用于控制自动驾驶系统的路径的方法和设备与流程

本公开涉及用于使用自动驾驶系统来控制车辆路径的方法和设备。

背景技术：

自动驾驶系统是指自动驾驶车辆到预定目的地而不依赖于驾驶员的控制的系统。自动驾驶系统能够识别外部道路状况以及车辆的状态。

自动驾驶系统基于外部道路条件和车辆的状态来生成用于车辆的自动驾驶路径，并根据驾驶车辆的生成路径来控制车辆。这里，用于生成路径的过程包括：实时感测障碍物的变化，并根据感测到的变化生成避让路径。

由于避让路径响应于障碍物的位置的变化生成，所以本公开的目的是通过评估车辆的行为特性和/或道路情况的变化来提供用于避免不安全路径的方法。

因此，需要通过实时反映车辆的运动学行为特性和道路情况来生成和选择避让路径的方法。

技术实现要素：

本公开致力于解决在现有技术中发生的上述问题，同时由现有技术实现的优点保持完整。

本公开的一方面提供了用于控制能够通过考虑实时改变的道路条件和车辆的行为特性以及障碍物的状态来生成和选择避让路径的自动驾驶系统的路径的方法和设备。

根据本公开的示例性实施例，用于控制自动驾驶系统的路径的方法包括：在车辆沿着参考路径自动驾驶期间传感器检测到在车辆附近的障碍物时，确定障碍物和自动驾驶的车辆是否将彼此碰撞；当确定检测到的障碍物和车辆将彼此碰撞时，生成车辆所行驶的道路的路径生成区域内的多个候选路径；当多个候选路径中不存在障碍物和车辆之间不发生碰撞的候选路径时，基于道路环境确定路径生成区域的扩展是否可能，扩展路径生成区域，并且再生成在扩展路径生成区域内的多个候选路径；以及当在多个候选路径中存在障碍物和车辆之间的碰撞不发生的候选路径时，从障碍物和车辆之间不发生碰撞的候选路径中选择路径。

在确定路径生成区域的扩展是否可能时，可基于与车辆所行驶的道路的车道的外部区域相邻的车道和道路结构中的至少一个超过预设定参考值来确定。

在扩展路径生成区域的步骤中，路径生成宽度可相对于距可扩展区域的外部边界线多达车辆宽度的一半(1/2)的内侧来确定，并且路径生成区域可扩展多达所确定的路径生成宽度。

选择候选路径中的任一个路径以允许车辆沿着选择路径被驾驶的步骤可包括：在碰撞不发生的候选路径中选择具有障碍物和车辆之间最低程度碰撞风险的路径。

该方法可还包括的如下步骤：在选择候选路径中的任一个路径以允许车辆沿着选择路径被驾驶的步骤之后，计算车辆和障碍物之间的碰撞预测宽度；确定与碰撞预测宽度成比例的车辆的速度调节比率；通过向车辆的设定速度施加确定的速度调节比率，确定车辆的目标速度；以及基于车辆的速度来生成速度剖面图(velocityprofile)。

该方法可还包括：在车辆绕过障碍物期间根据速度剖面图调节车辆的设定速度的步骤。

该方法可还包括：在再生成多个候选路径组的步骤之后，当在多个候选路径中不存在障碍物和车辆之间不发生碰撞的候选路径时，设定障碍物为目标并且保持当前驾驶的参考路径作为车辆的驾驶路径的步骤。

该方法可还包括，在设定障碍物为目标的步骤中，生成与障碍物对应的虚拟位置固定目标，并且将虚拟位置固定目标布置在障碍物的位置处，并且将虚拟位置固定目标设定为目标。

在设定障碍物为目标的步骤中，生成与障碍物对应的虚拟位置固定目标，并且将虚拟位置固定目标布置在障碍物的位置处，并且将虚拟位置固定目标设定为目标。

根据本公开的另一示例性实施例，一种用于控制自动驾驶系统的路径的设备包括：碰撞确定装置，其被配置成在车辆沿着参考路径自动驾驶期间感测车辆附近的障碍物的传感器检测到障碍物时确定检测到的障碍物和车辆是否将彼此碰撞，并且基于在车辆被驾驶的道路内生成的多个候选路径中的每一个，确定障碍物和车辆是否将彼此碰撞；路径生成器，其被配置成当确认检测到的障碍物和车辆将彼此碰撞时生成车辆所行驶的道路的路径生成区域内的多个候选路径，并且当对于所有多个候选路径预测出障碍物和车辆将彼此碰撞时确定路径生成区域的扩展是否可能，以再生成扩展路径生成区域内的多个候选路径；以及控制器，其在多个候选路径中选择障碍物和车辆之间不发生碰撞的任一个候选路径，并且沿着选择路径控制车辆。

附图说明

本公开内容的上述和其它的目的、特征和优点将在结合附图的下面详细描述中显而易见。

图1是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的设备的配置的示图。

图2是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的设备的操作的第一示例性实施例的示图。

图3和图4是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的设备的操作的第二示例性实施例的示图。

图5是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的设备的操作的第三示例性实施例的示图。

图6是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的方法的操作流程的示图。

附图标记说明

10：车辆10

100：设备

110：控制器

120：用户接口

130：传感器装置

140：通信装置

150：存储装置

160：碰撞确定装置

170：路径生成器

180：速度控制器

210、310、315、410、415、510：障碍物

210：车道

320：外边界线

330：虚拟线

420：选择的路径

430：参考车道

520：虚拟目标

具体实施方式

应当注意的是，在本说明书中使用的技术术语仅仅是用于描述具体的示例性实施例，并且不旨在限制本公开。此外，除非在说明书中定义，否则在本说明书中使用的技术术语被解释为意指它们通常由本公开所属的本领域技术人员理解。另外，当在说明书中使用时的技术术语没有准确地指示本发明的技术精神，但是应当理解，这些术语可用可由本领域的技术人员可以准确理解的技术术语代替。另外，在本发明中使用的一般术语应当根据由字典或上下文定义的术语进行解释。

此外，在本公开中使用的单数形式也意图包括复数形式，除非上下文另有明确说明。在本公开内容中，应注意，术语“包括”或“包含”等都不应解释为必须包括在本公开中描述的每个部件或步骤，并且可不包括一些所公开的部件或步骤，或者可以还包括另外的部件或步骤。

此外，在本公开中使用的包括诸如第一、第二等的序数术语可用于描述部件。然而，这些部件并不限于这些术语。该术语仅用于将一个部件与另一个部件区分。例如，“第一”部件可以被命名为“第二”部件，反之亦然，而不脱离本公开的范围。

以下，参照附图对本公开的示例性实施例进行更详细地描述。不依赖于参考标号，相同的附图标记将用于描述相同或相似的部件，并且将省略相同部件的重叠描述。

另外，当确定与本公开相关的公知技术的详细描述可模糊本公开的要点时，其详细描述将被省略。此外，应当注意，仅提供了附图，以便允许本公开的精神将容易理解，并且不应该被解释为限制本公开的范围。

图1是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的设备的配置的示图。

参照图1，根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的设备100(在下文，也称为“路径控制器”)可以在车辆中实现。这里，路径控制器100可以与车辆的内部控制单元形成为一体，或者它可以被实现为单独的设备，以由单独的连接部件连接到车辆的控制单元。

因此，参照图1，路径控制器100可以包括控制器110、用户接口120、传感器装置130、通信装置140、存储装置150、碰撞确定装置160、路径生成器170，以及速度控制器180。在此，控制器110可以处理在路径器100的相应部件之间传送的信号。

用户接口120可包括用于接收来自用户的控制命令的输入部件，以及用于输出路径控制器100的操作状态、结果等的输出部件。

输入部件可以对应于键按钮(keybutton)，并且还可以对应于路径控制器100或在车辆中包括的显示器上实现的软键(softkey)。另外，输入部件可以是诸如鼠标、操纵杆(joystick)、飞梭轮(jogshuttle)、指示笔(styluspen)等的输入部件。

输出部件可以包括显示路径控制器100的操作状态、结果等的显示器，并且可以包括使用声音传送结果的扬声器。

在这种情况下，显示器可以包括液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)、柔性显示器等。

传感器装置130包括能够在由自动驾驶系统进行的车辆的自动驾驶期间感测车辆附近的障碍物的传感器。此外，传感器装置130能够检测诸如分隔带、路缘石以及位于车辆周围的护栏的道路路标，并且也可以检测道路上的车道。

在此，传感器可以包括激光传感器、超声波传感器、激光雷达、雷达和相机中的至少一个。除了上面提到的传感器之外，也可以应用任何传感器装置130，只要它是能够检测周围物体的传感器。

如果检测到车辆附近的障碍物，则传感器装置130发送关于所检测障碍物的信息给碰撞确定装置160。例如，传感器装置130可以检测包括在车辆前方的障碍物的位置和速度、车辆与障碍物等之间的相对距离等的信息。

通信装置140可以包括支持与包括在车辆中的电子部件和/或控制单元的通信接口的通信模块。作为例子，通信模块可通信地连接到包括在车辆中的仪表板、显示板等，从而使得能够向显示器发送路径控制器100的操作状态。此外，通信模块还可以向车辆的驾驶单元发送所选路径信息。

在此，通信模块可包括支持诸如控制器局域网络(can)通信、本地互连网络(lin)通信、flexray通信等的车辆网络通信的模块。

此外，通信模块还可以包括用于无线互联网连接的模块或用于短程通信的模块。这里，无线互联网技术可以包括无线局域网(wlan)、无线宽带(wibro)、wi-fi等。此外，短距离通信技术可以包括蓝牙、zigbee、超宽带(uwb)、射频识别(rfid)、红外数据协会(irda)等。

存储装置150可以存储可用于操作路径控制器100的数据、程序等。

作为例子，存储装置150可以存储用于路径控制器100的操作的条件信息，并且可以存储用于生成候选路径或用于避免与障碍物碰撞的算法。此外，存储装置150还可以存储用于控制车辆的速度的命令等，以避免与障碍物的碰撞。

在此，存储装置150可以包括存储介质，诸如随机存取存储器(ram)、静态随机存取存储器(sram)、只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)以及电可擦除可编程只读存储器(eeprom)。

如果传感器装置130在车辆的自动驾驶期间检测到车辆附近的障碍物，则碰撞确定装置160确定如果保持车辆自动驾驶的参考路径，则车辆是否将与障碍物碰撞。在这种情况下，碰撞确定装置160将车辆的参考路径和行为特性与障碍物的位置比较以确定车辆是否将与障碍物碰撞。碰撞确定装置160向控制器110发送通过确定车辆是否将与障碍物碰撞获得的结果。

如果碰撞确定装置160确定车辆不会与检测到的障碍物碰撞，则控制器110允许车辆保持车辆目前正自动驾驶的参考路径。

如果由碰撞确定装置160确认车辆将与检测到的障碍物碰撞，则控制器110请求路径生成器170生成候选路径。

因此，路径生成器170根据控制器110的请求生成车辆可以被驾驶的多个路径。在这种情况下，路径生成器170在不脱离车辆所行驶的道路的车道的范围内生成候选路径。

在关于车辆所行驶的道路生成多个候选路径之后，碰撞确定装置160计算对于多个候选路径中的每一个候选路径的与障碍物的碰撞风险程度。碰撞确定装置160向控制器110发送对于每一个候选路径计算出的碰撞风险程度的信息。向控制器110发送的对于每一个候选路径的碰撞风险程度的信息可用于选择任一个路径。

换句话说，控制器110可以选择具有由路径生成器170生成的多个候选路径中的最低程度碰撞风险的路径。在此情况下，控制器110根据所选路径控制车辆的自动驾驶。在自动驾驶系统独立于控制器110实施的情况下，控制器110还可以提供关于所选路径的信息给通过通信装置140连接的自动驾驶系统。

当车辆沿所选路径自动驾驶时，速度控制器180可以生成用于位于所选路径附近的障碍物的速度剖面图，并且可以向控制器110发送速度剖面图。作为例子，速度控制器180计算出碰撞预测宽度(dcollision)，具体是，从车辆的轮胎到障碍物的宽度，并基于碰撞预测宽度(dcollision)确定相应车辆的速度调节比率(α)。这里，速度调节比率(α)与碰撞预测宽度(dcollision)成正比，并具有0和1之间的值(0<α<1)。

速度控制器180确定将在相应路径上自动驾驶的车辆的设定速度与所确定的速度调节比率(α)相乘获得的值，以达到车辆的目标速度。在这种情况下，当车辆正自动驾驶的位置更接近障碍物时，速度调节比率(α)接近0，从而降低车辆的目标速度值。

因此，速度控制器180可以生成相对于与碰撞预测宽度(dcollision)对应的车辆目标速度vtarget的速度剖面图。

结果，在基于障碍物的速度剖面图选择的路径上驾驶的车辆绕过障碍物时，控制器110可以控制车辆的速度。在自动驾驶系统独立于控制器110实施的情况下，控制器110还可以提供位于所选路径附近的障碍物的速度剖面图给通过通信装置140连接的自动驾驶系统。

当预测到由路径生成器170生成的所有多个候选路径与障碍物碰撞时，控制器110可以请求路径生成器170再次生成候选路径。在这种情况下，路径生成器170确定用于驾驶道路的路径生成区域是否可被扩展。换句话说，如果存在额外区域，诸如道路上的路肩，或者如果在相邻车道中不存在其他车辆，则路径生成器170可以识别对应区域作为可扩展区域。因此，路径生成器170增加了路径生成区域的路径生成宽度，并再次相对于增加的路径生成宽度生成候选路径组。

在此情况下，碰撞确定装置160计算对于再次生成的多个候选路径中的每一个候选路径的与障碍物的碰撞风险程度，并发送相应的信息到控制器110，并且控制器110选择由路径生成器170再次生成的多个候选路径组中的最低程度的碰撞风险的路径。

当车辆沿所选路径自动驾驶时，速度控制器180可以生成位于相应路径附近的障碍物的速度剖面图，并且可以发送速度剖面图给控制器110，并且在所选路径上驾驶的车辆绕过障碍物期间，控制器110可基于障碍物的速度剖面图来控制车辆速度。在自动驾驶系统独立于控制器110实施的情况下，控制器110还可以提供位于所选路径附近的障碍物的速度剖面图给通过通信装置140连接的自动驾驶系统。

另一方面，当预测到由路径生成器170生成的所有多个候选路径与障碍物碰撞时，并当路径生成区域的扩展不可能时，控制器110允许车辆保持车辆目前正自动驾驶的参考路径。

在这种情况下，速度控制器180生成位于参考路径附近的障碍物的速度剖面图。在这种情况下，速度控制器180可以生成速度剖面图，以使得当车辆接近障碍物时车辆的速度逐渐减小，并且当到达障碍物被布置的位置附近时停止车辆。

因此，控制器110可以基于由速度控制器180生成的速度剖面图，控制沿着参考路径驾驶的车辆速度。在自动驾驶系统独立于控制器110实施的情况下，控制器110也可提供位于参考路径附近的障碍物的速度剖面图给通过通信装置140连接的自动驾驶系统。

图2是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的设备的操作的第一示例性实施例的示图。

参照图2，如果预测到在车辆10在参考路径p上驾驶期间车辆10和障碍物210将彼此碰撞，则路径控制器基于车道220将道路宽度定义为路径生成区域，并且生成可在定义的路径生成区域内生成的多个候选路径p1、p2、p3、p4、p5和p6。

在这种情况下，路径控制器可以对于生成的候选路径p1、p2、p3、p4、p5和p6计算与障碍物210的碰撞风险程度，并且可以基于计算出的碰撞风险的程度来选择任一个路径。

在这种情况下，路径控制器可以选择具有最低程度碰撞危险的路径。如果存在多个具有低程度碰撞风险的路径，则路径控制器可以选择车辆可在不脱离参考车道220的范围内安全驾驶的路径p5，以允许车辆在所选路径p5上驾驶。

路径控制器可以在车辆10沿着所选路径p5驾驶期间，基于车辆10和障碍物210之间的碰撞预测宽度来确定目标速度，并可根据确定的目标速度调节车辆10的设定速度。

图3和图4是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的设备的操作的第二示例性实施例的示图。

参照图3，如果预测到车辆10在参考路径p上驾驶期间，车辆10与障碍物310和315将彼此碰撞，则路径控制器基于车道将道路宽度定义为路径生成区域，并且生成可在定义的路径生成区域内生成的多个候选路径。

在这种情况下，如果预测到所生成的所有多个候选路径将与障碍物310和315碰撞，则路径控制器确定路径生成区域的路径生成宽度的扩展是否可能，并当存在可扩展区域时增加路径生成宽度。

作为例子，路径控制器可以确定从车辆正在驾驶的道路的车道到位于车道的外部区域处的道路结构(道路结构物)的区域作为可扩展区域。因此，路径控制器可以增加现有路径生成区域多达可扩展区域，并可基于增加的路径生成区域的路径生成宽度来生成多个候选路径组。

在这种情况下，路径控制器可确定相对于位于距可扩展区域的外部边界线320多达车辆宽度的一半(1/2)的内侧的虚拟线330的路径生成宽度，并且生成所确定的路径生成宽度内的候选路径p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7和p8。换句话说，路径控制器可确定通过从可扩展区域的道路宽度(dexpand)减去获得的距离(车辆宽度/2)作为余量(margin)，可以增加现有路径生成宽度多达与该余量对应的距离，然后可以基于增加的路径生成宽度来生成候选路径组。

路径控制器可以对生成的候选路径p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7和p8中的每一个计算与障碍物310和315的碰撞风险程度，并且可以基于计算出的碰撞风险的程度选择任一个路径。

在这种情况下，路径控制器可以选择具有最低程度碰撞危险的路径。如果存在具有低程度的碰撞风险的多个路径，则路径控制器可以选择车辆可在不脱离定义的参考车道330的范围内安全驾驶的路径p7，以允许车辆在所选路径p7上被驾驶。

如图4所示，路径控制器可以在车辆10沿着所选路径420驾驶期间，基于车辆10与障碍物410和415之间或车辆10与参考车道之间430之间的碰撞预测宽度(dcollision)来确定目标速度，如在图4中所示，并且可以根据确定的目标速度来调节车辆10的设定速度。

虽然图3和图4的示例性实施例以举例的方式描述了从车辆所行驶的道路的车道到位于车道的外部区域中的道路结构的区域被确定为可扩展区域，并且生成候选路径组，但也可以基于车辆所行驶的道路的车道的外部区域中的另一个车道，即与相邻车道相邻的车道，来确定可扩展区域以生成候选路径。

如果存在基于与车辆所行驶的车道的相邻车道相邻的车道的可扩展区域，以及基于位于相反方向上的道路结构的可扩展区域，则路径控制器可以通过反映所有两个方向上的可扩展区域来生成候选路径组，并且还可以选择在生成的候选路径中具有最低程度碰撞风险的路径，以允许车辆在所选路径上被驾驶。

图5是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的设备的操作的第三示例性实施例的示图。

参照图5，如果预测到车辆10在参考路径上驾驶期间，车辆10和障碍物510将彼此碰撞，则路径控制器基于车道定义路径生成区域，并生成在定义路径生成区域的路径生成宽度内的多个候选路径。在这种情况下，路径控制器可以对于所生成的候选路径中的每一个计算与障碍物510的碰撞风险，并且可以基于计算处的碰撞风险的程度来选择任一个路径。

如果预测到生成的所有多个候选路径组将与障碍物510碰撞，则路径控制器确定路径生成区域的路径生成宽度的扩展是否可能。然而，如在图5中所示，在车辆所驾驶的道路的路径生成区域的扩展不可能的情况下，路径控制器保持车辆目前正在驾驶的参考路径。

在这种情况下，路径控制器生成与障碍物510对应的虚拟目标520，以将其布置在障碍物510所处的区域中，并且将虚拟目标520定义为自动驾驶的目标，以允许车辆驾驶。在这种情况下，如果车辆10到达虚拟目标520所处的区域，则路径控制器停止车辆10，从而使得可以防止与障碍物510的碰撞。

将在下面详细描述如上所述的用于控制根据本公开的路径的设备的操作流程。

图6是示出根据本公开的用于控制自动驾驶系统的路径的方法的操作流程的示图。

如图6所示，如果在车辆沿参考路径自动驾驶期间检测到障碍物(s100，s110)，则路径控制器确定检测到的障碍物和车辆是否将彼此碰撞。如果预测到障碍物和车辆将彼此碰撞(s120)，则路径控制器生成车辆可驾驶的十字路口的路径生成区域内可移动的多个候选路径(s130)。

在这种情况下，对于在's130'中生成的每一个候选路径，路径控制器确定相应的障碍物和车辆是否将彼此碰撞(步骤s140)。

如果对所有候选路径组在's140'中没有预测到障碍物和车辆将彼此碰撞(s150)，则路径控制器可以选择没有预测到碰撞的候选路径中的任一个路径(s160)。

在此，路径控制器可以根据障碍物与车辆之间的碰撞预测宽度来确定车辆的目标速度，例如，障碍物和车辆轮胎之间的宽度，并且可以使用所确定的目标速度生成用于障碍物的速度剖面图(s170)。

因此，路径控制器可以基于在's160'中选择的路径根据在's170'中生成的速度剖面图来调节车辆的设定速度，以允许车辆驾驶(s180)。

如果对于所有候选路径组在's150'中预测到，障碍物和车辆将彼此碰撞，则路径控制器确定路径生成区域的路径生成宽度的扩展是否可能。如果扩展是可能的(s190)，则基于相邻车道和道路结构中的至少一个，路径控制器增加路径生成区域的路径生成宽度多达可扩展区域的路径生成宽度(s200)，并且在扩展多达可扩展区域的路径生成宽度的路径生成区域内重新执行's130'以再次生成候选路径。

另一方面，如果在's190'中根据道路环境，路径生成区域的路径生成宽度的扩展是不可能的，则路径控制器生成障碍物的速度剖面图(s210)，并调节设定速度以允许车辆沿参考路径执行自动驾驶。

在's210'中，路径控制器生成并布置与障碍物对应的虚拟位置固定目标，并允许车辆基于作为目标的对应虚拟位置固定目标而驾驶，从而能够生成速度剖面图，以使得当车辆最终到达虚拟位置固定目标时车辆停止。

上述的操作可以通过硬件和由处理器执行的软件模块或二者的组合来直接实施。软件模块可驻留在存储介质上(即，存储器和/或存储装置)，诸如ram存储器、快闪存储器、rom存储器、可擦除可编程只读存储器(eprom)存储器、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)存储器、寄存器、硬盘、可移动盘或压缩光盘只读存储器(cd-rom)。示例性存储介质可连接到处理器，并且该处理器可以从存储介质读取信息并且将信息写入到存储介质。可替代地，存储介质可以与处理器是一体的。处理器和存储介质可以驻留在专用集成电路(asic)内。asic可驻留在用户终端内。可替代地，处理器和存储介质也可驻留在作为单个部件的用户终端。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，通过考虑实时改变的所有道路情况和车辆的行为特性以及障碍物的状态，生成和选择避让路径，由此使得可以提供具有更高稳定性和更高可靠性的自动驾驶服务。

在上文中，虽然已经参考示例性实施例和附图描述了本发明，但是本公开不限于此，而是可以由本公开所属的本领域技术人员进行各种修改和改变，而不背离在以下权利要求中所要求的本公开的精神和范围。