用于交互式交通工具运输网络中的交通管理的系统和方法与流程

本发明涉及用于交互式交通工具运输网络的系统和方法，例如涉及自动驾驶交通工具的那些系统和方法。更具体地，但并非排他地，本发明针对用于运输网络的运行的系统和方法的改进或与用于运输网络的运行的系统和方法相关的改进，该运输网络涉及在城市、城镇区域内或在指定的高速路(motorway)、高速公路(freeway)、道路、铁路、水路或城市与城镇区域之间的其他路线沿线、上方或附近提供乘客或货物的运输的地面、空中或水上交通工具。任何或所有交通工具都可以是从完全自动驾驶到完全驾驶员/飞行员控制的任何范围的交通工具。此外，它们可能被链接到地方、地区或国家交通管理系统，或者可能不被链接到地方、地区或国家交通管理系统。

背景技术：

1、随着自动驾驶交通工具运行的持续发展，存在调整交通管理系统以利用自动驾驶交通工具的新功能的需要。特别地，随着交通工具越来越能够控制其自身的移动，消除了诸如驾驶员或飞行员的反应速度、专注水平、疲劳等用户操作的一些缺点。因此，以自动驾驶模式运行的自动驾驶交通工具或半自动驾驶交通工具(以下均称为自动驾驶交通工具)更能够对交通事件或环境危险做出快速反应，因此，与用户操作的交通工具相比，能够安全地实现交通工具的更高的速度和更高的密度，其中在考虑安全停靠距离时，必须考虑诸如思考距离等的因素。

2、随着交通网络变得越来越复杂，交通管理系统能够以快速且安全的方式考虑自动驾驶交通工具的预期行为的变化变得越来越重要。例如，如果交通网络中的自动驾驶交通工具的用户决定改变他们的路线或预定目的地，使得交通工具现在被要求在与先前预期位置不同的位置处(例如通过使用高速路驶离)离开交通网络，则交通管理系统必须能够对此进行考虑，以便使交通工具能够安全离开。类似地，如果发生意外事件(诸如撞车)，则交通管理系统也必须能够对此进行考虑，以确保事件现场附近的交通工具能够安全地继续他们的行程。在人口密集的交通网络中高速行驶时，这种管理的复杂性会增加。

3、目前该领域已知的系统以整体工程架构概念为基础，即每个交通工具独立地保持其自身的态势感知，并将其存在、轨迹和意图传递至其所在地的其他交通工具，该其他交通工具可能从其所在地的交通工具接收相应的信息，然后每个交通工具独立地行动以便做出和制定其自身的决策。

4、这些类型的独立方法的复杂性和局限性在其实施过程中具有显著的缺点。所制定的动作的独立本质实际上增加了安全隐患。此外，它们极难控制，并且在缺乏强制性工程标准的情况下，无法为世界各地的制造商提供可行的途径来创建能够(特别是在复杂的决策和制定位置，诸如由这些实施例所涵盖的那些位置)合作且安全地交互操作的自动驾驶或半自动驾驶交通工具。此外，这些类型的方法无法通过有效且安全地协调来控制在高速路交叉口等位置涉及的数百辆交通工具的移动。

5、例如，对于要从接近三车道公路(highway)/高速公路(freeway)/高速路(motorway)的交叉口的快速行驶的车流中驶离的交通工具，需要做出决策，在交叉口前相当长的距离(通常为一英里)处(无论是在用户/驾驶员的脑海中还是在交通工具的计算机系统中)制定计划和启动移动，而基于交通工具将它们的存在和意图发送至当地附近的其他交通工具的策略则无法实现这一点。作为另一示例，如果在多车道行车道的特定路段的一条车道上提供了用于电动交通工具的导电或感应电力传输系统，则需要优先处理并选择需要电力或充电的那些交通工具来使用充电车道，并在类似的距离上做出必要的决策和移动。

6、尽管许多大型科技公司在无人驾驶车方面进行了巨额投资，但过去的十年已展现出了极其缓慢的进展，其中，安全隐患越来越令人担忧，以至于无人驾驶的交通工具的监管许可的潜力被受到质疑。这些实施例试图朝着由智能高速路和类似的用于(地面和空中)驾驶的交通工具的交通咨询系统(traffic advisory system，tas)实现的改进的行驶时间和更安全的高速路(motorway)/公路(highway)方面所做的进展延伸，并将其开发成追踪设备的本地化、协作网络，追踪设备可以补充自动驾驶和半自动驾驶交通工具的特点，以实现效率、安全性和基础设施可维护性的预期提高，以及利用道路、航空和水运输网络的自适应基础设施收费的选项向电力的过渡。

7、本发明的目的是解决上述问题中的至少一个或更多个。

技术实现思路

1、根据本实施例的第一方面，提供了一种用于控制多个交通工具在运输网络的当前地理位置处沿着路径的移动的交通工具管理系统。该交通工具管理系统包括接收器、处理器和发送器。接收器被配置为接收在当前地理位置处的多个交通工具的感测的运动学参数，以及接收与涉及多个交通工具的移动的事件的发生相关的事件数据。处理器被配置为确定多个交通工具中的至少一个的所需的运动学参数从而响应于该事件；基于感测的运动学参数和所需的运动学参数来确定由多个交通工具中的一个或更多个要采取的一个或更多动作，该一个或更多动作能够实现所需的运动学参数；以及生成用于一个或更多个交通工具的一个或更多个指令信号以指示要采取的一个或更多个动作。最后，发送器被配置为向相应的一个或更多个交通工具发送一个或更多个指令信号，以能够实施一个或更多个动作。

2、在一些实施例中，事件数据包括来自交通工具的移动请求、交通工具移动参数(例如交通密度)的阈值或关于紧急事件的警报。在这样的实施例中，处理器可以被配置为确定事件相关的交通工具的当前位置。此外，处理器可以被配置为生成提高多个交通工具中位于事件相关的交通工具的当前位置下游的交通工具的速度的动作，以在多个交通工具中的相邻交通工具之间产生间隙。处理器还可以被配置为生成降低多个交通工具中位于事件相关的交通工具的当前位置上游的交通工具的速度的动作，以在多个交通工具中的相邻交通工具之间产生间隙。在产生间隙的情况下，处理器可以被配置为生成将事件相关的交通工具移动到间隙中的动作。处理器可以被配置为生成一个或更多个动作，该一个或更多个动作在事件相关的交通工具移动到间隙中之后使多个交通工具中的相邻交通工具之间的间隔规律化。

3、在一些相关的实施例中，路径包括多个车道，处理器被配置为生成以下动作：通过降低多个交通工具中位于事件相关的交通工具或危险的当前位置上游的交通工具的速度和/或提高多个交通工具中位于事件相关的交通工具或危险的当前位置下游的交通工具的速度，来在事件相关的交通工具或危险的当前车道的相邻车道上产生间隙；以及将多个交通工具中位于与事件相关的交通工具或危险相同的车道的上游的交通工具移动到间隙中。在这样的实施例中，处理器可以被配置为将与事件相关的交通工具或危险的相邻车道的下游的交通工具移动到与事件相关的交通工具或危险的相同车道中。

4、在一些实施例中，处理器被配置为生成改变多个交通工具中的交通工具的速度的动作，以将相邻交通工具之间的距离最小化到预定最小值，从而增加交通密度参数。

5、在另一实施例中，处理器被配置为生成动作，以将多个交通工具中的交通工具移动到与感应或导电充电设备对准的路径内的位置，以及在一段时间内保持该交通工具与感应或导电充电设备的对准从而能够在该交通工具沿着路径移动时对该交通工具进行感应充电或导电充电。

6、处理器可以被配置为生成动作，以将多个交通工具中的对接交通工具保持在相对于路径的恒定速度和恒定位置处，以及在对接交通工具沿着路径移动时引导另一交通工具与该对接交通工具对接。

7、在一些实施例中，接收器被配置为从多个交通工具中的交通工具接收事故数据，该事故数据与由该交通工具感测的事故的地理位置相关，处理器被配置为将事故的地理位置存储在数据存储器中。在这些实施例中，发送器可以被配置为将事故数据发送到基础设施监测系统。事故数据可以与该交通工具在多个特定地理位置处感测的路径的物理状况相关。

8、在另一实施例中，接收器被配置为从通信地耦接到交通工具管理系统的另一系统接收进一步感测的参数，处理器被配置为根据进一步感测的参数来确定所需的参数。在这样的实施例中，进一步感测的参数可以与发生在当前地理位置的下游的多个交通工具正在行进的位置处的事件相关。进一步感测的参数可以与期望的交通密度或流量事件相关。

9、在另一实施例中，接收器被配置为从路径周围设置的一个或更多个交通工具追踪/监测设备接收感测的运动学参数。

10、在本方面的一些实施例中，发送器被配置为经由在路径周围设置的一个或更多个交通工具追踪/监测设备将一个或更多个指令信号发送到多个交通工具中的一个或更多个。

11、在本方面的一些实施例中，多个交通工具中的一个包括自动驾驶或半自动驾驶交通工具，指令信号包括被配置为控制自动驾驶或半自动驾驶交通工具的移动的控制信号。

12、交通工具管理系统还可以包括一个或更多个交通工具追踪设备，该一个或更多个交通工具追踪设备被设置在地理位置处的路径周围，该交通工具追踪设备在动态延迟小于20毫秒的情况下具有10cm以内的位置测量精度。在这样的实施例中，一个或更多个交通工具追踪设备可以具有指向路径的视场，并且可以被配置为感测多个交通工具中的每一个的位置，以及可以根据在一段时间段内感测的位置来确定感测的运动学数据。在这样的实施例中，一个或更多个交通工具追踪设备可以包括在局域网配置中通信地连接在一起的多个交通工具追踪设备。一个或更多个交通工具追踪设备可以包括红外辐射传感器，并且还可以进一步包括红外辐射发射器。在相关实施例中，一个或更多个交通工具追踪设备可以被配置为向多个交通工具中的一个或更多个提供一个或更多个指令信号。此外，一个或更多个交通工具追踪设备可以被配置为追踪一个或更多个空中、水上或陆地交通工具的移动。

13、在本方面的一些实施例中，处理器包括用于确定事件数据所涉及的事件类型的事件识别引擎以及用于确定要采取的一个或更多个动作的一个或更多个事件响应处理引擎。在这样的实施例中，一个或更多个事件处理引擎可以包括车道改变请求处理引擎，该车道改变请求处理引擎被配置为生成动作，以使得多车道路径的当前车道中的多个交通工具中的请求交通工具能够移入多车道路径中的不同的期望车道，车道改变处理引擎可以被配置为：确定请求改变到多车道路径的期望车道的请求交通工具的当前位置；生成动作以提高期望车道中的多个交通工具中位于请求交通工具的当前位置的下游的交通工具的速度和/或降低期望车道中的多个交通工具中位于请求交通工具的当前位置的上游的交通工具的速度，以能够在多个交通工具中的相邻移动交通工具之间的期望车道内产生间隙；以及生成将请求交通工具移动到该间隙的动作。

14、在根据上述的实施例中，一个或更多个事件处理引擎可以包括驶离/驶入请求处理引擎，该驶离/驶入请求处理引擎被配置为生成使多个交通工具中的请求交通工具能够从路径的当前车道移动到驶离车道的动作，该驶离/驶入请求处理引擎被配置为：确定请求交通工具的当前位置；生成动作以提高驶离车道中的多个交通工具中位于请求交通工具的当前位置的下游的交通工具的速度和/或降低驶离车道中的多个交通工具中位于请求交通工具的当前位置的上游的交通工具的速度，以能够在驶离车道内的驶离车道中的多个交通工具中的相邻交通工具之间产生间隙；以及生成将请求交通工具移动到该间隙的动作。

15、在相关的实施例中，一个或更多个事件处理引擎可以包括驶离/驶入请求处理引擎，该驶离/驶入请求处理引擎被配置为生成使多个交通工具中的请求交通工具能够从路径的驶入车道移动到期望车道的动作，该驶离/驶入请求处理引擎被配置为：确定请求从驶入车道改变到多车道路径的期望车道的请求交通工具的当前位置；生成动作以提高期望车道中的多个交通工具中位于请求交通工具的当前位置的下游的交通工具的速度和/或降低多个交通工具中位于请求交通工具的当前位置的上游的交通工具的速度，以能够在期望车道内的多个交通工具中的相邻交通工具之间产生间隙；以及生成将请求交通工具移动到该间隙的动作。

16、在相关的实施例中，路径可以包括多车道路径，驶离/驶入请求处理引擎被配置为生成动作，以通过提高相邻车道中的多个交通工具中位于请求交通工具的当前位置的下游的交通工具的速度和/或降低多个交通工具中位于请求交通工具的当前位置的上游的交通工具的速度，使得多个交通工具中的请求交通工具移动穿过多车道路径中与当前车道相邻的车道，能够在相邻车道内多个交通工具的相邻移动交通工具之间产生相邻车道间隙；以及将请求交通工具移动到该相邻车道间隙。

17、一个或更多个事件处理引擎可以包括障碍物/危险检测处理引擎，该障碍物/危险检测处理引擎被配置为识别路径中的障碍物/危险的位置；障碍物/危险检测处理引擎包括禁止区生成器，该禁止区生成器被配置为确定使障碍物/危险的位置的上游的交通工具能够避开障碍物/危险的策略并且生成执行该策略的一个或更多个动作。在这样的实施例中，禁止区生成器可以被配置为生成动作，以通过降低障碍物/危险的位置的上游的交通工具的速度来在相邻车道中产生间隙，以及将与障碍物/危险相同的车道中的交通工具移动到该相邻车道中的间隙中，从而在障碍物/危险周围产生虚拟岛。

18、在一些实施例中，一个或更多个事件处理引擎包括交通密度/流量管理引擎，该交通密度/流量管理引擎被配置为通过生成改变多个交通工具中的一个或更多个交通工具的速度的动作来增加多个交通工具的交通密度/流量参数，以将相邻的交通工具之间的距离最小化到预定最小值。

19、在本实施例的另一方面中，提供了一种控制多个交通工具在运输网络的当前地理位置处沿着路径的移动的方法，该方法包括：接收在当前地理位置处的多个交通工具的感测的运动学参数；接收与涉及多个交通工具的移动的事件的发生相关的事件数据；确定多个交通工具中的至少一个的所需的运动学参数以响应于该事件；基于感测的运动学参数和所需的运动学参数来确定由多个交通工具中的一个或更多个要采取的一个或更多动作，该一个或更多动作能够实现所需的运动学参数；生成用于一个或更多个交通工具的一个或更多个指令信号，以指示要采取的一个或更多个动作；以及将一个或更多个指令信号发送到相应的一个或更多个交通工具，以能够实施一个或更多个动作。应当理解的是，在适用的情况下，本发明的这一方面可以与上述关于本发明的第一方面描述的任何修改相结合。

20、在本实施例的第三方面中，提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，该指令在由计算机执行时使得该计算机执行本实施例的第二方面的方法的步骤。应当理解的是，在适用的情况下，实施例的这一方面可以与上述关于实施例的第一和第二方面描述的任何修改相结合。