采用虛擬勢場技術(shù)的避讓轉(zhuǎn)向操作的路徑規(guī)劃的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及用于確定在主車輛前方的物體周圍的虛擬目標(biāo)路徑的系統(tǒng)和 方法，以及更加具體地，本發(fā)明涉及使用采用了二次多項(xiàng)式函數(shù)的勢場法確定在主車輛前 方的目標(biāo)車輛周圍的虛擬目標(biāo)路徑避讓轉(zhuǎn)向路徑的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代車輛有時(shí)包括采用了用于啟動碰撞警告或防撞的物體檢測傳感器和其他主 動安全應(yīng)用的防撞系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中已知有各種這類防撞系統(tǒng)和/或自適應(yīng)巡航控制系 統(tǒng)，如果檢測到有可能或即將與另一車輛或物體發(fā)生碰撞，這類系統(tǒng)提供自動車輛控制(諸 如，剎車)，并且還可提供警告以使駕駛員采取補(bǔ)救措施防止碰撞。例如，眾所周知，自適應(yīng) 巡航控制系統(tǒng)采用前視傳感器(諸如，雷達(dá)或LiDAR傳感器)，如果車輛正靠近另一車輛，則 該前視傳感器提供自動速度控制和/或剎車。同樣，眾所周知，防撞系統(tǒng)采用了傳感器用于 確定是否即將與物體發(fā)生碰撞，即使車輛操作者正在控制車輛，防撞系統(tǒng)也可提供自動車 輛剎車。
[0003] 用于這些類型的系統(tǒng)的物體檢測傳感器可使用眾多技術(shù)中的任意一種技術(shù)，諸如 近程雷達(dá)、遠(yuǎn)程雷達(dá)、具有圖像處理的攝像頭、激光或LiDAR、超聲波等。物體檢測傳感器對 在主車輛路徑中的車輛和其他物體進(jìn)行檢測，并且應(yīng)用軟件使用物體檢測信息提供警告或 采取適當(dāng)?shù)男袆?。該警告可為在車輛儀表板上或在平視顯示器（HUD)中的可視指示，并且/ 或者，可為聲音警告或其他觸覺反饋裝置，諸如觸覺座椅。在許多車輛中，物體檢測傳感器 直接集成到車輛的前保險(xiǎn)杠或其他儀表板中。
[0004] 這些類型的系統(tǒng)常常采用在車輛的近場中具有窄視場的遠(yuǎn)程傳感器。具體地說， 傳感器信號從車輛上的點(diǎn)源發(fā)出并在車輛的前進(jìn)方向上延伸，通常延伸約150米。碰撞警 告系統(tǒng)向車輛前方傳輸雷達(dá)或激光束并對來自車輛前方的物體的反射進(jìn)行處理。該系統(tǒng)從 該反射生成測量結(jié)果并基于車輛速度、相對于物體的方向、道路表面狀況等對碰撞的可能 性進(jìn)行評估。
[0005] 有時(shí)用在車輛上對車輛周圍的物體進(jìn)行檢測并提供這些物體的范圍和這些物體 的方位的雷達(dá)和LiDAR傳感器提供來自這些物體的反射作為多個掃描點(diǎn)，這些掃描點(diǎn)合并 為點(diǎn)集群范圍圖，其中，在傳感器的整個視場中，每Y提供一個單獨(dú)的掃描點(diǎn)。因此，如果 在主車輛前方檢測到目標(biāo)車輛或其他物體，那么可能會有多個掃描點(diǎn)返回，這些掃描點(diǎn)對 目標(biāo)車輛距主車輛的距離進(jìn)行識別。通過提供掃描返回點(diǎn)的集群，可更易于檢測到具有各 種任意形狀的物體(諸如，卡車、拖車、自行車、行人、護(hù)欄、K-柵欄等)，其中，物體越大和/ 或離主車輛越近，提供的掃描點(diǎn)越多。
[0006] 迄今，防撞系統(tǒng)一般局限于在車輛駕駛員未及時(shí)采取避讓動作防止碰撞的情況下 提供自動剎車的系統(tǒng)。然而，這類防撞系統(tǒng)可得益于提供自動剎車和轉(zhuǎn)向結(jié)合以避免碰撞。
[0007] 轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人并以引用的方式并入本文的于2010年10月20日提交 的序列號為第 12/908,699 號的名稱為"VehicleCollisionAvoidanceandWarning System"（車輛防撞和警告系統(tǒng))的美國專利申請公開了一種采用自動剎車和轉(zhuǎn)向結(jié)合的防 撞系統(tǒng)。該防撞系統(tǒng)基于主車輛的速度、主車輛的加速度、目標(biāo)車輛的速度、目標(biāo)車輛的加 速度、從主車輛到目標(biāo)車輛的距離以及主車輛和目標(biāo)車輛所行駛的道路的摩擦系數(shù)定義了 第一、第二、第三和第四閾值，這些閾值對主車輛與目標(biāo)車輛發(fā)生碰撞的時(shí)間進(jìn)行識別，其 中，第一閾值大于第二閾值，第二閾值大于第三閾值，并且第三閾值大于第四閾值。該防撞 系統(tǒng)確定發(fā)生碰撞的時(shí)間是否小于第一閾值，并且如果發(fā)生碰撞的時(shí)間小于第一閾值，貝1J 發(fā)起碰撞警告。如果發(fā)生碰撞的時(shí)間小于第一閾值，則防撞系統(tǒng)還要確定發(fā)生碰撞的時(shí)間 是否小于第二閾值，并且如果發(fā)生碰撞的時(shí)間小于第二閾值，則提供主車輛的有限自動剎 車。如果發(fā)生碰撞的時(shí)間小于第二閾值，則防撞系統(tǒng)還要確定發(fā)生碰撞的時(shí)間是否小于第 三閾值，并且如果發(fā)生碰撞的時(shí)間小于第三閾值，則檢查與主車輛相鄰的道路車道是否無 障礙的情況。如果發(fā)生碰撞的時(shí)間小于第三閾值并且與主車輛相鄰的車道并非無障礙，則 防撞系統(tǒng)提供全自動防撞剎車。如果發(fā)生碰撞的時(shí)間小于第三閾值并且與主車輛相鄰的車 道無障礙，則防撞系統(tǒng)還要確定發(fā)生碰撞的時(shí)間是否小于第四閾值。如果發(fā)生碰撞的時(shí)間 小于第四閾值并且與主車輛相鄰的車道無障礙，則防撞系統(tǒng)同時(shí)提供主車輛的自動轉(zhuǎn)向和 剎車。
[0008] 如上所論述的，為本領(lǐng)域所知的是：在車輛駕駛員自身未采取避讓動作的情況下， 防撞系統(tǒng)提供主車輛的自動轉(zhuǎn)向以避開在主車輛前方的較慢的或停止的物體。該防撞系 統(tǒng)向車輛駕駛員提供警告，并且，可根據(jù)駕駛員是否采取避讓動作提供自動剎車和/或自 動轉(zhuǎn)向。如果該系統(tǒng)確定有必要進(jìn)行自動轉(zhuǎn)向以避免碰撞，則該系統(tǒng)必須為主車輛計(jì)算安 全轉(zhuǎn)向路徑以提供轉(zhuǎn)向控制。某些這類系統(tǒng)能夠檢測車道標(biāo)線以便計(jì)算主車輛的轉(zhuǎn)向路 徑，以改變車道以避免碰撞。這些防撞系統(tǒng)還提供轉(zhuǎn)向命令，這些轉(zhuǎn)向命令使主車輛遵循 計(jì)算出來的轉(zhuǎn)向路徑以提供車輛轉(zhuǎn)向。例如，序列號為12/399, 317名稱為"ModelBased PredictiveControlforAutomatedLaneCentering/ChangingControlSystems，'(用于 自動車道定中/改變控制系統(tǒng)的基于模型的預(yù)測控制）的美國專利申請公開了用于在自動 或半自動車輛驅(qū)動系統(tǒng)中提供轉(zhuǎn)向控制以進(jìn)行車道改變或車道定中的系統(tǒng)和方法。然而， 在沒有用于防撞的相鄰車道的車道標(biāo)線的情況下，在這些類型的防撞系統(tǒng)中仍然需要計(jì)算 避讓轉(zhuǎn)向路徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開了用于計(jì)算虛擬目標(biāo)路徑的系統(tǒng)和方法，該虛擬目標(biāo)路 徑用于計(jì)算在目標(biāo)物體(諸如，停在主車輛前方的目標(biāo)車輛）周圍的避讓轉(zhuǎn)向路徑。該方法 包括：提供多個掃描點(diǎn)，該多個掃描點(diǎn)用于對來自主車輛上的一個或多個傳感器的檢測到 的物體進(jìn)行識別，以及將多個掃描點(diǎn)分成從目標(biāo)物體接收到的目標(biāo)物體掃描點(diǎn)和從其他物 體接收到的其他物體掃描點(diǎn)(如果其存在)。該方法包括：使用多個掃描點(diǎn)來確定勢場，該勢 場為二維高斯函數(shù)的總和，其中，各個高斯函數(shù)均具有由目標(biāo)物體掃描點(diǎn)和其他物體掃描 點(diǎn)所限定的中心。該方法對在X-Y平面中和轉(zhuǎn)向路徑所在的預(yù)定區(qū)域中的網(wǎng)格進(jìn)行識別， 其中，網(wǎng)格在X平面線和Y平面線相交的位置處包括網(wǎng)格點(diǎn)，以及其中，X平面線均沿主車 輛的行駛路徑的方向，而Y平面線均沿與X方向垂直的方向。該方法對沿與