车道维持追随系统的制作方法

本发明涉及汽车领域，尤其其涉及一种车道维持追随系统。

背景技术：

自动驾驶系统是依据全球定位、道路的几何信息以及道路的周边状况，来进行加减速、转弯、换档等控制方式的进行车量的控制。因而，随着自动驾驶汽车的发展，逐渐由半自动驾驶发展为全自动驾驶时，对于定位的精确度要求越来越高。

目前商用gps设备，通常为道路等级，误差约在10公尺左右，在一般环境进行导航，除了位置精准度有落差外，在转弯、上下坡道的情境下，判断上亦容易失准。此误差可能导致自动驾驶车辆的控制失准，而危及乘坐人员的安全。

目前虽有高精度gps的设备，为街道或是车道等级，但其价格可能超出车辆的价格，不符配置成本，且高精度gps的设备仍然可能受到天气、或是隧道等地形的影响而有失能或不准确的时候。

技术实现要素：

为了解决现有技术上的问题，本发明的目的在于提供一种车道维持追随系统。

为达上述目的，本发明提供一种车道维持追随系统，应用于一车辆，该车道维持追随系统包含：

一全球定位装置，设于该车辆上并持续产生并输出一全球定位信息；

一高精度道路图像数据单元，设于该车辆上并储存多个道路信息，各该道路信息包含至少一车道信息，各该车道信息包含一车道标线的几何信息；以及

一追随控制装置，设于该车辆上并电性连接至该全球定位装置及该高精度道路图像数据单元，该追随控制装置持续接收该全球定位信息并持续比对该些车道信息，以找出该全球定位信息当时所对应的其中一该车道信息，该追随控制装置并撷取当时所对应的该车道信息所具有的该车道标线的几何信息，并控制该车辆追随该车道标线的几何信息行进。

上述的车道维持追随系统，其中更包含一视觉追踪器，该视觉追踪器设于该车辆上并电性连接至该追随控制装置，该视觉追踪器持续撷取并输出一车道追随画面，该追随控制装置更根据该车道追随画面以校正当时所对应的该车道标线的几何信息并控制该车辆追随行进。

上述的车道维持追随系统，其中更包含一视觉追踪器，该视觉追踪器设于该车辆上并电性连接至该追随控制装置，该视觉追踪器持续撷取并输出一周围画面，该高精度道路图像数据单元更储存有至少一兴趣点位置信息，该追随控制装置更根据该周围画面及该兴趣点位置信息以校正当时所对应的该车道标线的几何信息并控制该车辆追随行进。

上述的车道维持追随系统，其中该兴趣点位置信息为一号志位置、一景点位置、一建筑物位置或其组合。

上述的车道维持追随系统，其中更包含一雷达检测器，该雷达检测器设于该车辆上并电性连接至该追随控制装置，该雷达检测器持续检测并输出一相邻物件的一相对距离及一相对速度，该追随控制装置更根据该相邻物件的该相对距离及该相对速度以控制该车辆追随当时所对应的该车道标线的几何信息行进。

上述的车道维持追随系统，其中更包含一光感测器，该光感测器设于该车辆上并电性连接至该追随控制装置，该光感测器持续检测并输出一发光物件的一相对距离及一相对速度，该追随控制装置更根据该发光物件的该相对距离及该相对速度以控制该车辆追随当时所对应的该车道标线的几何信息行进。

上述的车道维持追随系统，其中更包含一惯性测量单元，该惯性测量单元设于该车辆上并电性连接至该追随控制装置，该惯性测量单元持续量测并输出一偏航角及一角速度，该车道信息更包含一道路航向角，该追随控制装置更根据该偏航角、该角速度以及该道路航向角，以控制该车辆追随当时所对应的该车道标线的几何信息行进。

上述的车道维持追随系统，其中更包含一惯性测量单元，该惯性测量单元设于该车辆上并电性连接至该追随控制装置，该惯性测量单元持续量测并输出一仰俯角及一加速度，该车道信息更包含一道路斜率，该追随控制装置更根据该仰俯角、该加速度以及该道路斜率，以控制该车辆追随当时所对应的该车道标线的几何信息行进。

上述的车道维持追随系统，其中各该道路信息更包含一道路识别码、一道路长度、一车道数目、一道路速限、一道路起点的座标、一道路终点的座标、一停止线座标或其组合。

上述的车道维持追随系统，其中各该车道信息更包含一车道识别码、一车道宽度或其组合。

通过结合全球定位装置及高精度道路图像数据单元，可以达成高精度的定位，使追随控制装置能控制车辆追随当时所对应的车道标线的几何信息行进及并随时校正。如此，能够大幅度的降低现有高精度gps成本，避免错误的定位引导，且能正确且安全地控制车辆行进，而有助于自动驾驶的发展。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为车道维持追随系统的方框示意图；

图2为车道维持追随系统的俯视示意图；

图3a为高精度图像数据单元中的道路信息示意图；

图3b为追随控制装置根据道路信息校正车辆行径的示意图；

图3c为视觉追踪器产生的车道追随画面示意图；

图4为追随控制装置定位车辆于车道的示意图；

图5为图1中惯性测量单元的方框示意图；

图6为车辆控制曲线的示意图；以及

图7为车辆自动驾驶实际实施例的行车数据曲线图。

其中，附图标记

1车道维持追随系统10全球定位装置

20高精度道路图像数据单元30追随控制装置

40视觉追踪器41镜头

50惯性测量单元51加速度规

53陀螺仪60雷达检测器

70光感测器100车辆

110后照镜d车道

f1道路信息画面f2叠合画面

f3车道追随画面ggps原始位置

r道路t偏移阀值

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1为车道维持追随系统的方框示意图。如图1所示，车道维持追随系统1可以安装于车辆100上。车道维持追随系统1包含全球定位装置10、高精度道路图像数据单元20、以及追随控制装置30。全球定位装置10、高精度道路图像数据单元20以及追随控制装置30均设置于车辆100上。全球定位装置10持续产生并输出全球定位信息。高精度道路图像数据单元20储存多个道路信息，各道路信息包含至少一车道信息，各车道信息具有车道标线的几何信息。追随控制装置30电性连接至全球定位装置10及高精度道路图像数据单元20，追随控制装置30持续接收全球定位信息并持续比对道路信息，以找出全球定位信息当时所对应的其中一车道信息。追随控制装置30并撷取当时所对应的车道信息所具有的车道标线的几何信息，并控制车辆100追随当时所对应的车道标线的几何信息行进。

在此，全球定位装置10为一般商用道路等级的全球定位装置(globalpositionsystem，gps)，其产生的全球定位信息的误差在10公尺以下。高精度道路图像数据单元20的道路信息为街道等级或车道等级，且其误差约在20公分以下。高精度道路图像数据单元20提供的道路信息中，更可以包含道路识别码、道路长度、车道数目、道路速限、道路起点的座标、道路终点的座标以及停止线座标等。车道信息可以包含车道识别码以及车道宽度等。从而，追随控制装置30接收全球定位信息后，能与当时所对应的车道信息及道路信息进行比对，确认车辆100的当时位置，并确认车辆100所在的道路及所在道路上的特定车道。进而，追随控制装置30再依据车道标线的几何信息控制车辆100行进。车道标线的几何信息可以包含车道标线的起点座标、终点座标、曲率等。

图2为车道维持追随系统的俯视示意图。如图1及图2所示，在一些实施例中，车道维持追随系统1更包含视觉追踪器40。视觉追踪器40电性连接至追随控制装置30，视觉追踪器40持续撷取并输出车道追随画面，追随控制装置30更根据车道追随画面以校正当时所对应的车道标线的几何信息并控制车辆100追随行进。如图2所示，视觉追踪器40可以是安装于车辆100前方的镜头41，可以持续拍摄车辆100前方的车道追随画面。藉此，追随控制装置30除了依据全球定位信息及道路信息以外，能配合实际的道路画面来进行校正，能使定位更加精准。

在另一些实施例中，视觉追踪器40持续撷取并输出周围画面，高精度道路图像数据单元20更储存有至少一兴趣点位置信息，追随控制装置30更能参考周围画面及兴趣点位置信息以校正当时所对应的车道标线的几何信息并控制车辆100追随行进。如图2所示，视觉追踪器40可以为安装于车辆100侧边、或是安装于车辆100的后照镜110的镜头41。兴趣点位置信息可以为一号志位置、一景点位置、一建筑物位置或其组合。在此，追随控制装置30更根据周围画面及兴趣点位置信息，分析出车辆100与兴趣点的相对距离，再次确认当时的车道信息，从而校正当时所对应的车道标线的几何信息并控制车辆100追随行进。

图3a为高精度图像数据单元中的道路信息示意图。图3b为追随控制装置根据道路信息校正车辆行径的示意图。图3c为视觉追踪器产生的车道追随画面示意图。图3a图所示的道路信息画面f1为一模拟画面，显示当时所对应的车道信息所具有的车道标线的几何信息。配合图1所示，追随控制装置30控制车辆100追随当时所对应的车道标线的几何信息行进。如图3b所示，追随控制装置30根据道路信息校正车辆100行径系采一叠合画面f2，此叠合画面f2是一虚拟画面，表示当时所对应的车道信息所具有的车道标线的几何信息与视觉追踪器40所产生的车道追随画面进行叠合，从而根据车道追随画面与当时所对应的车道信息所具有的车道标线的几何信息的间的偏差量进行校正，从而能如图3c所示，维持车道追随画面f3在当时所对应的车道信息所具有的车道标线的几何信息。

更进一步地，现有的自动驾驶系统主要都倚赖于视觉追踪器40来进行道路追踪，但视觉追踪器40在特定的情境，例如亮度过暗、浓雾时可能会因解析不佳而失效。也就是图3c的车道追随画面f3消失时，追随控制装置30仍可通过全球定位装置10所提供的全球定位信息及高精度道路图像数据单元20提供的道路信息引导车辆行进。

图4为追随控制装置定位车辆于车道的示意图。如图1-2、4所示，追随控制装置30除了通过全球定位装置10所提供的全球定位信息及高精度道路图像数据单元20提供的道路信息，能确定车辆100的位于道路r的车道d上。

进一步地，再次参考图3a至3c，追随控制装置30还可以通过视觉追踪器40产生的车道追随画面f3或者其他镜头所拍摄的周围画面(图中未视)来辅助定位及校正，以维持车辆100在车道d上沿着当时所对应的车道标线的几何信息行进。在此仅为示例，而不限于此。

图5为图1中惯性测量单元的方框示意图。如图1及图5所示，在一些实施例中，车道维持追随系统1更包含惯性测量单元50。惯性测量单元50电性连接至追随控制装置30，惯性测量单元50可以包含陀螺仪53，陀螺仪53持续量测并输出车辆100的偏航角及角速度。车道信息更包含道路航向角，追随控制装置30更根据偏航角、角速度以及道路航向角，以控制车辆100追随当时所对应的车道标线的几何信息行进。换言之，惯性测量单元50量测车辆100本身的转弯状态，并基于道路资料进行判断，以随时追踪车道标线的几何信息与车辆100的状态是否相符，并随时进行校正。如此，能大幅改善传统gps在弯道状态下定位效果不佳的问题。

更进一步地，惯性测量单元50持续量测并输出仰俯角及加速度，车道信息更包含道路斜率，追随控制装置30更根据仰俯角、加速度以及道路斜率，以控制车辆100追随当时所对应的车道标线的几何信息行进。在此，如图5所示，惯性测量单元50可以包含加速度规51。换言之，惯性测量单元50持续量测车辆100本身的仰俯角、加速度，来判定车辆100本身是否处于上下坡的状态，更基于道路资料进行判断，以随时追踪车道标线的几何信息与车辆100的状态是否相符，并随时进行校正。以上量测车辆100的惯性的方式仅为示例，而不限于此。

再次参考图2及图4，在一些实施例中，车道维持追随系统1更包含雷达检测器60。雷达检测器60可以安装于车辆100上，例如安装于车辆100的前方。雷达检测器60电性连接至追随控制装置30。雷达检测器60持续检测并输出相邻物件的相对距离及相对速度，追随控制装置30更参考相邻物件的相对距离及相对速度以控制车辆100追随当时所对应的车道标线的几何信息行进。在此，相邻物件是指车辆100所在的车道d上以及在车道d左右的车道上的物件，例如车辆、行人、号志灯等。

如此，车道维持追随系统1不止依照道路信息，更能依据车辆100周边的实际状况来控制车辆100的行进。例如，当雷达检测器60检测车辆100过度接近前方车辆时，追随控制装置30会控制车辆100进行减速，以免发生碰撞。在此仅为示例，而不限于此。

再次参考图2，在一些实施例中，车道维持追随系统1更包含光感测器70。光感测器70电性连接至追随控制装置30，光感测器70持续检测并输出发光物件的相对距离及相对速度。追随控制装置30更参考发光物件的相对距离及相对速度以控制车辆100追随当时所对应的车道标线的几何信息行进。换言之，光感测器70可以辅助在光线不良的条件下，进行辅助判断，可以通过发光物件产生的光线来判断相对的距离与车速，例如，前方车辆的剎车灯等，如此，能依据车辆100周边的实际状况来控制车辆100的行进。在此仅为示例，而不限于此。

图6为车辆控制曲线的示意图。同时参考图1、图4及图6，全球定位装置10能提供gps原始位置g，追随控制装置30接收全球定位信息g并比对高精度道路图像数据单元20提供的道路信息以及道路信息内的车道信息，以判定车辆100所位于道路r的特定车道d上，例如，判定为id81的车道。并且追随控制装置30设定有偏移阀值t，当车辆100的偏移超出偏移阀值t时，追随控制装置30对车辆100进行校正，以维持车辆100行进在特定的车道d上。

图7为车辆自动驾驶实际实施例的行车数据曲线图。图7(a)与图7(b)为分别行使不同路径的行车数据曲线图。图7(a)及图7(b)两个行车路径上各包含四条线，其中一点链线表示高精度道路图像数据的行驶位置连线、三点链线为商用gps(pm220)搭配高精度道路图像数据单元的行驶位置连线、实线为使用高精度gps的设备(mb2000)的行驶位置连线、虚线是以商用gps(pm220)搭配惯性测量单元(sbg)的行驶位置连线。

如图7(a)及图7(b)所示，单以gps搭配惯性测量单元与高精度道路图像数据的行驶位置的偏差较大，而以商用gps(pm220)搭配高精度道路图像数据单元或高精度gps的设备(mb2000)的行驶位置连线与道路图像数据的行驶位置的偏差较小，在图7(b)中甚至商用gps(pm220)搭配高精度道路图像数据单元的行驶路径，更较高精度gps的设备(mb2000)的行驶位置贴近高精度道路图像数据的行驶位置。因此，本申请中以全球定位装置搭配高精度道路图像数据单元通过追踪演算法的校正，实际上可达到与高精度gps的设备相近的功效，而更较高精度gps的设备有更低的成本优势。

藉由结合全球定位装置及高精度道路图像数据单元，可以达成高精度的定位，使得追随控制装置能将控制车辆追随当时所对应的车道标线的几何信息行进及校正。如此，能够大幅度的降低成本，避免错误的定位引导，且能正确且安全地控制车辆行进。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。