CN107709124B - 具有接管前时间补偿的自动车辆控制 - Google Patents

具有接管前时间补偿的自动车辆控制 Download PDF

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Abstract

一种用于将自动车辆(14)的控制模式(12)从自动控制(16)变为人工控制(18)的***(10)包括操作员检测设备(24)和控制器(26)。在车辆(14)的控制模式(12)是自动控制(16)时，操作员检测设备(24)能够操作用于检测所述车辆(14)的操作员(20)的准备状态(22)。控制器(26)被配置为在车辆(14)的控制模式(12)应当从自动控制(16)变为人工控制(18)时预测将来时间(32)，并针对操作员(20)一旦被通知而对车辆(14)采取人工控制(18)来确定接管时段(36)。基于准备状态(22)来确定接管时段(36)。控制器(26)还被配置为在将来时间(32)之前不晚于接管时段(36)通知操作员(20)：车辆(14)的控制模式(12)应当从自动控制(16)变为人工控制(18)。

Description

具有接管前时间补偿的自动车辆控制
技术领域
本公开总体上涉及一种用于控制自动车辆的***，并且更具体而言涉及基于操作员的准备状态为操作员确定接管时段。
背景技术
已经提出了具有各种程度自动化的乘客车辆(例如，汽车)。装备有通常称为巡航控制的自动化速度控制的车辆是众所周知的。正在开发全自动或自主车辆，其中操作员不参与操作车辆的任何方面。然而，想到过在将优选让操作员采取车辆人工控制时，将会发生意外的交通情形或状况。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种用于将自动车辆的控制模式从自动控制变为人工控制的***。该***包括操作员检测设备和控制器。在车辆的控制模式是自动控制时，操作员检测设备能够操作用于检测所述车辆的操作员的准备状态。控制器被配置为在车辆的控制模式应当从自动控制变为人工控制时预测将来时间，并针对操作员一旦被通知而对车辆采取人工控制来确定接管时段。基于准备状态来确定接管时段。控制器还被配置为在将来时间之前不晚于接管时段通知操作员：车辆的控制模式应当从自动控制变为人工控制。
在阅读优选实施例的以下具体实施方式时，其它特征和优点将显得更清晰，优选实施例仅仅通过非限制性示例的方式并参考附图给出。
附图说明
现在将参考附图，通过示例的方式来描述本发明，在附图中：
图1是根据一个实施例的用于控制自动车辆的***的图示；以及
图2是根据一个实施例的图1的***的操作方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了用于将自动车辆14(下文称为车辆14)的控制模式12从自动控制16变为人工控制18的***10的非限制性示例。正在开发自动车辆，其目的在于车辆14的操作员20跟乘客差不多。设想全自动或自主车辆，其中，操作员20除了指示目的地之外，不参与车辆14的操作控制的任何方面。然而，预期至少在早期开发阶段中，会出现意外情况，此时操作员20应当对车辆14采取人工控制18。例如，如果在建筑区域中行驶的同时操作员20采取人工控制，则对于操作员20和车辆14周围的其他人可能更安全，在建筑区域中，自动车辆没有道路或行驶路径的其它指示用于通过建筑区域进行导航。
还设想到，在人们习惯在自动或自主车辆中行驶时，操作员20可能会对车辆14附近的道路和物体(例如，其它车辆、行人)不太关注，并将可能专注于诸如看书、睡觉或参加会议之类的活动中。认识到如果出现了应将控制模式12从自动控制16变为人工控制18的状况而操作员20例如正在睡觉，则必须要向操作员20提供显著提升的警报。这样一来，操作员20准备接管车辆14的人工控制所需的时间量将基于操作员20的准备状态22而变化。如下文将更详细所述，本文描述的***10是对于现有***的改进，因为将基于操作员20的准备状态22确定操作员20准备对车辆14采取人工控制所需的高级警报时间。
***10包括：在车辆的控制模式12是自动控制16时，可操作用于检测车辆14的操作员20的准备状态22的操作员检测设备24。操作员检测设备24可以包括被配置为在可见光谱和/或红外光谱中采集操作员20图像的相机50，以及在光谱的适当部分中发光使得不论环境照明条件如何相机50都能够看到操作员20的光源。可以由操作员检测设备24或控制器26处理/分析操作员20的图像以例如判断操作员20的眼睛是否闭合，从而指示操作员20正在睡觉，判断操作员20的头部姿态28是否以指示操作员20已疲劳的方式变化和/或判断操作员20的眼睛凝视方向是否指示操作员20已经或尚未看到接近于车辆14的物体30。基于各种指标确定操作员20的准备状态22(例如，准备好或未准备好)的图像处理技术是公知的，各种指标例如是操作员在看哪里(眼睛凝视方向)和/或操作员20是否警惕(眨眼、头部姿态变化)。
操作员检测设备24可以包括踏板接近传感器52，其被配置为判断操作员20的脚何时接近或接触制动器踏板(未示出)和/或加速器踏板(未示出)。如果操作员的脚接近或接触任一踏板，那么将其可以用作准备状态22更接近准备好而不是未准备好的指示。替代地，可以利用相机通过光学方式或利用超声波换能器确定操作员脚的位置。类似地，操作员检测设备24可以包括方向盘接近传感器54，其被配置为判断一只手或双手何时接近或接触方向盘(即，转向盘)。
本领域技术人员应当明了，控制器26可以包括处理器(未具体示出)，例如微处理器或其它控制电路，例如模拟和/或数字控制电路，包括用于处理数据的专用集成电路(ASIC)。控制器26可以包括存储器(未具体示出)，包括非易失性存储器，例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，用于存储一个或多个例程、阈值和采集的数据。可以由处理器执行该一个或多个例程以执行如本文所述的用于处理由控制器26接收的信号以操作车辆14的步骤。
控制器26还被配置为规划接管预测34，以在车辆14的控制模式12应当从自动控制16变为人工控制18时预测将来时间32。如本文所用，术语“将来时间”用于指示从当前时间开始到将来还有多久，车辆14应当从自动控制16变成操作的人工控制18模式。设想到将会出现这样的状况：其中对于较长的时间，例如几分钟，控制模式12的预期改变(即，接管预测36)将是不必要的。通过示例而非限制的方式，在目的地超过明确限定的地图数据的边界或基于先前遇到过建筑区域时，可以明确预计要对模式变化预测或预报将来时间32。
控制器26还被配置为确定接管时段36，接管时段36一般特征在于操作员20一旦被通知，即，在通知操作员20之后，准备对车辆14采取人工控制18所必需的预计时间量。可以基于操作员20的准备状态22等确定接管时段36。尽管图1暗示了仅两种状态(即准备好和未准备好)，但设想了很多程度的准备情况，该接管时段36指示具有连续可变值的时间度量。具体而言，设想未准备好状态将包括很多不同的状态，例如但不限于：轻微注意力不集中、中度注意力不集中、非常注意力不集中、不在位置上、睡觉、健康危险、无意识和醉酒。此外，设想在一些实例中准备状态22将使得操作员20不能或不应对车辆14采取人工控制18，因此控制器26可以被配置为例如停止车辆14，继续在自动控制16下但速度大大降低，或者将目的地变为最近的医院。
假设操作员20的准备状态22使得操作员20能够在给出充分高级警报的情况下对车辆14采取人工控制18，控制器26还被配置为通知操作员20在将来时间32之前，不晚于接管时段36，车辆的控制模式12应当从自动控制16变为人工控制18。亦即，假设控制器已经规划了接管预测34并确定了操作员20应当对车辆14进行人工控制的将来时间32，控制器26可以在将来时间32之前在接管时段36时或之前的通知时间40激活通知设备38。换言之，控制器26确定激活通知设备38的通知时间40，使得操作员20有充分多时间准备进行人工控制18，并且通知时间40对应于将来时间32之前的接管时段36或在其之前。
通知设备38例如可以包括可视报警设备，例如可重新配置显示器的照明指示符或突出显示区域，可听报警设备，例如蜂鸣器或扬声器和/或触觉报警设备，例如位于车辆14的座位或方向盘中的振动设备。控制器26还可以确定可变的通知强度42。例如，可以通过增大可听警报的响度，增大可视警报的突出显示强度或使之活跃闪烁和/或同时组合可从通知设备38获得的两种或多种警报类型，来提高通知设备38提供的通知强度。设想如果接管预测34未足够快地识别出应当将控制模式12从自动控制16切换到人工控制18，则可以提高通知强度42，以允许操作员20基于准备状态22准备。例如，如果操作员20正在睡觉，并且针对这种准备状态的正常接管时段为十五秒，但从现在开始将来时间仅为十二秒，控制器可以提高听觉警报的响度以更快唤醒操作员20。
***10可以包括能够操作或可用于检测物体30何时接近车辆14的物体检测设备68。物体检测设备68可以包括但不限于适当地被配置为检测车辆14周围各种物体的摄像机、雷达单元和/或LIDAR单元。通过另外的示例但并非限制的方式，可以使用相机来采集物体的图像，例如其它车辆、建筑物、道路标志、行人、车道标志、道路灾害、建筑区域标记和车辆14附近或周围的其它物体。
可以将来自相机的信息与来自雷达单元和/或LIDAR单元的检测信息组合以形成车辆14周围区域中各种物体的二维或三维地图。可以将由物体检测设备68的操作收集的信息提供给控制器26以进一步分析。亦即，物体检测设备68可能自身不能实际确定物体30的位置或分类。典型地，该任务落到控制器26，但这不是对***10的要求。换言之，物体检测设备68或控制器26中的任一个都可以执行确定物体30的相对位置或分类必需的数据或信号处理。
该***10可以被配置为基于从物体检测设备68接收的信号对物体30分类。例如，如果物体30是垂直于车辆14行驶方向步行的行人，来自LIDAR单元或雷达单元的信号可以具有行人双腿交替运动导致的独特标记。类似地，从移动车辆反射的雷达回波可以包括移动车辆的车轮旋转运动造成的微小波动。该信息可以任选地与其它已知的图像处理技术组合以将物体分类为例如行人、另一车辆、建筑区域标记、动物、道路障碍等。也可以使用关于物体30运动的信息对物体30分类并向物体30分配与运动相关的参数，例如速度、轨迹、加速度/减速度等。这样一来，物体检测设备68可操作用于检测物体30何时在行驶路径上邻近，即接近，或逼近车辆14的行驶车道。
继续参考图1，可以基于操作员20的身体取向44确定准备状态22。通常，如果身体取向44不是非常接近在操作员20正在人工操作车辆14时会是的某种取向，可能将准备状态22设置为除准备好之外的某种状态。通过示例而非限制的方式，如果操作员20正在驾驶员座位中端正坐着，面向前方，关注着车辆14周围的道路和环境，脚接近但未必接触制动器踏板和加速器踏板，手空着并定位成如果通知操作员20快速抓握方向盘(即，转向盘)则能够这样做，操作员20可能已经将准备状态22设置为准备好。如果身体取向44与上述大不相同，则准备状态将被设置为除准备好之外的某种状态，即，与未准备好或归类在为准备好之下的多种准备状态之一。
通过示例而非限制的方式，可以基于操作员脚的脚位置46来确定身体取向44。如果脚位置46对应于操作员的脚接近或接触任一踏板，那么将其可以用作准备状态22更接近准备好而不是未准备好的指示。然而，如果操作员的两脚交叉，或者一只脚塞在另一条腿下方，或者一只脚伸出进入乘客一侧的搁脚处，那么可以将其用作准备状态22为未准备好而非准备好的指示。通过另外示例的方式，仅脚不在适当位置时的接管时段36可以大约为四秒。下文给出了导致更长或更短接管时段36值的身体取向44的其它示例。
通过另一示例而非限制的方式，可以基于操作员的面对方向48来确定身体取向44。如本文所使用的，通常基于躯干/肩膀的取向来确定面对方向48。如果躯干/肩膀与方向盘成直角，即面对方向盘，那么将其可以用作准备状态22更接近准备好而不是未准备好的指示。然而，如果面对方向48转离方向盘，例如操作员20正坐在座位的侧面或躺下，那么可以将其用作准备状态22为未准备好而非准备好的指示。如果面对方向48为侧向，因为操作员20正坐在座位的一边，那么接管时段36可以大约为七秒。
通过另一示例而非限制的方式，可以基于操作员的头部姿态28来确定身体取向44。如本文所使用的，基于头部或面部的取向来确定头部姿态28，并且其一般与面对方向48无关。如果头部竖直且面向前方，那么将其可以用作准备状态22更接近准备好而不是未准备好的指示。然而，如果面对方向48转离道路，例如因为操作员正在看乘客，那么可以将其用作准备状态22为未准备好而非准备好的指示。如果头部姿态28为侧向，因为操作员20正在看乘客，但身体取向通过其它方式对应于准备好，那么接管时段36可以大约仅为两秒。
***10还可以基于操作员20的注意力不集中水平56来确定准备状态22。例如，如果检测到儿童的存在58，与头部姿态28或面对方向48组合，那么可以将其用作操作员20注意力高度不集中或非常不集中的指示，因此相对于未检测到儿童存在58和/或头部姿态28和面对方向48对应于准备好时的状况会增大接管时段36。亦即，在操作员20照顾车辆14中存在的儿童时，注意力不集中水平56增大。
控制器26还可以被配置为在车辆的控制模式12为自动控制16且操作员20的准备状态22为准备好时，根据控制参数60来操作车辆14。控制参数60可以被预定并存储于控制器中，或者可以从因特网服务器上存储的地图数据下载。在操作员的准备状态为未准备好时可以修改控制参数60以允许接管时段36增加。例如，通过增大的跟随距离62和减小的行驶速度64中的一个或多个来实现接管时段36的增大。亦即，用于在自动控制16期间操作车辆14的控制参数60可以改变，使得控制器26有更多时间规划接管预测34和更大的安全裕度，使得将来时间32在将来更远。然后，如果操作员的准备状态22并非准备好，则在与将来时间32比较时，接管时段将更可能太长。
图2示出了操作本文描述的***10的方法200的非限制性示例。
步骤210，控制模式＝自动控制，可以包括操作员指示控制器26将车辆14的控制模式12设置成自动控制16，使得操作员20能够做人工操作车辆14之外的某种操作。指示操作员26可以通过操作开关的方式，或通过口头命令的方式，或本领域技术人员公知的任何其它手段。
已经认识到，以下步骤的一些的次序可以改变，并仍然提供有用的操作。这样一来，要强调的是该方法200是非限制性示例。
步骤220，确定准备状态，可以包括经由操作员检测设备24连续或周期性监测操作员20。根据该信息，控制器26能够判断操作员20是否准备好在必要时快速接管车辆14的人工控制，或者操作员20是否需要某种表示需要接管的高级警报，因为操作员20以未准备好为特征。
步骤230，确定接管时段，可以包括确定操作员20未准备好的程度。如果操作员20准备好，接管时段可以相对较短，例如一秒。然而，如果操作员20躺在车辆14的座位上睡得正香，则接管时段36可以大约为三十秒，以给操作员20时间醒来并准备对车辆14采取控制。前面描述了其它程度的未准备好和接管时段36的对应值的示例。
步骤240，确定将来时间，可以包括控制器判断何时需要完成从自动控制16转变到人工控制18，以继续车辆14的不中断运动。
步骤250，确定通知时间(将来时间-接管时段)，可以包括从将来时间32减去接管时段36的值以判断应当何时激活通知设备38，从而不会过早或过晚通知操作员20准备对车辆14采取人工控制。
步骤260，激活通知设备，可以包括如本文别处所述的激活通知设备38中的一个或多个。如果将来时间32的定时相对于接管时段36接近，步骤260还可以包括提高通知强度42以使操作员20更快做出响应。
步骤270，准备状态＝准备好？，可以包括监测操作员20，直到操作员20的准备状态22为准备好。如果操作员20的准备状态22为未准备好(即，决策的输出为否)，该方法循环回来并一直等到操作员20的准备状态22为准备好(即，决策的输出为是)。在是的时候，方法200继续进行到步骤280。
步骤280，控制模式＝人工控制，可以包括控制器26停止车辆14的自动控制，并允许操作员20操作车辆控制66。
相应地，提供了一种***10、用于该***10的控制器26和该***的操作方法200，该***用于将自动车辆(车辆14)的控制模式从自动控制16变为人工控制18。通过确定操作员20的准备状态并使用该信息来确定通知时间40和通知强度42，该***10避免了过早通知操作员应当将车辆的控制模式12从自动控制16变为人工控制18。此外，如果***过晚地发现应当改变控制模式，则可以改变控制参数60以为接管时段36提供更多时间。
尽管已经结合其优选实施例描述了本发明，但并非旨在进行这样的限制，而是仅在所附权利要求中阐述的范围内。

Claims (16)

1.一种用于将自动车辆(14)的控制模式(12)从自动控制(16)变为人工控制(18)的***(10)，所述***(10)包括：
操作员检测设备(24)，其在车辆(14)的控制模式(12)为自动控制(16)时，能够操作用于检测所述车辆(14)的操作员(20)的准备状态(22)；
控制器(26)，其被配置为：在应当将所述车辆(14)的所述控制模式(12)从自动控制(16)变为人工控制(18)时预测将来时间(32)，针对操作员(20)一旦被通知而对所述车辆(14)采取人工控制(18)来确定接管时段(36)，其中，基于所述准备状态(22)来确定所述接管时段(36)，并且在所述将来时间(32)之前不晚于所述接管时段(36)通知所述操作员(20)：所述车辆(14)的所述控制模式(12)应当从自动控制(16)变为人工控制(18)，其中，所述控制器(26)被配置为在所述车辆(14)的所述控制模式(12)为自动控制(16)并且所述操作员(20)的所述准备状态(22)为准备好时，根据控制参数(60)来操作所述车辆(14)，并且在所述操作员(20)的所述准备状态(22)是未准备好时修改所述控制参数(60)，以允许所述接管时段(36)增大。
2.根据权利要求1所述的***(10)，其中，基于所述操作员(20)的身体取向(44)来确定所述准备状态(22)。
3.根据权利要求2所述的***(10)，其中，基于所述操作员(20)的脚部的脚部位置(46)来确定所述身体取向(44)。
4.根据权利要求2所述的***(10)，其中，基于所述操作员(20)的面对方向(48)来确定所述身体取向(44)。
5.根据权利要求2所述的***(10)，其中，基于所述操作员(20)的头部姿态(28)来确定所述身体取向(44)。
6.根据权利要求1所述的***(10)，其中，基于所述操作员(20)的注意力不集中水平(56)来确定所述准备状态(22)。
7.根据权利要求6所述的***(10)，其中，在所述操作员(20)照顾所述车辆(14)中存在的儿童时，所述注意力不集中水平(56)增大。
8.根据权利要求1所述的***(10)，其中，通过增大的跟随距离(62)和减小的行驶速度(64)的其中之一来实现所述接管时段(36)的增大。
9.一种用于将自动车辆(14)的控制模式(12)从自动控制(16)变为人工控制(18)的方法，所述方法包括：
在车辆(14)的控制模式(12)为自动控制(16)时，检测所述车辆(14)的操作员(20)的准备状态(22)；
在应当将所述车辆(14)的所述控制模式(12)从自动控制(16)变为人工控制(18)时预测将来时间(32)，
针对操作员(20)一旦被通知而对所述车辆(14)采取人工控制(18)来确定接管时段(36)，其中，基于所述准备状态(22)来确定所述接管时段(36)，并且
在所述将来时间(32)之前不晚于所述接管时段(36)通知所述操作员(20)：所述车辆(14)的所述控制模式(12)应当从自动控制(16)变为人工控制(18)，其中，在所述车辆(14)的所述控制模式(12)为自动控制(16)并且所述操作员(20)的所述准备状态(22)为准备好时，根据控制参数(60)来操作所述车辆(14)，并且在所述操作员(20)的所述准备状态(22)是未准备好时修改所述控制参数(60)，以允许所述接管时段(36)增大。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于所述操作员(20)的身体取向(44)来确定所述准备状态(22)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，基于所述操作员(20)的脚部的脚部位置(46)来确定所述身体取向(44)。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，基于所述操作员(20)的面对方向(48)来确定所述身体取向(44)。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，基于所述操作员(20)的头部姿态(28)来确定所述身体取向(44)。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，基于所述操作员(20)的注意力不集中水平(56)来确定所述准备状态(22)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述操作员(20)照顾所述车辆(14)中存在的儿童时，所述注意力不集中水平(56)增大。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，通过增大的跟随距离(62)和减小的行驶速度(64)的其中之一来实现所述接管时段(36)的增大。
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