具有自主驾驶信息的V2X通信系统的制作方法

具有自主驾驶信息的v2x通信系统
技术领域
1.本公开涉及车联网(v2x)通信系统，且更具体地涉及v2x通信系统中具有自主驾驶信息的消息。


背景技术：

2.车联网(v2x)是一种允许车辆与周围交通系统的移动部件进行通信的技术，所述周围交通系统用于驾驶员辅助和自主驾驶系统。v2x具有多个组件，包括车辆对车辆(v2v)、车辆对基础设施(v2i)、车辆对行人(v2p)和车辆对网络(v2n)。v2x系统具有独特的非视线感测能力，它使用相邻车辆、基础设施和行人之间的动态信息来比车载传感器更远地且更早地检测到潜在危险、交通和道路状况。可以与相邻车辆交换此动态信息以用于高级驾驶支持系统(adas)，且更具体来说，与自主驾驶(ad)功能交换此动态信息以做出准确的驾驶策略决策。
3.v2x通信系统使用由sae 2735和etsi定义的消息传递标准操作。然而，当前的v2x通信系统被设计成提供驾驶员辅助，这对应于sae j3016中自动化级别定义中的级别0(六个级别0至5)。更高级别的自主车辆具有更强大的功能，这意味着高于1级的自动化级别引入了当前v2x系统未涵盖的新要求。需要加强车辆之间的信息交换。


技术实现要素：

4.公开了用于具有自主驾驶信息的v2x通信系统的实施方案。示例车辆系统包括用于发送和接收位置和传感器数据的一个或多个系统。车载通信系统被配置为在v2x系统中发送和接收关于车辆和周围车辆的位置数据以及其它传感器数据。车载计算系统具有提取驾驶意图数据的意图数据提取模块、提取驾驶能力数据的驾驶能力提取模块，以及从包括自主驾驶系统的系统中提取驾驶模式数据的驾驶模式提取数据模块。从提取的数据中导出自主驾驶信息。创建包括自主驾驶信息的消息帧。将消息帧发送至v2x系统。
5.自主驾驶信息包括路线数据、驾驶行为和运动。路线数据可以包括一系列航点。驾驶行为数据可以包括驾驶任务并且驾驶运动数据可以包括车辆轨迹。驾驶能力数据包括自主驾驶级别。消息帧可以是基础安全消息(bsm)的扩展，所述bsm可以在由v2x系统中的附近车辆请求后发送。
6.公开了用于在v2x系统中传送自主驾驶信息的方法的实施方案。所述方法包括从自主驾驶系统中提取驾驶意图数据、驾驶能力数据和驾驶模式数据。从提取的数据得到自主驾驶信息，并创建包括自主驾驶信息的消息帧。消息帧作为独立消息或作为基础安全消息的扩展发送至v2x系统。可以周期性地或在v2x系统中的附近车辆请求后发送消息帧。
附图说明
7.图1是v2x通信系统以及与v2x系统的元件通信的车辆的框图；
8.图2是耦合至v2x通信系统的车载通信系统的框图；
9.图3是从车载通信系统中提取自主驾驶信息的框图；
10.图4是具有自主驾驶信息的基本消息帧的表示；以及
11.图5是用于开发具有自主驾驶信息的基本消息帧的方法的流程图。
12.附图中的元素和步骤为简单和清楚起见而示出并且不必根据任何特定顺序进行呈现。例如，在附图中示出可以同时或按不同次序执行的步骤以帮助提高对本公开的实施方案的理解。
具体实施方式
13.虽然参考具体说明性实施方案描述本公开的各个方面，但本公开不限于这类实施方案，并且在不脱离本公开的情况下，可以实施另外的修改、应用和实施方案。在附图中，将使用相似参考标号来示出相同组件。
14.图1是车联网(v2x)系统100的框图，其中车辆102具有车辆计算系统200，所述车辆计算系统具有与车辆对车辆(v2v)104、车辆对行人(v2p)106、车辆对基础设施(v2i)108和车辆对网络(v2n)110通信的能力。v2v 104无线地交换关于车辆之间的速度、位置和航向的信息，以在v2x系统内创建对附近车辆的感知。v2p 106专注于车辆与行人之间可能发生的通信，例如，使用车辆上的传感器或行人身上的手持式装置。v2i 108在车辆与基础设施之间交换关于交通的信息，所述基础设施可以包括但不限于，标牌中的rfid阅读器、摄像头、交通灯、车道标志、收费站等，并且可以为车辆提供与道路状况、交通、施工区域、速度限制等相关的信息。v2n 110允许车辆通过网络接收警报。v2n还允许车辆相互通信。
15.参考图2示出和描述车辆计算系统200。系统200具有车载计算系统201，所述车载计算系统可操作以执行本文所述的一种或多种方法。车载计算系统201具有处理器203以与包括自主车辆控制系统202的一个或多个车辆控制系统通信。处理器203还可操作以执行存储在例如非易失性存储器205的存储装置中的指令，以控制车辆的一个或多个系统，包括自主驾驶系统202。系统200能够向和从包括自主驾驶系统202、位置数据装置204和传感器数据装置206的其它车辆系统、子系统、硬件组件和软件组件发送和接收数据。
16.位置数据装置204从车辆获取位置数据。例如，可以从导航系统、gps或车辆上的传感器获取位置数据。位置数据可以是位置和导航数据，例如当前位置、相对位置、目的地、路线信息等。传感器数据装置206可以包括车辆传感器和adas传感器，例如车辆上的加速度计、摄像头、轮速传感器、转向角传感器、偏航率传感器、激光雷达、雷达、发动机参数、电池参数、环境条件、气候传感器等。传感器数据装置206从车辆向周围车辆发送数据。例如，传感器数据可以包括由车辆识别的物体的标识、位置、速率(速度和航向)、尺寸(长度和宽度)、形状。
17.v2x数据装置或v2x发送器208可以从车辆发送数据并且可以在与位置数据装置204相同的通信网络中从车辆接收数据。v2x数据装置208可以从例如自主驾驶系统的车辆内部系统以及例如v2i、v2p、v2n的外部系统210接收数据。外部系统210可以包括其它车辆中的摄像头、交通摄像头、安全摄像头和移动装置等。v2x数据装置208接收的数据的其它示例可以包括通过网络广播的导航服务、交通数据、交通信号信息等。传感器数据装置206还可以从v2x系统中的周围车辆接收数据。传感器数据可以包括由周围车辆识别的物体的标识、位置、速率(速度和航向)、尺寸(长度和宽度)、形状。
18.由位置数据装置204、传感器数据装置206和v2x数据装置208获取的基本驾驶信息可以包括速度数据和航向数据。此数据可以从车辆本身广播并且它也可以广播正与车辆通信的另一车辆的位置数据，例如来自周围车辆的位置数据。广播作为消息发生，并且能够作为基础安全消息(bsm)或协作感知消息(cam)接收和传输。bsm或cam可以在v2x系统中的组件之间传达，并且被传送至用于自主车辆的云网络214，其中存储和处理数据以支持自主驾驶平台。
19.车载计算系统201具有例如存储器205的存储装置，以存储可由处理器203执行的指令。计算系统201从车辆系统204、206、208、210和用户接口211接收信号。用户接口211可以是显示器、触摸屏或可由用户操作以输入用户选择的另一装置。分析输入并且处理器203执行用于控制致动器的各种车辆系统212的指令。除了其它功能外，车辆致动器还执行adas和ad功能，以帮助避免即将发生的碰撞。在自主驾驶操作中，还可以利用adas与v2v、v2i、v2p和v2n协作，以将关于驾驶环境的知识扩展成包括与交通状况、道路状况、周围车辆/物体位置相关的信息。例如在使用例如专用短程通信(dsrc)网络、蓝牙、wi-fi、近场通信等的无线通信的基础安全消息(bsm)中，可以将此信息从一个或多个车辆广播到驾驶环境中的其它车辆。共享的信息将取决于自主车辆的运行级别。
20.根据本发明的主题，bsm可以用包括自主驾驶信息的消息帧来增强。自主驾驶信息可以表示为附加消息或包括在bsm中的扩展字段。在任一种情况下，在v2x系统中交换的关于位置、速度和航向的基本动态信息用驾驶意图数据、驾驶能力数据和驾驶模式数据补充。将由sae 2735定义的消息扩展为包括驾驶意图数据、驾驶能力数据和驾驶模式数据允许相邻车辆做出更准确的驾驶策略决策。
21.图3是用于创建消息帧330的系统300的框图，所述消息帧包括通过各种提取模块从自主车辆控制系统302(也称为自主车辆控制系统)提取的自主驾驶信息328。自主车辆控制系统302由提取模块挖掘自主驾驶信息，以创建最终共享给v2x系统的消息帧330。消息帧330可以是新的独立消息或者它可以是bsm 316的扩展字段。在任一场景中，自主驾驶信息328由v2x发送器338发送至v2x系统中在车辆外部的系统。
22.自主驾驶信息328来源于从自主车辆控制系统302提取的数据。意图提取模块304从自主车辆控制系统302中提取驾驶意图数据。驾驶能力提取模块312从自主车辆控制系统302中提取驾驶能力数据。并且驾驶模式提取模块314从自主车辆控制系统302中提取驾驶模式数据。驾驶意图数据是指计划行驶的路线的路线数据以及车辆将要执行的机动。对于自主车辆，驾驶意图数据可以分解为三个单独的分量：路线/任务意图数据306、行为意图数据308和运动意图数据310。
23.路线或任务意图数据306是通过道路网到目的地的路线的导航和规划。道路网可以视为连通图，并且选择一条最优路线相当于例如在某些交通规则的限制下寻找成本最低的路径。路线或任务意图数据是通过点a和b之间道路的一系列航点。所有级别(级别0-5)的自主车辆可以共享路线或任务意图306信息。
24.行为意图数据308是表示通过根据道路规则与周围交通和环境交互而生成的关于本地驾驶任务的决策的数据。考虑到车辆附近的所有其它交通参与者，选定的行为必须是安全且高效的驾驶行为。例如，当车辆决定离开高速公路时，它需要从当前行驶车道导航到出口车道，而不会干扰道路上的所有其它车辆。级别2或更高级别的自主车辆可以共享行为
意图数据308。
25.运动意图数据310遵循给定的策略并导出将由自主驾驶系统302执行的连续车辆轨迹。连续的车辆轨迹必须对车辆在物理上可行，对车辆来说必须是安全的，并且对车辆中的任何乘客来说必须是舒适的。车辆轨迹避免与障碍物或其它交通参与者发生任何可能的碰撞。此车辆轨迹由车辆必须遵循的一系列状态组成，并且每个状态由特定时间的位置和速度组成。
26.从驾驶能力提取模块312提取的驾驶能力数据是指车辆的驾驶自动化级别。j3016是将六个驾驶自动化级别定义为级别0到级别5的标准。这些级别通常与人类驾驶员参与控制车辆的程度有关。sae零级是最低的且没有自动化，驾驶员通过不断监督转向、制动和加速来驾驶以保持安全的驾驶级别。sae 5级是具有完全车辆自主性的最高级别。在1级时，驾驶员在某些功能上得到协助，但驾驶员仍负责加速、制动和监控车辆环境。在2级时，车辆通过转向或加速功能协助驾驶员，从而使驾驶员能够脱离。但是，驾驶员必须准备好控制车辆并负责安全功能和环境监控。在3级时，车辆还会监控环境并允许驾驶员进一步脱离安全功能。
27.4级是高度自动化的。车辆能够转向、制动、加速、监控车辆和道路以及对环境中的事件做出响应、确定何时改变车道和使用转向信号。在4级时，自主驾驶系统确定条件何时安全并提醒驾驶员能够切换到自动模式。只有这样，驾驶员才能将车辆切换到自动模式。5级是完全自动化的。在5级时，驾驶员未驾驶。自动化功能不需要驾驶员随时接管驾驶。
28.从驾驶模式提取模块314提取的驾驶模式数据是指驾驶模式并且对应于人类驾驶员与车辆的交互水平。存在三种驾驶模式，即自动模式、不干涉模式和驾驶员模式。对于级别4以下的自动化级别，存在一个或多个操作域，自动化功能或系统被设计成在这些域中运行。域的示例包括但不限于道路类型、速度范围、环境条件，例如天气、白天、夜间等。
29.自动模式是当自主驾驶系统302具有在定义的操作域内执行完整动态驾驶任务的能力时。不干涉模式是当自主驾驶系统302将控制权转移给人类驾驶员时。当自主驾驶系统302确定它需要在特定操作域之外操作时，这可能发生。在不干涉模式下，自主驾驶系统302将控制权移交给人类驾驶员。当人类驾驶员收回控制权时，不干涉模式可能会持续几秒钟。驾驶员模式是当驾驶员控制车辆的驾驶时。
30.将包括在消息帧330中的自主驾驶信息328来源于从意图数据提取模块304中提取的驾驶意图数据、从驾驶能力提取模块312中提取的驾驶能力数据以及从驾驶模式提取模块314中提取的驾驶模式数据。从自主驾驶系统302中实时提取驾驶意图数据和驾驶模式数据。还可以从自主驾驶系统302中提取驾驶能力。或者，可以从用户接口211(图3中未示出)中提取驾驶能力数据。
31.自主驾驶信息328包括但不限于一系列航点318、驾驶任务320、车辆轨迹322、自主驾驶水平324和驾驶模式326。自主驾驶信息328表示为消息帧330，所述消息帧可以表示为新消息或者它可以是包括在bsm 316中的扩展字段。
32.bsm 316包括从由gps数据、惯性测量单元(imu)数据和控制区域网络(can)组成的标准位置数据332导出的数据。基本消息提取334包括基本动态信息336，例如位置、速度和航向。在没有补充数据的情况下，可以将bsm 316传输至v2x发送器338，例如车内通信装置。如上所述，自主驾驶信息消息帧330可以表示为新消息或者它可以是包括在bsm 316中的将
由v2x发送器338发送的扩展字段。
33.图4是自主驾驶信息单独作为基本消息帧或作为包括在bsm中的扩展字段的表示400。自主驾驶信息被组织成asn.1表示中的vehicleautoextension数据帧402。通过以消息或扩展消息发送的自主驾驶信息，v2x系统中的车辆自动驾驶系统了解车辆周围的环境，从而改进自主驾驶系统将做出的驾驶策略决策。这对于5级自动化特别有价值。图4以两个部分例示消息帧。第i部分404包括基础安全消息，而第ii部分406包括扩展消息，所述扩展消息包括自主驾驶信息328。自主驾驶信息消息帧330可以周期性地发送，或者它可以在由v2x系统中的其它车辆或系统请求后发送。
34.图5是用于导出包括要在v2x系统内共享的自主驾驶信息的消息帧的方法的流程图500。在502中，从多个来源获取数据并且所述数据包括位置数据、传感器数据和v2x数据。在步骤504a、504b和504c中，提取自主驾驶信息。504a是通过驾驶意图提取模块从自主驾驶系统中提取驾驶意图。504b是从驾驶能力数据提取模块中提取驾驶能力数据。504c是从驾驶模式提取模块或用户接口中提取驾驶模式。
35.在步骤506，从提取的驾驶意图数据、驾驶能力数据和驾驶模式数据中导出要包括在消息中的自主驾驶信息。导出的自主驾驶信息包括车辆的一系列航点、车辆的驾驶任务、车辆的轨迹、自主驾驶级别和驾驶模式。在步骤508，创建包括导出的自主驾驶信息的消息帧，并且以可以由v2x发送器发送的格式呈现消息帧。
36.在步骤510，通过v2x发送器在v2x内共享消息。具有自主驾驶信息的消息可以作为自己的消息发送，或者所述消息可以包括为bsm中的扩展。此外，消息可以周期性地或在由v2x中的其它车辆或系统请求时发送。
37.在前述说明书中，已经参考特定示例性实施方案描述本公开。然而，在不脱离如权利要求中所阐述的本公开的范围的情况下，可以做出各种修改和改变。例如，除非另有说明，否则参考图5描述的方法可以由合适的装置和/或装置组合执行，例如参考图2和图3所描述。说明书和附图是说明性的而不是限制性的，并且修改旨在包括在本公开的范围内。因此，本公开的范围应由权利要求及其法定等效物确定，而不是仅由所描述的示例确定。
38.可以通过使用一个或多个处理器结合一个或多个附加硬件元件(例如存储装置、存储器、硬件网络接口、天线、开关、致动器等)执行存储的指令来执行任何方法或过程权利要求中所述的步骤，并且这些步骤以任何顺序执行且不限于权利要求中提出的特定顺序。另外地，任何设备权利要求中所列举的组件和/或元件可以按多种排列进行组装或以其它方式可操作地配置，并且因此不限于权利要求中所列举的特定配置。
39.上文已经关于特定实施方案描述了益处、其他优点和问题解决方案；然而，任何益处、优点、问题解决方案或可引起任何特定益处、优点或解决方案发生或变得更加显著的任何要素不应解释为任何或所有权利要求的关键的、所要求的或必要的特征或部件。
40.术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”、“包括(includes)”或其任何变型意图指代非排他性的包括，使得包括一系列要素的过程、方法、物品、组合物或设备不仅包括所列举的那些要素，而且还可包括未明确列出的或这种过程、方法、物品、组合物或设备所固有的其它要素。在不脱离本公开的一般原理的情况下，可以根据特定环境、制造规范、设计参数或其它操作要求来改变或以其它方式特别地调适在实践本公开时使用的上述结构、布置、应用、比例、元件、
材料或组件(以及未具体叙述的那些)的其它组合和/或修改。