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原文传递控制车辆的横向运动的系统和方法

专利名称：	控制车辆的横向运动的系统和方法
摘要：	一种车辆控制系统，该车辆控制系统包括碰撞检测器，所述碰撞检测器以下时间检测到时间范围内的各个控制时间步的各个区域与至少一个物体的碰撞以生成指示在不同的时间步的无碰撞区域的数据结构：当所述物体在所述时间步的轨迹与由所述车辆在所述时间步的纵向位移和所述区域的所述横向位移的值的范围所限定的空间相交时。所述系统包括：路径规划器，所述路径规划器确定对在空间和时间中形成将包括初始位移的区域与包括目标位移的区域连接起来的区域的并集的无碰撞区域序列进行限定的时间序列，以在所述并集内生成将所述初始位移与所述目标位移连接起来的轨迹；以及控制器，所述控制器根据所述轨迹来控制车辆。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	日本;JP
申请人：	三菱电机株式会社
发明人：	K·贝恩拓普;A·维斯;C·丹尼尔森;S·迪卡拉诺
专利状态：	有效
申请日期：	2017-10-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201780088596.7
公开号：	CN110461676A
代理机构：	北京三友知识产权代理有限公司
代理人：	师玮;黄纶伟
分类号：	B60W30/09(2006.01);B;B60;B60W;B60W30
申请人地址：	日本东京都
主权项：	1.一种对行进在与一组移动物体共用的道路上的车辆的运动进行控制的车辆控制系统，所述车辆控制系统包括：存储器，所述存储器存储对所述车辆行进的所述道路上的横向位移进行限定的一组平衡点，并且存储所述车辆的、与所述一组平衡点相对应的横向动态的状态的一组区域，其中，横向动态的各个状态包括横向位移、所述横向位移的变化速率、横向取向以及所述横向取向的变化速率，其中，各个区域限定所述横向动态的所述状态的控制不变集，所述控制不变集被确定为使得在区域内具有状态的所述车辆能够在所述区域内保持所述车辆的状态，其中，各个区域包括对应的平衡点并且与至少一个相邻区域相交；至少一个传感器，所述至少一个传感器生成指示所述一组移动物体中的各个物体的运动轨迹的时间序列信号；碰撞检测器，所述碰撞检测器在以下时间检测到在时间范围内的各个控制时间步的各个区域与至少一个物体的碰撞以生成指示在不同的控制时间步的无碰撞区域的数据结构：当所述物体在所述控制时间步的所述运动轨迹与由所述车辆在所述控制时间步的纵向位移和所述区域的所述横向位移的值的范围所限定的空间相交时；路径规划器，所述路径规划器确定对在空间和时间中形成将包括初始位移的区域与包括目标位移的区域连接起来的区域的并集的无碰撞区域序列进行限定的时间序列，以在所述并集内生成将所述初始位移与所述目标位移连接起来的轨迹；以及控制器，所述控制器根据所述轨迹来控制所述车辆。 2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储器存储指示状态转换图的数据结构，所述状态转换图在不考虑障碍物的情况下限定针对不同的控制时间步的区域之间的可能转换，并且其中，所述碰撞检测器响应于检测到所述障碍物而使所述图上的至少一些转换无效，以形成指示所述无碰撞区域的所述数据结构，并且其中，所述路径规划器搜遍所述图中的有效转换以寻找区域的所述并集。 3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述转换包括不确定性，使得所述状态转换图成为马尔可夫链。 4.根据权利要求1所述的系统，其中，指示所述状态转换图的所述数据结构包括上块对角矩阵。 5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述碰撞检测器估计所述物体的、与指示所述物体的运动的所述时间序列信号一致的未来轨迹，估计所述未来轨迹与在各个控制时间步的各个区域相交的概率，并且如果相交的概率低于阈值，则将所述控制时间步的所述区域检测为无碰撞的。 6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述碰撞检测器被配置为确定在所述车辆的行驶区域中移动的假想物体的一组可行轨迹；确定各个可行轨迹与各个控制时间步的各个区域相交的概率；使用所述时间序列信号，确定至少一个物体要遵循的各个可行轨迹的概率；将各个可行轨迹与各个控制时间步的各个区域相交的风险等级确定为所述可行轨迹与各个控制时间步的各个区域相交的概率与至少一个物体要遵循的所述可行轨迹的概率的组合；以及如果所有可行轨迹与在所述控制时间步的区域相交的所述风险等级低于阈值，则将所述控制时间步的所述区域检测为无碰撞的。 7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述可行轨迹是使用假想车辆的运动的运动学模型来确定的，所述系统包括：按以选自一组行驶意图的不同行驶意图行进的环境中的不同位置生成针对所述假想车辆的不同速度的所述可行轨迹。 8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述假想车辆的所述位置是根据所述环境的地图选择的，其中，所述一组行驶意图包括以下项中的一个或组合：左转意图、右转意图、直行意图、向左变道意图、向右变道意图、刹车意图、加速意图以及保持速度意图，并且其中，针对执行由所述环境准许的不同行驶意图的各个假想车辆确定所述可行轨迹，所述不同行驶意图使所述假想车辆移动到所述主车辆的所述行驶区域中。 9.根据权利要求6所述的系统，所述系统还包括：将车辆指派给在误差容限内与所述车辆的所述时间序列信号一致的可行轨迹的子集，并且基于对由所述可行轨迹表示的行驶意图的统计，确定所述车辆遵循来自所述子集的各个可行轨迹的概率。 10.根据权利要求6所述的系统，其中，通过迭代地采样假想物体的状态空间，并且在采样状态与所述假想物体的运动的意图一致时将所述采样状态添加在针对所述运动的所述意图的可行轨迹中，来确定所述可行轨迹。 11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述路径规划器通过在所述并集内优化所述车辆的所述运动的成本函数来确定所述轨迹。 12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述路径规划器确定形成所述并集的最短时间序列。 13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述路径规划器确定连接限定所述初始位移和所述目标位移的所述平衡点的所述轨迹。 14.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：速度计，所述速度计测量所述车辆的纵向速度，其中，所述碰撞检测器基于所述纵向速度与对应于所述控制时间步的时段的乘积，来确定所述车辆在所述控制时间步的所述纵向位移。 15.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：位置传感器，所述位置传感器确定所述车辆的当前位置；以及收发器，所述收发器发送所述车辆的所述当前位置，并且接收作为对所述发送的响应的、针对包括所述当前位置的所述道路的形状确定的所述一组区域。 16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一组区域是在不考虑所述车辆的纵向动态的情况下针对所述车辆的所述横向动态确定的。 17.一种对行进在与一组移动物体共用的道路上的车辆的运动进行控制的方法，其中，所述方法使用与实现所述方法的存储指令联接的处理器，其中，所述指令在由所述处理器执行时，执行所述方法的至少一些步骤，所述步骤包括：从存储器取回所述车辆的、与一组平衡点相对应的横向动态的状态的一组区域，其中，横向动态的各个状态包括横向位移、所述横向位移的变化速率、横向取向以及所述横向取向的变化速率，其中，各个区域限定所述横向动态的所述状态的控制不变集，所述控制不变集被确定为使得在区域内具有状态的所述车辆能够在所述区域内保持所述车辆的状态，其中，各个区域包括对应的平衡点并且与至少一个相邻区域相交；生成指示所述一组移动物体中的各个物体的运动轨迹的时间序列信号；在以下时间检测到在时间范围内的各个控制时间步的各个区域与至少一个物体的碰撞以生成指示在不同的控制时间步的无碰撞区域的数据结构：当所述物体在所述控制时间步的轨迹与由所述车辆在所述控制时间步的纵向位移和所述区域的所述横向位移的值的范围所限定的空间相交时；确定对在空间和时间中形成将包括初始位移的区域与包括目标位移的区域连接起来的区域的并集的无碰撞区域序列进行限定的时间序列，以在所述并集内生成将所述初始位移与所述目标位移连接起来的轨迹；以及根据所述轨迹来控制所述车辆。 18.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括：取回指示状态转换图的数据结构，所述状态转换图在不考虑障碍物的情况下限定针对不同的控制时间步的区域之间的可能转换；响应于检测到所述障碍物，使所述图上的至少一些转换无效，以形成指示所述无碰撞区域的所述数据结构；以及搜遍所述图中的有效转换以寻找区域的所述并集。 19.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括：确定在所述车辆的行驶区域中移动的假想物体的一组可行轨迹；确定各个可行轨迹与各个控制时间步的各个区域相交的概率；使用所述时间序列信号，确定至少一个物体要遵循的各个可行轨迹的概率；将各个可行轨迹与各个控制时间步的各个区域相交的风险等级确定为所述可行轨迹与各个控制时间步的各个区域相交的概率与至少一个物体要遵循的所述可行轨迹的概率的组合；以及如果所有可行轨迹与控制时间步的区域相交的所述风险等级低于阈值，则将所述控制时间步的所述区域检测为无碰撞的。 20.一种包含能够由处理器执行的程序的非暂时性计算机可读存储介质，所述程序用于执行方法，所述方法包括：从存储器取回车辆的、与一组平衡点相对应的横向动态的状态的一组区域，其中，横向动态的各个状态包括横向位移、所述横向位移的变化速率、横向取向以及所述横向取向的变化速率，其中，各个区域限定所述横向动态的所述状态的控制不变集，所述控制不变集被确定为使得在区域内具有状态的所述车辆能够在所述区域内保持所述车辆的状态，其中，各个区域包括对应的平衡点并且与至少一个相邻区域相交；生成指示所述一组移动物体中的各个物体的运动轨迹的时间序列信号；在以下时间检测到在时间范围内的各个控制时间步的各个区域与至少一个物体的碰撞以生成指示在不同的控制时间步的无碰撞区域的数据结构：当所述物体在所述控制时间步的所述轨迹与由所述车辆在所述控制时间步的纵向位移和所述区域的所述横向位移的值的范围所限定的空间相交时；确定对在空间和时间中形成将包括初始位移的区域与包括目标位移的区域连接起来的区域的并集的无碰撞区域序列进行限定的时间序列，以在所述并集内生成将所述初始位移与所述目标位移连接起来的轨迹；以及根据所述轨迹来控制所述车辆。
所属类别：	发明专利