CN115214651B - 用于控制车辆的方法以及车辆的控制装置 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的各实施例涉及用于控制车辆的方法以及车辆的控制装置。提供了一种用于控制在道路上行驶的第一车辆的方法，第二车辆相对于第一车辆在前方行驶，该方法包括以下步骤：借助第一车辆的多个传感器探测第二车辆；分别基于传感器中的仅一个传感器的探测，提供对第一车辆和第二车辆是否在道路的相同车道上行驶的单独确定；其中每个传感器被配设有一个确定可靠性；以及如果多个确定可靠性的乘积低于预定的阈值，则提供碰撞警告。

Description

用于控制车辆的方法以及车辆的控制装置
技术领域
本发明涉及车辆的控制。尤其，本发明涉及当车辆行驶经过位于同一道路的不同车道上的其他车辆时该车辆的控制。
背景技术
车辆在多车道道路的车道、例如高速公路的车道上行驶。车辆可以在纵向方向和/或横向方向上被部分地或完全地自动控制，使得驾驶员在控制车辆时被减负。如果车辆接近在前方行驶的车辆，则如果车辆位于不同的车道上，则车辆可以行驶经过在前方行驶的车辆。否则在低于预定的最小距离时，必须使第一车辆减速或者使第一车辆进入其他车道。
可以进行不同的确定以确定车辆是在相同的车道上还是在不同的车道上。例如，可以借助于不同的传感器从后方探测前方车辆，以便确定前方车辆的关于道路的横向位置。该确定通常必须以小于一米的偏差进行，这在例如100米或更大的距离的情况下可能是困难的。
如果使用多个传感器，则这些传感器的探测可以被彼此融合，以便更准确地确定车辆的位置。由此，也可以提高确定可靠性，该确定可靠性指示所确定的位置以何种概率位于预定的误差范围内。然而，如果传感器中的一个传感器提供不良的或不可用的数据，则几乎不能识别。因此，即使实际上存在足够好的数据来以所要求的精度确定位置，确定可靠性也可能无法达到预定值。
发明内容
本发明所基于的任务在于，提出一种用于从后方车辆可靠地定位车辆的经改进的技术。本发明借助于根据本发明的主题来解决该任务。本发明还给出了优选的实施方式。
根据本发明的第一方面提供了一种用于控制在道路上行驶的第一车辆的方法，第二车辆相对于第一车辆在前方行驶，该方法包括以下步骤：借助第一车辆的多个传感器探测第二车辆；分别基于传感器中的仅一个传感器的探测，提供对第一车辆和第二车辆是否在道路的相同车道上行驶的单独确定；其中每个传感器被配设有一个确定可靠性；以及如果多个确定可靠性的乘积低于预定的阈值，则提供碰撞警告。
根据本发明，首先为传感器中的每个传感器进行确定可靠性的单独确定。在确定第二车辆的车道时，可以不考虑如下传感器的探测，该传感器的所配设的确定可靠性不超过预定的限度。因此，如果传感器中的一个传感器不提供探测或提供不良的探测，则基于所有其余探测确定的车道的确定可靠性也可以高于阈值。此外，对于传感器中的每个传感器的探测，可以专门地确定其探测是否被认为足够好。因此，可以实现与每个传感器的特定特性的适配。探测例如可能是有噪声的或者具有系统误差，或者传感器可能例如由于位于中间的障碍物而被阻挡探测第二车辆。
总体确定可以冗余地进行，使得确定的可用性可以是高的。即使在一个传感器或验证器失效时，仍可以在相同的可靠性水平上执行确定。所描述的技术也允许事后添加另外的传感器或验证器，另外的传感器或验证器可以使用新的启发法进行确定。
本文所描述的技术可以用于更好地自动控制第一车辆。可以很少或者甚至不再需要驾驶员的干预。可以提高两个车辆及其乘客的安全性。
如果基于单独确定而确定第一车辆和第二车辆在道路的相同车道上行驶，则还优选地提供碰撞警告。因此，如果不能以足够的可靠性确定车辆位于不同的车道上，则可以总是提供碰撞警告。当两个车辆在各自的车道上行驶时，未发出的碰撞警告可以指示第一辆车对第二辆车的安全的可能超车过程。在此，假设第一车辆行驶得比第二车辆更快。
对于单独确定，确定可靠性可以基于所配设的传感器的探测而被确定。因此可以确保探测至少在很大程度上彼此独立，这是用于将总体确定可靠性正确地构造为各个确定可靠性的乘积的前提条件。例如可以基于传感器的探测来确定：传感器是否能够检测到第二车辆，以基于车辆之间的距离的何种定位误差来计算，探测的噪声程度，或者第二车辆是否能够足够可靠地被配设给车道中的一个车道。
不同传感器的探测可以基本彼此独立。为此，传感器可以使用不同的测量原理或者以不同的启发法构建。例如，呈摄像头形式的第一传感器可以探测第二车辆并且探测道路上的车道的标记，而呈激光雷达传感器形式的第二传感器可以观察在与第一车辆相同的车道上行驶的第三车辆是否成功地在第二车辆旁边驶过。
确定可靠性可以被划分为预定等级。由此可以更好地确定：确定可靠性是否满足预定的要求；此外，可以在达到预定的阈值时更好地检查总体确定可靠性。
在另外的实施方式中，关于地理地图的信息进行单独确定，其中单独确定的确定可靠性被确定为不大于地图的确定可靠性。因此可以避免：确定如下的高确定可靠性，该高确定可靠性可能未被注意地基于大的地图误差。对于其探测不依赖于地图数据的传感器，不需要考虑这种限制。
阈值可以根据第一车辆的行驶状态来确定。阈值尤其可以与车辆之间的碰撞的可能影响相适配。如果在碰撞时预期的伤害作用大，则可以提高阈值，以便以更大的可靠性避免伤害的出现。如果例如第一车辆的行驶速度高，尤其是与第二车辆的行驶速度相比，则阈值可以比在缓慢行驶时更高。在另外的实施方案中也可以注意到，哪些用于避免碰撞的设备还可供使用。如果在另外的示例中道路是光滑的，则用于避免碰撞的危险制动可以比在干燥的行车道的情况下产生更小的减速度。在这种情况下，同样可以提高阈值，以便仅在非常可靠地确定使用不同行车道时允许超车过程。
以相应的方式，还可以将单个确定的确定可靠性必须超过的限度动态地与行驶状态相适配，以便注意用于确定第二车辆的位置的探测。行驶状态也可以包括天气影响、相对于地面的摩擦值、弯道行驶或存在的视野条件。
可以借助于预定的启发法来处理传感器的探测。传感器尤其可以包括以下一项：摄像头、激光雷达传感器(栅格融合)、地标定位器(类似栅格融合，但是利用地标)、栅格占用确定器(占据栅格(Occupancy Grid))和车道走向估计器(集体道路路线(CollecitveRoad Course))。在此，启发法可以处理另外的信息，尤其是来自地理地图的信息。
在改进方案中，可以根据碰撞警告来控制第一车辆。例如可以响应于碰撞警告自动减小第一车辆的行驶速度。该减小可以根据车辆之间的距离和/或车道的确定可靠性来进行。在另外的实施方式中，变道可以由第一车辆控制。
在本发明的另外的改进方案中，可以确定由第二车辆所使用的车道是否位于由第一车辆所使用的车道的预定侧，并且如果由第二车辆所使用的车道位于由第一车辆所使用的车道的预定侧，则也可以提供碰撞警告。因此，可以防止第一车辆在不允许超车的车道上超越第二车辆。例如，可以防止在德国未被允许的在第二车辆右侧的超车。
在另外的实施方式中，如果确定可靠性仅刚好低于阈值，则可以控制减速策略，以便在需要启动用于避免可能碰撞的措施之前具有更多的时间。如果基于单独确定而确定第一车辆和第二车辆在道路的不同车道上行驶，其中多个确定可靠性的乘积位于预定的阈值与另外的预定的较低阈值之间，则第一车辆可以仅减速为使得第一车辆的速度还高于第二车辆的速度。
用于避免碰撞的措施、尤其是将第一车辆制动到第二车辆的行驶速度、或将第一车辆制动到第二车辆的行驶速度以下、或者通过第一车辆的变道可以被推迟，直到出现预先确定的条件，例如低于车辆之间的预定的距离。如果在该时间点以前传感器的更好的探测可用，则确定可靠性可能增大并且超过预定的阈值，从而能够无危险地超越第二车辆。
仅当第一车辆行驶得比第二车辆快时，才能提供碰撞警告。也可以仅在车辆相互间低于预定的最小距离的情况下提供碰撞警告。
根据本发明的另一方面提供了一种用于在道路上行驶的第一车辆上使用的控制装置，第二车辆相对于第一车辆在前方行驶，该控制装置包括：多个传感器，分别用于探测第二车辆；多个验证器，该多个验证器与多个传感器成对地被配设；其中验证器被设置为：基于所配设的传感器的探测，提供对第一车辆和第二车辆是否在道路的相同车道上行驶的单独确定；其中每个传感器被配设有一个确定可靠性；以及处理设备，用于在多个确定可靠性的乘积低于预定的阈值的情况下提供碰撞警告。
对于一个传感器也可以存在多个验证器。例如，摄像头一方面可以识别车道标记并且另一方面可以识别其他车辆，以便由此估计车道走向。为了能够以独立的方式来处理两个输入，共同的故障源(炫目、有缺陷的摄像头)必须单独地被处理或者足够少。
处理设备可以被设置为完全地或部分地实施本文所描述的方法。为此，处理设备可以包括可编程的微型计算机或微控制器，并且该方法可以以具有程序代码装置的计算机程序产品的形式存在。计算机程序产品也可以被存储在计算机可读的数据载体上。该方法的特征或优点可以转用到装置上或者反之亦然。
根据本发明的另外的方面，一种车辆包括本文所描述的控制装置。车辆尤其可以对应于本文所描述的第一车辆。第一车辆和/或第二车辆优选地包括机动车。特别优选地，第一车辆包括乘用车或摩托车，并且第二车辆包括载重汽车或公共汽车。
附图说明
现在将参考附图更准确地描述本发明，其中：
图1示出了道路上的两个车辆；并且
图2示出了方法的流程图。
具体实施方式
图1示出具有第一车道105和第二车道110的道路100。第一车辆115位于第一车道105上，并且第二车辆120位于第二车道110上。道路100例如可以包括高速公路或类似的多车道构造的道路，并且可选地还具有一个或多个另外的车道。所有在此考虑的车道105、110允许沿相同的方向行驶；在图1的图示中是从下向上。车辆115、125优选地包括机动车，其中第一车辆115例如可以包括乘用车，并且第二车辆120可以包括较慢的车辆，例如小型汽车或载重汽车。
控制装置125被安装在第一车辆110上，控制装置被设置为：当第一车辆110和第二车辆120两者在相同的车道105或110上行驶时，如果存在第一车辆110与第二车辆120的碰撞，则提供碰撞警告。
控制装置125包括多个传感器130和处理设备140，其中为每个传感器130配设验证器135。传感器130和被配设给传感器的验证器135可以被认为是信息源。不同的信息源在此可以使用相同的传感器130，但是使用不同的验证器135。优选地，还包括用于提供碰撞警告的接口145。此外，可以设置用于容纳地理的周围环境信息的地图存储器150。
传感器130可以根据不同的物理原理工作。因此，不同的传感器130例如可以包括摄像头、激光雷达(LiDAR)传感器或雷达传感器。借助于所配设的验证器135可以确定：第二车辆120是否位于与第一车辆115相同的车道105、110上。为此，可以探测来自周围环境的另外的信息，例如车道105、110的标记、周围环境中的另外的车辆或第一车辆115的地理位置。每个验证器135被设置为：在尽可能没有其他验证器135的信息的情况下确定第二车辆120位于哪个车道105、110上。一些验证器135可以使用存储在地图存储器150中的地图信息。为了确定，验证器135优选地使用不同的启发法。
例如，第一传感器130可以使用第一验证器135来光学地检查第二车辆120是否在界定由第一车辆115使用的车道105的车道标记之间。第一传感器130例如可以包括光学摄像头。如果车辆115和120之间的道路100描述弯道，则可以假定最大曲率。最大曲率可以包括最差估计(最差情况(worst case))的值或平均较差估计(差情况(bad case))的值。如果最大曲率被选择得小，则第二车辆120可以比实际情况更频繁地被确定为在与第一车辆115相同的车道105、110上(假肯定(false positive))。如果最大曲率被选择得大，则第二车辆120可以比实际情况更少地被确定为在与第一车辆115相同的车道105、110上(假否定(false negative))。该验证器135的正误差和负误差之间的比率可以受最大曲率影响。
第二传感器130可以与第二验证器135一起执行栅格融合(Grid Fusion)。在此，算法将车辆115、120的周围环境划分为小区域，所谓的小区(Zelle)。对于每个小区，算法确定该小区是空闲的还是被占用的。如果小区被对象占用，则还确定该对象的速度和行驶方向。最后，静态对象和动态对象被彼此分开提供并且与空闲空间一起被提供，例如用于操纵决策或路径规划。
第三传感器130可以利用所配设的第三验证器执行地标融合，该地标融合可以类似于栅格融合，但是在考虑车辆115、120的周围环境中的地标的情况下工作。这些方案和前述变型方案可以使用地图存储器150的信息。
第四传感器130可以基于其他交通参与者的行为估计第二车辆120是否位于与第一车辆115相同的车道上。第四传感器130可以包括对于其他验证器也用作输入的摄像头。传感器130还可以与雷达传感器和/或激光雷达传感器组合。在一个实施方式中，第四传感器130与第一传感器和/或第三传感器130可以是相同的。如果例如其他交通参与者(该其他交通参与者的车道105、110关于第一车辆115的车道是已知的)超越第二车辆120，则可以由此推断出，车辆115、120是否位于相同的车道105、110上。
验证器135可以分别相对于行驶的车道105、110的车道中心确定车辆115、120的横向位置。如果车辆115、120没有完全在相应的车道105、110中行驶或者变换所行驶的车道105、110，则这可以以其他方式被考虑。为了确定车辆115、120是在第一车道105上行驶还是在相邻的第二车道110上行驶，可以以第二车辆120的最小宽度为出发点，该最小宽度可以为大约190cm。该宽度可以被认为是可以分布在车道105、110上的边际误差。在此，可以不对称地选择划分，以便与假肯定确定与假否定确定的比率适配。例如，可以为假否定确定选择150cm的误差预算，并且为假肯定确定选择80cm的误差预算。可以为每对传感器130和验证器135单独选择划分。
此外，验证器135分别被设置为确定如下的确定可靠性，验证器135能够以该确定可靠性确定由第二车辆120使用的车道105、110。如果这些单个或离散的确定可靠性低于预定值，则可以丢弃该确定。否则，处理设备140可以确定第二车辆120相对于第一车辆115的相对位置，并且将该确定的总体或全局的确定可靠性确定为单个确定可靠性的乘积。
如果在此确定车辆115、120不使用不同的车道105、110和/或总体确定可靠性不超过预定的阈值，则不能确保在所行驶的车道105上的第一车辆能够行驶经过第二车辆120，并且能够提供碰撞警告。
图2示出用于确定车辆115和120之间的碰撞危险的方法200的流程图。在此，从如在图1中所示的类型的状况出发。
在下面描述的步骤205至220通常彼此独立地关于不同对的相应传感器130和所配设的验证器135执行。出于该原因，步骤205至220在图2中被多次示出，但是在下文中代表性地仅描述一次。注意，步骤205至220可以如传感器-验证器组合130、135被设置的一样频繁地并行运行。
在步骤205中，可以借助传感器130探测第一车辆115的周围环境，其中通常第二车辆120位于被探测的周围环境中。在步骤210中，可以确定第二车辆120的车道位置。车道位置指示第二车辆120是否与第一车辆105在相同或不同的车道105、110上，并且优选地还指示该车道105、110相对于自身所使用的车道所处的位置。
在步骤215中确定可靠性被确定，第二车辆120的车道位置分别以该确定可靠性被确定。在步骤220中可以确定该确定可靠性是否超过预定值。如果不是这种情况，则可以丢弃该确定。
传感器130和验证器135的其余确定可以随后被进一步处理。在步骤225中，各个确定可靠性的乘积可以被确定为总体确定可靠性。这指示可以基于其余的确定以何种确定可靠性来确定第二车辆120的车道位置。
在步骤230中可以确定所确定的总体确定可靠性是否超过预定的阈值。如果所确定的总体确定可靠性超过预定的阈值，则可以在步骤235中基于待考虑的确定来确定车道位置。如果所确定的第二车辆120的车道位置与第一车辆105的车道位置没有不同，则可以在步骤240中提供碰撞警告。如果在步骤230中确定总体确定可靠性没有超过阈值，则也可以提供碰撞警告。
碰撞警告可以被提供给第一车辆115上的人、尤其是驾驶员，和/或被提供给用于控制第一车辆115的控制装置。通过控制装置可以根据碰撞警告通过以下方式沿纵向方向控制第一车辆：第一车辆被制动，以使得第一车辆不撞上第二车辆120；或者通过以下方式沿横向方向控制第一车辆：执行到空闲车道105、110的变道。两种措施也可以彼此组合。为了确定空闲车道105、110，可以关于周围环境中的其他车辆执行本文所描述的技术。
附图标记列表
100 道路
105 第一车道
110 第二车道
115 第一车辆
120 第二车辆
125 控制装置
130 传感器
135 验证器
140 处理设备
145 接口
150 地图存储器
200 方法
205 传感器探测
210 确定车道位置
215 确定确定可靠性
220 确定可靠性足够？
225 确定确定可靠性
230 确定可靠性足够？
235 确定车道位置
240 确定碰撞警告

Claims (14)

1.一种用于控制在道路(100)上行驶的第一车辆(115)的方法(200)，第二车辆(120)相对于所述第一车辆在前方行驶；其中所述方法(200)包括以下步骤：
-借助所述第一车辆(115)的多个传感器(130)探测(205)所述第二车辆(120)；
-分别基于所述传感器中的仅一个传感器的探测，提供(210)对所述第一车辆(115)和所述第二车辆(120)是否在所述道路的相同的车道(105、110)上行驶的单独确定；
-其中每个传感器被配设有一个确定可靠性；以及
-如果多个确定可靠性的乘积低于预定的阈值，则提供(240)碰撞警告。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中如果基于所述单独确定而确定所述第一车辆(115)和所述第二车辆(120)在所述道路(100)的相同的车道(105、110)上行驶，则也提供所述碰撞警告。
3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中对于单独确定，基于所配设的传感器的探测来确定(215)确定可靠性。
4.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中不同的传感器(130)的探测基本彼此独立。
5.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述确定可靠性被划分为预定等级。
6.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中关于地理地图(150)的信息进行所述单独确定中的至少一次单独确定，并且所述至少一次单独确定的确定可靠性被确定(215)为不大于所述地图的确定可靠性。
7.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中根据所述第一车辆(115)的行驶状态确定(230)所述阈值。
8.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中传感器(130)包括以下一项：摄像头、激光雷达传感器、地标定位器、栅格占用确定器、以及车道走向估计器。
9.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中根据所述碰撞警告来控制(240)所述第一车辆(115)。
10.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中如果基于所述单独确定而确定由所述第二车辆(120)使用的车道(105、110)位于由所述第一车辆(115)使用的车道(105、110)的预定侧，则也提供(240)碰撞警告。
11.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中基于所述单独确定，确定(230、235)所述第一车辆(115)和所述第二车辆(120)在所述道路(100)的相同的车道(105、110)上行驶，并且多个确定可靠性的乘积在所述预定的阈值与另外的预定的较低阈值之间，并且所述第一车辆(115)仅减速(240)为使得所述第一车辆的速度还高于所述第二车辆(120)的速度。
12.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中仅当所述第一车辆(115)比所述第二车辆(120)行驶得更快时，才提供(240)所述碰撞警告。
13.一种用于在道路上行驶的第一车辆(115)上使用的控制装置(125)，第二车辆(120)相对于所述第一车辆在前方行驶；其中所述控制装置包括：
-多个传感器(130)，分别用于探测所述第二车辆(120)；
-多个验证器(135)，所述多个验证器与所述多个传感器(130)成对地被配设；
-其中验证器(135)被设置为：基于所配设的传感器(130)的探测，提供对所述第一车辆和所述第二车辆(120)是否在所述道路的相同车道(105、110)上行驶的单独确定；
-其中每个传感器(130)被配设有一个确定可靠性；以及
-处理设备(140)，用于在多个确定可靠性的乘积低于预定的阈值的情况下提供碰撞警告。
14.一种车辆(120)，包括根据权利要求13所述的控制装置(125)。
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