CN116917180A

CN116917180A - 机动车辆的障碍物避让系统的激活方法

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Publication number: CN116917180A
Application number: CN202280013757.7A
Authority: CN
Inventors: G·布鲁诺; C·科斯特; A-L·都; H·M·菲利佩; M·莱希姆; K·D·阮
Original assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2023-10-20
Also published as: FR3120040A1; FR3120040B1; JP2024507447A; EP4294688A1; KR20230147129A; WO2022175034A1

Abstract

本发明涉及一种用于触发障碍物避让系统(10)的方法，该方法包括以下步骤：‑检测形成潜在障碍物的至少一个物体(C1)；‑确定该机动车辆撞击该物体之前的剩余时间；‑确定要被执行以避开该物体的路径偏差(E_left,E_right)；以及‑根据参数的值和每个路径偏差的值来激活该避让系统。根据本发明，该确定步骤包括：‑计算在根据该机动车辆处的道路定向的参考系中该机动车辆相对于道路的横向速度与在根据该物体处的道路定向的参考系中该物体相对于道路的横向速度之间的差；以及‑根据该差来确定每个路径偏差。

Description

机动车辆的障碍物避让系统的激活方法

技术领域

本发明总体上涉及机动车辆对障碍物的检测和避让。

本发明特别有利地可应用于机动车辆的辅助驾驶方面。

本发明更具体地涉及一种用于触发用于在道路上行驶的机动车辆的障碍物避让系统的方法，该方法包括以下步骤：

-检测位于该机动车辆的环境中的至少一个物体并获取与每个检测到的物体有关的数据，

-根据所获取的数据，为所述至少一个物体确定与该机动车辆可能撞击所述物体之前的剩余时间有关的参数，

-确定要被执行以避开所述至少一个物体的至少一个路径偏差，以及

-根据与所述至少一个物体相关联的所述参数的值和每个路径偏差的值来激活该障碍物避让系统以避开所述至少一个物体。

本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆配备有适合于实施该方法的计算机。

现有技术

为了保证机动车辆的安全，机动车辆目前配备有驾驶辅助系统或自主驾驶系统。

在这些系统中，自动紧急制动系统(更广为人知的是缩写AEB)是众所周知的，这些自动紧急制动系统被设计为通过简单地作用于机动车辆的常规制动系统来避免与位于车辆所占车道上的障碍物发生任何碰撞。

然而，在有些情况下，这些紧急制动系统无法避免碰撞或无法使用(例如，如果另一车辆紧跟在该机动车辆后面)。

针对这些情况，已经开发了自动避让系统(更广为人知的是缩写AES，其代表“高级回避转向”或“自动紧急转向”)，这些自动避让系统使得可以通过作用于车辆的转向而使车辆偏离其路径来避开障碍物。

为保证该AES功能的有效性，需要可靠地检测机动车辆环境中与最优避让路径的计算相关的部分。

更具体地，在由车辆传感器所感知的环境中，必须对信息进行排序以判断检测到的元素在AES功能的意义内的相关性。

通常用于该目的的一个参数被称为碰撞时间(TTC)。

第二参数由要被执行以使车辆从检测到的物体的一侧通过而不撞击该物体的偏差形成。

这些参数的评估通常通过使用简化假设(例如，通过假设障碍物正在沿直线移动)来进行，这会导致检测效果较差并且因此导致AES功能的触发不合时宜。

发明内容

为了弥补这个缺陷，本发明提出了一种诸如在引言中限定的方法，在该方法中，确定横向偏差的步骤包括：

-根据一方面在根据机动车辆处的道路的切线定向的参考系中机动车辆相对于道路的横向速度与另一方面在根据所述物体处的道路的切线定向的参考系中物体相对于道路的横向速度之间的偏差来计算相对横向速度，以及

-根据该相对横向速度来确定每个路径偏差。

这里，相对横向速度是根据两个项之间的偏差来定义的。实际上，相对横向速度是机动车辆与物体之间、相对于所占道路的相对横向速度分量。表述“相对于所占道路”意味着这两个项是在两个不同的参考系中进行计算的。

因此，凭借本发明，通过考虑道路的曲率、车辆的行进方向以及检测到的物体的行进方向来确定横向偏差。事实上，应理解的是，如果道路非常弯曲并且机动车辆和检测到的物体在不同的行车道上遵循该道路曲率，则计算出的横向偏差将会很明显，即使在给定情况下该物体将位于机动车辆的轴线上也是如此。

因此，本发明可以避免对危险情况的错误检测。本发明还可以提前很久检测到真正危险的情况。

以下是根据本发明的方法的其他有利的和非限制性的特征，这些特征单独地或根据所有技术上可能的组合加以考虑：

-还根据所述参数和/或根据在该物体的速度矢量与所述物体处的道路的切线之间形成的角度来确定所述路径偏差；

-确定所述参数的步骤包括：计算该机动车辆与所述物体之间的弧距；根据一方面在该第一参考系中该机动车辆相对于道路的纵向速度与另一方面在该第二参考系中该物体相对于道路的纵向速度之间的偏差来计算相对纵向速度；根据一方面在该第一参考系中该机动车辆相对于道路的纵向加速度与另一方面在该第二参考系中该物体相对于道路的纵向加速度之间的偏差来计算相对纵向加速度；以及根据该相对纵向速度、该相对纵向加速度和该弧距来确定所述参数；

-提供用于根据所述路径偏差来计算避开所述物体所需的操纵时间的步骤，并且其中，根据所述操纵时间对该障碍物避让系统进行激活；

-提供用于根据该操纵时间和所述参数来计算相对于完全安全地避开所述物体的剩余时间的临界时间的步骤，并且其中，根据所述临界时间对该障碍物避让系统进行激活；

-为了激活该障碍物避让系统以使该系统在已经检测到若干物体时无需该机动车辆的驾驶员干预即可执行避让，规定：为每个物体计算向左避开所述物体的临界时间以及向右避开所述物体的临界时间；为每个物体选择所计算出的这两个临界时间中的较大值；然后从所选择的临界时间中选出最低临界时间，根据所述选出的临界时间对该避让系统进行激活；

-为了激活该障碍物避让系统以使该系统在已经检测到若干物体时考虑到该机动车辆的驾驶员在方向盘上的动作而执行避让，规定：为每个物体计算向左避开所述物体的临界时间以及向右避开所述物体的临界时间；选择所计算出的临界时间中的最小值以向左执行避让；选择所计算出的临界时间中的最小值以向右执行避让，根据该机动车辆的驾驶员发起避让的时刻以及根据所选择的这两个临界时间之一——即，与该机动车辆的驾驶员发起避让的一侧的避让相关联的临界时间——对该避让系统进行激活；

-提供用于过滤检测到的物体的步骤，在该步骤期间，确定每个物体与车道分隔线之间的距离，选择其横向相对速度大于从所述距离推导出的阈值的物体，仅对所选择的物体实施计算该临界时间的步骤；

-提供用于过滤检测到的物体的步骤，在该步骤期间，确定这些物体相对于道路行车道的位置，选择位于道路行车道上的、且其参数小于预定阈值的物体，仅对所选择的物体实施计算该临界时间的步骤；

-为了确定每个物体与车道分隔线之间的距离，使用了一种循环递归过程，该方法涉及在每次循环中逐渐变短的间隔内对该车道分隔线进行网格划分、计算该物体、该车道分隔线的每个网格之间的距离、确定最接近该物体的网格、以及围绕该网格对间隔进行重新定位。

本发明还涉及一种包括至少一个驱动轮的机动车辆，每个驱动轮的转向系统适合于通过由计算机控制的致动器来进行操纵，该计算机适合于实施如上所述的触发方法。

显然，本发明的不同特征、变体和实施例在不是不兼容或相互排斥的情况下可以根据各种组合相互关联。

具体实施方式

以下根据附图的、作为非限制性示例给出的描述将关于本发明由何组成以及可以如何产生本发明给出良好的理解。

在附图中：

[图1]是根据本发明的机动车辆以及行驶在两个不同行车道上的两个目标汽车的示意图；

[图2]是图1的机动车辆以及这两个目标汽车之一的示意图；

[图3]是与图2所示相似的视图，展示了确定目标汽车之一的位置的过程中的第二步骤；

[图4]是与图2所示相似的视图，展示了在本发明的上下文中所使用的四个参考系；

[图5]是图4的这四个参考系的表示；

[图6]是图1的目标汽车之一及其行车道的示意图；

[图7]是涉及根据本发明的机动车辆以及在附近行驶的三辆汽车的配置示例的示意图；

[图8]是涉及根据本发明的机动车辆以及在附近行驶的三辆汽车的另一配置示例的示意图。

图1表示机动车辆10在道路上行驶，该道路上具有形成机动车辆10的潜在障碍物的两个“物体”。这里，这两个物体由汽车C1、C2形成。作为变体，这两个物体可以是其他类型的物体(行人、骑自行车者等)。优选地，所考虑的这些物体正在移动。

在下文的描述中，机动车辆10将实施本发明并且将被称为“本车辆10”。

该本车辆10通常包括界定车辆内部的底盘、其中至少两个是驱动轮的车轮、动力传动系、制动系统、以及可以作用于驱动轮的取向的常规转向系统。

在所考虑的示例中，转向系统由辅助转向致动器控制，该辅助转向致动器可以根据方向盘的取向和/或取决于情况根据计算机C10发出的设定点来作用于驱动轮的取向。

计算机C10包括至少一个处理器、至少一个存储器以及不同的输入和输出接口。

计算机C10凭借其输入接口能够接收源自不同传感器的输入信号。

例如被提供的这种传感器包括：

-可以记录本车辆相对于其行车道的位置的设备，诸如前置相机，

-可以检测位于本车辆10的路径上的障碍物的设备，诸如RADAR或LIDAR远程检测器，

-可以观察本车辆侧面的环境的至少一个横向设备，诸如RADAR或LIDAR远程检测器。

因此，计算机C10从若干传感器接收与存在于本车辆10的环境中的物体有关的数据。通常，这些数据组合在一起，以提供关于每个物体的可靠合并数据。

计算机C10凭借其输出接口适合于向辅助转向致动器传输设定点。

这因此可以确保车辆在驾驶条件允许的情况下最好地遵循障碍物避让路径。

计算机C10凭借其存储器来存储在下文描述的方法的上下文中使用的数据。

计算机尤其存储由包括指令的计算机程序组成的计算机应用程序，处理器执行这些指令使得计算机可以实施下文描述的方法。

这些程序尤其包括“AES系统”，该系统被设计为计算障碍物避让轨迹并控制本车辆10以使其遵循该路径，或者辅助驾驶员控制本车辆10以使其遵循该路径。AES系统具有自主模式和手动模式，在自主模式下，遵循路径无需驾驶员的辅助，在手动模式下，AES系统辅助驾驶员避开障碍物并且驾驶员仍掌控操纵。由于本领域技术人员熟知该AES系统，所以这里将不详细描述该系统。

这些计算机程序还包括AES系统激活软件，该激活软件将可以确定是否必须激活AES系统(给定本车辆的路径以及存在于本车辆的环境中的物体的路径)并且等待该系统的最佳激活时刻。这里，该激活软件更具体地形成本发明的主题。

一旦本车辆10开始运转，该软件就被激活。

该软件以循环形式、以固定时间步长来实施。

该软件包括获取与本车辆10及其环境有关的数据的预备步骤、接着是九个主要步骤。然后，可以逐一来描述这些连续的步骤。

在预备步骤期间，计算机C10接收由本车辆10的前置相机获取的至少一个图像。计算机还接收来自远程检测器的数据。然后，将这些图像和数据进行合并。

在该阶段，计算机C10因此具有位于本车辆10前方的道路的图像以及合并数据，这些图像和数据尤其表征检测到的且位于本车辆10的环境中的每个物体。这里，该环境被认为是位于本车辆周围的区域，在该区域中该车辆的传感器被设计为获取数据。

在图1的示例中，本车辆在中央行车道V_C上行驶，该中央行车道的两侧具有另外两个行车道V_R、V_L。

然后，计算机C10试图确定这些行车道V_C、V_R、V_L的分隔线NL、L、R、NR的位置和形式。

为此，这里这些分隔线中的每一条都通过多项式形式的方程来建模。这里，所选多项式为三阶，因此可以写成：

[Math.1]

yLine＝d.x³+c.x²+b.x+a

在该方程中：

-项yLine表示所考虑的车道分隔线的横向坐标，

-项x表示该分隔线的纵向坐标，并且

-项a、b、c和d是多项式的系数，这些项根据通过本车辆的前置相机所看到(或者由计算机C10在包括具有本车辆正在其中移动的地点的详细地图的导航系统中获取)的分隔线的形式来确定。

实际上，这些项是通过数据合并而提供的。当能见度条件良好时，它们可以对车道分隔线的形式进行建模，最远可达约100米左右的距离。

在该阶段，应当注意，下文在该解释中，被定性为“纵向”的术语将对应于所考虑的参考系中横坐标上的矢量分量，并且被定性为“横向”的术语将对应于根据所考虑的参考系中纵坐标的矢量分量(这里所考虑的参考系始终是正交的)。

方程[Math.1]在这里以依附于本车辆10并在图1中表示的参考系(X_EGO，Y_EGO)来表示。该参考系被定向，其方式为使得其横坐标轴在本车辆10的纵向轴线上延伸。它以本车辆10的前部RADAR为中心。

作为变体，可以使用其他更简单或更复杂的方式对车道分隔线的几何形状进行建模。

一旦已经确定了每条车道分隔线的系数a、b、c、d，计算机C10就可以实施该方法的这九个步骤，从而可以感知检测到的物体对本车辆的危险程度，以便在必要时触发障碍物避让系统AES。

第一步骤包括确定将本车辆与所考虑物体(汽车C1、C2之一)隔开的距离。

这里，所计算的距离不是欧几里得距离。事实上，目的是考虑道路的形式，以确定本车辆10和该物体在相互发生撞击之前所必须行驶的距离。

因此，这里，计算机C10计算的是弧距L_AB。

为此，如例如在文献FR3077547中详述的，计算机可以使用以下方程：

[Math.2]

其中：

-L_AB是两个点A和B(对应于本车辆和所考虑物体的位置)之间的弧线距离，

-x_A是本车辆的纵向位置(在RADAR处)，并且

-x_B是在参考系(X_EGO，Y_EGO)中所考虑物体的纵向位置。

第二步骤包括在给定每条车道分隔线的方程以及合并数据的情况下确定每个检测到的物体相对于道路行车道的位置。

计算机C10知道每个检测到的物体的特征点(下文中为“锚点”)在依附于本车辆的参考系(X_EGO，Y_EGO)中的坐标。该特征点通常是通过前置相机或RADAR远程检测器所看到的物体中心。这里将考虑，该特征点是汽车C1、C2的格栅的中间位置。

在已经检测到两个物体(这两个汽车C1、C2)的图1的示例中，锚点的坐标分别被标记为(X_rel1，Y_rel1)和(Xrel2，Y_rel2)。

在该图1中，在参考系(X_EGO，Y_EGO)的纵坐标轴上还表示有以下值：

-Y_road_NL_1，其是车道分隔线NL的方程[Math.1]中项yLine在横坐标点X_rel1处的值，

-Y_road_NL_2，其是车道分隔线NL的方程[Math.1]中项yLine在横坐标点X_rel2处的值，

-Y_road_L_1，其是车道分隔线L的方程[Math.1]中项yLine在横坐标点X_rel1处的值，

-Y_road_L_2，其是车道分隔线L的方程[Math.1]中项yLine在横坐标点X_rel2处的值，

-Y_road_R_1，其是车道分隔线R的方程[Math.1]中项yLine在横坐标点X_rel1处的值，

-Y_road_R_2，其是车道分隔线R的方程[Math.1]中项yLine在横坐标点X_rel2处的值，

-Y_road_NR_1，其是车道分隔线NR的方程[Math.1]中项yLine在横坐标点X_rel1处的值，

-Y_road_NR_2，其是车道分隔线NR的方程[Math.1]中项yLine在横坐标点X_rel2处的值。

然后，通过将这些值与汽车C1、C2的横向坐标Y_rel1、Y_rel2进行比较，可以确定这两个汽车中的每个汽车所处的行车道。

作为示例，汽车C1的横向坐标Y_rel1在这里介于值Y_road_R_1和Y_road_L_1之间，这意味着该汽车位于车道分隔线L和R之间。

在该阶段，计算机C10因此可以知道每个检测到的物体所处的行车道V_L、V_C、V_R。

第三步骤的目的是确定表征每个物体相对于车道分隔线的运动学的参数。

在下文对该步骤的描述中，为了解释清楚起见，将仅关注这些物体之一(汽车C1)。

该步骤包括第一子步骤，在该第一子步骤期间，计算机C10确定物体相对于车道分隔线之一的位置。所考虑的车道分隔线优选地是将中央行车道与所考虑物体所处的行车道隔开的车道分隔线。

作为变体，所考虑的车道分隔线可以是另一分隔线，例如，车道边缘线(见图2和图3)，尤其是在物体的行车道与本车辆10的行车道之间没有检测到分隔线的情况下。

想法是，将该车道分隔线的间隔离散化为有限数量的N个点，然后选择最接近所考虑物体的点。该操作通过在每次缩小的并位于所选择点两侧的间隔内对车道分隔线进行重新离散化来执行若干次，以便最终找到行车道上最接近所考虑物体的点的良好估计。

实际上，如图2所示，计算机开始于将车道分隔线R离散化为本车辆10的参考系中的N个坐标点(X_i，Y_i)。这些点沿该分隔线规律地分布(实际上，沿轴X_EGO的两个连续点之间的间隔始终相同)，这些点中的第一个点与本车辆齐平(其横坐标为零)或者位于与本车辆相距第一预定距离的位置处，并且这些点中的最后一个点位于与本车辆相距第二预定距离的位置处。

然后，知道了汽车C1的锚点的、这里表示为(X_rel；Y_rel)的坐标，计算机就可以使用以下方程来从中推导出车道分隔线R的每个离散化点与汽车C1的锚点之间的欧几里得距离Bird_Distance：

[Math.3]

欧几里得距离Bird_Distance最短的离散化点是最接近汽车C1的点。因此，选择该坐标点(X_S，Y_S)。

然后，如图3所示，在更小的间隔内以更精细的离散化程度重复该离散化操作。间隔的边界优选地由坐标点(X_s-1，Y_s-1)和(X_s+1，Y_s+1)形成。离散化点的数量优选地再次等于N。然后，该新的操作可以选择新的坐标点(X_s，Y_s)。

在一定数量(例如，10次)的循环之后或当两个离散化点之间的间隔足够小(例如，小于10cm)时，计算机停止重复这些循环操作。

已经选择的最后一个点被称为“投射点F”。认为这是最接近汽车C1的分隔线的点的良好近似。

该点的横坐标X_s的值被称为Distance_Xproj。

投射点F与汽车C1之间的欧几里得距离Bird_Distance的值被称为Dist_Target2Lane。

第二子步骤包括计算机C10确定在依附于道路且与本车辆齐平的参考系中该本车辆10的速度、以及在依附于道路且与汽车C1齐平的参考系中该汽车C1的速度。

在该子步骤中，将制定假设，根据该假设，从投射点F开始，道路沿该点的切线延伸。因此，从汽车C1开始，道路被认为是直线。

为了很好地理解这些计算，图4示出了下文在该解释中使用的四个参考系。

第一参考系是已经呈现的依附于本车辆的参考系(X_EGO，Y_EGO)。

应当注意，该参考系与本车辆10同时进行。因此，还表示有绝对参考系(X_abs，Y_abs)，该绝对参考系在测量时与第一参考系一致但被认为是固定的。

另一参考系被表示为(X_lineEGO，Y_lineEGO)；该参考系依附于车道分隔线R，其被定向为使其横坐标与该分隔线相切，并且其以本车辆的RADAR为中心(该RADAR的横坐标在第二参考系中为零)。

又另一参考系被表示为(X_Obj，Y_Obj)；该参考系依附于汽车C1，其被定向为使其横坐标与汽车C1的行进方向对齐，并且其以该汽车C1的锚点为中心。

最后一个参考系被表示为(X_LineObj，Y_LineObj)；该参考系依附于车道分隔线R，其被定向为使其横坐标与该分隔线相切，并且其以汽车C1的锚点为中心。

在图5中，使这些参考系分隔开的角度被表示如下：

-Angle_lineEGO/EGO可以从参考系(X_EGO，Y_EGO)切换到参考系(X_lineEGO，Y_lineEGO)，

-Angle_lineObj/EGO可以从参考系(X_EGO，Y_EGO)切换到参考系(X_LineObj，Y_LineObj)，

-Angle_Obj/EGO可以从参考系(X_EGO，Y_EGO)切换到参考系(X_Obj，Y_Obj)，

-Angle_Obj/LineObj可以从参考系(X_LineObj，Y_LineObj)切换到参考系(X_Obj，Y_Obj)。

项Angle_LineX/EGO将更一般地用于表示将参考系(X_EGO，Y_EGO)的横坐标与车道分隔线R在横坐标点X(以参考系(X_EGO，Y_EGO)表示)处的切线分隔开的角度。

因此，可以写为：

[Math.4]

Angle_LineX/Egoarctan(d(yLine(x))/dx)

其中：

[Math.5]

因此，在x＝0时，可以写为：

[Math.6]

Angle_LineX/Ego＝Angle_LineEgo/Ego＝arctan(b)

在横坐标点x＝Distance_Xproj时，可以写为：

[Math.7]

Angle_Obj/Lineobj＝Angle_Obj/Ego-Angle_Lineobj/Ego

计算机可以借助于以下公式来计算在参考系(X_LineEGO，Y_LineEGO)中本车辆10的速度的纵向分量Vx_EGO/LineEGO和横向分量Vy_EGO/LineEGO：

[Math.8]

[Math.9]

在这些公式中：

-V_EGO/abs是在绝对参考系(X_abs，Y_abs)中本车辆10的速度，其例如由位于车辆的车桥处的传感器测得；

-Angle_VEgo/Ego是本车辆10相对于参考系(X_EGO，Y_EGO)的横坐标的速度矢量的角度。这里，假设该角度为零。

计算机还可以计算在绝对参考系中汽车C1的速度V_obj/abs的纵向分量Vx_Obj/abs和横向分量Vy_Obj/abs。为此，计算机使用以下公式：

[Math.10]

Vx_obj/abs＝Vx_obj/Ego+Vx_Ego/abs

[Math.11]

Vy_obj/abs＝Vy_Obj/Ego+Vy_Ego/abs

在这些公式中：

-Vx_EGO/abs和Vy_EGO/abs是本车辆10沿绝对参考系(X_abs，Y_abs)的横坐标和纵坐标的速度分量，并且

-Vx_Obj/EGO和Vy_Obj/EGO是汽车C1相对于本车辆10沿参考系(X_EGO，Y_EGO)的横坐标和纵坐标的速度分量。

因此，可以写为：

[Math.12]

如以下两个方程所示，可以根据角度Angle_LineObj/Ego和Angle_LineEgo/Ego来确定汽车C1相对于投射点F处的分隔线的“沿车道分隔线R”的相对速度的分量Vx_Obj/lineObj、Vy_Obj/lineObj，从而允许更好地表示信息。

[Math.13]

[Math.14]

在这两个方程中，Angle_VObj/Obj是在依附于汽车C1的参考系中该汽车的速度矢量的角度，并且Angle_Obj/Ego是参考系(X_EGO，Y_EGO)中汽车的航向角。

实际上，这里假设物体的速度矢量与其航向角共线，因此角度Angle_VObj/Obj为零。

类似的过程被应用于确定本车辆与零横坐标点处的车道分隔线之间、以及汽车C1与投射点F处的车道分隔线之间的“沿车道分隔线R”的相对加速度。

因此，计算机可以借助于以下公式来计算在参考系(X_LineEGO，Y_LineEGO)中本车辆10的加速度的纵向分量Ax_EGO/LineEGO和横向分量Ay_EGO/LineEGO：

[Math.15]

[Math.16]

计算机还可以借助于以下公式来计算在参考系(X_LineObj，Y_LineObj)中汽车C1的加速度的纵向分量Ax_Obj/LineObj和横向分量Ay_Obj/LineObj：

[Math 17]

[Math.18]

在这些公式中：

-A_EGO/abs是在绝对参考系中本车辆10的绝对加速度；

-A_Obj/abs是在绝对参考系中汽车C1的绝对加速度。

然后，可以将计算出的速度和计算出的加速度结合起来，以便使用下文定义的这四个方程来获得本车辆和汽车C1相对于所占道路的相对速度和相对加速度的纵向分量VRelRoute_Longi、ARelRoute_Longi和横向分量VRelRoute_Lat、ARelRoute_Lat。

实际上，认为本车辆与汽车C1之间的相对速度的纵向分量VRelRoute_Longi等于一方面以依附于本车辆处的行车道的参考系(X_LineEGO，Y_LineEGO)表示的本车辆的速度的纵向分量与另一方面以依附于汽车C1处的行车道的参考系(X_LineObj，Y_LineObj)表示的汽车C1的速度的纵向分量之间的偏差。

类似地，认为本车辆与汽车C1之间的相对速度的横向分量VRelRoute_Lat等于一方面以依附于本车辆处的行车道的参考系(X_LineEGO，Y_LineEGO)表示的本车辆的速度的横向分量与另一方面以依附于汽车C1处的行车道的参考系(X_LineObj，Y_LineObj)表示的汽车C1的速度的横向分量之间的偏差。

因此，可以写为：

[Math.19]

VRelRoute_Longi＝Vx_Obj/LineObj-Vx_Ego/LineEgo

[Math.20]

VRelRoute_Lat＝Vy_Obj/LineObj-Vy_Ego/LineEgo

加速度的分量可以以如下类似的方式进行计算：

[Math.21]

ARelRoute_Longi＝Ax_Obj/LineObj-Ax_Ego/LineEgo

[Math.22]

ARelRoute_Lat＝Ay_Obj/LineObj-Ay_Ego/LineEgo

如下文在该解释中将详细显现的，相对速度的使用可以提供难以通过其他方式获得的关于碰撞风险的指示。

在该阶段，可以回顾的是，计算机C10知道(投射点F处的)车道分隔线与汽车C1的锚点之间的距离Dist_Target2Lane的值。

在第三子步骤期间，计算机C10确定投射点F与最接近车道分隔线R的汽车C1的点P_prox之间的距离Lane_DY(见图6)。

这里，计算机借助于以下方程来计算该距离：

[Math.23]

在该方程中，项Width对应于汽车C1的宽度。

然后，该组计算可以在第四子步骤期间确定与所考虑物体(汽车C1)的碰撞时间TTC，即，当汽车C1维持其速度时本车辆撞击该汽车所需的时间。

事实上在该阶段，根据方程[Math.2]，计算机知道将本车辆10与汽车C1分隔开的弧线的长度L_AB。根据方程[Math.19]，计算机还知道本车辆10与汽车C1之间、与道路形式相关的相对速度的纵向分量VRelRoute_Longi。最后，根据方程[Math.21]，计算机知道对应加速度的纵向分量ARelRoute_Longi。

这些纵向分量的使用可以在道路弯曲且车辆路径不平行时获得碰撞时间TTC的良好近似。

这里，计算机C10然后确定使用以下方程所寻求的碰撞时间TTC：

[Math.24]

将注意，首先必须验证该方程的两个有效性条件。这些条件如下。

[Math.25]

并且ARelRoute_Longi≠0

另一方面，如果相对加速度的纵向分量ARelRoute_Longi为零，则可以写为：

[Math.26]

总之，在该阶段，计算机凭借使用合并数据可获得不同的参数，这些参数表征处于其环境中的不同物体，并且这些参数与位于其路径上的潜在障碍物一样多。针对每个物体，计算机尤其可获得：

-碰撞时间TTC(方程[Math.24])，

-物体在道路上的位置(在步骤2期间确定)，以及

-确认物体存在的信息(在数据合并步骤中提供)。

然后，在第四步骤期间，计算机C10根据其所获得的参数对检测到的不同物体执行第一次过滤，以便仅考虑与AES功能的实施相关的物体(即，形成潜在障碍物的物体)。

因此，过滤操作包括考虑相关物体(在下文中称为“目标”)是在数据合并时被确认存在的物体，这些物体的位置具有潜在危险性(在该示例中，这相当于验证这些物体位于行车道之一上)，并且这些物体的碰撞时间TTC低于预定阈值。

如果在同一条行车道上检测到若干目标，则也可以考虑其中有限数量的目标(例如，4个)，即，与本车辆10的距离最短的目标。

第五步骤包括计算机C10为这些目标中的每一个标识在该目标维持其相对于道路的路径时向右以及向左避开该目标所需的偏差(或“重叠”)。

在图7中，已经表示了三个目标的示例，这三个目标的偏差如下表所定义：

[表1]

目标	E_left	E_right
			C₁	3.5	1.5
C₂	4	1
			C₃	0.5	4.5

这些右向偏差E_left和左向偏差E_right的确定是在给定本车辆10的路径及合并数据的情况下进行的。在图7中可以看出，每个目标用矩形括起来，该矩形可以对应于大于目标的、不希望本车辆10进入的安全区域。

图7的示例对应于本车辆和目标沿直线移动的情况。

在道路不直的情况下，提议通过考虑以下信息来细化计算：

-本车辆与所考虑目标之间沿所占道路的相对速度的横向分量VRelRoute_Lat(方程[Math.20])，

-角度Angle_Obj/LineObj，以及

-碰撞时间TTC。

给定行车道的形式，这些计算中的第一个可以考虑本车辆10与目标之间的真实横向速度。

为了很好地理解该参数的益处，可以考虑以下示例：在该示例中，本车辆和目标在两条不同的行车道上以相反的方向行驶，并完全保持这两条行车道的曲率。因此应当理解，理论上，发生事故的风险为零。在该示例中，本车辆相对于目标的相对速度的横向分量VRelRoute_Lat将为零，因此计算出的偏差将为零，这清楚地表达了理论上碰撞风险为零的想法。

换言之，横向分量VRelRoute_Lat和碰撞时间TTC可以权衡相对横向速度和相对纵向速度对右向偏差E_right计算和左向偏差E_left计算的影响。

同样地，通过对车辆的长度和宽度进行加权，Angle_Obj/LineObj信息可以确定所考虑目标的冲击表面的更精确的值。

这里，执行对这些右向偏差E_right和左向偏差E_left的计算，其方式类似于文献FR1907351中描述的方式，不同之处在于这些计算可以考虑上述三种类型的信息。

因此，将根据Angle_Obj/LineObj信息对目标的半宽进行计算。然后，使用该半宽来计算每个偏差的初步值，该初步值不考虑避开目标的安全半径。横向分量VRelRoute_Lat就其本身而言乘以碰撞时间TTC，然后与该初步偏差相加，以获得期望偏差。

换言之，如果考虑文献FR1907351，则为了计算偏差，将需要在计算横向坐标dVy时使用横向分量VRelRoute_Lat与碰撞时间TTC的乘积。所使用的坐标Y_a(这里其对应于坐标Y_rel)就其本身而言将被认为等于由数据合并产生的坐标和等于目标的长度与角度Angle_Obj/LineObj的余弦的乘积的项的总和。

因此，然后可以写为：

[Math.27]

在该方程中，er是可以补偿横向测量误差的项，并且Long是目标的长度。

[Math.28]

在使用数据合并的情况下，项er还考虑源自数据合并的误差。该项是预定的并且存储在计算机的存储器中。

第六步骤包括计算机在目标中执行第二次过滤以将临界目标与其他目标区分开。

如果避开目标需要激活AES功能，则该目标将被定性为是临界目标。最临界的目标(MCT目标)是最早需要激活AES功能的目标。

如果目标的位置在确定要遵循的避让路径时必须加以考虑，则该目标将被定性为是“中等风险”目标。因此，中等风险目标可能会阻止AES功能的激活。

想法是，依次独立地考虑每个检测到的目标(并且因此，与其环境无关)。

首先，计算机C10认为位于本车辆10的行车道上的所有目标都是临界目标。

关于位于与本车辆10所占车道相邻的车道上的目标，计算机检查以查看它们是否符合附加标准。

这里，这些标准与以下参数有关：

-弧距L_AB，

-投射点F与最接近车道分隔线的目标的点之间的距离Lane_DY(方程[Math.23])，以及

-目标相对于投射点F处的车道分隔线的速度的横向分量Vy_Obj/lineObj(方程[Math.14])。

在图8中，表示了三个目标C4、C5、C6，这三个目标位于与本车辆10所占车道相邻的两个车道上。

为了确定每个目标是否是临界目标，计算机检查以查看是否满足以下两个条件i)和ii)。

为了检查第一个条件i)，计算机开始于计算目标与所考虑的车道分隔线之间的距离Lane_DY(方程[Math.23])。这样就可以知道目标是相当接近所考虑的车道分隔线还是反而远离该车道分隔线。

计算机C10从中推导出最小横向速度阈值，表示为Vy_seuilMin。

然后，如果分量Vy_Obj/lineObj超过最小阈值Vy_seuilMin，则第一个条件(认为目标是临界目标)得到确认。否则，目标被简单地认为是中等风险目标。

应当注意，所使用的阈值因此是变量，该变量随目标与所考虑的车道分隔线之间的距离而变化，这样就可以考虑以下事实：当该距离变短时，碰撞风险就变得越大。

所使用的阈值还将能够取决于目标在前述时间步长中的表征方式(临界状态或非临界状态)。事实上想法是，对目标的表征不随每个时间步长而变化，因为要合并的数据的测量中存在噪声。为此，用于使目标从非临界状态切换到临界状态的阈值高于用于使目标从临界状态切换到非临界状态的阈值(以迟滞功能的方式)。

然后，可以以其他方式来制定该条件i)。因此，在图8的示例中，然后可以选择在本车辆的行车道的一侧定义虚拟车道分隔线，该虚拟车道分隔线基本上平行于所考虑的车道分隔线，但是远离所考虑的车道分隔线。

然后，根据“TimeToCross”参数乘以所考虑的横向速度来选择偏差。在例如“TimeToCross”参数为1秒时，如果所考虑的横向速度是1.2m/s，则获得的偏差为1.2m。然后，越过该分隔线对应于确认条件i)。

应当注意，该虚拟分隔线的形式可以平行于参考车道分隔线，或者仅从目标到与本车辆的中距离处与其平行，然后朝本车辆的方向缓慢地变宽，以接近参考分隔线。

第二个条件ii)可以不考虑源自可能的感知误差的目标、以及横向速度过大或异常的目标。为此，计算机将横向分量Vy_Obj/lineObj的绝对值与预定最大阈值Vy_seuilMax进行比较。如果该分量高于最大阈值，则第二个条件未得到确认并且目标被认为是中等风险目标。最大阈值必须具有一定的限制，以避免考虑有时数值过大的错误检测。

该最大阈值优选地大于2m/s，优选地等于3m/s。

不满足条件i)和ii)中的一个条件和/或另一个条件的目标被认为是中等风险目标。其他目标被认为是临界目标。

将感知到的目标分类为临界目标和中等风险目标可以减少计算时间。此外，对目标的这种分类简化了是否激活AES系统的决策，并且所采取的决策对人类驾驶员而言可以被证明是合理的。

在图8中，可以认为，仅目标C4满足这两个条件i)和ii)，因为其他两个目标都不满足条件i)。

第七步骤包括计算机C10为每个临界目标确定临界时间Tcrit，该临界时间并入了两种不同但相关的信息，以保证通过最小化AES功能对驾驶员的侵扰性来实现障碍物避让。

计算该参数的益处尤其是可以从临界目标中找出哪一个是最临界的目标MCT。

在描述如何获得该参数之前，将能够回顾，可以完全自动地(在这种情况下，辅助转向致动器自主地遵循避让路径)或半自动地(在这种情况下，由驾驶员手动执行避让，一旦驾驶员已经触发了避让，辅助转向致动器就被控制以辅助驾驶员遵循避让路径)操作AES避让系统。在下文的描述中，自主模式和手动模式将分别用于表示这两种方法。

手动模式下的避让可能不如自主模式下的避让有效。因此，由AES系统计算出的避让路径在手动模式下与在自主模式下将不相同。应当注意，该避让路径(呈回旋线形式)的计算不是本发明的主题。简单地回顾下，该路径的形式是根据车辆的动态性能水平以及驾驶员(在手动模式下)的能力来计算的。

无论情况如何，给定计算出的偏差E_right、E_left，可以构建四条避让路径(四条回旋线)以在手动模式下和在自主模式下向右和向左避开临界目标。

这些回旋线的曲率取决于车辆的最大动态能力。因此，根据本车辆10的速度在数据库中读取这些回旋线的形式。

给定这些确定的偏差和避让路径，可以从中推导出四个TTS操纵时间(见图7)，这四个TTS操纵时间对应于在每种模式下向左或向右执行避让操纵所需的时间。

这里将不对这些TTS操纵时间的获得方式进行描述，因为这些TTS操纵时间的获得方式将取决于本机动车辆10的动态特性和驾驶员的表现水平。实际上，这些TTS操纵时间可以在使用一系列测试而建立的数据库中读取。

知道了每个临界目标的碰撞时间TTC和TTS操纵时间，计算机就可以使用以下公式从中推导出临界时间Tcrit：

[Math.29]

Tcrit＝TTC-TTS

因此，该临界时间在最后时刻变为零，在该时刻，仍可以激活AES功能，并在所考虑的手动或自动模式下通过向所考虑的一侧避开所考虑的临界目标来避免与该目标发生碰撞。

因此，该临界时间Tcrit具有关于所考虑目标的三种重要信息：向哪一侧避开该目标、系统(和驾驶员)的表现、以及与目标的碰撞时间TTC。

然后，第八步骤考虑使用计算出的临界时间Tcrit对临界目标进行分类并找到最临界的目标MCT。

在驾驶员在手动模式下掌控操纵的情况下(例如，因为已经无法激活自主模式)，计算机选择在向右避让的情况下其临界时间最低的临界目标以及在向左避让的情况下其临界时间最低的临界目标。

然后，一旦计算机C10检测到驾驶员发起了避让操纵，该计算机就可以根据所选择的两个临界时间决定激活AES系统以辅助驾驶员进行操纵。

为此，计算机确定驾驶员在开始其避让操纵时将方向盘转向的一侧(向右或向左)，然后计算机从所选择的两个临界时间中选出与驾驶员开始其避让操纵的那一侧相对应的临界时间。

最临界的目标MCT是与该选出的临界时间相对应的目标。

在自主模式下，计算机以其他方式继续进行。事实上需要确定本车辆10必须避开一个或多个障碍物的一侧。

想法继而是，为每个临界目标确定最佳避让侧，然后接下来确定最临界的目标MCT。

为了很好地理解计算机时如何进行的，可以参考图7。

在该示例中，已经计算出上述参数的值，从而可以构建下表：

[表2]

目标	E_left	E_right	TTS/左	TTS/右	TTC	Tcrit/左	Tcrit/右
								C₁	3.5	1.5	4	2	2.7	-1.3	0.7
C₂	4	1	4.3	1.7	3.2	-1.1	1.5
								C₃	0.5	4.5	1	4.6	1.5	0.5	-3.1

将观察到，只有向左才可避开目标C₃，并且只有向右才可避开其他目标。

实际上，计算机会为每个临界目标选择其临界时间Tcrit最高的那一侧。

然后，计算机从适当选择的临界时间中选出最低的临界时间。

此时，计算机认为最临界的目标MCT是已经选出临界时间Tcrit的目标。这里，该目标是目标C₃。

第九步骤包括计算机C10在必要时以及在最佳时刻触发AES功能。

在该特定情况下，在自主模式下，一旦所选出的临界时间Tcrit低于预定阈值(例如，等于0秒)，就会触发AES功能。

另一方面，在手动模式下，该AES功能的触发方式有所不同。

想法是，以符合情况的方式来触发AES功能以及驾驶员在避让时的伴随。

事实上，如果驾驶员过早地启用他或她的方向盘，则其操纵将被认为是非紧急操纵，因为在该时刻这种情况并不需要驾驶员采取这种类型的动作。此时，AES系统将不会被激活。

同样地，如果碰撞即将发生并且如果自主模式尚不能够预先激活，则可以认为为时已晚，AES系统无法向驾驶员提供任何辅助。此时，将交由另一安全系统进行维护以将影响降到最低。

因此，在手动模式下，将需要确定一个时间间隔，在该时间间隔期间，如果检测到驾驶员执行了避让动作，则AES系统将被激活。

该时间间隔将由两个边界界定。

第一边界将对应于严格大于0的临界时间Tcrit，从该边界开始，如果驾驶员发起避让操纵，则他或她将得到辅助。

第二边界对应于小于或等于0并且优选地严格小于0的临界时间Tcrit，从该边界开始，将认为触发AES系统为时已晚。

因此，为了激活AES功能，计算机确定所选出的临界时间Tcrit是否介于这两个边界之间，并且只有在这种情况下才会激活AES功能。

本发明决不限于所描述和示出的实施例；相反，本领域技术人员将能够向其添加符合本发明的任何变体。

Claims

1.一种用于触发用于在道路上行驶的机动车辆(10)的障碍物避让系统(AES)的方法，该方法包括以下步骤：

-检测位于该机动车辆(10)的环境中的至少一个物体(C1，C2)并获取与每个检测到的物体(C1，C2)有关的数据，

-根据所获取的数据，为所述至少一个物体(C1，C2)确定与该机动车辆可能撞击所述物体(C1，C2)之前的剩余时间有关的参数(TTC)，

-确定要被执行以避开所述至少一个物体(C1，C2)的至少一个路径偏差(E_left，E_right)，以及

-根据所述参数(TTC)的值和每个路径偏差(E_left，E_right)的值来激活该障碍物避让系统(AES)以避开所述至少一个物体(C1，C2)，该方法的特征在于，所述确定至少一个路径偏差(E_left，E_right)的步骤包括：

-根据一方面在根据该机动车辆(10)处的道路的切线定向的第一参考系(X_LineEgo，Y_LineEgo)中该机动车辆(10)相对于道路的横向速度(Vy_Ego/LineEgo)与另一方面在根据所述物体(C1，C2)处的道路的切线定向的第二参考系(X_LineObj，Y_LineObj)中该物体(C1，C2)相对于道路的横向速度(Vy_Obj/LineObj)之间的偏差来计算相对横向速度(VRelRoute_Lat)，以及

-根据该相对横向速度(VRelRoute_Lat)来确定每个路径偏差(E_left，E_right)。

2.如前一项权利要求所述的触发方法，其中，还根据所述参数(TTC)以及根据在该物体(C1，C2)的速度矢量与所述物体(C1，C2)处的道路的切线之间形成的角度(Angle_Obj/LineObj)来确定所述路径偏差(E_left，E_right)。

3.如前述权利要求之一所述的触发方法，其中，确定所述参数(TTC)的步骤包括：

-计算该机动车辆(10)与所述物体(C1，C2)之间的弧距(L_AB)，

-根据一方面在该第一参考系(X_LineEgo，Y_LineEgo)中该机动车辆(10)相对于道路的纵向速度(Vx_Ego/LineEgo)与另一方面在该第二参考系(X_LineObj，Y_LineObj)中该物体(C1，C2)相对于道路的纵向速度(Vx_Obj/LineObj)之间的偏差来计算相对纵向速度(VRelRoute_Long)，

-根据一方面在该第一参考系(X_LineEgo，Y_LineEgo)中该机动车辆(10)相对于道路的纵向加速度(Ax_Ego/LineEgo)与另一方面在该第二参考系(X_LineObj，Y_LineObj)中该物体(C1，C2)相对于道路的纵向加速度(Ax_Obj/LineObj)之间的偏差来计算相对纵向加速度(ARelRoute_Long)，以及

-根据该相对纵向速度(VRelRoute_Long)、该相对纵向加速度(ARelRoute_Long)和该弧距(L_AB)来确定所述参数(TTC)。

4.如前述权利要求之一所述的触发方法，其中，提供用于根据所述路径偏差(E_left，E_right)来计算避开所述物体(C1，C2)所需的操纵时间(TTS)的步骤，并且其中，根据所述操纵时间(TTS)对该障碍物避让系统(AES)进行激活。

5.如前一项权利要求所述的触发方法，其中，提供用于根据该操纵时间(TTS)和所述参数(TTC)来计算相对于完全安全地避开所述物体(C1，C2)的剩余时间的临界时间(Tcrit)的步骤，并且其中，根据所述临界时间(Tcrit)对该障碍物避让系统(AES)进行激活。

6.如权利要求5所述的触发方法，其中，为了激活该障碍物避让系统(AES)以使该系统在已经检测到若干物体(C1，C2)时无需该机动车辆(10)的驾驶员干预即可执行避让，规定：

-为每个物体(C1，C2)计算向左避开所述物体(C1，C2)的临界时间(Tcrit)以及向右避开所述物体(C1，C2)的临界时间(Tcrit)，

-为每个物体(C1，C2)选择所计算出的这两个临界时间(Tcrit)中的较大值，然后

-从所选择的临界时间中选出最低临界时间(Tcrit)，并且

其中，根据所述选出的临界时间(Tcrit)对该避让系统(AES)进行激活。

7.如权利要求5所述的触发方法，其中，为了激活该障碍物避让系统(AES)以使该系统在已经检测到若干物体(C1，C2)时考虑到该机动车辆(10)的驾驶员在方向盘上的动作而执行避让，规定：

-选择计算出的临界时间(Tcrit)中的最小值以向左执行避让，

-选择计算出的临界时间(Tcrit)中的最小值以向右执行避让，并且

其中，根据该机动车辆(10)的驾驶员发起避让的时刻以及根据所选择的这两个临界时间(Tcrit)之一——即，与该机动车辆(10)的驾驶员发起避让的一侧的避让相关联的临界时间——对该避让系统(AES)进行激活。

8.如权利要求5至7之一所述的触发方法，其中，提供用于过滤检测到的物体(C1，C2)的步骤，在该步骤期间：

-确定每个物体(C1，C2)与车道分隔线(NL，L，R，NR)之间的距离(Lane_DY)，

-选择其横向相对速度(VRelRoute_Lat)大于从所述距离(Lane_DY)推导出的阈值的物体(C1，C2)，并且

其中，仅对所选择的物体实施计算该临界时间(Tcrit)的步骤。

9.如前述权利要求之一所述的触发方法，其中，提供用于过滤检测到的物体(C1，C2)的步骤，在该步骤期间：

-确定这些物体(C1，C2)相对于道路行车道的位置，

-选择位于这些道路行车道上的、且其参数(TTC)小于预定阈值的物体(C1，C2)，并且

其中，仅对所选择的物体实施计算该临界时间(Tcrit)的步骤。

10.一种包括至少一个驱动轮的机动车辆(10)，每个驱动轮的转向系统适合于通过由计算机(C10)控制的致动器来进行操纵，其特征在于，该计算机(C10)适合于实施根据前述权利要求之一所述的触发方法。