用于控制在车辆和云之间分布的应用程序的方法和装置与流程

1.本发明涉及一种用于控制在车辆和云之间分布的应用程序的方法。本发明还涉及一种相应的装置、相应的计算机程序和相应的存储介质。


背景技术：

2.根据现有技术的部分自主的车辆的前提是车辆引导界面(“驾驶员工位”)以及有行驶能力的且被授权引导车辆的、作为车辆乘员的人员，该人员在在需要时可接管引导。所谓的远程操纵行驶(teleoperated driving,tod)形成许多研究项目的主题，其中，车辆能够通过远程控制在应对挑战性场景(例如在乡村土路上绕行、替代和非常规路线等)的情况下得到协助或者行驶任务能够暂时完全由调度中心的外部操作者、即所述的远程操作者暂时完全或者部分接管。为此，车辆和调度中心或者说其运营商通过具有低时延和高数据速率的移动无线网络来彼此连接。
3.us9494935 b2公开了用于远程操作自主乘用车的计算机设备、系统和方法。当自主车辆遭遇意料外的、不适于自主的操作的周围环境(例如道路施工现场或者障碍物)时，车辆传感器能够感测关于车辆和意料外的周围环境的数据，包括图片、雷达数据和激光雷达数据等。能够将感测到的数据发送给远程操作者。远程操作者能够手动地远程操作该车辆或者向自主的车辆发出应由各种车辆系统执行的指示。发送给远程操作者的、感测到的数据能够被优化，以节省带宽，其方式是：例如发送感测到的数据的有限的子集。
4.根据us9767369 b2的车辆能够接收到车辆的周围环境的一个或者多个图片。车辆也能够获取周围环境地图。车辆也能够将图片中的至少一个特征与地图中的一个或者多个特征进行比较。车辆也能够辨识所述一个或者多个图片中的、相应于地图的一部分的特定区域，该部分与所述一个或者多个特征相距阈值距离。车辆也能够压缩所述一个或者多个图片，以便记录在图片的作为给定区域的区域中的更少的细节量。车辆也能够将压缩的图片提供给远程系统并且响应于其地接收来自远程系统的运行指示。
5.根据us9465388 b1的系统和方法实现了，当车辆对运行的信任度低时，自主车辆可要求远程操作者的帮助。示例性的方法包括在第一自主模式中运行自主车辆。该方法也能够包括辨识一种情形，在该情形中，在第一自主模式中的自主运行的信任度水平低于阈值水平。该方法还能够包括向远程助手发送对协助的请求，其中，该请求包括表示自主车辆的周围环境的一部分的传感器数据。附加地，该方法能够包括接收来自远程助手的回应，其中，该回应说明第二自主运行模式。该方法也能够引起，自主车辆根据来自远程助手的回应在第二自主运行类型中运行。
6.us9720410 b2公开了另一种用于在预确定的情形下远程协助自主车辆的方法。


技术实现要素：

7.本发明提出根据独立权利要求的用于控制在车辆和云之间分布的应用程序的方法、相应的装置、相应的计算机程序和相应的存储介质。
8.根据本发明的方案基于这种认识：如在其他技术领域中那样，连通性在汽车领域也变得越来越重要。因此，越来越多的车辆获得与云中的后端计算机(backend，back
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end)建立连接且针对不同应用程序提供或者接收数据的能力。这些应用程序中的大部分设置为用于与所述云进行纯信息交换，并且这些应用程序、例如远程诊断使用这些数据，以便提供基于相同数据的功能。狭义上的车辆功能个别地已经能够在云中实施：在新一代的车辆中，语言辅助功能例如借助声音信号感测车辆乘员的语言，将这些声音信号发送到云中并且在那里执行分析并且将识别出的词语发送回车辆，在车辆中基于所识别出的词语及其语义而激活或者实施特定的车辆功能。
9.下面描述的解决方案还基于这种认知：根据现有技术的在车辆和云之间的传输连接大多基于服务质量(quality of service，qos)方面的最小性能承诺，所述最小性能承诺允许尽可能好地保持连通性，但从不随时随地保证可用性和工作能力。恰恰对于对功能安全性有高要求的过程而言重要的是，具有“传授至少一个关于连接状态的随时认识或甚至允许有关通信信道关于其吞吐量和服务质量受控制”的方案。
10.本发明所提出的方法考虑如此分布的车辆功能，所述车辆功能不再局限于车辆领域、而是部分在云中并且部分在车辆中行使。根据现有技术，以这种方式分布的应用程序由于技术障碍而限于舒适性功能和辅助功能，根据本发明的解决方案试图克服这一点。因此，根据现有技术几乎不可能的是，以上述方式分布的应用程序接管车辆的基础功能例如车辆马达管理和控制功能或者驾驶员辅助功能。
11.在这种背景下，根据本发明的方案的优点在于开拓可观的节省潜能，因为要求高功率且因而要求昂贵的车辆控制器(electronic control unit，ecu)的功能能够更高效且以更低硬件成本在后端中执行。此外，本发明的实施方式允许提供新颖的功能，所述新颖的功能例如使用其他车辆信息以改进车辆的功能能力，例如通过电动车辆的、基于充电装置的可用性和状态以及其他电动车辆状态的马达管理。最后，本发明的构型能够有助于避免昂贵的召回行动，因为大部分功能位于后端中并且因而能够在不召回每个有关车辆的情况下被优化和校正。通过根据本发明地控制和监视与后端的连接的可用性实现了分布式功能的这种扩展。
12.通过在从属权利要求中列出的措施可实现在从属权利要求中说明的基本构思的有利扩展方案和改进方案。因而，能够设置，根据本发明受控的应用程序允许远程操纵行驶。在这种情况下，大部分车辆控制在后端中执行；例如，远程操作者可以通过为行驶确定新的运动轨迹来好似“覆盖”自主车辆的感知并且在克服有问题的区域或者状况时辅助该车辆。在极端情况下，操作者能够从调度中心完全操控车辆。这例如可能在自主车辆由于挑战性交通状况或者其他问题而处于困难处境中并且必须重新激活以进行自主行驶时是必要的，其方式是，远程操作者临时操控该车辆通过有问题的区域。
附图说明
13.在附图中示出且在以下描述中更详细地阐述本发明的实施例。附图示出：
14.图1示出通过两个通信信道与云连接的车辆；
15.图2示出用于控制分布式应用程序的方法的流程图；
16.图3示意性地示出根据本发明的控制程序的架构；
17.图4示出图3中示出的控制程序的第一应用情况；
18.图5示出图3中示出的控制程序的第二应用情况；
19.图6和图7示出图3中示出的控制程序的第三应用情况；
20.图8和图9示出图3中示出的控制程序的第四应用情况。
具体实施方式
21.这里所描述的方法的一般方案在于，提供以下器件：所述器件使得能够与在云和车辆之间分布的功能要求或者应用程序要求相应地实现有针对性地影响、控制、监视和使用通信信道。此外，应用程序能够使其功能适配于通信信道的当前状态。如果有多于一个通信信道可用，例如在不同频率以不同的编码和无线电访问进行并行通信的情况下，这些通信信道可能具有一种正交性。正交性越明显，在两个信道上同时且在同一位置出现问题的概率就越小。这种正交性根据本发明被用于，在两个信道同时可作为通信器件用于一个功能时提高通信的整体性能。图1提供了概览。
22.图2示出适用于此的方法(10)，下面参照在图3中以高度抽象层次示出的系统来阐述该方法的流程。为了监视和控制应用程序，需要一种监控单元(在下文中：“监管器”)。该应用程序监管器(20)永久且实时地监视(过程11
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图2)不同的可用通信通道(21、22)的通信条件，并且基于这些通信信道(21、22)的被监视到的能力和质量来决定，应如何使功能适配于通信能力或者使通信适配于相应应用程序(15、16、17、18)的要求(过程12
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图3)。因此，监管器(20)能够考虑应用程序(15、16、17、18)的功能安全性要求。应用程序监管器(20)可能处于车辆(13)中、后端中或者其本身分布在车辆(13)和后端之间。能够有多个应用程序(15、16、17、18)和通信单元(23)，所述应用程序和通信单元由共同的监管器(20)控制和适配；还可想到，有多个监管器(20)可用，并且监视(11)和适配(12)分开地或相协调地进行。
23.图4示出在通信信道(21、22)之间可能的变换的方面。在这种应用情况中，监管器(20)监视信道(21、22)并且决定，是使用这一个还是另一个信道(21、22)。这基于连续或者至少定期地监视(11)信道(21、22)和相应地适配(12)它们的功能能力而动态地进行。在此，能够考虑参数，例如通信等待时间(时延25)、与故障概率成反比的通信安全性或可靠性(26)、与通信失效概率成反比的通信信道(21、22)可用性(27)或者可用于通信的数据容量。根据切换过程的持续时间，监管器(20)应能为即将到来的变换准备应用程序(15、16、17、18)并且为变换的应用程序(15、16、17、18)设立相应另一通信信道(21、22)。因此，监管器(20)在这种情况下也能够考虑应用程序(15、16、17、18)的功能安全性要求。
24.图5示出并行使用具有功能数据分类的冗余通信信道(21、22)的方面：当以这种方式同时使用多个信道(21、22)时，应用程序监管器(20)在当前应用情况中将其控制的应用程序(15、16、17、18)的通信类型基于这些应用程序例如在时延(25)、数据吞吐量和数据安全性或者可靠性(26)方面的要求划分到不同类别中，并且将这些类别动态地配属给受该应用程序监管器控制和管理的通信信道(21、22)。因此可能的是，以最高效且优化地适配于功能要求的方式使用可用信道(21、22)。应用数据的分类及其向可用信道(21、22)的分配基于对这些信道的连续或者至少定期的监视(11)和功能的相应适配(12)而动态地进行。以这种方式，应用程序监管器(20)在这种情况下也能够考虑应用程序(15、16、17、18)的功能安全性要求。
25.图6和图7共同说明了功能分区的动态变化方面。就此而言应注意，在云(14)和车辆(13)之间的任务分配一般不是被确定用以实现特定的功能。因此必然存在将功能性的较小部分或者较大部分从车辆(13)转移到云(14)中的可能性。因此，例如在语言识别的情况下，后端中的功能部分可能限于文字识别，或者对语言元素的完整语义分析连同其与车辆功能的配属一起能够在云(14)中进行；这种分析的结果将是直接访问所述车辆功能。基于监视(11)和应用程序(15、16、17、18)的能力，能够适配在后端中运行的应用程序(16、18)部分。这样，如果通信能力对此来说足够，则可以在云(14)中实施更多功能(附图6)；反之，如果通信受损，将功能移回到车辆(13)中(附图7)。因此，通过这种方式，应用程序监管器(20)能够考虑应用程序(15、16、17、18)的功能安全性要求。监管器(20)还能够设置为用于，在后端侧或车辆侧上的具有不同能力的不同应用实例之间进行变换，或者该监管器能够通过与应用实例本身通信来适配该实例的能力。
26.最后，图8和图9涉及远程操纵的驾驶状况的方面。在这种应用情况中重要的是，远程操作者(29)具有对远程操纵的车辆(13)的环境的适当概览。这通过将来自车辆(13)或者其他信息源
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例如由公共基础设施所包含的摄像机
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的传感器信息
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例如视频、雷达、激光雷达或者车辆系统状态通过通信信道(21、22)发送给远程操作者(29)来实现。如果通信能力发生变化并且这种变化由监管器(20)不但在车辆(13)侧而且在后端侧精确且可靠地监视到，则一方面能动态地改变由远程操作者(29)提供辅助的范围，并且例如从监视车辆的运动轨迹(30)(图8)调整为该车辆完全由远程操作者(29)操控(28)(图9)。另一方面，如果所使用的通信信道(20、21)的服务质量低于特定阈值，则可以作出决定：将车辆(13)置于安全状态(safe state)中。
27.所述方法(10)能够例如以软件或者硬件或者以软件和硬件组成的混合形式例如在控制器中实现。