CN108216256B - 用于生成车辆的路径的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于生成车辆的路径的装置和方法。装置包括：第一传感器，检测车道标记信息；第二传感器，检测主车辆的行驶速度；第三传感器，检测主车辆的偏航率；以及第四传感器，检测前方车辆相对于主车辆的相对位置。然后控制器基于主车辆的行驶速度和偏航率以及前方车辆相对于主车辆的相对位置计算前方车辆的轨迹。另外，控制器使用前方车辆的计算轨迹和车道标记信息生成主车辆的行驶路径。

Description

用于生成车辆的路径的装置和方法
相关申请的交叉引证
本申请基于并且要求于2016年12月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0171746号的优先权的权益，通过引证将该申请的公开内容整体结合于此。
技术领域
本公开内容涉及一种用于生成车辆的路径的装置和方法，更具体地，涉及一种即使在由于成像设备的各种限制(背光、亮度变化等等)、道路环境(磨损的和褪色的车道标记、车道标记的光反射等)以及行驶环境(被前方的车辆挡住的车道标记、低速行驶等)导致车道标记的可靠性降低时也能稳定地生成路径的技术。
背景技术
开发用于辅助转向的高级驾驶员辅助系统从车道保持辅助系统(LKAS)扩展到高速公路行驶辅助系统(HDAS)，其允许车辆在有限的情况下自主转向而不需要驾驶员的干涉。生成行驶路径以更稳定地控制车辆是很重要的。通常，车道标记信息通常用于生成用于在车道内进行安全行驶的路径。
用于生成车辆的行驶路径的传统技术使用成像设备来检测车道标记信息。然而，当由于成像设备的限制(背光、亮度变化等等)、道路环境(磨损和褪色的车道标记、车道标记的光反射等)、以及行驶环境(被前方的车辆挡住的车道标记、低速行驶等)导致车道标记信息的可靠性下降或者不能对其进行检测时，可能不能生成行驶路径，因此LKAS、HDAS等不能操作。
因此，根据传统技术，可以检测到不可靠的车道标记信息，或者车道标记信息的检测可能会失败，从而导致无法操作LKAS、HDAS等。这种操作LKAS、HDAS等的频繁的故障可能会减少消费者对车辆的偏好，从而导致消费者信任下降。
发明内容
本公开内容提供一种用于生成车辆的路径的方法和装置，其特征在于通过基于主车辆的行驶信息和前方车辆相对于主车辆的相对位置来计算前方车辆的轨迹并且通过所计算的前方车辆的轨迹和车道标记信息的互补使用生成主车辆的路径，从而即使在由于成像设备(例如，照相机、摄像机等)的限制(背光、亮度变化等等)、道路环境(磨损和褪色的车道标记、车道标记的光反射等)以及行驶环境(被前方的车辆挡住的车道标记、低速行驶等)导致车道标记的可靠性降低时也稳定地生成路径。
本公开内容的目的不限于上述目的和任何其他目的并且将从以下说明书中清楚地理解本文中未提到的目的和优点。从本公开内容的示例性实施方式中将更清晰地理解本发明构思。此外，显然本公开内容的目的和优点可以通过在所附权利要求要求保护的元件和特征及其组合来实现。
根据本公开的一方面，用于生成车辆的路径的装置可以包括：第一传感器，被配置为检测车道标记信息；第二传感器，被配置为检测主车辆的行驶速度；第三传感器，被配置为检测主车辆的偏航率；第四传感器，被配置为检测前方车辆相对于主车辆的相对位置；以及控制器，可被配置为基于主车辆的行驶速度和偏航率以及前方车辆相对于主车辆的相对位置来计算前方车辆的轨迹，并使用所计算的前方车辆的轨迹和车道标记信息的互补使用来生成主车辆的行驶路径。
车道标记信息可以包括左线的曲率导数和右线的曲率导数的平均值(a)、左线的曲率和右线的曲率的平均值(b)、主车辆相对于左线的方位角与主车辆相对于右线的方位角的平均值(c)、以及主车辆相对于左线的位置和主车辆相对于右线的位置的平均值(d)。轨迹可以包括曲率(f)、方位角(g)、以及位置(h)。
控制器可以被配置为当主车辆的速度小于或等于第一阈值并且主车辆与前方车辆的距离小于第二阈值时使用轨迹的曲率(f)和方位角的平均值(c)以及位置的平均值(d)生成主车辆的行驶路径。另外，控制器可以被配置为当主车辆的速度小于或等于第一阈值并且主车辆与前方车辆的距离大于或等于第二阈值时使用方位角的平均值(c)和位置的平均值(d)生成主车辆的行驶路径。
当主车辆的速度小于或等于第一阈值并且未检测到车道标记信息时，控制器可以被配置为使用曲率(f)、方位角(g)、以及轨迹的位置(h)生成主车辆的行驶路径。当主车辆的速度超过第一阈值并且检测到车道标记信息时，控制器可以被配置为使用曲率导数的平均值(a)、曲率的平均值(b)、方位角的平均值(c)、以及位置的平均值(d)生成主车辆的行驶路径。当主车辆的速度超过第一阈值并且未检测到车道标记信息时，控制器可以被配置为使用曲率(f)、方位角(g)、以及轨迹的位置(h)生成主车辆的行驶路径。
根据本公开内容的另一方面，一种用于生成车辆的路径的方法，可以包括以下步骤：由第一传感器检测车道标记信息；由第二传感器检测主车辆的行驶速度；由第三传感器检测主车辆的偏航率；由第四传感器检测前方车辆相对于主车辆的相对位置；并且由控制器基于主车辆的行驶速度和偏航率以及前方车辆相对于主车辆的相对位置来计算前方车辆的轨迹，并通过所计算的前方车辆的轨迹和车道标记信息的互补使用生成主车辆的行驶路径。
车道标记信息可以包括左线的曲率导数和右线的曲率导数的平均值(a)、左线的曲率和右线的曲率的平均值(b)、主车辆相对于左线的方位角与主车辆相对于右线的方位角的平均值(c)以及主车辆相对于左线的位置与主车辆相对于右线的位置的平均值(d)。轨迹可以包括曲率(f)、方位角(g)、以及位置(h)。
生成行驶路径可以包括：当主车辆的速度小于或等于第一阈值并且主车辆与前方车辆的距离小于第二阈值时，由控制器使用轨迹的曲率(f)和方位角的平均值(c)以及位置的平均值(d)生成主车辆的行驶路径。生成行驶路径可以包括：当主车辆的速度小于或等于第一阈值并且主车辆与前方车辆的距离大于或等于第二阈值时，由控制器使用方位角的平均值(c)以及位置的平均值(d)来生成主车辆的行驶路径。
另外，生成行驶路径可以包括：当主车辆的速度小于或等于第一阈值并且未检测到车道标记信息时，使用曲率(f)、方位角(g)、以及轨迹的位置(h)来生成主车辆的行驶路径。生成行驶路径可以包括：当主车辆的速度超过第一阈值并且检测到车道标记信息时，使用曲率导数的平均值(a)、曲率的平均值(b)、方位角的平均值(c)及位置的平均值(d)来生成主车辆的行驶路径。生成行驶路径可以包括：当主车辆的速度超过第一阈值并且未检测到车道标记信息时，使用曲率(f)、方位角(g)、以及轨迹的位置(h)来生成主车辆的行驶路径。
附图说明
从以下结合附图时进行的详细描述中，本公开内容的以上和其他目的、特征以及优点将更加显而易见：
图1示出了根据本公开内容的示例性实施方式的用于生成车辆的路径的装置的配置的框图；
图2示出了由根据本公开内容的示例性实施方式的用于生成车辆的路径的装置生成的行驶路径的实例；
图3示出了由根据本公开内容的示例性实施方式的用于生成车辆的路径的装置生成的行驶路径的另一实例；以及
图4示出了根据本公开内容的示例性实施方式的用于生成车辆的路径的方法的流程图。
具体实施方式
应当理解，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括一般的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆；包括各种船只和舰船的船舶；航天器等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃机、插电混合动力车辆、氢动力车辆、和其他替代燃料车辆(例如，来源于除石油以外的资源的燃料)。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性过程，然而，可以理解的是，也可通过一个或多个模块来执行示例性过程。此外，应该理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置成存储模块，并且处理器具体地配置成使所述模块执行一个或多个过程，这在下文中进一步描述。
此外，本发明的控制逻辑可体现为在计算机可读介质上的非临时性计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器/控制单元等等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡、以及光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在网络耦接的计算机系统中，从而例如通过远程通信服务器或控制器局域网络(CAN)以分布式方式存储和执行该计算机可读介质。
本文所用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而并不旨在限制本发明。除非上下文另有明确说明，否则如本文所用的单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用术语“包括(comprise)”和/或“包含(comprising)”时，意指指定特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有的组合。
除非特别地说明或从上下文中显而易见的，否则本文所使用的术语“约(about)”理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准差内。“约”可理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另从上下文中清晰可见，否则本文中所提供的所有数值可被术语“约”修饰。
通过结合附图的以下详细说明将更清晰地理解本公开内容的以上及其他目标、特征、以及优点使得本公开所属领域中的技术人员能够容易地执行本文中描述的技术构思。此外，为了不会不必要地使得本发明的要点模糊，将排除与本公开内容相关联的公知技术的详细说明。在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的示例性实施方式。
图1示出了根据本公开内容的示例性实施方式生成车辆的路径的装置的配置的框图。如图1所示，根据本公开内容的示例性实施方式的用于生成车辆的路径的装置可以包括车道标记检测传感器10、车辆传感器20、位置检测传感器30以及控制器40。控制器40可被配置为操作各种传感器。
相对于上述元件中的每一个，首先，车道标记检测传感器10是被配置为从由成像设备所获取主车辆前方的正视图像来检测车道标记信息的第一传感器。可以用三维(3D)方程式的形式表示所检测的车道标记信息。例如，车道标记信息可以表示为以下方程式1：
y＝ax3+bx2+cx+d…方程式1
其中，a表示曲率导数；b表示曲率；c表示方位角；以及d表示位置(车道标记(线)与车辆之间的偏移)作为参考，a、b、c、以及d中的每一个可以是平均值。通常，车道标记检测传感器10可被配置为以上述3D方程式的形式检测关于车辆的左车道标记和右车道标记(画的线)。
根据本公开内容的示例性实施方式，可以生成行驶路径以允许车辆使用左线的曲率导数和右线的曲率导数的平均值(a)、左线的曲率和右线的曲率的平均值(b)、车辆相对于左线的方位角与车辆相对于右线的方位角的平均值(c)、以及车辆相对于左线的位置和车辆相对于右线的位置的平均值(d)在左线与右线之间行驶。
此外，车道标记检测传感器10可被配置为从通过成像设备所获取的图像提取线特征点，将通过将所提取的特征点应用于方程式而检测到的线与线特征点进行比较，检测距离误差小于或等于预定阀值的候选线，并确定所检测的候选线中邻近车辆的线(即，车辆的左线和右线)作为标记车辆的当前行驶车道的线。
车辆传感器20可以包括安装在车辆中的各种类型的传感器。具体地，车辆传感器20可以包括速度传感器(例如，第二传感器)和偏航率传感器(例如，第三传感器)。速度传感器可被配置为检测车辆的行驶速度，并且偏航率传感器可被配置为检测车辆的偏航率。位置检测传感器30是被配置为检测前方车辆相对于主车辆的相对位置的第四传感器。相对位置可以由相对于主车辆所检测到的前方车辆的位置定义。
控制器40通常可被配置为操作上述相应元件以正常执行其功能。具体地，控制器40可被配置为基于由速度传感器测量的主车辆的行驶速度、由偏航率传感器测量的主车辆的偏航率以及由位置检测传感器30检测的前方车辆相对于主车辆的相对位置来计算前方车辆的轨迹。具体地，前方车辆的轨迹可以表示为前方车辆已移动至的点的方程式。例如，前方车辆的轨迹可以表示为以下的方程式2。
y＝fx2+gx+h…方程式2
其中，f表示曲率；g表示方位角；以及h表示位置(前方车辆和主车辆的轨迹之间的偏移)。
此外，控制器40可被配置为通过所计算的前方车辆的轨迹和车道标记信息的互补使用生成主车辆的行驶路径。例如，当主车辆的速度小于或等于第一阈值(例如，30kph)并且主车辆与前方车辆的距离小于第二阈值(例如，60～70m)，可以使用轨迹的曲率(f)和方位角的平均值(c)以及车道标记信息中位置的平均值(d)生成主车辆的路径。该实例对应于何时检测到车道标记信息。其中，主车辆的路径可以表示为下面的方程式3：
y＝fx3+cx+d…方程式3
例如，当主车辆的速度小于或等于第一阈值并且主车辆与前方车辆的距离大于或等于第二阈值时，可以使用方位角的平均值(c)和位置的平均值(d)生成主车辆的路径。该实例对应于检测车道标记信息时。其中主车辆的路径可以表示为下面的方程式4：
y＝cx+d…方程式4
例如，当主车辆的速度小于或等于第一阈值并且未检测到车道标记信息时，可以使用轨迹的曲率(f)、方位角(g)以及位置(h)生成主车辆的路径。其中主车辆的路径可以表示为方程式2。该实例对应于何时计算前方车辆的轨迹。当不计算前方车辆的轨迹时，不会生成主车辆的路径。
在上述实例中，主车辆以低速行驶。在下文中，将描述主车辆以高速行驶的实例。例如，当主车辆的速度超过第一阈值并且检测到车道标记信息时，可以使用曲率导数的平均值(a)、曲率的平均值(b)、方位角的平均值(c)、以及位置的平均值(d)来生成主车辆的路径。其中主车辆的路径可以表示为方程式1。当主车辆的速度超过第一阈值并且未检测到车道标记信息时，可以使用轨迹的曲率(f)、方位角(g)以及位置(h)生成主车辆的路径。其中主车辆的路径可以表示为方程式2。该实例对应于何时计算前方车辆的轨迹。当不计算前方车辆的轨迹时，不会生成主车辆的路径。
图2示出了根据本公开内容的示例性实施方式的由用于生成车辆的路径的装置生成的行驶路径的实例。具体地，图2示出了当出现主车辆210的左线250和右线270且主车辆210与前方车辆220的距离在有效范围内时当主车辆210以低速行驶时所生成的主车辆210的行驶路径211。在图2中，“221”表示前方车辆220的轨迹。
具体地，控制器40可被配置为使用前方车辆220的轨迹221的曲率(f)和方位角的平均值(c)以及车道标记信息中的位置的平均值(d)来生成主车辆210的行驶路径211。当主车辆210与前方车辆220的距离超出有效范围时，前方车辆220的轨迹221的曲率的可靠性可能降低。因此，可以排除前方车辆220的轨迹221的曲率，并且可以使用方位角的平均值(c)和车道标记信息中的位置的平均值(d)生成主车辆210的行驶路径211。因此，即使当前方车辆表现出异常移动或进行变道时也可以在不跟随前方车辆的情况下更稳定地生成主车辆的行驶路径。
图3示出了由根据本公开内容的示例性实施方式的用于生成车辆的路径的装置生成的行驶路径的另一实例。图3示出了在不出现主车辆310的左线350和右线370的情况下所生成的主车辆310的行驶路径311，与主车辆310的速度无关。在图3中，“321”表示前方车辆320的轨迹。
在图3中，当没出现主车辆310的左线350和右线370时，不能检测到车道标记信息。因此，可以基于前方车辆320的轨迹321来生成主车辆310的行驶路径311。具体地，没出现主车辆310的左线和右线包括由于成像设备的限制(背光、亮度变化等等)、道路环境(例如，磨损和褪色的线、通过线的光反射等)以及行驶环境(例如，被前方车辆挡住的线等)导致的线的实际不存在线以及未检测到线。
图4示出了根据本公开内容的示例性实施方式的用于生成车辆的路径的方法的流程图。首先，在操作401中，车道标记检测传感器10可被配置为检测车道标记信息。在操作402中，速度传感器可被配置为检测主车辆的行驶速度。在操作403中，偏航率传感器可被配置为检测主车辆的偏航率。在操作404中，位置检测传感器30可被配置为检测前方车辆相对于主车辆的相对位置。
此外，在操作405中，控制器40可被配置为基于主车辆的行驶速度和偏航率以及前方车辆相对于主车辆的相对位置来计算前方车辆的轨迹，并通过所计算的前方车辆的轨迹和车道标记信息的互补使用来生成主车辆的行驶路径。一旦生成行驶路径，可以控制车辆在所生成的行驶路径内行驶。换言之，使用LKAS和HDAS系统，控制器可被配置为操作车辆以保持在所生成的行驶路径内，因此改善行驶安全性。因此，即使受到限制，道路环境或行驶环境不可靠时，车辆也可以在不用驾驶员干涉的情况下使用所生成的改善的行驶路径自动行驶。
如上所述，通过基于主车辆的行驶信息和前方车辆相对于主车辆的相对位置计算前方车辆的轨迹并通过所计算的前方车辆的轨迹和车道标记信息的互补使用生成主车辆的行驶路径，即使当由于成像设备的限制(背光、亮度变化等等)、道路环境(磨损和褪色的车道标记、线的光反射等)、以及行驶环境(被前方的车辆挡住的线、低速行驶等)导致车道标记信息的可靠性降低时也可以更稳定地生成行驶路径。
此外，通过基于主车辆的行驶信息和前方车辆相对于主车辆的相对位置计算前方车辆的轨迹并通过所计算的前方车辆的轨迹和车道标记信息的互补使用生成主车辆的行驶路径，即使当前方车辆表现出异常移动或进行变道时也可以在不用跟随前方车辆的情况下更稳定地生成主车辆的行驶路径。
在上文中，虽已参考示例性实施方式和附图来描述本公开内容，但本公开内容不限于此，在不背离在所附权利要求中要求的本公开内容的精神和范围的情况下，本公开内容所属领域的技术人员可进行不同地修改和改变。

Claims (16)

1.一种用于生成车辆的路径的装置，其特征在于，所述装置包括：
第一传感器，被配置为检测车道标记信息；
第二传感器，被配置为检测主车辆的行驶速度；
第三传感器，被配置为检测所述主车辆的偏航率；
第四传感器，被配置为检测前方车辆相对于所述主车辆的相对位置；以及
控制器，被配置为基于所述主车辆的行驶速度和偏航率以及所述前方车辆相对于所述主车辆的相对位置来计算所述前方车辆的轨迹并使用所计算的前方车辆的轨迹和所述车道标记信息生成所述主车辆的行驶路径。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述车道标记信息包括左线的曲率导数与右线的曲率导数的平均值(a)、所述左线的曲率与所述右线的曲率的平均值(b)、所述主车辆相对于所述左线的方位角与所述主车辆相对于所述右线的方位角的平均值(c)，以及所述主车辆相对于所述左线的位置与所述主车辆相对于所述右线的位置的平均值(d)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述轨迹包括曲率(f)、方位角(g)以及位置(h)。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制器被配置为当所述主车辆的速度小于或等于第一阈值并且所述主车辆与所述前方车辆的距离小于第二阈值时使用所述轨迹的所述曲率(f)和所述方位角的平均值(c)以及所述位置的平均值(d)来生成所述主车辆的行驶路径。
5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制器被配置为当所述主车辆的速度小于或等于第一阈值并且所述主车辆与所述前方车辆的距离大于或等于第二阈值时使用所述方位角的平均值(c)和所述位置的平均值(d)来生成所述主车辆的行驶路径。
6.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制器被配置为当所述主车辆的速度小于或等于第一阈值并且未检测到所述车道标记信息时使用所述轨迹的所述曲率(f)、所述方位角(g)以及所述位置(h)来生成所述主车辆的行驶路径。
7.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制器被配置为当所述主车辆的速度超过第一阈值并且检测到所述车道标记信息时使用所述曲率导数的平均值(a)、所述曲率的平均值(b)、所述方位角的平均值(c)以及所述位置的平均值(d)来生成所述主车辆的行驶路径。
8.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制器被配置为当所述主车辆的速度超过第一阈值并且未检测到所述车道标记信息时使用所述轨迹的所述曲率(f)、所述方位角(g)以及所述位置(h)来生成所述主车辆的行驶路径。
9.一种用于生成车辆的路径的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
由第一传感器检测车道标记信息；
由第二传感器检测主车辆的行驶速度；
由第三传感器检测所述主车辆的偏航率；
由第四传感器检测前方车辆相对于所述主车辆的相对位置；并且
由控制器基于所述主车辆的行驶速度和偏航率以及所述前方车辆相对于所述主车辆的相对位置来计算所述前方车辆的轨迹，并使用所计算的前方车辆的轨迹和所述车道标记信息来生成所述主车辆的行驶路径。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述车道标记信息包括左线的曲率导数与右线的曲率导数的平均值(a)、所述左线的曲率与所述右线的曲率的平均值(b)、所述主车辆相对于所述左线的方位角与所述主车辆相对于所述右线的方位角的平均值(c)、以及所述主车辆相对于所述左线的位置与所述主车辆相对于所述右线的位置的平均值(d)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述轨迹包括曲率(f)、方位角(g)以及位置(h)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，生成所述行驶路径包括：
当所述主车辆的速度小于或等于第一阈值并且所述主车辆与所述前方车辆的距离小于第二阈值时，由所述控制器使用所述轨迹的所述曲率(f)和所述方位角的平均值(c)以及所述位置的平均值(d)来生成所述主车辆的行驶路径。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，生成所述行驶路径包括：
当所述主车辆的速度小于或等于第一阈值并且所述主车辆与所述前方车辆的距离大于或等于第二阈值时，由所述控制器使用所述方位角的平均值(c)和所述位置的平均值(d)来生成所述主车辆的行驶路径。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，生成所述行驶路径包括：
当所述主车辆的速度小于或等于第一阈值并且未检测到所述车道标记信息时，由所述控制器使用所述轨迹的所述曲率(f)、所述方位角(g)以及所述位置(h)来生成所述主车辆的行驶路径。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，生成所述行驶路径包括：
当所述主车辆的速度超过第一阈值并且检测到所述车道标记信息时，由所述控制器使用所述曲率导数的平均值(a)、所述曲率的平均值(b)、所述方位角的平均值(c)以及所述位置的平均值(d)来生成所述主车辆的行驶路径。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，生成所述行驶路径包括：
当所述主车辆的速度超过第一阈值并且未检测到所述车道标记信息时，由所述控制器使用所述轨迹的所述曲率(f)、所述方位角(g)以及所述位置(h)来生成所述主车辆的行驶路径。
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