用于自动化车辆的相邻车道验证的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35u.s.c.§119(e)要求在2016年2月25日提交的美国临时专利申请no.62/299,870的权益，该申请的全部公开内容通过引用结合于此。

本公开一般涉及适合于在自动化车辆上使用的车道改变系统，并且尤其涉及基于来自数字地图的车道计数和车道标记的分类来确定与由本车辆行驶的当前车道相邻的备用车道(alternate-lane)的位置的系统。

背景技术：

某些自动化车辆配备有不能够以高于几米的精度在数字地图上确定本车辆的位置的定位设备(例如，gps接收器)。所需要的是一种确定本车辆当前行驶车道和/或备用车道是否可以用于行驶的方式。

技术实现要素：

高级车辆辅助系统可以从知晓在当前本车位置的左侧或右侧存在车道的可能性多大中获益。例如，提供自动车道改变的自动驾驶系统不仅需要知道空间被占用，还需要知晓该车道是否存在。寻求增加用自适应巡航控制来操作的车辆的自主性和燃料经济性的系统也可以得益于知晓车道是否存在。虽然视觉系统试图识别车道标记，但其准确性对于识别是否存在具有足够可靠性的车道而言是不够的。

根据一个实施例，提供了一种适于在自动化车辆上使用的车道改变系统。该系统包括摄像头、定位设备和控制器。摄像头用于捕捉本车辆行驶的道路的图像。定位设备用于在数字地图上确定本车辆的位置。数字地图包括本车辆行驶的道路的车道计数(lane-count)。控制器与摄像头以及定位设备通信。控制器配置为将所述图像中存在的车道标记的分类确定为虚线和实线中的一个，并且确定备用车道的位置，所述备用车道表征为与本车辆行驶的当前车道相邻并且可用于本车辆行驶，其中所述位置基于车道计数和分类来确定。

在阅读优选实施例的下列详细描述后，进一步的特征和优势将更清楚地呈现，该优选实施例仅作为非限制性的示例且参照附图而给出。

附图说明

现在将参考附图借助示例来描述本发明，在附图中：

图1是根据一个实施例的车道改变系统的示图；

图2是根据一个实施例的图1的系统所遇到的交通场景；

图3是根据一个实施例的图1的系统所遇到的交通场景；

图4是根据一个实施例的图1的系统所遇到的交通场景；以及

图5a、5b和5c组合起来形成由图1的系统执行的步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出了车道改变系统10(下文称为系统10)的非限制性示例。通常，系统10适合在诸如本车辆12的自动化车辆上使用。如本文所使用的，术语“自动化车辆”可应用于当本车辆12正以自动模式(即，完全自主模式)操作的情况，其中本车辆12的人类操作者可几乎不用做指定目的地以便操作本车辆12以外的事情。然而，完全自动化不是必需的。可以设想，本文所展现的教示在本车辆12在半自动模式中操作时是有用的，在半自动模式中，自动化的程度或水平可以是具有某种形式的防撞(又名主动巡航控制或acc)的自动速度控制，其中操作者14通常控制方向盘，但是本车辆12的加速器和刹车(任选地)的控制或操作是自动化的或在必要时辅助操作者14。

系统10包括摄像头16，摄像头16用于捕捉本车辆12行驶的道路20的图像18。摄像头16可以是单一成像设备，或者摄像头16可以包括多个成像设备并且来自多个设备的图像可以组合来形成道路20的复合图像。作为示例而非限制，摄像头16可以是摄影机，其可以以三十帧每秒操作并且能够检测可见光谱和红外光谱中的光。摄像头16优选地安装在本车辆12上在摄像头16具有道路20的良好视野的位置处，并且被保护以免诸如雨水、尘土、石头等因素的影响。

系统10还包括定位设备22，其用于在数字地图26上确定本车辆12的位置24。作为示例而非限制，定位设备22可以是全球定位系统(gps)的接收器，其配置和操作是众所周知的。可替代地，定位设备22可以包括在数字地图26上确定本车辆12的位置26的其他装置，诸如用于车辆到基础设施(v2i)通信的收发器和/或用于本车辆12周围的景观(例如建筑物、标志)的光学识别的摄像头。有利地，数字地图26包括由本车辆12行驶的道路20的车道计数28。即，关于车道计数28的信息指示在道路20上存在多少车道可供本车辆12使用。

系统包括控制器30，该控制器与摄像头16和定位设备22通信。控制器30可包括诸如微处理器的处理器(未具体示出)或其它控制电路，诸如模拟和/或数字控制电路，包括本领域技术人员熟知的用于处理数据的专用集成电路(asic)。控制器30可包括用以存储一个或多个例程、阈值和所捕捉的数据的存储器(未具体示出)，包括非易失性存储器，诸如电可擦除可编程只读存储器(eeprom)。如本文所述的，处理器可以执行一个或多个例程，以执行用于基于由控制器30从摄像头16和定位设备22接收的信号来确定在本车辆12所占用的当前车道的左侧或右侧是否存在车道的步骤。

控制器30有利地配置为将图像18中存在的车道标记44(图2-4)的分类32确定为虚线34和实线36中的一个，并且确定备用车道40(如果有一个可用)的位置38。备用车道40表征为与本车辆12行驶的当前车道42相邻并且可用于本车辆12行驶。备用车道40的位置38，例如，在行驶车道的左侧和/或右侧，是基于车道计数28和车道标记44的分类32来确定的。

图2是道路20的非限制性示例，其中备用车道40表征为具有在右侧的位置38。

图3是道路20的非限制性示例，其中备用车道40表征为具有在左侧的位置38。

图4是道路20的非限制性示例，其中没有备用车道40的明显实例。

再次参考图1，控制器30可以进一步配置为确定图像18中存在的车道标记44的持续性46。持续性46被表征为在图像18中连续检测到车道标记44的时间间隔。控制器30可以进一步被配置为基于持续性46来确定备用车道40的位置38。也就是说，特定车道标记的证据的时间越多，车道标记44越可能实际存在而不是错误检测。

系统10还可以包括雷达设备48，其用于确定接近本车辆12的其他车辆54的行驶方向50和相对位置52(例如，在当前车道42的左侧、右侧或同车道)。如本文所使用的，术语“接近”是指其他车辆54相对于本车辆12的位置和速度与本车辆12的安全操作相关。作为示例而非限制，如果其他车辆54或任何其他车辆处于本车辆12的一百米(100m)以内，其将被认为接近本车辆。控制器30可以配置为基于其他车辆54的行驶方向50和相对位置52来进一步确定备用车道40的位置38。

控制器30可以进一步配置为确定在图像18中存在的车道标记44的颜色56，并基于颜色56进一步确定备用车道40的位置38。例如，如果颜色56被确定为黄色(如图4中所示的双线所预期的)而不是白色，则其进一步指示在黄线的另一侧上的车道不是备用车道40的合适的实例。

通过进一步解释，系统10和操作系统10的方法60(图5a-c)协作来通过结合当前用于检测车辆和车道标记44的前方和侧面感测系统使用电子地平线(electronichorizon)信息(即，数字地图26)来确定在本车辆12的左侧和/或右侧是否可能存在车道。随着时间的推移，系统10通过对支持存在车道的证据和反对存在车道的证据的加权组合求和以在车道可能存在时产生正值而在车道不可能存在时产生负值来建立车道存在的置信度。值为零意味着没有车道存在方面的信息。在支持或反对车道存在的证据缺失时，车道存在值随着时间向零衰减。

例如，通过将下列各项加权求和来确定支持左侧存在车道的证据(假设右侧驾驶)：

·与本车辆同向行驶的左侧车道中的有效目标的计数

·左侧车道中选择的目标的计数(来自目标选择)

·如果电子地平线表明道路是分车道的，则当检测到有效的虚线的左侧车道标记并且车道标记的颜色为白色时，添加非零值。

通过将下列各项加权求和来确定反对左侧存在车道的证据(假设右侧驾驶)：

·来自前部和侧边传感器的与本车辆反向(迎面)行驶的左侧车道中的有效目标的计数

·当检测到有效的实线的左侧车道标记时，添加非零值

·当左侧车道标记颜色为黄色时，添加非零值

·当从视觉系统报告的交通标志位置是在相邻的左侧车道应该在的区域中时，添加非零值

·当视觉系统报告路缘或道路边缘在相邻的左侧车道应该在的区域中时，添加非零值

通过将下列各项加权求和来确定支持右侧存在车道的证据(假设右侧驾驶)：

·来自前部和侧边传感器的与本车辆同向行驶的右侧车道中的有效目标的计数

·来自前部和侧边传感器的在右侧车道中选择的目标的计数(来自目标选择)

·当检测到有效的虚线的右侧车道标记时，添加非零值

通过将下列各项加权求和来确定反对右侧存在车道的证据(假设右侧驾驶)：

·如果检测到有效的实线的右侧车道标记，则非零值

·当从视觉系统报告的交通标志位置是在相邻的右侧车道应该在的区域中时，添加非零值

·当视觉系统报告路缘或道路边缘在相邻的右侧车道应该在的区域中时，添加非零值

·当更靠近横向范围静止对象的位置是在相邻的右侧车道应该在的区域中时，添加非零值

然后，这种支持证据和反对证据随着时间被累计，使得左侧车道存在性等于以下各项的加权和：

·当高于某速度时，+来自上一周期的左侧车道存在性减去衰减因子

·+支持左侧车道存在的证据

·-反对左侧车道存在的证据

·仅当电子地平线表明在本车方向上存在两个车道时，-支持右侧车道存在的证据

·仅当电子地平线表明在本车方向上存在至少两个车道时，+反对右侧车道存在的证据

然后，这种支持证据和反对证据随着时间被累计，使得右侧车道存在性等于以下各项的加权和：

·当高于某速度时，+来自上一周期的右侧车道存在性减去衰减因子

·+支持右侧车道存的证据

·-反对右侧车道存在的证据

·仅当电子地平线表明在本车方向上存在两个车道时，-支持左侧车道存在的证据

·仅当电子地平线表明在本车方向上存在至少两个车道时，+反对左侧车道存在的证据

当数字地图26或来自电子地平线设备的数据表明存在未知数目的车道或仅一个车道，车道存在性可以设为具体值或不允许超出特定值。车道存在值可以被约束为不超出分别表示车道存在或不存在的最大置信度的正值和负值。零值被解释为没有关于车道存在性的信息。

当观察到本车辆12改变车道时，本车辆12所来自的车道被初始地设置为最大可能性值。如果是两个或一个车道的道路，则在车道改变方向上的新的相邻车道被初始地设置为最小可能性值(意味着车道不存在)。如果其为三车道道路，则在车道改变方向上的车道的可能性值被设为-1乘以在车道改变之前在远离车道改变方向上相邻的车道的可能性值。例如，如果我们在已知的三车道道路的中间车道上行驶并且在向右车道改变之前存在左侧车道，则我们知道右侧车道不存在。对于未知或多于三车道的情况，在车道改变方向上的新的相邻车道的可能性值被初始地设为零。

图2示出了dv页面上的百分比结果，其中存在左侧没有同向车道的高(100％)置信度以及右侧存在车道的高(100％)置信度。dv工具页面示出双车道道路上的页面的左侧和右侧上的车道存在的百分比值。

图3示出了示出高速道路上的页面的左侧和右侧上的车道存在的百分比值的dv工具页面。

图4示出了示出单车道道路上的页面的左侧和右侧上的车道存在的百分比值的dv工具页面。

图5a-c示出由系统执行以确定备用车道的位置的方法60或步骤的非限制性示例。

尽管已根据本发明的优选实施例对本发明进行了描述，然而本发明不旨在受如此限制，而是仅受所附权利要求中给出的范围限制。