本发明涉及由自动化驾驶系统控制的车辆，尤其是那些配置为在驾驶周期期间在没有人为干预的情形下自动地控制车辆转向、加速以及制动的车辆。
背景技术
现代车辆的操作变得更为自动化，即能够在越来越少的驾驶员干预下提供驾驶控制。已将车辆自动化程度划分为从零到五的数字等级，零对应完全人为控制的无自动化，五对应无人为控制的全自动化。诸如巡航控制、自适应巡航控制以及停车辅助系统的各种自动化驾驶员辅助系统对应于较低的自动化等级，而完全“无人驾驶”车辆对应于较高的自动化等级。
技术实现要素：
根据本发明的控制车辆的方法包括确定针对车辆子系统的自主致动指令，该车辆具有自动化驾驶系统，且该自动化驾驶系统构造成控制车辆子系统。该方法另外包括检测车辆乘员的存在。该方法还包括响应于基于所确定的致动指令的预测车辆动态变化以及响应于所检测的车辆乘员存在，在启动致动之前将通知提供给乘员。该方法进一步包括经由自动化驾驶系统根据致动指令来控制车辆子系统。
在示例性实施例中，提供通知包括提供音频通知、可视通知或者触觉通知。
在一示例性实施例中，该方法另外包括获得与乘员相关联的用户偏好。用户偏好存储在非瞬态数据存储器中。在此种实施例中，进一步响应于用户偏好提供通知。
在一示例性实施例中，该方法另外包括检测与乘员相关联的舱室区域。在此种实施例中，提供通知包括提供针对与乘员相关联的舱室区域的目标通知。
在一示例性实施例中，该方法另外包括基于自主致动指令确定通知类别。在此种实施例中，进一步响应于通知类别提供通知。
根据本发明的车辆包括致动器，该致动器构造成控制车辆转向、加速、制动或换挡。该车辆另外包括传感器，该传感器构造成检测乘员的存在。该车辆进一步包括控制器。该控制器构造成确定针对致动器的自主致动指令，将指示所确定的自主致动指令的通知提供给乘员，以及根据自主致动指令来控制致动器。
在一示例性实施例中，该控制器进一步构造成在提供通知之后根据自主致动指令来控制致动器。
在一示例性实施例中，该通知包括音频通知、可视通知或触觉通知。
在一示例性实施例中，该控制器进一步构造成获得与乘员相关联的用户偏好。在这些实施例中，用户偏好存储在非瞬态数据存储器中，且该控制器进一步构造成进一步响应于用户偏好提供通知。
在一示例性实施例中，该车辆另外包括内部舱室，且该控制器进一步构造成检测与乘员相关联的舱室区域，并且作为针对与乘员相关联的舱室区域的目标通知来提供通知。
在一示例性实施例中，该控制器进一步构造成基于自主致动指令来确定通知类别，其中，进一步响应于通知类别提供通知。
根据本发明的用于车辆的自主驾驶系统包括致动器和至少一个控制器。该致动器构造成控制车辆转向、加速、致动或换挡。控制器经编程以确定目标路径，确定致动指令以将车辆维持在目标路径上，将指示与致动指令相关联的预测车辆动态变化的通知提供给乘员，以及根据致动指令控制致动器。
在一示例性实施例中，该控制器进一步构造成在提供通知之后根据自主致动指令来控制致动器。
在一示例性实施例中，该通知包括音频通知、可视通知或触觉通知。
在一示例性实施例中，控制器进一步构造成与非瞬态数据存储器通信，从非瞬态数据存储器中获得与乘员相关联的用户偏好，以及进一步响应于用户偏好提供通知。
在一示例性实施例中，该控制器进一步构造成检测与乘员相关联的舱室区域，并且作为针对与乘员相关联的舱室区域的目标通知来提供通知。
在一示例性实施例中，该控制器进一步构造成基于自主致动指令来确定通知类别，其中，进一步响应于通知类别提供通知。
根据本发明的实施例提供多个优点。例如，本发明提供用于在车辆动态改变之前提示自主车辆的乘员的系统和方法，由此增强乘员舒适性和满意度。
当结合附图时，从较佳实施例的以下具体实施方式中，本发明的上述和其它特征及优点会显而易见。
附图说明
图1是根据本发明实施例的包括自主受控车辆的通信系统的示意图；
图2是根据本发明的实施例的用于车辆的自动化驾驶系统(ads)的示意框图；以及
图3是根据本发明实施例的控制车辆的方法的流程图图示。
具体实施方式
本文现描述本发明的各实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅仅是示例且其它实施例能采取各种和替代形式。这些附图并不一定是按比例的；一些特征可放大或缩小，以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节并不解释为限制，而是仅仅作为用于教示本领域技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。本领域普通技术人员会理解的是，参照任何一个附图说明和描述的各个特征能与一个或多个其它附图中说明的特征组合，以产生并未明确说明或描述的实施例。所说明特征的组合提供针对典型应用的代表性实施例。然而，根据本发明教示的特征的各种组合和修改对于特定应用或实施方式会是合乎期望的。
图1示意性地说明操作环境，该操作环境包括用于机动车辆12的移动车辆通信和控制系统10。用于车辆12的通信和控制系统10通常包括一个或多个无线载波系统60、陆地通信网络62、计算机64、诸如智能电话的移动装置57以及远程访问中心78。
图1中示意地示出的车辆12在所说明的实施例中示作乘用汽车，但应意识到的是，也可使用任何其它交通工具，包括摩托车、卡车、运动型多功能车辆(suv)、娱乐车辆(rv)、海洋船只、飞行器等等。车辆12包括推进系统13，该推进系统在各种实施例中可包括内燃机、诸如牵引电机的电动机器和/或燃料电池推进系统。
车辆12还包括变速器14，该变速器构造成根据可选择的速度比来将动力从推进系统13传递至多个车辆车轮15。根据各个实施例，变速器14可包括步进比率自动变速器、无级变速器或其它合适的变速器。车辆12另外包括车轮制动器17，该车轮制动器构造成将制动转矩提供给车辆车轮15。在各种实施例中，车轮制动器17可包括摩擦制动器、诸如电动机器的再生制动系统和/或其它合适的制动系统。
车辆12另外包括转向系统16。虽然出于说明的目的示作包括方向盘，但在一些实施例中，在本发明范围内可设想的是，转向系统16可并不包括方向盘。
车辆12包括无线通信系统28，该无线通信系统构造成与其它车辆(“v2v”)和/或基础设施(“v2i”)无线地通信。在示例性实施例中，无线通信系统28构造成经由专用短距离通信(dsrc)信道来通信。dsrc信道指代专门针对汽车用途设计的单向或双向短距离至中距离无线通信信道以及对应的一组协议和标准。然而，诸如ieee802.11标准和蜂窝数据通信的附加或替代无线通信标准也被认为落在本发明的范围内。
推进系统13、变速器14、转向系统16以及车轮制动器17与至少一个控制器22通信或者在该至少一个控制器的控制下。虽然出于说明的目的示作单个单元，但控制器22可另外包括一个或多个其它控制器，这些控制器统称为“控制器”。控制器22可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(cpu)。计算机可读存储装置或介质可例如包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)中的易失性和非易失性存储器。kam是持久或非易失性存储器，其可用于在cpu断电的同时存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质可使用诸如rpom(可编程只读存储器)、eprom(电prom)、eeprom(电可擦除prom)、闪速存储器或能够存储数据的任何其它电、磁性、光学或组合存储装置的各种已知存储装置的任何一个来实施，上述数据中的一些表示由控制器22用来控制车辆的可执行指令。
控制器22包括自动化驾驶系统(ads)24，用于自动地控制车辆中的各个致动器。在一示例性实施例中，ads24是所谓的级别四或级别五自动化系统。级别四系统指示“高自动化”，其指代这样的驾驶模式，即使人类驾驶员并未适当地响应于干预请求，专门由自动化驾驶系统执行动态驾驶任务的所有方面。级别五系统指示“全自动化”，这指代在能由人类驾驶员管理的所有道路和环境条件下全部时间均由自动化驾驶系统执行动态驾驶任务的所有方面。在一示例性实施例中，ads24构造成响应于来自多个传感器26的输入经由多个致动器30控制推进系统13、变速器14、转向系统16以及车轮制动器17，以分别控制车辆加速、转向以及制动而无需人类干预，这些传感器可适当地包括gps、雷达、激光雷达、光学照相机、热照相机、超声传感器和/或附加的传感器。
图1说明若干联网装置，这些联网装置能与车辆12的无线通信系统28通信。能经由无线通信系统28与车辆12通信的其中一个联网装置是移动装置57。移动装置57可包括计算机处理能力、能够使用短距离无线协议通信的收发器以及可视智能电话显示器59。计算机处理能力包括呈可编程装置形式的微处理器，其包括一个或多个指令，这些指令存储在内部存储器结构中并且应用于接收二进制输入来产生二进制输出。在一些实施例中，移动装置57包括gps模块，该gps模块能够接收gps卫星信号并且基于那些信号产生gps坐标。在其它实施例中，如本文所讨论的，移动装置57包括蜂窝通信功能，以使得移动装置57使用一个或多个蜂窝通信协议经由无线载波系统60执行语音和/或数据通信。可视智能电话显示器59还可包括触摸屏图形用户界面。
无线载波系统60较佳地是蜂窝电话系统，该蜂窝电话系统包括多个发射塔70(仅仅示出一个)、一个或多个移动交换中心(msc)72以及将无线载波系统60与陆地通信网络62相连接所需的任何其它网络部件。每个发射塔70均包括发送和接收天线以及基站，其中，来自不同发射塔的基站直接地或者经由诸如基站控制器的中间设备连接于msc72。无线载波系统60能实施任何合适的通信技术，例如包括诸如amps的模拟技术或诸如cdma(例如，cdma2000)或gsm/gprs的数字技术。其它发射塔/基站/msc布置也是可能的并且可用于无线载波系统60。例如，仅仅列举一些可能的布置，基站和发射塔可共同定位在相同部位或者它们可相对于彼此远程地定位，每个基站可用于单个发射塔或者单个基站可服务各个发射塔，或者各个基站可联接于单个msc。
除了使用无线载波系统60以外，呈卫星通信形式的第二无线载波系统可用于提供与车辆12的单向或双向通信。这可使用一个或多个通信卫星66和上行链路发射站67来进行。单向通信可例如包括卫星无线电服务，其中，节目内容(新闻、音乐等等)由发射站67接收、打包上传且然后发送至卫星66，该卫星将节目播送至用户。双向通信可例如包括使用卫星66来中继车辆12和发射站67之间的电话通信的卫星电话技术服务。卫星电话技术可附加于或替代无线载波系统60来使用。
陆地网络62可以是传统的陆基电信网络，其连接于一个或多个路线电话并且将无线载波系统60连接于远程访问中心78。例如，陆地网络62可包括公用交换电话网络(pstn)，例如用于提供硬接线电话技术、分组交换数据通信以及因特网基础设施的那种。陆地网络62的一个或多个区段可通过使用标准有线网络、光纤或其它光学网络、电缆网络、电源线、诸如无线局域网(wlan)的其它无线网络或提供宽带无线接入(bwa)的网络或任何其组合来实施。此外，远程访问中心78无需经由陆地网络62连接，而是可包括无线电话技术设备，以使得其能与诸如无线载波系统60的无线网络直接地通信。
虽然在图1中示作单个装置，计算机64可包括能经由诸如因特网的私人或公共网络访问的多个计算机。每个计算机64能用于一个或多个目的。在一示例性实施例中，计算机64可构造成能由车辆12经由无线通信系统28和无线载波器60访问的网页服务器。其它计算机64可例如包括服务中心计算机或第三方存储库，在该服务中心计算机中，能从车辆经由无线通信系统28上载诊断信息和其它车辆数据，通过与车辆12、远程访问中心78、移动装置57或这些的一些组合来将车辆数据或其它信息提供给第三方存储库或者从第三方存储库中获取车辆数据或其它信息。计算机64能维持可搜寻数据库和数据库管理系统，其允许输入、删除和修改数据以及接收定位数据库内数据的请求。计算机64还能用于提供诸如dns服务的因特网连接，或者作为网络地址服务器，其使用dhcp或其它合适的协议来将ip地址指配给车辆12。计算机64可与除了车辆12以外的至少一个补充车辆通信。车辆12和任何补充车辆可统称为车队。
如图2中所示，ads24包括多个不同的控制系统，至少包括用于确定车辆附近的所检测特征件或对象的存在、位置、分类和路径的感知系统32。感知系统32构造成从诸如图1中说明的传感器26的各个传感器接收输入，并且合成和处理传感器输入来产生用作用于ads24的其它控制算法的输入的参数。
感知系统32包括传感器融合和预处理模块34，该传感器融合和预处理模块处理和合成来自各个传感器26的传感器数据27。传感器融合和预处理模块34执行传感器数据27的校准，包括但不限于激光雷达到激光雷达校准、照相机到激光雷达校准、激光雷达到底盘校准以及激光雷达光束强度校准。传感器融合和预处理模块34输出经预处理的传感器输出35。
分类和分段模块36接收经预处理的传感器输出35并且执行对象分类、图像分类、交通信号灯分类、对象分段、地面分段以及对象追踪过程。对象分类包括但不限于识别和分类周围环境中的对象(包括识别和分类交通信号和标志)、雷达融合和追中以考虑传感器的布置和视域(fov)，以及经由激光雷达融合的误判排除以消除存在于城市环境中的许多误判，例如井盖、桥梁、高架树或灯柱以及具有高雷达横截面但并不影响车辆沿着其路径行驶的能力的其它障碍物。由分类和分段模型36执行的附加的对象分类和追踪过程包括但不限于自由空间检测和高级别追踪，其融合来自雷达追踪、激光雷达分段、激光雷达分类、图像分类、对象形状匹配模型、语义信息、运动预测、栅格地图、静态障碍地图以及其它源的数据，以产生高质量的对象追踪。分类和分段模块36另外利用车道关联和交通控制装置性能模型来执行交通控制装置分类和交通控制装置融合。分类和分段模块36产生对象分类和分段输出37，该对象分类和分段输出包括对象识别信息。
定位和地图标示模块40使用对象分类和分段输出37来计算参数，这些参数包括但不限于对车辆12在通常驾驶情境和挑战性驾驶情境两者中的位置和定向的估计。这些挑战性驾驶情境包括但不限于具有许多汽车(例如，密集交通)的动态环境、具有大规模障碍物(例如，道路工程或建筑工地)的环境、山、多车道道路、单车道道路、各种道路标记和建筑或者缺少这些标记和建筑物(例如，住宅相对商业区)以及桥梁和高架(高于和低于车辆的当前道路区段)。
定位和地图标示模块40还包含在操作期间经由通过车辆12执行的车载地图标示功能获得扩展地图区域收集的新数据和经由无线通信系统28“推送”至车辆12的地图标示数据。定位和地图标示模块40将之前的地图数据更新为新的信息(例如，新车道标记、新建筑结构、构建区域的附加或移除等等)，而使得未受影响的地图区域保留未经修改。可产生或更新的地图数据的示例包括但不限于产出线分类、车道边界产生、车道连接、次要和主要道路的分类、左和右转弯的分类以及相交车道产生。定位和地图标示模块40产生定位和地图标示输出41，该定位和地图标示输出包括车辆12相对于所检测障碍物和道路特征的位置和定向。
车辆测距模块46从车辆传感器26接收数据27，且产生车辆测距输出47，该车辆测距输出例如包括车辆航向和速度信息。绝对定位模块42接收定位和地图标示输出41和车辆测距信息47并且产生车辆位置输出43，该车辆位置输出在下文讨论的的独立计算中使用。
对象预测模块38使用对象分类和分段输出37来产生参数，这些参数包括但不限于所检测障碍物相对于车辆的位置、所检测障碍物相对于车辆的预测路径以及交通车道相对于车辆的位置和定向。关于对象(包括行人、周围车辆和其它移动对象)的所预测路径的数据输出为对象预测输出39并且在下文讨论的独立计算中使用。
ads24还包括观察模块44和解译模块48。观察模块44产生由解译模块48接收的观察输出45。观察模块44和解译模块48允许由远程访问中心78访问。解译模块48产生经解译输出49，如果有的话，该解译模块包括由远程访问中心78提供的附加输入。
路径规划模块50处理和合成从在线数据库或远程访问中心78接收的对象预测输出39、经解译输出49以及附加路由信息79，以确定将车辆维持在期望路线上所要遵循的车辆路径，同时服从交通规则并且避免任何所检测的障碍物。路径规划模块50采用算法，这些算法构造成避免车辆附近的任何所检测障碍物，将车辆维持在当前交通车道中以及将车辆维持在期望路线上。如本文所使用的，路线指代达到目的地所要遵循的一系列道路，并且可例如使用传统的导航算法来获得，而车辆路径指代转弯、制动、加速和换挡的局部顺序。路径规划模块50将车辆路径信息输出为路径规划输出51。路径规划输出51包括基于车辆路线的所指令车辆路径、相对于路线的车辆位置、交通车道的位置和定向以及任何所检测障碍物的存在和路径。
第一控制模块52处理和合成路径规划输出51和车辆位置输出43以产生第一控制输出53。在车辆的远程接管操作模式情形下，第一控制模块52还包含由远程访问中心78提供的路由信息79。
车辆控制模块54接收第一控制输出53以及从车辆里程表46接收的速度和航向信息47，并且产生车辆控制输出55。车辆控制输出55包括来自车辆控制模块54的用以实现所指令路径的一组致动器指令，这些指令包括但不限于转向指令、换挡指令、节气门指令以及制动指令。
车辆控制输出55通信至致动器30。在一示例性实施例中，致动器30包括转向控制件、换挡器控制件、节气门控制件以及制动器控制件。转向控制可例如控制图1中说明的转向系统16。换挡器控制可例如控制图1中说明的变速器14。节气门控制可例如控制图1中说明的推进系统13。制动器控制可例如控制图1中说明的车轮制动器17。
传统的操作者控制车辆中的乘员通常能够在这些改变发生之前预测车辆动态变化。车辆动态变化指代车辆运动变化，例如前后方向的加速、侧向方向的加速或者偏航运动。例如，有经验的驾驶员会直观地理解驾驶员由于转动方向盘或踩下制动器踏板而会经历的加速。类似地，乘员可观察驾驶员的性能来预测车辆动态变化，以及观察对于即将来临变化的其它指示符。这些指示符包括诸如发动机噪声和转弯信号的音频提示，以及所观测的其它车辆或车辆附近其它障碍物的相对位置的视频提示。然而，在受到自动化驾驶系统控制的车辆中，乘员可能具有较少的可用信息，利用这些可用信息来预测车辆动态变化。作为示例，一些自主车辆可并不必设有可观察到的方向盘、加速器踏板或制动器踏板；此外，当车辆受自动化驾驶系统的控制时，乘员可能相较而言不能协调地感知外部特征，且由此不太可能预测即将到来的车辆动态变化。
现参照图3，以流程图形式说明根据本发明的控制车辆的方法。算法在框100处开始。
如框102处所说明的，产生路径规划输出。如上文参照路径规划模块50所讨论的，路径规划输出对应于将车辆维持在期望路线上所要遵循的车辆路径，同时服从交通规则并且避免任何所检测的障碍物。
如操作104处所说明的，然后做出确定是否检测到乘员。这可基于适当地来自座椅压力传感器、内部光学或热成像或其它技术的传感器读数来执行。
如果操作104的确定是肯定的，则如框106处所说明的，获得关于乘员的信息。这可包括加载与乘员或多个乘员相关联的一个或多个用户简档，确定车辆内的位置或多个位置，获得乘员信息的其它方式，或其组合。用户简档或多个简档可存储在非瞬态数据存储器中，例如存储在移动装置57或计算机64上。用户简档或多个简档包括由简档所关联的用户或多个用户选择的一个或多个偏好。这些偏好可例如包括指示期望强度和通知类型的通知偏好。如下文会进一步详细讨论的，可用通知类型可包括音频、可视、触觉或其它通知型式，或其组合。车辆内的用户位置可基于如上所述的传感器读数来执行。如果可用的话，还可捕获与用户相关联的其它可用特征。注意到，在一些实施例中，可省略框106，以使得可发出独立于乘员或多个乘员的任何特征或位置的通用通知。
如操作108处所说明的，基于路径规划输出来做出确定是否预测到车辆动态变化。如上所述，车辆动态变化指代车辆运动变化，例如前后方向的加速、侧向方向的加速或者偏航运动。
如果操作108的确定是肯定的，则如框110处所说明的，根据分类模式来分类车辆动态变化。在一示例性实施例中，如框112处所说明的，分类模式基于变化幅度、变化方向或其组合来区分车辆动态变化。分类模式也可基于其它因素来区分，例如基于诸如激光雷达或gps的车辆传感器所确定的车辆动态变化的原因。在一示例性实施例中，分类模式包括针对诸如维持车辆路线而规划转弯的规划事件的第一类别、针对诸如为了避免碰撞而进行重制动的未规划事件的第二类别以及针对友情通知事件的第三类别。友情通知事件指代相对较小的车辆动态变化，对此，与变化原因相关的附加信息对于乘员是感兴趣的，例如紧急车辆靠边停车或者由于即将到来的交通堵塞而减速。注意到，在一些实施例中，可省略框110，以使得可发出独立于车辆动态变化的任何特征或原因的通用通知。
如框114处所说明的，然后将车辆动态变化通知提供给乘员。通知旨在警告乘员所预测的车辆动态变化。如框116处所说明的，可以音频通知、可视通知、触觉通知、其它型式通知或其组合的形式提供该通知。此外如框116处所说明的，所提供的强度和通知类型可基于存储在乘员的用户简档中的偏好(如果获得一个的话)。此外如框116处所说明的，如果用户在车辆内的位置已知的话，通知可针对用户在车辆内的位置。此外如框116处所说明的，该通知也可基于车辆动态变化的分类。在一示例性实施例中，通知可包括从熟悉和传统的车辆行为中得到的模仿行为(skeumorph)，例如在加速事件之前的发动机旋转声音。在另一示例性实施例中，通知可包括对即将到来的车辆动态变化和变化原因的语音描述。
如框118处所说明且上文相对于车辆控制模块54所讨论的，然后产生车辆控制输出。此外如框118处所说明的，然后根据车辆控制输出来控制车辆致动器。由此，在执行变化之前，向乘员通知所预测的车辆动态变化。在一示例性实施例中，在执行变化之前的至少100ms内、例如在100-1000ms范围内提供通知，从而为乘员提供足够的时间来感知并理解通知。在其它实施例中，与执行变化同时地提供通知。在一些实施例中，通知的定时可基于车辆动态变化的分类，例如通过相较针对未规划事件的通知更加提前地针对规划事件提供通知。
如果操作104或108的确定是否定的，即并未预测到车辆动态变化或者并未检测到乘员，则控制直接行进至框118。因此，如果车辆未被占据或者并未预测到车辆动态变化，则可并不提供通知。
作为示例，如果路径规划模块50确定期望加速，则通知可在执行加速之前提供给任何乘员。在一示例性实施例中，通知可包括发动机卷起的声音和对应的振动。作为另一示例，如果路径规划模块50确定期望减速，则通知可在执行减速之前提供给任何乘员。在一示例性实施例中，通知可包括描述减速的原因的语音信息。
本领域普通技术人员会意识到的是，根据本发明的算法的其它实施例可省略图3中说明的一些步骤，包括附加的步骤或者改变步骤的顺序。
例如可观察到的，本发明提供用于在车辆动态改变之前通知自主车辆的乘员的系统和方法，由此增强乘员在行驶期间的舒适性并且增强客户满意度。
虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不旨在描述权利要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性而非限制性的词语，并且应理解的是，能做出各种改变，而不会偏离本发明的精神和范围。如前文所描述的，各个实施例的特征能组合以形成本发明的可能并未明确描述或说明的又一些示例性方面。虽然可能已相对于一个或多个期望特征将各个实施例描述为提供优于其它实施例或现有技术实施方式的优点或者是较佳的，但本领域普通技术人员会认识到的是，能省略一个或多个特征或特点以实现期望的总体系统属性，这取决于特定的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可市售性、外观、封装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、便于组装性等等。这样，相对于一个或多个特征描述为比其它实施例或现有技术实施方式较不期望的实施例并不落在本发明的范围以外并且对于特定应用会是合乎期望的。