CN117480086A - 适于自动化驾驶运行的车辆的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运行适于自动化驾驶运行的车辆的方法，其中，在自动化驾驶运行的常规运行模式中，利用主控制器将车辆自动化地导引至目标位置，并且在自动化驾驶运行的紧急运行模式中，利用副控制器将车辆自动化地转移至一个安全的停车位置。根据本发明，‑利用主控制器持续地检查副控制器的功能准备就绪情况，‑根据检查到的功能准备就绪情况来决定准许还是撤销自动化驾驶运行的释放，其中，‑自动化驾驶运行仅在实施了释放的情况下才被激活并在释放被撤销的情况下被停用。

Description

适于自动化驾驶运行的车辆的运行方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的运行适于自动化驾驶运行的车辆的方法。

背景技术

DE 10 2015 003 124 A1描述一种在自动化的驾驶运行中运行车辆的方法。在自动化驾驶运行的正常工作期间，持续地测定并存储紧急运行标称轨迹，在发生至少一个故障事件后，将该紧急运行标称轨迹作为车辆自动化轨迹调节的基础。一旦检测到发生该至少一个故障事件，就通过以下方式来激活事故运行模式：启动车辆自动化轨迹调节并根据发生该至少一个预设故障事件前存储的紧急运行标称轨迹在预设的持续时间内和/或车辆停止前执行该车辆自动化轨迹调节，除非车辆驾驶员接管车辆控制权。

此外，DE 10 2017 011 808 A1揭示过一种调节车辆在自动化驾驶运行中的运动的方法，以及一种用于实施该方法的装置。该方法提出，自动化驾驶运行可从常规运行模式切换至紧急运行模式，在常规运行模式中将车辆自动化地导引至设定的目标位置，在紧急运行模式中将车辆自动化地导引至紧急停止位置。在常规运行模式中利用主控制器进行调节，在紧急运行模式中利用副控制器进行调节。其中，当在常规运行模式中判断出主控制器功能受损时，自动化驾驶运行从常规运行模式切换至紧急运行模式。在常规运行模式中，基于通向目标位置的常规标称轨迹实施调节，此常规标称轨迹由主控制器在常规运行模式中持续地测定。在紧急运行模式中，基于存储于副控制器中并且通向紧急停止位置的紧急运行标称轨迹实施调节，此紧急运行标称轨迹由主控制器在常规运行模式中在运行模式切换至紧急运行模式前测定，并被传输至副控制器进行存储。在常规运行模式中，除紧急运行标称轨迹以外，也测定车辆所驶过的车道的归属于紧急运行标称轨迹的车道走向，并将其传输至副控制器进行存储。此外提出，在固定在车辆上的主控制器坐标系中测定紧急运行标称轨迹和附属的车道走向。在紧急运行模式中，在固定在车辆上的副控制器坐标系中，测定车辆所驶过的车道的车道走向，并且，在紧急运行模式中，基于车道的存储于副控制器中的车道走向和车道的由副控制器所测定的车道走向，对主控制器的坐标系与副控制器的坐标系之间的偏差进行补偿。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在自动化的驾驶运行中运行车辆的方法。

根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法来实现。

本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。

根据一种运行适于自动化驾驶运行的车辆的方法提出，在自动化驾驶运行的常规运行模式中，利用主控制器将车辆自动化地导引至目标位置，并且在紧急运行模式中，利用副控制器将车辆自动化地转移至一个安全的停车位置。根据本发明，利用所述主控制器持续地检查所述副控制器的功能准备就绪情况并且根据所述检查到的功能准备就绪情况来决定准许还是撤销所述自动化驾驶运行的释放，其中所述自动化驾驶运行仅在实施释放的情况下被激活并在所述释放被撤销的情况下被停用。

通过使用所述方法就能以相对较小的技术复杂度实现车辆的备用路径功能的最大可用性，也就是紧急运行模式的可用性。使得自动化驾驶运行的可用性不受限制或仅受细微限制。

需要采用航位推算数据/耦合导航数据和摄像机车道数据来实现备用路径功能，因而无需将冗余的传感装置、特别是环境传感装置应用于紧急运行模式和常规运行模式。

利用所述方法就能在自动化驾驶运行方面达到期望的品质或可用性。也就是说，只有在以下情况下才能激活自动化驾驶运行的常规运行模式：备用路径功能(即，使得车辆进入安全停车位置的紧急运行模式)是可用的。

在所述方法的一种实施方案中，为了检查所述副控制器的功能准备就绪情况而检查：所述副控制器在导引所述车辆时用于定位所述车辆的数据是否满足预设的品质要求。

这些品质要求特别是涉及车道检测，也就是检测车辆的车道的车道标记，以便将车辆转移至安全的停车位置。在这些数据不符合预设品质要求的情况下，在将车辆转移至安全停车位置时使得车辆以高于平时的程度减速，使得车辆相对短时地(即，迅速地)停止。从而基本上防止车辆给其周围的其他交通参与者造成危险。

在一种改进方案中，利用所述主控制器来在所述预设品质要求方面对航位推算数据和所测定的摄像机车道数据进行检查。借助摄像机车道数据来测定所识别到的车道与实际车道的一致性从而确定概率，以便将车辆转移至安全停车位置。测定一致性的概率时，例如可以将以下特征考虑在内：图像中车道特征的唯一性、检测历史记录和/或与独立车道识别算法的结果的一致性。

航位推算数据是指例如源于所谓耦合导航***的数据。利用统计方法将卫星定位单元的位置数据与车辆的惯性传感器数据(例如，围绕车辆的纵轴、横轴和/或竖轴的加速度、转速)，以及其他驾驶状态数据(如车轮旋转信息和车轮角度，即前轴和视情况后轴的转向角)相结合，以便尽可能精确且可靠地定位车辆。

在所述方法的另一实施方案中，根据所述预设品质要求的满足情况来决定准许所述释放还是撤销所述释放。特别是根据摄像机车道数据和航位推算数据来测定备用路径功能的可用性，并决定车辆的自动化驾驶运行在常规运行模式中是否可行。

就车辆的当前行驶速度而言规定与极限速度相关的决定标准。车辆行驶速度相对较低时，即低于极限速度时，如果提供有满足预设品质要求的航位推算数据或摄像机车道数据，就准许自动化驾驶运行的释放。也就是说，在低于极限速度时，如果航位推算数据或摄像机车道数据满足预设品质要求，就释放自动化驾驶运行。

在一种可能的改进方案中，在超过所述极限速度时，如果航位推算数据和摄像机车道数据均满足预设品质要求，就释放自动化驾驶运行。

附图说明

下面参考附图更详细地解释本发明的实施例。

其中：

图1示出用于决定激活自动化驾驶运行的方法的示意性流程图。

具体实施方式

该唯一附图示出在未详细绘示的车辆中决定激活自动化驾驶运行的方法的流程。

用于自动化驾驶运行、特别是用于高度自动化驾驶运行的车载辅助***与大量信息源连接，以便相对安全地在车道中调节车辆。

这些信息源指的是传感器，尤指摄像机、立体摄像机、激光雷达传感器、雷达传感器、超声波传感器、远程雷达传感器、多模雷达传感器、全方位视觉***、数字地图、惯性传感器、驾驶状态传感器、卫星定位单元和倒车摄像机。

该辅助***包括主控制器和副控制器。主控制器连续地测定标称轨迹，车辆在自动化驾驶运行的常规运行模式中沿该标称轨迹被导引至目标位置。此外，利用主控制器连续地测定紧急运行标称轨迹，车辆在自动化驾驶运行的紧急运行模式中沿该紧急运行标称轨迹被转移至安全的停车位置。紧急运行标称轨迹在常规运行模式中被测定并存储在也称替代控制器的副控制器中。通过用主控制器进行轨迹调节来将车辆导引至目标位置，通过用副控制器进行轨迹调节来将车辆导引至安全的停车位置。

也就是说，主控制器向副控制器发送驾驶指令，使得副控制器在主控制器失效时承担针对车辆的驾驶任务，并且根据该驾驶任务、即根据紧急运行标称轨迹来调节车辆。副控制器可以是车辆的行驶动力学控制的控制器。

为了执行驾驶指令，副控制器仅拥有带车道识别和用于航位推算的传感器数据(特别是航位推算数据)的摄像机。下文描述了一种借助摄像机车道数据和航位推算数据以相对较高的品质实现可用程度相对较高的备用路径功能(即，紧急运行模式)的方法。

在备用路径功能只有在存在摄像机车道数据和航位推算数据时才可用的情况下，自动化驾驶运行的可用性会严重受限且持续地停用，这是因为在摄像机车道数据和航位推算数据的检测过程中可能持续地出现中断。

该备用路径功能是自动化驾驶运行中的备用解决方案。据此，只有在备用路径功能(即，紧急运行模式)准备就绪并相应可用的情况下，才能激活车辆的自动化驾驶运行。利用自动化驾驶运行的释放将备用路径功能的准备就绪情况发给主控制器。

在运行条件发生变化的情况下，备用路径功能可以撤销自动化驾驶运行的释放。在主控制器中评价备用路径功能的可用性，尽管备用路径功能是在副控制器中实现的。因而可以由主控制器进行评价，这是因为用于评估副控制器和其他必要组件的功能的信号也被提供给主控制器。

备用路径功能利用航位推算数据或摄像机车道数据来定位车辆。在车辆的紧急运行模式被激活并且副控制器未获得航位推算数据、也未获得摄像机车道数据的情况下，让车辆相对剧烈地减速以使其尽快停止，特别是进入安全的停车位置。

车辆的摄像机、特别是立体多用途摄像机持续地提供所检测到的车辆中轴线与界定车道左右两侧的车道标记的距离。此外，借助检测到的摄像机车道数据来测定某些信息，如检测到的车道结构。车道结构描述了被识别的某种结构，如本车车道、相邻车道、车道边缘或凸起的车道边界(例如，护栏)等的车道标记。这个车道结构被编码为虚拟车道并提供给副控制器。

此外，摄像机还利用其摄像机车道数据提供品质信号、检测到的车道宽度和检测状态，特别是与检测到的车道或时间上外推出的车道相关的检测状态。

在自动化驾驶运行中，特别是在紧急运行模式中，可以借助检测到的车道标记或者在理想情况下借助在两侧检测到的车道标记来导引车辆。

检测车道需要存在相应的结构特征，并且在检测到的环境条件中是可以借助检测到的摄像机图像数据来识别的。除了车道上的车道标记缺失外，目眩和/或可视障碍物(如雾)和/或摄像机镜头污染也可能影响摄像机车道数据的检测。

对摄像机车道数据存在若干品质要求，其中一项品质要求是检测到的摄像机车道数据与实际车道一致的概率。例如可以将以下特征用来测定该概率：检测到的图像数据中车道特征的唯一性、检测历史记录或者与另一独立车道识别算法的结果一致。

关于品质要求的一个信号是指当前显示的从车辆中轴线与车道标记的横向距离的方差，单位为平方米。另一信号是指当前显示的车辆横摆角(即，车辆纵轴与车道标记切线)的方差，单位为度的平方。针对左侧和右侧的每个车道标记个别地测定这些信号。通常借助卡尔曼滤波器的结果来推导出这些方差。

航位推算数据是指例如借助耦合导航***得出的数据。利用统计方法(如卡尔曼滤波器)，将卫星定位单元的位置数据(如经度、纬度、北纬、东经)与惯性传感器数据和其他驾驶状态数据相结合，以实现车辆定位的最高准确性。

惯性传感器数据是指例如围绕车辆的纵轴、横轴和/或竖轴的加速度和转速。其他驾驶状态数据是指特别是与前轴和(视情况)后轴的转向角相关的车轮旋转信息和车轮角度。

在激活后的紧急运行模式中提供给车辆调节以应用于轨迹调节，即驾驶指令的航位推算数据，例如可以采用车辆纵向和横向速度或在北向和东向上的车辆运动、绝对或相对的地点或角度和速度。

如果检测到了足够多的卫星，特别是10个或更多的卫星，并存在校正数据，则航位推算数据是最精确的。在检测到足够多的定位用卫星的情况下，这种情形被称为正常模式运行，否则就是桥接模式。

在未满足正常模式运行条件的情况下，信号就会随着时间的推移而衰减，卫星数目越少，衰减越强。由于物理环境的原因，在整合航位推算数据时，也就是在紧急运行模式中，可能会出现较小偏差，随着时间的推移，这些偏差会导致与车辆标称位置的差距越来越大，特别是在车道上。

借助摄像机和卫星定位单元的参数，特别是摄像机车道数据和航位推算数据，作为备用路径功能准备就绪确定模块，决定主控制器中备用路径功能的可用性和不可用性。

在车辆以低于预设极限速度的当前行驶速度行驶时，在当前的摄像机车道数据或当前的航位推算数据符合预设品质要求的情况下，准许自动化驾驶运行的释放。在某种特殊参数组合中，也可以只有在存在摄像机车道数据或航位推算数据时才准许释放。高于极限速度时，摄像机车道数据和航位推算数据都需要符合预设品质要求。

激活备用路径功能的情形相对较少发生并且基于车道识别摄像机的检测能力的经验值以及基于特别是桥接模式中航位推算数据的精度和可用性，因而这些标准可以针对车辆供应商的组件进行个别参数化。

如此地规定或预设极限速度这一参数，使得传感器数据的耦合品质保持预设精度。必须在一定持续时间内保持这个预设精度，从而基本上产生与行驶速度、制动距离、减速以及正常模式或桥接模式的相关性。

例如在所有情景下(如车道中心驾驶、避让、转弯和/或相对较高的减速)均保持共0.2米的期望横向精度，并在桥接模式中(如无卫星接收)保持20秒，则选择40km/h的极限速度。在理想情况下可以将这些参数作为所谓SCN参数设定在主控制器中。

也可以弃置个别的车道参数，或者根据摄像机解决方案添加参数。

如果在备用路径功能被激活时提供摄像机车道数据和航位推算数据，则借助摄像机车道数据进行轨迹调节。如果不存在摄像机车道数据，则基于航位推算数据进行轨迹调节。

相对于摄像机车道数据，结果的绝对精度基本上不会随时间变化，即不会漂移，车道还可为人们提供车辆定位的方向。

在自动化驾驶运行的无故障***中，传感器用作信息源。通过所谓备用车载网络的电源和传感器的总线联网如此地实施，使得即使在主车载网络失效的情况下，这些组件也能应用于备用路径功能和特别是应用于副控制器。主控制器以车辆的更多传感器连接至主车载网络。

反之，在备用车载网络失效的情况下，主控制器可以无需摄像机车道数据和航位推算数据地完成驾驶指令，直至驾驶员接管驾驶任务，这是因为存在足够数目的车辆传感器，特别是环境传感装置。

在所述方法的一种实施方案中，车辆在紧急运行模式被激活时无需摄像机车道数据和航位推算数据地剧烈减速并维持车辆转向***的最后检测到的车轮角度。这样就能在借助当前情况实现未来驾驶行为与借助驾驶员施加的转向扭矩的驾驶员干预识别之间达成折中。

如前所述，备用路径功能是可以在副控制器中实现的，其中该副控制器可以是车辆的行驶动力学控制的控制器或另一控制器。行驶动力学控制的控制器特别适合用作副控制器，因为这种解决方案成本低廉、无需附加组件且制动功能已在该控制器中实现。

在备用路径功能准备就绪确定模块的一种构建方案中，可以根据数字地图中存储的信息，使得在路段上的车道两侧或仅一侧缺少车道标记的情况下，停用该路段的自动化驾驶运行，特别是停用常规运行模式。此外基于数字地图，在缺少车道识别的情况下了解到车辆必须行驶多远才能再次具备车道识别，以便备用路径功能准备就绪确定模块将该信息考虑在内。主控制器中存在这类信息，因而将备用路径准备就绪确定功能分配给主控制器是合理的。车道识别摄像机在距离方面的工作能力也可以由每个车辆通过摄像机进行训练并学习，并可以将其提供给与车辆数据技术耦合的计算单元的服务。这样就能持续更新数字地图。

所述方法的图1所示流程既适用于自动化驾驶运行的释放，也适用于撤销该释放，其中，这些条件的参数有所不同。这些参数是固定值。

所述方法始于开始S，其中根据车辆的行驶速度来准许释放。当前的行驶速度低于极限速度时，以不同于当前行驶速度超过极限速度时的方式来测定摄像机车道数据和航位推算数据的可用性。其中，可用性对应于检测到的信号的预设品质要求、特别是检测到的信号的属性。

当前的行驶速度低于极限速度时，在第一方法步骤V1中检查摄像机车道数据是否满足预设品质要求。此外，在第二方法步骤V2中检查航位推算数据是否符合预设品质要求。

在第三方法步骤V3中，如果发现检测到的摄像机车道数据或者航位推算数据满足品质要求，则在第四方法步骤V4中，针对低于预设极限速度的行驶速度准许车辆的自动化驾驶运行的释放，这是因为在当前的行驶速度低于极限速度时，针对自动化驾驶运行的备用路径功能是可用的。

堵车时车道标记通常会被其他车辆遮住，因而在考虑到品质要求的情况下也可以仅询问航位推算数据的可用性。这一点可以用某个参数来设定。

车辆以高于例如为40km/h的极限速度的当前行驶速度行驶时，在第五方法步骤V5中测定摄像机车道数据是否存在和满足预设品质要求。极限速度可以是40km/h，其中该极限速度可以根据航位推算数据的精度相对显著地向下或下上偏离。

在随后的第六方法步骤V6中，检查航位推算数据是否存在和满足预设品质要求。

而后在第七方法步骤V7中，测定摄像机车道数据和航位推算数据是否均符合预设品质要求，使得所述方法跳转至第四方法步骤V4，并且针对超过预设极限速度的行驶速度释放自动化驾驶运行。

随后在第八方法步骤V8中，准许或撤销车辆的自动化驾驶运行的释放，这是因为备用路径功能的条件已满足或未满足。

撤销自动化驾驶运行的释放时采用类似操作。

也就是说，所述方法提出，根据车辆的当前行驶速度来释放或结束自动化驾驶运行。

特别是在当前行驶速度超过预设极限速度的情况下，彼此独立地检测左车道标记和右车道标记，从而针对左车道标记与右车道标记个别地检查条件。其中就摄像机车道数据而言对这些条件进行检查。

在某些预设参数、特别是上述品质信号被满足的情况下，针对一个车道标记进行部分释放。在品质信号就其条件而言例如仅针对一侧被满足的情况下，准许释放。

某些品质信号构成了摄像机车道数据的某些属性的标准。如前所述，特别是测定结构特征，其中结构特征表示被识别的某种结构，如本车车道在指定侧上或从另一侧推导出的车道标记、相邻车道或车道边缘或凸起的车道边界(例如，护栏)的车道标记。例如可以从左车道标记推导出右车道标记。

变量的值随着车道标记与车辆的距离增大而增大，因而信息的品质会下降。如果本车车道的车道标记在相应一侧上被识别出来，则可以准许自动化驾驶运行的释放。例如在仅识别到相邻车道或凸起车道边界的情况下撤销释放。

品质信号表示车道识别的状态，并区分为：未识别、当前识别(即，检测车道)与预测(即，最后一个车道识别的结果指定了车道信息)。在这个变量的值表明检测的情况下，可以准许自动化驾驶运行的释放。未识别出任何车道的情况下撤销释放。

另一品质信号表示检测到的车道的宽度，也就是检测到的车道标记的宽度，其指定了检测到的车辆与车道标记的距离。这个值越大，识别度就越好，结果的可靠性和精度也就越高。宽度例如大于50米时，可以准许自动化驾驶运行的释放。这个值低于10米时，撤销释放并相应地输出接管请求。

特别地，在限制车辆车道的一个车道标记或两个车道标记的品质信号之一在例如为7秒的预设时间内或在例如为200米的预设距离内未被满足的情况下，将该释放撤销。

在例如为7秒的预设时间内或预设距离内的延迟撤销释放作为与路段相关的延迟是基于以下事实状况：摄像机车道数据和/或航位推算数据通常会在相对较短的中断后被重新检测到。结束自动化驾驶运行直至驾驶员接管驾驶任务视情况可能持续较长时间。

当前的车辆行驶速度超过预设极限速度时针对航位推算数据释放或撤销释放自动化驾驶运行的条件，与极限速度被超过时的上述条件基本相同。

特别是在借助相应侧上的车道标记检测到本车车道的情况下准许释放。

例示性地选择变量和参数的所有上述值并可以根据现有传感装置而调整。

就航位推算数据而言，在品质信号表明预设状态时，特别是表明上述正常模式时，准许释放。如果检测到了足够多的卫星，特别是10个以上的卫星，并存在校正数据，则存在这种状态。如前所述地检测到较少的卫星时，将此状态称为桥接模式。

该状态在较长的持续时间内，如15秒内未指示正常模式，则撤销释放。例如可以借助桥接模式3秒后的耦合精度，而后借助经调节的主动备用路径功能的结果来推导出针对这个持续时间的参数值。利用这个参数值刚好能够在纵向和横向上达到所需的耦合精度。

车辆以低于预设极限速度的当前行驶速度行驶时，条件与超过极限速度时相同，其中只有时间参数有所不同。

在摄像机车道数据和/或航位推算数据方面发生故障时，撤销释放或者不再准许释放。

Claims (7)

1.一种运行适于自动化驾驶运行的车辆的方法，其中，在所述自动化驾驶运行的常规运行模式中，利用主控制器将所述车辆自动化地导引至目标位置，而在所述自动化驾驶运行的紧急运行模式中，利用副控制器将所述车辆自动化地转移至安全的停车位置，

其特征在于，

-利用所述主控制器持续地检查所述副控制器的功能准备就绪情况，

-根据所检查到的功能准备就绪情况来决定准许还是撤销所述自动化驾驶运行的释放，以及，

-所述自动化驾驶运行仅在实施了释放的情况下被激活并在所述释放被撤销的情况下被停用。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，为了检查所述副控制器的所述功能准备就绪情况而检查所述副控制器在导引所述车辆时用于定位所述车辆的数据是否满足预设品质要求。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，利用所述主控制器来在所述预设品质要求方面对航位推算数据和测定的摄像机车道数据进行检查。

4.根据权利要求2或3所述的方法，

其特征在于，根据所述预设品质要求的满足情况来决定准许所述释放还是撤销所述释放。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，就所述车辆的当前行驶速度而言规定与极限速度相关的决定标准。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，

其特征在于，在低于所述极限速度时，如果所述航位推算数据或所述摄像机车道数据满足所述预设品质要求，就释放所述常规运行模式。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，

其特征在于，在超过所述极限速度时，如果所述航位推算数据和所述摄像机车道数据均满足所述预设品质要求，就释放所述常规运行模式。