1.本发明涉及车辆领域，并且特别是涉及车辆的驾驶辅助系统和方法。
背景技术：
2.铰接式车辆是具有两个节段的车辆，其中前节诸如出租车、卡车或拉动诸如拖车的后节的其它车辆。前节和后节通过挂接装置附接，该挂接装置形成枢轴关节，并允许车辆更急剧地转弯。由于将前节和后节连接在一起的处于中间的挂接装置，因此驾驶员在道路上行驶时必须考虑铰接式车辆的几何和动力学。当车辆转弯时尤其如此。对于非铰接式车辆也是如此，尤其是长的单节车辆，诸如公共汽车。当车辆转弯时，车辆最内侧和最外侧的点定义了扫掠路径，该路径是车辆移动通过转弯时其所有部件扫掠的地面区域。因为车辆的后轮相对于车辆的前轮偏离轨道，所以在转弯期间，扫掠路径宽度典型地大于车辆的宽度。
3.驾驶员在转弯时必须考虑扫掠路径宽度，以便在转弯时尽可能地将车辆保持在正确的车道上。转弯太宽可能导致车辆移动到可能被其他车辆占用的相邻车道中。转弯太急可能导致车辆切过拐角并且在路缘上跨过，这可能损坏车辆或导致与路边的对象（诸如灯杆、电线杆等）碰撞。车辆、尤其是铰接式车辆和长的单节车辆中导航转弯的困难，也可能导致驾驶员转弯缓慢，这可能堵塞交通。
4.需要的是一种便于为铰接式车辆和较长车辆的驾驶员导航转弯和弯道以便避免上面提及的困难的系统或方法。
技术实现要素：
5.一种为车辆提供转弯路径引导的方法，包括：使用转弯路径引导系统的控制器来确定道路的转弯区域的参数，所述参数包括车道数据和转弯角度数据；使用车辆的传感器系统检测道路的转弯区域中和转弯区域周围的对象的定位；使用控制器基于车道数据、转弯角度数据生成转弯区域的地图，该地图示出了检测到的对象；使用控制器确定车辆的转弯路径，所述转弯路径用于在转弯区域中避开检测到的对象导航转弯；以及在车辆的显示屏上显示具有转弯路径的地图。
6.一种用于车辆的转弯引导系统，包括车辆上的传感器系统，该传感器系统被配置为检测道路的转弯区域中和转弯区域周围的对象。该车辆还包括导航系统，该导航系统被配置为生成与转弯区域中的至少一条道路相关的导航数据。该车辆还包括显示屏。转弯引导系统的控制器被配置为确定转弯区域的参数，所述参数包括车道数据和转弯角度数据；基于车道数据、转弯角度数据生成转弯区域的地图，该地图在地图的对应位置示出了检测到的对象；确定车辆的转弯路径，所述转弯路径用于在转弯区域中避开检测到的对象导航转弯；并且使具有转弯路径的地图显示在显示屏上。
附图说明
7.图1是具有根据本发明的转弯路径引导系统的车辆的示意性描绘；图2是由图1的转弯路径引导系统生成的地图的图示，该地图示出了用于在图1的转弯路径引导系统的显示屏上显示的转弯路径；图3是示出不同线的示意图，所述线可以与显示在图1的转弯路径引导系统的显示屏上的转弯路径一起示出；图4是使用图1的转弯路径引导系统提供转弯路径引导的方法的流程图。
具体实施方式
8.出于促进对本公开的原理的理解的目的，现在将参考附图中示出的和以下书面说明书中描述的实施例。应当理解，这并不旨在对本公开的范围进行限制。应当进一步理解，本公开包括对所示实施例的任何变更和修改，并且包括本公开所属领域的技术人员通常会想到的对本公开的原理的进一步应用。
9.本公开的各方面在随附的描述中公开。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以设计出本公开的替代实施例及其等同物。应当注意，本文关于“一个实施例”、“实施例”和“示例性实施例”等的任何讨论指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，并且这样的特定特征、结构或特性不一定被包括在每个实施例中。此外，对前述内容的引用不一定包括对同一实施例的引用。最后，不管是否明确描述，本领域普通技术人员都应当容易领会，给定实施例的每个特定特征、结构或特性可以与本文讨论的任何其他实施例的特征、结构或特性结合或组合使用。
10.出于本公开的目的，表述“a和/或b”是指（a）、（b）或（a和b）。出于本公开的目的，表述“a、b和/或c”是指（a）、（b）、（c）、（a和b）、（a和c）、（b和c）或（a、b和c）。
11.如关于本公开的实施例所使用的那样，术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。
12.如图1所示，系统100包括车辆102。在一个实施例中，车辆102是铰接式车辆，其具有通过耦合部连接的前节和后节，所述耦合部诸如形成车辆枢轴点的挂接装置，所述车辆诸如半挂卡车、牵引车拖车、铰接式公共汽车或任何牵引拖车的车辆。在另一个实施例中，车辆102是非铰接式车辆，包括长的单节车辆，诸如公共汽车或长的建筑车辆。然而，本公开适用于基本上任何类型的车辆，包括铰接式和非铰接式车辆。车辆102可以具有任何水平的自动化和/或自主性，包括自动转向和制动控制。
13.车辆102包括驾驶辅助系统106。根据本公开，驾驶辅助系统106包括转弯路径引导系统108，所述转弯路径引导系统108被配置为使用来自车辆上的传感器系统110的各种传感器的传感器输入（超声波、视频、雷达、lidar）来确定车辆需要在其处进行转弯的道路或街道上的位置附近的对象（例如，标杆、路缘、车辆、行人）的定位，并且为驾驶员规划安全且高效地越过转弯的路径。转弯可以在车辆从一条道路转弯到另一条道路上的交叉口处。转弯也可以是沿着道路的方向改变，例如成角度的转弯、弯道、环岛等。转弯路径引导系统108检测车辆102在道路上的当前定位，并且处理传感器输入以确定转弯附近的对象的定位，以标识转弯附近的车道和对象。转弯路径系统108的控制器110随后基于当前转向角度、车道定位和取向、对象的定位、车辆大小（在铰接式车辆的情况下包括驾驶室和拖车）、转弯半径、枢轴点等计算用于导航转弯的转弯路径，并且在车辆102内的驾驶员视野中的显示屏
104上显示转弯区域的地图。转弯区域的显示可以示出道路的车道、车辆在道路上的当前定位以及放置在地图的对应定位处的对象的表示。计算出的转弯路径叠加在地图上，示出期望的转向角度范围，以引导驾驶员手动导航转弯。
14.再次参考图1，车辆包括转向系统116和方向盘120、可操作地连接到马达128的速度系统124、制动系统132和脚踏板136。转向系统116被配置为控制车辆102的转向角度，使得车辆102可以自动和/或手动地绕过拐角并且沿着道路操纵。转向系统116相对于车辆102的底盘移动、枢转和/或旋转车辆102的车轮，以使车辆102转向。转向系统116可以由驾驶辅助系统106控制，使得车辆102的转向角度被自动电子控制。转向系统116也可以由车辆102的操作者使用方向盘120手动控制，方向盘120可操作地连接到转向系统116。方向盘120在本文也被称为车辆的输入设备。转向系统116被配置为检测车辆102的当前转向角度，并且将转向角度输出到控制器。车辆102的操作者也被称为驾驶员。如本文所使用的，车辆102的转向角度是车辆车轮相对于车辆102中心线的角度。
15.马达128被配置为生成用于移动车辆102的驱动扭矩。在一个实施例中，驱动扭矩通过变速器传递到车辆102的车轮。可替代地，驱动扭矩被直接传递到车轮，并且车辆102不包括变速器。在特定实施例中，马达128是从车辆102的电池供应电能的电动马达。在另一个实施例中，马达128是燃烧燃料以生成驱动扭矩的内燃机。
16.制动系统132被配置为生成制动力，以用于减慢车辆102并用于将车辆102维持在停止定位。在一个实施例中，制动系统132是包括盘式制动器的液压制动系统。
17.参考图1，速度系统124被配置为自动控制车辆102的速度。例如，速度系统124控制马达128生成期望大小的驱动扭矩，用于以期望的速度移动车辆102。速度系统124还可以控制制动系统132，用于自动减速车辆并用于自动使车辆102受控且舒适地停止。
18.脚踏板136可操作地连接到速度系统136，并被配置为使得车辆102的操作者能够手动控制速度系统124并手动控制车辆102的速度。脚踏板136包括至少一个加速踏板和一个制动踏板，加速踏板用于控制马达128的驱动扭矩的大小，制动踏板用于选择性地激活制动系统132以使车辆102减速或停止。
19.如图1所示，驾驶辅助系统106包括控制器112、导航系统109、传感器系统110、存储器114和显示屏115。导航系统109被配置为向驾驶辅助系统的控制器提供至少车辆定位数据、地图数据和导航数据。在一个实施例中，导航系统109是卫星导航系统，其使用全球定位系统（gps）、全球导航卫星系统（gnss）和/或任何其他基于卫星的导航系统来生成车辆定位数据。车辆定位数据对应于车辆在地球上的定位。
20.地图数据对应于车辆102可用的道路的道路地图。导航系统109被配置为使用车辆定位数据来确定车辆相对于地图数据的定位。因此，导航系统109被配置为使用车辆定位数据和地图数据来确定车辆当前正在其上操作的道路。
21.在示例性实施例中，导航数据对应于使用可用道路从起点到目的地的路线。在一个实施例中，车辆102的操作者利用期望的目的地配置导航系统109，并且导航系统109自动生成用于将车辆102导航到目的地的导航数据。如本文所述，驾驶辅助系统106典型地自动控制车辆102的速度和/或转向角度，以基于路线数据将车辆102导航到目的地。
22.导航系统109被配置为将数据层应用于地图数据以用于导航车辆。例如，导航系统109可以包括包含实时交通数据的数字交通层（未示出）。在确定用于将车辆导航到目的地
的导航数据时，导航系统109处理交通数据层，使得使用最小化交通延迟和减速的优化路线来导航车辆。
23.驾驶员辅助系统包括传感器系统110，用于检测参数以帮助执行驾驶员辅助系统的各种功能。传感器系统110包括安装在车辆102上或车辆102中的一个或多个位置处的至少一个图像传感器。所述至少一个图像传感器可以包括可见光传感器。在另一个实施例中，图像传感器被配置为热成像设备，该热成像设备被配置为基于热辐射和/或红外辐射生成图像数据。在一些实施例中，传感器系统110包括lidar（光检测和测距）系统、超声波测距系统和/或雷达系统，其被配置为生成图像数据或对象检测数据，作为由所述至少一个图像传感器生成的图像数据的替代或补充。
24.传感器系统110的传感器被配置为生成与车辆102的当前定位前方的道路的图像相对应的图像数据，并且包括与道路边缘和标识行驶车道的道路表面标记相对应的数据，所述标记诸如条纹线和双线。视野延伸至两条道路边缘。示例性的路面标记包括划分和/或标识行驶车道的涂漆标记。来自传感器系统110的传感器数据也可以用于检测道路中和道路周围的对象和/或危险。
25.驾驶辅助系统106的控制器112被提供为至少一个微控制器和/或微处理器，并且被配置为使用来自系统的其他组件的数据和输入来执行各种任务。控制器112被配置为接收来自导航系统109的导航数据、来自转向系统116的转向数据（例如转向角度）、来自速度控制系统124的速度数据、和来自传感器系统110的传感器数据以及来自其他驾驶员输入（诸如方向盘和脚踏板）的数据。
26.控制器106被配置为处理来自传感器系统110的（一个或多个）输入，以确定道路车道的定位和取向，检测道路中和道路周围的对象，诸如其他车辆、灯柱、行人、消防栓、邮箱等，并确定车辆相对于道路车道的定位和取向。
27.作为驾驶员辅助系统106的一部分，控制器106被配置为至少基于来自导航系统的导航数据、地图数据、车辆定位数据和车道定位来自动控制车辆102的转向角度和速度。例如，控制器106被配置为控制转向系统116以自动将车辆定位在道路的车道中心。控制器106还被配置为通过控制马达128的驱动扭矩和通过控制制动系统132来控制车辆102的速度。在某些sae级别，诸如sae 3至sae 5，驾驶辅助系统导航车辆102。例如，控制器可以被配置为处理来自传感器系统110的数据，以检测道路中的对象和危险，并自动控制车辆的转向和速度或制动，以避开任何检测到的对象或危险。
28.作为转弯路径引导系统108的一部分，控制器106被配置为处理来自传感器系统110的传感器数据、来自转向系统116的转向数据（例如，转向角度）、来自速度系统124的速度数据和来自导航系统109的导航数据，以生成转弯区域的地图。图2中描绘了示例性地图200。如图2所描绘的，地图在其转弯区域200中的对应定位处示出了（一条或多条）道路202、道路的车道204、转弯区域200中的车道204中的其他车辆206、以及诸如灯柱、电线杆、行人、消防栓、邮箱等对象208。
29.转弯区域200包括所述（一条或多条）道路202的至少一部分，所述道路202通向和远离要由车辆102执行的转弯。转弯可以是从一条道路到另一条道路上的转弯，例如在交叉口处，诸如图2中所描绘的。转弯也可以是单条道路上的转弯或弯道。转弯也可以是环形道路，诸如环岛。
30.控制器106被配置为在显示屏115上显示地图，显示屏115位于车辆102的主车厢中，在其处它可以被驾驶员看到。显示屏115可以内置在车辆的仪表板中，或者可以附接在仪表板上或仪表板前面。可以使用任何合适类型的显示屏，诸如lcd屏幕、led屏幕、oled屏幕、等离子屏幕和crt屏幕显示器。
31.控制器106还被配置为确定车辆102相对于道路202的当前位定位，并在地图上以其对应的定位和取向显示车辆102。由控制器106使用来自传感器系统110的传感器数据持续更新车辆102的定位以及地图上的其他移动对象，诸如其他车辆、行人和骑自行车的人等。
32.为了帮助驾驶员手动导航车辆102中的转弯，控制器106被配置为确定通过转弯的转弯路径210，该转弯路径210将合理地将车辆102维持在其车道内，并且避免偏离道路或驶上路缘，并且避开道路208中和道路208周围的对象208。转弯路径210是通过考虑如下各项来确定的：当前的转向角度、车辆的长度和宽度、前轮和后轮之间的距离、在铰接式车辆的情况下前轮和后轮之间的枢轴点的位置、车辆的速度、车辆的当前定位和取向、转弯的角度、车道的宽度、车辆的扫掠宽度， 后轮相对于前轮的偏离轨迹，以及弯道内和弯道周围其他车辆和对象的定位。
33.在确定期望的转弯路径210时，也可以考虑其他因素。应当理解，一些转弯可能需要车辆稍微转到相邻车道中，以便导航转弯并且避免驶上路缘或避开转弯区中沿道路的对象。当相邻车道上没有车辆或者没有迎面而来的车辆时，可以这样做。还应当理解，在一些情况下，一些转弯可能需要车辆轻微脱离道路，例如，切过拐角。这通常在该区中没有阻碍物或障碍物时进行，以便避开相邻车道中的车辆或迎面而来的车辆。控制器可以考虑这些因素来确定车辆的转弯路径。例如，当导航转弯时，相邻左车道中没有车辆可以允许更宽的路径，因此与车辆在相邻左车道中的情况相比，可以增加左最大转向角度（即，当进入转弯时，允许方向盘向左转得更远）。类似地，在相邻右车道上没有对象，在车辆的右侧（诸如路肩）上提供空间，或者与其他情况相比，在车辆的右侧上没有路缘或其他对象可以允许增加右转向角度（即，当进入转弯时，允许方向盘向右转得更远）。
34.控制器106可以被配置为以任何合适的方式确定转弯路径210。在一个实施例中，控制器被配置为执行存储在存储器114（图1）中的软件程序。存储器114是非暂时性计算机可读存储介质，其被配置为存储编程指令，当由控制器106的处理器执行时，该所述编程指令使得处理器能够基于上面列出的因素计算转弯路径210。车辆参数，诸如车辆大小、枢轴点位置、扫掠宽度和偏离轨道，可以预编程到存储器中或者由系统的操作者输入。某些因素，诸如转弯时准许车辆行驶到其当前车道之外的程度，是基于车辆所有者/操作者的期望的，并且也可以被预编程。其他参数，诸如当前转向角度、当前速度、转弯角度、车道宽度以及其他车辆和对象的定位，根据从系统的各种组件接收的数据来确定。
35.控制器106被配置为在开始转弯时确定转弯路径210的至少左最大转向角度和右最大转向角度。使用术语“左”和“右”指代车辆行驶或移动的方向。左最大转向角度是方向盘120在进入转弯时能够向左转动同时仍然允许车辆以期望的方式——例如通过合理地将车辆维持在其车道内并避开道路中和道路周围的对象——导航转弯的最远角度。右最大转向角度是方向盘120在进入转弯时能够向右转动同时仍然允许车辆以期望的方式导航转弯的最远角度。在大多数情况下，左最大转向角度和右最大转向角度不同，这指示通过转弯可
能存在多于一条路径。左最大转向角度和右最大转向角度可能相同，这指示通过转弯存在一条狭窄路径。
36.在图2所描绘的实施例中，转弯路径210显示在显示屏115上的地图上，并且至少包括左边界线212和右边界线214。左边界线212和右边界线214可以以增强转弯路径的视觉感知的方式显示，例如通过选择亮色和/或更粗的线。转弯路径边界线212、214可以以能够被车辆102的驾驶员看见和识别的任何合适的方式显示。
37.左边界线212用于指示左最大转向角度，并且被定位成对应于左前轮进入转弯时的路径。可替代地，左边界线212可以被定位成对应于车辆的左前角的路径。类似地，右边界线214用于指示右最大转向角度，并且被定位成对应于右前轮进入转弯时的路径。可选地，右边界线214可以被定位成对应于车辆的右前角的路径。
38.左边界线212和右边界线214显示在地图中，以在导航转弯时为驾驶员提供引导。驾驶员将知道，通过将车辆维持在显示屏上的地图上的左边界线212和右边界线214内，将以期望的方式导航转弯。控制器106可以例如通过软件被配置为在驾驶员导航转弯时周期性地或连续地更新转弯路径。例如，车辆转向角度的改变和车辆相对于道路的定位的改变可能需要左和右最大转向角度的改变，这将进而导致地图上左边界线212和右边界线214的显示改变。
39.参考图3，除了左边界线212和右边界线214，控制器106还可以被配置为确定通过转弯的最佳路径。作为示例，通过转弯的最佳转向角度可以是提供与车辆102两侧的对象的最大间距的转弯路径。最佳路径的参数可以取决于应用由适当的各方不同地定义。最佳路径对应于用于导航转弯的最佳转向角度，该最佳转向角度可以以类似于左和右最大转向角度的方式来确定。在图3所描绘的实施例中，最佳路径在显示屏上显示为单线216，以示出将采取的具有最佳转向角度的路径。为了方便起见，图3示出了直线路径。最佳路径线216优选地以容易与地图以及边界线区分的方式显示。例如，最佳路径线216可以显示为与边界线不同的颜色线，或者显示为不同类型的线，例如，如图3中所描绘的虚线。
40.为了促进驾驶员将车辆102维持在最佳路径处或接近最佳路径的能力，控制器106还可以被配置为基于当前转向角度来显示车辆102的当前路径。当前路径可以显示为与车辆中心线对准并反映基于当前转向角度将采取的车辆路径的单线218。当前路径线218可以以不同于最佳路径线的方式例如通过使用不同的颜色和/或线类型来显示。驾驶员可以在地图上看到最佳路径线和当前路径线之间的差异，并调整车辆的转向角度，以努力使当前路径线218与最佳路径线216匹配。
41.控制器106可以被配置为在某些情况下为驾驶员生成警报或警告。例如，控制器106可以被配置为如果车辆的当前转向角度将导致车辆路径超出期望的转弯路径，和/或如果控制器检测到当前转向角度大于左或右最大转向角度，则生成警报。可以生成任何合适类型的警报，诸如可听见的警报，例如嘟嘟声、蜂鸣声或话语，其可以用于指示驾驶员应当调整车辆的转向角度。也可以使用视觉警报或警告，诸如显示在屏幕上的文本，指示警报的性质和/或要采取的校正车辆路径的步骤。
42.控制器106还可以被配置为如果控制器确定车辆或移动对象（诸如行人）移动靠近或进入车辆的转弯路径，则生成警报或警告。在这种情况下，警报或警告可以用于指示驾驶员应当立即停止车辆或采取其他动作以避开车辆或对象。
43.图4示出了用于操作具有转弯路径引导系统的车辆的示例性方法400。该方法开始于框402，激活转弯路径引导系统。当控制器106确定车辆102正在接近转弯时，该系统可以自动激活。控制器106可以基于来自导航系统109的导航数据和/或基于来自传感器系统110的传感器数据来确定车辆正在接近转弯。可替代地，转弯路径引导系统108可以由驾驶员经由被配置为激活系统的用户输入设备激活，诸如经由显示器上的按钮或触摸屏激活。
44.一旦系统被激活，在框404，控制器106就生成转弯区域的地图，该地图示出（一条或多条）道路、道路的车道、道路上的其他车辆以及道路中和道路周围检测到的对象。在框406，控制器106还确定用于在转弯区域中导航转弯的转弯路径。如上面所讨论的，转弯路径210是基于当前的转向角度、车辆的长度和宽度、前轮和后轮之间的距离、在铰接式车辆的情况下前轮和后轮之间的枢轴点的位置、车辆的速度、车辆的当前定位和取向、转弯的角度、车道的宽度、车辆的扫掠宽度，后轮相对于前轮的偏离轨迹，以及转弯内和转弯周围其他车辆和对象的定位。
45.在框408，地图和转弯路径显示在显示屏上。在一个实施例中，如上面所讨论的，转弯路径被显示为对应于用于导航转弯路径的左最大转向角度的左边界线和对应于右最大转向角度的右边界线。在一些实施例中，车辆102通过转弯区域的最佳路径和/或当前路径可以由控制器确定（框410、412），在这种情况下，最佳路径线和/或当前路径线也可以显示在显示屏上（框408）。
46.虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本公开，但是这些在性质上应当被认为是说明性的，而不是限制性的。应当理解，仅呈现了优选实施例，并且在本公开的精神范围内的所有改变、修改和进一步的应用都期望受到保护。