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CN112977458A - 在车道交汇点区域内协同调整车辆运动的系统，车辆，运动控制装置和计算机程序产品 - Google Patents

在车道交汇点区域内协同调整车辆运动的系统，车辆，运动控制装置和计算机程序产品 Download PDF

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CN112977458A
CN112977458A CN202011466474.7A CN202011466474A CN112977458A CN 112977458 A CN112977458 A CN 112977458A CN 202011466474 A CN202011466474 A CN 202011466474A CN 112977458 A CN112977458 A CN 112977458A
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马丁·索莫尔
贝内迪克特·罗萨瑞斯
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

一种用于在车道交汇点(101)的区域内协同调整车辆运动的系统(100)包括：由多辆车辆(106、107、200)组成的车队，每个车辆包括车辆间通信单元(108、109)、位置检测单元(110、111、203)和运动控制装置(112、113、206)，运动控制装置被配置为：当车队中的相应车辆(106、200)位于车道交汇点(101)的区域内的相应第一位置处时并且当车队的另一个或多个其他车辆(107)也位于车道交汇点(101)的区域内时，确定车队的一个或多个其他车辆(107)的一个或多个其他位置，并且请求来自位于车道交汇点(101)的区域内的车队的车辆(106、107、200)的至少一个运行参数。提供的是：相应运动控制装置(112、206)还被配置为基于至少一个与车队相关的总体优化准则，考虑到位于车道交汇点(101)的区域内的车队的相应车辆(106、200)和一个或多个其他车辆(107)的第一位置和其他位置以及至少一个运行参数，确定车队的车辆通过区域的穿行顺序。

Description

在车道交汇点区域内协同调整车辆运动的系统，车辆，运动控 制装置和计算机程序产品
技术领域
本发明涉及一种用于在车道交汇点区域内协同调整车辆运动的系统。此外，本发明还涉及一种被配置为作为系统的一部分进行操作的车辆、用于这种车辆的运动控制装置以及用于对运动控制装置进行配置或编程的计算机程序产品。
背景技术
两个或更多个车道(即，交通路径，特别是车辆可行驶的道路)在车道交汇点彼此相交，并且可以选择转向车辆和改变车道。如果一条车道与另一条车道相交并终止于此，则车道交汇点至少具有三个路口。特别地，在此也将车道交汇点理解为交叉路口，即，道路交叉口，两条或更多条车道在该交叉路口相交(在同一水平面上)，使得交叉路口具有四个或更多个路口。
目前，借助于交通标志、交通信号灯或其他优先级规则(例如“右侧先行”，即，来自右侧的相应道路使用者先行)，对车道交汇点处的交通流进行调节，从而可以确定道路使用者穿行车道交汇点以横穿或转向的顺序。
然而，这些规则在某些交通情况下对于与行驶相关的参数(例如，行驶时间和燃料消耗)可能是无效的。因此，例如，由于根据情况停车的需求，红色交通信号灯也可能不必要地阻碍连续的交通流或黄色信号灯阶段导致额外的时间延迟，这根据交通情况可能是不必要的。此外，尽管存在优先级规则，但是车道交汇点(例如交叉路口)仍是发生事故的主要区域。
CN 105321362 B公开了一种在没有交通灯(即，交通信号灯)的情况下智能调节交叉路口的穿行的方法。该方法基于车辆间通信并且提出了考虑诸如车辆类型和所提供的车牌上可读的优先级的优先级准则，车辆在交叉路口的纵向穿行期间被加速或减速以避免碰撞。因此，优先级的分配是基于与车辆关联的固定准则进行的，与车辆的当前运行状态或总体准则无关，例如当前交通状况下的总通过量。此外，没有提供对行驶路线的自动横向监视或没有将其并入相应设计的驾驶员辅助系统中，因此，如果需要的话，只能由驾驶员本人手动进行。
US 7133767 B2提出了一种基于车辆间通信的系统，该系统实现了被驱动车辆的驾驶员之间的交互，并且允许例如传达问题和请求、穿过狭窄、可见性差的道路、放大交叉路口处的操纵空间、或指示如何形成紧急通道。
US 8639437 B2描述了用于在车道交汇点区域内彼此通信的车辆的防撞系统，其中，警告驾驶员或者执行加速或制动操作以避免可能的碰撞。没有提供车辆的侧向(即横向)控制。为了确定是否可能发生碰撞，确定各种行驶路线的重叠区域，并且如果两辆车辆同时位于重叠区域内，则采取措施，其中为车辆分配识别号，该识别号通过优先级确定是否要加速或减速车辆以避免碰撞。
US 8810431 B2示出了一种用于公路和高速公路的无碰撞进入的辅助系统，其中进入的车辆与目标车道上的车辆进行通信，并且在合并操纵的位置上达成一致，并且该车辆通过制动、加速和转向在自动应用中进行操纵。针对各个进入车辆，而不是针对增加通过穿行区域的车辆通过量或另一总体准则，对合并进行优化。
US 10181264 B2提出了一种用于驾驶通过使用交通信号灯进行调节的交叉路口的辅助驾驶系统，其中车辆在交叉路口区域彼此通信，并且确定在交通信号灯正好从绿色切换为黄色的情况下驶入交叉路口是否危险，即，是否存在碰撞或交叉路口阻塞的风险。此外，提出了，可以延长交通信号阶段以降低危险。
发明内容
本发明的目的是：以简单且成本有效的方式提供一种用于控制通过车道交汇点区域的顺畅的交通流而无需使用事先独立于交通状况限定的优先级规则的可行方式。
根据本发明，该目的通过一种根据权利要求1所述的用于在车道交汇点区域内协同调整车辆运动的系统以及根据权利要求12所述的被配置为作为系统的一部分进行操作的具有运动控制装置的车辆、根据权利要求13所述的合适的运动控制装置以及根据权利要求15所述的计算机程序产品来实现。在从属权利要求中详细描述了本发明的有利改进。
根据本发明的第一方面，一种用于在车道交汇点区域内协同调整车辆运动的系统包括由多辆车辆组成的车队，每个车辆具有车辆间通信单元、位置检测单元和运动控制装置，其中相应的运动控制装置被配置为：当车队的相应车辆位于车道交汇点区域内的相应第一位置时并且当车队的一个或多个其他车辆也位于车道交汇点区域内时，确定车队的一个其他车辆的其他位置或多个其他车辆的多个其他位置，并且请求来自位于车道交汇点区域内的车队的车辆的至少一个运行参数。相应的运动控制装置在此还被配置为基于至少一个与车队相关的总体优化准则，在考虑到位于车道交汇点区域内的车队的相应车辆以及一个或多个其他车辆的第一位置和其他位置以及至少一个运行参数的情况下，确定车队的车辆通过该区域的穿行顺序。
为了使相应车辆的运动控制装置能够与车队的其他车辆的其他运动控制装置通信，即为了使车队例如请求至少一个运行参数，相应的车辆包括连接到运动控制装置的车辆间通信单元，即，用于车辆间(V2V)通信的通信单元，例如基于ITS/G5(DSRC)技术(ITS-智能运输系统，DSRC-专用短程通信)、蜂窝移动通信或其他能够实现车辆间(V2V)通信的另一技术。与基础架构的通信(即，V2I通信)不是绝对必要的，这大大简化了所需的系统结构，并使其在任何车道交汇点都基本可用。
与特殊的与车辆相关的优化准则相比，与车队相关的总体优化准则不是为了优化行驶路线或车队的特定车辆的其他参数而设计的，而是针对至少一个参数(至少是位于车道交汇点区域内的车队的车辆)来优化整个车队的整体性能。在这种情况下，例如，这可以是最大可能的减少产生的二氧化碳排放量总量或燃料消耗总量或穿过车道交汇点之前所需的总等待时间，或使车辆通过量(即，每单位时间可穿过车道交汇点的车辆的数量)最大化。所请求的至少一个运行参数取决于与车队相关的总体优化准则，并且例如可以是二氧化碳排放量、所使用的燃料类型、燃料消耗或车辆速度、当前和/或计划行驶方向或计划行驶路线等。请求由运动控制装置使用位于车道交汇点区域内的车队的车辆的相应的车辆间通信单元来执行。运动控制装置被设计成经由到车辆总线(例如CAN总线)的接口从合适的车辆单元请求车辆的固有运行参数，例如车辆的行驶速度或加速度。
相应的运动控制装置被配置为识别相应的车辆位于车道交汇点区域内。为此，相应的运动控制装置被连接到相应的位置检测单元。根据实施例，位置检测单元包括全球卫星导航系统的接收器(例如GPS接收器(GPS–全球定位系统))和本地数字地图或可通过网络获得的数字地图，或者可替代地或附加地包括一个或多个环境传感器，例如，摄像机传感器、雷达传感器和/或激光雷达传感器，以及具有至少一个处理器和存储器的可编程装置，可编程装置被配置为分析环境传感器信号并且识别车道交汇点。相应的运动控制装置还被配置为，当车队的其他车辆(即车队)也位于车道交汇点区域内时，确定它们的位置。为此，提出了，位于该区域内的车队的一个或多个其他车辆经由车辆间通信联系并且请求其一个或多个位置。可替代地或附加地，可以提供的是，通过分析环境传感器单元的信号来确定一个或多个其他车辆的位置。
车道交汇点区域包括车道交汇点本身的区域和路口的车道区域。根据实施例，该区域的大小可以总是例如被定义为恒定的，例如50m，或者可以根据车道交汇点或车道的参数(例如，所允许的最高速度，车道数目等)和/或例如取决于相应车辆如何确定其位置(即在相对于车道交汇点的何距离处确定可以确定相应车辆正直接向车道交汇点移动)而被定义为恒定的。
该区域内的车队中的每辆车辆本身都可以是“相应”车辆，而该区域内的车队中的其他车辆则是“其他”车辆。因此，该区域内的每辆车辆本身就与车队相关的总体优化准则执行相同的优化，并且所有参与的运动控制装置关于穿行顺序得出相同的结果。在另一个实施例中，只有车辆的一个运动控制装置执行穿行顺序的确定，然后通过车辆间通信将所确定的穿行顺序传送给其他车辆。
此外，在该系统的一个实施例中，提供的是：如果检查结果表明在车道交汇点区域内没有其他道路使用者或其他车辆，则仅根据与车队相关的总体优化准则来确定穿行顺序，其他道路使用者或其他车辆不与车队相关联并且因此不被配置为在车道交汇点的穿行期间与车队的车辆协作。在这种情况下，根据实施例，可以提供的是，例如，整个过程中省略合作并且遵循现有的交通规则，例如“右侧先行规则”或现有的路标，或者省略合作并且遵循现有的交通规则至少直到不属于车队的一部分的道路使用者穿过车道交汇点为止。
所描述的系统具有的优点是，例如，根据与车队相关的优化准则，依赖于交通情况来定义通过顺序，而不必应用对于当前情况可能不是最佳的优先规则。此外，所描述的系统是“移动”系统，当在车道交汇点处的相关车辆与系统兼容的装备车队相关联时可用。理想地，所有车辆都进行相应的装备，即所有车辆都属于车队。该系统灵活且具有成本效益，因为对车道交汇点区域的基础设施的性质没有要求。特别是不必设置或修改交通标志或信号系统。
该系统能够以简单的方式避免在车道交汇点区域内发生碰撞，从而提高了交通安全性。在一个优选实施例中，为了进一步提高安全性，提供了最小安全距离，即，到穿行车辆(即，到行驶路线相交时的其他车辆)的安全距离。该距离可以静态提供的。但是，优选定义或计算该安全距离，以便针对参数不确定性(例如瞬态加速度/制动行为，摩擦系数，GPS精度等)对系统(在一定限制内)进行稳健设计。因此，当不确定性变大时，所得到的安全距离变大。
此外，该系统适合于提高车辆车队穿行车道交汇点的效率，例如在燃料消耗、污染物排放量和交通流量方面。例如，可以避免在交通信号灯或其他交通标志处的其他必要等待时间，以及可以减少或避免由于车辆或其驾驶员未及时识别出其他车辆穿行车道交汇点的意图而导致的危险情况，或有碰撞风险的危险情况。因为可以在进入车道交汇点区域时直接进行穿行顺序的定义，所以可以在车道交汇点处主动组织交通流，而不是仅由车辆的驾驶员或自动驾驶控制器根据交通标志作出反应来进行被动反应。
在该系统的一个优选实施例中，相应的运动控制装置还被配置为，基于至少一个与车辆相关的优化准则，调整相应的车辆通过车道交汇点的区域的计划行驶路线。因此，在考虑到与车辆相关的优化准则的情况下，进行计划行驶路线的调整，与车辆相关的优化准则的目标是例如基于与车队相关的总体优化准则，根据所确定的通行顺序，改善一个或多辆车辆乘员的驾驶舒适度。在一个实施例中，这可以顺序发生。在另一个实施例中，优化同时发生并且彼此相互影响，即，穿行车道交汇点的顺序不仅影响计划行驶路线的优化，而且计划行驶路线对穿行顺序的确定有影响。计划行驶路线包括关于计划行驶路径的信息项，但也包括关于计划速度、加速度和减速度以及可能的行驶方向变化的信息项。
在一个示例性实施例中，至少一个与车辆相关的优化准则包括使相应的车辆的加速度和减速度适应为相应车辆定义的驾驶舒适度配置文件。为车辆定义的驾驶舒适度配置文件可以例如是工厂定义的多个准则配置文件之一，和/或可以由驾驶员选择或配置。准则配置文件可以包括例如“正常”、“运动”、“巡航”等。但是也可以提供，驾驶员自己例如在纵向和横向上分别定义最大允许的加速度和减速度，还可以提供加速度的持续时间以及加速度和减速度的梯度。因此，例如，可以允许或不允许例如突然制动、意想不到的强烈转向运动、从慢速行驶到全载行驶的突然改变以及其他。
在另一示例性实施例中，至少一个与车辆相关的优化准则包括使相应的车辆的当前速度适应推荐速度。推荐速度可以是驾驶员选择的期望推荐速度，也可以是车道上允许的最高速度或建议的推荐速度。
在一个实施例中，相应的运动控制装置被配置为接收一个其他车辆的一个其他计划行驶路线或多辆其他车辆的多个其他计划行驶路线，并且在考虑到一个或多个其他计划行驶路线的情况下来调整相应的车辆的计划行驶路线。这样，确保在优化车辆的所有计划行驶路线时，协同考虑由于车队的参与车辆的与车辆相关的优化准则而发生的计划行驶路线的变化，从而特别地进一步提高防撞性。
在一个示例性实施例中，运动控制装置被配置为连续接收一个或多个其他计划行驶路线的更新，并且在考虑到该更新的情况下连续调整相应的车辆的计划行驶路线。在此至少连续地进行更新，直到车道交汇点的区域被具有运动控制装置的车辆越过为止。术语“连续”更新还包括以规则的时间间隔进行更新，以及在已传输数据中的某些内容发生变化时精确地更新。
在一个优选实施例中，相应的运动控制装置被配置为针对行驶路线沿着相应的车辆的纵向运动方向控制相应的车辆的车辆动力学。该控制在此至少根据所确定的穿行顺序进行，优选附加地还根据与车辆相关的优化准则进行。沿着纵向运动方向的车辆动力学尤其通过在适当的时间点和适当的持续时间内的加速和减速来控制。以这种方式确保了特别是也可以自动地进行车道交汇点区域的纵向穿行，即，例如交叉路口的穿行，同时遵守穿行顺序以及可能地针对相应的车辆的驾驶舒适度曲线。
在沿着车辆的纵向运动方向的行驶路线由运动控制装置自动地控制时，提供了驾驶员进行可能所需的横向运动的控制。根据准则SAE J3016，这将对应于SAE自治级别1的驾驶员辅助系统，并且可以实现为例如在车道交汇点区域内的ACC系统(ACC–自适应巡航控制系统)的扩展，ACC系统除了在相应车辆前方的行驶方向上的车辆外，还考虑了交叉行驶的车辆，并且将所确定的参考加速度和减速度值传输到系统的相应致动器。
在一个优选的实施例中，相应的运动控制装置还被配置为，针对行驶路线沿着相应的车辆的横向运动方向控制相应的车辆的车辆动力学。因此，更复杂的驾驶操作也可以是自动化的，例如停车或变道，例如以避免车辆停车。根据准则SAE J3016，可以同时(至少暂时)自动控制纵向和横向运动的系统将对应于SAE自治级别2(或更高)的驾驶员辅助系统。可以在穿行车道交汇点之前通过路径规划算法确定计划行驶路径。这样的系统可以被实现为例如用于车道交汇点的区域的拥塞辅助系统的扩展。在一个实施例中，提供的是，例如，运动控制装置确定用于控制纵向运动的相应车辆的参考加速度或减速度或速度的信号，并且确定用于控制横向运动的参考转向角或相应的其他信号，然后将控制信号中继到相应车辆的合适的致动器，例如ACC系统和转向致动器的接口。
在该系统的一个优选实施例中，至少一个与车队相关的总体优化准则包括最小化车队的二氧化碳排放量。这可以包括例如相对于具有低或无二氧化碳排放量的车辆，减少或避免具有高二氧化碳排放量的车辆的速度变化以及可能的使用寿命，从而使得每单位时间的二氧化碳排放量在车道交汇点的区域诶整体被最小化。
在另一优选实施例中，至少一个与车队相关的总体优化准则包括在车道交汇点区域内使车队的车辆通过量最大化。在此，在车道交汇点区域内车辆的通过量对应于每单位时间穿过该区域的车辆的数量。通过量的最大化例如有助于避免拥堵和/或至少使其尽可能短，缩短行驶时间并减少在车道交汇点区域内的污染物排放量，例如二氧化碳排放量。
要注意的是，要优化的单个与车队相关的优化准则还可以包括两个或更多个参数的同时优化，例如总二氧化碳排放量和车辆通过量的同时优化。
在该系统的一个优选实施例中，相应的运动控制装置包括具有至少一个第一接口的至少一个定位单元和具有至少一个第二接口的车辆控制单元，该车辆控制单元连接到定位单元。在这种情况下，定位单元被配置为检测位于车道交汇点区域内的车队的相应车辆和一个或多个其他车辆的位置和运行参数作为经由至少一个第一接口的输入信号，并且将它们彼此关联，即，将它们放置在共享的环境中，并且车辆控制单元被配置为至少基于至少一个与车队相关的优化准则分析通过定位单元彼此关联的输入信号并且基于评估控制经由至少一个第二接口控制相应车辆的至少一个或多个致动器。
所检测的位置和运行参数尤其是相应的车辆以及车队的一个或多个其他车辆的第一位置和其他位置以及至少一个运行参数。为了接收，运动控制装置的定位单元可以通过第一接口连接到位置检测单元和车辆间通信单元以及CAN总线。
为了使输入信号(即，位置和运行参数)相互关联和/或将它们放置在共享的环境中，定位单元包括具有处理器和存储器的可编程装置，该存储器包含代码组件，当代码组件由处理器加载并执行时，例如使其生成相应车辆的周围环境的模型，在该周围环境中，包含在车道交汇点区域内的车道路线和一个或多个其他车辆或关于此的信息项或关于基础设施的信息项。在一个优选的实施例中，定位单元还被配置为例如基于其他车辆的运动方向将其他车辆分类，例如交叉、迎面而来、沿相同的行驶方向行驶、例如在碰撞路线上或不在碰撞路线上等。
车辆控制单元例如包括用于评估彼此关联的输入信号的单独的可编程装置。可替代地，运动控制装置还可以包括例如用于定位单元和车辆控制单元的共享的可编程装置。
运动控制装置的车辆控制单元至少基于与车队相关的优化准则来评估由定位单元彼此关联的输入信号，并且定义至少近似最佳地实现了与车队相关的优化准则的穿行顺序，与车队相关的优化准则例如使车队的参与车辆的二氧化碳排放总量最小化或使在车道交汇点的区域内的车辆通过量最大化，或者同时实现了这两者。在此可以提供，所有参与车辆的车辆控制单元各自自己执行相应的评估并且将其结果发送给其他参与车辆，以确保在每种情况下始终确定相同的穿行顺序，并且在发生偏差的情况下，定义对所有参与车辆都具有约束力的顺序。备选地，也可以提供，一个车辆控制单元确定穿行顺序并且将其以有约束力的方式传达给另一个车辆控制单元。
此外可以提供，相应车辆的运动控制装置的车辆控制单元考虑与相应车辆相关的优化准则。在一个实施例中，在由穿行顺序定义相应车辆的行驶路线的情况下，其基于与车辆相关的优化准则进行调整，该优化准则例如旨在改善特定的驾驶舒适度。在另一实施例中提供，行驶路线调整的效果又被用于相对于与车队相关的优化准则来更新对穿行顺序的确定，以便近似协同地优化与车队相关的准则和与车辆相关的准则，并且在这种情况下，尽管进行了动态调整，但仍可确保始终避免碰撞。
车辆控制单元然后经由第二接口将合适的控制信号发送到相应车辆的一个或多个相关致动器。致动器也是系统的一部分。根据自动化程度，这些信号可以是例如作用在相应车辆的制动器上和/或使其加速和/或影响其转向和/或激活和停用转向信号和/或可能向驾驶员提供相应地作用在车辆上的信号的信号。
根据本发明的第二方面，提供了一种具有运动控制装置的车辆，该车辆被配置用于在根据本发明的第一方面的用于在车道交汇点的区域内协同调整车辆运动的系统中进行操作。此外，根据本发明的第三方面，提供了一种运动控制装置，其被配置用于在根据本发明的第二方面的车辆中进行操作。以这种方式，根据本发明的系统的优点和特殊特征，包括其每个实施例，也在合适的车辆和合适的运动控制装置的范围内实现。
在一个优选的实施例中，运动控制装置包括具有至少一个处理器和存储器的可编程装置，存储器具有代码组件，该代码组件在由处理器执行时，使运动控制装置将车辆作为根据本发明的第二方面的车辆进行操作。
根据本发明的第四方面，一种计算机程序产品包括代码组件，当代码组件由这种运动控制装置的可编程装置的处理器执行时，使该运动控制装置将车辆作为根据本发明的第二方面的车辆进行操作。这样，根据本发明的运动控制装置的优点和特殊特征也可以在合适的计算机程序产品的范围内实现。此外，根据本发明的第五方面，提供了一种具有根据本发明的第四方面的计算机程序产品的计算机可读存储介质。
附图说明
根据具体实施方式和附图，本发明的其他优点是显而易见的。在下文中，参照附图并结合示例性实施例的以下描述来更详细地解释本发明。在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例用于在车道交汇点区域内协同调整车辆运动的系统的示例的示意图；
图2示出了根据本发明的另一实施例具有运动控制装置的车辆的示例的示意图；和
图3示出了两辆车辆在穿行交汇点期间的速度和间隔的曲线图的示意图。
具体实施方式
显而易见的是，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以使用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑上的改变。显而易见的是，如果没有另外特别说明，上述以及下文所述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合。因此，不应在限制性意义上解释本说明书，并且本发明的保护范围由所附权利要求限定。
图1示出了根据本发明的一个实施例用于在车道交汇点的区域内协同调整车辆运动的系统的示例的示意图。系统100用于在车道交汇点101的区域内协同调整车辆运动。在所示的示例中，车道交汇点是交叉路口，并且具有第一路口102、第二路口103、第三路口104和第四路口105。系统100包括车队，该车队在所示示例中由位于车道交汇点101的区域内的第一车辆106和第二车辆107组成，其中第一车辆106和第二车辆107分别具有车辆间通信单元108、109、位置检测单元110、111以及运动控制装置112、113。第一车辆106和第二车辆107位于车道交汇点101的区域内，该区域在所示的示例中包括车道重叠的实际交叉路口区域，并且另外还包括路口102、103、104、105的一部分，在所示的示例中以恒定的长度定义，例如每个路口50m。
位于车道交汇点101的区域内的第一位置处的第一车辆106的运动控制装置112基于位置检测单元110当前提供的位置信息项确定其自身的第一位置，并且借助于其自身的车辆间通信单元108以及由其运动控制装置113检索或提供的另一位置确定第二车辆107的另一位置，通过车辆间通信单元108与第二车辆107的车辆间通信单元109建立通信连接。为了能够提供第二车辆的位置信息，第二车辆107的运动控制装置113借助于第二车辆107的位置检测单元111来确定该位置信息。此外，第一车辆的运动控制装置113被配置为请求来自第一车辆106的至少一个运行参数，并且借助于来自第二车辆107的车辆间通信，基于与车队相关的总体优化准则，确定车队的车辆106、107通过该区域的穿行顺序。在所示的实施例中提供的是，第二车辆107的运动控制装置113同样进行穿行顺序的确定，并且通过车辆间通信连接对所确定的穿行顺序进行比较。
车队的车辆已知的与车队相关的总体优化准则例如涉及使整个车队的污染物排放量(例如二氧化碳排放量)最小化或使通过车道交汇点的车辆的通过量最大化，这在当前情况下意味着选择以下顺序：计划行驶路线114为从第一路口102到第三路口104的第一车辆106以及计划行驶路线115为从第二路口103到第四路口105的第二车辆107可以整体上在最短时间范围内穿行交叉路口。运行参数取决于与车队相关的优化准则。例如，如果要使二氧化碳排放总量最小化，则确定相应车辆的二氧化碳排放量作为运行参数，例如当前行驶速度下的当前值、平均值或二氧化碳排放量随车辆速度和/或车辆速度变化率变化的特性曲线以及可能的其他运行参数(例如相应的当前运行温度)。
在图2中示出了根据本发明的另一实施例具有运动控制装置的车辆的示例的示意图。所示的车辆200被配置为作为图1所示的系统100的车队的第一车辆106或第二车辆107操作，以在车道交汇点101的区域内协同调整车辆运动。车辆200具有车辆间通信单元，车辆间通信单元在此单独示出为车辆间通信单元的接收模块201和车辆间通信单元的发送模块202。此外，车辆200具有位置检测单元203。在所示的实施例中，为了检测位置，设置了GPS接收单元204(即全球位置确定系统的接收器)以及另外地环境传感器单元205(例如包括摄像机传感器单元和/或雷达传感器单元或激光雷达传感器单元)，其中特别是还通过分析传感器信号来检测车辆相对于其周围环境以及在车道交汇点区域内的其他车辆的位置。
此外，车辆具有运动控制装置206，该运动控制装置被配置成：当车辆200和车队中的一个或多个其他车辆位于车道交汇点的区域内时，借助于位置检测单元203以及车辆间通信单元的接收模块201和发送模块202确定包括自我车辆200在内的车队的车辆的相应位置和至少一个运行参数。在图2所示的实施例中，为此，运动控制装置206包括具有第一接口208的定位单元207，以及具有第二接口210的车辆控制单元209，车辆控制单元209连接到定位单元207。
运动控制装置206的定位单元207经由第一接口208连接到位置检测单元203的GPS接收单元204和环境传感器单元205，并且还至少连接到车辆间通信单元的接收模块201。此外，存在通过第一接口208到车辆总线211的连接，例如CAN总线，通过该连接，可以请求连接到车辆总线211的车辆部件(未示出)的运行参数值。第一接口208和第二接口210各自可以各自包括多个接口。
定位单元被配置为检测在车道交汇点区域内的车队的车辆200和其他车辆的位置和运行参数作为经由第一接口208的输入信号，并且使它们彼此关联，即，将它们放置在共享的环境中。
为此目的，所示的定位单元207具有可编程装置212，该可编程装置212具有处理器213和存储器214。程序存储在存储器214中，该程序包含由处理器213加载和执行的代码组件，由此生成车辆200的周围环境的模型，其中包含在车道交汇点区域内的车道路线和其他车辆或位置信息项以及可能例如其运动信息项。例如，这还可以包括其他车辆或其计划的行驶路线的分类，特别是确定相对于自我计划的行驶路线可能发生碰撞的风险。此外，例如，还可以考虑从环境传感器信号的分析确定的或经由通信单元接收的关于基础设施的附加信息项。
连接到定位单元207的车辆控制单元209至少基于与车队相关的优化准则，在考虑到车辆的位置和运行参数的情况下，评估通过定位单元207彼此关联的输入信号。对于模型中包括的车队的车辆，这还包括确定尽可能满足与车队相关的优化准则的穿行顺序。
为此，所示的车辆控制单元209具有带有处理器217和存储器218的单独的可编程装置216，其中，程序存储在存储器218中，该程序包含由处理器217加载和执行的代码组件。在其他实施例中，运动控制装置206也可以具有用于定位单元207和车辆控制单元209的共享的可编程装置，或者整体上可以仅在一个控制单元中提供定位单元207和车辆控制单元209的所有特征。
然后，在车辆间通信单元的发送模块202的帮助下，通过第二接口210将穿行顺序传输到位于车道交汇点区域内的车队的其他车辆。取决于实施例，其他车辆遵守所确定的穿行顺序或传达由其他车辆确定的穿行顺序本身是否对应于所发送的穿行顺序，其中，在不对应的情况下，穿行顺序之一被定义为协作绑定。另外，提供了车辆控制单元209考虑例如针对于改善特定的行驶舒适度的与车辆相关的优化准则，并且将由此考虑的对行驶路线的影响用于更新穿行顺序的确定，以便近似协同地优化与车队相关的准则以及与车辆相关的准则，同时确保尽管进行了动态调整但始终可以避免碰撞。
车辆控制单元209被配置为基于评估经由第二接口210将信号传输至车辆200的致动器215，以便控制车辆动力学，从而使车辆转向通过车道交汇点的区域。取决于实施例或操作模式，车辆控制单元209传输信号，以用于纵向或额外地横向控制车辆动力学，从而纵向或附加地横向控制车辆200。对于纵向控制，车辆动力学受到例如作用于车辆200的制动器和/或使其加速的信号的影响。对于额外的横向控制，车辆动力学受到例如影响转向致动器的信号的影响。
在图3中示出了两辆车辆在穿过交汇点时的速度和间隔的曲线图的示意图，其中两辆车辆与根据本发明的系统的车队相关联，用于在车道交汇点协同调整车辆运动。因此，该情况对应于图1所示的情况，车队由在交叉路口具有重叠的纵向计划的行驶路线的两辆车辆组成。根据与车队相关的优化准则确定穿行顺序。例如，根据所确定的穿行顺序，第二车辆接收被允许穿过交叉路口的优先级。与车辆相关的优化准则是针对两辆车辆的期望推荐速度，第一车辆的期望推荐速度被定义为15m/s，即，每秒15米，第二车辆的期望推荐速度被定义为11m/s。
在第一个示图310中，示出了第一车辆的速度v1(以米/秒为单位)相对于时间t(以秒为单位)的示例性曲线311和第一车辆的期望推荐速度312(也以米/秒为单位)。在第二个示图320中，示出了第二车辆的速度v2(以米/秒为单位)相对于时间t(以秒为单位)的示例性曲线321和第二车辆的期望推荐速度322(也以米/秒为单位)。在第三个示图330中，示出了第一车辆与第二车辆之间的间隔(即距离)d(以米为单位)相对于时间t(以秒为单位)的相关的示例性曲线331和提供的两辆车辆之间要保持的最小安全间隔332(也以秒为单位)。
当第二车辆的速度321增加到11m/s的其期望推荐速度322时，第一车辆的速度311(其最初还以15m/s的其期望推荐速度312移动)减小，直到两辆车辆之间的减小的距离331不会减小到最小安全间隔332以下，其中从不再可能发生碰撞的时间点起，再次增加第一车辆的速度311以使其再次接近第一车辆的期望推荐速度312。相比之下，第二车辆有可能以基本上不变的速度321穿过交叉路口，该速度接近第二车辆的期望推荐速度322。
附图不一定在细节和比例上是准确的，并且可以以放大或缩小的尺寸示出以提供更好的概览。因此，这里公开的功能细节不应被理解为限制性的，而是作为为该技术领域的技术人员提供指导以便以多种方式使用本发明的说明性基础。
此处使用的术语“和/或”在一系列两个或更多个元素中使用时，表示每个列出的元素可以单独使用，或者可以使用列出的元素中的两个或更多个的任意组合。例如，如果描述的组合包含组分A、B和/或C，则该组合可以包含单独的A；单独的B；单独的C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。
出于示例性目的，基于示例性实施例详细描述了本发明。本领域技术人员认识到，关于一个实施例描述的细节也可以在其他实施例中使用。因此，本发明不限于单独的实施例，而是仅由所附权利要求限制。
附图标记列表
100 系统
101 车道交汇点
102 第一路口
103 第二路口
104 第三路口
105 第四路口
106 第一车辆
107 第二车辆
108 第一车辆的车辆间通信单元
109 第二车辆的车辆间通信单元
110 第一车辆的位置检测单元
111 第二车辆的位置检测单元
112 第一车辆的运动控制装置
113 第二车辆的运动控制装置
114 第一车辆的计划行驶路线
115 第二车辆的计划行驶路线
200 车辆
201 车辆间通信单元的接收模块
202 车辆间通信单元的发送模块
203 位置检测单元
204 GPS接收单元
205 环境传感器单元
206 运动控制装置
207 定位单元
208 第一接口
209 车辆控制单元
210 第二接口
211 车辆总线
212 可编程装置
213 处理器
214 存储器
215 致动器
216 可编程装置
217 处理器
218 存储器
310 第一个示图
311 第一车辆的速度曲线
312 第一车辆的期望推荐速度
320 第二个示图
321 第二车辆的速度
322 第二车辆的期望推荐速度
330 第三个示图
331 第一车辆和第二车辆之间的距离
332 两辆车辆之间的最小安全距离

Claims (15)

1.一种用于在车道交汇点(101)的区域内协同调整车辆运动的系统(100)，包括：
由多辆车辆(106、107、200)组成的车队，每个所述车辆包括车辆间通信单元(108、109)、位置检测单元(110、111、203)和运动控制装置(112、113、206)，所述运动控制装置被配置为：当所述车队中的相应车辆(106、200)位于车道交汇点(101)的区域内的相应第一位置处时并且当所述车队的另一个或多个其他车辆(107)也位于所述车道交汇点(101)的所述区域内时，确定所述车队的一辆其他车辆(107)的一个其他位置或多辆其他车辆(107)的多个其他位置，并且请求来自位于所述车道交汇点(101)的所述区域内的所述车队的所述车辆(106、107、200)的至少一个运行参数，其特征在于，相应的运动控制装置(112、206)还被配置为基于至少一个与车队相关的总体优化准则，在考虑到位于所述车道交汇点(101)的所述区域内的所述车队的相应车辆(106、200)和一辆或多辆其他车辆(107)的所述第一位置和所述其他位置以及所述至少一个运行参数的情况下，确定所述车队的所述车辆通过所述区域的穿行顺序。
2.根据权利要求1所述的系统，其中相应的运动控制装置(112、206)还被配置为基于至少一个与车辆相关的优化准则来调整相应车辆通过所述车道交汇点(101)的所述区域的计划行驶路线。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述至少一个与车辆相关的优化准则包括使相应车辆(106、200)的加速度和减速度适应为所述相应车辆(106、200)定义的驾驶舒适度配置文件。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的系统，其中所述至少一个与车辆相关的优化准则包括使相应车辆(106、200)的当前速度适应推荐速度。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中相应的运动控制装置被配置为接收一辆其他车辆(107)的另一个计划行驶路线(115)或多辆其他车辆的多个其他计划行驶路线，并且在考虑到所述一个或多个其他计划行驶路线(115)的情况下调整相应车辆(106、200)的所述计划行驶路线(114)。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述运动控制装置被配置为连续接收所述一个或多个其他计划行驶路线(115)的更新，并且在考虑到所述更新的情况下连续调整相应车辆(106、200)的所述计划行驶路线(114)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中相应的运动控制装置(112、206)被配置为针对行驶路线沿着相应车辆(106、200)的纵向运动方向来控制相应车辆(106、200)的车辆动力学。
8.根据权利要求7所述的系统，其中相应的运动控制装置(112、206)还被配置为针对行驶路线沿着相应车辆的横向运动方向来控制相应车辆(106、200)的车辆动力学。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述至少一个与车队相关的总体优化准则包括使所述车队的二氧化碳排放量最小化。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述至少一个与车队相关的总体优化准则包括使所述车队的车辆在车道交汇点的区域内的通过量最大化。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中相应的运动控制装置(112、206)包括具有至少一个第一接口(208)的至少一个定位单元(207)和具有至少一个第二接口(210)的车辆控制单元(209)，所述车辆控制单元(209)连接到所述定位单元(207)，
其中所述定位单元(207)被配置为检测位于车道交汇点(101)的所述区域内的所述车队的相应车辆(106、200)以及一个或多个其他车辆(107)的位置和运行参数，作为经由所述至少一个第一接口(208)的输入信号并将它们彼此关联，以及
所述车辆控制单元(209)被配置为至少基于所述至少一个与车队相关的优化准则，评估通过所述定位单元(207)彼此关联的所述输入信号，并且基于所述评估经由所述至少一个第二接口(210)控制相应车辆(106、200)的至少一个或多个致动器(215)。
12.一种具有运动控制装置的车辆(200)，所述运动控制装置被配置用于在根据前述权利要求中任一项所述的系统(100)中进行操作。
13.一种运动控制装置(206)，所述运动控制装置被配置用于在根据权利要求12所述的车辆(200)中进行操作。
14.根据权利要求13所述的运动控制装置，包括具有至少一个处理器(213、217)和存储器(214、218)的可编程装置(212、216)，所述存储器(214、218)包含代码组件，当所述代码组件被所述处理器(212、216)执行时，使所述运动控制装置(206)将所述车辆(200)作为根据权利要求12所述的车辆进行操作。
15.一种计算机程序产品，包括代码组件，所述代码组件在由根据权利要求14所述的运动控制装置(206)的可编程装置(212、216)的处理器(213、217)执行时，使所述运动控制装置(206)将所述车辆(200)作为根据权利要求12的车辆进行操作。
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