CN103154669A - 用于在驾驶和预测道路轮廓方面进行辅助的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辅助车辆的道路导航的方法，包括：从导航系统识别车辆的有效路线的步骤，所述导航系统包括用于对车辆进行定位的装置和地图绘制；从计算装置提取多个曲率半径的步骤，所述多个曲率半径根据有效路线的点的第一采样来计算；计算与曲率角反转对应的有效路线的点和计算在两个连续的反转点之间的有效路线的每个部分的长度的步骤，其中两个曲线反转之间的有效路线表示弯道；产生道路轮廓的步骤，包括至少在参考系统中产生部分，其中曲率半径取决于弯道长度；和显示因此所产生的道路轮廓的步骤。

Description

用于在驾驶和预测道路轮廓方面进行辅助的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于辅助在道路上行驶和驾驶的设备。更具体地，本发明的设备涉及导航和辅助读取道路轮廓的系统的领域。最后，本发明涉及用于辅助在具有弯曲的路线并且可能包括许多曲率半径变化的道路(诸如，乡间道路或山路)上驾驶的设备。

背景技术

当前，在道路导航辅助的领域中，存在许多用于为车辆的驾驶员提供多条信息并方便其驾驶的系统。在这些系统之中特别地包括地图绘制数据的系统、速度指示器的系统、引导或交通数据的系统。另外，其它系统允许检测雷达的存在，或提供关于超车的能力的信息或提供各种警报。

关于对在或大或小的程度上弯曲的乡间道路或山路进行导航，车道的宽度通常减小，并且根据道路，沿其行进或将要沿其行进的路径的曲率半径的变化可能是大的和不定时发生的。实际上，小弯道可能跟在大弯道之后，并且有时在道路部分上，弯道的数量能够变得很大。在这种道路上驾驶会很危险。车辆的驾驶员必须届时集中他的/她的全部注意力驾驶并观察道路的曲率的变化。结果，驾驶员不断地需要在尽可能好地预测弯道的同时针对弯道调整速度。

当前，为了克服这种情况，一些系统能够包括当接近危险弯道(即，该弯道包括大的曲率半径)时发出警报的设备。

然而，当目标是预测包括一系列弯道的道路轮廓时，能够使驾驶员感到惊讶。另外，这些最近的系统经常需要依赖于道路类型的配置。此外，对于驾驶员而言，大量警报的发送能够变为令人烦恼的事。

当与GPS地理位置系统耦合时，地图绘制设备通常建议车辆沿其移动的道路轮廓的路线。一个问题在于：该表示不适合弯曲道路上的乡间或山区驾驶。实际上，按照透视法，地图绘制的按照3D的道路轮廓的表示可能失真，并且当弯道一个接着一个时，驾驶员不能意识到弯道的大小。驾驶员对这种表示的分析需要特殊程度的关注，这不适合特殊驾驶环境。

其它表示还具有这样的缺点：不能显示一系列弯道以使车辆的驾驶员能够在没有失真的情况下对这些弯道进行相互比较。

特别地，没有用于显示一系列弯道的工具允许看一眼就针对同一比例把弯道进行相互比较以便在最好的条件下调整针对路径的驾驶。

发明内容

本发明允许消除这个缺点。

本发明的目的在于在预测可能发生在小的弯曲道路上的一系列弯道方面向车辆驾驶员提出帮助。

本发明的目的在于产生道路轮廓，该道路轮廓显示将要沿其行进的道路的路线的曲率与将要行进的距离的关系。

本发明还允许更多地识别弯曲道路的危险，同时最好地适配对于乘客而言愉快的行驶速度。

有利地，辅助车辆的道路导航的方法包括：

·从导航系统识别车辆的标注为有效路线的交通车道的步骤，所述导航系统包括用于对车辆进行定位的装置和地图绘制，所述地图绘制包括给定区域中的交通车道的路线，

其特征在于，所述方法包括

·从计算装置提取多个曲率半径的步骤，所述多个曲率半径根据有效路线的点的第一采样来计算，

·计算以下各项的步骤：

    -与曲率角反转对应的有效路线的点，两个曲线反转之间的有效路线表示弯道，和

    -在两个连续的反转点之间行进的距离；

·产生道路轮廓的步骤，包括在参考系统中产生至少一个在两个反转点之间的部分，其中曲率半径是弯道的长度的函数，和

·显示所产生的道路轮廓的步骤。

有利地，所述参考系统包括显示将要行进的距离的y轴和显示有效路线的曲率半径的值的x轴。

有利地，车辆的通常位置是反转点。

有利地，第一采样是预定区域的缩放因子的函数。

本发明还涉及一种用于辅助道路导航的设备，该设备包括计算装置，所述计算装置用于根据本发明的方法从导航系统提取有效路线并计算有效路线的一组曲率半径，所述导航系统包括用于对车辆进行定位的装置和地图绘制，所述地图绘制包括给定区域中的交通车道的路线，所述设备包括用于显示根据本发明的方法的道路轮廓的显示器。

有利地，选择装置允许根据本发明的方法调整缩放因子。

有利地，控制装置允许从至少两种显示模式中选择显示模式，所述至少两种显示模式在第一实例中对应于显示道路轮廓并且在第二实例中对应于显示道路轮廓叠加在其上的地图绘制。

附图说明

参照附图使用下面的描述，将会在由下面的附图表示的详细描述中呈现本发明的其它特征和优点，其中：

·图1示出根据本发明的设备的道路轮廓的产生，

·图2示出根据本发明的设备的第二道路轮廓的产生，

·图3示出本发明的设备的处理图。

具体实施方式

图1示出通过本发明的方法所产生的并显示在车辆的显示器上的道路轮廓。

该显示器包括以下各项的表示：

·由曲线5构成的道路轮廓，曲线5沿x轴示出连续的弯道的曲率并且沿y轴示出将要行进的剩余距离，

·符号1示出位于道路轮廓5的位置中的车辆。

产生的道路轮廓5在x轴上包括与曲率半径的值对应的一系列点。根据惯例和曲率角，正x轴点对应于右手弯道，并且负x轴点对应于左手弯道。在图1中能够看出，该道路轮廓包括三个部分2、3、4，每个部分对应于一个弯道。

每个部分包括与该部分中的最大曲率半径对应的点。这是所示出的水平瓣的顶部。每个部分的最大值分别被标注为RC1、RC2和RC3。

标注为LR1、LR2和LR3的车辆将要行进的距离分别对应于每个部分2、3、4。

在y轴上直接看到每个将要行进的距离。在一个实施例中，y轴被标上刻度。

在单个部分中的曲率半径的绝对值的集合在0和RCn之间，其中n是道路中的向前的第n弯道，并且RCn是第n弯道的最大曲率半径。

有利地，示出曲线5的总体外观，从而驾驶员能够简单地评估路线和接近的弯道的曲率，并且因此“避免”可能出现的危险。作为预测的结果，这种评估允许驾驶员对于车辆速度采取校正行动。

特别地，在第一实例中，本发明允许驾驶员看一眼就估计预定义的距离上的路线的弯道数量以及其曲率的发展。

驾驶员能够随后预先采取对于保持流畅速度必要的行动并考虑可能的制动。

在一个实施例中，用于根据本发明的方法绘制道路轮廓的数据包括识别车辆在其上行驶的交通车道的第一步骤。

本发明允许使用导航系统执行该第一步骤，导航系统包括用于对车辆进行定位的装置和地图绘制，该地图绘制包括预定区域中的交通车道的路线。在一个实施例中，定位装置可以是GPS。

车辆位置点和交通车道的坐标的相互关系允许对车辆正在其上行驶的交通车道进行确定，该车道在剩余的描述中被称为“有效路线”。

在称为提取步骤的第二步骤中，本发明允许使用计算装置提取从有效路线的点的第一采样中计算的有效路线的多个曲率半径。

根据实施例，采样参数能够被调整以便优化针对其执行计算的点的计算。例如，在保持根据本发明的道路轮廓的产生的合适分辨率的同时，能够执行提供路线的曲率半径的方位的连续性的采样。

在替代实施例中，缩放因子允许对在其中产生本发明的道路轮廓的预定区域进行放大或缩小。在一个实施例中，有效路线的采样可以是变焦因子的函数。

在第三步骤中，本发明的方法包括以下步骤：首先计算与曲率角反转对应的有效路线的点。在两个曲线反转之间，有效路线可以被看作弯道。

其次，第三步骤包括：计算两个连续的反转点之间的有效路线的每个部分的长度。

最后，本发明的方法包括以下步骤：产生道路轮廓，包括至少在参考系统中产生部分，其中曲率半径是弯道长度的函数。

图1示出包括三个部分的道路轮廓5。第一部分2示出从两个角度反转之间的曲率半径的采样得出的曲线。该曲线的开始点6对应于车辆1的通常位置并定义第一反转点，并且反转点7对应于有效路线的第二曲率角反转点。

本发明允许示出有效路线的至少一个弯道，但根据缩放因子，可以考虑多个弯道。特别地，一个实施例允许根据特定数量的反转点产生道路轮廓，从而例如驾驶员可以不断地例如看见接下来的三个弯道。

在另一实施例中，缩放因子是固定的，并至少示出与车辆的位置对应的第一反转点。

图2示出在接近的弯道具有小的曲率半径的情况下的道路轮廓14。部分11和12靠近垂直轴，因此示出这样的配置，其中驾驶员评估前面的弯道具有小的曲率并且不存在需要其明显减速的危险。

道路轮廓14包括：第一反转点16，其被定义为车辆1的有效位置；第二反转点17，其与第一反转点一起定义第一部分11。

道路轮廓14包括：第三反转点18，其使道路轮廓14的部分12和13分离。

第三部分13未被包括在两个反转点之间，结果该第三部分13沿轴无限延伸，同时移动得更靠近轴。当最后一个反转点不位于预定区域中时，本发明允许示出最后一个弯道的趋势。

一个实施例允许因子或系数被施加于弯道的曲率或曲线长度，从而允许驾驶员更容易地估计弯道的曲率的变化。

用于实现本发明的设备包括用于对道路轮廓的表示进行参数化的MMI(人机界面)。驾驶员有可能伸展或压缩参考系统的两个轴的描绘。

根据替代实施例，显示车辆的符号表示被固定在合适位置和合适方向，道路轮廓总是在旁边移动经过并确定方向，从而车辆路线被垂直地显示。

在另一实施例中，显示车辆的符号表示位置固定，但根据如何发生弯道而被确定方向，垂直路线显示车轮沿机动车辆的轴线的方向。

本发明的设备包括显示器以便表示道路轮廓和符号，该符号表示车辆。有利地，该显示器可以是要么利用合适的机械选择器要么利用软件界面(诸如，触摸或声音界面)要么通过交互菜单配置该表示的界面。

在一个实施例中，该显示器可以是具有菜单以便改变用于产生本发明的道路轮廓的表示的另一件装备的显示器。

最后，另一实施例允许在显示器的底部产生车辆的符号。这种解决方案的优点允许与前面的道路轮廓对应的所有空间在车辆的前方可用。

一个替代实施例允许车辆的符号被显示在显示器的中心。这种解决方案的优点在于：在显示器上把已经经过的道路轮廓部分和将要经过的部分呈现给驾驶员，因此增加对产生的道路轮廓与实际道路轮廓的关联的认识。

在一个实施例中，本发明允许针对道路轮廓的每个部分产生一条信息，从而指示驶过弯道的困难的程度。

根据在两个反转点之间定义的部分的平均或最大曲率半径估计困难的程度。因此，显示弯道的困难的程度的该系数允许驾驶员看一眼就针对道路轮廓的困难调整车辆的速度。

图3示出本发明的实施例的处理图。

本发明的设备包括标注为K的计算装置，该计算装置可以是已经存在于车载电子设备中的计算器或专用计算器。该设备还包括：标注为CARTO的地图绘制数据库和诸如GPS的定位装置，该定位装置用于确定机动车辆在地图上的位置。

本发明允许使用标注为F_E的提取函数从地图绘制数据库以及从车辆的位置提取有效路线，并根据有效路线的点的采样从计算器K产生一组曲率半径。

计算器可以随后产生与将要行进的距离上的曲率半径值的发展对应的道路轮廓。

本发明的设备因此还包括标注为IHM的显示器。计算器可以随后向显示器IHM提供表示道路轮廓和车辆在该道路轮廓上的位置的数据。

在实施例中，显示器IHM包括用于对导航模式进行参数化的选择器。标注为C的一种模式允许根据本发明定义适合乡间道路或山路的导航模式。因此，为了驾驶员和乘客的安全，驾驶员可以简单地移动到显示模式，并作为同样简单的动作的结果返回到另一模式。

本发明的所产生的道路轮廓提供这样的优点：把驾驶员的全部注意力吸引到弯道的发展、其变化及其曲率上。

在这种模式下，地图可以叠加在道路轮廓上，从而允许驾驶员在看到前面弯道的曲率的发展的同时读取关于地理情况的信息。

在该最后一种模式下，一个选项允许通过指示器“OK/KO”激活地图的叠加，指示器“OK/KO”允许选择或不选择地图的显示。该最后的显示器因此可以与C模式的选择耦合。

有利地，各种实施例允许计算装置共享，从而本发明的计算装置要么是GPS处理器、要么是多媒体无线电的处理器、要么是数字仪表板的处理器。

有利地，各种实施例允许显示装置共享，从而本发明的显示器要么与仪表板的显示器相同、要么与GPS显示器相同、要么与平视显示器HUD相同。在这些最后的情况下，选择装置允许从一种显示模式改变到另一显示模式或允许以各种功能的显示器的叠加的形式进行组合。

在一个实施例中，本发明的显示器是专用显示器，并且其可以要么被包括在仪表板中要么位于挡风玻璃的顶部。

在标称表示模式下，本发明允许考虑范围从百米到一公里或多公里的距离。根据道路的复杂性，可人工或自动地配置该距离。

本发明的这种道路轮廓的表示的优点在于：当车辆前进时，所述表示连续地以动画方式显示。实际上，车辆在时间t1处于第一位置并且行驶到弯道中。在时间t1之后的时间t2，车辆在该同一弯道中处于靠前的位置。表示道路轮廓的第一弯道的第一瓣的第一部分的距离减小。因此，本发明的道路轮廓被以动画方式显示，并允许驾驶员知道其在道路轮廓上的位置的发展。

本发明提供许多优点，对于在乡间道路或山路上驾驶而言尤其如此，并且这些优点特别地包括：

·读取信息的简单性，

·连续的道路轮廓的发展的流畅性，

·当弯道的曲率半径的值变大时将采取行动的预测。

Claims (7)

1.一种辅助车辆的道路导航的方法，包括从导航系统识别车辆的标注为有效路线的交通车道的步骤，所述导航系统包括用于对车辆进行定位的装置和地图绘制，所述地图绘制包括给定区域中的交通车道的路线，其特征在于，所述方法包括：

·从计算装置提取多个曲率半径的步骤，所述多个曲率半径根据有效路线的点的第一采样来计算，

·计算以下各项的步骤：

    -与曲率角反转对应的有效路线的点，两个曲线反转之间的有效路线表示弯道，和

    -在两个连续的反转点之间行进的距离；

·产生道路轮廓的步骤，包括在参考系统中产生至少一个在两个反转点之间的部分，其中曲率半径是弯道的长度的函数，和

·显示所产生的道路轮廓的步骤。

2.根据权利要求1所述的辅助车辆的道路导航的方法，其特征在于，所述参考系统包括示出将要行进的距离的y轴和示出有效路线的曲率半径的值的x轴。

3.根据权利要求1所述的辅助车辆的道路导航的方法，其特征在于，所述车辆的通常位置是反转点。

4.根据权利要求1和2中任何一项所述的辅助车辆的道路导航的方法，其特征在于，所述第一采样是预定区域的缩放因子的函数。

5.一种用于辅助道路导航的设备，包括计算装置，所述计算装置用于根据本发明的方法从导航系统提取有效路线并计算有效路线的一组曲率半径，所述导航系统包括用于对车辆进行定位的装置和地图绘制，所述地图绘制包括给定区域中的交通车道的路线，所述设备包括用于显示根据本发明的方法所产生的道路轮廓的显示器。

6.根据权利要求5所述的用于辅助道路导航的设备，其特征在于，选择装置允许根据本发明的方法调整缩放因子。

7.根据权利要求5和6中任何一项所述的用于辅助道路导航的设备，其特征在于，控制装置允许从至少两种显示模式中选择显示模式，所述至少两种显示模式在第一实例中对应于显示道路轮廓并且在第二实例中对应于显示道路轮廓叠加在其上的地图绘制。

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