用于操作自主车辆的方法技术

本公开涉及一种用于基于代表在自主车辆(100、102、104)的行驶方向上并且在该车辆附近的区域的传感器数据而操作该车辆(100、102、104)的计算机实施的方法。该车辆(100、102、104)装备有控制单元(202)，该控制单元适于确定要由车辆(100、102、104)成功执行的多个详细动作是否可以用于履行车辆(100、102、104)的期望的通用动作计划。本公开还涉及对应控制系统和计算机程序产品。和计算机程序产品。和计算机程序产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作自主车辆的方法


[0001]本公开涉及一种用于基于代表在自主车辆的行驶方向上并且在该车辆附近的区域的传感器数据而操作该车辆的计算机实施的方法。该车辆装备有控制单元，该控制单元适于确定要由车辆成功执行的多个详细动作是否可以用于履行车辆的期望的通用动作计划。本公开还涉及对应控制系统和计算机程序产品。

技术介绍

[0002]最近，车辆的半自主和全自主操作已取得巨大进步，从而有效地提供了驾驶员辅助和安全功能，诸如，自适应巡航控制、行人检测、前后碰撞警告、车道偏离警告和一般障碍物检测。这种自主车辆通常利用多个传感器，这些传感器被配置成检测关于围绕车辆的环境的信息。传感器可以例如实施摄像机视觉和雷达或激光雷达技术，这可能融合了来自传感器的输出而形成了对车辆环境的理解。
[0003]在US20140379247中呈现了这种车辆的示例，其中车辆及其相关联的控制系统使用从传感器提供的信息而在环境中导航。例如，如果传感器检测到车辆正接近障碍物，那么控制系统调整车辆的方向控制以使车辆导航绕过障碍物。
[0004]具体地，根据US20140379247的控制系统通过控制车辆的速度和方向来使用导航/路径系统以及障碍物躲避系统而在检测到的围绕车辆的环境内安全导航车辆。通常，导航/路径系统与障碍物躲避系统两者都将一般化的对象和特征检测过程应用于导航和障碍物躲避，从而使车辆的操作总体上可靠。然而，由于US20140379247所呈现的一般化的对象和特征检测过程做法，该实施方案通常计算效率低并且因此缓慢。因此，希望提供进一步的增强以改进这种自主车辆的操作，特别是针对适合于车载实施方案的计算效率，这可能还允许了车辆操作的改进的鲁棒性。

技术实现思路

[0005]根据本公开的一方面，上述问题通过用于操作自主车辆的计算机实施的方法来至少部分缓解，该车辆包括：至少一个传感器，其被布置成捕获在车辆的行驶方向上并且在车辆附近的区域中的信息；以及控制单元，其被布置成与该至少一个传感器通信，该控制单元实施通用动作模块和多个详细动作模块，其中该方法包括以下步骤：在控制单元处接收来自该至少一个传感器的传感器数据；使用通用动作模块并基于传感器数据来确定当车辆在道路上行驶时车辆要执行的期望的通用动作计划；使用控制单元选择与所确定的通用动作计划的至少一部分匹配的至少一个详细动作模块；使用所选择的至少一个详细动作模块并基于传感器数据来确定要执行以用于履行期望的通用动作计划的多个详细动作；以及使用控制单元并基于多个详细动作来估计履行期望的通用动作计划的成功率。
[0006]本公开的总体思想是具体关于自主卡车而实施用于操作车辆的“宏观
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微观方案”。该方案的宏观部分在上文被定义为期望的通用动作计划的相对较长的范围(诸如，车道改变等)内做出“总体决策”，从而表示离散的运动规划，并包含车辆运动的高级特性化。
[0007]因此，该方案的微观部分是特别有针对性的“算法”，它参与规划改变车道的实际动作应如何发生并在上文被定义为详细动作的相对较短的范围视野上。在一些实施例中，该方案包含一个宏观部分和一个或多个微观部分，其中不同微观部分针对不同类型的详细动作，从而表示连续的运动规划，并包含车辆运动的低级特性化。
[0008]根据本公开，进一步估计所确定的详细动作最终是否可以被认为履行了期望的通用动作计划。因此，本公开基于所确定的多个详细动作来估计成功率。随后当决定是否执行用于操作车辆的所确定的多个详细动作时，可以使用成功率。
[0009]在本公开的上下文内，应理解，表述“详细动作”应被广义地解释，其意味着应包含用于操作车辆的参数的实际确定以及估计或模拟。因此，成功率的估计未必基于作为用于操作车辆的最终控制参数的详细动作而执行，而是可以基于这种控制参数的估计或模拟而执行。
[0010]此外，在本公开的上下文内，应理解，表述“成功率”应被解释为协同的所确定的多个详细动作可以多好地履行通用动作计划的测量值。因此，在一些实施例中，成功率可以被视为例如使用多个详细动作执行的通用计划的形式或质量度量。在一些实施例中，成功率可以被布置成落入预定义的范围，诸如，0到100内。
[0011]使用当前公开的宏观
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微观方案的优点在于，微观部分(即，详细动作模块)中的每一个可以针对用于操作车辆的具体类型的条件而个别地训练。这种方法将允许优化每个详细动作模块的具体实施方案，从而通常提高了计算效率，因为每个详细动作模块可以用于集中于单个类型的操作，而不是多用途操作实施方案所需的一般化。通过使用针对性的实施方案，还可能减少用于确定多个详细动作所需的执行时间，以及改进对“复杂”场景的处置，诸如，当使用相对较一般化的操作实施方案时可能不容易识别的场景。
[0012]值得注意的是，如上文所使用的表述“自主车辆”应被广义地解释，并且涉及以完全或部分自主的模式操作的车辆。在部分自主的车辆中，一些功能可以视情况在一些或全部时间被手动控制(例如，由驾驶员控制)。此外，部分自主的车辆可以被配置成在完全手动的操作模式与部分自主和/或完全自主的操作模式之间切换。
[0013]在一个实施例中，控制单元可以是通常作为车辆的车载部件设置的电子控制单元(ECU)。对应地，传感器可以例如包含用于确定车辆的周围正发生了什么的传感器，例如包含雷达、LiDAR传感器和/或相机中的至少一个。用于测量速度、加速度、倾斜度、扭矩、车辆质量等的其它传感器可以同样用于确定车辆要执行的期望的通用动作计划。
[0014]所呈现的操作方案可以例如与自主车辆的操作相关而使用，以例如沿着先前估计的行驶路径沿着道路从点A到点B行驶(有时被表示为“仓到仓(Hub
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to
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Hub)”任务)，并且在交通中操纵自主车辆(例如，保持车道/改变车道、提高/降低速度)以及如何为对应操纵导出可驾驶的轨迹。本方案接收关于将遵循哪条路线的信息以及描述道路和道路上的参与者的输入信息。基于此信息，本方案可以形成自主车辆可以遵循以保持在预期路线上的轨迹，并使速度适应于周围车辆(例如，成为自主车辆和手动车辆的组合)。
[0015]还应理解，总体运动规划——即，通用动作计划的确定——通常是连续更新的。也就是说，车辆的操作环境(例如，车辆周围的世界和车辆的所有不同状态)不断变化，并且也是不确定的。然而，现有技术的运动规划将：(i)考虑详细的动力学特性，但仅搜索总体解空间的非常有限的局部部分；(ii)涵盖搜索空间的较大部分，但细节较少且计算负担较高。
[0016]相反，关于本公开，规划问题被“分解”。也就是说，在宏观层面上，连续搜索空间被划分(离散化)成较小的较易管理的区域(车道改变/无车道改变)，小到足以让微观层面的专门算法有效覆盖。离散化可以跨越未来的多个决策，即创建间隙、执行车道改变。然而，由于不确定性，如果例如选择了创建间隙的通用计划，那么操纵有可能失败(如果成功率被认为“太低”，那么人们可以将这视为宏观动作“中止操纵”)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于操作自主车辆(100、102、104)的计算机实施的方法，所述车辆(100、102、104)包括至少一个传感器(204、206、208)以及控制单元(202)，所述至少一个传感器(204、206、208)被布置成捕获在所述车辆(100、102、104)的行驶方向上并且在所述车辆(100、102、104)附近的区域中的信息，所述控制单元(202)被布置成与所述至少一个传感器(204、206、208)通信，所述控制单元(202)实施通用动作模块(210)和多个详细动作模块(212、214、216、218)，其中所述方法包括以下步骤：
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在所述控制单元(202)处接收(S1)来自所述至少一个传感器(204、206、208)的传感器数据；
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使用所述通用动作模块(210)并基于所述传感器数据来确定(S2)当所述车辆(100、102、104)在道路上行驶时所述车辆(100、102、104)要执行的期望的通用动作计划；
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使用所述控制单元(202)选择(S3)与所确定的通用动作计划的至少一部分匹配的至少一个详细动作模块；
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使用所选择的至少一个详细动作模块并基于所述传感器数据来确定(S4)要执行以用于履行所述期望的通用动作计划的多个详细动作；以及
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使用所述控制单元(202)并基于所述多个详细动作来估计(S5)履行所述期望的通用动作计划的成功率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述期望的通用动作计划包含通用动作计划中的一个或通用动作计划的组合。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述通用动作计划是从包括以下各者的组中选择：车道改变、为车道改变创建间隙、为车道改变强制间隙、为车道改变促进周围交通、导航经过交叉路口、导航经过环岛、导航经过道路施工区域、在道路一侧停车、减少时间间隙、增加时间间隙、初始化纵向速度改变、初始化横向速度改变以及初始化中止操纵。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，详细动作是从包括以下各者的组中选择：加速请求、减速请求、转向角(α)请求、转向指示灯的操作和车辆喇叭的操作。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括以下步骤：
‑
仅当所估计的成功率高于阈值水平时，才根据所述多个详细动作来操作所述车辆(100、102、104)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述期望的通用动作计划指示要在接下来的20秒内采取的动作。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个详细动作指示要在不到10秒内采取的动作。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述期望的通用动作计划与对于所述车辆(100、102、104)的交通规划操纵相关。9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述阈值水平取决于所述车辆(100、102、104)的当前速度。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个详细动作与根据估计的行驶路径操作所述车辆(100、102、104)相关。11.一种被布置成适于控制自主车辆(100、102、104)的控制系统，所述车辆(100、102、
104)包括：至少一个传感器(204、206、208)以及控制单元(202)，所述至少一个传感器(204、206、208)被布置成捕获在所述车辆(100、102、104)的行驶方向上并且在所述车辆(100、102、104)附近的区域中的信息，所述控制单元(202)被布置成与所述至少一个传感器(204、206、208)通信，所述控制单元(202)实施通用动作模块(210)和多个详细动作模块(212、214、216、218)，其中所述控制单元(202)适于：
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接收来自所述至少一个传感器(204、206...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：