CN101778753B - 用于支持车辆的车道保持的操作方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于支持装配有转向装置的车辆的车道保持的系统和操作方法，其特征在于，提供车辆相关信息；提供环境相关信息；将车辆相关信息和环境相关信息组合；基于车辆相关信息和环境相关信息预测车辆的未来轨迹；估算车辆的期望的横向车道位置和/或引导力；将未来的轨迹与期望的车道位置进行比较；决定是否将引导力提供到转向装置；和如果提供引导力，则根据描述车辆的预定驾驶行为的分级次序组限定所述引导力的量、根据车辆意图的移动方向调整所述引导力的量、且启动用于将所述引导力的调整量供应到转向装置的一个或多个执行机构。

Description

用于支持车辆的车道保持的操作方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于支持车辆的车道保持的操作方法和系统。
背景技术
意外的车道偏离、即离开车道或至少离开车道内的期望的位置是涉及包括重载、中载或轻载车辆的所有类型车辆的道路事故的相关原因。除技术问题外，这样的车道偏离的已知原因是驾驶员分神、疏忽或困倦。在现有技术中已知提供对于驾驶员的支持装置，以避免意外的车辆车道偏离。US 2006/047390A1公开了自适应力矩的应用，该力矩将根据车辆从期望位置的横向偏离而增加或减小。力矩能够在车辆从车道中心偏开时立即传递到方向盘，或能够在车辆靠近道路的边界线时传递到方向盘。
US 2006/217860A1公开了一种车道保持辅助设备，该设备在车辆将从车道偏开时辅助转向力以向驾驶员提供改进的转向感觉。辅助力矩确定装置使用车辆的位置、车道中心定位装置、用于计算从期望的位置相对于中心的横向偏离的计算装置以及用于提供辅助力矩的动力源来确定由所述动力源所提供的辅助力矩。如果横向偏开量正在由驾驶员的转向操作降低，则辅助力矩确定装置逐渐降低辅助力矩。
在www.prevent-ip.org/download/Events/20061008-12_ITS_WC_London/TS128/Paper％202180.pdf中公开的M.Montiglio等人的文章“Development of a lane keeping support system for heavy trucks”中描述了一种触觉车道保持支持系统，该系统为方向盘提供另外的辅助力矩，该辅助力矩与由驾驶员施加在方向盘上的力矩相反，以警示车辆驾驶员将车辆意外地移出其车道。在接近/越过边界线且禁用方向指示器期间，系统将此情况评估为意外情况，且将另外的阻力力矩施加到方向盘以对抗车道偏离。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于车辆的车道保持的操作方法和系统，所述操作方法和系统在驾驶员仍全权操纵车辆时支持驾驶员。
其他描述公开了本发明的有利的实施例。
提出了一种用于支持装配有用于转向的转向装置的车辆的车道保持的操作方法。该方法包括如下步骤：提供车辆相关信息；提供环境相关信息；将车辆相关信息和环境相关信息相结合；基于车辆相关信息和环境相关信息预测车辆的未来轨迹；估算引导力和车辆的期望的横向车道位置并将所述未来轨迹与所述期望的车道位置进行比较；决定是否将引导力提供到所述转向装置；以及，如果提供引导力，则a)根据描述车辆的预定驾驶行为的分级次序组来限定所述引导力的量，b)根据车辆意图移动的方向调整所述引导力的量，并且c)启动用于将所述引导力的调整量供应到所述转向装置的一个或多个执行机构，其中，如果施加到所述转向装置上的所述引导力抵消由驾驶员施加到所述转向装置上的力，则所述引导力是阻力性的；或者，如果所述引导力在与由驾驶员施加的力相同的方向上作用在所述转向装置上，则所述引导力是支持性的，并且其中，所述引导力并不移动所述转向装置，而是增加或降低驾驶员在操作所述转向装置时感受到的阻力。
该方法适用于所有类型的车辆，且特别适合于重载、中载和轻载车辆。
本方法的一个重要的方面是本发明有助于降低车辆从道路上或道路车道内的期望的横向位置意外偏离的风险，即降低离开车道或道路或离开车道内或道路上的期望的位置的风险。
引导力施加到转向装置上，如果所述引导力抵消由驾驶员施加在转向装置上的力则所述引导力是阻力性的；或如果所述引导力在与由驾驶员施加的力相同的方向上作用在转向装置上则所述引导力是支持性的，因而例如降低了例如由驾驶员感觉为操作转向装置时的阻力的作用在车轮上的摩擦力等的效果。转向装置例如能够是常规的方向盘、操纵杆、滑动头或任何其他适于使车辆转向的转向装置。例如，在转向装置是方向盘的情况中，引导力将作为引导力矩施加在方向盘上。
根据本发明的方法的另一个方面，仅在由系统接收到的所有输入数据的分析之后系统认为将这样的引导力供应到转向装置是合适的情况中，车道保持支持系统提供这种附加的引导力。
当驾驶员在“错误”的方向上操作转向装置时，即以非期望的方式操作转向装置时，例如在“错误”的方向上转动方向盘从而将车辆从道路上或车道内的期望的横向位置移开时，驾驶员感受到作为转向装置(例如，方向盘或操纵杆)阻力的所述引导力(如果施加)的增加或降低。与此增加中的或增加的阻力相比，当驾驶员在“正确”的方向上操作转向装置时，即以期望的方式操作转向装置时，例如在“正确”的方向上转动方向盘从而将车辆向道路上或道路车道内的期望的横向位置移动时，驾驶员感受到降低中的或降低的阻力。
然而，引导力不能自身移动方向盘，因为此力仅能增加或降低驾驶员在操作转向装置时感受到的阻力，例如在转动车辆的方向盘时感受到的阻力。
根据车道保持支持系统的第一优选操作模式，引导力在添加到由驾驶员施加和如果可利用则由常规的伺服转向系统施加在转向装置上的正常力时能够为“正”或“负”或零，因此当转向装置在“错误”的方向上移动时增加由驾驶员感受到的阻力，且当转向装置在“正确”的方向上移动时降低由驾驶员感受到的阻力。优选地，引导力的量能够根据车辆的运行情况和/或实际状态变化。“车辆状态”是车辆的相关特性例如车道内的横向位置、横向速度的概括，且也能够包括另外的几何参数，例如牵引车辆和/或挂车(如果附接有挂车)的宽度、长度、高度、重量。
更具体地，引导力如果抵消由驾驶员和如果可利用由伺服转向系统施加在转向装置上的力则被认为具有正值，即如果引导力在由驾驶员和如果可利用由伺服转向系统所施加的力相反的方向上作用则被认为具有正值。这样具有正值的力在驾驶员操作转向装置时，例如如果转向装置是方向盘则在转动方向盘时，由驾驶员感受为转向装置的增加中的或增加的阻力。
引导力如果在由驾驶员和如果可利用由伺服转向系统施加在转向装置上的力相同的方向上自作用则被认为具有负值。这样具有负值的力在驾驶员操作转向装置时由驾驶员感受为转向装置的降低中的或降低的阻力。负的引导力的总效果是支持驾驶员操作转向装置，且在此方面，由于由常规伺服系统施加在转向装置上的力，这样具有负值的引导力的支持效果与驾驶员经验的支持效果等同。这样具有负值的力例如能够通过进一步移除转向装置的剩余阻力来支持伺服系统。
零值意味着无附加力施加在转向装置上。
根据车道保持支持系统的第二优选操作模式，引导力能够施加为总是为正，即当驾驶员在“错误”的方向上和/或以不合适的方式移动转向装置时总是抵消驾驶员的动作，因此增加驾驶员在操作转向装置时感受到的作为结果的总阻力。优选地，引导力的量能够随车辆的运行情况和/或实际状态变化。
根据车道保持支持系统的第三优选操作模式，引导力能够仅在转向装置在“错误”的方向上移动时施加而不将力的量关于车辆的运行情况和/或实际状态进行调整。当在“正确”的方向上转动转向装置时，常规的伺服转向系统能够以通常的(且一般地已知的)方式支持驾驶员。
另外，引导力能够作为连续力函数施加到转向装置，或替代地能够仅在当前车辆横向位置从期望的横向位置偏离和/或车辆的当前状态从期望的车辆状态偏离时的情况中被触发。
有利地，如上所述，能够提供描述变化即描述引导力增加和/或降低的力函数。力函数能够取决于距期望的横向位置的横向距离、车辆的横向速度、车辆的横向加速度和车道曲率的至少一个。力函数能够是连续函数，且例如能够与车辆的横向位移、横向速度、横向加速度和车道曲率的至少一个线性相关或能够以非线性形式相关，例如平方相关、指数相关等。实际的力函数优选地选为保证车辆的行驶稳定性和/或对于驾驶员舒适。可提供用于不同情况的不同的力函数，例如用于沿弯道行驶弯曲的轨迹或用于在直道路上行驶。考虑到描述车辆的期望的驾驶行为的分级次序组，设计或限定一个或多个力函数能够通过使用包括专家系统、人工智能、模糊逻辑系统的组的至少一个完成。
因为车道保持支持系统被认为鼓励驾驶员将车辆保持在道路上或道路车道内的期望的横向位置，或将车辆向所述期望的横向位置移动，所以当驾驶员操作转向装置例如转动方向盘而使得车辆在与期望的(即“正确”的方向，朝向道路上或道路车道内的期望的横向位置的)方向相反的方向上行驶时，驾驶员感受到增加的阻力。
优选地，描述预定驾驶行为的分级次序组是一组指令。优选地，该组优先以如下顺序排列：
(i)稳定车辆；
(ii)防止车辆离开车道；
(iii)当在道路上的弯曲的轨迹上行驶时，即当车辆在带有弯道的道路上行驶时，支持车辆的转向，其中弯道是弯曲的且车辆跟随弯曲的轨迹围绕或沿着弯道行驶。
通过以此次序为驾驶行为设定，能够以合理的方式实现驾驶安全性。如果车辆不处于期望的横向位置，或如果车辆离开期望的横向位置、例如离开道路的车道的中心，则车辆的横向速度能够降低或被限制，因此稳定车辆。“横向速度”理解为横向于车辆的规定行驶方向的速度。
在第一情形中稳定车辆允许驾驶员利用对车辆的完全控制对于可能的关键情况作出反应。因此，车辆能够可能地对于驾驶员的转向移动作出反应。即使车辆应离开车道，与处于不稳定情况的车辆相比，以稳定的车辆实现了更高等级的安全性。如果防止车辆离开车道(对于稳定的车辆)的支持措施在支持车辆转向方面具有优先性，则能够最小化由于车道偏离导致的关键情况发生的可能性。
有利地，车辆的横向位移、横向速度和横向加速度以及道路曲率中的至少一个能够用作车辆相关参数的可靠的输入变量，用于从描述预定驾驶行为的设定中选择预定的驾驶行为。
预定的驾驶行为能够通过专家系统、人工智能系统和模糊逻辑系统的至少一个确定。有利地，确定引导力的量能够通过专家系统、人工智能系统和模糊逻辑系统的至少一个完成。使用模糊逻辑，例如允许获得能够使用在计算机系统内的法则的数学描述，虽然该法则自身不以数学形式描述而以逻辑形式描述。有利地，即使系统的输入与输出参数之间的数学关系非常复杂或甚至不能建立，系统也能够通过模糊逻辑以合理的方式控制。引导力的实际的特定值能够优选通过模糊逻辑函数设定，且基于车辆的横向位置、横向速度、横向加速度和车道曲率中的至少一个来设定。
通过使用专家系统，合适的预定驾驶行为的选择能够基于专家知识库完成。在专家系统中，知识库是系统的包含具有任何表达形式的专家知识的区域。知识库通过推理机补充，即通过能够基于知识库运行的硬件或软件补充。用于专家系统的典型的任务能够是数据解释，即数据分析，特别是理解数据；检查，即解释数据，用于根据事件来初始化动作；诊断，即预期且验证时变系统的可获得的状态。
通过使用人工智能系统，能够分析智能行为且用于推断未来的操作。重复的操作或信息能够作为经验值存储，这是用于识别规律性的基础。因此，一般法则能够从多个数据推断。专家系统可理解为人工智能系统的一部分。
应理解每个系统可排他地使用。然而，两个或多个系统的结合也是可以的。
优选地，至少环境相关信息能够以数据融合处理。优选地，数据融合允许将来自多个传感器的数据结合且收集各信息，以实现推理，这比通过单独的来源实现更有效。用于收集环境相关数据的合适的传感器能够例如是检测可能导致障碍物或迎驶交通的物体的长距雷达、和车道跟踪器照相机单元、以及由例如远程提供器提供的数字地图。使用物体数据融合，来自环境传感器的物体能够被跟踪和分类。使用车道数据融合，来自数字地图数据提供器的车道数据能够与物体数据融合和车道跟踪器照相机组合，以用于进行车道数据估算的目的。
如果驾驶员例如在道路的车道内驾驶车辆，则描述预定的驾驶行为的分级次序组能够有利地支持数个功能。
在如下的段落中，描述车辆在直道路上行驶时本发明的方面。
根据以上所阐明的第一优选操作模式，当在直道路上行驶时，引导力选作为正，且在由驾驶员对于方向盘的操作导致车辆的当前横向速度将车辆从期望的横向位置横向移开的情况中抵消由驾驶员施加在转向装置上的当前的力。引导力的值或量能够适于如果车辆从期望的横向位置、例如从车道中心处横向移开则增加(在车辆处于期望的状态中和/或在当前期望的位置上而带有零横向速度的情况中，优选地以零值开始)，且所述横向移开越多则引导力的量的增加越多。
另一方面，对于在直道路上行驶，引导力能够选择为：
(1)正值且抵消由驾驶员施加在转向装置上的当前的力，或
(2)负值且在与驾驶员施加在方向盘上的当前的力相同的方向上作用，或
(3)零值，
在驾驶员的操作导致车辆的当前横向速度将车辆向期望的横向位置横向移动的情况中。引导力的值优选地选择为：
(i)正值，如果车辆的当前的横向速度高于当前的期望的横向速度的值，且引导力的绝对量调整为当车辆的当前横向速度从当前期望的横向速度的值偏开的值越多时增加越多(当前的期望的横向速度的值又作为距车辆的期望的横向位置的横向距离，包括例如几何数据的另外的参数(牵引车辆和挂车(如果附接有挂车)的重量、高度、长度、宽度)的车辆的特性和车道或道路的曲率之一)。当车辆移动接近期望的横向位置时，期望的横向速度的绝对值将降低。作为例子，这意味着如果车辆具有恒定的横向速度且车辆向例如车道中心处的期望的横向位置接近移动，则正引导力矩的绝对量调整为增加。
(ii)负值，如果车辆的当前横向速度低于当前期望的横向速度，且引导力的绝对量调整为当车辆的当前横向速度向当前期望的横向速度增加越多时降低越多。当车辆移动接近期望的横向位置时，期望的横向速度的绝对量将降低。作为例子，这意味着如果车辆具有恒定的横向速度且车辆向例如车道中心处的期望的横向位置移动接近，则负引导力矩的绝对量调整为降低。
(iii)零值，如果在车辆向道路上或道路车道内的期望的横向位置移动期间车辆的当前横向速度等于当前期望的横向速度，且也处于期望的横向位置并具有零横向速度。
提供到转向装置的实际导向力的绝对值优选从由优选为零的引导力的下极限和为最大引导力的上极限所限定的间隔选择。
引导力添加到由车辆驾驶员施加的典型力上，其方式使得对于转向装置的可操作性的影响是中等的，使得即使施加最大引导力也仍保证驾驶员对于转向装置的正常可操作性。
另外，引导力如果施加且如果为正即如果大于零，则将总是抵消由驾驶员施加在转向装置上且导致车辆的横向速度的任何明显的力，甚至在驾驶员以使得车辆向道路上或道路车道内的期望的横向位置移动的方式正在操作转向装置(例如转动方向盘)的情况中。引导力如果施加且如果为负即如果小于零，则将在与由驾驶员施加到转向装置上且导致车辆的横向速度的任何明显的力相同的方向上起作用，且将仅在其中驾驶员以使得车辆向道路上的或道路的车道内的期望的横向位置移动的方式操作转向装置的情况中施加。
然而，在除已经以通常方式支持转向装置的运行任何伺服系统外的例如方向盘的转向装置上施加过大的正引导力值和/或与由驾驶员施加的力相同的方向上施加过大的负引导力将对于驾驶员是不舒适的，且也可能潜在地引起车辆失稳。因此，当车辆从期望的横向位置移开时，引导力(如果施加且如果不为零)将一般地比当车辆向期望的横向位置移动时引导力大于零的那些情况中更强，但在两个情况中引导力将必须符合相同的边界条件且将总是抵消由驾驶员施加在转向装置上且导致车辆的任何明显横向速度的力。因此，当车辆的横向速度降低且车辆向道路上的或道路的车道内的期望的横向位置移动时，引导力的实际值将在给定的边界条件内降低，且在车辆已达到所述期望的横向位置且通过继续先前的横向移动方向或通过将所述横向移动方向反向而再次从所述位置经过移开的情况中，引导力再次增加。
作为例子，以上所述的力函数可以特别是牵引车辆的车辆距例如车道中心的期望的横向位置的横向位移的连续函数。例如，根据以上所述的第二优选操作模式，引导力在期望的横向位置处将为零，且随距期望的横向位置的距离增加直至建立最大引导力。
根据以上所阐明的第一优选操作模式，力函数能够例如是基于模糊逻辑系统的连续函数，所述模糊逻辑系统使用车辆的横向位置、横向速度、车道曲率且可能甚至车辆的横向加速度的至少一个作为输入变量。引导力的值将作为此系统的输出提供。例如，一个合适的模糊逻辑法则可以是对于不存在车道曲率和向左的高横向速度以及在车道的左半部分的横向位置，引导力将鼓励驾驶员将车辆向车道的右侧移动。
另一个合适的模糊法则的例子是，当以可接受的范围内的横向速度向车道中心(作为期望的车辆横向位置)移动时，可导致零值的引导力。如果在此情况中横向速度被认为与期望的横向速度相比过低，则模糊法则可导致负的引导力，从而当且只要车辆向例如车道中心的期望的横向位置移动时在转向装置(例如，方向盘)上给出另外的支持，因此如果方向盘在“正确”方向上转动时则降低驾驶员所感受到的转向装置的总阻力。如果横向速度在相同的情况中被认为过高，则当且只要车辆向例如车道中心的期望的横向位置移动时模糊法则将启动正的引导力。
一般地，如果车辆当前的横向位置远离期望的横向位置，则与在车辆的当前位置接近期望的横向位置的情况中相比，车辆向期望的横向位置的更大的横向速度是可接受的。车辆越靠近期望的横向位置，则横向速度应越低。
在如下的段落中描述车辆沿道路的弯道行驶弯曲轨迹时本发明的方面。
对于沿弯道的弯曲轨迹行驶，建议给驾驶员以引入车辆向弯道内侧的横向加速度的引导力能够优选地与建议给驾驶员以引入车辆向弯道外侧的横向加速度的引导力不同。特别地，对于沿弯道的弯曲轨道行驶，建议给驾驶员以引入车辆向弯道内侧的横向加速度的引导力能够大于直道路上的等效情况。对于沿弯道的弯曲轨道行驶，建议给驾驶员以引入车辆向弯道外侧的横向加速度的引导力能够小于直道路上的等效情况。以此方式，鼓励驾驶员将车辆移向更安全的横向位置，且优选将车辆保持在所述位置处。也使得引导力对于驾驶员更舒适且直观，因为初始化向例如弯道外侧的横向速度比初始化向例如弯道内侧的横向速度要求更小的力。
在如下的段落中描述本发明的另外的方面和优点。
通过提供对于环境相关信息的物体数据融合和车道数据融合，能够获得用于车道数据估算的可靠数据。
用于车辆相关信息的合适的数据能够是车轮速度数据、横摆率和方向盘角度数据中的至少一个。车轮速度传感器能够测量车辆的每个单独车轮的速度。横摆率传感器能够测量车辆的横摆率。方向盘角度传感器能够测量车辆的方向盘角度。
当卡车和附接的挂车在弯曲的轨迹上沿弯道行驶时，挂车位置自身比牵引车辆更靠近弯道的内侧。帮助将牵引车辆保持在车道中心的常规的车道保持支持系统能够潜在地引导车辆，其方式使得挂车越过弯道内侧上的车道边界。因此，在本发明的挂车附接到牵引车辆的优选实施例中，牵引车辆在弯道内的期望的横向位置能够根据挂车的期望的横向位置估算。优选地，牵引车辆的期望的横向位置能够与挂车的横向位置相比向弯道的外侧移动。补充地或替代地，如果假定牵引车辆在车道的中心内行驶而挂车被预测为在弯道内侧上离开车道，则当牵引车辆离开弯道的外侧上的车道时车道偏离警告系统可取消。驾驶员能够进行此操作，以使得牵引车辆和挂车二者可沿弯道在弯曲的轨迹上行驶且特别地防止挂车从道路内侧上的车道离开。优选地，如果挂车被预测为在此情况中保持在弯道内侧上的车道内或必须在这样的操纵期间离开弯道内侧上的车道，则在车辆离开外侧上的车道的时间期间，警告能够保持禁用。
通过以沿弯道的弯曲轨迹的方式使牵引车辆转向，驾驶员有意地操纵车辆以离开车道，例如以防止挂车进入迎驶交通的车道。如此操纵的其他原因能够是防止挂车在道路边界处离开车道，或例如防止挂车离开车道到具有在相同方向行驶交通的相邻的车道。迎驶交通(oncoming traffic)应理解为例如在双向道路上在车辆相反方向上行驶的交通。如果曲率大，即弯道半径小和/或车道宽度小，则这是特别有利的。
在优选的实施例中，能够实现预测的“预估”功能，因为挂车的横向位置不能马上调整。因此，牵引车辆的早期修正移动是可以的，这能够防止挂车离开前方弯道内侧上的道路。道路的中心或车道的中心意味着道路或车道相对于车辆的规定行驶方向的横向中心。
根据另一优选的实施例，引导力能够根据道路的分类调整。有利地，在相邻车道存在的可能性超过预定阈值且系统决定提供引导力以防止在此方向上的车道偏离的情况中，引导力能够选择为比在不存在相邻车道的情况中更低。例如，对于相邻车道存在的可能性，预定的阈值能够设定为50％。如果相邻车道存在的可能性检测为大于50％，则可提供到方向盘的引导力能够在车辆具有离开车道到以上所述的相邻车道的侧的风险时降低。
优选地，在无相邻车道的道路边界上，引导力能够在车辆向所述道路边界移动时更高。
在现有技术中已知的大多数偏离警告系统当车辆越过车道边界时或当到车道偏离的预测的时间低于固定的阈值时触发警告。本发明的有利的实施例是当到车道偏离的预测的时间小于可变阈值时触发(实现)车道偏离警告。优选地，可变的阈值是当前的车辆横向速度的幅度的函数。优选地，阈值在低横向速度幅值时将比高横向速度幅值时更小。根据的本发明的优选的操作模式，在其中到车道偏离的预测的时间低于所述(可变)阈值的情况中引导力能够被触发。替代地，引导力能够在其极限内连续施加。
在高车辆横向速度下的高阈值有利地为驾驶员给出更早的警告，且因此为驾驶员给出更多的时间，以避免潜在的车道偏离。在高横向速度时，这比在低横向速度时更重要，因为需要更长的时间使车辆处于横向速度的稳态。
在驾驶员应优选以零横向速度或低横向速度接近车道边界的情况中，如果警报在高阈值触发，则输入信号上的小的误差(例如，信号噪声)导致伪警报，即虽然车辆可能在此情况中不越过车道边界但启用警告。为避免此情况，以上阐明的优选的解决方法建议对于低横向速度或零横向速度的低阈值，以在这些情况中最小化伪警告的风险。例如，如果阈值在低横向速度时设定为零，则当车辆实际越过车道边界时警告将优选地被触发。虽然这在低车辆横向速度的情况中是可接受的，但这在高横向速度的情况中不是期望的，因为在此情况中，低阈值或零阈值将赋予驾驶员相当少的时间来对于潜在的关键情况作出反应。
在车辆沿弯道在弯曲的轨迹上行驶时在横向方向上向道路中心的车道偏离的情况中，引导力能够根据交通情况确定。
根据本发明的优选实施例，根据预期的迎驶交通提供引导力。在检测到迎驶交通且假定系统被启用的情况中，确定供应的引导力的绝对量将增加，即无论引导力为负值还是正值，其负值和正值将增加。相应地，引导力将向期望的横向位置即车道中心更强地引导，因此降低弯道漂移的风险且增加车辆安全性。
以类似的方式，根据预期的超车交通提供引导力。在检测到超车交通且假定系统启用的情况中，确定供应的引导力的绝对量将增加，因此向期望的横向位置即车道中心更强地引导。
如果计划有意偏离车道，则能够将引导力停用。如果系统或引导力停用，优选能够发出警告信号以保持驾驶员警惕性。停用系统或引导力应理解为车道保持支持系统临时不提供任何引导力。然而，优选地，系统的基本功能将被启用，例如检查迎驶交通等的传感器。特别地，在系统的优选实施例中当检测到关键情况时，引导力和/或另一个警告信号仍能够提供，和/或作为选择，根据情形例如能够初始化紧急制动操纵。
如果检测到车道偏离是有意的，例如如果在离开车道时方向指示器被启用而用于超越另一个车辆，则系统能够自动进入停用状态。选择地，从期望的横向位置的有意偏离也能够通过分析为车辆相关信息和环境相关信息提供的传感器数据来估算。
警告信号能够是警告驾驶员车辆将离开车道中心的信号，或警告驾驶员车道保持支持系统当前不提供引导力的信号，或二者皆有。警告信号能够例如是光学和/或触觉和/或声学信号。优选地，光学信号也对于驾驶员是可见的，且声学信号也对于驾驶员是可听的，且触觉信号也对于驾驶员是可触知的。例如，触觉信号可以是方向盘或驾驶员座椅(或驾驶员座椅的部分)的可触知的振动。
根据本发明的另一个方面，提出了用于执行方法的车辆用的车道保持支持系统，所述系统具有支持单元，所述支持单元包括用于至少部分地基于融合的数据生成环境相关信息的数据融合模块、用于预测车辆的未来轨迹的轨迹预测器模块、用于估算车辆的期望的横向车道位置和/或引导力的估算器模块、和决定系统模块，所述决定系统模块用于确定是否应提供引导力，且如果提供引导力，则借助用于数据融合模块的传感器数据的一个或多个输入、车辆相关数据的一个或多个输入和引导力需求和/或警告信号输出的一个或多个输出，根据描述车辆的预定驾驶行为的分级次序组来限定此引导力的量，根据车辆的意图移动方向调整所述引导力的量，且启用用于将所述引导力的调整量供应到转向装置的一个或多个执行机构。
选择地，相邻空间分类器能够将输入数据提供到力估算器。分类器能够是包括传感器的系统，所述传感器将与车辆的当前车道的相邻空间进行分类。系统能够确定靠近当前车道的空间是否适合于继续意图中的行驶，例如是否存在靠近当前车道的另一个车道用作车辆的意图中的运行的可利用空间，或例如是否存在不允许这样的运行的沟壑。合适的传感器能够提供关于相邻空间内的物体的信息和/或相邻区域内的表面信息。此信息能够用于估算相邻车道存在的可能性。
车道保持支持系统不替代驾驶员或超控驾驶员的意志，其中驾驶员对于车辆运行仍具有全权。特别地，如果驾驶员不期望来自车道保持支持系统的作用，则车道保持支持系统能够关闭。当系统停用时，合理地，触觉、光学和/或数学警告信号指示系统不提供任何引导力。然而，虽然在此状态中不提供引导力，但基本功能仍在背景中启用，且如果在此状态中检测到关键情况，则能够优选地仍提供引导力。
此外，引导力的水平能够总是适合于使驾驶员可以通过将方向盘转动到任意位置来超控系统。当系统启用时，优选以合适的传感器检查驾驶员是否已将其手放在方向盘上，例如使用照相机、联接到方向盘的电容传感器或类似传感器检查。这有助于避免车道保持支持系统作被滥用为“自动驾驶”。
本发明的另一个方面提供了包括软件代码的计算机程序，所述计算机程序在所述程序在可编程微型计算机上运行时适合于执行方法或使用在具有以上所阐明的特征的至少一个的方法；所述软件代码适于在连接到互联网的计算机上运行时下载到支持单元或其部件的至少一个上。
进一步地，提出了存储在计算机可读取介质上的计算机程序产品，所述程序产品包括用于具有以上所阐述的特征的至少一个的方法的在计算机上的软件代码。
本发明的另一个方面提供了存储在计算机可读取介质上的计算机程序产品，所述程序产品包括使用在用于支持装配有由驾驶员操作的转向装置的车辆的车道保持的方法中的程序代码，方法包括至少如下步骤：
将车辆相关信息和环境相关信息结合；
基于车辆相关信息和环境相关信息预测车辆的未来轨迹；
估算期望的横向车道位置和/或引导力；
将未来轨迹与期望的车道位置进行比较；
确定是否将引导力提供到转向装置；
如果提供引导力，则
a)根据描述车辆的预定驾驶行为的分级次序组限定所述引导力的量；
b)根据车辆意图的移动方向调整所述引导力的量调整。
这样的计算机程序产品甚至可以包括使用在此方法中的程序代码，其中方法也包括如下步骤：
c)启用用于将所述调整的引导力的量供应到转向装置的一个或多个执行机构。
附图说明
本发明以及以上所述的和其他的目的和优点可以从如下对于实施例的详细描述中最好地理解，但不限制于实施例，其中各图示意性地示出：
图1是示出根据本发明的用于提供车道保持支持的车道保持支持系统的优选实施例的示意性略图；
图2是示出描绘根据本发明的操作方法的优选实施例的步骤的流程图；并且
图3是示出根据本发明优选实施例的期望的横向速度与从车辆期望的位置横向偏离相关的一些可能变化的示例。
具体实施方式
在附图中，相同或类似的元件以相同的附图标记表示。附图仅是示意性描述，而不意图于描述本发明的特定参数。此外，附图意图于仅描绘本发明的典型实施例，且因此不应视作对于本发明的范围的限制。
图1中示出根据本发明的用于车辆的车道保持支持系统100的优选实施例。车辆(未示出)例如是无任何挂车的车辆，或带有附接到其上的挂车的牵引车辆。
车道保持支持系统100包括支持单元10。多种传感器和单元12、14、16、32、34、36、38联接到系统100。支持单元10包括用于生成与环境相关信息的数据融合模块20。这样的环境相关信息优选地由长距雷达单元12、车道跟踪器照相机14和数字地图提供器16来提供。长距雷达单元12包括前视雷达传感器。车道跟踪器照相机14包括检测车道标记的视觉传感器，因此提供例如道路宽度和/或车道宽度和/或车辆的横向车道偏移和/或车道曲率等的参数。数字地图提供器16提供来自数据库的数字地图数据，特别是提供车道信息。例如使用GPS(GPS＝全球定位系统)或用于确定车辆的实际位置的其他定位装置将地图数据映射到当前的车辆位置。环境相关数据供应到支持单元10的数据融合模块20。
长距雷达12的数据通过输入18a供应到物体数据融合单元22。长距雷达12能够检测到车道内的物体，例如迎驶交通、障碍物等。物体数据融合单元22跟踪且分类从环境传感器检测到的物体。车道跟踪器照相机14的数据和数字地图数据提供器的数据通过输入18b供应到数据融合单元20的车道数据融合单元24。车道数据融合单元24将来自数字地图数据提供器16、物体数据融和单元22和车道跟踪器照相机14的车道数据组合，以进行车道数据估算。
单元22、24将数据供应到决定系统模块60，该决定系统模块60包括车道保持支持决定系统。另外，物体数据融合单元22将数据提供到车道数据融合单元24。
车道数据融合单元24的输出并行地供应到：(i)预测器模块40，所述预测器模块40预测车辆(无挂车)的未来轨迹，或预测车辆和跟踪器二者(如果附接有挂车)的未来轨迹；(ii)支持单元10的估算器模块50的车道位置估算器模块52。提供用于识别挂车的装置(图1中未图示)。挂车能够装配有可被车辆单元检测到的收发机，或例如微处理器的电装置能够附接到挂车，或能够提供当挂车附接到牵引车辆时可识别挂车的机械或电气编码。特别地，装置提供例如挂车长度或轴等的距离的挂车参数。基于挂车的已知几何形状，可确定挂车特定的转弯半径或挂车特定的弯道行为，所述弯道行为可能与牵引车辆的弯道行为不同。
预测器模块40使用融合的车道和车辆传感器数据来估算牵引车辆和挂车相对于车道的未来轨迹。特别地，牵引车辆的未来轨迹被预测且用作其他模块的输入。挂车(如果附接有挂车)的轨迹也被预测且用作估算器模块50的输入，所述估算器模块50提供包括牵引车辆和挂车(如果附接有挂车)的车辆的期望的车道位置。在预测器模块40中，使用输入变量描述由于车道数据融合而提供的相对于车辆的道路情况(横向车道偏差、车辆前进、车道转弯)。第二组输入数据来自车辆传感器，即车辆的横摆率、车辆速度和方向盘角度。通过使用组合的车辆和道路模型描述车辆在车道内的移动，估算出输入变量的未来状态的预测。未来状态的此估算然后用作估算器模块50和决定模块60的输入。
估算器模块40通过输入30a接收由一个或多个车轮速度传感器32、一个或多个横摆率传感器34和一个或多个方向盘角度传感器36所生成的车辆相关信息。车轮速度传感器32测量车辆的单独的车轮的速度。横摆率传感器34测量车辆和挂车(如果附接有挂车)的横摆率，且方向盘角度传感器36测量车辆的方向盘角度。
车道位置估算器模块52使用来自预测器模块40和车道数据融合单元24的输入，且计算牵引车辆的期望的横向车道位置。对于小的未来转弯，期望的横向车道位置优选地将与车道中心不同，以防止挂车在弯道内侧离开车道。
估算器模块50的力估算器模块54接收来自车道位置预测器52、物体数据融合单元22和预测器模块40的输入，以及选择地通过输入38a接收来自相邻空间分类器单元38的输入。力估算器模块54对于其中可能发生偏离车道的不同情况确定引导力的值。
可选的相邻空间分类器单元38包括优选地包括传感器并将与当前被车辆使用的车道相邻的空间进行分类的系统。系统确定靠近当前车道的空间是否适合于驾驶，例如靠近当前被车辆使用的车道是否存在另一个车道(适合于驾驶的车道)。可使用的传感器例如是雷达传感器、超声传感器、激光传感器或视觉传感器。传感器能够提供关于相邻区域内物体的信息和/或相邻区域内的表面的信息，例如表面是土质表面还是沥青表面等。此信息能够用于估算相邻车道存在的可能性。
由物体数据融合单元22和车道数据融合单元24生成的信息(融合的物体数据和车道数据)、预测器模块40(未来轨迹)生成的信息、力估算器模块54生成的信息和车道位置估算器模块52生成的信息供应到决定模块60。决定模块60决定何时应激活引导力和/或警告信号，特别地确定系统是否、何时和如何应使用或激活各激活器。
如果决定提供引导力，则向附接到决定模块60的输出70a的电助力转向单元72发出引导力需求。助力转向单元72激活执行机构(例如，电动马达80)，该执行机构附接到例如可运行地与方向盘(图1中未示出)连接的常规伺服转向装置。根据决定模块60的控制信号，助力转向单元72和电动马达80分别将引导力作为引导力矩叠加到伺服转向装置的常规运行。
如果确定为应发出警告信号，则附接到决定模块60的另一个输入70b的HMI警告装置74(HMI＝人机接口)被激活。这样的警告信号例如能够是声学信号，特别是听觉信号，光学信号，特别是视觉信号，和/或触觉信号，特别是触摸信号。光学和/或听觉和/或触觉装置用于警告驾驶员意外的车道偏离，优选作为支持引导力的补充或作为车道保持支持系统停用时的补充。
现在参考图2，图中通过流程图200描绘出根据本发明的方法的优选实施例，用于向车辆方向盘提供具有引导力矩形式的引导力，以实现车道保持支持。优选的系统的部件已在上文中阐明。对于系统的细节，参考图1的描绘。在此实施例中，例如模糊逻辑法则用于限定支持的量。
在步骤202中，车辆相关信息由传感器32、34、36(图1)提供到预测器模块40，且环境相关信息由单元12、14、16提供，如上文所述(图1)。融合的车道数据和融合的物体数据通过数据融合模块20的数据融合单元24和22(图1)生成。在步骤204中，车辆相关信息和融合的环境相关信息在预测器模块40(图1)中结合，以在步骤206中估算车辆的未来轨迹的预测。在步骤208中，估算期望的车辆车道位置和引导力。为此，在预测器模块40内生成的未来轨迹信息供应到车道位置估算器模块52，且供应到估算器模块50的力估算器模块54(图1)。位置估算器模块52也接收融合的车道数据，且力估算器模块54从单元22接收融合的物体数据，也可选地从相邻空间分类器单元38(图1)接收数据。
引导力(作为例子)通过一组模糊逻辑法则在步骤212中限定，该法则具有如下优先次序：
(1)稳定车辆；
(2)防止车辆离开车道；
(3)当车辆沿弯道形式弯曲的轨迹时支持车辆转弯。
车辆横向位移、横向速度、横向加速度和道路曲率的至少一个用作模糊逻辑的输入变量。在步骤214中，引导力的量根据车辆意图中的移动方向确定，以避免或最小化车辆的意外的横向车道偏离，其中引导力根据实际情况确定。
根据车道保持支持系统的第一优选操作模式，引导力、特别是引导力矩能够在添加到正常力时，特别是添加到常规伺服转向系统的动作时为正或为负，因此当转向装置在一个(“错误”)方向上移动时增加由驾驶员感受的总阻力，且当转向装置在另一个(“正确”)方向上移动时降低由驾驶员感受的总阻力。优选地，引导力能够随车辆的运行情况和/或实际状态而变化。
根据车道保持支持系统的第二优选操作模式，引导力能够以如下方式总是为正施加，即当转向装置在“错误”方向上和/或以不合适的方式移动时总是抵消驾驶员的动作，因此当驾驶员操作转向装置时增加驾驶员感受的总阻力。优选地，引导力的量能够随车辆的操作情况和/或实际状态变化。
根据车道保持支持系统的第三优选模式，引导力能够仅在转向装置在“错误”方向上移动时施加，而不将力的量与车辆的运行情况和/或实际状态进行调整。当在“正确”方向上转动转向装置时，如果具备常规的伺服转向系统，则该伺服转向系统能够以通常的方式支持驾驶员。
在下文中通过例子描述特定的情况，其中进行这样的调整。更具体地，模糊法则基础使引导力功能具有如下特性：
(1)情形：在直道路上行驶
当在直道路上驾驶时，其中直道路优选通过一定预定阈值以下的曲率限定。
(1a)在直道路上行驶且从期望的横向位置横向地移开
当车辆从期望的横向位置移开时、例如从车道的中心移开时，施加由车道保持支持系统所提供的正的引导力将鼓励驾驶员在与车辆的当前横向速度相反的方向上操作/转动方向盘。
这通过增加供应到转向装置的引导力的量实现，该引导力抵消由驾驶员施加在转向装置(例如，方向盘)上的力，且如果具备伺服转向系统在抵消由伺服转向系统施加在转向装置上的力。因此，引导力在由驾驶员所施加力的相反的方向上起作用，如果具备伺服转向系统则在伺服转向系统所施加力的相反的方向上起作用，这由驾驶员感受为操作转向装置、例如转动方向盘时转向装置的增加中的或已增加的总阻力。优选地，在车辆的当前横向位置下而具有由系统估算期望的横向速度时，或替代地当车辆处于期望的横向位置具有零横向速度时，引导力以零开始。
优选地，车辆从期望的车道位置移开越多则引导力的量增加越多，且在方法的进一步修改中，横向速度增加越多则引导力的量增加越多。此增加的引导力被驾驶员感受为在“错误”的方向上转动方向盘时(从而导致车辆从期望的横向位置移开)或以不合适的方式转动方向盘时增加的阻力。
应提及的是，提供负还是正的引导力的决定取决于转向装置的移动方向，且不自动地取决于车辆的移动方向。因此，能够发生的是，虽然车辆瞬时从期望的车道位置移开，但在以上例子中阐述的引导力也能够为负。例如，此情况是当驾驶员想要停止从期望的横向位置的移开且开始在“正确”的方向上使例如方向盘的转向装置移动时。车辆仍从期望的横向位置移开，直至驾驶员已移动转向装置足够长时间，例如数秒。在此时间之后，车辆开始根据转向装置的移动而移动到期望的方向，从而导致车辆仍从期望的位置移开时瞬时施加负的引导力(在此为力矩)。
当从期望的位置移开时，能够应用车道保持支持系统的所有三个操作模式。车道保持支持系统也能够根据情形而从三个模式中的一个操作模式切换到另一个操作模式。
(1b)在直道路上行驶且向期望的横向位置横向移动
当车辆向期望的横向位置移动时，例如向车道中心移动时，由车道保持支持系统所提供的引导力的施加将鼓励驾驶员以如下方式操作转向装置/转动方向盘，即使车辆的实际横向速度跟随由车道保持支持系统估算的期望的横向速度。特别地，系统将在运行开始时(当车辆的横向速度为零时)鼓励驾驶员以如下方式操作转向装置/转动方向盘，即形成车辆的指向期望的横向位置的横向速度，从而导致车辆向期望的横向位置移动。然而，车辆越横向接近道路上或车道内的期望的横向位置，则系统将逐渐鼓励驾驶员在相反的方向上操作转向装置/转动方向盘，以逐渐降低车辆的横向速度，因此使得车辆实际横向位置朝向期望的横向位置“滑移”、即(或多或少)渐近地接近，且防止车辆“超越”期望的横向位置。
如果特别在车辆最终接近期望的横向位置且期望的横向速度持续降低(在期望的横向位置处为零)的操纵期间，车辆的当前的横向速度大于估算的期望的横向速度且此差距增加(或至少不降低)，则通过由车道保持支持系统增加供应到转向装置/方向盘的正引导力的量，而有效地降低在车辆横向接近道路上或车道内的期望的横向位置的操纵期间发生的“超越”风险。当在期望的横向位置的方向上转动方向盘过多从而导致车辆向期望的横向位置移动过快而潜在地可导致车辆“超越”即移过期望的横向位置时，此正引导力被驾驶员感受为阻力。
在所述的本发明的实施例中，引导力能够为：(i)增加总阻力的正的力，从而导致在驾驶员操作转向装置/转动方向盘时感受到阻力，以及(ii)降低驾驶员操作转向装置/转动方向盘时所感受到的总力的负力。
一般地，如果车辆向期望的横向位置移动，则引导力是横向速度以及其他变量的函数。这意味着车辆的实际横向速度在车辆的开始横向位置处以零值开始，且随后通过如下情况支持而增加：(i)如果当前横向速度的实际值低于期望的横向速度的实际值则由负的(即支持的)引导力支持，所述引导力是时间和/或横向位置的函数，例如具有钟形或正弦型函数的形式，(ii)如果实际横向速度对应于期望的横向速度的实际值则由零值的引导力支持，和(iii)如果当前的横向速度的实际值高于期望的横向速度的实际值，则由正的(即阻力的)引导力支持。
当处于道路上或车道内的期望的横向位置时，实际上车辆可以在道路上行驶期间在期望的位置周围横向移动，从而导致如下的行驶模式，即车辆在对应于情况1b(向期望的横向位置移动)的情形和对应于情况1a(从期望的横向位置移开)的情形之间多次切换，这取决于驾驶员的驾驶行为。在一些时候，这些行驶模式也显示出车辆以零横向速度保持在横向位置(例如，在期望的横向位置处)时的时段，且在另一些时候，这些行驶模式显示出在对应于情况1a和情况1b的这两个情形之间的直接切换。例如，驾驶员可以在平行于表示沿道路的期望的横向位置的轨迹上沿道路行驶。在此情况中，车辆的横向速度为零。只要驾驶员不移动转向装置，则车道保持支持系统不被激活。如果驾驶员开始移动转向装置以使车辆驶向期望的横向位置，则必须形成不能瞬时完成的非零的横向速度。一方面，达到期望的横向速度的时间应短。另一方面，车辆应保持在稳定状态，从而导致车辆的横向移动加速直至预先确定的极限内的期望的横向速度。如果车辆已在稳态中达到期望的横向速度，则引导力能够为零。接近期望的横向速度意味着期望的横向速度变得越来越小且在期望的位置接近零。因此，如果车辆的实际横向速度增加到期望的横向速度以上，例如当驾驶员转动方向盘过快时，则驾驶员将感受到转向装置上的阻力的(正的)引导力，从而鼓励驾驶员降低实际的横向速度。如果车辆的实际横向速度低于期望的横向速度，则驾驶员将感受到支持的(负的)引导力，从而使得方向盘的转动更容易从而鼓励驾驶员增加实际的横向速度，因此作为(附加的)伺服转向系统。当沿道路驾驶时，例如，当直道路部分稳定地变为弯道，且反之从弯道部分稳定地变为直道路部分时，期望的横向速度的实际曲线能够优选持续适于确定期望的横向速度的瞬时曲线的各参数。
一般地，如果实际横向速度低于实际期望的横向速度，则引导力能够优选为负，而如果实际的横向速度高于实际期望的横向速度，则引导力能够优选为正，且如果实际的横向速度等于或几乎等于实际期望的横向速度，则引导力能够优选为零。这涉及到车道保持支持系统的第一优选操作模式。
然而，车道保持支持系统也根据第二优选的操作模式运行，其中将正的引导力施加到转向装置，该引导力的强度适合于车辆的实际运行情况和状态。
车道保持支持系统也根据其第三优选的操作模式运行，其中引导力能够仅当转向装置在“错误”的方向上移动时施加，而不相对于车辆的运行情况和/或实际状态调整力的量。
甚至可以根据车辆的运行情况和/或实际状态将多个操作模式的至少两个组合。
期望的横向速度能够是时间、距期望的横向位置的横向偏离以及道路或车道曲率等一个或数个变量的函数，且优选地是带有最小值和最大值平台和在最小值和最大值平台每侧处的两个转折部分的函数，例如任何具有钟形曲线的函数，例如正弦曲线或高斯曲线，或带有例如示出以直线增加和降低倾斜连接的梯形曲线的函数，或三角形曲线。函数的曲线能够是对称的或非对称的。
优选地，在车辆的与期望的横向位置分开的横向开始位置，各曲线在一端处以期望的零横向速度开始，且各曲线在另一端以期望的零横向速度平滑地接近期望的横向位置。在横向开始位置处的曲线开始点以及曲线的期望的横向位置处的曲线结束点之间，曲线能够根据情形具有任何合适的、对称的或非对称的形状。
系统100(图1)控制执行机构的输出、例如基于感测到的车辆相对于道路/车道的位置的转向信号，且控制例如横摆率、转向角度等的车辆传感器，以使用实际位置和预测的未来位置来生成适当的控制信号。
(2)情形：沿弯道行驶弯曲的轨迹
当沿弯道行驶弯曲的轨迹时
(2a)由车道保持支持系统向弯道内侧提供的引导力优选大于在直道路上的等效情况时的引导力；
(2b)由车道保持支持系统向弯道外侧提供的引导力优选小于在直道路上的等效情况时的引导力。
曲率定义为弯曲半径的倒数。因此，如果直道路以低于一定预定的曲率阈值的曲率限定，即如果以小于此极限的曲率限定，则弯道能够以曲率阈值限定，即如果曲率大于此极限则识别出道路中的弯道。这意味着道路在其弯道处弯曲。
通过图3的例子描绘了曲线A、B、C，它们每个表示特征的期望的横向速度v* 横向的例子，所述横向速度v* 横向是车辆在不同的情况下距其期望的横向位置的实际横向位置的横向位移d横向的函数。横向位移d横向和期望的横向速度v* 横向以任意的单位示出。当然，期望的横向速度v* 横向与横向位移d横向的函数相关性能够取决于实际情况的精确情形而具有其他形状。
对称的钟形曲线A表示直道路的情况。在车辆向期望的横向位置移动前在车辆的横向位置处d横向＝-1的开始点开始并例如具有零的期望的横向速度v* 横向，而在期望的横向位置处在d横向＝0的结束点期望的横向速度v* 横向将又为零。因此，曲线A示出了在d横向＝-0.5处的最大值Va，具有从开始点向最大值的正斜率，和从最大值向结束点d横向＝0的负斜率。
在其中车辆具有向弯道内侧的横向移动以达到期望的横向位置d横向＝0的弯道中，曲线的最大值向开始点d横向＝-1移动，如通过曲线B指示。从开始点d横向＝-1开始，曲线B内的v* 横向非对称地开始且增加直至在达到期望的横向位置d横向＝0的中途前v* 横向达到最大值Vb，且v* 横向再次降低以渐近地到达期望的横向位置d横向＝0，使得v* 横向＝0。曲线B的斜率在开始点d横向＝-1处比在向结束点d横向＝0更陡。
在车辆具有向弯道外侧的横向移动以达到期望的横向位置d横向＝0的弯道中，曲线的最大值向结束点d横向＝0移动，如通过曲线C指示。此曲线C的最大值Vc能够大于其中车辆向相反的方向向弯道内侧移动的曲线B的最大值Vb。曲线C的斜率在开始点d横向＝-1处小于结束点d横向＝0处。
如果车辆的实际横向速度低于各曲线A、B或C，则车道保持支持系统将试图鼓励驾驶员增加车辆的横向速度，这通过当车辆向期望的横向位置d横向＝0移动时输出施加到转向装置的负的引导力实现。如果车辆的实际横向速度高于由曲线A、B或C给出的期望的横向速度，则车道保持支持系统将试图鼓励驾驶员降低车辆的实际横向速度，这通过当车辆向期望的横向位置d横向＝0移动时输出施加到转向装置的正的引导力实现。
如下通过例子讨论一些其中可能发生车道偏离的情况。
期望的方法和系统的一个优选的用途是用于驱动带有牵引车辆和附接挂车的卡车。在弯道中，挂车位置自身比牵引车辆更接近弯道的内侧。帮助保持牵引车辆处于车道中心的车道保持支持系统能够潜在地引导车辆，其方式使得挂车将越过弯道内侧上的车道边界。因此，在优选的实施例中，车道保持支持系统100将车辆的期望的横向位置移向弯道的外侧，以保证挂车不经过弯道内侧上的车道边界。因为不能瞬时调整挂车和牵引车辆的横向位置，所以优选地，此调整能够通过使用适当的预测性的“预估”系统“及时”实现，所述“预估”系统实现车辆的足够早的正确移动，以将挂车从道路中心移开。
在预测挂车在弯道内侧上离开车道的情况时，车道偏离警告以及引导力的提供能够在车辆离开车道时取消。在此情况中，牵引车辆须在车道的外部边缘行驶或甚至在外部边缘处离开车道，以使得挂车可在车道的内部边缘处行驶(或如果需要和可容许，甚至可能使用邻近的车道)。在此情况中禁用警告的目的是避免由于正确的驾驶行为导致的不期望的警告，因为例如当驾驶员使得牵引车辆离开车道从而牵引车辆在弯道的外侧时，其意图是保持挂车不在弯道的内侧处离开车道。
如果车辆离开车道的中心或车道内期望的位置，则也可以禁用警告。这例如能在车辆意图超越车道内的障碍物时发生。如果在道路上在车道内存在障碍物，则车辆必须以适当的方式超越该障碍物，这根据情形通过右侧或左侧超越该障碍物来实现。在这样的情况中禁用车道偏离警告避免了由于正确的驾驶行为导致不期望的警告。
优选地，引导力也能够在十字路口处禁用，以及能够当驶过道路狭窄和/或道路上具有许多障碍物的城市时禁用。禁用警告也可以是适当的，以避免干扰驾驶员。
所述方法的另一个优选的用途涉及与当前车道相邻的空间的使用。如果存在相邻车道，则与相邻车道不存在的情况比较，更不易因意外的车道偏离而导致道路摩擦的损失。因此，借助分成适于车辆行驶的两个车道的道路边界上更高水平的引导力和车道边界上更低水平的引导力，驾驶员可以感觉到更舒适。当检测到相邻车道时，当车辆从其当前车道向此相邻车道偏离时的(正的)引导力能够低于当车辆从其当前车道偏离且在此方向上未检测到这样的相邻车道时的引导力，特别是如果存在沟渠或桥梁栏杆或安全护栏或类似物而作为车道的替代或作为至少充分与车道水平的平的道路侧的替代时。在此情况中，认为离开当前的车道更严重。因此，如果当前车道边界的一个外侧不适合于行驶，则在车辆当前所定位的且在其处在车道边界外侧检测到所述关键区的车道的此实际侧，可能存在更强的引导力，用于修正车道保持为车道上当前期望的横向位置。
因此，能够根据道路的分类提供引导力。在相邻的车道存在且检测到车道偏离的风险的情况中，引导力能够选作为低于不存在相邻车道的情况。在无相邻车道的道路边界处，引导力能够在道路边界的横向方向上更高。
在方法和系统的另一个优选应用中，在弯道中在横向方向上朝向道路中心的车道偏离情况中，引导力能够根据交通情况确定。引导力例如根据预期的迎驶交通。如果迎驶交通检测到在相反的方向上，则优选能够升高引导力。另外，优选地，一个或多个警告装置能够被激活，以增加驾驶员的警惕性且警告驾驶员交通情况。合理地，这同样能够在检测到超车交通(即，一个或多个车辆进行超车操纵)时完成。
如果车道相对于车辆和挂车(如果附接有挂车)的横向和纵向尺寸狭窄，则引导力能够被停用或降低从而导致驾驶员在操作转向装置/转动方向盘时感受到更弱的阻力，和/或车道偏离警告能够禁用。这是为如果驾驶员想要意图驾驶接近狭窄的双向道路(具有两个车道的道路，其中每个车道用于一个方向)中心时避免不期望的警告/支持，以降低在道路的外侧上驶出道路的风险。
在一些情况中，驾驶员可能想要有意地离开车道或车道内期望的位置。例如，当必须经过实际车道内的障碍物时，车辆可能要离开当前的车道，且可能要向道路的中心移动或甚至移动到迎驶交通的车道内或移向道路的外部边缘，这根据单独情况中的情形。
在双向道路中，在卡车驾驶员期望将车辆定位在更靠近道路中心而非更靠近车道中心的横向位置处的情况中，如果在相反的方向上无交通(迎驶交通)且无超车交通，则到道路边缘的横向距离能够增加，且车辆保持在更靠近道路中心而非更靠近车道中心的横向位置处。如此则降低了在道路外侧处的意外的道路偏离的风险。车道保持支持系统能够通过检查迎驶交通和超车交通的区域来对此进行支持。
当在狭窄的双向双车道道路上行驶时，车道保持支持提供的引导力能够适合于在车辆从车道中心向道路中心偏离时提供更低水平的引导力。然而，在车辆向道路外部边界的横向偏离的情况中，所提供的引导力优选不改变。以下的组合也是可以的。车道保持支持系统能够通过检查迎驶交通和超车交通的区域来对此进行支持。在驾驶员期望将车辆保持为靠近道路的中心线的情况中，这例如在驾驶情形中称为“弯道漂移”，其中中心线处于弯道的内侧，假定不存在迎驶交通和超车交通，则车道保持支持系统能够在此情形中辅助驾驶员，以保持车辆靠近中心线和/或转向支持系统通过提供更低水平的引导力用于修正相对于车道中心的位置。特别地，当未检测到迎驶交通和超车交通时，仅供应调整警告/引导力。优选地，前视ACC雷达(ACC＝自动巡航控制)或类似的装置能够用于此目的。然而，当检测到迎驶交通或超车交通时，车道保持支持系统能够辅助驾驶员将车辆保持在车道中心，因此避免车道进行弯道漂移。
应注意到，术语“左”和“右”的使用涉及基于右侧交通的描述中的方向，且对于左侧交通是相反的。
本发明能够实施在软件或硬件或其组合内。
本发明也能够实施在存储在计算机可读取介质或由计算机可访问的介质上的计算机程序产品内，该计算机程序包括如在计算机上所描述的用在方法中的软件代码。介质能够是包括软件程序的任何在现有技术中已知的介质，例如磁装置、光学装置、电装置、电子装置，例如DVD或CD等用于存储程序的介质，或介质能够包括用于传输程序或传播程序的介质。
根据本发明的另一个方面提出了一种计算机程序，所述计算机程序包括当在可编程微处理器上运行所述程序时适于执行方法或用在根据以上所述方面的任一方面的方法中的计算机软件代码。计算机程序当在连接到互联网的计算机上运行时能够适于下载到支持单元上或其部件中的一个上。
本发明允许增加车辆的安全性，特别是增加带有附接挂车的卡车的安全性，以及增加驾驶舒适性。当驾驶员完全控制车辆时，本发明通过产生引导力来支持驾驶员，所述引导力在方向盘上给出安全感且鼓励驾驶员将车辆移动到道路或车道上的期望的横向位置。如果计划进行有意的车道偏离，例如由于如超越更缓慢的车辆或行驶绕过实际车道内的障碍物，则驾驶员能够将该系统停用。

Claims (34)

1.一种用于支持装配有转向装置的车辆的车道保持的操作方法，其特征在于：
提供车辆相关信息；
提供环境相关信息；
将车辆相关信息和环境相关信息相结合；
基于车辆相关信息和环境相关信息预测车辆的未来轨迹；
估算引导力和车辆的期望的横向车道位置并将所述未来轨迹与所述期望的横向车道位置进行比较；
决定是否将引导力提供到所述转向装置；以及
如果提供引导力，则
a)根据描述车辆的预定驾驶行为的分级次序组来限定所述引导力的量，
b)根据车辆意图移动的方向调整所述引导力的量，并且
c)启动用于将所述引导力的调整量供应到所述转向装置的一个或多个执行机构，
其中，如果施加到所述转向装置上的所述引导力抵消由驾驶员施加到所述转向装置上的力，则所述引导力是阻力性的；或者，如果所述引导力在与由驾驶员施加的力相同的方向上作用在所述转向装置上，则所述引导力是支持性的，并且其中，所述引导力并不移动所述转向装置，而是增加或降低驾驶员在操作所述转向装置时感受到的阻力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定驾驶行为以如下优先次序排列：
(i)稳定车辆；
(ii)防止车辆离开车道；
(iii)当沿弯道以弯曲的轨迹行驶时支持车辆转向。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用车辆的横向位移(d横向)、横向速度、横向加速度中的至少一个和道路的曲率作为所述预定驾驶行为的输入变量。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过专家系统、人工智能系统、模糊逻辑系统的至少一个确定所述引导力的量。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于在直道路上的行驶，当车辆从期望的横向位置横向移开时，如果车辆的横向速度增加则将所述引导力调整为增加。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于在直道路上的行驶，根据车辆的行驶状况和/或期望的状态调整引导力。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当向期望的横向位置移动时，如果实际的横向速度低于实际的期望的横向速度(v* 横 向)则引导力为负，如果实际的横向速度高于实际的期望的横向速度(v* 横向)则引导力为正，并且如果实际的横向速度等于或几乎等于实际的期望的横向速度(v* 横向)则引导力为零。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当向期望的横向位置移动时，所述期望的横向速度(v* 横向)至少是时间和/或从期望的横向位置的横向偏离和/或道路或车道的曲率的函数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述期望的横向速度(v* 横向)是带有最大值和位于最大值的每侧上的两个拐点的函数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述拐点各具有等于或几乎等于零的值。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，引导力增大或减小所述转向装置的抵消驾驶员施加到转向装置上的力的阻力。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当使车辆从车辆的期望位置和/或期望状态移开时，引导力总是抵消驾驶员的动作。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，仅当使车辆从车辆的期望位置和/或期望状态移开时触发引导力。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于沿弯道以弯曲轨迹行驶，朝向弯道内侧的引导力与朝向弯道外侧的引导力不同。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，对于沿弯道以弯曲轨迹行驶，将朝向弯道内侧的引导力调整为比对于在直道路上的等效情况更大。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，对于沿弯道跟随弯曲轨迹，将朝向弯道外侧的引导力调整为比对于在直道路上的等效情况更小。
17.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，提供用于环境相关信息的物体数据融合和车道数据融合。
18.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将车轮速度数据、横摆率数据和方向盘角度数据中的至少一个设置为车辆相关信息。
19.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当车辆有意从期望的横向位置移开时且在移开的时间段内，将车道保持支持系统和/或车道偏离警告系统禁用。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于附接到车辆的挂车，根据挂车的期望横向位置估算用于车辆沿弯道跟随弯曲轨迹的期望横向位置。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，与挂车的横向位置相比，车辆的期望横向位置向弯道的外侧移动。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，如果预测到挂车保持在弯道内侧或离开弯道内侧上的车道，则当车辆离开外侧上的车道时和在离开的时间段内，将车道保持支持系统和/或车道偏离警告系统禁用。
23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据道路的分类提供引导力。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，在存在相邻车道的可能性超过预定阈值且决定提供引导力以防止在此方向上的车道偏离的情况中，引导力选择为低于不存在相邻车道的情况。
25.根据权利要求23或24所述的方法，其特征在于，在无相邻车道的车道边界处，引导力在道路边界的方向上更大。
26.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在车道偏离的情况中，当沿弯道在横向方向上向道路中心行驶时，根据交通状况确定引导力。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，根据预期的迎驶交通提供引导力。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于，根据预期的超车交通提供引导力。
29.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当车道偏离的预测时间小于可变阈值时，将车道偏离警告和/或引导力启用。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述可变阈值是车辆的横向速度的大小的函数。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述可变阈值随车辆横向速度增加而增加。
32.一种装配有转向装置的车辆的车道保持系统，所述车道保持系统用于执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于支持单元(10)，所述支持单元(10)包括用于产生环境相关信息的数据融合模块(20)、用于预测车辆的未来轨迹的轨迹预测器模块(40)、用于估算引导力和/或车辆的期望的横向车道位置的估算器模块(50)、和决定系统模块(60)，所述决定系统模块(60)用于决定是否应提供引导力，并且如果提供引导力，所述决定系统模块(60)借助用于数据融合模块(20)的传感器数据的一个或多个输入(18a、18b)、车辆相关数据的输入(30a)和引导力需求和/或警告信号输出的一个或多个输出(70a、70b)，根据描述车辆的预定驾驶行为的分级次序组来限定所述引导力的量，且根据车辆意图移动的方向调整所述引导力的量，并且启动将所述引导力的调整量供应到转向装置的一个或多个执行机构。
33.根据权利要求32所述的系统，其特征在于电动马达(80)，所述电动马达(80)用于为所述转向装置提供引导力。
34.根据权利要求32或33所述的系统，其特征在于，所述转向装置是方向盘。
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