用于为车辆提供肯定决策信号的方法与流程

1.本发明涉及一种用于为即将执行诸如进入十字路口、进入高速公路和/或改变车道等的交通场景动作的车辆提供肯定决策信号的方法。本发明还涉及一种用于自动执行车辆的交通场景动作的方法。本发明还涉及一种用于自动避免执行车辆的交通场景动作的方法。本发明还涉及控制单元、车辆、计算机程序和/或计算机可读介质。
2.本发明可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和施工设备。虽然本发明将针对重型卡车进行描述，但是本发明不限于这种特定的车辆，还可以用于其它车辆，诸如轻型卡车、铰接式卡车、挖掘机、轮式装载机和挖掘装载机以及还有乘用车等。


背景技术：

3.在车辆的自主驾驶中，自主驾驶系统必须提供决策以执行特定的交通场景动作，诸如改变车道、进入高速公路、进入十字路口等。因此，在自主汽车所经历的某些交通场景中，自主驾驶系统必须执行某些交通场景动作。此外，在车辆中的驾驶辅助系统支持驾驶员的情况下，驾驶辅助系统可以以类似的方式支持驾驶员做出决定，诸如向驾驶员提供可以发起交通场景动作的视觉、触觉和/或可听信号。
4.为了让系统做出这样的决定，需要有关周围环境的信息。该信息可以例如包括关于周围道路用户的信息，诸如在同一车道上行驶的车辆、在相邻车道上行驶的车辆和/或正在接近十字路口的车辆等。
5.us2018/0201272公开了一种车辆控制设备和方法，该车辆控制设备和方法检测在主车辆附近行驶的附近车辆，估计检测到的附近车辆的位置变化，并且导出可以进行车道改变的车道可改变时段。
6.尽管现有技术可能公开通过考虑附近的车辆来评估何时可以执行车道改变，但是特别是对于自主车辆而言，仍然存在努力开发用于交通场景决策的改进和更具成本效益的技术。


技术实现要素：

7.鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供一种用于为即将执行交通场景动作的车辆提供肯定决策信号的方法，该方法至少在某些方面缓解了现有技术的至少一个缺点，和/或至少提供有用的替代方案。本发明的另一目的是提供一种自动执行车辆的交通场景动作的方法。本发明的另一个目的是提供一种自动避免执行车辆的交通场景动作的方法。本发明的又一目的是提供一种用于车辆的控制单元、车辆、计算机程序和/或计算机可读介质。
8.根据本发明的第一方面，该目的通过根据权利要求1的方法来实现。根据本发明的第二方面，该目的通过根据权利要求12的方法来实现。根据本发明的第三方面，该目的通过根据权利要求13的方法来实现。根据本发明的第四方面，该目的通过根据权利要求14的控制单元来实现。根据本发明的第五方面，该目的通过根据权利要求15的车辆来实现。根据本发明的第六方面和第七方面，该目的通过分别根据权利要求19和权利要求20的计算机程序
和计算机可读介质来实现。
9.根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于为即将执行诸如进入十字路口、进入高速公路和/或改变车道的交通场景动作的车辆提供肯定决策信号的方法来实现，所述方法包括：
[0010]-接收关于至少一个周围道路用户的信息，所述信息指示相对于所述车辆而言到所述周围道路用户的距离以及所述周围道路用户的速度和加速度中的至少一项；
[0011]-基于所接收的信息来计算一个值；
[0012]-当所计算的值满足预定条件时，提供用以执行所述交通场景动作的肯定决策信号，其中，所述值是基于以下假设而计算的：所述周围道路用户将通过改变其加速度来对所述交通场景动作做出反应。
[0013]
通过提供如本文所公开的本发明，可以实现一种用于为车辆提供肯定决策信号的改进的且更具成本效益的方法。事实上，发明人已经意识到可以以需要更少和/或更简化的计算的改进方式获得执行交通场景动作的肯定决策信号。这是因为可以通过基于上述周围道路用户的信息来计算一个值(该值优选地是一个数值)从而获得肯定决策信号。然后将该值与预定条件进行比较。换言之，本发明不是使用更复杂的决策制定过程，而是将决策制定过程转变为阈值比较以采用决策。优选地，为每个周围道路用户计算一个值，其中当每个所计算的值满足预定条件时，提供肯定决策信号。此外，发明人还认识到，通过提供本发明，可以更频繁地提供肯定决策信号而不损害安全性。事实上，本发明还基于这样的认识，即周围道路用户可能会对车辆所执行的诸如进入十字路口和/或改变车道的交通场景动作做出反应。例如，如果车辆是重型车辆，为了使车辆能够进入十字路口和/或改变车道，周围道路用户可能需要通过改变他们的加速度来对交通场景动作做出反应来支持车辆。因此，如果车辆是不能快速进入十字路口和/或在车道改变期间不能快速使其速度适应附近车道中的周围道路用户的速度的重型车辆，则这可能是特别有利的。加速度改变可以是在交通场景动作期间周围道路用户制动或增加其速度以支持车辆。例如，如果周围道路用户正在接近十字路口，它可能会在识别到车辆进入十字路口时发起制动。作为另一个示例，如果周围道路用户正在附近的车道上行驶到车辆正在行驶的车道，则周围道路用户可以在车辆发起到附近的车道的车道改变时增加或降低其速度以避免或降低碰撞风险。
[0014]
肯定决策信号优选地是分立的决策信号，即它可能与孤立的或特定的交通场景有关，诸如进入十字路口、进入高速公路和/或改变车道，因此可能与连续决策无关，诸如对车辆加速和转向的连续控制。
[0015]
周围道路用户优选地是另一车辆，诸如乘用车、卡车、公共汽车、建筑设备车辆、摩托车或任何其它车辆，诸如公共道路车辆等。作为替代或补充，周围道路用户可以是行人或任何其它类型的道路用户。
[0016]
可选地，所述值可以进一步基于以下假设而计算：所述周围道路用户将通过在反应时间之后改变其加速度来对所述交通场景动作做出反应。由此可以做出更正确的假设，该假设还考虑到从发起交通场景动作到周围道路用户对该交通场景动作做出反应可能需要一段时间。例如，如果周围道路用户是由人类驾驶员驾驶的车辆，则人类驾驶员可能需要一些时间才能意识到车辆已经发起了交通场景动作。甚至在周围道路用户不是由人类驾驶员驾驶的情况下，控制周围道路用户的系统对由车辆发起的交通场景动作做出反应也可能
需要一时间段。仅作为示例，反应时间可以是预定反应时间，例如基于指示人类驾驶员对交通场景动作做出反应可能花费多长时间的信息的反应时间。替代地地或作为补充，反应时间可以是可变的，这取决于诸如周围道路用户的类型、驾驶员类型(例如人类和/或自主系统)、周围条件的类型(例如天气条件和/或一天中的时间)等因素。
[0017]
可选地，所述值可以进一步基于以下假设而计算：所述周围道路用户将通过在反应时间之后改变其加速度来对所述交通场景动作做出反应。因此，可以执行更简化的计算，这意味着例如减少了对计算能力的需求。
[0018]
可选地，所述值可以进一步基于以下假设而计算：所述周围道路用户将通过将其加速度改变为具有可变加速度的加速度曲线来对所述交通场景动作做出反应。从而可以执行更现实的假设。例如，周围道路用户可能会首先以相当低的制动力制动，然后在周围道路用户接近车辆时增加制动力，反之亦然。
[0019]
可选地，所述方法还可以包括：当所计算的值不满足所述预定条件时，提供不执行所述交通场景动作的否定决策信号。
[0020]
可选地，所述预定条件可以由指示所述周围道路用户的加速度极限的阈值限定。因此，所计算的值可以对应于周围道路用户的为了不与正在执行交通场景动作的车辆发生碰撞或太靠近而所需的加速度，由此所需加速度应满足由指示周围道路用户的加速度极限的阈值限定的预定条件。
[0021]
可选地，所述阈值可以取决于至少一个因素而变化，所述至少一个因素为诸如所述周围道路用户的速度、周围道路用户的类型、相对于所述车辆的环境天气条件和所述周围道路用户的状态中的任一个，所述周围道路用户的状态为诸如转向指示器被激活的状态。
[0022]
可选地，所述周围道路用户可以是检测到的周围道路用户和预定义的虚拟周围道路用户中的任一个，所述检测到的周围道路用户可以由所述车辆的感知传感器检测到。“虚拟周围道路用户”在此是指不是真实道路用户的周围道路用户，即虚构的周围道路用户。例如，车辆的感知传感器可以仅能够检测距离车辆最大距离(诸如距离车辆150米)处的物体。因此，如果车辆的感知传感器在执行交通场景动作之前无法检测到任何周围道路用户，则可以通过基于例如位于车辆150米外并且以假定速度(诸如，当前路段的当前速度极限)行驶的虚拟周围道路用户来计算所述值从而使用该方法。因此，该方法能够有效地提供肯定控制信号而不损害安全性。
[0023]
可选地，关于所述至少一个周围道路用户的信息可以由所述车辆的感知传感器、v2x(车辆到一切事物)通信接口和与所述车辆处于通信联系中的远程感知传感器中的任一个接收。感知传感器例如可以是lidar(光检测和测距)传感器、超声波传感器、radar(无线电检测和测距)传感器、相机等中的任何一种。车辆可以装备有不止一个这样的传感器，和/或装备有这样的传感器的组合。此外，传感器信息可以与其它信息结合，诸如结合来自前述v2x通信接口和远程感知传感器的信息。因此，根据示例实施例，可以在融合系统中融合信息以便提供更准确的信息。融合系统可以例如使用卡尔曼滤波器或扩展卡尔曼滤波器。
[0024]
可选地，所述方法可以被用作自主车辆的安全控制方法，其中，所述自主车辆主要通过使用主要自主车辆控制方法来执行交通场景动作，并且其中如果还提供了肯定决策信号，则允许执行允许由所述主要自主车辆控制方法执行的交通场景动作。因此，该方法可以
有利地被用作主要自主车辆控制方法的“备用”方法，这意味着自主车辆的改进且具有成本效益的冗余。决策制定中的冗余系统可能是必要的，以便达到如iso26262标准中描述的高安全性完整性级别。
[0025]
可选地，所计算的值可以进一步基于与所述交通场景动作有关的辅助信息，诸如十字路口的形状和/或尺寸、道路车道和相邻的道路车道中的任何一个。
[0026]
根据本发明的第二方面，该目的通过一种自动执行车辆的交通场景动作的方法来实现，所述方法包括：
[0027]-接收用以执行所述交通场景动作的肯定决策信号，所述肯定决策信号已经根据本发明第一方面的任一实施例的方法提供；以及
[0028]-自动执行所述交通场景动作。
[0029]
本发明的第二方面提供的优点和效果与本发明的第一方面提供的优点和效果在很大程度上相似。还应注意，本发明的第二方面的所有实施例均适用于本发明的第一方面的所有实施例并且能够与其组合，反之亦然。
[0030]
根据本发明的第三方面，该目的是通过一种自动避免执行车辆的交通场景动作的方法来实现的，包括：
[0031]-接收不执行所述交通场景动作的否定决策信号，所述否定决策信号已根据本发明的第一方面的实施例的方法提供；以及
[0032]-自动避免执行所述交通场景动作。
[0033]
本发明的第三方面提供的优点和效果与本发明的第一方面提供的优点和效果在很大程度上相似。还应注意，本发明的第三方面的所有实施例均适用于本发明第一方面和第二方面的所有实施例并且能够与本发明的所有实施例组合，反之亦然。
[0034]
根据本发明的第四方面，该目的通过一种用于车辆的控制单元来实现，所述控制单元被配置成执行本发明的第一方面、第二方面和第三方面中的任一个的实施例中的任一个的步骤。
[0035]
本发明的第四方面提供的优点和效果与本发明的第一方面、第二方面和第三方面提供的优点和效果在很大程度上相似。还应注意，本发明的第四方面的所有实施例都适用于本发明的第一方面、第二方面和第三方面的所有实施例并且能够与本发明的所有实施例结合，反之亦然。
[0036]
根据本发明的第五方面，该目的通过一种包括根据本发明的第四方面的任一实施例的控制单元的车辆来实现。
[0037]
本发明的第五方面提供的优点和效果与本发明的第四方面提供的优点和效果在很大程度上相似。还应注意，本发明的第五方面的所有实施例都适用于本发明的第四方面的所有实施例并且可以与本发明的第四方面的所有实施例组合，反之亦然。
[0038]
可选地，车辆可以是完全自主或半自主车辆。完全自主车辆可以定义为能够在没有任何直接人工输入的情况下自动控制转向、制动和/或加速的车辆。半自主车辆可以定义为这样一种车辆，该车辆可以在至少有限的时间段内或至少在有限的交通场景中自动控制转向、制动和加速中的至少一个，而无需任何直接的人为参与，和/或半自主车辆可以定义为这样一种车辆，该车辆在至少有限的时间段内或至少在有限的交通场景中被远程控制转向、制动和加速中的至少一个。此外，也可以将肯定决策信号或肯定和否定决策信号提供给
车辆的驾驶员作为驾驶员支持系统。例如，如上所述，可以通过光信号、可听信号等来通知驾驶员。
[0039]
可选地，车辆可以是道路车辆，诸如公共道路车辆，例如卡车、公共汽车和适于在道路上行驶的建筑设备车辆。该道路因此可以是公共道路。更具体地，发明人已经意识到本发明对于可能经历大量不同交通场景的公共道路车辆特别有利，其中本发明为对于提供肯定决策信号或肯定决策信号和否定决策信号而言可能需要较少和/或不太复杂的计算的车辆提供成本有效的方法。
[0040]
可选地，车辆可以是具有至少5000kg，诸如30000kg的最小重量的重型车辆。重量优选为车辆空载时的重量，诸如车辆的整备质量或干重。已经发现本发明对于重型车辆特别有利，因为重型车辆可能不能像例如乘用车那样快速地加速，并且因此可能难以使其速度适应主要交通流。
附图说明
[0041]
参考附图，以下是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
[0042]
在这些附图中：
[0043]
图1示出了根据本发明的示例性实施例的重型卡车的侧视图；
[0044]
图2示出了根据本发明的示例实施例的交通场景的示意图；
[0045]
图3示出了根据本发明的示例实施例的交通场景的另一个示意图；
[0046]
图4示出了本发明的一个实施例的图表；
[0047]
图5示出了用于说明本发明的一个实施例的另一个基于图表的图；以及
[0048]
图6a至图6c示出了根据本发明的示例实施例的方法的流程图。
[0049]
附图示出了本发明的示意示例性实施例，因此不必按比例绘制。应当理解，所示出和描述的实施例是示例性的，并且本发明不限于这些实施例。还应当注意，附图中的一些细节可能被放大以便更好地描述和示出本发明。在整个说明书中，除另行表述之外，类似的附图标记表示类似的元件。
具体实施方式
[0050]
图1示出重型卡车1，这里是包括卡车1和连接的拖车的车辆组合体。尽管将针对这种类型的车辆描述本发明的以下实施例，但应当理解，本发明也可以用于其它车辆，诸如公共汽车、工作机械，诸如轮式装载机或任何其它建筑设备车辆。本发明还可以用于轻型车辆，诸如乘用车。重型卡车1在所示实施例中是自主车辆。车辆1包括控制单元10，该控制单元10优选地是电子控制单元，用于执行如本文所公开的方法的实施例中的任一个。
[0051]
现在，关于图2、图4和图6a，将描述本发明的示例实施例。图2示出了交通场景的俯视示意图，其中车辆1(其可以是图1所示的卡车)即将进入十字路口并且从支路段进入主路段。这由图2中向左弯曲的箭头指示，表示车辆1即将进行左转并且驶入主路段。在主路段上行驶的周围道路用户2以速度v也在接近十字路口，由指向朝十字路口方向的周围道路用户2附近的箭头指示，因此如果车辆1左转，则车辆1和周围道路用户2有发生碰撞的风险。因此，在本实施例中左转是车辆1将要执行的交通场景动作。
[0052]
通过使用例如设置在车辆1上的感知传感器(未示出)，可以确定相对于车辆1到周
围道路用户2的距离d。此外，感知传感器也可以确定周围道路用户2的速度v和/或加速度。如上所述，速度和/或距离也可以通过其它方式或通过不同方式(诸如通过感知传感器和通过v2x信息)的组合来确定。例如，v2x信息可以是v2v(车辆对车辆)信息，其中车辆1和周围道路用户2能够无线通信并且在彼此之间共享信息。
[0053]
根据一示例实施例，还可以获得与交通场景动作有关的辅助信息，诸如如图2所示的十字路口dc的尺寸。十字路口dc的尺寸在此指示十字路口的宽度。
[0054]
车辆1因此即将执行交通场景动作，即通过左转进入十字路口。当已经提供了肯定决策信号时，将执行交通场景动作，其中肯定决策信号通过以下方法提供：
[0055]
s1：接收关于至少一个周围道路用户2的信息，该信息指示周围道路用户相对于车辆1的距离d以及周围道路用户2的速度v和加速度中的至少一项；
[0056]
s2：基于所接收的信息计算一个值；
[0057]
s3：当所计算的值满足预定条件时，提供用以执行交通场景动作的肯定决策信号，其中该值是基于以下假设而计算的：周围道路用户2将通过改变其加速度来对交通场景动作做出反应。
[0058]
在图2所示的实施例中，该值是基于以下假设而计算：周围道路用户将通过在反应时间tr之后改变其加速度来对交通场景动作做出反应。这在图2中由距离dr表示，该距离对应于周围道路用户2将朝向十字路口移动直到它开始制动以避免例如与车辆1碰撞的距离。图2中的距离db限定了用于在十字路口之前停车的制动距离。
[0059]
通过使用上述方法，可以计算出周围道路用户在十字路口之前停车所需制动的程度。如果周围道路用户2期望在十字路口之前停车，则周围道路用户2可以具有大约d-dc的距离来停车。可以执行校正例如以补偿车辆1位于十字路口内的某个距离，和/或补偿车辆1具有某个宽度。
[0060]
通过使用上述信息，可以提供以下等式：
[0061]
d-dc＞db dr[0062][0063][0064]
因此，距离d-dc应该大于距离db dr。此外，距离dr可以计算为速度v乘以反应时间tr。制动距离db可以计算为速度v的平方除以制动加速度a乘以2。通过使用该等式，可以计算出对应于使周围道路用户2能够在十字路口之前停车所需的加速度的值a。这意味着周围道路用户2必须以至少加速度a制动才能在十字路口之前停车。然后可以将该要求的加速度a与阈值进行比较，以决定是否应提供肯定决策信号以允许车辆1执行交通场景动作，即进行左转。图4示出了对于周围道路用户2的几个速度v以及dc＝10m和反应时间tr＝1秒的不同距离d的所需加速度值，即阈值的曲线图。更具体地说，三个曲线显示速度v为50km/h、60km/h或70km/h。阈值acc
lim1
和acc
lim2
对应于两个不同的示例阈值，为约-1m/s2或-2m/s2。如果使用acc
1im1
，则以50km/h接近的周围道路用户2必须与车辆1保持约120m或更大的距离d，以便车辆1开始驶入主路段，即执行左转。60km/h和70km/h的对应距离为约165m，以及超过200m。如果替带地使用acc
1im2
作为阈值，即不太保守的决策制定，则50km/h、60km/h和70km/h所需
1m/s2和-2m/s2。可以看出，当相对速度较高时，所需距离d'很大。对于v
t
＝90km/h的情况，阈值距离d'为约30m和40m。对于v
t
＝110km/h，阈值距离d'为约60m和90m。对于v
t
＝130km/h，阈值距离d'为约110m和175m。对于v
t
＝150km/h，阈值距离d'为约165m和290m。
[0077]
也可以对位于车辆1前方的其它周围道路用户2'执行与上述类似的计算。然而，在这种情况下，其它周围道路用户2'可能需要通过增加其速度来改变其加速度以支持车辆1执行车道改变。
[0078]
相对于图6b，示出了根据本发明第二方面的方法的示例实施例的流程图。该方法是一种自动执行车辆1的交通场景动作的方法，并且包括：
[0079]
s5：接收用以执行交通场景动作的肯定决策信号，该肯定决策信号已根据本发明的第一方面的任一实施例的方法提供；以及
[0080]
s6：自动执行交通场景动作。
[0081]
关于图6c，示出了根据本发明的第三方面的方法的示例实施例的流程图。该方法是一种自动避免执行车辆1的交通场景动作的方法，包括：
[0082]
s7：接收不执行交通场景动作的否定决策信号，该否定决策信号已根据本发明第一方面的方法的实施例提供；以及
[0083]
s8：自动避免执行交通场景动作。
[0084]
如上所述的控制单元10可以用于执行本文所公开的方法。关于本发明的第二方面，控制单元10可以被配置成通过向例如车辆1的动力系统(未示出)发出信号来自动执行交通场景动作。向动力系统发出的信号例如可以激活动力系统，使得车辆1开始移动和/或加速。发出的信号还可以触发车辆1的制动系统和/或转向系统以执行交通场景动作。以类似的方式，相对于本发明的第三方面，控制单元10可以被配置成通过向例如动力系统发出另一个信号来自动避免执行交通场景动作。
[0085]
控制单元10可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或其它可编程设备。控制单元10还可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。在控制单元10包括诸如上述微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程设备的情况下，处理器还可以包括控制可编程设备的操作的计算机可执行代码。控制单元10可以包括嵌入式硬件，有时具有集成软件，其中硬件表现出密切的物理关系。物理关系的例子是：共享壳体和安装在一块或几块电路板上的部件。需要说明的是，控制单元10可以由一个或多个连接的子控制单元或等效的计算机资源构成。
[0086]
应当理解，本发明并不限于上述和附图中示出的实施例；相反，技术人员将认识到，可以在所附权利要求的范围内进行许多改变和修改。