CN111267842B - 辅助驾驶车辆中自动车道变换的纵向控制的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本申请总体上涉及用于机动车辆中辅助驾驶控制系统执行的车道变换的方法和设备。特别地，该系统可操作以确定用于车道变换的要求，确定本车辆与前方车辆之间的第一行车间距以及本车辆与占据期望的车道的相邻车辆之间的第二行车间距。响应于第一行车间距和第二行车间距来调整本车辆的速度，以及响应于第二行车间距超过足够距离而启动车道变换。

Description

辅助驾驶车辆中自动车道变换的纵向控制的设备和方法

技术领域

本公开总体涉及自主车辆的操作和可选操控的驾驶员确认。更具体地，本公开的各方面涉及用于确定自主车辆操作过程中的可选操控，以及使用周边车辆的相对速度来确定行车间距以便确定并道和车道变换操控的系统、方法和装置。

背景技术

自主车辆按多种级别自动驾控来运行，一般表征为5个级别，诸如具有最少自主性的级别一(诸如自适应巡航控制)到具有完全自主性的级别五。在操作过程中，可能期望车辆在操作期间变换车道。这可以包括在进入受控入口高速公路等时的并入车道。如果期望的车道被占，则自主车辆控制系统必须确定依据占据该车道的车辆，以可能的最有效率的方式进入该车道的最佳方法。所期望的是使自主车辆控制系统能够以便利的方式作出这些决定。

此背景技术部分中公开的上述信息仅是为了增强对本发明背景技术的理解，因此其所包含的信息不构成本领域技术人员在本国已经公知的现有技术。

发明内容

本文公开的是用于规定车辆转向、推进和制动控制系统的车辆制动方法和系统以及相关的控制逻辑、用于制造此类系统的方法和操作此类系统的方法、以及配备有车载控制系统的机动车辆。通过示例的方式而不是限制，提出了用于自动车辆控制系统的确定公路上逼近的障碍物以及在规避这些障碍物时变换车道的多种实施方案。

根据本发明的一个方面，一种方法，包括确定本车辆与前方车辆之间的第一行车间距，其中所述本车辆和所述前方车辆正在第一车道上行驶；确定所述本车辆与逼近的车辆之间的第二行车间距，其中所述逼近的车辆正在相对于第一车道的相邻车道上行驶；接收将所述本车辆移入所述相邻车道的请求；响应于第一行车间距和第二行车间距调整所述本车辆的第一速度；确定所述本车辆与逼近的车辆之间的第三行车间距；以及响应于第三行车间距超过阈值而将所述本车辆从第一车道转向到所述相邻车道。

根据本发明的另一方面，一种设备，包括传感器，用于确定前方车辆与本车辆之间的第一行车间距以及用于确定逼近的车辆与所述本车辆之间的第二行车间距；处理器，用于接收变换车道的请求，用于生成响应于第一行车间距和第二行车间距调整所述本车辆的第一速度的第一控制信号，以及用于生成启动车道变换的第二控制信号；以及控制器，用于响应于第一控制信号来调整第一速度，以及响应于第二控制信号将所述本车辆转向到相邻车道。

根据本发明的另一方面，一种车辆控制系统，包括传感器，用于确定前方车辆与本车辆之间的第一距离和所述前方车辆的第一速度，以及逼近的车辆与本车辆之间的第二距离和所述逼近的车辆的第二速度；车辆控制器，用于响应于第一控制信号控制所述本车辆的本车速度，以及响应于第二控制信号控制所述本车辆的方向；以及处理器，用于响应于第一距离和第一速度生成对响应于车道变换的请求的控制，以及响应于第二距离和第二速度生成第二控制信号。

根据下文结合附图对优选实施方案的详细描述，本公开的上述优点和其他优点和特征将是显而易见的。

附图说明

参考下文结合附图对本发明实施方案的描述，本发明的上述和其他特征和优点以及实现它们的方式将更加显而易见，并且可以更好地理解本发明，其中：

图1示意性地图示根据示例性实施方案的、用于辅助驾驶车辆中自动车道变换的纵向控制的方法和设备的示例性应用。

图2示出根据示例性实施方案的、用于辅助驾驶车辆中自动车道变换的纵向控制的示例性系统的框图。

图3示出根据示例性实施方案的、用于辅助驾驶车辆中自动车道变换的纵向控制的示例性方法的流程图。

图4示出根据示例性实施方案的、用于辅助驾驶车辆中自动车道变换的纵向控制的另一示例性方法的流程图。

本文给出的举例说明示出了本发明的优选实施方案，并且此类举例说明不应视为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

下文详细描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开或其应用和用途。再者，前文的背景技术或下文具体实施方式中提出的任何原理均无意要构成约束。

此处描述本公开的实施方案。然而要理解的是，所公开的实施方案仅是示例，并且其他实施方案可以采用多种和可替换的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或缩小以便示出特定组件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以多种方式利用本发明的代表性基础。正如本领域技术人员将理解的，参考附图中任一附图图示和描述的多种特征能够与一个或多个附图中图示的特征进行组合以产生未明确地图示或描述的实施方案。图示的特征的组合提供了典型应用的代表性实施方案。然而，符合本公开教导的这些特征的多种组合和修改可能是某个具体应用或实施方式所需要的。

下文描述中可能使用某些术语仅是出于参考的目的，因此不旨在是限制性的。例如，如“上面”和“下面”的术语是指附图中所参考的方向。诸如“前面”、“背后”、“左边”、“右边”、“后面”以及“侧边”的术语描述组件或元件的多个部位在一致但任意的参照系内的取向和/或位置，该参照系在参考描述所论述的组件或者元件的文本和相关联的附图变得清楚。而且，可能使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的术语来描述单独的组件。此类术语可以包括上面具体提到的词语、其派生词和类似含义的词语。

图1示意性地图示根据本公开的、用于辅助驾驶车辆中的自动变道的纵向控制的方法和设备的示例性应用100。在该示例性实施方案中，采用控制本车辆110的辅助驾驶控制系统来导航包括三车道单向道路120的路线。在图1所示的情况下，如果本车辆110正在中间车道上以大于紧挨着本车辆110前方的前方车辆130的速度行驶。控制本车辆110的辅助驾驶控制系统可以决定向左变换车道，变换到道路120上图示最上方的车道，以便经过前方车辆130。然而，如果期望的车道中有第三车辆150，则本车辆110中的辅助驾驶控制系统必须确定是加速还是减速，以便以安全的方式进入期望的车道，同时规避第三车辆150。

用于辅助驾驶车辆中的自动车道变换纵向控制的示例性系统和方法可操作以使用本车辆110至第三车辆150的行车间距连同至前方车辆130的行车间距，来调整本车辆110的相对位置，从而能够实现往第三车辆150后面或前面的位置进行的并道或车道变换。行车间距可以包括车辆间的速度和相对位置。基于车道变换或并道的期望方向，该方法可操作以通过选择用于车道变换或并道操控的适合动作来确定车流中的适合间隙。在示例性实施方案中，该方法然后可操作以调整第三车辆150与本车辆的110行车间距，连同与任何可能存在的前方车辆130与本车辆的行车间距以允许进行车道变换或并道。

现在转到图2，示出图示用于辅助驾驶车辆200中自动车道变换的纵向控制的示例性系统的框图。该示例性系统可以具有激光雷达221、雷达222、传感器数据处理器220、车辆处理器240、车辆控制器260、存储器250和用户接口235。在示例性应用中，一个实例，其中辅助驾驶控制系统期望车道变换，以及其中车辆逼近本车辆。该系统可操作以响应于前方车辆的行车间距以及期望车道中逼近的车辆的行车间距而调整本车辆的速度。

在该示例性实施方案中，激光雷达221和雷达222传感器可用于感测辅助驾驶车辆周围逼近的车辆的位置和轨迹。该信息可用于确定至逼近的车辆中的每一个的行车间距和将碰时间(TTC)。传感器数据处理器220可操作以接收来自激光雷达221传感器和雷达222传感器的数据，并将这些数据转换成可用的位置信息。传感器数据处理器220可操作以生成逼近本车辆的区域的三维地图，该三维地图指示其他车辆、障碍物和其他物体。车辆处理器240可以使用此三维地图和对辅助驾驶控制算法的输入。

车辆处理器240可操作以响应于传感器数据处理器220生成的三维地图，来执行用于自动车道变换中的纵向控制以及其他辅助驾驶算法的示例性方法。然后，车辆处理器240可操作以生成用于耦合到车辆控制器260的控制信号。车辆控制器260可操作以生成用于耦合到诸如转向、速度控制、制动等的多种车辆控制系统的控制信号。存储器可操作以存储由传感器数据处理器220、车辆处理器240、车辆控制器260和/或其他车辆系统使用的地图数据、驱动程序、控制数据和其他数据。用户接口235用于接收来自车辆乘员或车辆驾驶员的指令，诸如车道变换的驾驶员请求。用户接口235可以包括按钮、控制杆、触摸屏界面、语音识别装置等，并且用于接收来自车辆乘员的命令作为车辆控制器的输入。在示例性实施方案中，输入可以包括车道变换的请求或保持当前车道的请求。

转到图3，示出图示用于辅助驾驶车辆中自动车道变换的纵向控制的示例性方法300的流程图。在此示例性实施方案中，该方法可操作以确定车道变换位置。该方法可操作以在305处首先启用辅助驾驶算法。该辅助驾驶算法可以包括驾驶辅助功能，如自适应巡航控制、车道对中或自主车辆操作。

一旦车辆已启用辅助驾驶算法，则系统将持续运行以监视逼近车辆的环境，该环境包括静止和移动的物体，以及车道标志、路面等。作为环境监视的一部分，该方法可操作以在310处确定每个逼近的车辆的行车间距和/或将碰时间TTC。行车间距是车辆之间的时间或距离的测量量。因此，该方法可操作以确定道路中逼近的车辆中的每一个的行车间距和TTC。在监控该车辆相对于逼近的车辆的位置时，行车间距和TTC在操作过程中持续被更新。

在辅助驾驶操作过程中，该方法可以在312处生成或接收车道变换的请求。可以响应于本车辆与车道中本车辆前方的车辆之间的TTC或行车间距落在有效阈值以下，请求车道变换。响应于该有效阈值，该方法可以确定在当前速度下，本车辆可能会与前方车辆碰撞。然后，该方法可以确定车道变换是否可能，以避免减速来匹配前方车辆的速度。此外，可以由车辆乘员或驾驶员可能响应于道路状况或类似情况来请求车道变换。

为了确定改变车道是否可能，该方法必须首先在315处确定目标车道中是否存在适合的间隙。如果情况如此，则该方法在320处启动车道变换。如果目标车道上由于占道车辆而没有足够的间隙来允许进行车道变换，则该方法可操作以在325处确定目标车道中占道车辆之前或之后是否有足够的行车间距。该方法可以可选地基于如雨或雪等环境来调整前后间隙大小。如果确定占道车辆之前或之后有足够行车间距，则该方法可操作以调整本车辆速度并在规避占道车辆的同时启动车道变换330。如果在占用车辆之前或之后没有足够的行车间距时，则该方法可确定变换车道至目标车道是不可能的。该方法可以在335处可选地生成对车辆乘员的提示，车辆无法执行车道变换，或者可以查找不同的目标车道来执行车道变换。该方法然后可操作以在310处返回到计算逼近的车辆的行车间距。

转到图4，示出图示用于辅助驾驶车辆中自动车道变换的纵向控制的示例性方法400的流程图。该示例性方法可操作以响应于目标车道上没有直接可用的间隙，但是占道车辆之前或之后的间隙足够大，确定对本车辆位置进行的调整。

该方法可操作以在410处首先确定目标车道中占道车辆之前或之后的中的至少一个有可用间隙。该方法然后可操作以在420处确定应该是在向前方向上还是在向后方向上作出本车辆调整。可以响应于占道车辆的位置、占道车辆的速度、当前车道中的前方车辆的位置、至附加的逼近的车辆的行车间距等来作出此确定。

该方法然后可操作以在430处计算调整量，诸如行车间距调整、本车辆速度调整和/或加速度。行车间距可以响应于当前前方行车间距减去用于车道变换的前方行车间距，加上当前后方行车间距减去用于车道变换的后方行车间距来确定。本车速度是本车辆在预期车道内的速度。本车加速度是基于本车速度和行车间距调整的校准量。该方法然后可以在440处启用该调整并向纵向控制器发送请求。该调整可以指示目标车道中的占道车辆和当前前方车辆。一旦车道变换完成，则该方法可操作以在450处清除调整。如果车道变换操作激活时间太长，则该方法可操作以清除该调整，并指示车道变换是不可能的。如果仍需要进行车道变换，则尝试寻找新的间隙。

应强调的是，可以对本文描述的实施方案实施多种变化和修改，其要件应理解为可接受的示例。所有此类修改和变化旨在在本文中包含在本公开的范围内并且受到所附权利要求的保护。而且，本文描述的步骤中任一步骤可以同时执行或以不同于在本文的排序的这些步骤的次序来执行。而且，正如应该显见到的，本文所公开的具体实施方案的特征和属性可以按不同的方式进行组合以形成附加的实施方案，所有这些实施方案均落在本公开的范围内。

除非另有具体说明，或者在所使用的上下文中有另外的理解，否则在本文中使用的条件语言(诸如，尤其是，“能”、“可”、“可能、“可以”、“例如”等)一般旨在表达某些实施方案包括，而另一些实施方案不包括某些特征、元件和/或状态。因此，此类条件语言一般不旨在以任何方式暗示特征、元件和/或状态对于一个或者多个实施方案是必不可少的，或者一个或者多个实施方案必定包括用于决定(在有或者没有作者输入或者提示的情况下)这些特征、元件和/或状态包括在任何具体实施方案中或者是否要在任何特定实施方案中执行这些特征、元件和/或状态的逻辑。

而且，本文中可能使用了如下术语。单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文有确定规定。因此，例如，对一个项的引用包括对一个或多个项的引用。术语“一些(ones)”是指一个、二个或更多个，并且一般适用于选定某个数量的一些或全部。术语“多个”是指两个或更多个项。术语“大约”或者“近似”表示数量、尺寸、大小、规划、参数、形状以及其它特点不必是精确的，而是在反映可接受的公差、转换因子、四舍五入、测量误差等以及本领域的技术人员公知的其它因素的情况下，可以根据需要是近似的和/或更大或者更小。术语“基本上”表示不一定要精确地实现所引述的特点、参数或者值，而是可以按照不排除特性旨在提供的效果的量发生偏差或者变化，包括：例如，公差、测量误差、测量精度限制以及本领域的技术人员公知的其它因素。

数值数据在本文中可能以范围的格式表示或呈示。要理解的是，仅仅出于方便和简洁而使用此类范围格式，并且因此，此类范围格式应该灵活地解释为不只包括如该范围的限制叙述的数值，而且解释为包括涵盖在该范围内的所有个别数值或者子范围，如同明确地引述了每个数值和子范围。作为说明，“大约1至5”的数值范围应该解释为不仅包括大约1至大约5中明确引述的值，而且应该解释为还包括在指示的范围内的各个值和子范围。因此，包括在该数值范围内的是诸如2、3和4等的各个值以及诸如“大约1至大约3”、“大约2至大约4”和“大约3至大约5”、“1至3”、“2至4”、“3至5”等子范围。此原理同样适用于仅引述一个数值的范围(例如，“约大于1”)，并且无论范围的广度或者描述的特点如何，都应该适用。为了方便起见，可以在公共列表中呈示多个项。然而，这些列表应该解释为好像列表中的每个成员各自被识别为单独且唯一的成员。因此，此类列表中的个别成员在没有相反明示的情况下均不应仅基于它们存在于公共组中而被解释为同一个列表中的任何其它成员的实际等效物。而且，当结合项的列表使用术语“和”和“或者”时，术语“和”和“或者”应该被广义地解释，因为可以单独地或者结合其它列出的项来使用所列出的项中的任何一个或者多个项。术语“可替换地”是指选择两个或者更多个替换方案中的一个，但是不旨在将选择仅限于那些列出的替换方案或者仅限于一次选择所列出的替换方案中的一个，除非上下文另有明确指示。

本文公开的过程、方法或算法可以交付给处理装置、控制器或计算机/由他们实施，所述处理装置、控制器或计算机可以包括任何现有可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，这些过程、方法或算法可以以多种形式存储作为可由控制器或计算机执行的数据和指令，包括但不限于永久性地存储在不可写存储介质(诸如ROM器件上的信息)，以及可变化地存储在可写存储介质(如软盘、磁带、CD、RAM器件和其他磁和光介质)上的信息。这些过程、方法或算法还可以在软件可执行对象中实施。可替换地，这些过程、方法或算法可以全部或部分地使用适合的硬件组件来实现，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件组件或装置或者硬件、软件和固件的组合。此类示例器件可以是车载为车辆计算系统一部分或位于车外且与一个或多个车辆上的设备进行远程通信。

虽然上文描述了示例性实施方案，但并这些实施方案不旨在描述权利要求所包含的所有可能形式。本说明书中使用的词汇是描述词汇，而不是限制词汇，并且要理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种更改。如先前描述，可以将多种实施方案的特征进行组合以形成可能未被明确地描述或图示的本公开的示例性方面。虽然多种实施方案可能描述为关于一个或多个期望的特性提供相对于其他实施方案或现有技术实施方式的优点或优选于其他实施方案或现有技术实施方式，但本领域技术人员认识到，可以将一个或多个特征或特性进行折中处理以实现根据具体应用和实施方式所期望的总体系统属性。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、易于装配等。因此，关于一个或多个特性不像其他实施方案或现有技术实施方式那样描述为期望的实施方案不在本发明的范围外，并且可能是特定应用所期望的。

Claims (7)

1.一种用于控制本车辆的方法，包括：

确定所述本车辆与前方车辆之间的第一行车间距和第一将碰时间，其中所述本车辆和所述前方车辆正在第一车道上行驶；

确定所述本车辆与逼近的车辆之间的第二行车间距和第二将碰时间，其中所述逼近的车辆正在第一车道的相邻车道上行驶；

接收要将所述本车辆移入所述相邻车道的请求；

响应于第一行车间距和第二行车间距，调整所述本车辆的第一速度；

确定所述本车辆与逼近的车辆之间的第三行车间距；

持续更新所述第一行车间距、所述第二行车间距、所述第三行车间距、所述第一将碰时间和所述第二将碰时间；

确定所述逼近的车辆的第二速度，其中所述第一速度还响应于所述第二速度进行调整；其中响应于所述第二速度超过所述第一速度而降低所述第一速度；其中响应于所述第一速度超过所述第二速度而提升所述第一速度；以及

响应于第三行车间距超过阈值，将所述本车辆从第一车道转向到所述相邻车道。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述阈值指示所述相邻车道内用于容纳所述本车辆的间隙。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述调整第一速度是响应于来自本车辆乘员的请求进行的。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述调整第一速度是响应于第一行车间距小于预定距离进行的。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述调整第一速度是响应于第一行车间距小于预定距离且第一速度超过前方车辆速度进行的。

6.一种用于控制本车辆的设备，包括：

传感器，用于确定前方车辆与所述本车辆之间的第一行车间距，以及用于确定逼近的车辆与所述本车辆之间的第二行车间距；

处理器，用于确定所述前方车辆与所述本车辆之间的第一将碰时间，用于确定所述逼近的车辆与所述本车辆之间的第二将碰时间，用于接收车道变换的请求，用于生成用于响应于第一行车间距、第二行车间距而调整所述本车辆的第一速度的第一控制信号，用于确定所述逼近的车辆的第二速度；其中所述第一速度还响应于所述第二速度进行调整；当所述第二速度超过所述第一速度，所述第一控制信号能够控制降低所述第一速度；当所述第一速度超过所述第二速度，所述第一控制信号能够控制提升所述第一速度；以及用于生成用于启动所述车道变换的第二控制信号；以及

控制器，用于响应于第一控制信号调整第一速度，以及响应于第二控制信号将所述本车辆转向到相邻车道。

7.一种用于控制本车辆的车辆控制系统，包括：

传感器，用于确定前方车辆与本车辆之间的第一距离和所述前方车辆的第一速度，以及逼近的车辆与本车辆之间的第二距离和所述逼近的车辆的第二速度；

处理器，用于确定所述前方车辆与所述本车辆之间的第一将碰时间，用于确定所述逼近的车辆与所述本车辆之间的第二将碰时间，用于响应于第一距离和第一速度生成响应于车道变换的请求的控制，用于生成用于响应于第一距离和第二距离而调整所述本车辆的本车速度的第一控制信号，其中所述本车速度还响应于所述第二速度进行调整；当所述第二速度超过所述本车速度，所述第一控制信号能够降低所述本车速度；当所述本车速度超过所述第二速度，所述第一控制信号能够提升所述本车速度；以及响应于第二距离和第二速度生成第二控制信号；以及

车辆控制器，用于响应于第一控制信号控制所述本车辆的本车速度，以及响应于第二控制信号控制所述本车辆的方向。

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