用于控制车辆的转向系统的方法和系统与流程

1.本主题总体上涉及用于控制车辆的转向系统的系统和方法，并且更具体地涉及用于在启用或禁用自主转向开发模式(autonomous steering development mode)时控制车辆的转向系统的系统和方法。

背景技术：

2.传统车辆通常包括一个或多个马达系统、一个或多个传动系统以及一个或多个制动系统，它们受到控制，以改变车辆的速度和/或方向。传统车辆可附加地包括由驾驶员手动控制的一个或多个转向系统，以改变车辆的航向。具有一定级别的自主性的车辆可附加地配备有：传感器，其提供关于车辆的附近的周围环境(例如障碍物、路标等等)的反馈；定位传感器(例如gps传感器等等)，其提供车辆的位置指示；导航系统，其通常可用于沿着确定的路线导航车辆；和自动驾驶车辆控制器，其可使用来自各种传感器和/或导航系统的输入，以在最小程度的驾驶员互动的情况在或在没有任何驾驶员互动的情况下完全自主地控制各种系统的运转。
3.自动驾驶车辆的一项评估标准是在自主转向开发模式期间车辆在没有驾驶员或其他干预的情况下运行的里程数或小时数。通常，如果在这种自主转向开发模式期间探测到驾驶员输入，则车辆的控制模式从高自主转向控制模式降级为全手动转向控制模式。然而，当外部输入从车轮施加到转向系统时，可探测到误指示的驾驶员输入。例如，如果车辆的车轮遇到坑洼或隆起，车轮可改向，从而在转向系统上施加扭矩，其可由转向系统传感器推断为驾驶员的输入。因此，车辆的转向控制模式可能被错误地降级。类似地，通信中断和/或转向系统的性能降低可自动将控制模式降级成全手动控制模式。除了在手动控制模式下运行时不计算行驶里程或小时数之外，当退出手动控制后条件不再存在时，不能自动恢复自主转向控制模式。例如，为了恢复完全自主转向控制模式，在由操作员重新配置以恢复之前，车辆可能需要完全停下，这可为一个耗时的过程。因此，如果可能，在转换到手动转向控制模式之前确认车辆的状况将是有益的。
4.当自主转向开发模式被禁用时，自动驾驶车辆控制器可在运行时遇到类似的情况。然而，当自主转向开发模式被禁用时，驾驶员不一定在场。因此，当探测到手动输入、通信中断和/或转向系统的性能降低时为此建立协议将是有益的，从而车辆在训练之外更少地依赖手动控制。
5.因此，改进的用于控制车辆的转向系统的系统和方法将是有用的。

技术实现要素：

6.本发明的方面和优点将在以下说明中部分地进行阐述，或者可从说明书中显而易见，或者可通过本发明的实践来了解。
7.本主题总体上涉及用于在自主转向开发模式期间控制车辆的转向系统的系统和方法。在某些示例性实施例中，系统和方法可在自主转向开发模式被启用时探测驾驶员输
入、通信丢失和/或内部故障，并且将转向系统的控制模式调整为较低权限的自主控制模式或高级驾驶员辅助系统控制模式，而不是尽可能使用全手动控制模式，例如，以确保自动转向开发模式可快速发生，并且车辆需要从手动模式重新进入自主模式的情况更少。
8.在示例性实施例中，用于在自主转向开发模式期间控制车辆的转向系统的方法可包括由一个或多个计算装置执行车辆的转向系统的高权限自主转向控制。根据示例性实施例的方法还可包括由一个或多个计算装置接收来自转向系统的至少一个传感器的输入，该输入指示车辆的操作者手动操作转向系统。此外，该方法可包括响应于接收到来自至少一个传感器的输入，在预定时间段内，通过一个或多个计算装置从转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制。
9.在第一示例方面中，来自至少一个传感器的输入指示操作者接触转向系统的方向盘或向方向盘施加扭矩。
10.在第二示例方面中，对车辆的一个或多个车轮的外部输入被至少一个传感器探测为指示转向系统的手动操作的输入，外部输入由一个或多个轮子驶过的表面施加。
11.在第三示例方面中，该方法还包括：当预定时间段过去而没有接收到退出自主转向控制的另一请求时，由一个或多个计算装置从转向系统的低权限自主转向控制转换到高权限自主转向控制。
12.在第四示例方面中，方法还包括：当在预定时间段过去之前接收到来自转向系统的至少一个传感器的、指示车辆的操作者手动操作转向系统的至少一个另一输入时，或者当接收到来自车辆的制动系统的输入时，通过一个或多个计算装置退出低权限自主转向控制，并且启用转向系统的手动输入装置的手动转向控制。
13.在第五示例方面中，方法还包括，仅在高权限自主转向控制期间和低权限自主转向控制期间，通过一个或多个计算装置监测车辆行驶的距离。
14.在第六示例方面中，是一种用于在自主转向开发模式期间控制车辆的转向系统的方法。该方法可包括通过一个或多个计算装置执行车辆的转向系统的高权限自主转向控制。此外，该方法可包括由一个或多个计算装置接收退出自主转向控制的请求。此外，该方法可包括响应于接收到退出自主转向的请求，在预定时间段内，由一个或多个计算装置从转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制。
15.在第七示例方面中，方法还包括：在高权限自主转向控制期间，响应于自主控制器的命令，与转向系统的预期性能范围相比，由一个或多个计算装置监测转向系统的实际性能，其中，响应于转向系统的实际性能脱离预期性能范围而接收到退出自主转向控制的请求。
16.在第八示例方面中，方法还包括：当预定时间段过去时，由一个或多个计算装置退出低权限自主转向控制，并且启用转向系统的手动输入装置的手动转向控制。
17.在第九示例方面中，该方法还包括：由一个或多个计算装置探测与外部控制器的通信丢失，并且由一个或多个计算装置至少部分地基于通信丢失来执行预定反应。
18.在第十示例方面中，预定反应包括：从转向系统的低权限自主转向控制转换到高权限自主转向控制；退出低权限自主转向控制并且启用转向系统的手动输入装置的手动转向控制；或者从转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制，其中，保持最后命令的转向位置。
19.在第十一示例方面中，是用于在自主转向开发模式期间控制车辆的转向系统的计算系统，该系统包括一个或多个处理器和一个或多个存储器装置。一个或多个存储器装置存储指令，当由一个或多个处理器执行指令时，指令配置成使计算系统执行车辆的转向系统的高权限自主转向控制。指令还配置成使计算系统接收来自转向系统的至少一个传感器的、指示车辆的操作者手动操作转向系统的输入。此外，指令配置成，使计算系统响应于从至少一个传感器接收到输入在预定时间段从转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制。
20.在第十二示例方面中，车辆可包括上述计算系统，其用于在自主转向开发模式期间控制车辆的转向系统。
21.在某些实施例中，上述的示例方面中的每一个可与上述的其他示例方面中的一个或多个相组合。例如，在一些实施例中，上述的所有十二个示例方面可彼此组合。作为另一示例，在其他实施例中，上述的十二个示例方面中的两个到十一个的任何组合可进行组合。因此，在一些示例性实施例中，上述示例方面可以彼此组合使用。备选地，在其他示例性实施例中，上述的示例方面可单独实施。因此，应当理解，可利用上述的示例方面来实现各种示例性实施例。
22.本发明的这些和其他特征、方面和优点将通过参考以下描述和所附权利要求得到更好的理解。并入并构成本说明书一部分的附图说明了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
23.在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式。
24.图1是具有根据本主题的示例性实施例的传感器系统的商用车辆的侧视图。
25.图2是图1的示例商用车辆和示例传感器系统的俯视图。
26.图3是根据本主题的示例性实施例的图1的商用车辆的示例控制系统的示意图。
27.图4a是根据本主题的示例性实施例的用于在启用自主转向开发模式时控制车辆转向系统的控制算法的流程图。
28.图4b是根据本主题的示例性实施例的用于在禁用自主转向开发模式时控制车辆转向系统的另一控制算法的流程图。
29.图5是根据本主题的示例性实施例的用于控制车辆的转向系统的方法的流程图。
30.图6是根据本主题的示例性实施例的用于控制车辆的转向系统的另一种方法的流程图。
具体实施方式
31.现在将详细谈及本发明的实施例，其中的一个或多个示例在附图中示出。提供每个示例是为了解释本发明，而不是限制本发明。事实上，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明进行各种修改和变化是显而易见的。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同的范围内的这些修改和变化。
32.如本文所用，术语“包括”和“包括
……
的”旨在以类似于术语“包含
……
的”的方式具有包容性。类似地，术语“或”通常意在包括在内(即，“a或b”意在表示“a或b或两者”)。在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言被应用于修饰可允许变化而不导致其相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由诸如“大约”、“大概”和“基本上”等一种或多种术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度。例如，近似语言可以指在百分之十(10％)的余量内。
33.本公开的示例性实施例涉及用于在启用或禁用自主转向开发模式时控制车辆的转向系统的系统和方法。具体地，在若干实施例中，车辆的转向系统被配置为由控制器根据若干转向控制模式进行控制，至少包括完全自主控制模式、半自主或高级驾驶员辅助系统(adas，advanced driver assist system)控制模式和全手动控制模式。特别是在自主控制模式下，转向系统以高权限运行，其中,驾驶员难以接管转向控制，或者转向系统以低权限运行，其中，驾驶员比高权限更容易接管转向控制。当以高权限控制转向系统时，确定是否探测到驾驶员输入、是否探测到与外部控制器的通信丢失和/或是否探测到内部故障。根据探测到的条件的持续时间和/或严重程度以及是否启用或禁用自主转向开发模式，确定转向控制是否需要从高权限自主控制转换到低权限自主控制，或者自主级别是否需要降级为较低级别的自主。例如，在某些情况下，在可能转换到全手动控制模式之前，至少在给定时间段内，转向控制转换到较低权限控制模式，以留出时间确认探测到的条件仍然存在，或者留出时间给操作者在完全自主和手动操作模式之间做出反应。类似地，在一些情况下，如果可能的话，转向控制转换到更低级别的自主控制模式(例如，半自主或adas控制模式)，或者否则转换到手动控制模式。因此，自主控制模式退出的频率较低，这减少了在训练模式期间在自主控制之外行驶的距离和时间，并减少了在训练模式之外对手动控制的依赖。
34.图1和图2示出了根据示例性实施例的商用车辆100的不同视图。例如，图1是商用车辆100的侧视图，图2是商用车辆100的俯视图。如图1和图2所示，商用车辆100包括牵引车102和拖车104，并且通常被称为“牵引车-拖车式卡车”。商用车辆100仅作为示例提供。例如，在替代的示例性实施例中，商用车辆100可包括一个、两个或更多个附加的拖车。此外，虽然下文在商用车辆100的背景下进行了描述，但应理解本主题可在其他示例性实施例中用于任何其他合适的车辆中或与任何其他合适的车辆一起使用，包括客运车辆，例如轿车、面包车、卡车等，或商用车辆，例如公共汽车、厢式货车、农用车辆、工程车辆等。
35.商用车辆100可限定有彼此垂直的纵向方向lg和横向方向lt。商用车辆100的前部部分fv和商用车辆100的后部部分rv可沿着纵向方向lg彼此间隔开。因此，商用车辆100可沿着纵向方向lg在商用车辆100的前部部分fv和和后部部分rv之间延伸。另一方面，商用车辆100的侧部部分可沿着横向方向lt彼此间隔开。特别地，商用车辆100的横向左侧部分lls可与商用车辆100的横向右侧部分lrs关于横向方向lt相对地定位。因此，商用车辆100可沿着横向方向lt在商用车辆100的横向左侧部分lls和横向右侧部分lrs之间延伸。
36.牵引车102通过挂接部106枢转连接到拖车104，并且可操作地拖带拖车104。用于运输的各种物品可存储在拖车104内。在替代的示例性实施例中，拖车104可以是敞开的，例如是平板车，取决于存储在拖车104上的物品。牵引车102可包括用于拖带拖车104的各种构件，包括马达系统110、传动系统112、转向系统114、制动系统116等等。车手可在操作期间坐在牵引车104的驾驶室108内。然而，在某些示例性实施例中，商用车辆100根本不需要包括
在驾驶室108或任何驾驶室108内的座位，例如，当商用车辆100被配置成用于全自动驾驶时。
37.通常，马达系统110、传动系统112、转向系统114和制动系统116可以任何常规方式配置。例如，马达系统110通常可包括适当的原动机，例如电马达或内燃机，其可进行操作，以推动商用车辆100。马达系统110可设置在牵引车102内，并且可连接到传动系统112。传动系统112设置在商用车辆100的马达系统110和车轮101之间的动力流内。传动系统112可进行操作，以在传动系统112的输入和输出之间提供各种速度和扭矩比。因此，例如，传动系统112可提供机械优势，以帮助通过马达系统110推进商用车辆100。转向系统114可操作，以调节商用车辆100的行进方向。例如，转向系统114可耦联到商用车辆100的前车轮101，并且可进行操作，以响应于商用车辆的驾驶员在驾驶室108中转动方向盘和/或转向系统114内的原动机的操作而使前车轮101改向。制动系统116可进行操作，以使商用车辆100减速。例如，制动系统116可包括摩擦制动器，其被配置为选择性地降低车轮101的旋转速度。制动系统116还可被配置为将车轮101的动能转换成电流的再生制动系统。制动系统116可包括一个或多个制动传感器116a，其配置为探测与施加到制动系统116的扭矩和/或制动系统116的其他输入/输出相关的参数。马达系统110、传动系统112、转向系统114和制动系统116的操作对于本领域技术人员来说是众所周知的，并且为了简洁起见在本文中没有详细描述。
38.系统110、112、114、116还可包括用于探测与此类系统的性能相关联的参数的任何合适的传感器。例如，转向系统114可包括一个或多个转向传感器114a，其配置成探测与商用车辆100的航向、施加到转向系统114的扭矩和/或转向系统114的其他输入/示出相关联的参数。例如，转向传感器(一个或多个)114a可包括：一个或多个转向扭矩和角度传感器，以用于探测施加到转向系统114的扭矩的大小和方向；一个或多个接触传感器，以用于探测操作者触及商用车辆100的方向盘；和/或其他。
39.商用车辆100还包括用于完全自主和/或半自主操作的各种构件。例如，多个传感器120可定位在牵引车102和/或拖车104上。例如，多个传感器120可包括一个或多个前传感器122、一个或多个前侧传感器124、一个或多个中侧传感器125、一个或多个后侧传感器126、和/或一个或多个后传感器128。前传感器(一个或多个)122可定位和定向成具有指向商用车辆100的前方的视场，以便探测相对于向前行驶方向fdot在商用车辆100前面的对象(一个或多个)，诸如在商用车辆100的前面行驶的另一车辆。例如，如图所示，前传感器122可定位在牵引车102的顶部(例如，在驾驶室108的顶部)或定位在拖车104的顶部(未示出)，其中，前传感器122的视场122f(图2)相对于向前行驶方向fdot指向商用车辆100的前方。类似地，侧位传感器(一个或多个)124、125、126可定位和定向成具有从商用车辆100的侧部向外延伸的共同的或重叠的视场，以便探测沿着商用车辆100的侧部在任何位置的对象(一个或多个)，诸如在商用车辆100的侧方行驶的另一车辆。例如，侧位传感器(一个或多个)124、125、126可定位在商用车辆100的各侧(例如，图2中的横向左侧部分lls和横向右侧部分lrs)，使得侧位传感器(一个或多个)124、125、126的相应的视场124f、125f、126f(图2)从相关侧向外指向。例如，如图所示，前侧传感器124可在牵引车102上相对于向前行驶方向fdot靠近商用车辆100的前部部分fv定位在商用车辆100的各侧(例如，横向左侧部分lls和横向右侧部分lrs)，中侧传感器125可在拖车104上相对于向前行驶方向fdot靠近商用车辆100的中间部分定位在商用车辆100的各侧(例如，横向左侧部分lls和横向右侧部分lrs)，并且
后侧传感器126可在拖车104上相对于向前行驶方向fdot靠近商用车辆100的后部部分rv定位在商用车辆100的各侧(例如，横向左侧部分lls和横向右侧部分lrs)。此外，后传感器(一个或多个)128可定位和定向成具有相对于向前行驶方向fdot指向商用车辆100的后方的视场128f(图2)，以便探测在商用车辆100后面的对象(一个或多个)，诸如在商用车辆100后面行驶的另一车辆。例如，如图所示，后传感器128可在拖车104的顶部(例如，在拖车104的车顶)相对于向前行驶方向fdot定位成靠近商用车辆100的后部部分rv，或者相对于向前行驶方向fdot定位在拖车104的后部部分上(未示出)，其中，后传感器128的视场128f(图2)相对于向前行驶方向fdot指向商用车辆100的后方。要理解的是，传感器120的位置仅作为示例来提供，并且可使用替代的位置来提供类似的覆盖。各传感器120的相应的视场通常用从图2中的传感器120延伸的虚线来表示。
40.应理解的是，传感器120可被配置为用于探测商用车辆100附近或周围的对象(一个或多个)的任何合适的传感器。例如，各传感器120可包括以下中的一种或多种：lidar传感器单元、雷达传感器单元、摄像机单元(例如，光学或红外线式)、声学传感器单元(例如，麦克风或声纳型传感器)、惯性传感器单元(例如，加速度计或陀螺仪)等等。还应理解的是，传感器120可包括：第一组传感器120a，其被提供以用于自主控制模式；和第二组传感器120b，其被提供以用于半自主或adas控制模式，这将在下文更详细地讨论。在一些实施例中，相比于第二组传感器120b，第一组传感器120a可包括更高质量的传感器(例如，hdr摄像机等等)，这允许更高级别的自主性。例如，第一组传感器120a可用于比第二组传感器120b更好地探测行人。在一些实施例中，第一组传感器120a和第二组传感器120b各包括传感器(一个或多个)122、124、125、126、128。然而，在一些实施例中，第一组传感器120a和第二组传感器120b可包括传感器(一个或多个)122、124、125、126、128的不同组合。
41.图3是适合与商用车辆100一起使用的控制系统130的某些组成的示意图。通常，控制系统130配置成控制商用车辆100和其中的组成的运转。控制系统130可推动商用车辆100以完全自主和/或半自主模式的操作来运转。例如，控制系统130可配置成以美国国家公路交通安全管理局和汽车工程师协会(u.s.national highway traffic safety administration and the society of automotive engineers)定义的级别中的任何级别操纵商用车辆100，该级别用于定义控制系统130为驱动商用车辆100而执行的控制程度。0级没有自动化，人类驾驶员做出所有与驾驶相关的决定；1级是半自动模式，包括一些驾驶员辅助，诸如巡航控制；2级包括对某些驾驶操作的自主控制；3级包括有条件的自动化，其允许人类驾驶员有选择地进行控制；4级是高度自动化的模式，其中商用车辆100在某些条件下无需人工协助即可行驶；5级是完全自主模式，其中商用车辆100在所有情况下都可在没有人协助的情况下行驶。本主题切实可行地协助在上述半自主或完全自主模式下的任一种(例如级别1-5中的任一种)中操作商用车辆100，其在本文中通常被称为“自主”操作。因此，如本文所用，术语“自主”包括半自主和完全自主的操作，除非另有明确说明。
42.如图3所示，控制系统130包括一个或多个计算装置132，其具有一个或多个处理器134和一个或多个存储器装置136(下文称为“存储器136”)。在某些示例性实施例中，控制系统130可对应于牵引车102的电子控制单元(ecu)。一个或多个存储器136存储可由一个或多个处理器134访问的信息，包括一个或多个处理器134可执行的指令138和可用的数据139。一个或多个存储器136可以是能够存储一个或多个处理器134可访问的信息的任何类型，包
括计算装置可读介质。存储器是非暂态介质，例如硬盘驱动器、存储卡、光盘、固态存储器、磁带存储器等。一个或多个存储器136可包括前述的不同组合，由此指令和数据的不同部分被存储在不同类型的介质上。一个或多个处理器134可以是任何常规处理器，例如市售cpu。替代地，一个或多个处理器134可以是专用装置，例如asic或基于硬件的其他处理器。
43.指令138可以是由一个或多个处理器134直接(例如机器代码)或间接(例如脚本)执行的任何指令集。例如，指令138可作为计算装置代码存储在一个或多个存储器136的计算装置可读的介质上。在这方面，术语“指令”和“程序”在本文中可以互换使用。指令138可以供处理器直接处理的目标代码格式或以任何其他计算装置语言存储，包括按需解译或预先编译的独立源代码模块的脚本或集合。数据139可根据指令138由一个或多个处理器134检索、存储或修改。例如，一个或多个存储器136的数据139可存储来自传感器的信息，包括传感器114a、120。在图3中，示出了计算装置132(一个或多个)的处理器134(一个或多个)、存储器136(一个或多个)和其他元件在同一块内。然而，计算装置132(一个或多个)实际上可包括多个处理器、计算装置和/或存储器，它们可以存储或不存储在共享的物理外壳内。类似地，一个或多个存储器136可以是硬盘驱动器或其他存储介质，其位于与处理器134(一个或多个)的外壳不同的外壳中。因此，计算装置(一个或多个)132将被理解为包括处理器(一个或多个)和一个或多个存储器的集合，其可并行运行或不并行运行。
44.计算装置(一个或多个)132可配置成与商用车辆100的各种组成通信。例如，计算装置(一个或多个)132可与商用车辆100的各种系统操作通信，包括马达系统110、传动系统112、转向系统114以及制动系统116。例如，计算装置(一个或多个)132可尤其与马达系统110的发动机控制单元(ecu)111(未示出)和传动系统112的传动控制单元(tcu)113(未示出)操作通信。计算装置(一个或多个)132还可与商用车辆100的其他系统操作通信，包括发光/警告系统140(用于控制商用车辆100的喇叭、前灯、尾灯和/或转向信号灯)、导航系统142(用于将商用车辆100导航到目的地)和/或定位系统144(用于确定商用车辆100的当前位置(例如，gps坐标))。计算装置(一个或多个)132可配置成至少部分地基于通过用户界面(未示出)从操作者接收到的输入控制系统(一个或多个)110、112、114、116、140，用户界面可包括方向盘、油门踏板、离合器踏板、制动踏板、转向信号杆、危险指示灯开关和/或其他中的一个或多个。替代地，计算装置(一个或多个)132可配置成至少部分地基于从传感器120、导航系统142、以及定位系统144接收的输入至少部分地控制系统(一个或多个)110、112、114、116、140。
45.例如，控制系统130可尤其包括一个或多个自主计算装置150和一个或多个adas计算装置152，其与计算装置(一个或多个)132通信，其中，计算装置(一个或多个)150、152配置成使用某种级别的自动化控制商用车辆100的系统(一个或多个)110、112、114、116、140的操作。例如，自主计算装置(一个或多个)150可配置成自主地控制商用车辆100的各种组成的操作。类似地，高级驾驶员辅助系统(adas)计算装置(一个或多个)152可配置成半自主地控制商用车辆100的各种组成的操作。计算装置(一个或多个)150、152可配置成通过控制商用车辆100的各种组成(诸如马达系统110、传动系统112、转向系统114、以及制动系统116(例如，经由计算装置(一个或多个)132))控制商用车辆100的方向和/或速度。例如，自主计算装置(一个或多个)150可自主地使用来自导航系统142和/或定位系统144的数据将商用车辆100导航到目的地。自主计算装置(一个或多个)150可使用定位系统144来确定商用车
辆100的当前位置，并且使用传感器120来探测和导航对象，以便到达目的地。类似地，计算系统(一个或多个)152可使用来自传感器120和/或定位系统144的数据提供车道保持和/或居中，和/或可提供巡航控制特征。在行驶期间，自主计算装置(一个或多个)150、152可选择性地使商用车辆加速(例如，通过马达系统110的节流调节或通电)、选择性地使商用车辆减速(例如，通过节流调节马达系统110、改变传动系统112内的档位、和/或操纵制动系统116)、以及改变商用车辆100的行驶方向(例如，通过用转向系统114使商用车辆100的前车轮101转向)。
46.导航系统142可被自主计算装置(一个或多个)150用来确定和跟随到目的地的路线。此外，导航系统142和/或数据139可存储计算装置(一个或多个)132、150、152可用来导航和/或控制商用车辆100的地图信息。作为示例，在导航系统142内的此类地图和/或数据139可包括或用来确定道路的形状和海拔、路标的类型、交叉口位置、人行横道位置、速度限制、交通灯位置、建筑物位置、标志类型和位置、交通信息等。路标可包括这样的特征，诸如单实线、单虚线、双实线、双虚线、单实线和单虚线的组合、路缘等。每个车道通常以左边缘车道线和对面的右边缘车道线为界。
47.传感器120可用于探测外部对象，诸如其他车辆、道路中的障碍物、路标、交通信号、标志、树木等。来自传感器120的信号和数据可由控制系统130接收和/或存储在一个或多个存储器136内。例如，传感器120可记录数据，以供计算装置(一个或多个)132、150、152处理。传感器120可探测对象和对象的特性，诸如位置、方向、大小、形状、类型、航向、速度、加速度等。来自传感器的原始数据(诸如lidar点云)和/或上述特性可周期性地或连续地发送到计算装置132、150、152以进行进一步处理。计算装置(一个或多个)132、150、152可使用来自传感器120的信号在对象周围进行探测和导航，而同时商用车辆100自主地操作。尤其是，如上所述，在一些实施例中，传感器120包括：第一组传感器120a，其配置成与自主计算装置(一个或多个)150一起使用；和第二组传感器120b，其可配置成与adas计算装置(一个或多个)152一起使用。更具体地，第一组传感器120a可提供自主传感器数据，其通过自主计算装置(一个或多个)150进行分析。类似地，第二组传感器120b可提供adas传感器数据，其由adas计算装置(一个或多个)152进行分析。
48.尽管未示出，应理解的是，计算装置(一个或多个)150、152可类似于计算装置(一个或多个)132包括合适的处理器(一个或多个)和存储器(一个或多个)，其使得计算装置(一个或多个)150、152能够如上所述的那样控制在控制系统130内的各种系统的操作。
49.控制系统130还可包括无线通信系统146，其辅助与其他系统无线通信。例如，无线通信系统146可直接或经由通信网络无线连接控制系统130与一辆或多辆其他车辆、建筑物等等。无线通信系统146可包括天线和芯片组，其被配置成根据一种或多种无线通信协议进行通信，诸如蓝牙、ieee 802.11中描述的通信协议、gsm、cdma、umts、ev-do、wimax、lte、zigbee、专用短程通信(dsrc)、射频识别(rfid)通信等。应当理解，在商用车辆100内的计算装置(一个或多个)132、150、152和系统(一个或多个)110、112、114、116、120、140、142、144、146之间的内部通信可以是有线的和/或无线的。
50.现在参考图4a和4b，示出了用于控制车辆的转向系统的控制算法的不同实施例的流程图。例如，图4a示出了用于在启用自主转向开发模式时控制车辆的转向系统的控制算法200的一个实施例的流程图。类似地，图4b示出了用于在自主转向开发模式被禁用时控制
车辆的转向系统的控制算法300的一个实施例的流程图。控制算法200、300一般将参考以下方面进行描述，即，参考图1和图2描述的商用车辆100以及参照图3描述的控制系统130。例如，控制算法200、300可由控制系统130的计算装置(一个或多个)132、150、152执行，以控制商用车辆100的转向系统114。然而，控制算法200、300可适合于与任何其他合适类型的车辆、控制系统配置和/或车辆系统一起使用。此外，尽管为了说明和讨论的目的，图4a和4b描绘了以特定顺序执行的步骤，但本文讨论的算法不限于任何特定顺序或布置。使用本文提供的公开内容的本领域技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以各种方式省略、重新排列、组合和/或调整本文公开的算法的各个步骤。
51.如上所述，转向系统114的自主控制可在自主转向开发模式被启用的同时进行开发和测试，在此期间在无需驾驶员或其他源的中断的情况下监测自主驾驶的距离和/或时间。如图4a所示，当自主转向开发模式被启用时，诸如具有4级或5级自主，在202确定转向系统114是否使用高权限自主控制模式来控制。更具体地，确定转向系统114是否由控制系统130(例如，由自主计算装置(一个或多个)150)以与高权限自主控制相关联的方式控制，使得驾驶员难以接管转向系统114的指挥。一旦在202确定转向系统114以高权限自主转向控制来控制，同时在204确定或监测是否探测到驾驶员输入，在206确定或监测是否探测到通信丢失，和/或，在208确定或监测是否探测到内部故障。
52.关于在204探测驾驶员输入，当转向传感器(一个或多个)114a生成指示驾驶员触摸方向盘的数据和/或指示不是由控制系统130发起的施加到转向系统114的扭矩的数据时，可探测到驾驶员输入。例如，不是由控制系统130(例如，自主计算装置(一个或多个)150)发起的、施加到转向系统114的扭矩可由驾驶员(例如，在方向盘上)施加，或由通过车轮(一个或多个)101驶过的路面施加到一个或多个车轮101的外力或输入来施加。例如，当遇到道路上的坑洼或隆起时，车轮(一个或多个)101可改向，其被传感器(一个或多个)114a误探为驾驶员输入。一旦在204探测到驾驶员输入，在210将转向系统114转换到通过控制系统130以低权限自主转向控制来控制。更具体地，转向系统114通过控制系统130(例如，通过自主计算装置(一个或多个)150)以与低权限自主控制模式相关联的方式来控制，使得与处于高权限自主控制模式时相比，驾驶员更容易接管转向系统114的指挥，并且同时保持先前命令的自主级别(例如，4级或5级)。
53.此后，在212，确定在预定时间段过去之后是否仍探测到驾驶员输入。更具体地，在204，当仍探测到驾驶员输入时，或当在预定时间段过去之前探测到来自转向传感器(一个或多个)114a的另一驾驶员输入或接收到来自车辆的制动系统116(例如，来自制动传感器116a)的输入，则推断在204探测到的驾驶员输入是有意的，否则推断在204探测到的驾驶员输入是无意的。因此，当在预定时间段过去之前在212探测到驾驶员输入，在214退出转向系统114的自主转向控制(例如，通过自主计算装置(一个或多个)150)，并且将转向系统114的手动转向控制(0级自主)返回给驾驶员。替代地，当在预定时间段过去之前在212没有探测到驾驶员输入，在216转向系统114自动转换回到通过控制系统130(例如，通过自主计算装置(一个或多个)150)以先前命令的自主级别(例如，4级或5级自主)的高权限自主转向控制进行的控制。不同于从手动转换到自主控制，在高权限和低权限自主控制模式之间的转换保持自主级别，并且无需手动重新配置。应理解的是，预定时间段可被预定并且存储在存储器(一个或多个)136内，或可以任何其他合适的方式来选择。在某些示例性实施例中，预定
时间段可为四分之一秒(0.25s)、半秒(0.5s)、一秒(1s)等。
54.关于在206探测通信丢失，可直接探测在转向系统114和自主计算装置(一个或多个)150之间的通信丢失。如果在206探测到这种通信丢失，则在218检查或确定故障反应参数。例如，可在218确定对探测到的通信丢失类型的适当反应。在一些情况下，故障反应参数可预先确定并存储在控制系统130内。一旦在218建立适当的故障反应参数，就可根据故障反应参数调整转向系统114的控制模式。例如，在220，将转向系统114的控制从高权限自主转向控制(例如，通过自主计算装置150(一个或多个))转换为adas车道居中转向控制(例如，通过adas计算装置(一个或多个)152)。adas车道居中转向控制可与1级半自主控制模式相关联，其中，来自传感器120(例如，第二组传感器120b)的输入用于控制转向系统114判断命令，例如，以保持商用车辆100在它的车道内。替代地，在222，将转向系统114的控制从自主转向控制(例如，通过自主计算装置(一个或多个)150)转换为手动转向控制(例如，0级自主)。否则，在224，将转向系统114的控制从高权限自主转向控制转换到相同自主级别的低权限自主转向控制，并且继续控制转向系统114(例如，通过自主计算装置(一个或多个)150)遵循最后的转向命令。例如，如果最后的转向命令是右转，则自主计算装置(一个或多个)150继续控制转向系统114右转。
55.关于在208探测内部故障，如果在转向系统114的命令或预期的性能与转向系统114响应于命令的性能的实际性能之间存在差异，则可探测到内部故障。例如，如果控制系统130命令转向系统114将商用车100的航向从第一航向调整到第二航向，但在特定时间范围内，商用车100的实际航向没有从第一航向改变或者没有进入到第二航向的预期性能范围内，可探测到内部故障。一旦在208探测到内部故障，在226，将转向系统114转换为由控制系统130以相同命令的自主级别(例如，4级或5级)的低权限自主转向控制来控制。然后，在228，在预定时间段过去之后，退出转向系统114的自主转向控制并且启用转向系统114的手动转向控制(例如，0级自主)。因此，转向系统114仍被控制以尝试完成所要求的控制，直到驾驶员接管或至少直到该时间段过去为止。同样，这样的时间段可预先确定并存储在存储器(一个或多个)136中，或者可以任何其他合适的方式选择。
56.应当理解，控制系统130可配置为仅在自主转向控制模式下(例如，在高权限自主控制和低权限自主控制期间)同时启用自主转向开发模式时监测行驶的距离(例如，英里、公里等)或时间(例如，天、小时、分钟等)。使用控制算法200，不会在探测到操作者输入、通信丢失或内部故障时自动进入转向系统114的全手动控制，这减少了在开发模式期间非自主操作转向系统114的距离或时间。
57.如上所述，当自主转向开发模式被禁用时，优选尽可能不频繁地依赖手动转向控制。例如，如图4b所示，当自主转向开发模式被禁用时，在302确定转向系统114是否使用高权限自主控制模式来控制。更具体地，确定转向系统114是否由控制系统130(例如，在4级或5级自主期间自主计算装置(一个或多个)150)使用高权限自主控制模式来控制。一旦确定转向系统114通过高权限自主控制进行控制，则同时确定或监测，在304是否探测到驾驶员输入，在306是否探测到通信丢失，和/或在308是否探测到内部故障。
58.与上面讨论的类似，当转向传感器(一个或多个)114a生成指示驾驶员触摸方向盘的数据和/或指示不是由控制系统发起的施加到转向系统114的扭矩的数据时，在304探测到驾驶员输入130。例如，不是由控制系统130(例如，由自主计算装置(一个或多个)150)发
起的扭矩可由驾驶员施加在方向盘上来施加，或者可由车轮(一个或多个)101驶过的表面施加到一个或多个车轮101的外力或输入来施加。例如，当车轮(一个或多个)101遇到道路中的坑洼或隆起时，车轮(一个或多个)101可改向，这被传感器(一个或多个)114a探测为驾驶员输入。一旦在304探测到驾驶员输入，在310，探测被报告给外部控制器(例如，自主计算装置(一个或多个)150)，并且转向系统114继续以高权限自主控制来控制。
59.如上所述，可直接探测在转向系统114和自主计算装置(一个或多个)150之间的通信丢失。如果在306探测到这种通信丢失，则在312检查或确定故障反应参数。例如，可在312确定对探测到的通信丢失的类型的适当反应。故障反应参数可以预先确定并存储在控制系统130内。一旦在312建立了故障反应参数，转向系统114的控制模式可根据故障反应参数进行调整。例如，在314，转向系统114的控制从高权限自主转向控制(例如，通过自主计算装置(一个或多个)150)转换为adas车道居中转向控制(例如，通过adas计算装置(一个或多个)152)。如上所述，adas车道居中转向控制可与1级自主相关联，其中，来自传感器120(例如，第二组传感器120b)的输入用于控制转向系统114判断命令，例如，将商用车辆100保持在它的车道。替代地，在316，保持以高权限自主转向控制控制转向系统114，并且继续保持最后的转向命令。
60.如上所述，如果在转向系统114的命令或预期的性能与响应于命令的性能的转向系统114的实际性能之间存在差异，则可探测到内部故障。例如，如果控制系统130命令转向系统114将商用车100的航向从第一航向调整到第二航向，但在特定时间范围内，商用车100的实际航向没有从第一航向改变或没有进入到第二航向的预期性能范围内，可探测到内部故障。一旦在308探测到内部故障，在318，转向系统114转换为由控制系统130以先前命令的自主级别(例如，4级或5级自主)的低权限自主转向控制进行控制。然后，在320，在预定时间段过去之后，退出转向系统114的自主转向控制，并且启用转向系统114的手动转向控制(例如，0级自主)。
61.因此，利用控制算法300，仅在探测到内部故障时提供转向系统114的全手动操作，这降低了在自主开发模式之外对驾驶员的总体依赖。
62.现在参考图5，示出了用-于控制车辆的转向系统的方法400的一个实施例的流程图。一般而言，方法400将在本文中参考以下方面进行说明，即，参考图1和图2描述的商用车辆100、参考图3描述的控制系统130、参照图3描述的转向系统114、以及参照图4a描述的控制算法200。然而，应当理解，所公开的方法400可与任何其他合适的车辆、控制系统、转向系统和/或控制算法一起使用。此外，尽管为了说明和讨论的目的，图5描绘了以特定顺序执行的步骤，但本文讨论的方法不限于任何特定顺序或布置。使用本文提供的公开内容的本领域技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以各种方式省略、重新安排、组合和/或调整本文公开的方法的各个步骤。
63.如图5所示，在402，方法400可包括执行车辆的转向系统的高权限自主转向控制。例如，如上所述，商用车辆100的转向系统114可在自主转向开发模式期间由控制系统130(例如，以4级或5级自主由自主计算装置(一个或多个)150)以高权限自主转向控制进行控制。
64.此外，在404，方法400可包括接收来自转向系统的至少一个传感器的输入，该输入指示车辆的操作者手动操作转向系统。例如，如上所述，可从转向传感器(一个或多个)114a
接收输入，其指示操作者接触商用车辆100的方向盘和/或操作者向转向系统114施加扭矩。这种输入可由传感器(一个或多个)114a响应于操作者在方向盘上的实际输入或偶然(falsely)响应于施加在车轮上的、引起扭矩施加到转向系统114的外部输入(例如，通过行驶表面中的坑洼或隆起)探测到。
65.附加地，在406，方法400可包括，响应于接收到来自至少一个传感器的输入，在预定时间段内，从转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制。例如，如上所述，控制系统130可响应于接收到来自转向传感器(一个或多个)114a的输入，在预定时间段内，从控制转向系统114的高权限自主转向控制降级为相同自主级别(例如，4级或5级)的低权限自主转向控制。
66.现在参考图6，示出了用于控制车辆的转向系统的方法500的另一实施例的流程图。通常，在本文中将以参考以下方面描述方法500，即，参考图1和图2描述的商用车辆100、参考图3描述的控制系统130、参考图3描述的转向系统114、以及参照图4a描述的控制算法200。然而，应当理解，所公开的方法500可与任何其他合适的车辆、控制系统、转向系统和/或控制算法一起使用。此外，尽管为了说明和讨论的目的，图6描绘了以特定顺序执行的步骤，但本文讨论的方法不限于任何特定顺序或布置。使用本文提供的公开内容的本领域技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以各种方式省略、重新安排、组合和/或调整本文公开的方法的各个步骤。
67.如图6所示，在502，方法500可包括执行车辆的转向系统的高权限自主转向控制。例如，如上所述，商用车辆100的转向系统114可在自主转向开发模式期间由控制系统130(例如，具有4级或5级自主通过自主计算装置(一个或多个)150)以高权限自主转向控制来控制。
68.此外，在504，方法500可包括接收退出自主转向控制的请求。例如，如上所述，退出自主转向控制的请求可包括从转向传感器(一个或多个)114a接收的输入，该输入指示操作者接触商用车辆100的方向盘和/或操作者向转向系统114施加扭矩。此类输入可被传感器(一个或多个)114a响应于操作者在方向盘上施加的实际接触或扭矩探测到，或者偶然响应于施加在车轮上的、引起扭矩被施加到转向系统114的外部输入(例如，通过行驶表面中的坑洼或隆起)探测到。替代地或附加地，可响应于探测到的降低转向系统114a的性能(例如，在调整航向方向方面)的内部故障来接收这种退出自主控制的请求。
69.附加地，在506，方法500可包括，响应于接收到退出自主转向控制的请求，在预定时间段内，从转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制。例如，如上所述，响应于指示的操作者输入或探测到的内部故障，在预定时间段内，控制系统130可从控制转向系统114的高权限自主转向控制降级为相同自主级别(例如，4级或5级自主)的低权限自主转向控制。
70.该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等同结构元素，则它们旨在落入权利要求的范围内。
71.附图标记列表
72.100 商用车辆
73.101 车轮
74.102 牵引车
75.104 拖车
76.110 马达系统
77.112 传动系统
78.114 转向系统
79.114a 转向传感器
80.116 制动系统
81.116a 制动传感器
82.120 传感器
83.120a 第一组传感器
84.120b 第二组传感器
85.122 前传感器
86.122f 视场
87.124 前侧传感器
88.124f 视场
89.125 中侧传感器
90.125f 视场
91.126 后侧传感器
92.126f 视场
93.128 后传感器
94.128f 视场
95.130 控制系统
96.132 计算装置
97.134 处理器
98.136 存储器
99.138 指令
100.139 数据
101.140 发光/警告系统
102.142 导航系统
103.144 定位系统
104.146 无线通信系统
105.150 自主计算装置
106.152 adas 计算装置
107.200 控制算法
108.300 控制算法
109.400 方法
110.500 方法
111.fdot 前进方向
112.lg 纵向方向
113.lt 横向方向

技术特征：

1.一种用于在自主转向开发模式期间控制车辆的转向系统的方法，包括：通过一个或多个计算装置执行所述车辆的转向系统的高权限自主转向控制；通过所述一个或多个计算装置接收来自所述转向系统的至少一个传感器的输入，该输入指示所述车辆的操作者手动操作所述转向系统；以及响应于接收到来自所述至少一个传感器的输入，在预定时间段内，通过所述一个或多个计算装置从所述转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，来自所述至少一个传感器的输入指示操作者接触所述转向系统的方向盘或向所述方向盘施加扭矩。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过所述至少一个传感器将对所述车辆的一个或多个车轮的外部输入探测为指示手动操作所述转向系统的输入，所述外部输入由所述一个或多个车轮驶过的表面施加。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，当所述预定时间段过去而没有接收到退出自主转向控制的另一请求时，通过所述一个或多个计算装置从所述转向系统的低权限自主转向控制转换到高权限自主转向控制。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，当在所述预定时间段过去之前接收到来自所述转向系统的至少一个传感器的、指示所述车辆的操作者手动操作所述转向系统的至少一个另一输入时，或者当接收到来自所述车辆的制动系统的输入时，通过所述一个或多个计算装置退出低权限自主转向控制，并且启用所述转向系统的手动输入装置的手动转向控制。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，仅在高权限自主转向控制期间和低权限自主转向控制期间，通过所述一个或多个计算装置监测所述车辆行进的距离。7.一种用于在自主转向开发模式期间控制车辆的转向系统的方法，包括：通过一个或多个计算装置执行所述车辆的转向系统的高权限自主转向控制；通过所述一个或多个计算装置接收退出自主转向控制的请求；以及响应于接收到退出自主转向控制的请求，在预定时间段内，通过所述一个或多个计算装置从所述转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，至少部分地基于从所述转向系统的至少一个传感器接收的数据生成退出自主转向控制的请求。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，来自所述至少一个传感器的数据指示操作者接触所述转向系统的方向盘或操作者向所述方向盘施加扭矩中的至少一者。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所述至少一个传感器将对所述车辆的一个或多个车轮的外部输入探测为指示操作者接触所述方向盘或向所述方向盘施加扭矩的输入，所述外部输入由所述一个或多个车轮驶过的表面施加。11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括，当所述预定时间段过去而没有接收到退出自主转向控制的另一请求时，通过所述一个或多个计算装置从所述转向系统的低权限自主转向控制转换到所述高权限自主转向控制。12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括，当在预定时间段过去之前接收到退出自主转向控制的至少一个另一请求时，或者当接收到来自所述车辆的制动系统的输入时，通过所述一个或多个计算装置退出低权限自主转向控制，并且启用所述转向系统的手
动输入装置的手动转向控制。13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括，在高权限自主转向控制期间，响应于所述自主控制器的命令，与所述转向系统的预期性能范围相比地，通过所述一个或多个计算装置监测所述转向系统的实际性能，其中，响应于所述转向系统的实际性能脱离预期性能范围，接收到退出自主转向控制的请求。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括，当预定时间段过去时，通过所述一个或多个计算装置退出低权限自主转向控制，并且启用所述转向系统的手动输入装置的手动转向控制。15.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括，仅在高权限自主转向控制期间和低权限自主转向控制期间，通过所述一个或多个计算装置监测所述车辆行进的距离。16.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括，通过所述一个或多个计算装置探测与外部控制器的通信丢失；并且通过所述一个或多个计算装置至少部分地基于所述通信丢失执行预定反应。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述预定反应包括：从所述转向系统的低权限自主转向控制转换到高权限自主转向控制；退出所述低权限自主转向控制并且启用所述转向系统的手动输入装置的手动转向控制；或者从所述转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制，其中，保持最后命令的转向位置。18.一种用于在自主转向开发模式期间控制车辆的转向系统的计算系统，该计算系统包括：一个或多个处理器；以及一个或多个存储器装置，所述一个或多个存储器装置存储指令，当通过所述一个或多个处理器执行该指令时，该指令配置成使所述计算系统：执行所述车辆的转向系统的高权限自主转向控制；接收来自所述转向系统的至少一个传感器的输入，该输入指示所述车辆的操作者手动操作所述转向系统；以及响应于接收到来自所述至少一个传感器的输入，在预定时间段内，从所述转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制。19.根据权利要求18所述的计算系统，其特征在于，所述计算系统还配置成，当所述预定时间段过去而没有接收到退出自主转向控制另一请求时，从所述转向系统的低权限自主转向控制转换到高权限自主转向控制。20.一种车辆，其包括根据权利要求18所述的计算系统。

技术总结

本发明涉及用于控制车辆的转向系统的方法和系统，用于在自主转向开发模式期间控制车辆的转向系统的方法可包括通过一个或多个计算装置执行车辆的转向系统的高权限自主转向控制。方法还可包括通过一个或多个计算装置接收来自转向系统的至少一个传感器的输入，该输入指示车辆的操作者手动操作转向系统。附加地，方法可包括，响应于接收到来自至少一个传感器的输入，在预定时间段内，通过一个或多个计算装置从转向系统的高权限自主转向控制转换到低权限自主转向控制。换到低权限自主转向控制。换到低权限自主转向控制。