CN111746516A - 车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

车辆控制系统。在车辆控制系统(1、101)中，控制单元(15)根据来自外部环境识别装置(6)的信号获取障碍物的位置和速度，计算在未来的多个时间点中的每一个处的障碍物的位置，以及在每个时间点处的在对象周围以规定的安全裕度定义的障碍物存在区域，确定车辆的未来目标轨迹以不与障碍物存在区域交叠，以及尽管从控制系统向驾驶员提出了干预请求，但是当未能检测到来自驾驶员的输入时，执行停车过程以使车辆停在规定的停车区域内，安全裕度在执行停车过程时比在未执行停车过程时更大。

Description

车辆控制系统

技术领域

本发明涉及一种被配置为用于自主驾驶的车辆控制系统。

背景技术

根据已知的车辆控制系统，当驾驶员失去意识时，使车辆在不妨碍交通的地方停下来。例如，参见WO2013/008299A1。根据该现有技术，当车辆将要停下来时，控制系统选择避开交叉口或铁路道口的地点，并保持车辆停泊在该地点。

如果车辆在靠左驾驶区域中的右转车道上停下车，则可能严重影响交通，并可能导致交通拥堵。因此，在这种情况下，要求车辆右转并进入不会严重妨碍交通的地点。这种操纵必须在驾驶员不参与或不能参与驾驶的同时执行。因此，期望以最小的风险执行这种操纵。

发明内容

鉴于现有技术中的这种问题，本发明的主要目的是提供一种被配置为用于在驾驶员不能干预驾驶时能够以最小风险使车辆停在停车区域中的自主驾驶的车辆控制系统。

为了实现该目的，本发明提供了一种车辆控制系统(1)，该车辆控制系统包括：控制单元(15)，其被配置为根据驾驶员在驾驶中的干预程度来控制车辆，驾驶中的干预包括使车辆转向、加速和减速，以及监测车辆周围环境；以及外部环境识别装置(6)，其被配置为检测位于车辆周围的障碍物；其中，控制单元根据来自外部环境识别装置的信号获取障碍物的位置和速度，计算在未来的多个时间点中的每一个处的障碍物的位置，以及在每个时间点处的在对象周围以规定的安全裕度定义的障碍物存在区域，确定车辆的未来目标轨迹，以不与障碍物存在区域交叠，以及尽管从控制系统向驾驶员提出了干预请求，但是在未能检测到来自驾驶员的输入时，执行停车过程以使车辆停在规定的停车区域内，安全裕度在执行停车过程时比在未执行停车过程时更大。

由于控制单元使安全裕度在执行停车过程时比未执行停车过程时更大，因此能够进一步减小与障碍物碰撞或接近危险的可能性。因此，车辆能够更安全地向停车区域行驶。

优选地，在停车过程中，控制单元确定在去往目的地的计划路线上的停车区域以使得车辆穿过对向车道不超过一次。

由于限制了车辆穿过对向车道的次数，因此能够进一步降低发生事故的可能性。

优选地，当车辆在用于穿过对向车道的车道中行驶并且启动了停车过程时，控制单元在路线中的越过要穿过的对向车道之后的一部分中确定停车区域。

由于在停车过程中车辆在离开用于穿过对向车道的车道后停下来，因此能够使在转弯车道中妨碍交通的可能性最小化。

优选地，控制单元将车辆速度控制为在车辆在停车过程中穿过对向车道时比在车辆未在停车过程中穿过对向车道时更慢。

由于在对向车道上行驶的车辆能够更好地避让本车辆，因此能够进一步降低发生事故的可能性。

优选地，在执行停车过程中，当车辆不在用于穿过对向车道的车道中时，控制单元在路线中的不穿过对向车道的一部分中确定停车区域。

由于车辆不采用穿过对向车道的路线，所以能够进一步降低发生事故的可能性。

优选地，在执行停车过程中，控制部在去往目的地的路线上的除了用于穿过对向车道的车道之外的范围内确定停车区域。

从而，防止车辆在用于穿过对向车道的车道中停下来并妨碍后续车辆的交通。

优选地，在执行停车过程中，控制单元在去往目的地的路线上的范围内确定停车区域，使得左转不超过一次或右转不超过一次。

由于限制了车辆左转或右转的次数，因此能够进一步降低发生事故的可能性。

优选地，在执行停车过程中，当车辆在用于右转或左转的车道中时，控制单元在道路上的位于车辆进行右转或左转的部分以外的部分上确定停车区域。

由于车辆在停车过程中在离开用于右转或左转的车道之后停下来，因此本车辆不会妨碍其它车辆的交通。

优选地，在执行停车过程中，如果车辆不在用于左转或右转的车道中，则控制单元在车辆当前正在行驶的道路的一部分中确定停车区域。

由于车辆没有右转或左转，因此能够进一步降低发生事故的可能性。

优选地，在执行停车过程中，控制单元在除了用于车辆右转或左转的车道以外的范围内确定停车区域。

因此，车辆可以在不妨碍要左转或右转的其它车辆的通行的位置处停下来。

因此，本发明提供了一种配置用于在驾驶员不能干预驾驶时能够以最小风险使车辆停在停车区域中的自主驾驶的车辆控制系统。

附图说明

图1是安装有根据本发明的车辆控制系统的车辆的功能框图；

图2是停车过程的流程图；

图3是例示了安全裕度和为每个障碍物定义的障碍物存在区域的图；以及

图4是停车区域确定过程的流程图。

具体实施方式

下面参照附图描述根据本发明的优选实施方式的车辆控制系统。以下公开内容根据靠左行驶的交通。在靠右行驶的交通的情况下，本公开中的左和右将被颠倒。

如图1所示，根据本发明的车辆控制系统1是安装在车辆上的车辆系统2的一部分。车辆系统2包括动力单元3、制动装置4、转向装置5、外部环境识别装置6、车辆传感器7、通信装置8、导航装置9(地图装置)、驾驶操作装置10、乘员监测装置11、HMI 12(人机界面)、自主驾驶级别开关13、外部通知装置14和控制单元15。车辆系统2的这些组件彼此连接，使得可以通过诸如CAN 16(控制器局域网)之类的通信手段在这些组件之间传输信号。

动力单元3是用于向车辆施加驱动力的装置，并且可以包括动力源和传动单元。动力源可以由诸如汽油引擎和柴油引擎的内燃机、电动机或它们的组合组成。制动装置4是向车辆施加制动力的装置，并且可以包括将制动片压向制动转子的制动钳以及向制动钳供给液压的电动液压缸。制动装置4也可以包括驻车制动装置。转向装置5是用于改变车轮的转向角的装置，并且可以包括使前轮转向的齿条齿轮机构和驱动齿条齿轮机构的电动机。动力单元3、制动装置4和转向装置5由控制单元15控制。

外部环境识别装置6是检测位于车辆外部的对象的装置。外部环境识别装置6可以包括捕获来自车辆周围的电磁波或光以检测车辆外部的对象的传感器，并且可以由雷达17、激光雷达18、外部摄像头19或它们的组合组成。外部环境识别装置6还可以被配置为通过从车辆外部的源接收信号来检测车辆外部的对象。外部环境识别装置6的检测结果被转发给控制单元15。

雷达17向车辆周围区域发射诸如毫米波之类的无线电波，并通过捕获反射波来检测对象的位置(距离和方向)。优选地，雷达17包括向车辆的前方辐射无线电波的前方雷达、向车辆的后方辐射无线电波的后方雷达以及在侧向方向上辐射无线电波的一对侧方雷达。

激光雷达18向车辆的周围部分发射诸如红外线之类的光，并且通过捕获反射光来检测对象的位置(距离和方向)。在车辆的合适位置处设置至少一个激光雷达18。

外部摄像头19可以捕获诸如车辆、行人、护栏、路缘石、墙壁、中间隔离带、道路形状、道路标志、涂在道路上的道路标记等的周围对象的图像。外部摄像头19可以由使用诸如CCD和CMOS之类的固态成像装置的数码摄像机组成。在车辆的合适位置处设置至少一个外部摄像头19。外部摄像头19优选地包括对车辆的前方进行成像的前方摄像头、对车辆的后方进行成像的后方摄像头以及对来自车辆的侧方视野进行成像的一对侧方摄像头。外部摄像头19可以由能够捕获周围对象的三维图像的立体摄像机组成。

车辆传感器7可以包括检测车辆的行驶速度的车辆速度传感器、检测车辆的加速度的加速度传感器、检测车辆绕垂直轴的角速度的偏航率传感器、检测车辆的行驶方向的方向传感器等。偏航率传感器可以包括陀螺仪传感器。

通信装置8允许在连接至导航装置9的控制单元15与本车辆周围的其它车辆以及位于车辆外部的服务器之间进行通信。控制单元15可以经由通信装置8执行与周围车辆的无线通信。例如，控制单元15可以经由通信装置8与提供交通规则信息的服务器通信，并且还经由通信装置8与接受来自车辆的紧急呼叫的紧急呼叫中心通信。此外，控制单元15还可以经由通信装置8与诸如存在于车辆外部的行人等的人员所携带的便携式终端进行通信。

导航装置9能够识别车辆的当前位置，并且执行到目的地等的路线导航，并且可以包括GNSS接收器21、地图储存单元22、导航界面23和路线确定单元24。GNSS接收器21根据从人造卫星(定位卫星)接收到的信号来标识车辆的位置(经度和纬度)。地图储存单元22可以由诸如闪存和硬盘之类的本身已知的储存装置组成，并且存储或保留地图信息。导航界面23从用户接收目的地等的输入，并且通过视觉显示和/或语音向用户提供各种信息。导航界面23可以包括触摸面板显示器、扬声器等。在另一实施方式中，GNSS接收器21被配置为通信装置8的一部分。地图储存单元22可以被配置为控制单元15的一部分，或者可以被配置为可以经由通信装置8与控制单元15通信的外部服务器的一部分。

地图信息可以包括广泛的道路信息，该道路信息可以包括但不限于诸如高速公路、收费公路、国道和县道之类的道路类型，道路的车道数量，诸如各车道的中心位置(包括经度、纬度和高度的三维坐标)、道路分界线和车道线、是否存在人行道、路缘石、围栏等的道路标记，交叉口的位置，车道的合并点和分支点的位置，紧急停泊区的面积，每条车道的宽度以及沿道路设置的交通标志。地图信息还可以包括交通规则信息、地址信息(地址/邮政编码)、基础设施信息、电话号码信息等。

路线确定单元24根据由GNSS接收器21指定的车辆位置、从导航界面23输入的目的地以及地图信息，确定到目的地的路线。当确定路线时，除了路线之外，路线确定单元24还通过参考地图信息中的车道的合并点和分支点来确定车辆将行驶的目标车道。

驾驶操作装置10接收由驾驶员执行的输入操作以控制车辆。驾驶操作装置10可以包括方向盘、加速踏板和制动踏板。此外，驾驶操作装置10可以包括换档杆、驻车制动杆等。驾驶操作装置10的每个元件设置有用于检测相应操作的操作量的传感器。驾驶操作装置10将表示操作量的信号输出给控制单元15。

乘员监测装置11监测乘员室内乘员的状态。乘员监测装置11包括例如对坐在车厢内座椅上的乘员进行成像的内部摄像头26以及设置在方向盘上的握持传感器27。内部摄像头26是使用诸如CCD和CMOS之类的固态成像装置的数码摄像机。握持传感器27是检测驾驶员是否正握住方向盘的传感器，并将握持是否存在输出为检测信号。握持传感器27可以由设置在方向盘上的电容传感器或压电装置形成。乘员监测装置11可以包括设置在方向盘或座椅上的心率传感器或设置在座椅上的就座传感器。另外，乘员监测装置11可以是由乘员佩戴并且可以检测包括驾驶员的心率和血压中的至少一个的驾驶员的生命信息的可穿戴装置。就此而言，乘员监测装置11可以被配置为能够经由本身已知的无线通信手段与控制单元15通信。乘员监测装置11将拍摄的图像和检测信号输出给控制单元15。

外部通知装置14是用于通过声音和/或光向车辆外部的人员进行通知的装置，并且可以包括警告灯和喇叭。前照灯(前灯)、尾灯、制动灯、危险警告灯以及车辆内部灯可以用作警告灯。

HMI 12通过视觉显示和语音向乘员通知各种信息，并接收乘员的输入操作。HMI12可以包括以下装置中的至少一个：包括LCD或有机EL的诸如触摸面板和指示灯之类的显示装置31；诸如蜂鸣器和扬声器之类的声音产生器32；以及诸如触摸面板上的GUI开关以及机械开关之类的输入接口33。导航界面23可以被配置为用作HMI12。

自主驾驶级别开关13是根据驾驶员的指示来激活自主驾驶的开关。自主驾驶级别开关13可以是机械开关或显示在触摸面板上的GUI开关，并且位于车厢的适当部分中。自主驾驶级别开关13可以由HMI 12的输入接口33形成，或者可以由导航界面23形成。

控制单元15可以由包括CPU、ROM、RAM等的电子控制单元(ECU)组成。控制单元15通过根据由CPU执行的计算机程序执行运算处理来执行各种类型的车辆控制。控制单元15可以被配置为单片硬件，或者可以被配置为包括多片硬件的单元。另外，控制单元15的每个功能单元的至少一部分可以通过诸如LSI、ASIC和FPGA之类的硬件来实现，或者可以通过软件和硬件的组合来实现。

控制单元15被配置为通过组合各种类型的车辆控制来执行至少0级至3级的自主驾驶控制。级别是根据SAE J3016的定义的，并与驾驶员的驾驶操作中和车辆周围环境的监测中机器干预程度有关地确定。

在0级自主驾驶中，控制单元15不控制车辆，并且驾驶员执行所有驾驶操作。因此，0级自主驾驶意味着手动驾驶。

在1级自主驾驶中，控制单元15执行驾驶操作的特定部分，并且驾驶员执行驾驶操作的其余部分。例如，自主驾驶级别1包括恒速行驶、车辆间距离控制(ACC；自适应巡航控制)和车道保持辅助控制(LKAS；车道保持辅助系统)。当用于执行1级自主驾驶所需的各种装置(例如，外部环境识别装置6和车辆传感器7)全部正常运行时，执行1级自主驾驶。

在2级自主驾驶中，控制单元15执行整个驾驶操作。仅当驾驶员监测车辆的周围环境，车辆在指定区域内并且用于执行2级自主驾驶所需的各种装置全部正常运行时，才执行2级自主驾驶。

在3级自主驾驶中，控制单元15执行整个驾驶操作。3级自主驾驶要求驾驶员在需要时监测或注意周围环境，并且仅当车辆在指定区域内并且用于执行3级自主驾驶所需的各种装置全部正常运行时，才执行3级自主驾驶。执行3级自主驾驶的条件可以包括车辆正在拥挤的道路上行驶。车辆是否正在拥挤的道路上行驶可以根据从车辆外部的服务器提供的交通规则信息，或者另选地，由车速传感器检测到的车速被确定为低于预定减速确定值(例如，30km/h)超过预定时间段，来确定。

因此，在1级至3级的自主驾驶中，控制单元15执行转向、加速、减速和监测周围环境中的至少一项。当处于自主驾驶模式时，控制单元15执行1级至3级的自主驾驶。下文中，将转向操作、加速操作和减速操作统称为驾驶操作，并且可以将驾驶和对周围环境的监测统称为驾驶。

在本实施方式中，当控制单元15已经经由自主驾驶级别开关13接收到执行自主驾驶的指示时，控制单元15根据外部环境识别装置6的检测结果和由导航装置9获取的车辆位置来选择适于车辆环境的自主驾驶级别，并根据需要来改变自主驾驶级别。然而，控制单元15还可以根据对自主驾驶级别开关13的输入来改变自主驾驶级别。

如图1所示，控制单元15包括自主驾驶控制单元35、异常状态确定单元36、状态管理单元37、行驶控制单元38和储存单元39。

自主驾驶控制单元35包括外部环境识别单元40、车辆位置识别单元41和行动计划单元42。外部环境识别单元40根据外部环境识别装置6的检测结果识别位于车辆周围的障碍物、道路形状、是否存在人行道以及路标。障碍物包括但不限于护栏、电线杆、周围车辆以及行人。外部环境识别单元40可以从外部环境识别装置6的检测结果中获取诸如各个周围车辆的位置、速度和加速度之类的周围车辆的状态。各个周围车辆的位置可以被识别为诸如周围车辆的重心位置或角部位置之类的代表点、或由周围车辆的轮廓表示的区域。

车辆位置识别单元41识别作为车辆正在行驶的车道的行驶车道以及车辆相对于行驶车道的相对位置和角度。车辆位置识别单元41可以根据地图储存单元22中存储的地图信息和由GNSS接收器21获取的车辆位置来识别行驶车道。此外，可以从地图信息中提取在车辆周围的路面上绘制的车道标记，并且可以通过将提取的车道标记与由外部摄像头19捕获的车道标记进行比较来识别车辆相对于行驶车道的相对位置和角度。

行动计划单元42依次创建用于沿着路线驾驶车辆的行动计划。更具体地，行动计划单元42首先确定在车辆不与障碍物接触的情况下在由路线确定单元24确定的目标车道上行驶的一组事件。这些事件可以包括：车辆以恒定速度在同一车道上行驶的恒速行驶事件；车辆以等于或低于由驾驶员所选择的速度的特定速度或者由当时环境确定的速度跟随前车的前辆跟随事件；车辆改变车道的车道改变事件；车辆超过前车的超车事件；车辆在道路的交汇口从另一道路并入交通的并道事件；车辆在道路交汇口处驶入所选道路的分流事件；自主驾驶结束并且驾驶员接管驾驶操作的自主驾驶结束事件；以及当满足特定条件时使车辆停车的停车事件，所述条件包括控制单元15或驾驶员变得不能继续驾驶操作的情况。

行动计划单元42调用停车事件的条件包括：在自主驾驶期间没有检测到响应于对驾驶员的干预请求(移交请求)而对内部摄像头26、握持传感器27或自主驾驶级别开关13的输入的情况。干预请求是对驾驶员接管一部分驾驶的警示以及对执行驾驶操作和监测与要移交的一部分驾驶相对应的环境中的至少一项的警示。行动计划单元42调用停车事件的条件甚至包括行动计划单元42根据来自脉搏传感器、内部摄像头等的信号检测到驾驶员由于生理疾病而在车辆行驶中已经不能执行驾驶的事件。

在执行这些事件期间，行动计划单元42可以根据车辆的周围状况(存在附近车辆和行人、由于道路建设而导致车道变窄等)调用用于避让障碍物等的避让事件。

行动计划单元42生成与所选事件相对应的车辆未来行驶的目标轨迹。通过依次布置车辆在每个时间点应追踪的轨迹点来获得目标轨迹。行动计划单元42可以根据针对每个事件设置的目标速度和目标加速度来生成目标轨迹。此时，针对轨迹点之间的每个间隔确定关于目标速度和目标加速度的信息。

行驶控制单元38控制动力单元3、制动装置4和转向装置5，使得车辆根据也由行动计划单元42生成的调度表来追踪由行动计划单元42生成的目标轨迹。

储存单元39由ROM、RAM等形成，并且存储自主驾驶控制单元35、异常状态确定单元36、状态管理单元37和行驶控制单元38进行处理所需的信息。

异常状态确定单元36包括车辆状态确定单元51和乘员状态确定单元52。车辆状态确定单元51分析来自各种装置(例如，外部环境识别装置6和车辆传感器7)的影响正在执行的自主驾驶级别的信号，并检测在任何装置和单元中发生的可能妨碍正在执行的自主驾驶级别的正常运行的异常。

乘员状态确定单元52根据来自乘员监测装置11的信号来确定驾驶员是否处于异常状态。异常状态包括在要求驾驶员掌控车辆方向的1级或更低级的自主驾驶中驾驶员不能正确地掌控车辆方向的情况。在1级或更低级的自主驾驶中驾驶员无法掌控车辆方向可能意味着驾驶员未握住方向盘、驾驶员睡着了、驾驶员由于生病或受伤而丧失行为能力或失去意识，或者驾驶员处于心脏停跳状态。当在要求驾驶员掌控车辆方向的1级或更低级的自主驾驶中没有从驾驶员到握持传感器27的输入时，乘员状态确定单元52确定驾驶员处于异常状态。此外，乘员状态确定单元52可以根据从内部摄像头26的输出中提取的驾驶员的面部图像来确定驾驶员的眼睑的睁开/闭合状态。当驾驶员的眼睑闭合超过预定时间段时，或者当每单位时间间隔眼睑闭合的次数等于或大于预定阈值时，乘员状态确定单元52可以确定驾驶员在睡意很强、无意识或心脏骤停的情况下睡着了，使得驾驶者不能正确地驾驶车辆，并且驾驶员处于异常状况。乘员状态确定单元52还可以从捕获的图像中获取驾驶员的姿势，以确定驾驶员的姿势不适合驾驶操作或者驾驶员的姿势在预定时间段内未改变。这很可能意味着驾驶员由于生病、受伤或处于异常状况而无行为能力。

在2级或更低级的自主驾驶的情况下，异常状况包括驾驶员忽略监测车辆周围环境的职责的情形。这种情形可以包括驾驶员没有握住或抓握方向盘的情况，或者驾驶员的视线没有朝向前方的情况。当握持传感器27的输出信号指示驾驶员没有握住方向盘时，乘员状态确定单元52可以检测驾驶员忽略监测车辆周围环境的异常状况。乘员状态确定单元52可以根据由内部摄像头26捕获的图像来检测异常状况。乘员状态确定单元52可以使用本身已知的图像分析技术来从捕获的图像中提取驾驶员的面部区域，然后从所提取的面部区域提取包括眼睛的内眼角和外眼角及瞳孔的虹膜部分(以下称为虹膜)。乘员状态确定单元52可以根据眼睛的内眼角和外眼角的位置、虹膜、虹膜轮廓等来检测驾驶员的视线。当驾驶员的视线未朝向前方时，确定驾驶员正在忽略监测车辆周围环境的职责。

另外，在不需要驾驶员监测周围环境的级别的自主驾驶中或在3级自主驾驶中，异常状况是指在向驾驶员发出驾驶接管请求时驾驶员不能迅速接管驾驶的状态。驾驶员不能接管驾驶的状态包括不能监测系统的状态，或者换言之，诸如在驾驶员睡着时驾驶员不能监测可能正在呈现警报显示的画面显示的状态，以及在驾驶员不向前看时。在本实施方式中，在3级自主驾驶中，异常状况包括即使通知驾驶员监测车辆周围环境，驾驶员也不能执行监测车辆周围环境的职责的情况。在本实施方式中，乘员状态确定单元52在HMI 12的显示装置31上显示预定的画面，并指示驾驶员注视显示装置31。此后，乘员状态确定单元52用内部摄像头26检测驾驶员的视线，并且确定在驾驶员的视线未面向HMI 12的显示装置31的情况下驾驶员不能履行监测车辆周围环境的职责。

乘员状态确定单元52可以根据来自握持传感器27的信号来检测驾驶员是否正握住方向盘，并且如果驾驶员没有握住方向盘，则可以确定车辆处于监测车辆周围环境的责任正被忽略的异常状态。此外，乘员状态确定单元52根据内部摄像头26捕获的图像来确定驾驶员是否处于异常状态。例如，乘员状态确定单元52通过使用本身已知的图像分析手段从所捕获的图像中提取驾驶员的面部区域。乘员状态确定单元52还可以从所提取的面部区域中提取驾驶员的包括眼睛的内眼角和外眼角及瞳孔的虹膜部分(以下称为虹膜)。乘员状态确定单元52根据所提取的眼睛的内眼角和外眼角的位置、虹膜及虹膜轮廓等来获得驾驶员的视线。当驾驶员的视线未朝向前方时，确定驾驶员正在忽略监测车辆周围环境的职责。

状态管理单元37根据本车辆位置、自主驾驶级别开关13的操作、以及异常状态确定单元36的确定结果中的至少一项来选择自主驾驶的级别。此外，状态管理单元37根据所选的自主驾驶级别来控制行动计划单元42，从而执行根据所选自主驾驶级别的自主驾驶。例如，当状态管理单元37已经选择了1级自主驾驶并且正在执行恒速行驶控制时，行动计划单元42要确定的事件仅限于恒速行驶事件。

除了执行根据所选级别的自主驾驶之外，状态管理单元37还根据需要升高和降低自主驾驶级别。

更具体地，当满足用于以所选级别执行自主驾驶的条件并且用于升高自主驾驶级别的指示被输入到自主驾驶级别开关13时，状态管理单元37提高级别。

当用于执行当前级别的自主驾驶的条件不再满足时，或者当用于降低自主驾驶的级别的指示被输入到自主驾驶级别开关13时，状态管理单元37执行干预请求处理。在干预请求处理中，状态管理单元37首先向驾驶员通知切换请求。可以通过在显示装置31上显示消息或图像或者从声音产生器32生成语音或警告声来向驾驶员进行通知。对驾驶员的通知可以在干预请求处理之后继续预定时间段或者可以继续进行通知，直到乘员监测装置11检测到输入为止。

当车辆已经移动到仅允许比当前级别低的级别的自主驾驶的区域时，或者当异常状态确定单元36已经确定出驾驶员或车辆已经发生了妨碍继续进行当前级别的自主驾驶的异常状况时，不再满足用于执行当前级别的自主驾驶的条件。

在通知驾驶员之后，状态管理单元37检测内部摄像头26或握持传感器27是否已经从驾驶员接收到指示驾驶接管的输入。以取决于要选择的级别的方式来确定对是否存在接管驾驶的输入的检测。当移动到2级时，状态管理单元37从内部摄像头26获取的图像中提取驾驶员的视线，并且当驾驶员的视线面向车辆的前方时，确定出接收到指示由驾驶员接管驾驶的输入。当移动至1级或0级时，状态管理单元37在握持传感器27已经检测到驾驶员握住方向盘时确定存在指示意图接管驾驶的输入。因此，内部摄像头26和握持传感器27充当检测驾驶员对驾驶的干预的干预检测装置。此外，状态管理单元37可以根据对自主驾驶级别开关13的输入来检测是否存在指示驾驶员对驾驶的干预的输入。

当在从干预请求处理开始起的预定时间段内检测到指示对驾驶进行干预的输入时，状态管理单元37降低自主驾驶级别。此时，在降低级别之后的自主驾驶的级别可以是0，或者可以是能够执行的最高级别。

当在执行干预请求处理之后的预定时间段内未检测到与驾驶员对驾驶进行干预相对应的输入时，状态管理单元37使行动计划单元42生成停车事件。停车事件是在车辆控制退化的同时使车辆停在安全位置(例如，紧急停泊区、路边区、路边路肩、停泊区等)处的事件。在此，在停车事件中执行的一系列处理可以称为MRM(最小风险策略)。

当调用停车事件时，控制单元15从自主驾驶模式转换为自主停车模式，并且行动计划单元42执行停车过程。在下文中，参照图2的流程图描述停车过程的概要。

在停车过程中，首先执行通知过程(ST1)。在通知过程中，行动计划单元42操作外部通知装置14以通知车辆外部的人员。例如，行动计划单元42激活外部通知装置14中包括的喇叭，以周期性地产生警示声。通知过程一直持续到停车过程结束。在通知过程结束之后，行动计划单元42可以依据情形继续激活喇叭以产生警示声。

然后，执行退化过程(ST2)。退化过程是限制能够被行动计划单元42调用的事件的过程。退化过程可以禁止至超车道的车道改变事件、超车事件、并道事件等。此外，在退化过程中，与不执行停车过程的情况相比，车辆的速度上限和加速度上限在各个事件中会受到更大限制。

接下来，执行停车区域确定过程(ST3)。停车区域确定过程根据本车辆的当前位置参考地图信息，并在本车辆的行驶方向上提取诸如道路路肩和疏散空间之类的适于停车的多个可用停车区域(停车区域或潜在停车区域的候选)。然后，通过考虑停车区域的大小、到停车区域的距离等，选择可用停车区域中的一个作为停车区域。

接下来，执行移动过程(ST4)。在移动过程中，确定到达停车区域的路线，生成沿着通往停车区域的路线的各种事件，并确定目标轨迹。行驶控制单元38根据由行动计划单元42确定的目标轨迹来控制动力单元3、制动装置4和转向装置5。然后，车辆沿着路线行驶并到达停车区域。

接下来，执行停车位置确定过程(ST5)。在停车位置确定过程中，根据由外部环境识别单元40识别出的位于车辆周围的障碍物、道路标记和其它对象来确定停车位置。在停车位置确定过程中，有可能由于存在周围车辆和障碍物而导致在停车区域中无法确定停车位置。当在停车位置确定过程中不能确定停车位置时(ST6中为“否”)，依次重复停车区域确定过程(ST3)、移动过程(ST4)和停车位置确定过程(ST5)。

如果在停车位置确定过程中能够确定停车位置(ST6中为“是”)，则执行停车执行过程(ST7)。在停车执行过程中，行动计划单元42根据车辆的当前位置和目标停车位置来生成目标轨迹。行驶控制单元38根据由行动计划单元42确定的目标轨迹来控制动力单元3、制动装置4和转向装置5。然后，车辆朝向停车位置移动并停在停车位置处。

在执行了停车执行过程之后，执行停车保持过程(ST8)。在停车保持过程中，行驶控制单元38根据来自行动计划单元42的命令来驱动驻车制动装置，以将车辆保持在停车位置。此后，行动计划单元42可以通过通信装置8向紧急呼叫中心发送紧急呼叫。当停车保持过程完成时，停车过程结束。

根据本实施方式的车辆控制系统1根据来自能够在自主驾驶期间获取障碍物的外部环境识别装置6的信号来获取障碍物的位置和障碍物相对于本车辆的相对速度，并计算多个未来时间点的每个障碍物的位置以及在每个障碍物周围以一定安全裕度定义的障碍物存在区域。确定本车辆的目标轨迹，以便在时间和空间两方面不与障碍物存在区域交叠。下面讨论确定安全裕度的方法和创建目标轨迹的方法。

外部环境识别单元40根据来自外部环境识别装置6的信号来检测本车辆周围的障碍物的位置以及障碍物的速度。障碍物包括车辆、人员以及掉落在道路上的垃圾或货物。车辆包括与本车辆在相同车道中行驶的前方车辆和后方车辆、在与本车辆行驶的车道相邻的车道中沿相同行驶方向行驶的车辆、以及在对向车道(相对车道)中行驶的车辆。人员可以是穿过道路的行人。

行动计划单元42根据由外部环境识别单元40获取的障碍物的位置和速度，计算障碍物在每个未来时间点的位置。此外，行动计划单元42计算在每个障碍物周围以一定安全裕度定义的障碍物存在区域。安全裕度是指在每个未来时间点障碍物和本车辆之间要保持的距离。可以在各时间点在每个障碍物的面对本车辆的一侧上提供安全裕度。各个障碍物存在区域可以被定义为相应障碍物的位置以安全裕度朝向本车辆的延伸部。可以从障碍物的当前位置及其当前速度来估计障碍物在每个未来时间点的位置。也可以考虑障碍物的加速度。

例如，如图3所示，针对在与本车辆A相同方向上行驶的车辆B，在车辆B的后侧或在本车辆A的前侧沿着车道设置安全裕度MB。针对相邻车道中在与本车辆相同方向上行驶在本车辆后方的车辆C，在车辆C的前侧或本车辆的后方沿着车道设置安全裕度MC。针对在对向车道中在本车辆A的前方行驶的车辆D，在车辆D的前侧或在本车辆侧的前侧上沿着车道设置安全裕度MD。针对穿过车道的人员，沿着本车辆行驶的车道在本车辆的前侧设置安全裕度。

行动计划单元42可以根据本车辆的状态、障碍物的类型、障碍物的状态、本车辆正在行驶的车道的类型等来设置安全裕度。本车辆的状态包括由车辆传感器7检测到的车辆速度和加速度，并且还可以包括其它可能性当中的在正在执行停车过程的情况下的差别。障碍物的类型包括障碍物是车辆、人员、掉落的物体还是建筑物。当障碍物是车辆时，安全裕度可以依据车辆是在相同方向上行驶还是在对向车道沿相反方向行驶而不同。车道的类型可以包括道路是常规道路还是高速公路的区别，并且在常规道路的情况下可以包括右转车道、左转车道和直行车道。换句话说，行动计划单元42可以通过考虑各个障碍物的属性来设置安全裕度。

行动计划单元42可以根据碰撞时间(TTC)或车头时距(THW)来设置安全裕度。碰撞时间是通过将本车辆与障碍物(周围车辆)之间的在本车辆行驶方向上的距离除以本车辆与障碍物之间的相对速度而获得的值。车头时距是通过将本车辆与前方车辆之间的在本车辆的行驶方向上的距离除以本车辆的速度而获得的值。例如，行动计划单元42可以随着碰撞时间或车头时距的增加而减小安全裕度。

具体地，相比于其它时间，行动计划单元42可以在停车过程执行期间增加安全裕度。例如，与未执行停车过程的情况相反，行动计划单元42可以在停车过程执行期间通过向安全裕度乘以大于1的因子来增加安全裕度。另外，与未执行停车过程的情况相反，行动计划单元42可以在停车过程执行期间通过向安全裕度添加预定值来增加安全裕度。

行动计划单元42创建本车辆的目标轨迹，以不与通常由周围车辆组成的各个障碍物的障碍物存在区域交叠。因此，随着安全裕度的增加，目标轨迹被创建为使得本车辆远离各个障碍物行驶。结果，确保了本车辆与各个障碍物之间更大的距离，从而降低了本车辆与障碍物之间碰撞的可能性。结果，车辆能够更安全地行驶。

例如，当在交叉口右转时，行动计划单元42估计在每个未来时间点的在本车辆前方预期向右转的前方车辆的障碍物存在区域以及在每个未来时间点的在对向车道上行驶的各对向车辆的障碍物存在区域。通过考虑这种不测事件，使右转目标轨迹被创建为在每个未来时间点不与各车辆的障碍物存在区域交叠。

下面参照图3和图4讨论上述停车区域确定过程(ST3)的细节。下面的讨论将基于靠左行驶的交通。换句话说，用于穿过对向车道的车道是右转车道。在采用靠右行驶的交通的地区，用于穿过对向车道的车道将是左转车道。用于穿过对向车道的车道是车辆在穿过对向车道之前应当行驶的车道，并且设置在从交叉口起预定距离之内。用于穿过对向车道的车道可以是从交叉口起50m以内的区域。用于穿过对向车道的车道可以严格用于即将穿过对向车道的车辆，也可以由即将直行通过交叉口的车辆共享。对于靠左行驶的交通中用于左转的车道以及靠右行驶的交通中用于右转的车道都是如此。

如图4所示，行动计划单元42首先确定本车辆的当前位置是否在用于穿过对向车道的车道中或在右转车道101中(ST11)。右转车道101是从交叉口起具有预定长度的车道(见图3)，并且存储在地图存储单元22中作为地图信息的一部分。该右转车道101在通往预设目的地的路线上。行动计划单元42使用导航装置9来确定车辆位置是否在右转车道101中。

当本车辆在右转车道101中时(ST11中为“是”)，行动计划单元42参考地图信息并且提取在交叉口右转后的道路上的诸如道路路肩和疏散空间之类的多个可用停车区域。然后，根据停车区域的大小、停车区域与本车辆的当前位置之间的距离等，从可用停车区域中确定最终停车区域(ST12)。

当本车辆不在右转车道101中时(ST11中为“否”)，确定本车辆的当前位置是否在用于左转的车道中，或者换言之，在左转车道102中(ST13)。左转车道102是自交叉口起具有预定长度的车道(见图3)，并存储在地图存储单元22中作为地图信息的一部分。左转车道102在通往预设目的地的路线上。行动计划单元42使用导航装置9确定本车辆位置是否在左转车道102内。

当车辆在左转车道102中(ST13中为“是”)时，行动计划单元42参考地图信息并提取在交叉口左转后的道路上的诸如道路路肩和疏散空间之类的多个可用停车区域。然后，根据停车区域的大小、停车区域与本车辆位置之间的距离等，从可用停车区域中确定停车区域(ST14)。

当本车辆不在左转车道102中(ST13中为“否”)时，行动计划单元42参考地图信息并提取在本车辆当前正在行驶的道路上的诸如道路路肩和疏散空间之类的多个可用停车区域。然后，根据停车区域的大小、停车区域与本车辆位置之间的距离等，从可用停车区域中确定停车区域(ST15)。此时，行动计划单元42将停车区域设置在除了用于车辆右转或左转的车道101和102之外的范围内。在步骤ST12、ST14和ST15中的任何一个中确定了停车区域之后，停车区域确定过程结束。

根据上述的停车区域确定过程，行动计划单元42按照停车区域位于去往预设目的地的路线上并且穿过对向车道(右转)的次数不超过一次的方式来确定停车区域。另选地或附加地，在停车过程中，行动计划单元42将停车区域设置在去往预定目的地的路线上并且在右转或左转的次数不超过一次的范围内。

在停车过程中，当发生右转时，车辆在执行停车区域确定过程时处于右转车道101中。因此，右转的次数被限制为最多一次。类似地，在停车过程中，当发生左转时，车辆在执行停车区域确定处理时处于左转车道102中。因此，左转的次数被限制为最多一次。从而，能够进一步降低在停车过程中发生事故的可能性。

如果在执行停车区域确定过程时车辆在右转车道101中，则将停车区域设置在本车辆在右转后将要行驶的道路的一部分上。换句话说，车辆在离开右转车道101之后才停下来。类似地，如果在执行停车区域确定过程时车辆在左转车道102中，则将停车区域设置在本车辆在左转后将要行驶的道路的一部分上。换句话说，车辆在离开左转车道102之后才停下来。由此，能够使本车辆由于停车过程而停下来阻碍使用右转车道101或左转车道102的其它车辆通行的可能性最小化。

如果在执行停车区域确定过程时车辆不在右转车道101或左转车道102中，则将停车区域设置在车辆当前正在行驶的道路的一部分上，特别是，如果车辆在交叉口或即将进入交叉口，则设置在交叉口前方的一定距离处。根据该布置，由于车辆不向右转或向左转，所以能够进一步减小发生事故的可能性。此外，此时，将停车区域设置在除右转车道101或左转车道102以外的范围内，使得车辆能够停在不妨碍其它右转车辆或左转车辆的通行的位置处。

相比于在不执行停车过程时，行动计划单元42在执行停车过程时限定更大的安全裕度，从而能够进一步减小与障碍物碰撞的可能性。在行动计划单元42正在执行停车过程的情况下，不能期望驾驶员对驾驶或周围环境的监测进行干预。当安全裕度增加时，能够使本车辆在保持与诸如周围车辆之类的障碍物更大距离的同时行驶。因此，在正在执行停车过程的情况下，能够通过增加安全裕度更安全地自主驾驶车辆。结果，甚至能够相对安全地执行右转或左转。

另外，相比于在不执行停车过程时，当执行停车过程时，进行右转的车辆速度可以更低。根据该布置，由于其它车辆能够容易地避让本车辆，因此能够进一步降低发生事故的可能性。

已经根据特定实施方式描述了本发明，但是本发明不限于这种实施方式，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式进行变型。在上述实施方式中，假设车辆正在靠左行驶的国家或地区行驶，但是本发明不限于此。当车辆在靠右行驶的国家或地区行驶时，车辆控制系统1可以按照在以上描述中左右互换的方式控制车辆。

Claims (10)

1.一种车辆控制系统，该车辆控制系统包括：

控制单元，该控制单元被配置为根据驾驶员在驾驶中的干预程度来控制车辆，所述驾驶中的干预包括使车辆转向、加速和减速、以及监测所述车辆周围的环境；以及

外部环境识别装置，该外部环境识别装置被配置为检测位于所述车辆周围的障碍物，

其中，所述控制单元根据来自所述外部环境识别装置的信号来获取所述障碍物的位置和速度，

计算在未来的多个时间点中的每一个处的所述障碍物的位置，以及在每个时间点处的在障碍物周围以规定的安全裕度定义的障碍物存在区域，

确定所述车辆的未来目标轨迹以不与所述障碍物存在区域交叠，

尽管从所述控制系统向所述驾驶员进行了干预请求，但是当未能检测到来自所述驾驶员的输入时，执行停车过程以使所述车辆停在规定的停车区域内，并且

所述安全裕度在执行所述停车过程时比在未执行所述停车过程时更大。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，在所述停车过程中，所述控制单元确定在去往目的地的计划路线上的所述停车区域以使得所述车辆穿过对向车道不超过一次。

3.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其中，当所述车辆在用于穿过所述对向车道的车道中行驶并且启动了停车过程时，所述控制单元在所述路线中的越过要穿过的所述对向车道之后的一部分中确定所述停车区域。

4.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其中，所述控制单元将车辆速度控制为当所述车辆在所述停车过程中穿过所述对向车道时比当所述车辆不在所述停车过程中穿过所述对向车道时更慢。

5.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其中，在执行所述停车过程中，当所述车辆不在用于穿过对向车道的车道中时，所述控制单元在去往所述目的地的所述路线中的不穿过所述对向车道的一部分中确定所述停车区域。

6.根据权利要求5所述的车辆控制系统，其中，在执行所述停车过程中，所述控制单元在去往所述目的地的所述路线上的除了用于穿过所述对向车道的车道以外的范围内确定所述停车区域。

7.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，在执行所述停车过程中，所述控制单元在去往目的地的路线上的范围内确定所述停车区域以使得左转不超过一次或右转不超过一次。

8.根据权利要求7所述的车辆控制系统，其中，在执行所述停车过程中，当所述车辆在用于右转或左转的车道中时，所述控制单元在所述道路上的位于所述车辆进行右转或左转的部分以外的部分上确定所述停车区域。

9.根据权利要求8所述的车辆控制系统，其中，在执行所述停车过程中，如果所述车辆不在用于左转或右转的车道中，则所述控制单元在所述车辆当前正在行驶的道路的一部分中确定所述停车区域。

10.根据权利要求9所述的车辆控制系统，其中，在执行所述停车过程中，所述控制单元在除了用于所述车辆右转或左转的车道以外的范围内确定所述停车区域。

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