專利名稱：用于使用自動車道保持系統來維持橫向車輛間距的方法和設備的制作方法
技術領域：
本公開內容一般地涉及車輛導航。更具體地，本公開內容涉及使用己知的自動車道保持系統來響應于在鄰近車輛內檢測到的車輛或障礙物以調整車輛在其當前占據的車道內的位置。
背景技術：
當前，已知有助于保證使車輛維持在預期的行駛車道內的自動系統。 一般地，車道保持支持功能(在此也稱為"車道保持系統")導致車輛在行駛車道內假設一個中心位置作為最優行駛位置。在1999年6
月22日授予Masao Nishikawa的美國專利No 5,913,375 (在下文中稱為'375專利"且通過引用的方式完全合并在此公開內容中)中描述了這種系統的例子。圖l示出了在。75專利中描述的示例性車道保持系統的部件。因為"75專利完全合并于此，將不重復對圖l中的每個部件的功能的詳細描述。在相關部分中，圖l示出了如下部件安裝在車輛上用于獲取包括車輛的線的道路前方的視野的電荷耦合器件(CCD)TV攝像機10，其功能是標記行駛車道的邊界；分別安裝在車輛上以檢測鄰近車道內諸如其他車輛的障礙物的存在的前方和側面/后方雷達12a和12b (后方雷達在圖l中未示出)；和處理了由前述部件獲得的數據且提供了用來使車輛轉向并使車輛在特定的行駛車道內保持居中而無駕駛員干預的控制單元60。圖2a和圖2b示出了如在'375專利中描述的圖1的控制單元的更詳細的示例性概圖。圖2a和圖2b的概圖示出了控制單元60包括中央微處理器CPU1，該微處理器處理了由攝像機10獲得的數據。(此數據可以在此共同地稱為"所占據的車道邊界信息"的例子，因為它基本上表示了由車輛當前占據的行駛車道的外側車道線的位置)。CPU2結合CPU1的輸出處理了由側面雷達12b獲得的數據，且生成了用來通過馬達放大器62和偏置馬達34使車輛轉向的輸出信號(如上所述)。
圖3示出了由圖1的控制單元分析的行駛車道邊界參數的例子，如在'375專利中描述的。在圖3中，"N"表示當前行駛車道的外側車道線，"M"表示在車道內希望的中心行駛線。"L"表示外側車道線和希望的中心行駛線之間的距離，且"AL"和"6 V"使得車道保持系統能保持車輛如何相對于希望的行駛線定向的軌跡。總之，'375專利的車道保持系統使用了圖3所示的參數來將車輛保持為沿著希望的行駛線"M"。'
本公開內容認識到如下事實，即諸如在。75專利中描述的例子的系統未考慮到在由車輛當前占據的車道的鄰近車道內的車輛或其他物體。如果車輛存在于鄰近車道內，且特別是如果車道狹窄且車輛之間
的橫向距離小，則希望攜帶了系統的車輛在其自身的("占據的")車道內的橫向位移，以增加距鄰近車輛的橫向距離。另外，典型的獨立(stand-alone)車道保持功能("車道保持系統")在轉向信號指示器被促動時(意味著駕駛員希望變更車道)脫離。因此，已知的系統
不向變更車道中的駕駛員提供在新的行駛位置的可能的障礙物(例如，另一輛車輛)的警告。
因此，需要的是克服了現有技術中的上述缺點的方法和設備。
發明內容
6根據本發明的實施例，通過如下方式進行車輛導航首先使用車道保持系統來檢測在由車輛占據的車道的鄰近車道內的物體，且然后調整車輛在所占據車道內相對于至少一個檢測到的物體的位置。
圖l示出了如在美國專利No 5,913,375 ( " '375專利")中描述的示例性車道保持系統的部件；
圖2a和圖2b示出了如在'375專利中描述的圖1的控制單元的更詳細的示例性概圖3示出了如在'375專利中描述的由圖1的控制單元分析的行駛車道邊界參數的例子；
圖4a和圖4b包括兩個圖，圖中示出了能被配備有根據本發明的系統的實施例的車輛執行的行駛線；
圖5是根據本發明的實施例的車道內車輛調整設備的框圖6是適合于實施本發明的實施例的系統的例子；
圖7是示出了本發明的方法步驟的例子的流程圖，所述方法步驟可以作為計算機程序代碼段存儲在圖5的車道內車輛調整模塊內(且在圖6的車道內車輛調整模塊內)；
圖8是示出了本發明的功能的例子的流程圖，所述功能可以作為計
算機程序代碼段存儲在圖5的車道內車輛調整模塊內；和
圖9是示出了本發明的功能的例子的流程圖，所述功能可以作為計算機程序代碼段存儲在圖5的車道內車輛調整模塊內。
具體實施例方式
圖4a和圖4b包括兩個圖，圖中示出了能夠由配備有根據本發明的系統的實施例的車輛執行的行駛線。這兩個例子有助于示出本發明優于當前的車道保持系統的優點。在圖4a中，由標記在路面上的虛線指示兩個行駛車道的邊界。在圖4a的左側，配備有根據本發明的實施例的系統的卡車非常接近于卡車行駛車道的左側邊界行駛。也在圖4a的左側，
轎車正在鄰近的行駛車道內靠近卡車行駛。轎車非常接近于其行駛車道的右側邊界。圖4a的右側示出了在相同的圖的左側內所描繪的情景之
后數秒所發生的情況。如由此圖左側中從卡車前方發出的實線箭頭(表
示卡車的行駛線)所指示的，安裝在卡車上的本發明的系統檢測了轎 車到卡車的靠近且使卡車向其行駛車道的右側轉向以增加轎車和卡車
之間的橫向距離。如圖4a所示，帶有根據本發明的修改的車道保持算法 的當前已知的車道保持系統考慮到了當在鄰近車道內存在靠近的車輛 時的不同的希望的車道位置。
在圖4b中，行駛線示出了目前所公開的系統的實施例如何響應， 即通過卡車的駕駛員啟用其轉向信號指示器且開始轉動卡車的方向盤 以改變車道后，使配備有此發明的系統的卡車保持不變更車道且不與 鄰近的轎車碰撞。本發明的帶有橫向監測功能的自適應車道保持支持 ("車道保持系統")使用關于車輛在鄰近車道內的存在的信息，以 保證當在車道變更的情況下存在碰撞風險時不使車道保持功能失效。 如圖4b所示，車道變更功能不因駕駛員使用轉向指示器而脫離，因為 這將增加與轎車碰撞的風險。
目前所公開的帶有橫向監測的自適應車道保持支持功能的主要目 的是在其車道保持任務中支持駕駛員。此外，本發明通過考慮其他車 輛的存在而輔助駕駛員調整其在當前占據的車道內的位置。本發明在 表示了不同功能級別的多種實施例中完成了這些和其他目的。這些功 能級別范圍從修改車道保持支持算法的參數到使用車輛轉向促動器主 動地修正車輛在車道內的位置。在本發明的另一個實施例中，向駕駛 員視覺地呈現鄰近車輛的存在。
本發明的功能能夠分類為干預功能，駕駛員能超馳(override)該 干預功能。典型地，就它將該產生轉向轉矩的意義而言，該功能將干 預。然而，能調整轉矩的級別以便導致不同的輔助方式，其范圍從純 信息或建議到全自動轉向接管(如圖4b所示)。圖5是根據本發明的實施例的車道內車輛調整設備的框圖。在圖5
中，車道內車輛調整設備502包括適合于連接到計算機可讀存儲器506 的處理器504。處理器504例如可以是Intel Pentium⑧微處理器。計算機 可讀存儲器506存儲了計算機程序代碼段，所述代碼段在由處理器504
執行時實施了本發明的此實施例的主要功能性。這些計算機程序代碼 段包括于車道內車輛調整模塊508內。雖然在本發明的側實施例中計算 機程序代碼段被示出為在一個模塊內，但可以理解，此模塊能夠進一 步分開為多個模塊且仍落在本發明的范圍內。
圖6示出了適合于實施本發明的實施例的系統。在圖6中，圖5的設 備被包括在諸如'375專利中描述的系統的車道保持系統內或與該車道 保持系統相關。作為結果的組合在圖6中被識別為系統600。本領域普
通技術人員將理解到本發明的方法和設備的整合也能夠通過修改現有 的車道保持系統內的算法來完成，以包括車道內車輛調整模508內的功 能性而不合并示例性圖6中示出的剩余元件(本發明的設備的602、 604 和606)。車道內調整模塊508內的功能性可以例如由在現有技術的車 道保持系統內的處理器執行，例如在此公開內容的圖2a中示出的CPU2。 包括在車道內車輛調整模塊508內的功能性的例子將在下文中參考附 圖更詳細地描述。
為清晰起見，在圖6中僅示出了車道保持系統的相關的部件。如圖 6所示，根據本發明的本系統的一個實施例需要車道內車輛調整設備 602或車道內車輛調整模塊608，用于從車道保持系統接收如下兩個類 別的信息[1]通過車輛側面雷達610接收關于在鄰近車道內的物體的信 息(側面雷達610例如是在'375專利中描述的側面雷達，由側面雷達 610單獨地或與其他硬件和/或軟件結合地接收)，和[2]從部件612接收 所占據車道的邊界信息(其中部件612例如可以是在'375專利中描述 的攝像機IO，由部件612單獨地或與其他硬件和/或軟件結合地接收)。
圖7是示出了本發明的方法步驟的例子的流程圖，所述方法步驟可以作為計算機程序代碼段存儲在圖5的車道內車輛調整模塊508內，且
類似地存儲在圖6的車道內車輛調整模塊608內。圖7的流程圖例如可以 作為計算機代碼段或作為計算機硬件使用已熟知的信號處理技術實 施。如果實施在軟件中，則計算機程序指令可以存儲在計算機可讀存 儲器內，例如只讀存儲器(ROM)，隨機存取存儲器(RAM)，磁盤 (例如，3.5"磁盤或硬盤驅動器)，光盤(例如，CD-ROM)，或另一 個類型的存儲介質，例如Sony⑧Micro Vault USB存儲介質。
在啟用了本發明的系統后(例如，通過駕駛員啟動主車輛的點火， 通過車輛達到預設的速度，或通過駕駛員手動啟用系統)，系統(在 步驟702中)使用車道保持系統的硬件和/或軟件資源來檢測在配備有本 發明的車輛當前所占據的車道鄰近的車道內的物體。這些車道保持系 統資源的例子可以包括(但不限于)下列項的各種組合如在此公開 內容的圖l中示出的雷達12b，在此公開內容的圖2a中示出的環境評估單 元68，光學傳感器和紅外傳感器。當檢測到鄰近車道內的物體時(在 步驟704中)，系統調整配備有本發明的車輛在當前所占據的車道內的 位置以在檢測到的物體和配備有本發明的車輛之間增加另外的橫向空 間。完成步驟704所要求的資源可以包括(但不限于)下列項的各種組 合適合于從車道保持系統接收物體檢測信息和所占據的車道邊界信 息的車道內處理模塊，和用以提供用來使配備有本發明的車輛轉向的 輸出信號的硬件/軟件(例如，在'375專利中描述的相應的硬件/軟件)。
然后，在步驟706中，系統檢查以確定駕駛員是否已促動了轉向信 號指示器(意味著駕駛員意圖于變更車道)。(注意，在本發明的另一個 實施例中，替代地或另外地，步驟706可能需要查詢駕駛員是否已轉動 配備有根據本公開內容構造的系統的車輛的方向盤以意味著駕駛員意 圖于變更車道)。如果對步驟706中的査詢的答復為"否"，則系統返 回到步驟702。如果對此查詢的答復為"是"，則系統然后前進到步驟 708以確定當前是否在車道內檢測到任何由駕駛員指示的物體(例如， 在對應于配備有系統的車輛的相同側的車道內作為啟用的轉向信號檢測器)。如果對此查詢的答復為"是"，則系統前進到步驟712且警告 駕駛員(例如，使用如下項的一個或多個在車輛儀表板上的顯示監 視器，可聽見的報警，或方向盤反饋，例如使方向盤振動或向方向盤 輸送轉矩)。在本發明的另一個實施例中，系統(在步驟712中)可以 通過自動執行合適的轉向操縱而主動地防止可能的碰撞。如果對步驟
708中的查詢的答復為"否"，則使系統脫離。當完成步驟712時，系 統返回到步驟702。
本發明的帶有橫向監測的自適應車道保持支持的功能能夠"打開" 或"關閉"，或在系統故障的情況中被"拒絕"。當"開啟"點火時， 缺省情況例如可能是本發明的系統處于"關閉模式"。功能能夠由駕 駛員通過諸如按鍵的輸入裝置來激活和解除激活。也應可能通過施加 比本發明系統所執行的轉矩更高的方向盤轉矩來實現駕駛員超馳。圖8 示出了本發明的帶有橫向監測的自適應車道保持支持系統的另一個實 施例的主要運行模式。
支持的駕駛任務功能在車道保持任務方面輔助駕駛員，包括基于 與鄰近車道內的其他車輛的橫向距離的考慮來調整在車道內的定位。
至于使用者要求和系統可靠性，重要的是檢測可能導致不正確的 轉向操縱的故障，使得本發明的系統能夠被關閉且置入"拒絕"模式， 如圖8所示。
當側面障礙物檢測器不正常運行時，標準車道保持輔助功能性仍 向使用者提供有價值的益處且能夠接受降級的運行模式。此降級的運 行模式然后被指示給駕駛員。
考慮到可見性，本發明的系統在白天期間運行且可在對于溫度和 其他氣候特征的標準的汽車范圍內運行。本發明的系統合并了與主車 輛相同的電磁兼容性(EMC)規則。關于基本結構，目前所公開的本發明的系統可在帶有或不帶有車 道標記的道路上使用。優選的道路類型是在每個方向上帶有兩個或多 個車道的公路。然而，本系統可在帶有更少的車道的道路上運行。系
統可在(但不限于)帶有250m及以上的彎曲半徑的道路上運行。
本發明的系統可在從自由流動交通到高密度交通的所有交通密度 中運行。系統也可在左側交通和右側交通中運行。然而，在交通阻塞 情況中，系統不必運行。
關于與人機界面(HMI)的交互，本發明的實施例首先通過使用 前方橫向后方監測(FLRM)部件通知駕駛員橫向地位于車輛任一側上 的車輛的存在，無論該存在車輛是否位于駕駛員的盲點內。
更直接地涉及本發明的自適應車道保持支持功能的是車道保持 支持算法內的內部參數適合于情況且因此通過主動轉向和其他HMI裝
置影響了功能行為。
系統輸入能夠直接由駕駛員通過具體的控制來進行。更進一步， 駕駛員能通過使用打開/關閉輸入來將系統激活和解除激活。
也通過非具體的控制而便于間接的駕駛員輸入，使得駕駛員總是 能夠通過施加比系統施加的更強的方向盤轉矩來超馳轉向作用。
轉到指示器促動，該指示器促動在傳統的車道保持系統內臨時地 禁用車道保持功能以允許希望的車道變更，(在一個實施例中)僅在 配備有系統的車輛的相應側上無車輛存在時禁用系統。
給駕駛員的直接系統反饋可以是觸覺的；即直接通過方向盤。在 上文中相對于FLRM描述了側面障礙物向駕駛員的暴露。
12關于包括觸覺方向盤反饋和修正作用執行的車道變更警告，本發 明的一個實施例使用了視覺和/或可聽見的警告。作為替代或另外地， 其他實施例使用主動轉向促動器來通過不同的HMI通道提供觸覺警告。
除警告以外，通過向方向盤施加覆蓋(overlay)轉矩來執行轉向角的 修正和車道變更操縱的"防止"，如此公開內容的圖4b所示。
行駛安全性能夠通過將原始地被動車道變更警告功能(此功能最 初使用諸如視覺和/或可聽見的警告的事物)與在此所描述的通過方向 盤提供觸覺反饋的主動轉向促動器組合而增強。目的是通過如下方式 避免危及安全性的行駛情況，即監測本車輛的橫向區域和[在指示的車 道變更的情況中(例如使用信號燈和主動轉向)同時另一輛車輛存在 于橫向區域內]以通過使用主動轉向促動器的觸覺反饋(例如，振動和 修正作用)來發出警告。
本系統的一個實施例的主要功能是警告功能，該警告功能屬于非 干預功能的類型。然而，該功能到修正方向盤轉矩的擴展用作干預功 能。駕駛員具有超馳此系統作用的能力，例如通過施加較高的方向盤 轉矩。
本發明的帶有觸覺方向盤反饋和修正作用功能的車道變更警告具 有"打開"和"關閉"運行模式，或在系統故障的情況中具有"拒絕" 運行模式。在一個實施例中，當"開啟"點火時，缺省情況是功能的 警告部分為"打開模式"。該功能能夠由駕駛員通過一些類型的輸入 裝置來激活和解除激活，例如通過按鍵。駕駛員可以選擇希望的警告 通道。在本發明的各種實施例中，功能的主動干預部分可選擇，這類 似于不同的警告通道可選擇的方式。
圖9中示出了用于帶有觸覺方向盤反饋和修正作用的車道變更警 告系統的本發明的另一個實施例中的主運行模式。
13為了向駕駛員提供實際的益處，系統檢測盲點內的車輛。為鼓勵 駕駛員仍使用其側視鏡，能夠實施方向性警告通道。例如，在一個實 施例中，視覺警告靠近側視鏡放置，或使用方向性聲音圖標。
如果系統不運行，將此情況通告給駕駛員。
關于HMI和交互，本發明的系統的一個實施例具有三個駕駛員交
互級別。級別l涉及信息系統通過使用FLRM功能的顯示來通知駕駛
員在本車輛的橫向區域(雙側)內的車輛存在，無論該存在的車輛處
于或不處于盲點內。級別2涉及警示當車輛被檢測到處于橫向區域內 且駕駛員正在使用其轉向信號時，系統通過選定的通道(例如，視覺 和/或可聽見的)警告駕駛員。級別3涉及警告/主動干預當存在橫向 碰撞的風險時(由于本車輛的車道變更)給出修正轉向作用，或在僅 警告模式的情況中，系統通過方向盤觸覺地警告駕駛員。
在本發明的系統的又一個實施例中，輸入通過具體的控制來實現， 且駕駛員能通過使用打開/關閉輸入來激活和解除激活系統。根據本發 明，通過非PINSAFES的間接駕駛員輸入也實現了具體的控制。影響系
統的其他駕駛員輸入是轉向信號指示器和方向盤移動。轉向指示器的 使用使得本發明的系統從信息模式移動到警示模式(如果在相應的橫 向區域內檢測到車輛)。類似地，方向盤的使用觸發了警告/主動干預 模式(如果在相應的橫向區內域內檢測到車輛)。
關于系統反饋，在存在不同級別的系統反饋的上述一些實施例中 完成了直接系統反饋。FLRM功能用于信息以指示是否在側面上檢測到 車輛。提供了接近側視鏡的視覺反饋作為用于指示出警示必要性的裝 置。替代地，使用了可聽見的方向性警告。
通過方向盤的觸覺反饋通過方向盤轉動(僅警告)或通過修正的轉向轉矩(主動干預)來使用。方向盤振動和修正的方向盤轉矩能夠 生成車輛的橫向運動。
雖然在此具體地示出數個實施例，但將認識到的是，本發明的修 改和變化被以上的教導所涵蓋，并且在不偏離本發明的精神和預期范 圍的情況下，這些修改和變化在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1. 一種用于車輛導航的方法，包括使用車道保持系統來檢測在由所述車輛占據的車道的鄰近車道內的物體；和相對于至少一個檢測到的物體，調整所述車輛在所占據的車道內的位置。
2. 根據權利要求l所述的方法，其中所述物體是另一輛車輛和道路結構中的一個。
3. 根據權利要求l所述的方法，進一步包括如下步驟警告車輛駕駛員從所占據的車道的變更可能導致與檢測到的物體的碰撞。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中所述警告步驟進一步包括利用方向盤反饋。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中所述方向盤反饋是使所述方向盤振動和向所述方向盤施加轉矩中的一個。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中所述轉矩被與方向盤的可能導致與所述檢測到的物體碰撞的旋轉方向相反地施加。
7. 根據權利要求3所述的方法，其中如果車道變更可能導致與檢測到的物體的碰撞，則所述檢測和警告步驟在車輛轉向信號指示器啟用時不被禁用。
8. 根據權利要求l所述的方法，其中所述調整步驟進一步包括如下步驟從所述車道保持系統接收關于所占據的車道的邊界的信息；和利用所述接收到的邊界信息來保證所調整的車輛位置維持在所占據的車道內。
9. 一種計算機可讀介質，所述介質的內容導致計算機系統通過執行如下步驟來導航車輛使用車道保持系統來檢測在由所述車輛占據的車道的鄰近車道內的物體；和相對于至少一個檢測到的物體，調整所述車輛在所占據的車道內的位置。
10. 根據權利要求9所述的計算機可讀介質，其中所述物體是另一輛車輛和道路結構中的一個。
11. 根據權利要求9所述的計算機可讀介質，進一步包括如下步驟警告車輛駕駛員從所占據的車道的變更可能導致與檢測到的物體的碰撞。
12. 根據權利要求ll所述的計算機可讀介質，其中所述警告步驟進一步包括利用方向盤反饋。
13. 根據權利要求12所述的計算機可讀介質，其中所述方向盤反饋是使所述方向盤振動和向所述方向盤施加轉矩中的一個。
14. 根據權利要求13所述的計算機可讀介質，其中所述轉矩被與方向盤的可能導致碰撞的旋轉方向相反地施加。
15. 根據權利要求ll所述的計算機可讀介質，其中如果車道變更可能導致與檢測到的物體的碰撞，則所述檢測和警告步驟在車輛轉向信號指示器啟用時不被禁用。
16. 根據權利要求9所述的計算機可讀介質，其中所述調整步驟進一步包括如下步驟從所述車道保持系統接收關于所占據的車道的邊界的信息；和利用所述接收到的邊界信息來保證所調整的車輛位置維持在所占據的車道內。
17. —種用于車輛導航的系統，包括用于檢測由所述車輛占據的車道的鄰近車道內的物體的裝置；和用于使用由所述檢測裝置生成的檢測信息，來調整所述車輛在所占據的車道內相對于至少一個檢測到的物體的位置的裝置。
18. —種用于車輛導航的系統，包括車道保持系統；和車道內車輛調整模塊，所述車道內車輛調整模塊適合于從所述車道保持系統接收關于在由所述車輛占據的車道的鄰近車道內檢測到的物體的信息和關于所占據的車道的邊界的信息；所述車道內車輛調整模塊利用所接收的信息來提供輸出信號，所述輸出信號用來調整所述車輛在所占據的車道內相對于至少一個檢測到的物體的位置。
19. 一種用于車輛導航的系統，包括車道保持系統；與所述車道保持系統相關聯的處理器；適合于連接到所述處理器的計算機可讀存儲器段；包括在所述計算機可讀存儲器內的車道內車輛調整模塊，所述車道內車輛調整模塊包括計算機程序代碼段，所述計算機程序代碼段在由所述處理器執行時實施了如下步驟使用所述車道保持系統來檢測在由所述車輛占據的車道的鄰近車道內的物體；和相對于至少一個檢測到的物體調整所述車輛在所占據的車道內的位置。
全文摘要
本發明公開了用于車輛導航的方法和設備。該方法需要首先使用車道保持系統來檢測在由車輛當前所占據的車道的鄰近車道內的物體，然后調整車輛在所占據的車道內相對于檢測到的物體的位置。
文檔編號B60W30/12GK101466583SQ200780021732
公開日2009年6月24日 申請日期2007年6月11日 優先權日2006年6月11日
發明者阿哥那塔·舍格倫, 阿奇姆·博伊特納 申請人:沃爾沃技術公司