专利名称：用于识别拐弯过程的方法和用于汽车的驾驶员支持系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车驾驶员支持系统的方法。
技术背景驾驶员支持系统的典型的例子是所谓的ACC系统(自适应巡航系 统)。对于ACC系统理解为自适应的速度调节系统，其能够将车辆的 速度调节到由驾驶员选择的期望速度并且其附加地具有一个定位系 统，例如雷达系统用以对前行车辆进行定位，并且因此必要时能够使 得自己的车辆的速度适配于前行车辆即所谓目标物体的速度。这样的 系统至今主要用于高速公路，但是正在开发更先进的ACC系统，其也 适用于乡村公路，甚至城市交通。用于调节距离的目标物体通常涉及在由自己的车辆行驶的车道上 的直接前行的车辆。所以该系统必须能够识别前行的车辆在哪个车道 上。为此采用一个分辨角度的雷达传感器，借此不仅可以测量前行车 辆的距离和相对速度，还可以测量其相对于自己车辆的方位角和横向 位置。另外为了能够进行正确的车道对应，必须估计自己车辆的预计的 道路走向和预计的路线。对于这种路线预估通常测量自己车辆的偏转 比率，例如借助于偏转比率传感器，使得当自己车辆已经驶入弯道中 时可以至少识别弯曲的道路走向。作为补充，为了路线预估也可以利 用前行车辆的集合的角速度。另外只要自己车辆具有导航系统，那么也可以利用导航系统的数字地图来估计道路走向。路线预估构成用于确定所谓的行驶空间(Fahrschlauch )的基础， 其以下理解为道路上的一个长条，该长条略宽于自己的车辆并且跟随 车辆的预计的路线。用于调节距离的目标物体仅考虑处于该行驶空间 内的车辆。已经建议，行驶空间的宽度或者左边的和右边的界限根据情况会 发生变化。如果自己的车辆例如在多车道的道路的最左边的车道上，那么适宜的是，行驶空间朝左加宽，由此在左弯道上的目标物体不会 轻易消失，而另一方面在右側选择一个较窄的行驶空间界限，由此避 免通过右侧并列车道上的车辆引起的所谓的并列车道干扰。在最右边 的车道上行驶时相应地相反。为了确定自己的车辆在多车道的道路的 哪个车道上，又可以利用前行车辆的集合的定位数据或者静止物体的定位信号。在乡村公路上行驶空间朝两侧加宽，由此即使在较窄的弯道上也 保证目标物体的跟踪。为了识别道路类型高速公路或乡村公路，必要 时可以分析导航系统的数字地图。在正常情况下按这种方式可以达到行驶空间的符合情况的适配。 4旦是因为前行车辆的运动数据流入行驶空间的确定并且必要时也流入 路线预估，在高速公路出口、十字路口、入口处的拐弯车辆可能导致 情况的错误解释并且从而导致驾驶员支持系统的功能故障。这不仅对于ACC系统，而且例如也对于安全系统(PSS;预测安全系统)有效，该安全系统向驾驶员警告碰撞危险或者必要时主动地干预车辆导向，以便避免碰撞或者至少降低其后果。发明内容通过具有在独立权利要求中说明的特征的本发明，实现驾驶员支 持系统在前行车辆拐弯过程时更大的稳健性。按本发明借助于由导航系统的数字地图提供的关于道路网络的信 息来检验是否在当前的情况中存在拐弯可能性，并且如果是这种情况， 那么接着对前行车辆、至少构成用于距离调节的目标物体的车辆的动 态数据进行检验，是否它们表明有关车辆的即将来临的拐弯过程。由 这些数据尤其是前行车辆的相对速度、减速度和横向运动计算一个参 数，该参数说明车辆的拐弯可能性。该拐弯可能性可以在解释交通情 况时考虑，使得降低错误解释和错误反应的危险。本发明的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中说明。如果前行车辆的运动数据用于路线预估、用于确定多车道道路的 由自己车辆行驶的车道和/或用于确定行驶空间的界限，那么存在高拐 弯可能性的车辆的运动数据可以删除或者给予较小地权重，使得拐弯 车辆的"不正常"的横向运动不会导致行驶空间的错误的确定。另外在ACC系统中，行驶空间可以在前行车辆可能拐弯的那一侧 缩窄。其优点在于，拐弯车辆较早地离开按这种方式缩窄的行驶空间 并且不再在距离调节中考虑，使得可以较快地选出最近的不拐弯的车 辆作为目标物体，或者如果不存在这样的车辆，那么又可以加速到由 驾驶员选择的期望速度。由此尤其是在乡村公路和城市交通中达到畅 通的促进交通流的行驶方式。作为补充或者替代方案，拐弯可能性也可以流入所谓的物体可信 化。物体可信化理解为这样的处理步骤，其中面对定位系统的不可避 免的测量误差并且借助于预估的行驶空间对于被定位的物体位于该行 驶空间内计算一种可能性。在高的拐弯可能性时这种可信化参数降低， 使得有关物体作为用于距离调节的目标物体较早地被抛弃。另外，拐弯可能性也可以用于修改进入策略，其是确定在前行车 辆减速时可以暂时低于正常的安全距离多远的策略，以便避免自己车 辆的令人不舒服的高的减速或加速并且使交通流"平滑"。拐弯可能性的计算优选基于以下一项或多项准则。速度准则分析目标物体的速度多大程度上偏离期望值。以下考虑， 预备拐弯过程的车辆通常降低其速度并且从而较慢地行驶，其慢于通 常在有关情况中可预期的。期望速度可以在不同的观点下确定，例如 在考虑道路类型(高速公路或乡村公路)、交通状况(例如在封闭的 居住地之内或之外)、历史即有关车辆在过去的行驶速度以及道路走 向的情况下。例如在弯曲的道路走向时可以确定用于速度的期望值， 具体方法是以此出发，即前行车辆的驾驶员如此慢地行驶，使得不超 过横向加速度的通常的界限值。由已知的道路曲率可以计算期望的速字地图可以求出。适宜地对于上述任一观点首先分开地计算一个期望的速度值，然 后构成这些速度值的最小值。如杲由测量的相对速度和自己车辆的行 驶速度计算出来的前行车辆的实际速度显著低于该最小值并且此外存 在拐弯可能性，那么可以推断出拐弯意图。在减速准则中分析前行车辆的减速度。拐弯过程典型地以车辆的 持续的减速度为前提。拐弯可能性的尺度因此可以通过测量车辆减速 度按数值大于一定的阈值的时间跨度的持续时间来获得。作为替代方的尺度。另一准则基于前行车辆的测量的横向运动。前行车辆关于自己车 辆的纵向中心轴线的横向位置可以借助于由雷达传感器测量的方位角 和距离计算。按时间的导数提供横向速度。横向位置和横向速度在此 可以用于预估道路走向。取决于至十字路口、入口或出口的距离，显 著提高的横向速度可以表明前行车辆进入拐弯过程，或者如果存在的 话，更换到拐弯车道。关于至十字路口的距离或必要时拐弯车道的开 始的信息可以由导航系统的数据获得。上述任一准则因此提供特定的拐弯可能性。在一种适宜的实施方 式中，各特定的拐弯可能性的加权平均值构成最终的拐弯可能性。
本发明的实施例在附图中示出并在随后的说明中详细解释。其中图1显示驾驶员支持系统的方块图，该驾驶员支持系统构成用于 执行本发明的方法；图2显示用于解释该方法的交通情况的草图； 图3显示用以描述主要的方法步骤的流程图。
具体实施方式
在图1中作为驾驶员支持系统的例子示出了一个ACC系统10,其 基本结构和作用方式可以认为是公知的并且在此仅简单描述。体的定位数据(距离、相对速度和方位角)给ACC系统IO。测量数据 循环地例如以大约lms的间隔更新。在跟踪模块14中将实时的测量数 据分别与此前的测量循环的测量数据比较，使得可以跟踪各个物体的 运动。路线预估模块16用于估计自己的车辆的预计的路线。为此在最简 单的情况下仅分析自己的车辆的偏转速度w ,它借助于偏转比率传感 器18测量并且结合自己的车辆的行驶速度能够确定在正好由自己的车 辆驶过的道路路段中的道路曲率。在所示的例子中，在路线预估时附加地分析跟踪模块14的数据。 雷达传感器12不仅对前行的车辆作出反应，而且也对静止的物体以及 反向交通作出反应。但是前行的车辆可以借助于其相对速度和自己的 车辆的行驶速度之间的关系来鉴别。如果一辆或多辆前行的车辆被定 位，那么即将来临的弯道已经可以识别，前行的车辆作为集合进行横 向运动，即使自己的车辆还没有驶入弯道中并且因此偏转比率co实际 上还等于零。借助于预估的路线，在行驶空间模块20中确定行驶空间，考虑作 为距离调节的目标物体的那些车辆必须位于该行驶空间内。在最简单 的情况下行驶空间涉及一个具有一定的标准宽度的长条，该长条跟随 预估的路线。但是借助于跟踪模块14的数据也可以识别，由自己的车 辆行驶的道路具有多少车道并且自己的车辆位于哪个车道上。例如为 此可以检验是否有前行的车辆，它们在较长的时间上与自己的车辆具 有横向偏移，该横向偏移大致对应于通常的车道宽度。同样可以分析，辆。取决于这样识別的车道数量以及取决于自己的车辆位于哪个车道 上，必要时将行驶空间单侧或双侧加宽或缩窄。然后在可信化模块22中使得被定位的并且在跟踪模块14中被跟 踪的物体可信化，也就是说对于每个物体说明其位于行驶空间内的可 能性。在此考虑，定位数据尤其是横向位置数据具有一定的误差，它 们随着物体距离的增大而变大。如果物体位于行驶空间内的可能性处 于一个确定的阈值之上，那么物体变得"可信"，也就是说涉及一个 有关的物体，其处于自己的车道上。最后在这样可信化的物体下选出 具有最小距离的那个物体作为用于距离调节的目标物体。在调节模块24中借助于目标物体的定位数据通过干预驱动系统以 及必要时也千预车辆的制动系统进行真正的距离调节，使得以一个由 驾驶员在一定的界限内可选的时间间隔跟踪目标物体。通常在调节算 法中执行进入策略，它允许例如在目标物体的制动操纵时自己的车辆 不立即并且不以相同的程度制动，而是临时进入通过时间间隔确定的 额定安全距离。在此描述的ACC系统10具有一个与车辆导航系统26的接口 。该 导航系统包含一个以数字形式存储的道路地图并且借助于GPS系统(全球定位系统)求出自己的车辆的当前位置，使得在ACC系统中也 提供关于道路类型(高速公路或乡村公路)以及关于前面的出口、十 字路口、入口、弯道等的信息。如在图1中通过虚线箭头所示的那样， 导航系统26的数椐也可以用于在路线预估模块16中预估路线。因此 适宜的是，被定位的车辆的集合的定位数据也用于路线预估，因为导 航系统仅以有限的精度说明道路曲率和自己的车辆的位置并且通过与 跟踪模块14的数据的融合来改善路线预估的精度和可信度。按本发明，ACC系统10具有一个用于识別拐弯过程的识别模块 28。借助于导航系统26的数据，在识别模块28中首先检验是否存在 拐弯可能性以及在哪个距离存在拐弯可能性。如果自己的车辆处于接 近高速公路出口、入口或者十字路口前，那么识别模块28如下分析由 跟踪模块14提供的前行车辆的定位数椐，是否其中一辆车辆尤其是被 跟踪的目标物体的运动图形指出一个即将来临的拐弯过程。分析算法 后面结合图3详细解释。分析的结果是确定的拐弯可能性。原则上这 样的拐弯可能性可以对于每个被定位的车辆进行计算。但是为简化起 见，在此应假设，仅对于目标物体计算拐弯可能性。拐弯可能性一方面在路线预估模块16中可以用于修改被定位的车 辆的集合的横向运动的分析。如果拐弯可能性大于一个确定的阈值， 那么有关的物体从观察的集合中删除，使得路线预估不受拐弯的车辆 的错误影响。作为替代方案，目标物体流入到集合的横向运动中的权 重可以相应于拐弯可能性降低。通过这种方式在存在拐弯的车辆时改 善路线预估的精度。按类似的方式，拐弯可能性也在行驶空间模块20中分析，即在确 定车道数量和确定自己的车辆在哪个车道上行驶时。例如当目标物体 脱离一个拐弯车道时，可以防止在行驶空间模块20中错误地假设存在 一个附加的并列车道。因为行驶空间模块20使物体的定位数据受到统 计分析，并且在此也还"记忆'，相对长的经历的结杲，这样尤其是可 以在自己的车辆早就已经通过十字路口并且不再存在拐弯车道时防止 行驶空间模块错误地以并列车道的存在为出发点。另一方面，拐弯可能性在行驶空间模块20中也直接地影响到行驶 空间的构形，如以后结合图2还将详细解释的。另外，拐弯可能性在可信化模块22中在目标物体可信化和选择时被考虑，结果是拐弯的车辆不是不必要地长于目标物体被处理，而是 快速地转换到一个新的目标物体或自由行驶(调节到期望速度)。最后拐弯可能性在所示的例子中也影响在调节模块24中的进入策 略。如果以足够的可靠性确定至今的目标物体拐弯，那么较深的进入 到安全距离内是可接受的并且是适当的。不言而喻，在识别模块28中识别拐弯过程还可以得到显著地改善， 如果车辆附加地装备了视频系统，并且因此能够识别前行车辆的行驶方向指示器(转向灯)。但是在这种情况下由跟踪模块14提供的定位 数据在识别模块28中的分析也是有意义的，因为由此在分析拐弯可能 性时达到较大的可靠性和安全性。图2描述了一种情况，其中装备有按图1的ACC系统10的车辆 30在对于每一行驶方向仅有一条车道的乡村公路或城市道路32上行驶 并且跟踪一个作为目标物体的前行的车辆34。两辆车辆刚好靠近一个 十字路口 36,在此存在拐弯可能性。车辆34降低其速度并且正想脱离 到拐弯车道38上。识别模块28借助于导航系统26的数据了解拐弯可 能性并且借助于车辆34的运动图形识别出该车辆将要拐弯。在图2中以虛线示出了一个行驶空间40,其在行驶空间模块20中 确定。因为行驶空间模块已经识别出道路32对于每个行驶方向仅具有 一条车道，所以行驶空间40对称于车辆30的纵轴线加宽，使得目标 物体也还可以在多弯道的路段上可靠地被跟踪。但是因为现在由识别 模块28识别出车辆34高的拐弯可能性，所以行驶空间模块20过渡成 一个单侧即在右側变窄的行驶空间42,其右边的边界仅还刚刚位于由 自己的车辆30行驶的车道之外。其有利的作用在于，车辆34在可信 化模块22中不再作为目标物体处理， 一旦其已经更换到拐弯车道38 上。因此自己的车辆30可以没有不必要的时间滞后地重新加速到期望 速度并且在此必要时在车辆最终拐弯之前还超过车辆34。这样的超车过程(自己的车辆30没有事先变道)通常由行驶空间 模块20这样解释，即自己的车辆30现在位于双车道的道路的左车道 上。其结果是，行驶空间模块也包含变窄的行驶空间42,如果早就通 过十字路口 36的话。但是因为在此通过识别模块28识别出车辆34拐 弯，行驶空间模块20 "知道，，假定的并列车道涉及一条拐弯车道，并 且所以在通过十字路口 36之后又返回到对称的行驶空间40。由雷达传感器12识别的车辆34橫向运动也不会导致在路线预估模块16中错误 地假设道路32的前面的右弯道并且4吏行驶空间相应地弯曲。在图3中作为流程图描述一个程序，其周期性地在识别模块28中 执行，以便识别被跟踪的目标物体的不久的拐弯过程并且计算拐弯可 能性。在步骤Sl中借助于导航系统26的数据检验是否在直接前面的路 段上存在拐弯可能性。如果不是这种情况，那么周期性地重复步骤S1， 直到识别出拐弯可能性。如果存在拐弯可能性，那么在步骤S2中读出如下数据道路类型， 其例如说明由自己的车辆行驶的道路是涉及高速公路还是单车道的乡 村公路；当前的交通状况，例如在封闭的居民区之内或之外；历史， 即被跟踪的目标物体的绝对速度v的时间过程；以及在目标物体的地 点处的道路曲率。关于道路类型的信息由导航系统26和/或行驶空间模块20提供。 关于交通状况的信息由导航系统26提供。目标物体在较早的过去具有 的绝对速度v(t)从由跟踪模块14报告的相对速度结合自己的车辆的行 驶速度得出。道路曲率也可以由导航系统26的数据和/或(近似)由偏 转速度传感器18的数据确定。然后在步骤S3中，为在步骤S2中读出的每个参数配设了速度(绝 对速度)的特定的估计值，如果目标物体不拐弯，那么该估计值对于 目标物体是可预期的。这对于道路类型"乡村公路"在德国例如是 100km/h的速度，对于高速公路是在有关的应用领域中允许的高速公路 上的最高速度(在德国不限速)。相应有效的最高速度可以借助于由 导航系统提供的位置数据在国家表格中查阅。相应地，在德国为交通 状况"封闭的居住地"配设了估计值50km/h。只要导航系统26涉及先 进的系统，其也说明在乡村公路或高速公路上在相应路段存在的最高 速度，那么就给参数"交通状况"配设相应的最高速度。为参数v(t)例如配设一个估计值，其相应于由目标物体在最后时间 中行驶的速度的时间平均值。参数"道路曲率，，考虑如下情况，即目 标物体在弯道之前和在弯道之中比在直的路段上更慢地行驶。在此出发点在于，降低速度，使得由于道路曲率而产生的横向加速度不超过 一个通常的界限值。在此必要时也可以追溯速度数据的"历史"，使得横向加速度的界限值可以适配于前行车辆的驾驶员的至今的特性。 然后由假设的横向加速度界限值和当前的道路曲率计算速度的估计 值，使得横向加速度正好相应于界限值。通过这种方式得到的四个速度估计值的最小值构成期望的速度v一EX。由期望的速度v一EX与目标 物体的当前速度v之差按照一个固定地预先确定的函数(函数规定或 表格)计算特定的拐弯可能性CLv。实际的速度低于v一EX越多，拐弯 可能性越大。在步骤S4中一个另外的特定的拐弯可能性Q一a在目标物体的减速 特性的基础上计算。为此首先由测量的目标物体绝对速度和一个合适 的时间常数计算目标物体减速度(负的加速度)的平均值a_AVE。如 果该平均的减速度的数值超过确定的阈值，那么启动一个计时器，并 且在图3所示流程的彼此接连的运行循环中持续地测量时间t_DEC， 同时平均加速度a_AVE保持在阈值以上。特定的拐弯可能性Q_a是 t_DEC的单调递增的函数，也就是说目标物体的减速持续越久，拐弯 可能性越大。在步骤S5中还在目标物体的横向运动的基础上计算一个另外的特 定的拐弯可能性Q_Y。为此首先测量目标物体的横向速度v_Y,并且 拐弯可能性(^Y是该横向速度的单调递增的函数，也就是说，目标物 体朝侧向运动越快，拐弯可能性越大。按照一种精确化，在此可以考 虑目标物体还离拐弯可能性多远，或者只要导航系统的数据显示拐弯 车道或减速车道的存在，那么就是离该减速车道的开始有多远。最后在步骤S6中由在步骤S3至S5中计算的特定的拐弯可能性 Q_v、 Q一a和Q一Y计算最后的拐弯可能性Q,其中各特定的拐弯可能 性的加权平均值用加权因子W—v、 W—a和W一Y构成。
权利要求
1.用于汽车(30)的驾驶员支持系统(10)的方法，其特征在于下列步骤-借助于导航系统(26)的数字地图检验是否存在拐弯可能性(36)，并且-如果存在拐弯可能性，那么分析前行车辆(34)的由定位系统(12)测量的动态数据并且借助于这些数据计算前行车辆的拐弯可能性(Q)。
2. 按权利要求1的方法，其特征在于所述拐弯可能性(Q)是 多个分别借助于不同的准则确定的特定的拐弯可能性(Qj、CLa、(^Y)的组合。
3. 按权利要求2的方法，其特征在于所述特定的拐弯可能性中 的其中一个拐弯可能性(Q_v)是前行车辆的实际速度(v)与该车辆 的期望速度(v一EX)之间的差值的函数，该期望速度对于不拐弯的车 辆可以预期。
4. 按权利要求3的方法，其特征在于所述期望速度(v_EX)是 两个或更多个估计值的最小值，它们分别借助于下列参数中的一个确 定道路类型、交通状况(如封闭的居住地、存在的速度限制)、前 行车辆的至今的速度、道路曲率。
5. 按权利要求2至4之一的方法，其特征在于所述特定的拐弯 可能性中的其中一个拐弯可能性(Q_a)借助于前行车辆(34)的被测 量的减速度来计算。
6. 按权利要求2至5之一的方法，其特征在于所述特定的拐弯 可能性中的其中一个拐弯可能性(v_Q)借助于前行车辆(34)的测量 的横向运动来计算。
7. 用于汽车的驾驶员支持系统，其特征在于它用于执行按权利 要求1至6之一的方法。
8. 按权利要求7的驾驶员支持系统，其特征在于预估模块(16), 该预估模块(16)用于在考虑一辆或多辆前行车辆(34)的定位数据 的情况下计算自己车辆(30)的预计的路线，该预估模块(16)构成 用于可以在路线预估时不考虑存在高拐弯可能性的前行车辆的定位数据或者给予较小的权重。
9. 按权利要求6或7的驾驶员支持系统，其特征在于行驶空间模 块(20),它构成用于在考虑一辆或多辆前行车辆(34)的定位数据 的情况下识别当前行驶的方向的道路具有多少车道和/或自己车辆(30) 处于哪个车道上，并且据此来确定行驶空间(40、 42)的构形；并且 它另外构成用于在确定车道数量和/或由自己车辆(30)行驶的车道时 可以不考虑那些存在高拐弯可能性的前行车辆或给予较小权重。
10. 按权利要求6至8之一的驾驶员支持系统，包括距离和速度 调节模块(24)，用于调节至作为目标物体被跟踪的、位于由行驶空 间模块(20)确定的行驶空间(40、 42)内的前行车辆(34)的距离， 其特征在于所述行驶空间模块(20)构成用于根据目标物体(34) 的拐弯可能性来改变行驶空间(40、 42)的构形。
11. 按权利要求6至9之一的驾驶员支持系统，包括距离和速度 调节模块(24),用于调节与作为目标物体被跟踪的前行车辆(34) 的距离；并且包括可信化模块(22),用于确定说明作为目标物体被 跟踪的前行车辆(34 )位于由行驶空间模块(20)确定的行驶空间(40、 42)内的可能性的可信化参数，其特征在于所述可信化模块(22) 构成用于根据目标物体的拐弯可能性来改变可信化参数。
12. 按权利要求6至10之一的驾驶员支持系统，包括距离和调节 模块(24),用于调节与作为目标物体被跟踪的前行车辆(34)的距 离，在该距离和调节模块(24)中执行一种进入策略，该进入策略确 定在目标物体减速时允许暂时低于与目标物体(34)的预定的安全距 离多远，其特征在于所述距离和调节模块(24)构成用于根据目标 物体(34)的拐弯可能性改变进入策略。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车(30)的驾驶员支持系统(10)的方法，其特征在于下列步骤借助于导航系统的数字地图检验是否存在拐弯可能性(36)，并且如果存在拐弯可能性，那么分析前行车辆(34)的由定位系统(12)测量的动态数据并且借助于这些数据计算前行车辆的拐弯可能性。
文档编号B60K31/00GK101233463SQ200680028179
公开日2008年7月30日 申请日期2006年6月23日 优先权日2005年8月1日
发明者B·吉布森, H·霍夫曼, W·厄本 申请人:罗伯特·博世有限公司