本公開涉及車輛領域，具體涉及一種自主車輛車道管理的系統和方法。

背景技術：

自主或部分自主的車輛減輕了駕駛員的各種駕駛相關的任務。當在自主模式中操作時，車輛可以使用車載傳感器導航到各個地點，允許車輛以最小的(如果有的話)人類交互來行駛，或甚至在一些情況下不需要任何乘客。然而，沒有自主能力的車輛可能對完全或部分自主的車輛造成危險和/或干擾。

技術實現要素：

一種系統，包括具有處理器和存儲器的服務器計算機，存儲器存儲可由處理器執行的指令，使得計算機被編程為：

檢測與第二車道相鄰的第一車道中的第一車輛；

將第一車輛的第一車輛軌跡規劃為被置于第一車道中的隊列中，以及根據該隊列，基于第一車輛的至少一個確定的特性和第二車輛軌跡而從第一車道轉換到第二車道；和

基于第一車輛軌跡來控制第一車輛。

進一步地，其中至少一個特性包括第一車輛標識、第一車輛加速能力、第一車輛目的地和第一車輛狀態中的一個或多個。

進一步地，其中服務器計算機還被編程為檢測第二車道中的第二車輛。

進一步地，其中服務器計算機還被編程為：根據接收自第一車道接近傳感器、第一攝像機和第一車道速度測量裝置中的一個或多個的數據來確定第二車輛軌跡和規劃的第一車輛軌跡中的至少一個。

進一步地，其中服務器計算機還被編程為部分地根據天氣數據來確定第二車輛軌跡和規劃的第一車輛軌跡中的至少一個。

進一步地，其中服務器計算機還被編程為部分地根據交通數據來確定第二車輛軌跡和規劃的第一車輛軌跡中的至少一個。

進一步地，其中服務器計算機還被編程為接收至少第二車輛標識、第二車輛地理位置和第二車輛速度。

進一步地，其中第一車輛除了自主操作模式之外還能夠進行半自主操作模式。

進一步地，其中服務器計算機還被編程為：

基于至少第一車輛目的地、第二車輛軌跡和第一車道的狀態來將第一車輛的第一車輛軌跡規劃為從第二車道轉換到第一車道；和

基于第一車輛軌跡來控制第一車輛。

一種方法，包括：

檢測與第二車道相鄰的第一車道中的第一車輛；

檢測第二車道中的第二車輛；

將第一車輛的第一車輛軌跡規劃為被置于第一車道中的隊列中，以及根據該隊列，基于第一車輛的至少一個確定的特性和第二車輛軌跡而從第一車道轉換到第二車道；和

基于第一車輛軌跡來控制第一車輛。

進一步地，其中至少一個特性包括第一車輛標識、第一車輛加速能力、第一車輛目的地和第一車輛狀態中的一個或多個。

進一步地，還包括根據從第一車道接近傳感器、第一攝像機和第一車道速度測量裝置中的一個或多個接收的數據來確定第二車輛軌跡和規劃的第一車輛軌跡中的至少一個。

進一步地，還包括部分地根據天氣數據來確定第二車輛軌跡和規劃的第一車輛軌跡中的至少一個。

進一步地，還包括部分地根據交通數據來確定第二車輛軌跡和規劃的第一車輛軌跡中的至少一個。

進一步地，還包括接收至少第二車輛標識、第二車輛地理位置、第二車輛速度。

進一步地，其中第一車輛除了自主操作模式之外還能夠進行半自主操作模式。

進一步地，還包括：

基于至少第一車輛目的地、第二車輛軌跡和第一車道的狀態來確定將第一車輛的第一車輛軌跡規劃為從第二車道轉換到第一車道；和

基于第一車輛軌跡來控制第一車輛。

一種用于控制第一車輛從第一車道駛入第二車道的裝置，包括：

處理器，該處理器被編程為：

確定第一車輛地理位置；

基于第一車輛地理位置、道路基礎設施網絡數據和第二車輛軌跡來確定第一車輛的第一車輛軌跡；

確定第一車輛從第一車道到第二車道的駛入開始時間；和

當確定駛入開始時間時，向第一車輛發送控制消息以執行用于駛入的開始的第一車輛軌跡。

進一步地，其中處理器還被編程為根據至少第二車輛標識、第二車輛地理位置、第二車輛速度來確定第二車輛軌跡。

進一步地，其中處理器還被編程為部分地根據交通數據來確定第二車輛軌跡和第一車輛軌跡中的至少一個。

附圖說明

圖1是示例性自主車輛車道進入控制系統的框圖；

圖2是示出自主車輛駛入和駛出專用自主車道的示意圖；

圖3是可以由圖1的自主車輛車道進入控制系統實現的示例性過程的流程圖；

圖4是可以由圖1的自主車輛車道進入控制系統實現的另一示例性過程的流程圖。

具體實施方式

參考圖1和圖2，示出了用于調節自主車輛(av)10車道40駛入和駛出的示例性自主車輛車道進入控制系統5。使用諸如已知的車輛與基礎設施通信，車輛10與中央服務器18通信。例如，現在參照圖2，可以從相鄰的緩沖車道42進入(駛入)自主車輛車道40或者可以離開(駛出)av車道40去往緩沖車道42。中央服務器18可以向車輛10提供用于車道40駛入和駛出的指令。注意，圖2中的各種車輛10以及下面討論的被相應地標記為10a、10b等，以區分各種位置中的車輛10，例如，av車道40中的車輛10a、相鄰緩沖車道42中的車輛10b、駛出av車道40的車輛10c和在車道44中行駛的車輛10d。此外，在本公開的上下文中，“相鄰”車道40、42彼此緊鄰，即具有通常由共享的車道標識(例如，畫線、內嵌標識等)共享表示的共用邊界，例如車道42的左邊界可以是車道40的右邊界。

系統5可以采用許多不同的形式，并且包括多個和/或替代的部件和設施。雖然示出了示例性系統，但是所示出的示例性部件不旨在是限制性的。實際上，可以使用附加的或替換的部件和/或實施方式。

繼續圖1和圖2，av車道40是在其中行駛自主(即，自動駕駛)模式的車輛10a的專用行駛車道，即，在該車道中，轉向、推進(例如，內燃發動機中的節氣門)和制動中的每一個都無需人為干預即可控制。或者，車輛10a也可以是以自主操作模式操作的半自主車輛(sv)，即，半自主車輛是這樣一種車輛，其可以在人類控制下進行推進、轉向和制動中的一些或全部操作，但可以被切換到完全自主模式，在完全自主模式中推進、轉向和制動中的每一個都不需要人類干預即可執行。在本文中使用的術語“半自主車輛”中，例如，當車輛10a的操作者希望在av車道40中行駛時，人類操作者可以將半自主車輛的模式切換到自主模式，從而允許車輛以在av車道40中操作。

av車道40具有車輛檢測傳感器(例如，雷達或激光雷達傳感器)、車道接近傳感器、攝像機和通信設備(未示出)的集合，每個都通信地耦合到av道路基礎設施服務器18上。車道接近傳感器用于車輛檢測和監視。車道接近傳感器可以包括三個部件：傳感器、信號處理設備和數據處理設備。傳感器檢測車輛的通過或存在或車輛的車軸。例如，當車輛的輪胎經過管時，氣動道路管傳感器可以沿著橡膠管發送一陣空氣壓力。壓力脈沖關閉空氣開關，產生電信號，該電信號被傳輸到信號處理裝置，該信號處理裝置通常將傳感器輸出轉換成電信號。數據處理設備通常包括將電信號轉換為交通參數的計算機硬件和固件。

另一種類型的車道接近傳感器是感應線圈檢測器。嵌入在道路中的金屬線圈被頻率范圍從10khz到50khz的信號激發。該線圈與信號處理裝置一起作為感應元件工作。當車輛在線圈上停止或越過線圈時，線圈的電感減小。減小的電感增加了振蕩頻率并且使得電子單元向數據處理裝置發送脈沖，指示車輛的存在或通過。由常規感應線圈檢測器提供的數據是車輛通過、存在、計數和占用。雖然線圈不能直接測量速度，但是如將理解的，可以使用兩線圈速度監視區或單線圈檢測器提供包括線圈長度、平均車輛長度、通過檢測器的時間和被計數車輛的數量來確定速度。

第三類型的車道接近傳感器是激光測量裝置，其在車輛表面上投射產生斑點的可見激光束。來自表面的反射光由激光測量裝置內部的攝像機從一個角度觀察。使用信號處理裝置從圖像像素數據計算車輛距車道邊界的距離，并且測量原理被稱為三角測量。

檢測傳感器向服務器18報告穿過av車道40的任何車輛10a的存在和車輛速度。攝像機還可以提供數據，例如根據已知的圖像處理技術該數據可以被使用以檢測和報告在av車道40中的任一車輛10a的存在和速度。基礎設施車輛通信設備允許車輛10a與av道路基礎設施服務器18通信；例如，車輛10a可以向服務器18報告其軌跡，其可以包括地理位置和速度以及車輛10a的標識。所收集的信息可以作為道路基礎設施網絡數據存儲在服務器18上。

車輛10可以經由一個或多個已知機制(諸如射頻通信鏈路、光纖鏈路、專用網絡鏈路、因特網等中的一個或多個)與服務器18通信。一種可能的通信方式是經由專用短程通信(dsrc)，用于這種通信的設備是已知的。dsrc設備是專門為汽車應用而設計的單向或雙向短程至中程無線通信無線電。電氣和電子工程師協會(ieee)已經為dsrc設備開發了一組相應的協議和標準，例如，ieee802.11pdsrc網絡層標準是ieee802.11標準的增強。另一ieeedsrc標準是ieee1609標準，其包括用于車輛環境(wave)中的無線接入的一系列標準。ieee1609標準集中于資源管理、安全和多信道操作。

緩沖車道42還具有連接地耦合到服務器18上的車輛檢測傳感器、攝像機和/或基礎設施車輛通信設備(未示出)的其自己的本地集合。在車道42上可以包括一個或多個等待區46和/或半自主并入區47。非常類似于av車道40中的傳感器和攝像機的檢測傳感器報告緩沖車道42中的任何av10b的存在和速度。如上所述，基礎設施車輛通信設備允許av10，例如緩沖器通道42中的av10b，與服務器18通信。例如，av10可以報告av10的標識符，服務器18可以使用該標識符來確定車輛10的能力，例如關于轉向、加速度等，和/或av10可以向服務器18報告其加速能力、速度能力，目的地和/或與確定av10的行駛車道相關的其他信息。

緩沖車道40的等待區46是在處理設備12確定av10駛入av通道40的適當并入點和釋放時間之前av10b可以保持在隊列中的區域。半自主并入區域47是被監測用于阻擋車輛的區域，其可以阻止駛出車輛10a從av車道40駛出到緩沖車道42中。例如，當駛出車輛10c可以以每小時70英里(70m.p.h)離開av車道40時，服務器18可以檢測半自主并入區域47中的車輛或障礙物的存在，并且可以通知駛出車輛10c，即通過向車輛10c提供消息，車輛10c進而將計算適當的減速度，或者可以防止駛出車輛10c從av車道40離開，即通過向車輛10c提供消息。

服務器18通常包含處理器和存儲器，存儲器存儲可由處理器執行的指令。服務器18存儲器還可以存儲各種數據，例如從緩沖區42基礎設施服務器18、av道路基礎設施服務器18和av10收集的數據、天氣數據、交通數據和任何其他相關的基礎設施信息。服務器18可以包括在一個或多個實際位置處的一個或多個實際設備。此外，服務器18可以通信地耦合到或可以包括其它已知的基礎設施服務器，例如交通服務器，用于交通報告和天氣報告的天氣服務器18。例如，交通報告可以包含關于在av車道40中的交通流量的信息(例如，根據在指定時間內通過一點的車輛的數量來測量的交通密度)，或者在av車道40駛出點的預定距離處或之內的諸如碰撞、失速車輛等事件。同樣，天氣報告例如可以包含沿著av車道40的天氣狀況或駛出點處的天氣狀況。

服務器18可以使用上述信息和數據規劃av車輛10的軌跡。av車輛軌跡包括開始令av10駛入av車道40的策略(例如，規劃的路徑、加速度、速度等)和釋放時間。如上所述，av10通常是自主車輛或自主模式下的半自主車輛。自主車輛10通常可以在沒有來自人類駕駛員的輸入的情況下導航和橫穿道路。例如，如上所述，推進(例如，電動機和/或內燃機發動機)、制動和轉向中的每一個可以由車輛10計算機控制，或者在半自主模式中，這三個子系統中的一個或兩個可以被這樣控制。

av10可以向服務器18發送車輛狀態以用于確定av車輛軌跡。車輛狀態可以包括加速能力、混合動力電池荷電狀態、車輛10的目的地、車載燃料值等中的一個或多個。av10的加速能力基于車輛的發動機、馬達和傳動系特性。例如，av10汽油發動機可以產生208千瓦(kw)，而av10的兩個馬達每個可以產生額外的45kw，總共298kw。考慮到傳動系特性和車輛和乘員的總重量，av10加速能力是當混合電池充分充電時，av10可以在5.5秒內從零加速到70m.p.h或108k.p.h。

當av10正在等待提供av軌跡信息和駛入開始時間的消息時，av10a被定位在緩沖車道42的等待區46中的零個或多個其他av10b的隊列中。使用如上所述的車道接近傳感器、車道速度測量設備和攝像機的等待區46可以向服務器18報告等待區域狀態。等待區域狀態是從av10a通過從av10a到服務器18的通信鏈路，例如使用如上所述的dsrc，而獲得的。等待區狀態可以包括隊列中的av10的數量和av標識、av加速能力、av目的地等。

為了確定av軌跡，服務器18使用av10的av標識、av加速能力和av目的地以及av車道40中的車輛10a的軌跡。被用于確定當前和/或規劃未來軌跡的車輛10a信息可以包括例如車輛10a標識符(其允許服務器18獲得適用于車輛10a的信息)、車輛10a的速度、車輛10a的地理位置等。

當駛出車輛10c離開av車道40時，如果車輛10c能夠半自主操作，即接收至少一些來自人類駕駛員的控制的輸入，則車輛10c可以從完全自主模式回到半自主模式。服務器18可以使用由服務器18提供的數據來確定半自主并入區域47能夠接收駛出車輛10c。例如，如果半自主并入區47擁塞，或者如果半自主并入區47中的車輛的速度比av車道40慢，則服務器18將相應地調整車輛軌跡。例如，調整的軌跡可以包含快速減速以成功地完成駛出操作。

另外，av道路基礎設施服務器18還可以提供關于av車道40中的交通流的信息，例如，服務器18可以向服務器18發送av車道40的速度圖。速度圖可以是例如車輛10a和av10c的建議av速度的表示。速度圖可以包括某些區域的最大速度和最小速度，例如，駛入點和向前五英里處之間的速度可以具有70m.p.h的最大速度和55m.p.h的最小速度。

av道路基礎設施服務器18還可以監視av車道40的潛在問題或警報，并且可以用信號通知服務器18和av10a該問題或警報，例如，前方碰撞的警告、前方的突然車輛制動、接近緊急車輛警告、前方車輛安全檢查、商用車車身離地高度和前方安全檢查以及潛在翻車警告。

如果av車道40是收費公路的一部分，則av道路基礎設施服務器18可以基于車輛標識和車輛目的地來確定通行費。例如，av10是乘用車并且在第一并入點駛入。av10發送其表明av10是乘用車輛的車輛身份，并且在距服務器18的10英里處離開av車道。然后，服務器18可以計算乘用車輛的每英里費用，并從車輛54的帳戶中劃取適當的通行費。

過程流

圖3是示出用于控制自主車輛車道進入的系統5的示例性過程100的流程圖。

過程100在框110中開始，框110也可以緊跟著框150。在框110中，av10b的車輛狀態被發送到服務器18。例如，av10b根據諸如已知的一個或多個車載電子控制單元(ecu)提供的數據來確定其車輛狀態。車輛狀態可以包括與av10操作相關的一個或多個量，例如當前車輛速度、車輛標識、車輛加速能力、車輛目的地、當前電池荷電狀態、加速度曲線和/或其他類似的與確定車輛軌跡有關的信息。

接下來，在框120中，服務器18從服務器18接收等待區狀態。等待區狀態可以包括隊列中的av10b的數量、av10標識、av10b加速能力、av10b目的地和/或異外狀態等。異常狀態例如可以是在av車道40上發生事故并且暫時禁止avs10b駛入av車道40的指示。

接下來，在框130中，服務器18從av道路基礎設施服務器18接收關于av車道40中的車輛10a的軌跡的自主車輛信息。如上所述，av道路基礎設施服務器18可以發送服務器18計算av軌跡所需的軌跡或部件。av服務器18還可以向服務器18發送av車道狀態，其可以包括例如但不限于行車道車輛間距、av車道事故狀態，即是否存在堵塞或影響車道的事故、是否有任何前方突然的車輛制動、接近的緊急車輛警告、前方的車輛安全檢查、商業車車身離地高度和前方的安全檢查以及潛在的翻車警告。

接下來，在框140中，系統100確定av10b軌跡。例如，av10b軌跡基于諸如av加速能力、氣象條件、車輛10b在av車道40中的速度以及av車輛10a之間的間距等因素。例如，在干路面上的av10加速能力可以是35m.p.h.每秒或15.8m/s^{^2}。因此，av10需要大約7秒鐘才能達到70m.p.h或112km/s的av車道速度，并且行駛距離約為四分之一英里或398米。為了使av10成功和安全地在av10a前面以大約50碼或46米的安全緩沖距離并入，當av10從等待區46釋放時，av10a應當從av10駛入點到av車道40的距離是490碼。

如果av車道40和/或緩沖車道42是濕的或滑的，則av10的加速能力由于牽引力的損失而減小。例如，當道路潮濕時，av加速能力可以下降到25m.p.h./s或11.2m/s^{^2}。現在需要十秒鐘才能達到70m.p.h或112公里/秒的av車道速度并且將需要612碼或560米。因此，當av10a距駛入點至少662碼或600米時，av10應當從等待區46釋放。

接下來，在框150中，服務器18使用上述關于框140的判斷來確定av10是否可以離開等待區46并安全地并入到av車道40中。如果服務器18確定安全駛入是不可能的，即av10a太接近駛入點，則過程100返回到框110中，否則過程100繼續到框160。

接下來，在框160中，服務器18向av10發送釋放消息，以釋放施加到av10制動器的任何制動力并致動推進(例如，電動馬達和/或內燃發動機)和轉向并繼續進行av10的駛入操縱。在框180之后，過程100結束。

圖4是示出用于自主車輛車道進入控制的系統5的示例性過程200的流程圖。

過程200在框210中開始，框210也可以緊跟框250。在框210中，駛出車輛10c的車輛10c狀態被發送到服務器18。車輛10c從車載電子控制單元(ecu)數據確定車輛狀態。車輛狀態可以包括與車輛10c操作相關的一個或多個量，例如當前車輛速度，車輛標識、車輛加速能力、車輛減速能力、車輛目的地、當前電池荷電狀態、加速度曲線和/或與確定車輛換道配置文件有關的其他類似信息。應當注意，制動或減速車輛被認為是負加速度。

接下來，在框220中，服務器18從服務器18接收半自主并入區域47的駛出緩沖車道狀態。駛出緩沖車道狀態可以包括半自主并入區域47中的車輛數量及其軌跡和環境狀況。

接下來，在框230中，服務器18從av道路基礎設施服務器18接收av車道40的av車道狀態。該av車道狀態可以包括例如接近駛出車輛10c(例如，在駛出車輛10c的預定距離內)的任何av的軌跡。

接下來，在框240中，系統200確定車輛10c的更新av軌跡，其可以包括車輛10c的減速能力、半自主并入區域47中的氣象條件和可能的車輛。

接下來，在框250中概述，服務器18確定駛出車輛10c是否可以離開av車道40并且并入到緩沖車道42中。例如，車輛10c以70m.p.h.或112km/s行駛，并且半自主并入區47的最大速度為35m.p.h或56km/s。車輛10c將必須將速度降低35m.p.h或56km/s。車輛10c可以以負8m.p.h./s或3.5m/s^{^2}舒煥地減速。為了使車輛10c達到35m.p.h.或56km/s，服務器18必須使車輛10c在離開av車道40并駛入半自主并入區47之前1033碼或945米開始減速。

如果服務器18確定安全駛出是不可能的，例如由于半自治并入區47中的事故，則過程200返回到框210中，否則過程200繼續到框260中。

接下來，在框260中，處理單元向駛出車輛10c發送消息以施加制動力，減小推進的手段并實現轉向以執行駛出操縱。在框260之后，過程200結束。

結論

如本文所使用的，修飾形容詞的副詞“大體上”是指形狀、結構、測量值、數值、計算結果等由于在材料、加工、制造、傳感器測量、計算、處理時間、通信時間等方面的缺陷而偏離精確描述的幾何形狀、距離、測量值、數值、計算結果等。

諸如本文討論的那樣的計算設備通常每個包括可由一個或多個計算設備執行的指令，諸如上面標識的那些計算設備，并且用于執行上述處理的框或步驟。計算機可執行指令可以從使用各種編程語言和/或技術創建的計算機程序編譯或解釋，包括但不限于單獨或組合的javatm、c、c++、c#、visualbasic、python、java腳本、perl、html、php等。一般來說，處理器(例如，微處理器)例如從存儲、計算機可讀介質等接收指令，并執行這些指令，從而執行一個或多個進程，這些進程包括本文所述的一個或多個過程。這樣的指令和其他數據可以使用各種計算機可讀介質存儲和傳輸。計算設備中的文件通常是存儲在諸如存儲介質、隨機存取存儲器等計算機可讀介質上的數據的集合。

計算機可讀介質包括參與提供可由計算機讀取的數據(例如，指令)的任何介質。這樣的介質可以采取許多形式，包括但不限于非易失性介質，易失性介質等。非易失性介質包括例如光盤或磁盤和其他持久性存儲器。易失性介質包括動態隨機存取存儲器(dram)，其通常構成主存儲器。計算機可讀介質的常見形式包括例如軟盤、軟磁盤、硬盤、磁帶、任何其他磁介質、光盤只讀存儲器(cdrom)、數字化視頻光盤(dvd)、任何其他光學介質、穿孔卡、紙帶、任何其他物理具有孔圖案的介質、隨機存取存儲器(ram)、可編程只讀存儲器(prom)、電可編程序只讀存儲器(eprom)、快速電可編程序只讀存儲器(flasheeprom)、任何其它存儲器芯片或盒、或計算機可以從其讀取的任何其它介質。

關于本文所述的介質、過程、系統、方法等，應當理解，盡管這樣的過程等的步驟已經被描述為根據某個有序序列發生，但是這樣的過程可以以不同于本文所描述順序的順序執行所描述的步驟來實施。還應當理解，某些步驟可以同時執行、可以添加其他步驟，或者可以省略本文描述的某些步驟。換句話說，本文中的系統和/或過程的描述是為了說明某些實施例的目的而提供的，并且不應被解釋為限制所公開的主題。

因此，應當理解，上述描述旨在是說明性的而不是限制性的。在閱讀上述描述之后，除了所提供的示例之外的許多實施例和應用對于本領域技術人員將是顯而易見的。應當參考所附權利要求和/或包括在基于本文的非臨時專利申請以及與這些權利要求的聲稱等同的全部范圍內來確定本發明的范圍，而不是參考上述說明書。可以預料和預期，在本文中討論的技術中將會出現未來的發展，并且所公開的系統和方法將被并入這些未來的實施例中。總之，應當理解，所公開的主題能夠修改和變化。