CN112533811A - 用于至少部分自动地引导机动车辆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于至少部分自动地引导机动车辆的方法，包括以下步骤：接收代表所述机动车辆的环境的环境信号；处理所述环境信号以探测所述环境中的动态对象，在探测到动态对象时，基于代表所述环境的基础设施的基础设施数据来预测所述动态对象的运动，基于所预测的运动产生用于至少部分自动地控制所述机动车辆的横向和纵向引导的控制信号，以及输出所产生的控制信号，以基于所预测的运动来至少部分自动地引导所述机动车辆。本发明还涉及设备、机动车辆、计算机程序和机器可读存储介质。

Description

用于至少部分自动地引导机动车辆的方法

技术领域

本发明涉及一种用于至少部分自动地引导机动车辆的方法。本发明还涉及一种设备，该设备被设置为执行用于至少部分自动地控制机动车辆的方法的所有步骤。本发明还涉及一种计算机程序。本发明还涉及一种机器可读存储介质。

技术领域

已知用于预测城市交通路线上的动态交通参与者的方法。这些方法通常使用关于先前经过分类的动态对象（机动车辆，行人）的运动学自由度的纯模型假设，而不使用现有的基础设施。

特别是在有轨电车的情况下，该措施代表了更大的困难，因为有轨电车可能大多以较小的弯道半径转弯并且由此机动车辆的可能交通路线大多会以较小的弯道半径相交，从而存在很高的碰撞风险。

发明内容

本发明所基于的任务是提供一种用于至少部分自动地控制机动车辆的有效概念。

该任务借助于独立权利要求的各自主题解决。本发明的有利设计分别是从属权利要求的主题。

根据第一方面，提供了一种用于至少部分自动地引导机动车辆的方法，包括以下步骤：

接收代表所述机动车辆的环境的环境信号；

处理所述环境信号以探测所述环境中的动态对象，

在探测到动态对象时，基于代表所述环境的基础设施的基础设施数据来预测所述动态对象的运动，

基于所预测的运动产生用于至少部分自动地控制所述机动车辆的横向和纵向引导的控制信号，以及

输出所产生的控制信号，以基于所预测的运动来至少部分自动地引导所述机动车辆。

根据第二方面提供一种设备，所述设备被设置为执行用于至少部分自动地引导机动车辆的方法的所有步骤。

根据第三方面提供一种机动车辆，其包括根据第二方面的设备。

根据第四方面提供一种计算机程序，其包括指令，当所述计算机程序由计算机执行时，所述指令促使所述计算机执行用于至少部分自动地引导机动车辆的方法。

根据第五方面提供一种机器可读存储介质，在所述机器可读存储介质上存储有所述计算机程序。

本发明基于以下认识：上述任务可以通过基于代表所述环境的基础设施的基础设施数据预测所述动态对象的运动来解决。因此这意味着将关于所述基础设施的信息用于预测所述动态对象的运动。

由此例如引发以下技术优势：可以有效地考虑所述动态对象的运动的边界条件。因此特别要考虑的是，动态对象必须考虑通过所述基础设施设定的针对其运动的规范和/或限制。因此可以说，所述基础设施预先规定了所述动态对象可以在什么空间内移动。从而例如动态对象不能与所述基础设施的固定对象位于相同的地点或位于相同的位置。

然后基于对所述动态对象的运动的预测，产生并输出用于至少部分自动地控制所述机动车辆的横向和纵向引导的控制信号，以便能够基于对所述动态对象的运动的预测至少部分自动地引导所述机动车辆。

因此引发了以下技术优势：提供了一种用于至少部分自动地高效引导机动车辆的概念。

短语“至少部分自动地控制或引导”包括以下情况：部分自动地控制或引导，高度自动地控制或引导，全自动地控制或引导，无人驾驶地控制或引导。

部分自动地控制或引导意味着在特殊应用情况中（例如：在高速公路上行驶，在停车场内行驶，超越对象，在由车道标记设定的车道内行驶），自动控制所述机动车辆的纵向和横向引导。所述机动车辆的驾驶员不必自己手动控制所述机动车辆的纵向和横向引导。但是，驾驶员必须持续监视对纵向和横向引导的自动控制，以便在需要时可以进行手动干预。

高度自动地控制或引导意味着在特殊的应用情况中（例如：在高速公路上行驶，在停车场内行驶，超越对象，在由车道标记设定的车道内行驶），自动控制所述机动车辆的纵向和横向引导。所述机动车辆的驾驶员不必自己手动控制所述机动车辆的纵向和横向引导。所述驾驶员不必持续监视对纵向和横向引导的自动控制以便在需要时可以进行手动干预。在需要时会自动向驾驶员输出接管纵向和横向引导控制的接管请求。因此，驾驶员必须潜在地能够接管对纵向和横向引导的控制。

全自动地控制或引导意味着在特殊的应用情况中（例如：在高速公路上行驶，在停车场内行驶，超越对象，在由车道标记设定的车道内行驶）自动控制所述机动车辆的纵向和横向引导。所述机动车辆的驾驶员不必自己手动控制所述机动车辆的纵向和横向引导。所述驾驶员不必监视所述纵向和横向引导的自动控制以便在需要时可以进行手动干预。在所述特殊的应用情况中不需要驾驶员。

无人驾驶地控制或引导意味着，不管有什么特殊的应用情况（例如：在高速公路上行驶，在停车场内行驶，超越对象，在由车道标记设定的车道内行驶）都自动控制所述机动车辆的纵向和横向引导。所述机动车辆的驾驶员不必自己手动控制所述机动车辆的纵向和横向引导。所述驾驶员不必监视所述纵向和侧向引导的自动控制以便在需要时可以进行手动干预。因此，例如在所有道路类型、速度范围和环境条件下自动控制对车辆的纵向和横向引导。驾驶员的全部驾驶任务因此被自动接管。因此不再需要驾驶员。也就是说，即使没有驾驶员，所述机动车辆也可以从任何起始位置行驶到任何目标位置。因此，无需驾驶员的帮助即可自动解决潜在的问题。

所述动态对象例如是以下对象之一：轨道车辆（例如有轨电车）、其他机动车辆、行人和骑自行车人。

动态对象特别是指固有速度大于0 m/s的对象。

基础设施数据代表例如位于所述动态对象前方的交通路线的几何形状。

交通路线例如是道路或例如是轨道。

根据一种实施方式规定，基于所述基础设施数据来确定所述动态对象前方的交通路线，其中基于所确定的交通路线来预测所述动态对象的运动。

由此例如引发以下技术优势：可以有效地预测所述动态对象的运动。在此要考虑的是，所述动态对象通常会在交通路线上运动。也就是说，例如其他机动车辆将在道路上行驶。也就是说，例如如果行人不愿意跨越道路，则该行人通常在人行道上行走。也就是说，例如有轨电车将在轨道上运动。

因此，如果基于所述基础设施数据确定前方的交通路线，则可以对所述动态对象可能向何处运动做出有效声明。

根据一种实施方式规定，基于所述环境信号确定所述动态对象的瞬时位置。

由此例如引发以下技术优势：可以有效地确定所述动态对象的瞬时位置。

根据一种实施方式规定，将所确定的瞬时位置与所确定的前方交通路线进行比较，以确定所述动态对象的经过比较的瞬时位置，所述经过比较的瞬时位置对于所确定的前方交通路线是合理的。

由此例如引发以下技术优势：可以利用所确定的前方交通路线有效地检查所确定的瞬时位置的合理性。

因此，如果例如前方交通路线是道路并且例如所述动态对象是其他机动车辆，则所述其他机动车辆的瞬时位置位于所述道路上。

例如，如果所述动态对象是轨道车辆并且例如所述前方交通路线是轨道分布，则所述轨道车辆的瞬时位置必定位于所述轨道上。

在一种实施方式中规定，如果所述动态对象是轨道车辆，则所述交通路线是在所述轨道车辆之前的轨道分布。

由此例如引发以下技术优势：可以有效地预测轨道车辆的运动。特别地，由此引发以下技术优势：为了至少部分自动地引导机动车辆，可以有效地考虑轨道车辆的运动。

根据一种实施方式规定，基于所述环境信号来确定所述基础设施数据。

由此例如引发以下技术优势：有效地确定所述基础设施数据。

例如规定，处理所述环境信号以确定所述基础设施数据。

根据一种实施方式规定，所述基础设施数据包括数字地图的地图数据。

由此例如引发以下技术优势：可以有效地考虑数字地图的信息。

在一种实施方式中规定，接收所述数字地图的地图数据。

根据一种实施方式规定，基于预测的运动来确定所述机动车辆是否将与所述动态对象相交，其中如果是，则确定轨迹，以至少在距所述动态对象的预定安全距离内至少部分自动地引导所述机动车辆，特别是以至少在所述预定安全距离内至少部分自动地停止所述机动车辆，其中基于所确定的轨迹产生所述控制信号。

由此例如引发以下技术优势：可以有效地降低与所述动态对象碰撞的风险。特别是例如可以引发以下技术优势：可以有效地避免与所述动态对象的碰撞。

在一种实施方式中规定，对所述动态对象进行分类，其中基于所述分类来预测所述对象的运动。

由此例如引发以下技术优势：可以有效地预测所述对象的运动。

分类包括例如将所述动态对象分类为其他机动车辆、行人、骑自行车人或轨道车辆（例如有轨电车）。

根据一种实施方式，环境信号包括来自所述机动车辆的一个或多个环境传感器的环境传感器数据。

例如，环境传感器是以下环境传感器之一：雷达传感器、激光雷达传感器、超声传感器、红外传感器、磁场传感器和视频传感器。

在一种实施方式中规定，根据第三方面的机动车辆被设置或构造为实施或执行根据第一方面的方法。

在另一实施方式中规定，根据第一方面的方法借助于根据第二方面的设备和/或借助于根据第三方面的机动车辆来实施或执行。

设备特征类似地从对应的方法特征中得到，反之亦然。因此这特别是意味着，根据第一方面的方法的技术功能性从根据第二方面的设备的对应技术功能性中得到。

因此这特别是意味着，根据第二方面的设备的其他实施方式类似地从根据第一方面的方法的对应实施方式中得到。

附图说明

下面基于优选的实施例详细解释本发明。在此

图1示出了用于至少部分自动地控制机动车辆的方法的流程图，

图2示出了一种设备，该设备被设置为执行用于至少部分自动地控制机动车辆的方法的所有步骤，

图3示出了机动车辆，以及

图4示出了机器可读存储介质。

具体实施方式

图1示出了用于至少部分自动地引导机动车辆的方法的流程图，该方法包括以下步骤：

接收101代表所述机动车辆的环境的环境信号，

处理103所述环境信号，以探测所述环境中的动态对象，

在探测到动态对象时，基于代表所述环境的基础设施的基础设施数据对所述动态对象的运动进行预测105，

产生107控制信号，用于基于预测的运动至少部分自动地控制所述机动车辆的横向和纵向引导，以及

输出109所产生的控制信号，以基于预测的运动至少部分自动地引导所述机动车辆。

图2示出了设备201，该设备被设置为执行用于至少部分自动地引导机动车辆的方法的所有步骤。

例如，设备201被构造为执行根据图1的方法的所有步骤。

设备201包括输入端203，用于接收代表所述机动车辆的环境的环境信号。

设备201还包括处理器205，用于处理所述环境信号以探测所述环境中的动态对象。

处理器205被构造为在探测到动态对象时基于基础设施数据来预测所述动态对象的运动，其中所述基础设施数据代表所述环境的基础设施。

处理器205还被构造为基于预测的运动产生用于至少部分自动地控制所述机动车辆的横向和纵向引导的控制信号。

设备201包括输出端207，用于输出所产生的控制信号以基于预测的运动至少部分自动地引导所述机动车辆。

例如，将所产生的控制信号输出到控制设备，该控制设备被构造为基于输出的控制信号来至少部分自动地控制所述机动车辆的横向和纵向引导。

在一种实施方式中设置多个处理器来代替一个处理器205。

将被接收的信息、数据和/或信号通常例如借助于输入端203来接收。

将被输出的信号通常例如借助于输出端207来输出。

图3示出了机动车辆301。

机动车辆301包括根据图2的设备201。

机动车辆301包括环境传感器303，例如雷达传感器。

例如，将环境传感器303的环境传感器数据提供给输入端203。因此，这意味着例如输入端203接收环境传感器303的环境传感器数据。处理器205例如处理接收到的环境传感器数据，以探测机动车辆301的环境中的对象。

例如，机动车辆301除了环境传感器303之外还包括一个或多个其他环境传感器。例如，机动车辆301包括视频传感器和/或超声传感器。这些环境传感器的相应环境传感器数据随后例如也被提供给输入端203。

借助于输出端207输出的控制信号例如被输出到机动车辆301的控制装置305，其中控制装置305被设置为基于输出的控制信号至少部分自动地控制机动车辆301的横向和纵向引导。

图4示出了机器可读存储介质401，其上存储有计算机程序403。计算机程序403包括指令，在由计算机，例如由根据图2的设备201执行计算机程序403时，所述指令促使所述计算机执行用于至少部分自动地控制机动车辆的方法。

在一种实施方式中规定，基于预定模型来预测所述动态对象的运动。这样的预定模型使用例如所述动态对象（例如先前分类的动态对象）的运动学自由度。

除了使用所述预定模型进行预测之外，还使用所述基础设施数据。

如果将所述动态对象分类为轨道车辆，例如分类为有轨电车，则根据一种实施方式规定，确定在所述轨道车辆前方的轨道分布。特别地，这尤其是为了确定所述机动车辆是否将与轨道分布相交，特别是在所述机动车辆的舒适制动距离的范围内将与轨道分布相交而执行的。

在一种实施方式中规定，借助于一个环境传感器或借助于多个环境传感器来检测所述机动车辆的环境。

根据一种实施方式，接收与该检测相对应的环境传感器数据。因此，这些环境传感器数据代表所述机动车辆的环境。

根据一种实施方式，处理这些环境传感器数据以探测所述环境中的动态对象。

当在所述环境中探测到动态对象时，根据一种实施方式规定，对探测到的动态对象分类。为了所述分类例如使用一个分类器或例如使用多个分类器。所述一个分类器或所述多个分类器例如在处理器205和/或计算机程序中实现。

如果将所述动态对象分类为轨道车辆，例如有轨电车，则根据一种实施方式确定在所述轨道车辆前方的轨道分布。为此，根据一种实施方式使用所述环境信号，即特别是所述环境传感器数据。替代地或附加地，根据一种实施方式，为了确定前方的轨道分布使用数字地图的地图数据。

例如接收所述数字地图的地图数据，例如借助于设备201的输入端203。

例如，所述数字地图的地图数据由导航***接收或从所述导航***读取。

基于所确定的轨道分布或轨道几何形状，根据一种实施方式使得所述轨道车辆（例如有轨电车）的局部概率具体化。因此这特别是意味着，基于所述环境信号确定所述轨道车辆的瞬时位置，其中将所确定的瞬时位置与所确定的前方轨道分布进行比较，以确定所述轨道车辆的经过比较的瞬时位置，所述经过比较的瞬时位置对于所确定的前方轨道分布是合理的。

根据一种实施方式规定，基于所述动态对象（例如所述轨道车辆）的一个或多个运动学变量来预测所述动态对象（例如所述轨道车辆）的运动。

所述动态对象（例如，所述轨道车辆）的运动学变量例如是所述动态对象（例如，所述轨道车辆）的速度或减速。例如基于所述环境信号，例如基于所述环境传感器数据来确定这些运动学变量。

如果对于所述机动车辆来说得到与所述动态对象（例如与所述轨道车辆）前方相交的状况，则根据一种实施方式规定对所述机动车辆减速，使得其以足够的安全距离在所述相交状况前、即在交通交叉点前停止，并且等待所述动态对象（例如所述轨道车辆）通过。因此这意味着为此产生相应的控制信号，基于所述控制信号可以至少部分自动地控制所述机动车辆的横向和纵向引导，使得该机动车辆至少部分自动地停止在预定的安全距离内，这里也就是停止在足够的安全距离内并等待所述动态对象（例如所述轨道车辆）通过。

根据一种实施方式，如果没有其他动态对象（例如轨道车辆），则再次采取原始的机动或继续沿着原始轨迹行驶。

这里描述的概念的优点是，例如对应于道路交通法规（StVO）对轨道车辆（例如有轨电车）进行符合法律的处理以及减少与轨道车辆碰撞的风险，以及在有轨电车上实现机动车辆的有客户价值的行为。

所述机动车辆例如是穿梭车、汽车、自动驾驶出租车或多功能车辆，例如载重车辆。

Claims (11)

1.一种用于至少部分自动地引导机动车辆的方法，包括以下步骤：

接收（101）代表所述机动车辆的环境的环境信号，

处理（103）所述环境信号以探测所述环境中的动态对象，

在探测到动态对象时，基于代表所述环境的基础设施的基础设施数据预测（105）所述动态对象的运动，

产生（107）控制信号，用于基于预测的运动至少部分自动地控制所述机动车辆的横向和纵向引导，以及

输出（109）所产生的控制信号，以基于预测的运动至少部分自动地引导所述机动车辆。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述基础设施数据确定所述动态对象前方的交通路线，其中基于所确定的交通路线来预测所述动态对象的运动。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于所述环境信号确定所述动态对象的瞬时位置，其中将所确定的瞬时位置与所确定的前方交通路线进行比较，以确定所述动态对象的经过比较的瞬时位置，所述经过比较的瞬时位置对于所确定的前方交通路线是合理的。

4.根据权利要求2和3中至少一项所述的方法，其中，如果所述动态对象是轨道车辆，则所述交通路线是在所述轨道车辆前方的轨道分布。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述动态对象进行分类，并且其中基于所述分类来预测所述对象的运动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于所述环境信号确定所述基础设施数据，和/或其中，所述基础设施数据包括数字地图的地图数据。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于所述预测的运动来确定所述机动车辆是否将与所述动态对象相交，其中如果是，则确定轨迹，以至少部分自动地引导所述机动车辆至少在距所述动态对象的预定安全距离内，特别是以至少部分自动地使所述机动车辆至少停止在所述预定安全距离内，其中基于所确定的轨迹产生所述控制信号。

8.一种设备（201），其被设置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的所有步骤。

9.一种机动车辆（301），包括根据权利要求8所述的设备（201）。

10.一种计算机程序（403），包括指令，当所述计算机程序（403）由计算机执行时，所述指令促使所述计算机执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

11.一种机器可读存储介质（401），其上存储有根据权利要求10所述的计算机程序（403）。

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