CN113306553A - 用于扩展的前向碰撞警告的装置和方法 - Google Patents

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CN113306553A CN202110202490.3A CN202110202490A CN113306553A CN 113306553 A CN113306553 A CN 113306553A CN 202110202490 A CN202110202490 A CN 202110202490A CN 113306553 A CN113306553 A CN 113306553A
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Abstract

本公开涉及用于扩展的前向碰撞警告的装置和方法。一种方法和系统向主车辆的驾驶员生成碰撞警告。该系统包括主车辆的车载传感器，以检测前行车辆的存在；无线通信电路，以与远程车辆建立无线通信；以及处理电路，以检测主车辆前方的慢速远程车辆的存在，跟踪主车辆前方的紧接在前面的车辆，通过检测紧接在前面的车辆正在减速来确认慢速远程车辆正在影响主车辆的车道交通速度。当确定远程车辆慢速时，显示指示慢速远程车辆的存在的信息消息，以及当远程车辆是慢速的并且前行车辆正在减速时，将碰撞警告作为声音和视觉消息输出。

Description

用于扩展的前向碰撞警告的装置和方法
技术领域
本公开一般地涉及车辆通信系统的领域和向车辆提供可靠的碰撞警告的机制。
背景技术
本文提供的“背景”描述是为了一般地呈现本公开的内容的目的。在此背景技术部分中所描述的范围内，目前指定的发明人的工作以及在提交时可能不适格作为现有技术的说明书的各个方面，既不明确也不含蓄地被承认为本发明的现有技术。
车辆包括刹车灯，当驾驶员踩下车辆的刹车时，该刹车灯亮起。刹车灯用作警告车辆后方其他驾驶员关于车辆何时减速的机制，使得其他驾驶员也可以减速以避免与车辆发生碰撞。
但是，在交通拥挤的条件下，在被跟随的车辆前方存在其他远程车辆。拥挤的交通条件可能包括由于驾驶员看不清的远程车辆中的操作变化而导致的停行条件，并且驾驶员可能没有意识到操作变化。在这样的情况下，驾驶员可能依赖于所跟随车辆的刹车灯作为交通条件的唯一指示。此外，在一些情况下，刹车灯不足以警告其他驾驶员车辆正在减速。例如，后方车辆中的驾驶员可能无法看到正在被跟随的车辆前方的车辆的刹车灯。如果车辆在穿行急转弯，后方车辆的驾驶员可能不能看到前方车辆的刹车灯，并且可能因此无法及时得到警告。此外，诸如雾、大雨和/或大雪的天气条件可能限制刹车灯的传输范围。此外，刹车灯可能发生故障，和/或后方车辆的驾驶员可能仅仅是没注意前方车辆的刹车灯。这样的情况可能被证明对车辆驾驶员潜在地有害。
在本公开中，参考术语“主车辆”、“前行车辆”和“远程车辆”。在本公开的各方面中，前行车辆旨在表示在给定道路上行驶的、紧接在主车辆前方的车辆，而远程车辆旨在表示在道路上行驶在主车辆(和前行车辆)前面更远的车辆。此外，在本公开中，主车辆被标记为“HV”，前行车辆被标记为“PV”，并且远程车辆被标记为“RV”。
自适应巡航控制机制用于保持车辆(HV)的期望巡航速度，以保持与前行车辆(PV)的安全距离。但是，在交通拥挤的情况下，前行车辆(PV)可能经历相当大的速度变化，有必要在车辆(HV)中进行类似的速度变化。紧急电子刹车灯是用于警告车辆(HV)驾驶员即将发生的碰撞的另一种机制。但是，这些机制通常仅检测前行车辆急刹车的情况，因此不会对速度已经显著缓慢的远程车辆(RV)做出反应。因此，在一些情况下，上述避免碰撞机制为车辆驾驶员提供了不舒适或危险的体验。
因此，需要一种能够以时间有效的方式警告车辆驾驶员即将发生的碰撞的技术，其中，车辆驾驶员可以舒适地减速以避免碰撞。
发明内容
在示例性实施例中，一种向主车辆的驾驶员生成碰撞警告的方法，该方法包括检测在主车辆前方的慢速远程车辆的存在；跟踪主车辆前方的紧接的前行车辆的速度；通过检测紧接的前行车辆(例如紧接在前面的车辆)正在减速来确认慢速远程车辆正在影响主车辆的车道交通速度；当慢速远程车辆被检测到并且紧接的前行车辆正在被跟踪时，显示指示慢速远程车辆的存在的信息消息；以及当慢速远程车辆被检测到并且紧接的前行车辆正在减速时，将碰撞警告作为声音和视觉消息输出。
在示例性实施例中，一种用于向主车辆的驾驶员生成碰撞警告的系统包括主车辆的车载传感器，用于检测前行车辆的存在；无线通信电路，用于与远程车辆建立无线通信；处理电路，用于检测主车辆前方的慢速远程车辆的存在；跟踪主车辆前方的紧接的前行车辆；通过检测紧接的前行车辆正在减速来确认慢速远程车辆正在影响主车辆的车道交通速度；当慢速远程车辆被检测到并且紧接的前行车辆正在被跟踪时，显示指示慢速远程车辆的存在的信息消息；以及当慢速远程车辆被检测到并且紧接的前行车辆正在减速时，将碰撞警告作为声音和视觉消息输出。
说明性实施例的前述一般描述及其以下详细描述仅是本公开的教导的示例性方面，而非限制性的。
附图说明
当结合附图考虑时通过参考以下详细描述，本公开及其许多附带优点变得更好理解，因此更容易获得对本公开及其许多附带优点的更完整理解，其中：
图1示出了根据本公开的示例性方面的扩展的前向碰撞警告系统；
图2是根据本公开的示例性方面的包括在车辆中的控制系统的硬件框图；
图3是根据本公开的示例性方面的由扩展的前向碰撞警告系统执行的步骤的流程图；
图4是根据本公开的示例性方面的由主车辆执行以确定主车辆正在其中穿行的道路车道的几何形状的步骤的流程图；
图5示出了根据本公开的示例性方面的描绘基于两个远程车辆的路径历史的车道估计的示意图；
图6是根据本公开的示例性方面的由主车辆执行以确定前行车辆的行为的步骤的流程图；
图7是根据本公开的示例性方面的由主车辆执行以确定远程车辆的慢速或急刹车的步骤的流程图；
图8是根据本公开的示例性方面的由主车辆执行的与警告消息的显示有关的判定逻辑的步骤的流程图；以及
图9是根据本公开的示例性方面的计算设备的框图。
具体实施方式
在附图中，贯穿若干视图，相似的参考数字表示相同或对应的部分。此外，除非另有说明，否则如本文所用，词语“一”、“一个”等通常具有“一个或多个”的含义。除非另有说明，否则附图通常按比例绘制，或者示出了示意性结构或流程图。
实施例主要根据以特定实现提供的特定过程和系统来描述。然而，过程和系统将在其他实现中有效操作。诸如“实施例”，“一个实施例”和“另一实施例”的短语可以指相同或不同的实施例。将关于方法和具有某些组成部分的组合物来描述实施例。然而，这些方法和组合物可以包括比所示出的那些更多或更少的组成部分，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下对组成部分的布置和类型进行改变。
在具有某些步骤的方法的上下文中描述了示例性实施例。然而，这些方法和组合物用附加的步骤和以与示例性实施例不一致的不同顺序的步骤有效地操作。因此，本公开不旨在限于所示出的实施例，而是与符合本文所描述的原理和特征的最大范围相一致，并且仅由权利要求书来限定。
本公开的各方面针对一种配置，在该配置中，通信在远程车辆(RV)和主车辆(HV)之间建立，同时前行车辆(PV)的状态是基于目标车辆(subject vehicle)(HV)的传感器(例如相机)确定的。
现在转到图1，其根据一个实施例示出了扩展的前向碰撞警告(E-FCW)系统100。如图1所示的E-FCW系统100包括在车辆103后方穿行的主车辆(HV)101。车辆103是前行车辆(PV)。车辆105、107、109和111是在前行车辆(PV)103前面穿行的远程车辆(RV)。为了说明，所有远程车辆(RV)105、107、109和111都被描绘为在与主车辆(HV)101相同的车道(即直线)上穿行。
根据一个实施例，主车辆(HV)101包括控制车辆中一个或多个电气系统或子系统的电子控制单元(ECU)(在本文中也被称为嵌入式计算机单元，并且稍后参考图2被描述)。ECU被配置为从车载传感器接收数据，并且还执行所需的计算以警告主车辆(HV)101的驾驶员即将发生的碰撞。通过一个实施例，主车辆(HV)101利用视线传感器和非视线传感器来及时向主车辆(HV)101的驾驶员提供警告。
主车辆(HV)101包括利用无线电波108来检测物体并确定物体的位置和速度的雷达传感器。如图1所示，无线电波108用于检测和跟踪前行车辆(PV)103的移动。包括在主车辆(HV)101中的雷达可以是具有狭窄视野的长距离雷达、中距离雷达或具有较宽视野的短距离雷达。另外，主车辆(HV)101还可以配备有相机以跟踪前行车辆(PV)103。相机可以被集成为单目或立体配置中。单目相机具有50度至60度范围的视场和100-200米的范围。另一方面，立体相机完成与单目相机相同的任务，但提供更高的可靠性。此外，主车辆(HV)101还可以包括光检测和测距(LIDAR)传感器，该传感器可用于跟踪前行车辆(PV)103。因此，在本实施例中，主车辆(HV)101通过使用雷达传感器、LIDAR传感器和相机中的至少一个来跟踪紧接的前行车辆(PV)103。
主车辆(HV)101还包括非视线传感器，诸如专用短程通信传感器(DSRC)、蜂窝传感器等，以识别在与主车辆(HV)相同的车道(在本文中也被称为“自我”车道，即主车辆穿行的道路车道)中行驶的远程车辆(RV)。如图1所示，主车辆(HV)101利用非视线传感器来识别以显著低于主车辆(HV)101的速度在自我车道中行驶的远程车辆(RV)111和107。远程车辆(RV)111和107分别由表示为104和106的非视线通信识别。
通过一个实施例，主车辆(HV)101识别以较低速度(与主车辆的当前速度相比)在自我车道中行驶的远程车辆(RV)或停在自我车道中的远程车辆(RV)。此外，通过利用视线传感器，主车辆(HV)101跟踪前行车辆103，并基于对远程车辆的运动的确定来预测前行车辆(PV)103的运动。因此，基于主车辆(HV)执行的上述识别和跟踪，主车辆(HV)101中的ECU警告驾驶员或者舒适地减速或者立即刹车以避免碰撞。在一些实施例中，ECU显示消息，该消息通知RV在相同道路上行驶得比高速公路速度慢得多，例如小于20mph。当检测到这样的慢速RV并且PV看起来正在减速时，ECU会显示紧急警告并提供声音警告。当相邻车道中的RV是慢速的且PV正在减慢时，ECU会显示警告。
图2示出了根据一个实施例的包括在图1的主车辆(HV)101中的嵌入式控制系统200的硬件框图。嵌入式控制系统200包括通过电子总线223耦合在一起的电子子系统-I201和电子子系统-II 203。子系统201和203包括嵌入式控制单元(ECU)，即控制车辆中的一个或多个电气系统或子系统的处理电路(稍后参考图9)。
ECU从车载传感器接收数据，并执行信息处理操作以及向各种车载(in-vehicle)系统分配指令。必须理解，每个ECU都可以以独立的方式工作，其中ECU操作自己的固件。然而，ECU可以彼此协作以解决复杂的处理操作。
子系统201包括分别耦合到图像处理器217和雷达ECU 219的相机213和视线传感器雷达215。雷达215利用无线电波来检测车辆并确定检测到的车辆速度。雷达215可以是具有狭窄视野的远程雷达、中距离雷达或具有较宽视野的短距离雷达。相机213可以用于跟踪前行车辆(PV)。如前所述，相机可以是单目或立体型相机。图像处理器217和雷达ECU 219耦合至车载ECU 221，该车载ECU可以被配置为处理从相机213和雷达215接收的组合信息。
子系统203包括耦合到GPS ECU模块233的GPS天线227。从GPS获得的数据可用于确定若干条有价值的信息，包括车辆已经行驶了多远，车辆已经行驶了多久，车辆的当前和平均速度及其到达目的地的估计时间。此外，子系统203还包括可以在5.9GHz频谱中操作的非视线传感器，诸如专用短程通信传感器(DSRC)。例如，如图2所示，子系统203包括耦合到DSRC无线电部件231的DSRC天线229。
子系统201和203经由串行总线223耦合在一起。串行总线223可以是控制器局域网(CAN)类型的串行总线，其允许ECU在车辆内彼此通信。另外，CAN可以是提供高达125Kbps数据传输速率的低速CAN(ISO 11519)，或者可替代地CAN可以是实现高达1Mbps数据速率的高速CAN(ISO 11898)。必须理解，串行总线223也可以是本地互连网络(LIN)或提供两个10Mbps数据通道的FlexRay类型的串行总线。
通过一个实施例，子系统201和203可以耦合到车辆总线235，该车辆总线235提供到包括在车辆系统中的不同模块(诸如4G无线电部件207)的以太网连接。此外，子系统201和203可以经由串行总线223与驾驶员辅助系统(DAS)地图通信，该地图提供诸如道路曲率、道路上的车道数量等信息。此外，如图2所示的系统200包括存储装置(存储器)209，其中可以存储由ECU处理的信息。例如，如稍后所述，主车辆(HV)可以保持主车辆(HV)当前正在跟踪的远程车辆(RV)的队列。这样的跟踪信息可以存储在存储器209中。此外，子系统201和203可以经由数字I/O接口耦合到中央控制台单元211。中央控制台211包括显示面板和扬声器，其可用于向车辆驾驶员提供视听警告消息。因此，如下所述，主车辆(HV)合并了视线传感器和非视线传感器两者，以向车辆驾驶员发出碰撞警告。
图3描绘了流程图300，其示出了可以由E-FCW系统执行的步骤。尽管以一定的顺序示出了流程图中的步骤，但是步骤的顺序不限于此排序。另外，可以并行执行一些步骤。例如，可以以相反的顺序或与HV道路几何形状估计并行地执行PV行为。处理300在步骤S301开始，其中E-FCW系统确定主车辆正在其上穿行的道路的类型。根据一个实施例，主车辆(HV)利用视线传感器来确定道路的类型。具体地，主车辆(HV)利用视线传感器来确定主车辆(HV)当前正在其上穿行的道路是否为“分车道高速公路(divided highway)”。
通过一个实施例，仅当满足以下两个条件时，E-FCW系统才将道路分类为分车道高速公路：(a)车辆正在行驶的当前速度(表示为v(t))大于预定速度阈值(V)，以及(b)一定的时间窗口(T)中的车辆速度大于预定速度阈值。具体地，对于τ<T的值，车辆的速度(v(t-τ))大于V。通过一个实施例，E-FCW系统利用V＝45英里每小时(mph)以及T＝30秒(sec)的值，来确定车辆正在穿行的道路是否为分车道高速公路。
相比而言，如果在由主车辆(HV)(在本文中也被称为自我车辆)穿行的预定距离(D)内，满足以下两个条件之一，则E-FCW系统将道路类型分类为不是分车道高速公路：(a)具有至少-5mph的纵向相对速度(关于自我车辆)的迎面而来的交通由自我车辆检测到，以及(b)具有至少6mph的横向速度的交通由自我车辆检测到。
然后，过程300进行到步骤S303，其中E-FCW系统执行主车辆(HV)正在其中穿行的道路的车道的几何形状的估计。根据一个实施例，E-FCW系统还执行远程车辆(RV)车道分类。具体地，主车辆(HV)确定远程车辆(RV)是否在与主车辆(HV)相同的车道中行驶，或者该远程车辆(RV)是否在与主车辆的车道相比不同的车道上穿行。关于主车道几何形状估计和远程车辆(RV)车道分类的细节稍后参考图4和图5描述。
转到图4描绘了流程图，该流程图示出了由主车辆执行以估计主车辆正在其中穿行的道路-车道的几何形状的步骤。根据一个实施例，主车辆利用优先级机制来估计车道的几何形状。具体地，主车辆以优先级递减的顺序确定前行车辆的跟踪历史是否可用，远程车辆的跟踪历史(以及主车辆的预测路径)是否可从两个远程车辆获得，或者主车辆是否应仅基于主车辆的预测路径估计车道的几何形状。如图4所示，估计车道的几何形状的过程开始于步骤S401，其中进行查询以确定前行车辆(PV)的足够的跟踪历史是否存在。注意，主车辆接收与前行车辆(PV)的跟踪历史相对应的数据，例如，由前行车辆发送的(ASN)1.0数据分组中的信息。
如果对步骤S401中查询的响应是肯定的(是)，则处理进行到步骤S403。在步骤S403中，主车辆(HV)基于前行车辆的跟踪历史信息来估计车道的几何形状。根据一个实施例，主车辆(HV)实现批处理技术，诸如最小二乘拟合和/或基于卡尔曼滤波的技术，以估计车道的几何形状。在假设车辆不偏离车道中心太远的情况下，基于车辆路径的车道几何形状估计可以被执行为将三次多项式拟合到前行车辆的路径历史点的问题。估计车道几何形状的其他方法可以包括如第6,292,752号美国专利中所述的使用车道标记识别的卡尔曼滤波器/传感器融合，以及第6,751,547B2号美国专利中所述的更复杂的道路模型(诸如双回旋曲线方法)。在步骤S403中执行了道路几何形状的估计(基于前行车辆的轨道历史信息)后，400中的处理终止。
然而，如果对步骤S401中查询的响应是否定的(否)，则处理进行到步骤S405。在步骤S405中，进行查询以确定两个远程车辆的路径历史是否可用。如果对步骤S405中查询的响应是肯定的(是)，则处理进行到步骤S407。然而，如果对查询的响应是否定的(否)，则处理移至步骤S409。
在步骤S407中，主车辆基于两个远程车辆的跟踪历史来估计车道的几何形状。稍后参考图5描述关于此估计的细节。必须理解，尽管主车辆基于两个远程车辆的跟踪历史来执行道路几何形状的估计(S407)，主车辆在成功地估计道路车道几何形状中还包括主车辆预测的路径。具体地，如步骤S411所示，进行查询以确定基于两个远程车辆的路径历史获得的路径是否与主车辆的预测路径匹配。
如果对步骤S411中查询的响应是肯定的(是)，则处理终止。然而，如果对查询(S411)的响应是否定的(否)，则处理进行到步骤S409以仅基于主车辆的预测路径来执行车道的几何形状的估计。
在步骤S409中，主车辆仅基于主车辆的预测路径来执行车道的几何形状估计。例如，根据一个实施例，主车辆基于主车辆的当前转向角和/或转向角的变化率来预测其未来路径。因此，基于主车辆的预测路径，主车辆估计其正在其中穿行的车道的几何形状。在步骤S409中完成道路几何形状的估计后，如图4所示的过程400终止。
另外，通过一个实施例，在上述估计道路车道的几何形状的技术中，主车辆可以分别在S403、S407和S409的步骤中利用从DAS地图(图2的205)可获得的信息以及车道标记识别信息来估计车道的几何形状。通过一个实施例，可使用范围传感器，诸如具有长焦镜头的相机，来估计车道的几何形状。
[车道几何形状–2个RV]
转到图5，示出了描绘基于两个远程车辆的路径历史的车道几何形状估计的示意图。具体地，此处参考图5描述图4的步骤S407的车道几何形状估计。
图5描绘了主车辆510(在本文中也被称为自我车辆，并表示为EV)，其检测分别被表示为RV1和RV2的两个远程车辆520和530。根据一个实施例，主车辆510将两个远程车辆520和530确定为最接近移动最慢的远程车辆的远程车辆。然而请注意，如果仅检测到两个远程车辆，则将使用检测到的车辆这两者来估计主车辆正在其中穿行的车道的几何形状。
主车辆510分别处理并生成远程车辆520和530的路径历史520a和530a。具体地，远程车辆520和530发送在主车辆的ECU中处理的数据分组。因此，主车辆510处理数据分组并还分别生成远程车辆520和530的路径历史。
主车辆510还基于主车辆的当前转向角来预测其未来路径。这样做时，主车辆生成其预测路径，该预测路径在图5中被示为路径510a。在生成预测路径510a后，为了确保在一定的预定长度540上，远程车辆的至少一个路径历史距主车辆的预测路径不远于半车道宽度，主车辆分别处理远程车辆520和530的路径历史520a和530a。
具体地，主车辆执行处理以确保在距离vev*Tevpp的距离上，远程车辆的路径历史中的至少一个在距离主车辆的预测路径的半车道宽度内，其中参数v对应于主车辆的速度且参数Tevpp是预定的持续时间，例如2秒。因此，主车辆基于远程车辆的路径历史中的至少一个与主车辆的预测路径的成功匹配，来估计其正在其中穿行的车道的几何形状。
另外，通过一个实施例，当仅一个远程车辆(两个远程车辆520和530中的一个)的路径历史在距离主车辆的预测路径510a的半车道宽度距离内时，主车辆在估计车道的几何形状时执行附加处理。例如，如果远程车辆520的路径历史520a在距离主车辆的预测路径510a的半车道宽度距离内，则主车辆510对远程车辆530的路径历史530a执行处理，以确保远程车辆530保持与另一远程车辆的路径恒定的横向偏移。这样做时，主车辆510确定两个远程车辆的路径中是否存在分歧。例如，如图5所示，远程车辆530的路径历史与远程车辆520的路径历史不同，从而指示两个远程车辆中的至少一个正在执行车道变化。因此，主车辆510基于至少一个远程车辆的路径历史与主车辆的预测路径的成功匹配来估计其正在其中穿行的车道的几何形状。在用于估计车道的几何形状的上述处理技术中，车道宽度可以或者被假定为10英尺宽，或者可替代地可以被基于车道标记信息和DAS地图(图2中的205)信息来估计。因此，通过一个实施例，车道的几何形状是基于在自我车辆的预测路径的半车道宽度内的远程车辆的路径历史估计的。例如，可以执行到具有与自我车辆最接近的偏移的车辆的路径的最小二乘拟合，以估计车道几何形状。
以类似的方式，主车辆可以在将优先级指配给远程车辆时选择任何其他优先级分配方案。例如，远程车辆可以在发送到主车辆的BSM数据分组中设置事件标志。例如，当远程车辆急刹车时，这样的标记可以被设置。因此，事件标志用作紧急警告机制，远程车辆可通过该机制与主车辆通信。因此，主车辆在向远程车辆分配优先级时可以选择向已在BSM中设置事件标记的远程车辆指配最高优先级。
[估计PV行为]
[PV行为]
除了使用HV路径预测来估计前方道路的几何形状外，PV的路径还可用于估计道路几何形状。E-FCW逻辑中的假设可包括PV遵循前方道路的几何形状。当接近弯道时，如果该PV已经进入弯道，则HV的当前曲率可能无法像PV路径那样准确地描述前方道路。在一些实施例中，可以以考虑PV的路径的方式来估计道路几何形状。
图6是示出了根据本公开的方面的确定PV行为的步骤的流程图。在一个实施例中，使用两个卡尔曼滤波器和有限差分估计器(也被认为是滤波器)来估计PV行为。所有过滤器可以在每个处理循环(例如，100ms周期)上运行。在S601中，一个滤波器输出对前行车辆(PV)的路径的几何形状的估计；在S603中，另一个滤波器输出对PV的加速度的估计。这些量是根据本地HV参考(笛卡尔)坐标系(即随HV移动的参考框架)估计的。
[PV路径的估计]
第一卡尔曼滤波器在每个循环上运行。
当PV存在时，第一卡尔曼滤波器估计方程的系数，该方程描述PV的路径(即沿HV前进方向的PV横向位移y作为x的函数，x为PV相对于HV的纵向偏移：y(x)＝c0+c1x+1/2c2x2+1/6c3x3
C0、C1、C2、C3是HV参考框架中PV路径的参数。C0表示PV路径相对于HV的横向偏移。C1表示HV处PV路径的前进方向。C2表示HV处PV路径的曲率。C3表示沿HV纵向PV路径的曲率。第一卡尔曼滤波器将这些参数估计为PV的状态。
[PV减速的估计]
除了PV的路径之外，还可以确定PV的加速度。前行车辆的运动可用于估计PV正在减速。
PV加速度的确定在每个循环上运行。根据配置选项，该确定将使用第二卡尔曼滤波器或有限差分来估计PV的绝对加速度。第二卡尔曼滤波器状态可以包括加速度、PV和HV的速度以及PV的相对位置。绝对纵向速度从PV相对速度和HV速度计算出。
当PV存在时，滤波器估计沿HV当前前进方向的纵向加速度。此加速度可用于确认慢速RV对HV车道交通和PV的影响。
通过本公开的一个实施例，在估计前行车辆(PV)的加速度后，主车辆的ECU基于ECU做出的确定，向主车辆的驾驶员发出警告，以警告主车辆的驾驶员不能执行以下所有功能：以低于预定舒适减速率的减速率来舒适地刹车，在预定的反应时间内刹车，以及以预定的安全距离避免与前行车辆的碰撞(或者换句话说，保持预定的安全距离)。
[支持可用性]
支持可用性功能在每个循环上运行。
在S307中，在每个循环中，ECU基于以下来决定对于E-FCW是否继续进行进一步的RV处理：1)当前HV速度；2)来自场景识别的道路类型；3)用户设置。在一个实施例中，如果主车辆(HV)正在高速公路类型上行驶，则将执行进一步的RV处理。如果主车辆行驶的速度大于预定速度(例如40mph)，并且用户设置已被配置为执行碰撞警告处理，则也可以执行RV处理。
[RV慢速]
如果确定启用了碰撞警告(在S309中为“是”)，则处理继续到S311。在S311中，ECU在一定的方位角内搜索急刹车或慢速相对速度RV，并且这些RV具有与HV前进方向相似的前进方向(在某个角度内)。此步骤将从进一步处理中移除行驶在其他道路上的RV。
图7是示出了确定RV慢速度或急刹车的步骤的流程图。此步骤根据以下三个主要步骤选择RV的目标组：S701、S703、S705。
在步骤S701中，ECU从(完全验证的)RV存储器缓冲器确定是否存在以下之一的RV：急刹车(即，在由RV检测到适当的减速后设置事件标志)；或比HV慢超过预定速度(例如，约24m/s，即53mph)，并且具有低于预定方位角(例如30°)的绝对方位角，具有与HV的前进方向最多相差最大前进方向差的前进方向，并且在最大范围内。
RV的完整验证列表基于通过无线电通信与RV的通信。随着验证，HV接收已验证的RV列表中的每个RV的当前速度。ECU执行程序来确定沿HV的RV纵向和横向偏移。
在S703中，ECU从在步骤S701中识别出的RV的子集中找到其路径历史不包括急转弯的RV。一种假设是，其路径为急转弯的RV可能在出口匝道处离开高速公路。
在一个实施例中，E-FCW中的假设是，具有表现出高曲率的路径历史(PH)的任何RV当前或已经离开主高速公路(即，在驶出匝道上行驶)。为了避免对驶出匝道或地面街道上的急刹车或慢速车辆的误报，从后续的支持判定逻辑中省略这些RV(图3中的步骤S317)。
为了本公开的目的，“急”转弯是当处于预定的最小速度时，穿行该弯曲所需的横向加速度大于在高速公路上的最大加速度的弯曲。这样的“急”转弯被假定为是高速公路驶出匝道。步骤S703将标签添加到其路径历史不包括“急”转弯的RV。
通过在S705中，ECU找到其前进方向历史类似于本地HV道路几何形状(例如，低于HV和RV前进方向之间的最大差)的那些RV，进一步减小来自步骤S703的RV的目标子集。
与步骤S703相反，RV也可能在平直(低曲率)匝道上离开高速公路。因此，在一个实施例中，还对照估计的道路几何形状来检查路径历史的相对前进方向。如果前进方向不匹配，则RV被假定为已离开高速公路或不在HV车道内。
在一个实施例中，检测到具有在PV的右侧和HV的左侧的PH偏移(即，平均到相同的车道偏移)的双车道变化RV。在S705中，将RV前进方向与前进方向值的组合进行比较：HV当前前进方向、HV预测前进方向、其当前位置的PV前进方向和PV预测前进方向。然后，基于RV路径历史的范围、HV的速度以及PV的存在、位置和前进方向来确定RV的前进方向。通过ECU查找其前进方向类似于本地HV道路几何形状的那些RV，来进一步减少RV形式的目标子集。
相对远程车辆车道
在S313中，HV和PV路径信息两者都可以用于估计横向偏移。
在步骤S313中，ECU处理其前进方向在相同道路内、慢速或急刹车并且不在匝道上的RV。ECU计算RV路径历史相对于HV车道的横向偏移。横向偏移可以在多个位置中被计算(类似于步骤S705中的前进方向估计)，然后被平均。
在一个实施例中，横向偏移近似为在沿HV前进方向的具体纵向偏移处RV的PH弦与当前或预计的道路前进方向之间的横向距离。
步骤S315通过使用附加信息条目来确认RV确实在HV道路上(在HV车道或相邻车道上)。确认可能基于两条附加信息：(1)PV正在减速，以及(2)另一个RV存在，其具有与慢速RV的路径平行直到RV当前位置的PH。
如果PV从不减速，这可能意味着：慢速RV不在PV车道中；PV正在忽略在其车道中的慢速前行车辆；PV正在改变车道而不减速。在一个实施例中，E-FCW假定慢速RV不在PV车道中。
PV可能由于其他原因(诸如驾驶员未能保持平稳的速度)而减速。在一个实施例中，E-FCW假定在给定慢速RV的情况下，PV最有可能减速，因为前方的交通慢于其当前速度。
在一个实施例中，ECU检查PV减速值是否低于预定阈值(例如，以m/s2为单位的数字)。
此外，通过一个实施例，主车辆执行对其中远程车辆(RV)正在穿行的车道进行分类的处理。具体地，假设主车辆检测到高速公路类型的道路，主车辆将远程车辆分类为在“车道中”远程车辆(即与主车辆在同一车道内穿行)和“道路中”远程车辆(即在与主车辆相同的道路但不在相同车道中穿行)之一中穿行。
[RV车道–相同车道]
主车辆将远程车辆(RV)分类为在与主车辆相同的车道(即车道中)中穿行的远程车辆。在一些实施例中，基于以下两个条件被满足，远程车辆被认为与主车辆穿行相同的车道。主车辆(HV)首先基于远程车辆(RV)的路径历史，确定以下三个空间时间实例处是否检测到远程车辆将在跨主车辆的车道中心的半车道宽度内：在远程车辆的当前位置处，在远程车辆的当前位置与前行车辆的位置之间的一半的位置处，以及在远程车辆位于前行车辆当前位置处的时间。此外，作为第二条件，主车辆基于远程车辆的前进方向角沿远程车辆的路径历史在距主车道的前进方向45°以内，将远程车辆分类为车道中远程车辆。
[RV车道–不同车道]
基于以下两个条件被满足，主车辆将远程车辆分类为道路中远程车辆(即，与主车辆在相同道路上但不在相同车道中穿行的远程车辆)。主车辆首先基于远程车辆的路径历史，确定在以下三个空间时间实例处是否检测到远程车辆将在跨主车辆的车道中心的两车道宽度内：在远程车辆的当前位置处，在远程车辆的当前位置与前行车辆的位置之间的一半的位置处，以及在远程车辆位于前行车辆当前位置处的时间以及在远程车辆位于主车辆的当前位置处的时间。此外，作为第二条件，主车辆基于远程车辆的前进方向角沿远程车辆的路径历史在距主车道的前进方向45°以内，将远程车辆分类为道路中远程车辆。
HMI
在步骤S317中，ECU考虑满足以下特性的所有RV引起的风险：慢速或急刹车，不在匝道上，并且前进方向在道路内。如果存在慢速RV，如果PV正在减速，则RV被假定为与HV在相同车道中。
图8是示出了执行判定逻辑的步骤的流程图。在S801中，ECU确定RV是否是慢速的，是否在与HV相同的道路上并且是否不在出口匝道上。当S801中的条件被满足时(S801中为“是”)，ECU在S803中确定RV是否与HV在相同车道中，或者在S805中确定RV是否在相邻车道中(左邻或右邻)。在S807中，ECU确定PV是否正在减速。如果RV在相同车道或相邻车道中，但PV未在减速(S807中为“否”)，则在S809中，ECU显示视觉信息消息。否则(S807中为“是”)，当PV正在减速时，在S811中，警报将作为声音和视觉消息呈现。
取决于RV相对速度，E-FCW将(1)立即支持或(2)基于TTC/距离PV或RV的安全跟随距离来支持。
在步骤S319中，ECU从HMI仲裁块请求HMI并具有滞后。该步骤避免了重复误报以及避免重复可能会惹恼驾驶员的正报。在一个实施例中，在S319中，当使用步骤S315估计RV在HV车道中时，可以立即执行显示处理。
E-FCW可以随时从“信息(info)”(仅视觉)被提升为“警告/警报(caution/alert)”(视觉和声音)。然而，除非被提升，否则HMI视觉信息消息仅每预定秒发出一次。这是为了避免在重复误报的情况下或驾驶员已收到消息但仍选择积极驾驶的情况下惹恼驾驶员。
ECU可能会在具体的持续时间内发出声音和视觉HMI(单独地)警告。
另外，通过一个实施例，ECU还可以基于远程车辆停下来(即，远程车辆停止)，或者车道中远程车辆的减速率和/或车道中前行车辆的减速率大于预定的减速率(例如，与车辆急刹车场景(诸如紧急电子刹车灯情况)对应的减速率)发出警告消息。
[处理电路]
所描述的实施例的功能中的每一个可以由一个或多个处理电路实现。处理电路包括编程的处理器(例如，图9中的处理器903)，因为处理器包括电路。处理电路还包括诸如专用集成电路(ASIC)的设备以及被布置为执行所列举的功能的电路组件。
以上讨论的各种特征可以由计算机系统(或可编程逻辑)实现。图9示出了这样的计算机系统901。在一个实施例中，当处理器903被编程为执行螺栓的放置、探针在螺栓内的对准和定位等时，计算机系统901是特定的专用机器。
计算机系统901包括耦合到总线902以控制一个或多个用于存储信息和指令的存储设备的盘控制器906，存储设备诸如磁硬盘907，以及可移动介质驱动器908(例如软盘驱动、只读光盘驱动、读/写光盘驱动器、光盘自动点唱机、磁带驱动和可移动磁光盘驱动)。可以使用适当的设备接口(例如，小型计算机系统接口(SCSI)、集成设备电子部件(IDE)、增强型IDE(E-IDE)、直接存储器访问(DMA)或Ultra-DMA)将存储设备添加到计算机系统901。
计算机系统901还可以包括专用逻辑器件(例如，专用集成电路(ASIC))或可配置逻辑器件(例如，简单可编程逻辑器件(SPLD)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)和现场可编程门阵列(FPGA))。
计算机系统901还可以包括耦合到总线902以控制显示器910的显示控制器909，显示器910用于向计算机用户显示信息。计算机系统包括用于与计算机用户交互并将信息提供给处理器903的输入设备，诸如键盘911和指点设备912。指点设备912例如可以是鼠标、轨迹球、用于触摸屏传感器的手指或用于将方向信息和命令选择传达给处理器903并用于控制显示器910上的光标移动的指点杆。
处理器903执行包含在诸如主存储器904的存储器中的一个或多个指令的一个或多个序列。可以将这样的指令从诸如硬盘907或可移动介质驱动器908的另一计算机可读介质读入主存储器904。也可以采用多处理布置中的一个或多个处理器来执行包含在主存储器904中的指令序列。在替代实施例中，可以使用硬连线电路代替软件指令或与软件指令结合。因此，实施例不限于硬件电路和软件的任何具体组合。
如上所述，计算机系统901包括至少一个计算机可读介质或存储器，用于保存根据本公开的任何教导而编程的指令，并且用于包含本文所述的数据结构、表、记录或其他数据。计算机可读介质的示例是光盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、PROM(EPROM、EEPROM、快速EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或任何其他磁性介质、光盘(例如CD-ROM)或任何其他光学介质、打孔卡、纸带或带有孔眼图案的其他物理介质。
存储在计算机可读介质的任何一个或组合上，本公开包括用于控制计算机系统901，用于驱动用于实现本公开的特征的一个或多个设备，以及用于使计算机系统901能够与人类用户交互的软件。这样的软件可以包括但不限于设备驱动器、操作系统和应用程序软件。这样的计算机可读介质还包括本公开的计算机程序产品，用于执行在实现本公开的任何部分中执行的处理的全部或一部分(如果处理是分布式的)。
本实施例的计算机代码设备可以是任何可解释或可执行的代码机制，包括但不限于脚本、可解释程序、动态链接库(DLL)、Java类和完整的可执行程序。此外，可以分配本实施例的部分处理以实现更好的性能、可靠性和/或成本。
如本文所用，术语“计算机可读介质”是指参与向处理器903提供指令以供执行的任何非暂时性介质。计算机可读介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质或易失性介质。非易失性介质包括例如光盘、磁盘和磁光盘，诸如硬盘907或可移动介质驱动器908。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器904。相比而言，传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线902的线。传输介质也可以采用声波或光波的形式，诸如在无线电波和红外数据通信期间生成的声波或光波。
向处理器903实现一个或多个指令的一个或多个序列以用于执行可以涉及各种形式的计算机可读介质。例如，指令最初可以在远程计算机的磁盘上携带。远程计算机可以将用于实现本公开全部或一部分的指令远程加载到动态存储器中，并使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统901本地的调制解调器可以在电话线上接收数据并将数据置于总线902上。总线902将数据传送到主存储器904，处理器903从主存储器904检索并执行指令。由主存储器904接收的指令可以可选地在处理器903执行之前或之后被存储在存储设备907或908中。
计算机系统901还包括耦合到总线902的通信接口913。通信接口913提供耦合到网络链路914的双向数据通信，该网络链路914被连接到例如局域网(LAN)915，或被连接到另一个通信网络916，诸如因特网。例如，通信接口913可以是附接到任何分组交换LAN的网络接口卡。作为另一示例，通信接口913可以是综合服务数字网络(ISDN)卡。也可以实现无线链路。在任何这样的实现中，通信接口913发送和接收电、电磁或光信号，其携带表示各种类型信息的数字数据流。
网络链路914通常通过一个或多个网络向其他数据设备提供数据通信。例如，网络链路914可以通过本地网络915(例如，LAN)或通过由服务提供商运营的设备来提供到另一台计算机的连接，该服务提供商通过通信网络916来提供通信服务。本地网络914和通信网络916使用例如携带数字数据流的电、电磁或光信号以及相关联的物理层(例如，CAT5电缆、同轴电缆、光纤等)。
计算机系统901可以通过网络915和916、网络链路914和通信接口13来发送和接收数据(包括程序代码)。此外，网络链路914可以通过LAN 915提供到移动设备917(诸如个人数字助理(PDA)膝上型计算机或蜂窝电话)的连接。
鉴于以上教导，本发明的许多修改和变化是可能的。因此，应当理解在权利要求的范围内，可以不同于本文具体描述的来实践本发明。应当注意，如在说明书和权利要求中使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文另外明确指出。

Claims (20)

1.一种向主车辆的驾驶员生成碰撞警告的方法，所述方法包括：
检测所述主车辆前方的慢速远程车辆的存在；
跟踪所述主车辆前方的紧接在前面的车辆的速度；
通过检测所述紧接在前面的车辆正在减速来确认所述慢速远程车辆正在影响所述主车辆的车道交通速度；
当检测到所述慢速远程车辆并且正在跟踪所述紧接在前面的车辆时，显示指示所述慢速远程车辆的存在的信息消息；以及
当检测到所述慢速远程车辆并且所述紧接在前面的车辆正在减速时，将所述碰撞警告作为声音和视觉消息输出。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
与远程车辆建立无线通信；
由所述处理电路基于经由所述无线通信接收的信息来确定所述远程车辆是否与所述主车辆在相同道路上；
由所述处理电路基于所述信息来确定所述远程车辆是否在出口匝道上；以及
当确定所述远程车辆在所述相同道路上而不在出口匝道上时，确定所述远程车辆是否处于慢速。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
由所述处理电路确定所述远程车辆的跟踪历史是否可用；
由所述处理电路基于所述远程车辆的所述跟踪历史来估计所述车道的几何形状；以及
由所述处理电路确定基于所述远程车辆的所述路径历史获得的路径是否与所述主车辆的预测路径匹配。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
当所述远程车辆的所述跟踪历史不可用时，由所述处理电路基于地图来确定所述车道的所述几何形状。
5.如权利要求3所述的方法，还包括：
通过使用所述处理电路执行场景识别来确定道路类型，
其中当所述道路类型被确定为高速公路道路类型时，执行基于所述远程车辆的所述跟踪历史的对所述车道的所述几何形状的估计。
6.如权利要求1所述的方法，其中当所述主车辆正在以大于预定速度行驶时，执行由所述处理电路进行的基于所述远程车辆的所述跟踪历史的对所述车道的所述几何形状的估计。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
与多个远程车辆建立无线通信；以及
由所述处理电路在所述多个远程车辆中搜索相对速度慢的远程车辆，所述相对速度慢的远程车辆在预定方位角内并且具有与所述主车辆的前进方向最多相差最大前进方向差的前进方向，并且在最大范围内。
8.如权利要求7所述的方法，其中由所述处理电路通过将所述远程车辆的所述前进方向与前进方向值的组合进行比较，来确定与所述主车辆的前进方向的差，所述前进方向值的组合包括：所述主车辆的当前前进方向、所述主车辆的预测前进方向、所述在前面的车辆在其当前位置的前进方向以及所述在前面的车辆的预测前进方向。
9.如权利要求7所述的方法，还包括：
由所述处理电路基于确定所述在前面的车辆正在减速，确认所述远程车辆在主车辆道路上，并且存在另一个远程车辆，所述另一个远程车辆具有直至所述远程车辆的当前位置与所述慢速远程车辆的路径平行的前进方向。
10.如权利要求1所述的方法，其中当所述远程车辆处于慢速时，每隔预定秒显示指示所述远程车辆处于慢速的信息消息。
11.一种用于向主车辆的驾驶员生成碰撞警告的系统，所述系统包括：
所述主车辆的车载传感器，用于跟踪紧接在前面的车辆；
无线通信电路，用于与远程车辆建立无线通信；
处理电路，所述处理电路被配置为：
检测所述主车辆前方的慢速远程车辆的存在；
跟踪所述主车辆前方的紧接在前面的车辆的速度；
通过检测所述紧接在前面的车辆正在减速来确认所述慢速远程车辆正在影响所述主车辆的车道交通速度；
当检测到所述慢速远程车辆并且正在跟踪所述紧接在前面的车辆时，显示指示所述慢速远程车辆的存在的信息消息；以及
当检测到所述慢速远程车辆并且所述紧接在前面的车辆正在减速时，将所述碰撞警告作为声音和视觉消息输出。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述处理电路还被配置为：
与远程车辆建立无线通信；
由所述处理电路基于经由所述无线通信接收的信息来确定所述远程车辆是否与所述主车辆在相同道路上；
由所述处理电路基于所述信息来确定所述远程车辆是否在出口匝道上；以及
当确定所述远程车辆在所述相同道路上而不在出口匝道上时，确定所述远程车辆是否处于慢速。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述处理电路还被配置为：
确定所述远程车辆的跟踪历史是否可用；
基于所述远程车辆的所述跟踪历史来估计所述车道的几何形状；以及
确定基于所述远程车辆的所述路径历史获得的路径是否与所述主车辆的预测路径匹配。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述处理电路还被配置为：
当所述远程车辆的所述跟踪历史不可用时，基于地图来确定所述车道的所述几何形状。
15.如权利要求13所述的系统，其中所述处理电路还被配置为：
通过使用所述处理电路执行场景识别来确定道路类型，
其中当所述道路类型被确定为高速公路道路类型时，执行基于所述远程车辆的所述跟踪历史的对所述车道的所述几何形状的估计。
16.如权利要求11所述的系统，其中当所述主车辆正在以大于预定速度行驶时，执行由所述处理电路进行的基于所述远程车辆的所述跟踪历史的对所述车道的所述几何形状的估计。
17.如权利要求11所述的系统，其中所述处理电路还被配置为：
与多个远程车辆建立无线通信；以及
在所述多个远程车辆中搜索相对速度慢的远程车辆，所述相对速度慢的远程车辆在预定方位角内并且具有与所述主车辆的前进方向最多相差最大前进方向差的前进方向，并且在最大范围内。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述处理电路还被配置为通过将所述远程车辆的所述前进方向与前进方向值的组合进行比较，来确定与所述主车辆的前进方向的差，所述前进方向值的组合包括：所述主车辆的当前前进方向、所述主车辆的预测前进方向、所述在前面的车辆在其当前位置的前进方向以及所述在前面的车辆的预测前进方向。
19.如权利要求17所述的系统，其中所述处理电路还被配置为基于确定所述在前面的车辆正在减速，来确认所述远程车辆在主车辆道路上，并且存在另一个远程车辆，所述另一个远程车辆具有直至所述远程车辆的当前位置与所述慢速远程车辆的路径平行的前进方向。
20.如权利要求11所述的系统，其中所述处理电路还被配置为当所述远程车辆处于慢速时，每隔预定秒显示指示所述远程车辆处于慢速的信息消息。
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