CN112204347B - 用于检查是否可安全进行行驶模式转换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操控车辆的方法。通过估计车辆所行驶道路等级是否符合目标道路等级，检查是否可安全进行行驶模式的转换并进行相应输出，所述方法包括以下步骤：借助卫星导航***测定车辆的位置，将所测定位置与道路地图加以比较，其中，所述道路地图包括根据道路等级对道路的分配，确定在道路地图上所测定位置周围的特定周围区域中是否存在具有目标道路等级的道路。

Description

用于检查是否可安全进行行驶模式转换的方法
本发明涉及一种用于操控车辆的方法，一种执行所述方法的控制装置以及一种带有所述控制装置的车辆。
在能从驾驶员控制或部分由驾驶员控制的行驶模式转换到全自主行驶模式的车辆中，须注意的是，从人为控制转换到由驾驶计算机控制的这类转换不允许导致严重危及安全的情形，例如由于当前行驶道路不适合或至少不允许自主行驶模式，或因为当前道路情形不适合自主行驶模式的启动。与从驾驶计算机控制转换到由人接管控制相反，已知的这种由人控制转换到由驾驶计算机控制的方法很少。
为确保不出现严重危及安全的情形，能对车辆进行可靠定位可能会很有帮助，但传统的卫星导航尤其在相应的ASIL(车辆安全完整性等级)分级方面不够精确和可靠。
因此，本发明的任务是，提出一种用于操控车辆的方法，该方法用于检查是否能安全进行行驶模式的转换。
根据本发明的一个方面，在用于操控车辆的方法中，通过估计车辆所行驶的道路等级是否符合目标道路等级，检查行驶模式的转换是否能安全地进行以及是否给出相应的输出，所述方法包括以下步骤：
-借助卫星导航***测定车辆的位置，
-将所测定的位置与道路地图进行比较，其中，所述道路地图包括根据道路等级的道路分配，
-确定在道路地图上围绕所测定的位置周围的特定周围区域/半径/圆形区域中是否存在具有目标道路等级的道路。
行驶模式优选至少是自主行驶模式和由驾驶员控制的行驶模式，两者之间应可转换。
借助卫星导航***确定车辆的位置通常只能用在具有一定的不确定性和不准确性情况下。在检查是否可安全进行以特定目标道路等级为前提的驾驶模式转换时，根据本发明所述方法提高了安全性。能做到这一点是因为，至少可确定道路地图上所测定位置周围的特定周围区域中是否存在具有目标道路等级的道路，从而至少可对有关借助卫星导航***所确定位置的严重错误信息加以补偿。
术语“道路等级”优选是指在交通法规方面、建筑结构方面或通过其线路走向或通过其所允许的最高速度加以区分的道路或可行驶路径。术语“道路等级”还优选包括例如通过诸如交通拥堵、事故和/或建筑工地等临时或永久的特殊性加以区分的道路。因此，不同的道路等级例如可优选区分为高速公路、交通拥堵或交通阻塞的高速公路、具有或多或少危险点或建筑工地的高速公路、州县公路/国道省道、具有野生动物出没危险的州县公路/国道省道、市区内道路以及坑坑洼洼的市区内道路，其中，该所列清单仅应被理解为示例。根据特定的道路等级可对道路的特定部分或整个地理区域加以定义，或定义将一个或多个特定区域排除在相应道路等级之外。从其它角度来看，术语“道路等级”也可理解为，道路等级的区分具有多个细分等级，其中，粗略的细分等级可区分为例如高速公路、州县公路/国道省道和市区内道路，并可根据临时特性或永久特性分别进行进步的细分，以定义特定的道路等级。所使用的道路地图优选仅包括粗略的细分。与此相应，目标道路等级是指适用于实施行驶模式转换的道路等级。例如，在建筑工地区域，出于安全原因，不让实施从手动操控模式到自主行驶模式的转换或排除这种转换的可能性会很有意义。术语“目标道路等级”可使目标道路等级涵盖一组可能的道路等级。
将所测定的位置与道路地图进行比较优选是指，将借助卫星导航所确定的数据用于确定道路地图上的坐标，必要时还带有运动方向说明，并将所测定的车辆位置或运动方向传输到道路地图上。道路地图优选是指虚拟的，优选是数字存储的地图，其中至少记录了道路，但必要时还记录了建筑物或其他道路周围环境，其中，所记录道路的至少一部分被分配了道路等级。如果在道路地图上车辆所测定位置特定周围区域中没有具备目标道路等级的道路，则优选对行驶模式的转换加以阻止。
除了车辆位置外，优选借助卫星导航***测定车辆的运动方向，并将其与道路地图进行比较/利用道路地图进行校准。运动方向和速度可在卫星导航中例如通过多普勒效应或所测定位置随时间的变化加以测定。除了位置外，在检查是否可安全进行行驶模式的转换时，运动方向还可提高信息可靠性。
如果在道路地图上所测定位置特定周围区域中有一具有目标道路等级的道路时，则优选根据车辆周围环境检查，是否具有与该车辆行驶的道路等级有关的一个指标或一若干指标的指标组。由此，可在决定是否转换行驶模式时明显提高安全性。在此，检查道路地图上所测定位置周围一特定周围区域是否有一具有目标道路等级的道路仅构成第一依据，对其他指标的检查却可确保车辆确实处于该道路上。例如，这可通过使用车辆传感器的周围环境识别装置检查，是确认还是否定现实中与理论上的或基于模型所定义的目标道路等级特性相符合。
区分指标的优选方法是，指标是否定还是确认车辆所行驶的道路等级与目标道路等级相对应，其中，在一项或多项否定指标时给出一输出，说明不能安全实施行驶模式的转换。特别优选的是，一项否定指标足以给出一输出，说明不能安全实施行驶模式的转换。由此可实现一特别高的安全性。
根据一优选实施方式，针对有关车辆所行驶道路等级的说服力程度/具有多重要的意义和/或通过相应指标否定或确认车辆所行驶道路等级与目标道路等级相对应的可靠性程度，尤其以一权重因子对指标进行加权。可优选根据当前的目标道路等级进行加权。由此，考虑了不同指标的不同说服力程度。例如，其中识别到有交叉路口或停车线的指标相当明确地否定目标道路等级是高速公路的说法，因此，这类指标应赋予高权重。
如果特殊基础设施或一路牌被识别为明确允许例如自动化行驶等特定行驶模式的指标，则该指标可优选被视为充分的标准，并可独立于其他指标允许由车辆接管驾驶功能。如果***原则上充分掌控所有道路等级以及当地会发生的例如交通拥堵、建筑工地、能见度差等所有情况，则首先适用上面的描述。否则，建议使用更多的指标。
优选根据加权指标的总体情况，尤其是根据权重因子的总和，测定是否可安全实施行驶模式的转换，其中，据此给出相应的输出、尤其以电子信号的形式。
优选借助一个或多个用于目标识别的传感器，尤其是摄像机传感器、激光雷达传感器、雷达传感器和超声波传感器检查一项指标或一组指标的存在。通常，在自主行驶车辆中都已配置了这类传感器，因此所述方法可在无需额外投入或额外的成本费用情况下加以实现。
所述指标或指标组优选包括以下一项或多项：
-识别到车道或道路之间的结构隔离设施，
-识别到车道标记的形状、大小、颜色和/或间距，
-识别到车道界限——尤其是护栏和/或导向柱——的形状、大小、颜色和/或间距，
-识别到标牌，尤其是交通标示牌的颜色、形状、大小和/或文字的语义内容，
-识别到车辆周围环境中的交通行驶方向，
-从车对车通信中获取的信息，
-道路和/或道路周围环境的参考标记，
-识别到与自主行驶相关联的标牌，
-识别到基础设施，尤其是收费桥、收费站和过境点，
-识别到交通标志牌上的速度限制，
-已驶过路段的历史记录，其中，已驶过路段从电子存储器中获取。
根据一优选实施方式，存储有与存在一指标相对应的各时间点，其中，根据指标的类型为指标分配特定的有效期。
优选的是，对一个或多个指标，仅在多次识别到该指标时才对该指标的存在进行积极的分析评估。由此，在确定存在指标前，通过重复观察提高各相应指标的信息可靠性，并由此在相应方法中检查是否可安全进行行驶模式的转换。
作为可安全转换行驶模式的输出结果，优选使车辆转换到车辆控制自动化程度被提高的行驶模式，尤其是转换到全自动行驶模式，或如果车辆已处于自动化程度被提高的行驶模式，则车辆的该行驶模式保持不变。如果致力于将车辆行驶模式转换到自动行驶模式时，所述方法可相应用于将由驾驶员操控的行驶模式转换为由车辆操控的行驶模式。然而，所述方法也可用于自动行驶模式中，并检查是否可安全保持自动行驶模式。
根据本发明另一方面，控制装置设置用于根据一个或多个实施方式执行上述方法。
本发明另一方面提供了一种车辆，该车辆的车辆控制装置包含多个具有不同自动化程度、相互之间可进行转换的行驶模式，该车辆包括所述控制装置。
结合以下附图所述，本发明上述特性、特征和本发明的优点以及实现它们的方式方法将变得更为清晰、更易理解。在此，图1展示根据本发明所述方法的实施方式的流程图。
首先，在第一步骤100中，借助卫星导航，必要时借助例如一惯性测量单元(IMU)以及车辆测距法等车辆行驶动力学传感器以已知的方法确定车辆位置，其中，在确定位置时考虑例如20米的安全半径或误差半径。此外，还对车辆的运动方向加以确定。
在随后的步骤101中，进行地图比较或地图匹配。在此，将借助卫星获取的车辆位置和方向信息与所存储数字道路地图的位置信息进行比较。在此，所述道路地图具有足够高的精度，并有可靠的精度保障。
在另一步骤102中，对道路地图上车辆附近周围区域中是否存在有期望道路等级、目标道路等级的道路加以检查，其中，所述目标道路等级包括允许转换为自主行驶模式的道路类型。如果例如半径为200米的附近区域中不存在目标道路等级，则以步骤100继续处理。相反，如果在该附近区域存在这样的目标道路等级，则以步骤200继续所述方法。
步骤200确保，所述车辆确实处于假设的道路上。为此，源于车辆周围环境的例如车道标记或交通标示牌等其他信息被用作指标。
在步骤201中，对是否已找到否定指标进行检查。该否定指标例如可以建筑结构标准或标牌的形式存在。即使指标与由道路地图所确定的道路等级大致相符，也可能因识别到施工现场而被归类为否定指标。如果有这类否定指标存在，则不允许自主行驶模式，并且所述方法重新从步骤100处开始。
与此相反，如果没有发现否定指标，则为了进一步提高安全性，针对有关车辆所行驶道路等级的说服力程度或通过相应指标否定或确认车辆所行驶道路等级与目标道路等级相对应的可靠性程度，用步骤202对其他指标进行加权。
如果随后在步骤203中，发现被识别和加权的指标整体上不足以可靠标识道路等级，则所述方法重新从步骤100开始。相反情况下，在步骤204中输出相应的信号，该信号用于表示行驶模式的转换，即车辆允许从驾驶员人为掌控过渡到由车辆掌控。

Claims (17)

1.一种用于操控车辆的方法，其中，通过估计车辆所行驶的道路等级是否符合目标道路等级，检查行驶模式的转换是否能安全地进行以及是否给出相应的输出，所述方法包括以下步骤：
- 借助卫星导航***测定车辆的位置，
- 将所述车辆的所测定的位置与道路地图进行比较，其中，所述道路地图包括根据道路等级的道路分配，
- 确定在道路地图上所述车辆的所测定的位置的预定半径中是否存在具有目标道路等级的道路，所述目标道路等级包括允许转换为自主行驶模式的道路类型，和
- 基于所述目标道路等级的道路是否位于所述道路地图上的所述车辆的所测定的位置的预定半径内的所确定的结果，将所述车辆的行驶模式转换到与当前行驶模式具有不同的自动化程度的行驶模式，
其中，如果在交通路线图上所测定的位置周围的特定周围区域中存在有具有目标道路等级的道路，则根据车辆周围环境检查是否存在有与该车辆行驶的道路等级有关的一项指标或若干指标的指标组，
根据指标对于车辆所行驶的道路等级的具有多重要的意义和/或通过相应指标否定或确认的可靠性程度，对指标进行加权，
根据加权指标的总体情况，测定行驶模式的转换是否能安全地进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以权重因子对指标进行加权。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据权重因子的总和，测定行驶模式的转换是否能安全地进行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，除了车辆位置外，还借助卫星导航***测定车辆运动方向，并将其与交通路线图进行比较。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，区分指标的方法是，指标是否定还是确认车辆所行驶的道路等级与目标道路等级相符合，其中，在存在一项或多项否定指标中的情况下给出输出，说明：行驶模式的转换不能安全地进行。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据行驶模式的转换是否能安全地进行，给出相应的输出。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，以电子信号的形式给出相应的输出。
8.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，借助一个或多个用于目标识别的传感器，检查一项指标或一指标组的存在。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述传感器是摄像机传感器、激光雷达传感器、雷达传感器和超声波传感器中的一种或多种。
10.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述指标或指标组包括以下一项或多项：
- 识别到车道或道路之间的结构隔离设施，
- 识别到车道标记的形状、大小、颜色和/或间距，
- 识别到车道界限的形状、大小、颜色和/或间距，
- 识别到标牌，
- 识别到车辆周围环境中的交通行驶方向，
- 从车对车通信中获取的信息，
- 道路和/或道路周围环境的参考标记，
- 识别到与自主行驶相关联的标牌，
- 识别到基础设施，
- 识别到交通标志牌上的速度限制，
- 已驶过路段的历史记录，其中，已驶过路段从电子存储器中获取。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述车道界限是护栏和/或导向柱，和/或所述标牌是交通标示牌的颜色、形状、大小和/或文字的语义内容，和/或所述基础设施是收费桥、收费站和过境点。
12.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，存储有与存在一指标相对应的各时间点，其中，根据指标的类型为指标分配特定的有效期。
13.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，对一项或多项指标，仅在多次识别到该指标时才对该指标的存在性作出正面的评估。
14.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，作为行驶模式的转换能安全地进行的输出结果，使车辆转换到车辆控制自动化程度被提高的行驶模式，或如果车辆已处于自动化程度被提高的行驶模式，则车辆的该行驶模式保持不变。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述车辆控制自动化程度被提高的行驶模式是全自动行驶模式。
16.一种控制装置，该控制装置被设置成执行根据权利要求1至15中任一权利要求所述的方法。
17.一种车辆，该车辆的车辆控制装置包含多个具有不同自动化程度、相互之间能进行转换的行驶模式，该车辆包括根据权利要求16所述的控制装置。
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