车道估算设备和方法与流程

相关申请的交叉引证

本申请要求于2016年10月20日提交的韩国专利申请第10-2016-0136532号的优先权和权益，通过引证将其全部内容结合于此。

本公开内容涉及一种车道估算设备和方法。

背景技术：

该部分中的陈述仅提供了与本公开内容相关的背景信息，并且可不构成现有技术。

自主驾驶系统使用摄像机识别单一车道并且基于所识别的车道执行自主驾驶。

然而，在自主驾驶系统中，摄像机识别车道的识别率可根据车道的颜色和/或状况而改变，并且大曲率的道路可能难以使摄像机识别行驶车道。

为了准确地检测车辆的位置，已经开发了具有非常详细地图辅助的自主驾驶系统，以便不依赖摄像机的性能而识别行驶车道。

然而，基于详细地图的车道识别技术要求高度精确，这还必须伴随持续更新并且同时造成不便利。

技术实现要素：

本公开内容提供了在不依靠摄像机的识别率和高度密集的地图的情况下能够通过附近的障碍物估算车道的车道估算设备和方法。

根据本公开内容的一种形式，车道估算设备包括：车道确定器，被构造成将通过第一传感器检测到的第一车道与实际道路上的车道或者与预先存储的有关可靠车道的信息的当地地图(localmap)上的第二车道进行比较以确定第一车道的可靠性；障碍物位置计算器，被构造成当所检测到的第一车道的可靠性小于预置参考时，检测通过第二传感器在车辆附近检测到的第一障碍物以及与第一障碍物对应的当地地图上的第二障碍物，并且计算从第一障碍物和第二障碍物提取的直线之间在斜率和位置上的差值；车辆位置校正器，被构造成基于从第一障碍物和第二障碍物提取的直线之间在斜率和位置上的差值来校正车辆的前进方向和位置；以及车道估算器，被构造成基于在当地地图上所校正的车辆的行驶方向和位置估算行驶车道。

根据本公开内容的另一形式，车道估算方法包括：将通过第一传感器检测到的第一车道与实际道路上的车道或者与在预先存储的有关可靠车道的信息的当地地图上的第二车道进行比较以确定第一车道的可靠性；当所检测到的第一车道的可靠性小于预置参考时，检测通过第二传感器在车辆附近检测到的第一障碍物以及与第一障碍物对应的在当地地图上的第二障碍物，并且计算从第一障碍物和第二障碍物提取的直线之间在斜率和位置上的差值；基于从第一障碍物和第二障碍物提取的直线之间在斜率和位置上的差值来校正车辆的前进方向和位置；并且基于在当地地图上所校正的车辆的前进方向和位置估算行驶车道。

从本文所提供的描述中进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体实例仅旨在用于说明的目的，而并非旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

为了可以充分理解本公开内容，现在将参考附图以实例的方式描述本公开内容的各种形式，附图中：

图1是示出了车道估算设备的构造的框图；

图2至图7b是示出了车道估算设备的操作的视图；

图8是示出了车道估算方法的操作的流程图；以及

图9是示出了应用该设备的计算系统的构造的视图。

本文中描述的附图仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本公开内容的范围。

具体实施方式

以下描述实际上仅是一个实例并且不旨在限制本公开内容、应用或者用途。应当理解，贯穿附图，相应的参考标号表示相同或相应的部件和特征。

在描述本公开内容的组件中，可以使用诸如第一、第二、a、b、(a)、(b)等术语。这些术语仅用于将相应组件从另一部件区别并且相应组件不受术语、本质、顺序或者优先限制。除非另有指出，否则说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开内容所属领域的技术人员所理解的相同含义。除非上下文中另有明确规定，否则字典中定义的术语应被解释为与相关技术的背景内的意义一致，并且它们不应理想地或过度正式地定义。

图1是示出了根据本公开内容的一种形式的车道估算设备的构造的框图。

根据本公开内容的一种形式的车道估算设备100可以在车辆内实现。在此，车道估算设备100可与车辆的内部控制单元整体形成或者可实现为独立的设备并且通过单独连接方法连接至车辆的控制单元。另外，车道估算设备100可与车辆的发动机和电机结合操作，或者可与控制发动机或电机的操作的控制单元结合操作。

参考图1，车道估算设备100可包括控制器110、界面120、传感器部件130、存储装置140、车道确定器150、路线设置器160、障碍物位置计算器170、车辆位置校正器180和车道估算器190。在此，控制器110可处理车道估算设备100的部件之间传输的信号。

首先，界面120可包括输入部件和输出部件，该输入部件被构造成从用户接收控制命令并且输出部件被构造成输出车道估算设备100的运行状态、结果等。

输入部件可以是按钮、鼠标、操纵杆、轻推式往返部件、手写笔等。另外，输入部件可以是在显示器上实现的软键。

输出部件可包括显示器和声音输出装置，诸如，扬声器。在此，当诸如触摸膜、触摸片、触摸板等触摸传感器被设置在显示器中时，显示器可操作为触摸屏并且可实现为结合输入部件和输出部件的形式。

显示器可包括液晶显示器(lcd)、薄膜晶体管液晶显示器(tftldc)、有机发光二极管(oled)、柔性显示器、场发射显示器(fed)和3d显示器中的至少一个。

传感器部件130可包括被构造成检测车道的第一传感器131和被构造成检测车辆附近的障碍物的第二传感器135。

在此，第一传感器131可包括摄像机。摄像机(用于捕捉车辆周围的图像的装置)可从车辆的前侧和/或后侧捕捉包括车道的图像，并且从所捕捉的图像检测车道。通过第一传感器检测的车道指的是第一车道。

第二传感器135可包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器被构造成检测定位为靠近车辆的障碍物并且测量与相应障碍物的距离。在此，通过第二传感器135检测到的障碍物指的是第一障碍物。例如，第二传感器135可包括光雷达、激光雷达、超声传感器等。另外，第二传感器可以是只要能够检测障碍物并且测量距离的任何传感器。

存储装置140可存储车道估算设备100操作所需的数据和/或算法。

例如，存储装置140可存储通过第一传感器131检测车道的结果、通过第二传感器135检测附近障碍物的结果、通过车道确定器150、路线设置器160、障碍物位置计算器170和车道估算器190的结果数据、或者可存储用于从每个部件得出结果数据的算法和/或设定值。另外，存储装置140可存储估算车道所需的当地地图。

存储装置140可包括存储介质，诸如，随机存取存储器(ram)、静态随机存取存储器(sram)、只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)或者电可擦除可编程只读存储器(eeprom)。

车道确定器150确定通过第一传感器131检测到的车道的可靠性。在此，车道确定器150可将通过第一传感器131检测到的车道与实际道路上的车道进行比较以计算所检测的车道的精确性。

可替代地，车道确定器150可检索存储装置140中存储的当地地图并且将通过第一传感器131检测到的车道与在车辆的当前位置处检索的当地地图上的车道进行比较以计算通过第一传感器131检测到的车道的精确性。在此，从当地地图检测到的车道指的是第二车道。在下文中，为了描述的目的，将主要描述通过将由第一传感器131检测到的车道与当地地图上的车道进行比较来确定通过第一传感器131检测到的车道的可靠性的一种形式，但是本公开内容不限于此。

例如，车道确定器150可使用目标函数(costfunction)计算通过第一传感器检测到的车道的可靠性(精确性)。

当通过第一传感器131检测到的车道的可靠性等于或大于预置参考值时，车道确定器150确定相应车道是可靠的。图2是通过由第一传感器131检测到的车道和当地地图上的车道确定可靠性的一种形式。如图2所示，当通过第一传感器131检测到的车道与当地地图上的车道几乎匹配时，通过第一传感器131检测到的车道的可靠性等于或大于预置参考值并且因此可识别为可靠车道。

因此，如图2所示，当通过第一传感器131检测到的车道被确定为可靠车道时，控制器110使用相应信息更新存储装置140中存储的当地地图。

然而，如果通过第一传感器131检测到的车道的可靠性小于预置参考值，车道确定器150确定相应车道是不可靠的。另外，当通过第一传感器131没有检测到车道时，车道确定器150可确定不存在车道可靠性。在此，车道确定器150将确定车道的可靠性的结果传输至控制器110。

当确定通过第一传感器131检测到的车道不可靠时，控制器110控制路线设置器160、障碍物位置计算器170、车辆位置校正器180和车道估算器190的操作以执行车道估算操作。

当检测到的车道可靠时，路线设置器160基于通过第一传感器131检测到的车道来设置目标路线。然而，如果检测到的车道不可靠，则路线设置器160检索当地地图，在所检索的当地地图上更新车辆的当前位置，并且基于当地地图上的当前位置中的车道来设置目标路线。

图3示出了在第一传感器131没有检测到车道的状态下使用当地地图设置目标路线的操作的一种形式。

当地地图预先检测到了已经更新的可靠车道信息，并且因此，路线设置器160通过使用当地地图上的车道信息311设置目标路线321。在此，路线设置器160在当地地图上更新车辆10的当前位置，并且基于车道311使用车辆10的当前位置作为起点(x-y坐标上的点(0，0)，即，p)来设置目标路线321。当地地图可包括由参考数字331和335表示的障碍物信息。

另外，在基于当地地图上的车道设置目标路线之后，当通过车道估算器190估算车道时，路线设置器160可基于所估算的车道重置目标路线。

障碍物位置计算器170根据所检测到的障碍的形状来确定通过第二传感器135检测到的障碍物是不是线性障碍物或者是不是小障碍物。在此，当检测到的障碍物(诸如大型建筑物、护栏等)的宽度具有等于或大于参考值的长度信息时，障碍物位置计算器170将检测到的障碍物识别为线性障碍物，并且当检测到的障碍物(诸如街灯、路边树木等)的宽度具有小于参考值的长度信息时，障碍物位置计算器170将检测到的障碍物识别为小障碍物。在通过第一传感器131检测到由图4的参考标号411表示的至少两个小障碍物431的情况下，障碍物位置计算器170可从关于车辆10的当前位置的当地地图将两个相同的障碍物421检测为预先通过第一传感器131检测到的两个障碍物431。在此，从当地地图检测到的障碍物421指的是第二障碍物。

在此，障碍物位置计算器170提取连接两个检测到的障碍物的直线。例如，障碍物位置计算器170可提取连接当地地图上的检测到的两个障碍物421的直线(在下文中，称为“第一直线”)，并且提取连接通过第一传感器131检测到的两个障碍物431的直线(在下文中，称为“第二直线”)。

可在图5a和图5b中示出通过障碍物位置计算器170提取的第一直线和第二直线。

参考图5a和图5b，根据如图5a所示的车辆的前进方向和位置，连接从当地地图检测到的两个障碍物421的第一直线和连接通过第一传感器131检测到的两个障碍物431的第二直线可在斜率和纵向/横向位置上是不同的。

因此，障碍物位置计算器170从第一直线425和第二直线435的每一个中提取斜率信息，并且计算第一直线425和第二直线435的斜率之间的差值。另外，障碍物位置计算器170计算第一直线与第二直线之间在纵向和横向位置中的差值。

车辆位置校正器180通过障碍物位置计算器170计算的第一直线425和第二直线435的斜率之间的差值来校正车辆的前进方向(headingdirection)。如图5b所示，车辆位置校正器180可校正车辆的前进方向使得第二直线435的斜率与第一直线425的斜率相同。另外，如图5b所示，车辆位置校正器180可基于通过障碍物位置计算器170计算的第一直线425和第二直线435的纵向和横向位置之间的差值来校正车辆的纵向和横向位置，使得第二直线435的位置与第一直线425的位置相同。

同时，当如由图6的参考标号611所表示的，通过第一传感器131检测到线性障碍物631时，障碍物位置计算器170可将来自当地地图相对于车辆10的当前位置的相同的线性障碍物621检测为通过第一传感器131检测到的线性障碍物631。

在此，障碍物位置计算器170可从线性障碍物提取线性分量并且检测有关所提取的线性分量的直线。

例如，障碍物位置计算器170可通过使从当地地图检测到的线性障碍物621的线性分量成直线或者当提取的线性分量是曲线时从确定点中提取有关曲线的切线来检测有关从当地地图检测到的线性障碍物621的第三直线。

另外，障碍物位置计算器170可通过从第一传感器131检测到的线性障碍物631提取线性分量并使所提取的线性分量成直线或者当所提取的线性分量是曲线时通过从确定点中提取有关相应曲线的切线来检测有关从第一传感器131检测到的线性障碍物631的第四直线。

在图7a中可示出通过障碍物位置计算器170检测到的第三直线和第四直线。

如图7a所示，根据如图7a所示的车辆的前进方向和位置，有关从当地地图检测到的线性障碍物621的第三直线625和有关通过第一传感器131检测到的线性障碍物631的第四直线635在斜率和纵向/横向位置方面是不同的。

因此，障碍物位置计算器170从第三直线625和第四直线635的每一个中提取斜率信息，并且计算第三直线625和第四直线635的斜率之间的差值。另外，障碍物位置计算器170计算第三直线625与第四直线635之间在纵向和横向位置中的差值。

车辆位置校正器180通过障碍物位置计算器170计算的第三直线625和第四直线635的斜率之间的差值来校正车辆的前进方向。如图7b所示，车辆位置校正器180可校正车辆的前进方向使得第四直线635的斜率与第三直线625的斜率相同。另外，如图7b所示，车辆位置校正器180可基于通过障碍物位置计算器170计算的第三直线625与第四直线635之间在纵向和横向位置中的差值来校正车辆的纵向和横向位置从而使得第四直线635的位置与第三直线625的位置相同。

如上所述，车辆的前进方向和位置通过车辆位置校正器180被校正为与相对于可靠车道生成的当地地图一样。因此，车道估算器190基于当地地图上的车辆位置估算车道。车道估算器190将车道估算结果传送至控制器110。

控制器110可将车道估算结果提供至自主驾驶系统。

尽管图1中未示出，但是根据本公开内容的一种形式的车道估算设备100可进一步包括通信装置(未示出)。

通信装置可包括通信模块，通信模块支持与设置在车辆中的电力/电子组件和/或控制单元的通信接口。在此，通信模块可包括支持车辆网络通信的模块，诸如控制器局域网(can)通信、局域互联网(lin)通信、拐射线通信(flex-raycommunication)等。另外，通信模块可包括用于无线互联网接入的模块或者用于短程通信的模块。

将更详细地描述如上所述构造的设备。

图8是示出了根据本公开内容的一种形式的车道估算方法的操作的流程图。

如图8所示，在操作s110中车道估算设备100使用第一传感器131识别车道并且在操作s120中使用第二传感器135检测靠近车辆的障碍物。

在此，在操作s110中，车道估算设备100计算所识别的车道的可靠性，并且当在操作s130中所计算的可靠性等于或大于预置参考值(α)时，在操作s135中车道估算设备100确定相应的车道是可靠的，并且使用相应的车道信息更新预先存储在存储装置140中的当地地图。可通过将第一传感器131检测到的车道与当地地图上的车道进行比较来计算使用第一传感器检测到的车道的可靠性。

同时，当在操作s130中车道的可靠性小于预置参考值(α)时，在s140操作中车道估算设备100检索预先存储的当地地图数据以在操作s150中更新车辆位置，并且在操作s160中基于当地地图上的车道来设置目标路线。

此后，车道估算设备100检测与在操作s120中从当地地图检测的障碍物相同的障碍物，在操作s170中比较两个障碍物的位置，并且在操作s180中计算障碍物之间斜率与位置的差值。

在操作s190中，车道估算设备100使用在操作s180中计算的斜率的差值来校正车辆的前进方向，并且使用在操作s180中计算的位置的差值来校正车辆在纵向和横向中的位置。

在此，可在图4至图7b中示出了有关操作s170至s190的一种具体形式。

当完成车辆的前进方向和位置的校正时，在操作s200中车道估算设备100基于当地地图上的车辆位置来估算车道。

尽管图8中未示出，但是在操作s160之前，车道估算设备100可另外执行确定在当地地图上更新的车辆的位置是不是当地地图上可靠车道部分的操作。在此，在当地地图上的车辆的当前位置对应于可靠的车道部分时，车道估算设备100可执行操作s160之后的程序，或者相反，车道估算设备100可确定车道估算失败，并且终止车道估算操作。

如上所述操作的车道估算设备100能以独立硬件装置的形式实现或者实现为与微处理器或者通用计算机系统不同的硬件装置的一部分的形式的处理器中的一个。

图9是示出了应用根据本公开内容的设备的计算系统的构造的视图。

参照图9，计算系统1000可包括：通过总线1200连接的至少一个处理器1100、存储器1300、用户界面输入装置1400、用户界面输出装置1500、存储装置1600或者网络接口1700。

处理器1100可以是根据存储在中央处理单元(cpu)或者存储器(memory)1300和/或存储装置(storage)1600中的命令语言来执行处理的半导体装置。存储器1300和存储装置1600可包括各种类型的易失性或者非易失性存储介质。例如，存储器1300可包括只读存储器(rom)1310和随机存取存储器(ram)1320。

因此，以上关于本公开内容的一种形式描述的方法或算法的步骤可由硬件、软件模块或者通过处理器1100执行的它们的组合实现。软件模块可存在于存储介质(即，存储器1300和/或存储装置1600)中，诸如，ram存储器、闪速存储器、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬磁盘、可拆卸磁盘或者cd-rom。示例性存储介质耦接至处理器1100，并且处理器1100可以从存储介质读取信息并且将信息写入存储介质中。在另一方法中，存储介质可与处理器1100集成。处理器1100和存储介质可存在于专用集成电路(asic)中。asic可存在于用户终端中。在不同的方法中，处理器1100和存储介质可在用户终端中存为分离部件。

如上所述，根据本公开内容的一种形式，在不依靠摄像机的识别率和高度详细的地图的情况下，可通过附近的障碍物估算车道。

本公开内容的描述实质上仅仅是一个实例，并且因此，不背离本公开内容的实质的变形旨在包括在本公开内容的范围内。此种变形不被认为偏离本公开内容的精神和范围。

附图中各元件的符号

100：车道估算设备

110：控制器

120：界面

130：传感器部件

131：第一传感器

135：第二传感器

140：存储装置

150：车道确定器

160：路线设置器

170：障碍物位置计算器

180：车辆位置校正器

190：车道估算器

1100：处理器

1300：存储器

1400：用户界面输入装置

1500：用户界面输出装置

1600：存储装置

1700：网络接口