CN102632835A - 车道偏离警告系统和用于车辆偏离警告系统的方法 - Google Patents

车道偏离警告系统和用于车辆偏离警告系统的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于车辆(20)的车道偏离警告系统(2)，包括车道监视单元(4)，其适用于传递指示所述车辆相对于道路的车道标志(22)的位置的位置信号(6)；车道偏离单元(8)适用于基于所述位置信号(6)计算所述车辆与其车道的当前偏离和预期偏离，以及相对于所述车辆的偏离的方向，并且基于所述车辆与其车道的当前偏离和预期偏离以及相对于所述车辆的偏离的方向产生一个或多个偏离信号(10)。该系统还包括警报单元(12)，适用于基于所述偏离信号(10)向所述车辆的驾驶员产生一个或多个警报信号(14，16)，包括第一警报信号(14)和第二警报信号(16)，其中所述第一警报信号(14)被布置为如果所述车辆的当前偏离超过表示不允许偏离的第一阈值(T1，T1′)则产生所述第一警报信号(14)，所述第二警报信号(16)被布置为如果所述偏离信号(10)指示所述车辆将不允许地偏离其车道则产生所述第二警报信号(16)。所述第二警报信号(16)是指示相对于所述车辆的预期偏离的方向的声音信号。

Description

车道偏离警告系统和用于车辆偏离警告系统的方法
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序的用于车辆的车辆偏离警告系统，以及用于车道偏离警告系统的方法。更具体地，本发明涉及用于在车辆(例如，卡车、公共汽车或小汽车)无意地即将离开其行车道时警告车辆的驾驶员的系统和方法。
背景技术
车辆无意地偏离其行车道是交通事故的主要原因之一。存在许多导致这种无意偏离的原因，例如处理移动电话和通过移动电话进行通话、当设置收音机时的不注意、在驾驶时睡着。
欧盟将在2013年引入重型车辆安装称为车道偏离警告(LDW)系统的要求，该车辆偏离警告系统具有必须通过声音或振动进行警告并且给出车辆即将离开其行车道的方向的指示的特定要求。还有一个特定要求是警告必须在最迟各个轮胎已经离开车道标志0.3m时到达驾驶员。
例如在EP 1074430中描述了一种传统的LDW系统，其被配置用于监视车辆在道路上相对于车道标志的位置。这种系统通常具有用于保存可见车道标志的相机和用于确定车辆相对于其车道的位置的图像处理器。当车辆跨过或即将跨过车道标志时，系统自动地向驾驶员产生警告。
US 2009/0021358涉及LDW系统，其适用于基于与行车道的偏离来发送第一警告信号和第二警告信号。当车辆的车轮靠近车道标志时产生第一警告信号，并且可以被视为预警。当车辆的车轮越过车道标志时产生第二警告信号。第一警告信号可以采取方向盘中振动的方式，而第二警告信号可以采取灯光信号的方式。
US 20100295707 A1也涉及LDW系统，其适用于产生具有取决于驾驶员所呈现的活动的程度等的不同强度的警告信号，例如灯光信号、声音信号和/或触觉信号。
EP 1663711 A1也涉及LDW系统，其意图减少错误或不必要的警报的次数等。该系统还通过测量关于驾驶员驾驶车辆的多个参数(例如，转向活动、踏板使用和加速度改变)来监视他/她的活动。如果这些参数指示驾驶员在活跃地驾驶车辆，则LDW系统不需要产生任何警告信号。
当前LDW系统的一个基本问题是期望充分地警告驾驶员以在他/她已经睡着时唤醒他/她，而同时取决于情形使得即使在每行驶10km有非常大数量的警告也能够没有任何系统错误。因此提供驾驶员可高度接受的系统是非常重要的。
本发明的目的是提出改进的车道偏离警告系统，其帮助减少当车辆在离开其行车道的点上时产生的警报的数量，但是同时带来增强的安全性。
发明内容
使用由独立权利要求定义的本发明来实现以上目标。
由从属权利要求来定义优选实施例。
本发明是基于发明人对人类感知其环境中的变化的能力的研究的理解和知识，尤其是其感知声音信号所来自的位置的改变的能力。将该知识以及LDW系统应用于产生警告信号会产生用户高度可接受的系统。
更具体地，本发明使用人类对声音环境中的重大改变作出反应的事实。这可以是声音改变，例如，提高声音级别。他们也可以是语义改变，例如，听到一个人的名字。本发明的意图是使用声音方向的改变来引起驾驶员注意。研究表明在车辆中一方向上产生的声音能够将驾驶员吸引到该特定的方向，例如见Cristy Ho和Charles Spence在Journal of ExperimentalPsychology：Applied，2005，vol.11，No.3，页157-174(http://www.apa.org/pubs/journals/features/xap-11-3-157.pdf)上发表的题为“Assessing the Effectiveness of Various Auditory Cues in Capturing a Driver’sVisual Attention”的文章。
例如上述类型的传统警告系统，经常使用特定意图的警告信号来引起注意。本发明的意图是主要使用来自车辆无线电设备的已有声音。当来自无线电设备的声音在驾驶员环境中移动时，发生声音改变，由此声音被聚焦在车辆中的一个方向上。方向中的这种改变可能将驾驶员的注意吸引到该方向而不需要产生任何其他警告信号。在航空中已经测试了音乐的移动来指示方向，并且具有满意的效果。
本发明基于使用向车辆行车道移动的车辆位置的形式的、来自LDW系统的信息并且基于提供在实际法律要求警告来临之前指示即将进行警告的“更温和”和更可接受的指示。
该想法还基于使用已有信号但是修改他们以向驾驶员提供指示车辆很快将离开其行车道的温和的指示。
根据优选实施例，使用已有信号必需改变来自无线电的声音的“平衡”，例如，将所有的声音移到驾驶室的右侧以指示即将向右偏离。
然而，使用已有信号可能还需要使用由闪光灯符号指示的不同速度的闪光灯声音、振动按摩座椅、使振动进入到方向盘或向方向盘施加反方向上的轻微转向动作。
声音平衡可以取决于跨过线的距离或时间。
指示还可以如此，如果驾驶员抵消了偏离，即轮子返回到行车道内，则指示消失。
根据本发明的解决方案与其他方案的不同之处在于驾驶员被帮助来将车辆更多地保持在其车道的中间而不被明显地烦扰，同时LDW系统适用于响应于车辆正在离开车道而传递足够强的警报信号以例如将睡着的驾驶员唤醒。
根据本发明的LDW系统对于驾驶员更直观，当他/她抵消偏离时改变警报信号的指示消失。
该系统使用“自然地”出现但是以显著而不烦扰的方式修改的声音/振动/灯，并且因为本发明不涉及更多硬件，因此它相对容易实现。
附图说明
图1是说明本发明的第一实施例的示意框图。
图2描绘了具有车道标志的行车道中的车辆。
图3是说明根据本发明的方法的流程图。
图4和图5是说明本发明的两个实施例的图。
图6是说明本发明的另一实施例的示意框图。
具体实施方式
现在将参考图1描述根据本发明的第一实施例的车道偏离警告系统。
图1描绘了车辆20(见图2)的LDW系统2，包括车道监视单元4，其适用于传递指示车辆相对于道路的车道标志22(见图2)的位置的位置信号6。该系统还包括车道偏离单元8，其适用于基于所述位置信号6来计算车辆与其车道的当前偏离以及预期偏离，以及相对于车辆的偏离的方向，并且基于车辆与其车道的当前偏离和预期偏离以及相对于车辆的偏离的方向来产生一个或多个偏离信号10。
该系统还包括警报单元12，其适用于基于所述偏离信号10来向车辆驾驶员产生一个或多个警报信号14、16，包括第一警报信号14和第二警报信号16，其中，所述第一警报信号14被布置为如果车辆的当前偏离超过表示不允许偏离的第一阈值(T1，T1′)则产生所述第一警报信号14，而所述第二警报信号16被布置为如果所述偏离信号10指示车辆将不允许地偏离其车道则产生所述第二警报信号16。所述第二警报信号16是指示相对于车辆的预期偏离的方向的声音信号。
第二警报信号16可以例如以驾驶员室中已有声音环境的改变的形式来实现，例如通过修改已经通过扩音器的无线电节目或其他材料以便改变其声音平衡。如果之后产生第一警报信号，则中断无线电节目并且产生该信号来警告驾驶员。
根据优选实施例的车道监视单元，被配置为包括没有在附图中出现的一个或多个相机和图像处理器的图像处理系统。相机例如被安装在挡风玻璃上、控制板上或车辆的上部以保存道路上的可见车道标志。相机产生的图像信息被送往图像处理器，其将指示车辆相对于车道标志的位置的位置信号传递给偏离单元。
警报单元适用于产生光、声和/或触觉信号来警告驾驶员。该图示出了用于传递声音信号形式的第二警报信号的两个扩音器。应当注意，可以单独地以声音信号的形式或结合光和/或触觉信号的形式来传递第一警报信号。可以结合光和/或触觉信号来传递第二警报信号。
图2描绘了具有车道标志22的行车道中的车辆20。优选地基于计算车辆的车轮24相对于车道标志22的位置来计算车辆位置。在附图中，分别在车辆的右侧和左侧的车道标志的中心用L和L′标记。各个第一阈值T1和T1′指示离车道标志的距离，在该距离处LDW系统需要产生第一警报信号。根据优选实施例的该阈值是超出标志0.3米。
还描绘了各个第二阈值T2和T2′。当车辆的车轮中的任意一个比各自的第二阈值更接近车辆标志时，系统适用于产生第二警报信号。第二阈值例如可以是标志内0.1米。可替换地，第二阈值可以是0以使得当车辆的车轮在车道标志上时产生第二警报信号。
还可能的是，第二阈值可以具有相对较大的值，例如大约0.5米，并且在第二阈值和车道标志之间存在一个或更多阈值。这使得可以提供随着车辆车轮的位置和车道标志之间的距离而变化的第二警报信号。
根据优选实施例，通过改变车辆的声音系统的平衡来指示预期偏离的方向。
根据实施例，声音平衡的改变在预期偏离低于第二阈值或车辆相对于车道标志的位置指示预期偏离的阶段发生。在图4中对这进行了示意描述，其中，第二警报信号被指定为16，而第一警报信号被指定为14。在该图中，第一警报信号具有比第二警报信号更高的振幅(A)。这可以例如表示以比第二警报信号更高的强度(更响的声音)传递第一警报信号。
根据另一实施例，声音平衡的变化随着车辆相对于车道标志的位置的变化而连续地发生。在图5中对这进行了示意地描述，其中，第二警报信号被指定为16，而第一警报信号被指定为14。在该图中，第一警报信号具有比第二警报信号更高的振幅(A)。这里，声音平衡的变化随着车辆靠近车道标志而逐渐地发生。该图还说明了一个实施例，在该实施例中，第二警报信号是以其强度取决于车辆在时间上多接近离开其车道或取决于车辆与离开车道的距离的方式可变的，以使得第二警报信号的强度随着车辆更接近离开车道而连续地增强。
更具体地，警报单元适用于在偏离信号指示预期偏离低于预定第二阈值时产生第二警报信号。
根据实施例，第二阈值表示偏离发生前的预定时间，并且根据另一实施例，所述第二阈值表示车辆和车道标志之间的预定距离。
在以上讨论的所有实施例中，如果偏离信号指示预期偏离将不会发生，例如车辆已经从车道标志移开，则警报单元将停止产生第二警报信号。
根据图6中的框图中说明的本发明的另一实施例，基于车辆相对于车道标志的位置产生第二警报信号。
参考图6，本发明因此包括车辆20′的车道偏离警告系统2′，包括主监视单元4′，其适用于传递指示车辆相对于道路的车道标志22的位置的位置信号6′，车道偏离单元8′，其适用于基于所述位置信号6′来计算车辆的当前偏离和相对于车辆的偏离方向，并且基于所述车辆的当前偏离和相对于车辆的偏离方向来产生一个或多个偏离信号10′。它还包括警报单元12′，其适用于基于所述偏离信号10′向车辆的驾驶员产生一个或多个警报信号14′、16′，第一警报信号14′适用于如果车辆的当前偏离超过表示不允许偏离的第一阈值(T1，T1′)则产生第一警报信号14′。警报单元还适用于基于所述位置信号产生指示车辆相对于车道标志的位置的、声音信号形式的第二警报信号16′。
优选地通过改变车辆声音系统的平衡来指示车辆相对于车道标志的位置，这取决于车辆相对于车道标志的位置而连续地发生。
在其他方面，我们引用第一实施例的描述中的相关部分，该相关部分涉及也可以适用于第二实施例的配置。例如，第二警报信号的强度可以取决于车辆相对于车道标志的位置而改变。
本发明还包括与用于车辆的车道偏离警报系统有关的方法。
参考图3，该方法包括
a)确定车辆相对于道路的车道标志的位置，
b)计算车辆与其行车道的当前偏离和预期偏离以及相对于车辆的偏离方向，并且基于所述车辆与其行车道的当前偏离和预期偏离以及相对于车辆的偏离方向来产生一个或多个偏离信号，
基于所述偏离信号向车辆驾驶员产生一个或更多警报信号，包括第一警报信号和第二警报信号，其中，所述第一警报信号被布置为如果车辆的偏离超过表示不允许偏离的第一阈值则产生所述第一警报信号，而所述第二警报信号被布置为如果所述偏离信号指示车辆将不允许地偏离其行车道则产生所述第二警报信号。
所述方法还包括：
d)产生指示相对于车辆的预期偏离的方向的、声音信号形式的所述第二警报信号。
优选地通过改变车辆声音系统的平衡来指示预期偏离的方向。
根据实施例，声音平衡的改变在预期偏离小于第二阈值或车辆相对于车道标志的位置指示预期偏离的阶段发生。可替换地，声音平衡的改变取决于车辆相对于车道标志的位置而连续地发生。
上面参考图4和图5更详细地讨论了这些实施例。警报单元适用于当偏离信号指示预期偏离小于预定第二阈值时产生第二警报信号。第二警报信号可以表示偏离发生之前的预定时间或车辆和车道标志之间的预定距离。
根据本发明的方法的实施例，第二警报信号是以其强度取决于车辆在时间上多接近离开其车道或车辆与离开其车道的距离的方式可变的，以使得第二警报信号的强度随着车辆更接近离开车道而连续地增加。
在根据本发明的方法的所有实施例中，如果偏离信号指示预期偏离将不发生，则警报单元将优选地停止产生所述第二警报信号。
本发明还包括根据第二实施例的实现车道偏离警告系统的方法。
该步骤包括以下步骤：
a)确定车辆相对于道路的车道标志的车辆位置，
b)计算车辆与其车道的当前偏离以及相对于车辆的偏离方向，并且基于所述车辆与其车道的当前偏离以及相对于车辆的偏离方向来产生一个或更多偏离信号，
c)基于所述偏离信号产生一个或多个警报信号，包括第一警报信号，其被布置为如果车辆的偏离超过表示不允许偏离的第一阈值则产生所述第一警报信号。
该方法还包括
d)基于所述位置信号产生指示车辆相对于车道标志的第二警报信号，所述第二警报信号是声音信号。
根据方法，通过改变车辆声音系统的平衡来指示车辆相对于车道标志的位置，其优选地取决于车辆相对于车道标志的位置而连续地发生。
本发明可以以软件的形式或以一个或多个硬件项的形式或以软件和硬件的组合的形式来实现。本发明然后将包括具有程序代码的计算机程序产品，该计算机程序产品用于当程序代码在计算机上运行时执行本发明的各个步骤。
本发明不限于以上描述的优选实施例。可以使用各种替代、修改和等价形式。因此以上实施例不被认为是限制本发明的保护范围，其是由所附权利要求来定义的。

Claims (22)

1.一种用于车辆(20)的车道偏离警告系统(2)，包括：车道监视单元(4)，适用于传递指示所述车辆相对于道路的车道标志(22)(见图2)的位置的位置信号(6)；车道偏离单元(8)，适用于基于所述位置信号(6)计算所述车辆与其车道的当前偏离和预期偏离，以及相对于所述车辆的偏离的方向，并且基于所述车辆与其车道的当前偏离和预期偏离以及相对于所述车辆的偏离的方向来产生一个或多个偏离信号(10)；以及
警报单元(12)，适用于基于所述偏离信号(10)向所述车辆的驾驶员产生一个或多个警报信号(14，16)，包括第一警报信号(14)和第二警报信号(16)，其中所述第一警报信号(14)被布置为如果所述车辆的当前偏离超过表示不允许偏离的第一阈值(T1，T1′)则产生所述第一警报信号，而所述第二警报信号(16)被布置为如果所述偏离信号(10)指示所述车辆将不允许地偏离其车道则产生所述第二警报信号，其中，
所述第二警报信号(16)是指示相对于所述车辆的预期偏离的方向的声音信号，
其特征在于通过改变所述车辆的声音系统的平衡来指示预期偏离的方向。
2.根据权利要求1所述的车道偏离警告系统，其中，所述声音平衡的所述改变在所述预期偏离小于第二阈值的阶段发生。
3.根据权利要求1所述的车道偏离警告系统，其中，所述声音平衡的所述改变在所述车辆相对于所述车道标志的位置指示预期偏离的阶段发生。
4.根据权利要求1所述的车道偏离警告系统，其中，所述声音平衡的所述改变取决于所述车辆相对于所述车道标志的位置而连续地发生。
5.根据权利要求1所述的车道偏离警告系统，其中，所述警报单元适用于在所述偏离信号指示预期偏离小于预定第二阈值时产生所述第二警报信号。
6.根据权利要求5所述的车道偏离警告系统，其中，所述第二阈值表示在偏离发生之前的预定时间。
7.根据权利要求5所述的车道偏离警告系统，其中，所述第二阈值表示在所述车辆和所述车道标志之间的预定距离。
8.根据以上权利要求中任意一项所述的车道偏离警告系统，其中，所述第二警报信号是以其强度取决于所述车辆在时间上多接近于离开其车道或取决于所述车辆与离开所述车道的距离的方式可变的，以使得所述第二警报信号的强度随着所述车辆更接近于离开所述车道而连续地增加。
9.根据以上权利要求中任一项所述的车道偏离警告系统，其中，如果所述偏离信号指示所述预期偏离将不会发生，则所述警报单元停止产生所述第二警报信号。
10.一种用于车辆(20′)的车道偏离警告系统(2′)，包括车道监视单元(4′)，其适用于传递指示所述车辆相对于道路的车道标志(22)的位置的位置信号(6′)，车道偏离单元(8′)适用于基于所述位置信号(6′)计算所述车辆的当前偏离和相对于所述车辆的偏离的方向，并且基于所述车辆的当前偏离和相对于所述车辆的偏离的方向来产生一个或多个偏离信号(10′)；以及
警报单元(12′)，适用于基于所述偏离信号(10′)向所述车辆的驾驶员产生一个或多个警报信号(14′，16′)，包括第一警报信号(14′)，其被布置为如果所述车辆的当前偏离超过表示不允许偏离的第一阈值(T1，T1′)则产生所述第一警报信号(14′)，其中，所述警报单元适用于基于所述位置信号产生指示所述车辆相对于所述车道标志的位置的第二警报信号(16′)，并且所述第二警报信号(16′)是声音信号，
其特征在于通过改变所述车辆的声音系统的平衡来指示所述车辆相对于所述车道标志的位置。
11.根据权利要求10所述的车道偏离警告系统，其中所述声音平衡的所述改变取决于所述车辆相对于所述车道标志的位置而连续地发生。
12.一种与用于车辆的车道偏离警告系统有关的方法，包括：
a)确定所述车辆相对于道路的车道标志的位置，
b)计算所述车辆与其行车道的当前偏离和预期偏离以及相对于所述车辆的偏离的方向，并且基于所述车辆与其行车道的当前偏离和预期偏离以及相对于所述车辆的偏离的方向产生一个或多个偏离信号，
c)基于所述偏离信号向所述车辆的驾驶员产生一个或多个警报信号，包括第一警报信号和第二警报信号，其中所述第一警报信号被布置为如果所述车辆的偏离超过表示不允许的偏离的第一阈值则产生所述第一警报信号，而所述第二警报信号被布置为如果所述偏离信号指示所述车辆将不允许地偏离其行车道则产生所述第二警报信号，
d)产生指示相对于所述车辆的所述预期偏离的方向的、声音信号形式的所述第二警报信号，
其特征在于所述方法还包括：
通过修改所述车辆的声音系统的平衡来指示所述预期偏离的方向。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述声音平衡的所述改变在所述预期偏离小于第二阈值的阶段发生。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述声音平衡的所述改变在所述车辆相对于所述车道标志的位置指示预期偏离的阶段发生。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述声音平衡的所述改变取决于所述车辆相对于所述车道标志的位置而连续地发生。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述警报单元适用于在所述偏离信号指示预期偏离小于预定第二阈值时产生所述第二警报信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二阈值表示在偏离发生之前的预定时间。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二阈值表示在所述车辆和所述车道标志之间的预定距离。
19.根据以上权利要求12-18中任意一项所述的方法，其中，所述第二警报信号是以其强度取决于所述车辆在时间上多接近离开其车道或取决于所述车辆与离开所述车道的距离的方式可变的，以使得所述第二警报信号的所述强度随着所述车辆更接近离开所述车道而连续地增加。
20.根据以上权利要求12-19中任意一项所述的方法，其中，如果所述偏离信号指示所述预期偏离将不会发生，则所述警报单元停止产生所述第二警报信号。
21.一种与用于车辆的车道偏离警告系统有关的方法，包括：
a)确定所述车辆相对于道路的车道标志的位置，
b)计算所述车辆与其车道的当前偏离以及相对于所述车辆的所述偏离的方向，并且基于所述车辆与其车道的当前偏离以及相对于所述车辆的所述偏离的方向产生一个或多个偏离信号，
c)基于所述偏离信号产生一个或多个偏离警报信号，包括第一警报信号，其被布置为如果所述车辆的偏离超过表示不允许偏离的第一阈值则产生所述第一警报信号，
d)基于所述位置信号产生指示所述车辆相对于所述车道标志的位置的第二警报信号，并且所述第二警报信号是声音信号，
其特征在于所述方法还包括：
通过改变所述车辆的声音系统的平衡来指示所述车辆相对于所述车道标志的位置。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述声音平衡的所述改变取决于所述车辆相对于所述车道标志的位置而连续地发生。
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