控制系统和确定随后车辆的车道的方法与流程

文档序号:11691749阅读:215来源:国知局
控制系统和确定随后车辆的车道的方法与流程

这里公开了控制系统和确定随后车辆的车道的方法。该系统和方法具体基于车辆中的环境传感器系统,并且支持驾驶员执行车辆的安全车道变换,例如对于车辆的超车操纵。在自主控制的车辆中,提高车辆乘员的安全性。



背景技术:

为了使得车辆的行驶更安全,目前的驾驶员辅助系统(adas-高级驾驶员辅助系统)在车辆中提供多个监测和提示功能。在这一点上,基于从设置在车辆上的一个或多个环境传感器获得的关于自有车辆的行程前进的环境数据监测车辆的环境。

已知的驾驶员辅助系统例如监测车辆是否位于车道内和驾驶员是无意间漂移到车道的一侧还是即将离开车道。甚至所谓的“盲点监测器”属于当前的驾驶员辅助系统。这些系统例如借助于雷达、激光雷达(lidar)、视频等来确定是否另一车辆、道路使用者或对象在车辆的侧边和/或后面而导致可能在变换车道或拐弯时发生碰撞。

在由人驾驶的车辆中,这些系统主要提供提示功能,以警告驾驶员紧急情况或对应的操纵。为了向自主控制器提供对应的环境数据,驾驶员辅助系统甚至可以同样应用于自主控制车辆中。



技术实现要素:

技术问题

在沿一个行驶方向具有多个条车道的道路上,如果未正确判断或未正确识别后面的车流,则从“较慢”车道到具有较快车辆的车道的车道变换会具有致命的后果。从“较慢”车道到例如超车车道(由此例如在欧洲大陆或美国是从右车道到左车道)的车道变换常常意味着必须观察自有车辆之前的另一车辆,并且同时必须估计超车车道中随后车流的速度。在德国,具体地,高的速度差可能存在于超车车道中的之前车辆(和自有车辆)与随后车辆之间。这里100km/h的速度差屡见不鲜。

甚至在小的速度差的情况下,可能错误判断后面的车流。如果具有多个车道的道路具有弯曲的延展,则驾驶员不总是可立即识别后面的另一车辆处于哪个车道中。该问题尤其是在晚上特别频繁地发生。甚至驾驶员辅助系统在这里也具有问题,因为虽然它们“看到”另一车辆,但它们不一定识别该另一车辆在哪个车道中行驶。

提出的解决方案

一种控制系统,所述控制系统适于且旨在应用于车辆或机动车辆中,基于从设置在车辆上的一个或多个环境传感器获得的环境数据检测随后车辆。为此,环境传感器适于向控制系统的电子控制器(ecu)提供反映车辆的前面、侧向旁边和/或后面的区域的环境数据。控制系统至少适于且旨在在预限定的道路区段上用环境传感器检测自有车辆的自有车道的路线并且将其存储。控制系统进一步至少适于且旨在用环境传感器检测参与自有车辆后面的车流的一个或多个其他车辆。控制系统至少适于且旨在将所存储的自有车道的路线考虑在内,检测与任何其他车辆关联的、其他车辆在其中行驶的车道。控制系统至少适于且旨在将所存储的自有车道的路线考虑在内,确定由其他车辆造成的对自有车道和/或相邻车道的占用。控制系统至少适于且旨在基于所确定的占用,(i)输出关于对自有车道和/或至少一个相邻车道的占用的对应指示;(ii)输出关于到至少一个相邻车道中的特定车道的安全或不安全车道变换的指示,和/或(iii)如果所确定的占用允许安全车道变换,则由自有车辆ego执行到至少一个相邻车道中的特定车道的自主车道变换。

在传统的环境和辅助系统中,仅检测位于自有车辆的后面的区域中的其他车辆。如果适用,则附加地确定另一车辆与自有车辆之间的速度。基于其他辆车的位置和/或在其他辆车与自有车辆之间的速度差,输出指示,该指示向自有车辆的驾驶员通知关于其他辆车的存在或其他辆车接近自有车辆。在传统系统中不向自有车辆的驾驶员提供关于是否其他车辆位于特定车道中,或自有车辆的车道变换是否可能导致与另一车辆的危险情况的具体信息。

这里提出的技术方案具体适于自有车辆的驾驶员希望执行车道变换的情况。如果他通过在后视镜中观看而错误判断随后车流或未看见另一车辆,则较好地由本控制系统通知他和/或警告他关于危险情况。甚至在自主控制车辆中,自主执行的车道变换,诸如超车操纵,对于占用方而言变得较安全。

其他修改和有利的发展

控制系统可以适于且旨在在预定时间段期间或连续地检测其他车辆并检测与其他车辆关联的车道。控制系统然后可以确定车道占用,并且随着时间的经过来检测自有车辆和其他车辆的行驶情况并为了确定时间点而关于安全操作评估行驶情况,在该时间点之后能够进行所述安全车道变换。

在预定时间段期间对一个或多个其他车辆的检测允许确定车流情况的趋势。例如,控制系统可以适于且旨在着眼于一个或多个车道的占用是增大还是减小来监测车道占用。参照该趋势(该发展),控制系统可以确定(可能也在将来的)时间点,在该时间点之后,车道非常可能具有用于车道变换或超车操纵的优选占用。

控制系统还可以适于且旨在参照位于车辆前面、侧向前面和/或侧向旁边的区域的环境数据检测自有车道的路线。由于由此获得的环境数据,可以使控制系统在限定的道路区段上检测并存储道路的路线。道路的或车行道的车道通常彼此平行定位。针对自有车辆的车道检测的路线由此可以传递给道路或车行道的所有车道。

更精确地说,控制系统适于且旨在将自有车道的路线检测为车道延展的轨迹并存储。该轨迹可以由控制系统来与由环境传感器获得的自有车辆后面的其他车辆的位置匹配,该位置例如随着自有车辆的方位或自有车辆在全局坐标系中的位置变化。由此获得的对一个或多个车道的占用可以用于输出关于车道的占用的指示,输出关于安全或不安全车道变换的指示,和/或执行自主车道变换。

所提出解决方案的另一个方面涉及一种控制方法,该控制方法在车辆中基于从设置在车辆上的一个或多个环境传感器获得的环境数据来识别随后车辆,该控制方法具有以下步骤:

-在预限定的道路区段上用环境传感器检测自有车辆的自有车道的路线并将其存储;

-借助于环境传感器向自有车辆中的电子控制器提供反映车辆前面、侧向旁边和/或后面的区域的环境数据;

-将所存储的自有车道的路线考虑在内,用环境传感器检测参与自有车辆后面的车流的一个或多个其他车辆;

-将所存储的自有车道的路线考虑在内,检测与各其他车辆关联的、其他车辆在其中行驶的车道;

-确定由其他车辆造成的对自有车道和/或至少一个相邻车道的占用,以及

-基于所确定的占用,(i)输出关于对自有车道和/或至少一个相邻车道的占用的对应指示,(ii)输出关于到至少一个相邻车道中的特定车道的安全或不安全车道变换的指示,和/或(iii)如果所确定的占用允许车道的安全变换,则由自有车辆执行到至少一个相邻车道中的特定车道的自主车道变换。

附图说明

其他目的、特征、优点以及应用选项参照有关附图由不应被理解为限制的实际示例的以下描述产生。这里,所有描述和/或例示的特征由它们自己或以任意组合甚至独立于它们在权利要求或它们的引用中的分组示出了这里所公开的目的。附图中所示的部件的尺寸和比例在这种情况下不是必须为等比例;它们可以与这里在要实施的实施方式中示出的内容偏离。

图1a和图1b示意性示出了第一行驶情况和第二行驶情况,在该第一行驶情况和第二行驶情况下,自有车辆在左侧车道中行驶且使用已知系统来监测后面的车流,其中,另一车辆对车道的占用被正确或错误评价。

图2a和图2b示意性示出了来自图1a和图1b的第一行驶情况和第二行驶情况,其中,自有车辆在两个情况下使用根据本公开的系统正确评价另一车辆对左侧车道的占用。

具体实施方式

图1a示意性示出了第一行驶情况,在该行驶情况下,自有车辆ego在这里为两车道的多车道道路的左侧车道l中行驶。另一车辆alter位于同一车道l中。在这里所描述的情况下,假定对车道的正常使用(例如,对于欧洲大陆和美国)和车辆在各车道上的正常速度分布。

自有车辆ego具有根据本公开的具有电子控制器ecu(电子控制单元)的控制系统。例如,借助于ecu,本控制系统至少可以适于且旨在使用环境传感器来检测参与自有车辆ego后面的车流的一个或多个其他车辆alter。例如,ecu从环境传感器接收信号,处理这些信号和关联的环境数据,并且产生控制和/或输出信号。

在图1a所示的第一行驶情况下,自有车辆ego的环境传感器(未示出)向由自有车辆ego后面的区域发送信号101,在该区域中,信号被后面的另一车辆反射。自有车辆ego的至少一个环境传感器可以检测该反射信号102并由此识别另一车辆alter。在这种情况下,通过连续测量,另一车辆alter的诸如例如距离、速度等的参数可以计算。如果另一车辆alter比自有车辆ego快,则这允许识别可能的碰撞。该信息可以借助对应的辅助系统来通知自有车辆ego的驾驶员关于可能的碰撞。在自主行驶的车辆中,关于可能碰撞的信息可以触发从常见的左侧车道l到右侧车道r的自动车道变换。相反,如果证明可能的碰撞大概会发生,则当然可以防止或中止由自主系统进行的到更快车辆alter的车道(l)的预期车道变换。

在图1b中,示出了第二行驶情况,其中自有车辆ego由环境传感器以相同方式向后面发射信号111,并且接收来自另一车辆alter的反射信号112。如可以从两个附图1a和图1b的比较识别的,前面车辆ego对于另一车辆alter计算相同的参数(距离、速度、可能的碰撞等)。然而,不同在于:在图1b中,另一车辆alter位于右侧车道r中,由此位于与自有车辆ego不同的车道中。由于第一行驶情况和第二行驶情况不同的道路延展,所以在两个情况下识别出随后车辆alter。然而,车道与另一车辆alter的关联可能被错误确定或根本不发生。在这种情况下,用于自主行驶的驾驶员辅助系统做出自有车辆ego处于危险情况的错误决定。

在图1a和图1b中,在自有车辆ego后面示出了窄楔形区域101、111,该楔形区域表示不进一步详细说明的雷达传感器的监测区域。因为反射具有特定波束效果,所以反射信号102、112被示出为球形或梨形。为了阐明本公开,这些区域当然仅是区域的示意性表示。

雷达传感器向电子控制器ecu提供关于其他车辆alter_1至alter_n的距离的雷达信号。根据这些信号,ecu可以在特定监测时段期间计算自有车辆ego与各其他车辆alter之间的速度差、其他车辆的行进方向,并且如果适用,还计算其他车辆alter绕其竖直轴线的旋转角度。另选地,该信息还可以由雷达传感器来计算并直接发送给ecu。

环境传感器连续地检测参与自有车辆ego前面、侧向旁边和/或后面的车流的一个或多个其他车辆alter,以确定关于其他车辆的行驶情况的参数。这些参数包括例如其他车辆的速度、随着时间而变化的位置、行驶方向。

这里所描述且适于并旨在用于车辆中的控制系统除了具有雷达传感器之外或代替雷达传感器还具有其他环境传感器,该环境传感器例如用来检测自有车辆ego的周围环境并使用不同技术来操作,诸如视频、超声、激光雷达等。电子控制器ecu处理从设置在车辆上的环境传感器(雷达传感器)获得的环境数据,以确定另一车辆alter是在同一车道还是在相邻车道中相对于自有车辆ego移动和该另一车辆具有什么速度或相对于自有车辆具有什么速度差。为此,环境传感器给电子控制器ecu提供反映车辆前面、侧向旁边和/或后面的区域的环境数据。

本控制系统现在提供防止另一车辆alter与车道的上述错误关联以及由此产生的错误决定的可能性。这参照图2a和图2b来说明,图2a和图2b同样示意性示出了如图1a和图1b中也示出的第一行驶情况和第二行驶情况。

为此,控制系统适于且旨在在预限定的道路区段上用环境传感器检测自有车辆ego的自有车道的路线并将其存储。控制系统可以适于且旨在参照用于位于车辆前面、侧向前面和/或侧向旁边的区域的环境数据来检测自有车道l的路线。例如,评估向前指向的至少一个环境传感器(未示出)的信号201,以设置自有车道l的极限210。对应的环境传感器还可以用在所称的车道辅助系统中,该系统使驾驶员关注他正在离开自有车道或具有其倾向的事实。

具体地,控制系统或电子控制器ecu适于且旨在检测与任何其他车辆alter关联的、该其他车辆alter在其中行驶的车道。本控制系统在这里可以将所存储的自有车道l的路线考虑在内。

此外,控制系统或控制器ecu可以确定其他车辆alter对自有车道l、r和/或至少一个相邻车道的占用。为此,控制系统同样可以将所存储的自有车道l的路线考虑在内。

如果已经确定其他车辆对自有车道和/或至少一个相邻车道的占用,则控制系统或控制器ecu可以基于所确定的占用,(i)输出关于对自有车道和/或至少一个相邻车道的占用的对应指示,(ii)输出关于到至少一个相邻车道中的特定车道的安全或不安全车道变换的指示,和/或(iii)如果所确定的占用允许车道的安全变换,则由自有车辆ego执行到至少一个相邻车道中的特定车道的自主车道变换。

关于对自有车道和/或另一个车道的占用的指示以及关于安全/不安全车道变换的指示可以向自有车辆ego的驾驶员显示,例如在仪表板中的显示器中、在后视镜中(也在车外镜内部)和/或借助于由合适符号到车辆的后挡风玻璃和/或前挡风玻璃的投射。另选地或附加地,还可以在听觉或触觉上输出指示。

控制系统还适于且旨在在预定的时间段期间或连续地检测其他车辆alter,检测与其他车辆alter关联的车道,并且确定车道占用。在这种情况下,可以随着时间的经过检测自有车辆ego和其他车辆alter的行驶情况,并且以确定时间点为目标关于安全操作评价行驶情况,在该时间点之后可以进行安全车道变换。预定的时间段可以被设置为随着自有车辆ego速度而变化。例如,可以随着自有车辆ego的速度提高而选择较大的时间段,以较好地避免由于较高的速度而引起的危险情况。

控制系统还可以适于且旨在将自有车道l的路线210检测为轨迹220并将其存储。为此,例如参照表示应用于路面的一个或多个界线210的环境数据来确定自有车道l的位置。

环境数据可以为由摄像头拍摄的照片201,该照片例如示出了一个或多个界线210。由于相对于路面的亮度差以及可以随着距离和/或时间的经过而建立的线性延展,可以检测并存储一个或多个界线210关于自有车辆ego的位置。反映一个或多个界线210的位置的数据可以在特定时段上存储。针对预定时间窗内的该存储允许检测自有车道l的延展的轨迹220。预定时间窗或存储的持续时间可以为设定值,但还可以被设置为随着自有车辆ego的速度而变化。另选地或附加地,时间窗或所存储轨迹220的长度还可以随着用于轨迹220的存储器的大小而变化。

除了从环境数据确定的车道l的线性延展(例如,界线210)之外或作为该延展的另选方案,还可以基于由其他车辆传感器(未示出)检测的自有车辆ego的行进延展来确定自有车道l的位置。为此,可以使用例如转向移动、加速传感器的信号、电子稳定程序(esp)的数据等。由此,由环境数据确定的车道界线210的位置可以是相对于自有车辆ego的位置,据此,改进对轨迹220的确定。

另外,各车道的检测可以参照到自有车辆ego的纵轴的侧向距离来发生。控制器ecu可以借助于单个环境传感器来确定该侧向距离,该单个环境传感器例如检测自有车辆ego后面的区域101。如图1a和图1b所示,单个环境传感器可以监测紧接车辆后面的窄区域101并输出关于位于其中的另一车辆alter的对应信号。完全位于该窄区域101中的车辆可以被识别为位于与自有车辆ego相同车道l中的车辆。

另选地或附加地,控制器ecu也可以使用监测自有车辆ego侧向后面的区域(未示出)的单个环境传感器来确定侧向距离。如果该环境传感器是监测被定位到自有车辆ego后面左侧的区域的环境传感器,则左侧车道l可以被检测为与另一车辆alter关联的车道。通过确定到自有车辆ego的侧向距离,即使在多个相邻车道的情况下,也可以识别与另一车辆alter关联的车道。为此,依赖于预定车道宽度的阈值还可以在侧向距离与该阈值进行比较时用于检测另一车辆alter的各车道。

同样地,另选地或附加地,控制器ecu可以使用多个环境传感器来确定另一车辆alter到自有车辆ego的侧向距离,例如借助于用于自有车辆ego的后方区域101的一个或多个传感器和至少一个侧向区域的一个或多个传感器。通过使用多个传感器检测另一车辆alter,可以检测该另一车辆alter的位置和关联车道。

与图1a中所示的系统相比,可以较准确地检测图2a中所示的第一行驶情况。通过信号102检测的另一车辆alter的参数可以连同所存储的轨迹220一起来匹配,使得安全确定对车道的占用,这里为对自有车辆ego的自有车道l的占用。

关于图2b中所示的第二行驶情况,本控制系统的优点甚至更清楚。因为由一个或多个尾部传感器的环境数据(信号111和112)检测的另一车辆alter借助于所存储的轨迹220被毫无意义地确定为在自有车道l中或旁边行驶,所以更加准确地确定自有车道l和/或相邻车道r的占用。

在已经对于参与车流的一个、一些或各另外其他车辆alter确定了关联车道之后,可以确定对各车道的占用。车道的占用在最简单的情况下可以意指一个或多个车辆位于或不位于该车道中。另外或另选地,车道的占用可以以占用程度的形式来确定。占用程度通常可以涉及所有车道或者仅提及特定车道。例如,占用程度可以指示所有车道中的多少被其他车辆alter占用,例如,三条车道中的两条。

另选地或附加地,占用程度可以仅对于特定车道或各个单独车道来计算。为此,假定车道的最大占用,并且参照该车道中检测到的车辆计算对应的百分比。车道的最大占用可以是预定的,例如,可以随着自有车辆ego的速度而变化。在交通阻塞(速度v=0km/h或v≤5km/h)时,比正常行驶(速度v≥30,50,85,130…km/h)更多的车辆可能位于车道中。

另外,控制器ecu可以适于且旨在识别甚至空的车道,由此确定没有其他车辆位于特定车道中。这例如可以参照其他车辆alter到彼此和/或到自有车辆ego的距离来计算。甚至可以评估车道中和/或旁边的对象与其他车辆alter和/或自有车辆ego之间的距离来检测所有车道。在这种情况下,在确定单独车道的位置时,可以使用对应于车道宽度的预定阈值。

传统系统仅确定与其他车辆alter的速度差来警告自有车辆ego的驾驶员关于这种接近车辆。为此,至少一个其他车辆alter必须被至少一个环境传感器检测到,并且在一定时间段期间被“观察”。否则,仅可以非常不精确地确定速度差。然而,由于这一点,其他车辆alter仅在过后很长时间才被评价为风险。

另一方面,本控制系统提供非常精确地确定特定车辆的车道的优点。由此,可以给出与车辆碰撞的警告,车辆尤其是与自有车辆ego具有高的速度差的车辆。同样,本控制系统例如可以用在自主行驶车辆中,以能够安全地执行自主车道变换,诸如在自主超车操纵时。

上述变体及其构建和操作方面仅用来更好地理解结构、操作模式以及属性;它们比如不将公开限于实际示例。附图是部分示意性的,其中,为了阐明功能、有效原理、技术修改以及特征,在一些情况下显著放大的示出本质属性和效果。附图或文本中公开的、这里的各操作模式、各原理、各技术修改以及各特征可以与所有权利要求、文本和其他附图中的各特征、其他操作模式、原理、技术修改以及本公开中含有或由本公开产生的特征自由和以任意方式组合,使得所有可想到的组合与所述变体关联。甚至还包括文本中(意指说明书的各章节中)、权利要求中的所有独立实施方案之间的组合以及文本中、权利要求中以及附图中的不同变体之间的组合。甚至权利要求不限制本公开,由此不限制所有所示出特征彼此组合的可能性。所有所公开的特征在这里明确并独立且与所有其他特征组合地公开。

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