CN109733401B - 用于自主车辆的过渡管治***和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种从车辆的自主驾驶模式过渡到手动驾驶模式的方法。该方法包括将转向装置输入角度与自主控制的转向角度进行比较，以确定转向角度误差。该方法还包括将加速或减速输入与自主控制的加速或减速输入进行比较，以确定加速或减速误差。该方法还包括基于由将转向角度误差和加速或减速误差作为因子的计算确定的置信水平因子，以加权方式渐进地过渡到手动驾驶模式。

Description

用于自主车辆的过渡管治***和方法
技术领域
本发明涉及自主或半自主车辆，并且更具体地，涉及用于这种车辆的过渡管治***和方法。
背景技术
背景技术对于自主或半自主车辆，必须管理从自主驾驶模式到手动驾驶模式的有效且安全的过渡。试图以多种方式实现平稳过渡，并且在自主驾驶车辆的新兴领域中不断研究改进。
发明内容
根据本公开的一个方案，提供了一种从车辆的自主驾驶模式过渡(transition，转换)到手动驾驶模式的方法。该方法包括将转向装置输入角度与自主控制的转向角度进行比较以确定转向角度误差。该方法还包括将加速或减速输入与自主控制的加速或减速输入进行比较，以确定加速或减速误差。该方法还包括基于由将转向角度误差和加速或减速误差作为因素来计算确定的置信水平因子，以加权方式渐进地过渡到手动驾驶模式。
根据本公开的另一方案，一种用于自主或半自主车辆的过渡管治***，包括转向输入装置，用于由操作员输入手动转向命令。还包括制动装置。还包括加速器。还包括高级驾驶辅助***(ADAS)，与转向输入装置、制动装置、加速器有效地连通，ADAS控制自主或半自主驾驶，从自主驾驶模式到由ADAS管治的手动驾驶模式的过渡，该过渡基于由将转向角度误差和加速或减速误差作为因子的计算确定的置信水平，转向角度误差被限定为转向输入装置的角度与目标角度之间的差值，加速误差被限定为加速或减速输入与目标加速或减速之间的差值。
根据本公开的过渡管治***，还包括加速致动器，其可操作地联接到加速器并且与ADAS可操作地连通，加速致动器基于加速度误差将加速度反馈施加到加速器。
根据本公开的过渡管治***，还包括制动致动器，其可操作地联接到制动装置并且与ADAS可操作地连通，制动致动器基于减速误差向制动装置施加制动反馈。
根据本公开的过渡管治***，转向输入装置是手轮。
根据本公开的过渡管治***，制动装置是制动踏板。
根据本公开的过渡管治***，加速器是加速器踏板。
通过以下结合附图的描述，以上和其它优点和特征将变得更加明显。
附图说明
在说明书结尾的权利要求中特别指出并清楚地要求保护被视为本发明的主题。通过以下结合附图的详细描述，本发明的前述和其它特征以及优点将变得显而易见，附图中：
图1是具有自主或半自主转向能力的车辆的立体图。
图2是在从自主驾驶模式到手动驾驶模式的过渡期间与两个驾驶因子相关联的过渡路径的二维视觉表示；
图3是作为一个或多个驾驶员输入与一个或多个目标输入之间的误差的函数的转向转矩反馈因子的图形；以及
图4是作为一个或多个驾驶员输入与一个或多个目标输入之间的误差的函数的转向比因子的图形。
具体实施方式
现在参考附图，其中将参考具体实施例描述本发明，而不限制本发明，图示的是与驾驶的自主模式与手动模式之间的过渡相关联的***和方法的示例。这里描述的实施例确保在过渡时段中在驾驶员与自主驾驶***(例如高级驾驶辅助***(ADAS))之间共享的驾驶任务将得出平稳且连续的过渡。另外，实施例将在过渡期间引导驾驶员(在此也称为操作员)以确保驾驶员的命令是安全的并且在可接受的范围内。因此，该***在过渡期间给驾驶员一种舒适和有信心的感觉。
本文描述的实施例适用于自主或半自主车辆。自主或半自主车辆包括驾驶功能的至少一个方面，其在没有或最小驾驶员输入的情况下自主执行。转向、制动和加速是当车辆处于自主驾驶模式时可以自主地或半自主地执行的驾驶能力的示例。当驾驶员命令驾驶的这些方面时，车辆被称为处于手动驾驶模式。自主驾驶模式需要与车辆部件(例如与转向、制动和加速相关联的部件)有效通信的一个或多个***。如上所述，一种这样的***被称为ADAS。ADAS包括各种部件，例如与车辆部件或装置有效通信的控制器和处理器。
参见图1，示出了自主车辆的示例并且用数字10总体表示该自主车辆。自主车辆10包括转向输入装置12，例如手轮，其允许驾驶员向车辆10的车轮14提供转向命令。这通过转向柱16和可操作地联接到车轮14的相关部件来完成。车辆10还包括制动装置18(例如，制动踏板)和加速器19(例如，加速器踏板)，用于使车辆10减速和加速。如图所示，ADAS 20与转向柱16、制动装置18和加速器19有效连通。
驾驶员可以以任何适当的方式启动从手动驾驶模式到自主驾驶模式的过渡，反之亦然。这可能涉及以预定方式与按钮、开关、旋钮、杠杆等、或者转向输入装置12的运动的相互作用。替代性地，语音命令也在预期中。不管执行过渡启动的精确方式如何，本文描述的实施例管理从自主驾驶模式到手动驾驶模式的过渡，以确保驾驶员输入与由ADAS 20所提供的命令基本上对应的命令。例如，这些命令与转向、加速或减速相关联。前述命令列表仅仅是示例性的而并非限制性的。
现在参考图2，示出了相对于过渡目标32与驾驶员输入命令相关联的过渡路径30。在与过渡目标32相比时，过渡路径30由过渡起始点34和过渡目标32限定，但是精确路径由来自驾驶员的多个输入命令确定。过渡目标32是由ADAS在自主驾驶模式期间和过渡时段起始时提供的一个或多个命令的组合。例如，在所示实施例中，过渡目标32是转向输入装置12的转向角度和制动装置18和/或加速器19的加速或减速位置的组合。具体地，目标转向角度是自主控制的转向角度，且目标加速或减速是自主控制的加速或减速。尽管示出为与转向角度和加速或减速相关联的数据点，但是应当理解，图2表示二维控制空间，其示出了从过渡启动的初始状态(即过渡起始点34)到完成过渡的最终状态(即过渡目标32)的过渡过程。该二维控制空间可用于绘制与车辆驾驶相关的替代命令。过渡起始点34与过渡目标32之间的距离可以被称为驱动器输入命令与ADAS命令之间的总误差。
在一些实施例中，图2中所示的二维图形可以在视觉上向驾驶员显示。向驾驶员视觉上地显示该界面有助于可视化他/她的输入与自主驾驶***输入(或待实现的最佳输入)之间的比较。这样的界面引导驾驶员施加更接近过渡目标32的输入，其将安全地将车辆过渡到手动驾驶模式，因为过渡目标32在用数字36表示的可接受的预定范围内。一旦驾驶员操纵输入命令在可接受的预定范围36内，过渡就完成了。可接受的预定范围36的宽度将根据使用的特定应用和/或特定的驾驶环境而变化。
在所示的示例中，图形的水平轴表示转向输入装置12的转向角度。图形的纵轴表示由制动装置18和/或加速器19施加的加速或减速。过渡目标32与过渡起始点34之间的水平距离表示转向角度误差，即转向输入装置12的角度与目标角度之间的差。类似地，过渡目标32与过渡起始点34之间的竖直距离表示加速或减速误差，即加速或减速输入与目标加速或减速之间的差。如上所述，总距离表示总误差。不是强迫驾驶员将转向输入装置12和制动装置18和/或加速器19随机地操纵到可接受的位置，而是二维界面提供参考并且可视地引导驾驶员输入接近过渡目标32的命令。
现在参考图3，示出了转向转矩反馈的因子与转向角度误差的图形，并且用数字40总体表示。在一些实施例中，转向转矩反馈被提供给转向输入装置12，以帮助引导驾驶员到期望的转向角度。转矩反馈的大小至少部分地由转向角度误差指示。如图所示，转矩反馈随着转向角度误差的增加而增加，从而使驾驶员知道转向角度是否正在远离或朝向用于过渡完成的期望的转向角度移动。在所示实施例中，转矩反馈不是作为转向角度误差的函数线性地增加，但是应当理解的是，可以预期线性增加。
在一些实施例中，转向转矩反馈的因子也是ADAS在驾驶员中所具有的置信水平的函数。置信水平由一个或多个因子确定，包括但不限于上述总误差，其考虑了转向角度误差和加速或减速误差。置信水平还可以由其它因子确定，例如，遵循命令提示和/或生物监视的能力。这些仅仅是说明性的示例，并非旨在限制确定驾驶员中的置信水平的因子。ADAS在整个过渡期间对由驾驶员和ADAS提供的车辆控制施加权重。这些权重根据置信水平自适应，如图3中所示的三个不同图形所示。
尽管在上文中描述并且在经由转向致动器施加转向转矩的情况下示出，但是应当理解，在一些实施例中，可以利用相应的致动器(例如，制动致动器和加速致动器)而向制动装置18和/或加速器19提供反馈。例如，可以将相反的力施加到加速器19以将驾驶员引导到期望的踏板位置。
图4示出了作为转向误差的函数(如上所述)的转向比并且用数字50总体表示。转向比是驾驶员控制与ADAS控制的比。比率1.0对应于完全驾驶员控制，接近0.0的比率对应于ADAS几乎完全控制。尽管在上文中描述并且在转向比的情况下示出，但是应当理解，在一些实施例中，可以将混合控制的比率提供给制动装置18和/或加速器19。与图3中施加到转向输入装置12、制动装置18和/或加速器19的反馈一样，转向比以至少部分地由置信水平确定的方式被加权。
本文描述的实施例提供一种或多种物理和视觉反馈以引导驾驶员施加与期望输入更接近的输入并帮助连续、平稳和安全的过渡，其在过渡期间为驾驶员增强信心。
虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但应容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。而是，可以修改本发明以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变型、改变、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是应该理解，本发明的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不应被视为受前述描述的限制。

Claims (20)

1.一种用于控制车辆的方法，所述方法包括：
基于转向装置输入角度与自主控制的转向角度之间的比较，确定转向角度误差，所述自主控制的转向角度是车辆的自主控制期间生成的目标转向角度；
基于加速或减速输入与自主控制的加速或减速输入之间的比较，确定加速或减速误差，所述自主控制的加速或减速输入是车辆的自主控制期间生成的目标加速或减速输入；以及
基于所述转向角度误差、所述加速或减速误差、车辆操作者的至少一种生物特征以及操作者遵循命令提示的能力，生成置信水平值；
基于所述置信水平值生成手动驾驶权重和自主驾驶权重中的至少一者；
基于所述手动驾驶权重和所述自主驾驶权重中的至少一者，选择性地调整车辆转向控制比，其中所述手动驾驶权重包括应用于所述车辆转向控制比的与车辆转向的手动控制相对应的部分的乘数，且所述自主驾驶权重包括应用于所述车辆转向控制比的与车辆转向的自主控制相对应的部分的乘数；
响应于确定所述手动驾驶权重和所述自主驾驶权重中的至少一者发生变化，进一步调整所述车辆转向控制比；以及
至少基于所述置信水平值和所述转向角度误差，生成转向转矩反馈。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述转向转矩反馈指示给操作员。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述转向转矩反馈的大小基于所述转向角度误差。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述加速或减速误差将加速或减速指示指示给操作者。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆转向控制比对应于所述车辆的操作者驾驶与自主驾驶的比率。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括向操作者指示一视觉指示，该视觉指示至少包括操作者命令和自主命令。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述视觉指示包括表达所述转向角度误差和所述加速或减速误差的二维图形。
8.一种用于控制车辆的***，所述***包括：
控制器，配置为：
基于转向输入装置的角度与目标角度之间的差值确定转向角度误差，所述目标角度在车辆的自主控制期间生成；
基于加速或减速输入与目标加速或减速之间的差值确定加速误差，所述目标加速或减速在车辆的自主控制期间生成；
基于所述转向角度误差、所述加速或减速误差、车辆操作者的至少一种生物特征以及操作者遵循命令提示的能力，生成置信水平值；
基于所述置信水平值生成手动驾驶权重和自主驾驶权重中的至少一者；
基于所述手动驾驶权重和所述自主驾驶权重中的至少一者，选择性地调整车辆转向控制比，其中所述手动驾驶权重包括应用于所述车辆转向控制比的与车辆转向的手动控制相对应的部分的乘数，且所述自主驾驶权重包括应用于所述车辆转向控制比的与车辆转向的自主控制相对应的部分的乘数；
响应于确定所述手动驾驶权重和所述自主驾驶权重中的至少一者已经变化，进一步调整所述车辆转向控制比；以及
至少基于所述置信水平值和所述转向角度误差，生成转向转矩反馈。
9.根据权利要求8所述的***，其中，所述目标角度用在所述车辆的自主控制期间，并且所述目标加速或减速用在所述车辆的自主控制期间。
10.根据权利要求8所述的***，其中，所述控制器还配置为向所述操作者指示至少包括操作者命令和自主命令的视觉指示。
11.根据权利要求10所述的***，其中，所述视觉指示包括表示所述转向角度误差和所述加速或减速误差的二维图形。
12.根据权利要求8所述的***，其中，所述车辆转向控制比对应于所述车辆的操作员控制与自主控制的比率。
13.根据权利要求8所述的***，其中，所述控制器还配置为自主或半自主地控制所述车辆。
14.根据权利要求8所述的***，其中，使用转向致动器的所述控制器还配置为将转向转矩反馈施加到所述车辆的转向输入装置。
15.根据权利要求14所述的***，其中，所述转向转矩反馈的大小基于所述转向角度误差。
16.一种用于控制车辆的***，所述***包括：
控制器，其：
基于转向输入装置的角度与由自主驱动***生成的角度之间的差值确定转向角度误差；
基于所述转向角度误差、加速或减速误差、车辆操作者的至少一种生物特征、操作者遵循命令提示的能力，生成置信水平值；
基于所述置信水平值生成手动控制权重和自主控制权重中的至少一者；
基于所述手动控制权重和所述自主控制权重中的至少一者，选择性地调整车辆转向控制比，其中所述手动控制权重包括应用于所述车辆转向控制比的与车辆转向的手动控制相对应的部分的乘数，且所述自主控制权重包括应用于所述车辆转向控制比的与车辆转向的自主控制相对应的部分的乘数；
响应于确定所述转向角度误差已经变化，进一步调整所述车辆转向控制比；以及
至少基于所述置信水平值和所述转向角度误差，生成转向转矩反馈。
17.根据权利要求16所述的***，其中，所述控制器指示转向输入装置的角度和自主驾驶***的角度的指示。
18.根据权利要求17所述的***，其中，所述指示包括二维图形。
19.根据权利要求16所述的***，其中，所述车辆转向控制比对应于所述车辆的操作员控制与自主控制的比率。
20.根据权利要求19所述的***，其中，所述控制器响应于所述转向角度误差的减少而增加所述车辆转向控制比。
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