CN102481952B - 用于稳健地识别车辆的车道变换的方法和控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于识别车辆(100)的车道变换或者用于提供用于车辆(100)的车道引导的给定线的曲率的方法(200)，其中，所述方法(200)具有如下步骤：接收(210)第一车道信息和/或接收第二车道信息，所述第一车道信息代表光学检测的、在左侧的车辆侧面(130)的旁边或前面的第一车道边界(120)，所述第二车道信息代表光学检测的、在右侧的车辆侧面(130)的旁边或前面的第二车道边界(120)。所述方法(200)还具有以下步骤：当所述第一车道信息和/或所述第二车道信息代表的车道边界(120)低于相对于车辆侧面(130)的预先确定的横向距离(150)时，探测到(200)车道变换；或者由以第一权重因数(a)加权的第一车道信息和以第二权重因数(b)加权的第二车道信息基于相关观察求取用于车辆(100)的车道引导的所期望的给定线(570)的曲率(k)。

Description

用于稳健地识别车辆的车道变换的方法和控制设备

技术领域

本发明涉及一种用于提供用于车辆的车道引导的给定线的曲率的方法、一种用于实施所述方法的控制设备。

背景技术

现在，用于车道偏离告警(LDW＝LaneDepartureWarning)的系统在商业上可供使用，其听觉地或者触觉地警告车辆驾驶员车道偏离。除LDW系统以外，转向辅助系统(LKS-System＝LaneKeepingSupportSystem＝Fahrspurhalteunterstützungssystem)近来也批量制造，其通过将车辆保持在车道中时的定向引导力矩来主动支持驾驶员(例如参见出版物DE10137292)。这些系统通过各种各样的车道变换功能使驾驶员能够进行舒适的车道变换。同样，在科学技术领域中已知了为驾驶员提供受引导的车道变换的系统。然而在此大多需要两个车道边界线来分析车道的驶越或偏离，这使分析变得费事且耗时。

此外，LKS系统对于车道引导而言需要给定线，所述LKS系统可以在所述给定线上实施车辆引导。为了生成所述给定线，迄今使用处理平行的单线的简单方法。但直接基于测量点和使用附加传感器(例如，数字地图、雷达)的方法也可以产生给定线。

在现有技术中借助标准滤波器(低通滤波器、卡尔曼滤波器、…)对所述给定线进行滤波，以便平缓其动态性。然而这样的滤波是费时的并且因此在实时系统中是不利的。

发明内容

在所述背景下，通过本发明提出一种用于提供用于车辆的车道引导的给定线的曲率的方法、一种使用所述方法的控制设备。有利的构型方案由以下描述中得出。

本发明提出了一种用于识别车辆的车道变换或者用于在车辆行驶时提供用于车辆的车道引导的给定线的方法，其中，所述方法具有如下步骤：

-接收第一车道信息和/或接收第二车道信息，所述第一车道信息代表光学检测的、在左侧车辆侧面旁边或前面的第一车道边界，尤其是单线，所述第二车道信息代表光学检测的、在右侧车辆侧面旁边或前面的第二车道边界，尤其是单线；以及

-当第一车道信息和/或第二车道信息代表的车道边界低于相对于车辆侧面的预先确定的横向距离时，探测到车道变换，

或者

由以第一权重因数加权的第一车道信息和以第二权重因数加权的第二车道信息求取用于车辆的车道引导的所期望的给定线的曲率。

此外，本发明还提出了一种控制设备，其被构造用于实施或实现根据本发明的方法的步骤。通过本发明在控制设备形式的实施变型方案也可以快速且高效地解决本发明所基于的任务。

在此，控制设备可以理解为处理传感器信号并且据此输出控制信号的电气设备或电子设备。控制设备可以具有接口，所述接口可以硬件地或软件地构造。在硬件构造中，接口例如可以是所谓的系统ASIC的一部分，其包含控制设备的不同功能。然而也可能的是，接口是自身的集成电路或者至少部分地由分立器件构成。在软件构造中，接口可以是软件模块，其例如在微控制器上与其他软件模块并存。

有利地，也提出了一种具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码存储在机器可读载体(如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器)上，并且用于当在控制设备上执行程序时实施根据以上所述的实施方式之一的方法。

本发明基于如下认识：现在可以识别车辆的车道变换，其中，仅需要使用一条车道边界形式的线。车道变换在此可以理解为驶越车道边界。在此分析车道边界与两个车辆侧面之一的横向距离以及检查所述横向距离是否低于一个预先确定的最小度量。在此，车道边界与车辆侧面之间的横向距离在控制设备中由接收到的第一和/或第二车道信息生成。在此，在提供车道信息时可以考虑关于光学传感器(例如视频摄像机)在车辆中的安装或视角的信息。此外，本发明的另一方面基于如下认识：当由以第一权重因数加权的第一车道信息和以第二权重因数加权的第二车道信息求取所期望的给定线的曲率时，可以实现用于车辆的车道引导的给定线的明显平缓。通过相应车道信息的以第一权重因数和第二权重因数的加权可以避免给定线的事后滤波，其中，所述相应车道信息例如是相应车道边界的曲率。同时，又仅仅使用光学检测的关于车道边界的信息，例如道路标记、道路与绿化带之间的过渡等等。通过避免所求得的给定线的事后滤波，明显更快速且在技术上更简单地提供所期望的给定线。在此，第二步骤可以视为两部分，从而根据本发明的第一实施方式考虑第一步骤和第二步骤的第一部分而第一步骤和第二步骤的第二部分可视为本发明的第二实施方式。在一个实施方式中也可以包含第二步骤的两个变型方案，这能够实现支持驾驶员时的额外优点。

本发明提供了如下优点：现在仅仅基于(一个)光学检测的车道边界来识别车道变换，从而所述识别需要较低的数字或电路技术开销。同时可以充分利用关于光学检测的车道边界的信息(其对于其他驾驶员辅助系统通常已经可供使用)，以便提供用于车辆的车道引导的平缓的给定线。因此，为了提供平缓的给定线不需要其他信息，例如来自数字地图的信息或者关于其他周围物体的信息。因此，在这里介绍的方案能够实现少量简单检测的信息的高效充分利用并且因此优于现有技术中的已知方案。

根据本发明的一个特别的实施方式，在探测的步骤中，当车辆侧面不再位于相对于车道边界的横向通道中时才识别车道变换，其中，车道边界由第一车道信息和/或第二车道信息代表。本发明的这种实施方式提供了如下优点：即使在不连续的行驶方式(例如车辆在车道上来回摇摆)时也可以毫无问题地识别车道变换。如果例如驾驶员非常靠近左侧的车道标记并且短时间地驶越所述车道标记，则驾驶员未使其车辆立即偏离所述横向通道。如果驾驶员注意到他的疏忽并且又控制回到其原车道，则尽管短时间地驶越车道标志也将这识别为“没有车道变换”，从而无需激活自动车道变换支持功能。

在探测的步骤中，当在连续地分析由第一车道信息和/或第二车道信息代表的车道边界与车辆侧面之间的横向距离时识别到车道边界相对于车辆侧面的横向距离的跳变时，识别到车道变换。本发明的这种实施方式提供了如下优点：可以分析进入传感器视野中的其他线信息。如果例如驾驶员使其车辆在左车道与中间车道之间的高速公路上驶越车道边界，则在驶越所述车道边界之后传感器识别现在整个左侧道路侧上的道路边缘标记。这导致：在整个左侧道路边缘标记与车辆侧面之间的距离现在被评价为横向距离。因此，通过待分析的道路标记中的横向距离跳变也可以识别车道变换。

此外也有利的是，在探测的步骤中，在由第一车道信息和/或第二车道信息代表的车道边界低于预先确定的距离或者在车辆侧面不再位于相对于车道边界的横向通道中之后，当在车道标记相对于车辆侧面的横向距离中识别到的跳变在预先确定的时间段或者所驶过的路程内进行时，才识别车道变换。本发明的这种实施方式提供了以下优点：通过所识别的跳变与低于预先确定的距离或偏离相对于车道边界的横向通道之间的所述时间序列，非常可靠地识别车道变换。

在本发明的另一实施方式中，在探测的步骤中，当车辆侧面与由第一车道信息和/或第二车道信息代表的车道边界之间的横向距离的绝对值超过一个预先确定的距离阈值时，才识别车道变换。本发明的这种实施方式提供了如下优点：可以实现非常稳健的车道变换识别。尤其是当车辆侧面与车道边界之间的横向距离的绝对值大于一个预先确定的距离阈值时，可以推断所观察的车道标记的跳变并且因此可以推断出车道变换。

在本发明的另一实施方式中，在探测的步骤中，当车辆侧面与由第一车道信息和/或第二车道信息代表的车道边界之间的横向距离的绝对值位于一个通道范围中时，在超过所述预先确定的距离阈值之后识别到车道变换，其中，所述通道范围包括小于所述预先确定的距离阈值的距离值。本发明的这种实施方式提供如下优点：确保实际已发生的车辆车道变换的识别并且因此避免车道变换支持的突然中断。尤其是，当车辆位于新车道上时，车辆侧面与(新)车道边界之间的横向距离的绝对值应位于通道范围内。

在接收的步骤中，也可以接收第三车道信息和/或第四车道信息，所述第三车道信息代表光学检测的、第一车道边界左侧的第三车道边界，所述第四车道信息代表光学检测的、第二车道边界右侧的第四车道边界。在探测的步骤中，与第三车道信息和/或第四车道信息相比，给第一车道信息和/或第二车道信息分配更高的可靠性值。当在探测时考虑的车道信息的可靠性值的和大于一个预先定义的可靠性阈值时，进行车道变换的探测。本发明的这种实施方式提供如下优点：通过分析多个车道边界线，可以进行稳健的车道变换识别。尤其是，也可以一同考虑以下车道边界标记：其相对于车辆的距离大于其相对于与车辆紧邻的车道边界标记的距离。因此，只有当检测到一定数量的以可靠性值加权的车道边界时，才可以将车道变换真正识别为车道变换。

在本发明的另一实施方式中，在探测或求取的步骤中，可以基于以第一权重因数加权的第一曲率和以第二权重因数加权的第二曲率的相加来实现给定线的曲率，其中，第一曲率可由第一车道信息导出而第二曲率可由第二车道信息导出。本发明的这种实施方式提供了如下优点：能够实现第一车道边界的曲率与第二车道边界的曲率之间在数字或电路技术上简单进行的关联。由此可以非常快速且高效地提供用于车辆的车道引导的平缓给定线。

也有利的是，在探测或求取的步骤中，如果来自第一车道信息的曲率和来自第二车道信息的曲率之间的相关值超过一个预先定义的相关阈值，则对于第一权重因数和第二权重因数使用相同的值。尤其是，当两个所观察的车道边界在其曲率方面具有高相关值时(即具有近似相等或类似的曲率特性)，则已经可以由这两个所观察的车道边界的曲率生成非常平缓的给定线。出于所述原因，例如可以以0.5的权重因数进行这两个所观察的车道边界、尤其是其曲率特性的相同的加权。

根据本发明的另一实施方式，当来自第一车道信息的曲率与来自第二车道信息的曲率之间的相关值低于一个预先定义的相关阈值时，在探测或求取的步骤中对于这两个车道信息中的每一个由在求取时刻以前的多个时间间隔上的曲率导数值(Krümmungsableitungswert)形成平均曲率导数值。在求取所期望的给定线的曲率时，对于第一权重因数和第二权重因数可以使用不同的值，其中，在第一权重因数和第二权重因数中，所对应的车道信息具有较小的平均曲率导数值的那个权重因数获得较大的值。本发明的这种实施方式提供了如下优点：仅仅当第一车道边界和第二车道边界的曲率之间的相关值保持在一个预先定义的界限以下时才进行第一车道边界和第二车道边界的曲率的不同加权。在此情况下，在以前的观察时刻具有较小的平均曲率导数值的那些车道边界在求取所期望的给定线时具有明显更高的权重。

在本发明的另一实施方式中，当来自第一车道信息的曲率与来自第二车道信息的曲率之间的相关值位于一个预先定义的相关阈值范围内时，在探测或求取的步骤中对于第一权重因数和第二权重因数可以使用不同的值，其中，对于这两个车道信息中的每一个由在求取时刻以前的多个时间间隔上的曲率导数值形成平均曲率导数值，并且在第一权重因数和第二权重因数中所对应的车道信息具有较小的平均曲率导数值的那个权重因数具有以下值：

$W_I=W_0+\left|R\right|\·\frac{(0.5-W_0)}{R_{\max }}$

而第一权重因数和第二权重因数中的另一个权重因数得到如下值：

W_NI＝1-W_I

其中

R代表相关系数，W₀代表相关系数为零时的权重值，而R_max代表相关系数的上界限。本发明的这种实施方式提供了如下优点：在相关值的一个确定的值范围内，可以非常简单地通过线性规定确定第一权重因数和第二权重因数。这能够实现快速且高效的计算，用于提供用于车辆车道引导的平缓给定线。

为了避免用于车道引导的给定线的较大跳变，还可以在探测或求取的步骤中在不同的时间间隔中确定第一权重因数和/或第二权重因数相对于以前时间间隔的变化，其中，第一权重因数和/或第二权重因数改变最多一个预先确定的百分比或者改变最多一个预先确定的绝对值。

在本发明的另一实施方式中，在接收的步骤中还可以接收第三车道信息和/或第四车道信息，所述第三车道信息代表光学检测的、第一车道边界左侧的第三车道边界，所述第四车道信息代表光学检测的、第二车道边界左侧的第四车道边界。此外，在探测或求取的步骤中，由以第三权重因数加权的第三车道信息和/或以第四权重因数加权的第四车道信息求取用于车辆的车道引导的所期望的给定线的曲率。本发明的这种实施方式提供了如下优点：通过引入第一车道边界左侧的和/或第二车道边界右侧的相邻线可以确定更可靠且由此更平缓的用于车辆的车道引导的给定线。

附图说明

根据附图示例性地详细阐述本发明。附图示出：

图1：用于检测车道边界以根据第一实施例实施本发明的元件布置的框图；

图2：本发明作为方法的一个实施例的流程图；

图3：本发明作为方法的另一实施例的流程图；

图4：本发明作为方法的另一实施例的流程图；

图5：本发明作为方法的又一实施例的流程图；以及

图6a-b：用于说明有不同的线形成相关值的示图。

具体实施方式

相同的或类似的元件在附图中可以设有相同的或类似的附图标记，其中，不对这些元件进行重复描述。此外，附图、附图描述以及权利要求包含组合的多个特征。在此，对于本领域技术人员而言清楚的是，也可以单独地考虑这些特征或者可以将这些特征汇总成在这里没有明确描述的其他组合。此外，在以下描述中在使用不同的度量和尺寸的情况下阐述了本发明，其中，本发明不应理解为限于这些度量和尺寸。此外，根据本发明的方法步骤可以重复以及以与所描述的顺序不同的顺序来执行。如果实施例包括第一特征和第二特征之间的“和/或”关系，则这可以如下解读：所述实施例根据一种实施方式不仅具有第一特征而且具有第二特征而根据另一种实施方式仅仅具有第一特征或者仅仅具有第二特征。

图1示出用于检测车道边界以根据第一实施例来执行本发明的元件布置的框图。根据在图1中示出的实施例，车辆100包括光学传感器单元110(例如，视频摄像机)，其记录关于车道边界的车道信息，例如道路标记120。所述道路标记120位于车辆100的车辆侧面130左前方或右前方或者左侧或右侧。车道边界120可以是道路边缘标记或者通过道路路面与由沙或草构成的路肩之间的过渡形成。重要的仅仅是，线状的过渡(边缘)被识别为车道边界120，其例如可以在数字图像处理中在使用边缘识别的情况下被分析处理。随后由所识别的车道边界120生成相应的车道信息，其中，例如考虑以下角度：在光学传感器110中从所述角度检测相应的车道边界120。由相应检测到的车道标记形成的车道信息随后可以传输给分析处理单元140，在所述分析处理单元中由所接收的车道信息例如求取相应车道标记120的曲率或车辆侧面130与车道标记120之间的横向距离150。在此，可以不仅仅关于直接位于车辆100旁边的车道标记120确定横向距离150；而是，(例如通过内插或外插)也可以确定相对于车道标记120的预计的横向距离150，所述横向距离将在车辆100继续行驶至在行驶方向上位于前方的车道边界120时出现。随后在分析处理单元140中可以根据以下详细描述的方案使用一个或多个车道边界120的车道信息来探测车道变换。随后所探测的“车道变换”例如可以用于驾驶员辅助系统，以在执行车道变换时支持驾驶员。

在本发明的另一实施例中，在分析处理单元140中也可以根据以下同样详细描述的方案从由光学检测单元110识别到的第一车道信息和第二车道信息确定两个分离的车道边界120的曲率特性。随后，在使用这两个车道边界120的曲率特性的情况下可以确定用于车辆100的车道引导的平缓给定线。平缓给定线在此理解为如下(虚拟的)线：应通过技术上的车道引导辅助使车辆保持在所述线上。为了为车辆乘客提供尽可能大的舒适性，所述线应尽可能不具有波动或跳变或者具有仅仅较小的波动或跳变。以下详细描述的方案在此提供了避免对所确定的给定线进行事后滤波以平缓所述给定线的可行方案，从而能够实现平缓给定线的快速且高效计算。

图2作为用于识别车辆的车道变换或者用于在车辆行驶时提供用于车辆的车道引导的给定线的方法200示出本发明的一个实施例的流程图。所述方法包括接收210第一车道信息和/或接收第二车道信息的步骤，第一车道信息代表光学检测的、在左侧的车辆侧面的旁边或前面的第一车道边界，第二车道信息代表光学检测的、在右侧的车辆侧面的旁边或前面的第二车道边界。所述方法200还包括另一步骤：当第一车道信息和/或第二车道信息代表的车道边界低于车辆侧面的预先确定的横向距离时，探测到220车道变换，或者由以第一权重因数加权的第一车道信息和以第二权重因数加权的第二车道信息求取用于车辆的车道引导的所期望的给定线的曲率。

以下详细介绍的方案的第一方面可以用于车道保持辅助(LKS)系统的改进的车道变换支持功能。根据本发明的所述方面，提出了一种用于识别车辆是否已经驶越当前使用的车道的车道边界的新方法。与已知的方案相比，所述方法不再基于描述所观察的车辆的车道的两个线的存在必要性或分析。所观察的车辆的车道在以下描述中有时也称作EGO车道。为了实现在这里提出的方案，尤其是不需要关于其他周围物体的信息(其例如通过视频/雷达/激光雷达传感器来记录)并且也不需要导航数据(例如来自车道精确的数字地图)。因此，在这里提出的方案仅仅利用通过光学传感器(例如视频传感器)探测的线信息。

在这里介绍的方案的一个重要方面在于，进行单线信息的考虑和根据方法的组合，以稳健地识别自己车道边界的驶越。以下介绍的方法可以用在具有几乎所有自动化等级的LKS系统中。详细介绍的方案的优点在于，能够实现车道变换情况下的LKS去激活率的减少，由此LKS系统变得更稳健(这使系统用户方面的可接受性提高)并且对于驾驶员而言得到更高的系统可用性。此外，所述方法在车道变换自动化中(例如当LKS系统实施自主的车道变换时)是不可缺少的。在此，所描述的方法在至少一个实施变型方案中产生自动化驾驶操纵的稳健可实施性的前提条件。

如果用于车道引导的方法嵌入到LKS系统中，则所述LKS系统可以具有不同的自动化等级。在应用于LKS系统的方法中，通常基于左侧和右侧的车道边界来计算用于车道的给定线(部分地也借助地图和数据融合中的对象信息)。在驶越车道边界时，产生正负号变换以及相对于中线的横向偏差(Querablage)的绝对值的大的改变。如果现在“失去”左侧的线或右侧的线(例如其对于光学传感器而言不再可见)，则不可以形成中线。则不可以识别车道边界的驶越，并且LKS系统去激活。如果存在受引导的车道变换功能，则操纵被中断，这例如可能在操纵已经实施了一半时导致危险的状况。

以下的描述涉及本发明作为方法的详细实施例。所述方法不再基于这样的中线的确定，而是利用单个线的存在和分析。由此，所述方法根据在这里介绍的实施例导出“驶越车道边界”的信息。现在，所述方案的处理方式在于，基于可靠的或至少可靠地识别的、在横向上接近车辆的线导出信息。如果这不可能，则可以考虑另外的、所发现的、例如相邻车道的线。

区分情况“驶越左侧的车道边界”和“驶越右侧的车道边界”。所述方法还通过使用所识别的线周围的横向通道而具有非常高的稳健性，所述横向通道在分析处理单元中可以虚拟地位于所识别的线周围。

在所述方法的实施方式中，例如可以在“驶越”和/或“跳变”方面检查每个存在的线(这可以是自己车道的线，同样可以是相邻车道的线、柏油/草过渡或路边石)。

例如借助相对于线的横向车辆偏差(即所识别的、线与车辆侧面之间的横向距离Y_lat)实施驶越线的检查。例如检查车辆是否位于所述线周围的横向通道Y_通道(例如±0.1m)中，从而为了分析以下不等式而检验：

|Y_lat|≤Y_通道

如果车辆达到所述准则，则等待一时间直至达到一大的横向值。所述大的横向值通过切换EGO车道边界线来形成。在所述切换时识别车道变换并且使相应的车道边界线与车道变换匹配。例如，在驶越车道边界时左侧的车道边界线变为右侧的车道边界线，由此在车道重新调整时出现跳变。由使用通道(不是单个的绝对值)和线的横向偏差必须增大的时间(不是在一个循环周期中)实现检查的稳健性。

线也可以跳变，即其不是被车辆驶越，而是通过EGO车道边界的选择重新相对于车辆定位。达到了探测的稳健性，在所述探测中检查横向车辆偏差Y_lat是否超过第一界限Y_界限，即是否满足如下关系：

|Y_lat|>Y_界限

如果是这样，则又等待一时间直至横向偏差跳变到定义的通道Y_通道中，所述通道相对于第一界限具有大的距离。

|Y_lat|≤Y_通道

根据分析处理什么样的线(例如，左侧的EGO车道边界、左侧的相邻车道边界…)，确定通道和界限。

在对例如所有的线检查它们是跳变还是已驶越之后，在控制单元中进行其他根据所述方法的分析处理，其中，所识别的车道变换可以用于驾驶员辅助功能。

对于以上描述的处理方式，还可以进行两个另外的判断，即可靠性判断和等级判断。在可靠性判断中，给每个线分配一个可靠性(即可靠性值)。例如，EGO线获得非常高的可靠性值。给分配给相邻车道的线分配较小的可靠性值。可以在系统设计时静态地分配或者根据每个线所具有的可信程度(例如多么良好地识别相应的线)来求取可靠性(即可靠性值)。尤其是观察分类为“跳变”或“驶越”的那些线。将所观察的线的可靠性相加成一个累积值上。如果所述累积值大于一个可靠性阈值，则对于LKS车道变换功能生成结果“驶越车道边界”。

在等级判断中，设置或生成结果或状态“驶越左侧的车道边界”，例如通过根据图3中的流程图的方法300中的状态310示出。为此首先在步骤320中检验：是否已驶越左侧的EGO线(即左侧的EGO车道边界)。如果已将这识别为正确的，则设置状态310。如果已将这识别为不正确的，则在接下来的步骤330中检验：右侧的EGO线(即右侧的EGO车道边界)是否跳变。如果在所述接下来的步骤320中识别到：右侧的EGO线跳变，则设置状态310。如果已在步骤330中识别到：右侧的Ego线没有跳变，则执行接下来的步骤340，在所述步骤340中检验：左侧的相邻车道的线是否跳变。如果将这识别为正确的，则设置状态310。如果在步骤340中识别到：左侧的相邻车道的左侧的线没有跳变，则在步骤350中开始另一检查：右侧的相邻车道的右侧的线是否跳变。如果在根据步骤350的检查中将这识别为正确的，则同样又设置状态310。

此外，也可以在另一方法400中进行检查：是否已经驶越右侧的车道边界。如果在所述检查中得到肯定的结果，则生成或设置结果或状态“驶越右侧的车道边界”410，如在根据图4的流程图中示出的那样。首先，对于这样的检查，在第一步骤420中检查：是否已驶越右侧的EGO线。如果将这识别为正确的，则设置状态410。如果在第一步骤中识别到：没有驶越右侧的EGO线，则在另一步骤430中检查：左侧的EGO线是否跳变。如果将这识别为正确的，则又设置状态410。如果在步骤430中识别到：左侧的EGO线没有跳变，则在接下来的步骤440中检查：右侧的相邻车道的右侧的线是否跳变。在所述步骤440中的检查结果是肯定的情况下又设置状态410。在检查右侧的相邻车道的右侧的线是否跳变的结果是否定时，在另一步骤450中检验：左侧的相邻车道的左侧的线是否跳变。如果将这识别为正确的，则又设置状态410。

根据本发明的另一方面，提出一种生成非常稳健且平缓的给定线的方法。例如借助于统计学分析由独立的线段产生给定线，其在没有后置滤波的情况下并且在没有附加传感机构的情况下仍然实现了更低的动态性。因此，提供了用于未来的部分自动化的(＝具有强干预的狭隘车辆引导)或者高度自动化的(＝具有自动化的车道变换引导的系统)LKS系统的非常稳健的给定线。

在本发明的所述实施例中，本发明的一个重要方面在于，能够实现统计学分析单线段、引入动态性较低的线、利用相邻车道线和组合成稳健的给定线。在此，最大优点在于给定线无需后置滤波，因为给定线已经通过在这里描述的方法满足了关于平缓的线的动态性要求。所述放弃使LKS调节系统能够实现更平缓的、更稳健的并且尤其是更稳定的车辆调节。另一优点是在本方法中隐含包含的例如线缺失探测的信号不连续性的影响的消除。借助以下详细描述的方法使所述高动态效应不再反映在给定线中。因此，给定线提供呈现出比通过其他方法的给定线提供更高的稳健性，并且无需使用附加的传感机构(例如，数字地图数据)。

通过略微受限的干预在车辆横向引导中支持驾驶员的传统LKS串联系统(其例如可以包括用于线探测的视频摄像机、用于调节的控制设备、作为执行机构的转向或制动单元)不需要非常稳健的给定线生成，因为对行驶动态性的干预较少。同样，不存在对需使用的调节回路的高稳定性要求，这在没有调节回路的稳定性损失的情况下允许给定线的标准滤波(其通常意味着高时间延迟方面的问题)。

而未来LKS系统将更强地干预车辆控制，这首先需要降低提供给定线方面的误差，并且因此对于车辆控制而言需要稳健且稳定的调节。

目前的线探测器识别独立的、单个的线段并且对于稳定的高探测性能不执行平行线假设。因此，各个线不再具有实现相关性或系统相关性。

在这里介绍的方法处理单线或线段(其以下也称作单线)。单线描述为三次多项式并且具有系数Y(相对于车辆的横向偏差)、ψ_D(车辆相对于线的取向角)、线的结构曲率k和曲率变化。

以下介绍的方法的重点在于曲率处理(Krümmungsaufbereitung)。按照根据图5中的流程图的方法500的步骤开始曲线处理。在这样的方法500中，首先提供线或线区段510，如其例如由根据图2的步骤210获得或得到的那样。如在图5的示图中示出的那样，使线500的曲率相对于第一框或步骤520中的瞬态信号变化受限。边界基于有物理意义的值。借助另一步骤530中的随后的统计学分析来计算单线(或至少两条线)的(线)相关。更确切地说，确定(变化受限的)曲率值的相关，其由第一步骤520提供。因为单线的相关性仅仅由结构给定条件(例如护栏或道路标记的走向)得出，所以计算出的相关系数R在线近似平行地延伸时是高的，如其在图6a中示例性地示出的那样。线的发散则得到小的相关系数R，如其在图6b中示例性地示出的那样。如果在一时间间隔上从当前时间起关于已经测量到的值计算所述相关R，则可以以高品质推断出街道走向。因此，在确定相关值时具有如下关系：

相关R_高意味着：两条线L1和L2是独立测量的并且呈现出相同的街道走向(参见图6a)。

相关R_低意味着：两条线L1和L2是独立测量的并且呈现出不同的街道走向(参见图6b)。

此外，在步骤540中可以由这些线的曲率确定线倾斜度的平均值。现在基于所述值R(并且可能也基于所形成的线倾斜度平均值)来加权描述自己车道的两条所观察的线并且将其合并成给定线。为此，在步骤550中首先根据以下方案基于相关系数R(并且可能基于所形成的平均值)形成各个线或线区段的权重，并且在步骤560中将所形成的权重与各个线或线区段的曲率相关联，以便提供用于驾驶员辅助系统的车道引导功能的待确定的给定线(作为物理参考线570)的曲率。

本发明的一个重点是由线的相关形成权重，如其根据以上描述在步骤550中进行的那样。如果相关R(即所形成的相关值R)高于一个定义的界限R_max，则两条线被相同地加权(例如以权重a＝0.5和b＝0.5)并且随后被相应地合并。

k_给定线＝a*k_左侧的线+b*k_右侧的线(1)

其中：

k_给定线＝合并的给定线的曲率

k_左侧的线＝车道的左侧的线的曲率

k_右侧的线＝车道的右侧的线的曲率

如果所求取的相关值R低于一个定义的界限R_min，则较平缓的线被强地加权。为此，关于n个以前的测量值来平均单线的曲率变化。

这针对每个线进行计算。较平缓的线始终是借助等式(2)计算的单线的平均变化的最小值。在值范围R_min至R_max中，根据如下规定线性地适应权重：

$W_I=W_0+\left|R\right|\·\frac{(0.5-W_0)}{R_{\max }}---\left(3\right)$

W_NI＝1-W₀(4)

其中：

W_I＝平缓的线的权重

W_NI＝不平缓的线的权重

W₀＝相关值为零时平缓线的权重

R＝相关系数

R_max＝相关系数R的上界限

根据哪条线被选择为是平缓的，将权重W_I和W_NI分派给等式(1)中的a和b。同样可以限制权重变化，使得在每个时间步骤中W₁的变化例如仅仅可以10％。有利的是，当平缓的线的关系相反时，不会出现权重中的不连续。

另一优点在于相邻线的引入。为此同样可以计算与原理上所有其他检测到的线的相关值，例如左侧的车道线与左侧的相邻车道线之间的相关性值。如果相关(即相关值R)高于一个阈值R_相邻，则在合并曲率等式中考虑具有权重c或d的相应线。因此得到根据如下关系的合并：

k_给定线＝a*k_左侧的线+b*k_右侧的线+c*k_{左侧的相邻线}+d*k_{右侧的相邻线}(5)

所有曲线份额的权重的和应是1。合乎目的地，相邻线的权重具有低的份额(其例如是恒定的)。相关仅仅决定相邻曲率的引入。

所描述的实施例仅仅是示例性地选取的并且可以彼此组合。

Claims (14)

1.用于提供用于车辆(100)的车道引导的给定线的曲率的方法(200)，其中，所述方法(200)具有如下步骤：

-接收(210)第一车道信息和接收第二车道信息，所述第一车道信息代表光学检测的、在左侧的车辆侧面(130)的旁边或前面的第一车道边界(120)，所述第二车道信息代表光学检测的、在右侧的车辆侧面(130)的旁边或前面的第二车道边界(120)；以及

-由以第一权重因数(a)加权的第一车道信息和以第二权重因数(b)加权的第二车道信息求取用于车辆(100)的车道引导的所期望的给定线(570)的曲率(k)，其中，在所述第一权重因数(a)或所述第二权重因数(b)中，相对应的所述第一车道信息或所述第二车道信息具有比其他车道信息更小的曲率特性的那个权重因数得到较大的值。

2.根据权利要求1所述的方法(200)，其特征在于，当所述第一车道信息和/或所述第二车道信息代表的车道边界(120)低于相对于车辆侧面(130)的预先确定的横向距离(150)时，探测到(200)车道变换。

3.根据权利要求2所述的方法(200)，其特征在于，在所述探测(220)的步骤中，当车辆侧面(130)不再位于相对于车道边界(120)的横向通道中时，识别到车道变换，所述车道边界由所述第一车道信息和/或所述第二车道信息代表；或者在所述探测(220)的步骤中，当所述车辆侧面(130)与由所述第一车道信息和/或所述第二车道信息代表的车道边界(120)之间的横向距离(150)的绝对值超过一预先确定的距离阈值时，识别到所述车道变换。

4.根据权利要求2或3所述的方法(200)，其特征在于，在所述探测(220)的步骤中，当在连续分析处理由所述第一车道信息和/或所述第二车道信息代表的车道边界(120)与车辆侧面(130)之间的横向距离(150)的情况下识别到所述车道边界相对于所述车辆侧面(130)的横向距离中的跳变时，识别到车道变换。

5.根据权利要求4所述的方法(300)，其特征在于，在所述探测(220)的步骤中，在由所述第一车道信息和/或所述第二车道信息代表的车道边界(120)已经低于所述预先确定的横向距离之后或者在车辆侧面(130)不再位于相对于所述车道边界(120)的横向通道中之后，当在所述车道边界(120)相对于所述车辆侧面(130)的横向距离(150)中识别到的跳变在一预先确定的时间段或所驶过的路程内进行时，识别到所述车道变换。

6.根据权利要求3所述的方法(200)，其特征在于，在所述探测(220)的步骤中，当所述车辆侧面(130)与由所述第一车道信息和/或所述第二车道信息代表的车道边界(120)之间的横向距离(150)的绝对值位于一通道范围中时，在超过所述预先确定的距离阈值之后，识别到所述车道变换，其中，所述通道范围包括相对于所述车辆侧面(130)的、小于所述预先确定的距离阈值的距离值。

7.根据权利要求2或3所述的方法(200)，其特征在于，在所述接收(210)的步骤中，还接收第三车道信息和/或第四车道信息，所述第三车道信息代表光学检测的、所述第一车道边界(120)左侧的第三车道边界，所述第四车道信息代表光学检测的、所述第二车道边界(120)右侧的第四车道边界，以及在所述探测(220)的步骤中，与所述第三车道信息和/或所述第四车道信息相比，给所述第一车道信息和/或所述第二车道信息分配更高的可靠性值，其中，当在所述探测时考虑的车道信息的可靠性值的和大于一预先定义的可靠性阈值时，进行所述车道变换的探测(220)。

8.根据权利要求2或3所述的方法(200)，其特征在于，在所述探测(220)或求取的步骤中，基于以所述第一权重因数(a)加权的第一曲率(k_右侧的线)和以所述第二权重因数(b)加权的第二曲率(k_左侧的线)的相加实现所述给定线的曲率(k)，其中，所述第一曲率能够由所述第一车道信息导出，而所述第二曲率能够由所述第二车道信息导出；或者在所述探测(220)或求取的步骤中，当来自所述第一车道信息的曲率与来自所述第二车道信息的曲率之间的相关值(R)超过一预先定义的相关阈值(R_max)时，对于所述第一权重因数(a)和所述第二权重因数(b)使用相同的值。

9.根据权利要求2或3所述的方法(200)，其特征在于，当来自所述第一车道信息的曲率与来自所述第二车道信息的曲率之间的相关值(R)低于一预先定义的相关阈值(R_min)时，在所述探测(220)或求取的步骤中，对于所述第一权重因数(a)和所述第二权重因数(b)使用不同的值，其中，在所述第一权重因数(a)和所述第二权重因数(b)中，所对应的车道信息具有较小的平均曲率导数值的那个权重因数获得较大的值，所述平均曲率导数值来自求取时刻以前的多个时间间隔上的曲率导数值。

10.根据权利要求2或3所述的方法(200)，其特征在于，当来自所述第一车道信息的曲率与来自所述第二车道信息的曲率之间的相关值(R)位于一预先定义的相关阈值范围内时，在所述探测(220)或求取的步骤中，对于所述第一权重因数和所述第二权重因数使用不同的值，其中，在所述第一权重因数(a)和所述第二权重因数(b)中，所对应的车道信息具有较小的平均曲率导数值的那个权重因数具有值

$W_I=W_0+\left|R\right|\·\frac{(0.5-W_0)}{R_{max}}$

所述平均曲率导数值来自求取时刻以前的多个时间间隔上的曲率导数值，

而所述第一权重因数(a)和所述第二权重因数(b)中的另一个权重因数得到值W_NI＝1-W_I

其中

R代表相关系数，W₀代表相关系数为零时的权重值，而R_max代表相关系数的上界限。

11.根据权利要求2或3所述的方法(200)，其特征在于，在所述接收(210)的步骤中，还接收第三车道信息和/或第四行车道信息，所述第三车道信息代表光学检测的、所述第一车道边界(120)左侧的第三车道边界，所述第四车道信息代表光学检测的、所述第二车道边界(120)右侧的第四行车道边界；以及在所述探测(220)或求取的步骤中，还由以第三权重因数(c)加权的第三车道信息和/或以第四权重因数(d)加权的第四车道信息求取用于所述车辆(100)的车道引导的所期望的给定线的曲率(k)。

12.根据权利要求1所述的方法(200)，其特征在于，所述第一车道边界是单线。

13.根据权利要求1所述的方法(200)，其特征在于，所述第二车道边界是单线。

14.控制设备(140)，其被构造用于实施根据权利要求1至13中任一项所述的方法(200)的步骤。