CN114501385A - 一种应用于智能网联交通***的协同自动驾驶*** - Google Patents

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CN114501385A CN202210141463.4A CN202210141463A CN114501385A CN 114501385 A CN114501385 A CN 114501385A CN 202210141463 A CN202210141463 A CN 202210141463A CN 114501385 A CN114501385 A CN 114501385A
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李深
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李林恒
周致
何赏璐
李小天
董硕煊
姚轶凡
石昆松
石皓天
吴可书
付思成
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Abstract

本申请公开了一种应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，包括协同管理子***、道路子***、车辆子***、用户子***、通信子***和支撑子***；协同管理子***提供***和功能分配；车辆子***向网联车辆提供自动驾驶控制数据；道路子***用于从网联车辆接收数据、信息，以及检测交通状况，向网联车辆发送目标控制指令；用户子***包括车辆用户模块和/或交通运输管理员模块；通信子***用于各子***之间的信息交换；支撑子***包括云平台子***和地图定位子***，用于为各子***提供数据支持。本申请将自动驾驶技术领域中不同的辅助***进行有效整合，为智能网联交通***提供补全、增强、备份、提升、取代智能网联车辆的操作和控制。

Description

一种应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***
技术领域
本申请属于自动驾驶技术领域，具体涉及一种应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***。
背景技术
目前，基于多***协同配合的自动驾驶***已经有了诸多方案，但是，受到现有自动驾驶技术的限制，在建设复杂和冗余的车载***和路侧***方面存在较大难度，特别是在智能网联车辆CAV上安装大量传感器和计算设备所带来的高昂成本(例如资金和/或能源成本)已限制了智能网联车辆CAV的部署。同时，智能网联车辆CAV的性能也受其传感器功能的限制。另一方面，在智能网联交通***体系下，车载***、路侧***之间还存在着资源争夺和控制权优先级混乱的情况，造成车辆自动控制***判断错误的危险情况。
发明内容
本申请提出了一种应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，将自动驾驶技术领域中不同的辅助***，进行有效整合，为智能网联交通***(CAVH)提供、支持和/或促进智能网联车辆操作和控制。
为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
一种应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，用于通过向车辆发送操作控制指令，为智能网联交通***提供车辆操作和控制；
所述协同自动驾驶***为所述智能网联交通***中的所述网联车辆提供自动驾驶功能补全数据、自动驾驶功能增强数据、自动驾驶功能数据备份操作、自动驾驶功能提升操作和自动驾驶功能取代处理；
所述协同自动驾驶***包括：协同管理子***、道路子***、车辆子***、用户子***、通信子***和支撑子***；
所述协同管理子***用于提供驾驶智能分配、功能分配、资源分配、设备分配和***集成；
所述车辆子***用于向所述网联车辆提供自动驾驶控制数据；所述网联车辆包括具有不同智能化等级的车辆、具有不同品牌和/或制造商的车辆、具有不同出厂年份和/或不同车型的车辆；
所述道路子***包括路侧智能单元，所述路侧智能单元用于从网联车辆接收数据和/或信息，以及检测交通状况，和/或向所述网联车辆发送目标控制指令；
所述用户子***包括车辆用户模块和/或运输管理员模块，所述用户子***通过所述用户模块和/或运输管理员模块与车辆用户和/或运输管理员进行信息交互，所述车辆用户为驾驶员和/或乘客；
所述通信子***用于所述道路子***、所述车辆子***、所述用户子***和所述支撑子***之间的信息交换；
所述支撑子***包括云平台子***和地图定位子***；
所述云平台子***用于为所述道路子***、所述车辆子***和所述用户子***提供车辆控制模型、交通管理模型、数据处理、数据存储和信息备份；
所述地图定位子***包括地图功能单元和定位功能单元；
所述地图功能单元用于为所述网联车辆和所述道路子***提供地图信息和路线规划功能；
所述定位功能单元用于基于所述地图功能单元，为所述网联车辆提供定位功能以及导航功能。
可选的，所述车辆子***包括车辆适配器和智能车载单元；
所述车辆适配器用于所述网联车辆与所述道路子***、所述用户子***以及所述支撑子***之间提供信息交互；
所述智能车载单元用于向所述网联车辆提供自动驾驶控制数据。
可选的，所述用户子***提供给所述车辆用户的信息包括车辆的通知、服务和/或紧急控制；
所述用户子***提供给所述车辆管理员的信息包括车辆控制信息和/或交通管理信息。
可选的，所述云平台子***包括宏观云、中观云和微观云；
所述宏观云包括实时仿真子***，所述实时仿真子***用于提供所述车辆控制模型和所述交通管理模型；
所述中观云包括边缘计算子***，所述边缘计算子***用于提供所述数据处理；
所述微观云用于为所述网联车辆提供所述数据存储和所述信息备份，以及向所述网联车辆提供驾驶控制指令。
可选的，所述地图功能单元包括高精地图；
所述高精地图用于提供所述地图信息和所述路线规划功能，所述高精地图还用于提供交通状态数据；
所述定位功能单元包括导航模块、定位模块、动态感知规划模块和路径优化模型；
所述导航模块用于基于所述高精地图，为所述车辆子***提供导航数据，所述导航模块还用于根据所述路径优化模型，优化所述导航数据；
所述定位模块用于基于所述高精地图，为所述车辆子***提供定位数据和/或位置识别；
所述动态感知规划模块用于向所述车辆子***提供感知、预测、规划和控制信息。
可选的，所述协同自动驾驶***通过检查请求站点或运行设计域，确定由车辆子***、云平台子***或道路子***主导协同管理子***，用于提供***级绑定方法；
所述协同管理子***用于执行所述***级绑定方法；
所述***级绑定方法包括云平台主导的协同管理方法、车辆主导的协同管理方法和道路主导的协同管理方法。
可选的，所述云平台主导的协同管理方法为，如果所述云平台子***被选择来主导所述协同管理子***，则所述***级绑定方法包括启用云主导的协同管理方法以完成进一步的自动驾驶任务；
所述车辆主导的协同管理方法为，如果所述车辆子***被选择来主导所述协同管理子***，则所述***级绑定方法包括启用车辆主导的协同管理方法以完成进一步的自动驾驶任务；
所述道路主导的协同管理方法为，如果所述道路子***被选择来主导所述协同管理子***，则所述***级绑定方法包括启用道路主导的协同管理方法以完成进一步的自动驾驶任务。
可选的，所述云平台主导的协同管理方法包括：
通过所述云平台子***检索来自所述协同管理子***、所述道路子***、所述车辆子***、所述通信子***、所述用户子***和/或所述支撑子***的数据，判断所述车辆子***和所述道路子***是否需要帮助；
如果所述道路子***需要帮助，则基于道路基础设施智能水平，由所述云平台子***分析所述数据和所述请求，并向所述道路子***分配指令；
如果所述车辆子***需要帮助，则通过云平台子***融合、分析并优化所述数据，并向所述车辆子***提供帮助。
可选的，所述车辆主导的协同管理方法包括：
通过车辆子***判断是否需要使用来自所述协同管理子***、所述道路子***、所述车辆子***、所述通信子***、所述用户子***和/或所述支撑子***的资源，以执行驾驶任务；
如果需要，则所述车辆子***通过使用所述协同管理子***、所述道路子***、所述车辆子***、所述通信子***、所述用户子***和/或所述支撑子***提供的车辆控制指令完成车辆控制。
可选的，所述道路主导的协同管理方法包括：
所述协同自动驾驶***从所述协同管理子***、所述道路子***、所述车辆子***、所述通信子***、所述用户子***和/或所述支撑子***中采集数据，并判断现有资源是否足以使车辆执行驾驶任务；
如果资源不足，则从所述道路子***向所述协同管理子***发送资源请求；
所述协同管理子***执行所述资源请求，并将所述车辆需要的资源发送给道路子***。
本申请的有益效果为：
本申请公开了一种应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，将自动驾驶技术领域中不同的辅助***，进行有效整合，为智能网联交通***(CAVH)提供补全、增强、备份、提升和/或取代智能网联车辆的操作和控制；进一步的，网联车辆也能向各个辅助***反馈各类行车数据和控制指令，用于辅助***对区域范围内所有网联车辆的数据支持；更进一步的，通过不同的辅助***绑定方案，协调了不同辅助***之间的资源分配和指令控制，提高了整个协调自动驾驶***的灵活性和适应性，保障了车辆行驶安全。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的协同自动驾驶***结构示意图；
图2为本申请实施例的道路子***结构示意图；
图3为本申请实施例的车辆子***结构示意图；
图4为本申请实施例的用户子***的结构和其数据流的示意图；
图5为本申请实施例的用户子***提供的执行方法流程示意图；
图6为本申请实施例的通信子***的结构和其数据流示意图；
图7为本申请实施例的云平台子***结构示意图；
图8为本申请实施例的地图定位子***的结构示意及地图定位子***与其他子***之间的数据流示意图。
图9为本申请实施例的***级绑定方法的流程示意图；
图10为本申请实施例的云平台子***主导CM的***级绑定方法流程示意图；
图11为本申请实施例的车辆子***主导CM的***级绑定方法流程示意图；
图12为本申请实施例的道路子***主导CM的***级绑定方法流程示意图。
具体实施方式
本申请提供了与自动驾驶相关的技术，但不局限于一种为智能网联车辆(CAV)提供完全的车辆操作和控制的***。该***通过向个体车辆发送详细且具有时效性的车辆横向和纵向运动控制指令(包括车辆跟驰、换道、路径引导及相关信息)以管理和/或控制CAV。
为了便于理解本申请中的各项技术和技术名词，首先对文中的一些术语和短语做出解释。在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有明确规定，否则以下术语采用与本文明确关联的含义。
“自动驾驶***”(缩写为“ADS”)是指为车辆执行驾驶任务(例如车辆的横向和纵向控制)并允许车辆在减少人工控制驾驶任务和/或没有人工控制驾驶任务的情况下驾驶的***。
“运行设计域”(缩写为“ODD”)是指给定自动驾驶***和/或其特征被专门设计并用于运行的操作条件，包括但不限于与环境、地理和/或时间因素相关的和/或与某些交通或道路特征的存在或不存在相关的特性和/或限制。ODD是由SAE国际标准J3016“道路机动车驾驶自动化***相关术语分类及定义”(J3016_201806)定义的，并通过参考文献并入本文。
“智能网联交通***”(CAVH***)是指为智能网联汽车(CAV)提供完全的车辆操作和控制的综合***(例如ADS)，该***通过向个体车辆发送详细且具有时效性的车辆跟驰、换道、路径引导及相关信息的控制指令来控制CAV。CAVH***包括感知、通信和控制组件，这些组件通过管理整个运输***的分段和节点连接起来。CAVH***包括四个控制级别：车辆、路侧单元(RSU，其在某些实施例中与路侧智能单元(RIU)类似或相同)、交通控制单元(TCU)以及交通控制中心(TCC)。详见U.S.Pat.Nos.10380886、10867512和10,692,365，以上专利作为本文的参考文献。
“智能道路基础设施***”(“IRIS”)是指一种便于车辆操作和控制CAVH***的***。详见U.S.Pat.Nos.10,867,512和10,692,365，每一个都通过参考文献并入本文。IRIS为智能网联车辆(CAV)提供运输管理和操作以及单车控制。例如，IRSI提供了一种通过向个体车辆发送定制的、详细的且具有时效性的控制指令和交通信息(例如车辆跟驰、换道、路径引导及其他相关信息)来控制控制CAV自动驾驶的***。
“GPS”是指向接收机提供地理位置和时间信息的全球导航卫星***(GNSS)。GNSS的例子包括但不限于美国开发的全球定位***、差分全球定位***(DGPS)、北斗导航卫星***(BDS)、GLONASS全球导航卫星***、欧盟伽利略定位***、印度的NavIC***以及日本的准天顶卫星***(QZSS)。
“载运工具”是指任何类型的动力运输装置，其包括但不限于汽车、卡车、公共汽车、摩托车或轮船。载运工具通常可以由操作员控制，也可以无人操纵并以另一种方式远程或自主操作，例如使用方向盘、换档、制动踏板和油门踏板以外的控制装置。
“自动化车辆”(缩写为“AV”)是指以自动化模式(例如在任何自动化水平上)运行的自动化车辆。
“分配”、“分配中”以及涉及资源分配的类似术语还包括分布、安排、提供、管理、分派、控制和/或协调资源。
“资源”是指计算能力(例如算力，计算周期等)、内存和/或数据存储容量、感知能力、通信能力(如带宽、信号强度、信号保真度等)和/或电力。
“服务”是指流程、执行流程的功能和/或配置为提供执行流程功能的组件或模块。
“适配器”是指连接两个组件、***、子***、模块等的接口。适配器提供两个组件、***、子***、模块之间的通信(例如在两个组件、***、子***、模块之间交换数据、指令和/或信息)，以及提供翻译服务，用于将第一个组件、***、子***或模块的第一数据格式输出转换为第二个组件、***、子***或模块使用的第二数据格式输出。“适配器”还定义了可以发出的请求类型；可以对发出的请求响应类型；如何发出请求和请求响应；用于请求、请求响应和数据交换的数据格式和/或定义两个组件、***、子***、模块等交互的其他约定。
“网联车辆”或“CV”是指配置为任何级别通信(例如V2V、V2I和/或I2V)的网联车辆。
“智能网联车辆”或“CAV”是指能够与其他车辆(例如通过V2V通信)、路侧智能单元(RIU)、交通控制信号和/或其他基础设施(例如自动驾驶***或其组件)或设备进行通信的自动驾驶车辆，即“智能网联车辆”或“CAV”是指具有任何级别自动化(例如SAE国际标准J3016(2014)所定义的)和通信(例如V2V、V2I和/或I2V)的网联自动驾驶车辆。
“数据融合”是指集成多个数据源以提供比多个数据源中的任何单个数据源更一致、更准确且更有用的信息(例如融合数据)。
“配置”是指为了实现所示功能而被构造和/或编程的组件、模块、***、子***等(例如硬件和/或软件)。
“支持”是指ADS、CAVH、CAV和/或车辆的组件和/或层级之间的信息和/或数据交换；ADS、CAVH、CAV和/或车辆的组件和/或层级之间的指令发送和/或接收；和/或ADS、CAVH、CAV和/或车辆的组件和/或层级之间的其他用于提供功能(例如信息交换、数据传送、信息收发和/或报警)的相互作用。
“ADS组件”或“ADS的组件”分别和/或统称为ADS和/或CAVH的一个或多个组件，例如VIU、RIU、TCC、TCU、TCC/TCU、TOC、CAV、支撑子***和/或云组件。
“路侧智能单元”(缩写为“RIU”)可以指一个RIU、多个RIU和/或RIU网络。
“关键点”是指道路的一部分或区域，该部分或区域被定义为适合于本文所提供的功能分配技术的实施例。关键点可以被归类为“静态关键点”，也可以被归类为“动态关键点”。“静态关键点”是道路上某个基于道路特征和/或交通状况是通常恒定的或着仅通过计划的基础设施重建期非常缓慢(例如在超过一天、一周或一个月的时间尺度上)变化的关键点(例如区域或地点)。“动态关键点”是道路上某个基于道路特征和/或交通状况是随时间(例如在一小时、一天、一周或一个月的时间尺度上)变化(例如可预测地和不可预测地)的关键点(例如区域或地点)。基于历史碰撞数据、交通标志、交通信号、交通容量和道路几何形状的关键点是典型的静态关键点。基于交通振荡、实时交通管理或实时交通事件的关键点是典型的动态关键点。
“微观的”、“中观的”和“宏观的”指的是时间和空间的相对尺度，包括但不限于，与单个车辆相关的微观层面(例如纵向运动(车辆跟随、加速和减速、停止和静止)和横向运动(车道保持、换道))，与道路走廊和/或路段相关的中观层面(例如特殊事件预警、事件预测、合流与分流、车队分离与整合、可变限速预测与反应、路段行驶时间预测和/或路段交通流预测)，以及与整个路网相关的宏观层面(例如潜在拥堵预测、潜在事件预测、网络交通需求预测、网络状态预测、网络出行时间预测)。通常，微观级别的时间尺度从1毫秒到10毫秒，并且与车辆控制指令计算等任务相关，中观级别的时间尺度通常从10毫秒到1000毫秒，并且与事件检测和路面状况通知等任务相关，宏观级别上的时间尺度大于1秒，并且与路线计算等任务相关。
车辆(V)、基础设施(I)和***(S)的自动化和/或智能水平是根据“智能水平”和/或“自动化水平”进行描述的。
车辆智能和/或自动化级别是以下级别之一：V0：没有自动化功能；V1：辅助人类驾驶员控制车辆的基本功能；V2：协助人类驾驶员控制车辆完成简单任务，并提供基本的传感功能；V3：具有详细的实时环境感知功能，并完成相对复杂的驾驶任务；V4：允许车辆在限定条件且有人类驾驶员支持的情况下独立行驶的功能；V5：允许车辆在无人类驾驶员支持的任何情况下独立行驶的功能。智能等级为1.5(V1.5)的车辆是指具有介于车辆智能等级1和车辆智能等级2之间的能力的车辆，例如，V1.5的车辆具有最低或不具有自动驾驶能力，但包括通过CAVH***提供对V1.5车辆的控制(例如车辆具有“增强的驾驶员辅助”或“驾驶员辅助+”功能)的能力和/或功能(例如硬件和/或软件)。
基础设施智能和/或自动化级别是以下级别之一：I0：没有功能；I1：信息收集和交通管理，其中基础设施在聚集的交通数据收集及基本规划和决策方面提供原始的传感功能，以支持低时空分辨率的简单交通管理；I2：I2X和用于辅助驾驶的车辆引导，其中，除I1提供的功能外，基础设施实现了用于路面状况检测和车辆运动学检测的有限感知功能，例如秒或分钟级的部分交通的横向和/或纵向位置、速度和/或加速度；基础设施还通过I2X通信为车辆提供交通信息和车辆控制建议和指令；I3：专用车道自动化，其中基础设施为个体车辆提供毫秒级的描述周围车辆和其他物体运动的信息，并支持在与CAVH兼容的车辆专用道上实现全自动驾驶；基础设施具有有限的交通行为预测能力；I4：特定场景的自动驾驶，其中基础设施为车辆提供详细的驾驶指令，以实现在某些场景和/或地区的全自动驾驶，如包含预定义的地理围栏区域，其中交通为混合状态(例如包括自动和非自动车辆)；必要的基于车辆的自动化能力(如紧急制动)作为基础设施失效时的后备***；以及I5：全面基础设施自动化，其中基础设施在所有场景下为个体车辆提供全面控制和管理，并优化基础设施所在的整个道路网络；无需提供车辆自动化功能作为备份；具有全面主动安全功能。
***智能和/或自动化级别是以下级别之一：S0：无功能；S1：***为个体车辆提供巡航控制、被动安全等简单功能；该***检测车辆的速度、位置和距离：S2：***由个体智能组成，可检测车辆功能状态、车辆加速和/或交通标志及信号；个体车辆根据自身信息进行决策，部分实现自动驾驶，提供辅助车辆自适应巡航控制、车道保持、变道级自动泊车等复杂功能；S3：***集成了一组车辆的信息，具有点对点的智能和预测能力，该***可对车辆组进行智能决策，并能够完成协同巡航控制、车辆组队、交叉口处的车辆导航、合流和分流等复杂的有条件自动驾驶任务；S4：***将驾驶行为最优地整合在局部网络中；该***在局部网络中检测并传递详细信息，根据网络中的车辆和交通信息做出决策，并处理复杂的、高水平的自动驾驶任务，如引导交通信号走廊，并为小型交通网络中的车辆提供最优轨迹；S5：车辆自动化和***交通自动化，其中***对整个交通运输网络进行最佳管理；该***在交通运输网络内检测和传递详细信息，并根据网络内所有可用信息做出决定；该***处理全自动驾驶任务，包括个体车辆任务和交通运输任务，并协调所有车辆以管理交通。
***维度取决于车辆和基础设施维度，例如如下公式表示(S＝***自动化；V＝车辆智能；I＝基础设施智能)：
S＝f(V,I)
车辆智能与CAV子***相关，基础设施智能与CAH子***相关。该领域的一些普通标准可以参考SAE国际标准J3016，“道路车辆驾驶自动化***相关术语分类及定义”(2014年出版(J3016_201401)，并于2016年修订(J3016_201609)和2018年修订(J3016_201806))，其提供了对该领域及本文使用的术语的附加解释。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
协同自动驾驶***(CADS)，用于为智能网联交通***(CAVH)提供、支持和促进完全的车辆(例如CAV)操作和控制，例如通过向个体车辆发送详细且具有时效性的控制指令由CADS提供的改进的ADS(例如CAVH)技术的一个优点是高灵活度和可配置性，并允许在多种操作环境和情况下实施CADS。
如图1所示，为本申请实施例提供的协同自动驾驶***结构示意图，主要包括协同管理子***、道路子***、车辆子***、用户子***、通信子***和支撑子***；
具体的，协同管理子***用于提供驾驶智能分配、功能分配、资源分配、设备分配和***集成；车辆子***用于向网联车辆提供自动驾驶控制数据；网联车辆包括具有不同智能化等级的车辆、具有不同品牌和/或制造商的车辆、具有不同出厂年份和/或不同车型的车辆；道路子***包括路侧智能单元，路侧智能单元用于从网联车辆接收数据和/或信息，以及检测交通状况，和/或向网联车辆发送目标控制指令；用户子***包括车辆用户模块和/或运输管理员模块，用户子***通过用户模块和/或运输管理员模块与车辆用户和/或运输管理员进行信息交互，车辆用户为驾驶员和/或乘客；通信子***用于道路子***、车辆子***、用户子***和支撑子***之间的信息交换；支撑子***包括云平台子***和地图定位子***；云平台子***用于为道路子***、车辆子***和用户子***提供车辆控制模型、交通管理模型、数据处理、数据存储和信息备份；地图定位子***包括地图功能单元和定位功能单元；所述地图功能单元用于为所述网联车辆和所述道路子***提供地图信息和路线规划功能；所述定位功能单元用于基于所述地图功能单元，为所述网联车辆提供定位功能以及导航功能。
在本实施例中，路侧智能单元(RIUs)(由道路子***提供)被设计为增强、完善和/或支持自动驾驶功能(例如感知、预测、规划和控制)。类似地，智能车载单元(VIU)被设计为增强、完善和/或支持自动驾驶功能(例如感知、预测、规划和控制)，并在智能网联车辆中实现。用户子***由两类用户定义：1)车辆用户(例如乘客和/或驾驶员)；以及2)交通运输管理员。支撑子***用来为其他子***提供物理和技术支持，包括云平台子***和地图定位子***。
下面，具体介绍各个子***的结构组成和功能实现。
在本实施例中，道路子***被配置为提供全部或部分感知功能、规划功能、决策功能和/或控制功能。如图2所示，道路子***中的RIU主要包括云平台子***适配器(云适配器)、CADS适配器(***适配器)、车辆子***适配器(VIU适配器)、用户子***适配器(用户界面)和地图定位子***适配器(地图端口)。另外，RIU还包括感知单元、处理单元和通信单元。感知单元、处理单元和通信单元向RIU提供支持以支持车辆的驾驶任务。例如RIU向车辆提供支持以执行自动驾驶任务，例如感知、预测、规划和/或控制(例如纵向和横向操作)。RIU基于车辆智能水平、车辆品牌，车辆年款和/或车辆型号为特定车辆提供专门定制的支持。因此，RIU被配置为向具有任何智能水平、任何车辆品牌或一系列车辆品牌、任何出厂年份或一系列出厂年份和/或任何车辆型号或一系列车辆型号的车辆提供支持。
道路子***被配置为与协同管理子***(CM)、其他道路子***、车辆子***、用户子***和/或支撑子***交换(例如发送和/或接收)信息，用于补全、增强、备份、提升和/或取代车辆的自动驾驶功能(例如感知、预测、规划和控制)。以及补全、增强、备份、提升和/或取代具有不同自动化水平、不同品牌、不同出场年份和/或不同型号的特定车辆的车辆控制功能(例如车辆纵向和横向控制和操作)。
如图3所示，车辆子***包括车辆适配器和VIU。车辆适配器被配置为将VIU与其他子***和/或CADS组件连接并适配。例如车辆适配器被配置为分别通过RIU适配器、云适配器和/或地图端口将VIU与道路基础设施(例如RIU)、云平台子***和/或高清地图连接并适配。VIU包括通信单元、处理单元和预测单元。VIU为车辆提供自动驾驶，例如VIU为车辆提供感知、预测、规划和/或控制。VIU通过CAN总线适配器适应于车辆控制器域网(CAN)总线，并通过用户界面与车辆用户通信。
车辆子***从其他子***(例如协同管理子***、道路子***、车辆子***、通信子系、用户子***和/或支撑子***中的一个或多个)接收信息，并被配置为为车辆执行自动驾驶任务(例如感知、预测、规划和/或控制)提供支持。车辆子***被配置为对具有不同自动化水平、不同品牌、不同出厂年份和/或不同型号的车辆提供支持。车辆子***包括车辆适配器和智能车载单元(VIU)。车辆适配器被配置为在车辆、CADS子***、道路基础设施、用户和/或其他支撑子***之间管理和通信信息和/或数据。VIU管理自动驾驶功能(例如，感知，预测，计划和/或控制)。VIU管理具有不同自动化水平、不同品牌、不同出厂年份和/或不同型号的车辆的纵向和横向操作。
如图4所示，用户子***提供信息和/或数据流。用户子***包括车辆用户模块和交通运输管理员模块。车辆用户是指驾驶员和/或乘客，包括：当车辆遇到紧急情况和/或长尾情况时执行车辆紧急控制的驾驶员，以及当车辆遇到紧急情况和/或长尾情况时对低于V4自动化水平的车辆执行紧急控制的驾驶员。车辆用户通过用户模块使用用户子***来获取信息。例如车辆用户从其他子***(例如协同管理子***、车辆子***、道路子***和其他支撑子***(例如云平台子***和地图定位子***))接收信息，并在必要时提供车辆控制以完成驾驶任务。此外交通运输管理员通过交通运输管理员模块使用用户子***从其他子***(例如协同管理子***、道路子***、车辆子***和其他支撑子***(例如云平台子***和地图定位子***)接收信息，并将运输管理信息发送到其他子***(例如车辆子***、道路子***和其他支撑子***(例如云平台子***和地图定位子***))。用户子***将从云平台子***和/或地图定位子***得到的信息提供给车辆用户，该信息是行程前信息(例如行程概况规划信息)、行程中信息(例如路径切换信息)和/或行程后信息(例如反馈信息、反馈和/或数据存储和/或备份)。
本实施例还提供了用户子***的执行方法，车辆用户和交通运输管理员可执行用户子***方法的一个或多个步骤。如图5所示，具体方法包括：由车辆用户从其他子***(例如协同管理子***、道路子***、车辆子***、通信子***、用户子***和/或支撑子***)接收数据和/或信息；由车辆用户接收行程前通知和服务、行程中通知和服务和/或行程后通知和服务有关的数据和/或信息。如果CADS自动化级别低于等级4，则该方法包括当车辆遇到极端情况和/或长尾场景时，由车辆用户执行车辆的紧急控制。如果CADS自动化级别为4或更高，则该方法包括通过CADS控制车辆。管理员方面，由管理员向其他子***(例如协同管理子***、道路子***、车辆子***、通信子***、用户子***和/或支撑子***)发送信息，以及控制车辆以提供协同车辆和交通管理***。进一步的，由管理员管理交通和/或控制车辆以提供中观和/或宏观层面的协同车辆和交通管理***。
通信子***被配置为使用各种通信技术标准进行通信。如图6所示，通信子***包括一系列提供通信技术的设备模块，用以向每个子***(例如车辆子***、道路子***、用户子***、地图定位子***和/或云平台子***)提供通信服务。例如，车辆子***通过V2X(车辆到一切)通信技术模块与其他子***通信，道路子***通过I2X(基础设施到一切)通信技术与其他子***进行通信，用户子***通过P2X(人或行人到一切)通信技术模块与其他子***进行通信，地图定位子***通过M2X(地图到一切)通信技术模块与其他子***通信，云平台子***通过C2X(云到一切)通信技术模块与其他子***通信。具体的通信技术标准包括DSRC、4G、5G和6G。
如图7所示，云平台子***包括宏观云、中观云和微观云。云平台子***通信(例如和宏观云、中观云、微观云和/或VIU通信)由通信子***支持，例如提供低时延的数据和/或信息收集与传输。
宏观云包括实时仿真子***,提供用于全局车辆控制和/或交通管理的模型，为全局车辆控制和交通管理提供支持，以及短期与长期交通预测模型，例如潜在拥堵预测、潜在事件预测、网络交通需求预测、网络状态预测、网络出行时间预测。还有其他动态信息(如交通事故、道路施工车速及路线限制以及停车场空位等信息)的收集、分析、优化与融合，还提供交通状态估计模型与监测功能、大数据分析、数据仓库等，例如，交通网络参数，交通事故、道路施工车速及路线限制以及停车场空位等信息，通过数据融合分析出有价值数据用于支撑车辆自动驾驶或全局车辆控制和管理。在本实施例中，宏观云由TOC提供。
中观云包括边缘计算子***。中观云由区域TCC和/或走廊TCC提供。边缘计算子***提供低功耗的高速计算和数据处理，包括向TCU和/或RIU提供车辆控制和/或交通管理目标，以及交通智能管控(在交通拥堵、特殊事件和/或交通管理需要时提供)、道路设施智能管控、道路实时态势感知(获取道路上车流量、密度、速度、道路环境、道路行驶时间、合流与分流、车队的分离与整合等数据)、大数据存储、大数据分析(如车流量、车辆位置、道路视频等)等。
微观云由TCU和/或RIU提供,被配置为车辆VIU提供数据存储和信息备份，以及控制指令和信息提示，其中控制指令包括横向控制指令(车道保持、换道)、纵向控制指令(车辆跟随、加速和减速、停止和静止)、转向角、刹车指令、泊车指令(如侧方停车、倒库)、安全指令(交通事故被预测但无法避免下发)等，可以改善车辆控制功能来补全、增强、替代或提升车辆自动驾驶功能。微观云还为网联车辆提供信息提示，包括交通状态提醒(如前方拥堵、施工、交通事故、限速、限号、限行)、天气提醒、车道偏移提醒、车道提醒、车辆状态提醒(如油量、行驶公里数、故障)、车辆位置提醒、车周状态提醒(如前方障碍物、路侧车辆)、碰撞示警等。
用户子***向类型为交通运输管理员和/或车辆用户的个人提供服务。管理员通过使用来自宏观云、中观云和/或微观云的信息来监督云平台子***，并向宏观云、中观云和/或微观云发送指令以管理云平台子***。车辆用户向云平台子***发送个人资料信息和反馈并使用来自云平台子***的信息来帮助云平台子***改善服务。
云平台子***和车辆子***(例如使用通信子***)交换信息。云平台子***识别需要帮助的车辆(例如云平台子***识别不具有充足资源以执行驾驶任务的车辆)。云平台子***向需要帮助的车辆提供资源(例如信息和指令)。基于需要帮助车辆的车辆智能水平将资源提供给需要帮助的车辆(例如根据需要的驾驶任务适当地增加车辆智能水平)。云平台子***和道路子***(例如使用通信子***)交换信息。云平台子***标识道路基础设施中需要帮助的组件(例如云平台子***标识道路基础设施中不具有充足资源以执行驾驶任务的组件)。云平台子***向道路基础设施中需要帮助的组件提供资源(例如信息和指令)。基于道路基础设施中需要帮助的组件的基础设施智能水平将资源提供给道路基础设施中需要帮助的组件(例如适当地增加道路基础设施的基础设施智能水平，以使道路基础设施支持车辆执行所需的驾驶任务)。
地图功能单元包括高精地图，用于提供地图信息和路线规划功能，高精地图还用于提供交通状态数据。地图功能单元集成了来自道路子***、车辆子***、通信子***、用户子***和/或其他支撑子***的信息，例如，地图功能单元集成了来自道路子***的道路交通状态数据(如道路上车辆平均行驶速度、道路车辆数、交通灯状态、道路施工信息、)、天气信息、车辆位置信息、道路信息(如限速限行、标志标识、障碍物、停车位、上下坡、转弯、路面状态、车道信息)、路径规划信息、动态感知信息；来自车辆子***的车辆型号、速度数据、定位数据、路径规划信息、动态感知信息；来自通信子***发送的来自用户子***、云平台子***、车辆子***和/或道路子***的消息、数据和/或信息；来自用户子***的行程目的地信息；以及其他支撑子***的路径规划信息、动态感知信息；
定位功能单元用于为车辆提供厘米级的导航和定位技术支持，所述厘米级的导航和定位技术支持指在高精地图上以小于10厘米的误差标注车辆的行驶路径以及实时位置；定位功能单元包括导航模块、定位模块、动态感知规划模块和路径优化模型。
导航模块用于基于高精地图，为车辆子***提供导航数据，包括但不限于起点位置、终点位置、行驶路径、车道信息、速度信息、换道信息等；导航模块还用于根据路径优化模型，优化导航数据，为全部和/或单个车辆提供出行路径规划和优化功能。
定位模块用于基于高精地图，为车辆子***提供定位数据和/或位置识别，包括但不限于经度、纬度、高程等。
动态感知规划模块用于向车辆子***提供感知、预测、规划和控制信息。例如，其它网联车辆的位置和速度信息、道路拥堵信息和行驶速度信息、道路管控信息、路上车流量、密度、速度、道路环境、道路行驶时间、合流与分流、车队的分离与整合等；动态感知规划模块还提供预测数据，如潜在拥堵预测、潜在事件预测、网络状态预测、出行时间预测；规划数据，如路径规划信息；控制数据，如纵向控制指令(车辆跟随、加速和减速、停止和静止)和横向控制指令(车道保持、换道)、转向角、刹车指令、泊车指令(如侧方停车、倒库)、安全指令(交通事故被预测但无法避免下发)等。
如图8所示，CADS提供包括地图定位子***和车辆子***之间、地图定位子***和道路子***之间、地图定位子***和用户子***之间以及地图定位子***和云平台子***之间的数据和/或信息流(例如交换)。信息流在地图定位子***和车辆子***之间是双向的。特别地信息流在地图定位子***导航模块和车辆子***规划功能模块之间、地图定位子***定位模块和车辆子***感知功能模块之间以及地图定位子***动态感知规划模块和车辆子***感知、预测和规划功能模块中的每一个之间是双向的。类似地信息流在地图定位子***和道路子***之间是双向的。特别地信息流在地图定位子***导航模块和道路子***规划功能模块之间以及地图定位子***定位模块和道路子***感知功能模块之间、地图定位子***动态感知规划模块与道路子***感知、预测和规划功能模块的每一个之间是双向的。信息流在地图定位子***和用户子***之间是双向的。特别地信息流在地图定位子***导航模块与用户子***中的交通运输管理员和车辆用户之间、地图定位子***定位模块与用户子***中的交通运输管理员和车辆用户之间以及地图定位子***动态感知规划模块与用户子***中的交通运输管理员和用户之间是双向的。
信息流在地图定位子***和云平台子***之间是双向的。特别地信息流在地图定位子***导航模块和宏观云之间、地图定位子***导航模块和中观云之间、地图定位子***定位模块和宏观云之间、地图定位子***定位模块和中观云之间、地图定位子***定位模块和微观云之间、地图定位子***动态感知规划模块和中观云之间以及地图定位子***动态感知规划模块和微观云之间是双向的。
地图定位子***和用户子***之间的信息流是双向信息传输，这增强了用户子***的服务和用户体验。例如信息从地图定位子***模块(例如导航模块、定位模块和/或动态感知规划模块)被传输到用户子***以供用户使用。因此，用户使用车辆子***来使用地图定位子***的功能。地图定位子***与云平台子***之间的信息流是双向信息传输，其完善和/或增强了各种模块的功能。例如地图定位子***导航模块与云平台子***中的宏观云和中观云共享信息；定位模块与宏观云、中观云和/或微观云共享信息；动态感知规划模块与中观云和微观云模块共享信息。
基于上述子***的结构组成和功能，协同管理子***以CADS“大脑”的作用，提供驾驶智能分配、功能分配、资源分配、设备分配和/或***集成。
在本实施例中，协同管理子***包括交通控制中心(TCC)和交通控制单元(TCU)的层次结构。具体的，协同管理子***包括以下各项中的一个或多个：(1)宏观交通控制中心TCC，(2)区域交通控制中心TCC，(3)走廊交通控制中心TCC，(4)路段交通控制单元TCU，(5)节点交通控制单元TCU。TCC和TCU的分层结构设计用于融合、处理和/或存储所收集的数据和信息，例如以提供与其他子***的有效协调。路侧智能单元(RIUs)(由道路子***提供)被设计为增强、完善和/或支持自动驾驶功能(例如感知、预测、规划和控制)。
基于此，本申请可实现***级绑定方法，通过检查请求站点或运行设计域ODD，确定由云平台子***、车辆子***或道路子***主导协同管理子***CM，例如依据ODD提供的特定参数的信息(例如***智能等级、用户偏好、几何信息、车辆自动化等级等)。协同管理子***CM用于执行该***级绑定方法。
在本实施例中，***级绑定方法包括云平台主导的协同管理方法CDCM、车辆主导的协同管理VDCM和方法道路主导的协同管理方法RDCM三种。
如图9所示，如果云平台子***被选择来主导CM子***，则该绑定方法包括启用云主导的CM方法(例如由CADS执行)以完成进一步的自动驾驶任务。如果车辆子***被选择来主导CM子***，则该绑定方法包括启用车辆主导的CM方法(例如由CADS执行)以完成进一步的自动驾驶任务。如果道路子***被选择来主导CM子***，则该绑定方法包括启用道路主导的CM方法(例如由CADS执行)以完成进一步的自动驾驶任务。
该绑定方法确定和/或识别向CM子***提供服务的服务提供商。服务提供商可以是原始设备制造商(OEM)，也可以说是汽车制造商，或者是政府机构、承包商、互联网公司、技术公司、电信公司，还可以是开发、出租和/或购买CM子***的服务提供商。
如图10所示，CADS被配置为执行CDCM方法。CDCM方法包括:通过云平台子***检索来自子***(协同管理子***、道路子***、车辆子***、通信子***、用户子***和/或支撑子***)的数据和/或请求。接下来，云平台子***确定车辆子***和/或道路子***是否需要帮助(也可以说是云平台子***确定车辆子***和/或道路子***是否不具有充足资源以执行驾驶任务)。如果道路子***需要帮助(资源)，则CDCM方法还包括基于道路基础设施智能水平来(通过云平台子***)分析数据和/或(通过云平台子***)优化数据,然后向道路子***和/或其他子***分配指令。如果车辆子***需要帮助(资源)，则CDCM方法还包括(通过云平台子***)融合、分析和/或优化数据，然后向其他子***分配指令。对于具有高智能水平(例如V4或更高)的CAV，CDCM方法还包括(通过云平台子***)提供原始数据和/或车辆控制建议，用以通过车辆子***和道路子***的协调来提供车辆控制。对于具有V3智能等级的CAV，CDCM方法还包括(通过云平台子***)提供处理过的数据和控制建议以增强自动驾驶任务。对于具有低智能水平(例如V2或更低)的CAV，CDCM方法还包括(通过云平台子***)提供处理过的数据和控制命令以完成自动驾驶任务。在某些情况下，针对道路子***或车辆子***的特定需求，云平台子***对车辆子***和道路子***执行不同的方法。特别地，用于道路子***的CDCM方法包括(通过云平台子***)收集数据并(通过云平台子***)发送整个数据集给道路子***。用于车辆子***的CDCM方法包括根据车辆的智能水平(通过云平台子***)收集和发送车辆适合和/或需要的数据(云平台子***根据车辆的智能水平对数据进行适当的调整以向车辆提供帮助)。
如图11所示，CADS被配置为执行VDCM方法。VDCM方法包括(通过车辆)确定是否使用来自CADS的资源，以执行驾驶任务。例如，处于高智能水平(例如V4或更高级别)的车辆大部分时间从CADS接收高层指令和/或信息，并当车辆要求和/或CADS确定时在极端条件和/或长尾场景下接收详细信息和/或车辆控制指令。
VDCM方法(通过CADS)提供通用高级指令和/或信息(给车辆)。同时，VDCM方法还包括(通过CADS)接收(车辆)对详细信息和/或车辆控制指令的请求，并(通过CADS)提供详细的信息和/或车辆控制指令(给车辆)，例如当车辆在极端条件和/或长尾场景下行驶。VDCM方法还包括对于处于低智能水平(例如V2或更低级别)的车辆，从CADS接收控制指令以执行驾驶任务。例如，车辆子***确定处于低智能水平的车辆(例如具有自动巡航控制和/或车道保持能力的车辆)需要帮助以执行驾驶任务，并选择通过CADS提供车辆控制给处于低智能水平的车辆，例如CADS向车辆提供车辆控制指令。因此，VDCM方法还提供了包括(通过车辆子***)确定车辆具有低智能水平(例如V2或更低级别)的方法，例如通过提供来自CADS的车辆控制指令给车辆来向车辆提供车辆控制。
如图12所示，CADS被配置为执行RDCM方法。在一些实施例中，道路子***和/或道路基础设施(例如道路基础设施的组件)被配置为执行RDCM方法。RDCM方法包括从一子***或多个子***(例如协同管理子***、道路子***、车辆子***、通信子***、用户子***和/或支撑子***中的一个或多个)收集输入数据和/或信息，确定资源是否足以使车辆执行驾驶任务或资源是否不足以使车辆执行驾驶任务。如果资源充足，则RDCM方法进一步从一个子***或多个子***(例如协同管理子***、道路子***、车辆子***、通信子***、用户子***和/或支撑子***中的一个或多个)收集输入数据和/或信息。如果资源不足，则RDCM方法(例如从道路子***和/或道路基础设施)向CM子***发送资源请求。CM子***执行对资源的请求，将资源发送给道路子***和/或道路基础设施。RDCM方法还包括确定CADS的智能水平并相应地发送指令。例如，如果CADS智能等级为1，则RDCM方法发送控制建议；如果CADS智能等级为2，则RDCM方法发送部分车辆控制指令；如果CADS智能等级是3、4或5，则RDCM方法发送完整的车辆控制指令。然后，RDCM方法(通过车辆)执行控制指令。
在本实施例中，基于上述子***，CADS可实现补全、增强、备份、提升和/或取代车辆的自动驾驶功能。例如CADS被配置为补全、增强、备份、提升和/或取代车辆感知和预测功能、决策功能和/或控制功能。CADS被配置为提供车辆自动驾驶功能时，以完成长尾场景中的驾驶任务，例如传感器数据、驾驶事件和/或以低频或短时发生的驾驶场景(例如传感器数据、驾驶事件和/或发生概率极低的驾驶场景)。因此CADS提供适用于长尾场景的感知和预测功能、决策功能和控制功能，例如传感器数据、驾驶事件和/或以低频或短时发生的驾驶场景(例如传感器数据、驾驶事件和/或发生概率极低的驾驶场景)。长尾场景包括但不限于车辆事故、特殊事件(例如体育赛事，危险疏散等)、施工和/或作业区、极端和/或不利天气(例如暴风雪、结冰的道路、大雨等)、危险道路(例如动物出没于道路上、起伏不平道路、碎石、崎岖路缘、不均匀的伸缩缝、光滑路面、水洼、碎片、上坡、下坡、急转弯、无护栏、狭窄道路、狭窄桥梁等)、不清楚的路标、不清楚的标志和/或不清楚的几何设计、高密度的行人和/或自行车。因此CADS通过管理受车辆事故影响的区域中的交通，管理受体育赛事、音乐会和/或危险疏散影响的区域中的交通，为在施工和/或作业区的自动驾驶提供支持、为极端和/或不利天气下的自动驾驶提供支持，为不清楚的路段和/或区域提供详细的车道和/或指示牌信息，和/或为行人和/或自行车密度高的区域的自动驾驶提供支持来支持长尾场景中的自动驾驶的正常操作。CADS通过提供和/或使用来自道路子***的补充感知，为包括极端和/或不利天气的场景的自动驾驶提供支持。CADS通过提供点对点的感知策略来为包括极端和/或不利天气的场景的自动驾驶提供支持。CADS通过使用针对特定天气状况的预测和/或规划算法，为包括极端和/或不利天气的场景的自动驾驶提供支持。CADS通过使用从政府数据库获得的信息(例如道路封闭，车道封闭信息、施工位置和/或施工开始/结束时间)为包括施工和/或作业区的场景的自动驾驶提供支持。CADS通过使用来自路侧感知的详细信息(例如实时高精(HD)地图)和/或补充的对象检测来为包括施工和/或作业区的场景的自动驾驶提供支持。
CADS通过为不能执行感知和预测、决策和/或车辆控制中的一个或多个功能的车辆提供感知和预测、决策和/或车辆控制功能来“补全”车辆的自动驾驶功能。例如，车辆子***和道路子***之间存在的感知和预测、决策数据传输，其数据具体包括人工输入信息、驾驶员状态信息、车辆属性信息、交通状态、道路信息、事件信息等，从而实现补全功能。因此CADS通过提供车辆无法提供的或车辆无法充分提供的自动驾驶功能来“补全”这套自动驾驶功能。
CADS通过改善由车辆提供的车辆驾驶功能来“增强”车辆的自动驾驶功能。例如CADS通过针对不足以充分执行感知和预测、决策和/或车辆控制的车辆改善感知和预测、决策和/或车辆控制功能来增强车辆的自动驾驶功能。又例如，地图定位子***和用户子***之间存在导航、定位、动态感知和规划数据的传输，其数据具体包括高清地图信息、车辆周边信息、天气、车辆属性信息、交通状态、道路信息、事件信息，被传输到用户子***以供用户使用，从而实现增强功能。
CADS通过提供***冗余来“备份”车辆的自动驾驶功能，这些***冗余被配置为由于发生故障减少了感知和预测、决策和/或车辆控制功能的车辆提供感知和预测、决策和/或车辆控制功能。例如，地图定位子***用于为网联车辆和所述道路子***提供地图数据，地图数据具体包括导航信息、定位信息和动态感知和规划信息，云平台子***用于为道路子***、车辆子***和用户子***提供数据支持，地图定位子***和云平台子***之间存在模型数据的传输，其数据具体包括车辆控制模型、交通管理模型等并进行数据处理、数据存储和信息备份，从而实现备份功能。
CADS将车辆智能水平从较低的车辆智能水平“提升”到较高的车辆智能水平。CADS将车辆自动化水平从较低的车辆自动化水平提升到较高的车辆自动化水平。例如，车辆子***和道路子***之间存在的感知和预测、决策数据传输，其数据具体包括高清地图信息、交通状态、道路信息、事件信息等，地图定位子***和云平台子***之间存在模型数据的传输，其数据具体包括车辆控制模型、交通管理模型等，从而实现提升功能。
CADS通过用由CADS提供的车辆驾驶功能完全和/或部分地取代由车辆提供的车辆驾驶功能来“取代”车辆的自动驾驶功能。例如CADS通过为不执行感知和预测、决策和/或车辆控制功能的车辆和/或不足以和/或未充分执行感知和预测、决策和/或车辆控制功能的车辆完全和/或部分地取代感知和预测、决策和/或车辆控制功能，来完全和/或部分地取代车辆的一个或多个自动驾驶功能。又例如，CADS通过在紧急情况下和/或在长尾场景内(包括但不限于车辆事故、特殊事件(例如体育赛事，危险疏散等)、施工和/或作业区、极端和/或不利天气(例如暴风雪、结冰的道路、大雨等)、危险道路(例如动物出没于道路上、起伏不平道路、碎石、崎岖路缘、不均匀的伸缩缝、光滑路面、水洼、碎片、上坡、下坡、急转弯、无护栏、狭窄道路、狭窄桥梁等)、不清楚的路标、不清楚的标志和/或不清楚的几何设计、高密度的行人和/或自行车)，当车辆自身的感知和预测、决策数据不足以和/或无法充分支持车辆控制功能时，道路子***将其感知和预测、决策数据发送至云平台子***进行数据处理，云平台子***再将处理好的数据发送给车辆以实现车辆控制功能，以由CADS提供的车辆驾驶功能完全和/或部分地取代由车辆提供的车辆驾驶功能，来“取代”车辆的自动驾驶功能。
最后，对本申请实施例所涉及的自动驾驶***ADS做补充说明。
ADS技术为车辆操作和控制***(例如本实施例所描述的的CAVH和技术)提供改进(例如CADS)。CAVH包括一个或多个路侧智能单元(RIU)网络、交通控制单元(TCU)，交通控制中心(TCC)、TCU/TCC网络、智能车载单元(VIU)(例如包括VIU的车辆)和/或交通运行中心(TOC)。ADS***包括在CAV和基础设施(如路侧基础设施)上的多种传感器和计算设备，并被配置为集成CAV自动驾驶的感知、预测、规划和控制。
ADS技术还涉及一种作为智能网联交通(CAVH)***提供的ADS，例如由智能道路基础设施***的一个或多个组件组成(参见例如U.S.Pat.Nos.10,867,512和10,380,886，其中每一个都通过参考文献并入本文)。ADS以分布式驾驶***(DDS)、智能路侧工具箱(IRT)和/或设备分配***(DAS)被提供或为以上几项提供支持(参见例如U.S.Pat.Nos.16/996,684、63/004,551和63/004,564，其中每一个都通过参考文献并入本文)。“路侧智能单元”及其缩写“RIU”分别用于指被称为“路侧单元”的组件及其缩写“RSU”，例如在U.S.Pat.Nos.10,867,512和10,380,886中描述的CAVH技术，其中每一个都通过参考文献并入本文。“智能车载单元”及其缩写“VIU”分别用于指被称为“车载单元”的部件及其缩写“OBU”，例如如在U.S.Pat.Nos.10,867,512和10,380,886中描述的CAVH技术，其中每一个都通过参考文献并入本文。“车辆智能单元”及其缩写“VIU”分别用于指代U.S.Pat.App.Ser.63/042,620中描述的“车端智能单元”及其缩写“OIU”的组件，其中每一个都通过参考文献并入本文。
ADS技术还提供了一个被配置为提供感知功能、交通运输行为预测和管理功能、规划和决策功能和/或车辆控制功能的***(例如包括RIU和/或RIU网络的车辆操作和控制***、TCU/TCC网络、包括智能车载单元的车辆、TOC和/或被配置为提供信息和计算服务的基于云的平台(参见例如U.S.Pat.App.Ser.16/454,268，其中每一个都通过参考文献并入本文))。该***包括有线和/或无线通信媒体。在一些实施例中，该***包括供电网络。进一步的，该***包括网络安全和保全***，以及实时通信功能。
RIU网络包括RIU子***。RIU子***包括被配置为测量驾驶环境特性的感知模块；被配置为与车辆、TCU和云通信的通信模块；被配置为处理、融合和计算来自感知和/或通信模块的数据的数据处理模块；被配置为处理数据处理模块与通信模块之间通信的接口模块；以及被配置为提供电源并根据当地电网的情况调整电源的自适应电源模块。自适应电源模块被配置为提供备份冗余。通信模块使用有线或无线媒体进行通信。
感知模块包括基于雷达的传感器，和基于视觉的传感器，被配置为感知驾驶环境和车辆属性数据。基于雷达的传感器是激光雷达、微波雷达、超声波雷达或毫米雷达。基于视觉的传感器是摄像机、红外摄像机或热成像摄像机。通常，摄像机是彩色摄像机。
感知模块还包括全球导航卫星***(GNSS)和惯性导航***，且感知模块和/或惯性导航***被配置为提供车辆位置数据。
感知模块还包括车辆识别装置，包括RFID、蓝牙、Wi-fi(IEEE802.11)或蜂窝网络无线电，例如4G、5G或6G蜂窝网络无线电。
RIU子***被部署在道路附近的固定位置，包括自动车道和可选的人类驾驶车道，例如，RIU子***部署在道路基础设施附近的固定位置，公路路侧、公路上匝道、公路下匝道、立交、交叉口、桥梁、隧道、收费站或关键位置上方的无人机上，以及移动组件上，以及关键位置上、无人机(UAV)上、交通拥堵点上、交通事故点上、公路施工点上和/或极端天气点上的车辆无人机上。RIU子***根据道路几何形状、交通量、通行能力、使用道路的车辆类型、道路大小和/或区域地理位置进行定位。
TCC网络被配置为提供交通操作优化、数据处理和归档。TCC网络包括一个人工操作界面，TCC网络是基于该TCC网络所覆盖的地理区域的宏观TCC、区域TCC或走廊TCC。参见例如U.S.Pat.Nos.10380886、10867512、10692365以及U.S.Pat.App.Pub.Nos.20200005633和20200021961，其中每一个都通过参考文献并入本文。
TCU网络被配置为提供实时车辆控制和数据处理。实时车辆控制和数据处理基于预先安装的算法实现自动化。TCU网络包括基于该TCU网络所覆盖的地理区域的路段TCU或点TCU，与RIU物理结合或集成的点TCU，与RIU物理结合或集成的路段TCU。参见例如U.S.Pat.Nos.10,380,886、10,867,512、10,692,365以及U.S.Pat.App.Pub.Nos.20200005633和20200021961，其中每一个都通过参考文献并入本文。
TCC网络包括被配置为处理来自区域TCC的信息并向区域TCC提供控制目标的宏观TCC、被配置为处理来自走廊TCC的信息并向走廊TCC提供控制目标的区域TCC、被配置为处理来自宏观和路段TCU的信息并向路段TCU提供控制目标的走廊TCC。参见例如U.S.Pat.Nos.10380886、10867512、10692365以及U.S.Pat.App.Pub.Nos.20200005633和20200021961，其中每一个都通过参考文献并入本文。
TCU网络包括被配置为处理来自走廊和/或点TOC的信息并向点TCU提供控制目标的路段TCU以及被配置为处理来自路段TCU和RIU的信息并向RIU提供基于车辆的控制指令(例如针对个体车辆的详细且具有时效性的控制指令)的点控制单元。参见例如U.S.Pat.Nos.10，380，886、10,867,512、10,692,365以及U.S.Pat.App.Pub.Nos.20200005633和20200021961，其中每一个都通过参考文献并入本文。
RIU网络向车辆提供定制的交通信息和控制指令(例如针对个体车辆的详细且具有时效性的控制指令)并接收车辆提供的信息。
TCC网络包括一个或多个包含连接和数据交换模块的TCC，该模块被配置为在TCC之间提供数据连接和交换。连接和数据交换模块包括提供数据校正、数据格式转换、防火墙、加密和解密方法的软件组件。TCC网络包括一个或多个包含传输和网络模块的TCC，该模块被配置为提供用于TCC之间数据交换的通信方法。传输和网络模块包括提供云平台内不同传输网络之间的访问功能和数据转换的软件组件。TCC网络包括一个或多个包含服务管理模块的TCC，该模块被配置为提供数据存储、数据搜索、数据分析、信息保全、隐私保护和网络管理功能。TCC网络包括一个或多个包含应用模块的TCC，该模块被配置为提供TCC网络的管理和控制。应用模块被配置为管理车辆和道路的协同控制、***监控、紧急服务以及人机交互。
TCU网络包括一个或多个包含传感器和控制模块的TCU，该模块被配置为提供RIU的感知和控制功能。传感器和控制模块被配置为提供雷达、摄像机、RFID和/或V2I(车辆到基础设施)设备的感知和控制功能，包括DSRC、GPS、4G、5G、6G和/或无线(例如IEEE802.11)电波。TCU网络包括一个或多个包含传输和网络模块的TCU，该模块被配置为提供用于自动车辆和RIU之间数据交换的通信网络功能。TCU网络还包括一个或多个包含服务管理模块的TCU，该模块被配置为提供数据存储、数据搜索、数据分析、信息保全、隐私保护和网络管理。TCU网络还包括一个或多个包含应用模块的TCU，该模块被配置为提供RIU的管理和控制方法。RIU的管理和控制方法包括车辆和道路的本地协同控制、***监控和紧急服务。相应的，TCC网络包括一个或多个进一步包含应用模块的TCC，并且服务管理模块为应用模块提供数据分析。TCU网络包括一个或多个进一步包含应用模块的TCU，并且服务管理模块为应用模块提供数据分析。
TOC包括交互式接口，提供对TCC网络和数据交换的控制。交互式接口包括信息共享接口和车辆控制接口。信息共享接口包括共享和获取交通数据的接口、共享和获取交通事故的接口、从共享移动***共享和获得乘客需求模式的接口、根据车辆操作和控制***给出的指令动态调整价格的接口、和允许特殊机构(例如车辆管理处或警察)删除、改变和/或共享信息的接口。车辆控制接口包括允许车辆操作和控制***承担车辆控制的接口、允许车辆与其他车辆组成车队的接口、和允许特殊机构(例如车辆管理处或警察)承担车辆控制的接口。交通数据包括车辆密度、车辆速度和车辆轨迹。交通数据由车辆操作和控制***和/或其他共享移动***提供。交通事故包括极端条件、重大或轻微事故和自然灾害。当车辆操作和控制***和/或其他共享移动***发出警报时，接口允许车辆操作和控制***在发生交通事件、极端天气或路面损坏时承担对车辆的控制。当车辆在同一自动车辆专用道上行驶时，接口允许车辆与其他车辆形成车队。
VIU包括被配置为与RIU通信的通信模块，被配置为从外部车辆传感器和内部车辆传感器收集数据并且监控车辆状态和驾驶员状态的数据收集模块，被配置为执行用于驾驶任务的控制指令的车辆控制模块。驾驶任务包括跟驰和/或换道。控制指令从RIU接收，则VIU被配置为使用从RIU接收的数据来控制车辆。从RIU接收的数据包括车辆控制指令(例如针对个体车辆的详细且具有时效性的控制指令)、行进路线和交通信息和/或服务信息。车辆控制指令包括纵向加速度、横向加速度和车辆方向。行进路线和交通信息包括交通状况、事故位置、交叉口位置、入口位置和出口位置。服务数据包括加油站的位置和兴趣点的位置。VIU还被配置为向RIU发送数据。发送到RIU的数据包括驾驶员输入数据、驾驶员状况数据和车辆状况数据。驾驶员输入数据包括行程起点、行程讫地、预期行程时间和服务请求。驾驶员状况数据包括驾驶员行为、疲劳程度和驾驶员分心。车辆状况数据包括车辆ID、车辆类型和由数据收集模块收集的数据。
VIU还被配置为收集包括车辆发动机状态、车速、车辆探测到的周围物体和驾驶员状况的数据。VIU还被配置为承担对车辆的控制，以及被配置为当自动驾驶***出现故障时承担对车辆的控制。VIU还被配置为当车辆状况和交通状况阻止自动驾驶***驾驶车辆时承担对车辆的控制。车辆状况和交通状况是不利天气状况、交通事故、***故障和通信故障。
以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，用于通过向车辆发送操作控制指令，为智能网联交通***提供车辆操作和控制，其特征在于：
所述协同自动驾驶***为所述智能网联交通***中的所述网联车辆提供自动驾驶功能补全数据、自动驾驶功能增强数据、自动驾驶功能数据备份操作、自动驾驶功能提升操作和自动驾驶功能取代处理；
所述协同自动驾驶***包括：协同管理子***、道路子***、车辆子***、用户子***、通信子***和支撑子***；
所述协同管理子***用于提供驾驶智能分配、功能分配、资源分配、设备分配和***集成；
所述车辆子***用于向所述网联车辆提供自动驾驶控制数据；所述网联车辆包括具有不同智能化等级的车辆、具有不同品牌和/或制造商的车辆、具有不同出厂年份和/或不同车型的车辆；
所述道路子***包括路侧智能单元，所述路侧智能单元用于从网联车辆接收数据和/或信息，以及检测交通状况，和/或向所述网联车辆发送目标控制指令；
所述用户子***包括车辆用户模块和/或运输管理员模块，所述用户子***通过所述用户模块和/或运输管理员模块与车辆用户和/或运输管理员进行信息交互，所述车辆用户为驾驶员和/或乘客；
所述通信子***用于所述道路子***、所述车辆子***、所述用户子***和所述支撑子***之间的信息交换；
所述支撑子***包括云平台子***和地图定位子***；
所述云平台子***用于为所述道路子***、所述车辆子***和所述用户子***提供车辆控制模型、交通管理模型、数据处理、数据存储和信息备份；
所述地图定位子***包括地图功能单元和定位功能单元；
所述地图功能单元用于为所述网联车辆和所述道路子***提供地图信息和路线规划功能；
所述定位功能单元用于基于所述地图功能单元，为所述网联车辆提供定位功能以及导航功能。
2.根据权利要求1所述的应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，其特征在于，
所述车辆子***包括车辆适配器和智能车载单元；
所述车辆适配器用于所述网联车辆与所述道路子***、所述用户子***以及所述支撑子***之间提供信息交互；
所述智能车载单元用于向所述网联车辆提供自动驾驶控制数据。
3.根据权利要求1所述的应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，其特征在于，
所述用户子***提供给所述车辆用户的信息包括车辆的通知、服务和/或紧急控制；
所述用户子***提供给所述车辆管理员的信息包括车辆控制信息和/或交通管理信息。
4.根据权利要求1所述的应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，其特征在于，
所述云平台子***包括宏观云、中观云和微观云；
所述宏观云包括实时仿真子***，所述实时仿真子***用于提供所述车辆控制模型和所述交通管理模型；
所述中观云包括边缘计算子***，所述边缘计算子***用于提供所述数据处理；
所述微观云用于为所述网联车辆提供所述数据存储和所述信息备份，以及向所述网联车辆提供驾驶控制指令。
5.根据权利要求1所述的应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，其特征在于，
所述地图功能单元包括高精地图；
所述高精地图用于提供所述地图信息和所述路线规划功能，所述高精地图还用于提供交通状态数据；
所述定位功能单元包括导航模块、定位模块、动态感知规划模块和路径优化模型；
所述导航模块用于基于所述高精地图，为所述车辆子***提供导航数据，所述导航模块还用于根据所述路径优化模型，优化所述导航数据；
所述定位模块用于基于所述高精地图，为所述车辆子***提供定位数据和/或位置识别；
所述动态感知规划模块用于向所述车辆子***提供感知、预测、规划和控制信息。
6.根据权利要求1-5任一项所述的应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，其特征在于，所述协同自动驾驶***通过检查请求站点或运行设计域，确定由车辆子***、云平台子***或道路子***主导协同管理子***，用于提供***级绑定方法；
所述协同管理子***用于执行所述***级绑定方法；
所述***级绑定方法包括云平台主导的协同管理方法、车辆主导的协同管理方法和道路主导的协同管理方法。
7.根据权利要求6所述的应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，其特征在于，
所述云平台主导的协同管理方法为，如果所述云平台子***被选择来主导所述协同管理子***，则所述***级绑定方法包括启用云主导的协同管理方法以完成进一步的自动驾驶任务；
所述车辆主导的协同管理方法为，如果所述车辆子***被选择来主导所述协同管理子***，则所述***级绑定方法包括启用车辆主导的协同管理方法以完成进一步的自动驾驶任务；
所述道路主导的协同管理方法为，如果所述道路子***被选择来主导所述协同管理子***，则所述***级绑定方法包括启用道路主导的协同管理方法以完成进一步的自动驾驶任务。
8.根据权利要求7所述的应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，其特征在于，所述云平台主导的协同管理方法包括：
通过所述云平台子***检索来自所述协同管理子***、所述道路子***、所述车辆子***、所述通信子***、所述用户子***和/或所述支撑子***的数据，判断所述车辆子***和所述道路子***是否需要帮助；
如果所述道路子***需要帮助，则基于道路基础设施智能水平，由所述云平台子***分析所述数据和所述请求，并向所述道路子***分配指令；
如果所述车辆子***需要帮助，则通过云平台子***融合、分析并优化所述数据，并向所述车辆子***提供帮助。
9.根据权利要求7所述的应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，其特征在于，所述车辆主导的协同管理方法包括：
通过车辆子***判断是否需要使用来自所述协同管理子***、所述道路子***、所述车辆子***、所述通信子***、所述用户子***和/或所述支撑子***的资源，以执行驾驶任务；
如果需要，则所述车辆子***通过使用所述协同管理子***、所述道路子***、所述车辆子***、所述通信子***、所述用户子***和/或所述支撑子***提供的车辆控制指令完成车辆控制。
10.根据权利要求7所述的应用于智能网联交通***的协同自动驾驶***，其特征在于，所述道路主导的协同管理方法包括：
所述协同自动驾驶***从所述协同管理子***、所述道路子***、所述车辆子***、所述通信子***、所述用户子***和/或所述支撑子***中采集数据，并判断现有资源是否足以使车辆执行驾驶任务；
如果资源不足，则从所述道路子***向所述协同管理子***发送资源请求；
所述协同管理子***执行所述资源请求，并将所述车辆需要的资源发送给道路子***。
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