CN102463991A - 用于确定供车辆和汽车行驶的可信车道的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定路面(1)上具有至少两个独立的传感器(S1，S2，S3，Sn，GPS)的车辆(2)的车道的方法，所述方法具有以下步骤：a)利用至少一个第一传感器获得关于第一车辆周围区域的数据；b)根据所述关于第一车辆周围区域的数据确定第一车道(uFS1，uFS2，uFS3)；c)利用至少一个另外的传感器(S1，S2，S3，Sn，GPS)获得关于至少一个另外的车辆周围区域的数据；d)根据所述关于至少一个另外的车辆周围区域的数据确定至少一个另外的车道；e)确定由所述第一和所述至少一个另外的车道结果车道。本发明还涉及用于确定车辆(2)车道的装置(7)、汽车(2)和驾驶员辅助系统。

Description

用于确定供车辆和汽车行驶的可信车道的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定具有至少两个独立的传感器的车辆的车道(行驶线路)的方法。本发明还涉及用于确定至少具有两个独立的传感器和一个计算单元的车辆的车道的装置。最后，本发明涉及具有这种装置的汽车或驾驶员辅助系统。

背景技术

已知多种不同的用于在驾驶汽车时帮助汽车驾驶员的驾驶员辅助系统。例如使用具有传感器的自适应速度控制系统/自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)，借助于传感器可以检测到车辆周围环境中的物体。然后基于与被检测到的物体相关的数据进行自适应速度控制。此外，已知车道变换辅助设备，其为汽车驾驶员指出在变换车道时可能的危险。为了测得沿行驶方向的车道标记(指示线，路肩等)、交通标志(例如交通指示)和物体(车辆、行人等)，其它当代的车辆系统使用了安装在风挡玻璃后的照相机。例如，轮辙保持辅助设备/防偏驶警报系统利用测得的车道标记以便于车辆驾驶员通过转向助力器保持轮辙。最后还已知具有可变照明距离的前照灯系统，该系统利用在前行驶的和迎面而来的车辆的目标数据来获得对汽车驾驶员来说最佳的汽车前部区域的照明，同时不使其它交通参与者目眩。在这种系统中使用的传感器可以根据完全不同的技术。因此，例如已知使用了超声波传感器、视频系统、激光扫描仪和雷达传感器。

由文献DE 102006040343A1已知了一种利用驾驶员辅助系统进行轨迹检测的方法。利用用于轨迹识别的传感器系统检测出车辙的在位于车辆前方的交通空间区域中的车道标记。为车道标记分配具有第一坐标系的坐标的控制点/支撑点(Stuetzstellen)。将控制点的坐标转换到第二坐标系中。由第二坐标系中控制点的位置重建车道标记和车辙的走向。必要时从导航系统导出附加的控制点。

此外，DE 102006004764A1公开了使用与行驶方向相关的可摆动车辆照明装置的不同传感器信息。在此，由周围环境检测得到一车道走向，以及由数字地图得到另一车道走向。合并两个车道走向。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种方法以及装置，利用该方法或装置可以更好地确定可安全行驶的车辆车道。

该目的通过根据本发明的方法、根据本发明的装置以及根据本发明的汽车或驾驶员辅助系统实现。

本发明涉及一种用于确定车辆在路面上的车道的方法，所述车辆具有至少两个独立的传感器。传感器本身尤其可以为车辆的一部分。车道尤其可以理解成供车辆沿一方向行驶的表面。车道的宽度由车道基本宽度和可能待安置的附加的迎面车流决定。通过该车道尤其是提供了车辆的无障碍行驶所必须的面积。根据本发明的方法包括如下步骤：

a)利用至少一个第一传感器获得关于第一车辆周围区域的数据。车辆周围区域尤其可理解为在其中可通过传感器检测到物体的车辆周围区域。即该车辆周围区域尤其可以是传感器的检测范围。然而，获得关于第一车辆周围区域的数据也可以在于，利用第一传感器获得车辆的位置数据，具有包含在其中的特定特征的元件/元素的车辆周围区域被分配给例如来源于数据库的这些位置数据。

b)根据所述关于第一车辆周围区域的数据确定第一车道。关于第一车辆周围区域的数据尤其是能够实现对第一车道的计算。

c)利用至少两个另外的传感器获得关于至少两个另外的车辆周围区域的数据。尤其可以类似于第一车辆周围区域来同样地定义另外的车辆周围区域。单个的或所有另外的车辆周围区域可以与第一车辆周围区域相同。然而，它们尤其也可以与第一车辆周围区域不同和/或彼此之间不同。即使各车辆周围区域相同，利用相应传感器获得的关于各车辆周围区域的数据也可能不同且包含不同的信息。第一车辆周围区域和至少一个另外的车辆周围区域尤其可理解为在相同时间点确定的车辆周围区域。

d)根据所述关于至少两个另外的车辆周围区域的数据确定至少两个另外的车道。对于每个单个的另外的车辆周围区域尤其可以分别确定一个另外的车道。这种确定尤其可以通过以关于各个车辆周围区域的数据为基础的计算进行。

e)由所述第一车道和所述至少两个另外的车道确定结果车道。为了确定该结果车道，尤其利用或至少考虑到所有在步骤a)至d)中确定的车道。该结果车道尤其可以与所确定的车道之一相同。然而，其也可以由多个单个车道的组合形成。在此，当确定该结果车道时，可以仅考虑之前确定的车道中被选出的单个或所有的元素。在此，当所述的至少三个车道中有两个车道相同且所述至少三个车道中的第三个车道与这两个车道不同时，在确定所述结果车道时不考虑所述第三个车道。

利用根据本发明的方法能够可靠地确定一个车道，在该车道上车辆能够无障碍地跟随交通车流。首先通过一个或多个传感器进行对单个独立车道的确定。然后，通过级联/串联(kaskadierten)方法由所述确定的结果来确定结果车道。这种冗余方法实现了车道的可靠确定，进而提高了车道确定的精确性和无误差性。因此，可以为车辆驾驶员和/或一个或多个车辆系统(驾驶员辅助系统，(主动)避撞系统等)提供更准确和更好的信息。整体提高了行驶安全性。为了确定结果车道优选考虑至少三个独立的车道。

尤其优选的是，为所述第一车道和所述至少两个另外的车道分别分配一加权值，在步骤e)中当确定所述结果车道时，根据所述第一车道和所述至少两个另外的车道的加权值考虑所述第一车道和所述至少两个另外的车道。在此，各加权值尤其可以定义优先级，利用该优先级能把单个确定的车道结合到级联方法中。加权值尤其可以针对各交通状况或环境影响。对在步骤b)和d)中确定的车道，结合各自的、对应于其重要性的加权值来进行分析，进而在确定所述结果车道时不同程度地对其加以考虑。也可以为车道分配如下的加权值：其禁止将相应车道的单个或所有特征结合在所述结果车道中。尽管在确定结果车道时在预选的框架中似乎考虑了这种车道；然而其特征并没有进入所述结果车道。然而，例如也可能把所有车道的元素都容纳在所述结果车道中。在确定所述结果车道时，通过加权值能够以与交通状况适应的方式考虑到各个车道。由此能够极其精确地确定有效力的结果车道。

优选在步骤e)中通过至少两个车道的组合得到所述结果车道。那么在确定所述结果车道时，不仅在预选时考虑到所述至少两个车道，而且所述至少两个车道的元素也结合到所述结果车道中。则通过所述至少两个车道的合成得到该结果车道。

优选在步骤a)中和/或在步骤c)中获得关于物体的位置和/或运动状态的数据。物体尤其可以是其它车辆。该物体尤其位于一车辆周围区域中，获取关于该物体的数据。尤其当确定位于待确定车道的车辆的周围区域中的其它车辆的位置和/或运动状态的数据时，可以使该车道极其准确地匹配实际的且通常很难预见的交通状况。可靠地避免了事故。

此外，优选在步骤a)中和/或在步骤c)中获得关于车道标记的数据。车道标记规定了有效力的界限范围，典型地，待确定的车道应该位于该界限范围内。车道标记一方面可相对简单且可靠地被检测到，另一方面允许获得关于可能车道的有效力的数据。

优选在步骤a)中和/或在步骤c)中，在考虑车辆的自身定位传感器的输出的情况下由数字地图获得数据。在步骤a)中和/或在步骤d)中使用的传感器尤其可以不是直接检测相应车辆周围区域的传感器。相反，可以在考虑自身定位传感器的规定的情况下从数字地图中提取数据。利用自身定位传感器尤其可以确定车辆的各个瞬时定位位置，并利用数字地图校正该位置。尤其可使用在相应地图位置的周围区域中的地图数据或地图数据特征，它们可以被考虑以用于确定相应的车道。通过这种方式可以利用相对简单的手段来获得关于车辆周围区域的有效力的数据。即仅需要确定车辆自身位置，而不需要传感器直接检测相应的车辆周围区域。

然而优选在步骤a)中和/或在步骤c)中，借助于环境传感器和/或行驶状况传感器来获得数据。该环境传感器尤其可以设计用于接收来自车辆周围区域的信号。则车辆周围区域尤其可以是环境传感器的检测区域。该环境传感器也可以设计用于把信号发送至车辆周围区域并等候相应的信号响应。行驶状况传感器尤其可以设计用于确定车辆本身的行驶状况。为此，该行驶状况传感器尤其可以检测关于车辆的速度和/或加速度的数据。在确定车道时，利用环境传感器和/或行驶状况传感器可以立刻考虑到瞬时的和可能不可预见的行驶情况，从而得到与相应行驶情况精确匹配的车道。

该方法优选包括附加的步骤f)：基于所述结果车道而输出控制和/或调节信号以使所述车辆在路面上至少部分自动地行驶。利用级联的车道计算方法可靠地确定车道实现了，例如在不需要车辆驾驶员干涉的情况下使车辆自主(autonome)或自动化地行驶。为此，尤其可以提供集成的横向和/或纵向控制。在该方法的框架内确定的结果车道精确到使得车辆可以独自跟随交通车流，车辆驾驶员只需在必要时进行校正性地干涉。

根据本发明的装置用于确定车辆的车道并且至少包括三个独立的传感器和一个计算单元。第一传感器设计用于获得关于第一车辆周围区域的数据。至少两个另外的所述传感器设计用于获得关于至少两个另外的车辆周围区域的数据。计算单元设计用于根据所述关于第一车辆周围区域的数据确定第一车道以及根据所述关于至少两个另外的车辆周围区域的数据确定至少两个另外的车道。此外，计算单元还设计用于由所述第一车道和所述至少两个另外的车道确定结果车道，其中当所述的至少三个车道中有两个车道相同且所述的至少三个车道中的第三个车道与所述两个车道不同时，在确定所述结果车道时不考虑所述第三个车道。

根据本发明的汽车或根据本发明的驾驶员辅助系统包括根据本发明的装置。

联系根据本发明的方法介绍的优选的实施方式以及其优点同样适用于根据本发明的装置和根据本发明的汽车或根据本发明的驾驶员辅助系统。

由权利要求、附图和对附图的描述得到本发明的其它特征。在不脱离本发明范围的情况下，之前在描述中提到的特征和特征组合以及在对附图的描述中提到的特征和特征组合和/或只在附图中示出的特征和特征组合不仅可以按照各个给出的组合使用，而且可以按照其它组合使用或单独地使用。

附图说明

下面根据实施例进一步解释本发明。附图中：

图1以俯视图示出其上有多个汽车的路面；

图2示出根据本发明的方法的流程图的实施例；以及

表1是用于确定用于方向控制的车道计算的独立车道的图表示例。

具体实施方式

附图中相同或功能相同的元件具有相同的附图标记。

图1示出在路面1上沿行驶方向F1运动的汽车2。另一汽车3沿相同的行驶方向F2在汽车2前方行驶。此外，还示出了在对面路面上沿行驶方向F3与汽车2反向运动的汽车4。两个路面通过中间带/分车带10的车道标记彼此隔开。路面1通过左侧的路缘石11以及右侧的路缘石12界定，该路缘石同样是车道标记。在路面1外在左侧的路缘石11的左边有一房子9，而在右侧的路缘石12的右边有一树8。

汽车2具有驾驶员辅助系统7，该驾驶员辅助系统7包括三个传感器S1、S2和S3，GPS(全球定位系统)传感器GPS，数字地图5以及计算单元6。

图2示意性地示出一种方法，利用这种方法可以确定结果车道并将其用于自主的汽车驾驶。在该实施例中，传感器S1为包括图像处理控制器的照相机。借助于照相机S1获取并分析处理位于汽车2前方的路面标记(中间带10和路缘石11和12)。照相机S1具有覆盖第一车辆周围区域的检测范围。只有位于照相机S1的检测范围内的车道标记才被检测到。照相机S1是汽车2的环境传感器。在步骤A11中，由关于车道标记的数据确定第一独立车道uFS1。在步骤A12中，利用相应的品级/佳度(Guetemass)对车道uFS1进行评估。

传感器S2也是环境传感器。该传感器可以是雷达传感器、激光扫描仪、超声波传感器或例如光电混频探测器(PMD)。传感器S3也是环境传感器，且可以为上述传感器组中的一种。借助于环境传感器S1、S2和S3识别位于相应的车辆周围区域中的物体，例如树8和房子9。所述物体例如可以是路边建筑、障碍物、道路标记等。传感器S1、S2和S3也可以识别运动的物体，例如其它交通参与者(汽车、行人等)。在该实施例中，运动的物体为汽车3和4。在步骤A21中借助于关于物体的数据确定可供汽车2在其中无障碍地运动的行驶通道。同时，在形成通道时也把其它汽车3和4的速度以及汽车2的自身速度计算在内。通过这种方式可以在步骤A21中确定另一独立车道uFS2。同样在步骤A22中利用品级对车道uFS2进行评估。

传感器S3和S4是环境传感器。根据由传感器S3和S4提供的信息可以在级联方法的框架内识别在前行驶的汽车3(目标物体)的车道变换。如果有另一车辆位于车道内，那么在(汽车3)车道变换后将该另一车辆视作新的目标物体。在步骤A31中，基于获得的关于目标物体的数据确定另一独立车道uFS3。在此，也可以考虑其它传感器Sn的数据。在步骤A32中，也为独立的车道uFS3配备相应的品级。

驾驶员辅助系统7也包括导航系统，该导航系统的主要元件/元素是数字地图5以及GPS传感器GPS。GPS传感器GPS可以确定汽车2自身的位置，从而确定汽车2在数字地图5上的空间位置。在数字地图5上的、位于汽车2周围的、可预先规定的车辆周围区域的内部，可以确定特定的地图数据特征，例如道路曲率、车道数量、道路类型、可能的岔道等。借助于这种可预见的由导航系统提供的线路数据(Steckendaten)可以计算出另外的线路走向。这样能够在步骤Am1中确定另外的独立车道uFSm。在此也在步骤Am2中利用品级进行评估。

各品级确定了优先级，利用该优先级把各确定的车道uFS1至uFSm输入所述级联方法中。这种优先级取决于交通状况，车道特征(车道宽度、车道曲率、存在范围等)以及其它的环境影响(例如天气情况)。

在步骤B中对在步骤A12、A22、A32和Am2中配备了相应品级的车道uFS1、uFS2、uFS3和uFSm的进行比较。在步骤C中借助于表1确定用于方向控制(结果车道)的车道计算的独立车道。在该方法的结束步骤D中，对用于方向控制的车道进行计算。

为了简化，在确定结果车道时，表1仅考虑了独立车道uFS1、uFS2和uFS3。下面讨论表1中的两个例子：

根据方向控制1b，所有独立车道uFS1、uFS2和uFS3都被评估为OK品级。在确定结果车道时考虑所有这三个车道。各个车道之间的比较得出车道uFS1与uFS2不同。然而，车道uFS2和uFS3是相同的。则由独立车道uFS2和uFS3来计算用于方向控制的结果车道。车道uFS1不被纳入该计算。

在方向控制2b中同样原则上考虑车道uFS1、uFS2和uFS3。然而，这里基于品级进行了预选择。车道uFS2和uFS3被评估为品级OK，而车道uFS1被评估为品级NOK。因此，随后不再考虑车道uFS1。在车道uFS2和uFS3之间进行比较。结果表明，uFS2和uFS3不同。因此，仅车道uFS3作为结果车道被用于方向控制。

品级OK和NOK尤其是所得到的品级，其能由基本的品级或加权值导出。基本的品级例如可以采用0％和100％之间的值。可以确定一阈值，例如值60％。然后，可以通过如下方式和方法对三个车道uFS1、uFS2和uFS3进行加权：车道uFS1、uFS2和uFS3的基本的品级例如分别为g1＝50％，g2＝70％或g3＝90％。那么所得到的品级分别为NOK(因为50％＜60％)，OK(因为70％＞60％)或OK(因为90％＞60％)。也就是说，车道uFS1不被引入对结果车道的确定中。对于结果车道来说，例如根据车道uFS2和uFS3各自的基本的品级仅考虑车道uFS2和uFS3；也就是说，车道uFS2占结果车道的份额为g2/(g2+g3)＝7/16，而车道uFS3占结果车道的份额为g3/(g2+g3)＝9/16。

目前为止，由现有技术仅已知对唯一一个独立车道的确定。在本发明建议的方法的范围内，这种按现有技术确定的独立车道可以作为至少两个独立车道中的一个而被用于结果车道的级联确定方法所引用。同时，根据其品级对各独立车道进行评估，对其进行彼此之间的比较，并根据比较结果由一个、多个或所有的独立车道计算出唯一的结果车道。

最后，基于结果车道可以进行调节。在该实施例中，这种调节为对汽车2的横向和纵向调节。为此，把在步骤D中提供的关于结果车道的信息传递至汽车2的横向和纵向调节器13。该横向和纵向调节器13控制汽车2的驱动装置14、制动器15和/或转向装置16。

表1

Claims (10)

1.一种用于确定车辆(2)在路面(1)上的车道的方法，所述车辆具有至少两个独立的传感器(S1，S2，S3，Sn，GPS)，所述方法具有以下步骤：

a)利用至少一个第一传感器(S1，S2，S3，Sn，GPS)获得关于第一车辆周围区域的数据；

b)根据所述关于第一车辆周围区域的数据确定(A11，A21，A31，Am1)第一车道(uFS1，uFS2，uFS3)；

其特征在于，

c)利用至少两个另外的传感器(S1，S2，S3，Sn，GPS)获得关于至少两个另外的车辆周围区域的数据；

d)根据所述关于至少两个另外的车辆周围区域的数据确定(A11，A21，A31，Am1)至少两个另外的车道(uFS1，uFS2，uFS3)；

e)由所述第一车道和所述至少两个另外的车道(uFS1，uFS2，uFS3)确定(B，C，D)结果车道，其中，当所述的至少三个车道中有两个车道相同且所述至少三个车道中的第三个车道与这两个车道不同时，在确定所述结果车道时不考虑所述第三个车道。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述第一车道和所述至少两个另外的车道(uFS1，uFS2，uFS3)分别分配一加权值(OK，NOK，g1，g2，g3)，在步骤e)中当确定(B，C，D)所述结果车道时，根据所述第一车道和所述至少两个另外的车道(uFS1，uFS2，uFS3)的所述加权值(OK，NOK，g1，g2，g3)考虑所述第一车道和所述至少两个另外的车道(uFS1，uFS2，uFS3)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤e)中通过至少两个车道(uFS1，uFS2，uFS3)的组合确定所述结果车道。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中和/或在步骤c)中获得关于物体(2，3，4，8，9)——尤其是其它车辆(3，4)——的位置和域运动状态的数据。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中和/或在步骤c)中获得关于车道标记(10，11，12)的数据。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中和/或在步骤c)中，在考虑所述车辆(2)的自身位置传感器(GPS)的输出的情况下由数字地图(5)获得数据。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中和/或在步骤c)中，借助于环境传感器(S1，S2，S3)和域行驶状态传感器获得数据。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括额外的步骤f)，在该步骤中基于所述结果车道而输出控制和/或调节信号以使所述车辆(2)在所述路面(1)上至少部分自动地行驶(13)。

9.一种用于确定车辆(2)的车道的装置(7)，所述装置至少包括三个独立的传感器(S1，S2，S3，Sn，GPS)和一个计算单元(6)，其中

-第一传感器(S1，S2，S3，Sn，GPS)设计用于获得关于第一车辆周围区域的数据；

其特征在于，

-至少两个另外的所述传感器(S1，S2，S3，Sn，GPS)设计用于获得关于至少两个另外的车辆周围区域的数据；

-所述计算单元(6)设计用于根据所述关于第一车辆周围区域的数据确定(A11，A21，A31，Am1)第一车道(uFS1，uFS2，uFS3)以及根据所述关于至少两个另外的车辆周围区域的数据确定(A11，A21，A31，Am1)至少两个另外的车道(uFS1，uFS2，uFS3)，此外，所述计算单元(6)还设计用于由所述第一车道和所述至少两个另外的车道确定(B，C，D)结果车道，其中

-当所述的至少三个车道中有两个车道相同且所述的至少三个车道中的第三个车道与所述两个车道不同时，在确定所述结果车道时不考虑所述第三个车道。

10.一种具有根据权利要求9所述的装置(7)的汽车(2)或驾驶员辅助系统。

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