专利名称：用于辅助驾驶员的方法及装置的制作方法
现有技术本发明涉及用于辅助驾驶员的方法及装置。
这种方法或装置、即所谓的驾驶员辅助系统被描述在不同的文献中。这种驾驶员辅助系统的一个例子是车道驶离报警系统(Lane-Departure-Warning)，该报警系统在机动车驶离行驶车道或即将驶离行驶道时对驾驶员发出报警。例如在EP 10 74 430 A1中描述了这种车道驶离报警系统的一个例子。在此，基于一个向前观察的摄像机的图象确定机动车在车道中的位置及当机动车驶离或即将驶离该行驶道时发出报警信号。
在DE102 10 130 A1中描述了一种车道驶离报警系统，其中在发出报警时考虑驾驶员的注意力状态，该注意力状态是基于转向运动、制动或油门踏板运动来求出的。驾驶员被分类为愈不集中注意力，则在此情况下报警愈早地产生。
本发明的优点通过根据所使用的行驶车道和/或行驶车道边和/或驾驶员个人构成的报警策略可避免误报警及提高车道驶离报警系统的认可度。这将这样地实现，即其方式是当驾驶员的行为明显地偏离相关驾驶员的通常驾驶行为时，驶离或即将驶离行驶车道才发生报警，或其方式是在其潜在危险方面考虑行驶状态，尤其是在一个多车道道路的不同行驶车道中的通常驾驶行为模式。
特别有利的是，报警策略与驾驶员个人的相关性在学习算法的范围中适配驾驶员驾驶行为的改变。
以有利的方式，在构造报警策略时考虑不同驾驶员的常规驾驶状态。将考虑到有些驾驶员始终利落地在车道中心行驶，另一些驾驶员相反地例如在高速公路右车道上有意地偏右行驶及有意地容忍接触到右车道标记。同样地这适用于在具有分隔行驶方向的多车道道路(例如高速公路或类似高速公路的结构)的左车道上行驶时的左车道标记。并且这里有些驾驶员部分地甚至有意容忍超过边缘线条几个厘米。当行驶在中间车道时可观察到类似的行为，这时接触车道标记已不再能被容忍，以致这时必需强制地发出一个报警。这种行驶状态的相关性和/或驾驶员个人的状态将通过以下所述的方案在构造报警策略时加以考虑及由此使报警策略达到对驾驶员或行驶状态的最佳适配。
其它的优点可从以下实施例的说明或由从属权利要求中得到。
以下将借助附图中所示的实施形式来详细说明本发明。
图1示出一个处理单元的框图，通过该处理单元可实现车道驶离报警系统，图2中借助一个流程图表示根据行驶状态、尤其所使用的行驶车道和/或驾驶员行为构成一个报警策略的实施例，及图3中借助一个流程图表示用于一个学习算法的实现例子，该学习算法用于求得车道驶离报警系统的报警策略的针对驾驶员个人的构造。
实施例的说明图1表示一个装置，该装置是用于辅助驾驶员的系统的一部分(例如用于在驶离或即将驶离行驶车道的情况下报警和/或横向导引机动车的执行元件的控制)。图中示出一个控制或分析处理单元10，它具有至少一个输入电路12，一个微计算机14及一个输出电路16。这些单元彼此用一个总线系统18相互连接以进行相互的数据交换。对输入电路12导入各个测量装置的输入导线，通过这些导线传送测量信号或测量信息。第一输入导线20将输入电路12与一个图像传感器系统22(单一或立体摄像机)相连接，它摄取机动车前面的场景。相应的图像数据通过输入导线20传送。此外设有输入导线24至26，它们使输入电路12与测量装置30至34相连接。这些测量装置例如涉及用于测量机动车速度的、用于检测转向角和/或偏航率的、用于检测代表驾驶员加速意愿-例如驾驶员的油门踏板操作范围-的参量的、用于检测机动车的速度和/或加速度的及检测机动车其它工作参数的测量装置，这些其它工作参数在以下所述的方案方面具有意义。通过输出电路16及输出导线36控制至少一个报警装置38，例如一个报警灯和/或用于声音报警和/或语音输出的扬声器和/或用于图像显示的显示器和/或用于触觉显示的执行元件，借助它们将通知驾驶员行驶车道的(即将)驶离。此外或对此变换地在一些实施例中提出通过输出电路16及输出导线40控制一个调节系统42，该调节系统例如通过干预机动车的转向或制动系统自动地使机动车返回车道(横向导引)及由此防止驶离行驶车道。
在车道驶离报警系统的该实施例中基于由图像传感器系统输入的、机动车前面的场景的图像数据借助图像分析方法求得车道数据，这些车道数据代表该行驶车道及所有相邻车道的延伸及尺寸，由此可了解道路的所有车道情况(车道数目，相对反向交通的分隔，…)。因此例如可检测出行驶车道边缘标记(左和/或右行驶车道边缘)及将相应行驶车道边缘的延伸例如以多项式(三阶幕函数)逼近。此外由机动车几何尺寸、机动车速度的当前及必要时过去的参量、转向角或偏航率等计算出例如对于右和/或左车轮的机动车轮辙的延伸及也表示为多项式。由所述数据借助切线比较计算出其它的车道数据，例如车道标记与机动车轮辙之间的横向距离(机动车右侧到右边缘，左侧到左边缘)，轮辙的曲率，和/或轮辙及车道标记之间的角度(右轮辙到右边缘，左轮辙到左边缘)。此外在一个实施例中必要时也计算到这些线的交点所预期的时间(time to line crossing)。在该优选实施例中当超过一个预给定的横向距离或低于一个预给定的时间值时进行报警。
一个第一方案在于，车道驶离报警系统的报警策略与机动车所在的行驶车道相关。因此该报警策略考虑机动车在一个行驶方向上处于具有多个行驶车道的道路例如高速公路的哪个车道上。这将借助基于视频的车道检测来测定，该车道检测将推导出在多个识别出的车道的一个中机动车的位置。在此，区分出边缘车道(左及右)与中间车道。此外在一个实施例中当前地在左与右车道边缘之间区分。以此方式对于每个行驶车道或对于每个车道边缘，一个作为识别超出相应车道边缘的报警阈值的、例如相对于车道标记内侧的最大允许的距离量Xmax被预给定。该允许的距离量可对于每个行驶车道及必要时对于一个行驶车道的每侧不同地选择，即取不同的值。视实施例而定，这些距离量也可完全地或部分地具有相同的值。
在一个公路或其它的单车道道路上行驶时，同样地将区分左与右车道标记。因此本发明的第二方案是对行驶车道专设的报警策略补充地或替换地设有一个报警策略，它区分左及右车道边缘及对于每个车道边缘预给定可不同地选择的距离值。在此情况下根据潜在危险预给定该求得的距离量(报警阈值)。对于右车道的右边缘预给定一个第一值(相对车道边缘标记的横向距离)，例如为40cm，对于左车道的左边缘为另一值，例如30cm，而对于中间车道可预给定0cm或甚至负的值(即报警位置仍位于车道内部)。对几何距离量替换地，作为报警阈值可预给定驶离车道前的最大时间阈值(Tmax)(time to linecrossing)。以下对于结合车道驶离报警系统的报警阈值所述的距离量既可理解为几何距离量(机动车到行驶车道的横向距离)，也可理解为时间的间隔量。
另一优点在于，报警策略适配于驾驶员个人，这就是说根据驾驶员举止或驾驶员的驾驶风格来预给定。仅当驾驶员的驾驶风格可被归结为他使用有意设置得低的阈值时才利用上述的最大距离值。对于很守规矩行驶在车道中间的驾驶员，适合的是将该阈值减小到0，必要时甚至预给定负的值。因此对于每个驾驶员针对个人地、最好对于每个车道及最好对于每个边缘线条、确定一个针对个人的值Xmax_个人。在一个优选的实施形式中该值基于一个自学习算法来获得。
在此情况下在该优选实施例中使用以下的学习策略。仅当驾驶员被归为“专心”类别时才被学习。对此将使用上述将驾驶员分类为专心及不专心的判据。视实施例而定也使用其它参数，例如驾驶员的观察力(眨眼行为，头部位置等)。在学习阶段期间将考察驾驶员如何在车道中行驶。在最简单情况下学习策略在于，将一个车道被超过的最大值作为针对个人的距离量被存储。但这仅在于，假设预定的最大值Xmax不被超过。该针对个人的距离值将以有利的方式在一个预给定的恢复时间(Heilzeit)后逐步地减小，以致一次无意的脱离车道不能任意长时间地起作用。
对所述的学习算法的一个替换方案是计算当前测量值与车道中点的标准偏差及根据该标准偏差计算针对个人的距离量值，例如其方式是在一定时间周期上求得平均的标准偏差。并且根据该平均值决定针对个人的距离量值。当超过当前有效的针对个人的距离量值时对驾驶员报警。
在最简单的情况下所述的学习周期在开始启动车道驶离报警系统时开始及在关闭该报警系统时结束。在一个变换的实施例中，学习周期延长到一个驾驶员的整个驾驶周期。在此情况下学习周期在上车(识别驾驶员车门打开或驾驶员座位被占用等)时开始及在下车时结束。驾驶员座位占用的识别可保证，在驾驶周期内驾驶员不更换。
在另一实施例中在确定针对个人的距离量值时附加地使用当前的行驶车道延伸情况，以致将一起考虑车道的宽度和/或其曲率。这意味着，当宽的车道时以学习的值为出发点或以其它方式预给定的针对驾驶员个人的值为出发点减小所述针对个人的距离量值。这也意味着，该值在向到边缘更小距离的方向上改变。在窄车道或弯曲道的情况下该值在曲线内边缘中减小及在曲线外边缘处增大。
在另一实施例中为了减小针对驾驶员个人的值使用当前机动车速度。在较高的速度时通常需要较高的驾驶方向稳定性。这意味着，报警算法在较高速度时比在较低速度时对驾驶员的驾驶方向稳定性设置更窄的界限。换句话说，该针对个人的值在较高速度时被提高，以致报警比较低速度时更早地发生。这又意味着，一个带着不再完全利落的驾驶方式的非常疲劳的驾驶员通过频繁的报警的影响将以较低的速度行驶。
在另一实施形式中，针对个人的值的学习方式随着行驶的持续时间而改变。因此在行驶开始时针对个人的值的改变比在数小时行驶后的改变更强。这是考虑到参数的练习宁可在驾驶员休息好的情况下发生，而减退的驾驶风格不会导致报警参数的改善。在该意义上值的更强改变意味着该值的改变速度更大。
此外在一个实施例中将区分虚线的车道线与实线的车道线。这意味着，该距离值不仅与车道和/或行驶车道边相关地、而且补充地或替换地也与车道线的类型相关地选择。尤其可考虑，这样地选择该距离值，以致在虚线车道线的情况下比在实线车道线的情况下更晚地进行报警。
上述方案的实施是在处理单元的微计算机的程序的范围中实现的。对于这些程序的例子将借助图2及3的流程图来描述。所示意绘出的程序将在预给定的时间间隔中运行。
图2中表示出一个流程图，它对于行驶车道和/或行驶车道边和/或针对驾驶员个人地示出距离值(几何的或时间的)的预给定。
所示意出的程序在车道驶离报警系统有效时周期地运行。在第一步骤100中确定，机动车位于哪个车道上。这借助于对由一个摄像机摄取的机动车前面的图像的分析、必要时可能考虑导航数据来实现。在一个多车道的行驶道路的情况下(该信息可由摄像机图像或由导航系统的数据导出)将确定机动车位于哪个车道上(左，中间，右车道，等)。在接着的步骤102中根据步骤100的结果预给定距离量Xmax。为此在该优选实施例中设置了一个表格，在其中根据行驶车道及必要时根据待被考察的车道边缘来预给定值。因此在一个多车道道路上(在一个行驶方向上)对于每个车道及必要时对于每个行驶车道边缘预给定值。在一个单车道的道路上(在行驶方向上)则对于左边缘预给定一个值及对于右边缘预给定一个值。此外在该一种或两种情况下可补充地考虑边缘标记的类型，其方式是附加地对于虚线及对于实线预给定不同的值。根据在步骤100中求得的行驶状态，在步骤102中选择用于机动车当前车道的相应极限值Xmax左，Xmax右。接着在步骤104中读入必要时适合于当前行驶车道的针对驾驶员个人的距离值(Xmax_个人_左，右)，该值对于两个行驶车道边也可不同。在接着的步骤106中将基于步骤102中求得的或步骤104中读入的值确定对于当前的行驶车道边(Fahrspurseite)重要相关的值。在该优选实施例中对于每个行驶车道边选择所述值中当前更小的值。然后根据步骤108将这些值输送给报警算法，当驶离或即将驶离行驶车道时，该算法将以开始部分所述的方式方法对驾驶员报警。
可以确定，由车道线向内的x_max是正的。这意味着，当报警极限变小时，报警极限向着车道线移动。
图3表示一个流程图，它示意出用于针对驾驶员个人的值的学习算法的一个优选实施例。并且这里所示的程序也是周期地运行。
图3中所示的程序开始于车道驶离报警系统的启动或一个驾驶员驾驶周期的开始(座位占用识别等)。在此，启动一个计数器及对于个人的距离量值预给定一个开始值。在第一步骤200中检验，该驾驶员是否被分类为专心类型。这将基于开始部分所述的参数来进行，这些参数被这样分析处理，以致可进行将驾驶员分为“专心”及“不专心”的分类。如果驾驶员被分类为不专心的类型，则在步骤202中检验计数器是否已终止。如果情况不是这样，则重复该程序。否则在步骤204中使针对个人的距离量值增量(由此使报警更早发生)，计数器被置成0及重新开始。
在步骤204后程序继续进行到步骤200及检验该驾驶员在何程度上是专心的或不专心的。如果该驾驶员是专心(aufmerksam)的，则在步骤206中对于行驶车道的左及右边读入当前测量的(几何的或时间的)距离量值。该距离量值将如前所述地借助边缘标记及机动车的当前航向来求得。接着在步骤208中必要时改变该被存储的距离值，最好其方式是由当前测量的及被存储的值构成最小值(或一个加权的平均值)。由此在步骤208中对于当前的行驶车道的左边缘及右边缘出现了一个针对个人的距离值，该针对个人的距离值必要时被校正或被进一步处理(弯道行驶，速度，行驶车道宽度等)及适配地被提供给根据图2的车道驶离报警系统。
在步骤208后将检验计数器(步骤202)，该计数器在一个预定的时间周期期满时导致被存储的针对个人的左及右的距离值的一个增量(步骤204)。由此可有效地校正驾驶员的驾驶行为中的偏差，及避免了这种偏差对车道驶离报警系统的功能具有持续的影响。
权利要求
1.用于辅助驾驶员的方法，其中当机动车驶离或即将驶离当前行驶车道时，产生出一个报警信号，其特征在于根据机动车所使用的行驶车道和/或根据行驶车道边和/或根据驾驶员行为或驾驶员的驾驶风格来产生报警信号。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于预给定一个距离值，当超过该距离值时产生所述报警信号。
3.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于该距离值是几何的距离值(相对行驶车道边缘标记的横向距离)或时间的间隔值(到超过行驶车道边缘标记的时间)。
4.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于对于在一个行驶方向上一个多车道道路的每个行驶车道和/或对于每个车道边缘(左，右)预给定一个距离值。
5.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于与潜在危险相关地预给定距离值。
6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于该距离值与机动车速度相关。
7.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于根据驾驶员行为或驾驶风格来确定针对驾驶员个人的距离值。
8.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于针对驾驶员个人的距离值在一个学习过程的范围中可改变。
9.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于针对驾驶员个人的距离值与机动车的速度和/或驾驶持续时间相关。
10.用于辅助驾驶员的装置，设有一个处理单元，它当机动车驶离或即将驶离行驶车道时，产生出一个报警信号，其特征在于该处理单元被这样地构型，使得报警信号与机动车在一个多车道的行驶道路上一个方向上所使用的行驶车道相关和/或与行驶车道边相关和/或与驾驶员行为或驾驶员的驾驶风格相关。
全文摘要
本发明涉及用于辅助驾驶员的方法及装置，其中当驶离行驶车道时所产生的报警信号与所使用的行驶车道和/或发生驶离的车道边和/或驾驶员行为相关。
文档编号B62D15/02GK101031462SQ200580033019
公开日2007年9月5日 申请日期2005年8月19日 优先权日2004年10月1日
发明者卡斯滕·豪格 申请人:罗伯特·博世有限公司