專利名稱：具有報(bào)警修正標(biāo)準(zhǔn)的車道偏離報(bào)警和避免系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車道偏離報(bào)警和避免系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種被構(gòu)造成在預(yù)定條件下自動(dòng)減小或抑制報(bào)警閾閾值或者修正報(bào)警算法的車道偏離報(bào)警和避免系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車道偏離報(bào)警和避免(LDW)系統(tǒng)的研制有助于車輛操作者在道路上有秩序地導(dǎo)航。更具體地說，安全系統(tǒng)通過警告操作者可能無意中產(chǎn)生的車道偏離而有助于操作者保持正確的車道找正。與通常在路肩上發(fā)現(xiàn)的用于向操作者報(bào)警至少部分地處于車道偏離的劃痕不同，LDW系統(tǒng)在車道偏離之前提供實(shí)時(shí)報(bào)警。這些LDW系統(tǒng)通常采用至少一個(gè)攝像機(jī)/圖像處理器或其他類型的傳感器(例如IR)檢測(cè)劃定車道邊界的車道標(biāo)線。同樣已經(jīng)研制了其他橫向的支持系統(tǒng)，例如車道保持(LK)系統(tǒng)。
用于穩(wěn)定辨識(shí)車道標(biāo)線的一個(gè)因素是在車輛前面的車道標(biāo)線的預(yù)視長度。然而，由于一些道路曲線的曲率，這些系統(tǒng)的攝像機(jī)經(jīng)常不能有足夠長的時(shí)間觀察接近的車道標(biāo)線(主要是由于有限的攝像機(jī)視野(FOV))。因此，這些常規(guī)系統(tǒng)的車道感測(cè)能力與曲率半徑直接地成比例地變差。因此，LDW系統(tǒng)特別是在高速下難以對(duì)急彎提供實(shí)時(shí)報(bào)警。
進(jìn)一步來說，這些常規(guī)系統(tǒng)不具有檢測(cè)有意的車道偏離的裝置，由此經(jīng)常導(dǎo)致錯(cuò)誤或煩擾的報(bào)警，這些報(bào)警在復(fù)雜的操縱過程中會(huì)分散操作者的注意力。換句話說，這些系統(tǒng)不能分辨操作者當(dāng)前是否正在控制車輛以及是否有意離開車道。最后，這些系統(tǒng)也不具有校準(zhǔn)裝置或者性能測(cè)定。同樣，這些系統(tǒng)也會(huì)因圖像處理器和/或攝像機(jī)固有性能的變差而提供錯(cuò)誤(煩擾)的報(bào)警并遺漏檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)這些和其他問題，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的車道偏離報(bào)警和避免系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)融合(data fusion)來改進(jìn)對(duì)彎曲道路的報(bào)警定時(shí)、操作者控制檢測(cè)以及性能測(cè)定。尤其是，這種新穎的系統(tǒng)用于降低產(chǎn)生錯(cuò)誤(煩擾)報(bào)警和遺漏檢測(cè)的可能性。
本發(fā)明的第一方面涉及一種適用于車輛并由操作者使用的橫向支持和數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被構(gòu)造成檢測(cè)車輛相對(duì)于至少一個(gè)車道標(biāo)線的位置的至少一個(gè)車道傳感器。至少一個(gè)確證傳感器被構(gòu)造成確定車輛的至少一個(gè)實(shí)際狀態(tài)。最后，該系統(tǒng)包括控制器，所述控制器被構(gòu)造成確定車輛與所述至少一個(gè)車道標(biāo)線之間的距離(或距車道交叉點(diǎn)的時(shí)間)，并在距車道交叉點(diǎn)的距離或時(shí)間小于預(yù)定報(bào)警閾值時(shí)警告操作者。本發(fā)明的控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成將實(shí)際狀態(tài)與預(yù)定估計(jì)狀態(tài)進(jìn)行比較以確定狀態(tài)偏差，并在狀態(tài)偏差大于預(yù)定容差因子時(shí)減小報(bào)警閾值。
本發(fā)明的第二方面涉及一種適用于車輛并由操作者使用的橫向支持和數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)。在這方面，本發(fā)明的控制器被構(gòu)造成將實(shí)際狀態(tài)與預(yù)定接合的狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，并在實(shí)際狀態(tài)不遵從操作者接合的狀態(tài)閾值時(shí)抑制報(bào)警閾值。
最后，本發(fā)明的第三方面涉及一種進(jìn)一步包括圖像處理器和至少一個(gè)攝像機(jī)的橫向支持和數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)。在這方面，本發(fā)明的控制器被構(gòu)造成將實(shí)際狀態(tài)與預(yù)定校準(zhǔn)狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，并在實(shí)際狀態(tài)不遵從校準(zhǔn)狀態(tài)閾值時(shí)調(diào)節(jié)車道標(biāo)線傳感器或報(bào)警算法。
可以理解和認(rèn)識(shí)到本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括例如提供更可靠的車道檢測(cè)系統(tǒng)。優(yōu)選的系統(tǒng)進(jìn)一步被構(gòu)造成提供來自多個(gè)狀態(tài)傳感器的冗余數(shù)據(jù)反饋，以形成自校準(zhǔn)和性能測(cè)定的閉環(huán)系統(tǒng)。
從以下對(duì)(多個(gè))優(yōu)選實(shí)施方式和附圖的詳細(xì)描述中將會(huì)了解到本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。


以下參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的(多個(gè))優(yōu)選實(shí)施方式，其中圖1是車輛在具有正在接近的曲線的道路上行進(jìn)的平面圖，特別示出了彎曲的車道標(biāo)線；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的車輛的平面圖，特別示出了優(yōu)選的車道偏離報(bào)警和避免系統(tǒng)的部件；圖3是有關(guān)操作者接合檢測(cè)的控制算法優(yōu)選實(shí)施方式的流程圖；圖3a是圖3的可替換實(shí)施方式，其中將狀態(tài)評(píng)定步驟重新排定在報(bào)警標(biāo)志驗(yàn)證步驟之前；圖3b是圖3的第二可替換實(shí)施方式，其中將狀態(tài)評(píng)定步驟重新排定在報(bào)警標(biāo)志驗(yàn)證步驟之前，并且同時(shí)執(zhí)行標(biāo)志產(chǎn)生/評(píng)定和狀態(tài)評(píng)定步驟；圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的導(dǎo)航系統(tǒng)、車輛和操作者的正視圖；以及圖5是有關(guān)對(duì)曲線的車道偏離檢測(cè)的控制算法優(yōu)選實(shí)施方式的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種適用于車輛12和操作者14的改進(jìn)的車道偏離報(bào)警和避免系統(tǒng)10。在此針對(duì)汽車描述和示出系統(tǒng)10，然而，將系統(tǒng)10應(yīng)用在其他基于道路進(jìn)行控制的人和自發(fā)操作的運(yùn)輸機(jī)械上必然落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。如圖1所示，系統(tǒng)10被構(gòu)造成檢測(cè)車輛12的位置以及劃定車道的車道邊界的至少一個(gè)車道標(biāo)線16，其中術(shù)語“車道標(biāo)線”可以包括高反射涂料或熱塑條紋(無論連續(xù)或短劃線)、路緣線、中線、反射器、以及其他可分辨的路面邊緣。
當(dāng)車道標(biāo)線16和車輛之間的距離(由傳感器位置測(cè)定)小于預(yù)定報(bào)警閾值時(shí)，系統(tǒng)10被構(gòu)造成警告操作者14可能無意中產(chǎn)生的車道偏離。更優(yōu)選地，系統(tǒng)10被構(gòu)造成一旦車輛12已經(jīng)完成車道偏離則解除報(bào)警，以提供由最早和最遲報(bào)警線18a，b限定的報(bào)警區(qū)18(參見圖1)。系統(tǒng)10還被構(gòu)造成確定實(shí)際的車輛狀態(tài)，將該實(shí)際的狀態(tài)與預(yù)定的估計(jì)狀態(tài)進(jìn)行比較以確定狀態(tài)偏差，并進(jìn)一步將該狀態(tài)偏差與狀態(tài)閾值進(jìn)行比較。當(dāng)狀態(tài)偏差不遵從狀態(tài)閾值時(shí)，系統(tǒng)10被構(gòu)造成減小或抑制報(bào)警閾值，或者修正系統(tǒng)10。
因此，通常，系統(tǒng)10采用數(shù)據(jù)融合來提高系統(tǒng)10的功能。在這里描述和所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)融合被用于提高I)操作者接合(engagement)的識(shí)別，II)對(duì)曲線的車道標(biāo)線檢測(cè)和報(bào)警定時(shí)，以及III)性能變差的檢測(cè)。如圖2所示，系統(tǒng)10的優(yōu)選實(shí)施方式包括至少一個(gè)車道標(biāo)線傳感器20、至少一個(gè)狀態(tài)傳感器22、以及可通信地耦合到兩個(gè)傳感器20，22的控制器24。然而，使兩個(gè)或多個(gè)這樣的部件組合以提供一個(gè)集成單元也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在遠(yuǎn)程位置通過可通信地耦合到控制器24的第三方(未示出)執(zhí)行這些部件中至少一個(gè)的功能也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
I.操作者接合的識(shí)別 在圖2中最清楚地示出，優(yōu)選的車道標(biāo)線傳感器20優(yōu)選包括至少一個(gè)攝像機(jī)26a以及視頻圖像處理器26b，它們被協(xié)調(diào)構(gòu)造成隨著車輛12在道路上的行進(jìn)以光電方式采集周期的或連續(xù)的視頻饋送、將視頻圖像轉(zhuǎn)化成周期或連續(xù)的數(shù)據(jù)流、以及將該數(shù)據(jù)流傳送到控制器24。(多個(gè))攝像機(jī)26a定向成可采集由車道標(biāo)線16劃定的左右車道兩端以提供足夠距離的上行數(shù)據(jù)流。優(yōu)選的處理器26b進(jìn)一步被構(gòu)造成確定車輛12相對(duì)于車道標(biāo)線16的橫向速度(V_yl)、根據(jù)車輛12和車道標(biāo)線16之間的距離和/或橫向速度矢量確定“開(on)”或“關(guān)(off)”報(bào)警標(biāo)志值。最后，用于本發(fā)明的適當(dāng)?shù)能嚨罉?biāo)線傳感器20可以包括電荷耦合裝置(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器，可以認(rèn)識(shí)到CMOS圖像傳感器具有更少的部件并由此比CCD需要更少的功率。可替換地，車道標(biāo)線傳感器20可以包括其他適當(dāng)?shù)能嚨罊z測(cè)裝置，例如紅外線(IR)傳感器(參見圖4)。
每個(gè)狀態(tài)傳感器22被構(gòu)造成感測(cè)車輛12的狀態(tài)，更優(yōu)選地是，至少一個(gè)狀態(tài)從包括但不局限于車輛位置、制動(dòng)器輔助開關(guān)的使用(在合適使用時(shí))、液壓制動(dòng)壓力(B)、轉(zhuǎn)向角(δ)、加速踏板行程或力(A)、發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)、絕對(duì)橫向加速度(LA)、速度(V)、偏航角速度、轉(zhuǎn)向信號(hào)激勵(lì)、手動(dòng)換檔、懸架位移以及因起伏引起的位移的組中選擇。最優(yōu)選地是，系統(tǒng)10包括被構(gòu)造成確定每個(gè)上述狀態(tài)以提供冗余的多個(gè)狀態(tài)傳感器22。每個(gè)狀態(tài)傳感器22進(jìn)一步被構(gòu)造成隨著車輛12在道路上行進(jìn)而周期性地或連續(xù)地向控制器24傳送狀態(tài)數(shù)據(jù)。當(dāng)確定多個(gè)狀態(tài)時(shí)，控制器24更優(yōu)選地被構(gòu)造成在確定操作者接合過程中確證地采用每個(gè)狀態(tài)。也就是說，當(dāng)滿足一個(gè)狀態(tài)閾值時(shí)，優(yōu)選的控制器24被構(gòu)造成進(jìn)一步考慮其他相關(guān)的狀態(tài)傳感器，以確認(rèn)接合。例如，當(dāng)滿足接合的轉(zhuǎn)向角閾值時(shí)，還優(yōu)選考慮轉(zhuǎn)向信號(hào)激勵(lì)傳感器以確認(rèn)操作者接合。
如圖3所示，識(shí)別操作者接合的優(yōu)選方法開始于第一步驟100，此時(shí)為每個(gè)狀態(tài)傳感器22設(shè)置接合閾值。更具體地說，控制器24被構(gòu)造成當(dāng)獲得通常與操作者接合相關(guān)聯(lián)的預(yù)定狀態(tài)值時(shí)產(chǎn)生輸出。例如，比常規(guī)不重合度(例如20°-30°)更大的轉(zhuǎn)向角偏移可以被設(shè)定為轉(zhuǎn)向角閾值。在步驟102，控制器24通常讀取相對(duì)于車道標(biāo)線的橫向速度(V_yl)，以在檢測(cè)到不遵從規(guī)定的車輛/車道標(biāo)線關(guān)系時(shí)確定報(bào)警標(biāo)志值為“開”。在這種構(gòu)造中，因確定了通過車道標(biāo)線傳感器20檢測(cè)的距車道交叉點(diǎn)的距離或時(shí)間不遵從規(guī)定而產(chǎn)生報(bào)警標(biāo)志。然而，當(dāng)存在備選的報(bào)警標(biāo)志檢測(cè)時(shí)，可以認(rèn)識(shí)到V_yl可以在下文進(jìn)一步描述的步驟106被確定為控制狀態(tài)變量。在步驟104，通過重復(fù)裝置驗(yàn)證報(bào)警標(biāo)志狀態(tài)的“開”值。如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的標(biāo)志，則所述方法隨著車輛12沿道路行進(jìn)回到步驟102。
然而，如果報(bào)警標(biāo)志是有效的，并且在并行的步驟106a-g，控制器24被構(gòu)造成從狀態(tài)和車道檢測(cè)傳感器20，22的至少一部分中讀取狀態(tài)值。在這種構(gòu)造中，可以認(rèn)識(shí)到在步驟104的驗(yàn)證周期必須小于預(yù)定的最大功能周期，從而使得在步驟106a-g能夠有效地比較有效的標(biāo)志和狀態(tài)。傳感器20，22優(yōu)選并行相連，使得僅有一部分需要被讀取以完成一個(gè)循環(huán)。在可選的步驟108，優(yōu)選的控制器24進(jìn)一步被構(gòu)造成過濾至少一個(gè)狀態(tài)以確定該狀態(tài)的變化率。例如，如圖3，3a和3b所示，可以在并行的步驟108a，b過濾轉(zhuǎn)向角和加速踏板行程或力狀態(tài)，以確定轉(zhuǎn)向角變化速率狀態(tài)(dδ)以及加速踏板行程或力變化速率狀態(tài)(dA)。
接著，在步驟110，接收到的狀態(tài)的至少一部分與預(yù)定的相應(yīng)接合狀態(tài)閾值進(jìn)行比較。如果對(duì)于至少一種狀態(tài)來說，滿足接合狀態(tài)閾值，由此表示操作者接合，所述方法進(jìn)行到步驟112a，此時(shí)報(bào)警標(biāo)志得到抑制?？梢哉J(rèn)識(shí)到當(dāng)滿足接合的橫向加速度閾值(可以是絕對(duì)的或相對(duì)于車道標(biāo)線)時(shí)，操作者最有可能采取規(guī)避操作(evasive maneuver)。在這種情況下，優(yōu)選的控制器24進(jìn)一步被構(gòu)造成立即進(jìn)行到步驟112a而不考慮其他傳感數(shù)據(jù)。更優(yōu)選地，控制器24被構(gòu)造成當(dāng)任何狀態(tài)超過它們相對(duì)應(yīng)的閾值時(shí)立即進(jìn)行到步驟112a。當(dāng)不滿足接合狀態(tài)閾值時(shí)，在步驟112b產(chǎn)生報(bào)警。通過返回到步驟102循環(huán)本身重復(fù)進(jìn)行直至系統(tǒng)10被停止。
在圖3a所示的可替換構(gòu)造中，將步驟106a-g和108a，b重新排定在報(bào)警標(biāo)志驗(yàn)證步驟104之前。可以認(rèn)識(shí)到這一構(gòu)造提供在報(bào)警標(biāo)志產(chǎn)生時(shí)存在的狀態(tài)的更準(zhǔn)確的評(píng)定。然而，當(dāng)在重新排定的步驟104確定了錯(cuò)誤的標(biāo)志時(shí)，還可以認(rèn)識(shí)到在前讀取的狀態(tài)必須在返回到步驟102之前從存儲(chǔ)器中被清除。最后，在圖3b所示的第三可替換構(gòu)造中，步驟102以及重新排定的步驟106a-g和108a，b可以呈現(xiàn)為在報(bào)警標(biāo)志驗(yàn)證步驟104之前的并行步驟，使得與報(bào)警標(biāo)志產(chǎn)生同時(shí)執(zhí)行狀態(tài)評(píng)定。在該第二可替換構(gòu)造中，報(bào)警標(biāo)志驗(yàn)證步驟104必然被構(gòu)造成確定有效、錯(cuò)誤以及空標(biāo)志情況。
II.對(duì)曲線的車道偏離檢測(cè)和報(bào)警定時(shí)增強(qiáng) 如上所述，由數(shù)據(jù)融合產(chǎn)生的第二功能改進(jìn)涉及對(duì)曲線的車道偏離檢測(cè)的增強(qiáng)。在這一構(gòu)造中，車道標(biāo)線和/或(多個(gè))狀態(tài)傳感器20，22向控制器24提供優(yōu)選從縱向車道中線測(cè)定的曲率半徑數(shù)據(jù)(R)。優(yōu)選的控制器24利用半徑數(shù)據(jù)確定估計(jì)的轉(zhuǎn)向角(δR)，并將δR與實(shí)際轉(zhuǎn)向角(δ)進(jìn)行比較以進(jìn)一步確定轉(zhuǎn)向車輪角度狀態(tài)偏離。當(dāng)轉(zhuǎn)向車輪狀態(tài)偏離超出給定曲線的容差范圍時(shí)，控制器24作用以使報(bào)警閾值減小預(yù)定值，從而實(shí)時(shí)地向操作者14報(bào)警。
更具體地說，優(yōu)選的狀態(tài)傳感器(多個(gè)傳感器)20包括定位裝置28和更優(yōu)選地包括由多個(gè)位置點(diǎn)組成的地圖數(shù)據(jù)庫30。優(yōu)選的定位裝置28被構(gòu)造成依照三維坐標(biāo)系確定車輛的實(shí)際位置并使這些坐標(biāo)與所述多個(gè)地圖位置點(diǎn)中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。更優(yōu)選地，數(shù)據(jù)庫30包括由實(shí)際地理上的車行道和道路的GPS數(shù)據(jù)構(gòu)建的多個(gè)地圖。所述點(diǎn)的至少部分優(yōu)選包括使得能夠在相應(yīng)位置使給定點(diǎn)與對(duì)應(yīng)于實(shí)際狀態(tài)的標(biāo)記數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的ID鏈接。在本發(fā)明中，所述標(biāo)記優(yōu)選包括在給定點(diǎn)道路的曲率半徑，并且可以由工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或通過曲率分析方法來確定。最后，數(shù)據(jù)庫30可以通過常規(guī)存儲(chǔ)裝置例如DVD-ROM、內(nèi)部硬盤、或可移動(dòng)存儲(chǔ)卡被存儲(chǔ)在系統(tǒng)10內(nèi)。
如圖2和4所示，優(yōu)選的定位裝置28采用定位在車輛12內(nèi)的GPS接收器32和與接收器32可通信地耦合的四個(gè)映射衛(wèi)星34，36，38，40確定車輛的經(jīng)度、緯度和高度坐標(biāo)。可替換地，位于控制點(diǎn)的其他信號(hào)源可以與接收器32可通信地耦合，并且可以采用基于多種測(cè)地?cái)?shù)據(jù)、單位、投影以及可參考使用的其他坐標(biāo)系。最后，當(dāng)沒有提供GPS/地圖數(shù)據(jù)庫時(shí)，可以采用圖像處理器26b或其他傳感器數(shù)據(jù)例如偏航角速度以及橫向加速度來估計(jì)給定點(diǎn)的曲率半徑。
如圖5所示，基于轉(zhuǎn)向車輪角度對(duì)曲線的車道偏離檢測(cè)的優(yōu)選方法開始于步驟200，設(shè)定協(xié)調(diào)限定了用于通過等于δR+ε的曲線的容許轉(zhuǎn)向車輪范圍的轉(zhuǎn)向車輪角度容差因子(ε)和校準(zhǔn)因子(λ)，其中λ小于1。在步驟202，從圖像處理器26b中讀取V_yl，并且在步驟204通過地圖數(shù)據(jù)庫30部分地確定或者通過圖像處理器26b部分地估計(jì)R。在優(yōu)選并行的步驟206a-d中，從狀態(tài)傳感器22中讀取δ、V、偏航角速度以及LA。
接著，在步驟208，控制器24優(yōu)選被構(gòu)造成估計(jì)前橋車輪的側(cè)滑角(αf)以及后橋車輪的側(cè)滑角(αr)，其中側(cè)滑角是車輪縱向軸線方向與車輪本身之間的角度差(參見圖2)。更具體地說，控制器24可以被構(gòu)造成基于車輪速度、橫向加速度以及實(shí)際或估計(jì)的車輛12的偏航角速度估計(jì)側(cè)滑角。從估計(jì)的側(cè)滑角中，δR優(yōu)選被確定為車輛12的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比(G)和輪距(L)以及R、αf和αr的函數(shù)，更優(yōu)選地，根據(jù)公式δR＝G[(C1/R)+(αf-αr)]，其中C1＝(180/π)/L (1)然而可以認(rèn)識(shí)到當(dāng)不存在αf或αr的準(zhǔn)確估計(jì)時(shí)，可以從公式(1)中省去側(cè)滑角的差值并由此計(jì)算δR。
如上所述，一旦δR得到確定，則在步驟210根據(jù)以下不等式將其與預(yù)定容差范圍進(jìn)行比較|δR-δ|＞ε (2)當(dāng)根據(jù)不等式的真值滿足狀態(tài)偏差時(shí)，在步驟212a，優(yōu)選的控制器24被構(gòu)造成根據(jù)以下公式減小報(bào)警閾值λ(ε/|δR-δ|)(3)從而車輛12逐漸離開曲線，減小報(bào)警閾值并以更快的速度向操作者14發(fā)出報(bào)警。當(dāng)狀態(tài)偏差處于容差范圍內(nèi)時(shí)，在步驟212b，不改變報(bào)警閾值。通過返回到202再次重復(fù)循環(huán)本身，直至系統(tǒng)10停止。在這里描述的優(yōu)選實(shí)施方式中，可以認(rèn)識(shí)到ε和λ通常與車輛縱向車速成反比。還可以認(rèn)識(shí)到可以在閾值減小算法中采用更復(fù)雜的函數(shù)ε/|δR-δ|而不是采用單一因子例如λ。
III.性能變差的檢測(cè) 本發(fā)明的獨(dú)特方面在于采用數(shù)據(jù)融合來校準(zhǔn)和測(cè)定系統(tǒng)10的性能。為此，優(yōu)選的系統(tǒng)10進(jìn)一步被構(gòu)造成利用從狀態(tài)傳感器(多個(gè)傳感器)22中接收的作為控制環(huán)路下的反饋的數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)檢測(cè)到可能無意中產(chǎn)生的車道偏離并且警告標(biāo)志值為“開”時(shí)，優(yōu)選的控制器24被構(gòu)造成確定至少一個(gè)狀態(tài)偏差，例如在部分(II)中論述的轉(zhuǎn)向角比較?？梢哉J(rèn)識(shí)到當(dāng)轉(zhuǎn)向車輪角度的狀態(tài)偏差處于容差范圍內(nèi)但警告標(biāo)志為“開”時(shí)，可能存在圖像處理器26b的性能變差。進(jìn)一步可以認(rèn)識(shí)到提供控制環(huán)路下的反饋可以通過降低因固有性能變差產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)警和遺漏檢測(cè)的可能性而顯著改進(jìn)所述系統(tǒng)。
還可以采用其他傳感器測(cè)量例如起伏和懸架位移來確定瞬時(shí)的性能干擾。也就是說，優(yōu)選的控制器24進(jìn)一步被構(gòu)造成當(dāng)確定車輛相對(duì)于車道標(biāo)線的定位時(shí)考慮起伏和懸架位移的影響。當(dāng)這些影響產(chǎn)生錯(cuò)誤警報(bào)時(shí)，報(bào)警標(biāo)志得到抑制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到采用懸架位移(例如從MR振動(dòng)中)提供對(duì)圖像干擾可靠且快速(大約50Hz)的測(cè)定以抑制報(bào)警標(biāo)志。還可以認(rèn)識(shí)到可以采用圖像處理器26b本身來確定攝像機(jī)26a的間距或垂直位移，并且在實(shí)現(xiàn)大于預(yù)定閾值的情況下抑制報(bào)警標(biāo)志。最后，優(yōu)選的控制器24和傳感器20，22還被構(gòu)造成采用恒定反饋來修正報(bào)警算法的閾值和參數(shù)值以給出自校準(zhǔn)系統(tǒng)。
狀態(tài)傳感器數(shù)據(jù)的另一用途是在不干涉操作者14控制車輛的情況下激活和停止系統(tǒng)10。例如，手動(dòng)變速器狀態(tài)傳感器和控制器24可以被協(xié)調(diào)構(gòu)造成抑制對(duì)操作者14手動(dòng)換檔的報(bào)警，和/或當(dāng)變速器(未示出)換檔到停車檔時(shí)停止系統(tǒng)，以減小空閑電池負(fù)荷。系統(tǒng)10還可以被構(gòu)造成通過視覺、聽覺或觸覺裝置(例如振動(dòng)座椅或加速踏板力狀態(tài))根據(jù)需求進(jìn)行操作。例如，當(dāng)需要車道偏離檢測(cè)時(shí)，可以通過操作者14啟動(dòng)話音請(qǐng)求/話音響應(yīng)或按按鈕/話音響應(yīng)機(jī)構(gòu)(同樣未示出)。
以上描述的本發(fā)明優(yōu)選形式僅被用于示意，而不應(yīng)該被用于對(duì)解釋本發(fā)明范圍的限制意義。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神的前提下可以很容易地對(duì)在此提出的示例性實(shí)施方式以及操作方法做出顯而易見的修改。發(fā)明人因此提出他的意圖是根據(jù)等價(jià)原則來確定和評(píng)定本發(fā)明合理公平的范圍是包含實(shí)質(zhì)上不脫離但從文字上落在以下權(quán)利要求提出的本發(fā)明范圍之外的任何系統(tǒng)或方法。
權(quán)利要求
1.一種車道偏離檢測(cè)和數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，適于由操作者使用并用于在道路上行進(jìn)的車輛，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)車道標(biāo)線傳感器，其被構(gòu)造成檢測(cè)車輛相對(duì)于至少一個(gè)車道標(biāo)線的位置；至少一個(gè)狀態(tài)傳感器，其被構(gòu)造成確定車輛的至少一個(gè)實(shí)際狀態(tài)；以及與車道標(biāo)線和狀態(tài)傳感器可通信地耦合的控制器，其被構(gòu)造成確定車輛與所述至少一個(gè)車道標(biāo)線之間距車道交叉點(diǎn)的距離或時(shí)間，當(dāng)該距離小于預(yù)定報(bào)警閾值時(shí)警告操作者，將實(shí)際狀態(tài)與預(yù)定估計(jì)狀態(tài)進(jìn)行比較，以確定狀態(tài)偏差，并在狀態(tài)偏差大于預(yù)定容差因子(ε)時(shí)減小報(bào)警閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成確定距車輛與車道交叉點(diǎn)的時(shí)間，并在距車道交叉點(diǎn)的時(shí)間小于預(yù)定報(bào)警閾值時(shí)警告操作者。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括具有多個(gè)位置點(diǎn)的地圖數(shù)據(jù)庫；與數(shù)據(jù)庫可通信地耦合的定位裝置，其被構(gòu)造成確定車輛的位置并使該位置與所述位置點(diǎn)中的第一個(gè)匹配，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成將實(shí)際狀態(tài)與相對(duì)于車輛位置的預(yù)定估計(jì)狀態(tài)進(jìn)行比較。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛包括轉(zhuǎn)向車輪，所述至少一個(gè)狀態(tài)傳感器被構(gòu)造成檢測(cè)實(shí)際轉(zhuǎn)向車輪角度(δ)，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成將(δ)與基于車輛位置的預(yù)定估計(jì)轉(zhuǎn)向角(δR)進(jìn)行比較。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成使閾值減小預(yù)定值，其中所述值是δR、δ和校準(zhǔn)參數(shù)(λ)的函數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成通過以下公式減小閾值λ(ε/|δR-δ|)
7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛引入轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比(G)、輪距長度(L)以及前橋側(cè)滑角(αf)以及后橋側(cè)滑角(αr)，所述車道標(biāo)線傳感器、狀態(tài)傳感器以及控制器被協(xié)調(diào)構(gòu)造成確定道路當(dāng)前的曲率半徑(R)，所述估計(jì)的轉(zhuǎn)向車輪角度(δR)被確定為是G、R、αf、αr和L的函數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述估計(jì)的轉(zhuǎn)向角根據(jù)以下公式確定δR＝G[(C1/R)+(αf-αr)]，其中C1＝(180/π)/L
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)狀態(tài)傳感器被構(gòu)造成檢測(cè)實(shí)際制動(dòng)狀態(tài)，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成將實(shí)際制動(dòng)狀態(tài)與預(yù)定接合的制動(dòng)狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，并在實(shí)際狀態(tài)不遵從狀態(tài)閾值時(shí)抑制報(bào)警閾值。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)狀態(tài)傳感器被構(gòu)造成檢測(cè)實(shí)際轉(zhuǎn)向角，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成確定轉(zhuǎn)向角變化率，將該轉(zhuǎn)向角變化率與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，并在實(shí)際狀態(tài)不遵從狀態(tài)閾值時(shí)抑制報(bào)警閾值。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)狀態(tài)傳感器被構(gòu)造成檢測(cè)實(shí)際加速踏板行程或力或者發(fā)動(dòng)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)狀態(tài)，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成確定加速踏板力或行程或者發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)狀態(tài)變化率，將該加速踏板行程或力或者發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)狀態(tài)變化率與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，并在加速踏板行程或力或者發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)變化狀態(tài)不遵從狀態(tài)閾值時(shí)抑制報(bào)警閾值。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛包括轉(zhuǎn)向車輪，所述至少一個(gè)狀態(tài)傳感器被構(gòu)造成檢測(cè)轉(zhuǎn)向車輪的角度，以及相應(yīng)轉(zhuǎn)向信號(hào)的激勵(lì)狀態(tài)，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成將轉(zhuǎn)向車輪角度和轉(zhuǎn)向信號(hào)激勵(lì)狀態(tài)與相應(yīng)預(yù)定的狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，并在實(shí)際狀態(tài)不遵從狀態(tài)閾值時(shí)抑制報(bào)警閾值。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)狀態(tài)傳感器被構(gòu)造成檢測(cè)車輛的懸架位移，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成將懸架位移與預(yù)定的懸架位移閾值進(jìn)行比較，并在位移不遵從位移閾值時(shí)抑制報(bào)警閾值。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛具有變速器，所述至少一個(gè)狀態(tài)傳感器被構(gòu)造成檢測(cè)變速器的手動(dòng)換檔，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成在發(fā)生變速器手動(dòng)換檔時(shí)抑制報(bào)警閾值。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)狀態(tài)傳感器被構(gòu)造成檢測(cè)車輪的絕對(duì)橫向加速度，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成將絕對(duì)橫向加速度與預(yù)定橫向加速度閾值進(jìn)行比較，并在絕對(duì)橫向加速度不遵從預(yù)定閾值時(shí)抑制報(bào)警閾值。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)狀態(tài)傳感器被構(gòu)造成檢測(cè)相對(duì)于所述至少一個(gè)車道標(biāo)線的橫向速度，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成將相對(duì)于所述至少一個(gè)車道標(biāo)線的橫向速度與相對(duì)于所述至少一個(gè)車道標(biāo)線的預(yù)定橫向速度閾值進(jìn)行比較，并在相對(duì)于所述至少一個(gè)車道標(biāo)線的橫向速度不遵從狀態(tài)閾值時(shí)抑制報(bào)警閾值。
17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)車道標(biāo)線傳感器、至少一個(gè)狀態(tài)傳感器或控制器與車輛隔開并由第三方控制。
18.一種適用于車輛的車道偏離檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)車道標(biāo)線傳感器，其被構(gòu)造成檢測(cè)車輛相對(duì)于至少一個(gè)車道標(biāo)線的位置，并包括圖像處理器和至少一個(gè)攝像機(jī)；至少一個(gè)狀態(tài)傳感器，其被構(gòu)造成確定車輛的至少一個(gè)實(shí)際狀態(tài)；以及與車道標(biāo)線和狀態(tài)傳感器可通信地耦合的控制器，其引入報(bào)警算法并被構(gòu)造成確定車輛與所述至少一個(gè)車道標(biāo)線之間的距離，當(dāng)該距離小于預(yù)定報(bào)警閾值時(shí)警告操作者，將實(shí)際狀態(tài)與預(yù)定校準(zhǔn)狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，并在實(shí)際狀態(tài)不遵從狀態(tài)閾值時(shí)調(diào)節(jié)報(bào)警算法。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理器被構(gòu)造成確定所述至少一個(gè)攝像機(jī)的間距或垂直位移狀態(tài)，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成在所述間距或垂直位移大于預(yù)定攝像機(jī)閾值時(shí)抑制報(bào)警閾值。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成在實(shí)際狀態(tài)不遵從狀態(tài)閾值時(shí)調(diào)節(jié)車道標(biāo)線傳感器。
21.一種用于通過與在道路上行進(jìn)的車輛相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)電子裝置執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，其中所述車輛具有操作者、至少一個(gè)車道標(biāo)線傳感器以及至少一個(gè)狀態(tài)傳感器，所述程序被構(gòu)造成從傳感器中接收車道標(biāo)線和狀態(tài)數(shù)據(jù)，確定車輛與所述至少一個(gè)車道標(biāo)線之間的距離，在距車道交叉點(diǎn)的距離或時(shí)間小于預(yù)定報(bào)警閾值時(shí)產(chǎn)生電子報(bào)警標(biāo)志以警告操作者，將狀態(tài)數(shù)據(jù)與預(yù)定估計(jì)的狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，并根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)和閾值比較修正報(bào)警閾值。
22.如權(quán)利要求21所述的程序，其特征在于，所述程序進(jìn)一步被構(gòu)造成將狀態(tài)數(shù)據(jù)與預(yù)定估計(jì)的狀態(tài)閾值進(jìn)行比較以確定狀態(tài)偏差，并在狀態(tài)偏差大于預(yù)定容差因子時(shí)修正報(bào)警閾值。
23.如權(quán)利要求21所述的程序，其特征在于，所述程序進(jìn)一步被構(gòu)造成在警告操作者之前驗(yàn)證報(bào)警標(biāo)志。
24.如權(quán)利要求23所述的程序，其特征在于，所述程序進(jìn)一步被構(gòu)造成在接收狀態(tài)數(shù)據(jù)之后驗(yàn)證報(bào)警標(biāo)志。
25.如權(quán)利要求24所述的程序，其特征在于，產(chǎn)生報(bào)警標(biāo)志和接收狀態(tài)數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有報(bào)警修正標(biāo)準(zhǔn)的車道偏離報(bào)警和避免系統(tǒng)。在本發(fā)明的適用于車輛并由操作者使用的車道偏離檢測(cè)/避免和數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)中，包括至少一個(gè)車道標(biāo)線傳感器、至少一個(gè)狀態(tài)傳感器以及與所述傳感器可通信地耦合的控制器，所述控制器被構(gòu)造成確定狀態(tài)偏差，并將狀態(tài)偏差與預(yù)定狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，以改進(jìn)系統(tǒng)對(duì)操作者接合的識(shí)別、對(duì)曲線的車道偏離檢測(cè)以及性能變差檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01C3/00GK101041355SQ200710084240
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月19日
發(fā)明者B·B·利特庫希 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司