CN104276178A - 用于探测车辆前方窄路的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于探测车辆前方窄路的装置和方法。该装置包括：窄路确定处理器，被配置为基于车辆的驾驶信息和规格信息生成在障碍物之间通过的圆弧，在所生成的圆弧之中选择最接近障碍物的中间的圆弧，以及生成偏移曲线，其为与所选择的圆弧具有相同的中心点并与位于所选择的圆弧的左/右侧的相应的障碍物接触的圆弧，然后当两条偏移曲线之间的宽度未超过阈值时将道路确定为窄路。

Description

用于探测车辆前方窄路的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2013年7月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0081441号的优先权，通过引用将其全部内容结合于此。

技术领域

本发明涉及一种用于探测车辆前方的窄路的装置和方法，更具体地，涉及基于利用LiDAR所探测的障碍物的位置来探测车辆不能通过的窄路的装置和方法。

在本发明中，圆弧表示圆形的弧以及中心点表示圆形的中心点。

此外，在本发明中，道路表示可以无需车道限定的小路、普通道路等。

背景技术

通常，道路的宽度被设计为允许车辆宽裕地通过。

然而，当障碍物（例如，其他车辆等）位于道路一侧或两侧的边缘时，道路的宽度变得更窄，这样使得驾驶员必须在视觉上判断道路宽度的同时还观察车辆的左和右侧来通过该道路。

因此，当道路的实际宽度比车身的宽度窄时，可能由于驾驶员的误判而与障碍物发生剐蹭。

为了解决上述问题，已提出了一种技术，通过该技术，通过将旋转传感器（rotating sensor）安装在车身前方的中部来感测窄路的宽度。

然而，根据现有技术的这种技术，通过利用仅向左和右旋转的传感器来探测窄路的宽度，并因此，当窄路是诸如曲线而不是直线时可能无法精确探测窄路的宽度。

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，同时可以保持能够因此实现的优点。

根据本发明的一个方面，提供一种用于探测车辆前方的窄路的装置和方法，其能够通过基于使用例如LiDAR所收集的障碍物的位置来预先探测车辆不能通过的窄路以防止驾驶员通过该窄路从而避免与障碍物发生剐蹭。

通过以下本发明的具体实施方式，本发明的上述及其他目标、特征、方面和优点将被理解并变得显而易见。

在本发明的一方面中，提供一种用于探测车辆前方的窄路的装置，包括：驾驶信息收集器，被配置为收集车辆的驾驶信息和规格信息；位置传感器，被配置为感测位于车辆前方的道路两侧的障碍物的位置；窄路确定处理器，被配置为基于车辆的驾驶信息和规格信息生成在障碍物之间通过的圆弧，在所生成的圆弧之中选择最接近障碍物中央的圆弧，以及生成偏移曲线，该偏移曲线为与所选择的圆弧具有相同的中心点并与位于所选择的圆弧左/右侧的相应的障碍物接触的圆弧，然后当两条偏移曲线之间的宽度未超过阈值时将道路确定为窄路；以及窄路通知器，被配置为向驾驶员通知车辆的前方存在窄路。

在本发明的另一方面中，提供一种用于探测车辆前方的窄路的方法，包括：由驾驶信息收集器收集车辆的驾驶信息和规格信息；由位置传感器感测位于车辆前方的道路两侧的障碍物的位置；由窄路确定处理器基于车辆的驾驶信息和规格信息来生成在障碍物之间通过的圆弧，由窄路确定处理器在所生成的圆弧之中选择最接近障碍物的中间的圆弧，由窄路确定处理器生成偏移曲线，该偏移曲线为与所选择的圆弧具有相同的中心点并与位于所选择的圆弧的左/右侧的相应障碍物接触的圆弧，在两条偏移曲线之间的宽度未超过阈值时由窄路确定处理器将道路确定为窄路；以及向驾驶员通知车辆的前方存在窄路。

附图说明

通过以下结合附图的具体实施方式，本发明的上述以及其他目标、特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是根据本发明的示例性实施方式的用于探测车辆前方的窄路的装置的框图；

图2是根据本发明的示例性实施方式的用于探测车辆前方的窄路的装置内的窄路确定处理器的细节框图；

图3A至图3C是示出根据本发明的示例性实施方式的通过圆弧生成器生成圆弧的过程的示图；

图4为示出根据本发明的示例性实施方式的候选组计算器的示图；

图5为示出根据本发明的示例性实施方式的由候选组提取器提取未与障碍物接触的圆弧的过程的示图；

图6A至图6B为示出根据本发明的示例性实施方式的通过宽度计算器计算两条偏移曲线之间的宽度的过程的示图；

图7为示出根据本发明的示例性实施方式的宽度计算器的示图；

图8为示出根据本发明的示例性实施方式的通过宽度计算器确定障碍物是否存在于任何部分的过程的示图；以及

图9为根据本发明的示例性实施方式的用于探测车辆前方的窄路的过程的流程图。

具体实施方式

通过参照附图，根据本发明的示例性实施方式的以下描述，上述目标、特征和优点将变得更显而易见。因此，本发明所属领域的普通技术人员将容易地理解本发明的技术构思或实质。此外，为了简洁的目的，将省略对现有技术中已知的技术配置的不必要的描述。在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。

图1是根据本发明的示例性实施方式的用于探测车辆前方的窄路的装置的框图。

如图1所示，用于探测车辆前方窄路的装置包括：驾驶信息收集器10、位置传感器20、窄路确定处理器30、和窄路通知器40。

驾驶信息收集器10收集诸如车辆的速度和转向角作为驾驶信息。

驾驶信息收集器10可以与电子控制单元（ECU）通信以收集驾驶信息和/或驾驶信息收集器可以通过车辆通信网络直接收集驾驶信息。

本文中，车辆通信网络包括：控制器局域网（CAN）、局域互联网（LIN）、FlexRay、媒体导向***传输（MOST）等。

此外，驾驶信息收集器10也可以收集车辆的规格信息（例如，长度、宽度、最小旋转半径、最大转向角等）。

接下来，能够感测存在于车辆前方道路两侧的障碍物的位置（例如，从车辆到障碍物的距离、障碍物的坐标）的位置传感器20例如优选使用但不限于光探测与测距（LiDAR）传感器。

供参考，LiDAR传感器比无线电探测与测距（RaDAR）传感器在横向上具有更高的感测精度，因此使用LiDAR传感器可以相对提高车辆前方是否存在路径的确定精度。

此外，如图5所示，位置传感器20所感测的障碍物以点和线的形式表示。

接下来，窄路确定处理器30（其可以是控制器）用作控制用于探测车辆前方窄路的装置并执行以下功能。

窄路确定处理器30基于由驾驶信息收集器10收集的车辆的驾驶信息和规格信息来生成在障碍物之间通过的圆弧，在所生成的圆弧之中选择最接近障碍物中间的圆弧，以及生成偏移曲线，该偏移曲线为与所选择的圆弧具有相同的中心点并与位于所选择的圆弧的左/右侧的相应的障碍物接触的圆弧，然后，当两条偏移曲线之间的宽度未超过阈值时将道路确定为窄路。

例如，窄路确定处理器30生成其绘制在车前的长度彼此不同的多条圆弧，同时将车辆的后轮间的中心设置为0°，计算窄路探测区域，以及在所计算的窄路探测区域内提取未与障碍物接触的圆弧（在下文中，候选组）。

然后，窄路确定处理器30从所提取的候选组中选择最接近道路两侧的障碍物的中央的圆弧。

窄路确定处理器30基于与所选择的圆弧相同的中心点来生成偏移曲线，该偏移曲线为所选择的圆弧中与位于左和右侧的障碍物接触的圆弧，然后，计算两条偏移曲线之间的宽度。

进一步，当所计算的宽度未超过阈值时，窄路确定处理器30将道路确定为窄路。

接下来，当窄路确定处理器30确定车辆前方的道路是窄路时，窄路通知器40向驾驶员通知窄路。为此，窄路通知器40可以使用音频、视频和导航（AVN）***以利用声音和/或通过屏幕上的消息来通知驾驶员存在窄路。

图2是根据本发明的示例性实施方式的用于探测车辆前方的窄路的装置内的窄路确定处理器的细节框图。

如图2所示，窄路确定处理器30包括：圆弧生成器21、区域计算器22、候选组提取器23、圆弧选择器24、宽度计算器25和窄路确定器26。

圆弧生成器21生成多条圆弧，其中，车辆后轮的中心（中央）设置为0°。在这种情况下，圆弧生成器21基于由驾驶信息收集器10收集的车辆的规格信息通过考虑车辆的运动来生成多条圆弧。

在下文中，将参考图3A至图3C详细地描述由圆弧生成器21生成多条圆弧的过程。

如图3A所示，圆弧生成器21生成多条圆弧使得车辆的后轮中心被设置为0°。即，所有所生成的圆弧与后轮和圆弧起点之间的切线相交。

在这种情况下，所有生成的圆弧的半径r_k取为相对于车辆位置的最大半径。此外，具有对中心点x_c（k）、y_c（k）的半径r_k和具有长度l_k的圆弧的生成取决于绘制在车辆前方的圆弧的等式。

即，如图3B所示，圆弧生成器21基于下式1在将车辆的后轮设置为0°时生成具有不同长度l_k的多条圆弧。

【等式1】

l_k=l₀+vT_k

在等式1中，1₀是表示圆弧的最小长度的常量，v是当前车速，以及T_k是确定圆弧的长度并由设计者任意设置的变量。因此，当T_k的值增加时，圆弧的长度增加，而当T_k的值减少时，圆弧的长度减少。

例如，在v是常量的情形中，当k=1时，l₁=l₀+vT₁，以及当k=2时，l₂=l₀+vT₂。在这种情况下，T₁≠T₂，从而l₁≠l₂。

因此，在将车辆后轮的中心（中央）设置为0°的同时，具有不同长度的多条圆弧设置为如图3B所示。

供参考，因为道路（其作为确定道路是否是窄路的目标）为在其上并未绘制车道的小路或普通道路，所以圆弧生成器21仅生成与小路或道路上的障碍物接触或在障碍物间通过的弧。

接下来，区域计算器22计算用于探测窄路的区域。即，区域计算器22通过将阈值角度加入基于下式2计算的安全距离l_s来计算区域。本文中，阈值角度是表示车辆前方的角度（180°）内的值。在本文所描述的本发明的示例性实施方式中，例如，阈值角度为90°。

【等式2】

$l_s=l_m+\mathrm{\υt}+\frac{1}{2}a{t}^2$

在上式2中，l_m是表示裕度长度的常量，v表示车速，t是设计者设置的常量，以及a表示减速度。

区域计算器22将阈值角度加至安全距离l_s来计算区域301，如图3C中所示。

接下来，候选组提取器23提取在区域计算器22所计算的区域301内未接触障碍物的圆弧（在下文中，候选组）。所提取的候选组如图4所示。

将参考图5描述由候选组提取器23提取候选组的处理。

如图5中所示，由位置传感器20感测到的障碍物由连接点X_ob1、y_ob1与点X_ob2、Y_ob2的线表示。

关于圆弧生成器21基于障碍物生成的圆弧（即，关于中心点为（x_c）_k、（y_c）_k，半径为r_k、以及与后轮轴的中心x_init、y_init成角度θ_k的圆弧）的接触点x_sol、y_sol，由下式3计算。

【等式3】

$y_{\mathrm{sol}}=\left(\frac{y_{{\mathrm{ob}}_2}-y_{{\mathrm{ob}}_1}}{x_{{\mathrm{ob}}_2}-x_{{\mathrm{ob}}_1}}\right)x_{\mathrm{sol}}+\{y_{{\mathrm{ob}}_1}-\left(\frac{y_{{\mathrm{ob}}_2}-y_{{\mathrm{ob}}_1}}{x_{{\mathrm{ob}}_2}-x_{{\mathrm{ob}}_1}}\right)x_{{\mathrm{ob}}_1}\}$

$r_k^2={(x_{\mathrm{sol}}-x_c)}_k^2+{(y_{\mathrm{sol}}-y_c)}_k^2$

$x_{{\mathrm{ob}}_1}<x_{\mathrm{sol}}<x_{{\mathrm{ob}}_2}$

$y_{{\mathrm{ob}}_1}<y_{\mathrm{sol}}<y_{{\mathrm{ob}}_2}$

0＜θ_sol＜θ_k

候选组提取器23提取未满足上式3的圆弧作为候选组。

接下来，圆弧选择器24从候选组提取器23提取的候选组中选择最接近车辆两侧的障碍物的中心（中央）的圆弧401。

接下来，宽度计算器25生成偏移曲线，该偏移曲线是与圆弧401具有相同的中心点并与位于圆弧选择器24选择的圆弧401的左/右侧的相应障碍物接触的圆弧，然后，计算两条偏移曲线之间的宽度。

参考图6A至图6B，将详细描述由宽度计算器25计算两条偏移曲线之间的宽度的示例性方法。

首先，如图6A中所示，宽度计算器25选择圆弧401的关于中心点（x_c）_k、（y_c）_k具有预定角度（例如，3°、5°、7°、10°等）的一段。

宽度计算器25生成偏移曲线601和602，其是从接近车辆的部分顺序接触位于圆弧401的左/右侧的障碍物的新弧。

即，宽度计算器25生成第一偏移曲线601，其是与圆弧401具有相同中心点并与位于圆弧401的左侧（外侧）的障碍物603接触的圆弧，并且生成第二偏移曲线602，其是与圆弧401具有相同的中心点并与位于圆弧401右侧（内侧）的障碍物604接触的圆弧。

在该实例中，第一偏移曲线601的半径R_out大于圆弧选择器24选择的圆弧401的半径r_k，但是该第一偏移曲线的半径是接触相应障碍物603的弧的半径之中的最小半径。

再者，第二偏移曲线602的半径R_in小于圆弧选择器24选择的圆弧401的半径rk，但是该第二偏移曲线的半径是接触相应障碍物604的弧的半径之中的最大半径。

宽度计算器25使用下式4计算第一偏移曲线601与第二偏移曲线602之间的宽度W。

【等式4】

W=|R_out-R_in|

在上式4中，‘||’指取绝对值。

宽度计算器25生成第一偏移曲线601，其是在与圆弧401具有相同的中心点并与位于圆弧401左侧的第一障碍物603接触的弧之中具有最小半径的圆弧，并生成第二偏移曲线602，其是在与圆弧401具有相同的中心点并与位于圆弧401右侧的第二障碍物604接触的弧之中具有最大半径的圆弧。然后，宽度计算器25计算第一偏移曲线601与第二偏移曲线602之间的宽度。

如图7中所示，当宽度计算器25生成第一偏移曲线601时，表示障碍物的线701与第一偏移曲线601的中心点（x_c）_k、（y_c）_k之间的距离变成第一偏移曲线601的半径R1。

此外，如图7中所示，当宽度计算器25生成第二偏移曲线602时，表示障碍物的线702与第二偏移曲线602的中心点（x_c）_k、（y_c）_k之间的距离变成第二偏移曲线602的半径R3。

将参考图8描述由宽度计算器25确定障碍物是否包括在任何区中的处理。当满足下式5时，宽度计算器25确定障碍物包含在相应区中。

【等式5】

$({\mathrm{\&theta;}}_{i-1}<{\mathrm{\&theta;}}_{{\mathrm{ob}}_1}<{\mathrm{\&theta;}}_i)$ 或 $({\mathrm{\&theta;}}_{i-1}<{\mathrm{\&theta;}}_{{\mathrm{ob}}_2}<{\mathrm{\&theta;}}_i)$

接下来，在宽度计算器25计算出的宽度未超过阈值的情况下，窄路确定器26将道路确定为窄路。在这种情况下，阈值变成通过将裕度长度（例如，50cm）加到车宽而获得的值。

图9为根据本发明的示例性实施方式的用于探测车辆前方的窄路的方法的流程图。

首先，驾驶信息收集器10收集车辆的驾驶信息和规格信息（901）。

接下来，位置传感器20感测位于车辆前方的道路两侧的障碍物的位置（902）。

接下来，窄路确定处理器30基于由驾驶信息收集器10收集的车辆的驾驶信息和规格信息生成在障碍物之间穿过的圆弧，在所生成的圆弧之中选择最接近障碍物的中央的圆弧，以及基于与所选择的圆弧相同的中心点生成作为与位于所选择的圆弧的左/右侧的相应障碍物接触的圆弧的偏移曲线。

然后，在两条偏移曲线之间的宽度未超过阈值的情况下，窄路确定处理器30将道路确定为窄路（903）。当宽度超过阈值时，处理结束。

接下来，窄路通知器40通知驾驶员车辆前方存在窄路（904）。

如上所述的根据本发明的示例性实施方式的方法可以准备为使用计算机程序。本领域中的计算机程序员可以容易地推断出构造计算机程序的代码和代码段。计算机程序可以存储在非暂存性计算机可读记录介质（信息存储介质）中并可以由处理器（例如，计算机等）读取和执行，从而实现根据本发明的方法。此外，记录介质可包括可由计算机读取的任何类型的记录介质。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式，通过基于使用例如LiDAR收集的障碍物的位置来预先探测车辆不能通过的窄路，可以避免驾驶员通过该窄路从而避免与障碍物发生剐蹭。

此外，根据本公开内容的示例性实施方式，即使当窄路为除直线以外的曲线时也可以精确地探测窄路的宽度。

在不偏离本发明的范围和精神的情况下，以上所述的本发明可以由本发明所属领域的普通技术人员进行各种替代、改变和修改。因此，本发明不限于上述示例性实施方式和附图。

附图中的每个元件的标号

10：驾驶信息收集单元

20：位置传感单元

21：圆弧生成器

23：候选组提取器

22：区域计算器

24：圆弧选择器

25：宽度计算器

26：窄路确定器

30：窄路确定单元

40：窄路指导单元

901：收集车辆的驾驶信息和规格信息

902：感测位于车辆前方的道路两侧的障碍物的位置

903：计算障碍物之间的宽度并当所计算的宽度未超过阈值时将道路确定为窄路

904：向驾驶员指导车辆前方存在窄路的事实

Claims (13)

1.一种用于探测车辆前方的窄路的装置，包括：

驾驶信息收集器，被配置为收集所述车辆的驾驶信息和规格信息；

位置传感器，被配置为感测位于所述车辆前方的道路两侧的障碍物的位置；

窄路确定处理器，被配置为基于所述车辆的所述驾驶信息和所述规格信息生成在所述障碍物之间通过的圆弧，在所生成的所述圆弧之中选择最接近所述障碍物的中央的圆弧，以及生成偏移曲线，然后当两条所述偏移曲线之间的宽度未超过阈值时确定道路为窄路，其中，所述偏移曲线是与所选择的所述圆弧具有相同的中心点并与位于所选择的所述圆弧的左/右侧的相应障碍物接触的圆弧；以及

窄路通知器，被配置为通知驾驶员所述车辆的前方存在窄路。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述位置传感器是光探测与测距（LiDAR）传感器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述阈值是通过将裕度长度与所述车辆的宽度相加所获得的值。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述窄路确定处理器包括：

圆弧生成器，被配置为生成具有绘制在所述车辆前方的不同长度的多条圆弧，并将所述车辆的后轮轴的中心设置为0°；

区域计算器，被配置为计算窄路探测区域；

候选组提取器，被配置为提取在由所述区域计算器计算出的所述区域内未接触障碍物的弧，所提取的弧为候选组；

圆弧选择器，被配置为从所述候选组提取器提取的所述候选组中选择最接近所述车辆的两侧的障碍物的中央的圆弧；

宽度计算器，被配置为生成与所选择的弧具有相同的中心点并与位于由所述圆弧选择器选择的所述圆弧的左/右侧相应的障碍物接触的偏移曲线，然后计算两条所述偏移曲线之间的宽度；以及

窄路确定器，被配置为在所述宽度计算器计算出的所述宽度未超过所述阈值时确定道路为窄路。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述宽度计算器选择对于所选择的圆弧的中心点具有预定角度的所选择的圆弧的段，然后生成从接近所述车辆的区顺序地与位于所选择的圆弧的左/右侧的所述障碍物接触的所述偏移曲线。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述宽度计算器生成第一偏移曲线，其中，所述第一偏移曲线在与所选择的圆弧具有相同中心点并与位于所选择的圆弧的左侧的第一障碍物接触的弧的半径之中具有最小半径，以及

其中，所述宽度计算器生成第二偏移曲线，其中，所述第二偏移曲线在与所选择的圆弧具有相同中心点并与位于所选择的圆弧的右侧的第二障碍物接触的弧的半径之中具有最大半径，然后计算所述第一偏移曲线与所述第二偏移曲线之间的宽度。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述宽度计算器使用表示所述第一障碍物的线与所述第一偏移曲线的中心点之间的距离来在生成所述第一偏移曲线时确定所述第一偏移曲线的半径。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述宽度计算器使用表示所述第二障碍物的线与所述第二偏移曲线的中心点之间的距离来在生成所述第二偏移曲线时确定所述第二偏移曲线的半径。

9.一种用于探测车辆前方的窄路的方法，包括：

由驾驶信息收集器收集所述车辆的驾驶信息和规格信息；

由位置传感器感测位于所述车辆前方的道路两侧的障碍物的位置；

由窄路确定处理器基于所述车辆的所述驾驶信息和所述规格信息生成在所述障碍物之间通过的圆弧；

由所述窄路确定处理器在所生成的所述圆弧之中选择最接近所述障碍物的中央的圆弧；

由所述窄路确定处理器生成偏移曲线，其中，所述偏移曲线是与所选择的所述圆弧具有相同的中心点并与位于所选择的所述圆弧的左/右侧的相应障碍物接触的圆弧；

由所述窄路确定处理器在两条所述偏移曲线之间的宽度未超过阈值时确定道路为窄路；以及

通知驾驶员所述车辆的前方存在窄路。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定道路为窄路包括：

生成具有绘制在所述车辆前方的不同长度的多条圆弧，并将所述车辆的后轮轴的中心设置为0°；

计算窄路探测区域；

提取在计算出的所述区域内未接触障碍物的弧，所提取的弧为候选组；

从提取的所述候选组中选择最接近道路两侧的障碍物的中央的圆弧；

生成与所选择的圆弧具有相同的中心点并与位于所选择的所述圆弧的左/右侧相应的障碍物接触的偏移曲线，然后计算两条所述偏移曲线之间的宽度；以及

在计算出的所述宽度未超过阈值时确定道路为窄路。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，计算所述宽度包括：

生成第一偏移曲线，其中，所述第一偏移曲线在与所选择的所述圆弧具有相同中心点并与位于所选择的所述圆弧的左侧的第一障碍物接触的弧的半径之中具有最小半径；

生成第二偏移曲线，其中，所述第二偏移曲线在与所选择的所述圆弧具有相同中心点并与位于所选择的所述圆弧的右侧的第二障碍物接触的弧的半径之中具有最大半径；以及

计算所述第一偏移曲线与所述第二偏移曲线之间的宽度。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在计算所述宽度中，使用表示所述第一障碍物的线与所述第一偏移曲线的中心点之间的距离来在生成所述第一偏移曲线时确定所述第一偏移曲线的半径。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，在计算所述宽度中，使用表示所述第二障碍物的线与所述第二偏移曲线的中心点之间的距离来在生成所述第二偏移曲线时确定所述第二偏移曲线的半径。