CN102765422B - 用于调节车道居中转向控制的平滑度的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于调节车道居中转向控制的平滑度的系统和方法，具体地，该系统和方法可以计算在道路上行驶的车辆执行向车道居中转换的操纵所需的转向调节量。可以根据用于完成所述操纵的期望平滑度水平选择或计算转向限制。可将该转向限制应用至所述转向调节量以获得修改后的转向调节量，该修改后的转向调节量可以被应用至所述车辆。

Description

用于调节车道居中转向控制的平滑度的系统和方法

技术领域

本发明涉及转向控制。更具体地，本发明涉及向转向控制系统的车道居中功能进行的转换的平滑度(smoothness)调节。

背景技术

现代的车辆可以设有自主操作的能力。当自主操作时，减小了对驾驶员干涉的需要。在没有持续的驾驶员干涉的情况下进行的操作可以减小驾驶员的疲劳。现代的车辆中的自主操作可以通过利用借助于安装在车辆中的传感器获得的信息而得到加强。这样的传感器(例如，雷达或照相机)可以检测其它的车辆的存在、道路或车道的边缘、和道路上或附近存在的各种物体。

例如，巡航控制(其中，车辆操作者设置车辆保持的车辆速度)长久以来是可用的。最近开发了自适应的巡航控制系统，其可以根据感测到的情况调节车辆速度。例如，当传感器检测到更慢移动的车辆在前面时，自适应的巡航控制可以使车辆减速。

自动转向控制机构被描述为用于提供至少有限的自主转向。例如，自主转向系统被描述为用于例如如下的任务：使车辆返回车道的中心、将车辆保持在车道的中心、和用于改变车道。关于自动转向提出的一个方面是确定符合车辆能力以及驾驶员和乘客的一定的预设舒适水平的路径。该路径的确定通常基于检测到的道路，并基于检测到的车辆的当前状态。

发明内容

按照本发明的实施例，本发明的一个实施例可以包括：计算在道路上行驶的车辆执行向车道居中转换的操纵所需的转向调节量。可以根据用于完成所述操纵的期望平滑度水平获得、选择或计算(例如，基于使用者选择)转向限制并将该转向限制应用至所述转向调节量以获得修改后的转向调节量。该修改后的转向调节量可以被应用至所述车辆。

本发明还涉及下面的方案。

方案1.一种方法，包括：

计算在道路上行驶的车辆执行向车道居中转换的操纵所需的转向调节量；

根据用于完成所述操纵的期望平滑度水平接受转向限制；

向所述转向调节量应用所述转向限制以获得修改后的转向调节量；和

将所述修改后的转向调节量应用至所述车辆。

方案2.方案1的方法，其中，所述转向调节量包括所述车辆的可旋转方向盘的角度调节量。

方案3.方案1的方法，其中，基于来自驾驶员的输入获得所述平滑度水平。

方案4.方案1的方法，其中，所述转向调节量的计算包括：基于所述车辆相对于由车道标记确定的感测中心线的当前感测航向，计算用于所述操纵的车道居中路径。

方案5.方案4的方法，其中，所述转向调节量的计算包括：计算所述当前感测航向和所计算的车道居中路径之间的角度。

方案6.方案4的方法，其中，所述车道居中路径的计算包括：计算使所述当前感测航向与所述感测中心线平滑地连接的路径。

方案7.方案1的方法，其中，所述转向限制是倍乘因子。

方案8.方案1的方法，其中，在所述操纵过程中所述转向限制变化。

方案9.一种计算机可读非瞬时存储介质，包括当由处理器执行时使该处理器执行下面的方法的指令：

计算在道路上行驶的车辆执行向车道居中转换的操纵所需的转向调节量；

根据用于完成所述操纵的期望平滑度水平接受转向限制；

向所述转向调节量应用所述转向限制以获得修改后的转向调节量；和

将所述修改后的转向调节量应用至所述车辆。

方案10.方案9的计算机可读非瞬时存储介质，其中，所述转向调节量包括所述车辆的可旋转方向盘的角度调节量。

方案11.方案9的计算机可读非瞬时存储介质，其中，所述平滑度水平基于来自驾驶员的输入。

方案12.方案9的计算机可读非瞬时存储介质，其中，所述转向调节量的计算包括：基于所述车辆相对于由车道标记确定的感测中心线的当前感测航向，计算用于所述操纵的车道居中路径。

方案13.方案12的计算机可读非瞬时存储介质，其中，所述转向调节量的计算包括：计算所述当前感测航向和所计算的车道居中路径之间的角度。

方案14.方案12的计算机可读非瞬时存储介质，其中，所述车道居中路径的计算包括：计算使所述当前感测航向与所述感测中心线平滑地连接的路径。

方案15.方案9的计算机可读非瞬时存储介质，其中，所述转向限制是倍乘因子。

方案16.方案9的计算机可读非瞬时存储介质，其中，在所述操纵过程中所述转向限制变化。

方案17.一种系统，包括：

存储器；和

处理器，被构造为：

计算在道路上行驶的车辆执行车道居中操纵所需的转向调节量；

根据用于完成所述操纵的期望平滑度水平接受转向限制；

向所述转向调节量应用所述转向限制以获得修改后的转向调节量；和

将所述修改后的转向调节量应用至所述车辆。

方案18.方案17的系统，其中，所述转向调节量包括所述车辆的可旋转方向盘的角度调节量。

方案19.方案17的系统，还包括输入装置，其中，所述平滑度水平基于驾驶员对所述输入装置的输入。

方案20.方案17的系统，包括至少一个用于感测车辆的当前航向和由车道标记确定的中心线的传感器，其中，所述转向调节量的计算包括：基于所述车辆相对于由车道标记确定的感测中心线的当前感测航向，计算用于所述操纵的车道居中路径。

附图说明

视为本发明的主题在说明书结论部分被具体地提出并且清楚地被要求保护。然而，本发明，关于操作的方法和组织，与其目的、特征和优点一起，可通过参考下面的详细描述结合附图而得到最好的理解，在附图中：

图1是按照本发明的一个实施例的具有车道居中系统的车辆的示意图；

图2示意性地示出按照本发明的一个实施例的、不同的平滑度水平对用于转换到自动车道居中的计算车辆路径的影响的一个实例；

图3用图表示出按照本发明的一个实施例的、不同的平滑度水平对向自动车道居中的转换的影响的一个实例；

图4A示出按照本发明的一个实施例的、基于对在道路上行驶的车辆的转向限制对向车道居中的转换的平滑度进行调节的结果；和

图4B是按照本发明的一个实施例的、用于基于转向限制对向车道居中的转换的平滑度进行调节的方法的流程图。

附图标记在附图中可以重复，以表示相应的或类似的元件。此外，附图中描述的某些方框可以被组合为单个功能。

具体实施方式

在接下来的详细描述中，许多具体的细节被阐述以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，本领域技术人员应当理解，不需要这些具体细节也可以实施本发明的实施例。在其它情况下，公知的方法、程序、部件和电路未被详细地描述从而不致使本发明不清楚。

除非另有特别说明，如根据下文的论述显而易见的，在整个说明书中，采用诸如“处理”、“计算”、“存储”、“确定”等等的术语的讨论涉及计算机或计算系统或类似电子计算设备的动作和/或程序，其操作在计算系统的寄存器和/或存储器中表示为物理(如电子)量的数据和/或将它转变为在计算系统的存储器、寄存器或其他这样的信息存储、传送或显示装置中的类似地表示为物理量的其它数据。

按照本发明的实施例，向自动车道居中过程的转换可以以可变的平滑度操作；现有的自动车道控制可以通过添加转向平滑度调节而提高。平滑度可以确定为了转换成使车辆保持在车道中居中而被用以进行转向调节的速度(例如，快速的或逐渐的)。可变的平滑度可以根据例如驾驶员的偏好或习惯来调节。例如，车辆可以包括使得能够输入(例如，由驾驶员输入期望的平滑度参数或数值(例如，作为连续的参数或作为从有限数量的选项进行的选择))的控制。可用的平滑度范围可以取决于车辆的类型或车辆的能力(例如，豪车或家用小汽车对比运动小汽车)。

为了该描述的目的，“自动车道居中”将被理解为指的是自动地引导车辆，以便获得和保持相对于车道或道路的边缘或中心线的预定的路线或位置。自动车道居中在某些实施例中可以包括引导车辆改变车道(例如，将车辆引导到与车辆当前行驶所在的车道相邻的车道中心)，或沿靠近车道一侧比另一侧更多的偏心(off-center)路线行驶。“自动车道居中”也应当被理解为指的是将车辆引导至相对于限定的道路限定的预定的路线或位置或沿其引导车辆，无论道路是否被标记为具有单独的车道。因此，术语“车道”也应当被理解为指的是任意限定的道路。

按照本发明的实施例，具有自动车道居中系统的车辆可以包括一个或多个传感器。传感器自动地获得使得系统的处理器能够确定车辆相对于车道的位置、以及车辆相对于车道的运动的信息。此外，可以从一个或多个传感器获得表示车辆的操作状态(例如，速度、加速度、偏航率、转向角度)的信息。车辆可以包括输入装置，由此，驾驶员可以表明使车道居中启用或停用的决定，并且由此驾驶员可以表明优选的平滑度。例如，输入装置可以接受被转化为平滑度水平的输入。

基于获得的信息，以及基于表明的优选的平滑度，车道居中系统可以计算车辆将选取的转换路径，以便实现车道居中，例如从非居中路径(例如，驾驶员操作的)到居中路径(例如，自主的)。如讨论的，“居中”可以包括一直是直的(或在恒定的曲率或变化的曲率的道路上弯曲的)或者沿循车道但是“偏心”到与另一侧相比车辆更靠近车道或道路的一侧的程度的路径。然后，系统可以操作车辆的转向，以便沿循计算的转换路径。以各种时间间隔或在由系统确定的时间段内，确定车辆与计算的转换路径的相对位置或运动，并且相应地进行转向调节。

在一个实施例中，车道居中转换操作可以包括提供从非车道居中路径向车道居中路径移动车辆的路径所需的行驶或转向指令(例如，方向盘位置)。车道居中路径可以是被计算为沿车道的引导路径的路径。路径可以由道路的边缘、一组车道标记或中心线限定，中心线可以是由系统确定的相对于边缘或线的抽象的线。例如，中心线可以是车道居中系统相对于车道或道路设置的路径。在本发明的某些实施例中，中心线可以是偏心的，例如被设计为保持车辆离车道的一侧较远。车道居中转换路径可以被计算为从非居中路径向车道居中路径操作车辆。车道居中路径可以由中心线限定。虽然如这里讨论的，当车道居中系统启动时，采用转换路径从当车辆由驾驶员操作时的路径到居中或引导路径，当在转换路径中和当车辆在引导路径中时，车道居中系统可以操作以引导车辆。

图1是按照本发明的一个实施例的具有车道居中系统的车辆的示意图。

车辆10包括自动车道居中系统16和方向盘11。例如，自动车道居中系统16可以控制车辆10，以便使车辆10沿车道20或道路或其它路径的中心线22(将被理解为表示相对于车道标记24、道路的边缘或另一个限定的期望路线而限定的任意期望路线)行驶。

自动车道居中系统16可以包括处理器9和存储器7。

自动车道居中系统16可以包括用于存储编程指令以及自动车道居中系统16获得的和产生的数据的非瞬时数据存储装置17，或与之通讯。处理器9可以是一个或多个控制器或中央处理单元，并且可以执行存储在存储器9和/或存储装置17中的指令或代码，以实施本发明的实施例。

非瞬时数据存储装置17可以是或可以包括例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SD-RAM)、双倍数据速率(DDR)存储器片、闪速存储器、易失存储器、非易失存储器、高速缓冲存储器、缓冲器、短期存储器单元、长期存储器单元、或其它适当的存储器单元或存储单元。数据存储装置17可以是或可以包括多个存储器单元。数据存储装置17可以是或可以包括例如硬盘驱动装置、软盘驱动装置、光盘(CD)驱动装置、CD-可记录(CD-R)驱动装置、通用串行总线(USB)装置或其它适当的可去除和/或固定存储单元，并且可以包括多个这样的单元或其组合。

自动车道居中系统16可以被连接至车辆10的一个或多个系统或组件或与之通讯。

自动车道居中系统16可以被安装在车辆10的乘客舱中的仪表板或其它地方的上面或里面。可替代地，自动车道居中系统16可以位于行李箱、发动机舱、或车辆10的其它车舱中。可替代地，自动车道居中系统16可以包括一个或多个可以插入或以另外的方法连接(例如，远程地或无线地)至车辆10的便携式装置。自动车道居中系统16可以是常规的车辆位置检测系统，例如全球定位系统(GPS)装置的一部分，或与之相关联、从其接受位置信息或包括其。

自动车道居中系统16可以从一个或多个被共同由输入19指示的传感器或输入装置接收输入。

驾驶员界面装置14通常位于驾驶员(将被理解为包括驾驶员、乘客、远程地控制车辆10的人或自动地控制车辆10的车载或远程装置)可以方便地访问的位置。例如，驾驶员界面装置14可以被安装至车辆10的仪表板、车辆10的方向盘11、车辆10的转向柱、仪器群集面板或无线电控制台。驾驶员界面装置14可以包括可以由驾驶员放置在车辆10的乘客舱中的方便的位置处的便携式装置。

驾驶员界面装置14可以包括至少一个使用者控制装置14a。使用者控制装置14a可以包括例如一个或多个按钮、旋钮、接触板、或杠杆。使用者控制装置14a可以使得驾驶员能够控制自动车道居中系统16、使其启用或停用。当自动车道居中控制装置16启用时，它可以控制车辆的转向；当停用时，车辆的转向可以由驾驶员控制，驾驶员采用方向盘11或其它的控制装置手动地使车辆转向。使用者控制装置14a也可以使得驾驶员能够选择平滑度，以被转换为在控制车辆10时将由自动车道居中系统16应用的平滑度因子。

驾驶员界面装置14可以包括输出装置14b。输出装置14b可以包括例如显示屏、指示灯或面板、刻度盘或例如扬声器的音频输出装置。例如，自动车道居中系统16可以通过输出装置14b传送给驾驶员当前状态或警告。

输入19可以包括照相机12。照相机12可以包括一个或多个向自动车道居中系统16提供基于图像的信息的成像装置。通常，照相机12包括至少一个前视(沿通常的行驶方向)照相机。前视照相机可以具有足够的视野和分辨率，并且可以被适当地瞄准，以便使得指示车道20的侧边或者道路或路径的边缘的车道标记24能够被检测到。例如，前视照相机可以被安装在后视镜的后面，或者车辆10的里面或上面的任意其它位置。该位置可以被选择为不会阻碍驾驶员对车辆10前方的道路的观察。

照相机12可以能够以足够的速率获得图像或视频帧，以便使得自动车道居中系统16能够操作。自动车道居中系统16包括用于解释照相机12获得的图像的图像处理能力。处理照相机12获得的一个或多个图像可以提供与车辆12相对于中心线22的位置有关的信息。处理也可以产生车辆10前面的区域中的车道20和中心线22的计算形状。例如，处理可以导致由下面中的一个或多个表示的车道标记24或中心线22：二阶或更高阶的多项式方程、车道相对于车辆12的中心的位置、航向角、曲率或曲率的改变率。

照相机12可以包括两个或更多个在不同的光谱范围中操作的成像装置。例如，两个或更多个光谱范围中的操作可以被用于提高对车道标记24的检测能力，或扩大车道标记24可以被检测到的条件(例如，与天气有关的条件或照明条件)的范围。瞄准不同的方向或从不同的角度观察单个场景(例如，形成双目对)的两个或更多个照相机可以进一步提高自动车道居中系统16的能力。例如，一个或多个面向后的照相机可以被用于(例如，与地图或GPS相结合)提高前面照相机的车道感测能力。

可替代地或者除了照相机12之外，输入19还可以包括来自能够检测车道、道路标记或边缘的任意其它的传感器的数据。例如，车道可以采用可采用适当的电磁检测器检测的电磁标记来描绘。车道检测可以参照地图数据库通过来自GPS装置的信息提高。

输入19可以包括雷达装置13。雷达装置13可以包括一个或多个不同范围的雷达装置。雷达装置13可使得能够检测和确定物体26的相对位置和运动。物体26可以包括例如另一个车辆、车道20中的或邻近车道20的固定物体或障碍物、或行人。自动车道居中系统16可以调节其对车辆10的控制，以便避免与物体26的碰撞或近距离交会。可替代地或除了雷达装置13之外，输入19还可以包括来自能够检测物体的任意装置的输入。这样的装置可以包括例如激光测距仪、LIDAR或声音测距仪。

输入19可以包括来自车辆传感器15的输入。车辆传感器15可以包括一个或多个从车辆10的系统获得信息的传感器。这样的信息可以指示车辆10的操作的当前状态，或者可以提供与车辆10的运动有关的信息。例如，传感器15可以包括来自车载或便携式GPS系统、速度计、加速度计、陀螺仪、罗盘、转向传感器或转速计的输入。

输入19可以由与自动车道居中系统16关联的处理器9处理，以提供与表示车辆10的运动的测量量或推导量有关的信息。这样的量可以包括例如车辆10的速度、加速度、航向角、偏航率、侧向速度(例如，从车辆传感器15的转向传感器或其它的传感器得到)、和在车道20中的侧向位置(例如，从照相机12的前视照相机得到)。

作为对输入10的分析的结果，自动车道居中系统16可以计算车辆10在预定的时间段内的路径。自动车道居中系统16可以通过转向致动器18控制车辆10的转向。转向致动器18可以包括例如可由驾驶员采用方向盘11可替代地操作的主动前轮转向(AFS)系统或电动转向(EPS)系统。转向致动器18可以包括一个或多个马达或伺服马达，该一个或多个马达或伺服马达可以使一个或多个可转动的道路车轮8(例如，轮胎)或转向系统的其它部件根据计算的路径操作。此外，可能需要计算使车辆从非居中(例如，由驾驶员操作的)路径转换到居中(例如，由车道居中系统自主操作的)路径的转换路径。从驾驶员操作模式到自动车道居中模式的该转换路径可以是急剧的(sharp)和激进的(aggressive)，或平滑的和逐渐的，或在其之间。计算的转换路径可以采用通过驾驶员界面14输入自动车道居中系统16的平滑度函数或平滑度值来计算。

图2示意性地示出按照本发明的一个实施例的、不同的平滑度水平对用于转换到自动车道居中的计算车辆路径的影响的一个实例。关于图2，以及关于下面提及的其它图，讨论对比了两种不同的车道居中转换平滑度水平，一个标记为“保守的”，另一个标记为“非保守的”(或“激进的”)。但是，应当理解，连续的平滑度水平是可能的。平滑度水平可以以不同的方式标记，并且如下面描述的，每个可以与一个数值相关联。

保守的车道居中转换40和非保守的车道居中转换40’分别示出驾驶员选择了平滑的路径和不太平滑的路径。车辆10a-10d表示在保守的车道居中转换40的过程中在连续的时间单个车辆的位置。相似地，车辆10a’-10d’表示在非保守的车道居中转换40’的过程中在连续的时间单个车辆的位置。在这两种情况下，车辆被操纵从例如当车辆未在车道居中系统的操作下时在车道标记24附近行驶(车辆10a和10a’)，到当车辆在车道居中系统的操作下时沿中心线22行驶。如讨论的，车道居中系统可以操纵车辆到并非在车道中心的路径中。

在向车道居中的保守转换40中，所述操纵遵循操纵路径42。操纵路径42在开始位置44a开始，在结束位置44b结束。相似地，在向车道居中的非保守转换40’中，所述操纵遵循操纵路径42’。操纵路径42’在开始位置44a’开始，在结束位置44b’结束。

比较向车道居中的保守转换40与向车道居中的非保守转换40’，可以注意到，开始位置(例如当发生开始车道居中控制的命令或请求时)44a和结束位置44b之间的距离大于开始位置44a’和结束位置44b’之间的距离。相似地，比较车辆10b和10b’(当车辆分别沿循转换操纵路径42和转换操纵路径42’时)，车辆10b’相对于中心线22以比车辆10b更陡的角度转向。

图3用图表示出按照本发明的一个实施例的、不同的平滑度水平对向自动车道居中的转换的影响的一个实例。图表50表示针对经历向车道居中的保守转换40的车辆的侧向位置与时间的关系曲线。相似地，图表51表示针对经历向车道居中的非保守转换40’的车辆的侧向位置与时间的关系曲线。车辆的侧向位置从车辆上的参考点(例如，车辆的一侧、车辆的中心线或车辆中的照相机或其它传感器的位置)到车辆要在其中行驶的车道的中间以米为单位测量。中心线22表示车辆的期望的最终侧向位置。在图表50和51中示出的情况下，中心线22从车道的实际中间移动了0.25m。这样的位移可以由驾驶员选择，例如当驾驶员想要避免太接近车道的一侧(例如，到护栏、植被或其它的障碍物、或车道该侧的自行车或行人路径附近)时。可替代地，自动车道居中系统可以在预定的情况下自动地选择位移。

图表50和51的时间轴的起点在一个实例中大约在开始时间46a的自动车道居中启动之前0.5秒开始。车道居中在开始时间46a启动。例如，驾驶员可以操作了用于启动自动车道居中的控制装置。可替代地，车辆的导航系统可以注意到了车辆已经远离中心线侧向滑移，并且可以向驾驶员发送警报并建议自动路线居中。然后，驾驶员可以忽略警报，操作控制装置以取消该警报，或者可以操作控制装置以启动自动车道居中。仅在后面的情况下启动自动车道改变。在其它的实施例中，可以使用启动车道居中的其它方法。

在开始时间46a之后，在向居中的保守车道转换40的情况下和在向车道居中的非保守转换40’的情况下，车辆的侧向位置接近中心线22的侧向位置。在通过保守的车道居中转换40进行的转换的结束时间46b，和在通过非保守车道居中转换40’进行的转换的结束时间46b’，车辆的侧向位置已到达由自动车道居中系统的参数限定的中心线22，并且车辆被引导沿着车道居中路径。例如，自动车道居中系统可以参考用于确定车辆何时到达中心线22的阈值距离。自动车道居中系统可以确定当车辆距离中心线22的侧向距离小于阈值距离时车辆到达中心线22。

在图3的实例中，车辆行驶的侧向距离大约是半米。在保守车道居中40的情况下，该侧向距离行驶了大约7秒。在非保守车道居中40’的情况下，该侧向距离行驶了大约4.5秒。保守车道居中40和非保守车道居中40’之间的该差异对于车辆的驾驶员可能是可以感觉到的。可以使用其它的时间。

不同的驾驶员可以具有不同的驾驶风格，或者可以具有不同的个性特质，其会导致在向车道居中的转换方面的不同偏好。例如，某些驾驶员可能更喜欢相对较快的操纵。当移动到完全车道居中的时间需要(主观地)过多的时间量时，这样的驾驶员可能例如感觉到不耐烦，或者可能感觉到没有发生操纵。另一方面，其它的驾驶员可能更喜欢更平滑的驾乘，并且可能更喜欢向自动车道居中的转换缓慢地执行。例如，这样的驾驶员可能由于车辆的相对突然的移动而被吓到，或者身体上不舒服。

用于向自动车道居中的转换的平滑度水平可以由车辆的驾驶员采用适当的控制装置进行选择。例如，该控制可以采用适当的控制装置沿标尺从两个或更多个选项中进行选择(例如，标尺的一端标记着“更平滑”，另一端标记着“较不平滑”)。

平滑度参数的值(如下面描述的)可以取决于驾驶员的选择和被驾驶的车辆的已知特性。例如，较高的车辆(例如，卡车，篷车或公共汽车)可以具有一系列使得向车道居中的转换比较矮的车辆(例如，小汽车)更平滑的平滑度参数。平滑度参数也可被车辆的操作特性或典型的驾驶员或乘客影响。例如，豪车或家用小汽车可以具有一系列使得车道居中比运动小汽车更平滑的平滑度参数。其它的特性可涉及车辆的操作特性和重量。因此，例如其驾驶员选择相似的平滑度水平的两个不同的车辆的自动车道居中事实上可以采用由平滑度参数确定的不同的平滑程度自动地操作。车辆记录系统可以记录驾驶员的驾驶习惯，并相应地调节平滑度参数。

作为另一个实例，自动车道居中系统可以从一个或多个传感器或接收器接收表示天气条件的输入。在这种情况下，平滑度参数也会被天气条件影响(例如，指示道路的可能的干燥或潮湿、冰的可能的存在或不存在的气象条件)。

按照本发明的实施例的用于向自动车道居中的转换的路径的计算根据路径计算方法可以取决于输入的、计算的或推导的平滑度水平、和相应的平滑度参数。

按照本发明的一个实施例，转向限制，例如转向机构在给定的时间段内可以转动的增加量上的限制，可以起平滑度参数的作用。驾驶员可以输入可以被转换(例如，采用表格或公式)为车道居中系统接受的平滑度参数的初始平滑度参数(例如，在任意标尺上)。例如，平滑度可以选自几个(例如，四个)可选择的平滑度水平。0和1之间的倍乘转向限制因子可以基于选择的平滑度进行计算。可以使用其它的值或范围。

车辆的自动车道居中系统可以计算用于向车道的中心线操纵车辆的路径。基于计算的转换路径，计算在多个时间点或在各种典型的规则时间段内的转向调节量。转向调节量可以由例如车辆的当前速度和车道的当前曲率的因素限制或可以是其函数。例如，较大的速度可导致较小的转向调节量，而较大的曲率可导致较大的转向调节量。计算的转向调节量根据由平滑度选择引起的转向限制进行进一步调节或进一步由其限制。例如，计算的转向调节量可以与具有0和1之间的值(可以使用其它的范围)的转向限制因子相乘。转向限制参数的值越低，转向调节量就越小，这导致向车道居中的较平滑的转换(例如保守车道居中)。另一方面，如果采用接近1的转向限制参数值，则所导致的转动更急剧，并且车道居中较不平滑(例如，非保守车道居中)。

图4A示出按照本发明的一个实施例的、基于转向限制的向车道居中的转换的平滑度的调节。按照该实施例，驾驶员对平滑度的选择导致确定转向限制。平滑度可以通过不同于驾驶员选择的方法来确定。减小转向限制的值会导致较小的转动，而增大转向限制的值会导致更急剧的转动。

原始的转向调节量图表60示出针对经历一系列向车道居中转换操纵的车辆计算的一系列原始的转向调节量61。例如，原始的转向调节量61可以通过如下方式计算：采用传感器输入计算在预定的时间段内平滑地连接车辆的当前感测行驶运动和沿中心线的期望运动的居中路径(例如，通过拟合平滑地连接当前运动和期望运动的多项式函数)。转向调节量可以基于行驶的当前方向和计算的路径之间的角度差根据计算的路径来计算。计算居中路径和转向调节量的这样的方法例如已在美国公开申请2009/0319113中和在美国公开申请2010/0228420中由Lee描述，这些申请中每一个的整个内容通过引用被并入本文。

原始的转向调节量61可以例如被表达为对车辆的可旋转车轮进行的转向角度调节量，或被表达为将被应用至可旋转车轮的转向转矩。该调节可以通过例如马达或伺服机构(例如，图1中示出的伺服机构18)来完成，所述马达或伺服机构可以直接调节方向盘(例如，图1中示出的方向盘11)或转向系统，以调节车辆的转向。

原始的转向调节量61可能太急剧，以至于不能实现舒适的驾乘。因此，可以应用转向限制。在转向限制图表62中示出的实例中，示出了三个转向限制的实例：保守转向限制66、中间转向限制67和最大的非保守转向限制65。

保守转向限制66和中间转向限制67的实例在车道居中开始时间64a和车道居中结束时间64b(此时车辆到达中心线)之间随时间增大。(虽然在通常的保守车道居中中需要比非保守车道居中更多的时间，但是为了方便起见，时间标尺被示出为相同)。不需要采用这样的增大。由于当接近中心线时原始的计算转向调节量通常变得更小，因此当接近中心线时不太需要限制转向调节量。例如，转向限制可以作为计算的原始转向调节量的函数并根据平滑度水平来计算。

保守的转向限制66和最大的非保守转向限制65可以被应用至原始的转向调节量61以分别产生保守的修改后转向调节量71和最大的非保守的修改后转向调节量73。例如，转向限制可以作为倍乘因子被应用至原始的转向调节量61以产生保守的修改后转向调节量71或最大的非保守的修改后转向调节量73。保守的修改后转向调节量71包括的转向调节量比最大的非保守的修改后转向调节量73包括的转向调节量更小。可替代地或附加地，基于选择的平滑度水平的转向速率限制可以被应用以限制转向角的改变。

图4B是按照本发明的一个实施例的方法的流程图，该方法用于通过确定转向限制来调节向车道居中的转换的平滑度。自动车道居中方法200可以通过沿具有标记车道的道路或公路(不需要使用标记线)行驶的车辆的自动车道居中系统来实施。

车辆的自动车道居中系统或能力可以由车辆的驾驶员启用，或可以先前已由车辆的驾驶员启用(步骤210)。例如，自动车道居中系统可以由车辆的驾驶员启用，或由与车辆关联的自动装置(例如，自动转向控制装置)启用。启用自动车道居中系统可以当前的可用性为条件。例如，可用性可能根据检测的交通或道路条件而被限制。

一旦被启用，车道居中系统可以控制车辆的转向，以保持或操纵车辆，以使车辆沿例如标记车道的预定的中心线行驶。

然后，可以基于传感器输入来计算(原始的)转向调节量(步骤220)。该调节量可以是用于车辆执行向沿中心线的路径进行的转换的操纵例如车道居中操纵的调节量。当自动车道居中系统已启用时，可以连续地计算这样的调节量。例如，可以基于平滑地连接车辆的当前感测航向和由车道标记确定的感测中心线的函数(例如，多项式函数)来计算路径(例如，从非车道居中到中心线的转换路径)。可以基于该计算路径来计算原始的转向调节量。例如，可以基于车辆的当前航向和基于计算路径的车辆的期望航向之间的角度差来计算转向调节量。然后，可以计算作为以下角度的角度转向调节量：车辆的可旋转车轮应当转动该角度，以实现车辆航向的适当调节。可替代地，转向调节量可以被计算为将被施加至车辆的可旋转车轮以实现角度调节的转矩。

在车辆已经沿中心线行驶且没有检测到曲率改变的特殊情况下，转向调节量可以等于0。然后，车辆继续沿其当前方向行驶。

可以获得、接受(例如，基于驾驶员输入)或选择转向限制，并将其应用至计算的转向调节量(步骤230)。

转向限制可以采用表格或另一种方法被计算为由选择的平滑度水平进行参数表示的函数或倍乘因子，并且可以取决于这样的因子，例如计算的转向调节量的绝对值、或相对于完成向车道居中转换的操纵所需时间的时间。可以在例如基于在车道居中启动之前的驾驶员设置而确定路径之前获得、接受或选择转向限制。

转向限制可以被应用至计算的转向调节量以产生修改后的转向调节量。例如，转向限制可以作为倍乘因子被应用至计算的转向调节量。可替代地，转向限制可以是计算的转向调节量的函数，该函数产生修改后的转向调节量。

然后，自动车道居中系统可以控制车辆的转向，以根据修改后的转向调节量来调节转向(步骤240)，并且修改后的转向调节量可以被应用至车辆。例如，适当的命令可以被传送至车辆的电动转向系统。该命令可以包括车辆的可旋转车轮转动的角度，或者可以包括将被施加至可旋转车轮的转矩。马达或伺服机构(例如，图1中示出的伺服机构18)可以直接调节方向盘(例如，图1中示出的方向盘11)或转向系统，以调节车辆的转向。

在任一点，车辆的驾驶员或与自动车道居中系统关联的处理器可以决定是否停用自动车道居中系统(步骤250)。作为决定停用的结果，自动车道居中系统被停用(步骤260)。例如，驾驶员可能想要手动地使车辆转向或者自动车道居中系统可能检测到需要车辆的驾驶员控制的情况。如果自动车道居中系统未被停用，那么可以基于车辆的当前航向继续计算、修改和实施转向调节量(返回步骤220)。

本发明的实施例可以包括例如计算机或处理器可读非瞬时存储介质的物品，例如存储器、盘驱动器、或USB闪速存储器编码，其包括或存储例如计算机可执行指令的指令，当由处理器或控制器执行这些指令时，使处理器或控制器执行这里公开的方法。

处理器可读非瞬时存储介质可以包括例如任意类型的盘，包括软盘、光盘、CD-ROM、磁性光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)、磁或光卡、或适用于存储电子指令的任意其它类型的介质。将理解的是，多种编程语言可以被用于实施这里描述的本发明的教导。

这里讨论的各种实施例的特征可以与这里讨论的其它实施例一起使用。前面对本发明实施例的描述为了示出和描述的目的而被提出。它并非意图是详尽的或意图将本发明限制为公开的精确形式。本领域的技术人员应当理解，考虑到上面的教导，许多修改、变化、替代、改变和等同物是可能的。因此，应当理解的是，所附的权利要求书意图覆盖落在本发明的实际精神内的全部这样的修改和改变。

Claims (13)

1.一种用于维持车辆的自动转向系统中的舒适水平的方法，包括：

计算在道路上行驶的车辆执行向车道居中转换的操纵所需的转向调节量，其中，所述转向调节量包括所述车辆的可旋转方向盘的角度调节量；

将所述转向调节量乘以转向限制因子以获得修改后的转向调节量，所述转向限制因子具有表示用户选择的平滑度参数的值；和

将所述修改后的转向调节量应用至所述车辆的转向系统。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，平滑度参数也被车辆的操作特性影响。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，平滑度参数也被天气条件影响。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转向调节量的计算包括：基于所述车辆相对于由车道标记确定的感测中心线的当前感测航向，计算用于所述操纵的车道居中路径。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述转向调节量的计算包括：计算所述当前感测航向和所计算的车道居中路径之间的角度。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述车道居中路径的计算包括：计算使所述当前感测航向与所述感测中心线平滑地连接的路径。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述操纵过程中所述转向限制变化。

8.一种用于维持车辆的自动转向系统中的舒适水平的系统，包括：

车辆的转向系统；和

处理器，被构造为：

计算在道路上行驶的车辆执行车道居中操纵所需的转向调节量，其中，所述转向调节量包括所述车辆的可旋转方向盘的角度调节量；

将所述转向调节量乘以转向限制因子以获得修改后的转向调节量，所述转向限制因子具有表示用户选择的平滑度参数的值；和

将所述修改后的转向调节量应用至所述车辆的转向系统。

9.跟据权利要求8所述的系统，还包括输入装置，其中，所述平滑度参数基于驾驶员对所述输入装置的输入。

10.根据权利要求8所述的系统，包括至少一个用于感测车辆的当前航向和由车道标记确定的中心线的传感器，其中，所述转向调节量的计算包括：基于所述车辆相对于由车道标记确定的感测中心线的当前感测航向，计算用于所述操纵的车道居中路径。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述转向调节量的计算包括：计算所述当前感测航向和所计算的车道居中路径之间的角度。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述车道居中路径的计算包括：计算使所述当前感测航向与所述感测中心线平滑地连接的路径。

13.根据权利要求8所述的系统，其中，在所述操纵过程中所述转向限制变化。