CN105752081A - 车道变换控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于变换车辆正在行驶的车道的技术。更具体地说，利用包括下列的车道变换控制装置有可能实现车辆的自动车道变换控制：空间识别单元，其利用车辆的摄像机传感器检测前方物体、在与行驶车道相邻的相邻车道内识别不存在前方物体的空地和基于由横向偏移、车辆的行驶速度(V)和车道变换所需时间(t)确定的车道模型方程来确定车辆将要移动到的空地内的目标位置，其中横向偏移是摄像机传感器的中心和相邻车道的中心之间的距离；路径生成单元，其生成用于从当前车辆位置移动到目标位置的路径；控制单元，其执行车道变换控制使得车辆沿着路径移动到目标位置，其中车道变换控制控制车辆的转向角和车辆速度中的至少一个。

Description

车道变换控制装置及控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月30日提交的申请号为10-2014-0193119的韩国专利申请的优先权，其全文通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及变换车辆当前正在行驶的车道的技术。更具体地说，本发明涉及一种基于在车辆前方的物体的状况变换车道的技术。

背景技术

一般来说，车辆具有被安装以识别外部物体的摄像机传感器。

这种摄像机传感器能感测宽视场并且其用作另一个装置的传感器。

虽然摄像机传感器具有宽视场的优点，但是与车道变换装置连接的摄像机传感器仅用作感测盲区中物体和警告驾驶员的传感器。

然而，问题在于：身体残疾或由于周围情况未能识别警告的驾驶员在试图变换车道时会导致事故。

另一方面，最近使用的动力转向装置已经使通过转向电机控制辅助驾驶员的转向或不管驾驶员的意图而在车辆控制系统自身的控制下自动控制转向成为可能。

利用这种自动转向控制技术的辅助驾驶系统(DAS)包括车道保持辅助系统(LKAS)，其控制车辆以便保持车辆正在行驶的车道和车道变换辅助系统(LCAS)，其控制车辆将车辆变换至相邻的车道等。

然而，问题在于：不同于识别车道并且通过转向控制来控制车辆以便不偏离车道的车道保持辅助系统，车道变换控制系统的操作需要用于监控当前车道将被变换至的相邻车道的情况、设置车道变换的路径和执行车辆速度或转向角控制的复杂过程。

此外，在车道变换控制的过程期间存在例如与正在相邻的车道中行驶的另一车辆碰撞的危险。因此，需要精确的车道变换控制。

发明内容

在上述背景下，本发明的一方面是提供一种用于利用摄像机传感器识别道路上的情况并且控制车辆以便变换车道的装置和方法。

本发明的另一方面是提供一种装置和方法，其用于利用摄像机传感器确定当前线路将被变换至的相邻线路内的空地的位置、设定至空地的位置的车辆移动路径(车道变换路径)和控制车辆的速度、加速度和转向角以便沿着路径移动。

根据一方面，本发明提供了一种车道变换控制装置，该装置包括：空间识别单元，其利用车辆的摄像机传感器检测前方物体并且识别不存在前方物体的空地；路径生成单元，其基于车辆的宽度、长度和最大转向角信息生成路径，沿着该路径车辆可移动到空地和控制单元，其控制车辆以便沿着生成的路径移动。

根据另一方面，本发明提供了一种车道变换控制方法，该方法包括：空间识别步骤，其利用车辆的摄像机传感器检测前方物体并且识别不存在前方物体的空地；路径生成步骤，其基于车辆的宽度、长度和最大转向角信息生成路径，沿着该路径车辆可移动到空地和控制步骤，其控制车辆以便沿着生成的路径移动。

如上所述，本发明的优点在于：利用车辆的摄像机传感器识别车辆正在行驶的道路上的情况和基于识别的情况变换车道，从而提供驾驶员的安全。

附图说明

从结合附图进行的下述详细说明，本发明的上述目的、特征和优点和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中：

图1是说明根据本发明一个实施例的车道变换装置的配置的图；

图2是说明用于描述根据本发明一个实施例的车辆的操作的示例的图；

图3A-图3C是说明用于描述根据本发明一个实施例的路径生成单元的操作的示例的图；

图4是用于描述根据本发明的另一个实施例的旋转半径限制单元的图；

图5是用于描述根据本发明的另一个实施例的车道变换装置的操作的图；

图6是用于描述根据本发明的另一个实施例的车道变换装置的操作的图；

图7A和图7B是说明用于描述根据本发明一个实施例的控制单元的操作的示例的图；

图8是用于描述根据本发明一个实施例的整体操作的图；

图9是说明根据本发明一个实施例的车道变换方法的流程图的图；

图10是说明根据本发明的另一个实施例的车道变换方法的流程图的图；

图11说明通过根据本发明一个实施例的车道变换装置的空间识别单元确定相邻车道内空地的位置的方案的图；

图12说明通过根据本发明一个实施例的车道变换装置的路径生成单元生成到空地的路径的示例。

具体实施方式

下面将参照示例性附图详细地描述本发明的一些实施例。在本发明的元件的描述中，可使用术语“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等。这些术语仅用于区分一个结构元件和其它结构元件，相应的结构元件的属性、顺序、序列等不受术语的限制。应当注意的是，当在说明书中描述一个组件“连接至”、“联接至”或“接合至”另一个组件时，虽然第一组件可直接连接至、联接至或接合至第二组件，但是第三组件可“连接”、“联接”或“接合”在第一组件和第二组件之间。将注意的是，关于元件的命名，“自身车辆”和“车辆”是指相同元件。

图1是说明根据本发明一个实施例的车道变换装置的配置的图。

根据本发明一个实施例的车道变换装置可包括空间识别单元，其利用车辆的摄像机传感器检测前方物体并且识别不存在前方物体的空地；路径生成单元，其基于车辆的宽度、长度和最大转向角信息生成路径，沿着该路径车辆可移动到空地和控制单元，其控制车辆以便沿着生成的路径移动。

参照图1，根据本发明一个实施例的车道变换装置100可包括空间识别单元110，其利用车辆的摄像机传感器检测前方物体并且识别不存在前方物体的空地。

例如，空间识别单元110可利用设置在车辆上的前置摄像头检测前方物体并且可获得到前方物体的距离。此外，空间识别单元110可利用检测的前方物体和关于到前方物体的距离的信息识别不存在物体的空地。

具体而言，在设置在车辆上的两个前置摄像机中，一个摄像机可用于获取关于在横向方向上前方的信息而另一个摄像机可用于获取在纵向方向上前方的信息。关于在横向和纵向方向上前方的获取信息可被组合来检测物体并可获得物体的位置和距离。通过获得存在于在车辆的前方的检测区域中的所有物体而不是仅一个物体的位置和距离，有可能不仅检测存在于相同行驶车道中的前方物体，而且检测存在于相邻行驶车道前方的前方物体/侧面物体，从而也可识别在相邻行驶车道的前方的空地。上述空地是可根据设置在车辆上的两个前置摄像机的位置而变化的区域并且并不限于在附图中说明的空地。

与此相反，传统的车道变换装置利用雷达获取横向方向信息并且利用摄像机传感器获取纵向方向信息。传统的车道变换装置可通过结合横向方向信息和纵向方向信息检测物体并且可以上述相同的方式检测所检测的物体的位置和距离。然而，与通过摄像机获得的横向方向信息不同，利用雷达获得的横向方向信息具有窄的监测空间；因此，仅存在于相同车道中的前方物体能被识别而存在于相邻行驶车道前方的前方物体/侧面物体不能被识别。因此，传统的车道变换装置具有相邻行驶车道的前方的空地不能被识别的限制。

另一方面，为了使根据本发明的空间识别单元110确定存在于相邻车道中的空地的目标位置，可使用与自身车辆、当前行驶车道和纵向移动距离(x₀)有关的车道模型方程，其将参照图11更详细地描述，其中纵向移动距离(x₀)由车辆当前速度(v)和车道变换完成所需时间(t)确定。

具体地说，假定自身车辆的行进方向是X轴和与X轴垂直的方向为Y轴，空间识别单元110可分析相邻车道的拍摄的图像，确定相邻车道的空间中不存在障碍物的空地的坐标并且利用车道模型方程确定空地中的特定目标位置(x₀、y₀)，车道模型方程与当前行驶车道和纵向移动距离(x₀)有关，纵向移动距离(x₀)由当前车辆速度(v)和车道变换完成所需时间(t)确定。用于确定空地或空地中的特定目标位置的空间识别单元110的配置将在下文参照图11进一步描述。

将注意的是，在本说明书中，相邻车道中的空地和目标位置用于表示相同的概念，空地已经从摄像机拍摄的图像感测以便执行车道变换控制，目标位置是在空地中被确定为车道变换的最终目标的空地。

图11说明了通过根据本发明一个实施例的空间识别单元确定相邻车道中的空地的位置或目标位置的方案。

如图11中说明，自身车辆11330正在行驶的车道表示行驶车道1110，将要进行车道变换的方向上的相邻车道表示相邻车道1120并且假设两辆其他车辆1132和1134正在相邻车道1120上行驶。

还假设自身车辆1130向前行驶的方向是X轴，垂直于X轴的方向为Y轴，这些X轴和Y轴构成参考坐标系。

在这种情况下，包括在根据本发明的车道变换装置中的空间识别单元从通过一个或多个前置摄像机获取的图像指定是障碍物的其他车辆1132和1134的X-Y坐标。

然后可识别不存在障碍物的空地1140，空间识别单元110在空地区域中确定作为最终目标位置的特定位置P，车道将被变换至特定位置P。

在这种情况下，最终目标位置P(x₀、y₀)可由车道模型方程确定，车道模型方程表示在上述X-Y坐标系中的车道、车辆速度(V)和车道变换所需时间(t)。

首先，车道模型方程可由如下方程(1)确定：

y＝C₀+C₁x+C₂x²+C₃x³(1)

在方程(1)中，C₀是指横向偏移系数，其是车辆1130的摄像机中心和相邻车道的中心之间的距离；C₁是指车道方位角系数；C₂是指车道曲率系数；C₃是指车道曲率导数系数。

通过分析车辆的摄像机拍摄的图像，可测量横向偏移，其是车辆1130的摄像机中心和相邻车道的中心之间的距离，这个值成为横向偏移系数C₀。

另一方面，对横向偏移C₀进行微分得到车道方位角，其成为车道方位角系数C₁。

对车道方位角系数C₁进行一次微分或对横向偏移C₀进行两次微分得到车道曲率，车道曲率的1/2成为车道曲率系数C₂。

此外，对车道曲率进行一次微分确定车道曲率导数，车道曲率导数的1/6成为车道曲率导数系数C₃。

如上所述，通过摄像机拍摄的图像测量横向偏移的大小使得在将车辆行驶方向视为基准的X-Y坐标系中的车道模型方程可被确定为方程(1)，横向偏移是车辆1130的摄像机中心和相邻车道的中心之间的距离。

更具体地说，诸如方程(1)等车道模型方程表示在X-Y坐标系中的相邻车道的中心线。

在确定车道模型方程后，空间识别单元110可利用车道模型方程和在拍摄的图像中为障碍物的其他车辆1132和1134的位置将相邻车道中的特定位置确定为用于车道变换的目标位置P。

即，拍摄的图像中可能存在无障碍物存在的多个空地，但是用于根据本发明的车道变换控制的目标位置应该存在于在其中的相邻车道中，这就是车道模型方程为什么用作如上所述的原因。

另一方面，假设目标位置P的坐标为(x₀、y₀)，目标位置可通过车辆速度V和车道变换所需时间t来确定。

具体地说，假设当前车辆位置为原点，车辆在纵向(X-轴方向)上直到完成车道变换(即直至到达目标位置)的移动距离可被确定为车辆速度V和车道变换所需时间t的乘积，这个值为目标位置x₀的X坐标。

此外，目标位置P位于相邻车道的中心位置；因此，当确定目标位置的X坐标x₀时，它可被代入车道模型方程中以获得目标位置P的Y坐标y₀。

这样，根据本发明的空间识别单元110可利用车道模型方程确定目标位置，即车辆将要移动到的最终空地，目标位置是由车辆1130的摄像机中心和相邻车道的中心之间的距离(即横向偏移)、车辆的运行速度V和车道变换所需时间t来确定。

另一方面，车道变换所需时间t是指从当前时间点开始至完成车道变换花费的时间并且可能已经被提前设定。

可选地，在一些情况下，车道变换所需时间可能已经被不同地设定用于各个步骤，驾驶员可从中选择一个。

例如，假定车道变换所需时间已经在三个步骤中设置为3秒、5秒和10秒，3秒的情况对应于初期模式，在其中最迅速地完成车道变换，5秒的情况对应于正常模式，10秒的情况对应于后期模式使得驾驶员可事先确定模式。

根据本发明一个实施例的车道变换装置100可包括路径生成单元120，其基于车辆的宽度、长度和最大转向角信息生成路径，沿着该路径车辆可移动到空地。

例如，路径生成单元120可在检测的前方物体和检测的前方物体/侧面物体之间的空地的宽度大于车辆的宽度时生成路径，沿着该路径车辆可移动到空地。另外，路径生成单元120可在自身车辆和检测的前方物体之间的空地足够大以避免自身车辆的前轮的旋转半径和前方物体之间的重叠时生成路径，沿着该路径车辆可移动到空地。车辆的前轮的旋转半径是与自身车辆的转向角有关的信息。此外，路径生成单元120可在自身车辆和检测的前方物体/侧面物体之间的空地足够大以避免自身车辆的后轮的旋转半径和侧面物体之间的重叠时生成路径，沿着该路径车辆可移动到空地。车辆的后轮的旋转半径是与自身车辆的转向角有关的信息。

根据本发明一个实施例的车道变换装置100可包括控制单元130，其控制车辆以便沿着已经由路径生成单元120生成的路径移动。

例如，控制单元130可基于检测的路径计算转向角、基于相应的转向角计算转向扭矩并且可利用计算的转向角和转向扭矩来控制自身车辆以便沿着检测的路径移动。简要说明如下：由空间识别单元110识别的空地的位置根据自身车辆的移动变化，自身车辆的实时位置可利用空地的变化的位置估计。另外，控制单元130可比较估计的实时位置与检测的路径并且可利用相应位置的转向角和转向扭矩来控制自身车辆使得自身车辆能沿着路径移动。

另外，由路径生成单元120生成的路径可以是沿着当前车辆位置和目标位置之间的直线形成的路径，目标位置即车辆最终要移动到的空地的位置。

图12说明了通过根据本发明实施例的车道变换装置的路径生成单元生成到空地的路径的示例。

当如在图11中基于车道模型方程、车辆速度V和车道变换所需时间t确定车辆将要移动到的空地的位置(目标位置P)时，从当前车辆位置至空地的位置的车辆移动路径被确定。

在这种情况下，有可能存在连接当前位置和目标位置P的各种轨迹，但是本发明使用车辆沿着其从当前位置直线移动至目标位置P的路径。

具体地，如在图12中，用于车道变换的路径可由以下方程(2)确定：

y＝C₀+C₁x(2)

其中，C₀是横向偏移，其是如上所述的车辆1130的摄像机的中心和相邻车道的中心之间的距离，C₁是车道方位角，其可通过将横向偏移C₀微分来计算。

在本说明书中，另一方面，车道方位角C₁被定义为车道的切线和X-轴之间的角度，车辆方位角是与车道方位角C₁区分的概念，由φ表示。

当如上所述确定由方程(2)表示的路径时，控制单元130控制车辆的发动机、转向装置等以使车辆沿着路径移动。

具体地，控制单元通过发动机控制调节车辆速度和加速度、通过控制转向装置调节车辆方位角从而控制车辆以便在车道变换所需时间t内从当前位置移动到目标位置。

更具体地，控制单元130可根据自身车辆和存在于相邻车道中的另一车辆之间的相对速度设定车辆速度和加速度，相邻车道是车道变换将要进行到的车道。

例如，当车道变换将要进行到的车道的侧部/后方上的另一车辆的行驶速度比自身车辆慢使得被定义为“自身车辆速度-另一车辆速度”的相对速度具有正(+)值时，可维持当前速度并且加速度可被设置为零。

与此相反，当其它车辆行驶速度比自身车辆快使得相对速度具有负(-)值时，可设置加速度使得车辆速度与相对速度的大小成比例地增加。

另外，控制单元130控制转向装置从而改变转向角，因此控制车辆以便跟随路径。

转向装置通常包括方向盘、连接至方向盘的转向轴、齿轮联接至转向轴的端部的齿条和通过横拉杆连接至齿条两端的车轮。当转向轴以预定的量转动时，车轮与预定的量成比例地转动，从而进行转向。

在这种情况下，方向盘或转向轴的旋转角成为转向角θ，方向盘的旋转量θ和车轮的转动量δ之比遵循相同规律可被表示为转向传动比ζ。

在这种环境下，控制单元130在每一个时间点通过如下方程(3)确定目标转向角θ_fb以使车辆沿着路径移动：

在上述方程(3)中，θ_fb是指目标转向角；δ_fb是指道路转向角；y是指车辆相对于路径的横向偏移；Ф是指相对于路径的车辆方位角；是指前面预测的横向偏移误差；e_y是指当前时间点的横向偏移误差；是指前面预测的方位角误差。

如在方程(3)中，目标转向角θ_fb可通过比例控制和比例微分反馈控制，即通过PD控制方案计算，比例控制与前面预测的横向偏移误差和前面预测的方位角误差成比例，将前者微分并生成控制信号的微分控制与比例微分反馈控制并联。

在方程(3)中，k_v1-k_v5是与车辆速度相关的自适应增益并且预先已经被确定为调优参数。

另一方面，当如在方程(3)中被定义为路径和当前车辆行驶方向(X轴方向)之间的角度的擒纵倾角(escapementangle)几乎为零时，控制单元130可额外地反馈当前时间点的横向偏移误差e_y，而不是前面预测的横向偏移误差其是在未来时间点预测的误差以便维持修正角相对于横向偏移的预定的水平。

如上所述，控制单元130根据相对于另一相邻车辆的相对速度通过发动机控制调节车辆速度或加速度使得车辆能沿着生成的路径变换车道并且通过转向装置控制对目标转向角进行反馈控制。

另外，当确定目标转向角θ_fb时，利用转向角-转向扭矩映射计算转向扭矩，然后确定被施加至转向电机的电机电流值。

将确定的电机电流施加至转向电机执行自动转向到目标转向角的程度，从而进行用于车道变换的转向控制。

另一方面，控制单元130可根据车辆速度执行用于控制最大转向角的控制，其将在后面描述，可设定最大横向加速度或最大纵向加速度并且可保证车道变换控制只在范围内进行。

另外，控制单元130可设定预定的车道变换控制进入条件并且保证车道变换控制只有当满足控制进入条件时才能进行。

另外，控制单元130可在车道变换控制期间连续地监测到侧面物体的横向距离并且可当侧面物体靠近时解除车道变换控制。可选地，控制单元130可设定具体的车道变换控制解除条件并且只有当满足控制解除条件时才执行用于解除(结束)车道变换控制的控制。

将在后面参照图10更详细地描述考虑到控制进入条件、控制解除条件等的实施例。

图2是说明用于描述根据本发明实施例的车辆的操作的示例的图。

参照图2，两辆车辆210和220正在其上安装中央分隔带223和护栏226的两车道道路的辅行驶道路上行驶，车辆210正试图变换车道至主行驶道路。现在将描述根据本发明一个实施例的车道变换装置：空间识别单元可利用设置在车辆上的摄像机传感器获取横向方向信息和纵向方向信息，通过结合横向方向信息和纵向方向信息，可检测是前方物体的车辆220、是前方物体/侧面物体的中央分隔带223和护栏226。此后，空间识别单元可通过排除由前方物体220和前方物体/侧面物体223和226覆盖的区域来识别空地230，前方物体220和前方物体/侧面物体223和226已经从可利用摄像机传感器监控的区域检测到。路径生成单元可基于关于车辆的宽度、长度和旋转半径的信息生成路径240，车辆可沿着路径240移动至识别的空地230。

图3A-图3C是说明用于描述根据本发明实施例的路径生成单元的操作的示例的图。

图3A-图3C说明了当正在其上安装中央分隔带和护栏的两车道道路的辅行驶道路上行驶的车辆310试图变换车道至主行驶道路时可遇到的三种情况。在图3A的情况下，两辆车辆320a和330a分别被定位在辅行驶道路和主行驶道路上并且正在车辆310a前方行驶。两辆车辆320a和330a保持间距350a。然后车辆310a可识别空地340a。在图3B的情况下，一辆车辆320b被定位在辅行驶道路并且在车辆310b前方行驶。车辆310b然后能识别空地340B。车辆310b具有取决于最大转向角的左前轮的最小旋转半径350b和右前轮的最小旋转半径355b。在图3C的情况下，两辆车辆320c和330c分别被定位在辅行驶道路和主行驶道路上并且正在车辆310c前方行驶。车辆310c然后能识别空地340c。另外，车辆310c具有取决于最大转向角的左前轮的最小旋转半径350c、右前轮的最小旋转半径355c、左后轮的最小旋转半径360c和右后轮的最小旋转半径365c。上述旋转半径是在物体做圆周运动时与圆的尺寸相关的值。例如，当圆具有小尺寸时，旋转半径具有小值；当圆具有大尺寸时，旋转半径具有大值。当车辆以最大转向角行驶时，车辆做最小圆周运动，其意味着在最大转向角的情况下它具有最小的旋转半径。

具体地，上述最小旋转半径可能意味着车辆310在最大转向角的移动，其可通过车辆310操纵。也将注意的是，仅在图3A-图3C中使用的向左方向的旋转半径的原因是因为车辆310正在从辅行驶道路变换至主行驶道路，因此，如果车辆310是将车道变换至右车道而不是左车道，则向右方向的旋转半径将被使用。

参照图3A，根据本发明实施例的路径生成单元可基于车辆宽度信息生成路径，沿着该路径车辆可移动至主行驶道路上的空地340a。具体地，路径生成单元可当间距350a大于车辆310a的宽度时生成路径，沿着该路径车辆可移动至空地。间距350a可指使车辆变换车道至主行驶道路而不会与两辆车辆320a和330a碰撞的最小间距。路径生成单元可仅在间距350a为车辆310a的宽度的特定倍数时考虑安全性被设置以生成路径。特定倍数是可通过基于实验的数据计算的值。

参照图3B，根据本发明实施例的路径生成单元可基于车辆的最大转向角信息生成路径，沿着该路径车辆可移动至空地340b。具体地，路径生成单元可仅当以最大转向角移动的车辆310b的右前轮的最小旋转半径355b存在于空地340B内时生成路径，沿着该路径车辆可移动至主行驶道路上的空地340b。如果与图3B的情况不同，最小旋转半径355b存在于空地340b的外面，车辆310b的车道变换将导致与前方车辆320b的碰撞。因此，路径生成单元可基于关于车辆在最大转向角处的最小旋转半径的信息通过生成车辆可沿其移动的路径来防止与车道变换相关的事故。

参照图3C，根据本发明一个实施例的路径生成单元可基于车辆的长度和车辆的最大转向角信息生成路径，沿着该路径车辆可移动至空地340c。车辆的后轮的最小旋转半径360c和365c不仅与车辆的最大转向角有关而且也与车辆的长度有关。这意味着，即使具有大长度的车辆和具有小长度的车辆通过转向齿轮以相同的转向角被操作，较长车辆的后轮的旋转半径大于较短辆的后轮的旋转半径。这个事实可通过经验来验证。路径生成单元可当车辆310c的右前轮的最小旋转半径355c被包括在空地340c内部或左后轮的最小旋转半径360c不与车辆330c重叠时生成路径，沿着该路径车辆可移动至主行驶道路上的空地340c。将假设的是，当右前轮的最小旋转半径355c被定位在空地340c内部并且左后轮的旋转半径360c与相邻车辆330c重叠时：当车辆310c试图将车道变换成主行驶道路，它可能会避免与前方车辆320c的碰撞，但是应该碰撞到相邻车辆330c。为了避免因车道变换导致的上述碰撞，路径生成单元可在关于车辆的长度和车辆在最大转向角处的最小旋转半径的信息的基础上生成路径，沿着该路径车辆可移动至空地，从而防止因车道变换导致的事故。

图4是用于描述根据本发明的另一个实施例的旋转半径限制单元的图。

根据本发明另一个实施例的车道变换装置可进一步包括最大转向角限制单元，其基于利用车辆的速度传感器获取的速度信息限制最大转向角，路径生成单元可基于车辆的宽度、长度和限制的最大转向角信息生成路径，沿着该路径车辆可移动至空地。

参考图4，当车辆410以旋转半径420进行旋转运动，向心力作用在方向430。将简要描述旋转运动和向心力的关系：物体的旋转运动需要向心力。物体的旋转运动必需的向心力由下述方程(4)给出：

$F=m\frac{v^2}{r}---\left(4\right)$

其中F是向心力，m是物体的质量，r是到旋转轴的距离，v是物体的瞬时速度。

当试图旋转运动，其需要比作用在物体上的向心力更大的向心力时，物体开始在旋转运动的切线方向逃脱。这将结合本发明进行描述：当具有速度v的物体在方向420上进行旋转运动时，向心力作用在方向430上。向心力可以是车辆410和道路之间的摩擦力。因此，如果限制可作用在车辆410上的向心力并且如果旋转运动所需的向心力较大(即如果车辆410具有高速度或在具有小旋转半径的旋转运动的情况下)，车辆410则无法进行期望的旋转运动420。上述情况根据情况会导致车辆的倾翻。因此，当车辆410变换车道时，测量速度，如果超过预定的速度，则会限制车辆的旋转半径，从而降低所需的向心力。速度和旋转半径之间的关系可通过实验来设定。具体地，根据本发明另一个实施例的路径生成单元可基于最大转向角生成路径，沿着该路径车辆可移动至空地，最大转向角受上述条件和关于车辆的宽度和车辆的长度的信息限制。

图5是用于描述根据本发明的另一个实施例的车道变换装置的操作的图。

根据本发明实施例的车道变换装置可进一步包括侧面物体检测单元，其利用摄像机传感器检测侧面物体，路径生成单元可生成路径，沿着该路径车辆可移动到空地而不会与侧面物体碰撞。

参照图5，三辆车辆510、520和530都在道路上的同一方向行驶，参考标号540是指可被车辆510识别的空地，参考标号550是指区域，在该区域中侧面物体可通过侧面物体检测单元检测到。另外，当在车辆520后方行驶并且与车辆530相邻的车辆510进行车道变换至车辆530的前方时，路径生成单元可生成路径560。

更具体地，车辆510的空间识别单元仅检测物体并不能识别车辆530。在这种情况下，车辆510的路径生成单元可不仅生成路径560而且生成路径565。如果车辆510沿着路径565移动，取决于车辆530的位置或移动，车辆510可能会与车辆530碰撞。然而，根据本发明另一个实施例的车道变换装置可识别车辆530的位置和移动，即存在于区域550中的侧面物体，从而提前预测与车辆530任何可能的碰撞，路径生成单元可基于这种预测生成路径560而不是路径565，从而避免与车辆530的碰撞。用于识别车辆的位置和移动和预测碰撞的方法可基于与诸如车辆530等侧面物体的位置和移动有关的实验数据来预测。

图6是用于描述根据本发明的另一个实施例的车道变换装置的操作的图。

根据本发明另一个实施例的车道变换装置的特征在于它可进一步包括行驶道路识别单元，其利用摄像机传感器检测相邻车道边界并且利用检测的相邻车道边界识别行驶道路，路径生成单元生成路径，沿着该路径车辆可移动至空地内部的行驶道路。

参照图6，设有根据本发明的另一个实施例的车道变换装置的车辆610，以及另一车辆620正在具有中央分隔带和护栏的道路的辅行驶道路上行驶。参考标号630是指通过空间识别单元识别的空地，参考标号640、643和646是指利用摄像机传感器检测的相邻车道边界。根据本发明另一个实施例的车道变换装置可基于检测的相邻车道边界识别道路的主行驶道路和辅行驶道路。另外，根据本发明另一个实施例的车道变换装置可感测空地630和由识别的主行驶道路构成的区域650。

具体地，相邻车道边界640、643和646可利用摄像机传感器来感测。这是因为，相邻车道具有预定的信息(颜色和宽度)使得通过提前输入车道边界信息(颜色或宽度)，可基于输入的车道边界信息感测车道边界。与此相反，前方物体没有预定的信息，即不能预先输入信息，因此需要两个摄像机装置，而不是一个。即，有可能通过纵向方向信息或横向方向信息识别相邻车道边界，但是识别前方物体既需要纵向方向信息也需要横向方向信息。因此，空地630可被限制在如图6中说明的特定区域，但是相邻车道边界640、643和646可相对于比空地630更宽的区域检测。利用检测的相邻车道边界640、643和646，通过车道边界640和下一个车道边界643限定的空间可被识别为主行驶道路，通过车道边界643和下一个车道边界646限定的空间可被识别为辅行驶道路。在此基础上，也可识别关于行驶道路的信息，自身车辆610正在行驶在行驶道路上。

在图6中，可识别空地530和通过上述方法识别的主行驶道路之间的重叠空间650，根据本发明另一个实施例的路径生成单元可生成路径660，沿着路径660车辆可移动至区域650。

根据本发明另一个实施例的车道变换装置可进一步包括行驶道路识别单元，其利用摄像机传感器检测相邻车道并且利用相邻车道识别行驶道路和利用摄像机传感器检测侧面物体的侧面物体检测单元，路径生成单元可生成路径，沿着该路径车辆可移动至空地内部的行驶道路而不会与侧面物体碰撞。

简要描述如下：根据路径的检测，沿着该路径车辆可移动至由行驶道路识别单元识别的行驶道路和由空间识别单元识别的空地之间的重叠区域；通过根据本发明的另一个实施例的车道变换装置的路径生成单元可额外地考虑侧面物体的位置和移动。这可被认为是将图5的情况额外应用至图6的情况。

图7A和图7B是说明用于描述根据本发明另一个实施例的控制单元的操作的示例的图。

当根据本发明实施例的车道变换装置的侧面物体检测单元检测移动中的侧面物体时，控制单元可计算用于使车辆移动至生成的路径而不会与侧面物体碰撞的加速度并且可将车辆控制在计算的加速度。

参照图7A，三辆车辆710a、720a和730a正在道路上在同一方向行驶，如图5的情况，参考标号740a是指由车辆710a识别的空地，参考标号750a是指区域，在该区域中物体可通过侧面物体检测单元检测。另外，当在车辆720a后方行驶并且与车辆730a相邻的车辆710a将车道变换至车辆730a的前方时，路径生成单元可生成路径760a。然而，当车辆710a和720a以相同的速度行驶并且车辆730a以较高的速度行驶时，三辆车辆710a、720a和730a在预定的时间t后达到如图7B中说明的位置710b、720b和735b，使车辆710a无法进行车道变换。因此，为了使车辆710进行车道变换，它应该在预定的时间段t内完成车道变换。

为了在预定的时间段内完成车道变换，根据本发明另一个实施例的车道变换装置的侧面物体检测单元可在特定时间间隔检测侧面物体的位置。利用关于在特定时间间隔检测的侧面物体的位置的信息，控制单元能获得侧面物体的相对速度和相对加速度。另外，控制单元可基于相对速度和相对加速度计算时间段，在该时间段期间自身车辆可进行车道变换并且可控制自身车辆的加速度以便在计算的时间段内完成车道变换。

图7A和图7b说明了自身车辆710被视为参照物并且可包括所有车辆710、720和730移动或只有车辆730移动情况的情况。

根据本发明的控制单元可计算用于沿着检测的路径移动的转向角和转向扭矩并且利用计算的转向角和转向扭矩控制车辆。

具体地，当装备有根据本发明实施例的车道变换装置的自身车辆移动时，由空间识别单元识别的空地根据车辆的移动变换其位置。例如，自身车辆的前移减小到空地的距离，自身车辆的右移使空地向左移动，自身车辆的左移使空地向右移动。利用这种关系，可识别自身车辆的移动位置。根据识别的自身车辆的移动位置，控制单元可计算用于沿着路径生成单元生成的路径移动的转向角和转向扭矩并且可进行控制使得自身车辆可沿着路径生成单元生成的路径进行车道变换。为了识别自身车辆的移动位置，根据本发明实施例的车道变换装置可不仅基于空地而且基于由摄像机检测到任何物体进行识别，因此本发明并不限定于空地。

图8是用于描述根据本发明一个实施例的整体操作的图。

根据本发明实施例的车道变换装置的空间识别单元可利用设置在车辆上的摄像机传感器检测前方物体，并且通过从前方监控区域排除检测到的前方物体的区域可被识别为空地(S800)。简要描述如下：前方物体可通过利用监控前方的两个摄像机传感器获得与前方相连的横向方向信息和纵向方向信息并且结合获得的横向方向信息和纵向方向信息来识别。

根据本发明一个实施例的车道变换装置的路径生成单元基于先前输入的关于自身车辆的宽度、长度和最大转向角的信息生成路径，沿着该路径自身车辆可移动至识别的空地(S810)。简要描述如下：当自身车辆的宽度小于识别的空地的宽度时、当自身车辆的前轮的旋转半径被包括在识别的空地中时和当后轮的旋转半径不与任何侧面物体重叠时，根据本发明的路径生成单元可生成路径。如果不满足上述条件中的任何一个，路径生成单元则不生成任何路径。

如果路径生成单元不生成任何路径，即当自身车辆的宽度大于识别的空地的宽度时、当自身车辆的前轮的旋转半径偏离识别的空地时和当后轮的旋转半径偏离识别的空地时，则为驾驶员提供警告(S820)。

当路径生成单元生成路径时，即当自身车辆的宽度小于识别的空地的宽度时、当自身车辆的前轮的旋转半径被包括在识别的空地中时和当后轮的旋转半径不与任何侧面物体重叠时，侧面物体识别单元利用设置在车辆上的侧面摄像机确定侧面物体是否存在(S830)。结合通过路径生成单元的路径的产生考虑侧面物体的存在，但是不考虑侧面物体的移动。因此，步骤S830和S850-S880对应于通过反映侧面物体的移动进行车道变换的情况并且在必要时可省略。当在步骤S830中确定不存在侧面物体时，控制单元控制车辆便沿着生成的路径移动而无需考虑车辆速度(S840)。

当在步骤S830中确定存在侧面物体时，自身车辆的速度与侧面物体的速度进行比较(S850)。自身车辆的速度与侧面物体的速度的比较方法可通过比较侧面物体的位置了解，侧面物体的位置已经通过利用侧面摄像机在预定的时间间隔拍摄图像获得。更具体地，侧面物体的位置p1与侧面物体的位置p2比较，侧面物体的位置p1已经在时间t通过自身车辆的侧面摄像机测量，侧面物体的位置p2已经在时间t+dt(在已经过去时间dt后)通过相同的侧面摄像机测量；这意味着，如果p2在p1前面，则侧面物体具有比自身车辆更高的速度；如果p2和p1相同，则侧面物体和自身车辆具有相同的速度；如果p2在p1的后面，则侧面物体具有比自身车辆更低的速度。

当在步骤S850中确定自身车辆的速度高于侧面物体的速度或与侧面物体的速度相同时，控制单元控制车辆以便沿着生成的路径移动而不考虑速度(S840)。当在步骤S850中确定侧面物体的速度高于自身车辆的速度时，控制单元计算侧面物体的相对速度(S860)。相对速度可利用已经结合自身车辆的速度与侧面物体的速度的比较方法使用的信息来计算。具体地，侧面物体的相对速度可通过获得已经在时间t通过自身车辆的侧面摄像机测量的侧面物体的位置p1、在时间t+dt(在已经过去时间dt后)通过相同的侧面摄像机测量的侧面物体的位置p2和用在时间dt期间侧面物体的位置变化p2-p1除以时间dt来计算。另外，控制单元可利用在步骤S860中计算的相对速度计算可进行车道变换的时间tg。例如，时间tg可通过用空地的容许长度l除以计算的相对速度v获得。容许长度l可通过空地的宽度减去自身车辆的宽度来获得。用于沿着路径移动的加速度利用时间tg和容许长度l来计算，如以下方程(5)给出(S870)：

$a=\frac{2l}{t_g^2}---\left(5\right)$

方程(5)的加速度对应于为方便驾驶员自身车辆以恒定加速度移动的情况。因此，根据本发明实施例的车道变换装置并不一定应用方程(5)来计算加速度。

根据本发明实施例的控制单元基于已经在步骤S870计算的加速度控制自身车辆的速度并且同时控制自身车辆的转向角和转向扭矩使得它沿着步骤S810中生成的路径移动(S880)。

以下将简要地描述车道变换方法，即通过参照图1-图8描述的车道变换装置执行的操作。

图9是说明根据本发明实施例的车道变换方法的流程图的图。

根据本发明实施例的车道变换方法可包括空间识别步骤，其利用车辆的摄像机传感器检测前方物体并且识别不存在前方物体的空地；路径生成步骤，其基于关于车辆的宽度、长度和最大转向角的信息生成路径，沿着该路径车辆可移动到空地和控制步骤，其控制车辆以便沿着生成的路径移动。

参照图9，根据本发明实施例的车道变换方法可包括空地识别步骤(S900)。具体地，在前置摄像头测量区域中的物体利用设置在车辆上的两个前置摄像机传感器来检测。两个前置摄像机传感器可分别测量横向方向信息和纵向方向信息并且通过结合测量的横向方向信息和纵向方向信息可检测在测量区域中的物体。已经排除由在测量区域中检测的物体覆盖区域的区域可被识别为空区域。因此，空地可根据两个前置摄像机设置在车辆上的位置而变化。

在空地识别步骤S900中，此外，可分析拍摄的相邻车道的图像以确定不存在任何障碍物的相邻车道的空间中的空地的坐标，特定目标位置(X₀、Y₀)可利用车道模型方程来确定，车道模型方程与当前行驶车道和纵向移动的距离X₀，其由当前车辆速度V和车道变换所需时间t来确定。

根据本发明实施例的车道变换方法可包括路径生成步骤(S910)。具体地，用于车道变换的路径可当识别的空地的宽度大于车辆的宽度时、当车辆的左/右前轮的最小旋转半径被包括在识别的空地中时和当左/右后轮的最小旋转半径不与任何相邻车辆重叠时在路径生成步骤中生成。前轮的最小旋转半径和后轮的最小旋转半径可与车辆的长度相关，前轮的最小旋转半径是当自身车辆以最大转向角行驶时的旋转半径，后轮的最小旋转半径是当自身车辆以最大转向角行驶时的旋转半径。

在这种情况下，路径可基于是摄像机中心和相邻车道的中心之间的距离的横向偏移来设定使得车辆沿着直线从当前位置移动至目标位置P。

根据本发明实施例的车道变换方法可包括控制步骤(S920)。在控制步骤中，进行控制使得车辆沿着步骤S910中生成的路径移动。具体地，步骤S900中识别的空地可被识别为根据自身车辆的移动而移动。例如，当自身车辆朝空地移动时，自身车辆和空地之间的距离将减小，摄像机传感器将识别接近的空地；当自身车辆远离空地移动时，自身车辆与空地之间的距离将增加，摄像机传感器将识别逐渐远离的空地。另外，当自身车辆向左移动时，摄像机传感器将识别移动到左边的空地；当自身车辆向右移动时，摄像机传感器将识别移动到右边的空地。自身车辆的移动可基于这种信息进行观察，车辆的转向角可被调节在特定位置使得车辆沿着步骤S910中生成的路径移动。

更具体地，在控制步骤中，用于确定目标转向角θ_fb的转向控制和用于根据相对于相邻车辆的相对速度调节车辆速度或加速度的速度控制可通过比例微分反馈同时进行，比例微分反馈是基于前面预测的横向偏移误差和前面预测的方位角误差(PD控制)使得车辆在预定的时间段(车道变换所需时间t)内完成沿着路径的车道变换。

此外，根据本发明的车道变换方法也可执行已经参照图1-图8描述的通过本发明的车道变换装置执行的所有操作。

图10说明了根据本发明另一个实施例的车道变换方法的流程图。

根据如图10中说明的实施例的车道变换方法大体上类似于图9中的方案，但是在以下附加特征方面不同：另外考虑了车道变换控制进入条件和在车道变换控制期间当满足特定条件时解除(结束)车道变换控制。

在根据图10中说明的实施例的车道控制方法中，首先确认是否输入车辆的左转弯/右转弯信号(转弯指示)(S1005)和只有当驾驶员通过操纵转弯指示已经激活转弯信号时才执行检测前方物体和识别空地的步骤(S1010)。

具体地，可分析拍摄的相邻车道的图像以确定不存在任何障碍物的相邻车道的空间中的空地的坐标，特定目标位置(X₀、Y₀)可利用车道模型方程来确定，车道模型方程与当前行驶车道和纵向移动的距离X₀，其由当前车辆速度V和车道变换所需时间t来确定。

接着，从当前位置到目标位置的移动路径通过利用车辆车轮的最小旋转半径最大转向角信息等生成(S1015)。在这种情况下，路径可基于是摄像机中心和相邻车道的中心之间的距离的横向偏移来设定使得车辆沿着直线从当前位置移动至目标位置P。

另一方面，当障碍物存在于直线移动路径中时或当由于诸如车轮的旋转半径或最大转向角等限制不能计算移动路径时，向驾驶员发出不能生成路径并且过程结束的警告(S1035)。

当生成移动路径时，然后确定是否满足进入车道变换控制的条件(S1020)。

车道变换控制进入条件可以是下列条件中的至少一种：需要存在转弯信号输入(转弯指示激活)的转弯信号输入条件；需要所述车辆的速度等于或高于预定的速度的车辆速度条件；需要与行驶车道中的前方车辆的距离等于或大于预定长度的距离条件；需要识别行驶车道的车道边界和相邻车道的车道边界的车道边界识别条件；需要所述车辆被定位在行驶车道中的预定区域中的车道位置条件；需要所述车辆的横向加速度和纵向加速度在预定的范围内的加速度条件；需要道路曲率等于或低于预定值的道路曲率条件；需要所述车辆的横摆角速度等于或低于预定值的稳定行为条件和需要在不存在加速度/制动操纵的情况下转向扭矩等于或低于预定值的驾驶员不干预条件。

转弯信号输入条件是指只有当驾驶员已经输入转弯指示(转弯信号)愿意变换车道时才进行车道变换控制。

车辆速度条件是指车道变换控制只有在当前的行驶速度等于或高于预定速度时才能进入并且是基于以下考虑：基于预定的标准在慢速或更低速度下的车道变换极有可能导致碰撞和相关的损伤，因此不能进行车道变换。

距离条件是指车道变换控制只有当在行驶车道中的前方车辆和自身车辆之间的距离等于或大于预定值时才进入，因为当到前方车辆的距离等于或小于预定值时，例如通过加速度进行的车道变换有可能导致与存在于行驶车道中的前方车辆发生碰撞。

车道边界识别条件只有当感测到车道将要变换到的相邻车道的两个车道边界时才允许车道变换控制进入并且是用于防止车辆进入诸如主车道或最外车道等不可能进行车辆变换的车道。

例如，当车辆当前正在最外车道中行驶，当接收到车道变换至右边的请求时，不存在到右边的相邻车道并且不能识别任何相邻车道的两个车道边界。当不能识别车道将要变换到的相邻车道的两个车道边界时，因此也不允许进入车道变换控制。

车道位置条件是指车道变换控制只有当自身车辆存在于当前行驶车道的预定区域中时才能进行。例如当要进行向左车道变换控制时并且当车辆在太接近行驶车道的右侧区域正行驶，因为与空地识别相关的潜在错误、路径建立等不能进行车道变换控制。

加速条件和稳定行为条件是当车辆的行为不正常，例如当自身车辆的横向加速度或横摆率等于或高于预定值时使横向行为不稳定或当纵向加速度等于或高于预定的范围(突然加速或减速)时用于防止进入车道变换控制。

驾驶员不干预条件是当在时间点确认驾驶员的转向或加速/减速控制的意愿以确定车道变换控制，例如当转向扭矩等于或高于预定值时或当加速踏板或制动踏板的压力等于或高于预定值时防止进入车道变换控制。

在步骤S1020中，当满足所有上述车道变换控制进入条件时，可启动车道变换控制；然而，有可能在一些情况下甚至在满足上述车道变换控制进入条件中的一个或多个时启动车道变换控制。

另一方面，当满足车道变换控制进入条件时，自身车辆的侧面被感测以确认是否存在侧面物体(S1025)。

当在将要进行车道变换的方向未感测到侧面物体时，车道变换控制沿着生成的路径进行(S1030)；当侧面物体存在时，测量侧面物体和自身车辆之间的横向距离。

当在将要进行车道变换的方向到侧面物体的横向距离等于或低于阈值距离(S1040)时，确认车道变换控制当前是否运行(S1050)，解除已经运行的车道变换控制并且给驾驶员发出警告(S1050、S1060)。

此外，尽管未示出，但是车道变换控制的解除可基于考虑除到侧向物体的横向距离以外的转弯信号解除和驾驶员干预条件进行。

具体地，在根据本发明的车道变换控制的运行过程中，当满足下述条件中的至少一种时可解除或结束已经进行的车道变换控制并且给驾驶员发出警告：需要转弯信号输入熄灭的转弯信号结束条件、需要至侧面物体的横向距离等于或小于预定值的横向距离条件、需要转向扭矩等于或高于预定值或存在加速度/制动操纵的驾驶员干预条件和需要完成车道变换的车道变换完成条件。

驾驶员干预条件是指诸如当转向扭矩等于或高于预定值时或加速踏板或制动踏板的压力等于或高于预定值时确认驾驶员的转向控制或加速/减速控制的意愿。

另外，车道变更结束条件是指在感测到在转弯信号方向的车道变换后，车道保持状态在变换的车道中持续预定的时间段。具体地，完成车道变化只有当相继进行车道变换确认和随后的车道保持确认时才被识别。

如上所述的本发明的优点在于：车辆的自动车道变换控制有可能通过利用车辆的摄像机传感器确定将车道要变换到的相邻车道内部的空地的位置、将车辆移动路径(车道变换路径)设定至空地的位置和控制车辆的速度、加速度和转向角以便沿着路径移动进行。

特别地，本发明的优点在于：车辆将要移动到的最终空地(目标位置)可容易地仅通过车道模型方程、车辆的行驶速度V和车道变换所需时间t来确定，车道模型方程是由摄像机传感器的中心和相邻车道的中心之间的距离(横向偏移)来确定。

此外，车道变换控制是通过考虑多个车道变换控制进入条件而启动，如果在车道变换控制期间感测到预定的解除条件，则解除车道变换控制，从而进一步保证与自动车道变换相关的稳定性和便利性。

即使上面描述了本发明实施例的所有组件被联接为单个单元或联接以被操作为单个单元，但是但本发明并不一定限于这种实施例。即在脱离本命佛的范围的前提下，可选择性地接合和操作所有结构元件中的至少两个元件。虽然已经描述了本发明的优选实施例用于说明性目的，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的前提下有可能进行各种修改、增加和替换。本发明的范围应基于所附权利要求解释，用这种方式使包括在等同于权利要求的范围内的技术思路属于本发明。

Claims (13)

1.一种车道变换控制装置，其包括：

空间识别单元，其利用车辆的摄像机传感器检测前方物体、在与行驶车道相邻的相邻车道内识别不存在所述前方物体的空地和基于由横向偏移、所述车辆的行驶速度(V)和车道变换所需时间(t)确定的车道模型方程来确定所述车辆将要移动到的所述空地内的目标位置，其中所述横向偏移是所述摄像机传感器的中心和所述相邻车道的中心之间的距离；

路径生成单元，其生成用于从当前车辆位置移动到所述目标位置的路径；和

控制单元，其执行车道变换控制使得车辆沿着所述路径移动到所述目标位置，其中所述车道变换控制控制所述车辆的转向角和车辆速度中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的车道变换控制装置，其中所述车道变换控制装置进一步包括最大转向角限制单元，其基于利用所述车辆的速度传感器获取的速度信息限制最大转向角，

所述路径生成单元，其基于所述车辆的宽度、长度和限制的最大转向角信息生成路径，沿着所述路径车辆可移动到所述空地。

3.根据权利要求1所述的车道变换控制装置，其中只有当满足下述条件中的至少一种时，所述控制单元启动车道变换控制：需要存在转弯信号输入(转弯指示器激活)的转弯信号输入条件、需要所述车辆的速度等于或高于预定的速度的车辆速度条件、需要与行驶车道中的前方车辆的距离等于或大于预定长度的距离条件、需要识别行驶车道的车道边界和相邻车道的车道边界的车道边界识别条件、需要所述车辆被定位在行驶车道中的预定区域中的车道位置条件、需要所述车辆的横向加速度和纵向加速度在预定的范围内的加速度条件、需要道路曲率等于或低于预定值的道路曲率条件、需要所述车辆的横摆角速度等于或低于预定值的稳定行为条件和需要在不存在加速度/制动操纵的情况下转向扭矩等于或低于预定值的驾驶员不干预条件。

4.根据权利要求2所述的车道变换控制装置，其中当满足下述条件中的一个同时执行所述车道变换控制时，所述控制单元解除已经运行的所述车道变换控制：需要转弯信号输入熄灭的转弯信号结束条件、需要至侧面物体的横向距离等于或小于预定值的横向距离条件、需要转向扭矩等于或高于预定值或存在加速度/制动操纵的驾驶员干预条件。

5.根据权利要求4所述的车道变换控制装置，其中所述车道变换控制装置进一步包括侧面物体检测单元，其利用摄像机传感器检测侧面物体，且

所述控制单元基于相对于所述检测的侧面物体的相对速度计算用于沿着所述路径移动而不会与所述侧面物体碰撞的加速度并且将所述车辆控制在所述加速度。

6.根据权利要求5所述的车道变换控制装置，其中所述控制单元计算用于沿着所述路径移动的目标转向角，且所述目标转向角通过PD反馈控制来计算，所述PD反馈控制减少所述车辆关于所述路径的前面预测的横向偏移误差和关于所述路径的前面预测的方位角误差。

7.根据权利要求6所述的车道变换控制装置，其中当满足下列情况中的至少一种时，所述控制单元为所述驾驶员提供警告：尚未生成所述路径的情况、已经执行所述车道变换控制解除的情况和尚未满足所述车道变换控制进入条件。

8.一种车道变换控制方法，其包括：

通过下述步骤执行空间识别：利用车辆的摄像机传感器检测前方物体、在与行驶车道相邻的相邻车道内识别不存在所述前方物体的空地和基于由横向偏移、所述车辆的行驶速度(V)和车道变换所需时间(t)确定的车道模型方程来确定所述车辆将要移动到的所述空地内的目标位置，其中所述横向偏移是所述摄像机传感器的中心和所述相邻车道的中心之间的距离；

通过生成用于从当前车辆位置移动到所述目标位置的路径执行路径生成；和

通过执行车道变换控制使得车辆沿着所述路径移动到所述目标位置来执行控制，其中所述车道变换控制控制所述车辆的转向角和车辆速度中的至少一个。

9.根据权利要求8所述的车道变换控制方法，其中所述执行控制进一步包括通过当满足下述条件中的至少一种时启动车道变换控制来确定控制项：需要存在转弯信号输入(转弯指示器激活)的转弯信号输入条件、需要所述车辆的速度等于或高于预定的速度的车辆速度条件、需要与行驶车道中的前方车辆的距离等于或大于预定长度的距离条件、需要识别行驶车道的车道边界和相邻车道的车道边界的车道边界识别条件、需要所述车辆被定位在行驶车道中的预定区域中的车道位置条件、需要所述车辆的横向加速度和纵向加速度在预定的范围内的加速度条件、需要道路曲率等于或低于预定值的道路曲率条件、需要所述车辆的横摆角速度等于或低于预定值的稳定行为条件和需要在不存在加速度/制动操纵的情况下转向扭矩等于或低于预定值的驾驶员不干预条件。

10.根据权利要求9所述的车道变换控制方法，其中所述执行控制进一步包括通过当满足下述条件中的一个同时执行所述车道变换控制时解除已经运行的所述车道变换控制来解除控制：需要转弯信号输入熄灭的转弯信号结束条件、需要至侧面物体的横向距离等于或小于预定值的横向距离条件、需要转向扭矩等于或高于预定值或存在加速度/制动操纵的驾驶员干预条件。

11.根据权利要求10所述的车道变换控制方法，其中在所述执行控制中，基于相对于所述侧面物体的相对速度计算用于沿着所述路径移动而不会与已经利用摄像机传感器检测的侧面物体碰撞的加速度并且所述车辆被控制在所述加速度。

12.根据权利要求11所述的车道变换控制方法，其中在所述执行控制中，计算用于沿着所述路径移动的目标转向角，且所述目标转向角通过PD反馈控制来计算，所述PD反馈控制减少所述车辆关于所述路径的前面预测的横向偏移误差和关于所述路径的前面预测的方位角误差。

13.根据权利要求12所述的车道变换控制方法，其中所述方法进一步包括通过满足下列情况中的至少一种时为所述驾驶员提供警告来提供警告：尚未生成所述路径的情况、已经执行所述车道变换控制解除的情况和尚未满足所述车道变换控制进入条件。