CN103153703A - 用于调整转向辅助***的干预力矩的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在需要车道变换时调整转向辅助***对车辆转向的干预力矩的方法，其中所述方法包括以下步骤：响应于所识别的标记来匹配所述干预力矩的大小，所述所识别的标记在车道合并开始之前预告所述车道合并。

Description

用于调整转向辅助***的干预力矩的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于尤其在车辆需要车道变换时调整转向辅助***的干预力矩的方法和装置。

背景技术

用于车道偏离警告（LDW=Lane Departure Warning）的***在商业上可用，其以听觉方式或触觉方式警告机动车的驾驶员注意车道偏离。除了LDW***以外，转向辅助***（LKS=Lane Keeping Support：车道保持支持***）也是成套的，所述转向辅助***通过定向的控制力矩在将车辆保持在车道中时主动地支持驾驶员。最新一代的线识别以直至80m的前瞻距离工作。探测黄线和白线。

DE10137292A1公开了车辆的一种驾驶员辅助***，其中影响车辆的转向，以便将车辆保持在车道走向内。

发明内容

在此背景下，借助本发明提出根据独立权利要求的用于调整转向辅助***的干预力矩的方法和装置以及相应的计算机程序产品。有利的构型从相应的从属权利要求和随后的描述中得出。

在行车道合并时，多车道的道路的至少两个车道合并，从而车道中的至少一个车道结束并且道路因此以更少数量的车道延续。本发明基于以下知识：通常提早通过至少一个道路标记来表示和预告行车道合并。可以识别和使用这样的行车道标记，以便控制转向辅助***，借助所述转向辅助***通过定向的控制力矩或干预力矩在将车辆保持在车道中时主动地支持车辆的驾驶员。因此，可以基于所识别的行车道标记如此改变干预力矩，使得驾驶员注意到行车道合并、将车辆引导到延续的车道上或将驾驶任务移交给驾驶员。这能够实现预测性的斜降（Ramp Down），即驾驶任务移交给驾驶员的移交策略，以便提高转向辅助***中的安全性。

本发明提供一种用于在需要车道变换时调整转向辅助***对车辆转向的干预力矩的方法，其中所述方法包括以下步骤：

响应于所识别的标记匹配干预力矩的大小，所述所识别的标记在车道合并开始之前预告车道合并。

转向辅助***可以理解为用于支持车辆的驾驶员的装置，其帮助驾驶员安全和有效地完成驾驶任务。在此，转向辅助***可以通过干预力矩被动地或主动地影响车辆的转向。例如，当驾驶员的转向输入导致车辆与额定轨迹的偏差时，转向辅助***可以通过干预力矩反作用于驾驶员的转向输入。因此，干预力矩可以由转向辅助***提供，以便反作用于驾驶员的转向输入。转向辅助***也可以通过干预力矩产生关于转向的转向脉冲到车辆的可转向的车轮上，以便将车辆保持在额定轨迹上或将车辆引回到额定轨迹上。因此，作用于转向的转向力矩由干预力矩和通过驾驶员施加的转向力矩的相加得出。车道变换可以理解为朝着相同道路上的相邻车道的方向离开当前行驶的道路的当前车道并且进入到相邻车道上。车道合并可能导致：车辆前面的当前行驶的车道不再能行驶或结束。例如，障碍物——例如建筑工地可能堵塞车道或使其狭窄。通常，车道合并意味着：一个车道结束并且与相邻的车道合并。如果车辆位于不延续的车道上，则需要车道变换。车道合并开始的特征可以在于车道的宽度的缩小的开始。在车道合并开始之后，车道的宽度可能继续减小并且与延续的相邻的车道的中线可能结束。可以通过分析处理由车道限制的侧线的走向来识别车道合并开始。提前指示车道合并的标记可以是行车道标记——例如方向箭头、指示牌或其他任意的指示源。通过标记预告由于即将来临的车道合并所要求的车道变换。标记关于行驶方向设置在车道合并开始之前并且与车道合并开始间隔至少数米。特别地，标记不是实现车道合并的线的一部分。例如，行车道标记可以设置在车道合并开始之前超过50m处并且因此也可以设置在车道的实际末端之前。干预力矩的大小可以定义反作用于驾驶员的转向干预的力。通过干预力矩的大小的匹配，可以减小干预力矩。可以通过匹配连续地或逐步地减小所述大小。所述匹配可以在较长的时间间隔上实现，所述时间间隔通过车辆和车道合并之间的实际间距或假设间距来确定。可以取决于方向地减小干预力矩。例如，可以在车道变换的方向上减小干预力矩。相反，可以维持或甚至增大干预力矩。由此可以预给定车道变换的方向。替代地，还可以相反减小干预力矩。

所述方法可以包括分析处理车辆的周围环境检测装置的记录，以便识别标记。所述周围环境检测装置可以涉及摄像机——例如单目视频摄像机。借助合适的分析处理可以识别记录中的标记。所述标记可以具有标准化的尺寸或标准化的形状，由此使识别变得容易。所述记录本身可以通过合适的接口提供给实现本方法的装置。

例如标记可以涉及方向箭头。因此，在分析处理的步骤中可以实施方向箭头的分类。如果多个彼此相继的标记被用于车道合并的预告，则首先响应于预先确定数量的所识别的标记——例如在按顺序识别到第二标记之后匹配匹配的步骤。为了识别方向箭头，可以搜索记录中的至少两个探测到的灰度值过渡之间的特征角。特征角可以通过箭头的尖端形成。箭头的杆也可以具有特征角。尤其尖端处的角可以指向待行驶的方向，如指向相邻的车道的方向，并且因此预告在前的车道的结束。可以通过行车道标记——例如白色箭头或黄色箭头与行车道表面之间的明/暗过渡引起灰度值过渡。通过分类可以比较所识别的行车道标记与所保存的、典型的行车道标记。所保存的行车道标记可以分别分配给一个功能。因此，通过分类可以确定所识别的标记显示车道变换。

根据一个实施方式，干预力矩可以用于在当前车道上的额定轨迹上引导车辆。在匹配的步骤中，额定轨迹的走向接近相邻的车道，所述相邻的车道在车道合并时与当前车道合并。额定轨迹可以理解为由转向辅助***求得的、用于车辆的在前路径。在此，额定轨迹可以居中地设置在车道的左边缘和右边缘之间。通过额定轨迹朝着紧邻车道的方向的改变，可以使驾驶员注意即将来临的车道变换。在此，可以如此改变额定轨迹，使得车辆保留在车道内、即行车道标记内。可以以如下方式改变干预力矩：推动驾驶员遵循额定轨迹的走向。

此外，可以根据用于识别车道合并开始的装置的前瞻距离来匹配干预力矩的大小。用于识别的装置可以涉及周围环境检测装置、例如摄像机。可以涉及也用于识别标记的同一装置。前瞻距离可以受用于识别的装置的参数、通过天气影响、车道的走向限制。可以向本方法提供关于前瞻距离的当前值。在小的前瞻距离的情况下，尽管还没有识别车道合并开始本身，但以防万一已经更严重地降低干预力矩的大小。否则，在大的前瞻距离和还没有识别到的车道合并开始的情况下，可以推迟或以小的程度实施干预力矩的匹配。

因此，当前瞻距离小于预先确定的最小间距时，可以使干预力矩的大小在预先确定的时间间隔内减小一个预先确定的值。通过这种方式，当例如由于降低的可见度在相对突然地识别到车道合并的实际开始时，也可以确保舒适的移交策略。

可以连续根据相对于车道合并开始的间距匹配干预力矩的大小。因此随着相对于车道合并开始或相对于车道合并的另一特征区段的减小的间距可以连续减小干预力矩。例如，可以与相对于车道合并开始的间距成比例地减小干预力矩的大小。这能够实现将车道变换的驾驶任务连续地移交给驾驶员。最大的间距可以通过前瞻距离预给定。

例如在识别的步骤中，基于车辆的当前车道的变狭窄来识别车道合并开始。为此，可以实施车辆水平上的车道宽度和前瞻距离末端处的车道宽度之间的比较。还可以基于当前车道和延续车道之间的分离线的末端来识别车道合并开始。

根据本发明的另一个实施方式，本发明可以包括响应于所识别的标记来提供关于所需要的车道变换的信息的步骤。所述信息可以以视觉方式、以听觉方式或以触觉方式输出。通过所述信息可以促使驾驶员独立地执行车道变换。如果识别到用于实施车道变换的驾驶员主动转向干预，则可以在短时间内减小干预力矩。

此外，本发明提供一种用于在需要车道变换时调整转向辅助***对车辆转向的干预力矩的装置，所述装置具有以下特征：用于响应于所识别的标记来匹配干预力矩的大小的装置，所述所识别的标记在车道合并开始之前预告车道合并。

所述装置可以是转向辅助***的一部分。因此，本发明此外还提供具有根据本发明的用于调整转向辅助***的干预力矩的装置的转向辅助***。

装置在此可以理解为处理传感器信号并且据此输出控制信号的电设备。控制设备可以具有可以按硬件方式和/或按软件方式构造的接口。在按硬件方式的构造中，所述接口例如可以是所谓的***ASIC的一部分，其包括装置的最不同的功能。然而还可能的是，接口是独立的集成电路或至少部分地由分立的元件组成。在按软件方式的构造中，接口可以是软件模块，其例如在微控制器上与其他软件模块共存。

具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，所述程序代码可以存储在机器可读的载体——如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上，并且当在相应于计算机的设备上执行程序时所述程序代码用于根据以上描述的实施方式中的任一项来实施本发明。

附图说明

以下根据附图示例性地详细解释本发明。附图示出：

图1：根据本发明的一个实施例的具有转向辅助***的车辆的示意图；

图2：根据本发明的一个实施例的用于调整转向辅助***的干预力矩的方法的流程图；

图3：根据本发明的***的模型结构；

图4：根据本发明的一个实施例的车道合并的状况的示图；

图5：方向箭头的所以识别的灰度值过渡的示图；

图6a-6c：方向箭头的图像。

具体实施方式

在本发明的优选实施例的后续描述中，对于在不同附图中表示的并且类似起作用的元件使用相同的或相似的参考标记，其中不重复描述这些元件。

图1示出具有转向装置102的车辆100，所述转向装置作用于车辆100的两个车轮。转向辅助***104被构造用于对转向装置102施加干预力矩。通过一个或多个定向的干预力矩，能够在将车辆保持在车道中时主动地支持车辆的驾驶员。根据所述实施例，当识别到预告在前的车道合并的标记时，通过用于调整干预力矩的装置104来匹配干预力矩的大小。为此，装置104通过接口提供相应的控制信号或用于干预力矩的调整值给转向辅助***104。可以通过周围环境检测装置108检测和识别所述标记。关于所识别的标记的相应信息可以通过接口提供给装置104。

图2示出根据本发明的一个实施例的用于调整转向辅助***的干预力矩的方法的流程图。在此，在步骤202中识别例如设置在车道上的标记，以便基于车道合并来预告车道的接下来的末端。当转向辅助***激活时，可以连续搜索相应的标记。在识别到标记以后，在步骤204中匹配干预力矩的大小。可以根据匹配准则实施干预力矩的大小的匹配，如根据后续的实施例描述的那样。因此，可以根据辅助***的前瞻距离以不同的方式逐步减小干预力矩。

图3示出根据本发明的一个实施例的用于调整转向辅助***的干预力矩的***的模型结构。所述***包括线识别202、周围环境模型310、轨迹规划312、转向辅助***调节104和干预控制106。通过线识别202可以识别在车道上位于车辆前面的线和标记。借助周围环境模型310可以基于由线识别202识别的线来建模车辆的周围环境。据此，可以借助轨迹规划312确定额定轨迹，所述额定轨迹预给定车辆的进一步的行驶路径。根据额定轨迹，转向辅助***调节104可以预给定干预力矩，所述干预力矩如此影响车辆的转向，使得车辆遵循所述额定轨迹。附加地，通过周围环境模型310获得的信息可以由干预控制106使用，以便确定用于转向辅助***调节104的预给定。因此，当周围环境模型310显示车道合并时，可以通过干预控制106改变转向辅助***调节104的干预力矩。

图4示出用于车辆100的车道合并的状况的示图，所述车辆配备有根据本发明的一个实施例的驾驶员辅助***。驾驶员辅助***具有一个检测范围，所述检测范围具有检测作用距离或前瞻作用距离420。检测范围覆盖车道的位于车辆100前面的区段。在此，前瞻作用距离420可以比两个行车道标记箭头422、423之间的间距更小。行车道标记箭头422设置在当前车道上，所述当前车道通过右侧行车道标记424和左侧行车道标记426限界。车辆100在当前车道上行驶。当前车道由于车道合并而结束。车道合并开始的特征在于当前车道的变细，其通过左侧车道标记426朝着右侧行车道标记424的方向摆动而开始。左侧行车道标记424大致在变细开始的水平上结束。由于车道合并，需要车辆100从当前车道到相邻的右侧车道的车道变换。行车道标记箭头422指向相邻的、右侧的、延续的车道。通过车辆辅助***在原始额定轨迹430上引导车辆100。原始额定轨迹430大致沿着当前车道的中央延伸。由于车道合并，不能保持原始额定轨迹430和所属的干预力矩。当车辆100到达线432时，需要根据本实施例执行的适应，线432表示适应开始。通过识别到行车道标记箭头422来触发适应开始。行车道标记箭头422已经可以涉及第二方向箭头，所述第二方向箭头显示车道合并。为了适应，确定经适应的额定轨迹，其朝着右侧行车道标记424的方向相对于当前车道内的原始额定轨迹310错开地延伸。通过对车辆100的转向的干预力矩的匹配，车辆100可以摆动到经适应的额定轨迹434上。

根据本实施例识别在行车道上标记的方向箭头并且将其方向分类。在LKS***的周围环境模型中可以使用所述信息以预测性地开始针对车道末端的专门的移交策略（斜降）。

根据一个实施例，可以仅仅借助一个单目视频摄像机实施行车道方向箭头的识别以及分类。根据本发明的专门的斜降功能的构型导致高的驾驶员可接受性。所述功能可以嵌入到整个***中。通过这种方式可以避免非常晚地识别行车道合并，从而能够实现在时间上舒适地移交给驾驶员的移交策略。

根据本发明的一个实施例的LKS***提供在高速公路和地方公路上的行驶运行中的更高安全性。如例如在图3中示出的那样，LKS***具有高的自动化程度。在其图像上构建LKS***的视频摄像机以最多80m的典型前瞻距离工作。在车道合并的区域中，以多个间隔施加多个方向箭头，所述间隔大于摄像机前瞻。通过方向箭头的识别和分类，可以在合并结束之前较远处已经开始根据本发明的方式的斜降。可以在模块“线识别”中实施方向箭头的识别和分类。根据图5和6描述方向箭头的探测和分类。

在图3中示出的轨迹规划中，在两次识别到方向箭头之后匹配***的额定位置。所述匹配通过横向额定偏移改变定义的值Y_Adapt来实现，所述定义的值位于10cm至40cm的值范围中。因为在行车道合并时需要由驾驶员将车道变换到旁边车道上，所以为了驾驶员的敏感性在恰恰这个方向上适应额定偏移。这导致，车辆朝着待变换的车道的方向运动，并且因此柔和地向驾驶员指出待执行的车道变换，如在图4中示出的那样。

借助本发明，额定轨迹定义为：

同时在图3中示出的干预控制中实施LKS***的预测性的斜降。

与在0-2s的时间内实施干预力矩逐步降低到0的斜降相比，在此多级地实施预测性的斜降。

在级1中，在识别到第二方向箭头之后，例如以闪烁的方向箭头的形式——例如在组合仪表或平视显示器中，或者也以其他符号——例如闪烁的线的形式向驾驶员示出光学的提示。由此要求驾驶员接管驾驶任务。

当识别到车道的标记末端时，开始级2。这基于左侧标记和右侧标记的比较来实现。根据最大的前瞻计算车道宽度。同样，计算车辆紧前面的宽度。如果在前瞻点处显示出宽度减小，则前瞻距离作为最大前瞻存储并且用作标准化值I_Norm。现在，根据变化的前瞻距离、也标记为直线的线（在图4中设置参考符号424）来减小干预力矩。

有以下：

$M_{\mathrm{RampDown}}=\frac{l_v}{l_{\mathrm{Norm}}}*M_{\mathrm{Eingriff}}$

在此，L_v是图4中的线424的前瞻距离，M_Eingriff是在无车道合并的情况下的干预力矩，并且M_RampDown是施加在转向轮上的干预力矩。

当进入级1时存在例如大于60m的前瞻距离时，才使用级2的所述变型方案。替代地，立刻开始斜降的阶段A。在此，立刻将干预力矩下降到当前值的一半。这发生在例如2s的预给定的时间内。通过***施加减半的干预力矩，直至识别到标记末端（步骤2）。如果如在步骤2中描述的那样识别到标记末端，则在阶段B中根据前瞻实施进一步的斜降，如在步骤2中描述的那样。

如果驾驶员通过转向、例如通过开始车道变换来接管车辆控制，则在定义的时间内将干预力矩降低为0。可以根据预先确定的标准来识别由驾驶员接管车辆控制。

根据本发明的方法可以表示用于在高速公路上的安全的LKS运行的重要部分。因此，在线识别和车道保持支持中提供应用。

图5示出具有“主干”540和箭头头部的方向箭头的已识别的灰度值过渡的示图，所述箭头头部具有特征角542。方向箭头表示直箭头。可以识别和分析处理通过灰度值过渡定义的线。通过特征角542和其相对于主干540的定向可以识别方向箭头指示的方向。

图6a至6c表示方向箭头的图像650，所述图像例如可以由视频摄像机拍摄并且可以被分析处理，以便识别显示车道合并的行车道标记。图像650中的明暗之间的过渡形成线，如在图5中示出的那样。在图6a中示出的箭头指示直/右转车道，在图6b中示出的箭头指示直/左转车道并且在图6c中示出的箭头指示直车道。

在图像中基于独有的形状、颜色和位置来实施方向箭头的探测和分类。仅仅位于车辆前面的方向箭头对于***而言是重要相关的。这典型地是暗背景（道路的沥青）上的明亮（线颜色）。根据所探测的灰度值过渡（梯度）的布置，可以识别箭头和对箭头分类，例如可以通过索贝尔滤波器计算所探测的灰度值过渡。

图6a至6c示出不同的箭头。在边缘处，箭头具有相对于行车道表面的梯度。在图像下半部分的中心寻找箭头。在此，标准是箭头的尖端处所识别的梯度的角度的和箭头的宽度减小的“主干”。

可以基于角度的定向确定箭头的分类，例如左、右或直。箭头的形状是针对国家标准化的，从而在德国所有箭头看起来都一样，在其他国家可能有其他形状，然后可以基于其他的角度-主干标准来探测所述其他形状。为了使错误分类最小化，可以使用附加的数据源——例如导航***中的国家信息。

基于以上所述的特征的箭头分类相对于其他从图像处理中已知的方法、例如模板匹配的优点是，例如当奥地利的箭头与德国的箭头略有不同时，可以识别具有非理想标记的或与标准具有略微偏差的箭头并且对其分类。

箭头的三维位置的确定对于根据本发明的方法不是必要的，因为仅仅出现的时刻是重要相关的。

为了检查位置的合理性，还可以使用在***中探测的车道。重要相关的箭头总是位于左侧自身车道标记和右侧自身车道标记之间。将已分类的方向箭头递交给在图3中示出的周围环境模型。从那里将已分类的方向箭头转交给干预控制并且转交给轨迹规划，所述干预控制产生斜降行为，所述轨迹规划产生额定轨迹。

仅仅示例性地选择所描述的和在附图中示出的实施例。不同的实施例可以完整地或关于各个特征相互组合。一个实施例还可以通过另一个实施例的特征来补充。此外，可以重复以及以与所描述的顺序不同的顺序执行根据本发明的方法步骤。

Claims (10)

1.一种用于在需要车道变换时调整转向辅助***（104）对车辆（100）的转向的干预力矩的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

响应于所识别的标记（422）来匹配（204）所述干预力矩的大小，所述所识别的标记在车道合并开始之前预告所述车道合并。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法具有以下步骤：分析处理所述车辆的周围环境检测装置（108）的记录（650），以便识别所述标记（422）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述标记（422）涉及方向箭头，并且在所述分析处理的步骤中实施所述方向箭头的分类。

4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述干预力矩用于在所述车辆的当前车道上在额定轨迹（430）上引导所述车辆（100），并且在所述匹配（204）步骤中，使所述额定轨迹的走向接近相邻的车道，所述相邻的车道在所述车道合并时与所述当前车道合并。

5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，根据用于识别所述车道合并的开始的装置的前瞻距离（420）来匹配所述干预力矩的大小。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，当所述前瞻距离（420）小于预先确定的最小间距时，能够在预先确定的时间间隔内使所述干预力矩的大小减小一个预先确定的值。

7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，连续根据相对于所述车道合并的开始的间距来匹配所述干预力矩的大小。

8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，所述方法具有以下步骤：基于所述车辆（100）的当前车道的变狭窄来识别所述车道合并的开始。

9.一种用于在需要车道变换时调整转向辅助***对车辆（100）的转向的干预力矩的装置（106），其具有以下特征：

用于响应于所识别的标记（422）来匹配所述干预力矩的大小的装置，所述所识别的标记在车道合并的开始之前预告所述车道合并。

10.一种计算机程序产品，其具有程序代码，用于当在信息***上执行程序时实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

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