执行遥控驾驶会话的方法与流程

执行遥控驾驶会话的方法、计算机程序和设备
1.本发明涉及为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的方法
、
计算机程序和设备
。
本发明还涉及一种配备自动驾驶功能的车辆，该车辆使用这种方法或设备
。
2.遥控驾驶正受到越来越多的关注
。
这里所说的遥控驾驶是指外部操作员远程控制车辆
。
外部操作员位于控制中心
。
控制中心与车辆之间的距离可能较远
。
控制中心和车辆通过无线电通信系统及其回程线路连接
。
该无线电通信系统主要是公共移动通信系统如
lte(
长期演进
)
或
5g
的一部分
。
3.遥控驾驶属于与安全相关的时间关键型应用
。
信息交换的主要要求是低延迟
、
高数据速率和高可靠性
。
4.自动驾驶，又称自主驾驶
、
自动化驾驶或无人驾驶，是指车辆
、
移动式机器人和无人驾驶运输系统在很大程度上自主进行的运动
。
自动驾驶有不同的程度
。
在欧洲，各个交通部门
、
例如德国联邦交通研究所
(bundesanstalt f
ü
r stra
β
enwesen)
已经定义了以下自动驾驶阶段：
5.·0级：“仅驾驶员”，驾驶员自己驾驶
、
转向
、
加速
、
刹车等
。
6.·1级：某些辅助系统帮助操作车辆，包括巡航控制系统，如
acc(
自动巡航控制系统
)。
7.·2级：部分自动化
。
其中，自动泊车
、
跟踪功能
、
一般纵向导引
、
加速
、
减速等功能由辅助系统接管，包括防碰撞功能
。
8.·3级：高度自动化
。
驾驶员无需持续监控系统
。
车辆独立执行诸如触发转向灯
、
变道和跟踪等功能
。
驾驶员可以转而处理其他事情，但如果有要求，驾驶员必须在预警时间内接管控制
。
9.·4级：完全自动化
。
车辆的导引永久由系统执行
。
如果系统不再能够处理任务，可要求驾驶员接管控制
。
10.·5级：无需驾驶员
。
除了设置目标和启动系统外，无需人工干预
。
11.汽车工程师学会
(sae)
对等级的定义略有不同
。
在这方面，可参考
sae j3016
标准
。
这些定义也可用于替代上述定义
。
12.遥控驾驶可能成为解决4级和5级驾驶车辆问题的关键技术
。
自主驾驶车辆基于对环境的感知和预定的交通法规做出决策
。
然而，自动驾驶车辆可能无法继续执行其计划路线，例如，由于对环境的错误解读
、
传感器故障
、
路况不佳或交通状况不明
、
例如事故或施工现场
。
在这种情况下，车辆需要来自其他人
、
例如位于控制中心的外部操作员的外部指令来解决这种情况
。
在遥控驾驶会话期间，外部操作员将远程驾驶车辆，直到车辆能够恢复自主驾驶操作
。
13.在这方面，专利文献
wo 2019/180700 a1
公开了一种车辆的遥控驾驶的方法
。
车辆的车载人工智能
(ai)
单元接收来自多个车辆传感器的输入
。ai
单元本地处理输入的第一部分，并将输入的第二部分无线传输到位于车辆外部的远程的遥控驾驶处理器
。ai
单元从远程的遥控驾驶处理器无线接收远程计算的处理结果，该结果由远程的人工智能单元获得
。
然后，
ai
单元基于远程计算的处理结果，通过车辆的自主驾驶单元或者通过车辆的遥控驾
驶单元执行车辆操作命令
。
14.为了操作这种远程控制，需要通过蜂窝网络进行数据交换
。
用于传输感知数据的上行链路连接和用于传输控制数据的下行链路连接的质量，也称为服务质量
(qos)
，对应用质量
(qoa)
有显著影响
。
对遥控最重要的关键性能指标是通信网络
、
如
4g
网络的延迟和数据速率
。
15.遥控驾驶有两种模式并存
。
第一种模式是直接控制，在直接控制中，控制中心控制汽车的转向设备和节气门
。
第二种模式是间接控制，在该间接控制中，控制中心下达高级命令
、
如路径点或环境模型的修改
。
直接控制对通信服务的要求更高，因为直接命令需要作为实时流到达受控车辆
。
16.在这方面，专利文献
us 2020/0004240 a1
公开了一种远程控制车辆的方法
。
该方法包括使用用于检测车辆周围环境的传感器系统为车辆创建外部情况图像
。
车辆的轨迹由车辆的驾驶员辅助系统指定
。
外部情况图像和行驶轨迹被无线传输到远程控制器，该远程控制器与车辆在空间上分开布置
。
然后，远程控制器基于轨迹和外部情况图像对车辆进行控制
。
根据数据链路的质量，可使用标绘的轨迹或转向命令进行远程控制
。
17.专利文献
ep 3 742 767 a1
公开了一种预测通信链路上的通信服务质量的方法，其中至少一个通信伙伴正在移动
。
该方法包括数据收集步骤和数据建模步骤，前者是对多个瞬间链路特性进行测量并且连同移动的通信伙伴的位置和时间信息一起记录到数据库中，后者是对给定目标服务质量的统计分布进行建模
。
该方法还包括预测目标服务质量的步骤
。
18.专利文献
de 10 2019 204 943 a1
公开了一种车辆的遥控驾驶的方法
。
该方法就车辆与车辆控制中心之间的移动通信连接的未来服务质量进行预测，并获取有关车辆周围环境的信息
。
然后使用这些信息和预测结果进行涉及遥控驾驶的调整
。
19.在使用直接控制的遥控驾驶会话期间，服务质量可能下降并且不再符合服务质量要求
。
在这种情况下，受控车辆必须停止，以使自身处于安全状态下
。
如果服务质量在稍后阶段再次达到要求，则遥控驾驶会话可以继续
。
在某些情况下，甚至有必要启动新的遥控驾驶会话
。
20.本发明所要解决的技术问题是提供为车辆执行遥控驾驶会话的改进的解决方案，这些解决方案避免遥控驾驶会话的低效中断
。
21.该技术问题根据权利要求1或8所述的方法
、
根据权利要求6或9所述的计算机程序和根据权利要求7或
14
所述的设备解决
。
从属权利要求包括如下所述的对本原理的有利的进一步发展和改进
。
22.根据第一方面，一种为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的方法包括：
[0023]-针对在遥控驾驶会话中行驶的路线，分析车辆与控制中心之间通信的预测性服务质量；
[0024]-确定路线的应使用间接控制的路段，在该间接控制中使用高级命令；
[0025]-确定待由车辆在路线的所确定的路段中使用的控制数据；
[0026]-启动使用对车辆的直接控制的遥控驾驶会话，在该直接控制中控制车辆的转向设备和节气门；
[0027]-在车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点之前，向车辆发送至少所述控制
数据；
[0028]-当车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点时，从直接控制切换到间接控制；并且
[0029]-当车辆到达路线的路段的终点时，从间接控制切换到直接控制
。
[0030]
相应地，一种计算机程序包括指令，所述指令当被至少一个处理器执行时使该至少一个处理器执行以下为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的步骤：
[0031]-针对在遥控驾驶会话中行驶的路线，分析车辆与控制中心之间通信的预测性服务质量；
[0032]-确定路线的应使用间接控制的路段，在该间接控制中使用高级命令；
[0033]-确定待由车辆在路线的所确定的路段中使用的控制数据；
[0034]-启动使用对车辆的直接控制的遥控驾驶会话，在该直接控制中控制车辆的转向设备和节气门；
[0035]-在车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点之前，向车辆发送至少所述控制数据；
[0036]-当车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点时，从直接控制切换到间接控制；并且
[0037]-当车辆到达路线的路段的终点时，从间接控制切换到直接控制
。
[0038]
术语计算机应从广义上理解
。
计算机尤其还包括工作站
、
分布式系统和其他基于处理器的数据处理装置
。
[0039]
计算机程序代码可以例如可用于电子检索或者存储在计算机可读存储介质上
。
[0040]
根据另一个方面，一种为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的方法包括：
[0041]-分析模块，配置为针对在遥控驾驶会话中行驶的路线分析车辆与控制中心之间通信的预测性服务质量；
[0042]-处理模块，配置为确定路线的应使用间接控制的路段，在该间接控制中使用高级命令，并且配置为确定待由车辆在路线的所确定的路段中使用的控制数据；和
[0043]-通信模块，配置为在车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点之前向车辆发送至少所述控制数据；
[0044]
其中，所述设备进一步配置为：
[0045]-启动使用对车辆的直接控制的遥控驾驶会话，在该直接控制中控制车辆的转向设备和节气门；
[0046]-当车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点时，从直接控制切换到间接控制；并且
[0047]-当车辆到达路线的路段的终点时，从间接控制切换到直接控制
。
[0048]
从控制中心的角度来看，可以利用通信领域的一个最新概念
、
即预测性服务质量
。
根据该概念，对未来的服务质量进行估计，并使其可用作决策或调整的基础
。
现在，预测性服务质量被用于确定服务质量中的有问题的下降
。
服务质量下降可能有多种原因，如覆盖地图中的白点
、
临时通道过载
、
临时网络拥塞等
。
这些因素可以由通信服务预测并且在预测性服务质量的范围内被提供
。
利用这些信息，控制中心可以提前知道，在遥控驾驶会话期间
行驶的路线的特定部分中将无法进行直接控制
。
因此，控制模式
、
即遥控驾驶模式将从直接控制临时改为间接控制，以便车辆能够通过该不利的路线部分
。
为避免遥控驾驶会话中断，在到达该路段之前，将待由车辆在该路段中使用的控制数据提供给车辆
。
[0049]
在一个有利的实施例中，路线的应使用间接控制的路段通过检测预测性服务质量下降到阈值以下来确定
。
对于使用直接控制的遥控驾驶会话，需要规定的最低服务质量
。
通过检测服务质量下降到规定的最低值以下，可以容易地确定需要间接控制的路段
。
[0050]
在一个有利的实施例中，预测性服务质量由车辆或通信网络提供
。
对服务质量的估计可以在车辆处进行或者可以由通信网络提供
。
后一种情况的优点是，通信网络可以获取更多信息，如无线电地图
、
即时无线电资源利用率
、
历史利用率等
。
[0051]
在一个有利的实施例中，控制数据包括一组路径点或一条或多条轨迹
。
当遥控驾驶会话切换为间接控制时，车辆的自动驾驶功能必须利用控制数据继续沿着路线
。
使自动驾驶功能够继续运行的一种解决方案是提供车辆应遵循的轨迹
。
另一种解决方案是提供位于轨迹上的路径点
。
在这种情况下，自动驾驶功能按顺序接近不同的位置
。
[0052]
在一个有利的实施例中，向车辆发送触发和停止时间
、
触发和停止位置或切换信号
。
存在用于将控制模式从直接控制切换到间接控制并且随后再切换回直接控制的各种可能性
。
例如可以使用触发和停止时间
。
触发时间对应于服务质量下降期的开始时间
。
停止时间对应于服务质量下降期的结束时间
。
备选地也可以使用触发和停止位置
。
触发位置对应于服务质量下降路段的空间起点
。
停止位置对应于服务质量下降路段的空间终点
。
另一种可能性是在间接控制路段的起点和终点提供专用的切换信号
。
[0053]
根据另一个方面，一种为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的方法包括：
[0054]-请求遥控驾驶会话；
[0055]-在车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点之前，接收用于针对在遥控驾驶会话中行驶的路线的路段间接控制的控制数据，在该间接控制中使用高级命令；
[0056]-当车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点时，从直接控制切换到间接控制，在该直接控制中控制车辆转向设备和节气门；并且
[0057]-当车辆到达路线的路段的终点时，从间接控制切换到直接控制
。
[0058]
相应地，一种计算机程序包括指令，所述指令当被至少一个处理器执行时使该至少一个处理器执行以下为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的步骤：
[0059]-请求遥控驾驶会话；
[0060]-在车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点之前，接收用于针对在遥控驾驶会话中行驶的路线的路段间接控制的控制数据，在该间接控制中使用高级命令；
[0061]-当车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点时，从直接控制切换到间接控制，在该直接控制中控制车辆转向设备和节气门；并且
[0062]-当车辆到达路线的路段的终点时，从间接控制切换到直接控制
。
[0063]
术语计算机应从广义上理解
。
计算机尤其还包括电子控制单元
、
嵌入式装置和其他基于处理器的数据处理装置
。
[0064]
计算机程序代码可以例如可用于电子检索或者存储在计算机可读存储介质上
。
[0065]
根据另一方面，一种为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的方法包括：
[0066]-通信模块，配置用于请求遥控驾驶会话，并且配置为在车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点之前，接收用于针对在遥控驾驶会话中行驶的路线的路段间接控制的控制数据，在该间接控制中使用高级命令；和
[0067]-控制模块，配置为当车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点时，从直接控制切换到间接控制，在该直接控制中控制车辆转向设备和节气门，并且配置为，当车辆到达路线的使用间接控制的路段的终点时，从间接控制切换到直接控制
。
[0068]
从被控制车辆的角度来看，车辆接收这样的信息，即在遥控驾驶会话期间在行驶路线的特定部分中将无法进行直接控制
。
因此，控制模式
、
即遥控驾驶模式将从直接控制临时改为间接控制，以便车辆能够通过该不利的路线部分
。
为避免遥控驾驶会话中断，在到达该路段之前，待由车辆在该路段中使用的控制数据由车辆接收到
。
[0069]
在一个有利的实施例中，路线的使用间接控制的路段是预测性服务质量下降到阈值以下的路段
。
对于使用直接控制的遥控驾驶会话，需要规定的最低服务质量
。
通过检测服务质量下降到规定的最低值以下，可以容易地确定需要间接控制的路段
。
[0070]
在一个有利的实施例中，预测性服务质量由车辆或通信网络提供
。
对服务质量的估计可以在车辆处进行或者可以由通信网络提供
。
后一种情况的优点是，通信网络可以获取更多信息，如无线电地图
、
即时无线电资源利用率
、
历史利用率等
。
[0071]
在一个有利的实施例中，控制数据包括一组路径点或一条或多条轨迹
。
当遥控驾驶会话切换为间接控制时，车辆的自动驾驶功能利用控制数据继续沿着路线
。
使自动驾驶功能够继续运行的一种解决方案是提供车辆应遵循的轨迹
。
另一种解决方案是提供位于轨迹上的路径点
。
在这种情况下，自动驾驶功能按顺序接近不同的位置
。
[0072]
在一个有利的实施例中，接收触发和停止时间
、
触发和停止位置或切换信号
。
存在用于将控制模式从直接控制切换到间接控制并且随后再切换回直接控制的各种可能性
。
例如可以使用触发和停止时间
。
触发时间对应于服务质量下降期的开始时间
。
停止时间对应于服务质量下降期的结束时间
。
备选地也可以使用触发和停止位置
。
触发位置对应于服务质量下降路段的空间起点
。
停止位置对应于服务质量下降路段的空间终点
。
另一种可能性是在间接控制路段的起点和终点提供专用的切换信号
。
[0073]
有利地，自动驾驶或半自动驾驶车辆包括根据本发明的设备，或者配置为执行根据本发明的执行遥控驾驶会话的方法
。
这样，当遥控驾驶会话受到服务质量下降的影响时，车辆的性能就得到了提升
。
所述车辆可以是任何类型的车辆，例如汽车
、
公共汽车
、
摩托车
、
商用车辆，特别是货车
、
农业机械
、
建筑机械
、
轨道车辆等
。
更一般地，本发明可以用于陆地车辆
、
轨道车辆
、
水上交通工具和航空器
。
这明确包括机器人和无人机
。
[0074]
从以下描述和所附权利要求中结合附图，本发明的其他特征将变得明显
。
[0075]
图1示意性地示出在控制中心中实施的用于为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的方法；
[0076]
图2示意性示出用于在控制中心中使用的用于为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的设备的第一实施例；
[0077]
图3示意性地示出在控制中心中使用的设备的第二实施例，其用于为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话；
[0078]
图4示意性地示出在配备自动驾驶功能的车辆中实施的用于执行遥控驾驶会话的
方法；
[0079]
图5示意性地示出在配备自动驾驶功能的车辆中使用的用于执行遥控驾驶会话的设备的第一实施例；
[0080]
图6示意性地示出在配备自动驾驶功能的车辆中使用的用于执行遥控驾驶会话的设备的第二实施例；
[0081]
图7示出
v2v
和
v2x
通信系统的基本架构；
[0082]
图8示出车辆的电子系统的方框图；并且
[0083]
图9示出在遥控驾驶会话期间需要从直接控制临时切换到间接控制的情况
。
[0084]
本描述阐述本公开的原理
。
因此可以理解的是，本领域技术人员能够设计出虽然在此未明确描述或示出但都体现本公开的原理的各种布置
。
[0085]
本文中叙述的所有示例和条件性语言都是出于教育目的，以帮助读者理解本公开的原理和发明人为推动本领域发展而贡献的概念，并且应理解为不限于这些具体叙述的示例和条件
。
[0086]
此外，本文中所有叙述本公开的原理
、
方面和实施例及其具体示例的陈述均意在包括其结构和功能等同物
。
此外，这些等同物既包括目前已知的等同物，也包括未来开发的等同物，即，开发出的任何执行相同功能的元件，无论其结构如何
。
[0087]
因此，例如，本领域技术人员可以理解，本文所展示的图表代表体现本公开原理的示例电路的概念视图
。
[0088]
图中所示各种元件的功能可以通过使用专用硬件以及能够与适当软件一起执行软件的硬件来提供
。
当由处理器提供时，这些功能可由单个专用处理器
、
单个共享处理器或多个单独的处理器提供，其中一些处理器可以是共享的
。
此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应理解为仅指能够执行软件的硬件，并且可能隐含地包括但不限于数字信号处理器
(dsp)
硬件
、
用于存储软件的只读存储器
(rom)、
随机存取存储器
(ram)
和非易失性存储器
。
[0089]
也可包括其他常规和
/
或专门定制的硬件
。
类似地，图中所示的任何开关都只是概念性的
。
它们的功能可以通过程序逻辑的操作
、
专用逻辑
、
程序控制与专用逻辑的交互来实现，或者甚至可以手动实现，具体技术可由实施者选择，如同从上下文中可以更具体地理解的那样
。
[0090]
在本技术的权利要求书中，任何被表述为执行特定功能的手段的元件都意在包括执行该功能的任何方式，例如包括执行该功能的电路元件的组合或任何形式的软件，因此包括与执行该软件以执行该功能的适当电路相结合的固件
、
微码或诸如此类
。
这些权利要求所定义的公开存在于该事实，即，由所提及的各种手段提供的功能以权利要求所要求的方式结合在一起
。
因此，可以认为任何能够提供这些功能的手段都等同于本文所示的手段
。
[0091]
图1示意性地示出根据本发明的在控制中心中实施的用于为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话的方法
。
在第一步骤中，针对在遥控驾驶会话中行驶的路线，分析
10
车辆与控制中心之间通信的预测性服务质量
。
例如，这种预测服务质量可由车辆或通信网络提供
。
基于该分析，确定
11
路线的应使用间接控制的路段，例如，通过检测预测服务质量下降到阈值以下
。
此外，确定
12
待由车辆在路线的所确定的路段中使用的控制数据
。
例如，控制数据可包括一组路径点或一个或多个轨迹
。
在启动使用对车辆的直接控制的遥控驾驶
会话之前或之后，至少将控制数据发送
13
给车辆
。
优选地，还向车辆发送触发和停止时间
、
触发和停止位置或切换信号
。
[0092]
图2示意性示出在控制中心中使用的根据本发明的设备
20
的第一实施例的框图，该设备
20
用于为配备自动驾驶功能的车辆1执行遥控驾驶会话
。
设备
20
具有接口
21
，用于接收数据
、
例如预测性服务质量
pqos
或车辆1对遥控驾驶会话的请求
。
预测性服务质量
pqos
可以例如由车辆1或通信网络提供
。
分析模块
22
配置为针对在遥控驾驶会话中行驶的路线分析车辆1与控制中心之间通信的预测性服务质量
pqos。
处理模块
23
配置为例如通过检测预测性服务质量下降到阈值以下来确定路线的应使用间接控制的路段并且配置为确定待由车辆1在路线的所确定的路段中使用的控制数据
cd。
例如，控制数据
cd
可包括一组路径点或一个或多个轨迹
。
通信模块
24
配置为在启动使用对车辆1的直接控制的遥控驾驶会话之前或之后，至少将控制数据
cd
例如通过接口
21
发送给车辆
1。
通信模块
24
优选进一步配置为向车辆1发送触发和停止时间
、
触发和停止位置或切换信号
。
提供本地存储单元
26
例如用于在处理期间存储数据
。
接口
21
同样可以分为输入和输出
。
[0093]
分析模块
22、
处理模块
23
和通信模块
24
可由控制器
25
控制
。
可提供用户界面
27
用于使用户能够修改分析模块
22、
处理模块
23、
通信模块
24
或控制器
25
的设置
。
各种模块
22-25
可以实现为专用硬件单元
。
当然，它们也可以全部或部分组合成一个单元，或者作为在处理器
、
如
cpu
或
gpu
上运行的软件来实现
。
[0094]
在图3中示出在控制中心中使用的根据本发明的设备
30
的第二实施例的框图，该设备
30
用于为配备自动驾驶功能的车辆执行遥控驾驶会话
。
设备
30
包括处理装置
31
和记忆装置
32。
例如，设备
30
可以是计算机
、
工作站或分布式系统
。
记忆装置
32
已存储指令，这些指令当由处理装置
31
执行时使设备
30
执行根据所描述的方法之一的步骤
。
因此，存储在记忆装置
32
中的指令具体体现可由处理装置
31
执行的指令程序，以根据本原理执行本文所述的程序步骤
。
设备
30
具有用于接收数据的输入
33。
由处理装置
31
生成的数据通过输出
34
可用
。
此外，这些数据可以存储在记忆装置
32
中
。
输入
33
和输出
34
可以组合成一个双向接口
。
[0095]
这里使用的处理装置
31
可以包括一个或多个处理单元，如微处理器
、
数字信号处理器或它们的组合
。
[0096]
本地存储单元
26
和记忆装置
32
可包括易失性和
/
或非易失性的记忆区和存储装置
、
如硬盘驱动器
、
光驱和
/
或固态存储器
。
[0097]
图4示意性地示出在配备自动驾驶功能的车辆中实施的根据本发明的用于执行遥控驾驶会话的方法
。
在第一步骤中，请求
40
遥控驾驶会话
。
作为响应，接收
41
用于针对在遥控驾驶会话中行驶的路线的路段间接控制的控制数据
。
控制数据优选包括一组路径点或一条或多条轨迹
。
例如，路线的使用间接控制的路段可以是预测性服务质量下降到阈值以下的路段
。
作为检测这种下降的基础的预测性服务质量可由车辆或通信网络提供
。
当车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点时，将遥控驾驶会话从直接控制切换
42
为间接控制
。
当车辆到达路线的使用间接控制的路段的终点时，将遥控驾驶会话从间接控制切换
43
到直接控制
。
为便于切换
42、43
，触发和停止时间
、
触发和停止位置或切换信号可以与控制数据一起被接收
。
[0098]
图5示意性地示出在配备自动驾驶功能的车辆中使用的根据本发明的用于执行遥控驾驶会话的设备
50
的第一实施例的框图
。
设备
50
具有用于与控制中心计算机
320
交换数
据的接口
51。
通信模块
52
配置为请求遥控驾驶会话并且配置为接收用于针对在遥控驾驶会话中行驶的路线的路段间接控制的控制数据
cd。
控制数据
cd
优选包括一组路径点或一条或多条轨迹
。
例如，路线的使用间接控制的路段可以是预测性服务质量下降到阈值以下的路段
。
作为检测这种下降的基础的预测性服务质量可由车辆或通信网络提供
。
控制模块
53
配置为当车辆到达路线的使用间接控制的路段的起点时，从直接控制切换到间接控制，并且配置为当车辆到达路线的使用间接控制的路段的终点时，从间接控制切换到直接控制
。
为便于由控制模块
53
进行切换，触发和停止时间
、
触发和停止位置或切换信号可以与控制数据
cd
一起被接收
。
提供本地存储单元
55
例如用于在处理期间存储数据
。
接口
51
同样可以分为输入和输出
。
[0099]
通信模块
52
和控制模块
53
可由控制器
54
控制
。
用户界面
56
可提供用于使用户能够修改通信模块
52、
控制模块
53
或控制器
54
的设置
。
各种模块
52-54
可以实现为专用硬件单元
。
当然，它们也可以全部或部分组合成一个单元，或者作为在处理器
、
如
cpu
或
gpu
上运行的软件来实现
。
[0100]
在图6中示出在配备自动驾驶功能的车辆中使用的根据本发明的用于执行遥控驾驶会话的设备
60
的第二实施例的框图
。
设备
60
包括处理装置
61
和记忆装置
62。
例如，设备
60
可以是计算机
、
电子控制单元或嵌入式系统
。
记忆装置
62
已存储指令，这些指令当由处理装置
61
执行时使设备
60
执行根据所描述的方法之一的步骤
。
因此，存储在记忆装置
62
中的指令具体体现可由处理装置
61
执行的指令程序，以根据本原理执行本文所述的程序步骤
。
设备
60
具有用于接收数据的输入
63。
由处理装置
61
生成的数据通过输出
64
可用
。
此外，这些数据可以存储在记忆装置
62
中
。
输入
63
和输出
64
可以组合成一个双向接口
。
[0101]
这里使用的处理装置
61
可以包括一个或多个处理单元，如微处理器
、
数字信号处理器或它们的组合
。
[0102]
本地存储单元
55
和记忆装置
62
可包括易失性和
/
或非易失性的记忆区和存储装置
、
如硬盘驱动器
、
光驱和
/
或固态存储器
。
[0103]
下面将参照图7至图9更详细地解释本发明的优选实施例
。
[0104]
图7示出
v2v(
车辆与车辆之间的
)
和
v2x(
车辆与周围一切事物之间的
)
通信系统的基本架构
。
附图标记1表示车辆，该车辆在本示例中为汽车
、
尤其乘用车
。
车辆1配备有车载连接模块
160
，该车载连接模块包括相应的天线，使得车辆1可以参与任何形式的移动通信服务
。
如图7所示，车辆1可以使用
v2n(
车对网
)
通信链路
uu
将信号传输给移动通信服务提供商的基站
210
或者从该基站接收信号
。
[0105]
这种基站
210
可以是
lte
移动通信服务提供商的
enodeb(
演进节点
b)
基站或
5g
移动通信提供商的
gnb(
下一代节点
b)
基站
。
基站
210
和相应设备是具有多个网络小区的移动通信网络的一部分，其中每个小区由一个基站
210
提供服务
。
[0106]
图7中的基站
210
靠近车辆1正在行驶的主道路
。
当然，其他车辆2也可以在该道路上行驶
。
在
lte
的术语中，移动终端对应于允许用户访问网络服务的用户设备，该用户设备通过无线接口连接到
utran(umts(
通用移动通信系统
)
陆地无线接入网
)
或演进的
utran。
这类用户设备通常与智能手机相对应
。
当然，车载连接模块
160
形式的移动终端也可以在车辆
1、2
中使用
。
这些车载连接模块
160
是
lte、5g
或其他可使车辆
1、2
在下行方向接收移动数据并在上行方向或设备对设备的直接方向发送此类数据的任何通信模块
。
[0107]
就
lte
移动通信系统而言，演进的
utran
由多个
enodeb
组成，提供
e-utra
用户面协议终端
、
即
pdcp(
分组数据汇聚协议
)、rlc(
无线链路控制
)、mac(
介质访问控制
)
和
phy(
物理层
)
以及面向用户设备的控制面协议终端
、
即
rrc(
无线电资源控制
)。enodeb
通过所谓的
x2
接口相互连接
。enodeb
还通过所谓的
s1
接口连接到
epc(
演进分组核心
)200
，更具体地说，通过
s1-mme
接口连接到
mme(
移动管理实体
)
，通过
s1-u
接口连接到服务网关
。
[0108]
就该一般架构而言，图7示出
enodeb
通过
s1
接口与
epc 200
连接，并且
epc 200
与互联网
300
连接
。
车辆
1、2
向其发送消息并且车辆
1、2
从其接收消息的控制中心计算机
320
也与互联网
300
相连
。
在协同驾驶和自动驾驶领域，控制中心计算机
320
通常位于交通控制中心，用于由车辆
1、2
请求的遥控驾驶会话的操作员在该交通控制中心工作
。
最后还示出基础设施网络部件，在本例中为路侧单元
310。
为了便于实施，认为所有部件都已分配通常为
ipv6
地址形式的互联网地址，从而在部件之间传输消息的数据包可以被相应地路由
。
[0109]
lte
网络架构的各种接口已标准化
。
在这方面，参考各种
lte
规范，这些规范对公众可用，以便充分披露进一步的实施细节
。
[0110]
车辆1和2还可配备有用于观察它们周围环境的手段
。
它们的用于获取环境对象的传感器系统根据不同的应用基于不同的测量方法
。
广泛应用的技术包括雷达
、
激光雷达
、
用于二维和三维图像采集的摄像机以及超声波传感器
。
[0111]
由于自动驾驶技术正在兴起，需要在车辆
1、2
之间例如使用
v2v
通信链路
pc5
以及在车辆
1、2
与网络之间交换更多的数据
。
用于
v2v
和
v2x
通信的通信系统也需要被相应调整
。3gpp
标准制定组织已经并且正在发布用于新一代
5g
蜂窝移动通信系统的特征，包括
v2x
特征
。
从信息娱乐到协同驾驶，设计了大量的车辆用例
。
根据应用，
v2n
通信范围内对接入链路
uu
的要求也发生了巨大变化
。
当涉及与安全相关的时间关键型应用时，如遥控驾驶，这些要求是具有低延迟
、
高数据速率和高可靠性的信息交换，在遥控驾驶中指挥中心接管车辆的某些驾驶功能
。
[0112]
图8示意性地示出车辆的电路板电子系统的框图
。
电路板电子系统的一部分是信息娱乐系统，该信息娱乐系统包括触摸感应显示单元
65、
计算装置
67、
输入单元
70
和记忆装置
80。
显示单元
65
通过数据线
66
与计算装置
67
连接并且包括用于显示可变图形信息的显示区域和位于该显示区域上方的用于由用户输入命令的操作员界面
(
触摸感应层
)。
输入单元
70
通过数据线
75
与计算装置
67
相连
。
附图标记
71
指的是按压按钮，如果车辆被堵塞并且驾驶员想要遥控驾驶操作员的支持以找到摆脱堵塞情况的方法，该按压按钮允许驾驶员手动请求遥控驾驶会话
。
如果使用其他手动控制技术，则无需专用的按压按钮
71。
其他手动控制技术包括在显示单元
65
上显示的用户菜单中选择一个选项
、
通过语音识别检测命令或者使用手势控制手段
。
[0113]
记忆装置
80
通过数据线
85
与计算装置
67
相连
。
在记忆装置
80
中，象形图目录和
/
或符号目录存放有象形图和
/
或符号，以便其他信息的可能叠加
。
[0114]
信息娱乐系统的其他部分
、
如摄像机
150、
收音机
140、
导航装置
130、
电话
120
和组合仪表
110
通过数据总线
100
与计算装置
60
连接
。
作为数据总线
100
，可以使用符合
iso
标准
11898-2
的
can(
控制器局域网
)
总线的高速变体
。
备选地也可以使用基于以太网的总线系统
、
如
ieee 802.03cg。
也可以使用通过光纤进行数据传输的总线系统
。
示例是
most
总线
(
面向媒体的系统传输
)
或
d2b
总线
(
家庭数字总线
)。
为了实现入站和出站无线通信，车辆配备
有车载连接模块
160。
该车载连接模块可用于移动通信，例如符合
5g
标准的移动通信
。
[0115]
附图标记
172
表示发动机控制单元
。
附图标记
174
表示
esc(
电子稳定控制
)
单元，而附图标记
176
表示变速箱控制装置
。
这些控制单元通常通过
can
总线
104
进行联网，所有这些控制单元都属于传动系统的范畴
。
由于在机动车中安装有各种传感器，并且这些传感器不再仅连接到单独的控制单元，因此这些传感器数据也通过总线系统
104
被发送到单独的控制装置
。
[0116]
现代车辆可以包括另外的部件，例如用于扫描周围环境的另外的传感器
、
如激光雷达传感器
186
或雷达传感器
182
，以及另外的摄像机
151、
如前置摄像机
、
后置摄像机或侧置摄像机
。
这些传感器越来越多地在车辆中用于环境观察
。
在车辆中还可配备其他控制装置，如
adc(
自动驾驶控制
)
单元
184
等
。
雷达和激光雷达传感器
182、186
的扫描范围可达
250m
，而摄像机
150、151
的扫描范围为
30m
至
120m。
部件
182
至
186
连接到另一通信总线
102
，例如以太网总线，因为其数据传输带宽更高
。
适应汽车通信的特殊需要的以太网总线已在
ieee 802.1q
规范中被标准化
。
此外，还可以通过
v2v
通信从其他车辆接收大量环境信息
。
尤其对于那些不在观察车辆的视线范围内的车辆，通过
v2v
通信接收关于其位置和运动信息是非常有利的
。
[0117]
附图标记
190
表示车载诊断接口，该车载诊断接口与另一通信总线
106
相连
。
[0118]
为了通过车载连接模块
160
将与车辆相关的传感器数据传输到另一车辆或控制中心计算机，提供网关
90。
该网关
90
与不同的总线系统
100、102、104
和
106
相连
。
网关
90
适合于将通过一条总线接收到的数据转换为另一总线的传输格式，以便使用针对各个其他总线指定的数据包分发数据
。
为了将这些数据转发到外部，即转发到另一车辆或控制中心计算机，车载连接模块
160
配备有通信接口，以便接收这些数据包并且反过来将其转换为适当的移动无线电标准的传输格式
。
[0119]
图9示出在遥控驾驶会话期间需要从直接控制临时切换到间接控制的情况
。
在此描述了死锁情况的示例，在死锁情况中需要遥控驾驶来解决该情况
。
货车3正在阻塞单行道
。
具有4级或5级自动驾驶功能的车辆1需要通过该障碍物
。
自动驾驶功能需要遵守所有交通规则，包括交通标志和交通信号灯等
。
由于从人行道4驶过以便通过货车3不是自动驾驶功能的选项，因此车辆1将停留在货车3后面并且等待货车3离开
。
然而，这可能需要数小时，例如，在货车3因故障或交通事故意外停车的情况下
。
为了克服这种死锁，车辆1需要从人行道4驶过以便继续其计划路线
。
在这种情况下，需要在位于控制中心的外部操作员使用控制中心计算机
320
的控制下的遥控驾驶会话
。
操作员可以沿着人行道4上的路线r小心驾驶车辆1，以解决堵塞情况
。
然而，如同可以看到的那样，货车3可能对车辆1与路侧单元
310
之间的通信的服务质量产生负面影响
。
针对路线r的某个路段s，预测性服务质量下降到使用直接控制的遥控驾驶所需的阈值以下
。
为了应对这种情况，控制中心计算机
320
首先获取关于沿行驶路线r的预测性服务质量的信息
。
此外，控制中心计算机
320
在该信息中检测到预测性服务质量的下降并将其与路线r的空间路段s相关联
。
车辆1的用于路线r的该路段s的轨迹被规划为一组路径点或多条轨迹
。
这组路径点或这些轨迹连同在直接控制和间接控制之间进行切换的触发时间和停止时间一起发送给车辆
1。
在对应于下降路段s的起点的触发时间，将遥控驾驶会话切换为间接控制
。
在对应于下降路段s的终点的停止时间，将遥控驾驶会话切换回直接控制，并且操作员重新获得低级控制
、
即可接近转向设备和节气门
。
[0120]
附图标记列表
[0121]1车辆
[0122]2其他车辆
[0123]3货车
[0124]4人行道
[0125]
10
分析预测性服务质量
[0126]
11
确定使用间接控制的路段
[0127]
12
确定待由车辆使用的控制数据
[0128]
13
向车辆发送控制数据
[0129]
20
设备
[0130]
21
接口
[0131]
22
分析模块
[0132]
23
处理模块
[0133]
24
通信模块
[0134]
25
控制器
[0135]
26
本地存储单元
[0136]
27
用户界面
[0137]
30
设备
[0138]
31
处理装置
[0139]
32
记忆装置
[0140]
33
输入
[0141]
34
输出
[0142]
40
请求遥控驾驶会话
[0143]
41
接收用于使用间接控制的路段的控制数据
[0144]
42
在使用间接控制的路段的起点切换到间接控制
[0145]
43
在使用间接控制的路段的终点切换到直接控制
[0146]
50
设备
[0147]
51
接口
[0148]
52
通信模块
[0149]
53
控制模块
[0150]
60
设备
[0151]
61
处理装置
[0152]
62
记忆装置
[0153]
63
输入
[0154]
64
输出
[0155]
65
显示单元
[0156]
66
连接到显示单元的数据线
[0157]
67
计算装置
[0158]
70
输入单元
[0159]
71
按压按钮
[0160]
75
连接到输入单元的数据线
[0161]
80
记忆单元
[0162]
85
连接到记忆单元的数据线
[0163]
90
网关
[0164]
100
第一数据总线
[0165]
102
第二数据总线
[0166]
104
第三数据总线
[0167]
106
第四数据总线
[0168]
110
组合仪表
[0169]
120
电话
[0170]
130
导航装置
[0171]
140
收音机
[0172]
150
摄像机
[0173]
151
另外的摄像机
[0174]
160
车载连接模块
[0175]
172
发动机控制单元
[0176]
174
电子稳定控制单元
[0177]
176
变速箱控制单元
[0178]
182
雷达传感器
[0179]
184
自动驾驶控制单元
[0180]
186
激光雷达传感器
[0181]
190
车载诊断接口
[0182]
200
演进分组核心
[0183]
210
基站
[0184]
300
互联网
[0185]
310
路侧单元
[0186]
320
控制中心计算机
[0187]
cd
控制数据
[0188]
pc5v2v
通信链路
[0189]
pqosp
预测性服务质量
[0190]r路线
[0191]s路段
[0192]
s1s1
接口
[0193]
uuv2n
通信链路