CN111213195B - 用于车辆车道变更检测的系统和方法 - Google Patents

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CN111213195B CN201880066995.8A CN201880066995A CN111213195B CN 111213195 B CN111213195 B CN 111213195B CN 201880066995 A CN201880066995 A CN 201880066995A CN 111213195 B CN111213195 B CN 111213195B
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Abstract

用于使用车辆路径数据检测车道变更的方法和系统。在一些实施方式中，一个或多个环境传感器(诸如RADAR模块)能够用于产生与主车辆的轨迹相关联的第一数据集。该第一数据集能够表示曲线图上的曲线。能够在曲线中找到拐点。曲线中的拐点的识别然后能够用于确认主车辆的车道变更。

Description

用于车辆车道变更检测的系统和方法
发明内容
车道变更辅助系统通常识别感兴趣区域或感兴趣区，在这些区域或区中，此类系统的诸如RADAR模块的远程检测组件将搜索目标以警告驾驶员和/或辅助驾驶员安全地变更车道。因此，预测、检测和/或确认车道变更对于现代车辆的车道变更辅助系统和/或其他驾驶员辅助特征可能特别重要。这是因为，在一些情况下，可能期望在确认主车辆已进行车道变更时重置/重新计算/更新感兴趣区。
因此，本发明人已经确定期望提供这样的系统和方法，该系统和方法在车道变更预测、检测和/或确认时改进以改进车辆的车道变更辅助系统和/或其他相关系统的准确性。因此，在一些实施方案中，本文公开的发明构思能够用于通过处理和/或分析主车辆路径数据(诸如寻求识别主车辆路径数据中的图案，该图案从此类数据可导出)来检测主车辆车道变更。
在用于车辆车道变更检测的方法的更具体的示例中，该方法能够包括使用一个或多个环境传感器(诸如一个或多个RADAR传感器、LIDAR传感器、相机等)来产生与车辆的轨迹相关联的第一数据集，该轨迹能够表示和/或用于/可用于建立主车辆的路径的几何形状，该几何形状能够包括主车辆的车道变更操纵。能够诸如通过处理第一数据集(其不必包括实际产生可见曲线)来识别曲线中的拐点。曲线的拐点或其他几何图案的识别能够用于确认车辆的车道变更。
一些实施方式能够还包括从第一数据集导出第二数据集。在一些此类实施方式中，使用曲线图中的拐点的识别来确认车辆的车道变更的步骤能够包括识别在从第二数据集可导出的曲线图中的凸度和/或最大值或最小值的点。
在一些实施方式中，第二数据集能够表示沿曲线的单位切线。
一些实施方式能够还包括使用第一数据集确定车道变更开始位置。在一些此类实施方式中，使用第一数据集确定车道变更开始位置的步骤能够包括从第一数据集导出第二数据集，其中第二数据集表示沿曲线的单位切线；以及确定从第二数据集可导出的曲线图在何处为非零。
一些实施方式能够还包括，在使用曲线中的拐点的识别来确认车辆的车道变更的步骤之前，确定车辆是否存在可能的车道偏离。在一些此类实施方式中，确定车辆是否存在可能的车道偏离的步骤能够包括：确认车辆从当前车道的横向位移超过距离阈值。
在根据其他实施方式的用于车辆车道变更检测的方法的另一示例中，该方法能够包括产生表示车辆轨迹的历史地图的第一数据集以及确定车辆是否存在可能的车道偏离。在确认车辆可能的车道偏离时，能够通过寻求识别从第一数据集可导出的曲线中的拐点来确定可能的车道偏离是否是车道变更。在识别曲线中的拐点时，能够调节车辆的车道变更辅助系统的参数。
在一些实施方式中，确定是否存在可能的车道偏离的步骤能够包括确认车辆从当前车道的横向位移超过距离阈值。在一些此类实施方式中，距离阈值能够包括在当前路径中的车道宽度的约50％和约70％之间的距离，该车道宽度能够例如被检测为输入已知变量(诸如，标准车道宽度)或从主车辆的当前地理位置导出。
在一些实施方式中，调节车辆的车道变更辅助系统的参数的步骤能够包括重置车道变更辅助系统的感兴趣区。
一些实施方式能够还包括使用第一数据集确定车道变更开始位置。在一些此类实施方式中，车道变更开始位置能够用于调节车辆的车道变更辅助系统的参数。
在一些实施方式中，使用第一数据集确定车道变更开始位置的步骤能够包括：使用第一数据集来确定车辆的横向速度与横向速度在第一数据集中的当前值匹配的位置。
一些实施方式能够还包括，在确认可能的车道变更是车道变更之后，从第一数据集确定车辆轨迹的哪部分在车辆的车道变更辅助系统的当前车道内。
在用于车辆车道变更检测的系统的示例中，该系统能够包括被配置为产生车辆环境数据的一个或多个环境传感器，诸如RADAR传感器、LIDAR传感器、相机等。该系统能够还包括车辆轨迹模块，该车辆轨迹模块被配置为处理车辆环境数据并产生车辆轨迹数据，从车辆轨迹数据能够导出主车辆轨迹的历史的地图。车辆轨迹模块能够被进一步配置为通过在从车辆轨迹数据可导出的曲线中搜索拐点来识别车道变更。
在一些实施方案中，车辆轨迹模块能够被配置为通过对从车辆轨迹数据可导出的函数取导数并且识别该函数等于零的位置来识别曲线中的拐点。
在一些实施方案中，车辆轨迹模块能够被配置为通过识别从车辆轨迹数据可导出的曲线图中的凸度来识别曲线中的拐点。在一些此类实施方案中，用于识别凸度的曲线图能够为从车辆轨迹的第一曲线图可导出的曲线图。
本文结合一个实施方案公开的特征、结构、步骤或特性能够在一个或多个替代实施方案中以任何合适的方式组合。
附图说明
描述了本公开的非限制性和非穷举性实施方案，包括本公开参照附图的各种实施方案，其中：
图1示出了在横向与纵向位移的曲线图上绘制的车道变更；
图2示出了在沿图1的曲线的单位切线与横向距离相对于距离的导数的曲线图上绘制的车道变更；
图3是示出根据本发明一些实施方式的用于检测车道变更的方法的流程图；并且
图4是根据一些实施方案的包括车辆车道变更辅助系统的车辆的示意图。
具体实施方式
下面提供与本公开的各种实施方案一致的设备、系统和方法的详细描述。虽然描述了若干实施方案，但应理解，本公开不限于所公开的任何特定实施方案，而是涵盖许多替代方案、修改和等效物。另外，尽管在以下描述中阐述了许多具体细节以便提供对本文公开的实施方案的透彻理解，但是可以在没有这些细节中的一些或全部的情况下实践一些实施方案。此外，为了清楚起见，没有详细描述相关领域中已知的某些技术材料，以避免不必要地模糊本公开。
本文公开了与检测主车辆车道变更有关的设备、方法和系统。在一些实施方案和实施方式中，这能够使用主路径信息来完成，该主路径信息能够包括表示主车辆路径的地图的数据。该地图能够被变换为当前传感器坐标，并且能够由通过诸如例如RADAR的各种传感器产生的环境信息产生。在优选实施方案和实施方式中，能够通过寻求识别主路径中的拐点来预测和/或确认主车辆车道变更，拐点能够例如通过产生表示主路径数据的导数的数据(诸如表示主车辆路径曲线的二阶导数的数据)来获得。
通过参照附图能够最好地理解本公开的实施方案，其中类似的部分能够由类似的数字表示。将容易理解的是，如本文附图中总体描述和说明的，所公开的实施方案的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对本公开的设备和方法的实施方案的详细描述并非旨在限制所要求保护的本公开范围，而是仅表示本公开的可能的实施方案。另外，除非另有说明，否则方法的步骤不一定需要以任何特定顺序执行或者甚至顺序地执行，也不需要步骤仅被执行一次。现在将参照附图更详细地描述关于某些优选实施方案和实现方式的附加细节。
图1示出了在横向与纵向位移的曲线图上绘制的车道变更。能够使用被配置为获取环境信息并产生表示(但是不一定导致产生)主车辆的路径的地图的数据的系统和/或模块来创建图1中示出的曲线图。例如，诸如RADAR、LIDAR、相机等的环境传感器/检测器能够用于产生初始数据，能够对该数据进行处理以产生路径地图和/或数据。相同的模块/系统或不同的模块/系统能够用于处理初始数据，以产生表示例如图1和图2的曲线图的数据和/或该数据能够用于创建该曲线图。
图2示出了在沿图1的曲线的单位切线与横向距离相对于距离的导数的曲线图上绘制的车道变更。能够通过处理用于产生图1的曲线图的数据来产生图2的曲线图。更特别地，如果使用x表示主车辆的横向距离，使用y表示主车辆的纵向距离，而s为沿路径的距离，则航向变化可以表示如下：
Figure BDA0002450051080000051
类似地，沿图1的曲线的单位切线能够表示如下：
Figure BDA0002450051080000052
这是因为
Figure BDA0002450051080000053
前提条件是主轨迹沿主车辆的路径保持在恒定的路标处。
尽管本文公开的本发明的某些实施方式和实施方案能够在不使用单位切线的情况下利用上面提到的航向变化公式来促进检测车道变更，但是本发明人已经发现，使用单位切线来检测车道变更能够在数值上更稳定。此外，尽管单位切线可以解释为沿图1的曲线的横向速度的量度，但是能够使用其他方法确定横向速度和/或处理横向速度测量和/或代理以检测车道变更。
通过本文所提供的理解，单位切线的使用在数值上可能更稳定，图2的曲线图表示在x轴上单位切线的这种优选使用，并且进一步表示用于在y轴上产生图1的曲线图的数据的导数，即dx/ds。在这些曲线图中描绘了图1和图2的曲线图上的两个等效点。特别地，图2中的星号(*)位于图1的曲线图的拐点处，并且进一步表示车道之间的过渡点。更特别地，并且如下面更详细地讨论的，识别表示图2的曲线图上的最大值点的该拐点能够被用于预测和/或确认车道变更，并且因此能够被并入到车道变更辅助(LCA)系统或可能需要检测车道变更的另一车辆系统中。
来自用于产生图1和图2所描绘的曲线图的数据集的其他信息也能够或替代地在检测车道变更的过程中使用。例如，图2中描绘的曲线图偏离零(在此图中用加号“+”表示)的位置能够用于检测车道变化的开始。因此，表示该特征的数据能够用于推断和/或预测可能的车道变更。在确认车道变更之后，也能够使用此数据来计算车道变更开始的点。该位置也描绘在图1的曲线图中。
尽管在图2中没有具体识别，但是如果需要，还能够识别和/或跟踪车道变更完成的位置以在LCA系统中使用。在图2中，该位置能够至少通常对应于图2中的曲线返回零或接近零所处的点。通过识别车道变更的开始点和/或完成点，并且通过将该数据与路径数据相关联，能够计算车道变更的持续时间和/或能够识别在主车辆中用于调节LCA系统或另一类似系统的操作参数的合适位置。例如，在检测到车道变更之后，车道变更辅助系统能够在检测到和/或确认已经发生车道变更时重新计算在新车道中行进的距离和/或时间并相应地调节路径/地图模块/系统/信息。
显然，本文引用的确定/计算能够利用必要的数据进行而无需实际产生曲线图。例如，能够使用表示图1的曲线图的数据通过寻找方程
Figure BDA0002450051080000061
的解来识别图1的曲线图的拐点。因为拐点能够识别主车辆的横向速度改变方向的位置，所以这能够在识别车道变更的过程期间用作代理。在一些实施方案和实施方式中，这能够用于确认车道变更，并且其他数据能够用于触发数据的处理以提供此类确认。替代地，这能够用作预测车道变更的初始触发，并且其他数据能够用于确认车道变更。作为另一替代方案，拐点的识别能够单独用于识别车道变更，而无需任何其他数据点和/或处理。
类似地，能够从用于产生图1和图2的曲线图的数据中导出其他数据。例如，通过确定横向速度在何处与先前值(在车道变更开始/预测之前)相匹配和/或在何处识别图2的曲线图上从零出发或到达来识别先前提到的开始点、车道变更完成点和/或车道变更持续时间。
图3是示出根据本发明的一些实施方式的用于检测车道变更的方法300的流程图。如该图所示，该方法能够通过引入/使用先前数据(诸如用于产生主车辆的先前路径的数据、与在其内LCA或其他系统正在尝试检测目标的当前感兴趣区相关联的阈值距离等)在305处开始。例如，感兴趣区能够在主车辆后方具有系统在其内将搜索目标的最大距离。因此，在一些实施方案中，能够在305处产生和/或发送该最大距离。另外，如下文更详细讨论的，对车道变更的检测能够导致更新感兴趣区，这能够导致对该阈值距离的重新计算。
方法300然后能够前进至步骤310，在该步骤处，能够应用初始确定/触发来确定可能的车道变更。例如，在一些实施方式和实施方案中，LCA系统能够简单地寻求识别主车辆的阈值横向位移，诸如确认车辆从当前车道的横向位移超过距离阈值。在一些实施方案和实施方式中，距离阈值包括在当前路径中的车道宽度的约50％和约70％之间的距离，该车道宽度能够例如被检测为输入已知变量(诸如，标准车道宽度)或从主车辆的当前地理位置导出。
在确认已经满足距离阈值或者在替代实施方案和实施方式中另外地获得暗示或指示可能的车道变更的信息时，方法300然后能够前进至步骤320。如果为否，则方法300能够前进至步骤315。
在步骤320处，能够识别车道变更开始的位置。例如，在一些实施方案和实施方式中，初始触发(例如，超过横向距离阈值)例如已经被触发的位置能够被识别和/或存储以供以后可能使用。在步骤325处，能够寻求和/或确定拐点。如先前所讨论的，这能够通过分析路径数据、从此类数据获取方程的导数和/或寻求识别表示此类数据和/或从此类数据可导出的曲线中的拐点来完成。
在一些实施方式中，能够在330处执行附加步骤以进一步确认可疑的车道变更。更特别地，能够检查从诸如图2中所描绘的曲线(其能够包括表示用于产生诸如图1的曲线的路径/位置曲线的函数的二阶导数的曲线)的路径数据可导出的曲线的凸度。在识别/确认此类凸度时，能够在335处确认车道变更。然而，在替代实施方案和实施方式中，步骤330能够替代地包括检查拐点，在这种情况下，表示车辆路径和/或由路径数据产生的曲线中拐点的识别能够单独用于确认车道变更。在未识别出凸度(和/或未识别出拐点)的情况下，方法300能够返回到步骤315以确认缺少车道变更并重新开始该过程。
在确认车道变更之后，方法300然后能够在340处确定主轨迹的哪个部分在当前车道中以标记该车道变更，这可能是有用的以例如调节与LCA系统相关联的当前感兴趣区。在一些实施方案和实施方式中，能够从中导出先前讨论的曲线(诸如图1和图2的曲线)的数据也能够用于描绘车道变更的位置，这能够用于在345处确定主轨迹的哪部分落在当前车道内(以及哪部分落在车道变更之前的前一车道内)。在一些实施方案和实施方式中，还能够参考先前主路径的哪部分落在当前车道内进行确定，这又能够包括使用先前提到的曲线和/或能够从中产生曲线的数据。
然后在350处能够根据更新后的数据调节LCA系统。例如，在一些实施方案和实施方式中，能够更新LCA系统的参数以考虑已经移动到新车道的主车辆。这能够包括例如与用于搜索目标的距离阈值相关联的更新的距离计算。作为另一示例，能够更新轨迹模块以考虑新车道和新的相邻车道。
图4是根据一些实施方案的包括车辆车道变更辅助系统410的车辆400的示意图。LCA系统410能够包括路径/轨迹模块420，该轨迹模块能够用于产生主车辆的轨迹和/或路径。能够从一个或多个传感器430产生用于获得该路径的数据，该传感器能够包括例如诸如来自RADAR、LIDAR、相机等的环境传感器和/或各种其他内部传感器(诸如方向盘传感器、偏航速率传感器等)。
还能够提供图形分析模块440，该模块能够与控制器450结合使用以处理来自传感器430的数据。如本文所使用的，术语控制器是指包括处理器并且优选地还包括存储器元件的硬件装置。存储器能够被配置为存储本文中所引用的模块中的一个或多个，并且控制器450和/或处理器能够被配置为执行模块以执行本文描述的一个或多个过程。图形分析模块440能够被配置为从路径/轨迹模块420获得路径数据并如上所述处理该路径数据以产生一个或多个附加数据集，该附加数据集能够表示和/或用于产生如上所述用于导出可用于确定车辆车道变更的信息的曲线图。
如本文所使用的，软件模块或组件能够包括位于存储器装置和/或机器可读存储介质内的任何类型的计算机指令或计算机可执行代码。软件模块能够例如包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，该计算机指令能够被组织为执行一个或多个任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。
在某些实施方案中，特定软件模块能够包括存储在存储器装置的不同位置中的不同指令，这些指令一起实现模块的所描述的功能。实际上，模块能够包括单个指令或多个指令，并且能够分布在若干不同的代码段中、不同的程序之间以及跨越若干存储器装置。一些实施方案能够在分布式计算环境中实践，其中任务由通过通信网络链接的远程处理装置执行。在分布式计算环境中，软件模块能够位于本地和/或远程存储器存储装置中。另外，在数据库记录中绑定或呈现在一起的数据能够驻留在同一存储器装置中，或跨越若干存储器装置，并且能够跨越网络在数据库中的记录字段中链接在一起。
此外，本文公开的本发明的实施方案和实施方式能够包括各种步骤，这些步骤能够体现在由通用或专用计算机(或其他电子装置)执行的机器可执行指令中。替代地，步骤能够由包括用于执行步骤的特定逻辑的硬件组件或者由硬件、软件和/或固件的组合来执行。
实施方案和/或实施方式还能够被提供为计算机程序产品，该产品包括其上存储有能够用于对计算机(或其他电子装置)进行编程以执行本文描述的过程的指令的机器可读存储介质。机器可读存储介质能够包括但不限于硬盘驱动器、软盘、光盘、CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、固态存储器装置或适合存储电子指令的其他类型的介质/机器可读介质。还能够提供存储器和/或数据存储器，其在一些情况下能够包括非暂态机器可读存储介质，该介质包含被配置为由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。
已经参照各种实施方案和实现方式描述了前述说明书。然而，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件能够根据特定应用或考虑与系统操作相关联的任何数量的成本功能而以各种方式实现。因此，步骤中的任何一个或多个能够删除、修改或与其他步骤组合。此外，本公开应被视为说明性而非限制性意义，并且所有此类修改旨在包括在其范围内。同样，以上已经关于各种实施方案描述了益处、其他优点和问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案以及可能使得任何益处、优点或解决方案发生或变得更加明显的任何元件不应被解释为关键、必需或必要的特征或元件。
本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的基本原理的情况下，能够对上述实施方案的细节进行许多改变。因此，本发明的范围应当仅由以下权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种用于车辆车道变更检测的方法，所述方法包括以下步骤：
使用一个或多个环境传感器来产生与车辆的轨迹相关联的第一数据集，其中所述第一数据集表示曲线图上的曲线；
识别所述曲线中的拐点；以及
使用所述曲线中的所述拐点的识别来确认所述车辆的车道变更。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括从所述第一数据集导出第二数据集，并且其中使用所述曲线图中的拐点的识别来确认所述车辆的车道变更的步骤包括识别从所述第二数据集可导出的曲线图中的凸度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二数据集表示沿所述曲线的单位切线。
4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括使用所述第一数据集确定车道变更开始位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其中使用所述第一数据集确定车道变更开始位置的步骤包括：
从所述第一数据集导出第二数据集，其中所述第二数据集表示沿所述曲线的单位切线；以及
确定从所述第二数据集可导出的曲线图在何处为非零。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个环境传感器包括RADAR传感器、LIDAR传感器和相机中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在不产生所述曲线的视觉显示的情况下执行识别所述曲线中的拐点的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在使用所述曲线中的所述拐点的所述识别来确认所述车辆的车道变更的所述步骤之前，确定所述车辆是否存在可能的车道偏离。
9.根据权利要求8所述的方法，其中确定所述车辆是否存在可能的车道偏离的步骤包括：确认所述车辆从当前车道的横向位移超过距离阈值。
10.一种用于车辆车道变更检测的方法，所述方法包括以下步骤：
产生表示车辆轨迹的历史地图的第一数据集；
确定所述车辆是否存在可能的车道偏离；
在确认所述车辆可能的车道偏离时，通过寻求识别从所述第一数据集可导出的曲线中的拐点来确定所述可能的车道偏离是否是车道变更；以及
在识别所述曲线中的拐点时，调节所述车辆的车道变更辅助系统的参数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中确定是否存在可能的车道偏离的步骤包括确认所述车辆从当前车道的横向位移超过距离阈值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述距离阈值包括在所述当前车道的宽度的约50％和约70％之间的距离。
13.根据权利要求10所述的方法，其中调节所述车辆的车道变更辅助系统的参数的步骤包括重置所述车道变更辅助系统的感兴趣区。
14.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括使用所述第一数据集确定车道变更开始位置。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括使用所述车道变更开始位置来调节所述车辆的车道变更辅助系统的参数。
16.根据权利要求14所述的方法，其中使用所述第一数据集确定车道变更开始位置的步骤包括：使用所述第一数据集来确定所述车辆的横向速度与所述横向速度在所述第一数据集中的当前值匹配的位置。
17.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：在确认所述可能的车道变更是车道变更之后，从第一数据集确定所述车辆轨迹的哪部分在所述车辆的车辆车道变更辅助系统的当前车道内。
18.一种用于车辆车道变更检测的系统，所述系统包括：
一个或多个环境传感器，所述一个或多个环境传感器被配置为产生车辆环境数据；以及
车辆轨迹模块，所述车辆轨迹模块被配置为处理所述车辆环境数据并产生车辆轨迹数据，从所述车辆轨迹数据能够导出主车辆轨迹的历史的地图，并且其中所述车辆轨迹模块被进一步配置为通过在从所述车辆轨迹数据可导出的曲线中搜索拐点来识别车道变更。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述车辆轨迹模块被配置为通过以下步骤识别所述曲线中的拐点：
对从所述车辆轨迹数据可导出的函数取导数；以及
识别所述函数等于零的位置。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述车辆轨迹模块被配置为通过识别从所述车辆轨迹数据可导出的曲线图中的凸度来识别所述曲线中的拐点。
CN201880066995.8A 2017-10-19 2018-10-16 用于车辆车道变更检测的系统和方法 Active CN111213195B (zh)

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US15/788,682 US10586455B2 (en) 2017-10-19 2017-10-19 Systems and methods for vehicle lane change detection
PCT/US2018/056126 WO2019079331A1 (en) 2017-10-19 2018-10-16 SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING CHANGE OF CIRCULATION PATHWAY

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