用于车辆的车道监视的方法和控制装置与流程

公开文献DE102004057296 A1公开一种驾驶辅助装置，该驾驶辅助装置用于警告机动车驾驶员免于有威胁的脱离行车道或离开车道。该装置包括至少一个成像传感器、一个与成像传感器连接的用于在由成像传感器检测的区域中识别行车道边缘标记和/或车道标记和/或行车道边缘的分析处理装置以及与分析处理装置连接的警告装置。

在这样的系统中，离开车道借助于视频摄像机根据车道标记或车道边界——例如根据街边石来完成。如果驾驶员无意地离开车道，则警告该驾驶员。

警告可以根据两个参量来触发：DLC(Distance to line Crossing：线路偏离距离)或TLC(time to line crossing：线路偏离时间)。在通过参量DLC、车辆与车道边界的间距触发时的问题是，视车辆多快地漂移到边界而定地可以不同地警告驾驶员。在整个车辆系统中的、几百微秒的延迟时间导致：警告——例如声音信号或方向盘的抖动——迟地或迟到地到达驾驶员。如果车辆快速漂移离开，则可能的是，仅仅当驾驶员已经超过行车道边界时才出现警告。

在第二方案TLC(线路偏离时间)——其中考虑直至超过行车道边界的时间——中，根据横向速度匹配警告时刻。在这些计算中部分地不考虑车道的曲率。可能的是，由此经常过晚地触发对弯道内侧的警告并且经常过早触发对弯道外侧的警告。

技术实现要素：

本发明的任务在于，提供车辆与行车道边界接近的简单的并稳健的计算。

在根据本发明的用于车辆的车道监视的方法中：在第一步骤中求取至少一个车道特征。在另一步骤中求取代表车辆在当前位置处的当前行驶状况的至少一个行驶状况参量。此外，由至少一个车道特征和至少一个行驶状况参量求取在车辆的随后位置处的至少一个接近参量。

通过根据本发明的方法可能的是，预测关于车道边界的未来的车辆位置。那么换言之，进行根据当前车辆状况在考虑行车道特征的情况下车辆运动的预计。通过预计可以预知/预测接近参量，也即在车辆随后位置处与行车道边界的间距。

该预测具有以下优点，即已经根据当前行驶状况可以识别：在随后时刻与行车道边界的接近可以看起来如何。这能够实现及时的反应，该接近例如应是危急接近。危急例如可以是，当车辆在随后位置处显然超过行车道边界，并且例如到达迎面车流中时。驾驶员的警告/信息在没有根据本发明的预测机制的情况下对于干预可能过晚。预测机制优化警告和/或干预时刻并且由此提高车辆利用时的安全性。

根据本发明的用于实施根据本发明的方法的控制装置包括：用于求取至少一个车道特征的第一子单元；用于求取代表车辆在当前位置处的当前行驶状况的至少一个行驶状况参量的第二子单元；以及由至少一个车道特征和至少一个行驶状况参量求取至少一个在车辆随后位置处的接近参量的第三子单元。

在有利的构型中，还比较所求取的至少一个接近参量与阈值并且根据接近参量与阈值的比较来输出信息参量。根据该比较可以求取：是否接近参量——该接近参量是对于车辆接近行车道边界的程度——采用危急值，以便因此采取可能的措施。

在所述方法的构型中预测性地实现接近参量的求取。为了预测性地确定所述至少一个接近参量，作为参数考虑预测长度或预测时间。

因此实现如下估计，即车辆在确定的预测时间之后关于车道边界位于何处。如果车辆与行车道边界的接近变得危急，则借助于适合选择的预测时间或正确调节的预测长度可以及时地采取措施。在直接接近时才采取措施可能基于在整个车辆系统中的延迟时间而过晚。如果车辆在预测时间之后过近地到达线路(Linie)，则可以输出警告。同样可以通过所谓的Lane Departure Prevention(车道偏离预防)功能实现以转向力矩变化的形式的警告。

因为预测长度和预测时间通过车辆自身速度相互关联，所以可以有利地在预给定时间的情况下或者在预给定长度的情况下进行用于车道监视的方法的预给定。在此可以考虑车辆的轴间距。

在所述方法的有利构型中，能够可变地调节预测长度或预测时间，尤其通过车辆驾驶员。这能够实现系统的通过驾驶员的调节，以便将所述系统匹配于驾驶员的个人的驾驶行为和其习惯。如果要较不早地警告例如驾驶员，因为该驾驶员具有更运动式的驾驶风格，则可以更短地调节预测长度，与此伴随更晚的警告。

有利地实现：根据车辆在当前位置处的坐标系统与行车道边界的坐标系统中的至少一个的当前间距求取至少一个接近参量。此外考虑车辆在当前位置处的坐标系统与行车道边界的坐标系统中的至少一个的当前角。此外考虑至少一个行车道边界的曲率以及至少一个行车道边界的曲率变化作为车道特征。在另外的构型中，可以根据如下作为行驶状况参量实现至少一个接近参量的求取：车辆轨迹的当前曲率；以及车辆轨迹的当前曲率变化，其中，当前曲率与车辆的当前速度和当前横摆率有关。通过行驶状况参量，在当前状态中在接近参量的预测性确定中考虑车辆的自身运动。

在另一构型中，确定至少两个接近参量，其中，第一接近参量分配给第一行车道边界，而第二接近参量分配给第二行车道边界。因此，相比于求取仅仅一个接近参量，能够实现具有提高的安全性的功能，因为预测性地观察两个车道边界并且因此在车辆的两侧考虑车辆与行车道边界的接近。

可以求取第一和第二接近参量中的较小的接近参量并且将所述较小的接近参量与阈值进行比较。因此，仅仅关于两个行车道边界的更危急的一侧输出系统的信息参量。

优选地，将第一和第二接近参量作为输出参量提供给车道保持系统(LKS；Lane Keeping System)并且对于该车道保持系统用作输入参量。

在有利的构型中，借助于至少一个传感器检测至少一个车道特征。该传感器具有带有确定延展的检测范围。可以根据传感器的检测范围的延展改变、尤其减小预测长度。如果传感器的检测距离或长度发生改变，则不能够总是相同可靠地测量和探测车道边界。为了符合这些已变化的条件，可以相应地匹配预测长度。

在根据本发明的控制装置的构型中，借助第三子单元将至少一个接近参量与阈值进行比较；以及借助输出单元根据接近参量与阈值的比较来输出信息参量。由此在估计是否接近参量位于危急范围中之后能够实现显示该状态的信息参量的输出。在另外的系统中或者在相同系统中也可以根据信息参量进一步采取措施。一方面可以实现转向干预和/或制动干预。替代地或附加地，可以导入驾驶员信息，例如以转向装置尤其方向盘的有针对性的振动的形式、光学信号和/或声学信号的形式。关于车辆驾驶员的疲劳的信息同样可以据此来触发。

根据另一构型，在第三子单元中求取两个接近参量。此外，在中间单元中求取第一和第二接近参量中的较小的接近参量。随后将该较小的接近参量与阈值进行比较。在输出单元中又根据接近参量与阈值的比较来输出信息参量。

附图说明

图1示出根据本发明的方法的流程；

图2阐明用于根据车辆在行车道上的显示来表示行驶状况的参量；

图3示出在第一构型中的用于实施根据本发明的方法的控制装置；

图4示出在第二构型中的用于实施根据本发明的方法的控制装置。

具体实施方式

在图2中示出在当前位置201处以及在随后位置202处的车辆。在随后位置202处的车辆相应于在稍后时刻的车辆201。根据在当前位置201处的车辆来预测在随后位置202处的车辆的可预期的参量。

车辆201沿轨迹205运动。车辆201、202分别具有自身的坐标系统206、207。本车辆201的轨迹205在每个点上通过当前位于该点上的曲率κ_act以及通过当前在该点上存在的曲率变化来描述。曲率变化是沿轨迹205的曲率变化。

车道通过边界203a、203b限界，车辆在所述车道上运动。右边界和左边界分别具有曲率κ^RI和κ^LE。此外，边界203a、203b可以根据其相应曲率的变化和来描述。边界可以是不仅行车道标记、行车道边界或者其他显示行车道延展的走向。不仅光学边界而且结构上的边界可以存在。

根据相应的车辆坐标系统206、207以及分别根据行车道边界203a、203b的右和左坐标系统204a、204b可以分别确定角θ，该角描述在相应的车辆坐标系统206与行车道边界的坐标系统204a、204b之间的角。

因此可以确定在左行车道边界203a的坐标系统204a与车辆坐标系统206之间的角θ^LE。

同样可以确定在右行车道边界203b的坐标系统204b与车辆坐标系统206之间的角θ^RI。

在当前位置201处的车辆可以在其关于行车道203a、203b的位置上通过两个间距确定，以及从在当前位置201处车辆的坐标系统206的原点出发与行车道边界203a、203b的分别右间距和左间距。

行车道边界203a、203b可以借助于传感器——例如借助于视频摄像机检测。行车道边界的相应曲率的近似可以借助于所谓的回旋曲线模型实现。

在此，对于行车道曲率产生如下：其中，κ₀相应于当前曲率，κ₁相应于在间距s中的曲率。间距s在此是沿坐标系统204a或204b的x方向的间距。

车辆的自身运动借助于车辆的存在的横摆率来求取。车辆绕其竖直轴的转速称为横摆率，或者YawRate。车辆的自身运动也理解为，车辆当前沿车辆轨迹朝哪里运动。

YawRate信号可以通过行驶动态性调节——例如ESP系统提供。替代地，YawRate信号也可以由借助视频摄像机求取的光流算出。借助于自身设有的传感器的确定同样是可能的。

借助于车辆的横摆率yawrate以及自身速度v_ego可以确定车辆轨迹205的当前存在的曲率。

另外的在下文中得以应用的车辆特定的参量是表示在前轴与后轴之间的轴间距的长度l_车轮轴距以及等于车辆的车轮208、209的前车辆间距的长度l_车宽。车轮208、209在图2中仅仅在随后位置202处设有附图标记。

由车辆在其当前位置201以及车辆关于行车道边界的所述参量可以根据计算来预先确定车辆202的随后位置。该预测性求取产生参量DLC，所谓的“Distance to lane crossing：车道偏离距离”。图2两次示出参量DLC：一次作为以及一次作为

车辆在随后位置202处的左前轮208与左行车道边界203a的间距称为车辆在随后位置202处的右前轮209与右行车道边界203b的间距称为

参量DLC表示相应前轮208、209接近边界203a、203b的程度。DLC也可以称作间距参量或接近参量。接近参量DLC的确定借助于回旋曲线公式如下实现，在此以左前轮的接近参量为例。

接近参量DLC因此由车辆与行车道边界的当前间距行车道边界与车辆之间的角θ^LE、预测长度d_pred、在行车道边界203a与轨迹205之间的曲率差(κ^LE-κ_act)、曲率变化的差以及车轮间距I_车宽得出。

更准确地说，接近参量由以下的和产生：

车辆与行车道边界的当前间距

角θ^LE的正切乘以预测长度d_pred；

曲率差(κ^LE-κ_act)的一半乘以预测长度d_pred的二次幂；

曲率变化的差的六分之一乘以预测长度d_pred的三次幂；

减去半个车辆长度l_车宽。

预测长度d_pred由车辆的自身速度v_ego乘以预测时间t_pred产生，该乘积随后如下加到车辆的轴间距l_车轮轴距上：

d_pred＝v_ego·t_pred+l_车轮轴距。

预测时间t_pred可以被改变。根据在整个系统中占主导的延迟时间或者也根据客户要求而定地可以调节预测时间t_pred。预测时间t_pred的值例如是700毫秒。根据该参量也可以在车辆的使用中调节：是否人们想有更早或更晚的警告。轴间距l_车轮轴距的考虑主要在较长的车辆的情况下是重要的。近似地，对于小的角可以通过角自身来取代角的正切。

预测长度d_pred也可以独立于所示出的计算来改变。可以存在如下状况，在该状况中，用于检测行车道边界的传感器不能够检测或者不能够完全检测这些行车道边界。如果其他车辆覆盖传感器的检测区域或干扰检测，或者如果视野是差的，则这样的状况例如可以出现。在这样的状况下可以缩短预测长度。因此，防止了过大的预测错误，该预测错误可能导致不期望的系统反应。预测长度根据传感器的检测范围的延展来改变。

预测长度的匹配可以通过由目前为止的预测长度——该预测长度至少通过自身速度v_ego和预测时间t_pred来计算——与检测长度d_sens的比较形成最小值来实现。检测长度d_sens相应于所应用的传感器的检测长度，换言之，通过检测器可检测的长度。所述确定如下进行：d_pred＝min(v_ego·t_pred,d_sens)。在该确定中同样可以考虑参量I_车轮轴距。预测长度d_pred紧接着又可以归因于初始值。

如果相应的车轮位于相应的行车道边界内，则通过这种方式求取的参量是正的；对于相应的车轮位于相应的行车道边界之外的情况，通过这种方式求取的参量是负的。

左前轮的接近参量的所示出的求取可以类似地也对于右前轮实现。相应地对于适用如下：

如果相应的车轮位于相应的行车道边界内，则通过这种方式求取的参量同样是正的；对于相应的车轮位于相应的行车道边界之外的情况，通过这种方式求取的参量是负的。

图1示出根据本发明的方法的流程。

在第一步骤101中根据行车道边界203a和/或203b分析行车道。对于所分析的每个行车道边界203a和或203b根据分析产生：

行车道边界204a和/或b的坐标系统相对于车辆201的坐标系统206的当前间距：和/或

在行车道边界204a和/或b的坐标系统与车辆201的坐标系统206之间的当前角：θ^LE和/或θ^RI；

曲率：κ^RI和/或κ^LE；

曲率变化和/或

所述参量θ^LE、θ^RI、κ^RI、κ^LE、和是分配给车辆的车道的所有参量并且也可以称作车道特征。

不强制需要的是，分析两个行车道边界。可考虑单侧的分析——仅仅关于左行车道边界203a或仅仅关于右行车道边界203b。同样可能的是，检查两个行车道边界203a和203b。

在另一步骤102中求取车辆的当前行驶状况。这通过确定如下来实现：

由当前自身速度v_ego和当前横摆率yawrate确定当前曲率κ_act；

当前的曲率变化

这些参量代表车辆201的当前行驶状况并且可以称作行驶状况参量κ_act、v_ego、yawrate和

在步骤103中，由车道特征和行驶状况参量求取接近参量DLC_pred，如上已经示出的那样。所述求取不仅可以仅仅对于一个接近参量或而且也可以对于两个接近参量和一起地实现。

如果求取仅仅一个接近参量，则在步骤104中设置该接近参量等于值DLC_pred。同样也可以直接继续应用所求取的接近参量，而无需将其设置为DLC_pred。

对于接近参量和/或的求取附加地重要相关的参量d_pred、t_pred、l_车轮轴距被存储并且在所方法中考虑用于计算。

在步骤104中将接近参量DLC_pred与阈值进行比较。在低于阈值的情况下，所述方法在步骤105中继续运行。

如果在步骤103中求取两个接近参量和则在步骤107a中通过比较这两个接近参量实现最小值确定值DLC_pred因此相应于这两个接近参量和中的较小的接近参量。在步骤107b中将接近参量DLC_pred与阈值进行比较。在接近参量低于阈值的情况下，方法在步骤105中继续进行。

如果对于接近参量不低于阈值，则方法在步骤106中又重新进行到步骤101。返回步骤101的路径不仅在如下变型中实现——在该变型中在步骤104中应用仅仅一个接近参量——而且在如下变型中实现，在该变型中在步骤107a和107b中应用两个接近参量。

在接近参量DLC_pred低于阈值的情况下在步骤105中提供信息信号。根据信息信号随后可以采取随后措施。随后措施可以非穷举地例如是给驾驶员的警告、制动干预、转向干预、速度匹配、对纵向调节的干预或行驶动态性干预。

在步骤104或107b中应用的阈值可以可变地设计。根据阈值可以在系统中调节，应多早地实现信息信号的输出。换言之，可以根据阈值确定：直至哪个接近参量DLC_pred可以将驾驶状况还分级为不让人担心的，以及自从哪个接近参量DLC_pred起操作(警告和/或随后措施)是必要的。这样的阈值尤其也可以设置为0，相应于完全接近行车道边界地。

在图2中未示出、然而随时可以考虑的是，预测长度匹配于用于检测行车道边界的至少一个传感器的检测范围，如上已经描述的那样。预测长度d_pred与检测范围的匹配也可以借助于在下文中描述的控制装置来实施。

图3示出用于实施所述方法的控制装置。

在控制装置的第一子单元301中求取车道特征θ^LE、θ^RI、κ^RI、κ^LE、和

在控制装置的第二子单元302中求取行驶状况参量κ_act、v_ego、yawrate和第一和第二子单元301和302传送参量给第三子单元303，在所述第三子单元中求取接近参量DLC_pred。对于接近参量和/或的求取附加地重要相关的参量d_pred、t_pred、l_车轮轴距被存储并且在所述方法中被考虑用于计算。

接近参量DLC_pred与已经提到的阈值进行比较。根据比较，在低于阈值的情况下在输出单元304中产生信息参量。控制装置的该变型用于实施根据路径104的方法，其中，求取用于一侧的仅仅一个行车道边界的仅仅一个单个的接近参量。

所描述的由所述方法的路径107进行的最小值求取不必须在该控制装置中实现。因此也可以足够的是，在控制装置的第一子单元301中仅仅求取行车道边界的一侧的参量并且在第三子单元303中也仅仅确定对于行车道边界的该侧的接近参量。

图4示出控制装置，该控制装置能够实施根据路径107的方法，也即在考虑行车道边界203a和203b的两侧的情况下。步骤301和302保持如在图3的控制装置中那样相同，仅仅在于，这次必须分析处理行车道边界两侧的参量。

在第三子单元401中求取两个接近参量。在中间单元402中实现接近参量的最小值求取以及与阈值的比较。在输出单元403中在低于阈值的情况下产生信息参量。

图3或图4的两个控制装置能够接收或被提供并且在分别适合的单元中处理另外的参量——例如待调节的预测时间、待调节的预测长度或待应用的阈值。

此外，控制装置也可以通过接口将除了信息参量之外的另外的参量提供给其他的系统、控制装置或子单元，例如如在上面已经提到的用于激活的车道保持调节的接近参量。

本发明也包括计算机程序，该计算机程序设置用于实施所述方法的每个步骤，本发明还包括电子存储介质，在所述存储介质上存储有该计算机程序。该电子存储介质包含在所述控制装置之一中。