verwenden der Abstände zum Messen der Diskrepanz Anweisungen zu Folgendem umfassen: Aggregieren der über einen Planungszeithorizont bestimmten Abstände; und Messen der Diskrepanz als eine Funktion der aggregierten Abstände, wobei die Funktion eines oder mehrere der Folgenden umfasst: einen maximalen Absolutwert der aggregierten Abstände, einen maximalen vorzeichenbehafteten Wert der aggregierten Abstände, einen minimalen vorzeichenbehafteten Wert der aggregierten Abstände oder einen mittleren quadratischen Fehler der aggregierten Abstände.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei die Anweisungen zum Verwenden der Abstände zum Messen der Diskrepanzen Anweisungen umfassen, um für jedes Paar von ausgerichteten Wegpunkten in der aktuellen Bewegungsbahn und der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn eine Differenz in der Position, Orientierung und/oder Lage des Fahrzeug zu messen.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei die Anweisungen zum Verwenden der Diskrepanz zum Auswählen der endgültigen aktualisierten Bewegungsbahn Anweisungen zu Folgendem umfassen: Verwenden der Diskrepanzen für jede in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn und eines oder mehrerer anderer Parameter in einer Kostenfunktion für diese in Frage kommende aktualisierte Bewegungsbahn; und Auswählen der in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahn, welche die niedrigsten Kosten aufweist.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, ferner umfassend zusätzliche Programmieranweisungen zum: Identifizieren eines Zeitfensters, welches die Vielzahl von Zyklen beinhaltet; Bestimmen einer Anzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen, für welche die gemessene Diskrepanz einen Diskrepanzschwellenwert überschritten hat; Bestimmen, ob mindestens eine Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, welche den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass mindestens eine Mindestanzahl von in Frage kommenden aktualisierten Bewegungsbahnen eine gemessene Diskrepanz aufwies, die den Diskrepanzschwellenwert überschritten hat, Protokollieren des Zeitfensters als ein Inkonsi stenzereigni s.