自主性道路汇合辅助系统的制作方法

本发明主要涉及车辆辅助系统，更具体地，涉及用于在汇合到道路中的车辆周围帮助主车辆导航的系统。

背景技术：

当前的驾驶员辅助系统(adas﹣高级驾驶员辅助系统)在车辆中提供一系列监测功能。特别地，adas可以监测车辆周围的环境并且向车辆的驾驶员通知车辆所处的状况。为此，adas可以捕获周围环境的图像并对图像进行数字处理以提取信息。后者的信息用于警告驾驶员位于行驶路径上的道路障碍物。常见的adas系统包括：自动紧急制动(aeb)，以便帮助防止追尾碰撞；和自适应巡航控制(acc)，以便帮助减缓预设的车辆速度，从而保持与后续车辆相距的安全距离。adas系统还可以包括车道检测(ld)，以便帮助将车辆保持在预定的行驶车道内。

技术实现要素：

本发明的一个方面在于，一种用于对在道路的第一车道上行进的主车辆的操作进行自主辅助的方法，所述方法包括检测汇合到所述第一车道中的车辆的位置和速度。响应于所检测到的汇合车辆的位置和速度，主车辆自主地从所述第一车道横向移动到第二车道。

本发明的另一个方面在于，一种用于对在道路的第一车道上行进的主车辆的操作进行自主辅助的系统，所述系统包括至少一个摄像机组件，用于检测汇合到所述第一车道中的车辆的存在和速度。接近传感器监测主车辆与汇合车辆之间的距离。控制器连接到至少一个摄像机组件和接近传感器，并且所述控制器响应于接收来自至少一个摄像机组件和接近传感器的信号，致动转向机构以便将主车辆从所述第一车道横向移动到道路的第二车道，从而允许汇合车辆进入所述第一车道。

通过以下的详细描述和附图，将掌握本发明的其他目的和优点以及对本发明的更全面的理解。

附图说明

图1是具有根据本发明的实施例的辅助系统的主车辆的俯视图。

图2是图1的辅助系统的示意图。

图3是在道路的第一车道中行进的主车辆的示意图。

图4是切换到第二车道以避开汇合的第二车辆的主车辆示意图。

图5是汇合到道路上的第二车辆的示意图。

图6a是返回到第一车道中且位于第二车辆前方位置中的主车辆的示意图。

图6b是返回到第一车道中且位于第二车辆后方位置中的主车辆的示意图。

具体实施方式

本发明主要涉及车辆辅助系统，并且更具体地，涉及一种用于在汇合到道路中的车辆周围帮助主车辆导航的系统。图1示出了具有根据本发明的实施例的辅助系统80的主车辆20。

主车辆20沿着中心线22从前端部24延伸到后端部26。主车辆20包括位于中心线22的相对两侧上的左侧部27和右侧部29。左侧部27包括一对门28a、28b，所述一对门各自具有相关联的车窗30a、30b。右侧部29包括一对门32a、32b，所述一对门各自具有相关联的车窗34a、34b。

主车辆20的前端部24包括通常在左侧部27和右侧部29之间延伸的前车窗或挡风玻璃40。主车辆20的后端部26包括通常在左侧部27和右侧部29之间延伸的后车窗42。车窗30a、30b、32a、32b、40、42和门28a、28b、32a、32b共同帮助限定主车辆20的内部54。主车辆20的外部由56整体地表示。

主车辆20包括一对可转向的前车轮60和一对后车轮62。前车轮60机械地连接到转向致动器或转向机构68(参见图2)，所述转向致动器或转向机构机械地连接到方向盘66。替代地，前车轮60和方向盘66可以是线控转向系统(未示出)的一部分。后车轮62也可以通过相同的转向机构68或另外的转向机构(未示出)而联接到方向盘66。

在任何情况下，方向盘66的旋转会致动转向机构68以便相对于中心线22转动车轮60，从而使主车辆20转向。为此，方向盘66具有这样的中性位置：在所述中性位置中，车轮60指向平行于中心线22的方向，使得主车辆沿直线移动。方向盘66的逆时针旋转使车轮60相对于中心线22(如图1所示)向左转动，从而使主车辆20向左转。方向盘66的顺时针旋转使车轮60、62相对于中心线22向右转动，从而使主车辆20向右转。

辅助系统80包括用于捕获主车辆外部56的图像的全景系统18。全景系统18包括围绕主车辆20的周边设置的摄像机组件70a﹣70h。如图所示，摄像机组件70a﹣70c沿着中心线22或靠近所述中心线固定到主车辆20的前端部24。摄像机组件70d沿着中心线22或靠近所述中心线固定到主车辆20的后端部26。一对摄像机组件70e﹣70f固定到左侧部27。一对摄像机组件70g﹣70h固定到右侧部29。所有的摄像机组件70a﹣70h均远离主车辆20面朝外。将可以理解的是，可以设置更多或者更少的摄像机组件。在任何情况下，所有的摄像机组件70a﹣70h均电连接或无线连接到主车辆20中的控制器76。

每个摄像机组件70a﹣70h均具有覆盖主车辆外部56的一部分的相关视场72a﹣72h。视场72a﹣72h共同环绕整个车辆20并且彼此重叠。控制器76持续地接收由相应的视场72a﹣72h内的摄像机组件70a﹣70h所获得的图像。控制器76包括图像处理模块(未示出)，所述图像处理模块接收并分析与来自摄像机组件70a﹣70h的图像相关的数据。控制器76可以例如将图像拼合在一起以便形成主车辆外部56的360°全景视图(未示出)。还可以依靠图像以便识别主车辆20周围的物体。

参照图2，控制器76还与主车辆20中的各种传感器和致动器电连接或无线连接，用于监测和控制主车辆的多个功能(即，车辆速度和车辆转向)。为此，控制器76电连接地或无线地连接到车辆速度传感器100。速度传感器100监测主车辆的速度并且产生指示所述车辆速度的电信号102，所述电信号以预定的时间间隔发送到控制器76。

控制器76还电连接或无线连接到与车辆制动器112相联的致动器110以及与加速踏板122相联的节气门致动器120。控制器76可以将控制信号114发送到制动执行器110以便减小主车辆20的速度。控制器76可以将控制信号124发送到节气门致动器120以便增大主车辆20的速度。

方向盘位置传感器150监测方向盘66的旋转角度并产生指示该转向角度的电信号152。信号152以预定的时间间隔发送到控制器76。控制器76可以响应于方向盘位置信号152而将控制信号142发送到转向机构68，从而控制方向盘66的旋转。转向机构68的致动还控制前车轮60相对于主车辆20的中心线22的转向角度。

至少一个接近传感器130电连接或无线连接到控制器76，用于获取与主车辆外部56周围的物体有关的数据。所述至少一个接近传感器130可以包括例如激光扫描器、超声波传感器、雷达探测器和lidar探测器，用于确定和监测在主车辆20与由摄像机组件70a﹣70h检测到的在主车辆外部56周围的物体之间的距离。

基于这种构造，控制器76能够接收关于车辆的行驶状况的连续反馈，例如车辆的速度和转向角度、围绕主车辆外部56的图像以及在主车辆和图像中识别的物体之间的距离。响应于这些输入，控制器76能够以有助于增加乘员安全性的方式控制车辆操作。更具体地，控制器76能够响应于检测到应急车辆的存在而自主地控制主车辆20的位置(横向运动)和/或速度(纵向运动)。

构成为操作杆或按钮形式的转向灯154电连接或无线连接到控制器76，用于在主车辆20打算变换车道202、204或者移动进入/离开道路200时通知其他车辆。为此，在主车辆20在道路200上横向移动、横向移动进入所述道路或者横向移动离开所述道路之前和/或同时，控制器76自动地向转向灯154发送信号156。作为响应，转向灯154将致动主车辆上的灯(未示出)，所述灯指示主车辆的打算横向移动的方向。

警报器160电连接或无线连接到控制器76，用于在辅助系统80执行自主操作之前和/或同时向主车辆20的操作者提供反馈。在控制器76向警报器160发送信号162之前和/或同时，所述警报器向操作者提供视觉、听觉或触觉的反馈。

在一个示例中，辅助系统80帮助主车辆20避免与汇合到道路200上的其他车辆发生撞击。示例性道路200在图3中示出并且具有由箭头t示出的车辆行进的方向。道路200包括由虚线分界线206分隔开的一系列车道202、204。考虑了附加的车道和分界线，但未示出。通过在左侧(相对于行进方向t)的边界线212和在右侧的边界线214从周围的非道路地带210限定出道路200。

在正常的驾驶用语中，在行进方向t上的最左边的车道(在这里是车道202)通常专门作为用于超过在右边的车道(在这里仅有车道204)中较慢移动的车辆的快车道。事实上，某些州的法律规定，除了超过缓慢移动的车辆之外，使用最左边的车道是非法的。也就是说，期望限制车辆20在不超过道路200上的其他车辆时花费在车道202中的时间量。

入口匝道220从右侧接近道路200。将可以理解的是，入口匝道220可以替代地位于道路200的左侧。在任一种情况下，最初由道路200和周围的非道路地带210通过边界线22来限定出入口匝道220。入口匝道200相对于道路200成一角度，以便沿着汇合部分230逐渐地将在匝道上行进的交通车辆引导向道路。为此，边界线222逐渐汇聚到道路200的边界线214，直到在232指代的位置处与边界线214相交。边界线224逐渐汇聚到道路200的边界线214，直到在234指代的位置处与边界线214相交。位置234是从位置232进一步沿着道路200的位置，两个所述位置间的距离限定汇合部分230的长度。分界线236在位置232、234之间延伸以便将车道204与汇合部分230划分开。

图3示出了车辆20沿方向t在与入口匝道220相邻的车道204内行进的场景。示出了汇合车辆300从入口匝道220、在车辆20的右侧接近车辆20。汇合车辆300需要在到达交叉点234之前变换到道路200中以便成功地与沿着道路200的交通车辆汇合。由于车辆20位于汇合车辆300要汇合到其中的车道204中，并且车道204毗邻分界线236延伸，因此期望车辆20临时切换到车道202以便有利于交通流量且避免与汇合车辆300发生可能的碰撞。

控制器76基于从摄像机组件70a-70h接收的图像来确定汇合车辆300何时出现在入口匝道220上以及确定汇合车辆的速度。图像还可以用于确定汇合车辆300接近车辆20的角度。控制器76依靠接近传感器130和/或摄像机组件70a-70h来确定和监测车辆20与汇合车辆300之间的距离d1。

通过使用算法和/或查找表，控制器76基于车辆20、300之间的距离d1、汇合车辆300的速度和汇合车辆接近车辆20的角度来确定车辆20是否应该切换到车道202。如果控制器76确定不需要车道切换，则不采取进一步的动作，即车辆20继续沿方向t在车道204内移动。这可能发生在当控制器76确定车辆20可以继续在车道204中行进并且可以在不用防止汇合车辆300变换到车道204中的情况下超过所述汇合车辆。

然而，如果控制器76确定需要车道切换，则控制器采取主动措施将车辆向左移动到车道202中以便允许汇合车辆300变换到车道204中。所述措施在没有驾驶员干预或协助的情况下发生，即自主地执行该移动。一旦控制器76确定汇合车辆300已经完全进入车道204并且车辆20能够安全地移动返回到车道204中，则控制器采取主动措施使车辆20返回到车道204。

当控制器76进行确定时，同时辅助系统80经由摄像机组件70a-70h和/或接近传感器130在主车辆20切换车道之前确定在车道202中是否存在其他的车辆、物体、障碍物等。如果其他的车辆防止主车辆20在期望时的立即横向移动，则控制器76可以将信号114、124发送到相应的致动器110、120以便调节车辆20的速度直到可以完成车道变换。是否调节车辆20的速度或变换车道202、204的决定是基于一系列的算法和/或查询表，所述一系列算法和/或查询表依靠辅助系统80获取的数据。

为此，辅助系统80连续扫描车道202并且计算这样的无物体空间s：车辆20可以在不与其他的车辆和/或障碍物发生碰撞的情况下移动到所述无物体空间中。无物体空间s是投影到车道202上的二维区域，其尺寸和形状基于任何周围的车辆或物体(未示出)的速度和位置。

图4至图6a示出了车辆20在车道202、204之间的一个示例性移动。在图4中，控制器76确定汇合车辆300在入口匝道上并且确定需要切换车道。一旦距离d1达到预定值并且建立了无物体空间s，则控制器76就致动转向机构68以便使方向盘66从中性位置逆时针旋转，从而使车辆20沿方向l1横向移动到车道202内的无物体空间s中。

在车道变换期间，摄像机组件70a-70h捕获发送到控制器76的车道线206和边界线212的图像。控制器76依靠接近传感器130来监测线206、212中的每条线与车辆20之间的距离。车轮位置传感器150连续地向控制器76提供电信号152。结果，控制器76可以分析来自摄像机组件70a-70h的图像和来自接近传感器130的信号132，并且所述控制器致动转向机构68使得车辆20变换到车道202中，同时避免越过边界线212。控制器76最终使方向盘66返回到中性位置，使得车辆20沿方向t在车道202中以直线行进。控制器76向警报器160发送信号162，以便在车辆20自动切换到车道202之前和/或同时向操作者提供反馈。同时，控制器76向转向灯154发送信号156以便致动表示沿方向l1横向移动的灯。

参考图5，在车道20位于车道202中的情况下，汇合车辆200自由地越过边界线236并且沿箭头l2所示的方向从汇合部分230变换到车道204。控制器76依靠摄像机组件70a-70h和接近传感器130来连续监测汇合车辆300相对于车辆20的位置和速度。响应该监测，控制器76然后以多种方式中的一种方式使车辆20以切换回到车道204、预定的无物体空间s内。

在图6a中示出的一个示例中，控制器76确定使车辆20移动回到汇合车辆300前方的车道204中是安全的。该确定是基于车道204内的汇合车辆300的速度和位置以及在车道202中的车辆20的速度和位置。为了使车辆20移动回到车道204，控制器76致动转向机构68以便使方向盘66从中性位置顺时针旋转，从而使车辆20沿方向l3横向移动。主车辆20沿方向l3移动到车道204中并且移动到位于汇合车辆300的前方的预定的无物体空间s中。横向移动l3的精确轨迹和车辆20的速度是基于控制器确定车辆20可以在距汇合车辆的前方至少最小距离d2的情况下进入车道204以便进入无物体空间s。在一个示例中，距离d2被构造成对应于车辆20、300之间大约2秒的间隙。为此，控制器76可以将信号114、122发送到制动执行器110和/或节气门致动器120，以便控制车辆速度使得在汇合车辆的前方保持期望的最小距离d2。

当发生这种情况时，摄像机组件70a-70h捕获发送到控制器76的车道线206和边界线214的图像。控制器76依靠接近传感器130来监测线206、214中的每条线与车辆20之间的距离。车轮位置传感器150连续地向控制器76提供电信号152。结果，控制器76可以分析来自摄像机组件70a-70h的图像和来自接近传感器130的信号132，并且所述控制器致动转向机构68使得车辆20变换到车道204中，同时避免越过边界线214。控制器76最终使方向盘66返回到中性位置，使得车辆20沿方向t在车道204中以直线行进。控制器76向警报器160发送信号162，以便在车辆20自动返回到车道204之前和/或同时向操作者提供反馈。同时，控制器76向转向灯154发送信号156，以便致动表示沿方向l3横向移动的灯。

在图6b所示的另一示例中，控制器76确定使车辆20移动回到汇合车辆300后方的车道204中是安全的。该确定是基于车道204内的汇合车辆300的速度和位置以及车道202中的车辆20的速度和位置。为了使车辆20移动回到车道204，控制器76致动转向机构68以便使方向盘66从中性位置顺时针旋转，从而使车辆20以方式l4横向移动。主车辆20沿方向l4移动到车道204中并且移动到汇合车辆300后方的、预定的无物体空间s中。横向移动l4的精确轨迹和车辆20的速度是基于控制器76确定车辆20可以在距汇合车辆后方至少最小距离d3的情况下进入车道204以便进入无物体空间s。为此，控制器76可以将信号114、124发送到制动执行器110和/或节气门致动器120，以便控制车速使得在汇合车辆300后方至少保持预定的最小距离d3。

当发生这种情况时，摄像机组件70a-70h捕获发送到控制器76的车道线206和边界线214的图像。控制器76依靠接近传感器130来监测线206、214中的每条线与车辆20之间的距离。车轮位置传感器150连续地向控制器76提供电信号152。结果，控制器76可以分析来自摄像机组件70a-70h的图像和来自接近传感器130的信号132，并且所述控制器致动转向机构68使得车辆20变换到车道204中，同时避免越过边界线214。控制器76最终使方向盘66返回到中性位置，使得车辆20沿方向t在车道204中以直线行进。控制器76向警报器160发送信号162，以便在车辆20自动返回到车道204之前和/或同时向操作者提供反馈。同时，控制器76向转向灯154发送信号156，以便致动表示沿方向l4横向移动的灯。

本发明的辅助系统的优点在于，该系统可以自主地控制道路上的主车辆以便允许进入的交通车辆汇合，同时不会不利地影响交通流量。通过依靠控制器以及附带的传感器(而不仅仅是驾驶员)来确定主车辆何时以及如何变换车道，本发明可以更准确地相对于进入的交通车辆而导航主车辆并且增加这样的可能性：可以保持在主车辆与其他车辆之间的安全距离。

以上描述的是本发明的示例。当然，不可能为了描述本发明而描述组件或方法的每个可想到的组合，但是本领域普通技术人员将认识到的是，本发明的许多另外的组合和置换是可能的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这些改变、修改和变体方案。