CN104346944B - 用于搜寻行驶路径的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为本车辆(2)自动搜寻行驶路径的方法，其具有以下步骤：a)接收(S1)至少一辆在前行驶的车辆的位置报告；b)根据接收到的位置报告构建(S5)行驶路径(18、19、20)。

Description

用于搜寻行驶路径的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于为车辆自动搜寻行驶路径的方法和一种用于执行这种方法的驾驶员辅助系统。
背景技术
驾驶员辅助系统，其借助安装在车辆上的摄像头识别车道边界、如中间车带或边缘车带，并且当车辆以危险方式靠近或者甚至驶过车道边缘时警告驾驶员，这种驾驶员辅助系统在多种现代机动车中被使用。当车道边界缺少、残缺或被较强污染时，或者当尤其在施工工地上同时存在临时和持久的车道标记、但仅要考虑临时的车道标记时，这种辅助系统要完成其工作是较为困难的。
由US 2009/0125204 A1已知一种驾驶员辅助系统，其中，在此处称为本车辆的车辆中收集并且分析车道测取系统的信息和检测在前行驶的车辆的摄像头的信息，以便根据所收集的信息影响对本车辆的转向。
原则上对于本车辆特别有意义的是，朝在前行驶的车辆进行定向，因为该车辆的驾驶员和/或辅助系统可以比本车辆及其驾驶员更好地识别位于前面路段的车道边界，并且由此具有相对的认知优势。如果在前行驶的车辆“正确地”行驶，即与车道边界保持适当间距并且遵循与车道的转弯半径相配合的速度行驶，则如果本车辆以相同的速度跟随在前行驶的车辆的行驶路径行驶，本车辆也是正确地行驶。但是在实际情况中，不能确保在前行驶的车辆正确地行驶，此外在分析由摄像头传送的图像的过程中的错误或者误差可能导致在前行驶的车辆的实际位置与被本车辆检测到的位置之间出现偏差。与在前行驶的车辆的距离越远，所述误差就越大。这种误差越大，在前行驶的车辆的认知优势也就越难被利用。较差的可视条件、例如在黑暗中反射的、由于雨水而潮湿的道路也可能对在前行驶的车辆和车道边界的检测不利。在无视线接触的危急情况下，例如当在前行驶的车辆在弯道后消失时，传统的方法无法提供可使用的信息。因此，过于依赖在前行驶的车辆所走过的行驶路径对于本车辆是不适当的。
发明内容
本发明的实施方式所要解决的技术问题是，提供一种用于自动搜寻行驶路径的方法以及用于自动搜寻行驶路径的驾驶员辅助系统，从而能够利用在前行驶的车辆来获取信息，而无需看到在前行驶的车辆或者对在前行驶的车辆与本车辆之间的间距进行光学测量。
所述技术问题根据本发明的一种设计方案通过一种为本车辆自动搜寻行驶路径的方法得以解决，其具有以下步骤：
a)接收至少一辆在前行驶的车辆发出的位置报告；
b)根据接收到的位置报告构建行驶路径。
通常，关于自身位置的报告由车辆在车对车通信范围内发送，但是也可以使用按照任何其它通信标准发送的位置报告。
在前行驶的车辆发送的位置报告表示本车辆在其接下来的行驶路径上可能同样驶过的地点，并且由此适用于以此为基础构建用于本车辆的行驶路径。
接收到的位置报告可以源自多辆在前行驶的车辆，并且由此可以属于不同的行驶路径。所以可以一同处理这些位置报告，方法是通过计算拟合曲线由这些位置报告构建用于本车辆的行驶路径。
但是也适宜的是，将接收到的位置报告分别配置给发送该报告的车辆。由此可以检查，发送位置报告的车辆到底是否在与本车辆相同的车道上行驶，并且排除在不同车道上行驶的车辆的位置报告。
上述行驶路径的构建尤其可以包括对至少一辆在前行驶的车辆的行驶路径的重建。根据重建的行驶路径可以容易地检查，在前行驶的车辆到底是否在与本车辆相同的车道上行驶。尤其适宜的是，本车辆在多车道的道路上移动并且可以接收到在相邻车道上沿与本车辆相同方向行驶的车辆的位置报告。
如果有多辆在前行驶的车辆的重建行驶路径可供使用，则可以据此构建出用于本车辆的改进的行驶路径。由此，单个在前行驶车辆的行驶错误(其表现为该车辆的行驶路径与其它在前行驶的车辆的行驶路径的局部偏差)只对改进的行驶路径有微小的影响。
所述方法还包括，沿着重建的行驶路径使本车辆转向。
根据本发明的另一改进的设计方案，所述方法还包括以下步骤：
d)测取周围环境信息，尤其是光学的、雷达的或其它的图像信息，由这些信息(只要可见或存在)，便可识别车道标记相对于本车辆的位置；
e)根据周围环境信息和重建的行驶路径，确定本车辆相对于车道标记的位置；
f)与车道标记保持设定间距地使本车辆转向；或者
f’)当本车辆与车道标记的间距处于允许范围以外时，发出提示信号。
这种改进方案基于这种假设，即在前行驶的车辆也力求与车道标记保持恰当的间距，并且当与在前行驶的车辆处于这种恰当的间距时，图像中的某个元素表示车道标记的可能性特别高。由此可以改善计算本车辆位置与车道标记的距离的可靠性。
在前行驶的、其位置报告被用于计算的车辆的数量越大，所构建的行驶路径可用的可靠性就越大。所以，在步骤e)的位置确定过程中，构建所述行驶路径所基于的在前行驶的车辆的数量越多，构建的行驶路径与周围环境信息相比有越大的权重。
由此获得的信息可以被用于直接使本车辆转向或者通过在必要时产生提示信号来支持驾驶员的转向。
所述方法的备选的改进方案具有的步骤是：
d)测取周围环境信息；
e)根据周围环境信息，确定本车辆相对于车道标记的位置；
其中，只在步骤e)失败时，才根据重建的行驶路径执行转向的步骤。
也就是说，总是在无法识别或不存在车道标记时，采用如上所述构建的行驶路径来使本车辆转向。
确定所构建的行驶路径所基于的车辆的数量越大，车道标记(如果存在的话)与该车辆处于恰当间距的可靠性就越大。判定步骤e)是否失败，尤其是判定是否成功地识别出了车道标记，则可以适宜地取决于构建行驶路径所基于的在前行驶的车辆的数量，因为行驶路径描述车道的实际走向的可靠性越大，可根据行驶路径预测车道标记位置的准确性就越高。
本发明的技术方案还涉及一种用于执行前述方法的设备，即尤其是一种驾驶员辅助系统。该设备可以理解为纯软件地或者说纯粹依靠计算机程序实现的功能模块构架。所述设备具有：
a)用于接收至少一辆在前行驶的车辆的位置报告的装置；
b)用于根据接收到的位置报告构建行驶路径的装置。
用于构建行驶路径的装置可设计用于根据多辆在前行驶的车辆的位置报告计算拟合曲线。
所述设备还包含一种装置，用于将所接收到的位置报告分别配属给发送该报告的车辆，并且排除在与本车辆不同的另一个车道上行驶的车辆的位置报告。
备选地，所述用于构建行驶路径的装置可以设计用于重建至少一辆在前行驶的车辆的行驶路径。
此外，还可以设置装置，用于
c)沿着已构建的行驶路径使本车辆转向。
备选地，所述设备可以包含
d)用于测取周围环境信息的装置；
e)用于根据所述周围环境信息和已构建的行驶路径确定本车辆相对于车道标记的位置的装置；
f)用于与所述车道标记保持预设的间距地使本车辆转向的装置；或者
f’)用于在与所述车道标记的间距处于允许范围以外时发出提示信号的装置。
用于确定本车辆位置的装置可以设计用于，在构建所述行驶路径所基于的在前行驶的车辆的数量越多时，将构建的行驶路径相对于周围环境信息的权重设置得越大。
备选地，所述设备还可以包含
d)用于测取周围环境信息的装置；
e)用于根据所述周围环境信息确定本车辆相对于车道标记的位置的装置；
其中，当本车辆的位置的确定过程失败时，使用所述用于沿着已构建的行驶路径使本车辆转向的装置。
设有用于判定本车辆的位置的确定过程是否成功的装置，所述判定可以取决于构建所述行驶路径所基于的在前行驶的车辆的数量。
用于接收位置报告的装置尤其可以包含车对车无线接口。
所述系统还可以具有用于测取周围环境信息的周围环境传感器、尤其是摄像头。
最后也可以具有用于直接干预车辆转向的装置，或者可以设置提示信号发送器，用于促使驾驶员基于判断通过驾驶员辅助系统干预转向。
本发明的技术方案还包括一种计算机程序产品，其包含指令，当在计算机上运行所述指令时，计算机能够执行前述方法或者作为前述的驾驶员辅助系统工作。本发明的另一技术方案是一种计算机可读取的数据载体，其上记录有程序命令，所述程序命令使计算机能够以前述方式工作。
附图说明
本发明的其它特征和优点由以下结合附图对实施例的说明得出。在附图中：
图1示出可应用本发明的典型交通状况；
图2示出按照本发明装配的车辆的框图；
图3示出由图2所示车辆的驾驶员辅助系统所实施的方法的流程图；
图4示出根据本发明的一种改进方案的方法的流程图；并且
图5示出根据本发明的第二改进方案的方法的流程图。
具体实施方式
图1结合多车道的道路1和两台车辆2、3的俯视图示出本发明的典型应用情况，两辆车2、3在道路1的右侧车道4上同向地向着图1的右端移动。道路1经过一个施工工地5。为了绕过工地，道路1的右侧车道4和左侧车道6在施工工地5的高度侧向错位。在附图中，显示为实线的车道标记7示出当前错移的车道4、6走向。如果不存在施工工地5，则车道4、6直线延伸。在附图中，通过虚线显示的车道标记8示出车道4、6的这种走向。车道标记8虽然在存在施工工地5时是无效的，但是仍能在车道表面上看到。通过车辆2(以下称为本车辆)靠近施工工地5的驾驶员可能在视线较差的情况下很难将有效的车道标记7与无效的车道标记8相区分。当只能使用道路1的摄影图像来识别车道标记7、8时，本车辆2的驾驶员辅助系统可能也有相同的困难。
在本车辆2前面行驶的车辆3具有车对车通信能力，也就是说，车辆3有规律地借助无线电以标准化格式发送关于其当前位置和各种其它信息的报告，这些信息可能是周围环境中的其它具有车对车通信能力的车辆所需要的，尤其用于避免与发出信息的车辆发生碰撞或者以其它方式改进交通安全性。在图1中用十字9示出一系列地点，车辆3在驶过这些地点时已发出这种报告。
为了接收车辆3的报告，如图2根据框图所示，本车辆2包含车对车无线接口10。控制单元11一方面连接在无线接口10上，且另一方面通过图像分析单元12与摄像头13相连，该摄像头13指向位于车辆2前方的道路，以便检测车道标记7和/或8以及在前行驶的车辆、如车辆3。根据由无线接口10和图像分析单元12提供的数据，控制单元11控制车辆2的助力转向装置14。控制单元11对助力转向装置14的作用可以在于，助力转向装置14被控制单元11控制的促动器直接调整车辆2的前轮的轮距角；转向干预优选限于如此控制驾驶员在转动方向盘15时所感知的阻力，使得驾驶员为了使车辆2沿控制单元11所选出的最佳行驶路径转向而需要施加到方向盘15上的力要小于为了转向到与之不同的路线上所需的力。
替代助力转向装置14，控制单元11也可以控制车辆2的仪表板上的提示信号发送器23，该提示信号发送器23通过信号提示驾驶员是否且在必要情况下必须向哪个方向转动方向盘15，以便跟随由控制单元11选出的最佳行驶路径行驶。
图3示出根据第一设计方案的控制单元11的工作方法的流程图。在步骤S1中接收邻近车辆、如车辆3的关于其当前位置的报告。
基于与位置报告共同传输的用于识别发报车辆的报告，在步骤S2中将所接收的报告配置给发出报告的车辆。在多次重复步骤S1、S2的过程中，控制单元11产生地点列表，其无线电信号被控制单元11接收到的车辆曾经位于或现在位于这些地点上。在图1中，由车辆3报告的地点9分别通过十字标记，方格表示已驶离所示路段1的车辆曾经处于的地点16，并且圆圈示出在左侧车辆6上行驶的车辆3’的地点17。
控制单元11通过以下方式重建不同的在本车辆2前面行驶的车辆3、3’的行驶路径18、19、20，即，如在图1中通过点划线示出的那样，控制单元11例如通过曲线将分别追溯到同一车辆的地点9、16或17相互连接。
车辆2在其行驶路径上与车辆3’的行驶路径20的距离不会小于一个车道宽度，根据这个事实，控制单元11识别出车辆3’是其它车道的车辆，也就是说，车辆3’在与车辆2不同的另一个车道上行驶。追溯到车辆3’的地点17在步骤S4中作为非相关地点被排除。在步骤S5中，由剩下的地点9和16构建用于车辆2的行驶路径21，车辆2在该行驶路径21上可以行驶通过所示路段，而无需离开车道4。在步骤S5中可以基于行驶路径18、19的坐标平均值构建行驶路径21。备选的是，用于车辆2的行驶路径21也可直接根据地点9、17，无需追溯行驶路径18、19而构建，例如构建为拟合曲线，其中类似于已知的求最小平方误差的方法，拟合曲线与点9、17之间的方差之和是最小的。
接下来，控制单元11比较车辆2的位置与在步骤S5中构建的行驶路径21，并且当所确定的位置与行驶路径21出现明显偏差时，在步骤6中修正地干预转向或者控制显示设备，以便提示驾驶员有必要做出转向修正。
图4示出根据进一步改进的设计方案的控制单元11的工作方法流程图。图像分析单元12在步骤11中接收摄像头13的图像，并且尝试在其中识别有效的车道标记7。判定识别是否成功的判定步骤S12可以由图像分析单元12执行。随即将关于车辆2与识别出的车道标记的距离的报告以及关于识别成功或未成功的报告传输至控制单元11。也可以传输关于正确识别车道标记的可能性的量化报告，控制单元11以此为基础做出识别成功或失败的判定S12。当图像分析单元12使用卡尔曼滤波器用于识别车道标记时，这种可能性估值可以例如以简单的方式获得。
如果成功进行了车道标记的识别，则随之在步骤S13中，根据所确定的车辆2与车道标记的间距，决定是否需要干预转向，以便将该间距校正到额定值，并且如果需要，则在步骤14中实施这种干预或者通过相应的提示信号要求驾驶员进行干预。而如果因为在车辆2的当前地点不存在车道标记或者图像分析单元12不能够判定两个同时可见的标记7、8中的哪一个是正确的，从导致没有成功识别出车道标记，则在步骤S15中采用行驶路径21，以便根据车辆2与行驶路径21的偏差，如前述步骤S6那样，判定进行转向干预的必要性，并且在必要的情况下进行转向干预或者促使驾驶员实施(S16)。由此在需要的情况下，可立即使用当前的行驶路径21，与图4所示方法并行地，在控制单元11中也无限循环地执行图3所述的步骤S1至S5。
在该方法的改进方案中，可以在判定是否成功识别车道标记时在步骤12中就利用行驶路径21被持续更新地计算并且因此随时可供使用这个事实。容易认识到的是，构建行驶路径21所基于的在前行驶的车辆3的数量越大和/或由车辆3报告的地点9、16的分布越密集，在步骤S5中构建的行驶路径21可使用的可靠性就越大。所以根据该改进方案，在重新计算行驶路径21时在步骤S5中也判断计算出的行驶路径21的可靠性，并且所述可靠性越大，就将在步骤S12中必须被超过的可能性极限值(以使车道标记的识别被视为成功)设置得越高。
在图5所示的流程图中是另一个方案。在步骤S5中在每次重新计算行驶路径21后，计算(S21)车辆2的位置与行驶路径21的偏差。随后，这种偏差在图像分析S22时使用，用于实现识别车道标记7时的较高可靠性。当例如车辆2在图1中到达对于摄像头13可看到两个车道标记7、8的地点22时，控制单元11可以根据车辆2与标记7、8的当前间距和车辆2的当前位置与行驶路径21的偏差估计出车辆2(当其位于行驶路径21上时)至标记7、8的距离。这样有效标记应处在与车辆2的恰当间距处。当标记7处于该距离中时，则标记7被识别为有效标记，并且排除虽然根据其外形可能是车道标记但是与车辆2不具有恰当间距(如标记8的图像)的图像元素。接下来，在步骤S13中估计(S23)车辆2与如此识别出的车道标记7的实际距离，以便在需要时进行转向干预，所述转向干预将车辆带到与车道标记7的恰当间距中。
在该设计方案中，也可通过以下方式考虑行驶路径21的可靠性，即，道路标记必须具有在摄像头13的图像中检测到的物体，以便由图像分析单元12识别为道路标记，因此当其与行驶路径21间隔恰当间距时，行驶路径21的可靠性越高，与道路标记的相似度就越低，或者当其不处于恰当间距时，行驶路径21的可靠性越大，与道路标记的相似度越大。
显而易见的是，虽然上文的详细描述以及附图针对的是本发明特定的示范性设计方案，但这些内容只是为解释本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。上述设计方案可以有不同的变型，只要不超过权利要求书及其等同技术方案的保护范围即可。尤其是从本说明和附图中还可以推断出权利要求书中未提到的实施例的特征。这些特征还可以以不同于此处特定公开的组合方式出现。因此，多个这些特征在同一句话中或者在其它方式的上下文关系中提到，均不表示这些特征只能在特定公开的组合中出现；而是原则上可以认为只要不影响本发明的功能性，也可以从多个这些特征中去掉单独的特征或者将单独的特征变型。
附图标记列表
1 道路
2 本车辆
3 车辆
4 右侧车道
5 施工工地
6 左侧车道
7 车道标记
8 车道标记
9 地点
10 车对车无线接口
11 控制单元
12 图像分析单元
13 摄像头
14 助力转向装置
15 方向盘
16 地点
17 地点
18 行驶路径
19 行驶路径
20 行驶路径
21 行驶路径
22 地点
23 提示信号发送器

Claims (11)

1.一种用于为本车辆(2)自动搜寻行驶路径的方法，具有以下步骤：
接收(S1)至少一辆在前行驶的车辆的位置报告；
根据接收到的位置报告构建(S5)行驶路径(18、19、20、21)，其中：
测取周围环境信息(S22)；
根据所述周围环境信息和已构建的行驶路径(21)，确定(S23)本车辆(2)相对于车道标记(7)的位置；
当与所述车道标记(7)的间距处于允许范围以内时，使本车辆(2)转向(S6)；并且
当与所述车道标记(7)的间距处于允许范围以外时，发出提示信号；并且
沿着已构建的行驶路径(21)使本车辆转向(S6)；
其中，构建所述行驶路径(21)所基于的在前行驶的车辆的数量越多，所述构建的行驶路径(21)与周围环境信息相比有更高的权重。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行驶路径的构建包括由多辆在前行驶的车辆的位置报告计算拟合曲线(S5)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所接收到的位置报告分别配属(S2)给发送该报告的车辆，并且排除在与本车辆(2)不同的另一个车道上行驶的车辆的位置报告。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述构建包括对至少一辆在前行驶的车辆(3)的行驶路径(18、19)的重建。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据多辆在前行驶的车辆的重建的行驶路径(18、19)，构建出改进的行驶路径(21)。
6.一种用于为本车辆(2)自动搜寻行驶路径的方法，具有以下步骤：
接收至少一辆在前行驶的车辆的位置报告；
根据接收到的位置报告构建行驶路径，其中：
测取周围环境信息(S11)；
根据所述周围环境信息，确定(S11、S13)本车辆(2)相对于车道标记(7)的位置；并且
其中，当之前的位置确定步骤失败时，重建至少一辆在前行驶的车辆的改进的行驶路径；并且
沿着已构建的行驶路径使本车辆转向，所述改进的行驶路径包括已构建的行驶路径。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，对位置确定步骤是否失败的判定取决于构建所述行驶路径(21)所基于的在前行驶的车辆的数量。
8.一种用于为本车辆(2)自动搜寻行驶路径的驾驶员辅助系统，具有
用于接收至少一辆在前行驶的车辆(3)的位置报告的装置(10)；
用于根据接收到的位置报告构建行驶路径(18、19、20、21)的装置(11)，其中：
测取周围环境信息；
根据所述周围环境信息，确定本车辆相对于车道标记的位置；并且
其中，当之前的位置确定步骤失败时，重建至少一辆在前行驶的车辆的改进的行驶路径；并且
沿着已构建的行驶路径使本车辆转向，所述改进的行驶路径包括已构建的行驶路径。
9.如权利要求8所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，所述用于接收位置报告的装置(10)包含车对车无线接口。
10.如权利要求8所述的驾驶员辅助系统，其还具有用于测取周围环境信息的周围环境传感器(13)。
11.一种计算机可读取的数据载体，其上记录有程序命令，所述程序命令使计算机能够执行如权利要求1至7之一所述的方法或者作为如权利要求8至10之一所述的驾驶员辅助系统工作。
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