CN112824186A

CN112824186A - 用于在队列行驶时显示虚拟车道的装置及方法

Info

Publication number: CN112824186A
Application number: CN202010488876.0A
Authority: CN
Inventors: 方京柱; 李灿和
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-05-21
Also published as: DE102020113818A1; US20210148724A1; US11555712B2; KR20210062144A

Abstract

本发明涉及用于在队列行驶时显示虚拟车道的装置及方法，所述装置可以包括：处理器，其在队列行驶时通过将前车的车道信息转换为以本车的视角观察到的车道信息来生成虚拟车道；以及显示器，其显示虚拟车道。

Description

用于在队列行驶时显示虚拟车道的装置及方法

与相关申请的交叉引用

本发明要求2019年11月20日提交的韩国专利申请No.10-2019-0149939的优先权和权益，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于在队列行驶时显示虚拟车道的装置及方法，更具体地，涉及一种利用前车的车道信息显示虚拟车道的技术。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，并不构成现有技术。

队列行驶是使彼此排成一列并且彼此以特定距离隔开的多个车辆执行自动驾驶的技术。在队列行驶时，位于队列最前面的领队车辆可以控制跟随该领队车辆的至少一个跟随车辆。领队车辆可以保持队列中包括的多个车辆间距离，并且可以通过车辆间通信来交换队列中包括的多个车辆的行为和状况信息。

队列中的车辆之间的车辆间距离可以保持为非常短，使得燃料效率提高。车辆间距离(沿纵向方向)可以控制为由队列行驶控制器自动保持。

然而，车辆的横向转向可以设计为根据传感器和转向设备的组件由驾驶员直接控制。

在这种情况下，我们发现尽管当车辆间距离较短时驾驶员不得不执行横向转向，但是大型的前车(LV)(例如如图1所示的在近距离(约5m至15m)处一起行驶的卡车)可能会遮挡FV驾驶员的视野，从而使驾驶员承担较大的横向转向负担。

发明内容

本发明提供了一种用于在队列行驶时显示虚拟车道的装置及方法，其能够向跟随车辆的驾驶员提供虚拟车道信息(该信息通过将前车测量出的车道信息转换为以跟随车辆的视角观察到的车道信息而获得)，从而即使跟随车辆的驾驶员的视野被遮挡，也允许跟随车辆的驾驶员基于虚拟车道信息安全地驾驶跟随车辆。

由本发明解决的技术问题不限于上述问题，并且本发明所属领域的技术人员将从以下描述清楚地理解本文未提及的任何其它技术问题。

根据本发明的一方面，一种用于显示虚拟车道的装置可以包括处理器，该处理器在队列行驶时通过将前车的车道信息转换为以本车的视角观察到的车道信息来生成虚拟车道；以及显示器，该显示器显示虚拟车道。

根据本发明的一种实施方案，处理器可以基于通信状态、前传感器状态或车辆间距离状态中的至少一项来确定队列行驶过程中是否发生故障。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以将以本车的视角观察到的转换后的车道信息转换为以增强现实图像的视角观察到的车道信息。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以将基于前车的摄像机坐标系测量出的车道信息转换为基于世界坐标系的信息。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以基于前车的行进角和本车的行进角对前车的车道信息进行旋转。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以以从本车的原点到前车的原点的横向距离和纵向距离对旋转后的车道信息进行移位。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以基于本车的车速、横摆率或转向角中的至少一项的测量状态来确定是否能够生成本车的路线。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以基于车速、横摆率或转向角中的至少一项来生成本车的路线。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以执行控制操作，以在虚拟车道上显示本车的路线，所述虚拟车道是通过以本车的视角进行转换而生成的。

根据本发明的一些实施方案，当车速小于预定值时，处理器可以基于本车的转向传动比、轴距或转向角来计算本车移动路线的半径。

根据本发明的一些实施方案，当车速大于或等于预定值时，处理器可以利用本车的车速和横摆率来计算本车移动路线的半径。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以基于本车的原点、通过利用车辆移动路线的半径来生成本车的路线。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以通过将本车的路线转换为以增强现实图像的视角观察到的路线来显示本车的路线。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以通过利用前车的车道信息和本车的路线来确定车道偏离时间点；并且当车道偏离时间点小于预定值时，提供车道偏离警告。

根据本发明的一些实施方案，虚拟车道的多个点中的至少一个点与本车的路线的中心点之间的距离小于或等于预定距离时，处理器可以确定出能够确定车道偏离时间点。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以在距本车的路线的中心点小于或等于预定距离的虚拟车道的一个或更多个点中，将距本车的纵向距离最大的点确定为车道偏离预测点。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以通过利用本车的车速和从本车的当前点到车道偏离预测点的距离来计算车道偏离预测时间；并且当车道偏离预测时间小于预定值时，提供车道偏离警告。

根据本发明的一些实施方案，处理器可以在虚拟车道上以弹出的形式显示车道偏离警告的警告消息；并且在颜色或粗细方面不同地显示虚拟车道的包括车道偏离预测点的偏离车道，或闪烁显示偏离车道。

根据本发明的一些实施方案，显示器可以在本车的挡风玻璃上以增强现实图像的形式显示虚拟车道、本车移动路线和车道偏离警告。

根据本发明的另一方面，一种用于显示虚拟车道的方法可以包括：在队列行驶时，通过将前车的车道信息转换为以本车的视角观察到的车道信息来生成虚拟车道；显示通过以本车的视角进行转换而获得的虚拟车道。

通过本文提供的说明，其它的应用领域将变得明显。应当理解，本说明书和具体示例仅是旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本发明，现在参照所附附图来描述以示例的方式给出的本发明的各种实施方案，在这些附图中：

图1是示出典型的队列行驶中的跟随车辆的驾驶员的视野的示意图；

图2为示出用于显示虚拟车道的装置的配置的框图；

图3A和3B为分别示出用于视角转换的坐标系的示意图；

图3C是示出在坐标系中显示的车道的示意图；

图4A、图4B和图4C为分别示出通过利用行进角将以前车的视角的车道信息转换为以后方车辆的视角观察到的车道信息的示意图；

图5A和图5B为分别示出通过与前车的纵向/横向距离的移动将以前车的视角的车道信息转换为以后方车辆的视角观察到的车道信息的示意图；

图6A、图6B和图6C为分别示出将以前车的视角的车道信息转换为以后方车辆的视角的车道信息的示意图；

图7A和图7B为分别示出在挡风玻璃上显示前方车道的示意图；

图8A和图8B为分别示出用于生成本车的路线并确定车道偏离点的方法的示意图；

图9A、图9B和图9C为分别示出显示本车的路线和车道偏离警告的示意图；

图10是示出用于显示虚拟车道的方法的流程图；以及

图11示出了计算系统。

这里所描述的附图只是用于说明目的，并不旨在以任何方式来限制本发明的范围。

具体实施方式

下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

下文将参照示例性附图对本发明的一些实施方案进行详细描述。在将附图标记添加到每个图的组件时，应该注意到，即使相同或等同的组件在其它附图上显示，相同或等同的组件也由相同的附图标记指定。另外，在描述本发明的实施方案时，为了不会不必要地模糊本发明的主旨，将排除对公知特征或功能的详细描述。

在描述本发明的示例性实施方案的组件时，可以使用诸如第一、第二、“A”、“B”、(a)、(b)等的术语。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开，并且这些术语并不限制构成组件的性质、次序或顺序。另外，除非另有定义，否则本文中所使用全部术语(包括技术术语或科学术语)具有与本发明所属技术领域的技术人员所通常理解的含义相同的含义。通常使用的词典中所限定的术语应该理解为具有与相关技术领域的语境含义等同的含义，而不应该理解为具有理想的或过于正式的含义，除非本发明中明确定义为具有这样的含义。

下面将参照图2至图11对本发明的示例性实施方案进行详细的描述。

队列行驶车队中包括的领队车辆(LV)和跟随车辆(FV)可以在道路上进行队列行驶。LV和FV可以在保持它们之间的特定距离的同时行驶。在行驶过程中，LV或FV可以调整LV与FV之间的距离。LV或FV可以根据驾驶员的操作来增大或减小车辆间距离。FV基于利用前车的车道信息生成的虚拟车道信息来执行横向转向控制，下面将描述该虚拟车道信息。

图2为示出根据本发明的一种实施方案的虚拟车道显示装置的配置的框图。

参照图2，虚拟车道显示装置100可以包括：通信部分110、感测部分120、处理器130、显示器140和存储装置150。

在队列行驶时，虚拟车道显示装置100可以通过将前车的车道信息转换为以本车的视角观察到的车道信息来生成虚拟车道，并将虚拟车道显示在本车的挡风玻璃上。因此，即使前方车道被前车遮挡，也显示虚拟车道以帮助在后方行驶的本车的驾驶员进行转向控制。在这种情况下，本车可以紧跟在前车之后跟随前车行驶。

根据本发明的一种实施方案，虚拟车道显示装置100可以在车辆内部实现。在这种情况下，虚拟车道显示装置100可以与车辆的内部控制单元一体地实现。或者，虚拟车道显示装置100可以与车辆的内部控制单元分开地实现，并且可以通过附加的连接单元与车辆的内部控制单元连接。

通信部分110是以各种电路实现的、以通过无线或有线连接发送或接收信号的硬件设备，其可以通过车载网络通信技术或者无线互联网接入或短程通信技术与车辆的外部服务器、基础设施和其他车辆进行V2V通信。在这种情况下，车辆网络通信技术可以包括控制器局域网(CAN)通信技术、本地互连网络(LIN)通信技术、FlexRay通信技术，并且车辆间通信可以通过以上通信技术来执行。另外，无线通信技术可以包括无线LAN(WLAN)、无线宽带(Wibro)、Wi-Fi、全球微波接入互操作性(Wimax)。短距离通信技术可以包括蓝牙、ZigBee、超宽带(UWB)、射频识别(RFID)或红外数据协会(IrDA)。

例如，通信部分110可以通过队列行驶车辆之间的V2V通信来共享队列行驶信息。在这种情况下，队列行驶信息可以包括由本车的传感器测量的周围信息、本车的转向角信息、队列行驶速度、车辆间速度、目的地、路线或前方车道信息。

感测部分120感测前方的前车的信息(例如相对速度、距离或移动距离)和用于生成本车的路线(本车路线)的信息(例如本车的横摆率、转向角或车速)。为此，感测部分120包括前传感器121和车辆传感器122。

前传感器121测量前方的前车的后部与本车(后方车辆)之间的纵向距离和横向距离。

车辆传感器122可以测量本车的横摆率、转向角或车速。

为此，感测部分120可以包括超声传感器、雷达、摄像机、激光扫描仪或角雷达、LiDAR、加速度传感器、横摆率传感器、扭矩测量传感器或轮速传感器，以及转向角传感器。

处理器130可以与通信部分110、感测部分120、显示器140和存储装置150等电连接，可以电控制每个组件，并且可以是执行软件命令的电路。因此，处理器130可以执行下文描述的各种数据处理和计算。处理器130可以处理在虚拟车道显示装置100的组件之间传输的信号。

处理器130基于通信状态、前传感器状态或车辆间距离状态中的至少一项来确定队列行驶过程中是否发生故障。当队列行驶处于正常状态时，处理器130可以通过将前车的车道信息转换为以本车(前车的后方车辆)的视角观察到的车道信息来生成虚拟车道。

处理器130可以执行控制操作以将以本车的视角观察到的车道信息转换为以增强现实图像的视角观察到的车道信息，以在显示器140上显示转换后的车道信息。在这种情况下，显示器140可以在本车的挡风玻璃上实现。在这种情况下，以本车的视角提供的车道信息可以是由摄像机实际拍摄的图像信息，并且增强现实图像可以为同时包括实际图像信息和虚拟信息的图像，并且可以以驾驶员的视角提供。

处理器130可以将基于前车的摄像机坐标系测量出的车道信息转换为基于世界坐标系的信息，并且可以基于在世界坐标系下的前车的行进角和本车的行进角对前车的车道信息进行旋转。换句话说，处理器130可以以前车的行进角与本车的行进角之间的差值对前车的车道信息进行旋转。

另外，处理器130可以以从本车的原点到前车的原点的横向距离和纵向距离对旋转后的车道信息进行移位。因此，可以在世界坐标系下将以前车的视角的车道信息转换为以本车的视角观察到的车道信息。

处理器130可以基于车速、横摆率或转向角中的至少一项的测量状态来确定是否能够生成本车的路线。换句话说，当测量出车速、横摆率或转向角中的至少一项时，处理器130可以确定能够生成本车的路线。

处理器130可以执行控制操作以基于车速、横摆率或转向角中的至少一项来生成本车的路线，并且在虚拟车道上显示本车的路线，所述虚拟车道是通过以本车的视角进行转换而生成的。

当车速小于预定值时，处理器130可以基于转向传动比、轴距和转向角来计算本车移动路线的半径，并且当车速大于或等于预定值时，处理器130可以基于车速和横摆率来计算车辆移动路线的半径。此后，处理器130可以基于本车的原点、通过利用车辆移动路线的半径来生成本车的路线。处理器130可以执行控制操作，以将本车的路线转换为以增强现实图像的视角观察到的路线，并且在虚拟车道上显示本车的路线。

处理器130可以通过利用前车的车道信息和本车的路线来确定车道偏离时间点，可以在车道偏离时间点小于预定值时提供车道偏离警告，并且可以在车道偏离时间点大于或等于预定值时终止该过程，而没有车道偏离警告。

当在虚拟车道的坐标中存在使距本车的路线的中心点的距离在预设距离范围内的坐标时，处理器130可以确定能够确定车道偏离时间点。换句话说，当虚拟车道的一个或更多个点中的至少一个距本车的路线的中心点小于或等于预定距离时，处理器130可以确定能够确定车道偏离时间点。

处理器130可以在虚拟车道的坐标中的使距本车的路线的中心点的距离在预设距离范围内的坐标中，将距本车的纵向距离最大的点确定为车道偏离预测点。换句话说，处理器130可以在距本车的路线的中心点小于或等于预定距离的虚拟车道的一个或更多个点中，将距本车纵向距离最大的点确定为车道偏离预测点。

处理器130可以通过利用本车的车速和从本车的当前点到车道偏离预测点的距离来计算车道偏离预测时间，并且当车道偏离预测时间小于预定值时，提供车道偏离警告。

处理器130可以在虚拟车道上以弹出的形式输出用于车道偏离警告的警告消息，可以在颜色和粗细方面不同地显示虚拟车道的包括车道偏离预测时间点的偏离车道。

根据本实施方案，处理器130可以实现为前车车道信息转换部分131、本车路线生成部分132、车道偏离警告确定部分133和屏幕生成部分134。

前车车道信息转换部分131可以通过利用前车的行进角与后方车辆的行进角之间的差值、以及距前车的纵向距离和横向距离，将以前车的视角测量出的车道信息转换为以后方车辆的视角观察到的车道信息。

本车路线生成部分132可以利用车辆传感器122的感测结果来生成本车的预测移动路线。

车道偏离警告确定部分133可以利用前车的车道信息和本车的路线来确定车道偏离预测时间点，并且可以在车道偏离预测时间点小于阈值时生成车道偏离警告信号。

屏幕生成部分134可以通过将以后方车辆的视角观察到的车道信息转换为以增强现实图像的视角观察到的车道信息来形成以后方车辆的视角观察到的车道信息。

显示器140可以包括输入设备和输出设备，所述输入设备用于接收用户的控制命令；所述输出设备用于输出虚拟车道显示装置100的操作状态和操作结果。在这种情况下，输入设备可以包括按钮，并且可以包括鼠标、操纵杆、旋钮、手写笔等。另外，输入设备可以包括在显示器上实现的软键盘。输出设备可以包括显示器，并且可以包括例如扬声器的语音输出设备。在显示器中包括诸如触摸膜、触摸片、触摸板等的触摸传感器产品的情况下，显示器可以操作为触摸屏，并且输入设备和输出设备可以以整体的形式实现。根据本发明，输出设备可以以增强现实图像的视角或本车的正常图像的视角，显示关于行驶道路的前方的虚拟车道、本车移动路线或车道偏离警告。输出设备可以利用增强现实图像显示器来实现以输出增强现实图像。本车的正常图像可以包括关于没有虚拟信息的真实图像的信息，并且可以以本车的视角来提供。增强现实图像可以包括具有虚拟地生成的附加信息的图像，并且可以以驾驶员的视角提供。

在这种情况下，显示器可以包括液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管液晶显示器(TFTLCD)、有机发光二极管(OLED)、柔性显示器、场发射显示器(FED)或三维显示器(3D显示器)中的至少一种。

存储装置150可以存储感测部分120的感测结果、从前车接收到的测量信息以及虚拟车道显示装置100工作所必需的数据或算法。

例如，存储装置150可以存储队列行驶信息，例如由前车测量出的前方车道信息，所述前方车道信息通过通信部分110从队列中的前车接收。另外，存储装置150可以存储关于由感测部分120感测到的障碍物(诸如前车)的信息。存储装置150可以实现为闪存型、硬盘型、微型、卡型(例如安全数字(SD)卡或eXtreme数字卡)存储器，随机存取存储器(RAM)，静态RAM(SRAM)，只读存储器(ROM)，可编程ROM(PROM)，电可擦除可编程ROM(EEPROM)，磁性RAM(MRAM)，磁盘型存储器或光盘型存储器中的至少一种存储介质。

如上所述，根据本发明，由前车测量出的车道信息转换为以后方车辆的视角观察到的车道信息，并显示在挡风玻璃的AR显示器上。因此，后方车辆的驾驶员可以猜测前方车道的形状以执行转向控制。另外，根据本发明，本车的预测移动路线一同显示，并且当车道偏离预测时间点小于阈值时警告车道偏离，使得驾驶员预先识别出车道偏离并避免车道偏离。

如上所述，根据本发明，即使驾驶员的视野由于以窄小的车辆间距离行驶的前车而受到限制，跟随前车的后方车辆的驾驶员也可以容易地执行转向控制，从而减少后方车辆的驾驶员的负担。另外，当后方车辆不能顺利地跟随前车时，发出警告，从而提高队列的安全性。

下面将参考图3A至图6C关于将前车测量出的前方车道信息转换为以跟随车辆的视角观察到的车道信息的过程进行描述。

图3A和图3B为分别示出用于视角转换的坐标系的示意图，图3C示出了根据本发明的一种实施方案的以世界坐标系显示的车道。图4A、图4B和图4C为分别示出根据本发明的一种实施方案，利用行进角将以前车的视角观察到的车道信息转换为以后方车辆的视角观察到的车道信息的示意图。图5A和图5B为分别示出根据本发明的一种实施方案，通过到前车的纵向/横向距离的移动将以前车的视角观察到的车道信息转换为以后方车辆的视角观察到的车道信息的示意图，图6A、图6B和图6C为分别示出根据本发明的一种实施方案，将以前车的视角的车道信息转换为以后方车辆的视角观察到的车道信息的示意图。

由前车测量出的前方车道信息通过三次方程的系数进行测量。为了将前方车道信息转换为以后方车辆的视角观察到的车道信息，必须对视角进行旋转或平移。三次方程可以被展开并求解。在这种情况下，由于x和y分别存在直到三阶项，因此方程求解的过程非常复杂。因此，根据本发明，由于以特定距离为单位划分前方车道，因此可以得到坐标，并且可以利用坐标的集合执行基于数值分析的处理。

首先，如图3A所示，虚拟车道显示装置100将通过三次等式表示的前车的车道信息转换为x和y坐标的集合。

当由前车的车道测量摄像机测量的摄像机坐标系下的车道的三次方程为C₃x³+C₂x²+C₁x+C₀＝y时，车道显示目标距离为50m，显示分辨率为0.1m，则可以得到以下等式1。

等式1：

c＝[C₃,C₂,C₁,C₀]

x_cam＝[0:0.1:50]

＝[0 0.1 0.2 0.3 … 49.8 49.9 50]

y_cam＝polyval(c,x_cam)

z_cam＝zeros(1,501)＝zeros(1,length(x_cam))

＝[0 0 0 … 0 0 0]

Lane_cam＝[x_cam；y_cam；z_cam]

可以将结果转换为世界坐标系(如图3B所示)，如下面的等式2所定义。

等式2：

x_world＝-y_cam

y_world＝x_cam

Lane_world＝[-y_cam；x_cam；z_cam]

＝[x_world；y_world；z_world]

图3C示出了以世界坐标系显示的车道。

图4A示出了以前车11的视角的前方车道411，图4B示出了通过以在后方车辆12行驶的方向上观察前方车道时的视角相同的视角进行转换而获得的示例412。图4C示出了以世界坐标系显示的车道的示例，其中车道以通过从前车的行进角减去后方车辆的行进角而获得的角度进行旋转。

虚拟车道显示装置100应当基于z轴以从前车的行进角减去后方车辆的行进角而得到的值对以前车的视角观察到的车道信息进行旋转，使得从前车11观察的前方车道的视角与后方车辆12在行驶方向上观察前方车道的视角相同。在这种情况下，顺时针方向可以理解为正(+)方向。

如果假设从前车的行进角减去后方车辆的行进角而获得的值为θ，则车道的旋转矩阵(RotationMatrix)和旋转度可以如等式3定义。

等式3：

旋转矩阵(RotationMatrix)＝[cos(θ)sin(θ)0；

-sin(θ)cos(θ)0；

0 0 1]

车道的旋转度(RotatedLane)＝RotationMatrix×Lane_world

如图4B所示，在基于后方车辆的行驶方向旋转车道之后，应当以从后方车辆12的原点到前车11的原点的x方向距离和y方向距离(OffsetX和OffsetY)对旋转后的车道进行移位。

如图5A所示，假设由后方车辆12的传感器测量出的到前车的纵向距离和横向距离为d_x和d_y，前车的长度为L，前车的原点为O_front，则可以得到以下等式4。

等式4：

OffsetX＝d_x+L sin(θ)

OffsetY＝d_y+L cos(θ)

OffsetZ＝0

如图5B所示，当以OffsetX和OffsetY对旋转后的车道坐标进行移位时，以前车的视角观察到的世界坐标系下的车道信息转换为以后方车辆的视角观察到的车道信息。转换后的车道信息(ConvertedLane)是车道坐标OffsetX、OffsetY和OffsetZ的旋转量之和，如以下等式5所示。

等式5：

ConvertedLane＝RotatedLane+[OffsetX；OffsetY；OffsetZ]

因此，如图6A所示，在利用行进角将前车的车道信息转换为在后方车辆12的行驶方向上观察到的车道信息之后，如图6B所示，旋转后的车道坐标移位了OffsetX和OffsetY。然后，如图6B所示，可以生成并显示从前车的视角改变为后方车辆的视角的前方车道。图6C示出了转换为以世界坐标系的视角观察到的车道的车道。

图7A和图7B为分别示出根据本发明的一种实施方案的显示前方车道的示意图。

图7A示出了显示由前车测量的车道711和712的示例，图7B示出了在前方增强现实(AR)上显示虚拟车道713和714的示例。

虚拟车道显示装置100将以后方车辆的视角观察并且以世界坐标系计算的车道坐标转换为以AR图像视角观察到的坐标，以显示在车辆挡风玻璃上，并且在AR显示器(挡风玻璃)上显示转换后的车道信息。

图8A和图8B为分别示出根据本发明的另一种实施方案的用于生成本车的路线并确定车道偏离点的方法的示意图，图9A、图9B和图9C为分别示出根据本发明的一种实施方案的显示本车的路线和车道偏离警告的示意图。

参照图8A和图8B，将详细解释用于生成本车的路线的方法。

当车速小于阈值时，虚拟车道显示装置100可以如以下等式6、基于转向角、转向传动比和轴距来计算车辆移动路线的半径R。

等式6：

当车速超过阈值时，虚拟车道显示装置100可以基于等式7、利用车速和横摆率来计算车辆移动路线的半径R。

等式7：

虚拟车道显示装置100可以基于后方车辆的原点(车辆的最前端的中点)、通过利用车辆移动路线的半径R来生成本车的路线。半径R可以如以下等式8定义。

等式8：

(x-R)²+y²＝R²

在这种情况下，“x”是指横向距离，“y”是指纵向距离。

图9A示出了在挡风玻璃上显示虚拟前方车道911和912，并且本车的路线913被附加显示。换句话说，虚拟车道显示装置100将世界坐标系下获得的后方车辆的本车的路线转换为以AR图像视角观察到的路线，使得在挡风玻璃上显示本车的路线，并且可以在挡风玻璃上显示转换后的车道坐标。

如图8B所示，虚拟车道显示装置100可以确定并显示车道偏离预测时间点。

当前车的测量信息正常时、当能够生成本车的路线时，并且当虚拟车道的坐标中存在使距本车的路线的中心点(-R，0)的距离小于“R”的坐标时，虚拟车道显示装置100确定能够确定车道偏离预测时间点，并且确定车道偏离预测时间点。

虚拟车道显示装置100可以将使距本车的路线的中心点(-R，0)的距离小于“R”的虚拟车道的坐标中的距本车的纵向距离“y”最大的点确定为车道偏离时间点，并且可以利用本车的速度以及到车道偏离点的距离来计算预测车道偏离的时间点(穿越的时间)，如以下等式9所示。

等式9：

虚拟车道显示装置100可以在车道偏离预测时间点小于阈值时显示并终止车道偏离警告，或者在车道偏离预测时间点大于或等于所述阈值时终止车道偏离警告而不显示车道偏离警告。参照图9B，虚拟车道显示装置100可以在虚拟车道912上显示车道偏离点914，可以以弹出的形式显示“车道偏离风险”的警告消息，并且可以以弹出的形式闪烁显示警告消息。参照图9C，虚拟车道显示装置100可以在粗细或颜色方面不同地显示虚拟车道911和912中预测出将偏离的车道915，并且可以闪烁显示车道915。

在下文中，将参照图10详细描述根据本发明的一种实施方案的用于显示虚拟车道的方法。图10是示出用于显示虚拟车道的方法的流程图。

在下文中，假定图1的虚拟车道显示装置100执行图10的过程。

参照图10，虚拟车道显示装置100确定队列行驶当前是否正常(S101)。

在这种情况下，虚拟车道显示装置100可以确定V2V通信连接是否正常、前传感器是否正常，或者是否由于较短的车辆间距离而限制了前方视野，以确定队列行驶是否正常。相反，当没有进行队列行驶，或者前传感器或通信设备发生故障时，虚拟车道显示装置100可以确定队列行驶不正常。

在当前队列行驶不正常时，虚拟车道显示装置100可以确定显示虚拟车道的逻辑对于操作不是必需的、或者处于不可用状态，并且不执行显示操作(S115)。

当队列行驶正常时，虚拟车道显示装置100确定从前车接收到的前车的车道信息是否是用于显示虚拟车道的逻辑的正常测量的信息(S102)。在这种情况下，虚拟车道显示装置100可以确定是否正常接收到用于生成虚拟车道的前车的车道信息，以确定前车的车道信息是否是正常测量的信息。

当前车的车道信息不是正常测量的信息时，虚拟车道显示装置100通知驾驶员难以显示前方车道(S106)。在这种情况下，虚拟车道显示装置100可以以听觉或视觉方式提供关于难以显示前方车道的通知。此后，虚拟车道显示装置100可以确定是否能够生成本车的路线(S107)。下文将描述与本车的路线的生成有关的过程。

当前车的车道信息是正常测量的信息时，虚拟车道显示装置100将以前车的视角的车道信息转换为以后方车辆的视角的车道信息(S103)。

在这种情况下，虚拟车道显示装置100可以利用当前车的车道以特定距离为单位划分时得到的坐标的集合、基于数值分析来执行处理，从而将车道信息转换为以AR图像视角的车道信息。另外，虚拟车道显示装置100可以利用各种算法进行转换。

此后，虚拟车道显示装置100可以将生成的以后方车辆的视角观察到的车道信息转换为以AR图像视角的车道信息(S104)。以后方车辆的视角在世界坐标系下获得的车道坐标被转换为以AR图像视角的车道坐标，使得车道坐标显示在挡风玻璃上。

虚拟车道显示装置100在AR屏幕上显示以AR图像视角的转换后的车道信息(S105)。在这种情况下，虚拟车道显示装置100可以利用以AR图像视角的转换后的车道坐标，在挡风玻璃上显示虚拟车道，如图7B所示。

此后，虚拟车道显示装置100确定是否能够生成本车的路线(S107)。

当不能生成本车的路线时，虚拟车道显示装置100通知无法显示本车的路线(S116)。

当能够生成本车的路线时，虚拟车道显示装置100生成本车的路线(S108)，将生成的本车的路线转换为以AR图像视角的本车的路线(S109)，并且在AR屏幕上显示以AR图像视角的转换后的本车的路线(S110)。如图9A所示，虚拟车道显示装置100可以将本车的路线913与虚拟车道911和912一起显示。

之后，虚拟车道显示装置100确定是否能够确定车道偏离预测时间点(S111)。

当能够确定车道偏离预测时间点时，虚拟车道显示装置100计算车道偏离预测时间点(S112)。

虚拟车道显示装置100可以确定车道偏离预测时间点是否小于阈值(S113)，并且在车道偏离预测时间点小于阈值时，可以显示车道偏离警告(S114)。如图9B和图9C所示，虚拟车道显示装置100可以通过以弹出的形式显示车道偏离风险警告消息、通过更改偏离车道的颜色或粗细或通过闪烁偏离车道来显示车道偏离警告。

当车道偏离预测时间点大于或等于所述阈值时，虚拟车道显示装置100终止车道偏离警告。

如上所述，根据本发明，当跟随前车的后方车辆的视野被队列行驶中处于较短距离处的大型前车(例如卡车)遮挡时，通过V2V通信从前车接收前车测量出的车道信息，并且基于前车测量出的车道信息生成虚拟车道并显示，使得能够观察到前车遮挡的前方车道。因此，后方车辆的驾驶员可以更舒适且更安全地参与队列行驶。

图11示出了根据本发明的一种实施方案的计算系统。

参照图11，计算系统1000可以包括通过总线1200相互连接的至少一个处理器1100、存储器1300、用户接口输入设备1400、用户接口输出设备1500、存储装置1600以及网络接口1700。

处理器1100可以为处理存储在存储器1300或者存储装置1600中的指令的中央处理单元(CPU)或者半导体设备。存储器1300和存储装置1600中的每一个可以包括各种类型的易失性或者非易失性存储介质。例如，存储器1300可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。

因此，结合本发明中公开的实施方案描述的方法或算法的操作可以直接以由处理器1100执行的硬件模块、软件模块或其组合来实现。软件模块可以驻留于存储介质(例如，存储器1300或存储装置1600)，诸如RAM、闪存、ROM、可擦写可编程ROM(EPROM)、电子EPROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘或光盘-ROM(CD-ROM)。

示例性的存储介质可以连接至处理器1100。处理器1100可以从存储介质读出信息并且可以向存储介质写入信息。或者，存储介质可以与处理器1100集成。处理器和存储介质可以驻留于专用集成电路(ASIC)。ASIC可以驻留于用户终端。或者，处理器和存储介质可以作为用户终端的单独部件而驻留。

如上所述，根据本发明，可以将通过以跟随车辆的视角对前车所测量的车道信息进行转换而获得的虚拟车道信息提供给跟随车辆的驾驶员，从而即使跟随车辆的驾驶员的视野被遮挡，也允许跟随车辆的驾驶员基于虚拟车道信息安全地驾驶跟随车辆。

此外，可以提供通过本发明直接或间接理解的各种效果。

尽管本发明已经在上文参照示例性实施方案和附图进行描述，但是本发明并不限于此，本发明所属领域的技术人员可以进行各种改变和修改，而不会脱离本发明的精神和范围。

因此，提供了本发明的示例性实施方案以解释本发明的精神和范围，但是本发明不限于这些示例性实施方案，使得本发明的精神和范围不受示例性实施方案的限制。

Claims

1.一种用于显示虚拟车道的装置，所述装置包括：

处理器，其配置为在队列行驶时通过将前车的车道信息转换为以本车的视角观察到的车道信息来生成虚拟车道；以及

显示器，其配置为显示所述虚拟车道。

2.根据权利要求1所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

基于通信状态、前传感器状态或车辆间距离状态中的至少一项来确定队列行驶过程中是否发生故障。

3.根据权利要求1所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

将以本车的视角观察到的转换后的车道信息转换为以增强现实图像的视角观察到的车道信息。

4.根据权利要求1所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

将前车的基于摄像机坐标系测量出的车道信息转换为基于世界坐标系的信息。

5.根据权利要求4所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

基于前车的行进角和本车的行进角对前车的车道信息进行旋转。

6.根据权利要求5所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

以从本车的原点到前车的原点的横向距离和纵向距离对旋转后的车道信息进行移位。

7.根据权利要求1所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

基于本车的车速、横摆率或转向角中的至少一项的测量状态来确定是否能够生成本车的路线。

8.根据权利要求7所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

基于车速、横摆率或转向角中的至少一项来生成本车的路线。

9.根据权利要求8所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

在通过以本车的视角进行转换而生成的虚拟车道上显示本车的路线。

10.根据权利要求1所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

当本车的车速小于预定值时，基于本车的转向传动比、轴距或转向角来计算本车移动路线的半径。

11.根据权利要求10所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

当本车的车速大于或等于所述预定值时，利用本车的车速和横摆率来计算本车移动路线的半径。

12.根据权利要求11所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

基于本车的原点、通过利用本车移动路线的半径来生成本车的路线。

13.根据权利要求1所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

通过将本车的路线转换为以增强现实图像的视角观察到的路线来显示本车的路线。

14.根据权利要求1所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

通过利用前车的车道信息和本车的路线来确定车道偏离时间点；

当车道偏离时间点小于预定值时，提供车道偏离警告。

15.根据权利要求1所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

当虚拟车道的多个点中的至少一个点与本车的路线的中心点之间的距离小于或等于预定距离时，确定出能够确定车道偏离时间点。

16.根据权利要求15所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

在距本车的路线的中心点小于或等于预定距离的虚拟车道的一个或更多个点中，将距本车的纵向距离最大的点确定为车道偏离预测点。

17.根据权利要求16所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

通过利用本车的车速以及从本车的当前点到车道偏离预测点的距离来计算车道偏离预测时间；

当车道偏离预测时间小于预定值时，提供车道偏离警告。

18.根据权利要求17所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述处理器配置为：

在虚拟车道上以弹出的形式显示车道偏离警告的警告消息；

在颜色或粗细方面不同地显示虚拟车道中包括车道偏离预测点的偏离车道，或闪烁显示所述偏离车道。

19.根据权利要求1所述的用于显示虚拟车道的装置，其中，所述显示器配置为在本车的挡风玻璃上以增强现实图像的形式显示虚拟车道、本车移动路线和车道偏离警告。

20.一种用于显示虚拟车道的方法，所述方法包括：

在队列行驶时，由处理器通过将前车的车道信息转换为以本车的视角观察到的车道信息来生成虚拟车道；

由显示器显示通过以本车的视角进行转换而获得的虚拟车道。