CN117999216A - 用于对在具有多个车道的道路上的车辆进行自动横向引导期间支持车辆用户的方法、计算装置和驾驶辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对在具有多条车道的道路上的车辆进行自动横向引导期间支持车辆用户的方法，该方法包括以下步骤：接收卫星支持的位置数据，其描述车辆的位置，确定基于地图的车迹延伸数据，其基于卫星支持的位置数据和高分辨率的地图数据描述车辆相对于车道的未来的目标运动，接收车辆的至少一个环境传感器的传感器数据，其中，传感器数据描述车道的边界，确定基于传感器的车迹延伸数据，其基于传感器数据描述车辆相对于车道的未来的目标运动，比较基于地图的车迹延伸数据和基于传感器的车迹延伸数据，以及借助比较的结果操控输出装置，用以向用户输出接管请求。

Description

用于对在具有多个车道的道路上的车辆进行自动横向引导期 间支持车辆用户的方法、计算装置和驾驶辅助系统

技术领域

本发明涉及一种用于对在具有多个车道的道路上的车辆进行自动横向引导期间支持车辆用户的方法。此外，本发明涉及一种用于车辆的驾驶辅助系统的计算装置。此外，本发明涉及一种具有这种计算装置的驾驶辅助系统。最后，本发明涉及一种计算机程序。

背景技术

由现有技术已知了在车辆的横向引导方面支持车辆的用户或驾驶员的驾驶辅助系统。在此，这种也可被称为横向引导系统的驾驶辅助系统可以帮助在车道内引导车辆并且因此在转向工作方面减轻用户的负担。这种驾驶辅助系统可以允许用户暂时将其手从方向盘移开。这种系统也被称为手握系统(Hands-On-System)。

目前的横向引导系统例如基于环境传感器、尤其是摄像头的传感器数据，这些传感器数据描述车道的车道标记。然而，这些传感器数据可能受到外部环境影响的影响。从传感器数据导出的参量、例如车道曲率和/或车道走向在此容易受到环境影响、例如大太阳或大雨的影响。在最坏的情况下，这可能导致车辆偏离行车道或车道，其中，目前的横向引导系统设计为手握系统，并且因此尽管存在该缺点，但仍被认为是安全的。

此外，从现有技术已知的是，除了摄像头或前置摄像头的传感器数据以外还可以使用另外的环境传感器的传感器数据。例如可以在相应的融合概念中考虑雷达传感器的传感器数据。

对于针对用户允许持续的脱手运行(Hands-Off-Betrieb)的未来的横向引导系统，来自至少一个环境传感器的传感器数据的车道信息的质量不再是足够的。通过期望的脱手运行产生用户的更低的可控性，由此提高对车道信息识别的要求。因此需要的是，基于环境传感器的传感器数据改进和/或监控车道信息识别、尤其是对行车道曲率和/或行车道走向的探测。

此外，从现有技术已知的是，基于卫星支持的定位系统和高分辨率的地图的数据确定车辆的位置。例如，车辆的位置因此可以车道准确地或者相对于道路的车道被确定。在横向引导系统的运行中，在基于地图的位置确定方面也可能发生相应的偏差和误差。

发明内容

本发明的任务是，提出一种在车辆的自动横向引导期间如何能够更可靠和安全地支持车辆用户的解决方案。

根据本发明，该任务通过具有根据独立权利要求的特征的方法、计算装置、驾驶辅助系统和计算机程序解决。在从属权利要求中说明了本发明的有利的改进方案。

根据本发明的方法用于对在具有多个车道的道路上的车辆进行自动横向引导期间支持车辆的用户。该方法包括接收卫星支持的位置数据，其描述车辆的当前位置。此外，该方法包括确定基于地图的车迹延伸数据，其基于卫星支持的位置数据和高分辨率的地图数据描述车辆相对于车道的未来的目标位置和/或未来的目标运动。此外，该方法包括接收车辆的至少一个环境传感器的传感器数据，其中，传感器数据描述车道的边界、尤其是车道标记。此外，该方法包括确定基于传感器的车迹延伸数据，其基于传感器数据描述车辆相对于车道的未来的目标位置和/或未来的目标运动。此外，该方法包括比较基于地图的车迹延伸数据和基于传感器的车迹延伸数据，以及借助比较的结果操控输出装置，用以向用户输出接管请求。

借助该方法，在车辆的自动横向引导期间应该确定来自传感器数据的车道走向与来自高分辨率的地图的车道走向之间的不同。此外，应提前使用户注意到横向引导中的可能的误差，并且请求用户接管。

在车辆的该自动横向引导期间，可以利用车辆的驾驶辅助系统(其也被称为横向引导系统)进行相应的转向干预，从而在道路的车道或行车道内调动车辆。例如，可以通过驾驶辅助系统调动车辆，使得其在车道的车道标记之间居中地被调动。道路是具有至少两个或更多个彼此分离的车道或行车道的道路。道路可以是市内道路、联邦道路、类似高速公路的道路、高速公路等。优选还设置的是，也借助车辆的驾驶辅助系统接管车辆的自动纵向引导。

该方法可以利用车辆或驾驶辅助系统的相应的计算装置来执行。该计算装置可以包括至少一个电子控制单元。利用该计算装置可以接收卫星支持的位置数据，这些位置数据例如利用用于卫星支持的定位系统的接收器来接收。利用接收器可以从全球导航卫星系统(GNSS)接收相应的位置数据。尤其使用所谓的差分全球定位系统，其可以通过发送校正数据来提高定位或GNSS导航的精度。

此外，使用高分辨率的地图数据或非常准确的地图数据或所谓的HD地图，以便能够确定车辆的当前位置。可以由计算装置接收高分辨率的地图数据。高分辨率的地图数据可以存储在驾驶辅助系统的存储器上和/或由外部的计算装置接收。随后，基于卫星支持的位置数据和高分辨率的地图数据可以确定基于地图的车迹延伸数据。可以相对于世界坐标系确定位置数据和/或车迹延伸数据。基于地图的车迹延伸数据描述了车辆相对于道路的多个车道中的一个车道的未来的目标运动。可以基于各个位置数据获取基于地图的车迹延伸数据。因此，可以车道准确地获取车辆的位置，并且由此可以车道准确地获取车道走向。术语“车道准确”当前理解为，在多个车道的情况下获取车辆当前位于多个车道中的哪个车道上。

此外，借助计算装置接收传感器数据。传感器数据来自车辆或驾驶辅助系统的至少一个环境传感器。环境传感器尤其可以是驾驶辅助系统的摄像头或前置摄像头。利用环境传感器或摄像头提供的传感器数据描述了至少一个车道的一个或多个边界。边界尤其可以是车道标记。在此，相应的车道标记用于限界相应的车道。车道的边界也可以是结构边界。车道的边界也可以是草地等。

随后，基于传感器数据确定基于传感器的车迹延伸数据，其基于传感器数据描述车辆相对于车道的未来的目标运动。这尤其意味着，可以基于识别的边界或车道标记确定车辆相对于这些边界或车道标记的当前位置。基于传感器数据可以确定车辆在车道或行车道内的位置。随后，从其中可以导出车辆的未来的目标运动。

还可以设置的是，使用另外的环境传感器、例如雷达传感器、激光雷达传感器等的数据，并且将其与摄像头的传感器数据融合，以便获取基于传感器的车迹延伸数据。另外的环境传感器的传感器数据也可以描述车道上的其他的交通参与者。

根据本发明现在设置的是，基于地图的车迹延伸数据和基于传感器的车迹延伸数据相互比较。基于地图的车迹延伸数据和基于传感器的车迹延伸数据可以描述车辆的当前和/或未来的位置。为了确定车辆的未来的运动，还可以考虑车辆的当前的转向角度和/或计划的转向干预。车迹延伸数据可以描述轨迹和/或行驶路径。

在基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间可以获取差异或偏差。换言之，这尤其意味着，使基于前置摄像头的传感器数据确定的车道信息与基于非常准确的地图获取的车道信息相互比较。如果基于地图的车迹延伸数据例如与基于传感器的车迹延伸数据相互偏差太多，那么可以借助计算装置操控驾驶辅助系统的输出装置。

在此，可以操控输出装置，使得向用户或驾驶员输出接管请求。在接管请求中，请求驾驶员再次手动接管对车辆的控制。此外，可以请求驾驶员将其手又放回方向盘上。在车辆的自动横向引导期间尤其设置的是，驾驶员可以将其手从方向盘移开。因此提供所谓的脱手功能(Hands-Off-Funktion)。利用接管请求又可以停用该脱手功能。

如果基于地图的车迹延伸数据和基于传感器的车迹延伸数据彼此具有偏差，那么可以以非常高的概率假设，要么基于地图的车迹延伸数据要么基于传感器的车迹延伸数据是有错误的。在这种情况下，如果基于有错误的数据进行横向引导，那么在自动横向引导中可能面临离开车辆的车道的风险。为了确保道路交通中的安全，在基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据存在区别的情况下，及时告知用户。因此，在运行用于自动横向引导的驾驶辅助系统时，可以以安全且可靠的方式支持驾驶员。

优选地，如果基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的差异超过预定的阈值，那么操控输出装置用以输出接管请求。如已经阐述的那样，借助GNSS，通过非常准确的地图中的特殊的算法可以将车辆定位在车道内。通过车道准确的定位可以从非常准确的地图针对当前的车辆位置读取车迹延伸数据。随后，使这些基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据相互比较，基于至少一个环境传感器的测量来确定基于传感器的车迹延伸数据。在此尤其地，基于地图的车迹延伸数据和基于传感器的车迹延伸数据的变化过程或曲率变化过程可以相互比较。如果基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的差异超过预定的阈值，那么可以向用户输出接管请求。

备选地或附加地可以设置的是，检查基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的差异是否超过预定的极限值。在该情况下，如果基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的差异超过极限值预定的次数或多次超过极限值，那么可以操控输出装置以输出接管请求。

在另一设计方案中，如果基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的差异低于预定的阈值，那么以基于地图的车迹延伸数据和/或基于传感器的车迹延伸数据为基础确定用于车辆的未来的自动横向引导的路径规划。如果基于地图的车迹延伸数据和基于传感器的车迹延伸数据充分匹配，那么这些车迹延伸数据可以用作车辆的自动横向引导或车辆的未来的横向引导的基础。在此原则上，横向引导可以以基于地图的车迹延伸数据或基于传感器的车迹延伸数据为基础被单独执行。相应其他的车迹延伸数据随后可以用于验证或合理性检查。还可以设置的是，以基于地图的数据和基于传感器的车迹延伸数据为基础执行路径规划。借助特定的路径规划，随后可以进行车辆的横向引导调节，并且因此干预车辆的转向。

在另一设计方案中，连续确定基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的差异。例如，可以周期性地或在特定的时间间隔内确定基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的差异。备选地可以设置的是，在车辆经过的预定义的距离间隔内周期性地确定基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的差异。以该方式可以确保的是，及时识别基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的偏差，并且因此可以及时输出接管请求。

此外有利的是，输出接管请求，使得防止车辆离开车道，直到达到驾驶员接管的可能的时间点。换言之，至用户的接管请求应该很早地进行，从而还为用户保留足够的时间来接管方向盘并且不会导致离开车道。尤其设置的是，当基于地图的车迹延伸数据与基于传感器的车迹延伸数据之间的差异超过预定的阈值时，立即输出接管请求。原则上可以基于当前速度、行车道的走向和转向角度确定离开车道的时间点。此外，还可以估计驾驶员接管控制的可能的时间点。因此可以防止车辆离开车道。

根据本发明的用于车辆的驾驶辅助系统的计算装置设计用于执行根据本发明的方法和其有利的设计方案。计算装置可以通过车辆的至少一个电子控制单元形成。原则上，计算装置可以具有至少一个处理器和/或存储元件。

根据本发明的用于车辆的驾驶辅助系统包括根据本发明的计算装置。此外，驾驶辅助系统包括用于向车辆的用户输出接管请求的输出装置。该输出装置可以构造用于以视觉、声学和/或触觉方式向用户输出接管请求。此外，驾驶辅助系统设计用于执行对车辆的自动横向引导。

驾驶辅助系统可以具有至少一个环境传感器，利用该环境传感器可以提供描述车道标记的传感器数据。该环境传感器可以优选构造为摄像头或前置摄像头。此外，驾驶辅助系统可以具有另外的环境传感器，其例如可以构造为雷达传感器、激光雷达传感器等。此外，驾驶辅助系统可以具有用于卫星支持的定位系统的接收器。此外，驾驶辅助系统可以具有存储高分辨率的地图或所谓的HD地图的存储器或存储装置。

根据本发明的车辆包括根据本发明的驾驶辅助系统。车辆尤其构造为乘用车。

本发明的另外的方面涉及一种包括指令的计算机程序，指令在通过计算装置实施程序时促使计算装置实施根据本发明的方法和其有利的设计方案。此外，本发明涉及一种计算机可读的(存储)介质，其包括指令，指令在通过计算装置实施时促使计算装置实施根据本发明的方法和其有利的设计方案。

参考根据本发明的方法提出的优选的实施方式和其优点相应适用于根据本发明的计算装置、根据本发明的驾驶辅助系统、根据本发明的车辆、根据本发明的计算机程序和根据本发明的计算机可读的(存储)介质。

本发明的另外的特征由权利要求、附图和附图描述得到。之前在描述中提到的特征和特征组合以及随后在附图描述中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合可以不仅在分别说明的组合中使用，而且在其他的组合中使用或单独使用，而不会离开本发明的范围。

附图说明

现在借助优选的实施例并且参考附图详细阐述本发明。在此：

图1示出了车辆的示意图，该车辆具有用于在车辆的横向引导方面支持车辆用户的驾驶辅助系统；

图2示出了包括多个车道的道路的示意图和基于传感器的车迹延伸数据和基于地图的车迹延伸数据；

图3示出了基于地图的车迹延伸数据和基于传感器的车迹延伸数据以及车迹延伸数据之间的偏差；

图4示出了根据图1的位于多车道的道路上的车辆的示意图；并且

图5示出了用于在车辆的横向引导方面支持用户的方法的示意性的流程图。

在附图中，相同或功能相同的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以俯视图示出了车辆1，该车辆当前构造为乘用车。车辆1包括驾驶辅助系统2，该驾驶辅助系统用于在车辆1的横向引导方面支持车辆1的用户或驾驶员。驾驶辅助系统2尤其用于接管车辆1的自动横向引导。驾驶辅助系统2尤其可以接管横向引导，使得驾驶员可以将手持续从方向盘移开。

驾驶辅助系统2包括计算装置3，该计算装置例如可以由车辆1的至少一个电子控制单元形成。此外，驾驶辅助系统2包括至少一个环境传感器4，该环境传感器当前构造为摄像头或前置摄像头。利用环境传感器4可以提供描述车辆1的环境5的传感器数据。传感器数据或图像数据尤其可以描述车道13的边界并且尤其描述车道标记6。传感器数据可以从环境传感器4或摄像头传输到计算装置3。

此外，驾驶辅助系统2包括用于卫星支持的定位系统的接收器7。借助接收器7可以确定描述车辆1的当前位置的位置数据。此外，驾驶辅助系统2包括存储装置8，在该存储装置上存储有高分辨率的地图数据或所谓的HD地图。此外，驾驶辅助系统2包括输出装置9，通过该输出装置可以向车辆1的用户进行输出。原则上，该输出可以以视觉、声学和/或触觉方式被输出。

此外，计算装置3设计用于，操控车辆1的当前仅示意性示出的转向系统10。通过操控转向系统10可以接管对车辆1的横向引导。在此，通过操控转向系统10可以使车辆1的可转向的车轮11运动。此外优选设置的是，车辆1的驱动电机和/或制动系统此外可以借助计算装置3来操控，以便也接管对车辆1的纵向引导。

图2以示意图示出了位于多车道的道路12上的车辆1。该多车道的道路12包括通过车道标记6彼此分离的多个车道13。车辆1当前位于中间的车道13上。此外，图2以示意图示出了基于地图的车迹延伸数据14。基于地图的车迹延伸数据14包括各个点15，其基于用于卫星支持的定位系统的接收器7的位置数据和高分辨率的地图数据被确定。借助基于地图的车迹延伸数据14可以获取车辆1在其中一个车道13内的位置或未来的目标运动。

此外，图2以示意图示出了基于传感器的车迹延伸数据16，其也描述了车辆1相对于其中一个车道13的位置或未来的目标运动。基于至少一个环境传感器4的传感器数据提供基于传感器4的车迹延伸数据16。当前，基于地图的车迹延伸数据14和基于传感器的车迹延伸数据16分别被示出为轨迹。

图3以示意图示出了基于地图的车迹延伸数据14和基于传感器的车迹延伸数据16。当前设置的是，在预定的距离间隔d内确定基于地图的车迹延伸数据14与基于传感器的车迹延伸数据16之间的差异Δ。

图4以示意图示出了根据另一实施方式的多车道的道路12上的车辆1。在该情况下，多车道的道路12包括十条车道13。当前示出了典型的高速公路交叉口的情况。此外示出了基于地图的车迹延伸数据14和基于传感器的车迹延伸数据16。当前，相应的车迹延伸数据14、16描述车辆1的未来的行驶路径或车道13的预测的另外的走向。当前假设，车辆1位于从右侧起的第二车道13上，并且自动横向引导由驾驶辅助系统2接管。此外假设，提供脱手功能并且用户因此将其手持续从车辆1的方向盘移开。

在图4的示例中可看出，基于地图的车迹延伸数据14和基于传感器的车迹延伸数据16彼此具有偏差。在此，如图3所示，基于地图的车迹延伸数据14与基于传感器的车迹延伸数据16之间的差异Δ可以连续或周期性地被确定。基于摄像头或环境传感器4的传感器数据确定的车迹延伸数据16示出了错误的车道走向。如果车辆1跟随该车道走向，则车辆1将在短的时间内偏离车道13。根据行驶车道或车辆1当前所处的车道13的半径，会更快或更慢地偏离车道。

基于地图的车迹延伸数据14示出了基于非常准确的地图数据获取的正确的或真实的车道走向。因为当前将基于地图的车迹延伸数据14与基于传感器的车迹延伸数据16进行比较并且在此识别超过预定的阈值的差异Δ，所以借助输出装置9向用户输出接管请求。此外，脱手功能被停用。

图5示出了用于在车辆1的横向引导方面支持用户的方法的示意性的流程图。在此，提供环境传感器4或摄像头的传感器数据。附加地，还可以提供另外的环境传感器4’、4”的传感器数据。传感器数据相应也可以被融合。在步骤S1中，提供基于传感器的车迹延伸数据16。随后，在步骤S2中可以确定车辆1的路径规划。此外，在步骤S3中可以执行调节，并且随后在步骤S4中可以操控车辆1的转向系统10，从而得到所产生的车辆运动。

基于高分辨率的地图数据17和卫星支持的定位系统的卫星支持的位置数据18，随后可以在步骤S5中确定基于地图的车迹延伸数据14。备选地或附加地还可以设置的是，以基于地图的车迹延伸数据14为基础执行根据步骤S2至S4对转向系统10的路径规划、调节和设定。

在步骤S6中，将基于地图的车迹延伸数据14与基于传感器的车迹延伸数据16进行比较。随后，根据比较的结果决定是否停用脱手功能。随后，在步骤S7中实现关于脱手功能的功能逻辑或显示逻辑。如果基于地图的车迹延伸数据14与基于传感器的车迹延伸数据16之间的差异Δ超过阈值，则向用户输出接管请求。

Claims (8)

1.一种对在具有多条车道(13)的道路(12)上的车辆(1)进行自动横向引导期间支持所述车辆(1)的用户的方法，所述方法包括以下步骤：

-接收卫星支持的位置数据(18)，所述卫星支持的位置数据描述所述车辆(1)的位置，

-确定基于地图的车迹延伸数据(14)，所述基于地图的车迹延伸数据基于所述卫星支持的位置数据(18)和高分辨率的地图数据(17)描述所述车辆(1)相对于所述车道(13)的未来的目标运动，

-接收来自所述车辆(1)的至少一个环境传感器(4)的传感器数据，其中，所述传感器数据描述所述车道(13)的边界，并且

-确定基于传感器的车迹延伸数据(16)，所述基于传感器的车迹延伸数据基于所述传感器数据描述所述车辆(1)相对于所述车道(13)的未来的目标运动，

其特征在于，

-比较所述基于地图的车迹延伸数据(14)和所述基于传感器的车迹延伸数据(16)，以及

-借助所述比较的结果操控输出装置(9)，用以向所述用户输出接管请求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述基于地图的车迹延伸数据(14)与所述基于传感器的车迹延伸数据(16)之间的差异(Δ)超过预定的阈值，则操控所述输出装置(9)用以输出所述接管请求。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果所述基于地图的车迹延伸数据(14)与所述基于传感器的车迹延伸数据(16)之间的差异(Δ)低于所述预定的阈值，则以所述基于地图的车迹延伸数据(14)和所述基于传感器的车迹延伸数据(16)为基础确定用于所述车辆(1)的未来的自动横向引导的路径规划。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，持续确定所述基于地图的车迹延伸数据(14)与所述基于传感器的车迹延伸数据(16)之间的所述差异。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，输出所述接管请求，使得防止所述车辆(1)离开所述车道(13)，直到达到所述用户接管的可能的时间点。

6.一种用于车辆(1)的驾驶辅助系统(2)的计算装置(3)，其中，所述计算装置(3)在所述车辆(1)的自动横向引导期间设计用于：

-接收卫星支持的位置数据(18)，所述卫星支持的位置数据描述所述车辆(1)的位置，

-确定基于地图的车迹延伸数据(14)，所述基于地图的车迹延伸数据基于所述卫星支持的位置数据(18)和高分辨率的地图数据(17)描述所述车辆(1)相对于道路(12)的车道(13)的未来的目标运动，

-接收来自所述车辆(1)的至少一个环境传感器(4)的传感器数据，其中所述传感器数据描述所述车道(13)的边界，并且

-确定基于传感器的车迹延伸数据(16)，所述基于传感器的车迹延伸数据基于所述传感器数据描述所述车辆(1)相对于所述车道(13)的未来的目标运动，

其特征在于，

-所述计算装置此外设计用于，比较所述基于地图的车迹延伸数据(14)和所述基于传感器的车迹延伸数据(16)，以及

-借助所述比较的结果操控输出装置(9)，用以向所述用户输出接管请求。

7.一种用于车辆(1)的驾驶辅助系统(2)，所述驾驶辅助系统包括根据权利要求6所述的计算装置(3)和用于向所述车辆(1)的用户输出接管请求的输出装置(9)，其中所述驾驶辅助系统(2)设计用于对所述车辆(1)的自动横向引导。

8.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令在通过计算装置(3)实施所述程序时促使所述计算装置实施根据权利要求1至5中任一项所述的方法。