CN104736391B - 车辆变道辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的变道辅助系统，所述系统包括：用于确定在车辆的侧向区域内是否存在目标车辆的侧向传感器(C1、C2)；用于确定在车辆的死角区域内是否存在目标车辆的雷达设备(7)；以及用于向车辆驾驶员指示存在目标车辆的信号设备(9)。其特征在于，所述系统配置用于：当信号设备(9)未激活以及确定目标车辆同时存在于车辆的侧向区域内和车辆的死角区域内时防止激活信号设备(9)；以及当信号设备(9)被激活以及确定目标车辆同时存在于车辆的侧向区域内和车辆的死角区域内时关闭信号设备(9)。

Description

车辆变道辅助系统
技术领域
本发明一般地涉及车辆辅助驾驶系统，更具体地，涉及机动车辆的变道辅助系统
背景技术
目前设置在一些车辆上的实施“变道辅助”(或英语为“Lane Change Assist”(LCA))功能的系统使用布置在车辆后保险杠的左后侧和右后侧的两个雷达。这些雷达能够“看见”相邻车道直至车辆后方70米，并对在XY水平平面上检测到的车辆进行定位。
另外，该系统还实施两个子功能：
(i)“死角监测”(SAM)功能，在带有该系统的车辆被目标车辆超过的情况下，以及在带有该系统的车辆以小于某个阈值的速度差(一般为10km/h)超过目标车辆的情况下，所述功能告知驾驶员在死角区域内有车辆存在；
(ii)“车辆接近警告”(英语为“Closing Vehicle Warning”(CVW))功能，当碰撞前时间(英语为“Time To Collision”)小于参数阈值(一般为4秒)时，告知驾驶员在相邻车道上有车辆存在。碰撞前时间TTC限定为假定两车速度保持不变，目标车辆到达带有该系统的车辆的后保险杠位置处所需要的时间。因此，所述碰撞前时间等于两车之间的距离除以两车之间的相对速度。
右侧线上需要的雷达覆盖区域一般如下(左右覆盖区域相同)：
-在SAM区域上，雷达应当侧向覆盖相对于车辆侧面从0至4到5米的距离，并且纵向覆盖包括在后视镜线和直至后保险杠后方4到5米的距离之间的区域；
-在CVW区域上，雷达应当侧向覆盖相对于车辆侧面从0至4到5米的距离，并且纵向覆盖在SAM区域末端和直至车辆后保险杠后方70米之间的区域。
图1示出了对于子功能SAM的由雷达2覆盖的典型区域1。在所述车辆3(即带有该系统的车辆，下同)超车的情况下，当被超车辆的后部回到雷达的覆盖区域1内时，警告指示灯点亮，这在例如重型卡车的情况下，使警告指示灯点亮而驾驶员还能看到重型卡车前方的大部分。在该情况下，警告指示灯的点亮不必要地分散了驾驶员的注意力。
而且，在所述车辆3超车的情况下，当被超车辆后部进入雷达覆盖区域1内时，警告指示灯不立即点亮。事实上，系统需要多个时间周期，尤其用于确认(i)在识别的相邻车道上存在车辆(并且没有安全轨道)，以及(ii)与该车辆的速度差小于10km/h的速度阈值，而低于所述速度阈值则需要警报。因此当向驾驶员发出警告时，目标车辆的前部通常已经(在四门轿车的情况下)处于后保险杠的位置处，因为速度差将接近于10km/h的差值而影响更加明显。
在所述车辆3被超车的情况下，当车辆后部离开雷达的覆盖区域1(图1)时，警告指示灯熄灭，这在例如重型卡车的情况下还使警告指示灯点亮，而驾驶员直接看到重型卡车前方的大部分。在该情况下，警告指示灯的点亮同样不必要地分散了驾驶员的注意力。
文献US2006009910A描述了一种包括后部和侧向传感器的车辆，所述后部和侧向传感器能够检测到后部区域和侧向区域内存在车辆。
文献US2010117813A描述了一种包括后侧区域和前侧区域传感器的车辆。所述车辆可指示目标车辆在这些不同区域的通过。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的缺点，更具体地提出了一种变道辅助系统，所述系统确保当车辆被超车或者该车辆超过另一车辆时确保指示存在目标车辆的信号。
为此，本发明的第一方面涉及用于车辆的变道辅助系统，所述系统包括：
用于确定在车辆的侧向区域内是否存在目标车辆的侧向传感器；
用于确定在车辆的死角区域内是否存在目标车辆的雷达设备；
用于向车辆驾驶员指示存在目标车辆的信号设备；
其特征在于，所述系统配置用于当信号设备未激活以及确定目标车辆同时存在于车辆的侧向区域内和车辆的死角区域内时防止激活信号设备，以及所述系统配置用于当信号设备被激活以及确定目标车辆同时存在于车辆的侧向区域内和车辆的死角区域内时关闭信号设备
这种系统防止不必要地向车辆驾驶员指示目标车辆，这还使驾驶员专注于其它警报，例如指示在另一相邻车道上存在目标车辆的警告指示灯。
非常有利地，所述系统还包括计时器，以及所述系统配置用于当从侧向传感器接收到指示目标车辆进入侧向区域内的信号时启动计时器，当从雷达设备接收到指示目标车辆进入死角区域内的信号时停止计时器，以测量时间差。
一个特别有利的实施例中，所述系统包括存储设备，所述存储设备记录了表示侧向区域起始处和死角区域起始处之间的距离的预定值，以及所述系统配置用于通过将预定值除以测得的时间差来计算所述车辆和目标车辆之间的速度差。
有利地，所述系统还配置用于当确定目标车辆不再存在于车辆的侧向区域内在但存在于死角区域内，并且所述车辆和目标车辆的速度差小于预定阈值时向驾驶员指示存在目标车辆。
有利地，侧向传感器是超声波传感器。
特别有利地，所述系统包括位于车辆左侧和前部的第一侧向传感器和位于车辆右侧和前部的第二侧向传感器，以及雷达设备包括位于车辆左后部的用于覆盖车辆左侧的死角区域的第一雷达和位于车辆右后部的用于覆盖车辆右侧的死角区域的第二雷达。
根据第二方面，本发明涉及一种车辆的辅助驾驶方法，所述方法包括的步骤涉及：
-确定目标车辆是否在车辆的死角区域内；
-确定目标车辆是否在车辆的侧向区域内；以及
-当目标车辆同时存在于车辆的侧向区域内和车辆的死角区域内时，防止向驾驶员指示存在目标车辆的信号或者关闭向驾驶员指示存在目标车辆的信号设备。
特别有利地，所述方法还包括的步骤涉及：
-当接收到指示目标车辆进入侧向区域内的信号时启动计时器；
-当接收到指示目标车辆进入死角区域内的信号时停止计时器，以测量所述车辆和目标车辆之间的时间差；
-通过将表示侧向区域起始处和死角区域起始处之间的距离的预定值除以测得的时间差来计算所述车辆和目标车辆之间的速度差。
根据第三方面，本发明涉及一种包括如上述限定的系统的机动车辆。
附图说明
通过阅读以下对于本发明实施例的详细描述和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在以下作为示意性而非限制性示例而给出的附图中：
-图1示出了包括区域SAM的由雷达覆盖的一般区域；
-图2示出了根据本发明的变道辅助系统；
-图3示出了包括根据本发明的变道辅助系统的车辆；
-图4a至4d示出了包括根据本发明的变道辅助系统的车辆超过目标车辆的情况；
-图5a至5b示出了包括根据本发明的变道辅助系统的车辆被目标车辆超过的情况。
具体实施方式
图2示出了根据本发明的变道辅助系统5。系统5包括用于确定目标车辆是否存在于车辆3的死角区域内的雷达设备7、用于确定目标车辆是否存在于车辆左侧的侧向区域内的第一侧向传感器C1、用于确定目标车辆是否存在于车辆右侧的侧向区域内的第二侧向传感器C2、用于指示存在目标车辆的设备9以及中央计算机11。
用于确定目标车辆是否存在于车辆3的死角区域内的雷达设备7包括计算机13和两个雷达R1、R2。第一雷达R1和第二雷达R2与计算机13连接。
第一雷达R1位于车辆左后部(图3)，并且覆盖车辆3左侧的死角区域，以检测位于车辆3左侧的前述“死角监测”(SAM)区域内的目标车辆。
第二雷达R2位于车辆右后部(图3)，并且覆盖车辆3右侧的死角区域，以检测位于车辆3右侧的SAM区域内的目标车辆。
第一雷达R1配置用于通过测量目标车辆的相对距离和相对角度来检测在车辆3左侧的死角区域内是否存在目标车辆。所述第一雷达配置用于每当检测在死角区域内是否存在目标车辆时向计算机13提供指示在死角区域内存在目标车辆的信号。
第二雷达R2配置用于通过测量目标车辆的相对距离和相对角度来检测在车辆3右侧的死角区域内是否存在目标车辆。所述第二雷达配置用于每当检测在死角区域内是否存在目标车辆时向计算机13提供指示在死角区域内存在目标车辆的信号。
计算机13配置用于从第一雷达R1接收指示在死角区域内存在车辆的信号，并且配置用于将指示在车辆3左侧的死角区域内存在车辆的信号S1传送至中央计算机11。
计算机13还配置用于从第二雷达R2接收指示在死角区域内存在车辆的信号，并且配置用于将指示在车辆3右侧的死角区域内存在车辆的信号S2传送至中央计算机11。
第一雷达R1和第二雷达R2均配置用于测量目标车辆相对于所述车辆的相对距离和相对角度，以及车辆的相对速度。相对距离值和相对角度值能够相对于所述车辆来布置目标车辆。计算机13配置用于接收由雷达测量的这些值。
在本发明的一个变型中，第一雷达R1和第二雷达R2还能够分别覆盖车辆3的左侧和右侧的(如前所述的)CVW区域，以检测该区域中的目标车辆。
第一侧向传感器C1和第二侧向传感器C2是超声波传感器。
第一侧向传感器C1位于车辆左侧(图3)和车辆前部。第一侧向传感器C1侧向覆盖相对于车辆侧面从0至4到5米的距离，以及纵向覆盖包括在后视镜线和直至前保险杠之前0.5至2米的距离之间的区域。
第二侧向传感器C2位于车辆右侧(图3)和车辆前部。第二侧向传感器C2侧向覆盖相对于车辆侧面从0至4到5米的距离，以及纵向覆盖包括在后视镜线和直至前保险杠之前0.5至2米的距离之间的区域。
传感器C1和C2配置用于在该区域内发射超声波，并且用于接收超声波的反射，以确定在该侧向区域内是否存在目标车辆。
例如，传感器C1和C2是前侧向超声波传感器，所述传感器还配置用于执行“测量空闲位置”(MPD)的功能。
传感器C1和C2与中央计算机11连接。传感器C1能够向中央计算机11发送指示在车辆3的左侧区域内存在物体(车辆)的信号S5。传感器C2能够向中央计算机11发送指示在车辆3的右侧区域内存在物体(车辆)的信号S6。
用于指示存在目标车辆的设备9例如包括仪表板上或侧向后视镜上的警告指示灯，当从中央计算机11接收到激活信号时点亮，而当从中央计算机11接收到关闭信号时熄灭。
系统5的中央计算机11与计算机13、用于指示存在目标车辆的设备9以及传感器C1和C2连接。
中央计算机11包括计时器15和存储设备17，例如闪存，所述存储设备包括用于使变道辅助系统5运行的软件。
中央计算机11能够从传感器C1接收指示在车辆3左侧的侧向区域内存在物体(车辆)的信号S5，以及从传感器C2接收指示在车辆3右侧的侧向区域内存在物体(车辆)的信号S6。
中央计算机11还能够从计算机13接收指示在车辆3左侧的死角区域内存在车辆的信号S1。中央计算机11还能够从计算机13接收指示在车辆3的右侧死角区域内存在车辆的信号S2。
中央计算机11配置用于当首先(在时刻t1)接收到信号S5时启动计时器，并且当之后(在时刻t2)接收到信号S1时停止计时器15，以确定时间差t2-t1。时间差t2-t1是由传感器C1首先检测到在车辆3左侧的侧向区域内存在目标车辆的时刻和由雷达R1检测到在车辆3左侧的死角区域内存在目标车辆的时刻之间的时间。
中央计算机11还配置用于当首先(在时刻t1)接收到信号S6时启动计时器15，并且当之后(在时刻t2)接收到信号S2时停止计时器，以确定时间差t2-t1。时间差t2-t1是由传感器C2首先检测到在车辆3右侧的侧向区域内存在目标车辆的时刻和由雷达R2检测到在车辆3右侧的死角区域内存在目标车辆的时刻之间的时间。
存储设备17记录了表示传感器C1(或C2)前方的检测区域起始处和雷达R1(或R2)的检测区域的起始处之间的距离的预定值D(图4b)。中央计算机11配置用于通过将预定值D除以测得的时间差t2-t1来计算车辆3和目标车辆之间的速度差。
中央计算机11还配置用于通过使用由计算机13发送的相对距离和相对速度来计算车辆3和目标车辆之间的碰撞前时间TTC(英语为“Time To Collision”)。
中央计算机11配置用于当传感器C1和C2在相邻车道上未检测到任何物体并且雷达R1和R2在相邻车道上也未检测到任何物体时使系统5处于初始状态。
当中央计算机11确定系统5处于初始状态以及接收传感器C1(C2)的信号S5(S6)并且未通过计算机13接收雷达R1(R2)的信号S1(S2)时，中央计算机11配置用于不向设备9传送激活信号。这对应于车辆3超过目标车辆的情况。
当之后中央计算机11始终接收传感器C1(C2)的信号S5(S6)并且通过计算机13接收雷达R1(R2)的信号S1(S2)时，中央计算机11配置用于防止激活设备9。此外，中央计算机11计算车辆3和目标车辆之间的速度差。
当之后中央计算机11不再接收传感器C1(C2)的信号S5(S6)并且通过计算机13接收雷达R1(R2)的信号S1(S)时，中央计算机11配置用于如果确定经计算的速度差小于(存储在存储设备17中的)预定阈值、例如10km/h时将向设备9传送激活信号。
当之后中央计算机11不再接收传感器C1(C2)的信号S5(S6)并且不再通过计算机13接收雷达R1(R2)的信号S1(S2)时，中央计算机11配置用于向设备9传送关闭信号。
当中央计算机11确定系统5处于初始状态以及通过计算机13接收雷达R1(R2)的信号S1(S2)并且不再接收传感器C1(C2)的信号S5(S6)时，中央计算机11配置用于向用于指示存在目标车辆的设备9传送激活信号。这对应于目标车辆超过车辆3的情况。
当之后中央计算机11始终通过计算机13接收雷达R1(R2)的信号S1(S2)并且接收传感器C1(C2)的信号S5(S6)时，中央计算机11配置用于通过停止向设备9传送激活信号来关闭设备9。
现将描述在车辆3超过目标车辆的情况下(图4a至4d)，根据本发明的系统5的操作。
当系统5处于初始状态，以及中央计算机11从传感器C1(C2)接收指示在车辆3左侧(右侧)的侧向区域ZL内存在目标车辆VC的信号S5(S6)并且不从雷达R1(R2)接收指示在车辆3左侧(右侧)的死角区域ZSAM内不存在目标车辆的信号S1(S2)(图4a)时，中央计算机11不向设备9传送激活信号，并且指示存在目标车辆的警告指示灯不点亮。当中央计算机11从传感器C1(C2)接收指示在车辆3的侧向区域内存在目标车辆VC的信号S5(S6)时启动计时器15。
当之后中央计算机11始终从传感器C1(C2)接收指示在车辆3的侧向区域ZL内存在目标车辆VC的信号S5(S6)并且从雷达R1(R2)接收指示目标车辆进入车辆3左侧(右侧)的死角区域ZSAM内的信号S1(S2)(图4b)时，中央计算机11并不始终向设备9传送激活信号。当中央计算机11从雷达R1(R2)接收指示目标车辆进入死角区域ZSAM内的信号S1(S2)时，计时器15停止并且计算车辆3和目标车辆VC之间的速度差。
当之后中央计算机11不再从传感器C1(C2)接收指示目标车辆VC不再位于车辆3的侧向区域ZL内的信号S5(S6)并且始终从雷达R1(R2)接收指示目标车辆始终处于死角区域ZSAM内的信号S1(S2)(图4c)时，当经计算的速度差小于预定阈值、例如10km/h时，中央计算机11传送激活信号，以点亮警告指示灯。
当之后中央计算机11不再从传感器C1(C2)接收指示目标车辆VC不再处于车辆3左侧(右侧)的车辆3侧向区域ZL内的信号S5(S6)并且不再从雷达R1(R2)接收指示目标车辆不再处于车辆3左侧(右侧)的死角区域ZSAM内的信号S1(S2)(图4d)时，中央计算机11传送关闭信号，以熄灭设备9的警告指示灯。
现将描述在车辆3被目标车辆超过的情况下(图5a至5d)，根据本发明的系统5的操作。
当系统5处于初始状态，以及中央计算机11从雷达R1(R2)接收指示目标车辆处于车辆3左侧(右侧)的死角区域ZSAM内的信号S1(S2)(图5a)并且中央计算机11不从传感器C1(C2)接收指示目标车辆VC未处于车辆3的侧向区域ZL内的信号S5(S6)时，中央计算机11传送激活信号，以点亮警告指示灯并且指示存在目标车辆VC。
当之后中央计算机11始终从雷达R1(R2)接收指示目标车辆VC始终处于车辆3左侧(右侧)的死角区域ZSAM内的信号S1(S2)并且从传感器C1(C2)接收指示目标车辆VC进入车辆3左侧(右侧)的侧向区域ZL内的信号S5(S6)时，中央计算机11向设备9传送关闭信号，以熄灭警告指示灯。
在车辆3超车的情况下，本发明能够只在目标车辆前部到达后视镜线的位置处时点亮警告指示灯。
此外，本发明能够使警告指示灯在安全轨道上永不点亮，因为：
(i)当轨道穿过传感器C1、C2的区域时，警告指示灯保持熄灭(因为轨道不在由雷达R1、R2覆盖的区域内)；
(ii)当轨道穿过雷达R1、R2的区域时，警告指示灯维持熄灭，因为轨道仍在传感器C1、C2的区域内。物体的相对速度，即安全轨道的相对速度被快速估算，并且该相对速度等于车辆3的绝对速度，因此显然大于10km/h(假设SAM功能仅对于大于至少10km/h的速度时激活，并且要求点亮警告指示灯的相对速度的阈值大于该激活速度，这正是所有SAM功能的情况)。
(iii)当轨道“离开”传感器C1、C2的区域时，能够点亮警告指示灯，但是由于经估算的速度差大于要求点亮警告指示灯的速度阈值，因此并没有点亮警告指示灯。
此外，本发明能够更快地估算速度差，因为：
(a)该差值基于进入传感器C1、C2和雷达R1、R2的覆盖区域所发出的信号来估算，因此在仅使用雷达的情况下，雷达应当通过估算物体位置的变化来估算速度，因为角度分辨率非常重要，这更加困难。
(b)一旦目标车辆的后部进入雷达的覆盖区域，该差值即可得到，因此在使用雷达的情况下，当目标车辆的后部未进入雷达的覆盖区域时，系统不得到任何信息。
因此，本发明能够在“最佳时刻”点亮指示灯而几乎没有时间延迟。
在车辆3被超车的情况下，当目标车辆进入传感器C1、C2的覆盖区域时，警告指示灯熄灭。在例如重型卡车的情况下，当驾驶员直接看见重型卡车的前部时，指示灯不再点亮。
应当理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，对于在本说明书中所描述的本发明的不同实施例，能够做出对于本领域技术人员显而易见的各种改变和/或改善。

Claims (9)

1.一种用于车辆(3)的变道辅助系统(5)，其包括：
-用于确定在车辆(3)的侧向区域(ZL)中存在目标车辆的侧向传感器(C1、C2)；
-用于确定在车辆(3)的死角区域(ZSAM)中存在目标车辆的雷达设备(7)；
-用于向车辆(3)的驾驶员指示存在目标车辆的信号设备(9)；
其特征在于，所述变道辅助系统配置用于当信号设备(9)未激活以及确定目标车辆同时存在于车辆(3)的侧向区域(ZL)中和车辆(3)的死角区域(ZSAM)中时防止激活信号设备(9)，以及所述系统配置用于当信号设备(9)被激活以及确定目标车辆同时存在于车辆(3)的侧向区域(ZL)中和车辆(3)的死角区域(ZSAM)中时关闭信号设备(9)。
2.根据权利要求1所述的系统(5)，其特征在于，所述系统还包括计时器(15)，所述系统配置用于当从侧向传感器(C1、C2)接收到指示目标车辆进入侧向区域(ZL)中的信号(S5、S6)时启动计时器(15)，当从雷达设备(7)接收到指示目标车辆进入死角区域(ZSAM)中的信号(S1、S2)时停止计时器(15)，以测量车辆(3)和目标车辆之间的时间差。
3.根据权利要求2所述的系统(5)，其特征在于，所述系统包括存储设备(17)，所述存储设备记录了表示侧向区域(ZL)起始处和死角区域(ZSAM)起始处之间的距离的预定值(D)，所述系统(5)配置用于通过将预定值(D)除以测得的时间差来计算车辆(3)和目标车辆之间的速度差。
4.根据权利要求3所述的系统(5)，其特征在于，所述系统还配置用于当确定目标车辆不再存在于车辆(3)的侧向区域(ZL)中但存在于死角区域(ZSAM)中，并且车辆(3)和目标车辆的速度差小于预定阈值时向驾驶员指示存在目标车辆。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(5)，其特征在于，侧向传感器(C1、C2)是超声波传感器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统(5)，其特征在于，所述系统包括位于车辆(3)左侧和前部的第一侧向传感器(C1)和位于车辆(3)右侧和前部的第二侧向传感器(C2)，雷达设备(7)包括位于车辆左后部的用于覆盖车辆(3)左侧的死角区域的第一雷达(R1)和位于车辆右后部的用于覆盖车辆(3)右侧的死角区域的第二雷达(R2)。
7.一种车辆(3)的辅助驾驶方法，所述方法包括以下步骤：
-确定目标车辆是否在车辆(3)的死角区域(ZSAM)中；
-确定目标车辆是否在车辆(3)的侧向区域(ZL)中；以及
-当目标车辆同时存在于车辆(3)的侧向区域(ZL)中和车辆(3)的死角区域(ZSAM)中时，防止向驾驶员指示存在目标车辆或者关闭向驾驶员指示存在目标车辆。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
-当接收到指示目标车辆进入侧向区域(ZL)中的信号(S5、S6)时启动计时器(15)；
-当接收到指示目标车辆进入死角区域(ZSAM)中的信号(S1、S2)时停止计时器(15)，以测量车辆(3)和目标车辆之间的时间差；
-通过将表示侧向区域(ZL)起始处和死角区域(ZSAM)起始处之间的距离的预定值(D)除以测得的时间差来计算车辆(3)和目标车辆之间的速度差。
9.一种机动车辆，其包括根据权利要求1至6中任一项所述的系统(5)。
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