帮助司机商议路线的方法

专利名称：帮助司机商议路线的方法
技术领域：
本发明涉及帮助车辆司机商议路线的系统和方法。本发明尤其涉及通
过基本上自动地从地图数据库中识别拐弯；为拐弯计算估计的可商议速 度；将拐弯信息存储在地图数据库中供接下来使用；为司机建议即将发 生的拐弯；如果他或她试图以大于所估计的可商议速度的速度商议拐 弯，则警告司机；为了不论车辆是否已经处在控制模式下安全地商议拐 弯而控制车辆；改变建议、警告和控制方式；并确定关于车辆进入和退 出拐弯的实际车辆状态，来帮助司机商议路线，特别是路线中的拐弯或 其它复杂或正在变化的几何情况的方法。
背景技术：
拐弯的路线可能是偏离路线的重要原因。这些错误的一些可能原因包 括司机分心而不能及时识别即将发生的拐弯并减速，结果使车辆太快地 进入拐弯；司机犯困或喝醉，没有提供成功商议拐弯所需要的正确驾驶 行为；司机试图高速地靠近拐弯，同时激进地驾驶并过高地估计他或她 或车辆在拐弯处的能力；或者司机低估了天气情况。
现有技术中已经知道利用前视传感器来试图识别路线中即将发生的 拐弯。但是这种传感器被限制在一定范围内，并因此基本上不能在遇到 拐弯之前识别出拐弯，因此不能及时地识别或确定存在拐弯、拐弯的危 险性或其它潜在的危险情形因素(例如拐弯的严重度、恶劣的天气情况 或恶劣的道路情况)，以便警告司机并避免事故。
因此，需要帮助司机商议路线，特别是路线中拐弯的改进方法。

发明内容
本发明提供通过基本上自动地从地图数据库中识别拐弯；为拐弯计算 估计的可商议速度；为司机建议即将发生的拐弯；如果他或她试图以大 于所估计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告司机；为了不论车辆是 否已经处在控制模式下而安全地商议拐弯，试图控制车辆，来帮助司机 商议路线，特别是路线中拐弯或其它复杂或正在变化的几何情况的方
法。当拐弯#:提前而不是实时地识别出来时，拐弯的识别和可能的一个 或更多拐弯特性以及所估计的可商议速度可^皮存储在车内或远程地图 数据库中，以供接下来按照需要访问和使用。并且，建议、警告和控制 方式可以基于预先建立或确定的情况而被改变。另外，可以确定关于车 辆进入和退出拐弯的实际车辆状态，以便补充或验证一个或更多所计算 的拐弯特性。
本发明的这些或其它特征在标题为优选实施例描述的下述部分中进 行详细讨论。
附图的简要说明
本发明的优选实施例在下面参照附图进行详细描述，其中


图1是实现本发明方法的优选实施例中涉及的系列功能图2是描述从地图数据库中识别拐弯的过程的状态图3是用于向司机建议即将发生的拐弯的第一平视(head-up)显示
器("HUD")或车内显示器的图4是用于向司机警告即将发生的拐弯的第二HUD的图5是用于向司机传达用于商议拐弯的控制措施正在进行的第三HUD
的图6是用于向司机建议即将发生的拐弯的文本显示的图； 图。 、 ' \ 、、、、、、、、
优选实施例描述
参考附图，在这里根据本发明的优选实施例来描述并以其它方式公开 方法。宽泛地说，参照图1，本发明提供了通过基本上自动地从地图数 据库中识别拐弯，如方框12所示；为拐弯计算估计的可商议速度，如 方框14所示；为司机建议即将发生的拐弯，如方框16所示；如果他或 她试图以大于所估计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告司机，如方 框18所示；为了不论车辆10是否已经处在控制;f莫式下安全地商议拐弯 而试图控制车辆IO,如方框20所示，来帮助车辆10的司机商议路线， 特别是路线中的拐弯或其它复杂或正在变化的几何情况的方法。当拐弯 被提前而不是实时地识别出来时，拐弯的识别和可能的 一 个或更多拐弯
特性以及所估计的可商议速度可被存储在车内或远程地图数据库中，以
供接下来访问和使用，如方框22所示。并且，建议、警告和控制方式 可以基于预先建立或确定的情况而被改变，如方框24所示。另外，可 以确定关于车辆进入和退出拐弯的实际车辆状态，以便补充或验证一个 或更多所计算的拐弯特性，如方框26所示。将会意识到，前面提到并 在下面详细描述的功能或步骤中的每一个，都可以独立地或以任意组合 包括全部功能或步骤来实施，从而实现帮助司机商议路线的目标。还将 会意识到，该方法可以以硬件、软件、固件或它们的任意组合而实施为 完全位于车辆10上或者部分位于车辆10而部分位于远程位置的系统 28。还将会意识到，可以通过系统28从远程源接收各种信息或数据以 供本方法使用，并且这些信息或数据可以包括例如来自轨道卫星的GPS 信号；来自公共或私有的天气服务的天气信息；以及来自公共或私有的 道路监视服务的道路信息。
从地图数据库识别拐弯
建立地图数据库通常使用 一系列点来代表路线。直的路线可以由两个 之少的点来代表直线段的每一端一个点。为了精确地代表路线的几何 情况，拐弯的路线可以用多个紧密隔开的点来代表。根据这些点，曲线 或简单的直线拟合技术可被用于估计线路的航向和曲率。除了空间信 息，数据点还可包含由采集车辆或设备测量的关于航向或偏航速率改变 的信息。在补偿了采集车辆或设备的速度之后，或者通过当曲率估计用 作曲线拟合参数或性能测量时间接地改进曲率估计，偏航速率信息可用 于直接代表路线的曲率。
估计道路曲率的 一种曲线拟合技术是将圆周拟合到三个连续的点上， 其中圆周半径的倒数可以代表这三个点的平均曲率或者这三个点中任 意一个上的曲率。相似地，每一点上的路线力元向可以利用相同的圆周或 者通过简单地用直线段将各点连接，并且将进出点的航向进行平均以代 表该点的航向来计算。并且，任何平均或计算都会考虑到各点之间的间 隔。
根据路线航向和曲率，可通过下述方法加之以识别直线段的能力来识 别出拐弯，该方法由图2所示的状态机100来描述，所示状态机依次分 析每一个点或者沿着用地图代表的路线而被插入的点。每一次这种分析都优选地包括将曲率值与"拐弯开始阈值"相比较。当点具有大于拐弯 开始阈值的曲率时，则声称"拐弯开始"，并且将接下来的点与"拐弯 内阈值"进行比较。当曲率值小于拐弯内阈值时，声称"拐弯末端，，。 那些被在拐弯开始、拐弯末端和它们之间检查的点定义了 "候选拐弯"。 一旦候选拐弯被定义，可以为该候选拐弯收集关于下述特性中的任意 一个或更多的信息。该信息可以被解析并与阈值和权重比较，从而识别 出"真正的拐弯"并由此根据进一步的考虑而消除一些候选拐弯。为候
选拐弯而收集并接下来被真正的拐弯所继承的信息可能包括拐弯开始 位置；拐弯长度；拐弯开始处的航向；拐弯末端的航向；航向变化；方 向(例如左、右、S形拐弯)；平均曲率；峰值曲率；最小曲率；道路 分类(例如州际的、主干路线、连接道、本地、市内、郊区、乡下、铺 砌的/未铺砌的、上跨桥/高架桥下通道的部分、坡道)；与拐弯附近的 道路相关联的事故统计；以及为拐弯所设置的速度限制和建议的速度限 制信息。
关于如何将这些信息用于丢弃候选拐弯的一个例子涉及为拐弯长度 应用阈值。例如，具有小于20米拐弯长度的任何候选拐弯都可以由于 不合逻辑而^^皮丟弃。
计算估计的可商议速度
一旦识别出真正的拐弯，可根据拐弯的特性(诸如上面所列出的那些) 以及诸如司机偏好、司机能力、车辆能力，以及拐弯和航向变化信息中 的估计误差来指定估计的可商议速度。
指定估计的可商议速度的一种方法是为车辆10假设可接受的横向加 速度。给定了平均道路曲率，估计的可商议速度可以基于如下方程
相似地，可接受的横向加速度测量可以被其它拐弯特性修改。例如， 如果在一个位置上发生很多起撞车，则可接受的横向加速度值将会減小 适当的量，诸如O. lg。相似地，如果拐弯很长，则可接受的横向加速度 可以一皮适当减小。还有，可以使用道路的超高来确定或修改估计的可商 议速度。
在对任何建议、警告或控制功能的实时操作过程中，可以基于一些司 机输入(灵敏度)、司机技术估计和/或其它可得到的实际或估计的天
气或道路情况信息来修改估计的可商议速度或可接受的横向加速度，或 者它们的一些导出量。
将拐弯信息存储在地图数据库中
识别真正的拐弯所需的计算可以当车辆10正沿道路移动时实时地发
生。可替换地或附加地，当有更多的处理时间可用时，对真正拐弯的识
别可以由地图制造者或导航单元供应商或甚至由车辆10来提前执行，
然后其可以被放入数据库，以便于接下来在实时操作过程中根据需要进 行访问和使用。结果是，对真正拐弯的识别以及可能的一个或更多其相 关联的特性和估计的可商议速度，可被存储在下列示例性位置的任意组
合中由地图制造者维护的地图数据库；提供给车辆生产商并在实时操 作中使用的地图数据库；在车辆10的非易失性存储器中本地生成并保 存的地图数据库；或者在车辆10的易失性存储器中本地生成并保存的 地图数据库。
建议司机
一旦真正的拐弯已经;故识别出在车辆10的前方，建议信息能够;故传 递到司机，帮助他或她商议拐弯。对于这种建议的可能传递机制包括 指示即将发生的拐弯的可听通信；车辆10显示器上的前方拐弯和/或方 向指示(例如，如图3所示的平视显示器30、示警装置(telltale)、 导航单元、触觉执行器/显示器或者如图6所示的文本显示器36);或 者显示器上为拐弯设置的速度限制信息。
用于传递建议信息的计时应当依赖于车辆10关于拐弯开始和末端的 相对位置。建议信息可以例如当车辆10位于拐弯开始之前的一定距离 或一定时间之内时^L传递到司机。同样地，该信息可以继续#:传递最短 的时间、最近的距离，或者直到离开拐弯末端的一段距离或时间。为了 减少虚警或其它对司机带来的麻烦，速度阈值可用于在发出警告之前需 要车辆IO在某一速度之上的情况。
警告司机
如果确定车辆10可以以超出所估计的商议速度的速度进入拐弯，则 警告信息可以被传递给司机，警告他或她在进入拐弯之前或者在具有变
化曲率的拐弯中时减速慢行。用于这种警告的可能传递机制包括警告 司机减慢车辆10的可听通信；车辆10中显示器上的拐弯警告指示，其 利用一个或更多颜色或其它指示器来指示一个或更多警告级(例如，如 图4所示的平视显示器32、示警装置、导航单元、触觉执行器/显示器、 文本显示器)、车辆10内的显示器上拐弯方向指示；或者在显示器上 为拐弯设置的速度限制信息。
做出车辆10可以以不安全速度进入拐弯这一决定的标准是基于下面 内容的任意组合车辆速度；估计的可商议速度；车辆加速度；刹车状 况；刹车压力；道路级别(在车辆10上估计或从数据库中引用)；离 拐弯开始的距离；到相对于拐弯开始处的位置的距离，在该位置上希望 车辆10将使用用于商议拐弯的速度；时刻；天气情况；司机技术；司 机偏好，或者在该位置处每年撞车的数量。
控制车辆
在车辆10在自动控制(诸如巡航控制)下运行，并确定车辆10可能 正在以不安全的速度靠近拐弯的情形下，车辆10能够在进入拐弯之前 或在具有JE在变化的曲率的拐弯中尽可能地被自动减慢。
相似地，在车辆IO在驾驶员控制下运行，并确定车辆10将会以比估 计的可商议速度更快的速度进入拐弯的情形下，可以尝试通过下面行为 的任意一种或更多种来减慢车辆10:自动启动刹车；部分或完全不理会 通过不机械地连接到发动机流阀门的油门踏板的司机输入，使得发动机 和风阻力减慢车辆10;或者减少发动机为保持车辆10的速度所需的燃 料(或其它成分)。
做出车辆10可以以高于估计的可商议速度的速度进入拐弯这一决定 的标准可以基于关于警告司机的任意上面所列出标准。指示控制的示例 性平视显示器34被示于图5中。
改变建议、警告和控制方式
由于司机偏好、司机技术、环境情况变化4艮大，下面的技术可用于测 量这些并相应地修改建议、警告或控制功能的方式。在一种预期的实施 方式中，可以从司机收集关于他或她想要接受建议、警告或控制时的拐 弯严重程度的偏好。例如，特定的司机可以指示他或她只希望得到关于
曲率高于所指示量的拐弯或者跨越指定角度的拐弯的信息。同样地，偏 好对于各种道路类型来说可以是可调节的。可替换地或附加地，可以从 司机收集关于他或她想要多久被建议的偏好。指示可以基于时间、基于 距离或者基于其它标准。可替换地或附加地，建议、警告或控制可以根
据时间源(诸如GPS)或车辆10中的传感器所指示的时刻或周几而有区 别地发生。可替换地或附加地，建议、警告或控制可以根据司机是否是 在他或她所熟悉的区域中驾驶而有区别地发生。可替换地或附加地，建
而有区别地发生。
确定进入和退出状态
由于地图数据库可能包含关于实际路线几何情况的错误，上面描述的 拐弯识别方法可能会不恰当地对拐弯的开始和末端位置进行分类。在拐 弯末端被用于触发向司机传递建议或警告信息的结束的情况下，不恰当 的拐弯末端位置将会导致在车辆10已经离开拐弯之后连续地显示信息。 为了防止这种情况发生，本发明可采用识别拐弯实际出口的方法。
一种这类技术采用偏航速率估计(来自偏航速率传感器、横向加速度
仪传感器，或来自差分车轮速度)来为车辆IO估计与拐弯有关的状态。 用于估计主机状态的状态机200被示于图7中。在图中，^是在由
力
TCurveYawRateliist。ry定义的时间段上的偏航速率的估计，且 。进
入任一 "退出，，状态可以用于检测拐弯的实时末端。如果在离真正拐弯
的拐弯末端一定距离或时间之内检测出拐弯的实时末端，则关于该拐弯 可以被去除的信息被传递到司机。
用于检测实际的拐弯末端的另 一 种方法可以利用拐弯末端处的绝对
^:向与在所计算的拐弯末端处的真正拐弯^:向相对比。当这两个值在离
真正拐弯的拐弯末端一定距离或时间处变得彼此接近时，关于该拐弯可 以被去除的信息被传递到司机。
示例性的使用和操作
在非限制性简化和示例性的使用和操作中，本发明帮助车辆10的司
机商议路线的方法可以按照如下所述进行。
该方法从基本上自动地从电子地图数据库中识别拐弯开始。这通过基 本上自动地访问电子地图数据库来实现，其中电子地图数据库利用多个 数据点来代表路线的几何情况，所述多个数据点包含至少空间信息并且
还可能包含其它信息，然后利用这多个数据点来估计车辆10行驶所在
的路线上特定部分的力元向和曲率。这一起始步骤可以实时地，即当车辆
IO正在行驶并且朝向拐弯时发生，或者可以提前较多地发生，在这种情
况下，识别和其它附加信息可被存储在数据库中以便于接下来使巧，如 下所述。
接下来，基于至少一个或更多的拐弯特性并可能基于一个或更多的车
辆10和/或驾驶员特性来计算估计的可商议速度。得到的估计的可商议
速度可以基于任何相关信息或数据，诸如例如与拐弯和/或当前恶劣的 天气或道路情况相关联的车祸数量而被向下调整。
正如所提到的，对拐弯的识别以及按照所希望的甚至为导航拐弯而估 计适当的速度，都可以实时或提前发生。当提前发生时，得到的数据可
-波存储在数据库中以便接下来访问和使用。该数据库可#:定位在车辆io 上，或者可被定位远离车辆io,并且数据被存储在其中根据需要访问。 当司机将要遇到识别出的拐弯时，司机可以被积极地建议拐弯的出 现，并且如果需要的话，还被建议拐弯的一个或更多相关特性，诸如例 如，它的航向、曲率和为了对其进行商议而估计的可商议速度。该建议 优选地被提供在遇到拐弯之前预先建立的距离或时间。这个引导距离或 时间可以对于给定的环境而净皮适当调整。例如，为了给司机更多的时间 来为遇到拐弯做准备，引导距离或时间可以当存在不利的驾驶、道路或 天气情况时被延长。如果司机尝试以高于估计的可商议速度的速度来商 议拐弯，则司机会被适当地警告这样做的危险。如果司机尝试以高于估 计的可商议速度的速度来商议拐弯，则车辆io会变为在尝试安全地商 议拐弯所必需的基本自动控制下。响应于一个或更多预先建立或确定的 情况，前面提到的建议、警告和控制方式中的任意一个或更多都可以变 化。
最后，车辆io的实际状态可以在车辆io商议拐弯时确定。这可以包 括例如识别表示拐弯实际末端的实时车辆状态(例如偏航)，从而使得
建议、警告和控制方式能够在时间上不间断。
尽管本发明已经参照附图中所示的优选实施例进行了描述，注意到可 采用等价物，并且这里所做出的替代方案不脱离权利要求中所引用的本 发明的范围。
在已经这样描述了本发明的优选实施例之后，声称为新颖的并想用专
利证书保护的内容包括如下内容
权利要求
1.一种帮助车辆司机商议路线的方法，该方法包括如下步骤(a)基本上自动地访问电子地图数据库，其中电子地图数据库利用包含空间信息的多个数据点来代表路线的几何情况；(b)利用多个数据点来估计车辆行驶所在路线特定部分的航向和曲率，以便识别拐弯；和(c)基于至少一种或更多拐弯特性，为识别出来的拐弯计算估计的可商议速度。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中，航向是通过利用 直线段将多个数据点中的至少三个连续数据点相连接，并且将进出数据 点的航向进行平均以代表该点的航向来估计。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中，曲率是通过将圆 周拟合到多个数据点中的至少三个连续数据点上来估计，其中圆周半径 的倒数代表沿这三个连续数据点的平均曲率。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中，多个数据点进一 步包含关于与路线特定部分相关联的方向变化率的信息，并且其中曲率 是利用方向变化率估计的。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)进一步包括顺序地分析沿着路线的每 一 个点，包括将曲率值与拐弯开始阈值相比 较；当点具有大于拐弯开始阈值的曲率值时，识别出拐弯开始； 将接下来的点与拐弯内阈值进行比较； 当曲率值小于拐弯内阈值时，识别出拐弯末端； 将拐弯开始、拐弯末端和它们之间的点识别为候选拐弯；且 收集并处理关于候选拐弯的信息，以便确定候选拐弯是否是真正的拐 弯。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)中，估计的可商议速 度被计算为乘以车辆可接受横向加速度的曲线半径的平方根。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)中，估计的可商议速 度基于与拐弯相关联的车祸数量而得到调整。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)中，估计的可商议速 度基于当前的天气情况而得到调整。
9. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括向司机建议所识别的拐弯 的步骤。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中在车辆到达拐弯之前一段预先 建立的时间将建议传达给司机。
11. 根据权利要求9所述的方法，其中建议包括将一种或更多的拐弯 特性传达给司机。
12. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括如果司机试图以大于估 计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告司机的步骤。
13. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括试图安全地商议拐弯所 必需的控制车辆的步骤。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中控制车辆包括为了将车辆减慢 到估计的可商议速度，基本上自动地使用刹车。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中控制车辆包括为了将车辆减慢 到估计的可商议速度，基本上自动地至少部分地不理会司机的加速器输入。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中控制车辆包括为了将车辆减慢 到估计的可商议速度，基本上自动地至少部分地减少流入到车辆发动机 的燃料。
17. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于情况，改变对所识 别的拐弯的自动响应的步骤。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中所述情况是预先建立的司机偏好。
19. 根据权利要求17所述的方法，其中所述情况是遇到拐弯的时刻。
20. 根据权利要求17所述的方法，其中所述情况是司机对拐弯是否熟悉。
21. 根据权利要求17所述的方法，其中所述情况是遇到拐弯时的天气情况。
22. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括将关于拐弯的信息存储 在数据库中以便接下来访问和使用的步骤。
23.根据权利要求22所述的方法，其中拐弯和一种或更多拐弯特性被 提前识别，并被存储在位于车辆上的地图数据库中。
24. 根据权利要求22所述的方法，其中拐弯和一种或更多拐弯特性被 提前识别，并被存储在地图数据库中，所述地图数据库远离车辆并且在 车辆运行过程中#皮车辆访问。
25. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括确定关于进入和退出拐 弯的车辆实际状态的步骤。
26. 根据权利要求25所述的方法，进一步包括实时地识别实际的拐弯末端。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中实际的拐弯末端是基于车辆的 偏4元速率而祐j只别的。
28. 根据权利要求26所述的方法，其中实际的拐弯末端是基于将拐弯 末端处的绝对车辆航向与拐弯末端处的拐弯航向相比较而识别的，其中 绝对车辆航向与拐弯航向的聚合指示实际的拐弯末端。
29. —种帮助车辆司机商议路线的方法，该方法包括如下步骤(a) 基本上自动地访问电子地图数据库，其中电子地图数据库利用包 含空间信息的多个数据点来代表路线的几何情况；(b) 利用多个数据点来估计车辆行驶所在路线特定部分的航向和曲 率，以便识别拐弯；和(c) 基于至少一种或更多拐弯特性，为识别出来的拐弯计算估计的可 商议速度；(d) 关于即将发生的拐弯向司机提出建议；(e) 如果司机试图以大于估计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告 司机；(f) 试图安全地商议拐弯所必需的车辆控制。
30. —种帮助车辆司机商议路线的方法，该方法包括如下步骤(a) 从电子地图数据库中识别拐弯；(b) 基于至少一种或更多拐弯特性，为识别出来的拐弯计算估计的可 商议速度;(c) 关于即将发生的拐弯向司机提出建议；(d) 如果司机试图以大于估计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告 司机；(e) 试图安全地商议拐弯所必需的车辆控制；和(f) 响应于一种或更多情况，改变步骤(c)的建议方式、步骤(d)的警 告方式和步骤(e)的控制方式。
全文摘要
帮助司机商议路线的方法，通过如下步骤从地图数据库中识别拐弯(12)；为拐弯计算估计的可商议速度(14)；为司机建议即将发生的拐弯(16)；如果司机试图以大于所估计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告司机(18)；控制车辆(10)以便试图安全地商议拐弯(20)。当拐弯被提前而不是实时地识别出来时，拐弯的识别和可能的一个或更多拐弯特性以及所估计的可商议速度可被存储，以供接下来访问和使用(22)。并且，建议、警告和控制方式可以基于预先建立或确定的情况而被改变(24)。另外，可以确定关于车辆进入和退出拐弯的实际车辆状态(26)。
文档编号G01C23/00GK101341374SQ200680040231
公开日2009年1月7日 申请日期2006年7月19日 优先权日2005年8月26日
发明者C·C·克卢姆, D·K·格林, S·Y·埃尔米斯, V·萨德卡 申请人:通用汽车环球科技运作公司