CN109664888B - 高速功能自动切换系统、高级驾驶辅助系统及高速功能自动切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速功能自动切换系统。所述高速功能自动切换系统构造为使宿主车辆自动地进出高速公路的匝道以及在道路上变道，包括：车辆定位模块，被构造为定位所述宿主车辆，且测算宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离，以及获取所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息；信号处理模块，被构造为根据所述车辆定位模块确定的信息以及所述宿主车辆的速度、宿主车辆与周围的车辆的距离信息和速度信息判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域；以及切换提示模块，被构造为在判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域的情况下发出切换提示信号。

Description

高速功能自动切换系统、高级驾驶辅助系统及高速功能自动 切换方法

技术领域

本发明涉及车辆的高级驾驶辅助功能，尤其涉及一种车辆在高速公路上行驶过程中自动切换匝道的高级驾驶辅助方法、实施自动切换匝道过程的高速功能自动切换系统以及高级驾驶辅助系统。

背景技术

近年来，随着人工智能技术的不断发展，驾驶辅助功能的开发在汽车的研发领域占据越来越重要的地位。在此，许多高端车型上都配备有越来越完善的高级驾驶辅助功能。在众多的高级驾驶辅助功能中，能够辅助车辆实现在高速公路上匝道的自动切换可以大大减轻驾驶员在高速公路上的驾驶负担，同时也能够提高车辆在变幻匝道时的整车安全性。但目前的高级驾驶辅助系统受到传感器的探测距离的限制，从而很难探测道路前方的匝道出口相对位置的信息。这种局限加大了较安全可靠的匝道自动切换的驾驶辅助功能的研发难度。因此，如何实现一种高速公路上匝道自动切换的驾驶辅助功能成为了很多整车企业亟待解决的研发难题。

CN106696961B公开了一种高速公路自动驾驶上下匝道控制系统及方法，包括摄像头、图像处理模块、导航模块、自动驾驶决策模块和执行机构；摄像头用于获取图像；图像处理模块从图像中识别出匝道标志线、车道线，在车道线不规则时从图像中识别出道路右边沿的实线，作为右车道线，同时拟合出左车道线，给出驶入或驶出高速公路的行驶路径；导航模块用于提供车辆距匝道的距离信息，及匝道与高速路的相对位置信息；自动驾驶决策模块基于导航模块所提供的信息发出匝道检测的触发信号给摄像头；自动驾驶决策模块基于导航模块所提供的信息控制执行机构，使车辆自动调节车速；自动驾驶决策模块基于行驶路径控制车辆驶入或驶出高速路，用以能够实现车辆自动进出匝道。

CN106527427A涉及本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种基于高速公路的自动驾驶感知系统。其包括传感器用于采集交通标志道路信息和障碍物信息并发送给视觉信号检测识别模块，对传感器发送的信息识别，生成第一交通标志道路标线信息和障碍物信息，并发送给多源信息融合模块的视觉信号检测识别模块、接收视觉信号检测识别模块发送的第一交通标志道路标线信息和第一障碍物信息，与来自高精地图的交通标志道路信息进行融合，将融合生成的车辆行驶局部环境信息发送给车辆的自动驾驶控制器和人机交互系统的多源信息融合模块。本发明成本低廉，易于集成，且能够生成车辆行驶局部环境信息，便于自动驾驶控制器和人机交互系统决策使用，从而大大的提高了感知系统的精度。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种能够更可靠、更安全地使车辆自动出入高速公路的匝道的高速功能自动切换系统。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的第一方面，提供一种高速功能自动切换系统。所述高速功能自动切换系统构造为使宿主车辆自动地进出高速公路的匝道以及在道路上变道，所述高速功能自动切换系统包括：

车辆定位模块，构造为定位所述宿主车辆，且测算宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离，以及获取所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息；

信号处理模块，构造为根据所述车辆定位模块确定的信息以及所述宿主车辆的速度、宿主车辆与周围的车辆的距离信息和速度信息判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域；以及

切换提示模块，构造为在判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域的情况下发出切换提示信号。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述高速功能自动切换系统还包括变道指令模块，其中，所述变道指令模块在发出所述切换提示信号后可以发出变道指令。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述切换提示模块同时在传感器检测到道路允许变道的标识信息之后发出切换提示信号。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述车辆定位模块利用高精地图定位所述宿主车辆，且测算宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离，以及获取所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述信号处理模块构造为根据所述车辆定位模块确定的信息结合路径导航信息判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，在依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道的情况下，所述信号处理模块在如下的条件下判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域并且发出提示区域信号：所述车辆定位模块定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离大于第一预设值且小于第二预设值，其中，所述第一预设值和所述第二预设值在考虑所述宿主车辆的当前速度信息和距离目标车道的车道信息的情况下预先规定。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，在所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域时，所述切换提示模块在如下的条件下发出切换提示信号：依据所述宿主车辆的当前车道信息、当前速度信息；前方车辆的距离信息、速度信息以及靠近目标车道的、所述宿主车辆所处车道的相邻车道的前后车辆的距离信息、速度信息判断能够并入相邻车道。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，在所述宿主车辆能够并入相邻车道时，所述切换提示模块在所述变道指令没有发出的情况下一直发出切换提示信号。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述高速功能自动切换系统还包括应急响应模块，所述应急响应模块在所述宿主车辆依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道时，在如下的情况下使得所述宿主车辆自动地驶入应急车道：

（1）所述宿主车辆当前的车道为匝道或者为与匝道相邻的主路车道；

（2）所述切换提示信号或所述变道指令直至匝道结束或开始仍没有发出。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述高速功能自动切换系统还包括路径规划模块，所述路径规划模块在如下的情况时重新规划路径且生成新的路径导航信息：

（1） 所述车辆定位模块定位测算所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的道路距离小于所述第一预设值；

（2）依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述路径规划模块在如下的情况时重新规划路径且生成新的路径导航信息：

（1） 所述车辆定位模块定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的道路距离小于所述第一预设值；

（2）依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道；以及

（3）所述宿主车辆不能并入所述相邻车道。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，在所述宿主车辆行驶在高速公路的主路上时，所述变道指令模块能够独立于所述切换提示模块发出变道信号。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述高速功能自动切换系统还包括警示模块，所述警示模块在所述变道指令在超过所述提示区域之外发出的情况下发出警示信号。

根据本发明一些实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述高速功能自动切换系统还包括运动规划模块，所述运动规划模块构造为在所述变道指令发出之后规划所述宿主车辆的目标车速和/或目标方向盘转角。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述运动规划模块在所述宿主车辆已经进出高速公路的匝道之后还规划所述宿主车辆的目标车速。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换系统，其中，所述运动规划模块在规划所述宿主车辆的目标车速时考虑所述车辆定位模块获取所述宿主车辆所在的道路限速信息。

按照本发明的第二方面，提供一种高速功能自动切换方法，所述高速功能自动切换方法构造为使宿主车辆自动地进出高速公路的匝道以及在道路上变道，包括以下步骤：

定位所述宿主车辆，且测算宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离，以及获取所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息；

根据测算获取的信息以及所述宿主车辆的速度、宿主车辆与周围的车辆的距离信息和速度信息判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域；以及

在判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域的情况下发出切换提示信号。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：在发出所述切换提示信号后可以发出变道指令。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，同时在检测到道路允许变道的标识信息之后发出所述切换提示信号。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

利用高精地图定位所述宿主车辆，且测算宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离，以及获取所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

根据测算获取的信息结合路径导航信息判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道的情况下，在如下的条件下判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域：定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离大于第一预设值且小于第二预设值，其中，所述第一预设值和所述第二预设值在考虑所述宿主车辆的当前速度信息和距离目标车道的车道信息的情况下预先规定。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：在所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域时，在如下的条件下发出切换提示信号：依据所述宿主车辆的当前车道信息、当前速度信息；前方车辆的距离信息、速度信息以及靠近目标车道的、所述宿主车辆所处车道的相邻车道的前后车辆的距离信息、速度信息判断能够并入相邻车道。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

在所述宿主车辆能够并入相邻车道中时，在所述变道指令没有发出的情况下一直发出切换提示信号。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

在所述宿主车辆依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道时，在如下的情况下使得所述宿主车辆自动地驶入应急车道：

（1）所述宿主车辆当前的车道为匝道或者为与匝道相邻的主路车道；

（2）所述切换提示信号或所述变道指令直至匝道结束或开始仍没有发出。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

在如下的情况时重新规划路径且生成新的路径导航信息：

（1） 定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离小于所述第一预设值；

（2）依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

在如下的情况时重新规划路径且生成新的路径导航信息：

（1） 定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离小于所述第一预设值；

（2）依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道；以及

（3）所述宿主车辆不能并入所述相邻车道。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

在所述宿主车辆行驶在高速公路的主路上时，能够独立于所述切换提示信号发出变道信号。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

在所述变道指令在超过所述提示区域之外发出的情况下发出警示信号。

根据本发明一些实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

在所述变道指令发出之后规划所述宿主车辆的目标车速和/或目标方向盘转角。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

在所述宿主车辆已经进出高速公路的匝道之后还规划所述宿主车辆的目标车速。

根据本发明一实施例的高速功能自动切换方法，其中，还包括以下步骤：

在规划所述宿主车辆的目标车速时考虑所述宿主车辆所在的道路限速信息。

按照本发明的第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现以上任一所述高速功能自动切换方法的步骤。

按照本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行以实现以上任一所述高速功能自动切换方法的步骤。

按照本发明的第五方面，提供一种高级驾驶辅助系统，其包括以上任一所述的高速功能自动切换系统。

按照本发明的第六方面，提供一种车辆，使用以上任一所述高速功能自动切换系统。

根据以下描述和附图本发明的以上特征和操作将变得更加显而易见。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1示例性地示出了按照本发明的高级驾驶辅助系统的模块结构示意图；

图2示出了宿主车辆在出匝道进入高速主路时高速功能自动切换方法的流程；以及

图3示出了宿主车辆在高速主路上行驶以及出高速主路进入匝道时高速功能自动切换方法的流程。

具体实施方式

下文是本发明示范实施例的描述，附图中图示了这些实施例的示例。

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本发明的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到相同的原理可等效地应用于所有类型的高级驾驶辅助系统和高速功能自动切换方法，并且可以在其中实施这些相同的原理，任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本发明的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、机械、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本发明的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来定义。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或者在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

下文参考根据本发明实施例的方法、系统和装置的流程图说明、框图和/或流程图来描述本发明。将理解这些流程图说明和/或框图的每个框、以及流程图说明和/或框图的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以构成机器，以便由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的这些指令创建用于实施这些流程图和/或框和/或一个或多个流程框图中指定的功能/操作的部件。

可以将这些计算机程序指令存储在计算机可读存储器中，这些指令可以指示计算机或其他可编程处理器以特定方式实现功能，以便存储在计算机可读存储器中的这些指令构成包含实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/操作的指令部件的制作产品。

可以将这些计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理器上以使一系列的操作步骤在计算机或其他可编程处理器上执行，以便构成计算机实现的进程，以使计算机或其他可编程数据处理器上执行的这些指令提供用于实施此流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能或操作的步骤。还应该注意在一些备选实现中，框中所示的功能/操作可以不按流程图所示的次序来发生。例如，依次示出的两个框实际可以基本同时地执行或这些框有时可以按逆序执行，具体取决于所涉及的功能/操作。

在本文中，安装有本发明实施例的高级驾驶辅助系统的车辆被称为“宿主车辆”。

图1所示为按照本发明一实施例的高级驾驶辅助系统100的模块结构示意图。高级驾驶辅助系统100包括大量子系统以及模块来实现其高级驾驶辅助的功能，以下主要示例地说明其中的高速功能自动切换系统10。

在宿主车辆进出高速公路的匝道以及在高速公路上行驶时，需要大量数据来支持宿主车辆的高级驾驶辅助系统100来实现其功能，因此，高级驾驶辅助系统100可以从宿主车辆上安装的各个部件中采集或收集相应所需的数据。示例地，宿主车辆上可以安装以下部件或模块中的一个或多个：摄像头、雷达传感器、超声波传感器、IMU、高精地图引擎、ACC（Adaptive Cruise Control，自适应巡航控制）、LKS（Lane Keep System，车道保持系统）、LDW（Lane Departure Warning，车道偏离预警系统）、TSR（Traffic Sign Recognition，交通标志识别）、AHBC（Adaptive High-Beam Control，自适应远光控制）、ALC（Active LaneControl，主动车道控制）。高级驾驶辅助系统100可以通过例如CAN总线与摄像头、雷达传感器、超声波传感器、IMU、高精地图引擎、ACC、LKS、LDW、TSR、AHBC、ALC等模块的传感器、执行器或控制器相连，从而方便地进行信息交互。在此需要说明的是，宿主车辆上安装的部件并不限于以上示例，根据高级驾驶辅助系统100的高速功能自动切换的需要，可以选择设置相应的部件（例如传感器）。

如图1所示，高级驾驶辅助系统100可以通过高精地图、IMU、摄像头、雷达传感器、超声波传感器等各种传感器或各种传感器的组合来实时地获取道路、路标、其他车辆的信息（例如速度大小、加速度等速度信息）、道路的车道信息、车道的车道线、车辆的距离信息等各种信息以及例如从CAN线上获取宿主车辆的速度信息（例如速度大小、加速度等速度信息）、加速度、档位、转向、模式选择、故障等信息，这些信息用以建立精确动态的宿主车辆周围环境建模。基于以上的模型以及高级驾驶辅助系统100的控制算法，高级驾驶辅助系统100还可以输出目标车速和/或方向盘转角给宿主车俩的驱动模块、制动模块以及转向模块等，从而自动地控制宿主车辆的运动并且实现宿主车辆期望的运动轨迹。

在图1所示出的高级驾驶辅助系统100中能够看出，所述高级驾驶辅助系统100包括高速功能自动切换系统10，其能够使宿主车辆自动地进出高速公路的匝道以及在道路上变道。在高速功能自动切换系统10中设置有车辆定位模块1。在此，在本发明所公开的一个实施例中，车辆定位模块1利用高精定位系统以及IMU等传感器精确定位所述宿主车辆在绝对坐标系下的经纬度，并且而后通过高精地图引擎精确地获取所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离以及所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息。额外地，车辆定位模块1还能够通过高精地图获取宿主车辆所行驶的路段的限速信息等道路其他标志信息。

相比于现有技术中仅仅利用导航系统对车辆进行定位，本发明中利用高精地图对宿主车辆的道路信息进行精确定位的好处是能够实现宿主车辆的精确定位，具体而言，相比于传统的定位技术，利用高精地图定位不仅能够更加精确地获取宿主车辆的沿着道路纵向的位置信息，而且还能够获取宿主车辆的具体车道信息，这对于高级驾驶辅助系统100的优化有着重要的作用。

由图1也能够看出，所述高级驾驶辅助系统100包括信号处理模块2。信号处理模块2根据车辆定位模块1确定的信息以及，如上文所描述的那样，从车辆上的传感器以及其他模块所获取的、宿主车辆的速度、宿主车辆与周围的车辆的距离信息和速度信息、必要时还有路径导航信息等判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域。具体而言，信号处理模块2在以上所述信息的基础上，对信息进行处理并且在实施一定的算法的条件下对宿主车辆所处的状态进行判断并且将该信息传递给高级驾驶辅助系统100的其他模块。

在本发明所公开的一个实施例中，信号处理模块2根据所述车辆定位模块1确定的信息结合路径导航信息判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域。

具体而言，信号处理模块2在依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道的情况下，在如下的条件下判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域并且显示相应的提示区域信号：所述车辆定位模块1精确定位的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离大于第一预设值且小于第二预设值，其中，所述第一预设值和所述第二预设值在考虑所述宿主车辆的当前速度信息和距离目标车道的车道信息的情况下预先规定。同时，切换提示模块在依据所述宿主车辆的当前车道信息、当前速度信息；前方车辆的距离信息、速度信息以及靠近目标车道的、所述宿主车辆所处车道的相邻车道的前后车辆的距离信息、速度信息判断能够并入相邻车道才会发出切换提示信号。也就是说，切换提示模块3在以上所述的条件同时都满足时才会对宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域作出肯定的判断。

在此，为了获取预先规定的第一预设值和第二预设值，需要针对车辆的运动特性以及周围的交通流作出大量的仿真或模拟试验。第一预设值和第二预设值在这些试验的基础上预先存储在信号处理模块2中。具体来说，在考虑所述宿主车辆的当前速度信息和距离目标车道的车道信息的情况下，第一预设值代表着通常情况下宿主车辆还能够出入高速公路的匝道的最小距离。也就是说，当宿主车辆与匝道出入点的纵向道路距离在当前的速度和车道信息的情况下小于第一预设值时，宿主车辆出入匝道的难度和危险性将增加。反过来说，第二预设值的设定是为了防止宿主车辆过早地为出入匝道做准备，宿主车辆过早地进行变道一方面可能会导致宿主车辆到达目的地的时间变长，另一方面也可能会造成高级驾驶辅助系统100对驾驶员过度的干扰，从而不利于驾驶员的驾驶体验。

同时，为了使得高级驾驶辅助系统100能够更可靠地并且对驾驶员干扰更小地使得宿主车辆自动出入匝道，信号处理模块2还要判断宿主车辆在当前的动态环境下是否能够并入相邻的车道，用以进一步接近目标车道。在上述的判断过程中，信号处理模块2例如需要考虑宿主车辆的当前车道信息、当前速度信息；前方车辆的距离信息、速度信息以及靠近目标车道的、所述宿主车辆所处车道的相邻车道的前后车辆的距离信息、速度信息。也就是说，信号处理模块2需要这些信息来模拟宿主车辆在变道时的动态驾驶环境进行判断。

在信号处理模块2得出宿主车辆到达或处于提示区域的肯定的结论时，设置于高级驾驶辅助系统100中的切换提示模块3发出切换提示信号。该切换提示信号可以利用宿主车辆中不同的部件以多种形式来发出，例如可以通过车内灯光和声音的形式。

如图1所示，按照本发明公开的一个优选的实施例，高级驾驶辅助系统100还包括路径规划模块7。路径规划模块7在依据路径导航信息宿主车辆需要出入高速公路的匝道，而车辆定位模块1精确定位宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的道路距离小于所述第一预设值时可以重新规划路径且生成新的路径导航信息。这使得即使当前的宿主车辆的行驶状态不能够满足其按照既定的路径行驶的要求，高级驾驶辅助系统100也能够安全可靠地重新规划路径用以保证宿主车辆到达目的地。

在此进一步地，在本发明所公开的一个实施例中，高级驾驶辅助系统100在宿主车辆与高速公路的匝道出入点的道路距离小于第一预设值时仍然会尝试进行变道，而同时在宿主车辆不能并入相邻车道时，路径规划模块7才重新规划路径且生成新的路径导航信息。高级驾驶辅助系统100的这种处理方式在保证宿主车辆安全的基础上最大程度地遵守宿主车辆最开始的导航路径，从而避免给驾驶员带来太大的困扰。

在本发明所公开的一个实施例中，切换提示模块3同时在传感器检测到道路允许变道的标识信息之后才发出切换提示信号。在此，道路允许变道的标识信息例如可以是路面的粗虚线。这使得高级驾驶辅助系统100在自动地完成一些驾驶行为的同时也能够很好地遵守目前的交通规则。

同时，由图1能够看出，本发明所公开的高级驾驶辅助系统100还可以设置有变道指令模块4。在本发明的一个实施例中，变道指令模块4在发出切换提示信号后可以受操作地发出变道指令，在此，“受操作地”可以理解为由驾驶员操作拨杆等形式。例如，驾驶员在接收到切换提示信号之后，可以通过宿主车辆的人机交互界面例如操作变道指令模块4的变道拨杆来发出变道指令。

在一实施例中，即使宿主车辆目前不需要进出高速公路的匝道，而是仅仅行驶在高速公路的主路上时，变道指令模块4也可以独立于切换提示模块3、受操作地发出变道信号。

在本发明所公开的一个实施例中，在宿主车辆能够并入相邻车道时，所述切换提示模块3在所述变道指令没有发出的情况下一直发出切换提示信号。这尤其在依据路径导航信息宿主车辆需要出入匝道时是有意义的，这种提示方式能够避免驾驶员由于短时间的分心而错过应该出入的匝道。

此外，如图1所示出的那样，本发明的公开实施例中还可以设置，在宿主车辆依据路径导航信息需要出入高速公路的匝道时，而同时宿主车辆当前的车道为匝道或者为与匝道相邻的主路车道，但切换提示信号或变道指令直至匝道结束或开始仍没有发出，那么此时优选的设置在高级驾驶辅助系统100中的应急响应模块可以使得宿主车辆自动地驶入应急车道。也就是说，当宿主车辆要从匝道并入主路时，在已经行驶完匝道路段但由于某种原因导致切换提示信号没有能够发出或切换提示信号虽然发出但变道指令还没有作出时，宿主车辆将自动地行驶到高速公路的应急车道，等待能够变道并入主路的时机或等待驾驶员的手动操作；类似地，在宿主车辆要从主路并入匝道时，同样的道理依然适用。高级驾驶辅助系统100的该应急响应模块更加可靠地保障了宿主车辆的安全。

此外，在本发明的又一实施例中，高级驾驶辅助系统100还包括警示模块6，所述警示模块6在宿主车辆需要进出匝道并且变道指令在超过所述提示区域之外发出的情况下发出警示信号，用以提示驾驶员目前变道所存在的风险。

同时，由图1还能够看出，高级驾驶辅助系统100还包括运动规划模块5。在所述变道指令发出之后，运动规划模块5则开始规划所述宿主车辆的目标车速和/或目标方向盘转角，用以实现宿主车辆顺利安全地并入期望的车道。

此外，在本发明的一个优选的实施例中，在宿主车辆已经进出高速公路的匝道之后且行驶在主路或匝道上时，运动规划模块5还规划所述宿主车辆的目标车速。在此，示例性地，该目标车速主要对应于宿主车辆所在道路的限速信息，其中，这种限速信息可以由车辆定位模块1获取得到。

图2和图3分别示出按照本发明的实施例的高级驾驶辅助系统100的高速功能自动切换方法的流程图。图2和图3所示实施例的高速功能自动切换方法可以应用于如图1所示的高级驾驶辅助系统100中，其中，图2示出了宿主车辆在出匝道进入高速主路时高速功能自动切换方法的流程，而图3示出了宿主车辆在高速主路上行驶以及出高速主路进入匝道时高速功能自动切换方法的流程，以下结合图2和图3进行详细示例说明。

宿主车辆在某一道路上行驶A1的过程中，首先要精确定位S01、S’03宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离以及宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息。也就是说，首先判断宿主车辆行驶的道路前方是否具有高速公路的匝道出入点，在前方有高速公路的匝道出入点的情况下才进入下一步骤。

此外，可选地，在精确定位时，同时获取宿主车辆目前所在路段以及目标车道路段的限速信息，用以提供给以后的步骤。

在此，在本发明附图2和3所公开的一实施例中，可选地，可以利用高精地图精确定位所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离以及所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息。这能够不仅在纵向距离上同时也在具体的车道上更精确地定位宿主车辆的位置。

在本发明附图2和3所公开的一实施例中，也可行的是，根据精确定位的信息结合路径导航信息A2、A'1判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域。也就是说，在存在导航信息的条件下，能够有针对性地去判断宿主车辆是否要出入下一个高速公路的匝道。在依据导航信息宿主车辆不需要出入下一个高速公路的匝道口的情况下，就不再进行下一步骤。这既避免了不必要的计算负担，同时也在无需上下匝道的情况下避免了对驾驶员过多的干扰。

接下来，由图2和图3能够理解，根据上一步骤中精确定位的信息以及宿主车辆的速度、宿主车辆与周围的车辆的距离信息和速度信息判断S02、S'04所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域。在此，依据以上的信息可以为宿主车辆搭建周围的驾驶环境动态模型，用以判断宿主车辆是否有可能在当前的环境下变道或者出入高速公路的匝道。

具体地，结合附图2和3可以理解，可以设定如下条件来判断宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域。也就是说，在依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道的情况下，当宿主车辆的行驶状况和周围的动态环境满足以下条件时，可以进入下一步骤，即对宿主车辆且显示出相应的提示区域信号：精确定位的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离大于第一预设值且小于第二预设值，其中，所述第一预设值和所述第二预设值在考虑所述宿主车辆的当前速度信息和距离目标车道的车道信息的情况下预先规定。

在此，需要解释的是，为了获取预先规定的第一预设值和第二预设值，需要针对车辆的运动特性以及周围的交通流作出大量的仿真或模拟试验。在这些试验的基础上预先存储第一预设值和第二预设值。具体来说，在考虑所述宿主车辆的当前速度信息和距离目标车道的车道信息的情况下，第一预设值代表着通常情况下宿主车辆还能够出入高速公路的匝道的最小距离。也就是说，当宿主车辆与匝道出入点的纵向道路距离在当前的速度和车道信息的情况下小于第一预设值时，宿主车辆出入匝道的难度和危险性将增加。反过来说，第二预设值的设定是为了防止宿主车辆过早地为出入匝道做准备，宿主车辆过早地进行变道一方面可能会导致宿主车辆到达目的地的时间变长，另一方面也可能会造成高级驾驶辅助功能对驾驶员过度的干扰，从而不利于驾驶员的驾驶体验。

同时，为了能够更可靠地并且对驾驶员干扰更小地使得宿主车辆自动出入匝道，还要判断宿主车辆在当前的动态环境下是否能够并入相邻的车道，用以进一步接近目标车道。在上述的判断过程中，例如需要考虑宿主车辆的当前车道信息、当前速度信息；前方车辆的距离信息、速度信息以及靠近目标车道的、所述宿主车辆所处车道的相邻车道的前后车辆的距离信息、速度信息。也就是说，需要这些信息来模拟宿主车辆在变道时的动态驾驶环境进行判断。

在得出宿主车辆能够并入相邻车道时，才会进入下一步骤：在判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域的情况下且能够并入相邻车道时发出切换提示信号S03、S'05。该切换提示信号可以利用宿主车辆中不同的部件以多种形式来发出，例如可以通过车内灯光和声音的形式。

可选地，同时在检测到道路允许变道的标识信息之后发出所述切换提示信号。这保证了在自动地完成一些驾驶行为的同时也能够很好地遵守目前的交通规则。

在此，结合附图2和3所示出的实施例能够看出，本发明所公开的方法还包括以下步骤：在发出所述切换提示信号后可以受操作地发出变道指令S04、S'06。变道指令可以以多种多样的形式发出，例如可以通过操作宿主车辆内的变道拨杆用以发出拨杆信号来作为变道指令。

在此，结合图3可以看出，本发明所公开的方法还可以包括以下步骤：即在宿主车辆行驶在高速公路的主路上且距离匝道的纵向道路距离还较远，例如大于第二预设值的情况下，能够独立于所述切换提示信号、受操作地发出变道信号S'01。也就是说，在以上所述的情况下，即使没有切换提示信号发出，变道信号也可以以一定的形式发出，从而实现宿主车辆在主路上行驶时也能够进行正常变道S'02。

可选地，在本发明所公开的一实施例中，依据本发明所涉及的方法，在发出切换提示信号的步骤中可以规定：在宿主车辆能够并入相邻车道时，在变道指令没有发出的情况下一直发出切换提示信号。这能够防止例如驾驶员一时分心而错过应该出入的匝道。

同时，出于安全考虑，依据本发明所涉及的方法，优选地，可以规定：在变道指令在超过提示区域之外发出的情况下发出警示信号，用以警示驾驶员此时变道的危险性。

结合附图2和3可以看出，在判断出宿主车辆能够变道的情况下，依据本发明的方法还可以包括以下步骤：在变道指令发出之后规划宿主车辆的目标车速和/或目标方向盘转角S05、S'07，用以使得宿主车辆顺利安全地逐步并入目标车道。当然，以上的步骤只是示例性的，也可以根据宿主车辆的适用领域和特性规划宿主车辆的其他执行器的动作，用以完成期望的行驶行为。

而后可选地，依据本发明的方法还可以规定：在宿主车辆已经进出高速公路的匝道之后还规划宿主车辆的目标车速。

此外，需要考虑的是宿主车辆没能够顺利变道时所采取的措施。因此，结合本发明的附图2或3，本发明的方法规定：在宿主车辆依据路径导航信息需要出入高速公路的匝道且切换提示信号或变道指令直至匝道结束或开始仍没有发出，同时宿主车辆当前的车道为匝道或者为与匝道相邻的主路车道A3、A'2时，宿主车辆自动地驶入应急车道S06、S'08。宿主车辆驶入应急车道一方面是等待时机进而能够进行变道，另一方面（尤其在宿主车辆需要出匝道进入高速公路主路的情况下）是等待驾驶员的手动操作。

同时，在除上述情况以外的其他情形中，宿主车辆也可能不能够成功地变道，为了解决这种情况所带来的问题，结合附图2和3，依据本发明的方法还可以包括如下步骤：在精确定位的宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离小于所述第一预设值且依据路径导航信息需要出入高速公路的匝道的情况下，重新规划路径且生成新的路径导航信息S07、S'09。这保证了在宿主车辆当前的速度和行驶环境不能够实现要完成的路径的情况下，宿主车辆仍然能够安全地到达目的地。

此外，还可以进一步地规定：在重新规划路径的步骤中，同时在所述宿主车辆不能并入所述相邻车道时才重新规划路径且生成新的路径导航信息。这种措施则是在保证宿主车辆安全的基础上最大程度地遵守宿主车辆最开始的导航路径，从而避免给驾驶员带来太大的困扰。

将理解，以上实施例的高级驾驶辅助系统及其高速功能自动切换方法可以类比地应用于各种类型的车辆上并且根据本发明所提出的装置和方法能够在保证安全的基础上大大提高高级驾驶辅助系统给驾驶员和乘员带来的驾驶享受，有利于提高自动驾驶体验。

需要说明的是，本文公开和描绘的元件（包括附图中的流程图、方块图）意指元件之间的逻辑边界。然而，根据软件或硬件工程实践，描绘的元件及其功能可通过计算机可执行介质在机器上执行，计算机可执行介质具有能够执行存储在其上的程序指令的处理器，所述程序指令作为单片软件结构、作为独立软件模块或作为使用外部程序、代码、服务等的模块，或这些的任何组合，且全部这些执行方案可落入本公开的范围内。

虽然不同非限制性实施方案具有特定说明的组件，但本发明的实施方案不限于这些特定组合。可能使用来自任何非限制性实施方案的组件或特征中的一些与来自任何其它非限制性实施方案的特征或组件组合。

虽然示出、公开和要求了特定步骤顺序，但应了解步骤可以任何次序实施、分离或组合，除非另外指明，且仍将受益于本公开。

前述描述是示例性的而非定义成受限于其内。本文公开了各种非限制性实施方案，然而，本领域的一般技术人员将意识到根据上述教示，各种修改和变更将落入附属权利要求的范围内。因此，将了解在附属权利要求的范围内，可实行除了特定公开之外的公开内容。由于这个原因，应研读附属权利要求来确定真实范围和内容。

Claims (28)

1.一种高速功能自动切换系统，其特征在于，所述高速功能自动切换系统构造为使宿主车辆自动地进出高速公路的匝道以及在道路上变道，所述高速功能自动切换系统包括：

车辆定位模块，被构造为定位所述宿主车辆，且测算宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离，以及获取所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息；

信号处理模块，被构造为根据所述车辆定位模块确定的信息结合路径导航信息以及所述宿主车辆的速度、宿主车辆与周围的车辆的距离信息和速度信息判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域；

切换提示模块，被构造为在判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域的情况下发出切换提示信号，以及

变道指令模块，其中，所述变道指令模块在发出所述切换提示信号后可以发出变道指令，

其中，在依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道的情况下，所述信号处理模块在如下的条件下判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域并且发出提示区域信号：

所述车辆定位模块定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离大于第一预设值且小于第二预设值，其中，所述第一预设值和所述第二预设值在考虑所述宿主车辆的当前速度信息和距离目标车道的车道信息的情况下预先规定，

其中，在所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域时，所述切换提示模块在如下的条件下发出切换提示信号：

依据所述宿主车辆的当前车道信息、当前速度信息；前方车辆的距离信息、速度信息以及靠近目标车道的、所述宿主车辆所处车道的相邻车道的前后车辆的距离信息、速度信息判断能够并入相邻车道。

2.按照权利要求1所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，所述切换提示模块同时在传感器检测到道路允许变道的标识信息之后发出切换提示信号。

3.按照权利要求1所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，所述车辆定位模块利用高精地图定位所述宿主车辆，且测算宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离，以及获取所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息。

4.按照权利要求1所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，在所述宿主车辆能够并入相邻车道时，所述切换提示模块在所述变道指令没有发出的情况下一直发出切换提示信号。

5.按照权利要求1所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，所述高速功能自动切换系统还包括应急响应模块，所述应急响应模块在所述宿主车辆依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道时，在如下的情况下使得所述宿主车辆自动地驶入应急车道：

（1）所述宿主车辆当前的车道为匝道或者为与匝道相邻的主路车道；

（2）所述切换提示信号或所述变道指令直至匝道结束或开始仍没有发出。

6.按照权利要求1所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，所述高速功能自动切换系统还包括路径规划模块，所述路径规划模块在如下的情况时重新规划路径且生成新的路径导航信息：

（1） 所述车辆定位模块定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的道路距离小于所述第一预设值；

（2）依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道。

7.按照权利要求1所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，所述高速功能自动切换系统还包括路径规划模块，所述路径规划模块在如下的情况时重新规划路径且生成新的路径导航信息：

（1） 所述车辆定位模块定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的道路距离小于所述第一预设值；

（2）依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道；以及

（3）所述宿主车辆不能并入所述相邻车道。

8.按照权利要求1所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，在所述宿主车辆行驶在高速公路的主路上时，所述变道指令模块能够独立于所述切换提示模块地发出变道信号。

9.按照权利要求1所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，所述高速功能自动切换系统还包括警示模块，所述警示模块在所述变道指令在超过所述提示区域之外发出的情况下发出警示信号。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，所述高速功能自动切换系统还包括运动规划模块，所述运动规划模块被构造为在所述变道指令发出之后规划所述宿主车辆的目标车速和/或目标方向盘转角。

11.按照权利要求10所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，所述运动规划模块在所述宿主车辆已经进出高速公路的匝道之后还规划所述宿主车辆的目标车速。

12.按照权利要求11所述的高速功能自动切换系统，其特征在于，所述运动规划模块在规划所述宿主车辆的目标车速时考虑所述车辆定位模块获取所述宿主车辆所在的道路限速信息。

13.一种高速功能自动切换方法，所述高速功能自动切换方法构造为使宿主车辆自动地进出高速公路的匝道以及在道路上变道，其特征在于，包括以下步骤：

定位所述宿主车辆，且测算宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离，以及获取所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息；

根据测算获取的信息结合路径导航信息以及所述宿主车辆的速度、宿主车辆与周围的车辆的距离信息和速度信息判断所述宿主车辆是否到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域；

在判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域的情况下发出切换提示信号；以及

在发出所述切换提示信号后可以发出变道指令，

其中，在依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道的情况下，在如下的条件下判断出所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域且发出提示区域信号：

定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离大于第一预设值且小于第二预设值，其中，所述第一预设值和所述第二预设值在考虑所述宿主车辆的当前速度信息和距离目标车道的车道信息的情况下预先规定，

其中，在所述宿主车辆到达或处于高速公路的匝道出入点的提示区域时，在如下的条件下发出切换提示信号：

依据所述宿主车辆的当前车道信息、当前速度信息；前方车辆的距离信息、速度信息以及靠近目标车道的、所述宿主车辆所处车道的相邻车道的前后车辆的距离信息、速度信息判断能够并入相邻车道。

14.按照权利要求13所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，同时在检测到道路允许变道的标识信息之后发出所述切换提示信号。

15.按照权利要求13所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

利用高精地图定位所述宿主车辆，且测算宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离，以及获取所述宿主车辆所处的车道信息和目标车道的车道信息。

16.按照权利要求13所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述宿主车辆能够并入相邻车道时，在所述变道指令没有发出的情况下一直发出切换提示信号。

17.按照权利要求16所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述宿主车辆依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道时，在如下的情况下使得所述宿主车辆自动地驶入应急车道：

（1）所述宿主车辆当前的车道为匝道或者为与匝道相邻的主路车道；

（2）所述切换提示信号或所述变道指令直至匝道结束或开始仍没有发出。

18.按照权利要求13所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在如下的情况时重新规划路径且生成新的路径导航信息：

（1） 定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离小于所述第一预设值；

（2）依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道。

19.按照权利要求13所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在如下的情况时重新规划路径且生成新的路径导航信息：

（1） 定位测算的所述宿主车辆距离高速公路的匝道出入点的纵向道路距离小于所述第一预设值；

（2）依据所述路径导航信息需要出入高速公路的匝道；以及

（3）所述宿主车辆不能并入所述相邻车道。

20.按照权利要求13所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述宿主车辆行驶在高速公路的主路上时，能够独立于所述切换提示信号地发出变道信号。

21.按照权利要求13所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述变道指令在超过所述提示区域之外发出的情况下发出警示信号。

22.按照权利要求13至21中任一项所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述变道指令发出之后规划所述宿主车辆的目标车速和/或目标方向盘转角。

23.按照权利要求22所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述宿主车辆已经进出高速公路的匝道之后还规划所述宿主车辆的目标车速。

24.按照权利要求23所述的高速功能自动切换方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在规划所述宿主车辆的目标车速时考虑所述宿主车辆所在的道路限速信息。

25.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求13至24中任一项所述高速功能自动切换方法的步骤。

26.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行以实现如权利要求13至24中任一项所述高速功能自动切换方法的步骤。

27.一种高级驾驶辅助系统，其特征在于，所述高级驾驶辅助系统包含按权利要求1至12中任一项所述的高速功能自动切换系统。

28.一种车辆，其特征在于，使用如权利要求1至12中任一项所述的高速功能自动切换系统。

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