CN101326511A - 用于检测或预测车辆超车的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于确定超车车辆对对象车辆的可能超车情况的潜在性的系统。对象车辆可使用各种设备，例如摄像机、传感器、无线通信系统、地图数据库、导航系统等，用于检测超车车辆、超车车辆的可能移动、合并标记和其它因素。系统可与碰撞避免系统或自适应巡航控制系统结合使用该信息，以便如果发生潜在超车情况时采取预防动作。

Description

用于检测或预测车辆超车的方法

技术领域

本发明一般地涉及用于确定另一车辆是否可以超车(cut-in)到对象车辆前面的系统和方法，并且更具体地涉及用于确定另一车辆是否可以超车到对象车辆前面的如下系统和方法，其中该系统和方法使用用于检测其它车辆的传感器和/或摄像机并且如果其它车辆可能超车则采取某些预防步骤。

背景技术

在领域中已知碰撞避免系统和/或自适应巡航控制系统，如果检测到与另一车辆或物体的潜在或逼近的碰撞，所述系统提供自动车辆控制，例如制动。例如，自适应巡航控制系统是已知的，这些系统使用前视传感器，例如雷达或激光雷达传感器，如果车辆逼近另一车辆，所述传感器提供自动速度控制和/或制动。而且，碰撞避免系统是已知的，这些使用用于确定与物体的碰撞是否即将发生的传感器，即使车辆操作者正控制车辆，所述传感器也可提供车辆制动。

这些类型的系统通常使用在车辆的近场中具有窄视野的远距离传感器。特定地，这些传感器信号从车辆上的点源发出并且在车辆的正向扩展，通常扩展到大约150米。因而，这些类型的系统可能有的潜在缺点在于，由于受限于近视野的传感器，它们不能快速且精确地检测到可超车到对象车辆前面的车辆。

期望能够及早且精确地标识潜在领先车辆的超车情况，以改进碰撞避免和自适应巡航控制系统的性能。通过向威胁评估算法提供另外和更多的精确信息，及早检测车辆超车可增强车辆安全性。此外，因为由于及早检测潜在问题可减少车辆速度大的变化，可改进驾驶员舒适度，并且因而将向驾驶员提供更平滑的整体驾驶体验。

发明内容

根据本发明的教导，公开了用于检测和评估潜在车辆超车情况的许多技术，在所述情况中一个车辆可超车到对象车辆的前面。在本发明的一个实施例中，对象车辆使用前视宽视野摄像机，其检测前面和邻近车辆的转向信号活动，以检测潜在的超车情况。在本发明的另一实施例中，对象车辆使用通常为对象车辆的车道跟踪提供的摄像机，以确定另一车辆是否超车。在本发明的另一实施例中，对象车辆使用视觉处理算法来检测并道信号，以预期另一车辆是否可能并入并且超车到对象车辆到的前面。在本发明的另一实施例中，对象车辆使用用于确定并道标记何时出现的地图数据库，并且使用摄像机、在前部安装的短距离传感器阵列或侧部安装的传感器来确定另一车辆是否能够潜在地超车到对象车辆的前面。在本发明的另一个实施例中，在对象车辆和其它车辆之间提供了无线通信，以交换信息，例如转向角、车辆方向、车辆偏航速率等以确定潜在超车情况。在本发明的另一实施例中，对象车辆使用无线通信来预测车道障碍，以确定是否存在潜在超车情况。在本发明的另一实施例中，对象车辆使用侧部和后部物体检测传感器，以检测经过的车辆，该经过的车辆可在经过之后最后超车。在本发明的另一实施例中，对象车辆使用无线通信来读取其它车辆的导航系统，以确定另一车辆是否潜在地转向到对象车辆前面。

根据以下描述和所附权利要求并结合附图，本发明的另外特征将变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明实施例的对象车辆的平面图，该对象车辆使用摄像机和视觉处理来检测另一车辆转向信号以便预期潜在超车情况；

图2是根据本发明另一实施例的对象车辆的平面图，该对象车辆使用用于车道跟踪目的和用于确定另一车辆是否正跟踪进入对象车辆的车道以便预期潜在超车情况的摄像机或在前部安装的短距离传感器阵列；

图3是根据本发明的另一实施例的对象车辆的平面图，该对象车辆使用用于检测并道标记的摄像机和视觉处理以预期潜在超车情况；

图4是根据本发明的另一实施例的对象车辆的平面图，该对象车辆使用地图数据库来确定并道标记的位置以预期潜在超车情况；

图5是根据本发明的另一实施例的对象车辆的平面图，该对象车辆使用与另一车辆的无线通信来确定各种车辆参数以预期潜在超车情况；

图6是根据本发明的另一实施例的对象车辆的平面图，该对象车辆使用无线通信来确定另一车辆是否正改变车道以预期潜在超车情况；

图7是根据本发明的另一实施例的对象车辆的平面图，该对象车辆使用侧部和后部检测传感器来检测经过的车辆以预期潜在超车情况；

图8是根据本发明的另一实施例的对象车辆的平面图，该对象车辆使用无线通信系统和导航路线信息以基于导航路线预期另一车辆的潜在超车；和

图9是包括用于使用本发明的各种超车检测技术的部件的车辆的平面图。

具体实施方式

针对用于确定潜在车辆超车情况的系统和方法的本发明实施例的以下论述实质上仅仅是示例性的，并且决不旨在限制本发明或其应用或用途。

图1是根据本发明的实施例的系统10的平面图，该系统10由沿着车道14行进的对象车辆12使用来确定相邻车道28中行进的另一车辆16是否可超车到对象车辆12的前面。在该实施例中，对象车辆12包括前视视觉摄像机18，其在车辆12前面具有相对宽的视野20，例如60°。摄像机18可位于后视镜之后，或在一些其它适合的位置处。摄像机18产生的图像被发送到视觉处理系统，其寻找另一车辆16上的转向信号活动。在一个实施例中，视觉处理系统寻找车辆16的侧镜22上的闪光转向信号箭头。在另一实施例中，视觉处理系统寻找侧标志闪光转向信号灯24。在另一实施例中，视觉处理系统寻找车辆16后面的闪光转向信号灯26。

如果视觉处理系统检测到闪光转向信号灯，那么它可采取适合的步骤来预期车辆16可超车到车辆12的前面。该信息可与碰撞避免系统或自适应巡航控制系统结合使用，以采取适当的步骤来防止潜在碰撞。视觉处理系统可检测特定转向信号灯的形状，例如箭头和/或转向信号灯的闪光周期。摄像机18可以是用于这里描述目的的任何适合的摄像机，并且可专门为本发明的超车检测系统而提供。而且，摄像机18可以是本领域技术人员已知的车道跟踪系统的一部分，该车道跟踪系统监测车道14的中心线30和边线32，并且如果车辆12将要跨越中心线30或边线32，则向车辆操作者提供信号。视觉处理系统将监测由摄像机18提供的距离信息，以调节车辆12和16之间的跟随间隙，使得在车辆16执行超车动作时，将要求最小的制动来保持安全的跟随间隙。

为了考虑驾驶员偏好，车辆操作者可选择当标识潜在超车时可接受的制动权级，并且可为了响应或驾驶员舒适而最优化系统10。例如，如果选择了响应设置，可通过到碰撞的时间或超前车辆减速计算来确定跟随间隙，并且如果发生超车事件，则车辆12可需要应用充实的制动量。如果选择了驾驶员舒适设置，则可基于期望的减速级别来确定跟随间隙，并且当检测到转向信号时车辆12可降低其速度，为要合并到车辆12前面的车辆16留出空间。

图2是根据本发明的另一实施例的用于确定潜在车辆插入情况的系统40的平面图，其中相同元件用相同的引用标记来标识。在该实施例中，摄像机18用于对象车辆12的车道跟踪，如上所述。作为候选，可用在前部安装的短距离传感器阵列来代替摄像机18。另外，视觉处理系统确定其他车辆16是否正跨越中心线30，以便为车辆16的潜在超车提供信号。因此，视觉处理系统可将向前的车辆分类为处于车道14中或车道14之外。如果在碰撞避免系统中摄像机18与具有视野44的前部长距离传感器42，例如雷达传感器或激光雷达传感器结合使用，则通过合并在长距离传感器42和摄像机18之间公共的目标，可实现目标融合。而且，可使用在短距离传感器阵列、长距离传感器和摄像机18之间的融合。因此，视觉处理系统将提前注意到车辆16的超车情况并且可用更平滑的响应来尽早执行必要的速度调节。

图3是根据本发明的另一实施例的用于确定潜在车辆插入情况的系统50的平面图。对象车辆12沿着车道28行进并且另一车辆16沿着车道14行进，其中在车辆12和16的前面，车道14将并入车道20(28)。在该实施例中，系统50包括视觉系统，例如摄像机18，用于检测指示并道的并道标记52的形状，并且检测合并车道14中的车辆16，使得系统50可为潜在超车情况做准备。本领域中已知用于表示即将并道的各种标记并且车辆12中的视觉处理系统可设计为检测所有这些标记的形状。在该实施例中，系统50仅预测可与其它车辆传感器融合的潜在超车情况，以做出关于若有的话需要将车辆12的速度改变多少的决定。例如，如果摄像机18标识并道标记52并且车辆检测系统报告车辆16正沿着车辆12的一侧在车道14中行进，可使用驾驶员设置偏好来或高或低地改变车辆12的速度，以以便预先允许并道安全。来自侧部物体传感器或在前部安装的短距离传感器阵列的到标记52的距离信息和距离变化率信息可用于确定可能需要的速度变化的量，以实现安全并道。例如，如果到并道标记52的距离非常短并且车辆16正沿着车辆12的一侧，可能需要充实的制动量，以允许安全的车道改变动作。

图4是根据本发明的另一实施例的类似于系统50的系统60的平面图。在该实施例中，车辆12包括导航系统，如本领域技术人员众所周知的，该导航系统使用对象车辆12正在其上行进的道路的地图数据库和从GPS卫星接受GPS信号的GPS接收器，以给出车辆12的位置，即纬度、经度和方向。在该实施例中，将车道终止或并道标记52编程到地图数据库中，使得车辆12知道何时其逼近标记之一。通过使用该信息以及结合使用摄像机18、侧部传感器、或在前部安装的短距离传感器阵列来对其它车辆16进行检测，如上所述碰撞避免系统可采取适当的动作。

图5是根据本发明另一实施例的用于使用无线通信系统确定潜在车辆超车情况的系统70的平面图。本领域中已知的是，例如稳定性控制系统的某些车辆系统感测某些车辆参数，例如偏航速率、转向角、横向加速度、车辆速度等。本领域中已提出将来车辆能够相互无线通信，以交换该信息和其它信息，用于未来的碰撞避免系统或其它事件。在该实施例中，本发明提出使用该信息来预期车辆16是否将要超车到车辆12的前面。特定地，车辆12接收车辆16操作的各个参数，并且可使用该信息以确定车辆16是否正从车道28移动到车道14。在确定车辆16可跨越进入车道14的那些情况下，可由此调节车辆12的自动速度控制。

图6是根据本发明另一实施例的用于确定潜在车辆超车情况的系统80的平面图。在该实施例中，车辆12基于在车辆12和16前面的其它车辆的活动来确定车辆16可在车辆12前面切入车道14。例如，车道28可能由施工圆筒82或一些其它障碍阻塞。车辆12可从车道28中行进的已在车辆12前面并入车道14的其它车辆无线地接收信息。车辆12然后可使用该信息来推断车辆16也可能在不久的将来移动到车道14中，以预期潜在的超车情况。而且，车辆12可使用地图信息来确定道路是双车道道路，但是在前面没有车辆在使用车道28，并且也从该信息推断在车道28的前面存在某种类型的障碍。特定地，可维持由车辆12跟踪的计数，该十是特定区域的车辆车道转变的次数。如果该计数超过了某阈值，该区域将分类为车道转变区域，并且这被传送给其它经过该区域的车辆。只要在该区域中有足够的车辆行进，该信息保持有效。

图7是根据本发明另一实施例的用于确定潜在车辆超车情况的系统90的平面图。在该实施例中，对象车辆12包括前部传感器42、后部传感器92和侧部传感器94。另一侧部传感器通常在车辆12的另一侧部提供。如果另一车辆16正行进在车道14中并且正以相对高速率逼近车辆12，后部和侧部传感器92和94可提供表示车辆16正经过车道28中的车辆12的信号。如果系统90提供该检测，那么系统90还可为可能的超车动作做出准备，其中车辆16在经过动作之后将要超车到车辆12的前面。后部传感器92和侧部传感器94提供的信息可用于侧部盲区或车道改变检测系统，并且可由前部碰撞避免或自适应巡航控制系统作为补充的目标信息来使用，因为这些目标通常在传感器42的检测范围之外。如果按摄像机18或地图数据库所确定的，车道14和28是相反的行进车道，那么系统90将具有车辆16可超车的更高程度的可能性。

图8是根据本发明另一实施例的用于确定潜在超车情况的系统100的平面图。在该实施例中，对象车辆12和其它车辆16都具有上述类型的无线通信系统。此外，车辆12和16都具有带有地图数据库的导航系统。车辆16无线发送其可由车辆12接收的路线信息。在这个叙述中，车辆12正行进在右侧车道14中并且车辆16正行进在左侧车道28中。如果车辆16的导航系统表示车辆16需要在即将到来的道路102处转弯，并且该道路是相当接近的，则车辆12可能想采取某些预期的或预防的措施，因为车辆16有高程度的可能性将超车到车辆12的前面，以进行右手转弯。

图9是车辆112上包括上述用于本发明的超车检测系统的各种摄像机和传感器的系统110的图示。系统110包括超车检测模块114，其包括上面提到的视觉处理系统。模块114可以是碰撞避免系统、自适应巡航控制系统、车道改变系统等的一部分。本领域技术人员将认识到如何将上述信息包括在这些类型的系统中，以便在超车情况的发生时进行预期和/或采取预防动作。系统110包括长距离前部传感器116，例如雷达传感器或激光雷达传感器，代表位于车辆112前部的传感器42。此外，系统110包括前视摄像机118，代表摄像机18，其也位于车辆112的前部。系统110还包括与其结合的GPS接收器120和地图数据库122。GPS接收器120处理车辆位置信息。系统10还包括无线天线芯片组接收器124，其处理通过与其它车辆的无线通信所接收的信息。系统110还包括侧部物体传感器128和130，其代表传感器94，以及在车辆112后部的后部物体传感器126，其代表后部传感器92。这里提到的所有各种传感器和摄像机在通信总线132上与模块114通信。

上述论述仅公开和描述了本发明的示例实施例。本领域技术人员将容易地从这些论述以及从附图和权利要求认识到，在不偏离如以下权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，可在其中进行各种改变、修改和变化。

Claims (19)

1.一种用于确定超车车辆对对象车辆的潜在超车情况的系统，所述系统包括：

安装在对象车辆前部的摄像机，所述摄像机具有用于当超车车辆邻近对象车辆和/或在对象车辆前面时检测超车车辆上的转向信号活动的视野；和

响应于来自摄像机的表示转向信号活动的信号的处理器，所述处理器确定潜在超车情况并且如果超车车辆超车到对象车辆的前面则采取预定动作以帮助避免在对象车辆和超车车辆之间的可能碰撞。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述摄像机检测从由超车车辆侧镜上的转向信号、超车车辆上的侧部标志转向信号和超车车辆上的后部转向信号组成的组中选择的转向信号活动。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述摄像机检测超车车辆侧镜上的闪光指示箭头的形状。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述摄像机检测超车车辆上转向信号的闪光周期。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述摄像机的视野大约为60°。

6.一种用于确定超车车辆对对象车辆的潜在超车情况的系统，所述系统包括：

安装在对象车辆前部的检测器，所述检测器具有用于当超车车辆邻近对象车辆和/或在对象车辆前面时检测超车车辆是否正跨越中心线的视野；和

响应于来自检测器的表示中心线跨越的信号的处理器，所述处理器确定潜在超车情况并且如果超车车辆超车到对象车辆的前面则采取预定动作以帮助避免在对象车辆和超车车辆之间的可能碰撞。

7.根据权利要求6所述的系统，还包括安装在对象车辆前部的传感器，所述传感器检测对象车辆前面的车辆，所述系统将检测器所检测的车辆和超车车辆并道。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述检测器的视野大约为60°。

9.根据权利要求6所述的系统，其中所述检测器是摄像机。

10.根据权利要求6所述的系统，其中所述检测器是在前部安装的短距离传感器阵列。

11.一种用于确定超车车辆对对象车辆的潜在超车情况的系统，所述系统包括：

至少一个检测设备，用于当超车车辆邻近对象车辆和/或在对象车辆前面时检测超车车辆；和

响应于来自至少一个检测设备的表示超车车辆位置的信号的处理器，所述处理器确定潜在超车情况并且如果超车车辆超车到对象车辆的前面则采取预定动作以帮助避免在对象车辆和超车车辆之间的可能碰撞。

12.根据权利要求23所述的系统，其中所述至少一个检测设备选自由前视雷达传感器、侧视雷达传感器、后视雷达传感器、前视摄像机、前视激光雷达传感器、侧视激光雷达传感器、后视激光雷达传感器、GPS接收器、无线通信系统和导航系统组成的组中的一个或多个。

13.根据权利要求23所述的系统，其中所述系统是碰撞避免系统或自适应巡航控制系统的一部分。

14.根据权利要求23所述的系统，其中所述至少一个检测设备检测车道终止或并道标记。

15.根据权利要求23所述的系统，还包括存储车道终止或并道标记的位置的地图数据库。

16.根据权利要求23所述的系统，其中所述至少一个检测设备包括具有大约60°视野的摄像机。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统是自适应巡航控制系统的一部分。

18.根据权利要求6所述的系统，其中所述检测器是在前部安装的长距离传感器阵列。

19.根据权利要求6所述的系统，其中所述系统是自适应巡航控制系统的一部分。

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