CN108572644B - 用于自动车辆的变道系统 - Google Patents
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Abstract
适合于在自动主车辆(12)上使用的变道系统(10)包括相机(32)、惯性测量单元(34)和控制器(28)。相机(32)检测由主车辆(12)行驶的道路(36)的车道标志(38)。惯性测量单元(44)确定主车辆(12)的相对运动(46)。控制器(28)与相机(32)和惯性测量单元(44)通信。当车道标志(38)被检测到时,控制器(28)基于上一个位置(60)和当前向量(62)来朝着道路(36)的相邻车道(42)的中心线(56)操纵主车辆(12),并确定指示主车辆(12)相对于当前向量(62)的运动的偏移向量(64)。当车道标志(38)未被检测到时,控制器(28)基于来自惯性测量单元(44)的信息来确定相对于上一个位置(60)的偏移位置(66),基于上一个位置(60)和偏移向量(64)来确定用于从偏移位置(66)朝着道路(36)的相邻车道(42)的中心线(56)操纵主车辆(12)的校正向量(68),并根据校正向量(68)朝着相邻车道(42)的中心线(56)操纵主车辆(12)。
Description
技术领域
本公开总体上涉及用于自动车辆的变道系统,并且更具体地涉及当车道标志未被相机检测到时使用历史车辆运动信息来操作自动车辆。
背景技术
已知使用相机以检测道路的特征(例如车道标志和路缘石)来操作自动车辆(例如使自动车辆转向)。然而,在一些实例中,那些特征可能是不一致的、降级的或在其它情况下不可检测的。在不存在车道标志的情况下,很多系统简单地脱离并将控制归还给车辆操作员,即使车道标志可能仅仅是暂时不被相机检测到。
发明内容
根据一个实施例,提供了适合于在自动车辆上使用的自动变道系统。该系统包括相机、惯性测量单元和控制器。相机检测由主车辆行驶的道路的车道标志。惯性测量单元确定主车辆的相对运动。控制器与相机和惯性测量单元通信。当车道标志被检测到时,控制器确定主车辆相对于道路的车道标志的上一个位置。控制器还基于上一个位置来确定用于使主车辆朝着道路的相邻车道的中心线转向的当前向量。控制器还确定指示主车辆相对于当前向量的运动的偏移向量。当车道标志未被检测到时,控制器基于来自惯性测量单元的信息来确定相对于上一个位置的偏移位置。控制器还基于上一个位置和偏移向量来确定用于使主车辆从偏移位置朝着相邻车道的中心线转向的校正向量,并根据校正向量使主车辆朝着相邻车道的中心线转向。
当阅读作为非限制性示例并参考附图给出的优选实施例的以下具体实施方式时,另外的特征和优点将更清楚地出现。
附图说明
现在将作为示例参考附图描述本发明,其中:
图1是根据一个实施例的变道系统的图;
图2A和2B是根据一个实施例的在配备有图1的系统的主车辆的道路上的运动的图示;以及
图3A和3B是根据一个实施例的在配备有图1的系统的主车辆的道路上的运动的图示。
具体实施方式
图1示出了在下文中被称为系统10的变道系统10的非限制性示例,系统10适合于在下文中被称为主车辆12的自动车辆上使用。通常,系统10被配置成在自动模式14下操作(即驾驶)主车辆12,由此,主车辆12的操作员16只不过是乘客。也就是说,操作员16实质上不涉及主车辆12的转向或主车辆12的加速器20和制动器22的操作。设想主车辆12也可在手动模式24下或在部分模式(未示出)下操作,在手动模式中操作员16完全负责操作主车辆-控件26,并且在部分模式中主车辆12的控制由操作员16和系统10的控制器28共享。
如应对本领域中的技术人员明显的,控制器28可以包括诸如微处理器之类的处理器(未具体示出)或诸如模拟和/或数字控制电路之类的其它控制电路,包括用于处理数据的专用集成电路(ASIC)。控制器28可以包括用于存储一个或多个例程、阈值和采集数据的存储器30,包括非易失性存储器,例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。一个或多个例程可以由处理器执行以执行用于基于由控制器28接收的信号来操作主车辆12的步骤,如在本文所述的。
系统10包括用于采集由主车辆12行驶的道路36的图像34的相机32。适合于在主车辆12上使用的相机32的示例是在市场上可得到的,如本领域中的技术人员将认识到的,一个这样的相机是来自美国爱达荷州博伊西的Micron Technology有限公司的APTINAMT9V023。相机32可以安装在主车辆12的前面或安装在主车辆12的内部中的适合于相机32通过主车辆12的挡风玻璃观看在主车辆12周围的区域的位置处。相机32优选地是视频型相机32或可以例如以每秒十帧的足够的帧速率采集道路32和周围区域的图像的相机32。
图像34可以包括但不限于在由主车辆12行驶的道路36的行驶车道40的左侧和右侧上的车道标志38。图像34还可以包括在行驶车道40的相邻车道42的左侧和右侧上的车道标志38。车道标志38可以包括如一般用于指示道路36的行驶车道40的边界的实线。车道标志38还可包括如也一般用于指示道路36的行驶车道40的边界的虚线。车道标志38可能由于多种原因例如但不限于车道标志油漆的褪色、路面的冲蚀、在道路36上的雪或污垢、在相机32的透镜上的沉淀物或污垢、相机32的操作故障等而变得不存在或在其它情况下不可被相机32检测到。
系统10还包括在下文中被称为IMU 44的惯性测量单元44,其用于确定主车辆12的相对运动46。由IMU 44测量的相对运动46可以包括主车辆12的当前偏航速率、纵向加速度、横向加速度、俯仰速率和翻滚速率。如本领域中的技术人员认识到的,在市场上可得到的适合于在主车辆12上使用的IMU 44的几个实例的一个示例是来自美国明尼苏达州金山谷的Honeywell Sensing and Control的6DF-1N6-C2-HWL。
系统10还可以包括用于确定主车辆12的速度的速度传感器18。速度传感器18可以包括一般在汽车应用中找到的车轮速度传感器。能够确定主车辆12的速度的其它传感器可以包括但不限于全球定位系统(GPS)接收机和RADAR收发机,以及本领域中的技术人员将认识到其它设备。
控制器28与相机32和IMU 44进行电通信,使得控制器28可以经由视频信号50接收图像34并经由位置信号52接收主车辆12的相对运动46。位置信号52源于IMU 44并可以包括主车辆12的当前偏航速率、纵向加速度、横向加速度、俯仰速率和翻滚速率,其限定了主车辆12的相对运动46,例如主车辆12的横向速度、纵向速度、偏航角的变化等。控制器28还与速度传感器48进行电通信,使得控制器28可以经由速度信号54接收主车辆12的速度。控制器28还与车辆-控件26进行电通信。
控制器28通常被配置(例如编程或硬连线)为基于由相机32检测的道路36的车道标志38来确定相邻车道42的中心线56。也就是说,由控制器28使用用于图像分析58的已知技术来处理由相机32检测或采集的图像34以当执行变道机动演习时确定应沿着道路36哪里来操作主车辆或使主车辆转向。可以使用视觉处理技术,例如来自以色列耶路撒冷的Moblieye Vision Technologies的EYE平台或其它适当的设备。作为示例而不是限制,中心线56优选地在由主车辆12行驶的行驶车道40的相邻车道42的中部中。
图2A示出了当控制器28正在自动模式14下在时刻T0使主车辆12从行驶车道40中的点A朝着位于相邻车道42的中心线56处的期望点C转向(即变道机动演习)时的非限制性示例。控制器28使用如由相机32检测的车道标志38来确定相邻车道42的中心线56。点C位于可能在主车辆12的前方的视线上的预定距离处,如在自动车辆控制的领域中的技术人员将认识到的,并代表在时刻T2主车辆12的期望位置,T2被理解为相对于时刻T0的未来。控制器28可以确定主车辆12相对于道路36的车道标志38的上一个位置60。上一个位置60可以由控制器28基于预定速率在例如一毫秒(1ms)和100ms之间更新,以解释当主车辆沿着道路36行驶时在道路36的曲率中的变化。更新速率可以基于主车辆12的速度而改变。当车道标志38由相机32检测到时,上一个位置60和点A重合或是一致的。作为示例而不是限制,上一个位置60在图2A中被示为在时刻T0位于相邻车道42的中心线56的左边。
控制器28还可以基于上一个位置60来确定由被标为AC的箭头表示的当前向量62,该箭头示出了由控制器28使主车辆12从点A转向到期望点C的速度和方向。控制器28还可以确定指示主车辆12相对于当前向量62的实际运动的偏移向量64。偏移向量64由被标为AB的箭头表示,该箭头示出了从点A行驶到点B的主车辆12的实际速度和实际方向。由于道路36的凸起、阵风、死水和其它现象,偏移向量64可能不同于当前向量62。来自IMU 44、相机32和速度传感器48的输入由控制器28使用以确定偏移向量64,如本领域中的技术人员将认识到的。
图2B示出了当车道标志38未由相机32检测到时的非限制性示例,如在附图中由在点A之后的车道标志38的不连续性或终止所示的。车道标志38的不连续性可以出现在道路38的任一侧或两侧上。在时刻T1,主车辆12从上一个位置60移动到点B,并且控制器28如前所述地确定偏移向量64。控制器28还可以基于从IMU 44接收的相对运动46信息并基于从速度传感器48接收的主车辆12的速度来确定相对于上一个位置60的偏移位置66。偏移位置66被限定为由主车辆12得到的位置,其偏离期望行驶路径,或换句话说,主车辆12从当前向量62偏离航行多远。控制器28还可以确定用于使主车辆12从偏移位置66转向到期望点C的由箭头BC示出的校正向量68。校正向量68被限定为使主车辆12转向回到期望点C所需的主车辆12的方向和主车辆12的速度,如由控制器28在前面确定的。校正向量68基于上一个位置60和偏移向量64,并且使用向量代数学的已知方法来确定,其中校正向量68等于在当前向量62和偏移向量64之间的差。控制器28然后根据校正向量68来操纵主车辆12,直到车道标志38由相机32检测到为止,或直到时间阈值70(图1)被达到为止,其中主车辆操作返回到手动模式24。时间阈值70可以根据主车辆12的速度而改变。
图3B示出了另一实施例,其中控制器28也可以确定上一个向量72,其基于当前向量62的时间历史74(图1)。时间历史74被限定为从当前数据点及时回去的一系列数据。上一个向量72存储在控制器28的存储器30中,由此产生以前的当前向量62的数据点的数据缓冲。上一个向量72可以按在1ms和100ms之间的速率更新。在时间历史74中的预定数量的数据点可以用于通过已知的数据处理方法(例如演进平均(running average)、10个最近的数据点的平均、无限滤波器和数据处理的领域中的技术人员已知的其它方法来确定上一个向量72。控制器28还可以基于上一个向量72来确定由箭头BC示出的校正向量68,并根据校正向量68来操纵主车辆12,直到车道标志38由相机32检测到为止或直到时间阈值70被达到为止,其中主车辆操作返回到手动模式24。校正向量68被定义为将主车辆12操纵回到期望点C所需的主车辆12的方向和主车辆12的速度,如以前由控制器28确定的。
相应地,提供了变道系统10(系统10)和系统10的控制器28。与现有系统相反,当车道标志38不存在或在其它情况下不可被相机32检测到时,本文所述的系统10延迟自动驾驶控件的脱离。即使车道标志38是暂时不可检测的,在改变车道时自动驾驶控件的脱离也可能导致相当大的消费者不满意和恼怒。
虽然本发明依据其优选实施例被描述,但其并不旨在被这样限制,更确切地说只在所附权利要求中所阐述的程度上。而且,术语“第一”、“第二”、“上”、“下”等的使用并不表示重要性、位置或定向的任何顺序,更确切地,术语“第一”、“第二”等用于将元件彼此区分开。此外,术语“一”、“一个”等的使用并不表示数量的限制,更确切地表示至少一个所引用的项的存在。
Claims (3)
1.一种适合于在自动车辆上使用的自动变道系统(10),所述系统(10)包括:
相机(32),其检测主车辆(12)行驶的道路(36)的车道标志(38);
惯性测量单元(44),其确定所述主车辆(12)的相对运动(46);以及
控制器(28),其与所述相机(32)和所述惯性测量单元(44)通信,其中,当所述车道标志(38)被检测到时,所述控制器(28)确定所述主车辆(12)相对于所述道路(36)的所述车道标志(38)的上一个位置(60),基于所述上一个位置(60)来确定用于使所述主车辆(12)朝着所述道路(36)的相邻车道(42)的中心线(56)转向的当前向量(62),并且确定指示所述主车辆(12)相对于所述当前向量(62)的运动的偏移向量(64);以及当所述车道标志(38)未被检测到时,所述控制器(28)基于来自所述惯性测量单元(44)的信息来确定相对于所述上一个位置(60)的偏移位置(66),基于所述上一个位置(60)和所述偏移向量(64)来确定用于使所述主车辆(12)从所述偏移位置(66)朝着所述相邻车道(42)的所述中心线(56)转向的校正向量(68),并且根据所述校正向量(68)使所述主车辆(12)朝着所述相邻车道(42)的所述中心线(56)转向。
2.根据权利要求1所述的系统(10),其中,所述控制器(28)还基于所述当前向量(62)的时间历史(74)来确定上一个向量(72),并且所述校正向量(68)还基于所述上一个向量(72)。
3.根据权利要求1所述的系统(10),其中,所述系统(10)包括测量所述主车辆(12)的速度的速度传感器(48),并且还基于所述速度来确定所述偏移位置(66)。
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