CN107368068A - 用于自动车辆的脱险路径规划系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作自动车辆的脱险路径规划系统，包括物体检测器和控制器。物体检测器适合于在本车辆上使用。物体检测器用于检测由本车辆行驶的当前车道旁边的相邻车道中的其他车辆。控制器与物体检测器通信。控制器被配置成：响应于车道变更请求，确定将本车辆从当前车道转向到相邻车道的第一路线计划，确定将本车辆转向到当前车道中的第二路线计划，在其他车辆与本车辆之间的预测距离大于距离阈值时启动第一路线计划，以及在启动第一路线计划之后在其他车辆和本车辆之间的预测距离变得小于距离阈值时取消第一路线计划并选择第二路线计划。该第二路线计划是如有需要立即可用的预先规划的脱险路径，该脱险路径为本车辆的乘坐者提供更平滑的行驶体验。

Description

用于自动车辆的脱险路径规划系统
技术领域
本公开总体上涉及用于操作自动车辆的脱险路径规划(escape-path-planning)系统，且更特别地涉及一种当其他车辆与本车辆之间的预测距离意外地变得小于距离阈值时取消第一路线计划以选择第二路线计划的系统。
背景技术
众所周知，自动车辆变更车道是常规操作的一部分。然而，当意想不到的情况出现时，自动车辆的响应可能不是可接受地平滑。
发明内容
根据一个实施例，本公开提供了一种用于操作自动车辆的脱险路径规划系统。此系统包括物体检测器和控制器。物体检测器适合于在本车辆上使用。物体检测器用于检测由本车辆行驶的当前车道旁边的相邻车道中的其他车辆。控制器与物体检测器通信。控制器被配置成：响应于车道变更请求，确定将本车辆从当前车道转向(steer)到相邻车道的第一路线计划，确定将本车辆转向到当前车道中的第二路线计划，在其他车辆和本车辆之间的预测距离大于距离阈值时启动第一路线计划，以及在启动第一路线计划之后在其他车辆和本车辆之间的预测距离变得小于距离阈值时取消第一路线计划并选择第二路线计划。
阅读以下对优选实施例的详细描述，进一步的特征和优势将更清晰地显现，此优选实施例仅通过非限制性示例并参照附图来给出。
附图说明
本发明现在将会参考附图以示例的方式来描述，其中：
图1是根据一个实施例的脱险路径规划系统的示图；
图2是根据一个实施例的图1的系统所遇到的交通场景；以及
图3是根据一个实施例的操作图1的系统的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了脱险路径规划系统10(以下称为系统10)的非限制性示例，它通常被配置为用来操作自动车辆(以下称为本车辆12)。虽然本文呈现的非限制性示例通常用于全自动或自主车辆(其中乘坐者或操作者(未示出)除了指示期望的目的地以外，可能与本车辆12的操作几乎没有交互)，但可以构想，本文所呈现的教导适用于部分自动化的车辆，它们例如帮助操作者驾驶车辆或暂时接管本车辆12的驾驶以避免包括碰撞在内的各种情况。因此，系统10通常被配置为用来操作本车辆12的车辆控制26，并且以自动模式(例如全自动)、手动模式、或自动模式和手动模式的某种混合来进行操作。
系统10包括适合于在本车辆12上使用的物体检测器14。物体检测器14可以包括但不限于相机、雷达单元或激光雷达单元或其任意组合。物体检测器14可以有能力检测接近本车辆12的各种物体，且被系统10用来检测由本车辆12行驶的当前车道20旁边的相邻车道18(图2)中的其他车辆16。物体检测器14优选良好地适合于在系统10操作本车辆12以进行从当前车道20到相邻车道18的车道变更之前以及在系统10操作本车辆12以进行从当前车道20到相邻车道18的车道变更之时确定从本车辆12到其他车辆16的当前距离22。系统10还被配置为在车道变更完成以后，预报或估计从本车辆12到其他车辆16的预测距离24，以避免与其他车辆16的碰撞和/或成为其他车辆16的行驶障碍。如本领域技术人员将认识到的，预测距离24的估计可以使用来自物体检测器14的信息和关于本车辆的信息，诸如当前速度。
系统10还可以包括位置检测器28，位置检测器28用来确定在道路30上的本车辆12的位置或定位，和/或有关道路30的信息，诸如本车辆12和其他车辆16可以行驶的车道数量。位置检测器28可以包括图像设备，即相机，该相机可以是用作物体检测器14或由物体检测器14使用的相同相机。替代地，或另外地，位置检测器28可以包括位置设备，诸如全球定位系统(GPS)接收器和数字地图(未示出)，该位置设备用于确定道路30上的本车辆12的位置或定位。
系统10还包括与物体检测器14和位置检测器28(如果提供)通信的控制器32。控制器32可以包括处理器(未具体示出)，例如微处理器或者诸如模拟和/或数字控制电路之类的其他控制电路，包括用于处理数据的专用集成电路(ASIC)，这对于本领域技术人员而言应该是显而易见的。控制器32可以包括存储器(未具体示出)，该存储器包括非易失性存储器，诸如用于存储一个或多个例程、阈值和捕获的数据的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。如本文所述，基于由控制器32从物体检测器14接收的信号，可以由处理器执行一个或多个例程以执行用于确定当前距离22和预测距离24的步骤。
图2示出了系统10或本车辆12在道路30上行驶时可能遇到的交通场景36的非限制性示例。如本领域技术人员将会认识到的，本车辆12的目的地可能要求系统10执行车道变更，即控制器32可在内部产生车道变更请求34。因此，控制器32通常被配置为(响应于车道变更请求34)确定将本车辆12从当前车道20转向到相邻车道18的第一路线计划40。在启动第一路线计划40以前，控制器32可以使用来自物体检测器14的信息来确定本车辆12和其他车辆16之间的当前距离22(即纵向间隙)，并将当前距离22与距离阈值46进行比较。如果当前距离22大于距离阈值46，例如15米(15m)，则控制器32可以通过例如激活本车辆12上的转向信号(turn signal)44来启动第一路线计划，转向信号44指示本车辆将要进行从当前车道20到相邻车道18的车道变更。
如果本车辆12和其他车辆16以相同的速度行驶，则当本车辆12变更车道(即执行第一路线计划40)时，当前距离22将保持基本上不变。然而，如果存在速度差，特别是如果其他车辆16比本车辆12行驶得更快，那么基于速度差以及完成第一路线计划40所耗费的时间来预测或预报预测距离24可能是有益的。换句话说，预测距离24被预报为未来某个时刻(例如，当本车辆12已经完成第一路线计划40、位于相邻车道18中心的时刻)的当前距离。预测距离24也可以有利地与距离阈值46进行比较，以在预测距离24不大于距离阈值46时防止第一路线计划的启动。也就是说，即使当前距离22大于距离阈值46，当预测距离24小于距离阈值46时，也可以将控制器32配置为不启动第一路线计划40。可以构想，不同值的阈值可以被用于与当前距离22和预测距离24进行比较。在该非限制性示例中使用相同的值仅为了简化说明。还可以构想，距离阈值46可以随本车辆12的速度而变化，例如，随着速度的增加而增加。
已经观察到，在自动车辆可启动车道变更(例如启动第一路线计划40)并且开始变更车道的某些情况下却在车道改变的半途中发现，例如，预测距离24已经意外地改变，并且已经意外地变得小于距离阈值46。例如，其他车辆16可能在第一路线计划被部分执行之后(例如，在本车辆12开始跨越将当前车道20与相邻车道18区分开来的车道标记48时)突然增速。还已经观察到，第一路线计划40的响应于预测距离24变得小于距离阈值46而突然中止有时可能会引起本车辆12的不平滑或不平稳(jerky)的动作。
为了避免由于操作计划的意外变化而引起的不平稳的动作，控制器32被配置成确定第二路线计划50，如果第二路线计划50被启动，则将本车辆12转向回到当前车道20或将本车辆12转向以便留在当前车道20中。特别地，控制器32在对第二路线计划50有任何需要之前确定第二路线计划50(即脱险路线)。这种预先的规划避免了在第一路线计划40被启动和/或部分执行以后，由于控制器32必须突然因为在其他车辆16与本车辆12之间的预测距离24意外地变得小于距离阈值46而要计算出该做什么而引起的计算延迟。通过提供第二路线计划50这一预规划，本车辆12的乘坐者(未示出)经历更平滑(即较少不平稳)的行驶体验。综上所述，控制器32被配置为在其他车辆16与本车辆12之间的预测距离24大于距离阈值46时启动第一路线计划40，然后在第一路线计划40被启动以后、在其他车辆16与本车辆12之间的预测距离24变得小于距离阈值46时取消第一路线计划40并且，选择或启动或执行第二路线计划50。
可以构想，在执行第一路线计划40时，预测距离24的值和第二路线计划50将被连续地或周期性地更新。通过举例而非限制的方式，控制器32可被配置为周期性地(诸如每50毫秒(50ms)或者以20赫兹(20Hz)的更新频率)反复地更新预测距离24和第二路线计划50，此配置可以在第一路线计划40被启动之后立即启动。也就是说，当本车辆12从当前车道20横向地向相邻车道18移动时，即使其他车辆16与本车辆12之间的预测距离24不小于距离阈值46，也可以每50毫秒便更新第二路线计划50。
再次参考图2，在当前时间T1，本车辆12和其他车辆16被示出为隔开比距离阈值46大的当前距离22，因此，第一路线计划40被启动。在稍后的时间T2，未来的本车辆12'与未来的其他车辆16'之间的预测距离24被确定为小于距离阈值46。响应于该确定，第一路线计划40被终止或取消(即中止变更车道的计划)，并且第二路线计划50被启动以将未来的本车辆12'转向回当前车道20。
可以构想其他交通场景，诸如在启动第一路线计划40以变更车道后，位于本车辆12前方在相邻车道18中行驶的前方车辆(未示出)突然减速。如果系统10或者更具体地说是控制器32确定本车辆12在没有急刹车的情况下将太靠近前方车辆，则可以启动第二路线计划50以避开前方车辆。另一种场景是当进入车辆(未示出)经由并入相邻车道18的入口斜坡(未示出)进入道路30时。由于之前预测不会有对合流车辆的任何干扰，所以本车辆12可能已经启动第一路线计划40来从当前车道20移动到相邻车道18中。然而，如果合流车辆突然改变速度或加速率，则预测距离24的后续测定可能表明，某种干扰可能会发生，因此本车辆12中止或取消第一路线计划40并启动第二路线计划50，从而使本车辆返回到或留在当前车道20中。
图3示出了操作系统10的方法300的非限制性示例。应当认识到，可以重新排列本文所示步骤310-355的具体顺序以通过系统10完成相同的一般操作。还可以构想，虽然在该非限制性示例中，所有显示的步骤通常由控制器32执行，但其中的一些步骤可以包括本车辆12的乘坐者(未示出)的参与。例如，启动车道变更的决定可能是操作者操作转向信号控制杆而不是由控制器32进行的路线规划的结果。
步骤310，“产生车道变更请求”，可包括：控制器32使用来自位置检测器28的信息来确定本车辆12在数字地图(未示出)上的位置，并且确定车道变更是必需的以向期望的目的地行驶。
步骤315，“确定第一路线计划”，可包括：确定为了进行平滑的车道变更，本车辆12的方向盘(未示出)的转向角的什么样的变化是必需的。转向角的变化可能会考虑到诸如车辆速度、感知到的路况(例如干的对冰覆盖的)和检测到的本地驾驶习惯等变量。
步骤320，“启动第一路线计划”，可包括：激活转向信号44。
步骤325，“检测其他车辆”，可包括：使用来自物体检测器14的信息来确定当前距离22和预测距离24。
步骤330，“向相邻车道转向”，可包括：对转向角进行调整或改变，从而使本车辆12向相邻车道18移动或行驶。
步骤335，“第一路线计划完成？”，可包括：确定本车辆12是否已经到达相邻车道的中心处。如果为“是”，则方法300跳过后续步骤(因为车道变更完成)，并且跳转到步骤355。如果为“否”，则方法300继续执行形成被反复(例如每50毫秒)执行的重新计算循环305的步骤，直到答案为“是”，或者识别了必须中止或取消第一路线计划40的其他条件。
步骤340，“确定第二路线计划”，可包括：计算为了将本车辆12移动回到当前车道20中，转向角的什么样的变化是必需的。要强调的是，尽管条件可能无法保证立即启动第二路线计划50，但每次通过重新计算循环305便重新计算第二路线计划50。这样做使得需要立即启动第二路线计划50的即时条件被识别，这没有计算延迟，因为在实际需要第二路线计划50之前没有确定该第二路线计划50。
步骤345，“预测距离>距离阈值？”，可包括：使用来自物体检测器14的信息来确定其他车辆16相对于本车辆12的相对位置和相对速度。基于该相对位置和相对速度，预测距离24可以被确定并与距离阈值46进行比较。如果为“是”，即预测距离24大于距离阈值46，所以没有对其他车辆16的预期的干扰，则方法300循环回到作为重新计算循环305的一部分的步骤325。然而，如果为“否”，即预测距离24不大于距离阈值46，因此会有对其他车辆16的预期的干扰，则方法300继续步骤350。
步骤350，“向当前车道转向”，可包括：取消或中止第一路线计划40并且启动第二路线计划50，以便将本车辆12转向回到当前车道20，从而避免与其他车辆16的任何干扰或可能的碰撞。因为基于本车辆相对于当前车道20和相邻车道18的最新位置最近重新计算了第二路线计划50，所以可以在没有计算延迟的情况下进行从第一路线计划40到第二路线计划50的转换。通过消除计算延迟，该转换更可能是平滑的而非不平稳的，因为如果在需要第二路线计划的时刻到来之前没有计算或确定该计划，则延迟第一路线计划40的终止花费更少的时间。
步骤355，“将相邻车道指定为新的当前车道”，可包括：一旦完成车道变更，就改变对道路30的哪个车道是当前车道的指定。
因此，提供了脱险路径规划系统(系统10)、用于系统10的控制器32和操作系统10的方法300。系统10是对现有自动车辆控制系统的改进，因为系统10预规划脱险路径或脱险路线，使得如果需要，可以立即获得替代路线(第二路线计划50)。已经观察到，这种预规划将会导致本车辆12的乘坐者的更平滑的行驶体验。虽然本文给出的非限制性示例集中于将本车辆12转向以避免与其他车辆16的干扰，但可以构想，也可使用本车辆12的加速或减速(可能与转向组合)来避免与其他车辆16的干扰。
虽然已经根据本发明的优选实施例描述了本发明，但是本发明并不旨在受如此限制，而是仅受随后的权利要求中所阐明的范围的限制。

Claims (3)

1.一种用于操作自动车辆的脱险路径规划系统(10)，所述系统(10)包括：
适合于在本车辆(12)上使用的物体检测器(14)，所述物体检测器(14)用于检测由所述本车辆(12)行驶的当前车道(20)旁边的相邻车道(18)中的其他车辆(16)；以及
与所述物体检测器(14)通信的控制器(32)，所述控制器(32)被配置成：响应于车道变更请求(34)，确定将所述本车辆(12)从所述当前车道(20)转向到所述相邻车道(18)的第一路线计划(40)，确定将所述本车辆(12)转向到所述当前车道(20)中的第二路线计划(50)，在所述其他车辆(16)和所述本车辆(12)之间的预测距离(24)大于距离阈值(46)时启动所述第一路线计划(40)，以及在启动所述第一路线计划(40)之后在所述其他车辆(16)和所述本车辆(12)之间的所述预测距离(24)变得小于所述距离阈值(46)时取消所述第一路线计划(40)并选择所述第二路线计划(50)。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述系统(10)包括所述本车辆(12)的转向信号(44)，以及所述控制器(32)被配置成激活所述转向信号(44)以启动所述第一路线计划(40)。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述控制器(32)被配置成在启动所述第一路线计划(40)之后周期性地反复地确定所述第二路线计划(50)。
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