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利用安全冗余自动系统增强路径障碍物检测的方法与流程

2021-09-15 01:15:00 来源:中国专利 TAG:实施 公开 方式 障碍物 冗余


1.本公开的实施方式大体涉及操作自动车辆。更具体地,本公开的实施方式涉及利用安全冗余自动系统来增强路径障碍物检测。


背景技术:

2.以自动模式(例如,无驾驶员)操作的车辆可减轻乘坐者、尤其是驾驶员的某些驾驶相关的责任。当在自动模式下操作时,车辆可使用车载传感器导航到各种位置,从而允许车辆以最少的人机交互或者在一些情况下不需要任何乘客来行进。
3.自动驾驶的安全性非常重要。如sae j3016中针对4级自动车辆所限定的,动态驾驶任务(ddt),特别是ddt后退,由系统来处理,而不是由人工驾驶员来处理。为了实现这一点,当前的行业方法采用冗余传感器或多样化的传感器,至少是最小的安全关键冗余系统,即自动驾驶计算系统等。关于如何平衡ddt和ddt后退之间的系统能力,特别是如何减少这两个系统之间的常见原因故障或限制,以便最小化风险,公开的极少。
4.如果ddt和ddt后退系统使用相同的传感器套件,或如果ddt后退系统使用全车辆自动驾驶系统(ads)传感器套件的子集,则两个系统之间的共同原因故障或限制可能导致车辆风险。如果ddt和ddt后退系统在传感器、硬件和算法方面是冗余的和多样化的,则如果没有实现适当的仲裁机制,则这些系统的障碍检测假阳性可能增加。


技术实现要素:

5.根据本技术的一方面,提供了一种用于执行自动驾驶车辆(adv)的障碍物检测的计算机实现的方法,所述方法可包括:基于所述adv上的多个传感器提供的传感器数据,使用障碍物检测算法,通过主自动驾驶系统(ads)和次ads检测障碍物;响应于检测到所述障碍物,基于所述adv的速度和减速能力,分别通过所述主ads和所述次ads计算第一受控停止距离和第二受控停止距离;在所述主ads与所述次ads之间交换所述第一受控停止距离和所述第二受控停止距离,以确定第三受控停止距离;以及响应于确定所述adv到达所述adv与所述障碍物之间的所述第三受控停止距离内,由所述主ads启动受控停止操作,以基于所述第三受控停止距离使所述adv减速。
6.根据本技术的另一方面,提供了一种非暂时性机器可读介质,所述机器可读介质中存储有指令,所述指令在由处理器执行时使所述处理器执行操作,所述操作可包括:基于adv上的多个传感器提供的传感器数据,使用障碍物检测算法,通过主自动驾驶系统(ads)和次ads检测障碍物;响应于检测到所述障碍物,基于所述adv的速度和减速能力,分别通过所述主ads和所述次ads计算第一受控停止距离和第二受控停止距离;在所述主ads与所述次ads之间交换所述第一受控停止距离和所述第二受控停止距离,以确定第三受控停止距离;以及响应于确定所述adv到达所述adv与所述障碍物之间的所述第三受控停止距离内,由所述主ads启动受控停止操作,以基于所述第三受控停止距离使所述adv减速。
7.根据本技术的又一方面,提供了一种数据处理系统。该数据处理系统可包括:处理
器;以及存储器,联接至所述处理器以存储指令,所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行操作。所述操作可包括:基于adv上的多个传感器提供的传感器数据,使用障碍物检测算法,通过主自动驾驶系统(ads)和次ads检测障碍物;响应于检测到所述障碍物,基于所述adv的速度和减速能力,分别通过所述主ads和所述次ads计算第一受控停止距离和第二受控停止距离;在所述主ads与所述次ads之间交换所述第一受控停止距离和所述第二受控停止距离,以确定第三受控停止距离;以及响应于确定所述adv到达所述adv与所述障碍物之间的所述第三受控停止距离内,由所述主ads启动受控停止操作,以基于所述第三受控停止距离使所述adv减速。
附图说明
8.本公开的实施方式在附图的图示中以示例性的方式而非限制性的方式示出,在附图中,相同的附图标记指示类似的元件。
9.图1是示出根据一个实施方式的网络化系统的框图。
10.图2是示出根据一个实施方式的自动车辆的示例的框图。
11.图3a至图3b是示出根据一个实施方式的与自动车辆一起使用的感知和规划系统的示例的框图。
12.图4是示出根据本发明一个实施方式的安全冗余模块的示例的框图。
13.图5是示出根据本发明一个实施方式的安全冗余自动驾驶系统(ads)的示例的框图。
14.图6是根据本发明一个实施方式的利用安全冗余自动驾驶系统的路径内障碍物检测和风险减轻的示意图。
15.图7是根据本发明一个实施方式的用于利用安全冗余自动驾驶系统的路径内障碍物检测的两级交叉确认方法的流程图。
16.图8是示出根据本发明的一个实施方式的操作自动驾驶车辆的过程的流程图。
具体实施方式
17.将参考以下讨论的细节来描述本公开的各种实施方式和各方面,并且附图将示出各种实施方式。以下描述和附图是本公开的示例,而不应被解释为限制本公开。本文描述了许多具体细节,以提供对本公开的各种实施方式的透彻理解。然而,在某些情况下,为了提供对本公开的实施方式的简洁讨论,没有描述公知的或常规的细节。
18.在说明书中提及“一个实施方式”或“实施方式”意味着结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性可包括于本公开的至少一个实施方式中。在说明书各处出现的表达“在一个实施方式中”不一定均指同一实施方式。
19.根据一些实施方式,本文描述了一种用于执行自动驾驶车辆(adv)的障碍物检测的计算机实现的方法。使用基于传感器数据的障碍物检测算法,由主自动驾驶系统(ads)和次ads检测障碍物。传感器数据由adv上的传感器提供。响应于检测到障碍物,分别由主ads和次ads基于adv的速度和减速能力来计算第一受控停止距离和第二受控停止距离。然后,在主ads和次ads之间交换第一受控停止距离和第二受控停止距离,以确定第三受控停止距离。第三受控停止距离是第一受控停止距离和第二受控停止距离的最大值。响应于确定adv
到达adv和障碍物之间的第三受控距离内,由主ads启动受控停止操作,以基于第三受控停止距离使adv减速。
20.在一个实施方式中,在受控停止操作期间,由主ads计算第一紧急停止距离。然后,当adv在距障碍物的第一紧急停止距离内移动时,启动紧急停止操作。在一个实施方式中,adv和障碍物之间的当前距离由主ads周期性地测量,同时adv在受控停止操作期间减速。然后,根据当前距离和当前速度以及adv的减速能力来更新第一紧急停止距离。
21.在一个实施方式中,在受控停止操作期间,由第二ads计算第二紧急停止距离。然后,在第一ads和第二ads之间交换第一紧急停止距离和第二紧急停止距离,以基于第一紧急停止距离和第二紧急停止距离导出第三紧急停止距离。基于第三紧急停止距离激活紧急停止操作。为了选择第三紧急停止距离,选择第一紧急停止距离和第二紧急停止距离中较长的一个。然后,选择第一受控停止距离和第二受控停止距离中较长的一个作为第三受控停止距离。
22.在一个实施方式中,确定第一受控停止距离是否不同于第二受控停止距离。此后,改进障碍物检测算法,以降低障碍物的假阳性或假阴性检测的可能性。
23.在本公开的另一方面,本公开的实施方式还提供了一种非暂时性机器可读介质和一种执行如上所述的过程的数据处理系统。
24.图1是示出根据本公开的一个实施方式的自动车辆网络配置的框图。参照图1,网络配置100包括可通过网络102通信地联接至一个或多个服务器103至104的自动车辆101。尽管示出了一个自动车辆,但是多个自动车辆可彼此联接和/或通过网络102联接至服务器103至104。网络102可为有线或无线的任何类型的网络,诸如局域网(lan)、诸如因特网的广域网(wan)、蜂窝网络、卫星网络或其组合。一个或多个服务器103至104可为任何类型的服务器或服务器群集,诸如web或云服务器、应用服务器、后端服务器或其组合。服务器103至104可为数据分析服务器、内容服务器、交通信息服务器、地图和兴趣点(mpoi)服务器、或位置服务器等。
25.自动车辆是指能够配置为处于自动模式的车辆,在该自动模式中,车辆在很少或没有来自驾驶员的输入的情况下导航通过环境。这种自动车辆可包括具有一个或多个传感器的传感器系统,该传感器配置为检测关于车辆在其中操作的环境的信息。车辆及其相关联的一个或多个控制器使用所检测的信息来导航通过环境。自动车辆101可在手动模式、全自动模式或部分自动模式下操作。
26.在一个实施方式中,自动车辆101包括但不限于感知和规划系统110、车辆控制系统111、无线通信系统112、用户界面系统113和传感器系统115。自动车辆101还可包括在普通车辆中包括的某些公共部件,诸如发动机、车轮、方向盘、变速器等,其可由使用各种通信信号和/或命令的感知和规划系统110和/或车辆控制系统111来控制,所述通信信号和/或命令诸如为加速信号或命令、减速信号或命令、转向信号或命令、制动信号或命令等。
27.部件110至115可经由互连件、总线、网络或其组合彼此通信地联接。例如,部件110至115可经由控制器区域网络(can)总线彼此通信地联接。can总线是车辆总线标准,其设计成允许微控制器和设备在没有主计算机的应用中彼此通信。can总线是一种基于消息的协议,最初设计成用于汽车内的多路电线,但是也用于许多其它环境。
28.现在参考图2,在一个实施方式中,传感器系统115包括但不限于一个或多个摄像
机211、全球定位系统(gps)单元212、惯性测量单元(imu)213、雷达单元214、和光检测和测距(lidar)单元215。gps系统212可包括收发器,收发器可操作为提供关于自动车辆的位置的信息。imu单元213可基于惯性加速度来感测自动车辆的位置和方向变化。雷达单元214可表示利用无线电信号来感测自动车辆的本地环境内的对象的系统。在一些实施方式中,除了感测对象之外,雷达单元214还可感测对象的速度和/或航向。lidar单元215可使用激光来感测自动车辆所处的环境中的对象。lidar单元215可包括一个或多个激光源、激光扫描仪和一个或多个检测器、以及其它系统部件。照相机211可包括用于捕获自动车辆周围环境的图像的一个或多个设备。照相机211可为静态照相机和/或视频照相机。例如,通过将照相机安装在旋转和/或倾斜平台上,照相机可为能够机械移动。
29.传感器系统115还可包括其它传感器,诸如声纳传感器、红外传感器、转向传感器、油门传感器、制动传感器和音频传感器(例如麦克风)。音频传感器可配置为从自动车辆周围的环境捕获声音。转向传感器可配置成感测方向盘、车辆的车轮或其组合的转向角。油门传感器和制动传感器分别感测车辆的油门位置和制动位置。在一些情况下,油门传感器和制动传感器可集成为集成的油门/制动传感器。
30.在一个实施方式中,车辆控制系统111包括但不限于转向单元201、油门单元202(也称为加速单元)和制动单元203。转向单元201用于调节车辆的方向或航向。油门单元202用于控制电动机或发动机的速度,该电动机或发动机又控制车辆的速度和加速度。制动单元203通过提供摩擦来使车辆减速,以减慢车辆的车轮或轮胎的速速。注意,如图2所示的部件可用硬件、软件或其组合来实现。
31.回到图1,无线通信系统112将允许在自动车辆101和外部系统之间进行通信,所述外部系统诸如是设备、传感器、其它车辆等。例如,无线通信系统112可直接或经由通信网络与一个或多个设备进行无线通信,诸如网络102上的服务器103至104。无线通信系统112可使用任何蜂窝通信网络或无线局域网(wlan)与另一部件或系统进行通信,例如使用wifi进行通信。无线通信系统112可例如使用红外链路、蓝牙等直接与设备(例如,乘客的移动设备、显示设备、车辆101内的扬声器)通信。用户界面系统113可为在车辆101内实现的外围设备的部分,包括例如键盘、触摸屏显示设备、麦克风和扬声器等。
32.自动车辆101的一些或全部功能可由感知和规划系统110进行控制或管理,特别是当在自动驾驶模式下操作时。感知和规划系统110包括从传感器系统115、控制系统111、无线通信系统112和/或用户界面系统113接收信息的必要硬件(例如,一个或多个处理器、存储器、存储装置)和软件(例如,操作系统、规划和路线程序),处理所接收的信息,规划从起始点到目的点的路线或路径,然后基于规划和控制信息驾驶车辆101。替代地,感知和规划系统110可与车辆控制系统111集成在一起。
33.例如,作为乘客的用户可例如经由用户界面指定行程的开始位置和目的地。感知和规划系统110获得行程相关数据。例如,感知和规划系统110可从mpoi服务器获得位置和路线信息,mpoi服务器可为服务器103至104的部分。位置服务器提供位置服务,以及mpoi服务器提供地图服务和特定位置的poi。替代地,可将这种位置和mpoi信息本地缓存在感知和规划系统110的永久存储设备中。
34.当自动车辆101沿着路线移动时,感知和规划系统110还可从交通信息系统或服务器(tis)获得实时交通信息。注意,服务器103至104可由第三方实体操作。替代地,服务器
103至104的功能可与感知和规划系统110集成在一起。基于由实时交通信息、mpoi信息和位置信息、以及传感器系统115检测或感测的实时本地环境数据(例如,障碍物、物体、附近车辆),感知和规划系统110可例如经由控制系统111规划最佳路线,并驾驶车辆101,从而安全和有效地到达指定目的地。
35.服务器103可以是为各种客户机执行数据分析服务的数据分析系统。在一个实施方式中,数据分析系统103包括数据收集器121和机器学习引擎122。数据收集器121收集来自各种车辆的驾驶统计123,所述车辆是自动车辆或由人类驾驶员驾驶的常规车辆。驾驶统计123包括指示由车辆的传感器在不同时间点捕获的车辆的驾驶命令(例如,油门、制动器、转向命令)和响应(例如,速度、加速度、减速度、方向)的信息。驾驶统计123还可包括描述在不同时间点的驾驶环境的信息,例如,路线(包括开始位置和目的地位置)、mpoi、道路状况、天气状况等。
36.基于驾驶统计123,机器学习引擎122出于各种目的生成或训练一组规则、算法和/或预测模型124。在一个实施方式中,算法124可包括用于监视和交换主ads和次ads之间的消息的算法、以及用于确定受控停止和紧急停止距离等的算法。然后,算法124可上载到adv上,以便在自动驾驶期间实时地利用。
37.图3a和图3b是示出根据一个实施方式的与自动车辆一起使用的感知和规划系统的示例的框图。系统300可实现为图1的自动车辆101的一部分,包括但不限于感知和规划系统110、控制系统111和传感器系统115。参照图3a至图3b,感知和规划系统110包括但不限于定位模块301、感知模块302、预测模块303、判定模块304、规划模块305、控制模块306、路线模块307和安全冗余模块308。
38.模块301至308中的一些或全部可用软件、硬件或其组合来实现。例如,这些模块可安装在永久存储设备352中,加载到存储器351中,并且由一个或多个处理器(未示出)执行。注意,这些模块中的一些或全部可通信地联接至图2的车辆控制系统111的一些或全部模块,或与图2的车辆控制系统111的一些或全部模块集成。模块301至308中的一些可集成在一起作为集成模块。
39.定位模块301确定自动车辆300的当前位置(例如,利用gps单元212),并管理与用户的行程或路线相关的任何数据。定位模块301(也称为地图和路线模块)管理与用户的行程或路线有关的任何数据。用户可例如经由用户界面登录,并指定行程的开始位置和目的地。定位模块301与自动车辆300的诸如地图和路线信息311的其它部件通信,以获得行程相关数据。例如,定位模块301可从位置服务器以及地图和poi(mpoi)服务器获得位置和路线信息。位置服务器提供位置服务,以及mpoi服务器提供地图服务和特定位置的poi,其可作为地图和路线信息311的部分进行高速缓存。当自动车辆300沿着路线移动时,定位模块301还可从交通信息系统或服务器获得实时交通信息。
40.基于由传感器系统115提供的传感器数据和由定位模块301获得的定位信息,由感知模块302确定对周围环境的感知。感知信息可表示普通驾驶员将感知到驾驶员正在驾驶的车辆周围的东西。该感知可包括车道配置、交通灯信号、另一车辆的相对位置、行人、建筑物、人行道、或其它交通相关标志(例如,停车标志、让路标志)等,例如,以对象的形式。车道配置包括描述一条或多条车道的信息,例如,车道的形状(例如,直线或曲率)、车道的宽度、道路中多少车道、单向或双向车道、合并或分裂车道、退出车道等。
41.感知模块302可包括计算机视觉系统或计算机视觉系统的功能,以处理和分析由一个或多个相机捕获的图像,从而识别自动车辆环境中的对象和/或特征。对象可包括交通信号、道路边界、其它车辆、行人和/或障碍物等。计算机视觉系统可使用对象识别算法、视频跟踪和其它计算机视觉技术。在一些实施方式中,计算机视觉系统可映射环境,跟踪对象,以及估计对象的速度等。感知模块302还可基于由诸如雷达和/或lidar的其它传感器提供的其它传感器数据来检测对象。
42.对于每个对象,预测模块303均预测对象在环境下将表现的行为。基于根据一组地图/路线信息311和交通规则312在时间点感知驾驶环境的感知数据,执行预测。例如,如果对象是处于相反方向的车辆并且当前驾驶环境包括交叉路口,则预测模块303将预测车辆是否可能直接向前移动或转弯。如果感知数据指示交叉路口没有交通灯,则预测模块303可预测车辆在进入交叉路口之前可能必须完全停止。如果感知数据指示车辆当前处于仅左转弯车道或仅右转弯车道,则预测模块303可预测车辆将更可能分别进行左转弯或右转弯。
43.对于每个对象,判定模块304均做出关于如何处理对象的判定。例如,对于特定对象(例如,交叉路口中的另一车辆)及其描述该对象的元数据(例如,速度、方向、转向角),判定模块304判定如何遇到该对象(例如,超车、让路、停止、通过)。判定模块304可根据可存储在持久存储装置352中的诸如交通规则或驾驶规则312的一组规则来作出此类判定。
44.路线模块307配置为提供从起始点到目的点的一个或多个路线或路径。对于例如从用户接收的从开始位置到目的地位置的给定行程,路线模块307获得路线和地图信息311,并确定从开始位置到目的地位置的所有可能的路线或路径。路线模块307可为它确定的从开始位置到达目的地位置的每条路线生成地形图形式的参考线。参考线指的是没有来自其它车辆、障碍物或交通状况的任何干扰的理想路线或路径。也就是说,如果在道路上没有其它车辆、行人或障碍物,则adv应该精确地或紧密地遵循参考线。然后将地形图提供给判定模块304和/或规划模块305。判定模块304和/或规划模块305根据由其它模块提供的其它数据,例如来自定位模块301的交通状况、由感知模块302感知的驾驶环境以及由预测模块303预测的交通状况,检查所有可能的路线以选择和修改最佳路线之一。用于控制adv的实际路径或路线可接近或不同于由路线模块307提供的参考线,这取决于在该时间点的特定驾驶环境。
45.基于所感知的对象中的每个的判定,规划模块305使用由路线模块307提供的参考线作为基础来规划自动车辆的路径或路线以及驾驶参数(例如,距离、速度和/或转向角度)。也就是说,对于给定的对象,判定模块304判定对该对象做什么,而规划模块305判定如何做。例如,对于给定的对象,判定模块304可判定通过该对象,而规划模块305可确定是在该对象的左侧还是右侧通过。规划和控制数据由规划模块305生成,包括描述车辆300将如何在下一移动循环(例如,下一路线/路径段)中移动的信息。例如,规划和控制数据可指示车辆300以每小时30英里(mph)的速度移动10米,然后以25mph的速度改变到右车道。
46.基于规划和控制数据,控制模块306根据规划和控制数据所限定的路线或路径,通过向车辆控制系统111发送适当的命令或信号来控制和驾驶自动车辆。规划和控制数据包括足够的信息,以便在沿着路径或路线的不同时间点,使用适当的车辆设置或驾驶参数(例如,油门、制动、转向命令)将车辆从路线或路径的第一点驾驶到第二点。
47.在一个实施方式中,规划阶段在多个规划周期中执行,规划周期也称为驾驶周期,
例如,在100毫秒(ms)的每个时间间隔中执行。对于每个规划周期或驾驶周期,将基于规划和控制数据发出一个或多个控制命令。也就是说,对于每100ms,规划模块305均规划下一路线段或路径段,例如,包括目标位置和adv到达目标位置所需的时间。替代地,规划模块305可进一步指定特定速度、方向和/或转向角等。在一个实施方式中,规划模块305可为诸如5秒的下一预定时间段内规划路线段或路径段。对于每个规划周期,规划模块305基于在前一个周期中规划的目标位置来规划当前周期的目标位置(例如,下一个5秒)。然后,控制模块306基于当前周期的规划和控制数据生成一个或多个控制命令(例如,油门、制动器、转向控制命令)。
48.注意,判定模块304和规划模块305可集成为集成模块。判定模块304/规划模块305可包括导航系统或导航系统的功能,以确定自动车辆的行驶路径。例如,导航系统可确定一系列速度和方向航向,以影响自动车辆沿着基本上避免感知障碍的路径的移动,同时通常使自动车辆沿着基于道路的路径前进到最终目的地。可根据经由用户界面系统113的用户输入来设置目的地。导航系统可在自动车辆运行时动态地更新行驶路径。导航系统可结合来自gps系统的数据和一个或多个地图,以便确定自动车辆的行驶路径。
49.在一个实施方式中,安全冗余模块308配置为对具有主ads和次ads的adv执行障碍物检测。主ads负责adv的面向性能的点对点路线操作,并且在主ads完全不可用的情况下,次ads集中于系统故障操作,以满足最小风险条件(mrc)。注意,模块308可与另一模块集成,例如,规划模块305和/或控制模块306。模块301至308可统称为ads。adv可配备有至少两个ads系统:1)主ads和2)次ads或备用ads,如图5所示。主ads和次ads中的每个均可包括模块301至308中的至少一些。主ads和次ads可通过局域网或链路彼此通信。
50.参照图3a,安全冗余模块308在检测到路径内障碍物时分别由主ads和次ads确定第一受控停止距离和第二受控停止距离。安全冗余模块308在交换第一受控停止距离和第二受控停止距离之后确定第三受控停止距离。安全冗余模块308基于第三受控停止距离使adv减速。
51.图4是示出根据一个实施方式的安全冗余模块的示例的框图。参照图4,在一个实施方式中,安全冗余模块308包括受控停止距离模块401和紧急停止距离模块402等。在一个实施方式中,响应于检测到障碍物,受控停止距离模块401配置为通过相应的ads计算第一受控停止距离,并且紧急停止距离模块402配置为基于adv的速度通过ads计算第二受控停止距离。基于由adv上的诸如雷达和/或lidar的传感器提供的传感器数据,使用障碍物检测算法,通过主ads和次ads检测障碍物。在一个实施方式中,障碍物检测算法例如由感知模块302提供。
52.交换停止距离模块403配置为交换主ads和次ads之间的第一受控停止距离和第二受控停止距离,以确定第三受控停止距离。
53.响应于确定adv到达adv和障碍物之间的第三受控距离内,安全冗余模块308配置为使得ads执行受控停止操作,以基于第三受控停止距离使adv减速。在受控停止操作期间,ads配置成周期性地测量adv和障碍物之间的当前距离,同时adv减速。同样,安全冗余模块308可为主ads或次ads的部分。
54.图5是示出根据本发明一个实施方式的安全冗余自动驾驶系统(ads)的示例的框图。参照图5,安全冗余自动驾驶系统平衡面向性能的主ads和关注安全的次ads的能力。adv
主传感器501与主ads 504通信,并专用于主ads 504。adv冗余传感器503与次ads505通信,并专用于次ads 505。主ads 504和次ads 505系统都与共用传感器502通信,并共享共用传感器502。主ads 504和次ads505系统经由内部通信链路506与ads 502通信。在一个实施方式中,ads内部通信链路506用于在主ads和次ads之间交换第一受控停止距离和第二受控停止距离,以确定第三受控停止距离。
55.在一个实施方式中,主ads 504和次ads 505系统与车辆运动致动系统507通信。响应于确定adv到达adv和障碍物之间的第三受控距离内,生成车辆运动致动器命令508,并将车辆运动致动器命令发送至车辆运动致动系统507,以由主ads启动受控停止操作,从而基于第三受控停止距离来使adv减速。
56.在另一实施方式中,当adv在距障碍物第一紧急停止距离内移动时,生成车辆运动致动器命令508,并将车辆运动致动器命令508发送至车辆运动致动系统507,以启动紧急停止操作。
57.在一个实施方式中,当adv在距障碍物第一紧急停止距离内移动时,当主ads系统504未能启动紧急停止操作时,生成车辆运动致动器后退命令509,并将车辆运动致动器后退命令509发送至车辆运动致动系统507,以由次ads系统505启动紧急停止操作。
58.图6是根据本发明一个实施方式的利用安全冗余自动驾驶系统的路径内障碍物检测和降低风险的示意图。参照图6,使用两级交叉确认方法来减少主ads 504和次(备用)ads 505系统中的每个可在障碍物检测方面带来的假阳性。当主ads 504和次(备用)ads 505系统检测到实际上不在那里的障碍物时,发生假阳性。换言之,两个系统都检测到重影障碍,这导致adv采取不必要的风险或动作来规避重影障碍。
59.在一个实施方式中,主ads 504和/或次ads 505的安全冗余模块308配置成在进入路径内障碍物确认阶段601之前,从adv底盘系统获取和更新adv减速能力和adv速度。减速能力可指在当前条件下车辆可实现的最大减速,并且这特别在道路表面条件改变时可改变,即在干、湿、覆雪或结冰等时可改变。
60.在一个实施方式中,在路径内障碍物确认阶段601期间,主ads504和次ads 505二者都基于由adv上的传感器提供的传感器数据,使用障碍物检测算法来检测障碍物604。路径内障碍物确认阶段601提供用于降低障碍物检测的假阳性的时间窗口。
61.在路径内障碍物确认阶段601期间,安全冗余模块308配置为响应于检测到障碍物604,基于adv的速度,分别计算主ads和次ads的第一受控停止距离和第二受控停止距离。然后,安全冗余模块308在主ads和次ads之间交换第一受控停止距离和第二受控停止距离,以确定第三受控停止距离。
62.在各种实施方式中,在路径内障碍物确认阶段601期间存在障碍物检测的三种可能的情景。第一种情景是当主ads 504和次ads 505都没有在两个系统的检测范围内检测到路径内障碍604时。当在主ads 504和次ads 505系统二者的检测范围内没有检测到障碍物或主ads 504和次ads 505二者同时经历障碍物检测的假阴性时,可发生这种情景。当主ads 504和次ads 505系统没有检测到障碍而导致丢失障碍时,发生障碍检测的假阴性。
63.当路径内障碍仅由主ads 504和次ads 505系统中的一个观察到时,发生第二种情景。当主ads 504和次ads 505系统中的一个经历假阴性,而主ads 504和次ads 505系统中的另一个正确地检测到路径内障碍物时,可发生第二种情景。当主ads 504和次ads 505系
统中的一个经历假阳性,而主ads 504和次ads 505系统中的另一个正确地检测到路径内障碍物时,也可发生第二种情景。在任何情况下,通过交换受控停止距离或紧急停止距离,可关注特定的区域以进一步确认路径内障碍物检测。
64.当主ads 504和次ads 505系统都观察到路径内障碍物时,发生第三种情景,但是两个系统在计算的受控停止距离上产生显著不同。这种情景可被认为是第二种情景的特殊情况。由于可能由于假阳性而计算出最大受控停止距离,因而这为在该阶段期间的路径内障碍物检测和确认提供了额外时间。
65.路径内障碍物确认阶段601之后是受控停止阶段602。受控停止阶段602标记用于启动受控停止功能的判定点。受控停止阶段602向adv提供用于避免不必要的紧急停止的时间窗口。
66.在受控停止阶段602期间,安全冗余控制模块308配置为响应于确定adv到达adv和障碍物604之间的第三受控距离内,启动主ads的受控停止操作,以基于第三受控停止距离使adv减速。
67.在受控停止阶段602中,在受控停止操作期间,由主ads计算第一紧急停止距离。在受控停止操作期间adv减速时adv和障碍物604之间的当前距离由主ads周期性地测量。根据当前距离和adv的当前速度更新第一紧急停止距离。
68.在一个实施方式中,由次ads计算在受控停止操作期间的第二紧急停止距离。在受控停止阶段602期间,在主ads和次ads之间交换第一紧急停止距离和第二紧急停止距离,以基于第一紧急停止距离和第二紧急停止距离导出第三紧急停止距离。在一个实施方式中,基于第三紧急停止距离启动紧急停止操作。
69.一旦通过经由主ads 504启动受控停止操作进入受控停止阶段602,则在主ads和次ads之间交换第一紧急停止距离和第二紧急停止距离,以微调路径内障碍物检测,并避免不必要的紧急停止。
70.在一个实施方式中,选择第一紧急停止距离和第二紧急停止距离中较长的一个作为第三紧急停止距离。
71.在一个实施方式中,选择第一受控停止距离和第二受控停止距离中较长的一个作为第三受控停止距离。
72.在一个实施方式中,确定第一受控停止距离是否不同于第二受控停止距离。细化障碍物检测算法以降低障碍物的假阳性或假阴性检测的可能性。
73.在一个实施方式中,紧急停止阶段603在受控停止阶段602之后。紧急停止阶段603标记用于启动紧急停止操作的判定点。在紧急停止阶段603期间,当adv在距障碍物第一紧急停止距离内移动时,启动紧急停止操作。如果主ads 504未能启动紧急停止,则由次ads 505启动紧急停止操作。
74.图7是根据本发明一个实施方式的利用安全冗余自动驾驶系统用于路径内障碍物检测的两级交叉确认方法的流程图。过程700可由可包括软件、硬件或其组合的处理逻辑来执行。例如,过程800可由图3a和图4的安全冗余模块308执行。
75.参照图7,在操作701中,处理逻辑从底盘系统获取并更新减速能力和adv速度。在操作702中,处理逻辑使用障碍物检测算法,基于由adv上的传感器提供的传感器数据,通过主自动驾驶系统(ads)和次ads检测障碍物。在操作703中,处理逻辑响应于检测到障碍物而
基于adv的速度分别计算主ads和次ads的第一受控停止距离和第二受控停止距离。在操作704中,处理逻辑在主ads和次ads之间交换第一受控停止距离和第二受控停止距离,以确定第三受控停止距离。
76.然后,处理逻辑比较所计算的第一受控停止距离和第二受控停止距离,以确定第一受控停止距离是否不同于第二受控停止距离。在操作706中,如果确定所计算的第一受控停止距离比第二受控停止距离长,则处理逻辑细化障碍物检测算法,以降低障碍物的假阴性检测的可能性。在操作707中,如果确定所计算的第二受控停止距离比第一受控停止距离长,则处理逻辑细化障碍物检测算法,以降低障碍物的假阳性检测的可能性。
77.在操作707中,处理逻辑选择第一受控停止距离和第二受控停止距离中较长的一个作为第三受控停止距离。
78.然后,处理逻辑确定adv是否到达adv和障碍物之间的第三受控距离内。在操作708中,如果确定adv到达adv和障碍物之间的第三受控距离内,则处理逻辑启动主ads的受控停止操作,以基于第三受控停止距离使adv减速。在操作708中,处理逻辑在受控停止操作期间通过主ads计算第一紧急停止距离。处理逻辑在受控停止操作期间通过主ads计算第一紧急停止距离。当adv在距障碍物第一紧急停止距离内移动时,处理逻辑启动紧急停止操作。
79.在操作709中,处理逻辑在受控停止操作期间通过次ads计算第二紧急停止距离。处理逻辑在第一ads和第二ads之间交换第一紧急停止距离和第二紧急停止距离,以基于第一紧急停止距离和第二紧急停止距离导出第三紧急停止距离,其中,基于第三紧急停止距离启动紧急停止操作。
80.处理逻辑选择第一紧急停止距离和第二紧急停止距离中较长的一个作为第三紧急停止距离。
81.处理逻辑确定adv是否到达adv和障碍物之间的第三紧急停止距离内。如果确定adv到达adv和障碍物之间的第三紧急停止距离内,则当adv在距障碍物第三紧急停止距离内移动时,处理逻辑启动紧急停止操作。在操作710中,如果当adv在距障碍物第三紧急停止距离内移动时确定处理逻辑没有启动紧急停止操作,则由次ads启动紧急停止操作。
82.图8是示出根据本发明的一个实施方式的操作自动驾驶车辆的过程的流程图。过程800可由可包括软件、硬件或其组合的处理逻辑来执行。例如,过程800可由图3a和图4所示的安全冗余模块308来执行。参照图8,在操作801中,处理逻辑基于由adv上的传感器提供的传感器数据,使用障碍物检测算法,通过主自动驾驶系统(ads)和次ads检测障碍物。在操作802中,处理逻辑响应于检测到障碍物而基于adv的速度分别通过主ads和次ads计算第一受控停止距离和第二受控停止距离。
83.在操作803中,处理逻辑在主ads和次ads之间交换第一受控停止距离和第二受控停止距离,以确定第三受控停止距离。在操作804中,响应于确定adv到达adv和障碍物之间的第三受控距离内,处理逻辑启动主ads的受控停止操作,以基于第三受控停止距离使adv减速。
84.注意,如上文示出和描述的部件中的一些或全部可以在软件、硬件或其组合中实施。例如,此类部件可实施为安装并存储在永久性存储装置中的软件,所述软件可通过处理器(未示出)加载在存储器中并在存储器中执行以实施贯穿本技术所述的过程或操作。替代地,此类部件可实施为编程或嵌入到专用硬件(诸如,集成电路(例如,专用集成电路或
asic)、数字信号处理器(dsp)或现场可编程门阵列(fpga))中的可执行代码,所述可执行代码可经由来自应用的相应驾驶程序和/或操作系统来访问。另外,此类部件可实施为处理器或处理器内核中的特定硬件逻辑,作为可由软件部件通过一个或多个特定指令访问的指令集的一部分。
85.前述详细描述中的一些部分已经根据在计算机存储器内对数据位的运算的算法和符号表示而呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域中的技术人员所使用的方式,以将他们的工作实质最有效地传达给本领域中的其他技术人员。本文中,算法通常被认为是导致所期望结果的自洽操作序列。这些操作是指需要对物理量进行物理操控的操作。
86.然而,应当牢记,所有这些和类似的术语均旨在与适当的物理量关联,并且仅仅是应用于这些量的方便标记。除非在以上讨论中以其它方式明确地指出,否则应当了解,在整个说明书中,利用术语(诸如所附权利要求书中所阐述的术语)进行的讨论是指计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理,所述计算机系统或电子计算装置操控计算机系统的寄存器和存储器内的表示为物理(电子)量的数据,并将所述数据变换成计算机系统存储器或寄存器或者其它此类信息存储设备、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其它数据。
87.本公开的实施方式还涉及用于执行本文中的操作的设备。这种计算机程序被存储在非暂时性计算机可读介质中。机器可读介质包括用于以机器(例如,计算机)可读的形式存储信息的任何机构。例如,机器可读(例如,计算机可读)介质包括机器(例如,计算机)可读存储介质(例如,只读存储器(“rom”)、随机存取存储器(“ram”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存存储器装置)。
88.前述附图中所描绘的过程或方法可以由处理逻辑来执行,所述处理逻辑包括硬件(例如,电路、专用逻辑等)、软件(例如,体现在非暂时性计算机可读介质上)或两者的组合。尽管所述过程或方法在上文是依据一些顺序操作来描述的,但是应当了解,所述操作中的一些可以按不同的顺序执行。此外,一些操作可以并行地执行而不是顺序地执行。
89.本公开的实施方式并未参考任何特定的编程语言进行描述。应认识到,可以使用多种编程语言来实施如本文描述的本公开的实施方式的教导。
90.在以上的说明书中,已经参考本公开的具体示例性实施方式对本发明的实施方式进行了描述。将显而易见的是,在不脱离所附权利要求书中阐述的本公开的更宽泛精神和范围的情况下,可以对本发明做出各种修改。因此,应当在说明性意义而不是限制性意义上来理解本说明书和附图。
再多了解一些

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