用于引导自主车辆的方法及系统技术方案

提供了一种用于引导自动驾驶车辆(102)的方法和系统(100)。车辆包括基于超声的接近感测系统。方法包括确定(200)车辆在预定坐标系中的位置和定向；在车辆中，从交通控制单元接收(202)预定路线；通过车辆控制单元(106)估算车辆行驶路径同时控制(204)车辆沿预定路线行驶；从在预定坐标系中具有已知位置的信标接收(206)超声信号，其中由信标发送的超声信号唯一地识别信标位置；通过在信标和车辆之间发送的超声信号来确定(208)车辆关于信标的相对位置；基于车辆的所确定的相对位置和信标的已知位置来确定(210)车辆在预定坐标系中的位置。

Method and System for Guiding Autonomous Vehicles

A method and system (100) for guiding an automatic driving vehicle (102) is provided. Vehicles include an ultrasound-based proximity sensing system. Methods include determining the position and orientation of (200) vehicles in a predetermined coordinate system; receiving (202) predetermined routes from a traffic control unit in a vehicle; estimating the vehicle's traveling path through a vehicle control unit (106) while controlling (204) vehicles along a predetermined route; receiving (206) ultrasonic signals from beacons with known positions in a predetermined coordinate system, in which the ultrasonic signals transmitted by beacons are unique. The position of beacon is identified in one place; the relative position of (208) vehicle with respect to beacon is determined by the ultrasonic signal transmitted between beacon and vehicle; and the position of (210) vehicle in the predetermined coordinate system is determined based on the relative position determined by the vehicle and the known position of the beacon.

【技术实现步骤摘要】
用于引导自主车辆的方法及系统
本专利技术涉及一种用于引导自主车辆的方法及系统。特别地，本专利技术涉及一种使用基于超声的系统来引导自主车辆的方法和系统。
技术介绍
随着能够实现自主驾驶的车辆特征的可用性的增加，出现了期望以遥控方式使车辆自主地移动的越来越多的可能应用。例如，可能希望将车辆的自动泊车功能扩展超出为不仅仅是泊入(park-in)和驶离(park-out)机动。例如，车辆可以被从停车库中的泊入空间自动地带到驾驶员处，或者当车辆停在停车库入口处时可以自动泊入。这可以看作自动礼宾服务/代客泊车。然而，全自动驾驶要求车辆能够知道和控制车辆位置以及能够检测物体并识别潜在障碍物。GPS是众所周知的定位系统，并具有同样众所周知的限制。例如，车载GPS单元不能够以足够的精度确定车辆位置以在没有额外的支持系统帮助的情况下用于鲁棒的自主驾驶方案，从而需要额外的车辆功能或外部基础设施。此外，由于必须连接到GPS卫星，因此车载GPS单元不能在室内使用。因此，需要一种用于以自主方式引导车辆的改进方法和系统。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述和其他缺点，本专利技术的一个目的是提供一种用于引导自动驾驶车辆的方法和系统。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于引导自动驾驶车辆的方法。该车辆包括基于超声的接近感测系统以及用于与交通控制单元通信的通信装置，所述接近感测系统包括多个超声传感器。该方法包括确定车辆在预定坐标系中的位置和定向；在车辆中，从交通控制单元接收预定路线；通过车辆控制单元，控制车辆沿预定路线行驶同时估算车辆行驶路径；从在预定坐标系中具有已知位置的信标接收超声信号，其中由信标发送的超声信号唯一地识别信标；借助于在信标和车辆之间发送的超声信号确定车辆关于信标的相对位置；并且基于车辆的所确定的相对位置和信标的已知位置来确定车辆在预定坐标系中的位置。在本文中，自动驾驶车辆(self-drivingvehicle)应该被视为能够在没有任何驾驶员输入的情况下进行驾驶并且不需要驾驶员位于驾驶员座椅中。如今，许多车辆已具有此功能，但出于安全原因而被阻止自主操作。因此，所描述的方法能用于其中可以允许车辆的自主操作的封闭区域中。自动驾驶车辆也可以称为自主车辆(autonomousvehicle)或半自主车辆。车辆的初始位置例如可以由车辆中的GPS装置确定。还可能的是交通控制系统能通过其他方式建立车辆位置。可以从车辆中的指南针获取车辆定向。在本文中，预定坐标系可以是任何合适的坐标系并且其可以是局部坐标系或全局坐标系。坐标系例如可以使其原点位于预定路线的起点或位于任何其他已知的参考点。由信标所发送的超声信号唯一地识别信标位置意味着车辆能够基于从信标接收的信息而在预定坐标系中建立信标的参考位置。超声信号可包括信标标识符，其中车辆已经知道具有特定标识的信标的参考位置。信标还可以通过超声信号或通过其他手段将信标位置信息发送到车辆。本专利技术基于以下认识：当通过使用车辆的基于超声的接近感测系统借助于固定信标的辅助时，能沿预定路线引导自主车辆。由于基于超声的接近感测系统在许多车辆中通常可用，因此可以对车辆进行引导而无需额外的和更复杂的系统，例如雷达、激光雷达、基于摄像机的系统等，并且不需要机动车辆外部的额外复杂的基础设施。这意味着所描述的方法可以以相对低的成本适用于范围广泛的车辆。该方法可以有利地用于在生产场所将车辆从生产线驾驶到第一泊车空间。可以假设在没有来自路线期间实时位置测量的任何校正的情况下车辆本身不能够以足以沿着整个预定路线安全地驾驶车辆的精度来估算车辆行驶路径。因此，为了能够行驶任何相对大的距离，优选地沿着路线验证车辆位置，这能通过建立车辆关于在预定坐标系中具有已知位置的固定点(即信标)的相对位置来完成。预定坐标系中的信标位置对于车辆因此是已知的。使用超声信号的位置确定能以本领域技术人员公知的不同方式执行，并且将在以下详细描述中给出示例。然后，能仅使用信标来校准坐标系中的车辆位置。根据本专利技术的一个实施例，该方法还可包括控制车辆以用作第二车辆的信标。由于可以假设车辆包括定位和通信所需的超声换能器，因此车辆还可以用作所述系统中的信标。这消除了对特定信标装置的需要并且还开放了对所述系统的其他可能用途。因此，当信标是包括基于超声的接近感测系统的静止车辆时，所述方法能用在停车场中，其中沿着预定路线的所选车辆被控制为充当信标。该方法还能用于形成车辆队列，其中第一车辆行驶至其改变角色以充当信标的第一点，第二车辆跟随、经过第一车辆，停止，然后充当信标，以此类推，直到所有车辆到达最终目的地。根据本专利技术的一个实施例，该方法还可包括：在车辆中，接收来自交通控制单元的信标位置信息。因此，交通控制单元能沿着路线控制车辆并且根据需要连续地向车辆提供信标位置信息。因此，交通控制单元能够在整个路线上经由RF通信信道连续地与车辆通信。交通控制单元还可以随着车辆行驶而更新和修改路线，以及例如由于沿着路线所检测到的危险或障碍物而暂时停止然后恢复一个或多个车辆的驾驶。在许多车辆和许多可能的信标可用的环境中，交通控制单元有利地控制哪些车辆应当作为信标，以便最有效地沿着路线引导车辆。根据本专利技术的一个实施例，该方法还可包括：在车辆中，当接收预定路线时从交通控制单元接收信标位置信息。在路线开始之前已知沿着预定路线的所有信标的位置的实施例中，车辆可以在车辆开始沿着路径行驶之前从交通控制单元接收所有必要的信标位置信息。根据本专利技术的一个实施例，该方法还可包括：在车辆中，经由RF通信信道从信标接收信标位置信息。因此，车辆不必依赖于从交通控制单元获得所有所需的信标位置信息。这可能使得车辆行驶更长的距离并且行驶出车辆控制单元的通信范围。根据本专利技术的一个实施例，估算行驶路径可包括使用航位推算(deadreckoning)来计算车辆的位置。通过使用车辆驾驶参数(例如速度和转向角)的知识以及例如惯性测量单元(IMU)等，车辆可以使用航位推算以合理的精度估算行驶路径，这又增加了信标之间的所需距离。然而，应该注意到，信标之间的所需距离和位置可以通过一系列不同参数来确定，例如路线的形状、沿着路线的障碍物或危险等。根据本专利技术的一个实施例，估算行驶路径可包括检测在预定坐标系中具有已知位置的道路指示器。由此，车辆可以沿着由道路指示器辅助的路线校准其位置，从而改善车辆的行驶路径估算。这种指示器可包括道路中的颠簸，或者如果车辆配备有一个或多个摄像机，则可包括在道路中或在道路侧的视觉指示器。根据本专利技术的一个实施例，可以使用到达时间模型或到达时间差模型来执行确定车辆关于信标的相对位置。无论是基于无线电还是超声信号，定位通常基于命名为到达时间(TOA)或到达时间差(TDOA)的两种模型中的任何一种。两个模型之间的高等级差异是TOA需要N个接收器，而TDOA需要N+1个接收器来解析N维中的位置，并且TOA需要发送器和接收器之间的时间同步，而TDOA不需要。这两种方法的细节是众所周知的，并且这里不再详细讨论。可以假设车辆具有所需数量传感器以根据所选模型执行定位，并且如果需要，则车辆和信标能够执行时间同步。根据本专利技术的一个实施例，该方法还可包括控制接近感测系统以在其中接近感测系统监听信标信号的信标检测模式中进行操作。接近感测系统通常本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于引导自动驾驶的车辆(102)的方法，所述车辆包括基于超声的接近感测系统及用于与交通控制单元(104)通信的通信装置(110)，所述接近感测系统包括多个超声传感器(108)；所述方法包括：确定(200)所述车辆在预定坐标系中的位置和定向；在所述车辆中，从所述交通控制单元接收(202)预定路线；通过车辆控制单元(106)，控制(204)所述车辆沿预定路线行驶同时估算车辆的行驶路径；从在所述预定坐标系中具有已知位置的信标接收(206)超声信号，其中由所述信标发送的超声信号唯一地识别所述信标位置；借助在所述信标与所述车辆之间发送的超声信号来确定(208)所述车辆相对于所述信标的相对位置；以及基于所述车辆的所确定的相对位置和所述信标的已知位置来确定(210)所述车辆在所述预定坐标系中的位置。

【技术特征摘要】
2017.10.12 EP 17196123.81.一种用于引导自动驾驶的车辆(102)的方法，所述车辆包括基于超声的接近感测系统及用于与交通控制单元(104)通信的通信装置(110)，所述接近感测系统包括多个超声传感器(108)；所述方法包括：确定(200)所述车辆在预定坐标系中的位置和定向；在所述车辆中，从所述交通控制单元接收(202)预定路线；通过车辆控制单元(106)，控制(204)所述车辆沿预定路线行驶同时估算车辆的行驶路径；从在所述预定坐标系中具有已知位置的信标接收(206)超声信号，其中由所述信标发送的超声信号唯一地识别所述信标位置；借助在所述信标与所述车辆之间发送的超声信号来确定(208)所述车辆相对于所述信标的相对位置；以及基于所述车辆的所确定的相对位置和所述信标的已知位置来确定(210)所述车辆在所述预定坐标系中的位置。2.根据权利要求1所述的方法，还包括控制所述车辆充当用于第二车辆的信标。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述信标是包括基于超声的接近感测系统的静止车辆。4.根据权利要求3所述的方法，还包括控制充当信标的车辆来充当交通控制系统中的车辆。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述车辆中，接收来自交通控制单元的信标位置信息。6.根据权利要求5所述的方法，其中，当接收预定路线时，接收信标位置信息。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述车辆中，经由RF通信信道从所述信标接收信标位置信息。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，估算行驶路径包括使用航位推算来计算车辆的位置。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，估算行驶路径包括检测在所述预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·比约肯格伦，
申请(专利权)人：沃尔沃汽车公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE