CN104276175A - 用于控制车辆行驶的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于控制车辆行驶的装置和方法，并且该装置包括传感器单元，具有设置在车辆侧面的至少一个传感器。此外，控制器使用从传感器单元接收的感测信息确定车辆是否进入道路并且检测位于道路上的障碍物。控制器基于障碍物计算道路的左侧和右侧宽度并且然后确定道路是否是狭窄道路。此外，控制器被配置为对确认的狭窄道路输出行驶导航。

Description

用于控制车辆行驶的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2013年7月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0080460号的优先权，通过引用将其全部内容结合于此。

技术领域

本发明涉及用于控制车辆行驶的装置和方法，更具体地，涉及用于控制车辆行驶的装置和方法，以通过识别直的或者弯曲的狭窄道路条件并且计算车辆前面的宽度或者车辆进入的狭窄道路的宽度来允许车辆安全通过。

背景技术

通常，当车辆行驶在狭窄道路上时，车辆的侧镜或者车辆内安装的镜子被用来使得驾驶员能够直接识别车辆的外部情况来驾驶车辆。然而，因为在狭窄的道路中不能利用侧镜或者其他的车辆镜子识别车辆前面或者后面的盲点区域，所以会出现对车辆的损害等情况。此外，在诸如居民区的具有狭窄停车位的小巷中，道路会意想不到地变窄并且因此，由于以外出现的道路变窄，驾驶员难以驾驶车辆。

发明内容

因此，本发明提供用于控制车辆行驶的装置和方法，以通过识别直的或者弯曲的狭窄道路条件并且计算车辆前面的宽度或者车辆进入的狭窄道路的宽度来允许车辆安全地通过。

在本发明的一方面中，提供一种用于控制车辆行驶的装置，该装置可包括：传感器，包括设置在车辆侧面的至少一个传感器；控制器，使用从传感器接收的感测信息确定车辆是否进入了道路并且检测位于该道路上的障碍物，基于障碍物计算道路左侧和右侧的宽度，然后确认道路是否是狭窄道路；以及输出单元，由控制器操控，对确认的狭窄道路输出行驶导航。

控制器可被配置为当车辆进入道路时，根据车辆的当前速度基于车辆的后轮轴生成多个弧。控制器可被配置为基于车辆的当前速度和减速度计算安全距离并且提取安全距离内的所述弧和没有接触障碍物的弧以将所述弧设置为候选组弧。此外，控制器可被配置为基于候选组弧生成具有接触障碍物的最小半径和最大半径的偏移弧。控制器可被配置为基于具有最小半径和最大半径的偏移弧之间的差值计算道路的宽度以确定道路是否是狭窄道路。

在本发明的另一方面中，提供一种用于控制车辆行驶的方法，该方法可包括：通过控制器分析由设置在车辆侧面的至少一个传感器测量的感测信息；通过控制器基于分析结果确定车辆是否进入道路；通过控制器检测位于道路的障碍物；通过控制器基于障碍物计算道路左侧和右侧的宽度以确定道路是否是狭窄道路；以及通过控制器对确认的狭窄道路输出行驶导航。

用于控制车辆行驶的方法还可包括：在确定车辆是否进入道路之后，当车辆进入道路时，通过控制器测量车辆的当前速度；根据车辆的当前速度，通过控制器基于车辆的后轮轴生成多个弧；以及基于当前速度和减速度通过控制器计算安全距离。

此外，用于控制车辆行驶的方法还可包括：在障碍物的检测之后，通过控制器提取所述弧和没有接触障碍物的弧以将所述弧设置为安全距离内以的候选组弧；以及基于候选组弧通过控制器生成具有接触障碍物的最小和最大半径的偏移弧。在确定道路是否是狭窄道路中，可基于具有最小和最大半径的偏移弧之间的差值计算道路的宽度以确定道路是否是狭窄道路。

附图说明

从以下结合附图的详细说明中，将更加清晰可见本发明的上述和其他目的、特征、和优势，其中：

图1是示出了根据本发明示例性实施方式的用于控制车辆行驶的装置的主要部件的示例性框图；

图2A至图2D、图3A至图3F以及图4至图7是描述了根据本发明示例性实施方式的车辆行驶控制的示例性示图；

图8A和图8B是示出了根据本发明示例性实施方式的用于描述车辆行驶控制的画面的示例性示图；以及

图9是示出了根据本发明示例性实施方式的用于控制车辆行驶的方法的示例性流程图。

附图标号

10：传感器单元

20：输出单元

30：存储单元

40：控制器

S11：分析感测信息

S13：车辆是否进入道路？

S15：提取车辆宽度

S17：生成多个弧

S19：计算安全距离

S21：确定障碍物位置

S23：比较弧与障碍物位置

S25：是否存在接触？

S27：设置候选组弧

S29：选取最佳弧

S31：生成偏移曲线

S33：计算道路左侧和右侧宽度

S35：是否小于临界值？

S37：识别狭窄道路

S39：输出行驶导航

S41：排除候选组弧

具体实施方式

当然，术语“车辆”或者“车辆的”或者其他的本文中使用的相似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多功能车（SUV）、公共汽车、卡车、各种商用车的载客汽车，包括各种小船和船舶的水运工具，飞行器等，并且包括混合机车、电动车辆、燃料车、插入式混合电动车辆、氢动力车辆，以及其他可选的燃料车辆（例如从除石油以外的资源获得的燃料）。

尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元执行示例性处理，但应当理解的是，示例性处理同样可通过一个或者多个模块来执行。此外，应理解，术语控制器/控制单元指的是包括存储器及处理器的硬件装置。该存储器被配置为储存模块，并且该处理器具体地被配置为执行所述模块以执行下文将进一步描述的一个或多个处理。

此外，本发明的控制逻辑可实施为非临时性计算机可读介质，在计算机可读介质上包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘（CD）-ROM、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡及光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在网络耦接的计算机系统中，从而使得计算机可读介质以分布式方式被存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网（CAN）。

在此使用的专业词汇仅为了描述特定的实施方式而旨不在限制本发明。除非上下文中明确指出，否则在此所使用的单数形式“一个（a）”、“一个（an）”及“所述（the）”同样旨在包括复数形式。进一步，应理解，此说明书中使用的术语“包括（comprise）”和/或“包含（comprising）”说指存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或其组合。如在此所用的术语“和/或”包括相关的所列项目的一个或多个的任一和所有组合。

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。然而，在本发明实施方式的描述中，如果可能的话，将会省略众所周知的以及与本发明不是直接相关的技术说明。这样将更加清晰的传递本发明的主旨使得本发明的描述不会由于不必要的细节变得晦涩。

图1是示出了根据本发明示例性实施方式的用于控制车辆行驶的装置的主要部件的示例性框图。图2至图7是描述了根据本发明示例性实施方式的车辆行驶控制的示例性示图。图8是根据本发明示例性实施方式的用于描述车辆行驶控制的示例性画面。

参考图1至图8B，根据本发明示例性实施方式的用于控制车辆行驶的装置100可包括：传感器单元10，输出单元20，存储单元30，以及控制器40。传感器单元10可包括设置在车辆侧面的至少一个传感器并且可将从传感器接收的感测信息提供至控制器40。具体地，传感器单元10可包括光探测及测距的激光雷达（LiDAR）和超声传感器。因为LiDAR传感器具有相当高的纵向和横向识别率和对于邻近障碍物的最小误差，所以LiDAR传感器可准确地识别道路条件，并且超声波传感器可识别与车辆侧面有关的条件，以确定当前车辆是否通过道路。此外，安装至车辆的传感器不限于LiDAR传感器和超声波传感器并且可使用对应于此的各种传感器。此外，传感器单元10可包括照相机传感器以获得车辆前面、侧面和后面的图像数据。

如图8B中示出的，通过控制器40执行的输出单元20可被配置为输出车辆的当前位置的图像数据并且输出通知车辆进入狭窄道路的消息。具体地，输出单元20可被配置为基于车辆所前行的道路的左侧和右侧的宽度以及车辆的宽度输出关于道路是否是狭窄道路的消息并且输出使车辆安全通过的行驶导航。因此，即使当驾驶员进入狭窄的道路时，也可以确保行驶时车辆的安全性并且可以减少驾驶员在狭窄的道路上行驶车辆时的负担。

控制器40可被配置为将由照相机传感器获取的道路的图像数据和用于确定道路为狭窄道路的程序存储在存储单元30上并且存储用于操作行驶控制设备100的各种程序。此外，控制器40可被配置为基于从传感器单元10接收的感测信息确定车辆是否进入道路，检测位于道路内的障碍物，并基于障碍物计算道路的左侧和右侧宽度以确定道路是否是狭窄道路。具体地，控制器40可被配置为基于从传感器单元10接收的感测信息确定车辆是否进入道路。例如，在如图2A至图2C中所示的条件下，控制器40可被配置为基于感测信息的分析结果确定另一车辆不存在于车辆V1的任一侧以确定车辆V1没有进入道路。换言之，当控制器确定车辆V1周围不存在其他车辆时，控制器可被配置为确定车辆V1没有进入道路。此外，在如图2D中示出的条件下，控制器40可被配置为确定另一车辆存在于车辆V1的左侧和右侧以确定车辆V1进入道路。此外，控制器40可被配置为按照图3A至图3F的顺序检测位于道路内的障碍物并且基于障碍物根据道路的左侧和右侧宽度确定道路是否是狭窄道路。

图3A示出了进入道路的车辆V1。此外，如图4中所示，控制器40可被配置为通过将车辆V1的后轮轴设置为0°来生成弧。具体地，所有生成的弧可以垂直于后轮轴和弧起点之间的切线。控制器40可被配置为生成多个弧，如图4所示，并且可被配置为基于车辆V1向左侧和右侧生成多个弧，如图3B中所示。具体地，每个弧的半径可以是不同的并且弧的中心点可通过弧的半径确定。弧的长度可以通过以下等式1确定。

等式1：

l_k=l_o+vT

其中，l_o表示最小长度，T表示任意确定的考虑时间，以及v表示当前速度

所生成的弧的半径可通过考虑车辆V1可移动的最大半径生成。生成多个弧的控制器40可被配置为基于可控制车辆V1的减速度α和当前速度v、考虑时间T以及极限长度l_m计算安全距离l_s。安全距离可通过以下等式2确定并且l_s可表示为如图3C中所示。

等式2：

$l_s=l_m+\mathrm{vT}+\frac{1}{2}a{T}^2$

接下来，控制器40可被配置为确定道路上存在的障碍物（例如，其他车辆）的位置以将生成的多个弧与障碍物的位置进行比较，从而确定弧(l_sol)和障碍物((x_ob1，y_ob1)，(x_ob2，y_ob2))之间是否存在接触(x_sol，y_scl)。具体地，如图5所示，基于关于形成为虚线的障碍物的信息来确定其他车辆的位置。控制器40可被配置为使用关于形成为虚线的障碍物的信息计算生成的弧之间的接触。具体地，控制器40可被配置为使用圆方程和直线方程，这取决于以下等式3和4。

等式3：

$y_{\mathrm{sol}}=\left(\frac{y_{{\mathrm{ob}}_2}-y_{{\mathrm{ob}}_1}}{x_{{\mathrm{ob}}_2}-x_{{\mathrm{ob}}_1}}\right)x_{\mathrm{sol}}+\{y_{{\mathrm{ob}}_1}-\left(\frac{y_{{\mathrm{ob}}_2}-y_{{\mathrm{ob}}_1}}{x_{{\mathrm{ob}}_2}-x_{{\mathrm{ob}}_1}}\right)x_{{\mathrm{ob}}_1}\}$

等式4：

$r_k^2={(x_{\mathrm{sol}}-x_c)}_k^2+{(y_{\mathrm{sol}}-y_c)}_k^2$

在这种情况下，等式3和4可以满足条件0＜θ_sol＜θ_k。控制器40可被配置为将候选组弧设置为剩余弧，除了其他车辆和生成的弧之间接触的弧，如图3D中所示的。具体地，控制器40可被配置为使用候选组弧确定弯曲。

此外，控制器40可被配置为通过从候选组弧中选取最佳弧生成偏移曲线。控制器40可被配置为使用具有的半径比通过将诸如所选择的弧的中心点的点设置为中心点而选取的弧的半径更大和更小的弧生成偏移曲线。此外，控制器40可被配置为，当生成偏移曲线时，使用有关障碍物的信息。

如图3E和图6中所示，控制器40可被配置为生成偏移曲线，从而使得在偏移曲线之中，较大弧的半径R_out，即，外弧大于提取的弧的半径r_k，但具有接触障碍物的最小半径。相反，控制器40可被配置为生成偏移曲线，从而使得在偏移曲线之中，较小弧的半径R_in，即，内弧小于提取弧的弧r_k，但具有接触障碍物的最大半径。当在左侧和右侧或者左侧和右侧中的任何一个没有生成偏移弯曲时或者道路的宽度足够宽时，控制器40可不被配置为将道路考虑为狭窄道路。此外，当道路的宽度等于或小于阈值时，控制器40可被配置为将道路识别为狭窄道路以计算狭窄道路的宽度。

通常，当车辆V1进入道路并转弯时，不同于当车辆大致成直线行驶的情况，需要更宽的道路宽度。具体地，车辆V1轮子的转向角度需要的最小道路宽度等于在车辆V1的旋转方向上由内后轮生成的弧和在旋转方向上外侧的车辆的前角之间的宽度差。换言之，参考图7，当车辆V1在正常状态（“正常状态”表示“向着车辆的前面”）下以预定转向角度旋转时，驾驶车辆时需要的最小车辆宽度r_out-r_in可基于通过车辆的行驶预测的道路绘制的半径R_ref和矩形车辆V1之间的几何关系来计算。这个可取决于以下等式5和等式6，其中，l₁表示车辆V1的最大宽度，该宽度为车辆V1的总宽度和后视镜的总宽度的总和，并且l₂表示轮距和前悬的总和。

等式5：

$r_{\mathrm{in}}=r_{\mathrm{ref}}-\frac{l_1}{2}$

等式6：

$r_{\mathrm{out}}=\sqrt{{(r_{\mathrm{ref}}+\frac{l_1}{2})}^2+{\left(l_2\right)}^2}$

具体地，即使道路的宽度可大于车辆宽度l₁，控制器40可被配置为，当道路的宽度小于车辆转弯时需要的道路宽度时，确定所述道路为车辆V1不能进入的狭窄道路，并且所述控制器可被配置为道路宽度大于车辆转弯时需要的道路宽度时，确定所述道路为车辆V1可以进入的道路。图8A示出通过以上提及的操作识别为狭窄道路的画面。图8A的障碍物数据为表示障碍物（诸如建筑物、电线杆、其他停放的车辆等）位置的数据，如图8B中所示，狭窄道路的左侧和右侧边界意味着偏移曲线，并且弧意味着为偏移曲线的产生的参考的弧。此外，狭窄道路的宽度意味着基于偏移曲线计算的狭窄道路的宽度。控制器40可被配置为将如图3F中示出的计算的狭窄道路输出至可以通过狭窄道路的行驶引导输出单元20。这可在图8B中示出。

图9是示出了根据本发明示例性实施方式的用于控制车辆行驶的方法的示例性流程图。参考图9，在S11中，控制器40可被配置为分析从传感器单元10接收的感测信息，并且在S13中，控制器40可被配置为基于分析结果确定车辆是否进入道路。作为S13中的确认结果，当车辆进入道路时，控制器40可以前进到S15，当车辆没有进入道路时，控制器40可返回到S11以再次执行该步骤。在S15中，控制器40可被配置为提取先前存储在存储单元30中的车辆的宽度。

此外，在S17中，控制器40可被配置为虚拟地生成多个弧并且在S19中使用生成的弧计算的安全距离。这之前使用上述等式1和2进行了描述，因此将省略其详细说明。

控制器40可以前进到S21以确定位于道路的障碍物的准确位置。这之前使用上述等式3和4进行了描述，因此将省略其详细说明。此外，控制器40可以前进到S23以将多个弧与障碍物的位置进行比较，并且在S25中，控制器40可被配置为确定多个弧和障碍物的位置是否存在接触作为比较结果。作为S25中的确认结果，当多个弧和障碍物的位置不存在接触时，控制器40可以前进到S27，当存在接触时，控制器40可以前进到S41以从候选组弧中排除存在接触的弧并返回到S23。

在S27中，控制器40可被配置为将不存在接触的弧设置为候选组弧。在S29中，控制器40可被配置为从候选组弧中选取最佳弧并且前进到S31。在S31中，控制器40可被配置为生成偏移曲线。控制器40可被配置为使用具有的半径比通过将诸如所选择的弧的中心点的点设置为中心点而选取的弧的半径更大和更小的弧生成偏移曲线。此外，控制器4可被配置为使用障碍物信息基于提取的弧生成偏移曲线。

在S33中，控制器40可被配置为基于由大于和小于所选择的弧生成的偏移曲线之间的差值计算道路的左侧和右侧宽度并且前进到S35。当道路的左侧和右侧宽度小于阈值时，控制器40可前进到S37，当道路的左侧宽度和右侧宽度等于或者大于阈值时，控制器40可前进到S39。在S37中，控制器40可被配置为将左侧和右侧宽度小于阈值的道路识别为狭窄道路并且前进到S39操作输出单元20输出行驶导航，从而允许车辆通过狭窄的道路。

如上所述，根据本发明示例性实施方式，驾驶员可识别直的或弯的狭窄道路条件并且计算车辆前面的宽度或者车辆进入的狭窄道路的宽度以允许车辆安全地通过狭窄道路，从而减少了当在狭窄道路上行驶车辆时驾驶员的负担并且最小化狭窄道路上的事故率。

在上文中，已经参考示例性实施方式描述了根据本发明的用于控制车辆行驶的装置和方法。已经参考附图详细描述了本发明的示例性实施方式。即使专用名词已用于本发明的示例性实施方式中，但这些术语仅仅作为一般意义使用以容易地描述本发明的技术内容并且帮助本发明的理解而不是限制本发明的范围。对于本领域中的技术人员而言，很明显在没有偏离本发明范围的情况下可以对本发明进行本发明涉及的除本文中公开的示例性实施方式以外的各种变形。

Claims (14)

1.一种用于控制车辆行驶的装置，包括：

传感器单元，具有设置在车辆侧面的至少一个传感器；以及

控制器，被配置为：

使用从所述传感器单元接收的感测信息确定所述车辆是否进入道路；

检测位于所述道路上的障碍物；

基于所述障碍物计算所述道路的左侧宽度和右侧宽度；

确认所述道路是否是狭窄道路；以及

针对确认的狭窄道路输出行驶导航。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为当所述车辆进入所述道路时，根据所述车辆的当前速度基于所述车辆的后轮轴生成多个弧。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制器被配置为基于所述车辆的当前速度和所述车辆的减速度计算安全距离并且提取所述安全距离内的所述弧和没有与所述障碍物接触的弧以将所述弧设置为候选组弧。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制器被配置为基于所述候选组弧生成具有接触所述障碍物的最小半径和最大半径的偏移弧。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述控制器被配置为基于具有最小半径和最大半径的偏移弧之间的差值计算所述道路的宽度以确认所述道路是否是所述狭窄道路。

6.一种用于控制车辆行驶的方法，包括：

通过控制器分析由设置在车辆侧面的至少一个传感器测量的感测信息；

通过所述控制器基于分析结果确认所述车辆是否进入道路；

通过所述控制器检测位于所述道路上的障碍物；

通过所述控制器基于所述障碍物计算所述道路的左侧宽度和右侧宽度以确认所述道路是否是狭窄道路；以及

通过所述控制器针对确认的狭窄道路输出行驶导航。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

在确认所述车辆是否进入所述道路之后，当所述车辆进入所述道路时，通过所述控制器测量所述车辆的当前速度；

通过所述控制器，根据所述车辆的所述当前速度基于所述车辆的后轮轴生成多个弧；以及

通过所述控制器，基于所述当前速度和减速度计算安全距离。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

在检测到所述障碍物之后，通过所述控制器提取所述弧和没有接触所述障碍物的弧，以将所述弧设置为所述安全距离内的候选组弧；以及

通过所述控制器，基于所述候选组弧生成具有接触所述障碍物的最小半径和最大半径的偏移弧。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在确认所述道路是否是所述狭窄道路的过程中，通过所述控制器，基于具有所述最小半径和所述最大半径的所述偏移弧之间的差值计算所述道路的宽度以确认所述道路是否是所述狭窄道路。

10.一种非临时性的计算机可读介质，包括由控制器执行的程序指令，所述计算机可读介质包括：

使用从具有设置在车辆侧面的至少一个传感器的传感器单元接收的感测信息确认所述车辆是否进入道路的程序指令；

检测位于所述道路上的障碍物的程序指令；

基于所述障碍物计算所述道路的左侧宽度和右侧宽度的程序指令；

确认所述道路是否是狭窄道路的程序指令；以及

针对确认的狭窄道路输出行驶导航的程序指令。

11.根据权利要求10所述的非临时性的计算机可读介质，还包括：

当所述车辆进入所述道路时，根据所述车辆的当前速度基于所述车辆的后轮轴生成多个弧的程序指令。

12.根据权利要求11所述的非临时性的计算机可读介质，还包括：

基于所述车辆的当前速度和减速度计算安全距离并且提取所述安全距离内的所述弧和没有与所述障碍物接触的弧以将所述弧设置为候选组弧的程序指令。

13.根据权利要求12所述的非临时性的计算机可读介质，还包括：

基于所述候选组弧生成具有接触所述障碍物的最小半径和最大半径的偏移弧的程序指令。

14.根据权利要求13所述的非临时性的计算机可读介质，还包括：

基于具有所述最小半径和所述最大半径的所述偏移弧之间的差值计算所述道路的宽度以确认所述道路是否是所述狭窄道路的程序指令。