发明内容
因此,作出本发明以解决现有技术中存在的上述问题,并且本发明的目的是根据车辆状况计算前视距离(look-ahead distance),以便基于计算出的前视距离高效地进行车道保持控制。
本发明的另一目的是预先估计在车辆前视距离处的车辆状况,以便基于估计结果稳定高效地进行车辆车道保持控制。
本发明的另一目的是设定前视距离,其使得能够获取用于允许准确地进行车道保持控制的车道信息。
并且,本发明的另一目的是基于道路状况和车辆状况中的至少一个自适应地设定前视距离来获取车道信息,以便进行更为准确的车道保持控制。
为了实现这些目的,提供了一种基于车辆状况计算前视距离、并基于计算出的前视距离进行车道保持控制的车道保持控制***。
根据本发明的一方面,本发明的车道保持控制***包括:估计控制进入边界到达时间设定单元,其用于设定车辆到达控制进入边界所用的估计控制进入边界到达时间,其中所述控制进入边界被设定以用于进入车辆的车道保持控制;前视距离计算单元,其用于基于所述估计控制进入边界到达时间和车速来计算前视距离;横向偏差计算单元,其用于计算估计车辆在所述前视距离处的横向偏差;车道保持控制进入确定单元,其用于基于所述横向偏差和所述控制进入边界来确定是否进入车道保持控制;车道保持控制扭矩产生单元,其用于当根据所述车道保持控制进入确定单元的确定结果确定有必要进入车道保持控制时,在与车道偏离方向相反的方向上产生车道保持控制扭矩,其中所述车道保持控制扭矩促使车辆回到所述控制进入边界的内侧;以及扭矩释放单元,其用于在产生所述车道保持控制扭矩之后,当确定车辆已回到控制释放边界的内侧时,释放所述车道保持控制扭矩,其中所述控制释放边界被设定以用于释放车辆的车道保持控制。
根据本发明的另一方面,所述车道保持控制***包括:前视距离设定单元,其用于基于车辆状况和道路状况中的至少一个信息项来设定前视距离;车道信息获取单元,其用于根据设定的前视距离获取车道信息;辅助转向扭矩计算单元,其用于基于获取的车道信息计算用于车道保持控制的辅助转向扭矩;以及车道保持控制单元,其用于通过在转向控制装置处产生计算出的辅助转向扭矩来进行车道保持控制装置。
为了实现上述目的,本发明还提供了一种由本发明的车道保持控制***提供的车道保持控制方法,其中所述方法包括以下步骤:计算车辆到达控制进入边界所用的估计控制进入边界到达时间,其中所述控制进入边界被设定以用于进入车辆的车道保持控制;基于所述估计控制进入边界到达时间和车速来计算前视距离;计算估计车辆在所述前视距离处的横向偏差;基于所述横向偏差和所述控制进入边界来确定是否进入车道保持控制;当根据所述车道保持控制进入确定单元的确定结果确定有必要进入车道保持控制时,在与车道偏离方向相反的方向上产生车道保持控制扭矩,其中所述车道保持控制扭矩促使车辆回到所述控制进入边界的内侧;以及在产生所述车道保持控制扭矩之后,当确定车辆已回到控制释放边界的内侧时,释放所述车道保持控制扭矩,其中所述控制释放边界被设定以用于释放车辆的车道保持控制。
如上所述,根据本发明,能够基于根据车辆状况计算出的前视距离来高效地进行车道保持控制。
并且,根据本发明,能够预先估计在车辆前视距离处的车辆状况,并且根据估计结果进行稳定高效的车道保持控制。
因此,能够解决当需要车道保持控制时、由于***中的时延而造成无法进行车道保持控制的问题。
此外,根据本发明,能更精确地进行车道保持控制,使得能防止频繁引发车道保持控制的进入和释放。
此外,根据本发明,能够设定前视距离,其使得车道信息获取能够自适应,以允许准确地进行车道保持控制。
此外,根据本发明,能通过根据车辆状况和道路状况中的至少一个自适应地设定前视距离来获得车道信息,因此能更精确地进行车道保持控制。
具体实施方式
在下文中,将参照附图对本发明的示例性实施方式进行描述。在下面的描述中,尽管相同的元件示出在不同的附图中,但用相同的附图标记来表示它们。另外,在本发明下面的描述中,当对这里并入的已知功能和构造的详细描述可能使本发明的主题相当不清楚时,将省略该描述。
此外,当描述本发明的组件时,这里可使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这些术语中的每一个都不用于限定对应组件的实体、次序或顺序,而是仅用于使对应组件与其它组件相区分。应该注意,如果说明书中描述一个组件“连接”(connect)、“耦合”(couple)或“接合”(join)至另一个组件,则尽管第一组件可能直接连接、耦合或接合至第二组件,但第三组件可能“连接”、“耦合”且“接合”在第一组件和第二组件之间。
图1是根据本发明实施方式的车道保持控制***100的框图。
图1例示的本发明的车道保持控制***100考虑***中必需的时延和增加扭矩所需时间(在下文中,称为“扭矩增加时间”)、参照估计的在车辆前方预定距离处的车辆状况来确定是否进入车道保持控制,如果确定应该进入车道保持控制,本发明的车道保持控制***100产生车道保持控制所需的车道保持控制扭矩。
参照图2,本发明的车道保持控制***100基于估计控制进入边界到达时间(已预先设定)和当前车速来计算前视距离,如果计算出的前视距离为d1,则本发明的车道保持控制***100估计车辆200在前视距离d1处的横向偏差(crosswise error)(其也可称为“横向位置值”)不会到达预先设定的控制进入边界,因此防止进入车道保持控制。
然而,如果计算出的前视距离为d2,则本发明的车道保持控制***100估计车辆200在前视距离d2处的横向偏差可能越过控制进入边界,并且确定有必要进入车道保持控制,因此本发明的车道保持控制***开始产生车道保持控制所需的车道保持控制扭矩。
更具体地,如图1所示,本发明的车道保持控制***100包括:估计控制进入边界到达时间设定单元110,其用于设定车辆到达“控制进入边界”所用的“估计控制进入边界到达时间”,其中控制进入边界被设定以用于进入车辆的车道保持控制;前视距离计算单元120,其用于基于估计控制进入边界到达时间和车速来计算“前视距离”;横向偏差计算单元130,其用于计算估计车辆在前视距离处的“横向偏差”;车道保持控制进入确定单元140,其用于基于横向偏差和控制进入边界来确定是否进入车道保持控制;车道保持控制扭矩产生单元150,其用于当根据车道保持控制进入确定单元140的确定结果确定有必要进入车道保持控制时,在与车道偏离方向相反的方向上产生“车道保持控制扭矩”,其中车道保持控制扭矩促使车辆回到控制进入边界的内侧;以及扭矩释放单元160,其用于在产生车道保持控制扭矩之后,当确定车辆已回到“扭矩释放边界”的内侧时,释放车道保持控制扭矩,其中扭矩释放边界被设定以用于释放车辆的车道保持控制。
估计控制进入边界到达时间设定单元110可以设定估计控制进入边界到达时间,以满足由下面的方程1所表达的***传递特性条件,其中***传递特性条件由摄像机数据操作周期、车辆网络传送周期和扭矩增加时间确定。
方程1
T进入≥t1+t2+t3
在方程1中,T进入是估计控制进入边界到达时间,t1是摄像机数据操作周期,t2是车辆网络传送周期。项t3是扭矩增加时间,其可以由最大允许扭矩和最大扭矩变化率限定。例如,扭矩增加时间可以是通过将最大允许扭矩除以最大扭矩变化率得到的值。
前视距离计算单元120可以通过如下面的方程2将估计控制进入边界到达时间(T进入)和当前车速相乘来计算前视距离,其中估计控制进入边界到达时间由估计控制进入边界到达时间设定单元110设定。
方程2
d=v×T进入
横向偏差计算单元130可以基于从摄像机获取的车道信息(例如,车道信息可以包括相应道路的中心的位置信息)和车辆的当前偏航率,计算估计车辆在前视距离处的横向偏差,所述前视距离由前视距离计算单元120计算出。这里,横向偏差可以表示特定点到基准点(如,道路中心)的距离,其中如果假设基准点的位置值是零,则横向偏差可称为横向位置值,等于横向偏差的距离其实可以是位置值。
此外,当计算横向偏差时,横向偏差计算单元130可反映车辆的当前行驶状态(behavior condition),以便更精确地计算估计车辆在前视距离处的横向偏差。
将通过示例参照图3描述上面提到的横向偏差计算方法。
图3是用于描述通过反映车辆的当前行驶状态来计算估计车辆在前视距离处的横向偏差的方法的视图。
参照图3,如果假设基准点是道路中心,横向偏差计算单元130可根据车道信息得到x(0),即道路中心的横向偏差,或者可通过从车道信息获取单元接收输入而得到横向偏差。
横向偏差计算单元130计算在直线上与摄像机相距前视距离d处的横向偏差(即,在直线上与摄像机相距前视距离d的点与道路中心之间的横向距离)。此时,在直线上与传感器(如,摄像机)相距前视距离d处的横向偏差称为x(c)。
之后,横向偏差计算单元130通过反映行驶状态来估计估计在前视距离d处的横向移动程度x(v)。估计在前视距离d处的横向移动程度x(v)可使用下面的方程3来计算。
方程3
x(v)=d*YR/v
在方程3中,d是前视距离,YR是车辆的偏航率,v是车速。
接下来,横向偏差计算单元130可以通过从计算出的x(c)减去估计的车辆的横向移动程度x(v)来最终计算估计车辆在前视距离d处的横向偏差X(d)(即,X(d)=x(c)-x(v))。
如图1所示,本发明的车道保持控制***100还可以包括边界设定单元170,其中边界设定单元170通过连接在与车道指示线相距第一距离处位于道路内侧的多个第一点来确定虚线,并将虚线设定为控制进入边界,并且边界设定单元170通过连接在与控制进入边界相距第二距离处位于道路内侧的多个第二点来确定虚线,并将虚线设定为扭矩释放边界。
根据如何通过边界设定单元170来设定进入边界,可能过于频繁地进行车道保持控制进入。尤其是,如果道路宽度较窄,车辆的横向偏差可能很容易到达控制进入边界,这可能导致频繁进行车道保持控制。因此,边界设定单元170应该根据诸如道路的宽度和曲率的车道信息(其可以是通过摄像机获取的车道信息)更仔细地设定控制进入边界。
例如,边界设定单元170可以基于道路宽度设定控制进入边界,其中如图4所示,如果道路宽度在预定道路宽度范围内,能够用使从车道指示线到道路内侧的第一距离(即,车道指示线与控制进入边界之间的距离)与道路宽度成比例的方式来设定控制进入边界。也就是说,如果道路宽度较窄,控制进入边界可设定得靠近车道指示线,如果道路宽度较宽,第一距离可设定得更长,以便将控制进入边界设定得远离车道指示线。
此外,在设定控制进入边界和控制释放边界时,边界设定单元170应该更仔细地调整和设定控制进入边界与控制释放边界之间的距离,以便防止不必要地重复车道保持控制的进入和释放。例如,如果控制进入边界与控制释放边界之间的距离设定得过于窄,则在进行车道保持控制进入之后可能很容易释放车道保持控制,然后可能很容易进行车道保持控制进入。
车道保持控制进入和释放的这种频繁重复可能容易发生在具有大曲率的道路上,但是很少发生在具有小曲率的道路上。
考虑到车道保持控制进入和释放的重复频率根据道路曲率变化的事实,例如,边界设定单元170可将控制进入边界设定为在直道上与控制释放边界重合(见图5(a)),但是在弯道上不与控制释放边界重合(见图5(b))。
如果归纳为考虑到车道保持控制进入和释放的重复频率根据道路曲率变化的事实来设定控制进入边界和控制释放边界,则边界设定单元170可根据道路曲率来调整控制进入边界和控制释放边界之间的距离,其中如果道路曲率在预定道路曲率范围内,则边界设定单元170可通过将控制进入边界和控制释放边界之间的距离设定为与道路曲率成比例来调整控制进入边界与控制释放边界之间的距离(见图6)。
在由于车辆到达或越过控制进入边界而进行车道保持控制进入之后,如果由于车辆的横向偏差进入到控制进入边界的内侧而使车辆位于控制进入边界和控制释放边界之间,并且如果道路是弯曲的,则车道保持控制扭矩产生单元150产生促使车辆沿弯道行驶的扭矩,以便维持车辆保持控制,而不释放控制。
现在,将参照图7和图8描述根据本发明另一实施方式的车道保持控制***。
图7示出根据本发明另一实施方式的车道保持控制***700。
参照图7,本发明的车道保持控制***700包括:用于基于车辆状况和道路状况中的一个或多个信息项来设定前视距离的前视距离设定单元710;用于根据设定的前视距离来获取车道信息的车道信息获取单元720;用于基于获取的车道信息来计算用于控制车道保持的辅助转向扭矩的辅助转向扭矩计算单元730;以及用于通过在转向控制装置处产生计算出的辅助转向扭矩来进行车道保持控制的车道保持控制单元740。
车辆状况可包括车速,道路状况可包括道路曲率和道路宽度中的至少一个。
前视距离设定单元710可将对应于车速的第一前视距离、对应于道路曲率的第二前视距离和对应于道路宽度的第三前视距离相加,并将由此得到的值设定为前视距离。
图8(a)至图8(c)分别示出根据本发明另一实施方式的车道保持控制***中车速相对于前视距离的图、道路曲率相对于前视距离的图和道路宽度相对于前视距离的图。
参照图8(a)至图8(c),可以确认第一前视距离在预定车速范围内成比例地对应于车速,第二前视距离成比例地对应于道路曲率,第三前视距离成比例地对应于道路宽度。
下面,将再次简要描述上面描述的本发明的车道保持控制***100提供的车道保持控制方法。
图9示出根据本发明实施方式的车道保持控制方法的流程图。
参照图9,本发明的车道保持控制方法包括以下步骤:计算车辆到达控制进入边界所用的估计控制进入边界到达时间,其中控制进入边界被设定以用于进入车辆的车道保持控制(S900);基于估计控制进入边界到达时间和车速来计算前视距离(S902);计算估计车辆在前视距离处的横向偏差(S904);基于横向偏差和控制进入边界来确定是否启动车道保持控制(S906);当根据确定结果确定有必要进入车道保持控制时,在与车道偏离方向相反的方向上产生车道保持控制扭矩,其中车道保持控制扭矩促使车辆回到控制进入边界的内侧(S908);以及在产生车道保持控制扭矩之后,当确定车辆已回到扭矩释放边界的内侧时,释放车道保持控制扭矩,其中扭矩释放边界被设定以用于释放车辆的车道保持控制(S910)。
如上所述,根据本发明,能够基于根据车辆状况计算出的前视距离来高效地进行车道保持控制。
并且,根据本发明,能够预先估计在车辆前视距离处的车辆状况,并且根据估计结果进行稳定高效的车道保持控制。
因此,能够解决当需要车道保持控制时、由于***中的时延而造成无法进行车道保持控制的问题。
并且,根据本发明,能更精确地进行车道保持控制,使得能防止频繁引发车道保持控制的进入和释放。
此外,根据本发明,能够设定前视距离,其使得车道信息获取能够自适应,以允许准确地进行车道保持控制。
此外,根据本发明,能通过根据车辆状况和道路状况中的至少一个自适应地设定前视距离来获得车道信息,因此能更精确地进行车道保持控制。
虽然上面描述了本发明实施方式的所有组件都被耦合为单个单元、或者被耦合以作为单个单元操作,但本发明不必然限制到这样的实施方式。也就是说,在本发明的目的和范围内,在组件中,一个或多个组件可选择性地耦合,以作为一个或多个单元操作。此外,尽管各组件可以实现为单独的硬件,但是组件中的一些或全部可以选择性地互相结合,使得它们可以实现为具有用于运行在一个或多个硬件中结合的功能的一些或全部的一个或多个程序模块的计算机程序。本发明所属技术领域的普通技术人员能容易地构思出构成计算机程序的代码和代码段。这样的计算机程序可以通过存储于计算机可读存储介质中、并且被计算机读取和运行来实现本发明的实施方式。磁记录介质、光记录介质、载波介质或类似物可被用作存储介质。
此外,因为诸如“包括”、“包含”和“具有”之类的术语表示一个或多个相应的组件可能存在,除非从反面专门进行描述,所以其应该构造为可以包括一个或多个其它组件。除非另外定义,否则包含一个或多个技术或科学术语的所有术语具有与本领域技术人员通常理解的同样的含义。除非在本说明书中明确定义,通常使用的类似字典中定义的术语应该构造为具有等同于相关描述语境中含义的含义,并且不应构造为理想或过于形式的含义。
尽管出于说明的目的对本发明的优选实施方式进行了描述,但本领域技术人员将理解,在不脱离如所附的权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下,各种修改、增加和替换是可能的。因此,本发明公开的实施方式旨在说明本发明技术思路的范围,并且本发明的范围不限于实施方式。应该用使得包括在相当于所附权利要求的范围内的所有技术思路都属于本发明的方式基于权利要求来构造本发明的范围。