專利名稱：用于調節(jié)車道對中轉向控制的平滑度的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及轉向控制。更特別地，本發(fā)明涉及轉向控制系統(tǒng)的車道對中功能的平滑度調節(jié)。
背景技術：
現(xiàn)代車輛可以具有用于自主操作的性能。當自主操作時，減小了駕駛員干涉的需要。在沒有持續(xù)的駕駛員干涉的情況下的操作可以減小駕駛員的疲勞?，F(xiàn)代車輛中的自主操作可以通過利用借助于安裝在車輛中的傳感器獲得的信息而增強。這樣的傳感器(例如，雷達或攝像機)可以檢測其它的車輛的存在、道路或車道的邊緣、和道路上或附近存在的各種物體。 例如，在其中車輛操作者設置車輛保持的車輛速度的巡航控制長久以來是可用的。最近開發(fā)了自適應巡航控制系統(tǒng)，其可以根據(jù)感測的條件調節(jié)車輛速度。例如，當傳感器檢測到較慢移動的車輛在前面時，自適應巡航控制可以使車輛減速。自動轉向控制機構被描述為用于提供至少有限的自主轉向。例如，自主轉向系統(tǒng)被描述為用于例如使車輛返回車道的中心、將車輛保持在車道的中心和改變車道的任務。關于自動轉向提出的一個方面是確定符合車輛性能和駕駛員和乘客的某些預設舒適水平的路徑。路徑的確定通常基于檢測的道路，并基于檢測的車輛的當前狀態(tài)。

發(fā)明內容
按照本發(fā)明的實施例，用于調節(jié)車道對中控制的平滑度的方法和系統(tǒng)的一個實施例可以包括獲得、接受、接收或確定完成向用于在道路上行駛的車輛的車道對中操縱的轉換的時間。用于操縱的車道對中路徑可以基于車輛相對于感測的中心線的感測的當前方向計算，并由完成的時間確定。車輛執(zhí)行相對于計算的車道對中路徑的操縱所需的轉向調節(jié)可以被計算并被應用至車輛。本發(fā)明還提供下面的方案。方案I. 一種方法，包括接受完成向用于在道路上行駛的車輛的車道對中操縱的轉換的時間；基于由完成的時間確定的車輛相對于感測的中心線的感測的當前方向計算用于操縱的車道對中路徑；計算車輛執(zhí)行相對于計算的車道對中路徑的操縱所需的轉向調節(jié)；和將該轉向調節(jié)應用至車輛。方案2.如方案I所述的方法，其中，轉向調節(jié)包括車輛的可旋轉方向盤的角度調節(jié)。方案3.如方案I所述的方法，包括基于用于車道對中操縱的平滑度水平確定完成的時間。方案4.如方案I所述的方法，其中，計算車道對中路徑包括確定正規(guī)化五次多項式方程的系數(shù)。方案5.如方案I所述的方法，其中，計算車道對中路徑包括計算使感測的當前方向與感測的中心線平滑地連接的路徑。方案6.如方案I所述的方法，其中，計算轉向調節(jié)包括計算感測的當前方向和計算的車道對中路徑之間的角度。方案7. —種計算機可讀非瞬時存儲介質，包括當由處理器執(zhí)行時使處理器實現(xiàn)下述方法的指令

獲得完成向用于在道路上行駛的車輛的車道對中操縱的轉換的時間；基于由完成的時間確定的車輛相對于感測的中心線的感測的當前方向計算用于操縱的車道對中路徑；計算車輛執(zhí)行相對于計算的車道對中路徑的操縱所需的轉向調節(jié)；和將該轉向調節(jié)應用至車輛。方案8.如方案7所述的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，轉向調節(jié)包括車輛的可旋轉方向盤的角度調節(jié)。方案9.如方案7所述的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，當由處理器執(zhí)行時該指令使處理器進一步實現(xiàn)基于用于車道對中操縱的平滑度水平確定完成的時間的方法。方案10.如方案7所述的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，計算車道對中路徑包括確定正規(guī)化五次多項式方程的系數(shù)。方案11.如方案7所述的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，計算車道對中路徑包括計算使感測的當前方向與感測的中心線平滑地連接的路徑。方案12.如方案7所述的計算機可讀非瞬時存儲介質,其中，計算轉向調節(jié)包括計算感測的當前方向和計算的車道對中路徑之間的角度。方案13. —種系統(tǒng),包括存儲器；和處理器，被構造為獲得完成向用于在道路上行駛的車輛的車道對中操縱的轉換的時間；基于由完成的時間確定的車輛相對于感測的中心線的感測的當前方向計算用于操縱的車道對中路徑；計算車輛執(zhí)行相對于計算的車道對中路徑的操縱所需的轉向調節(jié)；和將該轉向調節(jié)應用至車輛。方案14.如方案13所述的系統(tǒng)，其中，轉向調節(jié)包括車輛的可旋轉方向盤的角度調節(jié)。方案15.如方案13所述的系統(tǒng)，其中，處理器進一步被構造為基于用于車道對中操縱的平滑度水平確定完成的時間。方案16.如方案13所述的系統(tǒng)，其中，為了計算車道對中路徑，處理器被構造為確定正規(guī)化五次多項式方程的系數(shù)。方案17.如方案13所述的系統(tǒng)，其中，為了計算車道對中路徑，處理器被構造為計算使感測的當前方向與感測的中心線平滑地連接的路徑。方案18.如方案13所述的系統(tǒng)，其中，為了計算轉向調節(jié)，處理器被構造為計算感測的當前方向和計算的車道對中路徑之間的角度。方案19.如方案13所述的系統(tǒng)，還包括至少一個用于感測車輛的當前方向和中心線的傳感器。方案20.如方案13所述的系統(tǒng)，還包括用于將轉向調節(jié)應用至車輛的轉向操作器。


被看作發(fā)明的主題在說明書的結束部分被特別地指出，并清楚地要求保護。但是當和附圖一起閱讀時，本發(fā)明，關于結構和操作方法，及其目標、特征和優(yōu)點一起可以參照 下面的詳細描述最佳地理解，在其中圖I是按照本發(fā)明的一個實施例的具有車道對中系統(tǒng)的車輛的示意圖；圖2示意性地示出按照本發(fā)明的一個實施例的用于自動車道對中的計算車輛路徑上的不同的平滑度水平的效果的一個實例；圖3用圖表示出按照本發(fā)明的一個實施例的自動車道對中上的不同的平滑度水平的效果的一個實例；圖4A示出按照本發(fā)明的一個實施例的通過確定用于完成在道路上行駛的車輛上的車道對中的時間段對車道對中的平滑度的調節(jié)結果；和圖4B是按照本發(fā)明的一個實施例的通過確定用于完成車道對中的時間段對車道對中的平滑度的調節(jié)的方法的流程圖。附圖標記在附圖中可以重復，以表示相應的或類似的元件。此外，附圖中描述的某些方框可以被組合為單個功能。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，提出多個特定的細節(jié)，以便提供對本發(fā)明的實施例的全面的理解。但是，本領域的技術人員將理解，可以在沒有這些特定的細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明的實施例。在其它的情況下，公知的方法、程序、部件和電路未詳細地描述，以便不會使本發(fā)明不清楚。除非另外特別地敘述，如通過下面的討論清楚的是，在說明書中利用術語，例如“處理”、“計算”、“存儲”、“確定”或類似的術語的討論指的是將計算系統(tǒng)的寄存器和/或存儲器中的被表示為物理的，例如電子的量的數(shù)據(jù)操作和/或轉換為計算系統(tǒng)的存儲器、寄存器或其它這樣的信息存儲、傳輸或顯示裝置中的被相似地表示為物理量的其它的數(shù)據(jù)的計算機或計算系統(tǒng)、或相似的電子計算裝置的行為和/或處理。按照本發(fā)明的實施例，一種自動車道對中過程可以可變的平滑度操作。平滑度可以確定采用其進行轉向調節(jié)的速度(例如，快速的或逐漸的)，以便使車道中的車輛對中?？勺兊钠交瓤梢愿鶕?jù)例如駕駛員的偏好或習慣調節(jié)。例如，車輛可以包括使得能夠進入(例如，駕駛員期望的平滑度參數(shù)或數(shù)值(例如，作為連續(xù)的參數(shù)或作為從有限數(shù)量的選擇的選擇))的控制裝置?？捎玫钠交确秶梢匀Q于車輛的類型或車輛的性能(例如，豪華或家用汽車對比運動汽車)。為了該描述的目的，自動車道對中將被理解為指的是自動地引導車輛，以便獲得和保持相對于車道或道路的邊緣或中心線的預定的路線或位置。自動車道對中在某些實施例中可以包括引導車輛以改變車道(例如，將車輛引導到鄰近車輛當前在其中行駛的車道的車道中心)，或沿比另一側更靠近車道的一側的偏心路線行駛。自動車道對中也應當被理解為指的是將車輛引導至相對于限定的道路限定的預定的路線或位置或沿該預定的路線或位置引導，無論道路是否被標記為具有分立的車道。因此，術語“車道”也應當被理解為指的是任意限定的道路。按照本發(fā)明的實施例，具有自動車道對中系統(tǒng)的車輛可以包括一個或多個傳感器。傳感器自動地獲得使得系統(tǒng)的處理器能夠確定車輛相對于車道的位置、以及車輛相對于車道的運動的信息。此外，可以從一個或多個傳感器獲得表示車輛的操作狀態(tài)(例如，速度、加速度、橫擺率、轉向角度)的信息。車輛可以包括輸入裝置，由此，駕駛員可以指示使車道對中起作用或停用的決定，由此駕駛員可以指示優(yōu)選的平滑度。例如，輸入裝置可以接受被轉化為平滑度水平的輸入。基于獲得的信息，以及基于指示的優(yōu)選的平滑度，車道對中系統(tǒng)可以計算車輛將 選取的轉換路徑，以便獲得車道對中，例如從非對中路徑(例如，駕駛員操作)到對中路徑(例如，自主的)。如討論的，“對中”可以包括一直是直線(或在恒定的曲率或變化的曲率的道路上彎曲)的，或者跟隨車道，但是“偏心”成相比于車道或道路的另一側車輛更靠近車道或道路的一側的路徑。然后，系統(tǒng)可以操作車輛的轉向，以便跟隨計算的轉換路徑。在多個時間間隔或在由系統(tǒng)確定的時間段內，確定車輛與計算的轉換路徑的相對位置或運動，并且因此進行轉向調節(jié)。在一個實施例中，車道對中轉換操縱可以包括提供從非車道對中路徑向車道對中路徑移動車輛的路徑所需的驅動或轉向指令(例如，方向盤位置)。車道對中路徑可以是被計算為沿車道的引導路徑的路徑。路徑可以由道路的邊緣、一組車道標記或中心線限定，中心線可以是由系統(tǒng)確定的相對于邊緣或直線的抽象的線。例如，中心線可以是車道對中系統(tǒng)相對于車道或道路設置的路徑。在本發(fā)明的某些實施例中，中心線可以是偏心的，例如被設計為保持車輛更遠離車道的一側。車道對中轉換路徑可以被計算為從非對中路徑向車道對中路徑操縱車輛。車道對中路徑可以由中心線限定。雖然如這里討論的，當車道對中系統(tǒng)啟動時，從當車輛由駕駛員操作時的路徑到對中或引導路徑獲取轉換路徑，當在轉換路徑中和當車輛在引導路徑中時，車道對中系統(tǒng)可以操作以引導車輛。圖I是按照本發(fā)明的一個實施例的具有車道對中系統(tǒng)的車輛的示意圖。車輛10包括自動車道對中系統(tǒng)16和方向盤11。例如，自動車道對中系統(tǒng)16可以控制車輛10，以便使車輛10沿車道20或道路或其它路徑的中心線22 (將被理解為表示相對于車道標記24、道路的邊緣的任意期望的路線，或另一個限定的期望的路線)行駛。自動車道對中系統(tǒng)16可以包括處理器9和存儲器7。自動車道對中系統(tǒng)16可以包括用于存儲程序指令以及自動車道對中系統(tǒng)16獲得的和產生的數(shù)據(jù)的非瞬時數(shù)據(jù)存儲裝置17，或與之通訊。處理器9可以是一個或多個控制器或中心處理單元，并且可以執(zhí)行存儲在存儲器9和/或存儲裝置17中的指令或代碼，以實施本發(fā)明的實施例。非瞬時數(shù)據(jù)存儲裝置17可以是或可以包括例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、動態(tài)RAM (DRAM)、同步DRAM (SD-RAM)、雙倍數(shù)據(jù)速率(DDR)存儲器片、閃速存儲器、易失存儲器、非易失存儲器、高速緩沖存儲器、緩沖器、短期存儲器單元、長期存儲器單元、或其它適當?shù)拇鎯ζ鲉卧虼鎯卧?。?shù)據(jù)存儲裝置17可以是或可以包括多種存儲器單元。數(shù)據(jù)存儲裝置17可以是或可以包括例如硬盤驅動裝置、軟盤驅動裝置、光盤(CD)驅動裝置、⑶-可記錄(⑶-R)驅動裝置、通用串行總線(USB)裝置或其它適當?shù)目扇コ?或固定存儲單元，并且可以包括多種這樣的單元或其組合。自動車道對中系統(tǒng)16可以被連接至車輛10的一個或多個系統(tǒng)或組件或與之通τΗ ο自動車道對中系統(tǒng)16可以被安裝在車輛10的乘客艙中的儀表板或其它地方的上面或里面。替代性地，自動車道對中系統(tǒng)16可以位于行李箱、發(fā)動機艙、或車輛10的其它車艙中。替代性地，自動車道對中系統(tǒng)16可以包括一個或多個可以插入或以另外的方法連接(例如，遠程地或無線地)至車輛10的便攜式裝置。自動車道對中系統(tǒng)16可以是傳統(tǒng)的車輛位置檢測系統(tǒng)，例如全球定位系統(tǒng)(GPS)裝置的一部分，或與之關聯(lián)、從其接受位置 信息或包括該系統(tǒng)。自動車道對中系統(tǒng)16可以從一個或多個共同由輸入19指示的傳感器或輸入裝置接收輸入。駕駛員界面裝置14通常位于駕駛員(將被理解為包括駕駛員、乘客、遠程地控制車輛10的人或自動地控制車輛10的車載或遠程裝置)可以傳統(tǒng)地通達的位置。例如，駕駛員界面裝置14可以被安裝至車輛10的儀表板，車輛10的方向盤11、車輛10的轉向柱、儀器群集面板或無線電控制臺。駕駛員界面裝置14可以包括可以由駕駛員放置在車輛10的乘客艙中的方便位置處的便攜式裝置。駕駛員界面裝置14可以包括至少一個使用者控制裝置14a。使用者控制裝置14a可以包括例如一個或多個按鈕、旋鈕、觸摸板、或杠桿。使用者控制裝置14a可以使得駕駛員能夠控制自動車道對中系統(tǒng)16、使其起用或停用。當自動車道對中控制裝置16被起用時，它可以控制車輛的轉向；當停用時，車輛的轉向可以通過駕駛員采用方向盤11或其它控制裝置手動地使車輛轉向來控制。使用者控制裝置14a也可以使得駕駛員能夠選擇平滑度，以被轉換為控制車輛10中由自動車道對中系統(tǒng)16應用的平滑度因素。駕駛員界面裝置14可以包括輸出裝置14b。輸出裝置14b可以包括例如顯示屏、指示燈或面板、刻度盤或例如揚聲器的音頻輸出裝置。例如，自動車道對中系統(tǒng)16可以通過輸出裝置14b向駕駛員傳送當前狀態(tài)或警告。輸入19可以包括攝像機12。攝像機12可以包括一個或多個向自動車道對葉系統(tǒng)16提供基于圖像的信息的成像裝置。通常，攝像機12包括至少一個前視(沿通常的行駛方向)攝像機。前視攝像機可以具有足夠的視野和分辨率，并且可以被適當?shù)貙?，以便使得指示車?0的側部或道路或路徑的邊緣的車道標記24能夠被檢測。例如，前視攝像機可以被安裝在后視鏡的后面，或者車輛10的里面或上面的任意其它位置。該位置可以被選擇為不會阻礙駕駛員對車輛10前方的道路的觀察。攝像機12能夠以足夠的速率獲得圖像或視頻幀，以便使得能夠操作自動車道對中系統(tǒng)16。自動車道對中系統(tǒng)16包括用于解釋攝像機12獲得的圖像的圖像處理能力。處理攝像機12獲得的一個或多個圖像可以提供與車輛12相對于中心線22的位置有關的信息。處理也可以產生車輛10前面的區(qū)域中的車道20或中心線22的計算形狀。例如，處理可以導致由二階或更高階的多項式方程、車道相對于車輛12的中心的位置、方向角(headingangle)、曲率或曲率的變化率中的一個或多個表示的車道標記24或中心線22。攝像機12可以包括兩個或多個在不同的光譜范圍中操作的成像裝置。例如，兩個或多個光譜范圍中的操作可以被用于提高車道標記24的檢測能力，或擴大車道標記24可以在其下被檢測的條件(例如，與天氣有關的條件或照明條件)的范圍。瞄準不同的方向，或從不同的角度觀察單個景物(例如，形成雙目對(binocular pair))的兩個或多個攝像機可以進一步提高自動車道對中系統(tǒng)16的性能。例如，一個或多個后向攝像機可以被用于(例如，與地圖或GPS結合)提高前視攝像機的車道感測性能。替代性地或者除了攝像機12之外，輸入19可以包括來自能夠檢測車道、道路標記 或邊緣的任意其它傳感器的數(shù)據(jù)。例如，車道可以采用可采用適當?shù)碾姶艡z測器檢測的電磁標記來描繪。車道檢測可以參照地圖數(shù)據(jù)庫通過來自GPS裝置的信息被提高。輸入19可以包括雷達裝置13。雷達裝置13可以包括一個或多個不同范圍的雷達裝置。雷達裝置13可以使得能夠檢測和確定物體26的相對位置和運動。物體26可以包括例如另一個車輛、障礙物或車道20中的或鄰近車道20的固定物體，或行人。自動車道對中系統(tǒng)16可以調節(jié)其對車輛10的控制，以便避免與物體26的碰撞或交會。替代性地或除了雷達裝置13之外，輸入19可以包括來自能夠檢測物體的任意裝置的輸入。這樣的裝置可以包括例如激光測距儀、LIDAR或聲波測距儀。輸入19可以包括來自車輛傳感器15的輸入。車輛傳感器15可以包括一個或多個從車輛10的系統(tǒng)獲得信息的傳感器。這樣的信息可以指示車輛10的操作的當前狀態(tài)，或者可以提供與車輛10的運動有關的信息。例如，傳感器15可以包括來自車載或便攜式GPS系統(tǒng)、速度計、加速度計、陀螺儀、羅盤、轉向傳感器或轉速計的輸入。輸入19可以由與自動車道對中系統(tǒng)16關聯(lián)的處理器9處理，以提供與表示車輛10的運動的測量的或得出的量有關的信息。這樣的量可以包括例如車輛10的速度、加速度、方向角、橫擺率、橫向速度(例如，全部從車輛傳感器15的轉向傳感器或其它傳感器得到)、和車道20中的橫向位置(例如，從攝像機12的前視攝像機得到)。作為對輸入10的分析的結果，自動車道對中系統(tǒng)16可以計算車輛10在預定時間段內的路徑。自動車道對中系統(tǒng)16可以通過轉向致動器18控制車輛10的轉向。轉向致動器18可以包括例如可由駕駛員采用方向盤11選擇性地操作的電動助力轉向(EPS)系統(tǒng)或主動前輪轉向(AFS)系統(tǒng)。轉向致動器18可以包括一個或多個可以使道路車輪(例如，輪胎8)或轉向系統(tǒng)的其它部件根據(jù)計算的路徑旋轉的馬達或伺服馬達。此外，路徑可能需要被計算為使車輛從非對中(例如，由駕駛員操作)路徑轉換到對中(例如，由車道對中系統(tǒng)自主操作)路徑。從駕駛員操作模式到自動車道對中模式的該轉換路徑可能是急劇的和迅速的，平滑的和逐漸的，或在其之間。計算的轉換路徑可以采用通過駕駛員界而14輸入自動車道對中系統(tǒng)16的平滑度的函數(shù)或平滑度值計算。圖2示意性地示出按照本發(fā)明的一個實施例的用于向自動車道對中的轉換的計算的車輛路徑上的不同平滑度水平的效果的一個實例。參照圖2，并參照下面引用的其它的附圖，該討論對比了兩種不同的車道對中轉換平滑度水平，一個標記為“保守的”，另一個標記為“非保守的”(或激進的)。但是，應當理解，平滑度水平的連續(xù)性是可能的。平滑度水平可以不同地標記，并且如下面描述的，每個可以與一個數(shù)值關聯(lián)。
保守的車道對中轉換40和非保守的車道對中轉換40’分別示出駕駛員選擇了平滑的路徑和較不平滑的路徑。車輛IOa-IOd表示在保守的車道對中轉換40的過程中在連續(xù)的時間單個車輛的位置。相似地，車輛10a’ -10d’表示在非保守的車道對中轉換40’的過程中在連續(xù)的時間單個車輛的位置。在兩種情況下，車輛被操縱從例如當車輛未在車道對中系統(tǒng)的操作下時在車道標記24附近行駛(車輛IOa和10a’)，到當車輛在車道對中系統(tǒng)的操作下時沿中心線22行駛。如討論的，車道對中系統(tǒng)可以在路徑中，而不是在車道的中心操縱車輛。在向車道對中的保守轉換40中，操縱跟隨操縱路徑42。操縱路徑42在開始位置44a開始，在結束位置44b結束。相似地，在向車道對中40’的非保守轉換中，操縱跟隨操縱路徑42’。操縱路徑42’在開始位置44a’開始，在結束位置44b’結束。比較向車道對中的保守轉換40與向車道對中的非保守轉換40 ’，可以注意到，開始位置(例如當發(fā)生開始車道對中控制的命令或請求時)44a和結束位置44b之間的距離 大于開始位置44a’和結束位置44b’之間的距離。相似地，比較車輛IOb和10b’ (當車輛分別跟隨轉換操縱路徑42和轉換操縱路徑42’時)，車輛10b’以相對于中心線22比車輛IOb更急劇的角度轉彎。圖3用圖表示出按照本發(fā)明的一個實施例的向自動車道對中的轉換上的不同的平滑度水平的效果的一個實例。圖表50表示橫向位置與車輛向保守的車道對中的轉換40經歷的時間的關系曲線。相似地，圖表51表示橫向位置與車輛向非保守的車道對中的轉換40’經歷的時間的關系曲線。車輛的橫向位置從車輛上的參考點(例如，車輛的一側、車輛的中心線或車輛中的攝像機或其它傳感器的位置)到車輛在其中行駛的車道的中間以米測量。中心線22表示車輛的期望的最終橫向位置。在圖表50和51中示出的情況下，中心線22從車道的實際中間移動O. 25m。這樣的位移可以由駕駛員選擇，例如當駕駛員想要避免太接近車道的一側(例如，到護欄、植被或其它的障礙物、或車道一側的自行車和行人路徑附近)時。替代性地，自動車道對中系統(tǒng)可以在預定的情況下自動地選擇位移。圖表50和51的時間軸的起點在一個實例中大約在開始時間46a自動車道對中啟動之前O. 5秒開始。車道對中在開始時間46a啟動。例如，駕駛員可以操作用于啟動自動車道對中的控制。替代性地，車輛的導航系統(tǒng)可以注意到車輛遠離中心線橫向滑移，并且可以向駕駛員發(fā)送警報，并建議自動路線對中。然后，駕駛員可以忽略警報，操作控制裝置以取消該警報，或者可以操作控制裝置以啟動自動車道對中。僅在后面的情況下啟動自動車道改變。在其它的實施例中，可以使用啟動車道對中的其它方法。在開始時間46a，在向對中的保守車道轉換40的情況下和在向車道對中的非保守轉換40’的情況下，車輛的橫向位置接近中心線22的橫向位置。在通過保守的車道對中轉換40的轉換的結束時間46b，和在通過非保守車道對中轉換40’的轉換的結束時間46b’，車輛的橫向位置到達由自動車道對中系統(tǒng)的參數(shù)限定的中心線22，并且車輛沿車道對中路徑被引導。例如，自動車道對中系統(tǒng)可以參考用于確定車輛何時到達中心線22的閾值距離。自動車道對中系統(tǒng)可以確定當車輛距離中心線22的橫向距離小于閾值距離時車輛到達中心線22。在圖3的實例中，車輛行駛的橫向距離是大約半米。在保守車道對中40的情況下，該橫向距離行駛大約7秒。在非保守車道對中40’的情況下，該橫向距離行駛大約4. 5秒。保守車道對中40和非保守車道對中40’之間的該差對于車輛的駕駛員可能是可以察覺到的。可以使用其它的時間。不同的駕駛員可以具有不同的駕駛風格，或者可以具有導致在車道對中方面的不同的偏好的不同的個性特質。例如，某些駕駛員可能更喜歡相對快的操縱。當移動到完全車道對中的時間需要(主觀地)過多的時間量時，這樣的駕駛員可能例如感覺到不耐煩，或者可能感覺到沒有發(fā)生操縱。另一方面，其它的駕駛員可能更喜歡更平滑的駕乘，并且可能更喜歡向自動車道對中的轉換緩慢地執(zhí)行。例如，這樣的駕駛員可能由于車輛的相對突然的移動而被嚇到，或者身體上不舒服。用于向自動車道對中的轉換的平滑度水平可以由車輛的駕駛員采用適當?shù)目刂蒲b置選擇。例如，該控制可以采用適當?shù)目刂蒲b置沿標尺從兩個或多個選項選擇(例如，標尺的一端標記著“更平滑”，另一端標記著“較不平滑”)。

平滑度參數(shù)值(如下面描述的)可以取決于駕駛員的選擇和被驅動的車輛的已知特性。例如，較高的車輛(例如，卡車，篷車或公共汽車)可以具有一系列使得向車道對中的轉換比較短的車輛(例如，小汽車)更平滑的平滑度參數(shù)。平滑度參數(shù)也可能被車輛的操作特性或典型的駕駛員或乘客影響。例如，豪華車或家用汽車可以具有一系列使得車道對中比運動汽車更平滑的平滑度參數(shù)。其它的特性可能涉及車輛的重量和操作特性。因此，例如其駕駛員選擇相似的平滑度水平的兩個不同車輛中的自動車道對中事實上可以采用由平滑度參數(shù)確定的不同的平滑度自動地操作。車輛記錄系統(tǒng)可以記錄駕駛員的駕駛習慣，并因此調節(jié)平滑度參數(shù)。作為另一個實例，自動車道對中系統(tǒng)可以從一個或多個傳感器或接收器接收表示天氣條件的輸入。在這種情況下，平滑度參數(shù)也可以被天氣條件影響(例如，指示道路的可能的干燥或潮濕、冰的可能的存在或不存在的氣象條件)。按照本發(fā)明的實施例的用于向自動車道對中的轉換的路徑的計算可以取決于根據(jù)路徑計算方法輸入的、計算的或得出的平滑度水平，和相應的平滑度參數(shù)。按照本發(fā)明的一個實施例，平滑度時間參數(shù)確定被轉化為允許車輛例如通過執(zhí)行自動車道對中操縱而向車道對中轉換的時間量。然后，用于自動車道對中的路徑可以根據(jù)平滑度時間參數(shù)計算。操縱可以例如通過自動車道對中系統(tǒng)16控制。圖4A示出按照本發(fā)明的一個實施例的通過確定完成在道路上行駛的車輛中的向車道對中的轉換的時間段而向車道對中的轉換的平滑度的調節(jié)結果。按照該實施例，駕駛員對平滑度的選擇導致確定執(zhí)行向車道對中的轉換所需的時間量。增大車道對中操縱所需的時間量引起更平滑的車道對中操作。相反地，減小該時間量引起較不平滑的車道對中操作。在車道20上的車輛10的每個位置，車輛10的期望的路徑可以被表達為由時間參數(shù)t參數(shù)化表示的數(shù)值的集合。這些數(shù)值包括車輛10的參考點和中心線22之間的橫向距離54(期望的行駛路線，其可以相對于車道或道路偏心)，橫向距離54由^表示。由速度矢量56表示的車輛10的瞬時速度可以由速度v(可被分解為縱向分量Vx和橫向分量vy)和方向Φ表示。路徑上的每個點也可以曲率P為特征。完成車道對中的時間，即該實施例中的平滑度參數(shù)，可以由表示。參數(shù)k可以基于直接由駕駛員輸入的數(shù)據(jù)，或者可以通過自動車道對中系統(tǒng)從駕駛員輸入的平滑度水平得出或轉換(例如，采用表格或公式)。通常，基于橫向距離54(當橫向距離54增大時，Ac增大)。較大的k值(較長的車道對中時間)引起具有較小的值的更平滑(更保守)的車道對中操縱路徑42，從而引起較不平滑(非保守的)的車道對中操縱路徑42’。然后，期望的車道對中轉換操縱路徑42或42’可以被表達為具有系數(shù)aQ-a5的正規(guī)化五次多項式(normalized fifth degree polynomial)yn(x) = a0+a1xn+a2xn2+a3xn3+a4xn4+a5xn5正規(guī)化距離Xn和yn可以被表達為
_5] Χη ω =:和％(x(t))，在其中，X⑴=v, tX表示從車輛的中心向前測量的縱向距離，y表示從車輛的中心測量(在這種情況 下向左)的橫向距離，t表示從當前測量的時間?？梢愿鶕?jù)連續(xù)性條件計算路徑。第一連續(xù)性條件要求操縱路徑42或42’根據(jù)當前位置相對位置(xn = Yn = O)和車輛10的運動(O相對方向角度)開始，并且可以被表達為(yn (xn)，y，(Xn) n，y”(xn) n) Hf= (0，0，P · x itLC\ )，在其中，y’表示
y Wlc)
相對于xn的一次導數(shù)(dyn/dxn), y”表示相對于Xn的二次導數(shù)(d2y/d2xn)。第二連續(xù)性條件要求操縱路徑42或42’的末端在時間與中心線22 —致。第二連續(xù)性條件可以被表達為
(yn(0，yn，(O，yn” (xn))t=tiC=(i，( p+tan(4>i))p ·:((;:.:))))在其中，Φ !表示操縱路徑42或42’的末端相對于車輛10的初始(當前)方向的相對方向?？梢郧蠼庠摲匠桃源_定參數(shù)％-&5。例如，求解該方程的線性方法由Lee在美國公開申請2009/0319113中描述，其整個內容通過引用被結合于此?？梢允褂糜糜谟嬎懵窂交虿倏v的其它方程組。一旦操縱路徑42或42’被計算，則可以調節(jié)車輛10的轉向。例如，可以計算車輛10的當前方向和按照操縱路徑42或42’的方向之間的角度差。然后，車輛10的轉向可以根據(jù)計算的角度差調節(jié)。例如，這樣的轉向調節(jié)由Lee在美國公開申請2010/0228420中描述，其整個內容通過引用被結合于此。例如，馬達或伺服機構(例如，圖I中示出的伺服機構18)可以直接調節(jié)方向盤(例如，圖I中示出的方向盤11)或轉向系統(tǒng)，以調節(jié)車輛的轉向。圖4Β是按照本發(fā)明的一個實施例的用于通過確定用于完成向車道對中的轉換的時間段來調節(jié)車道對中的平滑度的方法的流程圖。自動車道對中方法100可以由沿例如具有標記的車道的道路行駛的車輛的自動車道對中系統(tǒng)實施。車輛的自動車道對中系統(tǒng)或性能可以通過車輛的駕駛員啟用，或可以預先啟用(步驟110)。例如，自動車道對中系統(tǒng)可以通過車輛的駕駛員，或由與車輛關聯(lián)的自動裝置(例如，自動轉向控制裝置)啟用。啟用自動車道對中系統(tǒng)可以受到當前有效性的影響。例如，有效性可以根據(jù)檢測的交通或道路條件而被限制。
當啟用時，車道對中系統(tǒng)可以啟動車輛的轉向控制，以保持或操縱車輛，以使車輛沿預定的中心線，例如標記的車道行駛。獲得或接受車道對中時間值(步驟120)。例如，車道對中時間的初始值可以基于車輛與中心線的橫向距離(初始值作為橫向距離的函數(shù)增大)。初始值可以根據(jù)期望的平滑度調節(jié)，以便獲得例如，平滑度水平(例如，從駕駛員選擇的平滑度等級、或至少部分地基于用于特定的車輛或車輛類型的預先計算的或固定值獲得的)可以被轉換為可以與初始值相乘的乘積，以獲得時間^可以表示完成車道對中操縱所需的時間。當在這里討論時，車道對中操縱可以是從未由車道對中控制的路徑向由車道對中控制的沿中心線的路徑的轉換花費的時間。然后，期望的車道對中路徑(例如，用于從非車道對中向沿中心線的路徑的轉換的路徑)可以基于傳感器輸入或基于獲得的值計算(步驟130)。例如，路徑可以基于使車輛的感測的當前方向與由車道標記確定的感測的中心線平滑地連接的函數(shù)(例如，多項式函數(shù))計算。用于轉換操縱的車道對中轉換路徑可以基于車輛相對于感測的中心線的 當前方向和基于完成的時間。轉向調節(jié)可以基于計算路徑計算(步驟140)。例如，轉向調節(jié)可以基于車輛的當前方向和車輛基于計算路徑的期望的方向之間的角度差計算。然后，轉向調節(jié)可以被計算為車輛的可旋轉車輪應當轉動的角度，以便獲得車輛方向中的適當?shù)恼{節(jié)。替代性地，轉向調節(jié)可以被計算為將被應用至車輛的可旋轉的車輪的轉矩。然后，自動車道對中系統(tǒng)可以控制車輛的轉向，以根據(jù)計算的轉向調節(jié)調節(jié)轉向(步驟150)。例如，適當?shù)拿羁梢员粋魉椭淋囕v的電源或其它的轉向系統(tǒng)。馬達或伺服機構(例如，圖I中示出的伺服機構18)可以直接調節(jié)道路車輪(例如，圖I中示出的輪胎8)或轉向系統(tǒng)，以調節(jié)車輛的轉向。傳感器輸入可以指示車輛在轉向調節(jié)之后是否沿車道的中心線行駛(步驟160)。如果車輛當前沿中心線行駛(例如，計算路徑的長度小于閾值)，那么采用平滑度調節(jié)的對車道對中的當前的自動轉換終止(步驟164)。如果不是這樣，那么可以基于車輛的當前方向計算和實施進一步的路徑和轉向調節(jié)(返回步驟130)。替代性地，路徑不需要被重新計算(例如，中心線的曲率是恒定的并且未出現(xiàn)新的障礙物)。在這種情況下，如果車輛未到達計算路徑的末端，那么可以計算和實施轉向調節(jié)，這樣，車輛繼續(xù)沿計算路徑行駛(返回步驟140)。在任一點，車輛的駕駛員或與自動車道對中系統(tǒng)關聯(lián)的處理器可以決定是否使自動車道對中系統(tǒng)停用(步驟168)。作為決定停用的結果，自動車道對中系統(tǒng)停用(步驟170)。例如，駕駛員可能想要手動地使車輛轉向或者自動車道對中系統(tǒng)可能檢測需要車輛的駕駛員控制的條件。如果自動車道對中系統(tǒng)未停用，那么可以基于車輛的當前方向繼續(xù)計算和實施路徑和轉向調節(jié)，以便保持沿中心線的行駛(返回步驟130)?？梢允褂闷渌牟僮骰蛞幌盗胁僮?。本發(fā)明的實施例可以包括例如計算機或處理器可讀非瞬時存儲介質的產品，例如存儲器、硬盤驅動器、或USB閃速存儲器編碼，其包括或存儲諸如計算機可執(zhí)行指令的指令，當由處理器或控制器執(zhí)行時，使處理器或控制器執(zhí)行這里公開的方法。處理器可讀非瞬時存儲介質可以包括例如任意類型的磁盤，包括軟盤、光盤、CD-ROM、磁性光盤、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除和可編程只讀存儲器(EEPROM)、磁卡或光卡、或適用于存儲電子指令的任意其它類型的介質。將理解的是，多種編程語言可以被用于實施這里描述的本發(fā)明的教導。這里討論的多個實施例的特征可以與這里討論的其它實施例一起使用。本發(fā)明的實施例的前面的描述為了示出和描述的目的而被提出。未試圖是詳盡的或將本發(fā)明限制為公開的精確形式。本領域的技術人員應當理解，考慮到上面的教導，許多修改、 變化、替代、改變和等價物是可能的。因此，應當理解的是，所附的權利要求書試圖覆蓋落在本發(fā)明的實際精神內的全部這樣的修改和改變。
權利要求
1.一種方法，包括 接受完成向用于在道路上行駛的車輛的車道對中操縱的轉換的時間； 基于由完成的時間確定的車輛相對于感測的中心線的感測的當前方向計算用于操縱的車道對中路徑； 計算車輛執(zhí)行相對于計算的車道對中路徑的操縱所需的轉向調節(jié)；和 將該轉向調節(jié)應用至車輛。
2.如權利要求I所述的方法，其中，轉向調節(jié)包括車輛的可旋轉方向盤的角度調節(jié)。
3.如權利要求I所述的方法，包括基于用于車道對中操縱的平滑度水平確定完成的時間。
4.如權利要求I所述的方法，其中，計算車道對中路徑包括確定正規(guī)化五次多項式方程的系數(shù)。
5.如權利要求I所述的方法，其中，計算車道對中路徑包括計算使感測的當前方向與感測的中心線平滑地連接的路徑。
6.如權利要求I所述的方法，其中，計算轉向調節(jié)包括計算感測的當前方向和計算的車道對中路徑之間的角度。
7.一種計算機可讀非瞬時存儲介質，包括當由處理器執(zhí)行時使處理器實現(xiàn)下述方法的指令 獲得完成向用于在道路上行駛的車輛的車道對中操縱的轉換的時間； 基于由完成的時間確定的車輛相對于感測的中心線的感測的當前方向計算用于操縱的車道對中路徑； 計算車輛執(zhí)行相對于計算的車道對中路徑的操縱所需的轉向調節(jié)；和 將該轉向調節(jié)應用至車輛。
8.如權利要求7所述的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，轉向調節(jié)包括車輛的可旋轉方向盤的角度調節(jié)。
9.如權利要求7所述的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，當由處理器執(zhí)行時該指令使處理器進一步實現(xiàn)基于用于車道對中操縱的平滑度水平確定完成的時間的方法。
10.一種系統(tǒng),包括 存儲器；和 處理器，被構造為 獲得完成向用于在道路上行駛的車輛的車道對中操縱的轉換的時間； 基于由完成的時間確定的車輛相對于感測的中心線的感測的當前方向計算用于操縱的車道對中路徑； 計算車輛執(zhí)行相對于計算的車道對中路徑的操縱所需的轉向調節(jié)；和 將該轉向調節(jié)應用至車輛。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于調節(jié)車道對中轉向控制的平滑度的系統(tǒng)和方法。該方法和系統(tǒng)可以包括獲得完成用于在道路上行駛的車輛的車道對中操縱的時間。可以基于由完成的時間確定的車輛相對于感測的中心線的感測的當前方向計算用于操縱的車道對中路徑?？梢杂嬎丬囕v執(zhí)行相對于計算的車道對中路徑的操縱所需的轉向調節(jié)并將該轉向調節(jié)應用至車輛。
文檔編號B60W30/12GK102765385SQ20121021056
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月5日 優(yōu)先權日2011年5月5日
發(fā)明者B·B·利特庫希, J-W·李 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司