CN106068215A - 道路偏离保护系统 - Google Patents

Abstract

一种提供道路偏离保护特征的用于车辆的安全系统包括：摄像机，安装到车辆以提供车辆的行驶方向的视图；和电子控制单元，连接至摄像机。电子控制单元包括用于分析图像和比较公路路径与预测车辆路径的指令。电子控制单元在所述预测车辆路径与公路路径相差一预定阈值时确定正在发生车辆公路偏离，并且然后确定至少一个校正动作以使车辆路径返回到公路路径。安全系统发送指令以利用至少一个电子稳定控制系统应用至少一个校正动作。

Description

道路偏离保护系统

技术领域

本公开涉及机动车辆，并且更具体地涉及用于机动车辆的安全系统。

背景技术

现在在生产中发现的车道偏离保护和车道保持系统执行保持车辆在其车道中的类似任务。然而，这样的系统特别聚焦于行车道而不是公路。这些系统需要公路上的可见的线，可见的线往往是不能获得的。该系统还在常见的场景中（即当驾驶员故意跨越车道标记而不使用转向指示器时）容易出现错误激活。这些系统通常具有有限的干预授权并且仅意图作为辅助功能。

本文提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。目前列出的发明人的工作，在它在该背景技术部分以及在提交时可能没有另外有资格作为现有技术的说明书的各方面中被描述的程度上，既没有明示也没有暗示地被承认作为针对本公开的现有技术。

发明内容

提供公路偏离保护特征的用于车辆的安全系统包括：摄像机，安装到车辆以提供车辆的行驶方向的视图；和电子控制单元（ECU），连接至摄像机，ECU包括用于分析摄像机图像和比较公路路径与预测车辆路径的指令。ECU在所述预测车辆路径与公路路径相差一预定阈值时确定正在发生车辆公路偏离，并且确定至少一个校正动作以使车辆路径返回到公路路径。安全系统发送指令以利用至少一个电子稳定控制系统应用至少一个校正动作。

防止车辆的公路偏离的方法，包括：分析来自摄像机的图像，所述图像提供车辆的行驶方向的视图，以便通过标识公路边缘来识别公路路径。图像分析由车辆的ECU执行，ECU确定预测车辆路径并且比较公路路径和预测车辆路径。ECU在所述预测车辆路径与公路路径相差一预定阈值时确定正在发生车辆公路偏离，并且然后确定至少一个校正动作以使车辆路径返回到公路路径。ECU发送指令到至少一个其他车辆系统以提供至少一个校正动作。

根据下文提供的详细描述，本公开的适用性的其它领域将变得显而易见。应当理解的是，详细描述和特定示例，虽然指示本公开的优选实施例，仅意图用于说明的目的，并且不意图限制本公开的范围。

附图说明

根据详细描述和附图，本公开将被更全面地理解，其中：

图1是具有本发明的安全系统的道路偏离保护特征的车辆的示意图示；

图2是使用本发明的道路偏离保护特征的方法的示意图示；和

图3A-G是应用本发明的道路偏离保护特征的车辆的示意图示。

具体实施方式

以下描述在本质上仅仅是示范性的并且决不意图限制本公开、其应用或用途。为了清楚的目的，相同的参考数字将在附图中用于标识类似的元件。图1图示具有安全系统12、112的车辆10、110。安全系统12、112包括道路偏离保护（RDP）特征14、114。RDP特征14、114提供了一种在不需要驾驶员输入的情况下防止车辆10、110非故意地偏离公路的方法。

该RDP特征14、114可以利用来自车辆10、110的各种传感器16、116和系统18、118（诸如车轮速度传感器、惯性传感器、雷达、光检测和测距（LIDAR）、摄像机20、120等）的信息。此外，RDP特征14、114可以利用电子稳定控制系统（ESC）22、122和电动转向系统（EPS）24。车辆10的电子控制单元（ECU）分析来自各个传感器和系统的信息以检测道路偏离，并确定校正动作。

RDP特征14、114使用轨迹控制策略来在检测到道路偏离时使车辆10、110转向返回到安全路径中。在车辆10、110尚未“显著”偏离公路的情况下，轨迹控制器旨在使车辆10、110转向返回到公路上，直到整个车辆10、110返回公路上并且车辆的轨迹与道路曲线的切线等同。在车辆10、110已经“显著”偏离公路的情况下，轨迹控制器旨在使车辆10、110转向返回，直到轨迹与道路曲线的切线等同，但没有完全返回到公路上。这样做是为了避免与迎面而来的交通的潜在碰撞。然而，对于具有侧面和/或360度感测的系统，这可能是不必要的。

系统12、112可以利用胎压监测传感器（TPMS），用于检测路面粗糙度改变和确认道路偏离。用于检测路面粗糙度和/或改变的其他辅助传感器（诸如摄像机、惯性测量单元（IMU）和车轮速度传感器（WSS））可以被使用。该系统12、112也可以利用全球定位系统（GPS）；ADAS地图数据；LIDAR和雷达或其它对象感测方法来检测其它移动交通参与者和静止对象，以便定义可行驶的公路。RDP特征14、114可以使用活跃驾驶员监测来调整RDP激活和干预策略，即在活跃的驾驶员参与的情况下抑制干预，或在驾驶员分心、瞌睡、受伤等等情况下提供更早和/或更强的干预。

ECU30、130也可以确定预测车辆路径以用于与公路路径相比较以检测偏离。车辆路径的预测可以包括来自上述传感器和系统（至少包括来自EPS 24的转向角度传感器）的输入。当预测车辆路径和公路路径相差高于预定阈值时，检测到公路偏离。该预定阈值可以根据车辆的当前状况（诸如速度，转向角度等）以及预测车辆路径和公路路径之间的差的改变速率而变化。

ECU 30、130例如通过检测公路边缘来检测车辆从道路的偏离和/或接近偏离，如下文详细描述的。遍及本描述，对车辆的公路偏离的提及包括车辆从公路的已至少部分地发生的偏离以及即将偏离两者。

由于提供校正动作可能需要的强转向干预，偏离和/或即将偏离的辅助确认也可被用来提供更可靠的检测。辅助确认可以由ECU 30、130执行，或者从另一车辆系统（例如车道偏离警告系统）被报告给ECU 30、130。此外，ECU 30、130通常可以由其它车辆系统使用，或者可以单独地提供针对RDP特征14、114的分析。

在ECU 30、130分析来自摄像机20、120的图像以便为RDP特征14、114提供公路偏离的主要确认。摄像机20、120被安装用于查看车辆10、110的行驶方向。实际公路26被检测，包括公路边界28，例如道路边缘。当车辆10、110从公路26的非故意偏离被检测到时，车辆10、110自动转向回到公路26中，或者替代地，车辆被自动防止进一步偏离公路26。车辆10、110不需要离开公路26以检测到偏离。RDP特征14、114可以检测车辆10、110从公路的即将偏离并且在偏离发生之前校正车辆10、110路径。此外，RDP特征14可以警告驾驶员。然而，RDP特征14将在不存在来自驾驶员的反应的情况下提供车辆路径的校正。

当车辆10、110的路径通过使用机动转向而被校正时，车辆的自动转向可由以下各项完成：（1）电子制动系统，经由ESC 22、122，通过激活适当的车轮制动，（2）EPS系统24，经由转向转矩/力应用，（3）由另一个自主控制致动器，诸如后转向致动器，和（4）由上述1-3的任意组合。为了利用ESC 22、122用于车辆10的转向，ESC 22可以通过应用差动制动（由图1中的箭头示出）来提供偏航转矩，以在期望方向上偏转车辆10。能够独立于驾驶员输入来应用转向转矩/力的任何类型的EPS系统24可被利用。

RDP特征14、114可以基于检测到的公路偏离（或即将公路偏离）的独特情况来提供特定轨迹控制。针对一情况的特定轨迹控制可能校正、或过度校正车辆路径，这取决于在检测时已发生的偏离量、道路的轨迹、车辆动力特性。用于提供路径校正的特定轨迹控制可以涉及以上述方式之一使车辆10、110转向到距道路边缘达一确定的距离。由RDP特征14、114实现的校正动作可以在保持车辆10的位置在沿着公路行进的当前车道内的同时提供校正。过度校正动作可能涉及使车辆10、110移动到行进车道的距所述公路边缘28最远的一侧，并且然后使该车辆10、110返回到车道的中心或返回到距公路边缘28的预定距离。也即是说，所述动作涉及使车辆10、110转向远离检测到的公路边缘28，并且然后使车辆10、110的路径返回到与公路边缘28平行（与道路曲线的切线平行）的轨迹。

可以经由由附加传感器信息（诸如来自定位在车辆10的每一侧的IMU、WSS 16、116和/或摄像机20、120的信息）进行的路面粗糙度的测量来获得公路偏离的辅助确认。路面粗糙度可包括路面的重复变化（例如振动带），或者可以包括表面粗糙度的改变的识别，诸如通过一个或多个车轮沿着铺设道路接触砾石。车辆10相对于公路26的行驶情况/状况的附加确认可以通过使用附加传感器16、116来实现，所述附加传感器16、116由先进驾驶员辅助系统（诸如雷达或LIDAR）或由其他驾驶员辅助系统（诸如使用车道标记29的车道偏离警告）使用。

RDP特征14、114可以在车辆速度的一个范围（例如55km/h到130km/h）内并在各种类型的道路（例如乡村道路和大路）上被使用。一些系统仅可以在正常道路状况下操作，而具有用于检测道路偏离和对道路偏离进行反应的附加传感器和系统的其他系统也可以在复杂道路状况（即施工区域和城市道路）下进行操作。 RDP特征14、114也可以被配置用于在左或右侧驾驶车辆中使用。

其它车辆传感器和系统也可以被用来提供公路偏离的辅助检测，增加公路偏离的主要和/或辅助检测的可靠性，或提供所需的干预的额外考虑。在一个实例中，来自胎压监测系统的信息可以被用于检测和/或确认公路偏离。在另一实例中，GPS和ADAS地图可以用于检测和/或确认公路偏离。在又另一实例中，驾驶员注意力监测器可以用于改变RDP特征14、114需要或不需要车辆转向干预的置信水平。在这种实例中，来自附加系统的信息由ECU30、130分析。

图2图示具有RDP特征14、114的用于车辆10、110的系统架构的一个实施例。ECU30、130使用并且包括对信息（诸如原始传感器输入、车道/道路轨迹、公路边缘距离、公路信息质量、竖直加速度等）的数据处理。此外，道路模型32、132可以在内部使用，道路模型32、132包括关于公路边缘的信息、关于（一个或多个）路边的特征的数据、道路类型等。道路数据可以从传感器输入收集并确定，并且还可以利用来自GPS和ADAS地图系统（如果可用的话）的信息。ECU 30、132使用数据处理信息和道路模型来提供RDP特征14、114，这通过分析来自摄像机20、120的图像以通过公路线或公路边缘的标识来识别公路路径26来实现。公路路径与预测车辆路径相比较，预测车辆路径也由ECU30、130确定。当预测车辆路径与检测到的公路路径相差预定阈值时，车辆公路偏离被确定。ECU 30、130还确定（一个或多个）校正动作，用于使车辆路径返回到公路路径。ECU 30、130发送请求34、134到另一车辆系统，诸如ESC 22、122或EPS 24，以提供期望的动作。

在一个实施例中，具有RDP特征14的安全系统12还可以利用立体摄像机20来检测公路边界28和估计路面粗糙度。另外，RPD特征14可使用用于检测公路边界的扫描LIDAR感测以及用于自由空间测量，确认道路边缘的侧向传感器等。这样的传感器16可以是以下各项的任意组合：雷达、LIDAR、超声传感器、和附加的摄像机。RDP特征14还可以利用替代的致动器，诸如EPS和/或后转向，如上所述的。

在另一实施例中，安全系统112使用低成本传感器和致动器，即单摄像机120和ESC122，他们已经是许多车辆110上的标准装备。单摄像机120被用作主要感测设备。此外，RDP特征114可以根据传感器116（诸如IMU和/或WSS）进行公路26偏离的辅助确认，这对于防止或减少错误激活并允许更强的干预水平可能是必要的。在本实施例中，ESC 122（其也通常已经被包括在车辆110上）充当致动器来校正车辆110的偏离并使车辆110返回到公路26的路径。该ESC 122由于成本低而被利用，它在本领域中提供了高开通率（take rate）和益处。使用ESC 122作为转向/校正致动器的其它优点包括车辆110的减速，这减轻了在车辆110仍然偏离公路的情况下可能发生的任何碰撞的效果。

图3A-G图示RDP特征14、114检测到车辆10、110的道路和公路偏离的多个情况。由虚线箭头示出未校正的公路偏离路线。RDP特征14、114校正车辆10、110的路径，以保持车辆10、110在公路26上，其中由实线箭头示出校正路径​​。图3A是针对沿着直道路行进的车辆10、110的校正的示例，其中路边没有道路线29来标记道路边缘。RDP特征14、114标识道路边缘28，以标识公路26。图3B是针对沿着直道路行进的车辆10、110的校正的示例，其中路边具有道路线29来标记道路的边缘。RDP特征14、114使用道路边缘28来标识公路26。因此，无论道路线29存在（如图3B中所示）还是不存在（如图3C中所示），RDP特征14、114都将提供必要的校正动作以保持车辆10、110在公路26上。此外，如果车辆10、110装备有车道偏离警告，则这可以被用作针对RDP特征14、114的辅助确认。图3C是针对沿着直道路行进的车辆10、110的校正的示例，其中路边不具有道路线29来标记道路的边缘28。RDP特征14、114标识道路边缘28，以标识公路26。在图3C中，诸如灌木、树木、停放的汽车、护栏等之类的物体沿着路边放置，他们帮助标识公路路径。当道路线29存在时，如在图3C中那样，道路线29也可以被用于为RDP特征14、114提供道路边缘28的辅助确认。另外，如果车辆10、110装备有车道偏离警告，则这可以被用作针对RDP特征14、114的辅助确认。

图3D是沿着直道路行进的车辆10、110的另一示例，其中路边被标记(或未被标记)。然而，所示的道路是这样的道路：车辆10、110在道路的左侧行驶。车辆10、110是右侧行驶车辆10、110。RDP特征14、114被编程为针对这样的行驶情况进行必要的调整。

图3E是针对沿弯曲道路行进的车辆10、110的校正的示例，其中路边不具有道路线29来标记道路的边缘28。RDP特征14、114标识道路边缘28，以标识公路26。RDP特征14、114为车辆10、110提供转向，以保持车辆路径绕所标识的曲线（由实线箭头图示）在公路上。传感器16、116（诸如车轮速度传感器和独立加速度传感器）可用于确定车辆轨迹和确认公路偏离。

图3F图示针对沿直道路行进的车辆10、110的校正的示例，其中车辆10、110正在从标记的车道偏离到迎面而来的交通中。RDP特征14、114标识车道标记29（白色或黄色、实线或双线），以标识车辆10、110的适当车道和保持车辆10、110在标记的车道内。RDP特征14、114可以利用诸如车道偏离警告之类的其他系统来在这种类型情况下检测偏离。迎面而来的交通也可以作为物体用来辅助/确认车道检测和偏离。类似于图3F，图3G图示针对沿直道路行进的车辆10、110的校正的示例，其中车辆10、110正在从标记的车道29偏离到迎面而来的交通中。然而，图3G中的道路还具有反射器、桶、按钮形物等，用于作为可被用于检测车道偏离的附加道路特征29来标记车道。

虽然用于实施本发明的最佳模式已被详细描述，但本公开的真正范围不应该被如此限制，因为熟悉本发明所涉及的现有技术的人员将认识到各种替代设计和实施例用于在所附权利要求的范围之内实践本发明。

Claims (14)

1.一种提供道路偏离保护特征的用于车辆的安全系统，包括：

摄像机，安装到车辆以提供车辆的行驶方向的视图；

电子控制单元，连接至摄像机，其中电子控制单元包括用于如下操作的指令：

分析来自摄像机的图像以通过标识公路边缘来识别公路路径；

确定预测车辆路径；

比较公路路径与预测车辆路径；以及

当所述预测车辆路径与公路路径相差一预定阈值时，确定车辆道路偏离；以及

确定至少一个校正动作以使车辆路径返回到公路路径；以及

利用至少一个电子稳定控制系统应用所述至少一个校正动作。

2.根据权利要求1所述的安全系统，其中所述电子控制单元还包括用于如下操作的指令：

使用用于检测公路路径的至少一个附加来源确定公路路径；

比较由所述至少一个附加来源确定的公路路径与预测车辆路径；和

提供公路偏离的辅助确认。

3.根据权利要求2所述的安全系统，其中所述至少一个附加来源包括：惯性测量单元、车轮速度传感器、另一摄像机、侧向传感器、超声传感器、雷达、LIDAR、GPS、TPMS、车道标记检测、以及车道偏离警告系统和/或，其中所述摄像机是立体摄像机和/或其中分析来自摄像机的图像以识别公路路径还包括：估计路面粗糙度值。

4.根据权利要求1所述的安全系统，其中所述至少一个校正动作还包括：利用电子动力转向系统提供转向动作；利用后转向系统提供转向动作；以及使用电子稳定系统、电子动力转向系统和后转向系统的任意组合。

5.根据权利要求1所述的安全系统，其中当车辆的轨迹与公路边缘平行时所述至少一个校正动作完成。

6.根据权利要求5所述的安全系统，其中所述至少一个校正动作还包括：在使车辆的轨迹改变为与公路边缘平行之前，使所述轨迹改变为远离公路边缘并且进一步改变到公路路径上。

7.一种防止车辆的道路偏离的方法，包括：

分析来自摄像机的图像，所述图像提供车辆的行驶方向的视图，以便通过标识公路边缘来识别公路路径，其中图像分析由车辆的电子控制单元执行；

利用电子控制单元确定预测车辆路径；

比较公路路径与预测车辆路径；

当所述预测车辆路径与公路路径相差一预定阈值时确定车辆公路偏离；

确定至少一个校正动作以使车辆路径返回到公路路径；以及

发送指令到至少一个其他车辆系统以提供所述至少一个校正动作。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

使用检测公路路径的至少一个附加来源确定公路路径；

比较由所述至少一个附加来源确定的公路路径与预测车辆路径；和

利用所述至少一个附加来源提供公路偏离的辅助确认。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个附加来源包括：惯性测量单元、车轮速度传感器、另一摄像机、侧向传感器、超声传感器、雷达、LIDAR、GPS、TPMS、车道标记检测、以及车道偏离警告系统。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述摄像机是立体摄像机。

11.根据权利要求7所述的方法，其中分析来自摄像机的图像以识别公路路径还包括：估计路面粗糙度。

12.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个校正动作还包括：利用电动转向系统提供转向动作；利用后转向系统提供转向动作；以及使用电子稳定系统、电动转向系统和后转向系统的任意组合。

13.根据权利要求7所述的方法，其中当车辆的轨迹与公路边缘平行时所述至少一个校正动作完成。

14.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个校正动作还包括：在使车辆的轨迹改变为与公路边缘平行之前，使所述轨迹改变为远离公路边缘并且进一步改变到公路路径上。