用于控制具有臨時(shí)自主車輛控制的車輛的方法和控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于控制車輛的方法，其中至少能夠在具有自主車輛控制的操作模式和駕駛員控制的操作模式下操作該車輛，在具有自主車輛控制的操作模式下監(jiān)控駕駛員的注意力，以便保證由駕駛員接管控制責(zé)任，在特定接管時(shí)間窗內(nèi)該接管變得必要。為了這一目的，通過人機(jī)界面偶爾地或也可能多次地布置要求駕駛員認(rèn)知的任務(wù)，并且從對(duì)此的響應(yīng)確定駕駛員的注意力。通過要求認(rèn)知的任務(wù)，有效保持了駕駛員的注意力，并且改善了感知系統(tǒng)消息的時(shí)間，尤其由駕駛員接管控制責(zé)任所要求的時(shí)間，前提是如果這樣的系統(tǒng)消息并入同樣顯示任務(wù)的顯示器中。
【專利說明】用于控制具有臨時(shí)自主車輛控制的車輛的方法和控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對(duì)具有臨時(shí)自主車輛控制的車輛的控制。

【背景技術(shù)】
[0002] 完全自主行駛車輛的開發(fā)是目前加強(qiáng)努力的主題。然而，考慮到任務(wù)的復(fù)雜性和 相關(guān)安全方面，可以預(yù)期要完全實(shí)現(xiàn)這一目的需要幾十年的時(shí)間。
[0003] 到那之前，駕駛員輔助系統(tǒng)呈現(xiàn)中間目標(biāo)，在定義的、相對(duì)簡(jiǎn)單的駕駛狀況下，例 如當(dāng)在高速路上行駛時(shí)，其能夠臨時(shí)接管車輛控制，因此，通過車道保持輔助設(shè)備結(jié)合相對(duì) 前方車輛的自動(dòng)間隔維持設(shè)備可以進(jìn)行車輛縱向和橫向移動(dòng)的自動(dòng)控制。
[0004] 然而，利用所述輔助系統(tǒng)，眾所周知的是能夠產(chǎn)生使駕駛員有必要采取的手動(dòng)控 制的情況。例如，當(dāng)在高速路上行駛時(shí)，前方車輛可以離開高速路或者其他和車輛可以突然 插入。因此如果必要，駕駛員必須一直可以在極短的時(shí)間內(nèi)再次接管控制，因?yàn)榉駝t不能保 證車輛的安全操作。
[0005] 為了這一目的，不僅要保證駕駛員是清醒的，還要保證他可以給予駕駛員輔助系 統(tǒng)一定的關(guān)注，因此在轉(zhuǎn)移控制是必要的情況下，駕駛員可以足夠快速地反應(yīng)。
[0006] 所謂的"安全警惕線路（"dead man circuits")"在鐵路交通和各種其他應(yīng)用中 是公知的；利用該線路，駕駛員必須在由信號(hào)要求的限定的時(shí)間間隔內(nèi)操作按鈕或控制桿 (并再次將其釋放）；否則發(fā)起被迫制動(dòng)。通過這種方式，由車輛的駕駛員的不專心引起的 可能事故損失可以在懷疑情況下由該系統(tǒng)變換到的安全狀態(tài)來避免（故障安全原則）。
[0007] 然而，對(duì)于這樣的安全警惕系統(tǒng)，很容易隨時(shí)間或多或少地由反射執(zhí)行相應(yīng)的操 作，因此甚至可以在"幾乎半睡時(shí)"執(zhí)行這些操作。另外，這并不總能擔(dān)保駕駛員將給予駕 駛員輔助系統(tǒng)顯示器足夠的注意力。
[0008] 最后，典型的安全警告線路的操作被汽車駕駛員感知為單調(diào)的及因此最終惱人 的。
[0009] 對(duì)于具有臨時(shí)自主車輛控制的車輛，在EP0913802A2中得知的是監(jiān)控車輛駕駛員 向車輛中的通信系統(tǒng)的輸入行為（例如，其能夠讀取并處理電子郵件），并且在接管控制變 得必要的情況下，在通信系統(tǒng)的顯示器上向駕駛員發(fā)送信息。所述公知的系統(tǒng)在某種程度 上面向駕駛員的行為，但是不包含用于保持駕駛員注意力的措施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種用于上述類型車輛的方法或控制器，這樣不僅僅監(jiān)控， 而且提高或保持臨時(shí)接管控制所需的駕駛員的注意力程度
[0011] 上述目的通過具有以下特征的方法并借助適當(dāng)設(shè)計(jì)的具有以下特征的控制器得 以實(shí)現(xiàn)。
[0012] 以下還描述了本發(fā)明的有利實(shí)施例。
[0013] 在本發(fā)明范圍內(nèi)，一種用于控制車輛的方法，其中至少能夠在自主車輛控制操作 模式下和駕駛員控制的操作模式下操作所述車輛，為了確保駕駛員接管控制責(zé)任，在自主 車輛控制模式下進(jìn)行駕駛員注意力的維持或監(jiān)控，該接管在特定的接管時(shí)間窗內(nèi)可能變得 必要，其中，在維持或監(jiān)控過程中，至少偶爾、可能甚至許多次地執(zhí)行以下步驟：
[0014] a)向駕駛員布置任務(wù)，其在通過人機(jī)界面要求駕駛員的認(rèn)知并且等待由駕駛員通 過輸入兀件輸入的響應(yīng)；
[0015] b)確定表示駕駛員注意力的參數(shù)，這取決于駕駛員的響應(yīng)和/或依據(jù)到響應(yīng)輸入 的駕駛員的反應(yīng)時(shí)間。
[0016] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，通過布置認(rèn)知要求的任務(wù)并監(jiān)控駕駛員的響應(yīng)，不僅可以檢 查駕駛員是否足夠?qū)Ｗ⒁员惝?dāng)必要時(shí)在給定的時(shí)間窗內(nèi)再次接管車輛控制責(zé)任，而且能夠 通過認(rèn)知要求任務(wù)本身增加駕駛員的注意力。
[0017] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的范圍內(nèi)，在特定時(shí)間窗內(nèi)在步驟a)中不存在響應(yīng)，以及 之后可能的進(jìn)一步警告，該情況下，不能認(rèn)為駕駛員的注意力是足夠的。
[0018] 如果需要，然后可以使車進(jìn)入自動(dòng)故障安全狀態(tài)，例如，可以?？吭诼芳缣帯?br> [0019] 其并非旨在確定駕駛員對(duì)認(rèn)知要求任務(wù)響應(yīng)本身的準(zhǔn)確性，重要的是，任何響應(yīng) 都在特定時(shí)間窗內(nèi)做出，因此可以確定駕駛員足夠的注意力。
[0020] 然而，如果駕駛員的響應(yīng)允許檢測(cè)到每個(gè)分配的任務(wù)不被處理--例如,如果對(duì) 于有多個(gè)響應(yīng)的任務(wù)總是選擇第一選擇--這相反指明駕駛員的本能反射或常規(guī)的反應(yīng)， 因此在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中可以確定駕駛員注意力的減少。
[0021] 為了避免給駕駛員施加過多或過少的要求，在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，適當(dāng)調(diào)整 相對(duì)駕駛員能力的任務(wù)的困難程度是有用的。傾向應(yīng)該是駕駛員能夠解決各種各樣的任務(wù) 以便避免令人沮喪的經(jīng)歷。然而，應(yīng)該避免過于簡(jiǎn)單的問題--至少避免連續(xù)。
[0022] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，主題范圍和任務(wù)的難度可以設(shè)計(jì)為可通過駕駛員配置的。 可能的任務(wù)中可以是例如心算任務(wù)、測(cè)試問題、測(cè)試邏輯思維的問題（如已知的用于確定 智商的測(cè)試）、外語詞匯訓(xùn)練、記憶訓(xùn)練（例如已知類型的根據(jù)配對(duì)原則的圖版游戲）。根 據(jù)本發(fā)明的方法因此還向駕駛員提供能夠訓(xùn)練心智技能的額外優(yōu)點(diǎn)。
[0023] 另外，典型的視頻游戲或類似游戲也是可能的，甚至可能與存在有在線連接的其 他車輛中的系統(tǒng)的其他當(dāng)前使用者進(jìn)行競(jìng)賽。該任務(wù)優(yōu)選地通過在線連接從服務(wù)器中存儲(chǔ) 并/或獲得。
[0024] 優(yōu)選地通過隨機(jī)數(shù)發(fā)生器選擇個(gè)別任務(wù)，并且如果指定了一個(gè)任務(wù)（并且可能會(huì) 帶有某些結(jié)果）將其記錄在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，因此任務(wù)就不會(huì)重復(fù)或不會(huì)重復(fù)得過快。
[0025] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，對(duì)駕駛員認(rèn)知要求的任務(wù)應(yīng)該被理解為這樣的任務(wù)：其超越 了控制元件的及時(shí)操作的簡(jiǎn)單要求（將會(huì)是這樣的情況，即具有典型的安全警惕線路時(shí)）， 并且尤其是需要駕駛員方面對(duì)他們的解答的邏輯和/或數(shù)學(xué)思維過程，并且/或者使用駕 駛員的知識(shí)、響應(yīng)能力和/或記憶力這樣的任務(wù)。
[0026] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，布置給駕駛員的任務(wù)優(yōu)選地在顯示單元上可視地顯示。因此 在處理該任務(wù)的時(shí)候給予所述顯示單元的注意力因此非常有利，因?yàn)殛P(guān)于接管控制責(zé)任的 任何信息可以以信號(hào)形式顯示在相同的顯示單元上--優(yōu)選地可視地覆蓋該任務(wù)。
[0027] 這代表了本發(fā)明的另一有利的方面，因?yàn)橥ㄟ^這樣方式可以擔(dān)保駕駛員立即感知 到甚至相對(duì)復(fù)雜的信息。如果相反駕駛員精力不集中，他的注意力最終由警告音、聲音信息 和/或光信號(hào)引向顯示器，由此反過來會(huì)流失時(shí)間。與自動(dòng)聲音信息相比，所述方案也是有 利的，因?yàn)樗雎曇粜畔⒁残枰鄬?duì)長的時(shí)間，尤其在較為復(fù)雜的情況中。
[0028] 如果在自主駕駛階段駕駛員已經(jīng)另外地活動(dòng)--例如操作通信系統(tǒng)來處理信息 或者網(wǎng)上沖浪，并且這由車輛控制器檢測(cè)到，然后可以假設(shè)駕駛員有足夠的注意程度，因此 布置用來控制注意力的任務(wù)不是必須發(fā)生的，尤其是這將趨向于打攪這種情況下的駕駛 員。
[0029] 用于應(yīng)用人機(jī)界面來與駕駛員通信的各種方案在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。在本發(fā)明 的范圍內(nèi)優(yōu)選地，任務(wù)的布置應(yīng)該通過顯示器可視地發(fā)生，然后相應(yīng)的顯示（其優(yōu)選地也 顯示控制傳輸請(qǐng)求和其他重要的車輛信息）可以結(jié)合在組合儀表中，并且/或者在車輛中 央控制臺(tái)中和/或通過平視顯示器（合并在擋風(fēng)玻璃中，例如通過投射）執(zhí)行。
[0030] 響應(yīng)的輸入如在現(xiàn)有技術(shù)中公知的那樣進(jìn)行，例如通方向盤上的開關(guān)、操縱桿、或 通過觸摸命令--如果相應(yīng)的顯示器是觸摸式的。
[0031] 能夠由駕駛員攜帶并且具有與車輛控制器的雙向通信連接的便攜式通信裝置的 使用代表人機(jī)界面的一種有趣變體。因此其可以是智能手機(jī)、平板電腦或類似設(shè)備，該設(shè)備 優(yōu)選地?zé)o線連接到車輛控制器（例如通過短程無線電技術(shù)或WLAN)。所述通信裝置然后用 于顯示任務(wù)并且用于輸入響應(yīng)，其中警告信息或控制責(zé)任接管提示同樣顯示在移動(dòng)設(shè)備的 顯示器上。
[0032] 利用便攜式通信設(shè)備的其他應(yīng)用，例如駕駛員在裝置上處理信息的過程中，相應(yīng) 的用戶輸入能夠傳達(dá)至車輛控制器，由此可以推斷有足夠的駕駛員注意力。同樣在這種情 況下，警報(bào)信息或控制責(zé)任接管提示優(yōu)選地直接顯示在移動(dòng)通信裝置上，因此駕駛員立即 感知該信息或提示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 下面采用在附圖中描述的示例性實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖中：
[0034] 圖1示出了用于說明根據(jù)本發(fā)明的控制器的優(yōu)點(diǎn)的圖表；
[0035] 圖2示出了在本發(fā)明的范圍內(nèi)車輛操作狀態(tài)和駕駛員狀態(tài)隨時(shí)間變化的圖表；
[0036] 圖3a、b示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的范圍內(nèi)的顯示的示例；
[0037] 圖4示出了在本發(fā)明范圍內(nèi)使用的硬件配置的基本表示，以及
[0038] 圖5a_c示出了能夠在本發(fā)明范圍內(nèi)的車輛中使用的各種顯示位置。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 從根據(jù)圖1的示意圖中可以看出，本發(fā)明具有從自主車輛操作模式到手動(dòng)或駕駛 員控制的自主車輛操作模式的可能必要的轉(zhuǎn)換上的特定優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)駕駛員注意力控制性 維持（參見圖表的左側(cè)部分），駕駛員能夠在危急情況發(fā)生時(shí)迅速地接管控制，因此避免了 危險(xiǎn)。
[0040] 在圖2中，在根據(jù)本發(fā)明的控制過程中說明了車輛操作狀態(tài)和駕駛員狀態(tài)隨時(shí)間 的變化。在下方區(qū)域說明了在各種情況下駕駛員的注意力程度。該說明在手動(dòng)駕駛模式10 開始，其中假定駕駛員的注意力程度是足夠的。
[0041] 在適合的駕駛狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)（例如高速公路行駛），駕駛員已經(jīng)開始自主駕駛模式 12之后，駕駛員基本上脫離了道路觀察和車輛操作。在這種情況下，能夠出現(xiàn)駛員不專心， 尤其是如果自主駕駛模式長時(shí)間持續(xù)時(shí)。
[0042] 如果由于外部環(huán)境及駕駛情況，該系統(tǒng)不能再保持自主駕駛模式（14)，此時(shí)，這樣 的不專心具有負(fù)面影響。在這種情況下，駕駛員可能必須在幾秒鐘內(nèi)再次接管車輛控制責(zé) 任。
[0043] 如果現(xiàn)在通過有規(guī)律的任務(wù)（也被稱為"次要任務(wù)"）的布置維持了駕駛員的注意 力，這樣的控制接管能夠足夠快速地發(fā)生，車輛可以在足夠的駕駛員注意力情況下變?yōu)槭?動(dòng)模式16。
[0044] 在圖3a中，說明了用于維持駕駛員注意力的可能任務(wù)，根據(jù)圖5a_c描述的選擇， 該任務(wù)能夠在組合儀表（參見圖5a)、中央控制臺(tái)（參見圖5b)或平視顯示器（參見圖5c) 中的顯示器上完成。將要理解為示例性的是，該任務(wù)的方案能夠由（未示出的）數(shù)字鍵盤 輸入，或者能夠由光標(biāo)（未示出）以多項(xiàng)選擇類型形式從有限數(shù)量的可能響應(yīng)中選擇。
[0045] 如果駕駛員沒有在特定時(shí)間（例如10s)內(nèi)對(duì)任務(wù)作出響應(yīng)，最初發(fā)出警告音。如 果在另一個(gè)10S之后，駕駛員仍然沒有操作控制元件，則出現(xiàn)在10S期滿之后如果仍然沒有 反應(yīng)，車輛將進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)的警告（如果需要通過停在高速路的路肩上）。因此保證關(guān)于突 然變得必要的控制接管的足夠的駕駛員注意力。
[0046] 另一方面，如果駕駛員及時(shí)響應(yīng)（不論該響應(yīng)是否是正確的），然后，如果自主模 式繼續(xù)，在一定的等待期（例如30s)之后布置新的任務(wù)。
[0047] 如果發(fā)生駕駛員必要接管控制的情況（自愿接管控制在任何時(shí)間都是可能的）， 然后根據(jù)圖3b，可以由適合的信息可視地覆蓋當(dāng)前任務(wù)，因此這可以立即由駕駛員感知。一 旦駕駛員接管控制（例如使方向盤移動(dòng)），重疊的信息描述消失并且該任務(wù)和車輛處于手 動(dòng)模式，其中其他任務(wù)的布置優(yōu)選地中止以便不使駕駛員從交通狀況中分心。
[0048] 在圖3a和3b中示意說明的屏幕顯示也能夠轉(zhuǎn)移到駕駛員的便攜式通信裝置。一 旦駕駛員帶著該設(shè)備進(jìn)入車輛，在便攜裝置和車輛控制器或娛樂系統(tǒng)之間建立無線通信連 接，并且該通信設(shè)備將用戶的控制行為以信號(hào)發(fā)送給車輛控制器。如果駕駛員在自主車輛 操作模式下執(zhí)行個(gè)別的行為（例如輸入電子郵件），然后假定駕駛員有足夠的注意力并且 任務(wù)的布置不會(huì)發(fā)生。如果沒有有意義的行為發(fā)生，然后提及的任務(wù)優(yōu)選地在移動(dòng)通信裝 置的顯示器上顯示，由此他們也可以被響應(yīng)（例如通過觸摸屏）。
[0049] 例如，在視頻回放或移動(dòng)裝置的TV模式的情況下，由駕駛員響應(yīng)的任務(wù)也能夠被 并入當(dāng)前畫面中，因此回放流程不需要被打斷。
[0050] 任何警告信息或控制接管信息同樣顯示在通信裝置的顯示器上（也可能顯示在 其他車輛顯示器上）。
[0051] 圖4示意地描述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的基本配置。如所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中詳細(xì)描述 的，用于自主模式駕駛的控制器操縱多個(gè)傳感器和促動(dòng)器。
[0052] 在示例性實(shí)施例中通過信息娛樂系統(tǒng)進(jìn)行與駕駛員的通信，該系統(tǒng)控制顯示并接 收來自駕駛員的輸入。通過定義的界面進(jìn)行車輛控制器和信息娛樂系統(tǒng)之間的通信。
[0053] 即使，一方面完全的自主駕駛模式和另一方面手動(dòng)或駕駛員控制的駕駛模式均包 含在本發(fā)明的范圍內(nèi)，然而根據(jù)本發(fā)明的控制基本上也可以用于混合狀態(tài)，其中駕駛員只 承擔(dān)部分責(zé)任。
[0054]因此所提到的手動(dòng)或駕駛員控制的車輛操作模式尤其也總是包括駕駛員輔助系 統(tǒng)的支持，即，只有車輛控制（例如轉(zhuǎn)向）的一個(gè)方面可以轉(zhuǎn)移給駕駛員。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于控制車輛的方法，其中至少能夠在具有自主車輛控制的操作模式及駕駛員 控制的操作模式下操作該車輛， 其特征在于， 在具有自主車輛控制的操作模式下，執(zhí)行對(duì)駕駛員注意力的監(jiān)控，以便保證由駕駛員 接管控制責(zé)任，在特定的接管時(shí)間窗內(nèi)該接管變得必要，其中，在監(jiān)控過程中，至少偶爾地、 還可能多次地執(zhí)行以下步驟： a) 向駕駛員布置任務(wù)，該任務(wù)通過人機(jī)界面要求駕駛員的認(rèn)知，并且等待通過輸入元 件輸入的駕駛員的響應(yīng)； b) 根據(jù)駕駛員的響應(yīng)和/或根據(jù)到輸入響應(yīng)時(shí)的駕駛員反應(yīng)時(shí)間，來確定代表駕駛員 注意力的參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步驟a)中在特定時(shí)間窗內(nèi)沒有響應(yīng)以及在可能的額外警報(bào)之后，認(rèn)為駕駛員的注 意力是不足的，因此，將車輛置于故障安全狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 根據(jù)在特定時(shí)間窗內(nèi)駕駛員方面的響應(yīng)輸入來確定駕駛員的注意力是足夠的，即使輸 入的響應(yīng)是不正確的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 指定的任務(wù)的難度能夠適應(yīng)性地與駕駛員的能力和/或主題范圍相匹配，并且任務(wù)的 困難可以由駕駛員配置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 在步驟a)中要求駕駛員認(rèn)知的任務(wù)被設(shè)計(jì)為，它們超越了僅僅對(duì)控制元件的及時(shí)操 作的需要，并且需要駕駛員方面對(duì)它們的解答的邏輯和/或數(shù)學(xué)思維過程，以及/或者要求 駕駛員的知識(shí)、響應(yīng)能力和/或記憶力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 布置給駕駛員的任務(wù)在顯示單元上可視地顯示給駕駛員，其中關(guān)于接管控制責(zé)任的任 何信息以信號(hào)顯示在同一顯示單元上，優(yōu)選為可視地覆蓋所述任務(wù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 如果辨識(shí)出允許推斷駕駛員有足夠的專注度的、通過輸入裝置進(jìn)行的駕駛員控制行 為，布置一個(gè)或多個(gè)用于控制注意力的任務(wù)不會(huì)發(fā)生。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 人機(jī)界面在輸出側(cè)通過以下裝置實(shí)現(xiàn)，配備在車輛組合儀表和/或中央控制臺(tái)上的顯 示器，和/或通過平視顯示器和/或通過駕駛員攜帶的以雙向通信連接與車輛控制器連接 的便攜通信設(shè)備。
9. 一種用于具有暫時(shí)自主車輛控制的車輛的控制器，其中該控制器至少設(shè)計(jì)為在具有 自主車輛控制的操作模式和駕駛員控制的操作模式下操作車輛，并且該控制器設(shè)計(jì)為通過 人機(jī)界面與駕駛員雙向通信， 其特征在于， 控制器設(shè)計(jì)為執(zhí)行根據(jù)一項(xiàng)或多項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法。
【文檔編號(hào)】B60W50/08GK104097642SQ201410139669
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月9日
【發(fā)明者】斯蒂凡·沃爾特, 弗洛里安·戈?duì)柲? 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司