СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ВОЖДЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК B60W40/105 B60W50/08 B60W30/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе автономного вождения.

Уровень техники

Публикация японской патентной заявки № 2016-099713 (JP 2016-099713 A) описывает пример технологии, относящейся к системе автономного вождения. Система автономного вождения, описанная в этой публикации, формирует план поездки по предварительно заданному целевому маршруту и, на основе сформированного плана поездки, автономно управляет движением транспортного средства.

Сущность изобретения

В дополнение к системе автономного вождения, на транспортном средстве устанавливаются различные системы безопасности для обеспечения безопасности во время столкновения или во время поездки, включающие в себя систему предаварийной безопасности (PCS), антиблокировочную тормозную систему (ABS), противопробуксовочную систему (TRC) и систему курсовой устойчивости транспортного средства (VSC). Эти системы безопасности управляют актуатором тормоза транспортного средства. Когда управление актуатором тормоза системы автономного вождения мешает управлению актуатором тормоза системы безопасности, управление системы безопасности получает приоритет. Кроме того, даже во время работы системы автономного вождения, водитель может выполнять управление тормозом. Управление тормозом водителя также получает приоритет над управлением актуатором тормоза системы автономного вождения. Это означает, что срабатывание системы безопасности и управление тормозом водителя во время автономного вождения становится вмешательством в работу при управлении актуатором тормоза системы автономного вождения.

Управление актуатором тормоза системы безопасности или управление тормозом водителя изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство, и, в результате, изменяет скорость транспортного средства. Следовательно, срабатывание системы безопасности или водительское управление тормозом, если выполняется во время работы системы автономного вождения, изменяет скорость транспортного средства, приводя в результате к тому, что создается отклонение от плана поездки. В системе автономного вождения, которая раскрыта в технологии, описанной выше, движение транспортного средства управляется так, что транспортное средство следует целевому пути, полагая, что транспортное средство будет двигаться с запланированной скоростью. Следовательно, когда скорость изменяется вследствие срабатывания системы безопасности или водительского управления тормозом, существует вероятность, что способность транспортного средства следовать целевому пути не может поддерживаться, или поведение транспортного средства становится неустойчивым.

Настоящее изобретение предоставляет систему автономного вождения, которая может стабилизировать поведение транспортного средства, в то же время сохраняя способность транспортного средства следовать целевому пути, даже когда вмешательство в работу, которое может изменять тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство, выполняется во время автономного вождения.

Аспект изобретения предоставляет систему автономного вождения. Система автономного вождения согласно аспекту включает в себя: блок планирования поездки, выполненный с возможностью формировать, на основе целевого маршрута, целевой путь в заданной системе координат и скоростной план, указывающий время проезда в контрольной точке на целевом пути, и перестраивать, на основе фактической скорости транспортного средства, скоростной план, когда вмешательство в работу выполняется во время автономного вождения, выполняемого посредством управления автономным вождением, чтобы инструктировать транспортному средству двигаться по целевому пути согласно скоростному плану, вмешательство в работу изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство; и блок управления движением, выполненный с возможностью выполнять управление автономным вождением.

Когда вмешательство в работу, которое изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство, выполняется во время автономного вождения, различие создается между запланированной скоростью, определенной скоростным планом, и фактической скоростью. Такое различие вызывает отклонение в контрольных точках на целевом пути, к которым необходимо обращаться во время управления автономным вождением, приводя в результате, к снижению способности транспортного средства следовать целевому пути и к неустойчивому поведению транспортного средства. Конфигурация, описанная выше, предоставляет возможность перестраивать скоростной план на основе фактической скорости, даже когда вмешательство в работу, которое изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство, выполняется во время автономного вождения. Соответствие запланированной скорости фактической скорости посредством перестроения скоростного плана таким способом предотвращает снижение способности транспортного средства следовать целевому пути, а также предотвращает неустойчивое поведение транспортного средства, даже когда такие условия вызываются различием между запланированной скоростью и фактической скоростью.

В аспекте, блок планирования поездки может быть сконфигурирован, чтобы перестраивать, на основе фактической скорости и фактического ускорения транспортного средства, скоростной план, когда выполняется вмешательство в работу.

В аспекте, блок планирования поездки может быть сконфигурирован, чтобы перестраивать скоростной план, сопоставляя запланированную скорость, определенную скоростным планом, с фактической скоростью, и сопоставляя запланированное ускорение, определенное скоростным планом, с фактическим ускорением, когда выполняется вмешательство в работу.

Конфигурация, описанная выше, дополнительно предотвращает снижение способности транспортного средства следовать целевому пути и неустойчивое поведение транспортного средства.

В аспекте, блок планирования поездки может быть сконфигурирован, чтобы сопоставлять запланированную скорость, определенную скоростным планом, с фактической скоростью, в то время как выполняется вмешательство в работу, и перестраивать, когда вмешательство в работу прекращается, скоростной план так, что запланированная скорость постепенно увеличивается от фактической скорости во время, когда вмешательство в работу прекращается.

Конфигурация, описанная выше, может предотвращать неустойчивое поведение транспортного средства, вызванное внезапным изменением в ускорении, после того как вмешательство в работу прекращается.

В аспекте, блок планирования поездки может быть сконфигурирован, чтобы перестраивать, на основе целевого ускорения, определенного посредством управления автономным вождением, и фактической скорости транспортного средства, скоростной план, когда вмешательство в работу представляет собой срабатывание ABS.

В аспекте, блок планирования поездки может быть сконфигурирован, чтобы перестраивать скоростной план, сопоставляя запланированное ускорение, определенное скоростным планом, с целевым ускорением, определенным посредством управления автономным вождением, и сопоставляя запланированную скорость, определенную скоростным планом, с фактической скоростью, когда вмешательство в работу представляет собой срабатывание ABS.

Конфигурация, описанная выше, предотвращает уменьшение способности транспортного средства следовать целевому пути и предотвращает неустойчивое поведение транспортного средства, в то же время гарантируя максимальную степень замедления, достижимую при ограничениях окружающей обстановки для поверхности дороги.

Как описано выше, даже когда вмешательство в работу, которое может изменять тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство, выполняется во время автономного вождения, система автономного вождения согласно настоящему изобретению может стабилизировать поведение транспортного средства, в то же время поддерживая способность транспортного средства следовать целевому пути.

Краткое описание чертежей

Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:

Фиг. 1 - блок-схема, показывающая конфигурацию системы управления автономно движущегося транспортного средства, на котором установлена система автономного вождения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 - схема, показывающая пример плана поездки, сформированного в системе автономного вождения согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и вычисления величины срабатывания, требуемой для управления автономным вождением;

Фиг. 3 - схема, показывающая проблему с планом поездки в системе автономного вождения в сравнительном примере;

Фиг. 4A - схема, показывающая целевой путь, текущую позицию транспортного средства и прогнозируемые позиции транспортного средства в обычном состоянии вождения, в котором план поездки не перестроен;

Фиг. 4B - схема, показывающая способ перестроения плана поездки и его результат в системе автономного вождения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 - схема, показывающая пример поведения транспортного средства в системе автономного вождения в сравнительном примере;

Фиг. 6 - схема, показывающая пример способа перестроения плана поездки и пример поведения транспортного средства в системе автономного вождения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 7 - схема, показывающая способ перестроения плана поездки, когда TRC находится в работе; и

Фиг. 8 - схема, показывающая способ перестроения плана поездки, когда ABS находится в работе.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан в деталях ниже со ссылкой к чертежам. Когда число (число элементов, количество, объем, число диапазонов и т.д.) упоминается в описании варианта осуществления ниже, настоящее изобретение не ограничивается упомянутым числом, пока явно не указывается иное, или пока иное четко не идентифицируется для числа в принципе. Кроме того, структура, описанная в последующем варианте осуществления, не является обязательно необходимой для настоящего изобретения, пока иное не указано явно, или пока иное не идентифицировано четко в принципе.

1. Конфигурация системы управления автономно движущегося транспортного средства

Система автономного вождения в варианте осуществления настоящего изобретения является системой управления для автономного вождения, установленной на автономно движущемся транспортном средстве. Например, система автономного вождения является системой управления, которая может реализовать уровень 3 автономного вождения или выше в определениях уровней Общества автомобильных инженеров (SAE). Автономно движущееся транспортное средство, на котором установлена система автономного вождения в этом варианте осуществления, имеет систему управления, имеющую конфигурацию, показанную в блок-схеме на фиг. 1.

Автономно движущееся транспортное средство 100 включает в себя электронный блок управления (ECU) 1, который функционирует в качестве устройства управления. ECU 1 является компьютером, имеющим, по меньшей мере, один процессор и, по меньшей мере, одно запоминающее устройство. ECU 1 может реализовывать различные функции, исполняя программы, сохраненные в памяти, посредством процессора. Реализуемые функции включают в себя, по меньшей мере, функцию системы 10 автономного вождения и функцию системы 40 безопасности. Подробности системы 10 автономного вождения будут описаны позже.

Система 40 безопасности включает в себя PCS, которая является системой безопасности для обеспечения безопасности во время столкновения, и ABS, TRC и VSC, которые являются системами безопасности для обеспечения безопасности во время движения. PCS является системой, которая прогнозирует столкновение с объектом впереди и выполняет управление транспортным средством для помощи в уклонении от столкновения или для уменьшения повреждений от столкновения. ABS является системой, которая предотвращает блокировку колес во время торможения, чтобы обеспечивать работоспособность рулевого колеса. TRC является системой, которая уменьшает буксование колес во время старта или во время ускорения, чтобы обеспечивать устойчивость. VSC является системой, которая уменьшает боковое скольжение колес, чтобы обеспечивать устойчивость. Эти системы 40 безопасности, предусмотренные отдельно от системы 10 автономного вождения, управляют, по меньшей мере, тормозным усилием транспортного средства.

С блоком ввода ECU 1 соединяются блок 2 GPS, блок 3 картографической информации и навигационная система 4. Блок 2 GPS является блоком, который получает позиционную информацию, указывающую текущую позицию транспортного средства, на основе GPS-сигналов. ECU 1 может узнавать текущую позицию транспортного средства на основе позиционной информации, предоставленной от блока 2 GPS. В этой спецификации "транспортное средство" означает рассматриваемое транспортное средство, на котором установлена система 10 автономного вождения, пока явно не указано иное. Блок 3 картографической информации является, например, базой данных, сформированной в блоке хранения, таком как HDD или SSD, установленном на транспортном средстве. Картографическая информация, сохраненная в блоке 3 картографической информации, включает в себя, например, информацию о положении на дороге, информацию о форме дороги, позиционную информацию о перекрестках и точках разветвления и информацию о полосе дороги. Блок 2 GPS и блок 3 картографической информации соединяются также с навигационной системой 4.

Навигационная система 4 является устройством, которое направляет транспортное средство к пункту назначения, который водитель указывает на карте. Навигационная система 4 вычисляет целевой маршрут до пункта назначения, на основе позиционной информации о транспортном средстве, измеренной посредством блока 2 GPS, и картографической информации, сохраненной в блоке 3 картографической информации, и выводит вычисленный целевой маршрут в ECU 1. Отметим, что, когда ECU 1 имеет возможность соединения с Интернетом, картографическая информация может быть сохранена, и целевой маршрут может быть вычислен, на сервере в Интернете.

С блоком ввода ECU 1 также соединяются автономный датчик 5 и датчик 6 транспортного средства. Автономный датчик 5 является датчиком, который получает информацию об окружающей обстановке, и окружающих объектах, для транспортного средства. Автономный датчик 5 включает в себя, например, по меньшей мере, один из лидара (LIDAR: лазерное экспонирование, обнаружение и определение расстояний), радара миллиметрового диапазона и камеры. Датчик 6 транспортного средства является датчиком, который получает информацию о рабочем состоянии транспортного средства. Датчик 6 транспортного средства включает в себя, например, датчик скорости для измерения скорости движения транспортного средства на основе скорости вращения колес, датчик ускорения для измерения ускорения, действующего на транспортное средство, датчик скорости поворота вокруг вертикальной оси для измерения угловой скорости поворота транспортного средства и датчик угла поворота рулевого колеса для измерения угла поворота рулевого колеса.

Кроме того, ECU 1 принимает сигнал, соответствующий величине срабатывания инструментального средства 50 управления вождением, управляемого водителем. Инструментальное средство управления вождением включает в себя, например, педаль тормоза, педаль акселератора и рулевое колесо.

С блоком вывода ECU 1 соединяются приводной актуатор 7 для привода транспортного средства, актуатор 8 рулевого колеса для рулевого управления транспортным средством, и актуатор 9 тормоза для торможения транспортного средства. Актуатор 7 привода включает в себя, например, двигатель, EV-систему, гибридную систему и систему на топливных элементах. Актуатор 8 рулевого управления включает в себя, например, систему рулевого управления с усилением, систему рулевого управления с помощью электроники и систему рулевого управления задними колесами. Актуатор 9 тормоза включает в себя, например, гидравлический тормоз и тормоз с рекуперацией мощности. Эти актуаторы 7, 8 и 9 работают согласно значениям команд управления, отправляемым из ECU 1.

2. Конфигурация системы автономного вождения

Фиг. 1 является подробной блок-схемой, показывающей функции, когда ECU 1 работает в качестве системы 10 автономного вождения. Функции системы 10 автономного вождения будут описаны ниже.

Система 10 автономного вождения включает в себя блок 20 планирования поездки и блок 30 управления движением. Блок 20 планирования поездки выполнен с возможностью строить план поездки, чтобы инструктировать транспортному средству двигаться по целевому маршруту, вычисленному посредством навигационной системы 4. Блок 30 управления движением выполнен с возможностью выполнять управление автономным вождением согласно плану поездки, построенному посредством блока 20 планирования поездки. Отметим, что управление автономным вождением включает в себя управление скоростью и рулевое управление.

Более конкретно, блок 20 планирования поездки включает в себя блок 21 получения информации о количественном параметре состояния транспортного средства, блок 22 получения позиционной информации о транспортном средстве, блок 23 формирования информации о целевой траектории, блок 24 запроса обновления информации целевой траектории, блок 25 определения водительского управления и блок 26 определения срабатывания системы безопасности. Сначала будут описаны блок 21 получения информации о количественном параметре состояния транспортного средства, блок 22 получения позиционной информации о транспортном средстве и блок 23 формирования информации о целевой траектории. Блок 24 запроса обновления информации целевой траектории, блок 25 определения водительского управления и блок 26 определения срабатывания системы безопасности будут описаны после описания блока 30 управления движением.

Блок 21 получения информации о количественном параметре состояния транспортного средства получает информацию о количественном параметре состояния транспортного средства от датчика 6 транспортного средства. Количественный параметр состояния транспортного средства включает в себя скорость, ускорение в продольном направлении, скорость поворота вокруг вертикальной оси и угол поворота управляемых колес. Блок 22 получения позиционной информации о транспортном средстве получает информацию о позиции транспортного средства от блока 2 GPS. Позиция транспортного средства, которая является позицией на карте, сохраненной в блоке 3 картографической информации, представляется в абсолютной системе координат. Когда автономный датчик 5 включает в себя камеру, позиция транспортного средства на карте корректируется посредством совмещения сфотографированного изображения, захваченного камерой, с ориентиром на местности, включенным в картографическую информацию.

Блок 23 формирования информации о целевой траектории получает целевой маршрут, вычисленный посредством навигационной системы 4, количественный параметр состояния транспортного средства, полученный посредством блока 21 получения информации о количественном параметре состояния транспортного средства, и позицию транспортного средства, полученную посредством блока 22 получения позиционной информации о транспортном средстве. На основе полученной информации блок 23 формирования информации о целевой траектории формирует план поездки для инструктирования транспортному средству двигаться по целевому маршруту. Формирование плана поездки включает в себя формирование целевого пути и формирование скоростного плана.

Целевой путь, который является путем, по которому транспортное средство должно двигаться в течение нескольких секунд или в течение нескольких десятков секунд, задается по целевому маршруту. Более конкретно, целевой путь - это путь, сформированный посредством соединения целевых позиций транспортного средства в заданной системе координат; например, целевой путь представляется посредством набора контрольных точек, каждая из которых представлена координатой X и координатой Y. Система координат, представляющая целевой путь, может быть абсолютной системой координат, используемой в качестве системы координат для отображения карты, или системой координат транспортного средства, созданной специально для транспортного средства, в которой ось X указывает поперечное направление транспортного средства, а ось Y указывает направление движения.

Скоростной план является спецификацией интервалов времени проезда транспортного средства в контрольных точках на целевом пути. Когда время проезда транспортного средства в каждой контрольной точке определяется, в то время как транспортное средство последовательно проезжает через контрольные точки, скорость проезда уникально определяется. Это означает, что спецификация времени проезда транспортного средства в каждой контрольной точке на целевом пути является эквивалентной спецификации скорости проезда транспортного средства в каждой контрольной точке на целевом пути. Скоростной план может также быть представлен как график скорости, в котором запланированная скорость задается для каждой контрольной позиции относительно времени. Кроме того, скоростной план может включать в себя график ускорения, в котором запланированное ускорение задается для каждой контрольной позиции относительно времени.

Фиг. 2 является схемой, показывающей пример плана поездки, сформированного посредством блока 23 формирования информации о целевой траектории. Фиг. 2 показывает целевой путь, текущую позицию транспортного средства и прогнозируемые позиции транспортного средства, все из которых представляются в абсолютной системе координат. Текущая позиция транспортного средства является позицией транспортного средства во время t=T0. Прогнозируемые позиции являются позициями транспортного средства, где транспортное средство, как прогнозируется, должно находиться в будущем. На фиг. 2 показаны прогнозируемые позиции транспортного средства в моменты времени t=T1, T2 и T3. Прогнозируемые позиции транспортного средства вычисляются из скоростного плана, текущей позиции транспортного средства и текущего количественного параметра состояния транспортного средства.

Возвращаясь снова к фиг. 1, описание блока 23 формирования информации о целевой траектории будет продолжено. Блок 23 формирования информации о целевой траектории объединяет сформированный целевой путь и скоростной план в информацию о целевой траектории. Целевой путь указывает позицию, тогда как информация о целевой траектории, созданная посредством объединения скоростного плана с целевым путем, является информацией, которая указывает позицию и время. Блок 23 формирования информации о целевой траектории предоставляет сформированную информацию о целевой траектории блоку 30 управления движением. Кроме того, блок 23 формирования информации о целевой траектории многократно формирует информацию о целевой траектории с заданным периодическим интервалом (например, с периодическим интервалом в несколько сотен миллисекунд) на основе самой последней информации. Интервал между временами T0, T1, T2 и T3, показанными на фиг. 2, соответствует этому периодическому интервалу.

Далее будет описан блок 30 управления движением. Блок 30 управления движением включает в себя блок 31 вычисления величины срабатывания, блок 32 управления приводом, блок 33 рулевого управления и блок 34 управления тормозом. Блок 31 вычисления величины срабатывания вычисляет величину срабатывания для автономного вождения на основе информации о целевой траектории, предоставленной от блока 23 формирования информации о целевой траектории. Величина срабатывания, вычисленная посредством блока 31 вычисления величины срабатывания, включает в себя величину срабатывания для управления скоростью и величину срабатывания для рулевого управления. Более конкретно, величина срабатывания каждого из актуатора 7 привода, актуатора 9 тормоза и актуатора 8 рулевого управления вычисляется посредством блока 31 вычисления величины срабатывания. Пример способа вычисления величины срабатывания, используемого блоком 31 вычисления величины срабатывания, будет описан со ссылкой на фиг. 2.

Блок 31 вычисления величины срабатывания определяет величину срабатывания на основе управления с прямой связью и управления с обратной связью, так что транспортное средство движется по целевому пути согласно скоростному плану. Более конкретно, контрольная точка на целевом пути, соответствующая времени, которое является заданным временем в будущем от текущего времени, задается в качестве ориентира. В примере, показанном на фиг. 2, контрольная точка P2 во время T2, которое находится в двух интервалах в будущем от текущего времени T0, определяется в качестве ориентира для времени T0. Когда ориентир определен, упреждающее значение величины срабатывания во время T0 вычисляется из параметра, соответствующего этому ориентиру. Параметр, к которому выполняется обращение при вычислении упреждающего значения, является, например, изгибом целевого пути. Кроме того, величина корректировки по обратной связи для величины срабатывания во время T0 вычисляется из параметра, указывающего величину отклонения между ориентиром для времени T0 и прогнозируемой позицией во время T2, и из параметра, указывающего тенденцию. Параметр, к которому выполняется обращение при вычислении величины корректировки по обратной связи, является, например, отклонением в поперечном направлении (величиной отклонения в поперечном направлении транспортного средства) и отклонением в угле поворота вокруг вертикальной оси. Блок 31 вычисления величины срабатывания вычисляет сумму упреждающего значения и величины корректировки по обратной связи в качестве величины срабатывания во время T0.

Возвращаясь снова к фиг. 1, будет продолжено описание блока 30 управления движением. Величина срабатывания актуатора 7 привода, вычисленная посредством блока 31 вычисления величины срабатывания, предоставляется в блок 32 управления приводом. Величина срабатывания актуатора 8 рулевого управления предоставляется в блок 33 рулевого управления. Аналогично, величина срабатывания актуатора 9 тормоза предоставляется в блок 34 управления тормозом. Блок 32 управления приводом, блок 33 рулевого управления и блок 34 управления торможением преобразуют величину срабатывания, предоставленную из блока 31 вычисления величины срабатывания, в командное значение управления и отправляют командное значение управления актуаторам 7, 8 и 9, соответственно.

Отметим, что блоки 32, 33 и 34 управления также утверждают величину срабатывания актуаторов 7, 8 и 9, запрашиваемую системой 40 безопасности. Например, когда PCS срабатывает, блок 34 управления торможением утверждает величину срабатывания, которую PCS требует, чтобы актуатор 9 тормоза приложил для того, чтобы избегать столкновения или уменьшать повреждение от столкновения. Аналогично, когда ABS срабатывает, блок 34 управления торможением утверждает величину срабатывания, которую ABS требует, чтобы актуатор 9 тормоза приложил для того, чтобы предотвращать блокирование колес.

Кроме того, блок 32, 33, 34 управления утверждает величину срабатывания актуаторов 7, 8 и 9, которую водитель запрашивает через воздействие на инструментальное средство 50 управления вождением. Например, когда водитель выполняет управление тормозом, блок 34 управления торможением принимает величину срабатывания актуатора 9 тормоза, вычисленную посредством преобразования величины срабатывания педали тормоза.

Каждый из блоков 32, 33 и 34 управления складывает величину срабатывания, вычисленную посредством блока 31 вычисления величины срабатывания, величину срабатывания, запрашиваемую системой 40 безопасности, и величину срабатывания, запрашиваемую водителем через воздействие на инструментальное средство 50 управления вождением, или посредничает между этими величинами срабатывания. При посредничестве между величинами срабатывания величина срабатывания, запрашиваемая системой 40 безопасности, и величина срабатывания, запрашиваемая водителем, получает предпочтение над величиной срабатывания, вычисленной посредством блока 31 вычисления величины срабатывания, т.е., величиной срабатывания, запрашиваемой системой 10 автономного вождения. Следовательно, срабатывание системы 40 безопасности или воздействие на инструментальное средство 50 управления вождением водителем, если выполняется во время выполнения автономного вождения, становится вмешательством в работу в задействовании актуаторов 7, 8 и 9, выполняемом системой 10 автономного вождения.

Отметим, что, когда вмешательство в работу посредством срабатывания системы 40 безопасности или вмешательство в работу посредством управления тормоза водителем выполняется во время выполнения автономного вождения, скорость транспортного средства изменяется, приводя в результате к тому, что возникает отклонение от плана поездки. Система 10 автономного вождения в этом варианте осуществления имеет функцию, которая устраняет эту проблему. Перед описанием этой функции проблема с планом поездки в системе автономного вождения в сравнительном примере, где применяется традиционное управление автономным вождением, будет описана со ссылкой на фиг. 3.

Как показано на фиг. 3, предположим, что управление тормозом выполняется водителем между временем T0 и временем T1, чтобы тормозить транспортное средство. В результате, транспортное средство замедляется посредством срабатывания тормоза с отклонением между фактической скоростью транспортного средства и запланированной скоростью, определенной скоростным планом. Ориентир для времени T1, к которому выполняется обращение при вычислении величины срабатывания, является контрольной точкой на целевом пути во время T3, которое существует двумя интервалами в будущем. Отметим, что в системе автономного вождения в сравнительном примере план поездки формируется при предположении, что транспортное средство движется всегда с запланированной скоростью. Следовательно, в системе автономного вождения в сравнительном примере, контрольная точка P2f, соответствующая прогнозируемой позиции (указанной пунктирной линией) во время T3, которая является прогнозируемой позицией, когда транспортное средство не замедляется, определяется в качестве ориентира для времени T1.

Однако, когда транспортное средство замедляется, корректно спрогнозированная позиция транспортного средства во время T3 является позицией, указанной сплошной линией. В этом случае контрольная точка P2t, соответствующая этой корректно спрогнозированной позиции, является корректным ориентиром для времени T1. Следовательно, когда величина срабатывания вычисляется с контрольной точкой P2f в качестве ориентира для времени T1, возникает проблема, что соответствующее упреждающее значение не может быть получено, или что величина корректировки по обратной связи становится чрезмерной. Эта проблема вызывает вероятность того, что способность транспортного средства следовать целевому пути не может поддерживаться, или что поведение транспортного средства становится неустойчивым.

Возвращаясь снова к фиг. 1, будет описана функция, подготовленная в системе 10 автономного вождения в этом варианте осуществления, чтобы устранять вышеописанную проблему. Блок 24 запроса обновления информации целевой траектории, блок 25 определения действия водителя и блок 26 определения срабатывания системы безопасности, включенные в блок 20 планирования поездки, являются частью функции, подготовленной, чтобы устранять проблему, описанную выше. Функция этих блоков будет описана ниже.

Блок 25 определения действия водителя проверяет командное значение управления, которое отправляется от каждого из блоков 32, 33 и 34 управления каждому из актуаторов 7, 8 и 9, соответственно, и сигнал, который выдается, когда водитель задействует инструментальное средство 50 управления вождением, для того, чтобы определять, было ли вмешательство в работу, которое изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство, выполнено водителем. Более конкретно, блок 25 определения действия водителя определяет, было ли выполнено управление тормозом. Если определяется, что управление тормозом было выполнено водителем, сигнал действия водителя отправляется из блока 25 определения действия водителя блоку 24 запроса обновления информации целевой траектории.

Блок 26 определения операции системы безопасности проверяет командное значение управления, которое отправляется из каждого из блоков 32, 33 и 34 управления каждому из актуаторов 7, 8 и 9, соответственно, и сигнал, который выдается, когда система 40 безопасности выводит величину срабатывания, для того, чтобы определять, было ли вмешательство в работу, которое изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство, выполнено системой 40 безопасности. Если определяется, что вмешательство в работу было выполнено посредством срабатывания системы 40 безопасности, сигнал срабатывания системы безопасности отправляется из блока 26 определения срабатывания системы безопасности блоку 24 запроса обновления информации целевой траектории.

Блок 24 запроса обновления информации целевой траектории требует, чтобы блок 23 формирования информации о целевой траектории обновил информацию о целевой траектории, если сигнал действия водителя или сигнал срабатывания системы безопасности принимается. Обновление информации о целевой траектории должно перестраивать план поездки, более конкретно, перестраивать скоростной план, включенный в план поездки.

Когда обновление информации о целевой траектории запрашивается, блок 23 формирования информации о целевой траектории перестраивает скоростной план на основе фактической скорости транспортного средства, измеренной посредством датчика 6 транспортного средства. Более конкретно, блок 23 формирования информации о целевой траектории корректирует запланированную скорость на текущую фактическую скорость и повторно задает соотношение между позицией каждой контрольной точки на целевом пути и временем проезда в этой позиции. Когда запланированное ускорение задается для каждой контрольной позиции относительно времени, блок 23 формирования информации о целевой траектории также корректирует запланированное ускорение в каждой контрольной точке на фактическое ускорение. Пример способа перестроения плана поездки посредством блока 23 формирования информации о целевой траектории будет описан со ссылкой на фиг. 4A и фиг. 4B.

Фиг. 4A показывает целевой путь, текущую позицию транспортного средства и прогнозируемые позиции транспортного средства в обычном состоянии вождения, в котором торможение не активируется посредством водительского управления тормозом или посредством срабатывания системы 40 безопасности. С другой стороны, фиг. 4B показывает целевой путь, текущую позицию транспортного средства и прогнозируемые позиции транспортного средства во время замедления, когда торможение активируется посредством водительского управления тормозом или посредством срабатывания системы 40 безопасности. Когда транспортное средство замедляется посредством торможения, отклонение возникает в прогнозируемых позициях транспортного средства вследствие изменения в скорости. Например, предположим, что водитель выполняет управление тормозом между временем T0 и временем T1, чтобы тормозить транспортное средство. В этом случае, сравнение между фиг. 4A и фиг. 4B указывает, что отклонение возникает между прогнозируемыми позициями транспортного средства во время замедления и прогнозируемыми позициями в обычное время во время T1 непосредственно после торможения и в последующие моменты времени.

В этом варианте осуществления, когда вмешательство в работу, которое изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство, выполняется во время автономного вождения, запланированная скорость, определенная скоростным планом, сопоставляется с фактической скоростью, и, на основе фактической скорости, соотношение между контрольными точками на целевом пути и временами проезда повторно устанавливается. Следовательно, прогнозируемые позиции транспортного средства после времени T1, в которое транспортное средство замедляется, корректно вычисляются. После этого контрольная точка P3, соответствующая прогнозируемой позиции в корректно вычисленное время T3, определяется в качестве ориентира для времени T1. Аналогично, контрольная точка P4, соответствующая прогнозируемой позиции транспортного средства в корректно вычисленное время T4, определяется в качестве ориентира для времени T2. Перестроение плана поездки таким способом предотвращает снижение способности транспортного средства следовать целевому пути и предотвращает неустойчивое поведение транспортного средства, даже когда существует различие между запланированной скоростью и фактической скоростью. Вмешательство в работу, которое изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство, включает в себя, например, управление тормозом, выполняемое водителем, и управление, выполняемое системой безопасности. Система безопасности включает в себя, например, PCS, ABS, VSC и TRC.

3. Пример способа перестроения плана поездки

Пример способа перестроения плана поездки, выполняемого посредством системы 10 автономного вождения в этом варианте осуществления, будет описан посредством сравнения поведения транспортного средства между системой 10 автономного вождения в этом варианте осуществления и системой автономного вождения в сравнительном примере. Сначала, пример поведения транспортного средства в системе автономного вождения в сравнительном примере будет описан со ссылкой на фиг. 5. Фиг. 5 является временной диаграммой, показывающей временное изменение в параметрах, относящихся к поведению транспортного средства, в системе автономного вождения в сравнительном примере. На чертеже следующие параметры показаны сверху вниз: тормозное усилие, прикладываемое посредством управления тормозом водителя или срабатывания системы безопасности, запланированная скорость и фактическая скорость, приводное усилие, прикладываемое посредством управления скоростью (ADS-управления скоростью) системы автономного вождения, продольное ускорение транспортного средства и эталонный изгиб и истинное значение эталонного изгиба.

В системе автономного вождения в сравнительном примере различие создается между запланированной скоростью и фактической скоростью, например, когда водитель выполняет управление тормозом, и тормозное усилие воздействует на транспортное средство. Поскольку управление скоростью системы автономного вождения включает в себя управление с обратной связью, приводное усилие увеличивается посредством срабатывания приводного актуатора для уменьшения различия между запланированной скоростью и фактической скоростью. В результате, как указано Проблемой 1 на чертеже, тормозное усилие, создаваемое случайным образом, например, посредством водительского управления тормозом, мешает приводному усилию, прикладываемому посредством управления скоростью системы автономного вождения.

После этого, когда тормозное усилие внезапно уменьшается, в то время как тормозное усилие и приводное усилие мешают друг другу, внезапное изменение возникает в продольном ускорении транспортного средства, как указано Проблемой 2 на чертеже. Внезапное изменение в продольном ускорении вынуждает транспортное средство вести себя неустойчиво и причиняет дискомфорт пассажиру.

Кроме того, в системе автономного вождения в сравнительном примере, изгиб, определенный на основе предположения о том, что транспортное средство движется с запланированной скоростью, рассматривается при рулевом управлении. Следовательно, когда запланированная скорость и фактическая скорость отличаются друг от друга, погрешность возникает между эталонным изгибом, который рассматривается при рулевом управлении, и истинным значением эталонного изгиба, которое является истинным изгибом, который должен рассматриваться, как указано Проблемой 3 на чертеже. Аналогично, погрешность возникает между истинным значением и значением, рассматриваемым при рулевом управлении, в боковом отклонении и в отклонении угла поворота вокруг вертикальной оси. Эта погрешность ведет к снижению способности транспортного средства следовать целевому пути и к внезапной операции рулевого управления, что приводит в результате к неустойчивому поведению транспортного средства.

Далее, пример поведения транспортного средства, управляемого посредством системы 10 автономного вождения в этом варианте осуществления, будет описан со ссылкой на фиг. 6. Фиг. 6 является временной диаграммой, показывающей временное изменение в параметрах, относящихся к поведению транспортного средства, в системе 10 автономного вождения в этом варианте осуществления. Следующие параметры показаны сверху вниз: тормозное усилие, прикладываемое посредством управления тормозом водителя или срабатывания системы 40 безопасности, запланированная скорость и фактическая скорость, приводное усилие, прикладываемое посредством управления скоростью (ADS-управления скоростью) системы автономного вождения, продольное ускорение транспортного средства и эталонный изгиб и истинное значение эталонного изгиба.

Когда вмешательство в работу, такое как водительское управление тормозом, происходит, и тормозное усилие воздействует на транспортное средство, система 10 автономного вождения в этом варианте осуществления перестраивает скоростной план. При перестроении скоростного плана запланированная скорость сопоставляется с фактической скоростью, которая уменьшается посредством тормозного усилия, в то время как тормозное усилие прикладывается, как указано Контрмерой 1. Сопоставление запланированной скорости с фактической скоростью таким способом устраняет различие между запланированной скоростью и фактической скоростью и запрещает управление с обратной связью для управления скоростью. В результате, не существует помехи между тормозным усилием и приводным усилием, прикладываемым посредством управления скоростью системы автономного вождения, как указано Результатом 1 на чертеже. Отметим, что, в то время как запланированная скорость сопоставляется с фактической скоростью посредством перестроения плана движения, интегральное значение или выученное значение управления с обратной связью для управления скоростью и рулевого управления сбрасывается или удерживается.

Кроме того, поскольку не существует различия между запланированной скоростью и фактической скоростью, не существует различия между эталонным изгибом, рассматриваемым при рулевом управлении, и истинным значением эталонного изгиба, которое является истинным изгибом, который должен рассматриваться, как указано Результатом 2 на чертеже. То же справедливо для бокового отклонения и отклонения угла поворота вокруг вертикальной оси. Обращение к соответствующему эталонному значению при рулевом управлении делает возможным сохранение способности транспортного средства следовать целевому пути и устойчивости поведения.

В качестве способа улучшения способности транспортного средства следовать целевому пути и устойчивости поведения известен способ регулирования коэффициента обратной связи рулевого управления. Однако, когда коэффициент обратной связи повышается, способность транспортного средства следовать целевому пути повышается, но устойчивость поведения снижается. Наоборот, когда коэффициент обратной связи снижается, поведение транспортного средства стабилизируется, но способность транспортного средства следовать целевому пути снижается. Напротив, способ перестроения плана поездки, описанный выше, обеспечивает как способность транспортного средства следовать целевому пути, так и устойчивость поведения транспортного средства.

После этого, когда вмешательство в работу, такое как управление тормозом водителя, прекращается, и тормозное усилие больше не прикладывается к транспортному средству, скоростной план строится так, что запланированная скорость постепенно увеличивается от фактической скорости в этот момент до скорости перед тем, как вмешательство в работу было выполнено, как указано Контрмерой 2 на чертеже. Т.е., строится скоростной план, который постепенно ускоряет транспортное средство. Постепенное увеличение запланированной скорости постепенно увеличивает фактическую скорость соответствующим образом. Такой скоростной план уменьшает внезапное изменение в продольном ускорении транспортного средства после внезапного уменьшения тормозного усилия, как указано Результатом 3 на чертеже, таким образом, предоставляя возможность стабилизировать поведение транспортного средства.

Одним из известных способов уменьшения внезапного изменения в продольном ускорении является постепенное изменение приводного усилия. Постепенное изменение приводного усилия таким способом предотвращает внезапное изменение продольного ускорения после внезапного уменьшения тормозного усилия; однако, постепенное изменение приводного усилия затрудняет быстрое достижение фактической скорости запланированной скорости. В результате, проблема, вызванная различием между запланированной скоростью и фактической скоростью, остается нерешенной. Напротив, способ перестроения плана поездки, описанный выше, предоставляет возможность уменьшения различия между запланированной скоростью и фактической скоростью, в то же время уменьшая внезапное изменение в продольном ускорении после внезапного уменьшения тормозного усилия.

4. Перестроение плана поездки во время срабатывания ABS

Наконец, пример способа перестроения плана поездки, когда срабатывает ABS, будет описан ниже. Существует различие между способом перестроения плана поездки, когда срабатывает ABS, и способом перестроения плана поездки, когда срабатывает другая система 40 безопасности. С помощью TRC в качестве примера других систем 40 безопасности последующее сравнивает способ перестроения плана поездки, когда срабатывает ABS, и способ перестроения плана поездки, когда срабатывает TRC.

Фиг. 7 является диаграммой, показывающей соотношение между целевым ускорением, определенным посредством управления автономным вождением, и фактическим ускорением, реализуемым посредством срабатывания TRC. Во время обычной работы, когда TRC не срабатывает, запланированное ускорение, определенное скоростным планом, устанавливается равным целевому ускорению. Когда TRC срабатывает, и транспортное средство тормозит, фактическое ускорение сохраняется ниже целевого ускорения, приводя в результате к тому, что скорость транспортного средства изменяется. Это будет вынуждать систему 10 автономного вождения начинать перестроение плана поездки. При перестроении плана поездки во время срабатывания TRC скоростной план перестраивается таким способом, что запланированная скорость сопоставляется с фактической скоростью, а запланированное ускорение сопоставляется с фактическим ускорением. Перестроение плана поездки таким способом предотвращает снижение способности транспортного средства следовать целевому пути и предотвращает неустойчивое поведение транспортного средства.

С другой стороны, фиг. 8 является схемой, показывающей соотношение между целевым ускорением, определенным посредством управления автономным вождением, и фактическим ускорением, реализуемым посредством срабатывания ABS. Во время обычной работы, когда ABS не срабатывает, запланированное ускорение, определенное скоростным планом, устанавливается равным целевому ускорению. Поскольку ABS срабатывает, когда транспортное средство тормозится посредством управления автономным вождением, целевое ускорение в это время является отрицательным ускорением. Когда ABS срабатывает, и тормозное усилие, действующее на транспортное средство, уменьшается, фактическое ускорение становится меньше целевого ускорения, приводя в результате к тому, что скорость транспортного средства изменяется. Это будет вынуждать систему 10 автономного вождения начинать перестроение плана поездки.

При перестроении плана поездки во время срабатывания ABS, скоростной план перестраивается таким способом, что запланированная скорость сопоставляется с фактической скоростью, а запланированное ускорение сопоставляется с целевым ускорением, определенным посредством управления автономным вождением. ABS срабатывает, когда требуемое замедление не может быть реализовано вследствие ограничений окружающей обстановки дорожной поверхности. Если запланированное ускорение сопоставляется с фактическим ускорением при таких обстоятельствах, требуемое замедление не может быть реализовано, когда окружающая обстановка дорожной поверхности восстанавливается. Следовательно, во время срабатывания ABS, запланированное ускорение сохраняется сопоставленным с целевым ускорением вместо сопоставления с фактическим ускорением. Это предотвращает снижение способности транспортного средства следовать целевому пути и предотвращает неустойчивое поведение транспортного средства, в то же время обеспечивая максимальную степень замедления, достижимую при ограничениях окружающей обстановки для поверхности дороги.

Изобретение относится к системе автономного вождения. Система автономного вождения содержит блок планирования поездки, выполненный с возможностью создания целевого пути в заданной системе координат и скоростного плана, указывающего время проезда в контрольной точке на целевом пути и перестройки, скоростного плана, когда выполняется вмешательство в работу во время автономного вождения, выполняемого посредством управления автономным вождением, чтобы инструктировать транспортному средству двигаться по целевому пути согласно скоростному плану. Причем вмешательство в работу изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство и блок управления движением, выполненный с возможностью выполнения управления автономным вождением, при этом блок планирования поездки выполнен с возможностью перестройки, на основе фактической скорости и фактического ускорения транспортного средства, скоростного плана, когда выполняется вмешательство в работу. Причем блок планирования поездки выполнен с возможностью перестройки скоростного плана, сопоставляя запланированную скорость с фактической скоростью и сопоставляя запланированное ускорение с фактическим ускорением, когда выполняется вмешательство в работу. Достигается автономное управление движением транспортного средства. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система автономного вождения, содержащая:

блок планирования поездки, выполненный с возможностью:

- создания, на основе целевого маршрута, целевого пути в заданной системе координат и скоростного плана, указывающего время проезда в контрольной точке на целевом пути, и

- перестройки, на основе фактической скорости транспортного средства, скоростного плана, когда выполняется вмешательство в работу во время автономного вождения, выполняемого посредством управления автономным вождением, чтобы инструктировать транспортному средству двигаться по целевому пути согласно скоростному плану, причем вмешательство в работу изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство; и

блок управления движением, выполненный с возможностью выполнения управления автономным вождением;

при этом блок планирования поездки выполнен с возможностью перестройки, на основе фактической скорости и фактического ускорения транспортного средства, скоростного плана, когда выполняется вмешательство в работу;

причем блок планирования поездки выполнен с возможностью перестройки скоростного плана, сопоставляя запланированную скорость, определенную скоростным планом, с фактической скоростью и сопоставляя запланированное ускорение, определенное скоростным планом, с фактическим ускорением, когда выполняется вмешательство в работу.

2. Система автономного вождения по п. 1, в которой

блок планирования поездки выполнен с возможностью:

- сопоставления запланированной скорости, определенной скоростным планом, с фактической скоростью, в то время как выполняется вмешательство в работу, и

- перестройки, когда вмешательство в работу прекращается, скоростного плана таким образом, что запланированная скорость постепенно увеличивается от фактической скорости во время, когда вмешательство в работу прекращается.

3. Система автономного вождения, содержащая:

блок планирования поездки, выполненный с возможностью:

- создания, на основе целевого маршрута, целевого пути в заданной системе координат и скоростного плана, указывающего время проезда в контрольной точке на целевом пути, и

- перестройки, на основе фактической скорости транспортного средства, скоростного плана, когда выполняется вмешательство в работу во время автономного вождения, выполняемого посредством управления автономным вождением, чтобы инструктировать транспортному средству двигаться по целевому пути согласно скоростному плану, причем вмешательство в работу изменяет тормозное усилие, воздействующее на транспортное средство; и

блок управления движением, выполненный с возможностью выполнения управления автономным вождением;

при этом блок планирования поездки выполнен с возможностью перестройки, на основе целевого ускорения, определенного посредством управления автономным вождением и фактической скорости транспортного средства, скоростного плана, когда вмешательство в работу представляет собой срабатывание ABS.

4. Система автономного вождения по п. 3, в которой блок планирования поездки выполнен с возможностью перестройки скоростного плана, сопоставляя запланированное ускорение, определенное скоростным планом, с целевым ускорением, определенным посредством управления автономным вождением, и сопоставляя запланированную скорость, определенную скоростным планом, с фактической скоростью, когда вмешательство в работу представляет собой срабатывание ABS.