用于自主的車道變換、經(jīng)過和超越行為的有效數(shù)據(jù)流算法
【專利摘要】一種用于在自主駕駛車輛中提供車道變換操縱的系統(tǒng)和方法。所述車輛包括提供用于車輛遵循的規(guī)劃路線的導(dǎo)航控制器，和從導(dǎo)航控制器接收路線信息并提供轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門控制以使車輛遵循所述路線的車輛控制器。導(dǎo)航控制器和車輛控制器中的任意一個(gè)可以發(fā)起車道變換操縱以使車輛從行駛車道轉(zhuǎn)向到相鄰的車道。響應(yīng)于變換車道的請(qǐng)求，導(dǎo)航控制器提供路線部段到車輛控制器并提供車道變換分區(qū)，以使車輛控制器能夠使所述車輛在所述車道變換分區(qū)內(nèi)期間轉(zhuǎn)向到相鄰的車道。
【專利說明】用于自主的車道變換、經(jīng)過和超越行為的有效數(shù)據(jù)流算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種用于為自主駕駛車輛提供車道變換操縱的系統(tǒng)和方法，更為特別地，涉及一種為自主駕駛車輛提供車道變換操縱的系統(tǒng)和方法，該車道變換操縱包括使用由車輛導(dǎo)航控制器提供的相鄰車道位置信息以將車輛轉(zhuǎn)向(Steer)到所述相鄰車道。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代化車輛運(yùn)行正變得更為自主，即車輛能夠在較少駕駛員介入的情況下提供駕駛控制。巡航控制系統(tǒng)已在車輛上多年，其中車輛操作員能夠設(shè)置特定的車輛速度并且在駕駛員不操作油門的情況下所述車輛將保持該速度。適合的巡航控制系統(tǒng)近來已在本領(lǐng)域中有了發(fā)展，其中，所述系統(tǒng)不僅保持了所設(shè)置的速度，而且在使用各種傳感器(例如雷達(dá)，激光雷達(dá)和相機(jī))在主題車輛前方檢測(cè)到較慢移動(dòng)車輛的情況下將自動(dòng)使車輛減速?，F(xiàn)代化車輛控制系統(tǒng)還可以包括自主停泊，其中所述車輛將自動(dòng)提供轉(zhuǎn)向控制以使車輛停泊，并且其中如果駕駛員做出影響車輛穩(wěn)定性和車道對(duì)中能力的劇烈轉(zhuǎn)向變換，所述控制系統(tǒng)將介入，其中所述車輛系統(tǒng)試圖使車輛保持在車道中心附近。完全自主的車輛已經(jīng)展現(xiàn)，其在模擬的城市交通中駕駛高達(dá)30mph，而同時(shí)遵守所有的道路規(guī)則。
[0003]隨著車輛系統(tǒng)的改進(jìn)，他們將變得更為自主，以完全自主駕駛的車輛為目標(biāo)。未來的車輛將很可能采用自主系統(tǒng)以變換車道、經(jīng)過、離開交通、進(jìn)入交通等。半自主車輛控制系統(tǒng)的示例包括美國專利申請(qǐng)序列號(hào)12/399，317 (本文稱作317)，其于2009年3月6日提交，題為“用于自動(dòng)車道對(duì)中/變換控制系統(tǒng)的基于模型的預(yù)示控制”，被讓與本申請(qǐng)的受讓人并通過參考引入本文，其揭示了一種系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)和方法在自主或半自主車輛中為車道對(duì)中和車道變換之目的而提供轉(zhuǎn)向角度控制。美國專利申請(qǐng)序列號(hào)12/336,819，其于2008年12月17日提交，題為“在電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的扭矩疊加操作期間駕駛員介入的探測(cè)”，被讓與本申請(qǐng)的受讓人并通過參考引入本文，其揭示了一種系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)和方法通過探測(cè)扭矩疊加操作中的駕駛員介入來控制車輛轉(zhuǎn)向。
[0004]基本上有兩種不同的場(chǎng)景可能使自主駕駛車輛希望從一條行駛車道變換到相鄰的行駛車道。載于車輛上的車輛導(dǎo)航控制器可能變換車輛路線，因?yàn)轳{駛員發(fā)起路線變換或一些其它因素(例如交通擁擠)導(dǎo)致導(dǎo)航控制器變換路線。同樣，自主駕駛車輛可能需要變換車道，因?yàn)檎系K物(例如緩慢移動(dòng)的車輛)在該車輛前方。當(dāng)載于車輛上的車輛控制器在車輛路徑上經(jīng)由傳感器而探測(cè)到物體并希望變換車道時(shí)，車輛控制器將發(fā)送請(qǐng)求到導(dǎo)航控制器以使導(dǎo)航控制器提供路線部段從而使車輛繞過所述物體。
[0005]在不同的交通情形下為每個(gè)可能的駕駛場(chǎng)景(例如車輛變更路線，超越和物體躲避)執(zhí)行自主車道變換操縱從技術(shù)上來說具有挑戰(zhàn)性。使用關(guān)于道路幾何學(xué)、車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)和定位的先進(jìn)知識(shí)來為每個(gè)獨(dú)立的駕駛場(chǎng)景確定安全并順暢的車道變換行為和軌跡生成是麻煩的且耗費(fèi)運(yùn)算量。例如，已知的系統(tǒng)要求車輛控制器在所述車輛行駛以識(shí)別清晰空間來執(zhí)行車道變換時(shí)，在每個(gè)車輛位置節(jié)點(diǎn)處生成大量似乎可能的候選車輛軌跡。目前，車輛控制器計(jì)算沿著車輛路線的若干和許多節(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表車輛的位置和速度，并且其中車輛控制器沿著所計(jì)算的稱作車輛軌跡的路線將車輛從一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向到另一節(jié)點(diǎn)。當(dāng)車輛從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置時(shí)，車輛控制器計(jì)算大量的這種候選車輛軌跡(所述車輛會(huì)可能地在所述節(jié)點(diǎn)之間沿其行駛)，其中那些軌跡中只有一個(gè)將被車輛控制器基于優(yōu)化的成本函數(shù)選擇為最佳的路線部段，以使車輛在執(zhí)行車道變換操縱時(shí)沿其行駛。由于與每次車輛從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置時(shí)(例如以100毫秒的位置更新)而形成大量軌跡相關(guān)聯(lián)的高運(yùn)算要求，等待時(shí)間(即其確定最佳行駛路線部段的所需時(shí)間)是相對(duì)長的。進(jìn)一步地，已知的車道變換解決方案可能不跨過多個(gè)車輛平臺(tái)和不同的道路地形而起作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，揭示了一種用于在自主駕駛車輛中提供車道變換操縱的系統(tǒng)和方法。所述車輛包括提供用于車輛遵循的規(guī)劃路線的導(dǎo)航控制器，和從導(dǎo)航控制器接收路線信息并提供轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門控制以使車輛遵循路線的車輛控制器。導(dǎo)航控制器和車輛控制器中的任意一個(gè)可以發(fā)起車道變換操縱以引起車輛從一個(gè)行駛車道被轉(zhuǎn)向到相鄰的車道。響應(yīng)于變換車道的請(qǐng)求，導(dǎo)航控制器提供路線部段到車輛控制器并提供車道變換分區(qū)，以便車輛控制器能夠?qū)⑺鲕囕v轉(zhuǎn)向到相鄰的車道而同時(shí)在所述車道變換分區(qū)內(nèi)。
[0007]方案1.一種用于在自主駕駛車輛中做出車道變換操縱的方法，所述方法包括: 在車輛上提供導(dǎo)航控制器，所述導(dǎo)航控制器提供用于車輛遵循的規(guī)劃路線；
在車輛上提供車輛控制器，所述車輛控制器從導(dǎo)航控制器接收路線信息并提供轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門控制以使車輛遵循所述路線；
通過導(dǎo)航控制器發(fā)起車道變換操縱，以引起車輛從當(dāng)前的路面車道行駛到相鄰的路面車道；
通過車輛控制器發(fā)起車道變換操縱，以引起車輛從當(dāng)前的路面車道行駛到相鄰的路面車道；以及
響應(yīng)于導(dǎo)航控制器發(fā)起的車道變換或車輛控制器發(fā)起的車道變換，將路線信息從導(dǎo)航控制器提供到車輛控制器，所述路線信息識(shí)別在相鄰車道中的路徑以使車輛控制器將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱。
[0008]方案2.根據(jù)方案I所述的方法，其中，提供路線部段包括還提供車道變換分區(qū)，所述車道變換分區(qū)識(shí)別車輛控制器必須在其中將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱的區(qū)域。
[0009]方案3.根據(jù)方案I所述的方法，其中，導(dǎo)航控制器發(fā)起的車道變換操縱是響應(yīng)于駕駛員對(duì)于路線變換的請(qǐng)求。
[0010]方案4.根據(jù)方案I所述的方法，其中，導(dǎo)航控制器發(fā)起的車道變換操縱是響應(yīng)于通過導(dǎo)航控制器識(shí)別的交通條件。
[0011]方案5.根據(jù)方案I所述的方法，其中，車輛控制器發(fā)起的車道變換操縱響應(yīng)于車輛控制器識(shí)別到在所述車輛前方的物體。
[0012]方案6.根據(jù)方案5所述的方法，其中，車輛控制器發(fā)起的車道變換操縱被提供以超越較慢的或停止的車輛。
[0013]方案7.根據(jù)方案6所述的方法，其中，車輛控制器發(fā)起的車道變換操縱是雙重的車道變換操縱。
[0014]方案8.根據(jù)方案I所述的方法，還包括如果車輛控制器不能在車道變換分區(qū)內(nèi)做出車道變換操縱，向?qū)Ш娇刂破髡?qǐng)求新的路線部段和新的車道變換分區(qū)。
[0015]方案9.根據(jù)方案I所述的方法，其中，從導(dǎo)航控制器提供路線部段包括提供在相鄰路面車道中的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)識(shí)別車輛能夠轉(zhuǎn)向到的位置。
[0016]方案10.—種在自主駕駛車輛中做出車道變換操縱的方法，所述方法包括: 在車輛上提供導(dǎo)航控制器，所述導(dǎo)航控制器提供用于車輛行駛的規(guī)劃路線；
在車輛上提供車輛控制器，所述車輛控制器從導(dǎo)航控制器接收路線信息并提供轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門控制以使車輛遵循所述路線；
發(fā)起車道變換操縱以引起車輛從當(dāng)前的路面車道行駛到相鄰的路面車道；以及響應(yīng)于發(fā)起所述車道變換操縱，從導(dǎo)航控制器提供路線信息，所述路線信息識(shí)別在相鄰車道中的路徑以使車輛控制器將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱，其中提供路線信息包括提供車道變換分區(qū)，所述車道變換分區(qū)識(shí)別車輛控制器必須在其中將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱的區(qū)域。
[0017]方案11.根據(jù)方案10所述的方法，其中，發(fā)起車道變換操縱包括通過導(dǎo)航控制器發(fā)起車道變換操縱。
[0018]方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，導(dǎo)航控制器發(fā)起的車道變換操縱是響應(yīng)于駕駛員對(duì)于路線變換的請(qǐng)求。
[0019]方案13.根據(jù)方案11所述的方法，其中，導(dǎo)航控制器發(fā)起的車道變換操縱是響應(yīng)于通過導(dǎo)航控制器識(shí)別的交通條件。
[0020]方案14.根據(jù)方案10所述的方法，其中，發(fā)起車道變換操縱包括通過車輛控制器發(fā)起車道變換操縱。
[0021]方案15.根據(jù)方案14所述的方法，其中，車輛控制器發(fā)起的車道變換操縱是響應(yīng)于車輛控制器識(shí)別到在所述車輛前方的物體。
[0022]方案16.根據(jù)方案15所述的方法，其中，車輛控制器發(fā)起的車道變換操縱被提供以超越較慢的或停止的車輛。
[0023]方案17.根據(jù)方案10所述的方法，還包括如果車輛控制器不能在車道變換分區(qū)內(nèi)做出車道變換操縱，向?qū)Ш娇刂破髡?qǐng)求新的路線部段和車道變換分區(qū)。
[0024]方案18.根據(jù)方案10所述的方法，其中，從導(dǎo)航控制器提供路線部段包括提供在相鄰路面車道中的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)識(shí)別車輛能夠轉(zhuǎn)向到的位置。
[0025]方案19.一種在自主駕駛車輛中做出車道變換操縱的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
用于在車輛上提供導(dǎo)航控制器的裝置，所述導(dǎo)航控制器提供用于車輛行駛的規(guī)劃路
線.用于在車輛上提供車輛控制器的裝置，所述車輛控制器從導(dǎo)航控制器接收路線信息并提供轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門控制以使車輛遵循所述路線；
用于發(fā)起車道變換操縱以引起車輛從當(dāng)前的路面車道行駛到相鄰的路面車道的裝置；
以及
用于響應(yīng)于發(fā)起所述車道變換操縱而從導(dǎo)航控制器提供路線信息的裝置，所述路線信息識(shí)別在相鄰車道中的路徑以使車輛控制器將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱，其中，用于提供路線信息的所述裝置還提供車道變換分區(qū)，所述車道變換分區(qū)識(shí)別車輛控制器必須在其中將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱的區(qū)域。[0026]方案20.根據(jù)方案19所述的系統(tǒng)，其中，用于發(fā)起車道變換操縱的裝置通過導(dǎo)航控制器或通過車輛控制器發(fā)起車道變換操縱。
[0027]結(jié)合附圖，本發(fā)明的附加特征將從后面的說明和所附權(quán)利要求中變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是使用已知技術(shù)變換車道的自主駕駛車輛的圖示；
圖2是使用平行導(dǎo)航路徑變換車道的自主駕駛車輛的圖示；
圖3是包括導(dǎo)航控制器和車輛控制器的車輛系統(tǒng)的示意性塊圖；
圖4是流程圖圖表，其示出了用于執(zhí)行車道變換操縱的過程；
圖5是車輛的圖示，所述車輛變換車道以繞過另一車輛行駛；以及 圖6是車輛的圖示，所述車輛因?yàn)槠洳荒茉谄谕奈恢锰幾儞Q車道而變更路線。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明實(shí)施例的以下討論針對(duì)一種用于為自主駕駛車輛提供車道變換操縱的系統(tǒng)和方法，其在本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且絕不旨在限制本發(fā)明或其應(yīng)用或使用。
[0030]如以下將詳細(xì)討論地，本發(fā)明提出一種用于在自主駕駛車輛中執(zhí)行車道變換操縱的技術(shù)。本發(fā)明提供了一種用于從導(dǎo)航控制器向車輛上的車輛控制器提供路線信息的技術(shù)，其中車輛控制器可以向?qū)Ш娇刂破髡?qǐng)求改變路線行駛路徑以用于車道變換操縱，或者車道變換操縱可以是導(dǎo)航控制器由于駕駛員的路線變換或要求變換車道的其它地圖數(shù)據(jù)庫場(chǎng)景而發(fā)起的路線變更。盡管本文的討論具體談?wù)撟灾黢{駛車輛，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明適應(yīng)于半自主駕駛的車輛。
[0031]圖1是包括兩條相鄰行駛車道14和16的車輛路面12的圖示10。主題車輛18正沿著車道16行駛，其中車輛18在車道16中的初步位置虛構(gòu)示出，并且其中主題車輛18包括車輛控制器30和導(dǎo)航控制器32。導(dǎo)航控制器32負(fù)責(zé)獲取GPS和地圖數(shù)據(jù)庫信息并將此信息轉(zhuǎn)換為路線，車輛18在該路線上沿著所計(jì)算或規(guī)劃的路線從其當(dāng)前位置行駛到期望的位置。導(dǎo)航控制器32形成多個(gè)節(jié)點(diǎn)26，所述節(jié)點(diǎn)26限定車輛18能夠沿著路線移動(dòng)到路面12中的位置，其中每當(dāng)新的GPS樣本形成時(shí)，節(jié)點(diǎn)26被不斷地更新。導(dǎo)航控制器32使用節(jié)點(diǎn)26來限定路線部段，所述路線部段是車輛18從其當(dāng)前位置到達(dá)其目的地的整個(gè)行駛路線的一些部分。車輛控制器30負(fù)責(zé)收取由導(dǎo)航控制器32提供的路線部段，并提供車輛18的轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門控制，以使車輛沿著路線部段從一個(gè)節(jié)點(diǎn)26行駛到另一節(jié)點(diǎn)26。
[0032]較慢或停止的車輛20示出在主題車輛18前方的車道16中，其中車輛18希望行駛到車道14中以繞過車輛20。當(dāng)主題車輛18靠近停止車輛20并被探測(cè)到時(shí)，車輛控制器30將向?qū)Ш娇刂破?2請(qǐng)求替換路線部段(例如段22)，所述導(dǎo)航控制器32提供一種路徑，所述路徑通過行駛到車道14中而繞過車輛20。當(dāng)主題車輛18靠近停止車輛20時(shí)，那些部段22中的一些由于阻礙的車輛24在鄰近車輛18的車道14中行駛而不能使用，或者那些段不能用于將車輛18從車道16的中心線安全并順暢地導(dǎo)航到車道14的中心線。在此示例中，路線部段28最終被車輛控制器30選擇，其通過轉(zhuǎn)向到某節(jié)點(diǎn)26而允許車輛18從車道16安全地變換車道到車道14中，以允許主題車輛18繞過停止車輛20而行駛。
[0033]節(jié)點(diǎn)26在關(guān)于車輛行駛的垂直方向上的數(shù)量將取決于用于車輛行駛的可利用車道的數(shù)量。車輛控制器30基于各種參數(shù)和數(shù)據(jù)計(jì)算出預(yù)定的成本函數(shù)，以便車輛18從所述節(jié)點(diǎn)26中的一個(gè)行駛到另一節(jié)點(diǎn)26的路徑將基于可利用的其它路徑而被選擇以滿足成本函數(shù)。因此，很顯然，對(duì)于主題車輛18來說，為了繞過停止車輛20而行駛，需要顯著的運(yùn)算存儲(chǔ)空間和能力以計(jì)算多個(gè)可利用路線并選擇那些路線中的哪個(gè)滿足成本函數(shù)以使車輛18遵循。
[0034]圖2是與圖示10相似的圖示38,其中相同的元件通過相同的附圖標(biāo)記識(shí)別。圖38示出了從車道16行駛到車道14而繞過停止車輛20的主題車輛18，其使用建議的車道變換算法，該算法減小了在圖示10中所要求的運(yùn)算復(fù)雜度。主題車輛18通過轉(zhuǎn)向到節(jié)點(diǎn)42而在車道16中沿著路線部段40行駛。當(dāng)車輛控制器30探測(cè)到停止(或緩慢)的車輛20時(shí)，其向?qū)Ш娇刂破?2請(qǐng)求將路線變換到相鄰的車道14中，主題車輛18能夠轉(zhuǎn)向到該相鄰車道并繞過車輛20行駛。導(dǎo)航控制器32通過在車道14中提供目標(biāo)節(jié)點(diǎn)46而響應(yīng)于來自車輛控制器30的請(qǐng)求，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)46識(shí)別在車道14中的路線部段44。此外，導(dǎo)航控制器32提供車道變換分區(qū)48，所述車道變換分區(qū)48限定一種區(qū)域，車輛18被要求在所述區(qū)域中以做出車道變換。在圖示38中，阻礙的車輛24阻止主題車輛18移動(dòng)到車道14中，此時(shí)其在車道變換分區(qū)48中直至到達(dá)段28，在此，車輛控制器30引起主題車輛18被轉(zhuǎn)向到路線部段44上的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)46。一旦主題車輛18沿著車道14足夠遠(yuǎn)，導(dǎo)航控制器32將識(shí)別另一車道變換分區(qū)50，并且一旦車輛18已經(jīng)經(jīng)過停止車輛20，車輛控制器30將引起車輛18轉(zhuǎn)向到路線部段40上的目標(biāo)點(diǎn)52。
[0035]基于前文，用于導(dǎo)航控制器發(fā)起的車道變換或車輛控制器發(fā)起的車道變換的車道變換算法可以總結(jié)如下。當(dāng)車道變換由導(dǎo)航控制器32發(fā)起時(shí)，導(dǎo)航控制器32向車輛控制器30發(fā)送由相鄰車道中的節(jié)點(diǎn)限定的目標(biāo)車道部段，該目標(biāo)車道部段平行于包括車道變換分區(qū)的當(dāng)前車道部段。車輛控制器30尋找清晰空間以在車道變換分區(qū)內(nèi)執(zhí)行車道變換請(qǐng)求。如果車輛控制器30不能在所述車道變換分區(qū)內(nèi)執(zhí)行車道變換，導(dǎo)航控制器32將重新發(fā)送新的車道變換分區(qū)和目標(biāo)車道部段直到使用者執(zhí)行或取消車道變換。如果車道變換由車輛控制器30發(fā)起，那么車輛控制器30向?qū)Ш娇刂破?2請(qǐng)求所述平行的目標(biāo)車道部段和所述車道變換分區(qū)，其中導(dǎo)航控制器32向車輛控制器30發(fā)送車道部段和車道變換分區(qū)直到車道變換被執(zhí)行或路徑上沒有障礙物。如果車輛控制器30因?yàn)榻煌ɑ蚱渌蚨荒芡瓿绍嚨雷儞Q，車輛控制器30將使車輛減速或停止。
[0036]圖3是包括導(dǎo)航控制器62的車輛控制系統(tǒng)60的示意性塊圖，所述導(dǎo)航控制器62執(zhí)行在此所討論的各種函數(shù)、操作和算法。導(dǎo)航控制器62包括道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫64、人機(jī)界面(HMI) 66和路線規(guī)劃模塊68，所述道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫64提供車輛導(dǎo)航所必需的地圖和道路/車道信息，所述人機(jī)界面(HMI )66在用戶輸入和運(yùn)行于導(dǎo)航控制器62上的算法之間提供界面，所述路線規(guī)劃模塊68使用所述地圖信息和用戶輸入來規(guī)劃車輛路線，并提供用于車道變換的路線部段以及如在此所討論的其它方面。系統(tǒng)60還包括車輛控制器72，所述車輛控制器72具有路線執(zhí)行模塊74、路線路徑遵循模塊76、車輛位置估計(jì)模塊78、物體威脅評(píng)估模塊80和車輛運(yùn)動(dòng)控制模塊82。所有模塊74、76、78、80和82都以被本領(lǐng)域技術(shù)人員良好理解的方式基于其說明書而提供操作。各種車輛控制子系統(tǒng)84向車輛控制器72提供信息，其中子系統(tǒng)84旨在表示向車輛控制器72提供信息和數(shù)據(jù)的車輛上的任意模塊、傳感器、系統(tǒng)等。運(yùn)動(dòng)傳感器86向車輛控制器72提供車輛運(yùn)動(dòng)信息(例如車輛速度)以用于位置估計(jì)計(jì)算。
[0037]系統(tǒng)60還包括視覺傳感器88，所述視覺傳感器88旨在代表對(duì)車輛周圍的物體探測(cè)并成像的車輛上的任意及全部的遠(yuǎn)程雷達(dá)、近程雷達(dá)、相機(jī)等。原始的相機(jī)和傳感器數(shù)據(jù)被發(fā)送到感知處理器90，所述感知處理器90處理數(shù)據(jù)并將物體的位置信息提供到車輛控制器72。車輛控制器72可以使用例如車輛到車輛(V2V)通信協(xié)議而與其它車輛上的其它車輛控制器92通信。天線94用于V2V通信協(xié)議并用來接收GPS信號(hào)。由方框98代表的道路部段和路線規(guī)劃信息從導(dǎo)航控制器62發(fā)送到車輛控制器72。方框96代表從車輛控制器72提供到導(dǎo)航控制器62的車輛路徑的路徑遵循狀態(tài)。線100代表由車輛控制器72向?qū)Ш娇刂破?2的車道變換操縱的請(qǐng)求。
[0038]車輛所遵循的路線規(guī)劃包括一系列路線步驟，其中每個(gè)步驟包括涉及一個(gè)或兩個(gè)部段的指令；具體地，在不變換車道的情況下沿著一個(gè)道路部段駕駛的指令，或在禁止的車道變換分區(qū)內(nèi)從一個(gè)道路部段變換到另一道路部段的指令。每個(gè)步驟分為兩個(gè)階段。對(duì)于車道變換，初始階段的任務(wù)是:在交通條件允許時(shí)在禁止的車道變換分區(qū)內(nèi)變換車道；而目標(biāo)階段的任務(wù)是駕駛路線步驟的目的地車道的剩余部分。對(duì)于沒有車道變換的路線步驟，初始階段的任務(wù)到目標(biāo)階段的任務(wù)是微小的跳躍，其同樣駕駛目標(biāo)階段路線部段的剩余部分。以此方式，能夠?qū)嵭幸幌盗熊嚨礼{駛和車道變換步驟以完成全部路線。如果遵循來自車輛控制器72的狀態(tài)的路徑顯示有問題，或者車輛控制器由于阻礙的車輛、道路碎石、避免碰撞等而明確地請(qǐng)求改變路線，導(dǎo)航控制器62將修正路線規(guī)劃。導(dǎo)航控制器62將發(fā)送車輛控制器72操縱在路線部段上的車輛所需的幾何道路部段的描述(例如目的地車道部段和車道變換分區(qū))。
[0039]圖4是流程圖圖表110，其示出了用于為導(dǎo)航控制器發(fā)起的操縱和車輛控制器發(fā)起的操縱二者而執(zhí)行車道變換操縱的過程，如上文所討論。算法從方框112處開始，此時(shí)路線被規(guī)劃。在方框114處，所述路線將包括一系列路線步驟，其中每個(gè)步驟包括車輛控制器在步驟開始時(shí)執(zhí)行的初始階段(所述初始階段可能或可能不包括車道變換)，和目標(biāo)階段，一旦初始階段完成，車輛控制器將實(shí)施所述目標(biāo)階段以使車輛遵循所規(guī)劃的路線。每個(gè)步驟包括識(shí)別兩個(gè)道路部段，一個(gè)用于在步驟開始期間沿著其而初始地駕駛，并且第二個(gè)道路部段應(yīng)在步驟的剩余部分駕駛。如果道路規(guī)劃步驟不包括車道變換，初始階段道路部段和目標(biāo)階段道路部段將是相同的段。在方框116處，車輛算法通過以用于該階段的所計(jì)算速度沿著路線部段從節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)將車輛轉(zhuǎn)向來執(zhí)行步驟的初始階段。在決定菱形118處，算法確定是否已經(jīng)規(guī)劃了車道變換以用于路線規(guī)劃的當(dāng)前步驟，所述車道變換來自車輛控制器(所述車輛控制器辨別在主題車輛前方的物體或緩慢移動(dòng)的車輛)或?qū)Ш娇刂破?其用于如上討論的路線變換)。如果沒有車道變換被請(qǐng)求，算法繼續(xù)為方框120處步驟的目標(biāo)階段執(zhí)行必要的轉(zhuǎn)向和車輛速度控制。
[0040]當(dāng)車輛控制器沿著用于目標(biāo)階段的路線部段節(jié)點(diǎn)將車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，算法將在決定菱形122處確定在當(dāng)前路線步驟的目標(biāo)階段前是否有更多的部段節(jié)點(diǎn)。如果在決定菱形122處有更多的段節(jié)點(diǎn)，在方框124處車輛控制器將提供期望的速度和轉(zhuǎn)向控制以及車輛停止要求(例如在停止標(biāo)志處)。在決定菱形142處算法確定當(dāng)前的路線部段是否清晰，并且如果是這樣，在決定菱形122處算法繼續(xù)確定是否更多的段節(jié)點(diǎn)是目標(biāo)階段的一部分。如果在決定菱形142處車輛控制器在當(dāng)前目標(biāo)階段段的駕駛期間探測(cè)到意外的物體或較慢車輛，算法在方框140處向?qū)Ш娇刂破髡?qǐng)求改變路線，并且算法返回到方框112以開始新的路線。以這種方式，對(duì)于車輛來說可能執(zhí)行兩個(gè)連續(xù)的車道變換，其中車輛離開原始車道以超越較慢車輛或躲避障礙物，并且之后返回到原始車道并沿著修正的路線規(guī)劃前行。
[0041]在決定菱形122處，如果車輛已經(jīng)到達(dá)當(dāng)前目標(biāo)階段道路部段的終點(diǎn)并且沒有更多用于目標(biāo)階段的部段節(jié)點(diǎn)，算法在決定菱形126處確定是否整個(gè)路線規(guī)劃已經(jīng)完成(即是否已經(jīng)到達(dá)目的地)，并且如果在決定菱形126處路線規(guī)劃沒有完成，算法進(jìn)行回到方框114以在初始階段開始執(zhí)行其路線的下個(gè)步驟。如果在決定菱形126處路線規(guī)劃已經(jīng)完成(意味著車輛已經(jīng)達(dá)到其目的地)，在方框128處算法執(zhí)行規(guī)劃終點(diǎn)過程(例如車輛停住)，并且在方框130處算法結(jié)束。
[0042]如果在決定菱形118處規(guī)劃變換車道(其中車道變換路線部段和車道變換分區(qū)已經(jīng)由導(dǎo)航控制器62識(shí)別)，在決定菱形132處算法確定車輛是否已經(jīng)進(jìn)入車道變換分區(qū)。如果在決定菱形132處車輛已經(jīng)進(jìn)入車道變換分區(qū)，那么在決定菱形134處車輛控制器使用來自感知處理器90的信息確定車道變換是否清晰。如果在決定菱形134處車道變換清晰，那么在方框120處算法基于由導(dǎo)航控制器提供的車道變換路線部段繼續(xù)執(zhí)行新的目標(biāo)階段。如果在決定菱形132處車輛沒有進(jìn)入車道變換分區(qū)或者在決定菱形134處車道變換不清晰，算法移動(dòng)到方框136以沿著當(dāng)前的路線部段繼續(xù)。然后，算法確定車輛是否已經(jīng)經(jīng)過車道變換分區(qū)的終點(diǎn)，并且如果沒有，所述算法返回到?jīng)Q定菱形132以確定車輛是否已經(jīng)進(jìn)入車道變換分區(qū)。通過此過程，算法可以確定:一旦車輛已經(jīng)進(jìn)入車道變換分區(qū)，其不能夠在決定菱形134處做出車道變換的操縱，并且將最終離開車道變換分區(qū)。如果這發(fā)生，算法在方框140處向?qū)Ш娇刂破髡?qǐng)求改變路線，并且算法返回到方框112以開始那條新的路線。
[0043]圖5是圖示150，其示出了沿著由線154標(biāo)識(shí)的車輛行駛車道而行駛的主題車輛152。車輛控制器辨別主題車輛152比相同車道中在主題車輛152前方的車輛156行駛得快，并且請(qǐng)求導(dǎo)航控制器提供車道變換路線以經(jīng)過車輛156。導(dǎo)航控制器使用用于相鄰行駛車道158的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和車道變換分區(qū)160而響應(yīng)。當(dāng)車輛152在車道變換分區(qū)160中并且從所有的障礙物(例如在車道158上行駛的車輛162)中清晰時(shí)，車輛控制器將車輛152轉(zhuǎn)向以變換車道，以使車輛152現(xiàn)在行駛在車道158上。當(dāng)車輛152超越車輛156 (車輛156現(xiàn)在行駛在相對(duì)的車道上)時(shí)，車輛控制器將向?qū)Ш娇刂破靼l(fā)送另一請(qǐng)求以返回到車道154。導(dǎo)航控制器將把目標(biāo)節(jié)點(diǎn)提供回到車道154并提供車道變換分區(qū)164。當(dāng)車輛152進(jìn)入車道變換分區(qū)164并且從所有的障礙物(例如在車道158上的車輛166)中清晰，其將返回到車輛156前方的車道154。
[0044]圖6是示出自主駕駛車輛172的圖示170，所述自主駕駛車輛172沿著行駛車道174行駛并且希望在下個(gè)交叉點(diǎn)左轉(zhuǎn)彎以遵循所規(guī)劃的路線186。為了如此，車輛172需要變換車道到左車道176中。導(dǎo)航控制器向車輛控制器發(fā)送車道變換路線以進(jìn)行從車道174到車道176的車道變換，并發(fā)送車道變換分區(qū)178以做出轉(zhuǎn)彎。然而，一列車輛180被感知控制器90探測(cè)到，這阻止車輛控制器做出車道變換，此時(shí)其在車道變換分區(qū)178中。當(dāng)車輛172離開還沒有做出車道變換的車道變換分區(qū)178時(shí)，車輛控制器請(qǐng)求導(dǎo)航控制器為下個(gè)可利用的交叉點(diǎn)(在此，車輛172能夠例如在車道變換分區(qū)182中做出車道變換)提供路線變更。之后，車輛172在車道變換分區(qū)184中做出兩個(gè)左轉(zhuǎn)彎并做出車道變換操控以返回到所規(guī)劃的路線186。
[0045]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將良好理解的，本文所討論用于描述本發(fā)明的多個(gè)和各種步驟和過程可以指代由計(jì)算機(jī)、處理器或其它電子計(jì)算設(shè)備(其使用電氣現(xiàn)象操縱和/或轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù))執(zhí)行的操作。那些計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備可以采用各種易失性和/或非易失性存儲(chǔ)器，包括非暫態(tài)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，可執(zhí)行程序儲(chǔ)存于所述非暫態(tài)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，所述可執(zhí)行程序包括各種能夠被計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行的代碼或可執(zhí)行指令，其中所述存儲(chǔ)器和/或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括所有形式和類型的存儲(chǔ)器和其它計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0046]上述討論僅僅公開并描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易根據(jù)這種討論并根據(jù)附圖和權(quán)利要求認(rèn)識(shí)到，在不偏離如下面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠在其中做出各種改變、修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在自主駕駛車輛中做出車道變換操縱的方法，所述方法包括: 在車輛上提供導(dǎo)航控制器，所述導(dǎo)航控制器提供用于車輛遵循的規(guī)劃路線； 在車輛上提供車輛控制器，所述車輛控制器從導(dǎo)航控制器接收路線信息并提供轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門控制以使車輛遵循所述路線； 通過導(dǎo)航控制器發(fā)起車道變換操縱，以引起車輛從當(dāng)前的路面車道行駛到相鄰的路面車道； 通過車輛控制器發(fā)起車道變換操縱，以引起車輛從當(dāng)前的路面車道行駛到相鄰的路面車道；以及 響應(yīng)于導(dǎo)航控制器發(fā)起的車道變換或車輛控制器發(fā)起的車道變換，將路線信息從導(dǎo)航控制器提供到車輛控制器，所述路線信息識(shí)別在相鄰車道中的路徑以使車輛控制器將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供路線部段包括還提供車道變換分區(qū)，所述車道變換分區(qū)識(shí)別車 輛控制器必須在其中將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，導(dǎo)航控制器發(fā)起的車道變換操縱是響應(yīng)于駕駛員對(duì)于路線變換的請(qǐng)求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，導(dǎo)航控制器發(fā)起的車道變換操縱是響應(yīng)于通過導(dǎo)航控制器識(shí)別的交通條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，車輛控制器發(fā)起的車道變換操縱響應(yīng)于車輛控制器識(shí)別到在所述車輛前方的物體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，車輛控制器發(fā)起的車道變換操縱被提供以超越較慢的或停止的車輛。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，車輛控制器發(fā)起的車道變換操縱是雙重的車道變換操縱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括如果車輛控制器不能在車道變換分區(qū)內(nèi)做出車道變換操縱，向?qū)Ш娇刂破髡?qǐng)求新的路線部段和新的車道變換分區(qū)。
9.一種在自主駕駛車輛中做出車道變換操縱的方法，所述方法包括: 在車輛上提供導(dǎo)航控制器，所述導(dǎo)航控制器提供用于車輛行駛的規(guī)劃路線； 在車輛上提供車輛控制器，所述車輛控制器從導(dǎo)航控制器接收路線信息并提供轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門控制以使車輛遵循所述路線； 發(fā)起車道變換操縱以引起車輛從當(dāng)前的路面車道行駛到相鄰的路面車道；以及 響應(yīng)于發(fā)起所述車道變換操縱，從導(dǎo)航控制器提供路線信息，所述路線信息識(shí)別在相鄰車道中的路徑以使車輛控制器將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱，其中提供路線信息包括提供車道變換分區(qū)，所述車道變換分區(qū)識(shí)別車輛控制器必須在其中轉(zhuǎn)向車輛以做出車道變換操縱的區(qū)域。
10.一種在自主駕駛車輛中做出車道變換操縱的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 用于在車輛上提供導(dǎo)航控制器的裝置，所述導(dǎo)航控制器提供用于車輛行駛的規(guī)劃路線.用于在車輛上提供車輛控制器的裝置，所述車輛控制器從導(dǎo)航控制器接收路線信息并提供轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門控制以使車輛遵循所述路線；用于發(fā)起車道變換操縱以引起車輛從當(dāng)前的路面車道行駛到相鄰的路面車道的裝置；以及 用于響應(yīng)于發(fā)起所述車道變換操縱而從導(dǎo)航控制器提供路線信息的裝置，所述路線信息識(shí)別在相鄰車道中的路徑以使車輛控制 器將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱，其中，用于提供路線信息的所述裝置還提供車道變換分區(qū)，所述車道變換分區(qū)識(shí)別車輛控制器必須在其中將車輛轉(zhuǎn)向以做出車道變換操縱的區(qū)域。
【文檔編號(hào)】B60W40/02GK103935361SQ201410026210
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月21日
【發(fā)明者】U.P.穆達(dá)利奇, M.羅什 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司