CN115135569A - 用于辅助车辆驾驶员保持在车道上的方法和系统 - Google Patents

用于辅助车辆驾驶员保持在车道上的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于辅助车辆的驾驶员保持在车道上的方法和相应设计的系统，包括以下步骤：‑检测车辆的行驶状态测量信号；‑基于检测到的所述行驶状态测量信号来确定所述车辆的行驶轨迹；‑检测所述车辆的环境信息信号；‑基于所述环境信息信号来确定所述车辆在其上移动的车道的车道轨迹；‑确定所确定的所述行驶轨迹与所确定的所述车道轨迹的交叉点；‑基于所述确定的所述交叉点来判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况；‑基于判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况，发送用于引起辅助所述驾驶员保持在所述车道上的信号。

Description

用于辅助车辆驾驶员保持在车道上的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于辅助车辆的驾驶员保持在车道上的方法和相应设计的系统。
背景技术
从现有技术中已知用于车辆的所谓的车道偏离警告系统，其在识别到车道偏离情况时执行警告和/或转向干预。客户经常发现这样的警告和/或转向干预是不合适的，特别是当警告或转向干预发生得非常早时。在这种系统的有利改进中，可以规定在系统的特殊模式中禁止警告或干预。例如，当识别到驾驶员正在主动转向、加速或制动时，可以进行禁止。
发明内容
本发明的一个目的是，提出一种用于辅助车辆驾驶员保持在车道上的解决方案，该解决方案在考虑到驾驶员的需求方面得到了改进。
根据本发明，该目的通过具有根据独立权利要求的特征的方法和系统来实现。本发明的有利改进在从属权利要求中给出。
本发明基于在识别到预期的轨迹缩短(例如转弯)时禁止车道偏离警告的构思。为此，提出了一种用于辅助车辆驾驶员保持在车道上的方法，其中该方法包括以下步骤：
-检测车辆的行驶状态测量信号；
-基于检测到的行驶状态测量信号来确定车辆的行驶轨迹；
-检测车辆的环境信息信号；
-基于环境信息信号来确定车辆在其上行驶的车道的车道轨迹；
-确定行驶轨迹与车道轨迹的交叉点；
-基于所确定的交叉点，判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况；以及
-基于判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况，发出用于引起辅助(警告/干预)驾驶员保持在车道上的信号。
行驶状态测量信号可以是如下信号：由这些信号可以直接地或通过适当处理来确定出关于车辆的行驶轨迹的信息。特别是可以检测和评估，提供有关纵向和/或横向运动的信息即例如速度和转向角的信号。还可以设想从现有的测量信号中推导出关于测量信号的未来可能变化的信息。
车辆的环境信息信号尤其是如下信号：从这些信号中可以直接地或通过适当处理来确定出关于车辆环境、特别是至少关于车道走向或车辆在其上行驶的车道的车道轨迹的信息。特别地，可以检测和评估来自周围摄像机的信号和/或现有的地图数据和/或接收到的Car-to-X数据(可能与车辆的当前位置数据相关)，以便可以基于此推导出当前行驶的车道及其至少暂时的前方走向。
待确定的车道轨迹也可以是与车道轨迹相关的车道轨迹。在一个特别有利的设计中，车道轨迹可以是界定当前车道的轨迹，尤其是在弯道内边界的方向上界定车道的车道。也可以将轨迹带(例如，围绕车道的中心)确定为车道轨迹。根据所确定的车道轨迹的设计，可以不同地设计预定的参数或条件，在所述这些参数或条件中，在该方法的稍后的过程中识别车道轨迹与行驶轨迹的交叉点。
如果存在关于车辆的行驶轨迹和车道轨迹的(至少暂时在前方的)路线的信息，则基于这些信息，-有利地至少在可能在时间上和/或地点上规定的先前部分中-确定出车辆的所确定的行驶轨迹与所确定的车道轨迹的可能的交叉点。该确定可以连续进行，也可以仅在存在某些前提条件时进行。
作为前提条件，可以考虑以下标准：
-道路或所确定的车道轨迹的曲率超过(在时间上和/或地点上规定的先前部分中)预定的、可能可变的第一曲率极限值，即在前面的行驶道路上存在弯道；
-识别出的前方的弯道沿规定的方向例如在如下方向上伸展，在所述方向上，另一条车道，特别是另一条具有相反的或相同的行驶方向的车道与自身的车道相邻；
-所确定的行驶轨迹的曲率(在时间上和/或地点上规定的先前部分中)超过预定的、可能可变的第二曲率极限值，即车辆转向；
-所确定的行驶轨迹的曲率沿规定的方向例如在如下方向上伸展，在所述方向上，另一条车道，特别是另一条具有相反的或相同的行驶方向的车道与自身的车道相邻；
-自身车辆的速度超过预定的规定的、可能可变的极限速度；
-涉及到规定的道路类型；或者
-在多车道道路情况下，车辆不位于弯道最内侧的车道上。
在另一方法步骤中规定，基于所确定的行驶轨迹和所确定的车道轨迹的所确定的交叉点，判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况。基于判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况，发出或禁止用于引起辅助(警告/干预)驾驶员保持在车道上的信号。
用于辅助驾驶员的信号可以触发声学的、光学的和/或触觉的警告，和/或触发对车辆引导(例如纵向和/或横向引导)的干预。
有利地，在该方法的相应设计情况下，如果判定出车道偏离情况而没有判定出车道返回情况，则可以引起发出用于引起辅助驾驶员保持在车道上的信号。替代地或附加地可以规定，如果判定出车道偏离情况和车道返回情况，则禁止发出用于引起辅助驾驶员保持在车道上的信号。
有利地，基于所判定的交叉点的数量来判定(特别是在时间上和/或地点上规定的先前部分中)存在车道偏离情况和/或可能的车道返回情况。
如果例如(特别是在时间上和/或地点上规定的先前部分中)没有确定出或判定出交叉点，则可以认为在所评估的部分中不会发生车道偏离情况。
一旦(特别是在时间上和/或地点上规定的先前部分中)判定了至少一个交叉点并且可能满足其他标准，则可以认为在所评估的部分中将发生车道偏离情况。根据方法的设计而定，如果必须满足其他的标准，则可以并行地或者仅在判定出(第一个)交叉点之后检查这些标准存在还是不存在。
为了识别驾驶员打算故意缩短轨迹(切弯)的情况，即故意仅短暂离开车道，在本发明的另一有利设计中，当(特别是在时间上和/或地点上规定的先前部分中)确定出至少两个或恰好两个交叉点并在必要时满足其他标准或条件时，判定出车道返回情况。如果确定出多于两个的交叉点，则在另一个有利的设计中该方法可以被设计用来至少最初仅考虑所探测到的头两个交叉点。替代地或附加地，可以根据道路的走向(例如简单的弯道或S形弯道)，预定在要评估的部分中要考虑的交叉点的数量。根据方法的设计而定，如果必须满足其他标准或条件，则可以并行地或者仅在判定出至少两个或恰好两个交叉点之后检查它们存在还是不存在。
当判定出至少/恰好两个交叉点并且还满足至少一个其他的条件时，有利地判定出车道返回情况。如果必须满足至少一个其他的标准或其他的条件，以便在判定出至少两个或恰好两个交叉点时识别到车道返回情况，则可以有利地在至少一个其他条件的范畴内，评估以下参数中的至少一个：
-两个交叉点彼此之间的时间间隔或时间距离；
-两个交叉点彼此之间的在空间/几何上的距离；
-横向距离，尤其是两个交叉点之间的行驶轨迹和车道轨迹的最大横向距离；
-车辆相距第一个交叉点的时间间隔或时间距离或空间几何距离；
-当前正在行驶的车道和/或穿过第一个交叉点后要行驶的车道的车道类型；
-驾驶员注意力监控装置的结果；和/或
-车道轨迹的曲率。
有利地，当评估另一参数时，因而可以例如判定出车道返回情况，如果确定出至少两个或恰好两个交叉点并且还满足以下条件中的至少一个：
-两个交叉点彼此之间的时间间隔或时间距离小于预定的(恒定的或可变的)时间阈值；
-两个交叉点彼此之间的空间/几何距离小于预定的-可能取决于其他参数的-距离阈值；
-两个交叉点之间的行驶轨迹和车道轨迹的最大横向距离小于预定的-可能取决于其他参数的-距离；
-车辆相距第一交叉点的时间间隔或时间距离或空间/几何距离小于预定的-可能取决于其他参数的-距离阈值；和/或
-当前正在行驶的车道和/或在穿过第一个交叉点之后要行驶的车道的车道类型属于预定的一组规定的允许车道类型。
通过考虑至少一个或多个其他的条件，可以在识别预期的轨迹缩短方面执行合理性检查。
在另一有利的设计中，例如还可以考虑由驾驶员施加的转向力矩、加速踏板操作或所引起的驱动力矩的大小和/或制动踏板操作或所引起的制动力矩的大小。于是例如，行驶轨迹和车道轨迹的在两个交叉点之间的最大允许距离的大小(距离阈值)，和/或两个交叉点彼此之间的最大允许的时间间隔或时间距离(时间阈值)，和/或两个交叉点彼此之间的最大允许的空间/几何距离(距离阈值)，可以根据所施加的转向力矩、加速踏板操作(或所要求的驱动扭矩)或制动踏板操作(或所要求的制动扭矩)来预定。如果例如检测到更高的转向力矩，则可以允许两个交叉点之间的行驶轨迹和车道轨迹的“更大”偏差或更大的最大允许距离，因为可以认为想要更大的偏差。
在本发明的另一有利的设计中，该方法可以包括评估驾驶员注意力监控装置的结果。特别地，可以这样考虑评估，即独立于判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在另外的车道返回情况，引发用于引起辅助驾驶员保持在车道上的信号，或者，如果驾驶员注意力监控装置的结果没有识别出注意力集中的驾驶员，尽管识别出车道偏离情况和车道返回情况，仍禁止辅助(即发出警告)。
根据本发明的方法可以用相应的系统来执行。用于辅助车辆驾驶员保持在车道上的该系统包括：
-第一检测单元，用于检测车辆的行驶状态测量信号；
-第一确定单元，用于基于检测到的行驶状态测量信号来确定车辆的行驶轨迹；
-第二检测单元，用于检测车辆的环境信息信号；
-第二确定单元，用于基于环境信息信号来确定车辆在其上行驶的车道的车道轨迹；
-第三确定单元，用于确定所确定的行驶轨迹与所确定的车道轨迹的交叉点；
-判定单元，用于基于所确定的交叉点来判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况；以及
-发出单元，用于基于判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况，发出用于引起辅助驾驶员保持在车道上的信号。
可以由多个子检测单元组成的第一和第二检测单元，可以被设计用来检测、必要时处置和/或处理相关的信号，并将它们输出到第一确定单元。两个检测单元同样也可以组合成一个检测单元。
类似于检测单元，第一、第二和可能的第三确定单元可以分别由多个子确定单元组成，或者可以组合成一个确定单元。判定单元和发出单元也可以有利地组合成一个单元。
针对根据本发明的方法介绍的优选实施方式及其优点相应地适用于根据本发明的系统。
本发明的其他特征由权利要求、附图和附图描述得出。上面在说明书中提到的特征和特征组合，以及下面在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合，不仅可以在分别给出的组合中使用，而且也可以在其他组合中使用或单独使用，而不偏离本发明的范畴。
附图说明
现在将借助优选实施例并参考附图更详细地解释本发明。
图1示出了驾驶员故意缩短轨迹的交通状况；
图2示出了该方法的大大简化的示意流程图；并且
图3示出了相应系统的大大简化的示意图。
相同或具有相同功能的元件在这些图中标有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了两车道道路上的弯道情况，在该道路上，车辆EGO在左侧车道上沿着行驶轨迹FT行驶到弯道中。车辆EGO在交叉点SP1和SP2处越过车道轨迹FST，在该示例中，该车道轨迹与车道边界线相同。基于交叉点SP1和SP2，特别是交叉点的数量，它们彼此之间的距离d2，并且必要时基于两个交叉点SP1和SP2之间的行驶轨迹FT和车道轨迹FST的最大距离d1，可以判定是否存在车道偏离情况和可能的车道返回情况以及指明故意缩短轨迹的车道返回情况。根据该信息，可以决定是否必须向驾驶员发出车道偏离警告，或必须对纵向引导进行干预，或者是否应禁止相应的警告或干预。
图2示出了该方法的大大简化的示意流程图。实施该方法的先决条件是，车道偏离警告系统激活并且必要时附加地识别车道边界。
该方法在步骤S1中开始于连续地检测车辆的行驶状态测量信号。测量信号例如可以是提供关于车辆的纵向和横向运动的信息的信号。同样，指示可能的转向机动的转向信号活动也可以被检测并在以后被评估。这些测量信号可以通过车辆中的传感器接收，并且可能已经进行了相应的处理。在下一步骤S2中，基于检测到的行驶状态测量信号和可能的其他相关信息，确定车辆预计要采取的车辆行驶轨迹。
与步骤S1和S2并行地，在步骤S3中连续地检测车辆的环境信息信号。这些信号可以例如通过摄像机系统和/或从提供关于道路走向的信息的地图数据来检测。这些环境信息信号可以使用适当的传感器直接在车辆中确定，也可以通过Car-to-X接口从车辆外部传输到车辆。在下一步骤S4中，基于检测到的周围环境信息信号和可能的其他相关信息，确定车辆正在其上行驶的车道的车道轨迹。理想情况下，车道轨迹是弯道内侧的车道边界轨迹或相对于弯道内侧的车道边界轨迹偏移的车道轨迹(偏移规定的距离，该距离例如可能取决于车辆宽度)。或者，也可以将基本上覆盖整个车道的车道轨迹带确定为车道轨迹。如果将位于车道中心的车道轨迹确定为车道轨迹，则作为附加信息还必须确定车道宽度，因为在确定车道偏离情况和/或车道返回情况时可能必须考虑该信息情况。
如果存在关于行驶轨迹和车道轨迹的信息，则在下一步骤S5中基于所确定的行驶轨迹和车道轨迹以及可能的其他信息，来确定所确定的行驶轨迹与车道轨迹的可能交叉点。在下一步骤S6中，通过评估所确定的交叉点来确定，特别是所确定的交叉点的数量和这些交叉点相对于彼此的位置，以及其他信息(例如，行驶轨迹与车道轨迹的在两个所确定的交叉点之间的最大距离)，来判定是否存在或预期有车道偏离情况和/或车道返回情况。
根据该信息，然后在步骤S7中发出用于引起辅助(警告/干预)驾驶员保持在车道上的信号，其中，如果判定出车道偏离情况而没有判定出车道返回情况，则引起发出用于引起辅助驾驶员保持在车道上的信号，如果判定出车道偏离情况和车道返回情况，则禁止发出用于引起辅助驾驶员保持在车道上的信号。
图3示出了用于辅助车辆驾驶员保持在车道上的相应的独创性系统的示例性的、大大简化的示意图。该系统包括：
-第一检测单元EF1，用于检测车辆的行驶状态测量信号；
-集成到控制器SG中的第一确定单元E1，用于基于所检测的行驶状态测量信号来确定车辆的行驶轨迹；
-第二检测单元EF2，用于检测车辆的环境信息信号，其中，第二检测单元也可以被设计用于接收车辆外部的数据；
-同样集成到控制器SG中的第二确定单元E2，用于基于环境信息信号来确定车辆在其上行驶的车道的车道轨迹；
-同样集成到控制器SG中的第三确定单元E3，用于确定行驶轨迹与车道轨迹的交叉点；
-同样集成到控制器SG中的组合的判定和发出单元FuA，用于基于所确定的交叉点来判定出是否存在车道偏离情况和可能还存在车道返回情况，以及基于判定是否存在车道偏离情况和可能还存在车道返回情况，发出用于引起辅助(警告/干预)驾驶员保持在车道上的信号。
此处未详细示出，但一并包括用于执行所有必要方法步骤的系统的设计。
通过在此描述的本发明，可以容易地识别如下情况：驾驶员通过故意暂时偏离自身的车道而进行缩短轨迹，并且基于该信息禁止不必要的警告或对车辆引导的干预。

Claims (10)

1.一种用于辅助车辆的驾驶员保持在车道上的方法，包括以下步骤：
-检测车辆的行驶状态测量信号(S1)；
-基于检测到的所述行驶状态测量信号来确定所述车辆的行驶轨迹(S2)；
-检测所述车辆的环境信息信号(S3)；
-基于所述环境信息信号来确定所述车辆在其上移动的车道的车道轨迹(S4)；
-确定所确定的所述行驶轨迹与所确定的所述车道轨迹的交叉点(S5)；
-基于所确定的所述交叉点来判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况(S6)；
-基于判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况，发送用于引起辅助所述驾驶员保持在所述车道上的信号(S7)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果判定出车道偏离情况且未判定出车道返回情况，则引发发出用于引起辅助所述驾驶员保持在所述车道上的信号。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当判定出车道偏离情况和车道返回情况时，禁止发出用于引起辅助所述驾驶员保持在所述车道上的信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述交叉点(SP1、SP2)的数量来判定存在车道偏离情况和可能还存在车道返回情况。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当确定出所确定的所述行驶轨迹(FT)与所确定的所述车道轨迹(FST)的至少一个交叉点(SP1)时，判定出车道偏离情况。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当确定出所确定的所述行驶轨迹(FT)与所确定的所述车道轨迹(FST)的至少两个或恰好两个交叉点(SP1、SP2)时，判定出车道返回情况。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当确定出所确定的所述行驶轨迹(FT)与所确定的所述车道轨迹(FST)的至少两个或恰好两个交叉点(SP1、SP2)并且另外满足至少一个其他条件时，判定出车道返回情况，其中，在所述至少一个其他条件的范畴内，评估以下参数中的至少一个：
-两个交叉点(SP1、SP2)彼此之间的时间间隔；
-两个交叉点(SP1、SP2)彼此之间的空间/几何距离(d2)；
-两个交叉点(SP1、SP2)之间的所述行驶轨迹(FT)和所述车道轨迹(FST)的横向距离、尤其是最大横向距离(d1)；
-所述车辆(EGO)相距第一个交叉点(SP1)的时间间隔或空间/几何距离；和/或
-当前正在行驶的车道和/或在穿过所述第一个交叉点(SP1)后要行驶的车道的车道类型；
-驾驶员注意力监视装置的结果。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，当已经判定出至少两个或恰好两个交叉点(SP1、SP2)并且还满足以下条件中的至少一个时，判定出车道返回情况：
-两个交叉点(SP1、SP2)彼此之间的所述时间间隔小于预定的时间阈值；
-两个交叉点(SP1、SP2)彼此之间的空间几何距离(d2)小于预定的距离阈值；
-两个交叉点(SP1、SP2)之间的所述行驶轨迹(FT)和所述车道轨迹(FST)的最大横向距离(d1)小于预定距离；
-所述车辆(EGO)相距所述第一个交叉点(SP1)的时间间隔或空间几何距离小于预定的距离阈值；和/或
-当前正在行驶的车道和/或在穿过所述第一个交叉点(SP1)之后要行驶的车道的车道类型属于预定的一组规定的允许车道类型。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括评估驾驶员注意力监测装置的结果，并且独立于判定是否存在车道偏离情况和可能还存在车道返回情况，如果所述驾驶员注意力监测装置的结果没有识别出注意力集中的驾驶员，则引发用于引起辅助所述驾驶员保持在所述车道上的信号。
10.一种用于辅助车辆驾驶员留在车道上的系统，包括：
-第一检测单元(EF1)，用于检测车辆的行驶状态测量信号；
-第一确定单元(E1)，用于基于检测到的所述行驶状态测量信号来确定所述车辆的行驶轨迹；
-第二检测单元(EF2)，用于检测所述车辆的环境信息信号；
-第二确定单元(E2)，用于基于所述环境信息信号来确定所述车辆在其上移动的车道(左右)的车道轨迹；
-第三确定单元(E3)，用于确定所述行驶轨迹与所述车道轨迹的交叉点；
-判定单元(FuA)，用于基于所确定的交叉点来判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况；
-发出单元(FuA)，用于基于判定是否存在车道偏离情况以及可能还存在车道返回情况，发出用于引起辅助所述驾驶员保持在所述车道上的信号。
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