自主车辆的主动式车道变换的制作方法

1.本公开一般地涉及自主车辆(autonomous vehicle)。更具体地，在某些实施例中，本公开涉及自主车辆的主动式车道变换。


背景技术：

2.自主车辆技术的一个目标是提供能够在具有有限驾驶员辅助或不具有驾驶员辅助的情况下安全导航到目的地的车辆。在一些情况下，自主车辆可以通过控制转向装置、节气门、离合器、齿轮移位器和/或其他车辆控制设备来允许驾驶员将自主车辆作为常规车辆而运行。在其他情况下，驾驶员可以占用自主车辆导航技术来允许车辆自主地驾驶。存在对更安全并且可靠地运行自主车辆的需要。


技术实现要素：

3.在实施例中，一种系统包括被配置为沿着道路行驶的自主车辆和被通信地耦合到自主车辆的控制设备。控制设备确定自主车辆应该从道路的当前车道移动到道路的相邻车道。控制设备确定自主车辆可以在相邻车道中移动到的两个或更多个候选窗口。每个候选窗口与相邻车道中的行驶在相邻车道中的两个车辆之间的空间对应。控制设备确定自主车辆应该移动到第一候选窗口中，并且响应于该确定，使自主车辆开始沿着通向第一候选窗口的轨迹移动(例如通过加速或减速)。
4.本公开认识到与自主车辆导航和驾驶相关的各种问题和先前未满足的需要。例如，先前自主车辆导航技术缺少用于例如在需要车道变换但在自主车辆旁边没有足够的可用空间时主动地变换车道的工具。例如，先前技术可能需要自主车辆在自主车辆旁边的空间在自主车辆能够变换车道之前为空之前一直等待。根据交通模式，这可以导致自主车辆在车道变换为可能的之前等待长时间。在一些情况下，这可以导致自主车辆无法停留在其期望路径或路线上。例如，车道变换可能需要沿着路线进入或离开高速公路。在试图令自主车辆沿着期望路线移动时，先前技术可能需要至少瞬态地在非自主状态下运行自主车辆，使得驾驶员能够使自主车辆转向以进行车道变换。
5.本公开的某些实施例通过以高效、安全并且可靠的方式支持主动式车道变换来解决先前技术的问题，包括上文所描述的那些问题。例如，所公开的系统通过以下操作来提供若干技术优点：确定能够安全地进行自动车道变换的车辆对之间的空间(在本文中被称为“窗口”)并且使自主车辆开始移动(例如是加速还是减速)行驶到空间中。在一些实施例中，可以通过确定不同的可能轨迹的移动和车道变换成本来提高车道变换的安全性和舒适性，该可能轨迹用于移动到可用窗口中并且选择具有最低成本的窗口和轨迹。因而，本公开可以改善在由自主车辆进行的旅程的至少一部分期间用于自主车辆导航的计算机系统的功能。在一些实施例中，本公开可以被集成到自主车辆的控制设备的实际应用中，该控制设备允许自主车辆在不等待自主车辆旁边的空间变为可用并且没有人工干预(例如由驾驶员进行转向)的情况下主动地变换车道。与使用先前技术可能的情况相比，控制设备可以更快速
并且更安全地支持自动车道变换。这可以允许自主车辆在没有驾驶员干预的情况下安全并且可靠地维持其路线。控制设备还可以在如下场景中支持车道变换：车辆紧密地间隔在期望进行车道变换的相邻车道中，使得使用先前技术无法进行自动车道变换。
6.本公开的某些实施例可以包括这些优点中的一些优点、所有优点或不包括这些优点。从以下结合附图和权利要求书进行的详细描述中将更清楚地理解这些优点和其他特征。
附图说明
7.为了更完整地理解本公开，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中，相同附图标记表示相同部分。
8.图1是自主车辆沿着道路和自主车辆的主动式车道变换移动的可能轨迹行驶到相邻车道中的示意图；
9.图2a是用于在自主车辆的当前车道中纵向行驶以在不同时间量内到达与给定候选窗口相邻的位置的示例轨迹以及这些轨迹的对应移动“成本”的表；
10.图2b是用于在不同时间量内行驶到图2a的候选窗口中的示例轨迹以及这些轨迹的对应车道变换成本的表；
11.图2c是用于行驶到不同候选窗口中的示例最低成本轨迹以及这些轨迹的对应成本的表；
12.图3是自主车辆在不同时间点沿着道路行驶并且遵循用于主动式车道变换到相邻车道中的示例轨迹的示意图；
13.图4是主动式车道变换的示例方法的流程图；
14.图5是被配置为实现自主驾驶操作的示例自主车辆的图；
15.图6是用于提供由图5的自主车辆使用的自主驾驶操作的示例系统；以及
16.图7是图5的自主车辆的自主车辆控制设备的图。
具体实施方式
17.如上文所描述，先前技术未能提供用于引导自主车辆主动地变换车道的高效并且可靠的资源。本公开提供用于改进自主车辆的导航以支持主动式车道变换的各种系统、方法和设备。图1图示了自主车辆沿着道路和主动式车道变换的可能轨迹行驶到相邻车道中的不同窗口(例如车道对之间的物理空间)中。图2a至图2c和下文的对应描述图示了自主车辆应该主动地移动到其中以实现期望车道变换的窗口的确定。窗口确定可以是基于用于实现期望车道变换的不同的可能轨迹的“成本”。可以选择成本以提高安全性，限制自主车辆的磨损，减少自主车辆中任何乘客的不适、减少由自主车辆运输的物品的压力或移位等。图3图示了自主车辆在当前窗口过小以致于无法容纳自主车辆的示例场景中主动地变换车道的示例。图4图示了自主车辆的主动式车道变换的示例过程。图5至图7图示了示例自主车辆以及用于由自主车辆实现自主驾驶操作(包括本公开中所描述的主动式车道变换操作)的各种系统和设备。例如，图7图示了图5中所示出的示例自主车辆的示例控制设备，该示例自主车辆用于实现本公开中所描述的主动式车道变换操作。
18.示例自主车辆路线和终端
19.图1是图示了自主车辆502(参见图5和下文的对应描述以进一步描述示例自主车辆502)的示例车道变换场景和各种轨迹112、116、120、124、128的示意图100，这些轨迹可以由自主车辆502考虑和/或行驶以从道路102的第一车道104移动到第二车道106。在图1的示例中，自主车辆502正沿着道路102的第一车道104行驶，并且车辆108a至108e正在第二车道106中行驶。自主车辆502具有传感器子系统544和控制设备550，下文相对于图5更详细地描述了该传感器子系统和控制设备中的每一者。传感器子系统544通常收集关于自主车辆502的周围环境的信息(例如图7的传感器数据710)。控制设备550可以是计算机，该计算机被配置为实现与本公开中所描述的主动式车道变换相关联的功能。下文相对于图5更详细地描述了自主车辆502、传感器子系统544和控制设备550。下文还相对于图7更详细地描述了自主车辆控制设备550。
20.在确定自主车辆502应该变换车道(即，通过从第一车道104移动到第二车道106)后，自主车辆控制设备550可以确定自主车辆502可以移动到其中以实现期望车道变换的可用窗口110a至110d。可能的窗口110a至110d是行驶在第二车道106中的车辆108a至108e的对之间的物理空间。可以基于由自主车辆502的传感器子系统544(参见图5和下文的对应描述)确定的信息(例如图7的传感器数据710)来确定窗口110a至110d。例如，自主车辆控制设备550可以检测车辆108a至108e并且基于检测到的车辆108a至108e的位置来确定窗口110a至110d的位置和大小。在该示例中，第一窗口110a同车辆108a与108b之间的距离或空间对应，第二窗口110b同车辆108b与108c之间的距离或空间对应，第三窗口110c同车辆108c与108d之间的距离或空间对应，并且第四窗口110d同车辆108d与108e之间的距离或空间对应。
21.在一些实施例中，自主车辆502的控制设备550可以确定要包括进来作为候选窗口(例如图7的候选窗口718)的可能窗口110a至110d的子集，在该候选窗口中，自主车辆控制设备550可以确定移动是否安全或适当。例如，自主车辆控制设备550可以确定可能窗口110a至110d中的一个或多个可能窗口离自主车辆502过远(例如大于距自主车辆502的阈值距离)和/或小于与其他可用窗口110a至110d的大小相比的阈值大小。将所有可能窗口110a至110d缩小到候选窗口的较小子集可以通过以下操作来提高主动式车道变换的效率：减少由自主车辆控制设备550针对主动式车道变换考虑的可能车道变换轨迹112、116、120、124、128的数量。
22.在图1的示例中，自主车辆控制设备550可以确定第一窗口110a将需要移动112到距自主车辆502大于阈值距离(例如图7的阈值716)的位置114。例如，轨迹112可以导致自主车辆502的不安全和/或不舒服的加速，这应该被避免。因而，可以从候选窗口集合(例如图7的候选窗口718，下文更详细地进行了描述)中排除第一窗口110a。作为另一示例，自主车辆控制设备550可以确定其他窗口110b至110d与自主车辆502的当前位置的距离小于阈值距离。这些窗口110b至110d可以被包括进来作为候选窗口。在一些实施例中，自主车辆控制设备550包括窗口110a至110d作为候选窗口，窗口110a至110d具有大于阈值大小(例如图7的阈值716)的相对大小。例如，可以将窗口110a至110d的相对大小确定为每个窗口110a至110d的长度与最大窗口110a至110d的长度之比。在图1的示例中，可以从候选窗口中排除最小窗口110d。
23.在确定窗口110a至110d并且可选地，确定候选窗口(例如图7的候选窗口718)之
后，自主车辆控制设备550确定自主车辆502应该移动到哪个窗口110a至110d。自主车辆控制设备550通常被配置为选择窗口110a至110d，自主车辆502可以安全地并且舒适地移动到窗口110a至110d中(例如减少对(多个)乘客造成的不适和/或对由自主车辆502运输的物品的潜在损伤)。例如，自主车辆控制设备550可以比较用于移动到窗口110a至110d中的若干可能轨迹112、116、120、124、128，确定沿着可能轨迹112、116、120、124、128移动的成本，并且选择具有(多条)最低成本轨迹112、116、120、124、128的窗口110a至110d。如下文更详细地描述，例如，相对于图2a至图2b，可以基于与自主车辆沿着轨迹112、116、120、124、128移动相关联的位置(s(t))、速度(v(t))和/或加速度(a(t))来确定给定轨迹112、116、120、124、128的成本。
24.在一些实施例中，可以在两个或更多个部分中评估自主车辆502从其当前位置到所选择的窗口110a至110d内部的位置(例如到图1中所图示的位置122或130)的移动。例如，移动的第一部分可以是沿着自主车辆502的当前车道104的纵向移动(例如从当前位置移动到与窗口110b相邻的位置118的轨迹116)。自主车辆控制设备550然后评估用于纵向和横向移动到相邻车道106中的第二轨迹部分120(例如从位置118到位置122)。相对于下文所描述的示例操作并且相对于图2a至图2c的表提供了轨迹112、116、120、124、128确定的其他细节。
25.一旦选择了窗口110a至110d，自主车辆控制设备550就使自主车辆502开始沿着(多条)轨迹112、116、120、124、128移动以行驶到所选择的窗口110a至110d(例如通过使自主车辆502加速或减速)。例如，如果选择了窗口110b来进行车道变换，那么自主车辆502可以沿着轨迹116加速，直至到达了位置118为止，自主车辆502然后可以在自主车辆502沿着轨迹120朝向位置122移动以变换车道之前以与窗口110b相同的速度132行驶。移动(例如沿着轨迹112、116、120、124、128)在图1中相对于车辆108a至108e的移动进行了描绘。例如，指向前方的轨迹(诸如轨迹116)表示自主车辆502相对于车辆108a至108e的加速度，而面向后方的轨迹(诸如轨迹124)表示相对于车辆108a至108e的速度的减速。此外，位置114、118、122、126、130表示在自主车辆502正在移动(例如视情况，以车辆108a至108e的近似速度或窗口速度132)时自主车辆502的位置。
26.在图1的场景中的自主车辆502的示例操作中，自主车辆控制设备550确定自主车辆502应该从第一车道104移动到第二车道106。例如，自主车辆502正在行驶的当前路线可以指示需要这种车道变换(例如在一段时间内)以便使自主车辆502维持期望路线。如图1的示例中所图示，车辆108c位于自主车辆502旁边或与自主车辆502相邻，使得无法立即变换车道。相反，自主车辆502将需要加速以将自主车辆502定位在适当地点以移动到窗口110a或110b中，或减速以将自主车辆502定位在适当位置以移动到窗口110c或110d中。
27.在该示例中，自主车辆502确定可能窗口110a至110d的子集以作为候选窗口(例如图7的候选窗口718)而保留，自主车辆502可以在候选窗口中进行车道变换。在该示例中，候选窗口110b、110c被保留作为候选窗口，这是因为窗口110a距自主车辆502的当前位置大于阈值距离并且因为窗口110d的相对大小小于预定义阈值。
28.为了确定自主车辆502应该移动到哪个候选窗口110b、110c中，自主车辆控制设备550可以确定用于移动到候选窗口110b、110c中的多条可能轨迹。例如，用于将车道变换到窗口110b中的轨迹可以包括纵向移动轨迹部分116(例如使自主车辆502加速以到达适合于
车道变换的位置118)和车道变换移动部分120，以移动到候选窗口110b中的位置122，而用于将车道变换到候选窗口110c中的轨迹可以包括纵向移动轨迹部分124(例如使自主车辆502减速以到达适合于车道变换的位置126)和车道变换移动部分128，以移动到候选窗口110c中的位置130。针对每条轨迹(例如轨迹116和120以及轨迹124和128)确定成本，如下文相对于图2a和图2b更详细地描述的。成本通常反映轨迹(例如轨迹116和120以及轨迹124和128)的安全性。例如，较低成本轨迹可能需要自主车辆502的位置的少的变化、自主车辆502的较低速度(例如，或较小速度变化)和/或自主车辆502的较低加速度(例如，或较小速度变化)。自主车辆控制设备550然后使自主车辆502开始沿着具有最低成本的轨迹移动。
29.相对于图2a至图2c描述了选择用于主动式车道变换的窗口110a至110d的示例途径的其他细节。图2a是示出了可能轨迹204和对应成本206的示例的表200，该可能轨迹和对应成本关联于在给定通行时间202内将自主车辆502沿着道路102的当前车道104从当前位置纵向移动到与候选窗口110b、110c相邻的初始车道变换位置118、126。换言之，轨迹204中的每条轨迹包括与在一定量的时间202内将自主车辆502从其当前位置移动到车道变换位置118、126相关联的移动信息(例如位置(s(t))、速度(v(t))和/或加速度(a(t)))。例如，自主车辆502将需要更大的加速度和速度以在较短时间202(诸如t1)而非较长通行时间202(诸如t3)内实现与轨迹部分116相关联的位置变化。
30.针对候选窗口110b、110c中的每个候选窗口，自主车辆控制设备550可以针对每个通行时间202确定移动成本206。作为示例，移动成本206可以是与在通行时间202内沿着当前车道104从其当前位置纵向移动到与候选窗口110b、110c相邻的初始或车道变换位置118、126的自主车辆502相关联的位置(s(t))、速度(v(t))和/或加速度(a(t))中的一者或多者的导数。自主车辆控制设备550针对每个候选窗口110b、110c确定与具有最低移动成本206的轨迹204相关联的所选择的通行时间208(在图2a中被示出为t3)。所选择的通行时间208可以与自主车辆502将有效地赶上候选窗口110b、110c的时间对应。在所选择的通行时间208处的轨迹204可以与用于实现图1中所图示的轨迹116、124的最低成本移动(例如其特征在于，位置(s(t))、速度(v(t))和/或加速度(a(t))对应。移动成本206可以被确定到预定义的最大通行时间202(tm)，其可以是例如在此之前自主车辆502必须变换车道以维持期望路线的时间。
31.在一些实施例中，可以通过求解累积急动度(j(t))(即，其中急动度是加速度的时间导数)的最小化问题来确定所选择的通行时间208，该累积急动度与自主车辆502沿着当前车道104从其当前位置纵向移动到与候选窗口110b、110c相邻的初始位置118、126相关联。例如，自主车辆控制设备550可以针对若干可能通行时间202(t)求解以下优化问题：
32.使得
[0033][0034]
其中x(t)＝s(t))，(v(t))，(a(t))和例如，能够使用庞特里雅金(pontryagin)最小原理来求解该优化问题。在求解该优化问题的示例中，函数(λ(t))和h(t)被定义为：
[0035]
λ(t)＝(λ1(t)，λ2(t)，λ3(t))
t
[0036]
h(x(t)，j(t)，λ(t))＝j(t)2λ1(t)v(t)+λ2(t)a(t)+λ3(t)j(t)
[0037]
j、x和λ的最佳值的条件(即，对于j
*
、x
*
和λ
*
)是：
[0038][0039][0040]
根据等式(2)，能够确定以下微分等式：
[0041][0042]
等式(3)的解是：
[0043][0044]
其中α、β和γ是常数，这些常数可以如下文所描述一般进行确定。
[0045]
组合等式(1)和等式(4)提供了：
[0046][0047]
最佳x
*
(t)根据等式(5)来确定并且将适当的初始条件确定为：
[0048][0049]
将终端状态(在通行时间t时的x(t)＝s
t
,v
t
,a
t
))代入等式(6)中得到：
[0050][0051]
根据等式(7)确定α、β和γ的值。使用α、β和γ的这些值根据等式(5)确定j
*
(t)的最佳值。可以通过计算的值来确定成本206。可以针对若干可能通行时间202重复该过程以确定不同轨迹204的成本206。
[0052]
与上文针对确定最低成本的第一轨迹部分116、124和相关联的所选择的通行时间208所描述的过程类似的过程可以用于确定优选第二轨迹部分120、128，以在第二通行时间228内将自主车辆502从初始位置118、126纵向和横向移动到后续窗口110b中。图2b示出表220，其示出了可能轨迹224和对应车道变换成本226的示例，该可能轨迹和对应车道变换成本关联于在给定通行时间222内将自主车辆502从初始位置118、126纵向和横向移动到候选
窗口110b、110c。换言之，轨迹224中的每条轨迹包括与在一定量的时间222内将自主车辆502从初始位置118、126移动到最终位置122、130相关联的移动信息(例如位置(s(t))、速度(v(t))和/或加速度(a(t)))。例如，自主车辆502将需要更大的加速度和速度以在较短时间222(诸如t1)而非较长通行时间222(诸如t3)内实现与轨迹部分120相关联的位置变化。
[0053]
针对候选窗口110b、110c中的每个候选窗口，自主车辆控制设备550可以针对每个通行时间222确定车道变换成本226，该通行时间在上文针对移动到车道变换位置118、126所描述的所选择的通行时间208之后。作为示例，车道变换成本226可以是基于与在通行时间222内从其初始位置118、126纵向和横向移动到候选窗口110b、110c中的最终位置122、130的自主车辆502相关联的位置(s(t))、速度(v(t))和/或加速度(a(t))中的一者或多者的导数。例如，可以通过求解累积急动度的最小化问题来确定所选择的通行时间228，与如上文相对于图2a的移动成本206所描述的类似。自主车辆控制设备550针对每个候选窗口110b、110c确定与具有最低车道变换成本226的轨迹224相关联的所选择的通行时间228。该所选择的通行时间228可以与自主车辆502将完成车道变换到候选窗口110b、110c中的时间对应。在所选择的通行时间228处的轨迹224可与图1中所图示的最低成本轨迹120、128对应。
[0054]
一旦针对每个候选窗口110b、110c确定了具有最低成本206和226的第一轨迹部分204和第二轨迹部分224，自主车辆控制设备550确定具有最低总成本的候选窗口110b、110c，该最低总成本可以是基于上文所描述的成本206、226(例如，其总和)。图2c是示出了各种窗口242的示例轨迹244和成本246的表240。窗口242可以包括图1的候选窗口110b、110c。轨迹244通常是针对候选窗口242中的每个候选窗口在所选择的通行时间208、228处的轨迹204和224的组合。换言之，轨迹244是基于最低成本轨迹204、224(例如是最低成本轨迹204、224的组合)，如上文相对于图2a和图2b所描述。每条轨迹244的总成本246可以是轨迹244的轨迹部分204、224的移动成本206和车道变换成本226之和。自主车辆控制设备550将所选择的窗口248确定为具有最低总成本246的窗口242，如表240中所图示。
[0055]
返回参照图1的自主车辆502的示例操作，自主车辆控制设备550可以确定自主车辆502应该将车道变换到候选窗口110b中。例如，与轨迹部分116的移动成本206和轨迹部分120的车道变换成本226相关联的成本246可以小于用于将车道变换到窗口110c中的轨迹124和124的成本246。自主车辆控制设备550然后使自主车辆502加速以沿着轨迹116移动。为了将自主车辆502维持在初始车道变换位置118，自主车辆控制设备550可以基于行驶在相邻车道中的两个车辆108b和108c的速度来确定候选窗口110b的窗口速度132。例如，自主车辆控制设备550可以确定窗口110b的中心点的近似速度132。一旦自主车辆502到达初始车道变换位置118，自主车辆控制设备就使自主车辆502以窗口速度132移动。一旦自主车辆控制设备550确定自主车辆502能够安全地适配在窗口110b内(例如确定候选窗口110b的大小至少为用于容纳自主车辆502的阈值大小(例如图7的阈值716))，自主车辆控制设备550使自主车辆502沿着轨迹120移动到候选窗口110b中。
[0056]
图3图示了自主车辆502的主动式车道变换的另一示例场景，其中图3中所示出的可用窗口110a至110d中的每个可用窗口小于用于容纳自主车辆502的阈值大小(例如图7的阈值716)。换言之，窗口110a至110d中的每个窗口过小以致于无法使自主车辆502适配在窗口110a至110d内。先前自主驾驶技术将需要(1)自主车辆502的驾驶员控制自主车辆502以
变换车道或(2)自主车辆502在与自主车辆502相邻的足够大的窗口110a至110d可用之前一直等待。这些要求是不合乎需要的，这是因为他们可以导致完全自主驾驶的损失和/或可能的车道变换延迟，这可以导致自主车辆502偏离其期望路线。即使在图3中所描绘的在车辆108a至108e紧密地间隔开时的具有挑战性的场景下，本公开中所描述的自主车辆控制设备550也通过支持主动式车道变换来克服这些技术问题。图3示出了在自主车辆502的示例主动式车道变换期间自主车辆502在三个不同时间点的移动和动作的图300、320、340。如在图1的示例中，相对于其他车辆108a至108e的移动(参见图1和上文的对应描述)描绘了移动(例如沿着轨迹304、342)。此外，位置306、344表示在自主车辆502正在移动(例如以车辆108a至108e的近似速度)时自主车辆502的位置。
[0057]
在图300中所图示的初始时间(tl)，自主车辆502(例如响应于确定需要从车道104到车道106的车道变换)减速以沿着轨迹304移动以到达位置306。在该示例中，自主车辆控制设备550已经确定了自主车辆502应该移动到窗口110d中以实现安全的主动式车道变换(例如使用上文相对于图1和图2a至图2c或下文相对于图4所描述的途径中的任何途径)。位置306是与所确定的窗口110d相邻的初始位置。初始位置306可以同与窗口110d的速度(参见例如图1的速度132)大致相同的速度对应。在这种场景中，因为窗口110d过小以致于无法容纳自主车辆502，所以无法立即进行车道变换移动。因而，自主车辆550可以在一段时间内监测窗口110d的大小。在一些情况下，如图320中所图示，其描绘了在时间段308之后(即，在后续时间t2处)的位置306处的自主车辆502，自主车辆控制设备550可以使转向信号322在接近相邻车道106的自主车辆502的一侧被激活。转向信号322的激活可以帮助实现大小足够的窗口110d以供自主车辆502移动到相邻车道106中(例如通过传达使车辆108e提供用于供自主车辆502移动到窗口110d中的空间的期望)。
[0058]
自主车辆控制设备550通常继续监测窗口110d的大小。在时间段324之后的图340中所图示的又一后续时间(t3)处，自主车辆控制设备550确定窗口110d的大小满足或超过用于容纳自主车辆502的阈值。如果确定窗口110d的大小满足或超过阈值，那么自主车辆控制设备550通过沿着轨迹342行驶以到达位置344来使自主车辆502变换车道。
[0059]
主动式车道变换的示例方法
[0060]
图4图示了自主车辆(诸如图5中所图示并且在对应描述中所描述的自主车辆502)的主动式车道变换的示例方法400。方法400可以开始于步骤402，在该步骤中，自主车辆控制设备550确定需要车道变换。例如，自主车辆控制设备550可以接收指示需要车道变换的指令(例如图7的车道变换指令712)。指令可以包括对目标车道(例如图1和图3的第二车道106)的指示，并且可选地包括自主车辆502必须位于目标车道中以便将自主车辆502维持在期望路径或路线上的时间期限。
[0061]
在步骤404中，自主车辆控制设备550确定相邻车道106中的可用窗口110a至110d。作为示例，可以由自主车辆502的传感器子系统544(参见图5和下文的对应描述)基于信息(例如图7的传感器数据710)来确定窗口110a至110d。例如，自主车辆控制设备550可以检测车辆108a至108e并且基于检测到的车辆108a至108e的位置来确定窗口110a至110d。
[0062]
在步骤406中，自主车辆控制设备550可以确定可能窗口110a至110d的子集，这些可能窗口应该被保留作为用于主动式车道变换的候选窗口(例如图7的候选窗口718)。例如，如上文相对于图1所描述的，自主车辆控制设备550可以确定可能窗口102a至102d中的
一个或多个可能窗口距自主车辆502过远(例如距自主车辆502大于阈值距离)和/或与可用窗口110a至110d的大小相比小于阈值大小(例如图7的阈值716)。例如，确定要包括进来作为候选窗口的窗口110a至110d的子集可以涉及确定距自主车辆502的当前位置小于阈值距离的窗口110a至110d并且包括距自主车辆502的当前位置小于阈值距离的窗口110a至110d作为候选窗口。在一些情况下，确定要包括进来作为候选窗口的窗口110a至110d的子集涉及确定窗口110a至110d的相对大小(例如确定每个窗口110a至110d的大小与最大窗口110a至110d的大小之比)，确定相对大小大于阈值(例如图7的阈值716)的窗口110a至110d，并且将相对大小大于阈值的窗口110a至110d包括进来作为候选窗口。
[0063]
在步骤408中，自主车辆控制设备550确定由自主车辆502进行进入每个窗口110a至110d(例如或图7的候选窗口718)中的主动式车道变换所需的移动(即，当前车道104中的纵向加速或减速以及进入相邻车道106中的横向移动)的最低成本轨迹。例如，如上文相对于图2a至图2c所描述，自主车辆控制设备550可以针对每个窗口110a至110d确定若干可能轨迹204、224(例如与在不同时间202、222内进行移动相关联)，并且可以基于移动成本206和车道变换成本226来针对具有最低成本246的每个窗口110a至110d确定轨迹204、224。确定轨迹204、224、244和相关联的成本206、226、246在上文相对于图2a至图2c更详细地进行了描述。
[0064]
在步骤410中，自主车辆控制设备550确定具有最低成本246的窗口110a至110d(例如最低总成本246，其可以是基于图2a和图2b中所示出的移动成本206和车道变换成本226)。该窗口110a至110d的轨迹224变为所选择的轨迹，自主车辆502将在步骤412中沿着所选择的轨迹开始移动。
[0065]
在步骤412中，自主车辆502开始沿着在步骤410中确定的窗口110a至110d的轨迹移动。例如，自主车辆502可以加速以朝向在自主车辆502前面的窗口110a至110d移动或减速以朝向在自主车辆502后面的窗口110a至110d移动。为了引起这种移动，自主车辆控制设备550可以向与自主车辆502相关联的车辆驾驶子系统542和车辆控制子系统546提供指令(例如车辆移动指令724)(见图5)。
[0066]
在步骤414中，自主车辆控制设备550确定自主车辆502是否已经到达与在步骤410中确定的窗口110a至110d相邻的位置。例如，如果在步骤410中选择了图1的窗口110b，那么自主车辆控制设备550可以确定自主车辆502是否已经到达了与图1的窗口110b相邻的初始位置118。自主车辆控制设备550可以使用来自传感器子系统544的信息(例如图7的传感器数据712)来确定自主车辆502是否已经到达了与所确定的窗口110a至110d相邻的位置。如果尚未到达位置(例如与图1的窗口110b相邻的位置118)，那么自主车辆502在步骤416中继续沿着所确定的轨迹移动。一旦自主车辆502到达与所确定的轨道110a至110d相邻的位置，自主车辆控制设备550就继续进行到步骤418。
[0067]
在步骤418中，自主车辆控制设备550可以确定在步骤410中选择的窗口110a至110d的窗口速度132并且使自主车辆502以窗口速度132移动，如上文相对于图1的示例所描述。在步骤420中，自主车辆控制设备550确定窗口110a至110d的大小是否至少是用于容纳自主车辆502的阈值大小(例如图7的阈值716)。如果窗口110a至110d不够大到足以安全地容纳自主车辆502，那么可以在步骤422中激活转向信号322。自主车辆控制设备550可以在返回到步骤420之前在步骤424中等待一段时间以确定窗口110a至110d的大小是否至少是
用于容纳自主车辆502的阈值大小。
[0068]
一旦窗口110a至110d的大小至少是用于容纳自主车辆502的阈值大小，自主车辆控制设备550就继续进行到步骤426并且通过移动到相邻车道106中的窗口110a至110d中来使自主车辆550变换车道。例如，自主车辆控制设备550可以向与自主车辆502相关联的车辆驾驶子系统542和车辆控制子系统546(参见图5)提供指令(例如车辆移动指令724)，以便使自主车辆502开始变换车道(例如进行轨迹的车道变换部分)。
[0069]
示例自主车辆502及其操作
[0070]
图5示出了能够确定自主驾驶操作的示例车辆生态系统500的框图。如图5中所示出，自主车辆502可以是半拖车式卡车。车辆生态系统500可以包括若干系统和组件，这些系统和组件能够针对自主车辆控制设备550生成和/或递送一个或多个信息/数据源和相关服务，该自主车辆控制设备550可以位于自主车辆502中或远离自主车辆502定位。自主车辆控制设备550能够与多个车辆子系统540进行数据通信，这些车辆子系统中的所有车辆子系统都能够驻留在自主车辆502中。提供车辆子系统接口560以支持自主车辆控制设备550与多个车辆子系统540之间的数据通信。在一些实施例中，车辆子系统接口560能够包括控制器局域网(can)控制器以与车辆子系统540中的设备进行通信。
[0071]
自主车辆502可以包括支持自主车辆502的操作的各种车辆子系统。车辆子系统可以包括车辆驾驶子系统542、车辆传感器子系统544和/或车辆控制子系统546。图5中所示出的车辆驾驶子系统542、车辆传感器子系统544和车辆控制子系统546的组件或设备是示例。车辆驾驶子系统542可以包括可操作以为自主车辆502提供动力运动的组件。在示例实施例中，车辆驾驶子系统542可以包括引擎或电动机542a、车轮/轮胎542b、变速器542c、电气子系统542d和电源542e。
[0072]
车辆传感器子系统544可以包括被配置为感测关于自主车辆502的环境或状况的信息的若干传感器。车辆传感器子系统544可以包括一个或多个相机544a或图像捕获设备、雷达(radar)单元544b、一个或多个温度传感器544c、无线通信单元544d(例如蜂窝通信收发器)、惯性测量单元(imu)544e、激光测距仪/lidar单元544f、全球定位系统(gps)收发器544g和/或雨刷控制系统544h。车辆传感器子系统544还可以包括被配置为监测自主车辆502的内部系统的传感器(例如o2监测器、燃油量表、引擎油温等)。
[0073]
imu 544e可以包括被配置为基于惯性加速度来感测自主车辆502的位置和定向变化的传感器(例如加速度计和陀螺仪)的任何组合。gps收发器544g可以是被配置为估计自主车辆502的地理地点的任何传感器。为此，gps收发器544g可以包括可操作以提供关于自主车辆502相对于地球的位置的信息的接收器/传输器。雷达单元544b可以表示利用无线电信号来感测自主车辆502的局部环境内的对象的系统。在一些实施例中，除了感测对象之外，雷达单元544b可以附加地被配置为感测接近自主车辆502的对象的速度和前进方向。激光测距仪或lidar单元544f可以是被配置为使用激光器来感测自主车辆502所处的环境中的对象的任何传感器。相机544a可以包括被配置为捕获自主车辆502的环境的多个图像的一个或多个设备。相机544a可以是静态图像相机或运动视频相机。
[0074]
车辆控制子系统546可以被配置为控制自主车辆502及其组件的操作。因此，车辆控制子系统546可以包括各种元件，诸如节气门和齿轮选择器546a、制动器单元546b、导航单元546c、转向系统546d和/或自主控制单元546e。节气门546a可以被配置为控制例如引擎
的运行速度，并且转而控制自主车辆502的速度。齿轮选择器546a可以被配置为控制对变速器的齿轮选择。制动器单元546b能够包括被配置为使自主车辆502减速的机构的任何组合。制动器单元546b能够使用摩擦以标准方式使车轮减慢。制动器单元546b可以包括防抱死制动系统(abs)，该防抱死制动系统能够在应用制动器时防止制动器锁定。导航单元546c可以是被配置为确定自主车辆502的驾驶路径或路线的任何系统。导航单元546c可以附加地被配置为在自主车辆502处于运行中时动态地更新驾驶路径。在一些实施例中，导航单元546c可以被配置为合并来自gps收发器544g的数据和一个或多个预定地图，以便确定自主车辆502的驾驶路径或路线。转向系统546d可以表示可以操作以在自主模式下或在驾驶员控制模式下调整自主车辆502的前进方向的机构的任何组合。
[0075]
自主控制单元546e可以表示被配置为标识、评估和避免或以其他方式协商自主车辆502的环境中的潜在障碍物或妨碍物的控制系统。一般而言，自主控制单元546e可以被配置为控制自主车辆502以便在没有驾驶员的情况下进行操作或被配置为在控制自主车辆502时为驾驶员提供辅助。在一些实施例中，自主控制单元546e可以被配置为合并来自gps收发器544g、雷达544b、lidar单元544f、相机544a和/或其他车辆子系统的数据以确定自主车辆502的驾驶路径或轨迹。
[0076]
自主车辆502的功能中的许多或所有功能可以由自主车辆控制设备550控制。自主车辆控制设备550可以包括至少一个数据处理器570(其能够包括至少一个微处理器)，该数据处理器执行被存储在非瞬态计算机可读介质(诸如数据存储设备590或存储器)中的处理指令580。自主车辆控制设备550还可以表示可以用来以分布式方式控制自主车辆502的单独组件或子系统的多个计算设备。在一些实施例中，数据存储设备590可以包含由数据处理器570可执行以进行自主车辆502的各种方法和/或功能的处理指令580(例如程序逻辑)，包括相对于上文的图1至图4和下文的图6至图7所描述的那些处理指令。
[0077]
数据存储设备590也可以包含附加指令，包括将数据传输给车辆驾驶子系统542、车辆传感器子系统544和车辆控制子系统546中的一者或多者，从其接收数据、与其进行交互或控制该一者或多者。自主车辆控制设备550能够被配置为包括数据处理器570和数据存储设备590。自主车辆控制设备550可以基于从各种车辆子系统(例如车辆驾驶子系统542、车辆传感器子系统544和车辆控制子系统546)接收到的输入来控制自主车辆502的功能。
[0078]
图6示出了用于提供精确的自主驾驶操作的示例性系统600。系统600包括能够在自主车辆控制设备550(如图5中所描述)中运行的若干模块。自主车辆控制设备550包括在图6的左上角所示出的传感器融合模块602，其中传感器融合模块602可以进行至少四个图像或信号处理操作。传感器融合模块602能够从位于自主车辆上的相机获得图像以进行图像分割604来检测位于自主车辆周围的移动对象(例如其他车辆、行人等)和/或静态障碍物(例如停车标志、减速带、地形等)的存在。传感器融合模块602能够从位于自主车辆上的lidar传感器获得lidar点云数据项以进行lidar分割606来检测位于自主车辆周围的对象和/或障碍物的存在。
[0079]
传感器融合模块602能够对图像和/或点云数据项进行实例分割608以标识位于自主车辆周围的对象和/或障碍物周围的轮廓(例如框)。传感器融合模块602能够进行时间融合610，其中来自一个图像和/或一帧点云数据项的对象和/或障碍物与来自随后及时接收到的一个或多个图像或帧的对象和/或障碍物相关或相关联。
[0080]
传感器融合模块602可以融合来自从相机获得的图像和/或从lidar传感器获得的点云数据项的对象和/或障碍物。例如，传感器融合模块602可以基于两个相机的地点来确定来自相机中的一个相机的图像与由另一相机捕获到的被定位的车辆相同，该图像包括位于自主车辆前面的车辆的一半。传感器融合模块602将融合对象信息发送给推理模块646，并且将融合障碍物信息发送给占用网格模块660。自主车辆控制设备550包括占用网格模块660，该占用网格模块可以从被存储在自主车辆控制设备550中的地图数据库658中获取地标。占用网格模块660可以根据从传感器融合模块602获得的融合障碍物和存储在地图数据库658中的地标来确定可驾驶区域和/或障碍物。例如，占用网格模块660可以确定可驾驶区域可以包括减速带障碍物。
[0081]
如图6中所图示，在传感器融合模块602下方，自主车辆控制设备550包括基于lidar的对象检测模块612，该对象检测模块可以基于从位于自主车辆上的lidar传感器614获得的点云数据项来进行对象检测616。对象检测616技术可以提供来自点云数据项的对象的地点(例如在3d世界坐标中)。在基于lidar的对象检测模块612下方，自主车辆控制设备550包括基于图像的对象检测模块618，该对象检测模块可以基于从位于自主车辆上的相机620获得的图像来进行对象检测624。对象检测624技术可以采用深度机器学习技术提供来自相机所提供的图像的对象的地点(例如在3d世界坐标中)。
[0082]
自主车辆上的雷达756可以扫描自主车辆前面的区域或自主车辆驶向的区域。将雷达数据发送给传感器融合模块602，该传感器融合模块可以使用雷达数据将由雷达检测到的对象和/或障碍物与从lidar点云数据项和相机图像两者检测到的对象和/或障碍物相关。还将雷达数据发送给推理模块646，该推理模块可以对雷达数据进行数据处理以如下文进一步描述地一般追踪对象648。
[0083]
自主车辆控制设备550包括推理模块646，该推理模块接收来自点云的对象和来自图像的对象的地点以及来自传感器融合模块602的融合对象。推理模块646还接收雷达数据，推理模块646可以利用数据从在一个时间实例中获得的一个点云数据项和一个图像到在另一后续时间实例中获得的另一(或下一个)点云数据项和另一图像追踪对象648。
[0084]
推理模块646可以进行对象属性估计650以估计在图像或点云数据项中检测到的对象的一个或多个属性。对象的一个或多个属性可以包括对象类型(例如行人、汽车或卡车等)。推理模块646可以进行环境分析654以标识自主车辆502的环境的特性。推理模块646可以进行行为预测652以估计或预测在图像和/或点云中检测到的对象的运动模式。可以进行行为预测652以检测在不同时间点接收到的图像集合(例如连续图像)中的或在不同时间点接收到的点云数据项集合(例如连续点云数据项)中的对象的地点。在一些实施例中，可以针对从相机接收到的每个图像和/或从lidar传感器接收到的每个点云数据项进行行为预测652。在一些实施例中，可以进行推理模块646以通过以下操作来减少运算负载：每隔一个或在从相机接收到每个预定数量的图像或从lidar传感器接收到点云数据项之后(例如在每隔两个图像之后或在每隔三个点云数据项之后)进行行为预测652。
[0085]
行为预测652特征可以根据雷达数据来确定围绕自主车辆的对象的速度和方向，其中速度和方向信息可以用于预测或确定对象的运动模式。运动模式可以包括在从相机接收到图像之后在未来的预定时间长度内对象的预测轨迹信息。基于所预测的运动模式，推理模块646可以将运动模式情境标签指派给对象(例如“位于坐标(x，y)处”、“停止”、“以
50mph驾驶”、“加速”或“减缓”)。情境标签可以描述对象的运动模式。推理模块646将一个或多个对象属性(例如对象类型)和运动模式情境标签发送给规划模块662。
[0086]
自主车辆控制设备550包括规划模块662，该规划模块接收来自推理模块646的对象属性和运动模式情境标签、可驾驶区域和/或障碍物以及来自融合定位模块626的车辆地点和姿态信息(下文进一步描述)。
[0087]
规划模块662可以进行导航规划664以确定自主车辆可以驾驶在其上的轨迹集合。可以基于可驾驶区域信息、对象的一个或多个对象属性、对象的运动模式情境标签、障碍物的地点和可驾驶区域信息来确定轨迹集合。在一些实施例中，导航规划664可以包括确定在紧急情况下自主车辆可以安全地停放的道路旁边的区域。规划模块662可以包括行为决策制定666以响应于确定道路上的变化条件(例如交通灯变黄，或自主车辆处于不安全的驾驶条件下，这是因为另一车辆在自主车辆的前面驾驶并且在自主车辆的地点的预定安全距离内的区域中驾驶)而确定驾驶动作(例如转向、制动、节流)。规划模块662进行轨迹生成668并且从由导航规划操作664确定的轨迹集合中选择轨迹。所选择的轨迹信息由规划模块662发送给控制模块670。
[0088]
自主车辆控制设备550包括控制模块670，该控制模块接收来自规划模块662的所提议的轨迹和来自融合定位模块626的自主车辆地点和姿态。控制模块670包括系统标识符672。控制模块670可以进行基于模型的轨迹细化674以细化所提议的轨迹。例如，控制模块670可以应用过滤(例如卡尔曼(kalman)过滤器)以使所提议的轨迹数据平滑和/或使噪声最小化。控制模块670可以通过基于细化的、所提议的轨迹信息和自主车辆的当前地点和/或姿态确定要施加的制动压力量、转向角、节流量来进行稳健控制676以控制车辆的速度和/或变速器齿轮。控制模块670可以将所确定的制动压力、转向角、节流量和/或变速器齿轮发送给自主车辆中的一个或多个设备以控制和支持自主车辆的精确驾驶操作。
[0089]
由基于图像的对象检测模块618进行的基于深度图像的对象检测624还可以用于检测道路上的地标(例如停车标志、减速带等)。自主车辆控制设备550包括融合定位模块626，该融合定位模块获得从图像检测到的地标、从被存储在自主车辆控制设备550上的地图数据库636获得的地标、由基于lidar的对象检测模块612从点云数据项检测到的地标、来自里程计传感器644的速度和位移以及来自gps/imu传感器638的自主车辆的估计地点，该gps/imu传感器可以包括位于自主车辆上或自主车辆中的gps传感器640和/或imu传感器642。基于该信息，融合定位模块626可以进行定位操作628以确定自主车辆的地点，可以将该地点发送给规划模块662和控制模块670。
[0090]
融合定位模块626可以基于gps和/或imu传感器638来估计自主车辆的姿态630。可以将自主车辆的姿态发送给规划模块662和控制模块670。融合定位模块626还可以基于例如由imu传感器642提供的信息(例如角速率和/或线速度)来估计拖车单元的状态634(例如地点、可能的移动角)。融合定位模块626还可以检查地图内容632。
[0091]
图7示出了自主自主车辆502中所包括的自主车辆控制设备550的示例性框图。自主车辆控制设备550包括至少一个处理器704和其上存储有指令的存储器702。处理器704包括被可操作地耦合到存储器702的一个或多个处理器。处理器704是任何电子电路系统，包括但不限于状态机、一个或多个中央处理单元(cpu)芯片、逻辑单元、核(例如多核处理器)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)或数字信号处理器(dsp)。处理器704可以
是可编程逻辑设备、微控制器、微处理器或前述的任何合适的组合。处理器704被通信地耦合到存储器702和传输器706并且与其进行信号通信。一个或多个处理器被配置为处理数据并且可以利用硬件或软件来实现。例如，处理器704可以是8位、16位、32位、64位或任何其他合适的架构。处理器704可以包括算术逻辑单元(alu)、处理器寄存器和控制单元，该算术逻辑单元用于进行算术和逻辑运算、该处理器寄存器向alu供应操作数并且存储alu运算的结果，该控制单元从存储器取得指令并且通过指导alu、寄存器和其他组件的协调操作来执行这些指令。一个或多个处理器被配置为实现各种指令。例如，一个或多个处理器被配置为执行指令以实现本文中所公开的功能，诸如相对于图1至图6描述的那些功能中的一些或所有功能。在一些实施例中，本文中所描述的功能是使用逻辑单元、fpga、asic、dsp或任何其他合适的硬件或电子电路系统来实现的。
[0092]
存储器702可操作以存储上文相对于图1至图4描述的任何信息连同任何其他数据、指令、逻辑、规则或代码，这些数据、指令、逻辑、规则或代码可操作以在被处理器704执行时实现本文中所描述的(多个)功能。存储器可以存储上文相对于图6描述的各种模块602、612、618、626、646、660、662、670、676和地图数据库658。存储器还可以存储传感器数据710、车道变换指令712、窗口714、阈值716、候选窗口718、轨迹720、轨迹成本722和车辆移动指令724。传感器数据710通常包括由与自主车辆502相关联的传感器子系统544获得或生成的任何信息(参见图5)。车道变换指令712通常包括指示自主车辆502应该变换车道的任何指令。车道变换指令712可以包括对目标车道(例如图1和图3的第二车道106)的指示，并且可选地包括自主车辆502必须位于目标车道中以便将自主车辆502维持在期望路线上的时间期限。窗口714通常包括上文相对于图1和图3描述的窗口110a至110d中的任何窗口。阈值716包括由自主车辆控制设备550例如用来确定候选窗口718的任何阈值(例如距离、大小等)。候选窗口718包括可用窗口714的子集。轨迹720通常包括上文所描述的轨迹112、116、120、124、128、204、224、244，这些轨迹包括描述自主车辆502可以进行以实现给定车道变换的移动(例如位置、速度和加速度)的信息。轨迹成本722是指上文相对于图1和图2a至图2c描述的各种成本206、226、246。车辆移动指令724包括由自主车辆控制设备550向车辆驾驶子系统542和车辆控制子系统546提供以沿着所选择的轨迹720移动的信息。
[0093]
存储器702包括一个或多个磁盘、磁带驱动器或固态驱动器，并且可以用作溢出数据存储设备，以在选择这种程序以供执行时存储程序并且存储在程序执行期间读取的指令和数据。存储器702可以是易失性或非易失性的并且可以包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、三态内容可寻址存储器(tcam)、动态随机存取存储器(dram)和静态随机存取存储器(sram)。
[0094]
传输器706将信息或数据传输或发送给自主车辆中的一个或多个设备。例如，传输器706可以将指令发送给方向盘的一个或多个电动机以使自主车辆转向。接收器708接收由一个或多个设备传输或发送的信息或数据。例如，接收器708接收来自里程计传感器的当前速度的状态或来自变速器的当前变速器齿轮的状态。
[0095]
虽然在本公开中已经提供了若干实施例，但应该理解，所公开的系统和方法可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下以许多其他特定形式来实施。本实施例被视为是说明性的而非限制性的，并且意图不限于本文中所给出的细节。例如，各种元件或组件可以组合或集成在另一系统中，或可以省略或不实现某些特征。
[0096]
此外，在不脱离本公开的范围的情况下，在各种实施例中描述并且图示为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其他系统、模块、技术或方法组合或集成。被示出或讨论为彼此耦合或直接耦合或通信的其他物品可以通过某个接口、设备或中间组件间接耦合或通信，无论是电气、机械还是以其他方式耦合或通信。变化、替换和更改的其他示例是由本领域的技术人员可确定的，并且可以在不脱离本文中所公开的精神和范围的情况下进行。
[0097]
为了辅助专利局和基于本技术发布的任何专利的任何读者解释所附权利要求，申请人注意到他们不打算将所附权利要求中的任何所附权利要求援引35u.s.c.
§
112(f)，除非在特定权利要求书中明确使用了“用于
…
的部件”或“用于
…
的步骤”等词，否则其存在于本技术的提交日。
[0098]
可以鉴于以下条款来描述本公开的实现，这些条款的特征可以以任何合理的方式进行组合。
[0099]
条款1：一种系统，包括：
[0100]
自主车辆，被配置为沿着道路行驶；
[0101]
控制设备，被通信地耦合到自主车辆，该控制设备包括至少一个处理器，该处理器被配置为：
[0102]
确定自主车辆应该从道路的当前车道移动到道路的相邻车道；
[0103]
确定自主车辆能够在相邻车道中移动到的两个或更多个候选窗口，其中每个候选窗口与相邻车道中的行驶在相邻车道中的两个车辆之间的物理空间对应；
[0104]
确定自主车辆应该移动到第一候选窗口中；以及
[0105]
响应于确定自主车辆应该移动到第一候选窗口中，使自主车辆改变速度。
[0106]
条款2：根据条款1的系统，其中：
[0107]
第一候选窗口位于自主车辆的前面；
[0108]
使自主车辆改变速度包括使自主车辆加速；以及
[0109]
处理器还被配置为在使自主车辆加速之后：
[0110]
基于行驶在相邻车道中的两个车辆的速度来确定第一候选窗口的窗口速度；
[0111]
在自主车辆到达与第一候选窗口相邻的位置之后，使自主车辆以第一候选窗口的窗口速度移动；
[0112]
确定第一候选窗口的大小满足或超过用于容纳自主车辆的阈值大小；以及
[0113]
在确定第一候选窗口的大小满足或超过用于容纳自主车辆的阈值大小之后，使自主车辆移动到第一候选窗口中。
[0114]
条款3：根据条款1的系统，其中：
[0115]
第一候选窗口位于自主车辆的后面；以及
[0116]
处理器还被配置为通过使自主车辆减速来使自主车辆开始沿着第一轨迹移动。
[0117]
条款4：根据条款1的系统，其中处理器还被配置为：
[0118]
确定自主车辆应该移动到位于自主车辆的后面的第二候选窗口中；
[0119]
响应于确定自主车辆应该移动到位于自主车辆的后面的第二候选窗口中，使自主车辆减速；
[0120]
基于行驶在相邻车道中的两个车辆的速度来确定第二候选窗口的窗口速度；
[0121]
使自主车辆在到达与第二候选窗口相邻的位置后以第二候选窗口的窗口速度移动；
[0122]
确定第二候选窗口的大小满足或超过用于容纳自主车辆的阈值大小；以及
[0123]
在确定第二候选窗口的大小满足或超过用于容纳自主车辆的阈值大小之后，使自主车辆移动到第二候选窗口中。
[0124]
条款5：根据条款1的系统，其中处理器还被配置为通过以下操作确定自主车辆应该移动到第一候选窗口中：
[0125]
针对每个候选窗口确定用于将自主车辆从当前位置移动到候选窗口内的最终位置的对应轨迹；
[0126]
针对每条轨迹确定与沿着轨迹移动自主车辆相关联的成本；以及
[0127]
确定将自主车辆沿着第一轨迹移动到第一候选窗口中的第一成本小于将自主车辆沿着第二轨迹移动到第二候选窗口中的第二成本。
[0128]
条款6：根据条款5的系统，其中处理器还被配置为使用与自主车辆沿着轨迹移动相关联的位置、速度和加速度中的一者或多者，针对每条轨迹确定与沿着轨迹移动自主车辆相关联的成本。
[0129]
条款7：一种被通信地耦合到自主车辆的设备，该自主车辆被配置为沿着道路行驶，该设备包括至少一个处理器，该处理器被配置为：
[0130]
确定自主车辆应该从道路的当前车道移动到道路的相邻车道；
[0131]
确定自主车辆能够在相邻车道中移动到的两个或更多个候选窗口，其中每个候选窗口与相邻车道中的行驶在相邻车道中的两个车辆之间的物理空间对应；
[0132]
针对每个候选窗口确定用于将自主车辆从当前位置移动到候选窗口内的最终位置的对应轨迹；
[0133]
针对每条轨迹确定与沿着轨迹移动自主车辆相关联的成本；
[0134]
确定将自主车辆沿着第一轨迹移动到第一候选窗口中的第一成本小于将自主车辆沿着第二轨迹移动到第二候选窗口中的第二成本；以及
[0135]
响应于确定沿着第一轨迹移动自主车辆的第一成本小于第二成本，使自主车辆开始沿着第一轨迹移动。
[0136]
条款8：根据条款7的设备，其中：
[0137]
第一候选窗口的大小小于用于容纳自主车辆的阈值大小；以及
[0138]
处理器还被配置为在使自主车辆开始沿着第一轨迹移动之后：
[0139]
使自主车辆移动到当前车道中与第一候选窗口相邻的初始位置；
[0140]
监测第一候选窗口的大小；以及
[0141]
在一段时间内监测第一候选窗口的大小之后，确定第一候选窗口的大小满足或超过用于容纳自主车辆的阈值大小；以及
[0142]
在确定第一候选窗口的大小满足或超过用于容纳自主车辆的阈值大小之后，使自主车辆通过移动到第一候选窗口的一部分中变换车道。
[0143]
条款9：根据条款8的设备，其中处理器还被配置为在确定第一候选窗口的大小满足或超过用于容纳自主车辆的阈值大小之前，使自主车辆在接近第一候选窗口的相邻车道的自主车辆的一侧激活转向信号。
[0144]
条款10：根据条款1的设备，其中处理器还被配置为通过以下操作针对每个候选窗口确定对应轨迹：
[0145]
确定第一轨迹部分，该第一轨迹部分与自主车辆沿着道路的当前车道从当前位置纵向移动到与候选窗口相邻的初始位置相关联；以及
[0146]
确定第二轨迹部分，该第二轨迹部分与自主车辆从初始位置纵向和横向移动到候选窗口中相关联。
[0147]
条款11：根据条款10的设备，其中确定第一轨迹部分包括：
[0148]
针对多个第一通行时间中的每个第一通行时间，基于与自主车辆在第一通行时间内沿着道路的当前车道从当前位置纵向移动到与候选窗口相邻的初始位置相关联的位置、速度和加速度中的一者或多者的导数来确定移动成本；
[0149]
确定具有最低移动成本的所选择的第一通行时间；
[0150]
确定第一轨迹部分，该第一轨迹部分与位置、速度和加速度的集合对应，位置、速度和加速度的该集合与自主车辆在所选择的第一通行时间内沿着道路的当前车道从当前位置纵向移动到与候选窗口相邻的初始位置相关联。
[0151]
条款12：根据条款11的设备，其中确定具有最低移动成本的所选择的第一通行时间包括求解累积急动度的最小化问题，该累积急动度与自主车辆在多个第一通行时间内沿着道路的当前车道从当前位置纵向移动到与候选窗口相邻的初始位置相关联。
[0152]
条款13：根据条款11的设备，其中确定第二轨迹部分包括：
[0153]
针对在所选择的第一通行时间之后的多个第二通行时间中的每个第二通行时间，基于与自主车辆在第二通行时间中的所选择的第二通行时间内从初始位置纵向和横向移动到候选窗口中相关联的位置、速度和加速度中的一者或多者的导数来确定车道变换成本；
[0154]
确定具有最低车道变换成本的所选择的第二通行时间；
[0155]
确定第二轨迹部分，该第二轨迹部分与位置、速度和加速度的集合对应，位置、速度和加速度的该集合与自主车辆在所选择的第二通行时间内从初始位置纵向和横向移动到候选窗口中相关联。
[0156]
条款14：根据条款13的设备，其中处理器还被配置为针对每条轨迹，基于轨迹的第一轨迹部分和第二轨迹部分的累计成本来确定与沿着轨迹移动自主车辆相关联的成本，其中累计成本是基于沿着轨迹的第一轨迹部分和第二轨迹部分移动的自主车辆的位置、速度和加速度中的一者或多者而被确定的。
[0157]
条款15：一种由控制设备的处理器执行的方法，该控制设备被通信地耦合到自主车辆，该自主车辆被配置为沿着道路行驶，该方法包括：
[0158]
确定自主车辆应该从道路的当前车道移动到道路的相邻车道；
[0159]
确定自主车辆能够在相邻车道中移动到的两个或更多个候选窗口，其中每个候选窗口与相邻车道中的行驶在相邻车道中的两个车辆之间的物理空间对应；
[0160]
确定自主车辆应该移动到位于自主车辆的前面的第一候选窗口中；以及
[0161]
响应于确定自主车辆应该移动到位于自主车辆的前面的第一候选窗口中，使自主车辆加速。
[0162]
条款16：根据条款15的方法，该方法还包括：
[0163]
确定自主车辆应该移动到位于自主车辆的后面的第二候选窗口中；以及
[0164]
响应于确定自主车辆应该移动到位于自主车辆的后面的第二候选窗口中，使自主车辆减速。
[0165]
条款17：根据条款15的方法，其中确定候选窗口包括：
[0166]
确定在相邻车道中移动的车辆对之间的可用窗口，其中可用窗口与在相邻车道中移动的车辆对之间的物理空间对应；以及
[0167]
基于窗口的大小和窗口距自主车辆的当前位置的距离中的一者或两者来确定要包括进来作为候选窗口的窗口集合的子集。
[0168]
条款18：根据条款17的方法，其中确定窗口的子集包括：
[0169]
确定距自主车辆的当前位置小于阈值距离的窗口；以及
[0170]
将距自主车辆的当前位置小于阈值距离的所确定的窗口包括在窗口的子集中作为候选窗口。
[0171]
条款19：根据条款17的方法，其中确定窗口的子集包括：
[0172]
确定窗口的相对大小；
[0173]
确定相对大小大于阈值的窗口；以及
[0174]
将所确定的窗口包括在窗口的子集中作为候选窗口。
[0175]
条款20：根据条款19的方法，其中确定窗口的相对大小包括：
[0176]
确定窗口中的最大窗口的第一大小；以及
[0177]
针对每个窗口将相对大小确定为窗口的大小与第一大小之比。