紧急车道变换辅助系统的制作方法

本发明主要涉及车辆系统，更具体地，涉及一种用于帮助主车辆响应应急车辆(emergencyvehicle)出现的系统。

背景技术：

当前的驾驶员辅助系统(adas﹣高级驾驶员辅助系统)在车辆中提供一系列监测功能。特别地，adas可以监测车辆周围的环境并且向车辆的驾驶员通知车辆所处的状况。为此，adas可以捕获周围环境的图像并对图像进行数字处理以提取信息。后者的信息用于警告驾驶员位于行驶路径上的道路障碍物。常见的adas系统包括：自动紧急制动(aeb)，以便帮助防止追尾碰撞；和自适应巡航控制(acc)，以便帮助减缓预设的车辆速度，从而保持与后续车辆相距的安全距离。adas系统还可以包括车道检测(ld)，以便帮助将车辆保持在预定的行驶车道内。

技术实现要素：

本发明的一个方面在于，一种对在道路的第一车道上行进的主车辆的操作进行自主辅助的方法，所述方法包括通过识别警告灯图案来检测在道路上的应急车辆的存在。监测应急车辆和与应急车辆相关的静止车辆中的一辆车与主车辆之间的距离。当应急车辆和静止车辆中的一辆车与主车辆之间的距离达到预定值时，致动转向机构以便使主车辆横向移动离开第一车道并且进入与主车辆平行的预定的无物体空间。车辆的纵向运动还由车辆动力传动系和/或制动模块控制，以便使车辆达到这样的计算的速度，所述计算的速度在启动横向运动以便将主车辆输送到无物体空间之前被认为是安全的。

本发明的另一方面在于，一种用于对在道路的第一车道上行进的主车辆的操作进行自主辅助的系统，所述系统包括至少一个摄像机组件，用于检测在道路上的应急车辆的存在。接近传感器监测应急车辆和相关的静止车辆中的一辆车与主车辆之间的距离。当应急车辆和静止车辆中的一辆车与主车辆之间的距离达到预定值时，连接到至少一个摄像机组件和接近传感器的控制器致动转向机构以便使主车辆横向移动离开第一车道。

在以下的详细描述和附图中将概述本发明的其他目的、优点和更全面的理解。

附图说明

图1是具有根据本发明的实施例的辅助系统的主车辆的俯视图；

图2是图1的辅助系统的示意图；

图3是在道路的第一车道中行进并且检测到处于第一状况下的应急车辆的主车辆的示意图；

图4是图3的主车辆切换到道路的第二车道的示意图；

图5是图3的主车辆超过应急车辆的示意图；

图6是图3的主车辆返回第一车道的示意图；

图7是在道路的第一车道中行驶并且检测到在主车辆后方行进的、处于第二状况下的应急车辆的主车辆的示意图；

图8是图7的主车辆靠边停到道路的侧边的示意图；

图9是在道路的第一车道中行驶并且检测到在主车辆后方的、处于第三状况下的应急车辆的主车辆的示意图；

图10是图9的主车辆切换到道路的第二车道以允许应急车辆通过的示意图；

图11是超过图9的主车辆的应急车辆的示意图。

具体实施方式

本发明主要涉及车辆系统，并且更具体地，涉及用于帮助车辆响应应急车辆出现的系统。图1示出了具有根据本发明的实施例的辅助系统80的主车辆20。

主车辆20沿着中心线22从前端部24延伸到后端部26。主车辆20包括位于中心线22的相对两侧上的左侧部27和右侧部29。左侧部27包括一对门28a、28b，所述一对门各自具有相关联的车窗30a、30b。右侧部29包括一对门32a、32b，所述一对门各自具有相关联的车窗34a、34b。

主车辆20的前端部24包括通常在左侧部27和右侧部29之间延伸的前车窗或挡风玻璃40。主车辆20的后端部26包括通常在左侧部27和右侧部29之间延伸的后车窗42。车窗30a、30b、32a、32b、40、42和门28a、28b、32a、32b共同帮助限定主车辆20的内部54。主车辆20的外部由56整体地表示。

主车辆20包括一对可转向的前车轮60和一对后车轮62。前车轮60机械地连接到转向致动器或转向机构68(参见图2)，所述转向致动器或转向机构机械地连接到方向盘66。替代地，前车轮60和方向盘66可以是线控转向系统(未示出)的一部分。后车轮62也可以通过相同的转向机构68或另外的转向机构(未示出)而联接到方向盘66。

在任何情况下，方向盘66的旋转会致动转向机构68以便相对于中心线22转动车轮60，从而使主车辆20转向。为此，方向盘66具有这样的中性位置：在所述中性位置中，车轮60指向平行于中心线22的方向，使得主车辆沿直线移动。方向盘66的逆时针旋转使车轮60相对于中心线22(如图1所示)向左转动，从而使主车辆20向左转。方向盘66的顺时针旋转使车轮60、62相对于中心线22向右转动，从而使主车辆20向右转。

辅助系统80包括用于捕获主车辆外部56的图像的全景系统18。全景系统18包括围绕主车辆20的周边设置的摄像机组件70a﹣70h。如图所示，摄像机组件70a﹣70c沿着中心线22或靠近所述中心线固定到主车辆20的前端部24。摄像机组件70d沿着中心线22或靠近所述中心线固定到主车辆20的后端部26。一对摄像机组件70e﹣70f固定到左侧部27。一对摄像机组件70g﹣70h固定到右侧部29。所有的摄像机组件70a﹣70h均远离主车辆20面朝外。将可以理解的是，可以设置更多或者更少的摄像机组件。在任何情况下，所有的摄像机组件70a﹣70h均电连接或无线连接到主车辆20中的控制器76。

每个摄像机组件70a﹣70h均具有覆盖主车辆外部56的一部分的相关视场72a﹣72h。视场72a﹣72h共同环绕整个车辆20并且彼此重叠。控制器76持续地接收由相应的视场72a﹣72h内的摄像机组件70a﹣70h所获得的图像。控制器76包括图像处理模块(未示出)，所述图像处理模块接收并分析与来自摄像机组件70a﹣70h的图像相关的数据。控制器76可以例如将图像拼合在一起以便形成主车辆外部56的360°全景视图(未示出)。还可以依靠图像以便识别主车辆20周围的物体。

参照图2，控制器76还与主车辆20中的各种传感器和致动器电连接或无线连接，用于监测和控制主车辆的多个功能(即，车辆速度和车辆转向)。为此，控制器76电连接地或无线地连接到车辆速度传感器100。速度传感器100监测主车辆的速度并且产生指示所述车辆速度的电信号102，所述电信号以预定的时间间隔发送到控制器76。

控制器76还电连接或无线连接到与车辆制动器112相联的致动器110以及与加速踏板122相联的节气门致动器120。控制器76可以将控制信号114发送到制动执行器110以便减小主车辆20的速度。控制器76可以将控制信号124发送到节气门致动器120以便增大主车辆20的速度。

方向盘位置传感器150监测方向盘66的旋转角度并产生指示该转向角度的电信号152。信号152以预定的时间间隔发送到控制器76。控制器76可以响应于方向盘位置信号152而将控制信号142发送到转向机构68，从而控制方向盘66的旋转。转向机构68的致动还控制前车轮60相对于主车辆20的中心线22的转向角度。

至少一个接近传感器130电连接或无线连接到控制器76，用于获取与主车辆外部56周围的物体有关的数据。所述至少一个接近传感器130可以包括例如激光扫描器、超声波传感器、雷达探测器和lidar探测器，用于确定和监测在主车辆20与由摄像机组件70a﹣70h检测到的在主车辆外部56周围的物体之间的距离。

基于这种构造，控制器76能够接收关于主车辆的行驶状况的连续反馈，例如车辆速度和转向角度、围绕主车辆外部56的图像以及在主车辆和图像中识别的物体之间的距离。响应于这些输入，控制器76能够以有助于增加乘员安全性的方式控制车辆操作。更具体地，控制器76能够响应于检测到应急车辆的存在而自主地控制主车辆20的位置(横向运动)和/或速度(纵向运动)。

构成为操作杆或按钮形式的转向灯154电连接或无线连接到控制器76，用于在主车辆20打算变换车道202、204或者移动进入/离开道路200时通知其他车辆。为此，控制器76在主车辆20在道路200上横向移动、横向移动进入所述道路或者横向移动离开所述道路之前和/或同时自动地向转向灯154发送信号156。作为响应，转向灯154将致动主车辆上的灯(未示出)，所述灯指示主车辆的打算横向移动的方向。

警报器160电连接或无线连接到控制器76，用于在辅助系统80执行自主操作之前和/或同时向主车辆20的操作者提供反馈。在控制器76向警报器160发送信号162之前和/或同时，所述警报器向操作者提供视觉、听觉或触觉的反馈。

在一个示例中，辅助系统80帮助主车辆20与沿着道路侧边停靠的应急车辆和与所述应急车辆相关的任何静止车辆保持安全距离。如本文所述的“应急车辆”包括公共安全车辆、传统应急车辆和道路服务车辆。示例性的应急车辆可以包括救护车、拖车、消防车、警车、铲雪车等。

示例性道路200在图3中示出并且具有由箭头t示出的车辆行进方向。道路200包括由虚线分界线206分隔开的一系列车道202、204。考虑了附加的车道和分界线，但未示出。通过在左侧(相对于行进方向t)的边界线214和在右侧的边界线216从周围的非道路地带210限定出道路200。

在图3中，主车辆20沿着方向t在车道204内行进。应急车辆300被示出为靠边停在非道路地带210中、边界线216的右边。可以理解的是，应急车辆300也可以靠边停在非道路地带中、边界线214的左边(未示出)。在任何情况下，应急车辆300都是静止的。

应急车辆300可以包括一个或多个闪光、振荡或旋转的应急灯302，当被激活时所述应急灯对于接近应急车辆或行驶在所述应急车辆前方的交通车辆是可见的。应急车辆300还可以在顶部、侧部等位置上包括指示该应急车辆性质的标志304，例如单词“拖车”或“警察”(police)。视情况而定，应急车辆300沿着道路200、在与一个或多个静止车辆310相邻的位置处驻车并且向所述静止车辆提供帮助和/或辅助。车辆310可能是无法行驶的车辆，其具有瘪胎、需要医疗救助的乘员等。如图所示，单个静止车辆310位于应急车辆300的前面。这种静止车辆310的数量和位置可以与所示出的不同。

车辆300、310的乘员可以进入和离开相应的车辆或者在非道路地带210上/周围的边界线216附近行走。因此，期望在车道204上的交通车辆在超过车辆300、310时切换车道。实际上，某些州要求在停有应急车辆附近的车道中行驶的车辆在超过该应急车辆时减速或切换车道以便提高安全性。

图4至图6示出了响应于检测到在道路200上的应急车辆300，主车辆20在车道202、204之间的一个示例性移动。在图4中，控制器76基于从摄像机组件70a﹣70h接收的图像来确定应急车辆300何时沿着道路200停车。摄像机组件70a﹣70h可以检测例如应急车辆300上的、将其与其他车辆区别开的被激活的灯302和/或标志304。摄像机组件70a﹣70h同样检测应急车辆300后方或前方的任何相关的静止车辆(多个静止车辆)310的存在。控制器76依靠接近传感器130和/或摄像机组件70a﹣70h来确定和检测主车辆20与车辆300或310中最接近所述主车辆的一辆车之间(如图4所示中为应急车辆300)的距离d1。

控制器76被编程为具有针对距离d1的预定值，当达到所述预定值时，确定主车辆20何时应该切换车道。同时辅助系统80经由摄像机组件70a﹣70h和/或接近传感器130来确定在主车辆20切换车道之前，车道202中是否存在其他的车辆、物体、障碍物等。如果其他的车辆防止主车辆20在期望时的立即横向移动，则控制器76可以将信号114、124发送到相应的致动器110、120以便调节车辆20的速度直到可以完成车道变换。是否调整车辆20的速度或者变换车道202、204的决定是基于一系列算法和/或查询表，所述一系列算法和/或查询表依靠由辅助系统80获取的数据。

为此，辅助系统80连续扫描车道202并且计算出这样的无物体空间s：车辆20可以在不与其他的车辆和/或物体碰撞的情况下移动到所述无物体空间s。无物体空间s是投影到通道202上的二维区域，其尺寸和形状取决于任何周围的车辆或物体(未示出)的速度和位置。

这就是说，一旦距离d1达到预定值并且建立了无物体空间s，那么控制器76就采取主动措施在超过车辆300、310的同时将主车辆20向左移动到车道202内的该空间中。所述措施发生在没有驾驶员干预或协助的情况下，即，该移动是自主执行的。更具体地，控制器76致动转向机构68以便使方向盘66从中性位置逆时针旋转，从而使主车辆20沿方向l1横向移动到车道202中的无物体空间s中。

当发生车道变换时，摄像机组件70a﹣70h捕获发送到控制器76的车道线206和边界线214的图像。控制器76依靠接近传感器130来监测线206、214中的每条线与主车辆20之间的距离。方向盘位置传感器150连续地向控制器76提供电信号152。结果，控制器76可以分析来自摄像机组件70a﹣70h的图像以及来自接近传感器130的信号132，并且所述控制器致动转向机构68使得主车辆20变换到车道202，同时避免越过边界线214。控制器76最终使方向盘66返回到中性位置，使得主车辆20沿方向t在车道202中沿直线行进。控制器76向警报器160发送信号162以便在主车辆20自主地切换车道202之前和/或同时向操作者提供反馈。同时，控制器76向转向灯154发送信号以便致动表示沿方向l1横向移动的灯。

参照图5，主车辆20安全地超过车辆300、310，其中车道204在移动的主车辆和静止的车辆300、310之间提供安全空间。控制器76依靠摄像机组件70a﹣70h和接近传感器130来连续地监测每辆车辆300、310相对于主车辆20的位置。一旦主车辆超过车辆300或310中的沿着道路在行进方向t上最远的一辆车预定的最小距离d2，并且确定无物体空间s，那么控制器76就使主车辆20切换回车道204。

在图6中，控制器76因此确定何时将主车辆20移动回车道204和移动到车辆310的前方的预定的无物体空间s内是安全的。为此，在控制器76确定主车辆20达到距车辆310的最小距离d2时，主车辆20沿方向l2横向移动到车道204中。为了将主车辆20移动回车道204，控制器76致动转向机构68以便使方向盘66从中性位置顺时针旋转，从而使主车辆沿方向l2横向移动到在车辆310前方的、在车道204中的无物体空间s中。横向运动l2的精确轨迹和主车辆20的速度基于在主车辆和车辆310之间至少保持最小距离d2。

当发生这种情况时，摄像机组件70a﹣70h捕获发送到控制器76的车道线206和边界线216的图像。控制器76依靠接近传感器130来监测车道线206、216中的每条线与主车辆20之间的距离。方向盘位置传感器150连续地向控制器76提供电信号152。结果，控制器76可以分析来自摄像机组件70a﹣70h的图像和来自接近传感器130的信号132，并且所述控制器致动转向机构68使得主车辆20变换到车道204中，同时避免越过边界线216。控制器76最终使方向盘66返回到中性位置，使得主车辆20沿方向t在车道204中沿直线行进。控制器76向警报器160发送信号162以便在主车辆20自主地返回车道204之前和/或同时向操作者提供反馈。同时，控制器76向转向灯154发送信号以便致动表示沿方向l2横向移动的灯。

如果在首次检测到应急车辆300时，控制器76确定在车道202中已经存在车辆使得不能发生车道切换，那么控制器向制动执行器110发送信号114以便足以使主车辆减速至可以与州或地方的法律相符的预定值，例如，40mph或50mph。控制器76不会致动转向机构68，因此主车辆20继续沿方向t在车道204内以减小的速度沿直线移动。

一旦控制器76确定主车辆20到达距车辆310的最小距离d2，那么控制器就向节气门致动器120发送信号124以便使主车辆恢复到法定速度或者恢复至低于因拥挤，天气等原因所需的限制速度的任何值。控制器76向警报器160发送信号162以便在主车辆20自主地减速或加速之前和/或同时向操作者提供反馈。

在图7至图8所示的另一示例中，响应于确定应急车辆300是沿着道路200行进的警车，主车辆20靠边停车。更具体地，在图7中，主车辆正沿方向t在车道204中行驶。应急车辆300在车道204内从后方接近主车辆20。摄像机组件70a﹣70h通过检测被激活的灯302和/或标志304来检测应急车辆300的存在。控制器76分析图像并且确定被激活的灯302和/或标志304代表警车。

控制器76还监测主车辆20与警车300之间的距离d3。如果距离d3接近预定量，则控制器76被编程为自主地使主车辆20靠边停车。换句话说，控制器76假设这样的近距离d3表示警车300希望主车辆20靠边停车，并且相应地作出响应。此外，摄像机组件70a﹣70h可以识别另外地闪烁其车头灯(未示出)以表示希望主车辆20靠边停车的警车300，并且相应地作出响应。

为此，控制器76致动转向机构68以便使方向盘66从中性位置顺时针旋转，从而使主车辆20沿方向l3横向移动。主车辆20沿方向l3移动，直到主车辆20穿过边界线216并且完全位于边界线右边的非道路区域210上、位于预定的无物体空间s内。控制器76在主车辆20自主地靠边界线216停车之前和/或同时向警报器160发送信号162以便向操作者提供反馈。同时，控制器76向转向灯154发送信号156以便致动表示沿方向l3横向移动的灯。

同时，控制器76依靠接近传感器130来监测主车辆20与边界线216之间的距离。方向盘位置传感器150连续地向控制器76提供电信号152。结果，控制器76可以分析来自摄像机组件70a﹣70h的图像和来自接近传感器130的信号132，并且所述控制器致动转向机构68，使得使主车辆20变换到边界线216右边的非道路区域210。控制器76在主车辆20越过边界线216之前和/或之后向制动执行器110发送信号114以便应用制动器112并且最终使主车辆20停在非道路区域210上。为此，控制器76可以依靠来自摄像机组件70a﹣70h的图像来确定何时出现非道路地带210并且相应地利用制动器112。

应该理解的是，尽管图7至图8示出了主车辆20从车道204移动到边界线216右边的非道路地带210，但辅助系统80还可以根据本发明而用于自主地将主车辆从车道202自移动到道路左侧或右侧的非道路地带210。在任一情况下，控制器76将与摄像机组件70a﹣70h协作以便确保在实际执行车道切换之前、在主车辆20打算切换到的车道202、204中不存在车辆。

此外，控制器76可以构造成使得驾驶员不能超越主车辆20的横向移动l3而进行控制。换句话说，当警车300移动到表明警察希望主车辆靠边停车的一定距离内时，主车辆20将自主地靠道路200的侧边停车。也就是说，警车300沿方向l4横向移动、越过边界线216，并且停在主车辆20后面。然后，警察可以针对靠边停车的车辆进行正常的警务程序。

在图9至图11所示的另一示例中，主车辆20响应于检测到应急车辆300是沿着道路200行进的救护车而切换车道。更具体地，在图9中，主车辆20沿方向t在车道202中行进。应急车辆300在车道202内从后方接近主车辆20。摄像机组件70a﹣70h检测到应急车辆300的存在以及被激活的灯302和/或标志304。控制器76分析图像并且确定被激活的灯302和/或标志304代表救护车。

控制器76还监测主车辆20与救护车300之间的距离d4。如果距离d4接近预定量，则控制器76被编程为自主地使主车辆横向移动出车道202。换句话说，控制器76假设这样的近距离d4表示救护车300希望主车辆20离开其行进路径，并且相应地作出响应。

为此，控制器76致动转向机构68以便使方向盘66从中性位置顺时针旋转，从而使主车辆20沿方向l5横向移动。主车辆20沿方向l5移动，直到主车辆20越过车道线206并且完全位于车道204内、位于预定的无物体空间s内。控制器76向警报器160发送信号162以便在主车辆20自主越过车道线206之前和/或同时向操作者提供反馈。同时，控制器76向转向灯154发送信号156以便致动表示沿方向l5横向移动的灯。

在沿方向l5的横向移动期间，控制器76依靠接近传感器130来监测线206、216中的每条线与主车辆20之间的距离。方向盘位置传感器150连续地向控制器76提供电信号152。结果，控制器76可以分析来自摄像机组件70a﹣70h的图像和来自接近传感器130的信号132，并且所述控制器致动转向机构68，使得主车辆20变换到车道204中，同时避免越过边界线216。控制器76最终使方向盘66返回到中性位置，使得主车辆20沿方向t在车道204中沿直线行进。

一旦主车辆20切换到车道204，救护车300就可以在车道202中自由地安全超过主车辆20，如图11所示。然后，控制器76可以决定主车辆是否保持在车道204中或者以先前所述的方式通过致动转向机构68而返回到车道202。

本发明的辅助系统的优点在于，该系统可以自主地控制道路上的主车辆以响应应急车辆的存在和位置。通过依靠控制器和附带的传感器(而不仅仅是驾驶员)来确定应急车辆在何处以及所述应急车辆距离主车辆多近，本发明可以更准确地对道路上的主车辆进行导航以便帮助提高安全性和符合交通法律。

以上描述的是本发明的示例。当然，不可能为了描述本发明而描述组件或方法的每个可想到的组合，但是本领域普通技术人员将认识到的是，本发明的许多另外的组合和置换是可能的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这些改变、修改和变体方案。