CN107010054B

CN107010054B - 控制系统和控制方法

Info

Publication number: CN107010054B
Application number: CN201710017352.1A
Authority: CN
Inventors: K-H·格兰德
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2019-08-02
Anticipated expiration: 2037-01-11
Also published as: US20170200371A1; US10163353B2; DE102016000199A1; CN107010054A

Abstract

控制系统和控制方法。控制系统适于在车辆中应用，并且旨在基于从设置在车辆上的环境传感器获得的环境数据检测随后车辆。环境传感器适于向控制系统提供环境数据。控制系统至少适于且旨在用环境传感器检测参与自有车辆后面的车流的一个或多个其他车辆。检测与各其他车辆关联的、其他车辆在其中行驶的车道。确定由其他车辆造成的自有车道和/或至少一个相邻车道的车流密度。基于所确定的车流密度，(i)输出关于到至少一个相邻车道中的特定车道的安全或不安全车道变换的指示，和/或(ii)若所确定的车流密度允许安全车道变换，由自有车辆执行到至少一个相邻车道中的特定车道的自主车道变换。

Description

控制系统和控制方法

技术领域

这里公开了控制系统和确定由车辆进行的安全车道变换方法。该系统和方法具体基于车辆中的环境传感器系统，并且支持驾驶员执行车辆的安全车道变换，例如对于车辆的超车操纵。在自主控制的车辆中，提高车辆乘员的安全性。

背景技术

为了使得车辆的行驶更安全，目前的驾驶员辅助系统(ADAS-高级驾驶员辅助系统)在车辆中提供多个监测和提示功能。在这一点上，基于从设置在车辆上的一个或多个环境传感器获得的关于自有车辆的行程前进的环境数据监测车辆的环境。

已知的驾驶员辅助系统例如监测车辆是否位于车道内和驾驶员是无意间漂移到车道的一侧还是即将离开车道。甚至所谓的“盲点监测器”属于当前的驾驶员辅助系统。这些系统例如借助于雷达、激光雷达(lidar)、视频等来确定是否另一车辆、道路使用者或对象在车辆的侧边和/或后面而导致可能在变换车道或拐弯时发生碰撞。

在由人驾驶的车辆中，这些系统主要提供提示功能，以警告驾驶员紧急情况或对应的操纵。为了向自主控制器提供对应的环境数据，驾驶员辅助系统甚至可以同样应用于自主控制车辆中。

发明内容

技术问题

在沿一个行驶方向具有多个条车道的道路上，如果未正确判断或未正确识别后面的车流，则从“较慢”车道到具有较快车辆的车道的车道变换会具有致命的后果。从“较慢”车道到例如超车车道(由此例如在欧洲大陆或美国是从右车道到左车道)的车道变换常常意味着必须观察自有车辆之前的另一车辆，并且同时必须估计超车车道中随后车流的速度。在德国，具体地，高的速度差可能存在于超车车道中的之前车辆(和自有车辆)与随后车辆之间。这里100km/h的速度差屡见不鲜。

由于该速度差，可能错误判断后面的车流。甚至驾驶员辅助系统在这里也有问题，因为它们由于其速度而通常过晚地检测到另一车辆或过晚地识别到与该车辆的可能碰撞。

提出的技术方案

一种控制系统，该控制系统适于且旨在应用于车辆或机动车辆中，基于从设置在车辆上的一个或多个环境传感器获得的环境数据检测随后车辆。为此，环境传感器适于向控制系统的电子控制器(ECU)提供反映车辆的前面、侧向旁边和/或后面的区域的环境数据。控制系统至少适于且旨在用环境传感器检测参与自有车辆后面的车流的一个或多个其他车辆。控制系统至少适于且旨在检测与任何其他车辆关联的、其他车辆在其中行驶的车道。控制系统至少适于且旨在确定自有车道和/或相邻车道的车流密度。控制系统至少适于且旨在基于所确定的车流密度，(i)输出关于到至少一个相邻车道中的特定车道的安全或不安全车道变换的指示，和/或(ii)如果所确定的车流密度允许安全车道变换，则由自有车辆执行到至少一个相邻车道中的特定车道的自主车道变换。

在传统的环境和辅助系统中，仅检测位于自有车辆的后面的区域中的其他车辆。如果适用，则附加地确定另一车辆与自有车辆之间的速度。基于其他辆车的位置和/或在其他辆车与自有车辆之间的速度差，输出指示，该指示向自有车辆的驾驶员通知关于其他辆车的存在或其他辆车接近自有车辆。在传统系统中不向自有车辆的驾驶员提供关于自有车辆的车道变换是否可能导致与另一车辆的危险情况的具体信息。

这里提出的技术方案具体适于自有车辆的驾驶员希望执行车道变换的情况。如果他通过在后视镜中观看而错误判断随后车流或未看见另一车辆，则较好地由本控制系统通知他和/或警告他关于危险情况。甚至在自主控制车辆中，自主执行的车道变换，诸如超车操纵，变得较安全。

其他修改和有利的发展

控制系统可以适于且旨在在预定时间段期间或连续地检测其他车辆并检测与其他车辆关联的车道。控制系统然后可以确定车流密度，并且随着时间的经过来检测自有车辆和其他车辆的行驶情况并为了确定时间点而关于安全操作评估行驶情况，在该时间点之后能够进行所述安全车道变换。

在预定时间段期间对一个或多个其他车辆的检测允许确定车流情况的趋势。例如，控制系统可以适于且旨在着眼于一个或多个车道的车流密度是增大还是减小来监测车流密度。参照该趋势(该发展)，控制系统可以确定(可能也在将来的)时间点，在该时间点之后，车道非常可能具有用于车道变换或超车操纵的优选车流密度。

此外，控制系统可以适于且旨在将车流密度与阈值进行比较，如果车流密度超过阈值，则将车道变换评价为安全，并且如果车流密度低于阈值，则将车道变换评价为不安全。

为此，控制系统适于且旨在例如确定车道中每个车道的车流密度，并且如果各单独车道的车流密度超过阈值，则将车道变换评价为安全。控制系统同样可以适于且旨在：如果至少相邻车道的车流密度低于阈值，则将车道变换评价为不安全。另选地，控制系统适于且旨在确定跨全部车道的车流密度，并且如果跨全部车道的车流密度超过阈值，则将车道变换评价为安全，和/或如果跨全部车道的车流密度低于阈值，则将车道变换评价为不安全。

车流密度的检测提供以下优点：为了评价安全/不安全车道变换，将另一车辆是否可能以大的速度差接近自有车辆的可能性考虑在内。车流密度越高，另一车辆以高速接近自有车辆的可能性越低。如果仅在存在较高的车流密度时执行车道变换或超车操纵，则降低了由于快速的其他车辆未被控制系统检测到而引起事故的可能性。

为此，控制系统还可以适于且旨在根据位于所述自有车辆后面的预定区域内的、在相应车道中的其他车辆的数量，确定所述车道中每个车道的所述车流密度。确定其他车辆的数量可以借助于环境传感器或多个环境传感器来进行。通过使用检测自有车辆后面和侧向后面的区域的多个环境传感器，甚至检测出可能被第一其他车辆隐藏而在使用单个传感器时未被识别的、在同一车道内的多个车辆。

所提出技术方案的另一个方面涉及一种控制方法，该控制方法在车辆中基于从设置在车辆上的一个或多个环境传感器获得的环境数据来识别随后车辆，该控制方法具有以下步骤：

-借助于环境传感器向自有车辆中的电子控制器提供反映车辆的前面、侧向旁边和/或后面的区域的环境数据；

-用环境传感器检测参与自有车辆后面的车流的一个或多个其他车辆；

-检测与各其他车辆关联的、其他车辆在其中行驶的车道；

-确定自有车道和/或至少一个相邻车道的车流密度；以及

-基于所确定的车流密度，(i)输出关于到至少一个相邻车道中的特定车道的安全或不安全车道变换的指示，和/或(ii)如果所确定的车流密度允许安全的车道变换，则由自有车辆执行到至少一个相邻车道中的特定车道的自主车道变换。

附图说明

其他目的、特征、优点以及应用选项参照有关附图由不应被理解为限制的实际示例的以下描述产生。这里，所有描述和/或例示的特征由它们自己或以任意组合示出了这里所公开的目的。附图中所示的部件的尺寸和比例在这种情况下不是必须为等比例；它们可以与这里在要实施的实施方式中示出的内容偏离。

图1示意性示出了在监测后面的车流的同时自有车辆在中间车道行驶的行驶情况。

具体实施方式

图1示意性示出了行驶情况，在该行驶情况下，自有车辆ego(例如，机动车辆)在多车道(这里为三车道)道路的中间车道M中行驶。其他车辆位于其他车道中。其他车辆alter_1由此在左侧车道L中行驶，第二其他车辆在中间车道M中行驶，而第三其他车辆alter_n在右侧车道R中行驶。在这里所述的情况下，假定车辆在各车道中的正常速度分布(例如，对于欧洲大陆和美国)，使得其他车辆alter_1比自有车辆ego快。

自有车辆ego具有根据本公开的具有电子控制器ECU(电子控制单元)的控制系统。例如，借助于ECU，本控制系统至少可以适于且旨在使用环境传感器检测参与自有车辆ego后面的车流的一个或多个其他车辆alter。例如，ECU从环境传感器接收信号，处理这些信号和关联的环境数据，并且产生控制和/或输出信号。在图1中，围绕自有车辆ego表示圆片段形式的多个区域，该多个区域标识不进一步详细说明的雷达传感器的监测区域。雷达传感器向电子控制器ECU提供关于其他车辆alter_1至alter_n的距离的雷达信号。据此，ECU可以在特定监测时段期间计算自有车辆ego与相应的其他车辆alter之间的速度差、其他车辆的行进方向，以及如果适用，还计算其他车辆alter绕其竖直轴线的旋转角度。另选地，该信息还可以另选地由雷达传感器来计算并直接发送到ECU。

环境传感器连续检测参与自有车辆ego前面、侧向旁边和/或后面的车流的一个或多个其他车辆alter，以确定关于其他车辆的行驶情况的参数。这些参数例如包括其他车辆的速度、随着时间而变化的位置、行驶方向。

这里所述且适于并旨在用于车辆中的控制系统除了具有雷达传感器之外或代替雷达传感器还具有其他环境传感器，该环境传感器例如用来检测自有车辆ego的周围环境并使用不同技术(诸如视频、超声、激光雷达等)来操作。电子控制器ECU处理从设置在车辆上的环境传感器(雷达传感器)获得的环境数据，以确定是否另一车辆alter在同一车道或在相邻车道中相对于自有车辆ego移动和该另一车辆具有什么速度或与自有车辆具有什么速度差。为此，环境传感器向电子控制器ECU提供反映车辆前面、侧向旁边和/或后面的区域的环境数据。

此外，控制系统或电子控制器ECU可以检测与任何其他车辆alter关联的、该车辆alter在其中行驶的车道。对相应车道的检测可以参照从自有车辆ego的纵轴的侧向距离来发生。控制器ECU可以借助于例如单个环境传感器来确定该侧向距离，其检测自有车辆ego后面的区域101。如图1所示，单个环境传感器仅可以监测直接在车辆后面的窄区域101并输出关于位于其中的另一车辆alter的对应信号。完全位于该窄区域101中的车辆可以被识别为位于与自有车辆ego相同车道M中的车辆。

另选地或附加地，控制器ECU也可以使用单个环境传感器来确定侧向距离，其监测自有车辆ego侧向后面的区域102、103。如果该环境传感器是监测被定位到自有车辆ego后面左侧的区域102的环境传感器，则左侧车道L可以被检测为与另一车辆alter关联的车道。通过确定到自有车辆ego的侧向距离，即使在多个相邻车道的情况下，也可以识别与另一车辆alter关联的车道。为此，还可以使用依赖于预定车道宽度的阈值来在将侧向距离与该阈值比较的情况下检测另一车辆alter的相应车道。

同样地，另选地或附加地，控制器ECU可以使用多个环境传感器来确定另一车辆alter到自有车辆ego的侧向距离，例如借助于用于自有车辆ego的后方区域101的一个或多个传感器和用于至少一个侧向区域102、103的一个或多个传感器。通过使用多个传感器检测另一车辆alter，可以检测该另一车辆alter的位置和关联的车道。

此外，控制器ECU可以确定自有车道M和/或至少一个相邻车道L、R的车流密度。在已经针对参与车流的各另外其他车辆alter确定关联的车道之后，可以确定各车道或跨全部车道的车流密度。车道的车流密度在最简单的情况下可以意指一个或多个车辆位于或不位于该车道中。由此，车流密度可以假定值零(0)和一(1)。

控制器ECU由此适于且旨在识别甚至空的车道，由此确定没有其他车位于特定车道中。这可以另外参照其他车辆alter到彼此和/或到自有车辆ego的侧向距离来计算。甚至可以评估车道中和/或旁边的对象与其他车辆alter和/或自有车辆ego之间的距离来检测全部车道。在这种情况下，在确定单独车道的位置时，可以再次使用对应于车道宽度的预定阈值。

如果已经确定由于其他车辆造成的自有车道和/或至少一个相邻车道的车流密度，则控制系统或控制器ECU可以基于所确定的车流密度，(i)输出关于到至少一个相邻车道中的特定车道的安全或不安全车道变换的指示，和/或(ii)如果所确定的车流密度允许安全车道变换，则由自有车辆ego执行到至少一个相邻车道中的特定车道的自主车道变换。

关于安全/不安全车道变换的指示可以向自有车辆ego的驾驶员显示，例如可以在仪表板中的显示器中、在后视镜中(也在车外镜内部)和/或借助于由合适符号到车辆的后挡风玻璃和/或前挡风玻璃的投射。另选地或附加地，还可以在听觉或触觉上输出指示。

控制系统还适于且旨在在预定的时间段期间或连续地检测其他车辆alter，检测与其他车辆alter关联的车道，并且确定车流密度。在这种情况下，可以随着时间的经过来检测自有车辆ego和其他车辆alter的行驶情况，并且为了确定时间点而关于安全操作评估行驶情况，在该时间点之后能够进行所述安全车道变换。预定时间段可以被设置为随着自有车辆ego速度而变化。例如，可以随着自有车辆ego的速度提高而选择较大的时间段，以更好地避免由于较高速度而引起的危险情况。

在另一个修改中，控制系统适于且旨在将车流密度与阈值进行比较，如果车流密度超过阈值，则将车道变换评价为安全，并且如果车流密度低于阈值，则如上面示出的，将车道变换评价为不安全和/或输出指示。

为了确定车流密度，控制器ECU评估每预定区段的其他车辆alter的数量。环境传感器通常具有最大检测范围，由此具有可以识别车辆和/或对象的最大距离。该最大识别距离对于一些系统可以为300m。因此，预定区段可以由控制器ECU确定为该最大检测距离。另选地，控制器ECU可以将预定义区段选择为随着自有车辆ego的速度变化或随着与其他车辆alter的一个或多个速度差而变化。然后基于检测到的在自有车辆ego后面的其他车辆alter的数量来确定车流密度。车流密度例如通过将所检测车辆的数量除以预定义区段和/或除以车道数量来计算。

控制器ECU现在将计算出的车流密度与阈值进行比较。该阈值可以为预定阈值，该预定阈值可以按照可由控制器ECU访问的方式随着相应计算出的车流密度变化而存储。阈值表示车流密度的特征，高于该车流密度的情况下，随着车流密度增大，认为位于自有车道ego旁边的车道L、R安全。这具体具有以下背景：车道中的车流大多数随着车流密度增大而在自有车辆ego与其他车辆alter之间具有较小的速度差。由于较小的速度差，位于自有车辆ego旁边的车道L、R以及关于这些车道的车道变换是较安全的。在低车流密度下，另一车辆alter可以容易以高的速度差接近自有车辆ego。在这种情况下，必须将靠近自有车辆ego的车道认为不安全。这还适用于快速其他车辆alter未被环境传感器中的任一个检测到的情况。

另外或另选地，控制系统可以适于且旨在确定车道中每个车道的车流密度，并且如果各单独车道的车流密度超过阈值，则将该车道变换评价为安全，和/或如果至少相邻车道的车流密度低于阈值，则将该车道变换评价为不安全。为此，通过将上述预定区段内的特定车道中的其他车辆alter的数量除以预定区段来计算车流密度。在这种情况下，还将车流密度与对应的阈值进行比较，并且评价各车道安全或不安全。反过来，如果车流密度大于阈值，则认为车道安全，并且如果车流密度小于阈值，则认为车道不安全。

传统系统仅确定与其他车辆alter的速度差来警告自有车辆ego的驾驶员关于这种接近车辆。为此，必须由至少一个环境传感器来检测至少一个其他车辆alter，并且在特定时间段期间“观察”其他车辆。否则，仅可以非常不精确地确定速度差。然而，由于这一点，其他车辆alter仅在过后很长时间才被评价为风险。

本控制系统在另一方面提供关于在不明确检测特定车辆的情况下将车道评定为安全或不安全的优点。由此，可以避免或无论如何减少碰撞到与自有车辆ego有高的速度差的车辆。同样，本控制系统例如可以用在自主行驶车辆中，以能够安全地执行自主车道变换，诸如在自主超车操纵时。

上述变体及其构建和操作方面仅用来更好地理解结构、操作模式以及属性；它们比如不将公开限于实际示例。附图是部分示意性的，其中，为了阐明功能、有效原理、技术修改以及特征，在一些情况下显著放大的示出本质属性和效果。附图或文本中公开的、这里的各操作模式、各原理、各技术修改以及各特征可以与文本和其他附图中的各特征、其他操作模式、原理、技术修改以及本公开中含有或由本公开产生的特征自由和以任意方式组合，使得所有可想到的组合与所述变体关联。甚至包括文本中(意指说明书的各章节中)、所有独立实施方案之间的组合以及文本中、以及附图中的不同变体之间的组合。不限制所有所示出特征彼此组合的可能性。所有所公开的特征在这里明确并独立且与所有其他特征组合地公开。

Claims

1.一种控制系统，该控制系统适于应用于车辆中并且旨在基于从设置在所述车辆上的一个或多个环境传感器获得的环境数据来检测随后车辆，其中，所述环境传感器适于向所述控制系统的电子控制器提供反映所述车辆的前面、侧向旁边和/或后面的区域的所述环境数据，并且其中，所述控制系统至少适于且旨在：

用所述环境传感器检测参与自有车辆(ego)后面的车流的一个或多个其他车辆(alter)，

检测与各其他车辆(alter)关联的、所述其他车辆(alter)在其中行驶的车道(L、M、R)，

确定自有车道(L)和/或至少一个相邻车道(M、R)的车流密度，其中，通过将所检测到的一个或多个其他车辆(alter)的数量除以所述自有车道(L)和/或至少一个相邻车道(M、R)的预定义区段，和/或通过将所检测到的一个或多个其他车辆(alter)的数量除以所检测到的车道(L、M、R)的数量，来计算所述车流密度，以及

基于所确定的车流密度，(i)输出关于到所述至少一个相邻车道(M、R)中的特定车道的安全或不安全车道变换的指示，和/或(ii)如果所确定的车流密度允许安全车道变换，则由所述自有车辆(ego)执行到所述至少一个相邻车道(M、R)中的所述特定车道的自主车道变换。

2.根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统适于且旨在在预定时间段期间或连续地检测所述其他车辆(alter)，检测与所述其他车辆(alter)关联的所述车道(M、R)，确定所述车流密度，并且随着时间的经过来检测所述自有车辆(ego)和所述其他车辆(alter)的行驶情况并为了确定时间点而关于安全操作评估行驶情况，在该时间点之后能够进行所述安全车道变换。

3.根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统适于且旨在将所述车流密度与阈值进行比较，如果所述车流密度超过所述阈值，则将车道变换评价为安全，以及如果所述车流密度低于所述阈值，则将车道变换评价为不安全。

4.根据权利要求3所述的控制系统，所述控制系统适于且旨在确定所述车道(L、M、R)中每个车道的所述车流密度，并且如果所述车道(L、M、R)中每个车道的所述车流密度超过所述阈值，则将车道变换评价为安全，和/或如果至少所述相邻车道(M、R)的所述车流密度低于所述阈值，则将车道变换评价为不安全；或者确定跨全部车道(L、M、R)的所述车流密度，并且如果跨全部车道(L、M、R)的所述车流密度超过所述阈值，则将车道变换评价为安全，和/或如果至少跨全部车道(L、M、R)的所述车流密度低于所述阈值，则将车道变换评价为不安全。

5.根据权利要求3所述的控制系统，所述控制系统适于且旨在根据位于所述自有车辆(ego)后面的预定区域内的、在相应车道(L、M、R)中的其他车辆(alter)的数量，确定所述车道(L、M、R)中每个车道的所述车流密度。

6.一种控制方法，该控制方法用于在车辆中基于环境数据来检测随后车辆，该环境数据从设置在所述车辆上的一个或多个环境传感器获得，该控制方法具有以下步骤：

借助于所述环境传感器向自有车辆(ego)中的电子控制器提供反映所述车辆的前面、侧向旁边和/或后面的区域的环境数据；

用所述环境传感器检测参与所述自有车辆(ego)后面的车流的一个或多个其他车辆(alter)；

检测与各其他车辆(alter)关联的、所述其他车辆(alter)在其中行驶的车道(L、M、R)；

确定自有车道(L)和/或至少一个相邻车道(M、R)的车流密度，其中，通过将所检测到的一个或多个其他车辆(alter)的数量除以所述自有车道(L)和/或至少一个相邻车道(M、R)的预定义区段，和/或通过将所检测到的一个或多个其他车辆(alter)的数量除以所检测到的车道(L、M、R)的数量，来计算所述车流密度；并且

7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，对所述其他车辆(alter)的检测、对与各其他车辆(alter)关联的车道(M、R)的检测以及对所述车流密度的确定发生在预定的时间段期间或连续地发生，所述控制方法包括以下步骤：

随着时间的经过来检测所述自有车辆(ego)和所述其他车辆(alter)的行驶情况并为了确定时间点而关于安全操作评估所述行驶情况，在该时间点之后能够进行所述安全车道变换。

8.根据权利要求6所述的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

将所述车流密度与阈值进行比较；并且

如果所述车流密度超过所述阈值，则将车道变换评价为安全，以及如果所述车流密度低于所述阈值，则将车道变换评价为不安全。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，确定所述车道(L、M、R)中每个车道的所述车流密度，并且如果各单独车道(L、M、R)的所述车流密度超过所述阈值，则将车道变换评价为安全，和/或如果至少对应相邻车道(M、R)的所述车流密度低于所述阈值，则将车道变换评价为不安全；或者确定跨全部车道(L、M、R)的所述车流密度，并且如果跨全部车道(L、M、R)的所述车流密度超过所述阈值，则将车道变换评价为安全，和/或如果跨全部车道(L、M、R)的所述车流密度低于所述阈值，则将车道变换评价为不安全。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其中，根据位于所述自有车辆(ego)后面的预定区域内的、在相应车道(L、M、R)中的其他车辆(alter)的数量，确定所述车道(L、M、R)中每个车道的所述车流密度。