CN112441013B - 基于地图的车辆超速规避 - Google Patents

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Abstract

在一个实施方式中，可避免超过速度限制的驾驶。响应于车辆的当前速度大于车辆的本地速度限制，车辆可确定当前车辆俯仰角并确定用于使车辆在当前车辆俯仰角下保持恒定速度的补偿加速度。基于车辆的当前速度和补偿加速度确定阈值控制命令。在给定车辆的当前俯仰角的情况下，阈值控制命令确定车辆将加速或减速。如果驾驶员控制命令大于阈值控制命令，则可覆盖或修改驾驶员控制命令以降低车辆的当前速度。

Description

基于地图的车辆超速规避
技术领域
本公开的实施方式总体涉及操作自动驾驶车辆。更具体地，本公开的实施方式涉及基于地图信息减少或防止车辆超速的***和方法。
背景技术
以自动驾驶模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可将乘员、尤其是驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自动驾驶模式运行时，车辆可使用车载传感器导航到各个位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在没有任何乘客的一些情况下行驶。
运动规划和控制是自动驾驶中的关键操作。然而，传统的运动规划操作主要从给定路径的曲率和速度来估计完成给定路径的难度，而不考虑不同类型车辆的特征差异。同样的运动规划和控制应用于所有类型的车辆，这在某些情况下可能不准确和平滑。
超速(例如，行驶速度超过规定的速度限制)是一种危险行为。在驾驶员不知道的情况下(例如，由于山路的原因)，驾驶员的速度通常会增加到不安全的水平。如果车辆的移动速度超过安全速度，则驾驶员应对和避免不期望接触的能力就会降低。另外，如果车辆超过安全速度，则诸如与另一车辆、电线杆或行人碰撞的不期望接触可能会造成更大的损害和伤害。因此，在大多数街道和高速公路上都可看到提供速度限制数据的交通标志，以提醒驾驶员保持在速度限制范围内。然而，到处放置这些标志是不实际或不可行的，并且即使这些标志放置在更多的位置，也不能保证驾驶员会注意到这些额外的标志，因为他们可能会分心或不知道他们的速度。
3级车可有助于提高驾驶安全性。尽管3级车中仍然需要驾驶员，但是3级车能够在一定的交通或环境条件下将“安全关键功能”转移到车辆上。在3级车中，驾驶员仍然在场，以及必要时可干预，但不要求驾驶员以与1级和2级车辆相同的方式监控每种情况。三级车可减少超速。
发明内容
在第一方面，本公开提供了一种用于操作车辆的计算机实施的方法，所述方法包括：
响应于从所述车辆的驾驶员接收到的第一控制命令，确定本地速度限制；
响应于所述车辆的当前速度大于所述本地速度限制，
确定所述车辆的当前车辆俯仰角；
确定用于使所述车辆在所述当前车辆俯仰角下保持恒定速度的补偿加速度；
基于所述车辆的所述当前速度和所述补偿加速度确定阈值控制命令，所述阈值控制命令确定在给定所述车辆的所述当前俯仰角的情况下所述车辆将加速还是减速；以及
如果所述第一控制命令大于所述阈值控制命令，则用基于所述阈值控制命令生成的第二控制命令覆盖所述第一控制命令，以降低所述车辆的所述当前速度。
在第二方面，本公开提供了一种存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行操作，所述操作包括：
响应于从所述车辆的驾驶员接收到的第一控制命令，确定本地速度限制；
响应于所述车辆的当前速度大于所述本地速度限制，
确定所述车辆的当前车辆俯仰角；
确定用于使所述车辆在所述当前车辆俯仰角下保持恒定速度的补偿加速度；
基于所述车辆的所述当前速度和所述补偿加速度确定阈值控制命令，所述阈值控制命令确定在给定所述车辆的所述当前俯仰角的情况下所述车辆将加速还是减速；以及
如果所述第一控制命令大于所述阈值控制命令，则用基于所述阈值控制命令生成的第二控制命令覆盖所述第一控制命令，以降低所述车辆的所述当前速度。
在第三方面，本公开提供了一种数据处理***，包括：
处理器；以及
存储器，所述存储器联接至所述处理器，以存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器执行操作，所述操作包括：
响应于从所述车辆的驾驶员接收到的第一控制命令，确定本地速度限制；
响应于所述车辆的当前速度大于所述本地速度限制，
确定所述车辆的当前车辆俯仰角；
确定用于使所述车辆在所述当前车辆俯仰角下保持恒定速度的补偿加速度；
基于所述车辆的所述当前速度和所述补偿加速度确定阈值控制命令，所述阈值控制命令确定在给定所述车辆的所述当前俯仰角的情况下所述车辆将加速还是减速；以及
如果所述第一控制命令大于所述阈值控制命令，则用基于所述阈值控制命令生成的第二控制命令覆盖所述第一控制命令，以降低所述车辆的所述当前速度。
附图说明
本公开的实施方式在附图的各图中以举例而非限制的方式示出，附图中的相同参考标记指示相似元件。
图1是示出根据一个实施方式的网络化***的框图。
图2是示出根据一个实施方式的自动驾驶车辆的示例的框图。
图3A至图3B是示出根据一个实施方式的与自动驾驶车辆一起使用的感知与规划***的示例的框图。
图4是示出根据一个实施方式的超速规避过程的框图。
图5是示出根据一个实施方式的超速规避模块的框图。
图6示出在倾斜表面上的车辆的示例。
图7是示出根据一个实施方式的控制校准表的示例的框图。
具体实施方式
将参考以下所讨论的细节来描述本公开的各种实施方式和方面，附图将示出所述各种实施方式。下列描述和附图是本公开的说明，而不应当解释为对本公开进行限制。描述了许多特定细节以提供对本公开的各种实施方式的全面理解。然而，在某些情况下，并未描述众所周知的或常规的细节，以提供对本公开的实施方式的简洁讨论。
本说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的提及意味着结合该实施方式所描述的特定特征、结构或特性可包括在本公开的至少一个实施方式中。短语“在一个实施方式中”在本说明书中各个地方的出现不必全部指同一实施方式。
根据一些实施方式，可执行减小或避免超过速度限制的过程。确定本地速度限制。如果车辆的当前速度大于(或等于)车辆正行驶的道路的速度限制，则车辆可修改或覆盖车辆命令(例如，油门或加速踏板位置)，以降低车辆的当前速度。该过程决定了车辆当前的俯仰角，而俯仰角可能会受到车辆下面的路面陡度的影响。确定车辆的补偿加速度，该补偿加速度限定为在当前俯仰角下保持车辆的恒定速度或“保存”车辆所需的加速度。基于车辆的当前速度和补偿算法确定阈值控制命令。此阈值控制命令可描述为命令级别，在给定车辆的当前俯仰角的情况下，如果超过该命令级别，将导致加速，如果不超过，将导致减速。如果由驾驶员手动给出的当前控制命令大于阈值，则该过程可覆盖或减少人类控制命令以降低车辆的当前速度。控制命令可以是例如以下中的任一个：油门命令、加速命令、踏板位置或上述任一种的数字表示。
图1是示出根据本公开的一个实施方式的自动驾驶车辆网络配置的框图。参考图1，网络配置100包括可通过网络102通信地联接到一个或多个服务器103至104的自动驾驶车辆101。尽管示出一个自动驾驶车辆，但多个自动驾驶车辆可通过网络102联接到彼此和/或联接到服务器103至104。网络102可以是任何类型的网络，例如，有线或无线的局域网(LAN)、诸如互联网的广域网(WAN)、蜂窝网络、卫星网络或其组合。服务器103至104可以是任何类型的服务器或服务器群集，诸如，网络或云服务器、应用服务器、后端服务器或其组合。服务器103至104可以是数据分析服务器、内容服务器、交通信息服务器、地图和兴趣点(MPOI)服务器或位置服务器等。
自动驾驶车辆是指可配置成处于自动驾驶模式下的车辆，在所述自动驾驶模式下车辆在极少或没有来自驾驶员的输入的情况下导航通过环境。这种自动驾驶车辆可包括传感器***，所述传感器***具有配置成检测与车辆运行环境有关的信息的一个或多个传感器。所述车辆和其相关联的控制器使用所检测的信息来导航通过所述环境。自动驾驶车辆101可在手动模式下、在全自动驾驶模式下或者在部分自动驾驶模式下运行。
在一个实施方式中，自动驾驶车辆101包括，但不限于，感知与规划***110、车辆控制***111、无线通信***112、用户接口***113和传感器***115。自动驾驶车辆101还可包括普通车辆中包括的某些常用部件，诸如：发动机、车轮、方向盘、变速器等，所述部件可由车辆控制***111和/或感知与规划***110使用多种通信信号和/或命令进行控制，该多种通信信号和/或命令例如，加速信号或命令、减速信号或命令、转向信号或命令、制动信号或命令等。
部件110至115可经由互连件、总线、网络或其组合通信地联接到彼此。例如，部件110至115可经由控制器局域网(CAN)总线通信地联接到彼此。CAN总线是设计成允许微控制器和装置在没有主机的应用中与彼此通信的车辆总线标准。它是最初是为汽车内的复用电气布线设计的基于消息的协议，但也用于许多其它环境。
现在参考图2，在一个实施方式中，传感器***115包括但不限于一个或多个摄像机211、全球定位***(GPS)单元212、惯性测量单元(IMU)213、雷达单元214以及光探测和测距(LIDAR)单元215。GPS单元212可包括收发器，所述收发器可操作以提供关于自动驾驶车辆的位置的信息。IMU单元213可基于惯性加速度来感测自动驾驶车辆的位置和定向变化。雷达单元214可表示利用无线电信号来感测自动驾驶车辆的本地环境内的对象的***。在一些实施方式中，除感测对象之外，雷达单元214可另外感测对象的速度和/或前进方向。LIDAR单元215可使用激光来感测自动驾驶车辆所处环境中的对象。除其它***部件之外，LIDAR单元215还可包括一个或多个激光源、激光扫描器以及一个或多个检测器。摄像机211可包括用来采集自动驾驶车辆周围环境的图像的一个或多个装置。摄像机211可以是静物摄像机和/或视频摄像机。摄像机可以是可机械地移动的，例如，通过将摄像机安装在旋转和/或倾斜平台上。
传感器***115还可包括其它传感器，诸如：声纳传感器、红外传感器、转向传感器、油门传感器、制动传感器以及音频传感器(例如，麦克风)。音频传感器可配置成从自动驾驶车辆周围的环境中采集声音。转向传感器可配置成感测方向盘、车辆的车轮或其组合的转向角度。油门传感器和制动传感器分别感测车辆的油门位置和制动位置。在一些情形下，油门传感器和制动传感器可集成为集成式油门/制动传感器。
在一个实施方式中，车辆控制***111包括但不限于转向单元201、油门单元202(也称为加速单元)和制动单元203。转向单元201用来调整车辆的方向或前进方向。油门单元202用来控制电动机或发动机的速度，电动机或发动机的速度进而控制车辆的速度和加速度。制动单元203通过提供摩擦使车辆的车轮或轮胎减速而使车辆减速。应注意，如图2所示的部件可以以硬件、软件或其组合实施。
返回参考图1，无线通信***112允许自动驾驶车辆101与诸如装置、传感器、其它车辆等外部***之间的通信。例如，无线通信***112可以与一个或多个装置直接无线通信，或者经由通信网络进行无线通信，诸如，通过网络102与服务器103至104通信。无线通信***112可使用任何蜂窝通信网络或无线局域网(WLAN)，例如，使用WiFi，以与另一部件或***通信。无线通信***112可例如使用红外链路、蓝牙等与装置(例如，乘客的移动装置、显示装置、车辆101内的扬声器)直接通信。用户接口***113可以是在车辆101内实施的***装置的部分，包括例如键盘、触摸屏显示装置、麦克风和扬声器等。
自动驾驶车辆101的功能中的一些或全部可由感知与规划***110控制或管理，尤其当在自动驾驶模式下操作时。感知与规划***110包括必要的硬件(例如，处理器、存储器、存储装置)和软件(例如，操作***、规划和路线安排程序)，以从传感器***115、控制***111、无线通信***112和/或用户接口***113接收信息，处理所接收的信息，规划从起始点到目的地点的路线或路径，随后基于规划和控制信息来驾驶车辆101。可替代地，感知与规划***110可与车辆控制***111集成在一起。
例如，作为乘客的用户可例如经由用户接口来指定行程的起始位置和目的地。感知与规划***110获得行程相关数据。例如，感知与规划***110可从MPOI服务器中获得位置和路线信息，所述MPOI服务器可以是服务器103至104的一部分。位置服务器提供位置服务，并且MPOI服务器提供地图服务和某些位置的POI。可替代地，此类位置和MPOI信息可本地高速缓存在感知与规划***110的永久性存储装置中。
当自动驾驶车辆101沿着路线移动时，感知与规划***110也可从交通信息***或服务器(TIS)获得实时交通信息。应注意，服务器103至104可由第三方实体进行操作。可替代地，服务器103至104的功能可与感知与规划***110集成在一起。基于实时交通信息、MPOI信息和位置信息以及由传感器***115检测或感测的实时本地环境数据(例如，障碍物、对象、附近车辆)，感知与规划***110可规划最佳路线并且根据所规划的路线例如经由控制***111来驾驶车辆101，以安全且高效到达指定目的地。
在一个实施方式中，给定车辆的位置，MPOI服务器可提供速度限制数据。例如，如图4和图5中所述，车辆可向服务器104提供当前位置，并且服务器可向车辆提供回速度限制，使得车辆能够相应地监控其速度并避免可能的超速情况。
服务器103可以是数据分析***，从而为各种客户执行数据分析服务。在一个实施方式中，数据分析***103包括数据收集器121和机器学习引擎122。数据收集器121从各种车辆(自动驾驶车辆或由人类驾驶员驾驶的常规车辆)收集驾驶统计数据123。驾驶统计数据123包括指示所发出的驾驶指令(例如，油门、制动、转向指令)以及由车辆的传感器在不同的时间点捕捉到的车辆的响应(例如，速度、加速、减速、方向)的信息。驾驶统计数据123还可包括描述不同时间点下的驾驶环境的信息，例如，路线(包括起始位置和目的地位置)、MPOI、道路状况、天气状况等。基于驾驶统计数据123，出于各种目的，机器学习引擎122生成或训练一组规则、算法和/或预测模型124。例如，算法124包括用于校准控制命令的控制校准表和/或用于基于车辆的俯仰角计算俯仰补偿值的算法。然后算法124可上传到ADV上以在自动驾驶期间实时使用。
图3A和图3B是示出根据一个实施方式的与自动驾驶车辆一起使用的感知与规划***的示例的框图。***300可实施为图1的自动驾驶车辆101的一部分，包括但不限于感知与规划***110、控制***111和传感器***115。参考图3A至图3B，感知与规划***110包括但不限于定位模块301、感知模块302、预测模块303、决策模块304、规划模块305、控制模块306、路线安排模块307和超速规避模块308。
模块301至308中的一些或全部可以以软件、硬件或其组合实施。例如，这些模块可安装在永久性存储装置352中、加载到存储器351中，并且由一个或多个处理器(未示出)执行。应注意，这些模块中的一些或全部可通信地联接到图2的车辆控制***111的一些或全部模块或者与它们集成在一起。模块301至308中的一些可一起集成为集成模块。
定位模块301确定自动驾驶车辆300的当前位置(例如，利用GPS单元212)以及管理与用户的行程或路线相关的任何数据。定位模块301(又称作为地图与路线模块)管理与用户的行程或路线相关的任何数据。用户可例如经由用户接口登录并且指定行程的起始位置和目的地。定位模块301与自动驾驶车辆300的诸如地图与路线信息311的其它部件通信，以获得行程相关数据。例如，定位模块301可从位置服务器和地图与POI(MPOI)服务器获得位置和路线信息。位置服务器提供位置服务，并且MPOI服务器提供地图服务和某些位置的POI，从而可作为地图与路线信息311的一部分高速缓存。当自动驾驶车辆300沿着路线移动时，定位模块301也可从交通信息***或服务器获得实时交通信息。
基于由传感器***115提供的传感器数据和由定位模块301获得的定位信息，感知模块302确定对周围环境的感知。感知信息可表示普通驾驶员在驾驶员正驾驶的车辆周围将感知到的东西。感知可包括例如采用对象形式的车道配置、交通灯信号、另一车辆的相对位置、行人、建筑物、人行横道或其它交通相关标志(例如，停止标志、让行标志)等。车道配置包括描述一个或多个车道的信息，诸如，例如车道的形状(例如，直线或弯曲)、车道的宽度、道路中的车道数量、单向或双向车道、合并或分开车道、出口车道等。
感知模块302可包括计算机视觉***或计算机视觉***的功能，以处理并分析由一个或多个摄像机采集的图像，从而识别自动驾驶车辆环境中的对象和/或特征。所述对象可包括交通信号、道路边界、其它车辆、行人和/或障碍物等。计算机视觉***可使用对象识别算法、视频跟踪以及其它计算机视觉技术。在一些实施方式中，计算机视觉***可绘制环境地图，跟踪对象，以及估算对象的速度等。感知模块302也可基于由诸如雷达和/或LIDAR的其它传感器提供的其它传感器数据来检测对象。
针对每个对象，预测模块303预测对象在这种情况下将如何表现。预测是基于感知数据执行的，该感知数据在考虑一组地图/路线信息311和交通规则312的时间点感知驾驶环境。例如，如果对象为相反方向上的车辆且当前驾驶环境包括十字路口，则预测模块303将预测车辆是否可能会笔直向前移动或转弯。如果感知数据表明十字路口没有交通灯，则预测模块303可能会预测车辆在进入十字路口之前可能需要完全停车。如果感知数据表明车辆目前处于左转唯一车道或右转唯一车道，则预测模块303可能预测车辆将更可能分别左转或右转。
针对每个对象，决策模块304作出关于如何处置对象的决定。例如，针对特定对象(例如，交叉路线中的另一车辆)以及描述对象的元数据(例如，速度、方向、转弯角度)，决策模块304决定如何与所述对象相遇(例如，超车、让行、停止、超过)。决策模块304可根据诸如交通规则或驾驶规则312的规则集来作出此类决定，所述规则集可存储在永久性存储装置352中。
路线安排模块307配置成提供从起始点到目的地点的一个或多个路线或路径。对于从起始位置到目的地位置的给定行程，例如从用户接收的给定行程，路线安排模块307获得路线与地图信息311，并确定从起始位置至到达目的地位置的所有可能路线或路径。路线安排模块307可生成地形图形式的参考线，它确定了从起始位置至到达目的地位置的每个路线。参考线是指不受其它诸如其它车辆、障碍物或交通状况的任何干扰的理想路线或路径。即，如果道路上没有其它车辆、行人或障碍物，则ADV应精确地或紧密地跟随参考线。然后，将地形图提供至决策模块304和/或规划模块305。决策模块304和/或规划模块305检查所有可能的路线，以根据由其它模块提供的其它数据选择和更改最佳路线中的一个，其中，其它数据诸如为来自定位模块301的交通状况、由感知模块302感知到的驾驶环境以及由预测模块303预测的交通状况。根据时间点下的特定驾驶环境，用于控制ADV的实际路径或路线可能接近于或不同于由路线安排模块307提供的参考线。
基于针对所感知到的对象中的每个的决定，规划模块305使用由路线安排模块307提供的参考线作为基础，为自动驾驶车辆规划路径或路线以及驾驶参数(例如，距离、速度和/或转弯角度)。换言之，针对给定的对象，决策模块304决定对该对象做什么，而规划模块305确定如何去做。例如，针对给定的对象，决策模块304可决定超过所述对象，而规划模块305可确定在所述对象的左侧还是右侧超过。规划和控制数据由规划模块305生成，包括描述车辆300在下一移动循环(例如，下一路线/路径段)中将如何移动的信息。例如，规划和控制数据可指示车辆300以30英里每小时(mph)的速度移动10米，随后以25mph的速度变到右侧车道。
基于规划和控制数据，控制模块306根据由规划和控制数据限定的路线或路径通过将适当的命令或信号发送到车辆控制***111来控制并驾驶自动驾驶车辆。所述规划和控制数据包括足够的信息，以沿着路径或路线在不同的时间点使用适当的车辆设置或驾驶参数(例如，油门、制动、转向命令)将车辆从路线或路径的第一点驾驶到第二点。
在一个实施方式中，规划阶段在多个规划周期(也称作为驾驶周期)中执行，例如，在每个时间间隔为100毫秒(ms)的周期中执行。对于规划周期或驾驶周期中的每一个，将基于规划和控制数据发出一个或多个控制命令。即，对于每100ms，规划模块305规划下一个路线段或路径段，例如，包括目标位置和ADV到达目标位置所需要的时间。可替代地，规划模块305还可规定具体的速度、方向和/或转向角等。在一个实施方式中，规划模块305为下一个预定时段(诸如，5秒)规划路线段或路径段。对于每个规划周期，规划模块305基于在前一周期中规划的目标位置规划用于当前周期(例如，下一个5秒)的目标位置。控制模块306然后基于当前周期的规划和控制数据生成一个或多个控制命令(例如，油门、制动、转向控制命令)。
应注意，决策模块304和规划模块305可集成为集成模块。决策模块304/规划模块305可包括导航***或导航***的功能，以确定自动驾驶车辆的驾驶路径。例如，导航***可确定用于影响自动驾驶车辆沿着以下路径移动的一系列速度和前进方向：所述路径在使自动驾驶车辆沿着通往最终目的地的基于车行道的路径前进的同时，基本上避免感知到的障碍物。目的地可根据经由用户接口***113进行的用户输入来设定。导航***可在自动驾驶车辆正在运行的同时动态地更新驾驶路径。导航***可将来自GPS***和一个或多个地图的数据合并，以确定用于自动驾驶车辆的驾驶路径。
在一个实施方式中，超速规避模块308可配置成执行包括以下的过程：确定车辆的本地速度限制；响应于车辆的当前速度大于车辆的本地速度限制，确定车辆的当前车辆俯仰角；确定用于使车辆在当前车辆俯仰角下保持恒定速度的补偿加速度；基于a)车辆的当前速度和b)补偿加速度，确定阈值控制命令，该阈值控制命令确定在给定车辆当前俯仰角的情况下车辆将加速还是减速；如果人类控制命令大于阈值控制命令，则用覆盖控制命令覆盖人类控制命令，以降低车辆的当前速度。应当注意，尽管显示为单独的，但是超速规避模块可以是控制模块306的子模块。
具体地，根据一个实施方式，响应于从车辆(例如，3级自动驾驶车辆)的驾驶员接收到的第一控制意见(例如，第一油门命令)，超速规避模块308确定车辆的当前速度，该速度可使用车辆的一个或多个传感器获得。此外，超速规避模块308还确定车辆的当前位置和车辆正在行驶的道路的当前速度限制。车辆的当前位置可基于从车辆的GPS接收器获得的GPS数据来确定。速度限制可从地图与路线信息311获得，该地图与路线信息311可从导航地图(例如，普通的Google或Baidu地图，不一定是高清或HD地图)获得。
超速规避模块308将车辆的当前速度和当前速度限制进行比较。如果车辆的当前速度大于速度限制，则确定车辆的俯仰角，该俯仰角可使用如上所述的IMU装置来确定。基于车辆的俯仰角，超速规避模块308的俯仰角补偿计算器配置成使用俯仰角补偿算法314计算俯仰角补偿值。基于俯仰角补偿值，推导出加速度(或减速度)，其中，加速度表示根据车辆在时间点的俯仰角保持当前速度所需的加速度。
基于加速度(或减速度)，超速规避模块308的命令确定模块配置成基于车辆的当前速度和给定车辆的俯仰角时保持相同速度所需的加速度来确定第二控制命令。在一个实施方式中，命令确定模块在控制校准表或数据结构313中执行查找操作以确定第二控制命令。控制校准表313可基于从在各种驾驶环境中驾驶的许多车辆收集的先前驾驶统计数据(例如，在具有不同俯仰角的道路上驾驶的不同速度)来创建。图7中示出了根据一个实施方式的控制校准表313的示例。
现在参考图7，根据一个实施方式，控制校准表700包括多个映射条目。每个映射条目均将具体速度701和具体加速度702映射至控制命令703。基于车辆的当前速度和基于车辆俯仰角确定的加速度，定位具有与车辆的当前速度和加速度匹配的速度字段701和加速度字段702的映射条目。第二控制命令由匹配条目的字段703确定。控制命令703表示在给定俯仰角(例如，上坡或下坡道路)上保持速度701和加速度702所需的控制命令(例如，油门命令)。控制命令703可以是用于加速的油门命令或用于减速的制动命令。加速度702的负值表示减速度。
返回参考图3A至图3B，一旦基于控制校准表313确定了第二控制命令，超速规避模块308的CAN总线模块将第一控制命令和第二控制命令进行比较，并选择其中较低的一个来控制车辆。超速规避模块308的CAN总线模块配置成向车辆发出所选择的控制命令，以控制车辆不超过速度限制，同时保持平稳驾驶。在一个实施方式中，CAN总线模块不发出制动命令。最多，CAN总线模块可简单地致使油门或加速踏板松开。
图4示出了根据一个实施方式的用于提供超速规避的过程600。过程600可由处理逻辑执行，该处理逻辑可包括软件、硬件或其组合。例如，过程600可由超速规避模块308执行。在框602处，该过程包括确定车辆正行驶的道路的本地速度限制。“本地”速度限制是适用于给定车辆当前位置的车辆的当前速度限制。如其它部分所述，本地速度限制可基于车辆的定位或其他方式来确定。
在框604处，该过程包括检测车辆速度是否超过速度限制。如果车辆超过了速度限制，则检测到超速，并继续该过程以避免超速。如果没有，则该过程可基于车辆的当前速度和本地速度限制继续监控是否发生超速。在一个实施方式中，超速检测可基于本地速度限制和偏移量。例如，如果本地速度限制为55mph，则超速检测可使用52mph(偏移量3mph)而不是55mph来提供额外的安全和反应时间。在这种情况下，如果车辆速度达到52mph，则即使未达到速度限制，也可执行超速规避。
响应于车辆的当前速度大于车辆的本地速度限制，如框606、框608、框610和框612中所述，该过程执行超速规避。可经由图2中所示的车辆传感器***115和/或图1的车辆控制***111提供当前速度。
在框606处，该过程包括确定车辆的当前车辆俯仰角。这可由车辆传感器提供，例如，IMU模块(参见例如图2，传感器***115和IMU 213)。
在框608处，该过程包括确定用于使车辆在该车辆俯仰角下保持恒定速度的补偿加速度。换言之，当在当前检测到的车辆俯仰角的斜坡上，补偿加速度“保存”车辆的速度(保持零加速度)。当前车辆俯仰角下的补偿加速度也是基于重力和当前车辆俯仰角计算的车辆加速度的相反数。如其它部分所述，补偿加速度可通过涉及车辆物理的计算来确定。
在框610处，该过程包括基于a)车辆的当前速度和b)车辆的补偿加速度确定阈值车辆控制命令，该阈值车辆控制命令确定在给定车辆的当前俯仰角的情况下车辆是加速还是减速。
在框612处，该过程包括如果人类控制命令(例如，驾驶员的加速踏板位置)大于阈值控制命令，则用覆盖控制命令覆盖人类控制命令。以这样的方式，如果驾驶员的控制命令低于覆盖命令，则车辆将自然减速，无需采取行动。另一方面，如果驾驶员的控制命令高于覆盖命令，则驾驶员的控制命令将被忽视、用覆盖控制命令覆盖或修改，以降低车辆的当前速度。覆盖控制命令可小于或等于阈值控制命令。
图5示出了根据一个实施方式的可执行超速规避的超速规避模块702。超速规避模块702可实施为图3A的模块308的一部分。在框712处，确定本地速度限制。本地速度限制确定可包括确定车辆的当前位置，以及参考地图信息(例如，导航地图)或使用车辆的当前位置查找本地速度限制的表格。车辆的当前位置可由车辆定位模块710和/或GPS来确定(另请参见图3A，定位模块301和图2，GPS 212)。
地图信息服务708可使用车辆的当前位置查找或参考地图或表格，以检索车辆本地的相应速度限制。超速检测块714可将可由车辆传感器确定的车辆速度与本地速度限制进行比较。如果车辆速度大于速度限制，则检测到超速。
可基于车辆的当前俯仰角在框716处进行补偿加速度确定。车辆的俯仰角可由IMU单元来感测，IMU单元可具有一个或多个陀螺仪和加速度计的组合。补偿加速度在图6中示出为车辆在当前俯仰角(具有角度θ)下加速度的相对的数或相反数。车辆在x方向上由下向坡度引起的加速度可以表示为a＝(W*sin(θ))/M，其中，W是车辆的重量，以及M是车辆的质量。重量以质量(M)*重力表示。补偿加速度可以是该加速度的相反数，也可以是相同但方向相反的加速度。需要注意的是，虽然坡度显示为向下，但该过程、算法和计算也适用于车辆上坡行驶的情况。在这种情况下，如果超速，则驾驶员可能仍然需要减少控制命令，只有在这种情况下，斜坡才有利于车辆减速，因此阈值控制命令将降低或为负值。
返回参考图5，基于补偿加速度和当前车辆速度，命令处理块718可确定控制命令阈值，其中，在给定车辆的俯仰角的情况下，大于该阈值的控制命令将导致车辆加速，以及小于该阈值的控制命令将导致车辆减速。
在一个实施方式中，命令处理块通过参考校准表720来确定阈值控制命令。校准表可具有多个条目，每个条目均具有：a)车辆速度，b)控制命令，和c)产生的车辆加速度。因此，给定其中两个参数(例如，车辆速度和加速度)，可确定第三个参数(例如，控制命令)。校准表可使用a)车辆的当前速度和b)所计算的补偿加速度进行参考，以提取阈值控制命令。校准表的数据及其条目可通过实际或模拟测试来确定。
在一个实施方式中，阈值控制命令可基于诸如数学计算或曲线的算法来确定。例如，加速度曲线可限定在具有一个轴上的车辆速度和第二轴上的控制命令的示图上。加速度可根据车辆速度和控制命令绘制。与上述类似，给定两个参数，就可确定第三个参数。
在命令比较块722处，将阈值控制命令与驾驶员的手动控制命令进行比较。如果驾驶员的手动控制命令大于阈值控制命令，则车辆将继续加速超过本地速度限制。比较块可使用小于或等于阈值控制命令的输出控制命令来修改或覆盖驾驶员的控制命令，以将车辆速度降低到速度限制以下。
输出或覆盖控制命令可以是油门命令、加速命令、踏板位置，或表示油门命令、加速命令或踏板位置的数值。控制命令可经由CAN总线传送至车辆动力传动系。例如，返回参考图2和图3A，超速规避模块308可通过CAN总线向具有油门单元202的控制***111传送控制命令。油门单元可使用覆盖控制命令而不是驾驶员的手动控制命令(例如，踏板位置)来命令动力传动系施加多少作用力。
应注意，如上文示出和描述的部件中的一些或全部可在软件、硬件或其组合中实施。例如，此类部件可实施为安装并存储在永久性存储装置中的软件，所述软件可通过处理器(未示出)加载在存储器中并在存储器中执行以实施贯穿本申请所述的过程或操作。可替代地，此类部件可实施为编程或嵌入到专用硬件(诸如，集成电路(例如，专用集成电路或ASIC)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA))中的可执行代码，所述可执行代码可经由来自应用的相应驱动程序和/或操作***来访问。此外，此类部件可实施为处理器或处理器内核中的特定硬件逻辑，作为可由软件部件通过一个或多个特定指令访问的指令集的一部分。
前述详细描述中的一些部分已经根据在计算机存储器内对数据位的运算的算法和符号表示而呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域中的技术人员所使用的方式，以将他们的工作实质最有效地传达给本领域中的其他技术人员。本文中，算法通常被认为是导致所期望结果的自洽操作序列。这些操作是指需要对物理量进行物理操控的操作。
然而，应当牢记，所有这些和类似的术语均旨在与适当的物理量关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标记。除非在以上讨论中以其它方式明确地指出，否则应当了解，在整个说明书中，利用术语(诸如所附权利要求书中所阐述的术语)进行的讨论是指计算机***或类似电子计算装置的动作和处理，所述计算机***或电子计算装置操控计算机***的寄存器和存储器内的表示为物理(电子)量的数据，并将所述数据变换成计算机***存储器或寄存器或者其它此类信息存储装置、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其它数据。
本公开的实施方式还涉及用于执行本文中的操作的设备。这种计算机程序存储在非暂时性计算机可读介质中。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储信息的任何机构。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存存储器装置)。
前述附图中所描绘的过程或方法可由处理逻辑来执行，所述处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件(例如，体现在非暂时性计算机可读介质上)或两者的组合。尽管所述过程或方法在上文是依据一些顺序操作来描述的，但是应当了解，所述操作中的一些可按不同的顺序执行。此外，一些操作可并行地执行而不是顺序地执行。
本公开的实施方式并未参考任何特定的编程语言进行描述。应认识到，可使用多种编程语言来实施如本文描述的本公开的实施方式的教导。
在以上的说明书中，已经参考本公开的具体示例性实施方式对本公开的实施方式进行了描述。将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中阐述的本公开的更宽泛精神和范围的情况下，可对本发明作出各种修改。因此，应当在说明性意义而不是限制性意义上来理解本说明书和附图。

Claims (20)

1.一种用于操作车辆的计算机实施的方法，所述方法包括：
响应于从所述车辆的驾驶员接收到的第一控制命令，确定本地速度限制；
响应于所述车辆的当前速度大于所述本地速度限制，
确定所述车辆的当前车辆俯仰角；
确定用于使所述车辆在所述当前车辆俯仰角下保持恒定速度的补偿加速度；
基于所述车辆的所述当前速度和所述补偿加速度确定阈值控制命令，所述阈值控制命令确定在给定所述车辆的所述当前俯仰角的情况下所述车辆将加速还是减速；以及
如果所述第一控制命令大于所述阈值控制命令，则用基于所述阈值控制命令生成的第二控制命令覆盖所述第一控制命令，以降低所述车辆的所述当前速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述本地速度限制包括：
确定所述车辆的当前位置；以及
参考地图信息或表格，以利用所述车辆的所述当前位置查找所述本地速度限制。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述车辆的所述当前位置基于全球定位卫星***确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述阈值控制命令包括参考具有多个条目的校准表，每个条目均具有a)车辆速度、b)控制命令和c)产生的车辆加速度，利用所述车辆的所述当前速度和所述补偿加速度提取所述阈值控制命令。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述校准表的数据基于过去的测试数据或模拟测试数据确定。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二控制命令小于或等于所述阈值控制命令。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前车辆俯仰角下的所述补偿加速度是基于重力和所述当前车辆俯仰角计算的所述车辆的加速度的相反数。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述车辆的所述当前车辆俯仰角包括使用惯性测量单元感测所述车辆的俯仰角。
9.一种存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行操作，所述操作包括：
响应于从车辆的驾驶员接收到的第一控制命令，确定本地速度限制；
响应于所述车辆的当前速度大于所述本地速度限制，
确定所述车辆的当前车辆俯仰角；
确定用于使所述车辆在所述当前车辆俯仰角下保持恒定速度的补偿加速度；
基于所述车辆的所述当前速度和所述补偿加速度确定阈值控制命令，所述阈值控制命令确定在给定所述车辆的所述当前俯仰角的情况下所述车辆将加速还是减速；以及
如果所述第一控制命令大于所述阈值控制命令，则用基于所述阈值控制命令生成的第二控制命令覆盖所述第一控制命令，以降低所述车辆的所述当前速度。
10.根据权利要求9所述的非暂时性机器可读介质，其中，所述第二控制命令是以下中的一个：油门命令、加速踏板位置、加速命令或表示油门命令、加速踏板位置、加速命令的数值。
11.根据权利要求9所述的非暂时性机器可读介质，其中，所述覆盖控制命令通过CAN总线传送至所述车辆的动力传动系。
12.根据权利要求9所述的非暂时性机器可读介质，其中，确定所述阈值控制命令包括参考具有多个条目的校准表，每个条目均具有a)车辆速度、b)控制命令和c)产生的车辆加速度，利用所述车辆的所述当前速度和所述补偿加速度提取所述阈值控制命令。
13.根据权利要求12所述的非暂时性机器可读介质，其中，所述校准表的数据基于过去的测试数据或模拟测试数据确定。
14.根据权利要求9所述的非暂时性机器可读介质，其中，所述第二控制命令小于或等于所述阈值控制命令。
15.根据权利要求9所述的非暂时性机器可读介质，其中，所述当前车辆俯仰角下的所述补偿加速度是基于重力和所述当前车辆俯仰角计算的所述车辆的加速度的相反数。
16.一种数据处理***，包括：
处理器；以及
存储器，所述存储器联接至所述处理器，以存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器执行操作，所述操作包括：
响应于从车辆的驾驶员接收到的第一控制命令，确定本地速度限制；
响应于所述车辆的当前速度大于所述本地速度限制，
确定所述车辆的当前车辆俯仰角；
确定用于使所述车辆在所述当前车辆俯仰角下保持恒定速度的补偿加速度；
基于所述车辆的所述当前速度和所述补偿加速度确定阈值控制命令，所述阈值控制命令确定在给定所述车辆的所述当前俯仰角的情况下所述车辆将加速还是减速；以及
如果所述第一控制命令大于所述阈值控制命令，则用基于所述阈值控制命令生成的第二控制命令覆盖所述第一控制命令，以降低所述车辆的所述当前速度。
17.根据权利要求16所述的数据处理***，其中，确定所述阈值控制命令包括参考具有多个条目的校准表，每个条目均具有a)车辆速度、b)控制命令和c)产生的车辆加速度，利用所述车辆的所述当前速度和所述补偿加速度提取所述阈值控制命令。
18.根据权利要求17所述的数据处理***，其中，所述校准表的数据基于过去的测试数据或模拟测试数据确定。
19.根据权利要求16所述的数据处理***，其中，所述第二控制命令小于或等于所述阈值控制命令。
20.根据权利要求16所述的数据处理***，其中，所述补偿加速度是基于重力和所述当前车辆俯仰角计算的所述车辆的加速度的相反数。
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