CN113453969A - 用于保护车辆的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于保护在道路基础设施的行车道中行驶的主车辆的方法，该道路基础设施包括与所述行车道相邻的至少一个车道，该保护方法针对每个相邻车道包括以下步骤：‑检测(E1)该相邻车道中存在的多个车辆，包括估计与每个检测到的车辆有关的至少一个信息项，该至少一个信息项包括速度；‑在检测到的车辆形成车流的情况下，确定(E2)表示该相邻车道中的车流的速度(v1；v3)的值，例如平均速度；‑比较(E3)该主车辆的速度(v2)与表示该相邻车道中的车流的速度(v1；v3)的值；以及如果该主车辆的速度(v2)比表示该相邻车道中的车流的速度(v1；v3)的值大预定阈值(ThresholdV1，ThresholdV3)，则检测到对该主车辆而言危险的情况。

Description

用于保护车辆的方法
技术领域
本发明涉及一种用于保护车辆、尤其是具有驾驶员辅助的机动车辆或自动驾驶机动车辆的方法。本发明还涉及一种被设计成用于机动车辆的保护设备，该保护设备包括用于实施这种方法的装置。本发明还涉及一种包括这种保护设备的机动车辆。本发明还涉及一种实施这种方法的计算机程序。本发明还涉及一种其上保存有这种程序的保存介质。最后，本发明涉及一种来自包含这种程序的数据介质的信号。
背景技术
与使用自动驾驶车辆或具有驾驶员辅助的车辆相关的安全要求很高。具有“驾驶员辅助”的车辆是指装配有自适应巡航控制(ACC)驾驶员辅助***的车辆。
与使用自动驾驶车辆或具有驾驶员辅助的车辆相关的困难如下：可能存在这样的情况，即在这种车辆正在其中行驶的行车道上的交通畅通无阻时该车道是空闲的，而左侧和/或右侧的相邻车道堵塞。这种情况可能会在城市高速公路或环路上出现。这种现象可能是由入口车道或出口车道的存在引起的。这可能导致不同行车道中车流之间的速度差异非常显著。因此，可能会使得自主车辆或装配有巡航控制设备的车辆以高设定点速度行驶，同时相邻车道中的车辆以低速行驶或停止。这会在车辆突然变道的情况下导致高碰撞风险。
存在用于检测车辆移动到自动驾驶车辆或具有驾驶员辅助的车辆的行车道中进行的变道的切入检测***。这样的***执行不同的基本标准——尤其是预测相邻车道中车辆的路径，如文献“Cutting-in Vehicle Recognition for ACC Systems-TowardsFeasible Situation Analysis Methodology[用于ACC***的切入车辆识别-关于可行情况分析方法]”(Ismail Dagli等人)中所描述的。
然而，这些解决方案具有缺陷。具体地，如果在停止或非常缓慢移动的相邻车道中的至少一个车辆不单独构成与路径相关的变道风险，则这种切入检测***在变道超车情况中无效。于是，自动驾驶车辆或具有驾驶员辅助的车辆会在不减速的情况下变道超车。这会在前述车辆之一变道的情况下导致高碰撞风险。
发明内容
本发明的目的是提供克服了上述缺陷并且改进了从现有技术中已知的设备和方法的安全设备和方法。
根据本发明，一种用于保护在道路基础设施的行驶车道中行驶的主车辆的方法，该道路基础设施包括与所述行驶车道相邻的至少一个车道，该保护方法针对每个相邻车道包括以下步骤：
-检测该相邻车道中存在的多个车辆，包括估计与每个检测到的车辆有关的至少一个信息项，该至少一个信息项包括速度，
-在检测到的车辆形成车流的情况下，确定表示该相邻车道中的车流的速度的值，例如平均速度，
-比较该主车辆的速度与表示该相邻车道中的车流的速度的值，以及
如果该主车辆的速度比表示该相邻车道中的车流的速度的值大预定阈值，则检测到对该主车辆而言危险的情况。
该方法可以包括在检测到对该主车辆危险的情况时通过人机界面向驾驶员发送警告的步骤。
该方法可以包括在检测到对该主车辆而言危险的情况时，计算该主车辆的目标速度值的步骤，该目标速度值对应于该主车辆的速度减去一个量，这旨在降低对该主车辆的风险。
该方法还可以包括：
-将该主车辆的速度自动降低到该主车辆的所述目标速度值的步骤，或
-向该主车辆的驾驶员建议等于该主车辆的所述目标速度值的速度设定点的步骤，以及如果该驾驶员接受该建议，将该主车辆的速度降低到所述设定点值的步骤。
针对每个相邻车道，检测还可以包括估计该主车辆与检测到的车辆之间的距离。
在计算该主车辆的该目标速度值的步骤中，可以根据该主车辆与在该相邻车道中检测到的车辆之间的距离来确定所述量。
在比较该主车辆的速度与表示该相邻车道中的车流的速度的值的步骤中，所述预定阈值可以取决于该主车辆的速度。
该方法还可以包括在检测到对该主车辆而言危险的情况时改变该主车辆的行驶车道的步骤。
本发明还涉及一种被设计成用于主车辆的保护设备，该保护设备包括实施如上文所定义的方法的硬件和/或软件元件、尤其是被设计成用于实施如上文所定义的方法的硬件和/或软件元件，和/或该设备包括用于实施如上文所定义的方法的装置。
该设备可以包括：
-检测***，该检测***被设计成用于检测至少一个相邻车道中存在的多个车辆，并估计与检测到的车辆有关的至少一个信息项、尤其是速度，
-处理器，该处理器被设计成用于确定表示该至少一个相邻车道中的车流的速度的值，
-速度仲裁***，该速度仲裁***被设计成用于将该主车辆的速度与表示每个相邻车道中的车流的速度的该值进行比较，并计算该主车辆的目标速度值，该目标速度值对应于该主车辆的速度减去一个量，
-人机界面，该人机界面被设计成用于向该主车辆的驾驶员发出警告。
本发明还涉及一种包括如上文所定义的保护设备的机动车辆。
附图说明
附图示出了根据本发明的保护设备和根据本发明的用于实施保护方法的方式的示例实施例。
[图1]图1是包括几个行车道的道路基础设施的示意图。
[图2]图2是实施用于保护车辆的方法的方式的流程图。
[图3]图3示出了车辆的保护设备的实施例。
具体实施方式
下面参考图1描述了示例道路基础设施1。
道路基础设施1包括至少一个路段3或道路段。路段3包括例如三个行车道11、12、13。路段3也可以包括多于三个的行车道。
车辆22(称为主车辆)装配有根据本发明的保护设备。下面更详细地描述这种保护设备。主车辆22例如是装配有驾驶员辅助设备、尤其是自适应巡航控制(ACC)的具有驾驶员辅助的车辆，或者是自动驾驶车辆。
主车辆22例如在中央行车道12中行驶。“行驶车道”是指主车辆22行驶的车道。假设车辆22保持在行驶车道12中。
“相邻车道”是指行驶车道12左侧和右侧的任何车道。在图1的示例中，有两个车道与主车辆22的行驶车道12相邻：行驶车道12右侧的行车道11和行驶车道12左侧的行车道13。车辆的行驶方向由图1中的箭头16指示。
图1中的示例示出了以下情况：右侧车道11中交通拥堵，主车辆22的中央行驶车道12中交通畅通，并且左侧车道13中也交通畅通。在右侧车道11中行驶的车辆21的速度较低，例如大约为10km/h的数量级。主车辆22的速度较高，例如大约为90km/h的数量级。在左侧车道13中行驶的车辆23的速度较高，例如大约为110km/h的数量级。
本发明旨在使用信息、尤其是雷达或相机获得的信息来识别与主车辆的行驶车道相邻的车道中的交通状态、特别是交通流动的速度，并根据相邻车道中车流动的速度向主车辆建议减速，以保护主车辆免于初始危险情况。这避免或最小化了与相邻车道中变道的车辆发生碰撞的风险。因此，这提高了“变道超车”情况中的安全性。
本发明不旨在检测或预测切入，即车辆从相邻车道到主车辆的行驶车道的变道。实际上，比如下文描述的方法的用于保护车辆的方法可以作为“切入”检测机制的补充方案来实施。
下面参考图2描述实施用于保护主车辆22的方法的方式。
在第一步骤E1(检测)中，检测与主车辆22的行驶车道12相邻的车道11、13中的车辆21、23。还检测与在至少一个相邻车道11、13中检测到的车辆21、23有关的至少一个信息项、尤其是速度。附加的检测信息项可以是主车辆22与每个检测到的车辆21、23之间的距离。例如，计算每个检测到的车辆的估计速度和可选地估计距离。
在第二步骤E2(计算)中，针对每个相邻车道11、13，计算相邻车道11、13中的车辆21、23的平均速度的估计。针对检测到的车辆形成车流的每个相邻车道11、13，例如基于相邻车道11、13中的车辆21、23的估计平均速度来计算表示相邻车道11、13中的车流的速度v1、v3的值。例如，计算右侧车道11中的车流的速度v1和左侧车道13中的车流的速度v3。
“车流的速度”或“表示车流的速度的值”例如是指在给定相邻行车道中检测到的不同车辆的平均速度、或中间速度。“中间速度”是指这样的速度值——由主车辆检测到的以大于该值的速度行驶的车辆的数量等于以小于该相同值的速度行驶的车辆的数量。
在第三步骤E3(比较)中，比较主车辆22的速度v2与每个相邻车道11、13中的车流的速度v1、v3。
为每个相邻车道11、13预先定义了一个阈值。相邻车道11的阈值为Thresholdv1，并且相邻车道13的阈值为Thresholdv3。
针对每个相邻车道11、13，比较主车辆22的速度v2与相邻车道11、13中的车流的速度v1、v3和对应阈值Thresholdv1，Thresholdv3之和v1+Thresholdv1、v3+Thresholdv3。
优选地，分别对应于相邻右侧车道11和相邻左侧车道13的阈值Thresholdv1和Thresholdv3可以以该方法的参数数据的形式被校准，优选地参数数据是驾驶员不可访问的。
每个相邻车道11、13的阈值Thresholdv1、Thresholdv3可以是预定义的常数，或者在优选的变体中是可变的并且根据上下文——尤其是主车辆22的速度v2并且潜在地是主车辆与检测到的相邻车辆之间的距离——进行选择。
如果针对至少一个相邻车道11、13，主车辆22的速度v2大于相邻车道11、13中的车流的速度v1、v3与对应的阈值Thresholdv1，Thresholdv3之和v1+Thresholdv1、v3+Thresholdv3，则认为情况是危险的。该保护方法然后实施危险情况的第一检测阶段。这种情况特别是发生在给定相邻车道中的车辆以低速行驶时。
在表示保护方法的第二阶段的第四步骤E4中，该方法使情况再次安全。一种解决方案尤其依赖于对主车辆22的速度的调整，该调整是自动的或基于对驾驶员的简单建议。
步骤E4可以根据主车辆22的驾驶模式(尤其是自主或辅助)基于不同变体来执行。该方法优选地在所有情况下都包括向驾驶员发送检测到的危险情况的警告的第一子步骤E10、E20。
该方法实施计算主车辆22的称为目标速度值的新值的另一个子步骤，该新值为主车辆的速度v2减去量Δv。
量Δv可以例如根据主车辆与在相邻车道中检测到的低速车辆之间的距离来确定。主车辆与在相邻车道中检测到的车辆之间的距离越大，量Δv的就越小。因为检测到的车辆距离较远，导致对主车辆的风险较低。主车辆与在相邻车道中检测到的车辆之间的距离越小，量Δv越大，趋向于其最大值。实际上，对主车辆的风险较高。
对于自动驾驶，在步骤E4的子步骤E11中，根据方程v2＝v2-Δv来自动调整主车辆22的速度。自动将主车辆22的速度降低在步骤E3期间确定的量Δv。在步骤E4的子步骤E10中，警告主车辆22的驾驶员已将新的速度设定点应用于车辆。
对于驾驶员辅助，在步骤E4的子步骤E20中，警告驾驶员针对至少一个相邻车道11、13，主车辆22的速度v2大于相邻车道11、13中的车流的速度v1、v3与对应的阈值Thresholdv1、Thresholdv3之和v1+Thresholdv1、v3+Thresholdv3。向驾驶员建议新的速度设定点v2＝v2-Δv。如果驾驶员接受该新的速度设定点，则在步骤E4的子步骤E21中将新的速度设定点应用于车辆，这将主车辆22的速度降低在步骤E3期间确定的量Δv。如果驾驶员不接受该新的速度设定点，则主车辆22的速度保持不变。
在图1的示例中，在第二步骤E2中估计右侧车道11中的车流的速度v1。由于主车辆22的速度v2大于右侧车道11中的车辆的速度v1，将主车辆22的自动驾驶***或自适应巡航控制的速度设定点v2降低给定量Δv。例如，将主车辆22的速度v2减少在大约30km/h的数量级上的量Δv。主车辆22的速度在自动驾驶模式下自动降低，并且在驾驶员辅助模式下遵循来自驾驶员的确认而降低。
如果相邻车道中的车流与主车辆22之间存在显著的速度差，则方法(比如关于图2描述的方法)警告主车辆22的驾驶员。这些警告会警告主车辆的驾驶员潜在的危险情况，从而保持或提高驾驶员的警觉水平。这种方法特别是使变道超车情况更加安全。
关于图2描述的类型的方法的第二个效果可以是降低主车辆的速度，即使主车辆的行驶车道上没有车辆也是如此。这种方法预见并降低了在车辆从相邻的较慢移动车道变道的情况下的潜在制动的影响。在图1的示例中，在方法的步骤E1期间检测到的相邻车道11、13中的车辆21、23是虚线18之间的车辆。例如，如果该方法的步骤E1使得可以在两秒的时段内检测到相邻车道中的车辆，则主车辆22可以利用这段时间开始减速，以便以符合先前定义的标准的速度差接近相邻车道中的车辆。
关于图2描述的类型的用于保护车辆的方法的一个优点所涉及到的事实在于，车辆的驾驶员能够更好地预见潜在的危险情况，例如车辆的变道、或在检测到的相邻车道中车流停止时车门的打开。
关于图2描述的类型的用于保护车辆的方法的另一个优点所涉及到的事实在于，主车辆与相邻车道中易于变道的所有其他车辆之间的速度差减小。这会降低潜在碰撞的影响。
下面参考图3描述用于保护车辆22的设备30的一个实施例。
保护设备30包括实施或管理上述类型的保护方法的硬件和/或软件元件31、32、33、34、35、37。特别地，保护设备30包括实施用于保护主车辆22的方法的步骤所需的硬件和/或软件元件。这些不同的元件可以包括软件模块。
例如，硬件和/或软件元件可以包括以下元件中的一些或全部：
检测***31，
处理器32，
速度仲裁***33，
人机界面(HMI)34，
存储器35。
检测***31用于检测不同行车道、尤其是行驶车道12和相邻车道11、13中的车辆。检测***31检测与在至少一个相邻车道11、13中检测到的车辆21、23有关的至少一个信息项、尤其是速度和/或距离。
检测***31可以包括雷达和/或相机。
除了由检测***31提供的信息之外，还可以使用尤其是来自地图的与交通状态有关的信息。有利地，主车辆22可以包括地图数据库37。
处理器32可以用于估计至少一个相邻车道11、13中的车辆21、23的平均速度，并确定对应的车流的速度v1、v3。
速度仲裁***33用于基于主车辆22的速度v2和由处理器32提供的至少一个相邻车道11、13中的车流的速度v1、v3，确定要应用于主车辆22的新的速度设定点。
在自动驾驶模式下，人机界面(HMI)34警告主车辆22的驾驶员已应用新的速度设定点。在驾驶员辅助模式中，如果相邻车道中的车流与主车辆22之间存在显著的速度差，则人机界面(HMI)34警告主车辆22的驾驶员，并向驾驶员建议新的速度设定点。
上面已经关于机动车辆描述了一种方法和一种保护设备。这种方法和这种保护设备可以用于其他类型的道路运输，例如两轮车辆、公共汽车或货物运输车辆。

Claims (11)

1.一种用于保护在道路基础设施(1)的行驶车道(12)中行驶的主车辆(22)的方法，该道路基础设施包括与所述行驶车道相邻的至少一个车道(11；13)，该保护方法针对每个相邻车道包括以下步骤：
-检测(E1)该相邻车道(11，13)中存在的多个车辆(21；23)，包括估计与每个检测到的车辆有关的至少一个信息项，该至少一个信息项包括速度；
-在检测到的车辆形成车流的情况下，确定(E2)表示该相邻车道中的车流的速度(v1，v3)的值，例如平均速度，
-比较(E3)该主车辆的速度(v2)与表示该相邻车道中的车流的速度(v1；v3)的值；以及
如果该主车辆的速度(v2)比表示该相邻车道中的车流的速度(v1；v3)的值大预定阈值(Thresholdv1，Thresholdv3)，则检测到对该主车辆(22)而言危险的情况。
2.如前一项权利要求所述的方法，其特征在于，该方法包括在检测到对该主车辆(22)危险的情况时通过人机界面向驾驶员发送警告的步骤(E10；E20)。
3.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该方法包括在检测到对该主车辆(22)而言危险的情况时，计算该主车辆的目标速度值的步骤，该目标速度值对应于该主车辆的速度(v2)减去一个量(Δv)，这旨在降低对该主车辆(22)的风险。
4.如前一权利要求所述的方法，还包括：
-将该主车辆(22)的速度自动降低到该主车辆的所述目标速度值的步骤(E11)，或
-向该主车辆的驾驶员建议等于该主车辆(22)的所述目标速度值的速度设定点的步骤，以及如果该驾驶员接受该建议，将该主车辆(22)的速度降低到所述设定点值的步骤(E21)。
5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，针对每个相邻车道(11；13)，检测(E1)还包括估计该主车辆(22)与检测到的车辆(21；23)之间的距离。
6.如权利要求3和5所述的方法，其中，在计算该主车辆(22)的目标速度值的步骤中，根据该主车辆与在该相邻车道中检测到的车辆之间的距离来确定所述量(Δv)。
7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，在比较该主车辆的速度(v2)与表示该相邻车道(11；13)中的车流的速度(v1；v3)的值的步骤(E3)中，所述预定阈值(Thresholdv1，Thresholdv3)取决于该主车辆(22)的速度。
8.如前述权利要求之一所述的方法，还包括在检测到对该主车辆而言危险的情况时改变该主车辆(22)的行驶车道的步骤。
9.一种被设计成用于主车辆(22)的保护设备(30)，该保护设备(30)包括实施根据前述权利要求之一所述的方法的软件和/或硬件元件(31，32，33，34，35，37)、尤其是被设计成用于实施根据前述权利要求之一所述的方法的硬件和/或软件元件(31，32，33，34，35，37)，和/或该设备包括用于实施根据前述权利要求之一所述的方法的装置。
10.如前一权利要求所述的设备，包括：
-检测***(31)，该检测***被设计成用于检测至少一个相邻车道(11；13)中存在的多个车辆(21；23)，并估计与检测到的车辆有关的至少一个信息项、尤其是速度，
-处理器(32)，该处理器被设计成用于确定表示该至少一个相邻车道中的车流的速度(v1；v3)的值，
-速度仲裁***(33)，该速度仲裁***被设计成用于将该主车辆的速度(v2)与表示每个相邻车道中的车流的速度的该值(v1；v3)进行比较，并计算该主车辆的目标速度值，该目标速度值对应于该主车辆的速度(v2)减去一个量(Δv)，
-人机界面(34)，该人机界面被设计成用于向该主车辆的驾驶员发出警告。
11.一种车辆，该车辆包括如权利要求9或10所述的保护设备。
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