车辆与基础设施之间的通信的制作方法

车辆与基础设施之间的通信的制作方法
【专利摘要】一种车辆系统包括：至少一个自主驾驶传感器，其检测目标车辆的位置；通信设备，其从基础设施设备接收基础设施信息；以及处理设备，其根据基础设施信息控制至少一个车辆子系统的操作。一种示例性方法包括确定目标车辆的位置，从基础设施设备接收基础设施信息，以及根据基础设施信息控制至少一个车辆子系统的操作。
【专利说明】车辆与基础设施之间的通信

【技术领域】
[0001] 本发明涉及自主车辆领域，具体涉及一种车辆与基础设施之间通信的系统和方 法。

【背景技术】
[0002] 自主车辆或部分自主车辆使驾驶员从各种与驾驶相关的工作中脱开。当在自主模 式操作时，车辆能够使用车载传感器导航到不同的位置，其允许车辆在有人机交互时的最 小的人机交互的情况下或在某些情况下没有任何乘客时行驶。即使当车辆不是自主操作 时，自主车辆能够使用从车载传感器收集到的数据帮助驾驶员避开障碍。此外，车辆与车辆 之间的通信进一步帮助自主车辆检测和避开某些障碍。


【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于提供一种实现车辆与基础设施之间的通信的系统和方法。
[0004] 一种车辆系统，包含：
[0005] 至少一个自主驾驶传感器，其配置用于检测目标车辆的位置；
[0006] 通信设备，其配置用于从基础设施设备接收基础设施信息；以及
[0007] 处理设备，其配置用于根据基础设施信息控制至少一个车辆子系统的操作。
[0008] 进一步地，控制至少一个车辆子系统的操作包括预加载制动系统。
[0009] 进一步地，控制至少一个车辆子系统的操作包括至少部分根据基础设施信息不依 赖用户输入地自主应用制动系统。
[0010] 进一步地，通信设备配置用于从目标车辆接收动态数据。
[0011] 进一步地，处理设备配置用于根据基础设施信息和动态数据控制至少一个车辆子 系统的操作。
[0012] 一种方法，包含：
[0013] 确定目标车辆的位置；
[0014] 从基础设施设备接收基础设施信息；以及
[0015] 根据基础设施信息控制至少一个车辆子系统的操作。
[0016] 进一步地，控制至少一个车辆子系统的操作包括预加载制动系统。
[0017] 进一步地，控制至少一个车辆子系统的操作包括至少部分根据基础设施信息不依 赖用户输入地自主应用制动系统。
[0018] 进一步地，包含从目标车辆接收动态数据。
[0019] 进一步地，根据基础设施信息和动态数据控制至少一个车辆子系统的操作。
[0020] 根据本发明的车辆与基础设施之间通信的系统和方法，能够在自主模式和非自主 模式中使用从车载传感器收集到的数据帮助驾驶员避开障碍。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1说明了用于根据基础设施信息和动态数据操作车辆的示例性车辆系统。
[0022] 图2是可被图1的车辆系统执行的示例性过程的流程图。
[0023] 图3是说明使用车辆与车辆以及车辆与基础设施之间的通信的一个实例的示意 图。
[0024] 图4是说明使用车辆与车辆以及车辆与基础设施之间的通信的另一个实例的示 意图。

【具体实施方式】
[0025] -种示例性车辆系统包括：至少一个自主驾驶传感器，其检测目标车辆的位置； 通信设备，其从基础设施设备接收基础设施信息；以及处理设备，其根据基础设施信息控制 至少一个车辆子系统的操作。
[0026] -种示例性方法包括确定目标车辆的位置，从基础设施设备接收基础设施信息， 以及根据基础设施信息控制至少一个车辆子系统的操作。
[0027] 图1说明了用于根据基础设施信息和动态数据操作车辆的示例性车辆系统100。 系统可以采取许多不同的形式并且包括多种和/或可选的部件和设备。虽然示出了示例性 系统，但是所示的示例性部件不用来限制。事实上，可以使用附加的或可选的部件和/或实 施方式。
[0028] 如图1所示，系统100包括用户界面设备105、通信设备110、自主驾驶传感器115 和处理设备120。系统100可以合并到车辆125中（见图3和图4),例如任何乘用或商用 车辆。因此，车辆的例子可以包括小汽车、卡车、越野车、出租车、公共汽车、火车、飞机等。
[0029] 在车辆125的操作过程中，用户界面设备105可以配置用于呈现信息至用户，例如 驾驶员。此外，用户界面设备105可以配置用于接收用户输入。因此，用户界面设备105可 以位于车辆125的乘客舱。在一些可能的方法中，用户界面设备105可以包括一个触摸显 示屏。用户界面设备105可以进一步配置用于产生音响报警、可见报警或二者。
[0030] 通信设备110可以配置用于许可两辆或多辆车辆之间的通信，并且在某些情况 下，用于许可车辆125和基础设施设备140 (见图3和图4)之间的通信。基础设施设备140 的例子可以包括交通控制设备，例如交通信号灯、停车标志、限速标志、停车处标志、指示允 许的行驶方向的标志（即单向通行标志和不允许进入标志）或诸如此类。每个基础设施设 备140可以配置用于输出与基础设施设备140有关的基础设施信息。基础设施信息的例子 可以包括相应的基础设施设备140的位置和/或相应的基础设施设备140的状态。例如， 基础设施信息可以确定停车标志、停止行进号志等的位置。在一些可能的方法中，交通设施 信息可以限定停止行进号志是否给予车辆125进入十字路口的通行权。如以下更详细地讨 论，一些或所有的基础设施信息可以来自一个或多个自主驾驶传感器115。
[0031] 通信设备110可以配置用于执行任何协议，该协议允许车辆125与其他车辆125、 基础设施140或其他车辆125和基础设施140二者通信。一个实例协议可以包括专用短程 通信（DSRC)协议。使用DSRC协议，通信设备110可以接收代表其他附近车辆125(即目标 车辆135,见图3和图4)的动态数据的信号。动态数据可以包括目标车辆135的速度、任何 目标车辆135是否正在减速、目标车辆135正在减速的速率、目标车辆135的转向角、目标 车辆135行驶的方向、目标车辆135的路径记录等。如上所讨论的，通信设备110接收到的 基础设施信息可以代表基础设施设备140的位置和/或状态。
[0032] 当车辆125在自主（如无人驾驶）模式操作时，自主驾驶传感器115可以包括任意 数量的设备，该设备配置用于产生帮助导航车辆125的信号。自主驾驶传感器115的例子 可以包括雷达传感器、激光传感器、照相机、全球卫星定位系统（GPS)接收器或诸如此类。 当车辆125在自主模式操作时，自主驾驶传感器115帮助车辆125看到路面和/或越过各 种障碍。此外，当车辆125在手动（如在非自主）或部分自主模式操作时，自主驾驶传感器 115可以操作。
[0033] -个或多个自主驾驶传感器115可以配置用于收集基础设施信息、动态数据或二 者。例如，一个或多个自主驾驶传感器115可以包括地图数据，该地图数据详细说明了道路 的各种属性。属性的例子可以包括停车标志位置、限速信息、道路分叉、道路曲率、道路坡度 和斜率或者如此类。在地图数据中的属性可以与基础设施信息相互关联。因此，代替从基 础设施设备140接收一些或全部基础设施信息，自主驾驶传感器115可以从地图数据中检 索一些或全部基础设施信息。
[0034] 当车辆125在自主模式操作时，处理设备120可以配置用于控制一个或多个子系 统130。处理设备120控制的子系统130的例子可以包括制动子系统、悬架子系统、转向子 系统和动力系统子系统。处理设备120可以通过输出信号至与这些子系统130有关的控制 单元控制这些子系统130的任何一个或多个。处理设备120可以至少部分根据自主驾驶传 感器115产生的信号以及通过如通信设备110从其他车辆135或基础设施设备140接收到 的信号（见图3和图4)控制子系统130。例如，处理设备120可以使用基础设施信息和/ 或动态数据在自主模式中操作车辆125以执行前部碰撞预警（FCW)系统，和/或执行碰撞 缓解制动（CMbB)系统。
[0035] 在一些可能的方法中，处理设备120可以配置用于确定目标车辆135的位置，接收 基础设施信息和动态数据以及相应地控制子系统130的操作。例如，响应于表明目标车辆 135正停在十字路口处的动态数据和基础设施信息，处理设备120可以预加载制动子系统。 在一些情况下，处理设备120可以不依赖用户输入自主应用制动，意味着即使车辆125原来 未在自主模式中操作，可以应用制动。
[0036] 根据基础设施信息、动态数据或二者，处理设备120可以预测目标车辆135的行 为。例如，如果基础设施信息确定对于目标车辆135交通信号灯是红灯即将来临，且动态数 据表明目标车辆135仍然朝向交通信号灯移动，处理设备120可以预测只要交通信号灯保 持红灯，目标车辆135将开始减速直到停车。如果交通信号灯变绿，目标车辆135可以加速。 从基础设施信息和动态数据，处理设备120可以预测目标车辆135是否将以正常速率减速、 由于如意外的障碍突然减速、加速或保持静止（即在红灯时）。
[0037] 在一些可能的方法中，处理设备120可以通过如用户界面设备105输出警告至驾 驶员或其他车辆乘员。警告也可以或附加地包括音响报警和/或触觉报警。此外，警告可以 表明威胁的方向。就是说，警告可以通知驾驶员威胁是否在车辆125前方、车辆125后方或 从侧面接近车辆125。其他警告可以建议驾驶员承担车辆125的控制（即禁用自主模式） 或建议驾驶员合并到另一个车道以如避免即将来临的障碍。
[0038] 处理设备120可以确定是否根据基础设施信息、动态参数或二者输出警告。例如， 从一个目标车辆135通过通信设备110接收到的动态数据可以表明相同的或不同的目标车 辆135停在车辆125的路线的道路中。可选地或此外，如果如目标车辆135急转弯，目标车 辆135采取的路线可以表明即将来临的障碍。
[0039] 处理设备120输出的警告可以通知驾驶员已停车的目标车辆135引起的潜在危 险。因为多辆车辆125之间的通信以及车辆125和基础设施设备140之间的通信不受限于 视线，处理设备120可以使用基础设施信息和动态数据警告驾驶员关于驾驶员还未看见的 潜在危险。此外，车辆125之间的通信以及车辆125和一个或多个基础设施设备140之间 的通信的低延迟时间可以提供早期警告至驾驶员。
[0040] 在某些情况下，即使检测到潜在危险，处理设备120可以继续在自主模式操作车 辆125。处理设备120采取的补救行动可以根据潜在危险的类型。例如，如果处理设备120 确定目标车辆135突然减速，在没有任何来自驾驶员的交互的情况下，处理设备120可以自 主应用制动子系统以减速或停止车辆125。在某些情况下，处理设备120可以引起车辆125 完全停车直到障碍被清理或直到驾驶员承担车辆125的控制。可选地，处理设备120可以 使车辆125减速且绕过障碍。
[0041] 通常，计算系统和/或装置，例如处理装置120,可以使用许多计算机操作系统中 任何一个，包括但是并不限于福特汽车公司的SYNC?操作系统，Microsoft Windows?操 作系统、Unix操作系统（如加利福尼亚红木滩的甲骨文公司发布的Solaris?操作系统）、纽 约阿蒙克市的国际商业机器公司发布的AIX UNIX操作系统、Linux操作系统和加利福尼亚 库比蒂诺的苹果公司发布的Mac OS X和iOS操作系统以及开放手机联盟发布的安卓操作 系统的版本和/或变体。
[0042] 计算设备大体包括计算机可执行的指令，其中指令可被一种或多种例如上面所列 的那些计算设备执行。计算机可执行的指令可以从使用多种程序设计语言和/或技术建 立的计算机程序来编译或解读，这些语言和/或技术包括但不限于Java?，C，C++，Visual Basic, Java Script,Perl等中单独一个或结合。通常，处理器（如微处理器）如从存储器、 计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，从而执行一个或多个过程，包括本发明中 所述过程的一个或多个。这样的指令和其它数据可以使用多种计算机可读介质被存储和传 送。
[0043] 计算机可读介质（也被称为处理器可读介质）包括参与提供计算机（如计算机的 处理器）可读的数据（如指令）的任何永久性（如有形的）介质。这样的介质可以采取许 多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括，例如光盘或磁 盘以及其他持久存储器。易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器（DRAM)，其典型地 构成主存储器。这些指令可以通过一种或多种传输介质被传送，包括同轴电缆，铜线和光 纤，包括由耦合到计算机处理器的系统总线组成的线。计算机可读介质的普遍形式包括，例 如软盘（floppy disk),可折叠磁盘（flexible disk),硬盘，磁带，其它磁性介质，CD-ROM,， DVD，其它光学介质，穿孔卡片，纸带，其它具有孔排列模式的物理介质，RAM，PR0M，EPR0M， FLASH-EEPR0M，其它存储芯片或磁片盒，或其它计算机可读的介质。
[0044] 数据库，数据储存库，或其它本发明中描述的数据存储可以包括各种类型的用于 存储、访问和检索多种数据的机制，包括层次数据库，文件系统的一组文件，专用格式的应 用数据库，关系数据库管理系统（RDBMS)等。每个这样的数据存储通常包括在使用例如上 述提到的那些之一的计算机操作系统的计算装置内，通过网络以各种方式中的任意一种或 多种进行访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，可以包括以不同格式存储的文件。 RDBMS除了使用创建、存储、编辑和执行存储过程的语言之外，通常使用结构化查询语言 (SQL)，例如上述提到的PL/SQL语言。
[0045] 在一些例子中，系统元件可以作为计算机可读指令（如软件）在一个或多个计算 设备（如服务器，个人电脑等）上执行，在与此相关的计算机可读介质（如盘，存储器等） 中存储。计算机程序产品可以包含这样的存储在计算机可读介质中用于执行在此描述的功 能的指令。
[0046] 图2是可被系统100执行的示例性过程200的流程图。更具体地，过程200可以 在处理设备120上执行。
[0047] 在框205,处理设备120可以确定目标车辆135的位置。目标车辆135的位置可 以从自主驾驶传感器115和/或从目标车辆135通过如通信设备110接收到的动态数据检 测。位置可以包括由如地理坐标代表的绝对位置或由如与车辆125的距离和角度代表的相 对位置。
[0048] 在框210,处理设备120可以从基础设施设备140接收基础设施信息，例如从交通 控制设备。基础设施信息可以限定基础设施设备140的位置以及基础设施设备140的状态 (即相对于车辆125或目标车辆135交通信号灯是否是绿灯或红灯）。因此，处理设备120 可以根据基础设施设备140的状态确定车辆125和/或目标车辆135是否具有通行权以行 进通过十字路口。
[0049] 在框215,处理设备120可以从一辆或多辆车辆135接收动态数据。动态数据135 可以包括目标车辆135的速度、目标车辆135中的任何一辆是否正在减速、目标车辆135正 在减速的速率、目标车辆135的转向角、目标车辆135行进的方向、目标车辆135的路径记 录等。
[0050] 在判定框220,处理设备120可以根据基础设施信息和/或动态数据确定是否检测 到危险。危险的例子可以包括车辆125的路线中有障碍、目标车辆135不适当地行进通过 十字路口或其他可能导致碰撞的状况。如果没有检测到危险，过程200可以返回至框205。 当检测到危险时，过程200可以在框225中继续。
[0051] 在框225,处理设备120可以通过如用户界面设备105输出警告至驾驶员。警告也 可以或可选地包括音响警告和/或触觉警告。此外，警告可以表明危险的方向。就是说，警 告可以通知驾驶员威胁是否在车辆125前方、车辆125后方或从侧面接近车辆125。其他警 告可以建议驾驶员承担车辆125的控制（即禁用自主模式）或建议驾驶员合并到另一个车 道以如避开即将来临的障碍。
[0052] 在判定框230,处理设备120可以确定危险是否已避开。例如，如果障碍不再在车 辆125的路线上，车辆125在碰撞前停车，车辆125绕过障碍，或危险另外地被克服，处理设 备120可以确定危险已避开。如果危险已避开，过程200可以返回至框205。如果如在预定 的时间量之后危险保持，过程200可以在框235中继续。
[0053] 在框235,处理设备120可以根据基础设施信息和动态数据控制一个或多个子系 统130的操作以避开危险。这可以包括预加载制动子系统，或在某些情况下，不依赖用户输 入自主应用制动子系统以使车辆125减速或停车。处理设备120也可以或可选地控制转向 子系统以避开车辆125路线中的障碍。
[0054] 在框235之后，过程200可以结束，或在某些实施方式中，返回至框205。
[0055] 图3和4是说明了车辆125可以使用车辆与车辆以及车辆与基础设施之间的通信 至少部分地根据基础设施信息和动态数据控制一个或多个子系统130的操作的方式的示 意图。
[0056] 现在参照图3,车辆125可以从目标车辆135接收动态数据和从基础设施设备140 接收基础设施信息，基础设施设备140在图3中被示为停车标志。基础设施信息可以识别 停车标志的位置，且动态数据可以表明目标车辆135由于它接近停车标志正在减速。因此， 主车辆125可以确定目标车辆135将停在主车辆125的路线中。因此，主车辆125可以呈 现警告至驾驶员以使车辆125减速。如果驾驶员没有在距目标车辆135的预定距离内使车 辆125减速，或如果主车辆125正在自主模式操作，主车辆125的处理设备120可以控制一 个或多个子系统130以使主车辆125在主车辆125与目标车辆135碰撞之前停车。在某些 情况下，主车辆125可以绕开停在主车辆125路线上的目标车辆135。然而，在图3所示的 例子中，主车辆125可以使用基础设施信息例如地图数据识别道路在每个方向只有一个车 道且主车辆125必须在停车标志处停车，因此绕开目标车辆135是期望的。
[0057] 现在参照图4,基础设施设备140被示为停止行进号志，且交通信号灯状态表明主 车辆125不允许行进通过十字路口。主车辆125接收到的动态数据可以表明在停止行进号 志处目标车辆135的存在。主车辆125可以从动态数据确定目标车辆135停在停止行进号 志处。可选地，如果一辆或多辆目标车辆135不能发送动态数据，主车辆125可以根据停止 行进号志的状态推断目标车辆135停在停止行进号志处。如上述所讨论的，当主车辆125 接近停止行进号志，警告可以呈现给驾驶员以使车辆125减速。如果驾驶员没有在距目标 车辆135的预定距离内或距停止行进号志的预定距离内使车辆125减速，或如果主车辆125 正在自主模式操作，主车辆125的处理设备120可以在与目标车辆135之一碰撞之前或不 适当地行进通过十字路口之前控制一个或多个子系统130以使主车辆125停车。
[0058] 关于本发明中所述的过程、系统、方法、启示等，应当理解的是，虽然这些过程的步 骤等被描述成根据一定的有序序列发生，这些过程可以被实施为采用所述步骤以不同于本 发明所述顺序的顺序执行。进一步应当理解，某些步骤可以同时执行，其它步骤可以增加， 或在此所述的某些步骤可以省略。换句话说，提供本发明过程的描述目的在于说明某些实 施例，而不应以任何方式被解释为限制权利要求。
[0059] 因此，应当理解的是，上述描述旨在说明而不是限制。在阅读上述说明基础之上， 除了提供的示例以外的许多实施例和应用是显而易见的。本发明的范围不应当参照上述说 明确定，而是应该参照权利要求连同这些权利要求所享有的全部等同范围确定。可以预见 和预期的是，未来的发展将会发生在本发明讨论的【技术领域】，本发明所公开的系统和方法 将会被结合到这些未来的实施例中。总之，应当理解的是，该应用能够进行修改和变化。
[0060] 在权利要求中使用的所有术语旨在被给予它们最宽泛的合理解释和如本领域中 技术人员理解的其通常含义，除非在此作出意思相反的明确指示。特别是单数冠词如"一"， "该"，"所述"等的使用应被理解为叙述一个或多个所示元件，除非权利要求中表达了相反 的明确限制。
[0061] 提供发明摘要以允许读者快速弄清此技术公开的本质。提交该发明摘要的情况 下，应理解其不用于解释或限制权利要求的范围和含义。此外，在前述【具体实施方式】中，能 够看出，为了简化本发明的目的，不同的特征被集合在不同的实施例中。这种公开方法不应 被解释为反映所要求保护的实施例需要比在每项权利要求中清楚叙述的更多的特征的意 图。相反，如以下权利要求反映的那样，发明主旨在于少于单一公开的实施例的所有特征。 因此，以下的权利要求在此结合到【具体实施方式】中，每条权利要求自身作为单独要求保护 的主题。
【权利要求】
1. 一种车辆系统，其特征在于，包含： 至少一个自主驾驶传感器，其配置用于检测目标车辆的位置； 通信设备，其配置用于从基础设施设备接收基础设施信息；以及 处理设备，其配置用于根据基础设施信息控制至少一个车辆子系统的操作。
2. 根据权利要求1所述的车辆系统，其特征在于，控制至少一个车辆子系统的操作包 括预加载制动系统。
3. 根据权利要求1所述的车辆系统，其特征在于，控制至少一个车辆子系统的操作包 括至少部分根据基础设施信息不依赖用户输入地自主应用制动系统。
4. 根据权利要求1所述的车辆系统，其特征在于，通信设备配置用于从目标车辆接收 动态数据。
5. 根据权利要求4所述的车辆系统，其特征在于，处理设备配置用于根据基础设施信 息和动态数据控制至少一个车辆子系统的操作。
6. -种方法，其特征在于，包含： 确定目标车辆的位置； 从基础设施设备接收基础设施信息；以及 根据基础设施信息控制至少一个车辆子系统的操作。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，控制至少一个车辆子系统的操作包括预 加载制动系统。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，控制至少一个车辆子系统的操作包括至 少部分根据基础设施信息不依赖用户输入地自主应用制动系统。
9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包含从目标车辆接收动态数据。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据基础设施信息和动态数据控制至少 一个车辆子系统的操作。
【文档编号】B60W30/09GK104517448SQ201410524362
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2013年10月7日
【发明者】勒瓦瑟·特里斯, 法里德·艾哈迈德-扎伊德, 约瑟夫·爱德华·史汀奈特, 克里斯多夫·内夫, 托马斯·爱德华·皮卢蒂, 蒂莫西·D·兹维基, 詹姆斯·A·马泰尔, 杰罗姆·查尔斯·伊凡 申请人:福特全球技术公司