交通灯估计的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年1月29日提交的美国临时专利申请no.62/798,427和2019年4月8日提交的丹麦专利申请no.pa201970221的优先权，其全部内容通过引用方式合并于此。

本说明书涉及交通灯估计。

背景技术：

运载工具通过由两个车道形成的交叉路口的行驶受当地交通规则管理，并且在某些情况下受交叉路口处的交通信号强制约束。推断交叉路口处的交通信号灯的状态(例如，红灯、黄灯、绿灯)的一种技术是在视觉上观察交通信号灯的状态。推断交通信号的状态的另一种技术是基于其他对象在交叉路口处的移动。例如，如果运载工具在经过交叉路口的第一车道上正在行驶而另一运载工具在与第一车道形成交叉路口的第二车道上是静止的，则可以推断出交通信号允许第二车道上的运载工具行驶通过交叉路口并且要求第一车道上的运载工具在交叉路口处停止。

技术实现要素：

提供了用于使用范围传感器进行交通灯估计的技术。该技术的某些实施例可以被实现为计算机实现的方法。在与第二可行驶区域形成交叉路口的第一可行驶区域上行驶的运载工具的规划电路接收由运载工具的范围传感器感测到的信息。该信息表示对象通过交叉路口的移动状态。交叉路口处的交通信号控制对象通过交叉路口的移动。规划电路部分地基于所接收的信息来确定交叉路口处的交通信号的状态。控制电路部分地基于交叉路口处的交通信号的状态来控制运载工具的操作。

这些和其它方面、特征和实现可被表示为方法、设备、系统、组件、程序产品、用于进行功能的方法或步骤以及其它方式。

从以下的包括权利要求书的说明书，这些和其它方面、特征和实现将变得明显。

附图说明

图1示出具有自主能力的自主运载工具的示例。

图2例示示例“云”计算环境。

图3例示计算机系统。

图4示出自主运载工具的示例架构。

图5示出感知模块可以使用的输入和输出的示例。

图6示出lidar系统的示例。

图7示出操作中的lidar系统。

图8示出lidar系统的操作的附加细节。

图9示出规划模块的输入和输出之间的关系的框图。

图10示出路径规划中所使用的有向图。

图11示出控制模块的输入和输出的框图。

图12示出控制器的输入、输出和组件的框图。

图13示出由交通信号控制的交叉路口的示意图。

图14是用于基于估计交叉路口的穿越状态来操作运载工具的过程的示例的流程图。

具体实施方式

在以下描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施将是明显的。在其它实例中，众所周知的构造和装置是以框图形式示出的，以避免不必要地使本发明模糊。

在附图中，为了便于描述，示出了示意要素(诸如表示装置、模块、指令块和数据要素的那些要素)的具体排列或次序。然而，本领域技术人员应当理解，附图中示意要素的具体次序或排列并不意在意味着要求特定的处理次序或序列、或处理过程的分离。此外，在附图中包含示意要素并不意在意味着在所有实施例中都需要这种要素，也不意在意味着由这种要素表示的特征不能包括在一些实施例中或不能在一些实施例中与其它要素结合。

此外，在附图中，连接要素、诸如实线或虚线或箭头用于例示两个或更多个其它示意要素之间的连接、关系或关联，没有任何此类连接要素并不意在意味着不能存在连接、关系或关联。换句话说，一些要素之间的连接、关系或关联未在附图中示出，以便不使本公开内容模糊。此外，为了便于例示，使用单个连接要素来表示要素之间的多个连接、关系或关联。例如，如果连接要素表示信号、数据或指令的通信，本领域技术人员应理解，这种要素表示影响通信可能需要的一个或多个信号路径(例如，总线)。

现在将详细参考实施例，其示例在附图中例示出。在以下的详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对所描述的各种实施例的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说将明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施所描述的各种实施例。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、程序、组件、电路和网络，以便不会不必要地使实施例的方面模糊。

下面描述的若干特征各自可以彼此独立地使用，也可以与其它特征的任何组合一起使用。然而，任何个别特征可能不能解决以上所讨论的任何问题，或者只能解决以上所讨论的问题之一。以上所讨论的一些问题可能不能通过本文所描述的任何一个特征得到充分解决。虽然提供了标题，但在本说明书的其它地方也可以找到与具体标题有关但在具有该标题的部分中未找到的信息。本文根据以下概要描述实施例：

1.总体概述

2.系统概述

3.自主运载工具架构

4.自主运载工具输入

5.自主运载工具规划

6.自主运载工具控制

7.使用范围传感器来推断交通灯的状态

总体概述

本公开描述了由自主运载工具使用范围传感器(例如，基于radar或lidar的传感器)感测到的信息来推断两个或更多个车道的交叉路口处的交通信号的状态所实现的技术。在一些实施例中，由基于radar或lidar的传感器感测到的信息用于确定对象(例如，形成交叉路口的车道上的运载工具、交叉路口的人行横道上的行人或其他对象)在交叉路口处的移动状态。例如，交叉路口处的对象可以是固定的或者例如以恒定、增加或减小的速度移动。基于对象的移动状态，自主运载工具做出关于交通灯的状态的推断，例如，如果交通信号允许车道上的运载工具移动通过交叉路口，则在被允许时车道上的运载工具可以移动的方向。在一些实施例中，自主运载工具使用由范围传感器所感测到的信息来控制运载工具的操作。在一些实施例中，自主运载工具利用由基于视觉的传感器(例如，一个或多个照相机)所感测到的信息来增强由范围传感器所感测到的信息，以推断交通灯的状态并且相应地控制运载工具的操作。操作可以包括例如操作运载工具以，保持静止，在相同车道上行驶，从一个车道转向相交车道，向左转或向右转。

系统概述

图1示出具有自主能力的自主运载工具100的示例。

如本文所使用的，术语“自主能力”是指一种功能、特征或设施，该功能、特征或设施使运载工具能够部分地或完全地操作，而无需实时的人类干预，包括但不限于完全自主运载工具、高度自主运载工具和有条件自主运载工具。

本公开如本文所使用的，自主运载工具(av)是一种具有自主能力的运载工具。

如本文所使用的，“运载工具”包括货物或人员的运输方式。例如，小汽车、公共汽车、火车、飞机、无人机、卡车、船只、舰艇、潜水器、飞船等。无人驾驶的小汽车是运载工具的示例。

如本文所使用的，“轨迹”是指将av从第一时空地点导航到第二时空地点的路径或路线。在实施例中，第一时空地点被称为初始地点或起始地点，第二时空地点被称为目的地、最终地点、目标、目标位置或目标地点。在一些示例中，轨迹由一个或多个路段(例如，道路的数段)组成，并且各路段由一个或多个块(例如，车道或交叉口的一部分)组成。在实施例中，时空地点对应于真实世界地点。例如，时空地点是上车或下车地点，以使人员或货物上车或下车。

如本文所使用的，“(一个或多个)传感器”包括一个或多个硬件组件，用于检测与传感器周围环境有关的信息。一些硬件组件可包括感测组件(例如，图像传感器、生物特征传感器)、传输和/或接收组件(例如，激光或射频波发射器和接收器)、电子组件(诸如，模数转换器)、数据存储装置(诸如，ram和/或非易失性存储器)、软件或固件组件和数据处理组件(诸如，专用集成电路)、微处理器和/或微控制器。

如本文所使用的，“场景描述”是一种数据结构(例如，列表)或数据流，其包括由av运载工具上的一个或多个传感器检测到的一个或多个分类或标记的对象，或由av外部的源提供的一个或多个分类或标记的对象。

如本文所使用的，“道路”是一个可以被运载工具穿过的物理区域，并且可以对应于已命名的通道(例如，城市街道、州际高速公路等)或可对应于未命名的通道(例如，房屋或办公楼内的行车道、停车场的一段、空置停车场的一段、乡村区域的污物通道等)。因为有些运载工具(例如，四轮驱动的小卡车、越野车(suv)等)能够穿过各种不特别适合运载工具行驶的物理区域，因此“道路”可以是任何市政当局或其它政府或行政机构没有正式定义为一条通道的物理区域。

如本文所使用的，“车道”是道路的可被运载工具穿过的部分。车道有时基于车道标记来识别。例如，车道可以对应于车道标记之间的大部分或全部空间，或仅对应于车道标记之间的一些空间(例如，小于50％)。例如，具有相距远的车道标记的道路可能在标记之间容纳两个或更多个运载工具，使得一个运载工具可以在不穿过车道标记的情况下超过另一个运载工具，并且因此可被解释为具有比车道标记之间的空间窄的车道，或具有车道之间的两个车道。在没有车道标记的情况下，也可以对车道进行解释。例如，可以基于环境的物理特征(例如乡村区域沿着通道的岩石和树木或者例如在不发达地区中要避免的自然障碍物)来定义车道。车道还可以独立于车道标记或物理特征来解释。例如，车道可以基于另外缺少将被解释为车道边界的特征的区域中没有障碍物的任意路径来解释。在示例场景中，av可以通过广场或空停车场的无障碍物部分来解释车道。在另一示例场景中，av可以通过不具有车道标记的宽(例如，对于两个或更多个车道足够宽)道路来解释车道。在这种场景下，av可将与车道有关的信息通信至其它av，使得其它av可以使用相同的车道信息来协调它们自身之间的路径规划。

术语“空中(ota)客户端”包括嵌入在av中、耦接到av或与av通信的任何av或任何电子装置(例如，计算机、控制器、iot装置、电子控制单元(ecu))。

术语“空中(ota)更新”意指对使用专有和/或标准化无线通信技术(包括但不限于：蜂窝移动通信(例如，2g、3g、4g、5g)、无线电无线区域网(例如，wi-fi)和/或卫星互联网)递送到ota客户端的软件、固件、数据或配置设置或其任何组合的任何更新、改变、删除或添加。

术语“边缘节点”意指耦接至网络的一个或多个边缘装置，该一个或多个边缘装置提供用于与av通信的门户并且可以与其它边缘节点和基于云的计算平台通信，以调度ota更新并将其递送至ota客户端。

术语“边缘装置”意指实现边缘节点并且将物理无线接入点(ap)提供到企业或服务提供商(例如，verizon、at&t)核心网络中的装置。边缘装置的示例包括但不限于：计算机、控制器、发送器、路由器、路由交换机、集成接入装置(iad)、复用器、城域网(man)和广域网(wan)接入装置。

“一个或多个”包括由一个要素执行的功能、由多个要素例如以分布式的方式执行的功能、由一个要素执行的若干功能、由若干要素执行的若干功能、或上述的任何组合。

还将理解的是，尽管在一些情况下，术语“第一”、“第二”等在本文中是用来描述各种要素的，但这些要素不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个要素与另一个要素。例如，在未背离各种所描述的实施例的范围的情况下，第一触点可被称为第二触点，并且类似地，第二触点可被称为第一触点。第一触点和第二触点两者都是触点，但它们不是相同触点。

在本文所描述的各种实施例的说明书中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不是意在限制。如在所描述的各种实施例的说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“a”、“an”和“the”也意在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还将理解的是，如本文所使用的“和/或”是指并且包括一个或多个相关清单项目的任何和所有可能的组合。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”、“包含”、“具备”和/或“具有”时，具体说明存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素和/或组件，但并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、要素、组件、和/或其群组。

如本文所使用的，取决于上下文，术语“如果”可选地被理解为意指“当”或“在当时”或“响应于确定为”或“响应于检测到”。类似地，取决于上下文，短语“如果已确定”或“如果[所陈述的条件或事件]已被检测到”可选地被理解为意指“在确定时”或“响应于确定为“或”在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。

如本文所使用的，av系统是指av以及支持av操作的硬件、软件、存储的数据和实时生成的数据的阵列。在实施例中，av系统并入在av内。在实施例中，av系统跨若干地点分布。例如，av系统的一些软件是在类似于下面关于图2描述的云计算环境200的云计算环境上实现的。

一般而言，本文件描述了适用于任何具有一种或多种自主能力的运载工具的技术，包括完全自主运载工具、高度自主运载工具和有条件自主运载工具，诸如分别为所谓的第5级、第4级和第3级运载工具(见sae国际标准j3016：道路上机动车自动驾驶系统相关术语的分类和定义，通过引用将其全部内容并入本文件，用于了解运载工具自主权等级的更多详细信息)。本文件所描述的技术也适用于部分自主运载工具和驾驶员辅助运载工具，诸如所谓的第2级和第1级运载工具(见sae国际标准j3016：道路上机动车自动驾驶系统相关术语的分类和定义)。在实施例中，一个或多个第1级、第2级、第3级、第4级和第5级运载工具系统可基于对传感器输入的处理，在某些操作条件下自动执行某些运载工具操作(例如，转向、制动和使用地图)。本文件中所描述的技术可以使从完全自主运载工具到人类操作的运载工具范围内的任何级别的运载工具受益。

自主运载工具具有优于需要人类驾驶员的运载工具的优点。一个优点是安全性。例如，在2016年，美国经历了6百万次汽车事故、2.4百万次损伤、40000次死亡、以及13百万次运载工具碰撞，估计社会成本为$910十亿。从1965年至2015年，每行驶1000万英里的美国交通死亡率已经从约六减少至约一，部分是由于运载工具中部署的附加安全措施。例如，碰撞将要发生的警告的附加半秒被认为减轻了60％的追尾碰撞。然而，被动安全特征(例如，安全带、气囊)在改善该数量方面可能达到其极限。因此，诸如运载工具的自动控制等的主动安全措施是改善这些统计的可能的下一步骤。由于认为人类驾驶员负责95％碰撞中的关键预碰撞事件，因此自动驾驶系统可能例如通过比人类更好地可靠地识别和避免关键情况；做出更好的决策，遵守交通法规，并比人类更好地预测未来事件；以及比人类更好地可靠地控制运载工具来实现更好的安全结果。

参考图1，av系统120使av100沿着轨迹198操作，穿过环境190至目的地199(有时称为最终地点)，同时避开对象(例如，自然障碍物191、运载工具193、行人192、骑车者和其它障碍物)和遵守道路规则(例如，操作规则或驾驶偏好)。

在实施例中，av系统120包括被装备以从计算机处理器146接收操作命令并对其进行操作的装置101。在实施例中，计算处理器146与下面参考图3描述的处理器304类似。装置101的示例包括转向控制器102、制动器103、挡位、加速踏板或其它加速控制机构、挡风玻璃雨刮器、侧门锁、窗控器和转向指示器。

在实施例中，av系统120包括用于测量或推断av100的状态或条件的属性的传感器121，这些属性诸如是av的位置、线速度和角速度及线加速度和角加速度、以及航向(例如，av100的前端的方向)。传感器121的示例是gps、测量运载工具线加速度和角速率两者的惯性测量单元(imu)、用于测量或估计轮滑移率的轮速率传感器、轮制动压力或制动扭矩传感器、引擎扭矩或轮扭矩传感器以及转向角度和角速率传感器。

在实施例中，传感器121还包括用于感测或测量av的环境的属性的传感器。例如，可见光、红外或热(或两者兼有)光谱的单目或立体摄像机122，lidar123，radar，超声波传感器，飞行时间(tof)深度传感器，速率传感器，温度传感器，湿度传感器和降水传感器。

在实施例中，av系统120包括数据存储单元142和存储器144，用于存储与计算机处理器146相关联的机器指令或由传感器121收集的数据。在实施例中，数据存储单元142与以下关于图3描述的rom308或存储装置310类似。在实施例中，存储器144与下面描述的主存储器306类似。在实施例中，数据存储单元142和存储器144存储有关环境190的历史、实时和/或预测性信息。在实施例中，存储的信息包括地图、驾驶性能、交通拥堵更新或天气条件。在实施例中，与环境190有关的数据从远程数据库134通过通信信道传输到av100。

在实施例中，av系统120包括通信装置140，用于将对其它运载工具的状态和条件(诸如位置、线速度和角速度、线加速度和角加速度、以及线航向和角航向)测量或推断的属性传送到av100。这些装置包括运载工具到运载工具(v2v)和运载工具到基础设施(v2i)通信装置以及用于通过点对点或自组织(adhoc)网络或两者进行无线通信的装置。在实施例中，通信装置140跨电磁频谱(包括无线电和光通信)或其它介质(例如，空气和声介质)进行通信。运载工具对运载工具(v2v)、运载工具对基础设施(v2i)通信(以及在一些实施例中为一种或多种其它类型的通信)的组合有时被称为运载工具对所有事物(v2x)通信。v2x通信通常符合一个或多个通信标准，用于与自主运载工具进行的和在自主运载工具之间的通信。

在实施例中，通信装置140包括通信接口。例如，有线、无线、wimax、wifi、蓝牙、卫星、蜂窝、光、近场、红外或无线电接口。通信接口将数据从远程数据库134传输到av系统120。在实施例中，远程数据库134嵌入在如图2中所描述的云计算环境200中。通信接口140将从传感器121收集的数据或与av100操作有关的其它数据传输到远程数据库134。在实施例中，通信接口140向av100传输与遥操作有关的信息。在一些实施例中，av100与其它远程(例如，“云”)服务器136通信。

在实施例中，远程数据库134还存储和传输数字数据(例如，存储诸如道路和街道地点的数据)。这些数据存储在av100上的存储器144中，或者通过通信信道从远程数据库134传输到av100。

在实施例中，远程数据库134存储和传输与以前在一天中类似时间沿着轨迹198行驶的运载工具的驾驶属性有关的历史信息(例如，速率和加速度分布)。在一个实现中，这种数据可以存储在av100上的存储器144中，或者通过通信信道从远程数据库134传输到av100。

位于av100上的计算装置146基于实时传感器数据和先验信息两者以算法方式生成控制动作，允许av系统120执行其自主驾驶能力。

在实施例中，av系统120包括耦接到计算装置146的计算机外围设备132，用于向av100的用户(例如，乘员或远程用户)提供信息和提醒并接收来自该用户的输入。在实施例中，外围设备132类似于下面参考图3讨论的显示器312、输入装置314和光标控制器316。耦接是无线的或有线的。任意两个或更多个的接口装置可以集成到单个装置中。

图2例示示例“云”计算环境。云计算是一种服务交付模式，用于使得能够方便、按需地在网络上访问可配置计算资源(例如网络、网络带宽、服务器、处理、内存、存储、应用程序、虚拟机和服务)的共享池。在典型的云计算系统中，一个或多个大型云数据中心容纳用于交付云所提供的服务的机器。现在参考图2，云计算环境200包括通过云202互连的云数据中心204a、204b和204c。数据中心204a、204b和204c为连接到云202的计算机系统206a、206b、206c、206d、206e和206f提供云计算服务。

云计算环境200包括一个或多个云数据中心。一般而言，云数据中心(例如图2中所示的云数据中心204a)是指构成云(例如图2中所示的云202或云的特定部分)的服务器的物理排列。例如，服务器在云数据中心中物理排列成房间、组、行和机架。云数据中心有一个或多个区域，其中包括一个或多个服务器房间。每个房间有一行或多行服务器，并且每行包括一个或多个机架。每个机架包括一个或多个单独的服务器节点。在一些实现中，区域、房间、机架和/或行中的服务器基于数据中心设施的物理基础设施要求(包括电力、能源、热力、热源和/或其它要求)被排列成若干组。在实施例中，服务器节点类似于图3中描述的计算机系统。数据中心204a具有许多分布在多个机架上的计算系统。

云202包括云数据中心204a、204b和204c以及用于连接云数据中心204a、204b和204c并有助于促进计算系统206a-f对云计算服务的访问的网络和网络资源(例如，网络设备、节点、路由器、交换机和网络电缆)。在实施例中，该网络表示一个或多个本地网络、广域网或通过使用地面或卫星连接部署的有线或无线链路耦接的网际网络的任意组合。通过网络交换的数据使用多种网络层协议(诸如，因特网协议(ip)、多协议标签交换(mpls)、异步传输模式(atm)、帧中继(framerelay)等)进行传输。此外，在网络表示多个子网络的组合的实施例中，在每个底层子网络上使用不同的网络层协议。在一些实施例中，网络表示一个或多个互连网际网络(诸如公共因特网等)。

计算系统206a-f或云计算服务消费者通过网络链路和网络适配器连接到云202。在实施例中，计算系统206a-f被实现为各种计算装置，例如服务器、台式机、膝上型计算机、平板电脑、智能手机、物联网(iot)装置、自主运载工具(包括小汽车、无人机、航天飞机、火车、公共汽车等)和消费电子产品。在实施例中，计算系统206a-f在其它系统中实现或作为其它系统的一部分实现。

图3例示计算机系统300。在实现中，计算机系统300是一种专用计算装置。专用计算装置被硬连线以执行这些技术，或包括诸如一个或多个专用集成电路(asic)或现场可编程门阵列(fpga)的被持久编程为执行上述技术的数字电子装置，或可包括一个或多个通用硬件处理器，这些硬件处理器经编程以根据固件、存储器、其它存储器、或者组合中的程序指令执行这些技术。这种专用的计算装置还可以将定制的硬线逻辑、asic或fpga与定制的编程相结合来完成这些技术。在各种实施例中，专用计算装置是台式计算机系统、便携式计算机系统、手持装置、网络装置或包含硬线和/或程序逻辑以实现这些技术的任何其它装置。

在实施例中，计算机系统300包括总线302或用于传达信息的其它通信机制、以及与总线302耦接以处理信息的硬件处理器304。硬件处理器304是例如通用微处理器。计算机系统300还包括主存储器306，诸如随机存取存储器(ram)或其它动态存储装置，该主存储器306耦接到总线302以存储信息和指令，该信息和指令由处理器304执行。在一个实现中，主存储器306用于在执行要由处理器304执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。当这些指令存储在处理器304可访问的非暂时性存储介质中时，使计算机系统300变成一个专用机器，该机器被定制以执行指令中指定的操作。

在实施例中，计算机系统300还包括只读存储器(rom)308或耦接到总线302的其它静态存储装置，用于存储处理器304的静态信息和指令。提供诸如磁盘、光盘、固态驱动器或三维交叉点存储器的存储装置310，并且该存储装置310耦接到总线302以存储信息和指令。

在实施例中，计算机系统300通过总线302耦接到诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)、等离子体显示器、发光二极管(led)显示器或用于向计算机用户显示信息的有机发光二极管(oled)显示器的显示器312。包括字母数字键和其它键的输入装置314耦接到总线302，用于向处理器304传送信息和命令选择。另一种类型的用户输入装置是光标控制器316，诸如鼠标、轨迹球、触控显示器或光标方向键，用于将方向信息和命令选择传送到处理器304，并用于控制光标在显示器312上的移动。这种输入装置通常具有两个轴(第一轴(例如，x轴)和第二轴(例如，y轴))上的两个自由度，这两个轴允许装置指定平面上的位置。

根据一个实施例，本文的技术由计算机系统300响应于处理器304执行主存储器306中包含的一个或多个指令的一个或多个序列而执行。这些指令从诸如存储装置310的另一存储介质读入主存储器306。执行主存储器306中包含的指令序列使处理器304执行本文所描述的过程步骤。在替代实施例中，使用硬连线电路代替或与软件指令结合使用。

如本文所使用的术语“存储介质”是指存储数据和/或指令的任何非暂时性介质，这些数据和/或指令使机器以特定方式操作。这种存储介质包括非易失性介质和/或易失性介质。非易失性介质例如包括诸如存储装置310的光盘、磁盘、固态驱动器或三维交叉点存储器。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器306。存储介质的常见形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其它磁数据存储介质、cd-rom、任何其它光数据存储介质、任何具有孔型的物理介质、ram、prom和eprom、flash-eprom、nv-ram、或任何其它存储芯片或存储盒。

存储介质有别于传输介质，但可以与传输介质相结合使用。传输介质参与存储介质之间的信息传输。例如，传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，其包括具备总线302的电线。传输介质也可以采取声波或光波的形式，诸如在无线电波和红外数据通信过程中产生的声波或光波。

在实施例中，各种形式的介质涉及将一个或多个指令的一个或多个序列承载到处理器304以供执行。例如，这些指令最初是在远程计算机的磁盘或固态驱动器上执行的。远程计算机将指令加载到其动态存储器中，并使用调制解调器通过电话线路发送指令。计算机系统300的本地调制解调器接收电话线路上的数据，并使用红外发射器将数据转换为红外信号。红外检测器接收红外信号中承载的数据，并且适当的电路将数据放置在总线302上。总线302将数据承载到主存储器306，处理器304从主存储器306检索并执行指令。主存储器306接收的指令可以可选地在处理器304执行之前或之后存储在存储装置310上。

计算机系统300还包括耦接到总线302的通信接口318。通信接口318提供耦接到连接至本地网络322的网络链路320的双向数据通信。例如，通信接口318是综合业务数字网(isdn)卡、电缆调制解调器、卫星调制解调器或用以提供与相应类型电话线路的数据通信连接的调制解调器。作为另一示例，通信接口318是局域网(lan)卡，用于提供与兼容lan的数据通信连接。在一些实现中，无线链路也被实现。在任何这种实现中，通信接口318发送和接收承载表示各种类型的信息的数字数据流的电、电磁或光信号。

网络链路320通常通过一个或多个网络向其它数据装置提供数据通信。例如，网络链路320通过本地网络322提供与主计算机324或与由因特网服务提供商(isp)326运营的云数据中心或设备的连接。isp326又通过现在通常称为“因特网”328的世界范围分组数据通信网络来提供数据通信服务。本地网络322和因特网328两者都使用承载数字数据流的电、电磁或光信号。通过各种网络的信号以及网络链路320上并通过通信接口318的信号是传输介质的示例形式，其中这些信号承载了进出计算机系统300的数字数据。在实施例中，网络320包含上述云202或云202的一部分。

计算机系统300通过(一个或多个)网络、网络链路320和通信接口318发送消息和接收包括程序代码的数据。在实施例中，计算机系统300接收用于处理的代码。接收到的代码在接收到时由处理器304执行，和/或存储在存储装置310中，或存储在其它非易失性存储装置中以便以后执行。

自主运载工具架构

图4示出用于自主运载工具(例如，图1所示的av100)的示例架构400。架构400包括感知模块402(有时称为感知电路)、规划模块404(有时称为规划电路)、控制模块406(有时称为控制电路)、定位模块408(有时称为定位电路)和数据库模块410(有时称为数据库电路)。各模块在av100的操作中发挥作用。共同地，模块402、404、406、408和410可以是图1所示的av系统120的一部分。在一些实施例中，模块402、404、406、408和410中的任何模块是计算机软件(例如，计算机可读介质上所存储的可执行代码)和计算机硬件(例如，一个或多个微处理器、微控制器、专用集成电路[asic]、硬件存储器装置、其它类型的集成电路、其它类型的计算机硬件、或者这些硬件中的任何或所有的组合)的组合。模块402、404、406、408和410各自有时被称为处理电路(例如，计算机硬件、计算机软件或这两者的组合)。模块402、404、406、408和410中的任何或所有模块的组合也是处理电路的示例。

在使用中，规划模块404接收表示目的地412的数据，并且确定表示av100为了到达(例如，抵达)目的地412而可以行驶的轨迹414(有时称为路线)的数据。为了使规划模块404确定表示轨迹414的数据，规划模块404从感知模块402、定位模块408和数据库模块410接收数据。

感知模块402使用例如也如图1所示的一个或多个传感器121来识别附近的物理对象。将对象分类(例如，分组成诸如行人、自行车、汽车、交通标志等的类型)，并且将包括经分类的对象416的场景描述提供至规划模块404。

规划模块404还从定位模块408接收表示av位置418的数据。定位模块408通过使用来自传感器121的数据和来自数据库模块410的数据(例如，地理数据)以计算位置来确定av位置。例如，定位模块408使用来自gnss(全球导航卫星系统)传感器的数据和地理数据来计算av的经度和纬度。在实施例中，定位模块408所使用的数据包括具有行车道几何属性的高精度地图、描述道路网络连接属性的地图、描述行车道物理属性(诸如交通速率、交通量、运载工具和自行车车道的数量、车道宽度、车道交通方向、或车道标记类型和地点，或者它们的组合)的地图、以及描述道路特征(诸如十字路口、交通标志或各种类型的其它行驶信号等)的空间地点的地图。在实施例中，通过将数据自动或手动注释添加到低精度地图来构建高精度地图。

控制模块406接收表示轨迹414的数据和表示av位置418的数据，并且以将使得av100行驶轨迹414到达目的地412的方式来操作av的控制功能420a～420c(例如，转向、油门、制动、点火)。例如，如果轨迹414包括左转，则控制模块406将以如下方式操作控制功能420a～420c：转向功能的转向角度将使得av100左转，并且油门和制动将使得av100在进行转弯之前暂停并等待经过的行人或运载工具。

自主运载工具输入

图5示出感知模块402(图4)所使用的输入502a-502d(例如，图1中所示的传感器121)和输出504a-504d(例如，传感器数据)的示例。一个输入502a是lidar(光检测和测距)系统(例如，图1所示的lidar123)。lidar是使用光(例如，诸如红外光等的一道光)来获得与其视线中的物理对象有关的数据的技术。lidar系统产生lidar数据作为输出504a。例如，lidar数据是用于构造环境190的表示的3d或2d点(也称为点云)的集合。

另一输入502b是radar(雷达)系统。radar是使用无线电波来获得与附近的物理对象有关的数据的技术。radar可以获得与不在lidar系统的视线内的对象有关的数据。radar系统502b产生radar数据作为输出504b。例如，radar数据是用于构造环境190的表示的一个或多个射频电磁信号。

另一输入502c是照相机系统。照相机系统使用一个或多个照相机(例如，使用诸如电荷耦合器件[ccd]等的光传感器的数字照相机)来获取与附近的物理对象有关的信息。照相机系统产生照相机数据作为输出504c。照相机数据通常采用图像数据(例如，诸如raw、jpeg、png等的图像数据格式的数据)的形式。在一些示例中，照相机系统具有例如为了立体影像(立体视觉)的目的的多个独立照相机，这使得照相机系统能够感知深度。尽管照相机系统所感知的对象在这里被描述为“附近”，但这是相对于av而言的。在使用中，照相机系统可被配置为“看见”远处的(例如，av前方的远至1公里或更远的)对象。因此，照相机系统可以具有为了感知遥远的对象而优化的诸如传感器和镜头等的特征。

另一输入502d是交通灯检测(tld)系统。tld系统使用一个或多个照相机来获得与交通灯、街道标志和提供视觉导航信息的其它物理对象有关的信息。tld系统产生tld数据作为输出504d。tld数据经常采用图像数据(例如，诸如raw、jpeg、png等的图像数据格式的数据)的形式。tld系统与包含照相机的系统的不同之处在于：tld系统使用具有宽视场(例如，使用广角镜头或鱼眼镜头)的照相机，以获得与尽可能多的提供视觉导航信息的物理对象有关的信息，使得av100能够访问这些对象所提供的所有相关导航信息。例如，tld系统的视角可以为约120度或更大。

在一些实施例中，使用传感器融合技术来组合输出504a-504d。因而，将个体输出504a-504d提供至av100的其它系统(例如，提供至如图4所示的规划模块404)，或者可以采用相同类型的单个组合输出或多个组合输出(例如，使用相同组合技术或组合相同输出或者这两者)或不同类型的单个组合输出或多个组合输出(例如，使用不同的各个组合技术或组合不同的各个输出或者这两者)的形式，将组合输出提供至其它系统。在一些实施例中，使用早期融合技术。早期融合技术的特征在于：在将一个或多个数据处理步骤应用到组合输出之前，将输出组合。在一些实施例中，使用后期融合技术。后期融合技术的特征在于：在将一个或多个数据处理步骤应用到个体输出之后，将输出组合。

图6示出lidar系统602的示例(例如，图5所示的输入502a)。lidar系统602从发光器606(例如，激光发射器)发射光604a-604c。lidar系统所发射的光通常不在可见光谱中；例如，经常使用红外光。所发射的光604b中的一些光遇到物理对象608(例如，运载工具)并且反射回到lidar系统602。(从lidar系统发射的光通常不会穿透物理对象，例如，实心形式的物理对象。)lidar系统602还具有用于检测反射光的一个或多个光检测器610。在实施例中，与lidar系统相关联的一个或多个数据处理系统生成表示lidar系统的视场614的图像612。图像612包括表示物理对象608的边界616的信息。这样，图像612用于确定av附近的一个或多个物理对象的边界616。

图7示出操作中的lidar系统602。在该图所示的情境中，av100接收采用图像702的形式的照相机系统输出504c和采用lidar数据点704的形式的lidar系统输出504a两者。在使用中，av100的数据处理系统将图像702与数据点704进行比较。特别地，在数据点704中也识别在图像702中识别出的物理对象706。这样，av100基于数据点704的轮廓和密度来感知物理对象的边界。

图8示出lidar系统602的操作的附加细节。如上所述，av100基于lidar系统602所检测到的数据点的特性来检测物理对象的边界。如图8所示，诸如地面802等的平坦对象将以一致的方式反射从lidar系统602发射的光804a-804d。换句话说，由于lidar系统602使用一致的间隔发射光，因此地面802将以相同的一致间隔将光反射回到lidar系统602。在av100在地面802上行驶时，在没有东西阻挡道路的情况下，lidar系统602将继续检测到由下一个有效地面点806反射的光。然而，如果对象808阻挡道路，则lidar系统602所发射的光804e-804f将以与预期一致方式不一致的方式从点810a-810b反射。根据该信息，av100可以确定存在对象808。

路径规划

图9示出(例如，如图4所示的)规划模块404的输入和输出之间的关系的框图900。一般而言，规划模块404的输出是从起点904(例如，源地点或初始地点)到终点906(例如，目的地或最终地点)的路线902。路线902通常由一个或多个路段定义。例如，路段是指要在街道、道路、公路、行车道或适合汽车行驶的其它物理区域的至少一部分上行驶的距离。在一些示例中，例如，如果av100是诸如四轮驱动(4wd)或全轮驱动(awd)小汽车、suv或小卡车等的能够越野的运载工具，则路线902包括诸如未铺面路径或开阔田野等的“越野”路段。

除路线902之外，规划模块还输出车道级路线规划数据908。车道级路线规划数据908用于在特定时间基于路线902的路段的条件来驶过这些路段。例如，如果路线902包括多车道公路，则车道级路线规划数据908包括轨迹规划数据910，其中av100可以使用该轨迹规划数据910以例如基于出口是否临近、多个车道中的一个或多个车道是否存在其它运载工具、或者在几分钟或更少时间的过程中变化的其它因素来从这多个车道中选择某车道。类似地，在一些实现中，车道级路线规划数据908包括路线902的某路段特有的速率约束912。例如，如果该路段包括行人或非预期交通，则速率约束912可以将av100限制到比预期速率慢的行驶速率，例如基于该路段的限速数据的速率。

在实施例中，向规划模块404的输入包括(例如，来自图4所示的数据库模块410的)数据库数据914、当前地点数据916(例如，图4所示的av位置418)、(例如，用于图4所示的目的地412的)目的地数据918和对象数据920(例如，如图4所示的感知模块402所感知的经分类的对象416)。在一些实施例中，数据库数据914包括规划时所使用的规则。规则是使用形式语言(例如，使用布尔逻辑)指定的。在av100所遇到的任何给定情形中，这些规则中的至少一些规则将适用于该情形。如果规则具有基于av100可用的信息(例如，与周围环境有关的信息)所满足的条件，则该规则适用于给定情形。规则可以具有优先级。例如，“如果公路是高速公路，则移动到最左侧车道”这一规则与“如果出口在一英里内临近，则移动到最右侧车道”相比可以具有更低的优先级。

图10示出在路径规划中(例如，由规划模块404(图4))使用的有向图1000。一般而言，如图10所示的有向图那样的有向图1000用于确定任何起点1002和终点1004之间的路径。在现实世界中，分隔起点1002和终点1004的距离可能相对较大(例如，在两个不同的都市区域中)，或者可能相对较小(例如，毗邻城市街区的两个十字路口或多车道道路的两条车道)。

在实施例中，有向图1000具有表示起点1002和终点1004之间的av100可能占用的不同地点的节点1006a-1006d。在一些示例中，例如，在起点1002和终点1004表示不同的都市区域时，节点1006a-1006d表示道路的路段。在一些示例中，例如，在起点1002和终点1004表示相同道路上的不同地点时，节点1006a-1006d表示该道路上的不同位置。这样，有向图1000包括不同粒度级别的信息。在实施例中，具有高粒度的有向图也是具有更大规模的另一有向图的子图。例如，起点1002和终点1004相距远(例如，相距许多英里)的有向图的大部分信息处于低粒度，并且该有向图是基于所存储的数据，但该有向图还包括用于该有向图中的表示av100的视场中的物理地点的一部分的一些高粒度信息。

节点1006a-1006d不同于无法与节点重叠的对象1008a-1008b。在实施例中，在粒度低时，对象1008a-1008b表示汽车不能穿过的地区，例如无街道或道路的区域。在粒度高时，对象1008a-1008b表示av100的视场中的物理对象，例如其它汽车、行人、或av100不能与之共用物理空间的其它实体。在实施例中，对象1008a-1008b的一部分或全部是静态对象(例如，不改变位置的对象，诸如街灯或电线杆等)或动态对象(例如，能够改变位置的对象，诸如行人或其它小汽车等)。

节点1006a-1006d通过边缘1010a-1010c连接。如果两个节点1006a-1006b通过边缘1010a连接，则av100可以在一个节点1006a和另一节点1006b之间行驶，例如，而不必在到达另一节点1006b之前行驶到中间节点。(当提到av100在节点之间行驶时，意味着av100在由相应节点表示的两个物理位置之间行驶。)边缘1010a-1010c通常是双向的，从某种意义上，av100从第一节点行驶到第二节点，或者从第二节点行驶到第一节点。在实施例中，边缘1010a-1010c是单向的，从某种意义上，av100可以从第一节点行驶到第二节点，然而av100不能从第二节点行驶到第一节点。在边缘1010a-1010c表示例如单向街道，街道、道路或公路的单独车道，或者由于法律或物理约束因而仅能沿一个方向穿过的其它特征的情况下，边缘1010a-1010c是单向的。

在实施例中，规划模块404使用有向图1000来识别由起点1002和终点1004之间的节点和边缘组成的路径1012。

边缘1010a-1010c具有关联成本1014a-1014b。成本1014a-1014b是表示在av100选择该边缘的情况下将花费的资源的值。典型的资源是时间。例如，如果一个边缘1010a所表示的物理距离是另一边缘1010b所表示的物理距离的两倍，则第一边缘1010a的关联成本1014a可以是第二边缘1010b的关联成本1014b的两倍。影响时间的其它因素包括预期交通、十字路口的数量、限速等。另一典型的资源是燃料经济性。两个边缘1010a-1010b可以表示相同的物理距离，但例如由于道路条件、预期天气等，因此一个边缘1010a与另一边缘1010b相比需要更多的燃料。

在规划模块404识别起点1002和终点1004之间的路径1012时，规划模块404通常选择针对成本优化的路径，例如，在将边缘的个体成本相加到一起时具有最小总成本的路径。

自主运载工具控制

图11示出(例如，如图4所示的)控制模块406的输入和输出的框图1100。控制模块根据控制器1102而操作，该控制器1102例如包括：与处理器304类似的一个或多个处理器(例如，诸如微处理器或微控制器或这两者等的一个或多个计算机处理器)；与主存储器306、rom308和存储装置310类似的短期和/或长期数据存储装置(例如，存储器，随机存取存储器或闪速存储器或这两者)；以及存储器中所存储的指令，这些指令在(例如，由一个或多个处理器)执行时执行控制器1102的操作。

在实施例中，控制器1102接收表示期望输出1104的数据。期望输出1104通常包括速度，例如速率和航向。期望输出1104例如可以基于从(例如，如图4所示的)规划模块404接收到的数据。根据期望输出1104，控制器1102产生可用作油门输入1106和转向输入1108的数据。油门输入1106表示例如通过接合转向踏板或接合另一油门控件来接合av100的油门(例如，加速控制)以实现期望输出1104的大小。在一些示例中，油门输入1106还包括可用于接合av100的制动器(例如，减速控制)的数据。转向输入1108表示转向角度，例如av的转向控制(例如，方向盘、转向角致动器或用于控制转向角度的其它功能)应被定位成实现期望输出1104的角度。

在实施例中，控制器1102接收在调整提供至油门和转向的输入时使用的反馈。例如，如果av100遇到诸如山丘等的干扰1110，则av100的测量速率1112降至低于期望输出速率。在实施例中，任何测量输出1114均被提供至控制器1102，使得例如基于测量速率和期望输出之间的差分1113来进行所需的调整。测量输出1114包括测量位置1116、测量速度1118(包括速率和航向)、测量加速度1120和av100的传感器可测量的其它输出。

在实施例中，例如通过诸如照相机或lidar传感器等的传感器预先检测与干扰1110有关的信息，并且该信息被提供至预测性反馈模块1122。然后，预测性反馈模块1122将控制器1102可用于相应地调整的信息提供至控制器1102。例如，如果av100的传感器检测到(“看见”)山丘，则控制器1102可以使用该信息来准备在适当时间接合油门，以避免显著减速。

图12示出控制器1102的输入、输出和组件的框图1200。控制器1102具有影响油门/制动器控制器1204的操作的速率分析器1202。例如，速率分析器1202根据例如由控制器1102接收到并由速率分析器1202处理后的反馈，来指示油门/制动器控制器1204使用油门/制动器1206进行加速或进行减速。

控制器1102还具有影响方向盘控制器1210的操作的横向跟踪控制器1208。例如，横向跟踪控制器1208根据例如由控制器1102接收到并由横向跟踪控制器1208处理后的反馈，来指示方向盘控制器1210调整转向角致动器1212的位置。

控制器1102接收用于确定如何控制油门/制动器1206和转向角致动器1212的若干输入。规划模块404提供控制器1102例如选择av100开始操作时的航向并确定在av100到达十字交叉路口时穿过哪个道路路段所使用的信息。定位模块408例如将描述av100的当前地点的信息提供至控制器1102，使得控制器1102可以确定av100是否处于基于正控制油门/制动器1206和转向角致动器1212的方式而预期的地点。在实施例中，控制器1102接收来自其它输入1214的信息，例如从数据库、计算机网络等接收到的信息。

使用范围传感器来推断交通灯的状态

图13示出由交通信号1318控制的交叉路口1300的示意图。交叉路口1300由多个可行驶区域形成。第一可行驶区域包括交通信号1318以南的道路块1302和1316。第二可行驶区域包括交通信号1318以东的道路块1304和1306。第三可行驶区域包括交通信号1318以北的道路块1308和1310。第四可驾驶区域包括交通信号1318以西的道路块1312和1314。在示例交叉路口1300中，每个道路块包括运载工具可在其上行驶的(由虚线分隔的)两个车道。交通信号1318的同一侧上的相邻道路块由车道分隔线(示出为实线)分隔并且表示相应车道的两个部分。道路块中的运载工具可以在该道路块中的任何车道上行驶。但是，法律上不允许道路块中的运载工具越过车道分隔线在相邻道路块上行驶。

交通信号1318控制通过交叉路口1300的交通流量，并且包括多个交通灯(例如，交通灯1320a，1320b，1320c，1320d)，每个交通灯都在视觉上传达允许行驶通过交叉路口1300或者要求停止在交叉路口1300处。交通信号基于本地交通规则进行操作。在示例交叉路口1300中，本地交通规则要求运载工具在可行驶区域的右侧行驶，在面对道路块的交通信号为红色、黄色和绿色时分别停止在交叉路口1300，在接近交叉路口1300时减速，和通过交叉路口1300。不同位置的和管理不同交叉路口的交通规则可能会不同。可以基于本地交通规则来实现本公开中描述的技术。

在示例交叉路口1300中，av100被示出在道路块1302上并且停止在交叉路口1300处。本地交通规则要求，当被允许行驶时，av100从道路块1302右转到道路块1304或从道路块1302直行到1308或从道路块1302左转到1312。本地交通规则附加地允许av100仅在面向道路块1302的交通灯1320a是绿色时行驶通过交叉路口1300到达道路块1308或道路块1312。在某些交叉路口，只要没有其他对象朝着道路块1304行驶，即使交通灯1320a是红色，本地交通规则也允许av100从道路块1302行驶到道路块1304。规划模块404存储这些和其他本地交通规则，并且被配置为根据所存储的规则来操作运载工具。

规划模块404存储交通灯先前地图数据，该数据包括针对地理区域中的每个交叉路口注释的交通灯信息。对于每个交通灯，所存储的信息包括与作为av100可以在其上朝向交通信号行驶的“来自”道路块和作为av100可以在其上行驶远离交通信号的“至”道路块的关联。通过确定交通信号的状态，规划模块404可以操作av100以通过遵循本地交通规则来导航通过交叉路口1300。

在一些实施例中，规划模块404可以通过估计通过交叉路口1300的穿越状态来确定交通信号1318的状态。通过交叉路口1300的穿越状态表示对象(例如，在道路块1310上行驶的运载工具1322、在道路块1314上行驶的运载工具1324、尝试穿过道路块1302和1316的行人1326)在交叉路口1300或者接近交叉路口1300的移动状态。移动状态包括其中对象是静止的(即在道路块上不移动的或者不移动通过交叉路口的)静止状态。移动状态包括其中运载工具正在朝向或远离交通信号1318行驶的运动状态。运动状态还可以包括其中运载工具的速度基本恒定的稳态速度状态行驶或其中运载工具的速度随时间增加的加速状态或者其中运载工具的速度随时间减小的减速状态。在一些实施例中，在没有从基于视觉的传感器(诸如照相机系统502c或tld系统102d或两者)的输出所生成的图像数据的情况下，通过确定交通信号1318的状态，即对象在av100附近的移动状态，规划模块404确定交通信号1318的状态。在一些实施例中，规划模块404使用范围传感器(例如，lidar系统502a、radar系统502b、听觉传感器如阵列麦克风或它们的组合)的输出来估计交叉路口1300的状态。

在实施例中，通过利用交叉路口1300的经训练的模型来确定交通信号1318的状态。经训练的模型通过将机器学习技术应用于交叉路口1300或其它类似交叉路口的行驶数据的历史状态来生成。经训练的模型考虑了一天中的时间、交通状况、基于视听数据或其它数据的行人密度以及天气等其它因素。例如，收集并且存储用于交叉路口1300的历史行驶数据。此处描述的用于确定交叉路口1300处的交通信号的状态的技术可以应用于历史穿越数据。在一些实施例中，在多个时间粒度级别上确定交通信号的状态。即，可以确定每秒，每分钟，每小时，每天的交通信号的状态。可以实施机器学习技术来训练规划模块404，以使用在多个时间粒度级别上从历史穿越数据确定的交通信号的状态推断或估计交通信号在给定时刻在交叉路口1300处的状态。可以利用使用范围传感器的信息做出的推断来改善通过机器学习所获得的推断。另外，历史穿越数据可以被更新以改善机器学习技术。

图14是用于基于估计交叉路口的穿越状态来操作运载工具的过程1400的示例的流程图。过程1400的某些方面由规划模块404实施。过程140的某些方面可以由控制器1102实施。过程1400可以被实施为控制运载工具(例如，av100)通过交叉路口(例如交叉路口1300)的操作。在1402，使用范围传感器(例如lidar系统或radar或这两者)确定对象在交叉路口处的移动状态。例如，规划模块402操作范围传感器(lidar系统502c，radar系统502d或两者)。基于由范围传感器所感测到的信息，规划模块402可以确定对象的类型，例如，对象是可行驶区域中的运载工具还是人行横道上的行人。对于每个对象，规划模块402确定在任何给定时间的移动状态。例如，对于运载工具，规划模块404可以确定运载工具正在其上行驶的道路块，运载工具是静止的还是移动的，行驶方向，速度，运载工具正在加速还是减速。对于行人，规划模块404可以确定行人是在道路块上还是在道路块附近，行人是移动的还是静止的。

在1404中，交通信号在交叉路口处的状态基于移动状态来确定。在1406，运载工具的操作基于交通信号的状态来控制。运载工具的操作还基于运载工具需要在其上行驶的轨迹。参照交叉路口1300描述了由规划模块402基于对象的移动状态来确定交通信号的状态并且基于交通信号的状态来控制运载工具的操作所实施的示例技术。以下描述的某些示例假设当规划模块400实施过程1400时，av100和另一个对象都处于交叉路口1300。在av100和一个以上对象处于交叉路口1300的情况下，规划模块402可以组合以下参照每个对象所描述的技术。

在一个示例中，av100正在道路块1302上行驶，并且其轨迹继续通过交叉路口1300到达道路块1308。基于范围传感器所感测到的信息，规划模块402确定在道路块1306上行驶的运载工具1328处于静止状态。在该示例中，由范围传感器所感测到的信息指示在交叉路口1300处没有其它对象在av100附近，即，除了av100之外，运载工具1328是交叉路口1300处的唯一对象。因为运载工具1328在交叉路口1300处保持在静止状态，所以规划模块402确定(即推断或估计)交通灯1320a为绿色，交通灯1320b为红色，从而允许av100行驶通过交叉路口1300并且要求运载工具1328在交叉路口1300处停止。基于对交通信号1318的状态的这种确定，规划模块402操作av100行驶通过交叉路口1300到达道路块1308。

在另一示例中，av100在交叉路口1300处以静止状态位于道路块1302上，并且其轨迹继续通过路口1300到达道路块1308。基于由范围传感器感测到的信息，规划模块402确定随着在道路块1306上行驶的运载工具1328接近交叉路口1300而该运载工具1328处于减速状态。在此示例中，由范围传感器感测到的信息指示在交叉路口1300处没有其它对象在av100附近，也就是说，除了av100之外，运载工具1328是交叉路口1300处的唯一对象。因为运载工具1328处于减速状态，所以规划模块402确定(即推断或估计)交通灯1320b是红色或即将变为红色，并且交通灯1320a为绿色或即将变为绿色，从而允许av100行驶通过交叉路口1300。基于对交通信号1318的状态的这种确定，规划模块402操作av100以启动行驶通过交叉路口1300到达道路块1308。

在另一示例中，av100正在道路块1302上行驶，并且其轨迹在交叉路口1300处右转到道路块1304。基于由范围传感器感测到的信息，规划模块402确定行人1326在交叉路口1300处。即使交通灯1320a是红色的，除非有行人打算从道路块1302穿过而到道路块1316或从道路块1304穿过而到道路块1306，规划模块402也确定本地交通规则允许av100从道路块1302右转到道路块1304。基于由范围传感器感测到的信息，规划模块402确定行人1326是静止的。在该示例中，由范围传感器感测到的信息指示在交叉路口1300处没有其它对象在av100附近，即，除av100之外，行人1326是交叉路口1300处的唯一对象。因为行人1326在交叉路口1300处保持静止状态并且因为本地交通规则允许从道路块1302右转到道路块1304，所以规划模块402确定(即推断或估计)交通信号1318允许av100右转到道路块1304。基于对交通信号1318的状态的这种确定，规划模块402操作av100以右转到道路块1304。

在一些实施例中，对象的移动状态包括对象的行驶方向。在另一示例中，av100在交叉路口1300处在道路块1302上处于静止状态，并且其轨迹在交叉路口1300处左转到道路块1312。基于由范围传感器感测到的信息，规划模块402确定运载工具1322在道路块1310上处于静止状态或减速状态，并且在道路块1306上行驶的运载工具1324在交叉路口1300右转至道路块1316。在该示例中，由范围传感器感测到信息指示在交叉路口1300处没有其它对象在av100附近，也就是说，除了av100之外，运载工具1322和1326是交叉路口1300处的唯一对象。因为运载工具1322处于静止位置或减速状态，并且运载工具1326正在右转，所以规划模块402确定(即推断或估计)交通灯1320a是绿色从而允许从道路块1302左转到道路块1312，并且交通灯1320c是红色。规划模块402可以附加地确定由运载工具1324执行的右转不影响由av100执行的左转。基于对交通信号1318的状态和运载工具1324的运动状态的这种确定，规划模块402操作av100，以启动从道路块1302通过交叉路口1300左转到道路块1312。

在一些实施例中，规划模块404使用基于视觉的传感器(例如，照相机系统502c或tld系统502d或两者)来确定交通信号1318的状态。使用从基于视觉的传感器的输出生成的图像数据，规划模块404确定交通信号1318的状态。通过将使用基于视觉的传感器确定的交通信号1318的状态的推断与使用范围传感器确定的状态的推断进行组合，规划模块402调整关于交通信号1318的状态的推断。通过这种方式，在确定交通信号1318的状态时，范围传感器感测到的信息用于增强由基于视觉的传感器感测到的信息。在来自基于视觉的传感器的信息与来自范围传感器的信息相矛盾的情况下，规划模块402从基于视觉的传感器中选择信息。例如，如果基于视觉的传感器感测到交通信号是红色而来自范围传感器的信息产生交通信号是绿色的推断，则规划模块402确定交通信号是红色，从而覆盖来自范围传感器的信息。

例如，交通信号1320d是红色而交通信号1320a是绿色。规划模块402推断交通信号1318的状态要求在道路块1324上行驶的运载工具1324在交叉路口1300处停止并且允许av100行驶通过交叉路口1300。在一些实施例中，规划模块402可以基于其他运载工具(未示出)在道路块1302或道路块1314或两者上的移动状态来推断交通信号1318的状态。在一些实施例中，规划模块402根据基于视觉的传感器的输出来推断交通信号1318的状态。当规划模块402启动或继续行驶av100通过交叉路口1300时，规划模块402基于由范围传感器感测到的信息来确定运载工具1324不太可能在交叉路口1300处停止。例如，规划模块402确定表示运载工具1324将在交叉路口1300处停止的可能性的安全阈值。该安全阈值可以基于包括运载工具1324的速率、运载工具1324的行驶方向、运载工具1324与交叉路口1300之间的距离、av100与交叉路口1300之间的距离以及av100与运载工具1324之间的距离中的一个或多个的因素。

根据确定运载工具1324在交叉路口处停止的可能性小于安全阈值，规划模块402控制av100的操作以避免与运载工具1324发生碰撞。在一些实施例中，规划模块402另外可以将运载工具1324分类为允许行驶通过红灯的紧急运载工具(例如，警车、救护车、消防车)。在这种情况下，规划模块402控制av100停止以给予运载工具1324通行权。换句话说，规划模块402最初推断交通信号1318的状态要求运载工具1324在交叉路口1300处停止。规划模块402还确定运载工具1324不太可能在交叉路口1300处停止。作为响应，规划模块402可以使av100加速，减速或停止，以避免与运载工具1324发生碰撞。

在一些实施例中，基于视觉的传感器感测关于交通信号跨越多个帧的状态的信息。每个帧与时刻相关联，并且在每个帧处，基于视觉的传感器捕获交通信号的状态的相应估计。当推断交通信号1318的状态时，规划模块402将在每个帧中捕获的每个相应估计与由范围传感器感测到的信息暂时融合。

在一些情况下，规划模块402基于与av100处于同一道路块的其他运载工具的移动图案来确定av100具有绿灯。例如，如果与该av100处于同一道路块的所有运载工具以基本相同的稳定速度状态正在接近交叉路口1300，则规划模块402推断av100具有绿灯以驾驶通过交叉路口1300。如果同一道路块的所有运载工具都处于静止状态或减速状态，则规划模块402推断av100具有红灯。如果在av100前面和后面的运载工具具有特定移动状态而相邻车道中的运载工具具有不同的移动状态，则规划模块402推断道路块中的一些运载工具被允许驾驶通过交叉路口1300，而其它运载工具被要求在交叉路口1300处停止。这种情况可以例如当“仅左转”标志是绿色而其余的灯是红色时发生，反之亦然。

在一些实施例中，规划模块402利用从其他来源接收到的信息来增强由范围传感器感测到的信息。例如，如果关于灯在交通信号1318处的定时周期的信息可用，则规划模块402可以使用关于定时周期的信息来推断交通信号1318的状态。例如，如果与av100处于同一道路块的运载工具的速率特征可用，则规划模块402可以推断使用速率特征的交通信号1318的状态。另外，如果交通信号1318不工作并且通过交叉路口1300的交通由不同实体(例如警察)控制，则规划模块402可以基于与av100处于同一道路块或不同道路块的运载工具的速率特征来控制av100行驶通过交叉路口1300。在一些实施方式中，使用来自这些其他来源的信息，规划模块402可以确定关于av100的驾驶状况的附加信息(例如交通延迟、替换轨迹，仅举几个示例)。

在一些实施方式中，规划模块使用交通信号1318的状态的推断来自动注释优先区域。优先区域是用于从所有检测到的运载工具的集合中滤除av100需要考虑与哪些运载工具存在潜在的交叉路口穿越碰撞(例如沿着av100通过交叉路口的路径检查在一个或多个位置发生碰撞的时间)的地理边界感兴趣区域。优先区域将与停止线及其约束车道相关联，并且通过在考虑到因素(诸如速率限制、道路曲率、路线上是否存在其他停止线等)之后回溯交叉路口中的所有相交车道的车道边界直到运载工具在道路上以最大期望速率行驶的停车距离阈值来形成。

在先前描述中，已经参考许多具体细节描述了本发明的实施例，这些具体细节可因实现而不同。因此，说明书和附图应被视为说明性的，而非限制性意义的。本发明范围的唯一且排他的指示、以及申请人期望是本发明范围的内容是以发布权利要求书的具体形式从本申请发布的权利要求书的字面和等同范围，包括任何后续修正。本文中明确阐述的用于被包括在此类权利要求中的术语的任何定义应当以此类术语如在权利要求书中所使用的意义为准。另外，当在先前的说明书或所附权利要求书使用术语“还包括”时，该短语的下文可以是附加的步骤或实体、或先前所述的步骤或实体的子步骤/子实体。