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CN116520346A - 用于车辆的系统、方法和可读介质 - Google Patents

用于车辆的系统、方法和可读介质 Download PDF

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CN116520346A
CN116520346A CN202310348227.4A CN202310348227A CN116520346A CN 116520346 A CN116520346 A CN 116520346A CN 202310348227 A CN202310348227 A CN 202310348227A CN 116520346 A CN116520346 A CN 116520346A
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CN
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vehicle
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indicated
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S·朗贝尔蒙
金埈成
韦峻青
G·巴蒂亚
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Original Assignee
Motional AD LLC
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Abstract

本发明提供用于车辆的系统、方法和可读介质。系统包括物体检测器和控制器。物体检测器包括至少三个传感器。每个传感器是以下各项中的一项：用于确定主车辆附近的物体的图像位置的相机、用于确定主车辆附近的物体的激光雷达位置的激光雷达单元、以及用于确定主车辆附近的物体的雷达位置的雷达单元。控制器与至少三个传感器通信。控制器被配置成基于对由至少三个传感器指示的位置的比较来确定复合位置。当由一个传感器指示的相应位置与复合位置的差异大于误差阈值时，忽略来自一个传感器的信息。如果使用不在主车辆上的远程传感器，则可以使用V2V或V2I通信来将位置传送到主车辆。

Description

用于车辆的系统、方法和可读介质
(本申请是申请日为2017年07月13日、申请号为2017800620222、发明名称为“用于自动车辆的操作安全系统”的申请的分案申请。)
技术领域
本公开总体上涉及用于自动车辆的操作安全系统，并且更具体地涉及如果存在如下指示的情况则选择要忽略的传感器：由于系统被黑客攻击或该传感器被欺骗而导致由该传感器指示的物体的位置是错误的。
背景技术
已知的是，使用车载(on-vehicle)和/或远程(即，车外)传感器(例如，相机、雷达、激光雷达)来检测/标识自动车辆附近的物体，以用于导航和/或避免碰撞的目的。然而，如下的实例已被报道：车辆控制软件和远程感测系统被渗透或被恶意地黑客攻击以致使自动车辆可能以不稳定的方式操作。
发明内容
根据一个实施例，提供一种用于自动车辆的操作安全系统。该系统包括物体检测器和控制器。所述物体检测器包括至少三个传感器。每个传感器是以下各项中的一项：用于确定主车辆附近的物体的图像位置的相机、用于确定所述主车辆附近的所述物体的激光雷达位置的激光雷达单元、以及用于确定所述主车辆附近的所述物体的雷达位置的雷达单元。所述控制器与所述至少三个传感器通信。所述控制器被配置成基于对由所述至少三个传感器指示的位置的比较来确定复合位置(composite-location)。当由一个传感器指示的相应位置与所述复合位置的差异大于误差阈值时，忽略来自所述一个传感器的信息。
在另一实施例中，提供一种用于自动车辆的操作安全系统。该系统包括相机、激光雷达单元、雷达单元和控制器。所述相机用于确定主车辆附近的物体的图像位置。所述激光雷达单元用于确定所述主车辆附近的所述物体的激光雷达位置。所述雷达单元用于确定所述主车辆附近的所述物体的雷达位置。所述控制器与所述相机、所述雷达单元和所述激光雷达单元通信。所述控制器被配置成基于对所述成像器位置、所述雷达位置和所述激光雷达位置的比较来确定复合位置。当所述成像器位置、所述雷达位置和所述激光雷达位置中的一个与所述复合位置的差异大于误差阈值时，忽略来自所述相机、所述雷达单元和所述激光雷达单元中的一者的信息。
在又另一实施例中，提供一种用于自动车辆的操作安全系统。该系统包括物体检测器和控制器。所述物体检测器用于确定主车辆附近的物体在第一时间处的第一位置，以及所述物体在第二时间处的第二位置，所述第二时间被表征为所述第一时间之后的采样间隔。控制器与所述物体检测器通信。所述控制器被配置成确定所述主车辆的运动矢量，并基于所述运动矢量、所述第一位置和所述采样间隔来估计所述物体在所述第二时间处的预期位置。当所述预期位置与所述第二位置的差异大于误差阈值时，忽略来自所述物体检测器的所述第二时间处的信息。
在又另一实施例中，提供一种用于自动车辆的操作安全系统。该系统包括物体检测器、收发器和控制器。所述物体检测器包括安装在主车辆上的车载传感器。所述车载传感器用于确定所述主车辆附近的物体的检测位置。所述收发器用于接收所述物体的由未安装在所述主车辆上的远程传感器确定的报告位置。所述控制器与所述车载传感器和所述收发器通信，所述控制器被配置成将所述检测位置与所述报告位置进行比较，并且当所述检测位置与所述报告位置的差异大于误差阈值时，忽略来自所述收发器的信息。
当阅读优选实施例的下列详细描述时，进一步的特征和优点将更清楚地呈现，优选实施例通过参考附图仅作为非限制性示例给出。
附图说明
现将参照附图通过示例的方式描述本发明，其中：
图1是根据一个实施例的操作安全系统的示图；
图2是根据一个实施例的图1的系统所遇到的交通场景。
具体实施方式
图1示出了适合于由自动车辆(例如，主车辆12)使用的传感器控制系统10(在下文中被称为系统10)的非限制性示例。本文中呈现的示例通常涉及当正以自动模式14操作(即，完全自主的模式)主车辆12时的实例，其中主车辆12的人类操作者(未示出)除了指定目的地外几乎不对主车辆12进行操作。然而，可以设想，本文中所呈现的教导在以手动模式16操作主车辆12时是有用的，在该手动模式16下，自动化程度或自动化水平可能仅是向总体上控制主车辆12的转向、加速器和制动器的人类操作者提供转向建议，即系统10根据需要协助人类操作者到达目的地和/或避免与例如诸如其他车辆之类的物体18碰撞。
系统10包括物体检测器20，物体检测器20包括至少三个传感器，其可以是相机22、激光雷达单元24和雷达单元26的任何组合，但不限于此。也就是说，每个传感器可以是各选项中的一个，但并不需要每个传感器是不同的选项。本文中所描述的系统10的示例实施例通常建议将所有三个传感器安装在主车辆上，并且使用每种传感器中的一个，例如，将相机22、激光雷达单元24和雷达单元26中的每一个安装在主车辆12上。虽然图2中所示的非限制性示例示出了所有传感器作为主车辆的一部分，即被安装在主车辆上，但是可以设想替代实施例，在替代实施例中，传感器中的一个或多个未被安装在主车辆12上，即传感器中的一个或多个是远程的而不是车载的，并且其中使用各类型传感器的副本。例如，替代配置可以具有被安装在主车辆12上的相机和激光雷达，以及位于远程位置28(图2)处的第二相机或第二激光雷达，远程位置28被选择使得该传感器可以用于观察主车辆12接近的交叉路口。进一步设想：传感器的远程实例(远程传感器78)可以被安装在另一车辆(未示出，其他车辆以外的车辆被示出为如图2中的物体18)上。
图2示出了交通场景30的非限制性示例，其中各种传感器用于确定物体18的位置，优选地是物体18上的易于标识的点。在该示例中，该物体是其他车辆，并且所述点是该其他车辆的前边缘或前保险杠的中心。相机22用于确定物体18的图像位置32，激光雷达单元24用于确定物体18的激光雷达位置34，并且雷达单元26用于确定物体18的雷达位置36。如果所有的传感器都被安装在主车辆12上，则可以参照从主车辆12到物体18的范围或距离和方向(例如，方位角和/或仰角)来指定各个位置。替代地，可以在世界坐标(例如，纬度、经度和海拔)中指定各个位置。如果传感器中的一个或多个被定位成远离主车辆12而不是被安装在主车辆上，则使用世界坐标可能是优选的。
完成将雷达位置36示出为显然是错误的(即，与物体18以及图像位置32和激光雷达位置34的对应实例间隔开很远)以示出由本文中所描述的系统10所提供的改进。如上所述，已经报道了车辆控制软件和远程感测系统被渗透或被恶意地黑客攻击以致使主车辆12可能以不稳定的方式操作的实例。在该示例中，因为雷达位置36与图像位置32差异很大或距离很远，并且激光雷达位置34表明系统10可能已经被黑客攻击，或者用于确定雷达位置36的雷达信号可能已经被卡住或被欺骗从而引起错误。作为进一步的示例，如果雷达单元26被安装在远程位置28处，则雷达单元26可能已被篡改或者雷达单元26与主车辆之间的通信可能已被黑客攻击或被欺骗。如下面将更详细描述的，系统10被配置成检测或确定系统10何时被黑客攻击或被欺骗，并采取行动以避免主车辆12的不稳定操作。
返回图1，系统10包括与(至少)三个传感器通信的控制器40，所述三个传感器是可能的传感器的任何组合。如本领域技术人员将认识到的，通信可以通过线缆、无线通信或光纤的方式，但不限于此。如果传感器是远程传感器78，即非车载的，则通信可以通过车辆到基础设施(V2I)通信、车辆到车辆(V2V)通信和/或车辆到行人(V2P)通信的方式，V2I通信、V2V通信和V2P通信可被一般地标记为V2X通信。因此，系统10可以包括收发器42以实现这种通信。
如应对本领域技术人员而言显而易见的，控制器40可以包括处理器(未具体示出)，该处理器诸如，微处理器或其他控制电路系统，其他控制电路系统诸如，包括用于处理数据的专用集成电路(ASIC)的模拟和/或数字控制电路系统。控制器40可以包括存储器(未具体示出)，该存储器包括非易失性存储器，诸如，用于存储一个或多个例程、阈值以及所捕获的数据的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。一个或多个例程可以由处理器执行以执行如下的步骤：用于确定由各个传感器所指示的位置中的任一个是否表明系统10已被黑客攻击或被欺骗。
如果以世界坐标表示位置(例如，图像位置32、激光雷达位置34或雷达位置36)中的任一个或全部，则系统10可包括位置设备44，诸如，全球定位系统(GPS)接收器，由此可以确定数字地图上的地图位置。替代地，如将由本领域技术人员认识到的，由此可以基于主车辆12相对于诸如道路标志、建筑物等之类的各种永久物体的位置来确定主车辆12的地图位置。
为了使系统10检测或确定系统10已被黑客攻击或被以某种方式欺骗，控制器40被配置成基于对由至少三个传感器(例如相机22、激光雷达单元24、以及雷达单元26)所指示的位置(例如，图像位置32、激光雷达位置34和雷达位置36)的比较来确定复合位置46。作为示例而非限制，可以通过以下方式来确定复合位置46：计算从主车辆12到各位置(32、34和36)中的每一个的平均范围或距离和平均方位角。替代地，如果以世界坐标表示位置，则可以基于每个位置的纬度和经度的平均值来确定复合位置46。
平均可以是未加权的，或者可以被加权以例如给彼此最接近的两个位置相对于异常值(例如，图2中的雷达位置36)更多的强调或权重。替代地，与远程传感器相比，给由车载传感器确定的位置更多权重可能是有利的，因为远程传感器78被认为比车载传感器更容易被黑客攻击或欺骗。这并不意味着表明控制器40不会受黑客攻击或欺骗。
控制器40可以进一步被配置成：例如，当一个传感器的相应位置(在该示例中为雷达位置36)与复合位置46的差异大于误差阈值48(例如，半米(0.5m))时，忽略来自看起来最出错的(erroneous)这一个传感器(在该示例中为雷达单元26)的位置信息。换句话说，如果复合位置46与各位置中的任一个之间的距离大于误差阈值48，则可以忽略该出错位置并且由于例如黑客攻击或欺骗而推测该出错位置是错误的。认识到传感器可能变得不合规格(out-of-specification)或以其他方式被损坏，这也可能是传感器所报告的位置看起来与其他传感器所报告的位置如此不一致的原因。然而，可能优选的是，忽略来自有问题的传感器的位置信息。
如果不止一个位置与复合位置46的差异大于误差阈值48，则可以设想将仅忽略报告距离复合位置46最远的位置的传感器。还可以设想，一旦做出忽略最出错的传感器的决定，就可以重新计算复合位置46以提高确定物体18相对于主车辆12的实际位置的总体准确度。
以上提供的对系统10的描述总体上评估来自多个传感器在大约相同的时间瞬间(例如，在彼此的十分之一秒(0.1s)内)拍摄或收集的位置信息。然而，可以构想，也可以通过随时间监测位置信息并查找位置信息中的突然、异常或非预期的变化来检测传感器的黑客攻击、欺骗或突然故障。例如，物体检测器20可用于确定主车辆附近的物体18在第一时间52处的第一位置50，以及物体18在第二时间56处的第二位置54，该第二时间56为在第一时间52之后或比第一时间52晚的采样间隔68，其中采样间隔68的合适的值是十分之二秒(0.2s)。第一位置50和第二位置54可以基于来自单个传感器的位置信息，即，在一时间段内监测来自各个传感器的信息。替代地，或者除了监测各个传感器之外，第一时间52处的复合位置46可以被用作第一位置50，并且第二时间56处的复合位置46可以被用作第二位置54，并且这些位置被分析以检测位置信息中的突然或非预期变化。
图2表明主车辆12正在朝向交叉路口60移动或行驶，而作为物体18的其他车辆等待进入交叉路口60。与物体检测器20通信的控制器40可以进一步被配置成确定主车辆12的运动矢量58。运动矢量58可以是基于例如所指示的速度和来自主车辆12的横摆角速度的实际矢量。替代地，运动矢量58可以基于速度和从位置设备44确定的方向或航向。控制器40可以进一步被配置成基于运动矢量58、第一位置50和采样间隔68来估计物体18在第二时间56处的预期位置62。也就是说，当主车辆12朝向物体18行驶时，可以预期，因为主车辆12正在移动，所以物体18相对于主车辆12的位置将改变，但是可以基于运动矢量58来预测这种改变。然而，如果预期位置62与由物体检测器20指示的在第二时间56处的第二位置54没有很好地对应，则这可能是系统10已被黑客攻击或正被欺骗的指示。因此，当预期位置62与第二位置54的差异大于误差阈值48时，可以忽略来自物体检测器20的第二时间处的信息。当然，这假设在第二时间56之前的某个时间处，没有对系统10的黑客攻击或欺骗。
图2可以被解释为表明：由于交叉路口60处的停止标志，所以被指示为物体18的其他车辆未移动。然而，如果物体18正在移动，例如，正接近但在交叉路口60处减速到停止，则控制器40可以进一步被配置成基于以下项来确定物体矢量64：第一位置50与主车辆附近的物体18在第一时间52之前的先前时间72处的先前位置70之间的先前差异66。还可以基于物体矢量来确定预期位置62。也就是说，主车辆12的运动矢量58和物体18的物体矢量64两者都可用于确定物体18的预期位置62，以覆盖物体18正移动而不是静止时的情况。
如以上所表明的，该系统可以包括收发器42，以支持来自远程传感器(即未被安装在主车辆12上)的V2X通信。为了检测远程传感器78被黑客攻击或欺骗，或者V2X通信被黑客攻击或欺骗的情况，由构成被安装在主车辆12上的物体检测器20的车载传感器80的一个或多个实例提供的位置可用于确定主车辆12附近的物体的检测位置74。也就是说，上面提到的复合位置46可以包括不是严格地由安装在主车辆12上的车载传感器80确定的位置，而对检测位置74的确定限于仅使用实际被安装到主车辆12上的车载传感器80的一个或多个实例。相比之下，收发器42可用于接收物体18的由未安装在主车辆12上的远程传感器78所确定的报告位置76。
与物体检测器20的车载传感器80的一个或多个实例以及收发器42通信的控制器40可以进一步被配置成将检测位置74与报告位置76进行比较，并且在检测位置74与报告位置76的差异大于误差阈值48时忽略来自收发器42的信息。存在如下假设：主车辆12，或者更具体地控制器40未被黑客攻击。
因此，提供了操作安全系统(系统10)、用于系统10的控制器40以及操作系统10的方法。用于检测或确定传感器或来自传感器的信息或关于物体18的由传感器所指示的位置的数据的各种方式不应被信任或用于控制主车辆12的操作。
尽管已经参照本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但是本发明并不旨在受限于此，而是仅受所附权利要求书中所阐述的范围限制。

Claims (20)

1.一种用于车辆的系统，包括：
至少三个传感器，其被配置成检测车辆附近的物体的第一组指示位置，其中，每个传感器是以下各项中的一项：
相机，用于确定所述车辆附近的所述物体的图像位置，
激光雷达单元，用于确定所述车辆附近的所述物体的激光雷达位置，以及
雷达单元，用于确定所述车辆附近的所述物体的雷达位置；以及
控制器电路，其与所述至少三个传感器通信，所述控制器电路被配置成确定第一预测位置，所述第一预测位置基于所述第一组指示位置，其中，所述控制器电路还被配置成在所述第一组指示位置中的至少一个指示位置与所述第一预测位置的差异大于误差阈值的情况下，确定为所述至少一个指示位置是错误的。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述物体的所述第一组指示位置是基于从所述车辆到由所述至少三个传感器检测的所述第一组指示位置的平均范围、平均方位角、平均纬度和平均经度其中至少之一确定的。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括收发器，所述收发器用于接收所述物体的由未安装在所述车辆上的远程传感器所确定的报告位置。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少三个传感器包括未安装在所述车辆上或所述车辆内的至少一个远程传感器。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一组指示位置和所述第一预测位置在第一时间确定，其中，所述至少三个传感器中的各传感器还用于确定所述物体在表征为所述第一时间之后的采样间隔的后续时间处的后续组指示位置，并且其中，所述控制器电路还被配置成基于所述后续组指示位置来确定后续预测位置。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器电路还被配置成确定所述车辆的运动矢量并且基于所述运动矢量、所述第一预测位置和所述采样间隔来确定所述物体在所述后续时间处的预期位置，其中，在所述后续组指示位置中的至少一个指示位置与所述预期位置的差异大于误差阈值的情况下，所述控制器电路确定为所述后续组指示位置中的所述至少一个指示位置是错误的。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述运动矢量基于横摆角速度。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器电路还被配置成基于以下项来确定物体矢量：所述第一预测位置与所述车辆附近的所述物体在所述第一时间之前的先前时间处的先前预测位置之间的先前差异，其中，所述预期位置还基于所述物体矢量来确定。
9.一种用于车辆的方法，包括：
由至少三个传感器检测车辆附近的物体的第一组指示位置，其中，每个传感器是以下各项中的一项：
相机，用于确定所述车辆附近的所述物体的图像位置，
激光雷达单元，用于确定所述车辆附近的所述物体的激光雷达位置，以及
雷达单元，用于确定所述车辆附近的所述物体的雷达位置；以及
由与所述至少三个传感器通信的控制器电路确定第一预测位置，所述第一预测位置基于所述第一组指示位置，其中，所述控制器电路还被配置成在所述第一组指示位置中的至少一个指示位置与所述第一预测位置的差异大于误差阈值的情况下，确定为所述至少一个指示位置是错误的。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述物体的所述第一组指示位置是基于从所述车辆到由所述至少三个传感器检测到的所述第一组指示位置的平均范围、平均方位角、平均纬度和平均经度其中至少之一确定的。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括由收发器来接收所述物体的报告位置，其中，所述报告位置是由未安装在所述车辆上的远程传感器确定的。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少三个传感器包括未安装在所述车辆上或所述车辆内的至少一个远程传感器。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一组指示位置和所述第一预测位置在第一时间确定，其中，所述至少三个传感器中的各传感器还用于确定所述物体在表征为所述第一时间之后的采样间隔的后续时间处的后续组指示位置，并且其中，所述控制器电路还被配置成基于所述后续组指示位置来确定后续预测位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述控制器电路还被配置成确定所述车辆的运动矢量并且基于所述运动矢量、所述第一预测位置和所述采样间隔来确定所述物体在所述后续时间处的预期位置，其中，在所述后续组指示位置中的至少一个指示位置与所述预期位置的差异大于误差阈值的情况下，所述控制器电路确定为所述后续组指示位置中的所述至少一个指示位置是错误的。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述运动矢量基于横摆角速度。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述控制器电路还被配置成基于以下项来确定物体矢量：所述第一预测位置与所述车辆附近的所述物体在所述第一时间之前的先前时间处的先前预测位置之间的先前差异，其中，所述预期位置还基于所述物体矢量来确定。
17.至少一个非易失性计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器进行操作，所述操作包括：
由至少三个传感器检测车辆附近的物体的第一组指示位置，其中，每个传感器是以下各项中的一项：
相机，用于确定所述车辆附近的所述物体的图像位置，
激光雷达单元，用于确定所述车辆附近的所述物体的激光雷达位置，以及
雷达单元，用于确定所述车辆附近的所述物体的雷达位置；以及
由与所述至少三个传感器通信的控制器电路确定第一预测位置，所述第一预测位置基于所述第一组指示位置，其中，所述控制器电路还被配置成在所述第一组指示位置中的至少一个指示位置与所述第一预测位置的差异大于误差阈值的情况下，确定为所述至少一个指示位置是错误的。
18.根据权利要求17所述的至少一个非易失性计算机可读介质，其中，所述物体的所述第一组指示位置是基于从所述车辆到由所述至少三个传感器检测到的所述第一组指示位置的平均范围、平均方位角、平均纬度和平均经度其中至少之一来确定的。
19.根据权利要求17所述的至少一个非易失性计算机可读介质，所述操作还包括由收发器接收所述物体的报告位置，其中，所述报告位置是由未安装在所述车辆上的远程传感器确定的。
20.根据权利要求17所述的至少一个非易失性计算机可读介质，其中，所述至少三个传感器包括未安装在所述车辆上或所述车辆内的至少一个远程传感器。
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