CN116062032A - 用于具有悬伸的重型车辆的驾驶员辅助系统 - Google Patents

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Abstract

用于具有悬伸的重型车辆的驾驶员辅助系统，本公开涉及一种用于重型车辆的高级驾驶员辅助系统(ADAS)，所述ADAS包括：道路几何形状确定设备(410)，所述道路几何形状确定设备被布置成确定所述车辆前方的在向前方向上的路段(450)的几何形状；和车辆运动管理(VMM)模块(420)，所述VMM模块被配置成基于所述车辆的几何模型和当前车辆控制命令(430)来预测所述车辆在所述向前方向上行驶时的扫掠区域(460、470)，其中，所述车辆的扫掠区域(460、470)包括由所述车辆的悬伸所横越的区域，所述ADAS还包括显示设备(440)，所述显示设备被配置成根据所述当前车辆控制命令(430)来示出所述路段(450)的几何形状和所预测的所述车辆的扫掠区域(460、470)。

Description

用于具有悬伸的重型车辆的驾驶员辅助系统
技术领域
本公开涉及重型车辆，特别涉及具有明显悬伸(overhang)的重型车辆。尽管将主要关于半挂车车辆和卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定类型的车辆，而是也可用于其它类型的车辆，例如公共汽车和建筑设备车辆。
背景技术
重型车辆(例如半挂车车辆、卡车和公共汽车)有时难以操纵，因为不同的车辆部分并不总是遵循相同的路径。例如，铰接式车辆可能在倒车操纵期间扫掠过相当大的区域，如WO 2014185828 A1中所讨论的。通常，车辆的有效轴距越长，扫掠区域越大。
为了简化重型车辆的操作，已经提出了许多不同类型的高级驾驶员辅助系统(ADAS)。
例如，US 20170272664 A1描述了一种视觉系统，其向车辆的驾驶员呈现车辆倒车期间的预测轨迹。该预测轨迹是基于车辆的状态确定的，并且可以被配置成不仅示出车轮的路径，而且示出挂车车身的预测轨迹。
US 2017349213A1公开了一种用于在使包括挂车单元的车辆转弯期间辅助驾驶员的引导系统。该ADAS系统还为驾驶员在向前方向上行驶时(即，不仅在车辆倒车期间)提供了一些基本的引导。
然而，尽管有迄今为止已经完成的工作，但仍需要进一步改进用于操作重型车辆的ADAS。
发明内容
本公开的目的是提供缓解上述问题中的至少一些问题的系统、方法、控制单元和车辆。
该目的至少部分地通过一种用于重型车辆的高级驾驶员辅助系统(ADAS)实现。该ADAS包括：道路几何形状确定设备，该道路几何形状确定设备被布置成确定车辆前方的在向前方向上的路段的几何形状；和车辆运动管理(VMM)模块，该VMM模块被配置成基于车辆的几何模型和当前车辆控制命令来预测车辆在向前方向上行驶时的扫掠区域，其中，该车辆的扫掠区域包括由车辆的悬伸所横越的区域。该ADAS还包括显示设备，该显示设备被配置成根据当前车辆控制命令来示出路段的几何形状和所预测的车辆的扫掠区域。因而，提供了一种驾驶员支持系统，它使驾驶员了解如果例如转向没有改变，则扫掠区域将会如何，从而允许驾驶员将所预测的扫掠区域与车辆前方的路段的几何形状进行比较。该系统有利地显示由于轴距引起的扫掠区域(例如WO 2014185828 A1中所讨论的)，并且还显示由于车辆的悬伸(即，前悬伸和/或后悬伸)引起的扫掠区域的增大，该车辆的悬伸将相当大地增加车辆的总扫掠区域。这样，驾驶员可以避免否则会导致诸如与环境中的物体碰撞之类的问题的操纵。
根据各个方面，所述道路几何形状包括界定所述道路几何形状的可行驶区域的左道路边界和右道路边界。该ADAS被配置成示出车辆前方环境的可行驶的部分、以及所预测的扫掠区域。这样，驾驶员可以通过比较这二者而容易看到所述扫掠区域是否被可行驶区域包围，或者所述扫掠区域的一些部分是否突破所述可行驶区域。显示器可以例如被配置成示出车辆前方的道路几何形状的相机供给图像(相机供给图像当然是车辆前方的道路几何形状的精确图示)，并且具有由VMM模块确定的图形叠加，这示出了相对于相机供给图像的所预测的扫掠区域。
根据各个方面，所述道路几何形状还包括车辆前方的在向前方向上的障碍物。障碍物可能代表也可能不代表潜在问题。所述显示设备可以被配置成突出显示所检测到的障碍物，例如，通过诸如红色方块的图形强调来指示障碍物的范围。而且，可能可以横越一段路缘，而大石头或侧围栏可能无法横越。因而，可选地，所述道路几何形状的障碍物可以被分类为两个或更多个严重性水平，这些严重性水平表示特定车辆驶过障碍物的后果。通过示出包括障碍物的道路几何形状，驾驶员能够以方便的方式确定当前操纵是否是可接受的。与其它车辆相比，一些车辆可能能够横越更严重的障碍物。因而，可以相对于车辆的离地间隙能力和/或地形操纵性来确定严重性水平。
根据各个方面，所述道路几何形状的障碍物与相应障碍物高度相关联，其中，所述扫掠区域中的每个点与横越该点的车辆部分的所预测的最小高度相关联。应当明白，车辆的一些部分可能能够横越相对高的障碍物。例如，悬伸的离地间隙可以是分米级的或更大。通过显示障碍物高度和车辆的最小高度，该系统方便地通知驾驶员与物体的潜在碰撞。所述道路几何形状还可包括坡度。在这种情况下，该系统还可以警告驾驶员车辆前方的路面的坡度是否限制可行驶区域，这是由于车辆的一些部分预计会在操纵期间与地面接触。所述高度可以相对于车辆的姿态来确定，即，车辆在斜坡上行驶的姿态，因此，这些高度可以关于障碍物位置处的车辆离地间隙高度来呈现。
根据各个方面，所述道路几何形状确定设备包括连接到车辆控制单元(VCU)的前视传感器系统，该VCU被布置成从传感器设备的输出信号确定道路几何形状。该传感器系统可以包括基于视觉的传感器、激光雷达收发器和/或雷达收发器中的任一种。因而，存在用于实现本文提出的驾驶员辅助方法和系统的许多不同选项。水平传感器可以用于确定车辆相对于地平线的姿态，即，车辆是否有倾斜。在车辆附近的环境相对于车辆具有坡度的情况下，车辆的倾斜度可能是一个重要参数。
根据各个方面，所述道路几何形状确定设备被布置成连接到：地图数据库或车载存储器设备，该地图数据库或车载存储器设备包括按地理位置索引的预定道路几何形状；定位系统，该定位系统被布置成确定车辆的地理位置；和VCU，该VCU被布置成基于地图数据库以及定位系统的输出信号来确定道路几何形状。这是获得道路几何形状的相对简单的方法，这是一个优点。当然，道路几何形状确定设备也可以被布置成确定与在车辆的向前方向上的路段的几何形状相关联的可行驶区域。所述地图数据还可以包括拓扑数据，该拓扑数据指示了车辆前方的道路几何形状的坡度和高度差。
根据各个方面，所述VMM模块被布置成在车辆的扫掠区域超过道路几何形状的可行驶区域的情况下触发警告信号，因而警示驾驶员并允许驾驶员避免该问题，或至少通过例如降低车速来减轻该情况的后果。该警告信号还可以是外部警告信号，该外部警告信号被配置成警示附近的道路使用者、行人等关于所预测的车辆的未来扫掠区域。所述VMM模块还可以被布置成在车辆的扫掠区域超过道路几何形状的可行驶区域的情况下限制车辆的最大允许速度和/或转向角或转向角速率，因而进一步减轻了事故风险。
根据各个方面，所述显示设备被配置成将所预测的车辆的扫掠区域示出为该车辆在向前方向上行驶时的横向极限点，并且还可被配置成针对所预测的扫掠区域中的每个位置示出该车辆的最小高度。这意味着驾驶员直观地接收关于给定车辆控制输入(例如转向角)的未来后果的、易于理解的信息。
本文中还公开了与上述优点相关联的重型车辆、计算机实现的方法、计算机程序、计算机程序产品和控制单元。
一般来说，除非本文另有明确定义，否则权利要求书中使用的所有术语均应根据它们在技术领域中的通常含义进行解释。除非另有明确说明，否则所有对“一/一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等”的引用都应开放地解释为是指该元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文所公开的任何方法的步骤都不必按所公开的确切顺序执行。当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的进一步的特征和优点将变得明显。本领域技术人员会意识到，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以组合，以产生除了下文中描述的实施例以外的实施例。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。在这些图中：
图1示出了示例性的多挂车车辆组合体；
图2示出了示例性的向前方向转弯操纵；
图3示出了另一示例性的向前方向转弯操纵；
图4示出了示例性的驾驶员辅助系统；
图5示意性地示出了用于车辆运动管理的系统；
图6是示出方法的流程图；
图7示意性地示出了控制单元；并且
图8示出了示例性的计算机程序产品。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的某些方面。然而，本发明可以许多不同的形式实施，而不应被解释为仅限于本文中阐述的实施例和方面；相反，这些实施例是以示例的方式提供的，以便本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
应当理解，本发明不限于本文中描述和附图中示出的实施例；相反，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求书的范围内可以做出许多修改和变型。
图1示出了用于货物运输的示例性车辆100，本文中公开的技术可以有利地应用于该车辆100。车辆100包括被支撑在前轮150和后轮160上的牵引车或牵引车辆110，前车轮150和后车轮160中的至少一些是被驱动车轮，至少一些是转向车轮。通常(但不一定)，牵引车上的所有车轮都是制动车轮。牵引车110被构造成通过牵引座连接(fifth wheelconnection)以已知方式牵引被支撑在挂车车轮170上的第一挂车单元120。挂车车轮通常是制动车轮，但也可能包括一个或多个车轴上的被驱动车轮。一些挂车还包括转向车轮，以便提高操纵性。
应明白，本文中公开的方法和控制单元也可以有利地应用于其它类型的重型车辆，例如具有牵引杆连接的卡车、建筑设备、公共汽车等。车辆100还可以包括不止两个车辆单元，即，拖台车辆单元可以用于牵引不止一个挂车。这些技术最有利地用于具有明显的前悬伸和/或后悬伸180的车辆。其中，“悬伸”应被解释为道路车辆的在前方和后方延伸超过轴距的长度。
牵引车110包括车辆控制单元(VCU)130，用于控制各种功能，即，实现推进、制动和转向。一些挂车单元120还包括VCU140，用于控制挂车的各种功能，例如挂车车轮的制动，有时还包括挂车车轮的推进和转向。VCU130、140可以集中或分布在几个处理电路(通常称为电子控制单元(ECU))上。车辆控制功能的多个部分也可以远程执行，例如，在经由无线链路和无线接入网络190等连接到车辆100的远程服务器195上执行。
VCU130可选地连接到卫星定位系统接收器135，该卫星定位系统接收器135被配置成确定车辆100的地理位置。该位置例如可以用于确定该车辆在地图上的位置，该地图可以从服务器195获得或预先存储在车辆数据存储器设备上。
牵引车110上的VCU130(可能还有挂车120上的VCU140)可以被配置成执行车辆控制方法，这些车辆控制方法是根据分层功能架构(layered functional architecture)组织的，其中，一些功能可以被包含于较高层中的交通状况管理(TSM)域中，而一些其它功能可以被包含在驻留于较低功能层中的车辆运动管理(VMM)域中。这种类型的控制架构将在下文结合图5来更详细地例示和讨论。
执行拐弯或转弯操纵的车辆(即，遵循具有一定曲率的向前方向路径的车辆)将扫掠过大于该车辆的实际占地面积的区域。这至少部分是因为该车辆的后部分(即，挂车或者是公共汽车或卡车的后部分)将“切割”拐角。因而，当驾驶带有挂车的车辆，或者驾驶诸如公共汽车之类的具有延长轴距的车辆时，以足够宽的弧线引导挂车是很重要的。车辆上的任何悬伸也将通过在转弯操纵期间从车辆路径突出而影响扫掠区域。
图2示出了示例性的转弯操纵200，其中车辆100正在拐弯。预测左边的转向前车轮220遵循虚线路径230。车辆的后部分240则将遵循点划线路径250。驾驶员必须考虑这种影响，尤其是存在要避开的一些障碍物210的情况下。
在向前方向上行驶时预测扫掠区域的范围可能具有挑战性，尤其是在驾驶员不习惯车辆和/或通常不具有操作具有大延长轴距的重型车辆的经验的情况下。
图3示出了另一示例性的转弯操纵300，其中具有后悬伸320的车辆310正行驶通过具有外半径R1的曲线。后车轮遵循点划线路径330，这在这种情况下不是问题，因为道路足够宽以容纳扫掠区域的这部分。然而，后悬伸320向右延伸出来，并且悬伸的极限点(在这种情况下是车辆310的右后角320)遵循实线340。这种悬伸很可能与路边的物体(例如灯柱等)碰撞。所述悬伸也可能扫过与道路的可行驶表面相邻的人行道，这当然是非常不希望的。同样，即使对于有经验的驾驶员而言，在进入操纵之前预测车辆的扫掠区域也可能很困难。
图4示出了用于诸如车辆100之类的重型车辆的ADAS。该ADAS包括道路几何形状确定设备410，该道路几何形状确定设备410被布置成确定在车辆100前方的在向前方向F上的路段450的几何形状。所确定的道路几何形状例如可以包括界定如图3和图4中所示的道路几何形状的可行驶区域的左道路边界350和右道路边界360，或者具有对应道路宽度的道路的中心路径，或者一些其它形式的表示。可行驶区域可以正好对应于可行驶道路表面，即，用于支撑重型车辆的道路部分。然而，可行驶表面可有利地还包括与实际道路相邻的附加表面，其被认为在必要时是可横越的，以完成操纵。可行驶表面的这些段例如可以包括在存在行人或障碍物的情况下可暂时行驶于其上的人行道。可行驶表面的部分也可能与速度限制相关。因而，ADAS可以允许驾驶员暂时驶过一些小障碍物或驶上人行道，但前提是车辆速度足够低，即，低于某个可接受阈值。
道路几何形状可选地还包括在车辆100前方的在向前方向F上检测到的障碍物。道路几何形状中包含的障碍物可以被分类成两个或更多个严重性水平，这些严重性水平表示驶过障碍物的后果。小的障碍物可以如上文所述地被包含在可行驶区域中，而较大的障碍物则可以不被包含在可行驶区域中。与其它车辆相比，一些车辆可能能够横越具有更高严重性水平的障碍物。例如，与其它车辆相比，一些车辆可能具有更大的离地间隙，并因此将能够通过更严重的障碍物。而且，作为道路几何形状的一部分被检测到的任何障碍物可以有利地与相应障碍物高度相关联。然后，扫掠区域460、470或路段中的每个点可以与横越该点的车辆部分的所预测的最小高度相关联，然后可以将其用于确定车辆是否能够横越所检测到的障碍物。应当明白，车辆后悬伸可以位于离地面相对远的位置，因此可能能够通过诸如信箱之类的物体而不与它们碰撞，只要仅有所述后悬伸横越道路几何形状的一段即可。这当然取决于车辆的几何特性，车辆的几何特性可以被预先确定并存储在车辆的车载存储器设备中。该系统可以包括一个或多个水平传感器，该一个或多个水平传感器被配置成确定车辆的水平状态(例如，相对于地平线)，并且关于相对于车辆水平状态的周围环境的坡度和/或拓扑来处理该数据。在道路表面关于车辆平面成坡度的情况下，这可能是重要的，因为悬伸可能由于周围环境相对于车辆水平的相对坡度和/或拓扑而与地面接触。因而，应当明白，道路表面可能与相对于车辆平面而言的坡度相关联，如果车辆的扫掠过道路几何形状的给定段的部分由于相对坡度而不具有足够的离地间隙来横越该段，则可能会造成问题。因此，道路几何形状优选包括坡度和/或拓扑信息，从而允许该系统确定车辆针对给定的操纵和扫掠区域是否具有足够的离地间隙。
应当明白，在车辆坐标系中，横越过扫掠区域的给定位置的车辆的最小高度基本是横越该位置的车辆的最小离地间隙。这种离地间隙当然取决于车辆的设计，并且可能因车辆而异。
道路几何形状确定设备410有利地包括连接到车辆VCU130的前视传感器系统，该车辆VCU130被布置成从传感器设备的输出信号确定道路几何形状。该传感器系统可以包括基于视觉的传感器(例如相机或红外检测器)、激光雷达收发器和/或雷达收发器中的任一种。当然，超过一个传感器设备可以用于该目的，包括多个相同类型的传感器。一个或多个水平传感器可以用于确定车辆相对于地平线的姿态，以及地面相对于车辆上的车轮平面的相对坡度。例如，前视相机可以被布置成面向向前方向，并且来自该相机的供给图像可以用作车辆前方的道路几何形状的表示，包括道路边界，并且可能还示出了道路边上的障碍物，这些障碍物可能会在拐弯操纵期间由于所述悬伸而导致问题。图像处理技术还可以用于确定车辆前方道路的可行驶区域，并且还可以检测影响可行驶区域的特性的障碍物，使得启用诸如自动触发一些动作(例如降低车辆的速度或甚至自动转向)之类的特征。雷达收发器当然也可以用于检测限制车辆前方的可行驶区域的障碍物，特别是用于确定它们在障碍物的位置处相对于车辆离地间隙的高度。用于检测车辆前方的可行驶区域的方法和硬件通常是已知的，因此将不在本文中更详细地讨论。
道路几何形状确定设备410也可选地被布置成连接到地图数据库，例如远程服务器195上的地图数据库，或车载存储器设备730，如下面将结合图7更详细讨论的，包括通过地理位置索引的预定道路几何形状，并且可能还有诸如坡度之类的表面拓扑。然后，该设备还包括被布置成确定车辆100的地理位置的定位系统135，这意味着VCU130可以基于地图数据库195并基于定位系统的输出信号来确定道路几何形状。然后，该VCU确定车辆在地图上的位置以及车辆面向哪个方向。然后，该地图提供车辆前方的道路几何形状。当然，可以使用任何数量的车载传感器系统来细化相对于地图的位置估计。例如，雷达收发器可以被VCU130使用以将雷达图像与地图数据匹配，以便更精确地确定该车辆在地图上的位置。
ADAS400还包含VMM模块420，该VMM模块420被配置成基于车辆的几何模型并基于当前车辆控制命令430、areq、creq来预测车辆100在向前方向F上行驶时的扫掠区域460、470。应当注意，如上文讨论的，车辆100的扫掠区域460、470包括由车辆100的悬伸180所横越的区域。该扫掠区域例如可以通过在给定当前控制命令(即，转向角和车辆速度)的情况下模拟车辆的运动来确定。可以确定车辆上的每个点或点的子集在比如说未来10秒左右的时间窗口内的路径，然后，这些点的包(hull)提供所述扫掠区域。应明白，当预测车辆的扫掠区域时，仅需要考虑车辆上的关键点的子集。例如，使用车轮路径和车辆上的拐角点来预测所述扫掠区域可能就足够了。
ADAS400还包括显示设备440，该显示设备440被配置成根据当前车辆控制命令430来示出路段450的几何形状和所预测的车辆扫掠区域460、470。这意味着驾驶员将在操纵重型车辆通过拐角时获得辅助。向驾驶员示出路段450的几何形状的直截了当的实施方式是仅示出在向前方向上看的一个或多个相机的相机供给图像(camera feed)。驾驶员将在显示器上看到道路几何形状，并且所预测的扫掠区域也将被示出，例如，被示出为在显示器上的叠加图形图示。注意到这与当今常见的倒车辅助系统的相似性。随着驾驶员转动方向盘或改变加速踏板或制动踏板位置，被示出的所预测的扫掠区域也将改变。这意味着驾驶员能够以方便的方式调节所述控制输入以将扫掠区域与车辆100前方的当前道路几何形状匹配。显示设备440被可选地配置成将所预测的车辆的扫掠区域460、470示出为车辆100在向前方向F上行驶时的横向极限点。这意味着显示器将示出两条线，一条在左，一条在右，表示所预测的车辆横向极限点随着所述操纵进行的程度。
根据一些方面，VMM模块420被布置成在车辆100的扫掠区域460、470超过道路几何形状的可行驶区域的情况下触发警告信号。这种警告信号例如可以是声学警告信号(即，蜂鸣器)，或者是一些触觉反馈(也许是方向盘中的振动)，从而在整个转弯操纵过程中维持当前转向命令的情况下告知驾驶员潜在危险。该警告信号还可以是外部警告信号，该外部警告信号被配置成警告外部道路使用者关于所预测的扫掠区域。VMM模块420还可选地被布置成在车辆100的扫掠区域460、470超过所述道路几何形状的可行驶区域的情况下限制车辆的最大允许速度和/或转向角或转向角速率，或者甚至在确定扫掠区域超过可行驶区域的程度危及车辆安全或一些其它道路使用者(例如，行人，其它车辆，或者形成车辆100前方的所述道路几何形状的一部分的、所检测到的障碍物)的情况下将车辆100停住。该系统当然也可以被配置成使车辆转向而远离危险物体。
显示设备440还可以被配置成针对所预测的扫掠区域460、470中的每个位置示出车辆的最小高度。因而，如果仅所述悬伸被预测为扫掠过车辆前方的一些区域，则这可以例如通过不同的颜色来示出。当然，这些高度可以在考虑了车辆附近的不同位置处的车辆平面与地面平面之间的相对坡度后被示出。车辆前方的障碍物也可以以这种方式进行颜色编码，也许使得高到足以被所述悬伸撞击的障碍物与例如不会被所述悬伸撞击的路缘(curb)相比获得不同的颜色。扫掠区域可以被划分为网格等，然后可以为每个网格点或每个网格子段确定最小高度。
图5示出了适合控制重型车辆(例如上文结合图1讨论的车辆100)的运动的、示例性的控制架构。该控制架构包括交通状况管理(TSM)层，该TSM层例如可以包括驱动器或一些自主或半自主控制算法、VMM模块以及一组运动支持设备(MSD)控制器。
VMM模块在大约1秒左右的时间范围内操作，并从TSM层连续地将加速度曲线areq和曲率曲线creq转换为用于控制车辆运动功能的控制命令，这些车辆运动功能由车辆100的不同MSD致动，例如推进、制动和转向设备，它们将能力(capabilities)报告回给VMM，而这些能力又被用作车辆控制中的约束条件。VMM模块执行车辆状态或运动估计510，即，VMM模块通过使用布置在车辆100上的各种传感器550(经常但不总是与MSD连接)监视操作来连续地确定车辆状态s(该车辆状态s包括车辆组合体中的不同单元的位置、速度、加速度和铰接角度)。这些传感器可以包括上文讨论的前视传感器，该前视传感器被布置成辅助确定车辆前方的道路几何形状，并且还检测存在于车辆前方的可能限制可行驶区域的障碍物。
运动估计510的结果(即，所估计的车辆状态s)被输入到力产生模块520，该力产生模块520为不同的车辆单元确定所需的全局力V＝[V1,V2]，以使车辆100根据所请求的加速度曲线areq和曲率曲线creq移动。所需的全局力矢量V被输入到MSD协调功能530，该MSD协调功能530分配车轮力并协调诸如转向和悬架之类的其它MSD。MSD协调功能530输出用于车辆100的不同MSD的MSD控制分配，该MSD控制分配可以包括扭矩、纵向车轮滑移、车轮旋转速度和/或一个或多个车轮转向角中的任一种。经协调的MSD然后一起提供车辆单元上的所期望的横向力Fy和纵向力Fx、以及所需的力矩Mz，从而通过车辆组合体100获得所期望的运动。
该VMM模块还确定车辆前方的道路几何形状，如上文所讨论的。这种道路几何形状确定530可以基于前视传感器，但也可以利用地图数据库和车辆位置信息。该运动估计与所述力产生(forcegeneration)一起可以用于运动预测540。这意味着确定了车辆100沿路径的位置和姿态，该路径是当前车辆控制命令保持固定的情况下该车辆将横越的路径。通过存储该车辆在每个时间步长的极限点，所述扫掠区域可以被确定为这些极限点的包(hull)。实质上，对于该运动预测中的每个预测的时间步长，确定车辆的“占地面积”，并且所有这样的占地面积的并集随后构成针对感兴趣的时间窗口(约为10秒左右)的车辆扫掠区域。所确定的道路几何形状和所预测的扫掠区域被提供到ADAS模块550中，如上文所讨论的。然后，ADAS模块550可以用于控制显示设备以向驾驶员提供驾驶员辅助，用于触发警告信号的产生以警示驾驶员关于未来突破所述可行驶区域，并且可选地还用于降低车速，如上文所讨论的。如果认为严重事故的风险很大，也可以可选地触发紧急停车程序。
此外，该ADAS系统还可以被配置成触发避让操纵，该避让操纵还可以包括产生横向力(即，转向或差速制动)，以便避开所预测的扫掠区域中的物体。
该系统还可以包括警告系统(例如视觉系统)，表明车辆即将扫掠过某一区域(作为操纵的一部分)。例如，当所预测的扫掠区域超过一些标称可接受的扫掠区域时，可以触发闪烁的警告灯。
图6是流程图，示出了总结上述讨论的方法。其中示出了用于在重型车辆100中提供ADAS的计算机实现的方法。该方法包括：确定S1车辆100前方的在向前方向F上的路段450的几何形状；由车辆运动管理VMM模块420基于车辆的几何模型并基于当前车辆控制命令430、areq、creq来预测S2车辆100在向前方向F上行驶时的扫掠区域460、470，其中，车辆100的扫掠区域460、470包括由车辆100的悬伸180所横越的区域；以及，根据当前车辆控制命令430来控制S3显示设备440，以示出路段450的几何形状和所预测的该车辆的扫掠区域460、470。
图7以多个功能单元示意性地示出了根据本文中公开的讨论和方法的实施例的控制单元700的部件。该控制单元700可以被包含在车辆100中，例如以被配置成用于执行力分配等的车辆运动管理(VMM)单元的形式。使用能够执行存储在计算机程序产品(例如，以存储介质730的形式)中的软件指令的合适的中央处理单元CPU、多处理器、微控制器、数字信号处理器DSP等中的一个或多个的任意组合来提供处理电路710。处理电路710可以进一步被提供为至少一个专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA。
特别地，处理电路710被配置成使控制单元700执行一组操作或步骤，例如结合图5讨论的方法。例如，存储介质730可以存储该组操作，并且处理电路710可以被配置成从存储介质730检索该组操作以使控制单元700执行该组操作。该组操作可以提供为一组可执行指令。因而，处理电路710由此被布置成执行如本文所公开的方法。
存储介质730还可以包括持久存储装置，例如可以是磁存储器、光学存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任一个或其组合。
控制单元700可以还包括接口720，用于与至少一个外部设备(例如电机或齿轮箱)通信。因此，接口720可以包括一个或多个发射器和接收器，包括模拟和数字组件以及用于有线或无线通信的合适数量的端口。
处理电路710控制所述控制单元700的一般操作，例如，通过向接口720和存储介质730发送数据和控制信号，通过从接口720接收数据和报告，以及通过从存储介质730检索数据和指令。省略了控制节点的其它组件以及相关功能，以免混淆本文中呈现的构思。
图8示出了携载计算机程序的计算机可读介质810，该计算机程序包括程序代码组件820，该程序代码组件820用于当所述程序产品在计算机上运行时执行例如图6中所示的方法。该计算机可读介质和代码组件可以一起形成计算机程序产品800。

Claims (16)

1.一种用于重型车辆(100)的高级驾驶员辅助系统ADAS，
所述ADAS包括：道路几何形状确定设备(410)，所述道路几何形状确定设备(410)被布置成确定所述车辆(100)前方的在向前方向(F)上的路段(450)的几何形状，和
车辆运动管理VMM模块(420)，所述VMM模块(420)被配置成基于所述车辆的几何模型和当前车辆控制命令(430；areq、creq)，来预测所述车辆(100)在所述向前方向(F)上行驶时的扫掠区域(460、470)，其中，所述车辆(100)的所述扫掠区域(460、470)包括由所述车辆(100)的悬伸(180)所横越的区域，
所述ADAS还包括显示设备(440)，所述显示设备(440)被配置成根据所述当前车辆控制命令(430)来示出所述路段(450)的几何形状和所预测的所述车辆的扫掠区域(460、470)。
2.根据权利要求1所述的ADAS，其中，所述道路几何形状包括界定所述道路几何形状的可行驶区域的左道路边界(350)和右道路边界(360)。
3.根据权利要求1或2所述的ADAS，其中，所述道路几何形状包括所述车辆(100)前方的在所述向前方向(F)上的障碍物。
4.根据权利要求3所述的ADAS，其中，所述道路几何形状的所述障碍物被分类为两个或更多个严重性水平，所述严重性水平表示驶过所述障碍物的后果。
5.根据权利要求3所述的ADAS，其中，所述道路几何形状的所述障碍物与相应障碍物高度相关联，其中，所述扫掠区域(460、470)中的每个点与横越所述点的车辆部分的所预测的最小高度相关联。
6.根据权利要求1或2所述的ADAS，其中，所述道路几何形状包括坡度。
7.根据权利要求1或2所述的ADAS，其中，所述道路几何形状确定设备(410)包括连接到车辆控制单元VCU(130)的前视传感器系统，所述VCU(130)被布置成从传感器设备的输出信号确定所述道路几何形状。
8.根据权利要求7所述的ADAS，其中，所述传感器系统包括基于视觉的传感器、激光雷达收发器和/或雷达收发器中的任一种。
9.根据权利要求1或2所述的ADAS，其中，所述道路几何形状确定设备(410)被布置成连接到：地图数据库(195)或车载存储器设备(730)，所述地图数据库(195)或车载存储器设备(730)包括按地理位置索引的预定道路几何形状；定位系统(135)，所述定位系统(135)被布置成确定所述车辆(100)的地理位置；和VCU(130)，所述VCU(130)被布置成基于所述定位系统的输出信号和所述地图数据库(195)来确定所述道路几何形状。
10.根据权利要求1或2所述的ADAS，其中，所述道路几何形状确定设备(410)被布置成确定与在所述车辆(100)的所述向前方向(F)上的所述路段(450)的几何形状相关联的可行驶区域。
11.根据权利要求10所述的ADAS，其中，所述VMM模块(120)被布置成在所述车辆(100)的所述扫掠区域(460、470)超过所述道路几何形状的所述可行驶区域的情况下触发警告信号。
12.根据权利要求10所述的ADAS，其中，所述VMM模块(420)被布置成在所述车辆(100)的所述扫掠区域(460、470)超过所述道路几何形状的所述可行驶区域的情况下限制所述车辆的最大允许速度和/或转向角或转向角速率。
13.根据权利要求1或2所述的ADAS，其中，所述显示设备(440)被配置成将所预测的所述车辆的扫掠区域(460、470)示出为所述车辆(100)在所述向前方向(F)上行驶时的横向极限点。
14.根据权利要求1或2所述的ADAS，其中，所述显示设备(440)被配置成针对所预测的扫掠区域(460、470)中的每个位置示出所述车辆的最小高度。
15.一种重型车辆(100)，其包括根据任一项前述权利要求所述的ADAS。
16.一种计算机实现的方法，用于在重型车辆(100)中提供高级驾驶员辅助ADAS，所述方法包括：
确定(S1)所述车辆(100)前方的在向前方向(F)上的路段(450)的几何形状；
由车辆运动管理VMM模块(420)基于所述车辆的几何模型和当前车辆控制命令(430；areq、creq)来预测(S2)所述车辆(100)在所述向前方向(F)上行驶时的扫掠区域(460、470)，其中，所述车辆(100)的所述扫掠区域(460、470)包括由所述车辆(100)的悬伸(180)所横越的区域；以及
根据所述当前车辆控制命令(430)来控制(S3)显示设备(440)，以示出所述路段(450)的几何形状和所预测的所述车辆的扫掠区域(460、470)。
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