CN113496602B

CN113496602B - 智能路侧工具箱

Info

Publication number: CN113496602B
Application number: CN202110074450.5A
Authority: CN
Inventors: 李深; 冉斌; 程阳; 陈志军; 何赏璐; 芮一康; 李锐; 顾海燕; 李林恒; 陈天怡; 李小天; 董硕煊; 石昆松; 石皓天; 姚轶凡; 吴可书; 张欣环
Original assignee: Shanghai Fengbao Business Consulting Co ltd
Current assignee: Shanghai Fengbao Business Consulting Co ltd
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2041-01-20
Also published as: CN113496602A; US20210311491A1

Abstract

本发明提供了一种交通运输规划和管理服务有关的技术，其中特别阐述了一个智能路侧工具箱(IRT)有关的系统和技术实现方法，该工具箱有助于车辆在分布式驾驶系统(DDS)中的控制管理。

Description

智能路侧工具箱

技术领域

本发明涉及交通运营和管理服务，具体涉及(但不限于)智能路侧工具箱(Intelligent Roadside Toolbox,IRT)系统和方法，该IRT系统和方法可促进分布式自动驾驶系统(Distributed Driving System,DDS)车辆的操作与控制。

背景技术

无需或减少人力投入就能控制车辆的自动驾驶技术正在蓬勃发展中。然而，现有技术涉及昂贵和/或复杂的车载系统，该系统仅服务于个别车辆和/或需要大量的时间和劳动力来建设路边基础设施。基于以上原因，该系统的广泛实施面临着巨大挑战。

一些解决方案(如美国专利：No.7421334)提供了一种车辆车载系统，其包括用于收集数据的传感器组件和处理器(可以用于处理数据以确定至少一个事件发生)。例如，美国专利：No.7554435提到一种车辆车载单元，车辆配置该车载单元后可与其他车辆通信，以提醒驾驶员前面车辆可能发生的潜在制动事件。其他解决方案(如美国专利：No.10380886)提供智能路侧基础设施系统来控制车辆。现有技术的局限性在于，认为单个车辆和路侧设施应分开工作，以实现自动驾驶。此外，传统技术旨在提供自动驾驶系统或自动网联车路系统，而不提供分布式驾驶系统。

发明内容

本发明所述技术涉及一种系统，该系统通过向单个车辆发送详细且对时间敏感的控制指令来操作和控制自动网联车路系统(Connected and Automated Vehicle andHighway,CAVH)系统中的车辆。在一些实施例中，该技术改进、交互和/或包含面向系统的、完全控制的自动网联车路系统(CAVH)的各个方面(如组件)，该系统为自动网联车路系统(CAVH)提供各种级别的配置，如美国专利：Pub.No.20180336780所述，通过引用并入本发明。在一些实施例中，该技术改进、交互和/或包含智能道路基础设施系统(IRIS)的各个方面(如组件)，IRIS为CAVH系统的车辆操作和控制提供便利，如美国专利：Pub.No.20190244521和/或美国专利：Pub.No.20190096238所述，每一项均通过引用并入本发明。

本发明涉及一种智能路侧工具箱(IRT)系统。在一些实施例中，IRT系统被配置为可向车辆提供虚拟自动驾驶服务；在一些实施例中，IRT系统被配置为在车辆和其他自动驾驶信息实体之间共享信息和/或驾驶指令；在一些实施例中，IRT系统被配置为在路边通信基础设施和车载通信设备之间共享信息和/或驾驶指令；在一些实施例中，IRT系统被配置为向车辆提供状态管理服务。

在一些实施例中，IRT系统被配置为增强、完成和/或替换个别车辆的自动驾驶任务；在一些实施例中，自动驾驶任务包括车辆控制；在一些实施例中，车辆控制包括车辆跟随、变道、路线引导、停车、维护及服务；在一些实施例中，维护及服务包括车辆加油或车辆充电。

在一些实施例中，IRT系统被配置为向车辆提供感知、交通行为预测、管理、规划和决策功能，以及/或向车辆提供车辆控制功能。在一些实施例中，IRT系统被配置为向车辆提供感知、交通行为预测、管理、规划和决策服务，以及/或向车辆提供车辆控制服务。

在一些实施例中，IRT系统被配置和管理为由不同实体拥有和/或操作的子系统组成的开放平台；在一些实施例中，IRT系统被配置和管理为由不同实体共享的物理和/或逻辑子系统组成的开放平台；在一些实施例中，IRT系统被配置和管理为包含以下组件的开放平台：路边单元(Roadside Unit,RSU)网络，IRT系统、车辆和支持系统之间的三方接口，交通控制单元(Traffic Control Unit,TCU)和交通控制中心(Traffic Control Center,TCC)网络，和/或交通操作中心(Traffic Operation Center,TOC)。在一些实施例中，RSU网络被配置为提供感知功能、通信功能、车辆控制功能和计算功能；在一些实施例中，计算功能被配置为计算车辆的可行驶范围；在一些实施例中，支持系统包括基于云的信息平台、高清地图和/或计算服务。

在一些实施例中，IRT系统由地图服务、卫星定位服务、数据存储服务、云服务、实时有线通信、实时无线通信、供电网络和/或网络安全与保障系统提供支持。

在一些实施例中，IRT系统被配置为提供微观、中观和/或宏观层面上的信息；在一些实施例中，IRT系统被配置为提供驾驶指令、支持信息和/或交通信息。在一些实施例中，自动驾驶信息实体与道路基础设施、云、智能网联车辆(Connected and AutomatedVehicle,CAV)和/或应急服务共享信息。

在一些实施例中，IRT系统被配置为向以一级自动驾驶等级运行的单个车辆提供自动驾驶服务，其中该服务补充和/或改进车辆的自动驾驶以允许车辆在二级自动驾驶等级下运行，且二级高于一级自动驾驶等级。在一些实施例中，单个车辆不能在一级自动驾驶等级上完成自动驾驶任务；在一些实施例中，单个车辆可以在二级自动驾驶等级上完成自动驾驶任务；在一些实施例中，单个车辆不能在一级自动驾驶等级上充分和/或有效地完成自动驾驶任务；在一些实施例中，单个车辆可以在二级自动驾驶等级上充分和/或有效地完成自动驾驶任务；在一些实施例中，一级自动驾驶等级小于目标自动驾驶等级；在一些实施例中，二级自动驾驶等级等于或大于目标自动驾驶等级。

在一些实施例中，IRT系统提供虚拟自动驾驶服务，替代车辆的自动驾驶功能和/或能力；在一些实施例中，车辆的自动驾驶功能和/或能力不足以执行车辆必要、适当和/或要求的驾驶任务。在一些实施例中，用IRT系统提供的虚拟感知服务来补充或替换由车辆提供的感知服务；在一些实施例中，用IRT系统提供的虚拟交通行为预测和管理服务来补充和/或替代由车辆提供的交通行为预测和管理服务；在一些实施例中，用IRT系统提供的规划和决策服务来补充和/或替换由车辆提供的规划和决策服务；在一些实施例中，用IRT系统提供的车辆控制服务来补充和/或替换由车辆提供的车辆控制服务。在一些实施例中，IRT系统被配置为产生传感数据、整合传感数据和/或管理IRT系统与车辆之间共享的传感数据，以基于目标系统智能水平来改进车辆功能。

在一些实施例中，IRT系统被配置为在微观层次、中观层次和/或宏观层次上预测交通网络的车辆移动和交通流量；在一些实施例中，预测单个车辆的运动；在一些实施例中，预测单个车辆的纵向运动和/或横向运动；在一些实施例中，预测单个车辆的车辆跟随、加速、减速、停止和启动；在一些实施例中，预测单个车辆的车道保持和/或变道；在一些实施例中，预测路段上的车辆移动和/或交通状态；在一些实施例中，预测由于特殊事件、交通事故、天气、编织区段、行驶路段分流、行驶路段结构、行驶路段整合、变速限速反应、路段行驶时间预测和/或路段交通流引起的车辆移动和/或交通流量；在一些实施例中，预测道路网络的车辆移动和/或交通流量；在一些实施例中，预测路网交通流量、路网交通需求和/或路网行驶时间。

在一些实施例中，IRT系统被配置为生成和/或向单个车辆的车载单元(OnboardUnit,OBU)和/或车辆控制单元(Vehicle Control Unit,VCU)发送路径规划、决策制定信息和/或命令；在一些实施例中，路径规划、决策制定信息和/或命令是特定于单个车辆的；在一些实施例中，路径规划和决策制定信息和/或命令在宏观、中观和/或微观层面上提供路线规划和决策；在一些实施例中，路径规划、决策制定信息和/或命令包括提供路线规划；在一些实施例中，路线规划包括使用预测的车辆移动和交通流量生成和/或调整全局优化的路线；在一些实施例中，预测的车辆移动和交通流量由IRT系统提供，该系统进一步配置为预测运输网络的车辆移动和交通量；在一些实施例中，路径规划被用作规划驾驶行为的参考。在一些实施例中，IRT系统被配置为使用交通网络全局优化的路线以及预测的车辆运动和交通流量来提供交通网络的驾驶行为计划；在一些实施例中，IRT系统进一步被配置为用驾驶行为计划来规划车辆运动；在一些实施例中，车辆运动包括针对个别车辆的特定和瞬时控制指令；在一些实施例中，针对个别车辆的特定和瞬时控制指令被传输到单个车辆的车辆控制单元；在一些实施例中，特定和瞬时控制指令被单独地传送到单个车辆的多个车辆控制单元的每个车辆控制单元。

在一些实施例中，IRT系统被配置为基于目标系统智能水平来管理IRT系统服务和车辆以协调、完成和/或增强车辆自动驾驶任务。

在一些实施例中，IRT系统还包括电源组件或子系统。

在一些实施例中，IRT系统还包括收费组件或子系统；在一些实施例中，收费组件或子系统被配置为从IRT系统的用户收取费用；在一些实施例中，收费组件或子系统被配置为基于服务支付系统的订阅和/或费用来管理用户对由IRT系统提供的服务的访问；在一些实施例中，收费组件或子系统包括数据库，该数据库包括用户支付信息、用户车辆自动驾驶级别、目标车辆自动驾驶级别、用户车辆识别信息和/或用户车辆通信信息。

在一些实施例中，IRT系统被配置为提供车辆状态管理服务，以维持和/或改变车辆状态；在一些实施例中，车辆状态包括车辆位置、速度和/或加速度、车辆路线、和/或车辆纵向和/或横向状态；在一些实施例中，车辆状态包括车辆通风和/或温度控制状态。

在一些实施例中，IRT系统被配置为优化多个优化目标，多个优化目标包括驾驶员舒适度、能源消耗、行驶时间、用户路线偏好、计算资源、安全性和/或车辆性能中的一个或多个；在一些实施例中，驾驶员舒适度包括温度控制、通风和/或驾驶员座椅调节偏好；在一些实施例中，安全性包括最小化和/或消除与其他车辆的冲突，避免危险的天气和/或道路上的障碍物。

在一些实施例中，IRT系统被配置为使行驶时间和/或能源消耗最小化；在一些实施例中，用户路线偏好包括指定路线类型、指定路标和/或指定中间站；在一些实施例中，路线类型包括主要高速公路和/或风景秀丽的路线；在一些实施例中，路标包括感兴趣的点。在一些实施例中，IRT系统被配置为向IRT系统和/或CAVH系统的一个或多个组件分配和/或分发电源，以达到优化目标。

在一些实施例中，IRT系统被配置为基于用户偏好和/或服务提供商要求提供定制化软件配置，以提高单个车辆的自动驾驶级别，安全性和/或稳定性；在一些实施例中，IRT系统基于用户偏好和/或服务提供商要求包括定制的硬件结构和/或配置，以提高单个车辆的自动驾驶级别、安全性和/或稳定性。在一些实施例中，IRT系统被配置为基于用户偏好和/或服务提供商要求包括定制化硬件结构和/或配置，以提高单个车辆的自动驾驶级别、安全性和/或稳定性。

在一些实施例中，IRT系统被配置为根据优化策略来管理和控制由IRT提供的电源、计算、通信和/或情报资源和/或服务。

在一些实施例中，该技术提供基于IRT系统的自动化驾驶服务社区，该自动化驾驶服务社区为自动化驾驶应用程序提供接口。

本发明还提供了采用本文描述的任意系统来管理CAV自动驾驶的一个或多个方面的方法。这些方法包括系统中个体参与者(如驾驶员，公共或私有的本地、区域或国家级交通运输协调者，政府机构人员等)所进行的过程以及一个或多个参与者相互协调或独立开展的集体活动。例如，在一些实施例中，该技术提供了一种向车辆提供虚拟自动驾驶服务的方法；例如，在一些实施例中，方法包括提供如本发明所述的智能路侧工具箱(IRT)系统；在一些实施例中，该技术提供一种想车辆提供虚拟自动驾驶服务的方法；在一些实施例中，方法包括基于如本发明所述的IRT系统提供自动驾驶服务社区，并在其中自动驾驶服务社区提供自动驾驶应用程序的接口。

本说明书的某些部分就信息操作从算法和符号表示的角度描述了该技术的实施例。这些算法的描述和表示通常被数据处理领域的技术人员用来将其工作的实质有效地传达给本领域的其他技术人员。这些操作虽然在功能上、计算上或逻辑上进行了描述，但应理解为通过计算机程序或等效电路、微代码等来实现。此外，在不失一般性的情况下，有时将这些操作安排称为模块是更便捷的。所描述的操作及其相关模块可体现在软件、固件、硬件或上述任何组合中。

本发明所述的某些步骤、操作或过程可以用一个或多个硬件或软件模块来执行或实现，也可以单独实现或者与其他设备组合来执行或实现。在一些实施例中，软件模块通过计算机程序产品实现，该计算机程序产品包括含有计算机程序代码的计算机可读介质，该计算机程序代码可由计算机处理器执行，以执行所述的任意或所有步骤、操作或进程。

在一些实施例中，系统包括以虚拟方式提供的计算机和/或数据存储(如作为云计算资源)。在特定应用场景中，该技术包括使用云计算来提供虚拟计算机系统，该系统包括本发明所述的组件和/或执行发明所述的计算机的功能。因此，在一些实施例中，云计算通过网络和/或通过互联网提供本发明所述的基础设施、应用程序和软件；计算资源(如数据分析、计算、数据存储、应用程序、文件存储等)通过网络(如互联网、CAVH通信、蜂窝网络)远程提供。参见，如美国专利：Pub.No.20200005633，通过引用并入本发明。

本发明的实施例还可能涉及用于执行本文操作的设备。该设备可以被特殊构造，用于所需目的和/或包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算设备。这种计算机程序可以存储在非暂时的、有形的计算机可读存储介质或适于存储电子指令的任意类型介质中，这些介质可以连接到计算机系统总线。此外，说明书中提到的任意计算系统可能包括单个处理器，或者可以是采用多个处理器设计以提高计算能力的体系结构。

基于本发明所包含的教导，其他实施例或实施方式对本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

本发明的上述以及其他特点、方面和优点将通过以下图示而更容易理解。

图1是示出了本发明实施例提供的IRT技术的示例性物理子系统的示意图。101：智能路侧工具箱；102：传感设备103：计算设备；104：通信设备；105：支持子系统；106：TCU/TCC；107：TOC；108：车辆子系统。

图2是示出了本发明实施例提供的IRT提供信息以支持CAV和提供紧急服务的示意图。201：IRT；202：CAV；203：紧急服务。

图3是示出了本发明实施例提供的IRT从不同驾驶实体收集信息并将信息分配给不同的驾驶实体的示意图。301：CAV；302：紧急服务；303：云；304：IRT；305：基础设施；306：IRT与云的通信通道；307：IRT与应急车辆之间的通信通道；308：IRT与车辆之间的通信通道；309：IRT与基础设施之间的通信通道。

图4是示出了本发明实施例提供的IRT支持和/或改进自动驾驶任务的流程图。401：IRT检索车辆自动驾驶等级；402：检查IRT是否能提高车辆的自动驾驶级别；403：IRT服务选择；404：自动驾驶增强流程。

图5是示出了本发明实施例提供的IRT支持车辆执行自动驾驶任务的流程图。501：用户指定的(“目标”)自动驾驶级别；502：检查车辆的自动驾驶级别；503：比较车辆水平和目标水平；504：如果匹配，开始自动驾驶；505：如果不匹配，从IRT中选择服务；506：车辆完成自动驾驶任务。

图6是示出了本发明实施例提供的车辆的自动驾驶系统被IRT提供的服务和/或功能所取代(例如，车辆自动驾驶系统的自动驾驶功能被IRT提供的自动驾驶功能所取代)的流程图。601：用户指定(“目标”)自动驾驶级别；602：检查车辆自动驾驶级别；603：用IRT服务代替驾驶任务；604：继续车辆自动驾驶。

图7是本发明实施例提供的，与例如为DDS提供的IRT感知功能(如方法和系统)相关的数据流程图。701：分布式驾驶系统DDS；702：智能路侧工具箱IRT；703：智能网联车辆CAV；704：IRT中的通信模块；705：IRT中的传感模块；706：CAV中的通信模块；707：CAV中的传感模块；708：DDS和与IRT通信模块之间的数据流；709：DDS与CAV通信模块之间的数据流；710：IRT和CAV之间的数据流；711：IRT传感模块和通信模块之间的数据流；712：CAV传感模块和通信模块之间的数据流。

图8是本发明实施例提供的与IRT交通行为预测和管理功能(如系统和方法)相关的数据流程图，该功能例如，由IRT的预测和管理单元提供。801：处理来自传感模块的信息；802：预测和管理单元；803：路网宏观层次预测；804：干道和路段的中观层次预测；805：单个车辆的微观层次预测；806：用于规划和决策的规划单元。

图9是本发明实施例提供的与IRT决策功能(如系统和方法)相关的数据流程图，该功能例如，使用由预测和管理单元提供的预测结果。901：IRT中的预测单元；902：规划和决策单元；903：CAV中的控制单元；904：宏观层面路径规划；905：中观层面行为规划；906：微观层面运动规划。

图10是本发明实施例提供的，与例如为DDS提供的IRT控制功能(如系统和方法)相关的数据流程图。1001：分布式驾驶系统DDS；1002：智能路侧工具箱IRT；1003：自动网联车辆CAV；1004：IRT中的通信模块；1005：IRT中的规划模块；1006：CAV中的通信模块；1007：CAV中的控制模块；1008：DDS与IRT通信模块之间的控制流；1009：DDS与CAV通信模块之间的控制流；1010：IRT与CAV之间的数据流；1011：IRT规划与通信模块之间的控制流；1012：CAV控制与通信模块之间的控制流。

图11是本发明实施例提供的与IRT服务提供功能有关的数据流程图。

图12是示出了基于IRT的自动驾驶社区的示意图。1201：用户界面；1202：自动驾驶社区；1203：驾驶应用程序。

需要理解的是，附图不一定按比例绘制，其中的对象也不必按比例绘制。它旨在帮助清晰理解本发明所公开的设备、系统和方法的各种实施例描述。在所有附图中，将尽可能使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。此外应当理解，附图无意以任何方式限制本发明教导的范围。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。应当了解，以下提供的实施例仅是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的技术构思，本发明还可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例。

本发明涉及交通运营和管理服务，具体涉及(但不限于)智能路侧工具箱(Intelligent Roadside Toolbox,IRT)系统和方法，该IRT系统和方法可促进分布式自动驾驶系统(Distributed Driving System,DDS)车辆的操作与控制。在一些实施例中，本发明提供了用于IRT的系统、设计和方法，其有助于提供和/或支持用于分布式驾驶系统(DDS)的车辆操作和控制；在一些实施例中，IRT系统向车辆提供单独定制的信息和实时控制指令，以使车辆执行驾驶任务，例如，车辆跟踪、变道和/或路线引导；在一些实施例中，IRT系统还提供交通运营和管理服务(如用于高速公路、城市干线以及其他道路和街道)。在一些实施例中，IRT包括以下组件中的一个或多个：1)传感设备；2)计算设备；3)通讯设备；4)TCC/TCU；5)TOC；和/或6)支持设备。在一些实施例中，IRT系统提供以下功能类别中的一个或多个：感知、交通行为预测和管理、规划和决策制定、和/或车辆控制；在一些实施例中，IRT包括和/或由实时有线和/或无线通信、电源网络、云、网络安全、安全服务和/或人机接口支持。

在各个实施例的详细描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以提供对所公开的实施例进行透彻理解。然而，本领域的技术人员应理解，这些不同的实施例可以在有或没有这些具体细节的情况下进行实践。在其他情况下，结构和设备以框图的形式表示。此外，本领域的技术人员可以轻易地认识到，提出和执行方法的特定顺序是说明性的，能够想到这些顺序可以变化并且仍然属于在本发明公开的各个实施例的精神和范围之内。

本申请中引用的所有文献和类似材料，包括但不限于专利、专利申请、文章、书籍、论文和互联网网页，出于任意目的均通过引用全文明确地并入本发明。除非另有定义，本发明使用的所有技术和科学术语，都具有与本发明描述的各种实施方案所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。当所结合的参考文献中的术语定义似乎与本发明中提供的定义不同时，以本发明中提供的定义为准。本发明使用的章节标题仅用于组织目的，而不应以任何方式解释为限制所描述的主题。

定义

为了促进对本发明的理解，下面定义了许多术语和短语。同时，附加定义也被详细描述。

在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另外明确指出，否则以下术语具有本专利明确关联的含义。本发明使用的短语“在一个实施例中”并不必然指的是同一实施例，尽管可能指的是同一个。此外，本发明使用的短语“在另一实施例中”虽然可以，但不一定指代不同的实施例。因此，如下所述，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以容易地组合本发明中的各种实施例。

此外，除非上下文另有明确规定，否则在本发明中使用的术语“或”是包含“或”的操作，相当于术语“和/或”。除非上下文另有明确规定，“基于”一词并不是排他性的，它允许基于未描述的其他因素。此外，在整个说明书中，“一个”，“一种”和“所述”的含义包括复数引用。“在...中”的含义包括“在...中”和“在...上”。

如本发明所述，术语“大约”、“大体上”、“基本上”和“显著”为本领域普通技术人员所理解的程度，并将根据其所在上下文在一定程度上而有所不同。如果在给定所在上下文的情况下存在对本领域普通技术人员而言尚不清楚的这些术语使用，则“大约”和“大体上”是指小于或等于特定术语的10％，“基本上”和“显著”是指该特定术语的正负大于10％。

如本发明所述，范围的公开包括所有值的公开以及整个范围内的进一步划分的范围，包括为该范围给出的端点和子范围。

如本发明所述，前缀“无”指的是这种技术的体现，它省略了附加“无”的单词的基本词根的特征。也就是说，本发明中“无X”指的是“不包括X”，其中X是“无X”技术中省略的技术特征。例如，“无控制器”系统不包括控制器，“无传感”方法不包括传感步骤，等等。

尽管本发明可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种步骤、元件、组成、组件、区域、层和/或部分，但是除非另外指出，这些步骤、元件、组成、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语用于区分一个步骤、元件、组成、组件、区域、层和/或部分与另一步骤、元件、组成、组件、区域、层和/或部分。除非上下文明确指出，否则本发明中使用的诸如“第一”、“第二”和其他数字术语之类的术语并不暗示顺序或次序。因此，在不脱离本发明技术的情况下，本发明讨论的第一步、元件、组成、组件、区域、层或部分可以被称为第二步、元件、组成、组件、区域、层或部分。

如本发明所述，“系统”是指出于共同目的而一起操作的多个真实和/或抽象组件。在一些实施例中，“系统”是硬件和/或软件组件的集成组件；系统的每个组件与一个或多个其他组件交互，和/或与一个或多个其他组件相关；在一些实施例中，系统是指用于控制和指导方法的组件和软件的组合。

如本发明所述，术语“自动网联车路系统”(“CAVH系统”)是指为自动网联车辆(CAV)提供全部车辆操作和控制的综合系统，更具体而言，指的是通过向单个车辆发送详细且对时间敏感的控制指令(以用于车辆跟踪、变道、路线指引)以及相关信息来控制CAV的系统。CAVH系统包括通过管理整个交通系统的路段和节点相连接的传感、通信和控制组件。CAVH系统包括四个控制级别：a)车辆；b)路侧单元(RSU)；c)交通控制单元(TCU)；以及d)交通控制中心(TCC)。参见美国专利：Pub.No.20180336780、Pub.No.20190244521和/或Pub.No.20190096238，每一项均通过引用并入本发明。

如本发明所述，术语“智能道路基础设施系统”(“Intelligent RoadInfrastructure System,IRIS”)指的是CAVH系统中便于车辆操作和控制的系统。参见美国专利：Pub.No.20190244521和/或Pub.No.20190096238，每一项均通过引用并入本发明。

如本发明所述，术语“支持”一词被用于描述向车辆(如CAV)提供支撑和/或支持的ITS、DDS、IRIS和/或CAVH系统的一个或多个组件和/或ITS、DDS、IRIS和/或CAVH系统的一个或多个其他组件。其指代的是，例如，在ITS、DDS、IRIS、CAVH系统和/或车辆的组件和/或级别之间交换信息和/或数据；在ITS、DDS、IRIS、CAVH系统和/或车辆的组件和/或级别之间发送和/或接收指令；和/或ITS，DDS，IRIS，CAVH系统和/或车辆组件和/或级别之间的其他交互，提供诸如信息交换、数据传输、通讯和/或警报之类的功能。

如本发明所述，术语“自动驾驶汽车”或“AV”指的是自动驾驶汽车。例如，处于任意自动化级别的自动驾驶汽车(如SAE国际标准J3016(2014)所定义的自动驾驶汽车，该标准通过引用纳入本发明)。

如本发明所述，术语“网联车辆”或“CV”指的是网联车辆，例如，被配置了任意级别的通信(如V2V、V2I和/或I2V)。

如本发明所述，术语“智能网联车辆”或“CAV”是指能够与其他车辆(如通过V2V通信)、路侧单元(RSU)、IRT、交通控制信号以及其他基础设施(如IRIS，CAVH系统)或设备通信的自动车辆。也就是说，术语“自动网联车辆”或“CAV”是指具有任意自动化级别(如SAE国际标准J3016(2014)所定义)和通信级别(如V2V、V2I和/或I2V)的自动网联车辆。

如本发明所述，术语“数据融合”是指集成多个数据源以提供比多个数据源中的任何单个数据源更一致、准确和有用的信息(如融合数据)。

在一些实施例中，文中使用各种空间和时间尺度或层次，例如微观的、中观的和宏观的。如本发明所述，“微观层次”是指与单个车辆和单个车辆的运动(如纵向运动(车辆跟随、加速和减速、停车和停止驾驶)和/或横向运动(车道保持、车道改变))相关的尺度。如本发明所述，“中观层次”是指与干道和路段上车辆组的运动(如特殊事件提前通知、事故预测、编织路段的合并与分流、车流的分流与整合、变速限速预测和反应、路段行驶时间预测和路段交通流量预测)有关的尺度。如本发明所述，术语“宏观层次”是指与道路网络有关的尺度(如路线规划、拥堵、事故、路网交通)。如本发明所述，在指代时间尺度时，术语“微观层次”指的是大约1至10毫秒的时间(如与车辆控制指令计算有关)；术语“中观层次”指的是大约10至1000毫秒的时间(如与事故检测和路面状况通知有关)；术语“宏观层次”指的是大约长于1秒的时间(如与路线计算有关)。

如本发明所述，术语“自动化等级”或“自动驾驶等级”是指分类系统中的等级，该等级描述了AV、CV和/或CAV所需的驾驶员干预和/或专注度。特别是术语“自动化级别”是指SAE国际标准J3016(2014))的级别，其标题为“与道路上机动车自动驾驶系统相关术语的分类和定义”，并于2016年更新为J3016_201609，每个级别通过引用并入本发明。SAE自动化级别简要描述为级别0：“非自动化”(如完全手动的车辆，其驾驶的各个方面都是人为和手动控制的)；级别1：“驾驶辅助”(如单个自动化方面如转向、速度控制或制动控制)；级别2：“部分自动化”(如自动控制转向和人为控制加/减速)；级别3：“有条件的自动化”(如车辆做出明智的决定，而当车辆无法执行任务时，人为控制)；级别4：“高度自动化”(如车辆做出明智的决定，并且在车辆无法执行任务时不需要人工接管控制)；级别5：“完全自动化”(如车辆不需要人的注意)。

如本发明所述，术语“被配置为”一词是指为了执行所指示的功能而构造和/或编程的组件、模块、系统、子系统等(如硬件和/或软件)。

如本发明所述，术语“确定”、“估计”、“计算”及其变体可互换地用于任何类型的方法、过程、数学运算或技术。

如本发明所述，术语“车辆”是指任意类型的动力运输设备，包括但不限于汽车、卡车、公共汽车、摩托车或船只。车辆通常可以由操作员控制，也可以无人驾驶，并且可以以其他方式远程控制或自动操作，例如使用方向盘、变速器、刹车踏板和加速踏板以外的控件。

描述

本文提供的技术涉及一种智能路侧工具箱(IRT)，该工具箱提供用于自动网联车辆(CAV)的交通管理和操作功能以及车辆控制。在一些实施例中，本发明提供一种系统，该系统被配置为通过向单个车辆提供定制的、详细的和时间敏感的控制指令和交通信息(如车辆跟随、车道变更、路线引导以及其他相关信息)来控制和/或支持CAV，以用于自动车辆驾驶。

智能路侧工具箱(Intelligent Roadside Toolbox,IRT)

在一些实施例中，IRT根据特定车辆的自动驾驶需求提供对CAVH和IRIS技术的模块化(如实时和临时)访问；在一些实施例中，模块化(如临时)的访问CAVH、IRIS技术可以作为服务提供给用户(如感知服务、交通行为预测和管理服务、规划和决策服务和/或车辆控制服务)。

例如，在一些实施例中，本发明所述的IRT为处于不同自动化水平的车辆提供了灵活且可延伸的服务；在一些实施例中，IRT提供的服务是动态的和定制的，可用于特定车辆，用于特定制造商生产的车辆，用于公共行业联盟关联的车辆，用于订阅DDS的车辆等。虽然CAVH技术涉及集中式系统，这些系统被配置为向使用CAVH系统的所有车辆提供定制的、详细的和时间敏感的控制指令和交通信息，以实现自动驾驶，而不论车辆的能力和/或自动化水平如何，从而提供同质服务，但是本发明所描述的IRT技术的是面向车辆的、模块化的，并且对于每个车辆都是可定制的，以满足作为按需和动态服务的每个单独车辆的特定需求。在一些实施例中，车辆车载系统被配置为产生用于CAV自动驾驶的控制指令，该CAV包含车载系统；并且IRT为各个CAV提供定制的、按需的、动态的IRT功能(如感知服务、交通行为预测和管理服务、规划和决策服务、车辆控制服务、系统安全和备份、车辆性能优化、计算和管理，以及动态效用管理(Dynamic Utility Management,DUM)和信息提供)。

在一些实施例中，IRT根据各个CAV的需求提供定制的、按需的、动态的IRT功能，通过组合IRT功能向各个CAV提供IRT功能，以提高其安全性和稳定性；在一些实施例中，IRT被配置为向车辆制造商和/或驾驶服务提供商提供定制服务，该定制服务包括远程控制服务、路面状况检测和/或行人预测；在一些实施例中，IRT被配置为从车辆OBU，电子稳定程序(Electronic Stability Program,ESP)和/或车辆控制单元(Vechicle Control Unit,VCU)接收信息。

在一些实施例中，IRT被配置为集成传感器和/或来自不同资源的驾驶环境信息，以提供集成的传感器和/或驾驶环境信息，并将集成的传感器和/或驾驶环境信息传递给预测模块；在一些实施例中，IRT被配置为向各个CAV提供定制的、按需的和动态的IRT功能，以用于感知、交通行为的预测和管理、规划和决策，和/或车辆控制；在一些实施例中，感知包括为交通行为预测和管理、规划和决策和/或车辆控制提供实时的、短期的和/或长期的信息。在一些实施例中，IRT被配置为使用从CAV和/或其他CAV获得的信息和/或从IRT获得的信息，为CAV自动驾驶提供定制的、按需的和动态的IRT传感功能；在一些实施例中，IRT被配置为向CAV自动驾驶提供定制的、按需的和动态的IRT交通行为预测和管理功能，其中交通行为预测和管理功能预测周围车辆、行人、自行车和其他移动物体的行为。

在一些实施例中，交通行为预测和管理功能提供预测支持，包括提供原始数据和/或提供从原始数据中提取的特征；以及和/或预测结果，其中，预测支持和/或预测结果基于CAV的预测要求而提供给CAV；在一些实施例中，IRT被配置为向CAV自动驾驶提供定制的、按需的和动态的IRT规划和决策功能；在一些实施例中，计划和决策功能提供路径规划、路线规划、特殊条件规划和/或灾难解决方案，路径规划包括在微观层次上为CAV自动驾驶识别和/或提供详细驾驶路径；路线规划包括为CAV自动驾驶识别和/或提供路线；特殊条件规划包括在特殊天气状况或事件状况下，为CAV自动驾驶识别和/或提供微观层次的详细行驶路径；灾难解决方案包括在灾难期间为CAV自动驾驶识别和/或提供微观层次的详细行驶路径和/或路线，其中路径规划、路线规划、特殊条件规划和/或灾害解决方案基于CAV的规划和决策需求而提供给CAV。

在一些实施例中，IRT包括控制模块和决策模块；在一些实施例中，IRT被配置为提供定制的、按需的和动态的IRT车辆控制功能，用于CAV的自动驾驶。在一些实施例中，车辆控制功能由定制的、按需的和动态的IRT传感功能，定制的、按需的和动态的IRT交通行为预测和管理功能，和/或定制的、按需的和动态的IRT规划和决策功能支持。在一些实施例中，车辆控制功能为CAV提供横向控制、纵向控制、行驶路段控制、车队管理和系统故障安全措施；在一些实施例中，系统故障安全措施被配置为在系统故障期间为驾驶员提供足够的响应时间以获得对车辆的控制和/或安全地停止车辆；在一些实施例中，车辆控制功能被配置为确定支持CAV自动驾驶的计算资源，以及从IRT请求和/或提供补充计算资源；在一些实施例中，控制模块被配置为集成和/或处理由决策模块提供的信息，以及向CAV发送车辆控制命令以实现CAV的自动驾驶。

在一些实施例中，IRT包括硬件模块；在一些实施例中，硬件模块包括例如以下的一个或多个：包括传感器的感测模块，通信模块和/或计算模块。在一些实施例中，IRT包括软件模块；在一些实施例中，软件模块包括例如以下的一个或多个：被配置为使用来自传感模块的信息以提供物体检测和映射的传感软件，以及被配置为向CAV提供路径、路线和/或控制指令的决策软件。

在一些实施例中，IRT被配置为收集描述CAV环境的传感器数据，并将传感器数据的至少一部分子集提供给CAV，以改善CAV自动驾驶级别；在一些实施例中，传感器数据由IRT感测模块提供；在一些实施例中，传感器数据和传感器数据的子集通过通信介质在IRT和CAV之间传递；在一些实施例中，传感器数据包括描述道路状况、交通标志和/或信号以及CAV周围物体的信息。在一些实施例中，IRT还被配置为集成数据；将数据提供至预测、规划和决策系统；存储数据；和/或检索数据的至少一个子集。

例如，在一些实施例中，如图1所示，该技术包括用于本文提供的IRT技术的物理子系统(如组件)；在一些实施例中，IRT(101)包括传感设备(102)、计算设备(103)、通信设备(104)和/或支持子系统(105)；在一些实施例中，传感设备包括摄像机、激光雷达、雷达、麦克风、运动传感器和/或声音传感器；在一些实施例中，计算设备包括一个或多个中央处理单元、图形处理单元、信号处理器或其他微处理器；在一些实施例中，通信设备包含用于在有线和/或无线通信(如蜂窝网络(如4G、5G或其他蜂窝技术)、专用短程通信(DSRC)、WiFi(如IEEE 802.11)和/或蓝牙)上进行通信的组件。此外，在一些实施例中，IRT(101)与TCU/TCC(106)、TOC(107)和/或车辆子系统(108)共享信息，例如使用通信设备(104)。

在一些实施例中，IRT向单个车辆发送用于驾驶任务(如，车辆控制(如车辆跟随、变道、路线引导和停车)、维护和服务(如加油和充电)的信息和/或控制指令；在一些实施例中，IRT包括和/或提供一种组件和/或系统，该组件和/或系统被配置为提供一个或多个功能，例如传感功能、交通行为预测和管理功能、规划和决策功能，和/或车辆控制功能。在一些实施例中，IRT支持系统包括被配置为向IRT提供支持的一个或多个子系统；在一些实施例中，支持子系统包括例如以下的一个或多个：高清地图数据和/或数据库、卫星位置数据和/或卫星定位接收器(如全球定位系统、北斗导航卫星系统、伽利略定位系、全球导航卫星系统GLONASS等)、存储设备、云服务、网络安全设备和/或电源设备。

在一些实施例中，如图2所示，IRT(201)提供信息以支持CAV(202)；在一些实施例中，IRT提供紧急服务(203)；在一些实施例中，向CAV提供的信息是微观、中观和宏观三种内容等级中的一种或多种；在一些实施例中，微观内容包括驾驶指令(例如，纵向控制指令、横向控制指令、合并指令、分流指令、交叉控制指令、速度指令、加速指令、转向指令和/或制动指令)；在一些实施例中，中观内容包括支持信息(如动态路线推荐、交叉口交通控制(如交通信号)信息和/或描述特定驾驶条件的信息)；在一些实施例中，宏观内容包括交通信息(如交通容量信息、道路封闭信息和/或天气状况信息)。

在一些实施例中，如图3所示，IRT从不同的驾驶实体收集信息并将信息分发给不同的驾驶实体。例如，在某些实施例中，IRT系统与其他实体共享(如接收和/或传输)信息，如CAV(301)、应急服务车辆(302)、云(303)和/或基础设施(305)(如CAVH系统或IRIS的一个或多个组件(例如，RSU、TCC、TCU和/或TOC))；在一些实施例中，IRT系统使用有线和/或无线通信信道(306、307、308和309)来发布信息和/或与道路上的驾驶实体共享信息。

在一些实施例中，如图4所示，IRT支持和/或改进自动驾驶任务。例如，在某些实施例中，IRT从车辆检索描述车辆自动驾驶级别的信息(401)，并确定该车辆的自动驾驶级别是否可以提高(402)。如果车辆的自动驾驶级别可以通过IRT提高，则IRT服务选择子系统(403)向车辆提供辅助服务，提高车辆的自动驾驶级别。然后，IRT检查车辆的由IRT补充服务提高的自动驾驶级别。如车辆的自动驾驶级别不能通过IRT提高，车辆以未提高的自动驾驶级别形式(404)，则IRT则提供支持服务，以协助在其自动化水平上的车辆(如提升自动驾驶级别)。

在一些实施例中，如图5所示，IRT为车辆执行自动驾驶任务提供支持。例如，在某些实施例中，当车辆不能执行(如不能有效和/或充分地执行)某些(如必要和/或适当的)自动驾驶任务或不能以指定(“目标”)自动驾驶级别执行时，IRT支持车辆完成自动驾驶任务。在一些实施例中，用户输入指定的(如“目标”)自动驾驶级别；在一些实施例中，用户提供用于驾驶任务的命令(如路线和/或目的地信息和/或驾驶指令)和/或输入指定的驾驶任务，车辆和/或IRT确定指定的(“目标”)自动驾驶级别(501)，其适合于输入的和/或由用户的指定驾驶任务。在用户输入指定的(“目标”)自动驾驶级别(501)和/或系统确定了指定的(“目标”)自动驾驶级别(501)之后，IRT从车辆中检索描述车辆的自动驾驶级别的信息(502)，并将车辆的自动驾驶级别与指定的(“目标”)自动驾驶级别进行比较(503)。如果车辆的自动驾驶级别匹配指定的(“目标”)自动驾驶级别，则车辆将启动自动驾驶(504)。如果车辆的自动驾驶级别不匹配指定的(“目的”)自动驾驶级别，则车辆从IRT选择适当的服务(505)来补充车辆功能和/或自动驾驶能力，以允许车辆根据用户指定的(“目标”)级别完成驾驶任务(506)。然后，IRT对由IRT服务辅助的车辆自动驾驶级别与指定的(“目标”)自动驾驶级别进行比较(503)。

在一些实施例中，如图6所示，车辆的自动驾驶系统被IRT提供的服务和/或功能所代替(例如，车辆自动驾驶系统的自动驾驶功能被IRT所提供的自动驾驶功能所代替)。在某些实施例中，用户输入指定的(如“目标”)自动驾驶级别；在一些实施例中，用户提供用于驾驶任务的命令(例如，路线和/或目的地信息和/或驾驶指令)和/或输入指定的驾驶任务，车辆和/或IRT确定指定的(“目标”)自动驾驶级别，该级别适用于输入的和/或由用户指定的驾驶任务。在用户输入指定的(“目标”)自动驾驶级别和/或系统确定了指定的(“目标”)自动驾驶级别之后，IRT从车辆中检索描述车辆的自动驾驶级别(601)的信息，并将车辆的自动驾驶级别与指定的(“目标”)自动驾驶级别进行比较(602)。如果车辆自动驾驶级别与指定的(“目标”)自动驾驶级别匹配，则车辆继续使用车辆(604)提供的自动驾驶系统和方法进行驾驶。如果车辆自动驾驶级别与指定的(“目标”)自动驾驶级别不匹配，则IRT向车辆提供自动驾驶服务(例如，IRT获得对自动驾驶汽车的驾驶任务的控制)，从而以IRT服务和/或功能替换自动驾驶系统，通过IRT提供车辆自动驾驶任务性能和/或控制(603)。

在一些实施例中，如图7所示，IRT(702)提供包括传感功能(如方法和系统)的服务，例如用于DDS(701)。在某些实施例中，IRT包括传感模块(如子系统、单元和/或组件)，该模块配置为提供传感功能(如方法和系统)，例如用于DDS(701)；在一些实施例中，DDS向IRT(702)和CAV(703)发送传感配置信息和/或指令(708，709)。IRT和CAV通信模块(704，706)接收和传输(711，712)配置信息和/或指令到IRT和CAV传感模块(705，707)。IRT传感模块(705)和CAV传感模块(707)执行和/或遵循从DDS(701)接收到的传感配置信息和/或指令，并合作以向CAV提供适当的和/或用户指定的自动驾驶级别(如智能)级别。在某些实施例中，传感功能从多个传感器接收和/或收集传感数据(多个传感器例如在一个或多个CAV上，和/或由CAVH和/或IRIS基础设施的一个或多个组件(如RSU、TCC、TCU、TOC)提供的)；在一些实施例中，传感功能执行传感数据的数据融合，例如，从一个或多个CAV上的多个传感器收集的传感数据和/或由CAVH和/或IRIS基础设施的一个或多个组件(如RSU、TCC、TCU、TOC)提供的传感数据。

在一些实施例中，如图8所示，IRT提供包括交通行为预测和管理功能(如系统和方法)的服务。在一些实施例中，IRT包括交通预测和管理单元(802)(如系统、模块、组件)，该单元配置为提供交通行为预测和管理功能(如系统和方法)。在一些实施例中，传感模块(如上所述和图7中所述)将集成的传感信息(801)发送到IRT的预测和管理单元(802)，用于交通预测和管理；在一些实施例中，交通行为预测和管理功能包括提供在宏观层次上描述交通的数据和管理交通(如预测交通网络行为和/或管理交通网络(803))；在一些实施例中，交通行为预测和管理功能包括提供在中观层面描述交通的数据和管理交通(如预测车辆行为和/或管理车辆行为(804))；在一些实施例中，交通行为预测和管理功能包括提供在微观层面描述交通的数据和管理交通(如预测车辆运动和/或管理车辆运动(805))；在一些实施例中，运输行为预测数据和/或信息和/或交通管理指令被发送到车辆的规划单元(806)进行规划和决策。

在一些实施例中，如图9所示，IRT提供包括规划和决策功能(如系统和方法)的服务，例如，使用由交通行为预测和管理单元(901)提供的预测。在某些实施例中，IRT包括规划和决策模块(例如，单元、系统、组件)，该模块配置为提供规划和决策功能(如系统和方法)，例如，使用由交通行为预测和管理单元(901)提供的预测；在一些实施例中，从交通行为预测和管理单元(901)接收预测信号(如描述交通的数据和/或用于管理交通的指令)到IRT规划和决策单元(902)；在一些实施例中，IRT规划和决策单元(902)提供宏观层面上的规划和决策(如路线规划(904))；在一些实施例中，IRT规划和决策单元(902)提供中观层面上的规划和决策(如行为规划(905))；在一些实施例中，IRT规划和决策单元(902)提供微观层面上的规划和决策(如运动规划(906))；在一些实施例中，由计划和决策单元(902)生成的规划和决策(如规划和决策数据、信息和/或控制指令)被发送到CAV(903)上的车辆控制单元，例如为单个车辆提供详细和时间敏感的控制指令。

在一些实施例中，如图10所示，IRT(1002)提供包括控制功能(如系统和方法)的服务，例如用于DDS(1001)。在某些实施例中，IRT包括控制模块(如子系统、单元和/或组件)，该模块配置为提供控制功能(如系统和方法)，例如用于DDS(1001)。在一些实施例中，由IRT规划和决策单元(1005)生成的规划和决策(如规划和决策数据、信息和/或控制指令)通过通信信道提供至IRT的通信模块。IRT计划和决策单元(1005)生成的规划和决策(如规划和决策数据、信息和/或控制指令)从IRT(1002)的通信模块(1004)(如通过通信通道1010)发送到CAV(1003)的通信模块(1006)。CAV(1003)分析规划和决策(如规划和决策数据、信息和/或控制指令)，生成命令，并将命令(如控制指令)(1012)发送到CAV(1003)的控制模块(1007)。

在一些实施例中，如图11所示，IRT提供服务提供功能(如系统和方法)；在一些实施例中，服务提供功能接收到DDS的用户输入，包括用户驾驶偏好(如路线、目的地、驾驶模式、驾驶行为、驾驶舒适度等)。然后，DDS根据用户的输入定制一个最佳配置，并向IRT和车辆发送指令。在某些实施例中，IRT向车辆提供服务以实现用户偏好。

在一些实施例中，如图12所示，该技术涉及使用本文描述的IRT向自动驾驶社区提供信息和/或管理自动驾驶社区；在一些实施例中，IRT为各种驾驶应用程序(1203)提供了用户界面(1201)，以加入自动驾驶社区(1202)。自动驾驶社区与社区中的其他实体共享应用程序。

分布式驾驶系统

在一些实施例中，本发明提供的技术服务于一种分布式驾驶系统(DDS)，其中包括智能路侧工具箱(IRT)。在一些实施例中，IRT根据特定车辆的自动驾驶需求，提供对CAVH和IRIS技术的模块化(例如临时(ad hoc))访问。在一些实施例中，对CAVH和IRIS技术的模块化(例如临时)访问被提供为服务(例如，感知服务、交通行为预测和管理服务、规划和决策服务，和/或车辆控制服务)。

例如，在一些实施例中，本发明所述的IRT为处于不同自动化级别的车辆提供灵活和可扩展的服务。在一些实施例中，IRT提供的服务是动态的和定制的，可用于特定车辆、特定制造商生产的车辆、公共行业联盟关联的车辆、使用DDS系统以从IRT中获得自动驾驶服务的车辆等。尽管CAVH系统技术涉及集中式系统，这些系统被配置为向使用CAVH系统的所有车辆提供定制的、详细的、时间敏感的控制指令和交通信息，以实现自动驾驶，而不论车辆的能力和/或自动化水平如何，从而提供同质服务，但是本发明所述的DDS系统和IRT技术是面向车辆的、模块化的，并且可针对每辆车进行定制，作为按需的、动态的服务以满足每辆车的特定需求。

在一些实施例中，本发明描述的IRT技术作为DDS系统的组件以提供支撑。在一些实施例中，本发明描述的IRT技术与DDS系统相交互。在一些实施例中，DDS系统包括：1)一个或多个包括车载系统的自动网联车辆(CAV)；2)智能路侧工具箱(IRT)；3)用于在CAV和IRT之间传输数据的通信介质(例如，无线通信(例如，实时无线通信介质))。在一些实施例中，车载系统被配置为生成用于包含该车载系统的CAV自动驾驶的控制指令；并且IRT向单个CAV提供定制的、按需的和动态的自动驾驶功能(例如：感知功能、交通行为预测和管理功能、规划和决策服务、车辆控制功能、系统安全和备份、车辆性能优化、计算和管理、动态效用管理(DUM)和信息提供功能)。

在一些实施例中，DDS系统被配置为向单个CAV提供按需和动态IRT功能，以避免与其他车辆的轨迹冲突(例如，避免碰撞)和/或针对异常驾驶环境(例如，天气事件、自然灾害、交通事故等)调整车辆路线和/或轨迹。在一些实施例中，DDS系统包括一个DUM模块，该模块被配置为通过执行一种方法来优化CAV在各种车辆智能级别上对资源的使用，方法包括组合IRT功能以提供给CAV；以及平衡CAV车载系统成本。在一些实施例中，CAV车载系统成本包括计算能力成本(C)、计算单元数量成本(NU)、燃料消耗成本(P)以及温度控制和/或驾驶员舒适度(例如，加速和/或减速)成本(V)。在一些实施例中，DUM模块被配置成通过优化成本函数(例如，确定成本函数的最佳最小值)来优化CAV在各种车辆智能级别上的资源，将实现自动驾驶系统的总成本描述为例如，计算能力成本(C)、计算单元数成本(NU)、燃油消耗成本(P)、温度控制和/或驾驶员舒适度(如加速和/或减速)成本(V)和/或IRT成本(I)的函数(例如提供正值的函数)的总和。

在一些实施例中，IRT提供定制的、按需的和动态的IRT功能，以根据单个CAV的需求通过组合IRT功能和向单个CAV提供IRT功能来提高单个CAV的安全性和稳定性。在一些实施例中，DDS被配置成根据描述CAV计算能力、CAV能耗和/或CAV驾驶员舒适度的一个指数来测量CAV的性能。在一些实施例中，计算能力包括用于感知、预测、决策或控制的计算速度；能耗包括燃料经济性和/或电经济性；驾驶员舒适度包括温度控制以及CAV的加速/减速的幅度。

在一些实施例中，DDS被配置为提供定制的IRT以根据车辆制造商的设计来辅助单个CAV以改进CAV性能。在一些实施例中，DDS被配置为响应于车辆成本函数超过阈值，和/或响应于检测组件、功能和/或服务故障而向单个CAV提供补充功能。在一些实施例中，IRT被配置为向车辆制造商和/或驾驶服务提供商提供定制服务，该定制服务包括远程控制服务、路面状况检测和/或行人预测。在一些实施例中，IRT被配置为从车辆OBU、电子稳定程序(ESP)以及车辆控制单元(VCU)接收信息。

在一些实施例中，DDS配置为基于一个成本函数确定CAV信息和/或功能需求，该成本函数将实现自动驾驶系统的所有成本描述为一些函数的总和，包括计算能力成本(C)、计算单元数成本(NU)、燃料消耗成本(P)、温度控制以及驾驶舒适度(如加速和/或减速)成本(V)、以及IRT成本(I)；并将信息和/或功能需求发送给IRT，以向CAV提供补充信息和/或功能。

在一些实施例中，DDS被配置为集成传感器和/或来自不同资源的驾驶环境信息，以提供集成的传感器和/或驾驶环境信息，并将集成的传感器和/或驾驶环境信息传递给预测模块。在一些实施例中，DDS被配置为向单个CAV提供定制的、按需的和动态的IRT功能，用于感知、交通行为预测和管理、规划和决策和/或车辆控制。在一些实施例中，感知包括为交通行为预测和管理、规划和决策和/或车辆控制提供实实时的、短期的和/或长期的信息。在一些实施例中，DDS被配置为向CAV提供系统安全和备份、车辆性能优化、计算和管理以及动态效用管理。在一些实施例中，DDS被配置为使用从CAV或其它CAV获得的信息和/或从IRT获得的信息来提供定制的、按需的和动态的IRT感知功能，以用于CAV的自动驾驶。在一些实施例中，DDS被配置为向CAV的自动驾驶提供定制的、按需的和动态的IRT交通行为预测和管理功能，其中，交通行为预测和管理功能预测周围车辆、行人、自行车以及其他移动物体的行为。

在一些实施例中，交通行为预测和管理功能提供预测支持，包括提供原始数据和/或从原始数据中提取数据的特征；和/或预测结果，其中预测支持和/或预测结果基于CAV的预测需求而向CAV提供。在一些实施例中，DDS被配置为提供定制的、按需的和动态的IRT规划和决策功能，以用于CAV的自动驾驶。在一些实施例中，规划和决策功能提供路径规划、路线规划、特殊条件规划和/或灾难解决方案，所述路径规划包括识别和/或提供用于CAV的自动驾驶的微观层次的详细驾驶路径；路线规划包括识别或提供用于CAV自动驾驶路线的路线规划；特殊条件规划包括在特殊天气条件或事件条件下为CAV自动驾驶识别和/或提供微观层面的详细驾驶路径和/或路线；灾难解决方案包括在灾难期间为CAV自动驾驶识别和/或提供微观层面的详细驾驶路径和/或路线，其中，路径规划、路径规划、特殊条件规划和/或灾难解决方案基于CAV的规划和决策要求而向CAV提供。

在一些实施例中，DDS包括控制模块和决策模块。在一些实施例中，DDS被配置为提供定制的、按需的和动态的IRT车辆控制功能，以用于CAV自动驾驶。在一些实施例中，车辆控制功能由定制的、按需的和动态的IRT感知功能；定制的、按需的和动态的IRT运输行为预测和管理功能；和/或定制的、按需的和动态的IRT规划和决策功能支持功能。在一些实施例中，车辆控制功能为CAV提供横向控制、纵向控制、车队控制、车队管理和系统故障安全措施。在一些实施例中，系统故障安全措施被配置为在系统故障期间为驾驶员提供足够的响应时间以获得对车辆的控制或安全地停车。在一些实施例中，车辆控制功能被配置为确定支持CAV自动驾驶的计算资源，并从IRT请求和/或提供补充计算资源。在一些实施例中，控制模块被配置为集成和/或处理由决策模块提供的信息，以及向CAV发送车辆控制命令以用于CAV的自动驾驶。

在一些实施例中，DDS被配置为确定单个CAV的最佳车辆电源消耗和驾驶员舒适度，以最小化电源消耗和排放，并使用通信介质将最佳车辆电源消耗和驾驶员舒适度发送到CAV。

在一些实施例中，IRT包括硬件模块，所述硬件模块包括：包含传感器的感知模块、通信模块和/或计算模块。在一些实施例中，IRT包括软件模块，所述软件模块包括被配置为使用来自感知模块的信息来提供对象检测和映射的感知软件，以及被配置为向CAV提供路径、路线和/或控制指令的决策软件。

在一些实施例中，DDS被配置为向单个CAV提供系统备份和冗余服务，其中，系统备份和冗余服务为需要传感支持的单个CAV提供备份和/或补充传感设备；和/或为单个CAV提供备份和/或补充计算资源，以保持CAV性能水平。在一些实施例中，DDS被配置为使用通信介质为单个CAV提供系统备份和冗余服务。在一些实施例中，DDS被配置为收集描述CAV环境的传感器数据；并向CAV提供传感器数据中的至少一个子集，以补充CAV传感器系统的故障或缺陷，从而最大化实现CAV自动驾驶功能。在一些实施例中，传感器数据由IRT感测模块提供。在一些实施例中，传感器数据和传感器数据的至少一个子集通过通信介质在DDS和CAV之间通信。在一些实施例中，传感器数据包括描述道路状况、交通标志和/或信号以及CAV周围物体的信息。在一些实施例中，DDS进一步被配置为集成数据，将数据提供给预测、规划和决策系统，存储数据，和/或检索数据的至少一个子集。

自动驾驶服务社区

在一些实施例中，本发明提供了一种自动驾驶服务社区。所述自动驾驶服务社区是一个提供软件(如自动驾驶服务应用程序)的平台(如数字分发平台)，用户可从该平台下载特定的自动驾驶服务应用程序到其车辆上(如供车辆使用)。类似地，开发者可将其自动驾驶服务应用程序上载到自动驾驶服务社区以供用户下载(例如购买)而在车上使用。在一些实施例中，自动驾驶服务社区为应用程序提供了一个市场，这些应用程序通过从IRT服务获取支持而向车辆提供各种功能。在一些实施例中，自动驾驶服务社区是一个数字虚拟店铺，向用户提供电子化销售的自动驾驶服务应用程序的搜索功能和评论。在一些实施例中，自动驾驶服务社区为开发者和用户提供安全和统一的体验，使车辆的自动驾驶服务应用程序的电子化购买和安装实现自动化。自动驾驶服务应用程序为车辆提供特定功能集，这些特定功能集是由IRT提供的。IRT提供硬件以支持由自动驾驶服务社区提供的应用程序。在一些实施例中，发布于自动驾驶服务社区的应用程序提供感知功能和/或服务、交通行为预测和管理功能和/或服务、规划和决策功能和/或服务、和/或车辆控制功能和/或服务。

尽管，本发明的公开涉及某些图示的实施例，但是应当理解，这些实施例是作为示例而不是作为限制来呈现的。

示例

在本发明所述的IRT技术的实施例的开发过程中，IRT相关技术被设计用于构建或测试功能。

例如，该技术的示例性实施例提供了一种用于IRT的感知设备，其包括激光雷达(Light Detection and Ranging，LIDAR)组件。IRT技术包括一个具有硬件技术规格的激光雷达组件，包括提供大于50m的有效探测距离和在360°视野范围内快速扫描，5cm内的检测正确率为99％。目前市场上有几种激光雷达设备和/或组件，例如：R-Fans_16(北京北科天绘技术有限公司，见www.isurestar.com/index.php/en product.html#9)，TDC-GPX2激光雷达(精密测量技术，pmt-fl.com公司)，和HDL-64E(Velodyne激光雷达，velodynelidar.com/index.html)。此外，IRT技术包括一个带有软件技术规范的激光雷达组件，包括提供两辆车之间的车头时距测量、车道标线和车辆之间的测量以及车辆与中心线之间的角度测量。ArcGIS软件(desktop.arcgis.com/en/arcmap)提供处理和可视化激光雷达数据的工具。目前的商业产品提供了IRT激光雷达组件的硬件和软件技术规格。

该技术的示例性实施例提供了一种用于IRT的感知设备，该设备包括一个摄像头。摄像头能够提供一些基本功能，例如：检测车辆、检测行人、检测和识别交通标志、和/或检测和识别车道标线。IRT技术包括一个具有硬件技术规范的摄像头组件，包括提供170度高分辨率超广角和/或夜视功能。IRT技术包括一个具有软件技术规范的摄像头组件，该组件包括为车辆检测提供置信度高于90％的99％正确率，以及在90％以上置信度的的99％车道检测准确度。此外，IRT技术还包括一个摄像头组件和软件技术规范，包括提供可行驶路径的提取和车辆加速度的测量。

目前市场上有多种摄像头设备和/或组件，包括EyEQ4(Mobileye；www.mobileye.com/our-technology)。MobileEye系统提供屏障和护栏检测功能(如参见美国专利：U.S.Pat.App.Pub.No.20120105639，已通过引用并入本专利中)；图像处理(如参见专利：EP2395472A1，通过引用并入本专利中)；路径预测(如参见美国专利：App.Pub.No.20160325753，已通过引用并入本专利)；以及道路垂直轮廓检测(例如，参见美国专利：App.Pub.No.20130141580，已通过引用并入本专利中)。美国专利App.Pub.No.20170075195中描述了摄像机支架中的相关内容，已通过引用并入本专利。Mobileye技术提供了一种使用算法进行监督学习的传感技术。此外，Mobileye技术还包括使用强化学习(例如，奖惩系统)来训练人工智能/机器学习组件学习如何通过道路和其他驾驶员的驾驶策略算法。

虽然摄像头目前安装在单独的车辆上，但是本专利所述的IRT技术的图像处理技术针对安装在路边基础设施上(例如在RSU上)的摄像头进行了修改。在本专利所提供的技术的开发过程中，进行了实验以改进摄像头的图像识别和处理，以确定可驾驶区域和可驾驶区域的分隔符、识别可驾驶区域内的路线几何图形以及识别可驾驶区域或路径内的所有道路使用者。

该技术的示例性实施例提供了一种用于IRT的感知设备，其包括微波雷达组件。IRT技术包括具有硬件技术规范的微波雷达组件，包括通过隔离带提供可靠的检测精度；多车道道路上的自动车道区分；车辆速度、交通流量和占用率的检测误差小于5％；以及在较低温度下(如低于-10℃)工作的能力。此外，IRT技术还包括具有软件技术规范的微波雷达组件，包括测量超车车辆速度、测量超车体积和测量超车加速度。目前市场上有几种微波雷达设备和/或微波雷达组件，包括STJ1-3(Sensortech；www.whsensortech.com)。STJ1-3包括软件，该软件提供将原始雷达数据转换为交通信息的算法。现有的商用产品提供了IRT微波雷达组件的硬件和软件技术规范。

该技术的示例性实施例包括接收数据、处理数据和/或输出处理数据的软件组件。例如，示例性IRT组件包括提供数据融合的软件组件。数据融合技术是已知的且商业上可获得的，包括数据处理和数据智能技术(例如，来自数据融合技术公司Data FusionTechnologies)，这些技术可将来自多个来源的数据和信息进行准确和高效组合，并备份服务，以解决传感器功能和/或传感器数据的问题。

该技术的示例性实施例为IRT提供了通信组件。通信组件提供与车辆的通信，并具有硬件技术规范，包括符合通信标准(例如，IEEE 802.11p(DSRC)和其他IEEE 802.11无线通信标准)，带宽为10MHz，数据速率为10Mbps，使用循环延迟分集(CDD)进行天线传输分集，环境工作范围为-40℃至55℃，频带为5GHz，多普勒扩展为800km/h，延迟扩展为1500ns，电源为12V或24V。目前市场上有几种通信组件，例如MK5 V2X(Cohda Wireless；cohdawireless.com)和StreetWAVE(Savari；savari.net/technology/road-side-unit)。在本专利提供的技术的开发过程中，进行了实验以提高通信组件在复杂驾驶环境中提供的通信的稳定性。此外，在一些实施例中，IRT通信组件提供与基础设施(例如，CAVH系统、IRIS或其他基础设施的组件)的通信。在一些实施例中，IRT通信组件提供与单点TCU的通信。因此，IRT通信组件具有符合通信标准的硬件技术规范，例如，ANSI/TIA/EIA-492AAAB和492AAAB。在一些实施例中，IRT通信组件提供通过有线介质(例如，光纤或其他高速有线基础设施)的通信。IRT通信组件的环境工作温度范围为-40℃至55℃。目前市场上有几种通信组件，包括Cablesys的光纤(https://www.cablesys.com/fiber-patch-cables/)。

该技术的示例性实施例提供了IRT的计算组件。IRT的计算组件被配置为融合从多个传感器收集的数据。因此，计算组件提供车辆的精确定位和方向估计、高分辨率级别的交通状态估计、自主路径规划和/或实时事故检测。类似的计算组件目前也在车辆中使用，例如，一些车辆(如别克君越)主动安全系统中提供的外部对象计算模块(External ObjectCalculating Module,EOCM)。EOCM系统集成了来自不同来源的数据，包括百万像素前置摄像头、远程雷达和传感器，以提供高效和精确的决策过程(参见美国专利：No.8527139，已通过引用并入本专利中)。

上述说明书中提及的所有出版物和专利均以引用的方式并入本专利中，以供参考。在不脱离所述技术的范围和精神的情况下，所述组件、方法和技术用途的各种修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。尽管已经结合特定示例性实施例描述了该技术，但是应当理解，如请求保护的本发明不应过度地限于此类特定实施例。事实上，对于本领域技术人员来说用于执行本发明的所述模式的各种修改是显而易见的，这些修改也应落入所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种智能路侧工具箱IRT系统，其特征在于，所述IRT系统被配置为向车辆提供虚拟自动驾驶服务，在车辆和其他自动驾驶信息实体之间，和/或在路侧通信基础设施和车辆的车载通信设备之间进行信息和/或驾驶指令的共享，其中所述自动驾驶信息实体与道路基础设施、云、自动网联车辆CAV和/或紧急服务进行信息共享；

所述IRT系统提供驾驶指示、支持信息和/或交通信息，以对单个车辆的自动驾驶任务进行增强、完成和/或替换以及向车辆提供状态管理服务，所述的自动驾驶任务包括车辆控制，所述车辆控制包括：车辆跟随、变道、路线引导、停车、维护和服务；

所述IRT系统产生感知数据、集成感知数据和/或管理所述IRT系统和车辆之间的感知数据共享，以基于目标系统智能等级对车辆功能进行改进；

所述IRT系统被配置和管理为一个开放平台，所述开放平台包括由不同实体拥有和/或操作的子系统，所述开放平台包括：路侧单元RSU网络，IRT系统、车辆和支持系统之间的三向接口，交通控制单元TCU和交通控制中心TCC网络，和/或交通运营中心TOC；所述RSU网络提供感知功能、通信功能、车辆控制功能以及计算功能，所述计算功能用于计算车辆的可驾驶范围；所述支持系统包括基于云的信息平台、高清地图和/或计算服务，所述IRT 系统由地图服务、卫星定位服务、数据存储服务、云服务、实时有线通信服务、实时无线通信服务、供电网络服务、和/或网络安全和保障系统支持，提供微观、中观和/或宏观层面的信息；

所述IRT系统被配置为向以第一自动驾驶等级运行的单个车辆提供自动驾驶服务，其中所述服务补充和/或改进所述车辆的自动驾驶，以允许所述车辆以第二自动驾驶等级运行，其中所述第二自动驾驶等级高于所述第一自动驾驶等级，所述单个车辆无法以所述第一自动驾驶等级完成自动驾驶任务，或者在第一自动驾驶等级上无法充分和/或有效地完成自动驾驶任务，而能够以所述第二自动驾驶等级完成自动驾驶任务，或者在所述第二自动驾驶等级上能够充分和/或有效地完成自动驾驶任务；所述第一自动驾驶等级低于目标自动驾驶等级，所述第二自动驾驶等级等于或高于目标自动驾驶等级；当车辆的自动驾驶功能和/或能力不足以执行所述车辆的必要、适当和/或所需的驾驶任务时，所述IRT系统的虚拟自动驾驶服务取代车辆的自动驾驶功能和/或能力；

所述IRT系统被配置为提供车辆状态管理服务，以维护和/或更新车辆的状态，所述车辆状态包括车辆位置、速度和/或加速度、车辆路线和/或车辆横纵向状态、车辆通风和/或温度控制状态；所述IRT系统被配置为对包括驾驶员舒适性、能耗、行驶时间、用户路线偏好、计算资源、安全性和/或车辆性能中的一个或多个优化目标进行优化，所述驾驶员舒适性包括温度控制、通风、和/或驾驶员座椅调节偏好，所述安全性包括最小化和/或消除与其他车辆的冲突、避免危险天气驾驶、和/或避免路上的障碍物；所述IRT系统被配置为最小化行驶时间和/或最小化能耗，所述用户路线偏好包括指定路线类型、指定航路点和/或指定中间站，所述路线类型包括主要公路和/或风景线，所述航路点包括兴趣点；所述IRT系统被配置为向所述IRT系统和/或CAVH系统的一个或多个组件分配和/或分发电源，以优化所述优化目标。

2.如权利要求1所述的IRT系统，其特征在于，所述IRT系统被配置为向车辆提供感知功能、向车辆提供交通行为预测和管理功能、向车辆提供规划和决策功能、和/或向车辆提供车辆控制功能，或者被配置为为向车辆提供感知服务、向车辆提供交通行为预测和管理服务、向车辆提供规划和决策服务、和/或向车辆提供车辆控制服务。

3.如权利要求1所述的IRT系统，其特征在于，所述IRT系统还包括电源部件或子系统，和/或收费组件或子系统，所述收费组件或子系统被配置为从所述IRT系统的用户处收取付款，并基于服务支付系统的订阅和/或费用来管理用户对所述IRT系统提供的服务的访问，所述收费组件或子系统包括一个数据库，该数据库包括用户支付信息、用户车辆自动驾驶等级、目标车辆自动驾驶等级、用户车辆识别信息和/或用户车辆通信信息。

4.如权利要求2所述的IRT系统，其特征在于，所述IRT系统被配置为利用由所述IRT系统提供的虚拟感知服务来补充或替换由车辆提供的感知服务，利用由所述IRT系统提供的虚拟交通行为预测和管理服务来补充或替换由车辆提供的交通行为预测和管理服务，利用由所述IRT系统提供的规划和决策服务来补充或替换由车辆提供的规划和决策服务，和/或利用由所述IRT系统所提供的车辆控制服务来补充或替换由车辆提供的车辆控制服务。

5.如权利要求1所述的IRT系统，其特征在于，所述IRT系统被配置为在微观层面、中观层面和/或宏观层面上对交通网络的车辆运动和交通流量进行预测，包括对单个车辆的运动进行预测，对路段上的车辆运动和/或交通流量进行预测，对道路网络上的车辆移动和/或交通流量进行预测以及对路网交通流、路网交通需求和/或路网行驶时间进行预测，所述单个车辆的运动包括单个车辆的纵向运动和/或横向运动、车辆跟随、加速、减速、停车和启动、车道保持和/或车道变换行为；路段上和/或道路网络上的车辆运动和/或交通流量预测包括针对以下场景进行车辆运动和/或交通流量的预测：特殊事件、交通事故、天气、编织区段、行驶路段分流、行驶路段结构、行驶路段整合、变速限速反应、路段行驶时间预测和/或路段交通流。

6.如权利要求1所述的IRT系统，其特征在于，所述IRT系统被配置为生成和/或发送路线规划和决策信息和/或指令到单个车辆的车载单元OBU和/或车辆控制单元VCU中，所述路线规划和决策信息和/或指令是特定于所述单个车辆的，其提供宏观层面、中观层面和/或微观层面的路线规划和决策指令，包括提供路线规划，使用预测的车辆运动和交通量来生成和/或调整全局优化路线。

7.如权利要求6所述的IRT系统，其特征在于，所述预测的车辆运动和交通量由所述IRT系统提供，所述IRT系统进一步被配置为对交通路网层面上的车辆运动和交通量进行预测，所述路线规划用作规划驾驶行为的参考，所述全局优化路线和预测的路网层面的车辆运动和交通量，为交通路网提供驾驶行为计划。

8.如权利要求7所述的IRT系统，其特征在于，所述IRT系统进一步被配置为使用所述驾驶行为计划来规划车辆的运动，包括针对单个车辆的特定和瞬时控制指令，所述针对单个车辆的特定和瞬时控制指令被传输到单个车辆的车辆控制单元，或者被单独传输到单个车辆的多个车辆控制单元中的每个车辆控制单元。

9.如权利要求1所述的IRT系统，其特征在于，所述IRT系统被配置为基于目标系统智能等级管理所述IRT系统服务和车辆，以协调、完成、和/或增强车辆自动驾驶任务。

10.如权利要求1所述的IRT系统，其特征在于，所述IRT系统被配置为基于用户偏好和/或服务提供商请求来提供定制的软件配置，和/或基于用户偏好提供定制硬件结构或配置，以提高单个车辆的自动驾驶级别、安全性和/或稳定性；所述IRT系统被配置为根据优化策略对由所述IRT提供的电源、计算、通信、和/或情报资源和/或服务进行管理和控制。

11.一种基于如权利要求1-10中任一项所述的IRT系统的自动驾驶服务社区，其特征在于，所述自动驾驶服务社区为自动驾驶应用程序提供接口。

12.一种用于向车辆提供虚拟自动驾驶服务的方法，其特征在于，所述方法包括提供根据权利要求1-10中任一项所述的智能路侧工具箱IRT系统。

13.一种用于向车辆提供虚拟自动驾驶服务的方法，其特征在于，所述方法包括提供基于如权利要求1-10中任一项所述的IRT系统的自动驾驶服务社区，其中所述自动驾驶服务社区为自动驾驶应用程序提供接口。