用于协同操纵规划的系统和方法与流程

1.本发明涉及用于自身交通工具与至少一个其他道路使用者的协同操纵规划的系统、以及用于自身交通工具与至少一个其他交通工具的协同操纵规划的方法。


背景技术：

2.从现有技术中已知在道路交通中支持驾驶员和/或交通工具的各种辅助系统。由于驾驶任务在没有人工干预的情况下由交通工具自动执行，因此一方面可以减轻交通工具驾驶员的负担，并且另一方面，道路交通变得更加安全。
3.然而，清楚的是，人类驾驶员具有至今为止可用的系统所无法实现或仅不充分地实现的技能。例如，与道路使用者进行相互之间的交流和协调的能力尚无法由辅助系统完全自动化地接管。例如，人类驾驶员驾驶其交通工具的方式(例如，打开和关闭空隙)可以支持或妨碍其他道路使用者的驾驶操纵，这又会影响其驾驶行为。
4.因此，期望的是，实现彼此联网的交通工具之间的协同通信，以便通信和彼此协调其驾驶操作。为了实现这一点，需要在各个交通工具之间以及从交通工具到基础设施之间的快速信息交换。然而，问题的是，创建一个跨制造商运作的通信机制以确保这些数据的平稳交换。可用的特定方法需要相关联的协议消息组。每个参与者都必须遵守特定于方法的规则来发送消息。就最合适的方法以及相关联的协议消息组达成一致是极为困难的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种至少部分地克服现有技术中缺点的用于协同操纵规划的系统和方法。
6.该目的通过独立权利要求的特征来实现。在从属权利要求中描述了有利的实施方式。需要指出的是，从属于独立权利要求的权利要求的附加特征可以在没有独立权利要求的特征的情况下，或在仅与独立权利要求的特征的子集相组合的情况下形成自己的且独立于独立权利要求的所有特征的组合的发明，该发明可以作为独立权利要求、分案申请或后续申请的主题。这以同样的方式适用于说明书中所描述的可以形成独立于独立权利要求的特征的发明的技术教导。
7.本发明的第一方面涉及一种用于自身交通工具与至少一个其他道路使用者的协同操纵规划的系统，其中该系统具有：
8.·
自身求取装置，被设计用于求取自身交通工具的至少一个协同意愿和/或至少一个运动区域；
9.·
与自身求取装置耦连的自身通信单元，被设计为基于至少一个所求取的协同意愿和/或至少一个所求取的运动区域来创建自身操纵协调消息；
10.其中自身通信单元具有交通工具接口，该交通工具接口被设计为向至少一个其他道路使用者发送自身操纵协调消息，并且该交通工具接口被设计为从至少一个其他道路使用者接收操纵协调消息；
11.其中自身操纵协调消息和操纵协调消息包括以下消息要素中的至少一个消息要素：消息接收者；协同意愿信息；运动区域信息；并且
12.其中交通工具接口被设计为使得该交通工具接口既能够发送每个消息要素也能够接收每个消息要素；
13.·
与自身求取装置和自身通信单元耦连的自身操纵规划单元，被设计为通过考虑所接收的操纵协调消息来规划自身交通工具的驾驶操纵。
14.本发明的第二方面涉及一种用于自身交通工具与至少一个其他道路使用者的协同操纵规划的方法，其中该方法包括：
15.·
求取自身交通工具的至少一个协同意愿和/或至少一个运动区域；
16.·
基于至少一个所求取的协同意愿和/或至少一个所求取的运动区域来创建自身操纵协调消息；
17.·
通过交通工具接口向至少一个其他道路使用者发送自身操纵协调消息和/或从至少一个其他道路使用者接收操纵协调消息；其中自身操纵协调消息和操纵协调消息包括以下消息要素中的至少一个消息要素：消息接收者；协同意愿信息；运动区域信息；并且
18.其中交通工具接口被设计为使得该交通工具接口既能够发送每个消息要素也能够接收每个消息要素；
19.·
通过考虑所接收的操纵协调消息来规划自身交通工具的驾驶操纵。
20.在本文件的意义中，道路使用者可以被理解为参与交通系统的单元。这样的单元可以是交通工具，特别是驾驶员控制的交通工具或自动交通工具。备选地，这样的单元可以是自行车骑行者、行人、动物、机器等。
21.道路使用者有利地是不同于自身交通工具的交通工具。
22.在本文件的意义中，交通工具应当理解为可以移动人员和/或货物的所有交通工具类型。交通工具的可能的示例是：机动车、卡车、农用车、公共汽车、驾驶室、缆车厢、电梯厢、轨道交通工具、水上交通工具(例如，轮船、快艇、潜艇、潜水钟、气垫船、水翼艇)、飞行器(飞机、直升机、翼地效应机、飞艇、气球)。
23.交通工具优选是机动车。在这种意义上的机动车是一种通过机械动力移动且不被束缚在轨道上的陆上交通工具。在这种意义上的机动车包括汽车、摩托车和拖拉机。
24.本文所述的用于协同操纵规划的系统是针对交通工具说明的，但并不一定是交通工具的一部分。因此，用于协同操纵规划的系统或系统的部分可以被布置在交通工具外部。也就是说，还可以存在用于协同操纵规划的系统的如下的实施方式，在该实施方式中，系统的一个部分或多个部分被布置在交通工具内部和/或系统的多个部分被布置在交通工具外部。
25.本文所述的自身交通工具或本文所述的其他道路使用者优选是配备有实现自动驾驶模式的系统和/或交通工具功能的交通工具。术语“自动驾驶模式”是指部分自动驾驶模式、高度自动驾驶模式、或者全自动或自主驾驶模式。在此，自动驾驶模式对应于由联邦公路研究所(bast)定义的自动化程度(请参阅bast出版物“forschung kompakt”，版本11/2012)。在部分自动驾驶(taf)中，系统在一定时间段内和/或在特定情况下接管纵向引导和横向引导，其中驾驶员必须持续地监控系统。在高度自动驾驶(haf)中，系统在一定时间段内接管纵向引导和横向引导，而无需驾驶员持续地监控系统；然而驾驶员必须在一定时间
内能够接管交通工具控制。在全自动驾驶(vaf)中，对于特定的应用场景，系统可以在所有情况下自动进行驾驶；对于该应用场景不再需要驾驶员。根据bast的定义的上述自动化程度对应于sae j3016标准(sae
‑
汽车工程学会)的sae级别2至4。例如，根据bast的高度自动驾驶(haf)对应于sae j3016标准的级别3。此外，在sae j3016中还规定了sae级别5作为最高的自动化程度，该最高的自动化程度未包含在bast的定义中。sae级别5对应于无人驾驶，其中系统可以在整个行驶期间像人类驾驶员一样自动处理所有情况；通常不再需要驾驶员。在本文件中，“全自动”的自动化程度旨在包括无人驾驶的情况。
26.换言之，本文所述的道路使用者或自身交通工具可以是手动控制的交通工具，即处于手动驾驶模式的交通工具，或者可以是自动控制的交通工具，即处于自动驾驶模式的交通工具。
27.对于协调道路使用者或交通工具的驾驶操纵和相应运动而言，交通工具驾驶是自动进行还是或多或少以人工干预的方式(手动或部分自动驾驶)进行是无关紧要的。驾驶员可以随时(在具有或没有相应请求的情况下)接管。这可能导致道路使用者(例如驾驶员和/或交通工具)的意图的突然改变。
28.借助于自身操纵协调消息将自身交通工具的当前意图、必要时突然改变的意图传输给其他道路使用者，例如自身交通工具附近的其他交通工具。
29.不需要发送方侧的规则集来确保互操作性的时间一致性。可选地，可以自行决定(例如选择专门的协调方法)使所发送的操纵协调消息遵守附加的一致性条件。然而，对道路使用者或交通工具的通信和互动进行法律评估的唯一标准是stvo。
30.耦连(例如自身求取装置或自身通信单元与自身操纵规划单元的耦连)在本文件的范畴中是指通信连接。通信连接可以是无线的(例如，蓝牙、wlan、蜂窝网络)或有线的(例如，借助于usb接口、数据线等)。
31.本文所述的用于协同操纵规划的系统或方法实现用于协调协同交通工具操纵的通用、普遍且自适应的通信方法。该系统或方法使得能够使用不同的规则集和决策依据来协调操纵协作，并且使用用于道路使用者或交通工具的操纵协同的不同方法。通过发送或接收操纵协调消息可以独立于方法地达成共识，以便即使在使用不同方法的情况下也可以实现道路使用者或交通工具的协同。
32.自身交通工具求取至少一个协同意愿。换言之，自身交通工具向外界、即向其他交通工具传达协同意愿或无协同意愿的信号。该协同意愿的求取根据相应道路使用者或相应交通工具(自身交通工具或其他交通工具)所使用的特定方法来进行。然而，例如包含协同意愿信息的自身操纵协调消息可以被每个参与的道路使用者理解和解读。操纵规划或对协调的协调仅由所提供的信息来支持，而无需为此定义或偏好某个用于操纵规划或操纵协调的方法。通过在道路使用者和/或交通工具之间适当交换操纵协调消息实现用于操纵协调的不同方法的共存和这些不同方法之间的互操作性。
33.由自身交通工具或其他道路使用者、特别是其他交通工具发送的操纵协调消息被定义为使得：所获得的关于发送方道路使用者或交通工具的情况的信息支持在接收方道路使用者或交通工具中的用于操纵规划或操纵协调的不同方法。每个道路使用者，特别是每个交通工具或自身交通工具自主地做出关于操纵规划或操纵协调的决策。协同协调的当前结果或中间结果例如通过简单的组分配独立于方法地被传递给其他道路使用者。
34.自身交通工具的自身操纵协调消息或其他道路使用者的操纵协调消息可以具有各种可选的消息要素。由发送方决定包括哪些消息要素。换言之，各个发送方将决定以哪些要素来填充操纵协调消息。
35.优选地，可以为自身操纵协调消息或操纵协调消息规定特定的强制性消息要素。这种强制性消息要素例如可以是时间戳或标准化消息要素。
36.根据可以与本文所述的一个或多个实施方式组合的一个实施方式，交通工具接口还被设计为以事件驱动的方式发送自身操纵协调消息，或以可任意确定的的重复率循环地发送自身操纵协调消息。
37.事件驱动的自身操纵协调消息可以根据事件的发生以任意频率重复。事件驱动的自身操纵协调消息例如还可以是用于提高传输安全性的重复或更新。
38.优选地，交通工具接口可以既发送每个消息要素又接收每个消息要素。也就是说，独立于道路使用者所使用的用于操纵协调的特定方法，交通工具接口能够接收和处理操纵协调消息。
39.自身操纵协调消息可以填充有如下的信息，该信息根据其他道路使用者对于从发送方自身交通工具的自身视角出发的可能或期望的协同或不协同的角色来识别特定数量的其他道路使用者，特别是其他交通工具。
40.根据可以与本文所述的一个或多个实施方式组合的一个实施方式，消息接收者是可识别的单个道路使用者和/或能够借助于特定属性识别的道路使用者集合。
41.例如，来自v2v协议(交通工具协议)的假名id可以用于识别单个道路使用者，特别是单个交通工具。例如，行人随身携有的移动终端的识别号可以用于识别行人。
42.可以根据其来识别道路使用者集合的特定属性例如包括空间区域。这种空间区域的示例是etsi地理广播或与自身位置和/或道路相关的标识，例如纵向距离或包括车道分配的横向坐标。例如，在驶入加速车道的情况下，可以来识别在主道路的右侧车道上位于自身交通工具后面的、具有特定属性(例如在一定距离范围内)的所有的交通工具的集合。
43.通过利用自身交通工具分配给其他道路使用者的信息来填充操纵协调消息可以进行对其他道路使用者的分类。这种分类以协同意愿信息来表示。
44.根据可以与本文所述的一个或多个实施方式结合的一个实施方式，协同意愿信息包括以下至少一项：
45.·
指示协同需求的需求信息；
46.·
指示允许协同的允许信息；
47.·
指示提议协同的提议信息；
48.·
指示拒绝协同的拒绝信息。
49.需求信息描述了道路使用者、特别是交通工具对于与其他道路使用者协同的请求。
50.允许信息描述了允许与其他道路使用者的协同。
51.提议信息描述了道路使用者、特别是交通工具提议与其他道路使用者协同。在这种情况下不存在对与其他道路使用者的协同的允许。如果例如由自身交通工具向道路使用者提议了协同，但是协同尚未被允许，则自身操纵协调消息或自身操纵协调消息的协同意愿信息包含提议信息。是否做出这种提议由自身交通工具决定。
52.在尚不存在道路使用者的需求但识别到其缺乏协同时，这样的提议信息是有益的。如果随后接收到道路使用者的需求，则该道路使用者可以立即被分配到允许协同的道路使用者组中。
53.拒绝信息描述了道路使用者、特别是交通工具(例如自身交通工具)不提议和/或不允许协同的情况。对此的示例是，道路使用者、特别是交通工具坚持优先行驶。
54.通过协同意愿信息可以将道路使用者分配到特定的组，例如“愿意允许的道路使用者”组或“做出提议的道路使用者”组。
55.自身操纵协调消息和/或操纵协调消息有利地始终包括至少一个协同意愿信息。
56.周围道路使用者的以这种方式描述的组分配确保了与可以发送操纵协调消息的其他道路使用者的协同可能性。
57.通过从自身交通工具角度出发所分配的、其他道路使用者的组从属关系的通信可以实现可互操作的操纵协调。
58.这种操纵协调的示例性规则序列可以如下所示：
59.在高速公路的汇入匝道上的道路使用者a将该道路使用者a期望其协同的道路使用者纳入到“有需求的道路使用者”组中。
60.在高速公路上的道路使用者b将该驶入的道路使用者纳入到“愿意允许的道路使用者”组中。然后，道路使用者b将通过保持足够的距离和/或变道使得该驶入的道路使用者能够并道。
61.如果a已经到达目标车道，则a将道路使用者b从“有需求的道路使用者”组中移除，并且b将道路使用者a从“愿意允许的道路使用者”组中移除。
62.自身交通工具可以通过将道路使用者相应地分配到组中来传达主动提议协同、接受或拒绝协同。交通工具对这种分配的反应可以听凭正常的交通行为。违反规则的行为将被传达，从而潜在地被记录，或者作为先前通信与实际行为之间的不一致而透明。
63.根据可以与本文所述的一个或多个实施方式结合的一个实施方式，运动区域信息包括以下至少一项：
64.·
指示所规划的运动区域的参考区域信息；
65.·
指示运动区域的需求的需求区域信息；
66.·
指示运动区域的允许的允许区域信息。
67.运动区域可以通过所谓的路径(定位线)或轨迹(具有附加时间信息的路径)来描述。运动区域还可以平面地通过至少一条路径和/或至少一条轨迹来描述。例如，两条轨迹可以代表运动区域的左边缘和右边缘。
68.参考区域信息描述了所规划的运动区域(参考运动区域)。换言之，参考区域信息描述了道路使用者的当前规定的运动区域。对于所规划的运动区域优选地已经存在协同情况。
69.需求区域信息描述了运动区域的需求。需求区域信息描述了道路使用者所期望的运动区域，其中假定其他道路使用者的相应协同。
70.允许区域信息描述了运动区域的允许。换言之，允许区域信息描述了道路使用者所提供的、支持与其他道路使用者的协同的运动区域。
71.根据另一实施方式，为需求区域信息和/或允许区域信息分配资格度量值。资格度
量值指示需求区域信息和/或允许区域信息相对于参考区域信息的有利程度或不利程度。换言之，借助于资格度量值来评估特定区域与参考区域相比有利或不利的程度。
72.换言之，资格度量值给出指示运动区域的需求与所规划的运动区域(参考运动区域)相比的相对优势的度量值。此外，资格度量值可以给出指示运动区域的允许与所规划的运动区域(参考运动区域)相比的相对劣势的度量值。
73.例如，资格度量值可以是在
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1(最大地拒绝，例如紧急制动或有事故危险)或1(最大地偏好，例如以所期望的行驶速度行驶而不会对安全性、舒适性、行驶时间造成不利影响)范围内的值。
74.根据可以与本文所述的一个或多个实施方式组合的一个实施方式，自身操纵协调消息的发送和操纵协调消息的接收独立于用于操纵协调的特定方法。
75.根据可以与本文所述的一个或多个实施方式组合的一个实施方式，自身交通工具使用用于操纵协调的第一方法，并且至少一个其他道路使用者使用不同于第一方法的用于操纵协调的第二方法，其中交通工具接口不仅与用于操纵协调的第一方法兼容而且与第二方法兼容。
76.通过在不同时间点发送不同地填充的(自身)操纵协调消息，道路使用者之间的操纵协调可以由各个道路使用者自行决定，而不会由于这种可变性妨碍道路使用者之间的互操作性。对所接收的(自身)操纵协调消息的解读同样由各个道路使用者自行决定。
77.基于所提出的(自身)操纵协调消息交换，可以实现用于做出协同决策的不同方法。
78.在由道路使用者(例如，由自身交通工具)做出协同决策之后，将协同协调的结果或中间结果独立于方法地通过简单的组分配传达给周围的道路使用者。
79.根据另一实施方式，交通工具配备有如上所述的用于交通工具协同操纵规划的系统。换言之，用于交通工具协同操纵规划的系统是交通工具的组成部分。
80.对于根据本发明第一方面的根据本发明的用于自身交通工具与至少一个其他道路使用者的协同操纵规划的系统的陈述也以相应的方式适用于根据本发明第二方面的用于自身交通工具与至少一个其他道路使用者的协同操纵规划的方法，反之亦然；根据本发明的方法的有利实施例对应于根据本发明的系统的所描述的有利实施例。根据本发明的方法的在此未明确描述的有利实施例对应于根据本发明的系统的所描述的有利实施例。
81.本发明的其他优点、特征和细节从对优选实施例的下面描述以及根据附图得出。以上在描述中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以相应给出的组合使用，而且还可以以其他组合或单独地使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
82.下面根据实施例借助于附图说明本发明。
83.图1示意性地示出了根据一个实施方式的用于自身交通工具的协同操纵规划的系统。
84.图2示意性地示出了根据一个实施方式的用于自身交通工具的协同操纵规划的方法。
具体实施方式
85.图1示出了用于自身交通工具与至少一个其他道路使用者的协同操纵规划的系统1的示意图。该系统具有自身求取装置2。自身求取装置2求取自身交通工具的至少一个协同意愿和/或至少一个运动区域。
86.自身求取装置2与自身通信单元3耦连。自身通信单元3基于至少一个所求取的协同意愿和/或至少一个所求取的运动区域来创建自身操纵协调消息32。
87.自身通信单元3具有交通工具接口31。交通工具接口31可以将自身操纵协调消息32发送给至少一个其他道路使用者，并且从至少一个其他道路使用者接收操纵协调消息33。自身操纵协调消息32和操纵协调消息33包括以下消息要素中的至少一个消息要素：消息接收者；协同意愿信息；以及运动区域信息。交通工具接口31被设计为使得该交通工具接口既能够发送每个消息要素也能够接收每个消息要素。
88.自身操纵规划单元4与自身求取装置2和自身通信单元3耦连。自身操纵规划单元4通过考虑一个或多个所接收的操纵协调消息来规划自身交通工具的驾驶操纵。
89.图2示意性地示出了用于自身交通工具与至少一个其他道路使用者的协同操纵规划的方法。该方法包括：求取20自身交通工具的至少一个协同意愿和/或至少一个运动区域；基于至少一个所求取的协同意愿和/或至少一个所求取的运动区域来创建30自身操纵协调消息32；向至少一个其他道路使用者发送40自身操纵协调消息32和/或从至少一个其他道路使用者接收50操纵协调消息33，其中发送40和接收50通过交通工具接口31进行。
90.在此，自身操纵协调消息32和操纵协调消息33包括以下消息要素中的至少一个消息要素：消息接收者；协同意愿信息；运动区域信息。
91.交通工具接口31被设计为使得该交通工具接口既能够发送每个消息要素也能够接收每个消息要素。
92.此外，该方法包括通过考虑所接收的操纵协调消息33来规划60自身交通工具的驾驶操纵。