CN104700612A - 用于控制道路车辆组移动的方法和控制*** - Google Patents

用于控制道路车辆组移动的方法和控制*** Download PDF

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CN104700612A CN201410685401.5A CN201410685401A CN104700612A CN 104700612 A CN104700612 A CN 104700612A CN 201410685401 A CN201410685401 A CN 201410685401A CN 104700612 A CN104700612 A CN 104700612A
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S·绍约姆
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Abstract

一种用于控制道路上车辆的群组(100)移动的方法。群组包括引领车辆和一个或多个另外车辆。引领车辆包括第一控制单元(204)和第一通信装置(206)。另外车辆每个包括第二控制单元(214，……，2n4)，其适于通过引领车辆的第一控制单元以至少部分自动的模式控制另外车辆的移动。另外车辆每个包括用于与引领车辆的第一通信装置通信的第二通信装置(216，……，2n6)。群组中的车辆相对于彼此在群组内关于纵向位置、横向位置、速度和/或加速可变动。群组通过引领车辆的第一控制单元可被控制从而作为一个整体移动，整体的形状是可变的。群组的车辆藉此相互协作。本发明还涉及用于形成群组的方法和用于控制道路上车辆的群组移动的控制***(200)。

Description

用于控制道路车辆组移动的方法和控制***
技术领域
本发明涉及一种用于控制道路上车辆的群组移动的方法和控制***，所述群组包括引领车辆和一个或多个另外车辆。本发明还涉及用于形成群组的方法。
背景技术
从SARTRE项目已知以车队行驶。SARTRE代表的是由欧洲公约的准则7方案资助的环境安全道路车队(Safe Road Trains for theEnvironment)，旨在研发使得车队能够以显著的环境安全性和舒适度在普通公路上运行的策略和技术。例如参见在SARTRE项目的主页上(www.sartre-project.eu)可得到的SARTRE项目的最终报告。
道路车辆的车队包括引领车辆和一定数量的跟随车辆。引领车辆的驾驶员以常规方法驾驶车辆，而跟随车辆能够进入自主或半自主控制同时跟随引领车辆。因此，跟随车辆的驾驶员从驾驶车辆的任务中解脱出来，可以做出于安全性通常禁止的其它事情，例如打电话、读书或看电影。此外，车队的车辆可比每个车辆单独驾驶时彼此更靠近地行进，减少了空气阻力并且从而节省了燃料，这对环境和经济都是有利的，并且还可能以更有效的方式利用道路网络。
虽然以车队行进提供了很多优点，但是希望进一步发展道路车辆的成群组行进。
发明内容
本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点或提供有用的可选方案。
通过权利要求1的主题可实现上述目的。
因而，在本发明的第一方面中，提供了一种用于控制道路车辆的群组移动的方法。群组包括引领车辆和一个或多个另外车辆。引领车辆包括第一控制单元和第一通信装置。一个或多个另外车辆的每个包括第二控制单元，第二控制单元适于以至少部分自动的模式通过引领车辆的第一控制单元控制一个或多个另外车辆的移动。一个或多个另外车辆的每个包括用于与引领车辆的第一通信装置通信的第二通信装置。群组的车辆在群组内关于纵向位置、横向位置、速度和/或加速相对彼此可变动。道路车辆的群组可通过引领车辆的第一控制单元被控制以便作为一个整体移动，整体的形状是可变的。群组的车辆藉此相互协作。
作为一个整体移动包括当群组移动时考虑群组的单个车辆的移动。原则上整个群组移动，但是车辆的彼此相对位置可能变化。车辆在群组内也可能改变相对位置。在某些状况下，群组的一个或多个车辆甚至可以例如在红色交通灯、停止信号前面或由于交通阻塞而临时地静止。如果/当车辆在群组内相对彼此移动，则整体的形状变化。
群组的车辆并不是机械地固定于彼此，而是关于纵向位置、横向位置、速度和/或加速能够相对彼此变动。群组的车辆并非实体地例如用拖曳杆连接。相反，它们通过通信装置以非机械的方式连接。通信是例如利用电磁辐射的无线通信，例如无线电波。
在群组内，当群组移动时车辆相互协作。群组不需要形成结合在一起的实体单元。群组例如可***成具有外部物体(例如在子群之间不属于群组的车辆)的子群。最小的子群仅仅包括群组的一个车辆。群组内车辆的协作可包括利用彼此的传感器和/或对如何在当前交通状况下执行操作做出决定。
当车辆以自动模式行驶时，它是自主驾驶。自主驾驶的概念是指车辆在没有人干预的情况下行驶。引领车辆和/或一个或多个另外车辆可具有自动水平，因此0％<自动水平≤100％，其中，0％是仅由驾驶员驾驶并且100％是车辆完全自主驾驶。至少部分自动的模式对应于大于0％并且小于或等于100％的自动水平，例如半自动模式。当自动水平在0％与100％之间的任何水平时，车辆可自主地执行某些动作例如保持与前车的适宜距离，同时驾驶员执行其它动作例如适当时超过其它车辆。越接近100％，车辆自主执行的动作越多。100％的自动水平是指车辆在没有人干预的情况下行驶，即完全自主驾驶。
引领车辆带领群组。其控制单元(即第一控制单元)控制群组的一个或多个另外车辆的移动。可基于群组内的车辆数量、它们的性能和/或周围交通来控制本发明的群组。引领车辆以下述方式移动，即，使其控制单元考虑群组总体的移动而非仅考虑第一车辆的移动。群组因此作为一个整体移动，但是在群组移动期间整体的形状可能变化。
这与从SARTRE项目可知的车队不同，其中引领车辆由驾驶员驾驶，该驾驶员将引领车辆作为独立车辆驾驶，即驾驶员常规地驾驶车辆，例如不考虑后车的移动。车队的车辆大体上位于前后排列的直线上，而本发明的群组可包括横向具有间隔的车辆，例如位于一个以上车道内或变更车道的车辆。
当本发明的群组接近外部物体(例如静止或缓慢移动的车辆)时，群组适合于超过外部物体。通过群组的各个单个车辆超过外部物体，群组于是可经过外部物体。如果从上方观察，看上去群组会以变形虫似的方式或像蠕虫一样在障碍物即外部物体周围“漂浮”。在超过外部物体的整个操作期间，群组将作为一个整体移动，但是在操作的不同阶段群组将具有不同的形状。
如上所述，本发明的群组可临时地***成子群。某个子群的车辆适于与另一子群的车辆协作。
车辆在群组内如何协作的示例是当在道路上例如由于弯路或山顶以受限能见度行进时群组接近外部物体(例如不属于群组且以更慢速度移动的另一车辆)时。因此群组适于超过外部物体。在群组前面的车辆于是可首先超过外部物体。此后，当交通状况适于执行超车时另一车辆可追随第一车辆。因为群组车辆的协作，群组第二靠前的车辆可使用来自已经超过外部物体的第一车辆的一个或多个传感器的信息以确定交通状况是否适于超车，例如没有对向交通。仅作为示例，如果第二车辆在弯路或山顶后面移动，因此不能看见从弯路或山顶另一侧接近的对向交通，则可利用已经通过弯路或山顶的第一车辆的一个或多个传感器来监视弯路或山顶后面的交通状况并且将其通信至引领车辆。因此，尽管第二车辆自身不能检测是否安全，但仍可能执行由引领车辆控制的安全超车。有时，交通状况不适宜第二车辆立刻进行安全超车。第一车辆随后可能继续作为子群在外部物体前面移动，并且群组的其余车辆可能作为另一子群继续在外部物体之后移动直至出现适宜的交通状况。当判断交通状况是否适宜时，可利用群组的一个以上的车辆、优选所有车辆的传感器。引领车辆可为第一车辆、第二车辆或群组内的任何其它车辆。
如果第二车辆不是群组的成员，则它不得不仅仅利用其自有的传感器或驾驶员看得见的东西，并且在这种状况下第二车辆不能超车。第二车辆将不得不等到它自己能确定交通状况适宜时才超车。因此，本发明的方法使得可能在传统上认为不适合超车的路段上以安全的方式执行超车。例如这使得能够在沿每个方向具有一个车道的道路上对群组执行这种操作。因而可在公共道路网络现有的各种道路例如窄路、沿每个方向具有一个车道的道路和沿每个方向具有一个以上车道的道路上执行本发明的方法。
从SARTRE项目已知，在车队中，整个车队将作为一组(即作为结合在一起的实体单元)超过外部物体。因而需要适宜的较长路段，使得车队的所有车辆有足够的时间执行超车。通常在沿每个方向具有一个车道的主路上很难发现这种路段。因此，以车队行进通常最适宜在沿相同方向具有至少两个车道的道路例如高速公路上。
此外，车队的引领车辆位于车队的前端处，而在本发明的群组中引领车辆可采取群组中的任意位置，例如中心或最后位置。
当车辆在群组中移动时，驾驶员从驾驶车辆的任务中解脱出来并且可以做出于安全性通常禁止的其它事情，例如打电话、读书或看电影。此外，群组的车辆可比每个车辆单独驾驶时彼此更靠近地行进，减少了空气阻力并且从而节省了燃料，这对环境和经济都是有利的，并且还可能以更有效的方式利用道路网络。通过利用本发明的群组，与SARTRE项目所述的车队相比，群组的形状具有更大的自由度，例如由于车辆可位于一个以上的车道内，或引领车辆可对应于群组内的任何位置，或群组可***成子群。
本发明的群组可包括一个、两个、三个、四个或更多另外车辆。群组内车辆的数量没有理论上限，但是要求车辆处于引领车辆的通信距离范围内就设定了实际限制。引领车辆可直接与群组的另一车辆通信。作为可选方案或补充，引领车辆可经由群组的一个或多个可转发通信的其它车辆进行通信，因此群组的远距离车辆无论如何都位于引领车辆的通信距离内。经由基础结构进行通信也是可行的。因此引领车辆的可能通信距离远远大于单个车辆的通信距离。
在群组的车辆之间可具有很多空隙，甚至其它不属于群组的车辆，但有时优选具有更密集的群组，因为这将有助于降低空气阻力从而节省燃料。
另一方面，在由SARTRE项目已知的车队中，车队的车辆形成结合在一起的实体单元。因此，车队车辆的实际数量上限可能会由高速公路的入口和出口的长度设定。适宜地，车队不能过长，不然会堵塞高速公路的入口和/或出口。
此外，如果汽车即第一车辆拖曳大蓬车即第二车辆，则它们不会形成本发明意义上的群组，因为它们通过拖曳杆为彼此固定的关系，并且大蓬车不能以至少部分自动的模式运行而是适于被汽车所拖曳。
用于本发明群组移动的适宜控制单元和通信装置类似于那些用于车队的，并且由此是本领域技术人员已知的。例如参见上述SARTRE项目的最终报告。
如上所述，此处公开的群组作为一个整体移动，但是整体的形状可以变化。特别地，群组作为一个整体***纵(steered)，但是整体的形状如上所述可以变化。当控制群组时，群组可能基于来自引领车辆驾驶员的输入由考虑了这种输入的第一控制单元来移动或操纵。作为可选方案或补充，引领车辆也可以至少部分自动的模式行驶，因此群组总体上作为一个整体至少部分自主地移动，或特别地作为一个整体自主地***纵，因为群组的所有车辆处于至少部分自动的模式。
这与SARTRE项目所述的车队不同，其中引领车辆的驾驶员将引领车辆作为独立车辆操纵，即驾驶员将它作为普通车辆驾驶。这种差异使得本发明的群组能包括横向间隔的车辆，例如在一个以上车道内或变换车道的车辆。
引领车辆可包括用于确定有关引领车辆和/或引领车辆周围环境数据的至少一个传感器。在那种情况下所述方法可包括通过利用来自至少一个传感器的数据以至少部分自动的模式驾驶引领车辆，藉此使得群组总体上至少部分自主地作为一个整体行驶。
适宜的传感器是本领域技术人员已知的。例如参见上述SARTRE项目的最终报告。传感器可用于识别车道标记、障碍物、前面的车辆和/或路旁的物体等等。
在形成群组之前引领车辆在那种情况下可以至少部分自动的模式行驶，或当形成群组时它可进入至少部分自动的模式。类似地，在形成群组之前一个或多个另外车辆可以至少部分自动的模式行驶，或当形成群组时它/它们可进入至少部分自动的模式。
引领车辆和/或一个或多个另外车辆可具有可选择的自动水平，因此0％<自动水平≤100％，其中0％是仅由驾驶员驾驶并且100％是车辆完全自主驾驶。
一个或多个另外车辆的至少一个可包括用于确定有关一个或多个另外车辆和/或一个或多个另外车辆周围环境的数据的至少一个传感器，所述数据被通信至引领车辆并且用于控制群组的移动。一个或多个另外车辆的大多数可包括用于确定有关一个或多个另外车辆和/或一个或多个另外车辆周围环境的数据的至少一个传感器。优选地，基本上所有一个或多个另外车辆可包括用于确定有关一个或多个另外车辆和/或一个或多个另外车辆周围环境的数据的至少一个传感器。最优选地，所有一个或多个另外车辆可包括用于确定有关一个或多个另外车辆和/或一个或多个另外车辆周围环境的数据，所述数据被通信至引领车辆并且用于控制群组的移动。
藉此，当控制群组整体移动时，引领车辆可使用来自处于很多车辆中的传感器的数据。仅作为示例，物体可能处于另外车辆的传感器能够检测到它，而引领车辆的传感器不能检测到所述物体，因为另外车辆遮挡了它。由于群组利用来自很多车辆的传感器的数据，群组整体上能够考虑该物体。群组的位于相同或不同车辆中的两个传感器的传感器视野可能彼此重叠。在那种情况下具有冗余信息，其可用于提高所确定数据的准确性。不同车辆的传感器可因此用于彼此补充。
此外，即使形成群组的单个车辆未被装备的足够好到能够作为单个车辆独立地实现至少部分自主地行驶的程度，群组也可能实现至少部分自主地行驶，因为数据可来源于例如位于群组的不同车辆中的不同传感器。
群组可被控制为当静止或移动的外部物体存在于群组边界内时也作为一个整体移动。群组例如可考虑以非自主模式即由驾驶员驾驶车辆。外部物体可能至少临时地位于群组的外边界内。如果外部物体是以非自主模式行驶的车辆，当该车辆和群组在道路上向前移动时群组可能在该车辆周围移动。如果外部物体是静止或缓慢移动的物体，则车辆可超过该外部物体。示例如上给出。
当群组在公共道路网络的道路上移动时可实施该方法。车辆可为汽车、公共汽车、货车或卡车或意图在道路上行进的其它车辆。群组可包括各种类型的道路车辆，例如汽车和货车。由不同制造者制造的车辆可构造为使它们能够例如通过标准化协议彼此通信。
所述道路可包括一个以上的车道，并且群组可包括位于至少两个不同车道内的车辆。在两个车道内可能都有车辆和/或车辆可能变换车道。
在不同的交通情形下可实施该方法，例如当在道路、主路或高速公路上行进时。
此外或作为补充，特别是可在紧急情况下实施该方法，例如控制群组车辆从而以考虑群组整体移动的受控方式制动和/或绕过障碍物移动。
通过利用所确定的来自群组内其它车辆的传感器的信息，与单个车辆的独立安全***的性能相比可提高群组内车辆的安全***的性能。
本发明还提供了形成如上所述的道路车辆群组的方法。所述方法包括：
-如果至少部分自主地行驶或适于至少部分自主地行驶的第一车辆检测到所述第一车辆附近的一个或多个第二车辆并且所述第二车辆至少部分自主地行驶或适于至少部分自主地行驶，则形成群组。
群组包括引领车辆和一个或多个另外车辆。引领车辆包括第一控制单元和第一通信装置。一个或多个另外车辆每个包括适于以至少部分自动的模式通过引领车辆的第一控制单元控制一个或多个另外车辆移动的第二控制单元。一个或多个另外车辆每个包括用于与引领车辆的第一通信装置通信的第二通信装置。群组的车辆在群组内关于纵向位置、横向位置、速度和/或加速相对彼此可变动。道路车辆的群组可通过引领车辆的第一控制单元被控制以便作为一个整体移动，但是整体可具有变化的形状。群组的车辆从而相互协作。
第一车辆可形成引领车辆并且一个或多个第二车辆可形成一个或多个另外车辆。作为可选方案，第二车辆可形成引领车辆。可挑选形成群组的车辆中最有能力的作为引领车辆，例如具有最先进控制单元的车辆。
当形成群组时第二车辆可至少部分自主地行驶，或第二车辆能够至少部分自主地行驶。如上所述，第一车辆和一个或多个第二车辆可具有可选择的自动水平，因此0％<自动水平≤100％，其中0％是仅由驾驶员驾驶并且100％是车辆完全自主驾驶。
优选地，群组的形成可自主地执行、例如通过车辆的控制单元执行。作为可选方案或作为补充，在将第二车辆添加于群组之前可以请求第一车辆和/或第二车辆的驾驶员同意。作为可选方案，车辆的驾驶员之一可能要求形成群组。由于车辆彼此邻近，它们靠的足够近，因此它们能够通过通信装置彼此通信。
群组的形成可以是有条件限制的，考虑与舒适度、安全性、环境和/或经济有关的影响。在大多数情形下，车辆及其使用者将受益于加入群组。驾驶员可以放松。车辆能够彼此靠近地行驶，减少了空气阻力并且从而节省燃料，这对环境和经济都是有利的，并且还可能以更有效的方式利用道路网络。但是，有时在群组内不包括候补车辆更好。仅作为示例，如果用于形成群组的其中一个候补车辆性能差，例如仅能够在低速下移动，则它会降低整个群组的速度，并且因此拒绝这种候补车辆比较合适。此外，当将车辆添加于所请求群组中从而在群组中选择适宜的位置时，可考虑候补车辆的性能。仅作为示例，如果候补车辆具有较长的刹车距离，则它可位于群组的前部处。作为另一示例，通过选择单个车辆在群组中的相对位置来优化群组的空气阻力。车辆在群组内也可能改变相对位置。
在道路上还可具有可加入群组的第三车辆、第四车辆等等。随后的车辆可一次加入一辆，因此首先形成二车辆群组，随后三车辆群组等等，最终形成巨大的群组。可选地或额外地，可通过同时加入很多车辆立刻形成巨大群组。如果引领车辆处于与候补车辆的通信距离内，则可要求候补车辆加入群组。当群组沿道路移动时，群组的大小可随时间变化，某些车辆加入而其它车辆离开群组。新的车辆可加入群组，只要车辆意图在与群组相同的道路上以相同方向前进即可。新的车辆可在群组内的任何位置处加入。
形成道路车辆群组的方法还可包括：
-如果所述第一车辆和/或第二车辆检测到与所述车辆自己至少部分自主地驾驶相比所述群组的形成会增加可能自主操作的量，则形成群组。
例如，如果两个至少部分自主地行驶的车辆具有其各自传感器的受限视野，结果是其各自传感器的视野的组合好到足以使得包括两个车辆的至少部分自主地行驶的群组自主地执行车道变换和其它操作，所述两个车辆如果作为两个单独自主驾驶的车辆，它们不能以安全方式执行上述操作。
形成道路车辆群组的方法还可包括：
-如果第一车辆和/或第二车辆检测到与从自身车辆传感器可获得的总视野相比形成群组会增加从群组车辆的传感器可获得的总视野，则形成群组。
一旦已经形成群组，则可如上所述执行群组的移动，例如只要构成群组的车辆在相同道路上沿相同方向前进即可。
上述形成群组的方法也可应用于不同于如上所述的道路车辆的其它种类群组。当形成车队时例如也可利用所述方法。
从单个车辆的角度来看，它可在单独行驶或者像本发明如上所述的那样作为群组的成员、或像SARTRE项目所述的那样作为车队的成员之间变化。当单独行驶时，它可具有可选择的自动水平，使得0<自动水平≤100％，其中0％是仅由驾驶员驾驶并且100％是车辆完全自主驾驶。当以本发明的群组或以SARTRE项目所述的车队行驶时，车辆可形成引领车辆或另外车辆。在群组中，车辆可具有0％-100％之间的可选择的自动水平。
如果车辆要离开群组，其驾驶员可以例如通过与引领车辆通信要求离开。此外，可要求车辆离开群组，例如如果其性能与群组的其它车辆相差太大的话。在那种情况下要请求驾驶员同意。如果车辆与群组特别是与引领车辆失去联系，则也可从群组去除该车辆。可在可选择的时间间隔之后进行这种由于失去联系的去除。短时间失去联系是允许的。在群组的车辆通过补充彼此的传感器协作的状况下，失去联系是不允许的，但如果车辆以决定为基础协作，很小的联系空白是允许的。
在本发明的另一方面中，提供了用于控制道路车辆群组移动的控制***。群组包括引领车辆和一个或多个另外车辆。控制***包括位于引领车辆中的第一控制单元和位于一个或多个另外车辆的每个中的一个或多个第二控制单元。第二控制单元适于以至少部分自动的模式使得具有第二控制单元的一个或多个另外车辆的移动受到引领车辆的第一控制单元的控制。控制***还包括位于引领车辆中的第一通信装置和位于一个或多个另外车辆的每个中的第二通信装置以便与引领车辆的第一通信装置通信。群组的车辆在所述群组内关于纵向位置、横向位置、速度和/或加速相对于彼此可变动，并且控制***适于控制车辆的所述群组以便作为一个整体移动，但是当群组移动时所述整体的形状可以变化。
引领车辆因而包括第一控制单元和第一通信装置。一个或多个另外车辆中每个都包括第二控制单元和第二通信装置。第二控制单元适于基于来自引领车辆的通信以如下方式执行一个或多个另外车辆的至少部分自主地行驶，即，使得群组整体上作为一个整体移动，但是整体可能具有变化的形状。第二通信装置至少能够接收来自第一通信装置的信息，并且优选能够将信息传输至第一通信装置。
可具有一个、两个、三个或更多另外车辆。
控制***还可包括位于引领车辆中以便确定有关引领车辆和/或引领车辆周围环境的数据的至少一个传感器，引领车辆的第一控制单元适于至少部分自主地驾驶引领车辆以使群组整体上适于作为一个整体至少部分自主地行驶。
引领车辆和/或一个或多个另外车辆可具有可选择的自动水平，因此0％<自动水平≤100％，其中0％是仅由驾驶员驾驶并且100％是车辆完全自主驾驶。
控制***还可包括位于一个或多个车辆中至少一个、优选大多数、更优选基本上全部车辆中的至少一个传感器以确定有关一个或多个其它车辆和/或一个或多个其它车辆周围环境的数据，该数据被通信至第一控制单元并且用于控制群组的移动。
适宜的控制单元、传感器和通信装置类似于用于车队的那些并且由此是本领域技术人员已知的。例如参见上述SARTRE项目的最终报告。
通过利用由群组内其它车辆的传感器所确定的信息，可能提高群组内车辆的安全***的性能。控制***可形成主动安全***的一部分，从群组的单个车辆的水平和群组整体上的水平二者能够看出。
附图说明
下面将参照附图通过非限定性示例阐述本发明，其中：
图1a示意性地示出如何形成群组，
图1b示出根据本发明的群组，
图2是根据本发明的群组的示意性视图，
图3a-c示意性地示出群组如何绕过外部物体移动。
图4是根据本发明的控制***的示意性视图，并且
图5a-d示意性地示出当群组移动绕过外部物体时的其它情形。
应该注意附图不一定是按比例描绘的并且本发明的某些特征的尺寸为了清楚起见可能被放大。
具体实施方式
下面将通过实施例例示本发明。然而应当认识到包括的实施例仅为阐述本发明的原理而非对本发明范围的限定，本发明的范围由所附权利要求所限定。来自两个或更多实施例的细节可彼此合并。
图1示意性地示出具有若干车道的道路10，在所示情形下为朝着每个方向的两个车道，第一车道12和第二车道14在图1中意图向右行驶。道路10形成公共道路网络的一部分。第一车辆16在第一车道12内行驶并且第二车辆在第二车道14内行驶。虽然未示出，但还可具有第三车辆、第四车辆等等。在图1假定的交通状况下，两个车辆16、18作为单独车辆行驶，而非群组或车队的成员，即从控制***的角度来看它们彼此独立地行驶，但是两个驾驶员可以看见彼此。
第一车辆16包括用于确定第一车辆16周围环境数据的若干传感器20a、20b、20c。每个传感器具有相应的视野22a、22b和22c。传感器20a、20b、20c可以是不同种类，例如对不同种类的物体敏感。传感器20a、20b、20c可指向相同或不同的方向。仅作为示例，传感器可为沿第一车辆16的前向观察的雷达传感器22a，即具有位于第一车辆16前面的视野20a。还可具有用于确定第一车辆16自身周围数据的传感器。类似地，第二车辆18包括若干传感器24a、24b、24c。每个传感器具有相应的视野26a、26b、26c。第二车辆18可包括与第一车辆16类似的传感器，或传感器可为不同数量、不同种类和/或具有不同的敏感性。
第一车辆16还包括能够执行第一车辆16的至少部分自主地行驶的第一控制单元28。第一控制单元28在上述情况下利用来自第一车辆16的传感器20a、20b、20c的数据。它也可使用被通信至车辆的外部数据，例如GPS数据和与交通状况有关的数据。第二车辆18包括能够执行第二车辆10的至少部分自主地行驶的第二控制单元30。第二控制单元30在上述情况下利用来自第二车辆18的传感器24a、24b、24c的数据。
第一车辆16还包括第一通信装置32，并且第二车辆18还包括第二通信装置34。采用通信装置32、34从而使得车辆16、18能够例如通过无线信号彼此通信。通信单元32、34也可用于外部数据的通信，例如GPS数据和与交通状况有关的数据。
在图1中还假定第一车辆16至少部分自动地行驶，即处于至少部分自动模式。第一车辆16可在完全自动模式下运动，即完全自主运动。自主驾驶的概念是指车辆在没有人干预的情况下行驶。该概念是本领域技术人员已知的并且此处不再赘述。第一车辆16也可以半自动模式行驶，即第一车辆16自主地执行某些动作，例如保持与前车的适宜距离，而驾驶员执行其它动作，例如当适宜时超车。第一车辆可具有可选择的自动水平，使得0％<自动水平≤100％。
如果第一车辆16检测到、或更准确地说其控制单元28确定了在附近的另一个车辆或其它车辆正在至少部分自主地行驶或能够至少部分自主地行驶，则可形成本发明意义上的车辆群组。在图1所示的实施例中，第一车辆16可检测第二车辆18。群组可自动地形成，例如通过车辆的控制单元28、30执行，或在加入群组之前征求第一车辆16和/或第二车辆18的驾驶员的同意。作为可选方案，车辆16、18的其中一个驾驶员可能请求形成群组。因为车辆16、18彼此邻近，它们足够靠近，因此它们能够通过通信装置32、34彼此通信。
第二车辆18可像第一车辆16一样在加入群组之前至少部分自主地行驶。可选地，第二车辆18可完全自主或半自主驾驶。此刻它甚至可由驾驶员驾驶，但是第二车辆18适于至少部分自主地行驶，例如通过具有适宜的控制单元30和传感器24a、24b、24c。
因此，根据本发明，通过已经至少部分自主地行驶的两个车辆可形成群组。通过在群组中至少部分自主地行驶而非作为单独车辆至少部分自主地行驶，车辆能够彼此更靠近地行驶，减少了空气阻力并由此节省了燃料，这对于环境和经济性都是有利的并且还使得可能以更有效的方式利用道路网络。还通过利用从其它车辆输入的数据改进了道路安全。
此外，与作为单独车辆至少部分自主地行驶相比，群组能够执行更复杂的自主操作。仅作为示例，如果两个至少部分自主地行驶的车辆具有它们各自传感器的有限视野，可能结果是它们的传感器的视野组合好到足以使得包括至少部分自主地行驶的两个车辆的群组至少部分自主地执行变道或其它操作，如果作为两个单独的至少部分自主地行驶的车辆移动时这些车辆不能以安全的方式执行这些操作。
在形成群组后，第一车辆16和第二车辆18作为一个整体移动。第一车辆16或第二车辆18可形成引领车辆。引领车辆带领群组。其控制单元控制群组的以至少部分自动模式行驶的一个或多个另外车辆的移动。一个或多个另外的车辆追随引领车辆。引领车辆以如下方式行驶，即，使得其控制单元考虑群组总体上的移动而非仅第一车辆的移动。因此群组作为一个整体移动，但是在群组移动期间整体的形状可能改变。
群组的各个车辆16、18的传感器20a、20b、20c；24a、24b、24c互相补充，因此群组能够利用来自群组的所有传感器的数据。仅作为示例，物体36被定位成使得第二车辆18的传感器24a能够检测到它，同时第一车辆16的传感器20a不能检测到物体36，因为第二车辆18遮挡了它。由于群组利用了来自所有传感器的数据，当移动时群组整体上能够考虑到物体36。
图1b示出第二车辆18行驶在第一车辆16后面的交通状况。车辆16、18包括如上所述具有其各自视野22a、22b、22c；26a、26b、26c的传感器20a、20b、20c；24a、24b，24c。如果车辆16、18仅仅利用其自己的传感器，在各个车辆16、18的横向侧处就具有未被覆盖的区域。但是，在群组中，车辆可使用来自彼此传感器的数据。第二车辆18因而可利用来自具有后向视野22b、22c的第一车辆16传感器20b、20c的信息。藉此第二车辆18的横向侧也被覆盖。通过利用来自具有前向视野26a的第二车辆18前向传感器24a的信息，第一车辆16也受益于处于群组中。因此第一车辆16的横向侧也被覆盖。此外，某些传感器22b+26b、22c+26c、26a+22b、26a+22c、22a+26a部分地重叠。在这种情形下多余的信息可用于提高所确定数据的准确性。
考虑到与舒适度、安全性、环境和/或经济的影响，群组的形成是受条件的。在大多数情形下，车辆及其使用者将受益于加入群组。驾驶员可以放松。车辆可彼此靠近地行驶，减少空气阻力并且从而节省了燃料，这对于环境和经济是有利的并且使得可能以更有效的方式利用道路网络。然而，有时地群组内不包括候补车辆更好。仅作为示例，如果用于形成群组的其中一个候补车辆性能差，例如仅能够在低速下移动，则它会降低整个群组的速度，因此拒绝这种候补车辆比较合适。此外，当将车辆添加于所请求群组(the group on order)中从而在群组中选择适宜的位置时，可考虑候补车辆的性能及其它特性。仅作为示例，如果候补车辆具有较长的刹车距离，则它可位于群组的前部处。作为另一示例，通过选择单个车辆在群组中的相对位置来优化群组的空气阻力。
如上所述，在道路10上还可具有加入群组的第三车辆、第四车辆等等。随后的车辆可一次加入一辆，因此首先形成二车辆群组，随后三车辆群组等等，最终形成巨大的群组。可选地或作为补充，可通过同时加入很多车辆立刻形成巨大群组。
在图2中示出了道路车辆101、102、103、104、105、106的群组100的示例。当形成群组100时，车辆之一作为引领车辆。引领车辆被定义为控制整个群组移动的车辆。一个或多个其它车辆追随引领车辆。当处于群组中时，一个或多个其它车辆以至少部分自动的模式行驶。引领车辆可被选择为形成群组的车辆中最有能力的。引领车辆可采取群组中的任何位置。因此引领车辆不是必须在群组的前面。
群组的车辆并非机械地固定于彼此，而是可以纵向位置、横向位置、速度和/或加速相对彼此移动。例如，拖曳大蓬车(即第二车辆)的汽车(即第一车辆)不会形成本发明意义上的群组，因为它们通过拖曳钩处于彼此固定的关系，并且因为大蓬车不能以至少部分自动的模式运行而是被汽车所拖曳。
群组100的车辆101、102、103、104、105、106处于引领车辆的通信距离内。在群组的外边界110内也可具有其它不属于群组的外来车辆，例如不能至少部分自主地行驶的车辆。在那种情形下群组100将使用它们的传感器追踪外来车辆，因此当移动时群组100考虑了外来车辆。
类似于图1的群组，车辆101、102、103、104、105、106包括传感器。引领车辆及其控制单元能够利用来自一个以上车辆并且优选群组100所有车辆的传感器的数据从而执行群组的移动。引领车辆以使其控制单元整体上考虑群组的移动的方式至少部分自主地行驶。特别地，群组100作为一个单元***纵。这与引领车辆由驾驶员驾驶的车队不同。车队的引领车辆的驾驶员将车辆作为单个单元驾驶，尤其是它作为单个单元***纵。此外，车队的引领车辆位于车队的前端处。此外，车队的引领车辆的驾驶员仅能利用来自自己车辆的传感器数据。
此外，即使单个车辆未被装备得足够好到能够独立地实现至少部分自主地行驶的程度，群组至少可实现至少部分自主地行驶，因为数据可来自不同的传感器。
因为通过考虑整个群组的移动来移动群组100，群组100可能包括一个以上车道内的车辆乃至变换车道的车辆。群组100内的单个车辆101、102、103、104、105、106可在群组内相对彼此移动。整个群组100作为一个整体移动，但是整体可具有可变的形状，这将结合附图3a-c进一步如下所述。
图3a-c示出类似于图2的群组100。在图3a中，群组在两个不同的车道内行驶，并且在图3b中所有车辆在同一车道内行驶。如上所述，群组作为一个整体移动，但它的形状可以变化。例如，图3b的排列将提供比图3a更少的空气阻力并且因此在高速下是优选的。引领车辆可具有在群组100中的任意位置。
当群组100接近外部物体108(例如静止不动或缓慢移动的车辆)时，适合超过外部物体108。群组100随后如图3c所示以群组100的单个车辆超过外部物体108的方式经过外部物体108，随后返回类似于在开始超车之前如图3b所示的相对位置。如果从上方观察，看上去群组100会以类变形虫的方式在障碍物周围“漂浮”或像蠕虫一样绕过障碍物(即外部物体108)移动。在整个超过外部物体108的操作期间，群组100将作为一个整体移动，但是整体在不同的操作阶段具有不同的形状。
如果群组需要制动，例如为了避免与静止不动的物体相撞，则群组的所有车辆可通过执行相同或类似的动作同时行动。群组的单个车辆的动作还优选适合于每个车辆的性能，使得后部的车辆不与群组前面的车辆碰撞，例如通过相对于前车也缓慢地制动。
图4示出根据本发明用于控制道路车辆的群组移动的控制***200。群组包括引领车辆和n个其它车辆，n是正整数1、2、3……。控制***200包括实体上(physically)位于引领车辆中的第一部分202。第一部分202包括第一控制单元204。控制***200还包括位于一个或多个(n个)其它车辆中的第一个中的第二部分212。第二部分212包括第二控制单元214。如果群组包括一个以上其它车辆，则还具有第三部分、……、第n部分，即用于每个其它车辆的部分，每个部分包括各自的第二控制单元214、……、2n4。第二控制单元214、……、2n4适于以至少部分自动的模式使具有第二控制单元214、……、2n4的一个或多个其它车辆的移动被引领车辆的第一控制单元204控制。
控制***200的第一部分202还包括实体上位于引领车辆中的第一通信装置206。第二部分212包括用于与引领车辆的第一通信装置206通信的第二通信装置216。如果群组包括一个以上的其它车辆，则第三个部分等包括位于一个或多个其它车辆的每个中的相应第二通信装置。
引领车辆因而包括第一控制单元204和第一通信装置206。一个或多个(n个)其它车辆中每个都包括第二控制单元214、……、2n4以及第二通信装置216、……、2n6。第二控制单元214适于基于来自引领车辆的通信以使群组总体上作为一个整体移动但整体可具有变化的形状的方式执行一个或多个其它车辆的至少部分自主的行驶。第二通信装置216能够至少接收来自第一通信装置206的信息，并且优选地能够将信息传输至第一通信装置206。
控制***200还可包括位于引领车辆中以便确定有关引领车辆和/或引领车辆周围环境的数据的至少一个传感器208a、208b，引领车辆的第一控制单元204适于以使得群组总体上适于作为一个整体至少部分自主地行驶的方式至少部分自主地驾驶引领车辆。
控制***200还可包括位于一个或多个车辆中至少一个、优选大多数、更优选基本上全部车辆中的至少一个传感器以确定有关一个或多个其它车辆和/或一个或多个其它车辆周围环境的数据，所述数据被通信至第一控制单元204并且用于控制群组的移动。图4通过示出n个其它车辆的每个中的两个传感器218a、218b、……、2n8a、2n8b例示了上述内容。然而，传感器的数量、类型和性能在车辆之间可能有差异。
适宜的控制单元、传感器和通信装置与用于车队的那些类似并且由此是本领域技术人员已知的。例如参见上述SARTRE项目的最终报告。
图5a示出当群组100例如由于弯路或山顶以受限能见度在道路上行进时接近外部物体108(例如缓慢移动车辆)并且适合于超过外部物体108时的交通状况。交通状况不同于图3b和3c之处在于道路包括急转弯112，并且车辆的传感器和驾驶员都看不见弯路112另一侧上有什么发生。但是，群组100前部处的第一车辆101可在弯路之前超过外部物体108，同时仍然有距离弯路112足够的距离执行安全超车。
群组随后***成两个子群。参见图5b。第一子群包括在外部物体108前面的第一车辆101并且其余车辆102、103、104形成在外部物体108后面的第二子群。在弯路112之前但十分接近处车辆处于那种状况下。
过一会儿，第一车辆101已经通过弯路112并且其传感器能够监视弯路112之后的交通状况，例如关于对向交通、路障或其它弯路。参见图5c。第二车辆102仍然在弯路112之后。然而，由于群组100的车辆协作，群组100的第二车辆102可使用来自已经超过外部物体108的第一车辆101的一个或多个传感器的信息从而确定弯路112之后的交通状况是否适合于超车，例如没有对向交通。
因此，尽管第二车辆102仅使用其自身的传感器不能检测是否安全，但是其仍然可能执行安全超车。参见图5d。
有时，交通状况不适宜第二车辆102立刻进行安全超车。第一车辆101随后可能继续作为子群在外部物体108前面移动，并且群组的其余车辆可能作为另一子群继续在外部物体之后移动直至出现适宜的交通状况。当判断交通状况何时适宜时可利用群组的所有车辆的传感器。
如果第二车辆102不是群组100的成员，则其不得不仅利用其自身的传感器或驾驶员看得见的东西，并且第二车辆102不能在图5d所示的状况下超车。第二车辆102将不得不等到它自己能确定交通状况适宜时才超车。因此，本发明的方法使得可能在传统上认为不适合超车的路段上以安全的方式执行超车。
在所附权利要求范围内的本发明进一步改进是可行的。因而，不应该认为本发明受到此处描述的实施例和附图的限制。相反地，本发明的全部范围应该参照说明书和附图由所附权利要求所确定。

Claims (15)

1.一种用于控制道路上车辆(101,102,103,104,105,106)的群组(100)移动的方法，所述群组(100)包括引领车辆和一个或多个另外车辆，
所述引领车辆包括第一控制单元(204)和第一通信装置(206)，
所述一个或多个另外车辆每个包括第二控制单元(214，……，2n4)，所述第二控制单元适于以至少部分自动的模式使所述一个或多个另外车辆的移动由所述引领车辆的所述第一控制单元(204)控制，
所述一个或多个另外车辆每个包括用于与所述引领车辆的所述第一通信装置(206)通信的第二通信装置(216，……，2n6)，
其特征在于：所述群组(100)中的所述车辆(101,102,103,104,105,106)在所述群组(100)内相对于彼此关于纵向位置、横向位置、速度和/或加速可变动，
道路上车辆(101,102,103,104,105,106)的所述群组(100)通过所述引领车辆的所述第一控制单元能被控制从而作为一个整体移动，所述整体的形状是可变的，所述群组(100)的所述车辆(101,102,103,104,105,106)藉此相互协作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述群组(100)是可控制的以便作为一个整体***纵。
3.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中，所述引领车辆包括用于确定有关所述引领车辆和/或所述引领车辆周围环境的数据的至少一个传感器(208a，208b)，所述方法包括通过利用来自所述至少一个传感器(208a，208b)的数据使所述引领车辆以至少部分自动的模式行驶，从而使得所述群组(100)总体上作为一个整体至少部分自主地行驶。
4.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中，所述引领车辆能处于所述群组(100)中的任意位置。
5.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中，所述引领车辆和/或所述一个或多个另外车辆具有能选择的自动水平，使得0％<自动水平≤100％。
6.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中，所述一个或多个另外车辆的至少一个、优选大多数、更优选基本上所有车辆包括用于确定有关所述一个或多个另外车辆和/或所述一个或多个另外车辆周围环境的数据的至少一个传感器(218a，218b，……2n8a，2n8b)，所述数据被通信至所述引领车辆并且用于控制所述群组(100)的移动。
7.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中，所述群组(100)能被控制为当静止不动或移动的外部物体(108)存在于所述群组(100)的边界(110)内时仍作为一个整体移动。
8.根据前述权利要求任意一项所述的方法，当所述群组(100)在公共道路网络的道路(10)上移动时执行。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述道路(10)包括一个以上的车道(12,14)，并且所述群组(100)包括位于至少两个不同车道(12,14)内的车辆(101,102,103,104,105,106)。
10.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其在紧急状况下被执行。
11.一种道路上车辆(16,18；101,102,103,104,105,106)的所述群组(100)的形成方法，所述方法包括
-如果至少部分自主地行驶或适于至少部分自主地行驶的第一车辆(16)检测到在所述第一车辆(16)附近的一个或多个第二车辆(18)，并且所述第二车辆(18)至少部分自主地行驶或适于至少部分自主地行驶，则形成所述群组(100)，
优选地，所述群组(100)的所述形成被至少部分自主地执行。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括
-如果所述第一车辆(16)和/或第二车辆(18)检测到与所述车辆(16,18)自身至少部分自主地驾驶相比形成所述群组(100)将增加可能自主操作的量，则形成所述群组(100)。
13.一种用于控制道路上车辆(101,102,103,104,105,106)的群组(100)移动的控制***(200)，所述群组(100)包括引领车辆和一个或多个另外车辆，
所述控制***包括位于所述引领车辆中的第一控制单元(204)和位于所述一个或多个另外车辆的每个中的第二控制单元(214，……，2n4)，
所述第二控制单元(214，……2n4)适于以至少部分自动的模式使得具有所述第二控制单元(214，……2n4)的所述一个或多个另外车辆的移动由所述引领车辆的所述第一控制单元(204)控制，
所述控制***(200)还包括位于所述引领车辆中的第一通信装置(206)和位于所述一个或多个另外车辆的每个中用于与所述引领车辆的所述第一通信装置(206)通信的第二通信装置(216，……2n6)，
其特征在于：所述群组(100)的所述车辆(101,102,103,104,105,106)在所述群组(100)内相对于彼此关于纵向位置、横向位置、速度和/或加速可变动，
所述控制***(200)适于控制所述车辆的群组(100)以使其作为一个整体移动，所述整体的形状是可变的，所述群组(100)的所述车辆(101,102,103,104,105,106)藉此相互协作。
14.根据权利要求13所述的控制***(200)，其中，所述控制***(200)进一步包括位于所述引领车辆中用于确定有关所述引领车辆和/或所述引领车辆周围环境的数据的至少一个传感器(208a,208b)，所述引领车辆的所述第一控制单元(204)适于以下述方式至少部分自主地驾驶所述引领车辆，即，使得所述群组(100)总体上适于作为一个整体至少部分自主地行驶。
15.根据权利要求13或14所述的控制***(200)，其中，所述控制***(200)进一步包括位于所述一个或多个另外车辆的至少一个、优选大多数、更优选基本上所有车辆中用于确定有关所述一个或多个另外车辆和/或所述一个或多个另外车辆周围环境的数据的至少一个传感器(218a，218b，……，2n8a，2n8b)，所述数据被通信至所述第一控制单元(204)并且用于控制所述群组(100)的移动。
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