用於調節車道居中轉向控制的平滑度的系統和方法

2023-11-10 22:33:52

專利名稱：用於調節車道居中轉向控制的平滑度的系統和方法
技術領域：
本發明涉及轉向控制。更具體地，本發明涉及向轉向控制系統的車道居中功能進行的轉換的平滑度(smoothness)調節。
背景技術：
現代的車輛可以設有自主操作的能力。當自主操作時，減小了對駕駛員幹涉的需要。在沒有持續的駕駛員幹渉的情況下進行的操作可以減小駕駛員的疲勞。現代的車輛中的自主操作可以通過利用藉助於安裝在車輛中的傳感器獲得的信息而得到加強。這樣的傳感器(例如，雷達或照相機)可以檢測其它的車輛的存在、道路或車道的邊緣、和道路上或附近存在的各種物體。例如，巡航控制(其中，車輛操作者設置車輛保持的車輛速度)長久以來是可用 的。最近開發了自適應的巡航控制系統，其可以根據感測到的情況調節車輛速度。例如，當傳感器檢測到更慢移動的車輛在前面吋，自適應的巡航控制可以使車輛減速。自動轉向控制機構被描述為用於提供至少有限的自主轉向。例如，自主轉向系統被描述為用於例如如下的任務使車輛返回車道的中心、將車輛保持在車道的中心、和用於改變車道。關於自動轉向提出的ー個方面是確定符合車輛能力以及駕駛員和乘客的一定的預設舒適水平的路徑。該路徑的確定通常基於檢測到的道路，並基於檢測到的車輛的當前狀態。

發明內容
按照本發明的實施例，本發明的一個實施例可以包括計算在道路上行駛的車輛執行向車道居中轉換的操縱所需的轉向調節量。可以根據用於完成所述操縱的期望平滑度水平獲得、選擇或計算(例如，基於使用者選擇)轉向限制並將該轉向限制應用至所述轉向調節量以獲得修改後的轉向調節量。該修改後的轉向調節量可以被應用至所述車輛。本發明還涉及下面的方案。方案I. ー種方法，包括計算在道路上行駛的車輛執行向車道居中轉換的操縱所需的轉向調節量；根據用於完成所述操縱的期望平滑度水平接受轉向限制；向所述轉向調節量應用所述轉向限制以獲得修改後的轉向調節量；和將所述修改後的轉向調節量應用至所述車輛。方案2.方案I的方法，其中，所述轉向調節量包括所述車輛的可旋轉方向盤的角
度調節量。方案3.方案I的方法，其中，基於來自駕駛員的輸入獲得所述平滑度水平。方案4.方案I的方法，其中，所述轉向調節量的計算包括基於所述車輛相對於由車道標記確定的感測中心線的當前感測航向，計算用於所述操縱的車道居中路徑。方案5.方案4的方法,其中,所述轉向調節量的計算包括計算所述當前感測航向和所計算的車道居中路徑之間的角度。方案6.方案4的方法，其中，所述車道居中路徑的計算包括計算使所述當前感測航向與所述感測中心線平滑地連接的路徑。方案7.方案I的方法，其中，所述轉向限制是倍乘因子。方案8.方案I的方法，其中，在所述操縱過程中所述轉向限制變化。方案9. 一種計算機可讀非瞬時存儲介質，包括當由處理器執行時使該處理器執行下面的方法的指令計算在道路上行駛的車輛執行向車道居中轉換的操縱所需的轉向調節量；根據用於完成所述操縱的期望平滑度水平接受轉向限制； 向所述轉向調節量應用所述轉向限制以獲得修改後的轉向調節量；和將所述修改後的轉向調節量應用至所述車輛。方案10.方案9的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，所述轉向調節量包括所述車輛的可旋轉方向盤的角度調節量。方案11.方案9的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，所述平滑度水平基於來自駕駛員的輸入。方案12.方案9的計算機可讀非瞬時存儲介質,其中，所述轉向調節量的計算包括基於所述車輛相對於由車道標記確定的感測中心線的當前感測航向，計算用於所述操縱的車道居中路徑。方案13.方案12的計算機可讀非瞬時存儲介質,其中,所述轉向調節量的計算包括計算所述當前感測航向和所計算的車道居中路徑之間的角度。方案14.方案12的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，所述車道居中路徑的計算包括計算使所述當前感測航向與所述感測中心線平滑地連接的路徑。方案15.方案9的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，所述轉向限制是倍乘因子。方案16.方案9的計算機可讀非瞬時存儲介質，其中，在所述操縱過程中所述轉向限制變化。方案17. —種系統,包括存儲器；和處理器，被構造為計算在道路上行駛的車輛執行車道居中操縱所需的轉向調節量；根據用於完成所述操縱的期望平滑度水平接受轉向限制；向所述轉向調節量應用所述轉向限制以獲得修改後的轉向調節量；和將所述修改後的轉向調節量應用至所述車輛。方案18.方案17的系統，其中，所述轉向調節量包括所述車輛的可旋轉方向盤的角度調節量。方案19.方案17的系統，還包括輸入裝置，其中，所述平滑度水平基於駕駛員對所述輸入裝置的輸入。方案20.方案17的系統，包括至少ー個用於感測車輛的當前航向和由車道標記確定的中心線的傳感器，其中，所述轉向調節量的計算包括基於所述車輛相對於由車道標記確定的感測中心線的當前感測航向，計算用於所述操縱的車道居中路徑。


視為本發明的主題在說明書結論部分被具體地提出並且清楚地被要求保護。然而，本發明，關於操作的方法和組織，與其目的、特徵和優點一起，可通過參考下面的詳細描述結合附圖而得到最好的理解，在附圖中圖I是按照本發明的一個實施例的具有車道居中系統的車輛的示意圖；圖2示意性地示出按照本發明的一個實施例的、不同的平滑度水平對用於轉換到自動車道居中的計算車輛路徑的影響的ー個實例；圖3用圖表示出按照本發明的一個實施例的、不同的平滑度水平對向自動車道居中的轉換的影響的ー個實例；圖4A示出按照本發明的一個實施例的、基於對在道路上行駛的車輛的轉向限制 對向車道居中的轉換的平滑度進行調節的結果；和圖4B是按照本發明的一個實施例的、用於基於轉向限制對向車道居中的轉換的平滑度進行調節的方法的流程圖。附圖標記在附圖中可以重複，以表示相應的或類似的元件。此外，附圖中描述的某些方框可以被組合為單個功能。
具體實施例方式在接下來的詳細描述中，許多具體的細節被闡述以提供對本發明實施例的徹底理解。然而，本領域技術人員應當理解，不需要這些具體細節也可以實施本發明的實施例。在其它情況下，公知的方法、程序、部件和電路未被詳細地描述從而不致使本發明不清楚。除非另有特別說明，如根據下文的論述顯而易見的，在整個說明書中，採用諸如「處理」、「計算」、「存儲」、「確定」等等的術語的討論涉及計算機或計算系統或類似電子計算設備的動作和/或程序，其操作在計算系統的寄存器和/或存儲器中表示為物理(如電子)量的數據和/或將它轉變為在計算系統的存儲器、寄存器或其他這樣的信息存儲、傳送或顯示裝置中的類似地表示為物理量的其它數據。按照本發明的實施例，向自動車道居中過程的轉換可以以可變的平滑度操作；現有的自動車道控制可以通過添加轉向平滑度調節而提高。平滑度可以確定為了轉換成使車輛保持在車道中居中而被用以進行轉向調節的速度(例如，快速的或逐漸的)。可變的平滑度可以根據例如駕駛員的偏好或習慣來調節。例如，車輛可以包括使得能夠輸入(例如，由駕駛員輸入期望的平滑度參數或數值(例如，作為連續的參數或作為從有限數量的選項進行的選擇))的控制。可用的平滑度範圍可以取決於車輛的類型或車輛的能力(例如，豪車或家用小汽車對比運動小汽車)。為了該描述的目的，「自動車道居中」將被理解為指的是自動地引導車輛，以便獲得和保持相對於車道或道路的邊緣或中心線的預定的路線或位置。自動車道居中在某些實施例中可以包括引導車輛改變車道(例如，將車輛引導到與車輛當前行駛所在的車道相鄰的車道中心)，或沿靠近車道一側比另一側更多的偏心(off-center)路線行駛。「自動車道居中」也應當被理解為指的是將車輛引導至相對於限定的道路限定的預定的路線或位置或沿其引導車輛，無論道路是否被標記為具有単獨的車道。因此，術語「車道」也應當被理解為指的是任意限定的道路。按照本發明的實施例，具有自動車道居中系統的車輛可以包括一個或多個傳感器。傳感器自動地獲得使得系統的處理器能夠確定車輛相對於車道的位置、以及車輛相對於車道的運動的信息。此外，可以從ー個或多個傳感器獲得表示車輛的操作狀態(例如，速度、加速度、偏航率、轉向角度)的信息。車輛可以包括輸入裝置，由此，駕駛員可以表明使車道居中啟用或停用的決定，並且由此駕駛員可以表明優選的平滑度。例如，輸入裝置可以接受被轉化為平滑度水平的輸入。基於獲得的信息，以及基於表明的優選的平滑度，車道居中系統可以計算車輛將選取的轉換路徑，以便實現車道居中，例如從非居中路徑(例如，駕駛員操作的)到居中路徑(例如，自主的)。如討論的，「居中」可以包括一直是直的(或在恆定的曲率或變化的曲率的道路上彎曲的)或者沿循車道但是「偏心」到與另ー側相比車輛更靠近車道或道路的ー側的程度的路徑。然後，系統可以操作車輛的轉向，以便沿循計算的轉換路徑。以各種時間間隔或在由系統確定的時間段內，確定車輛與計算的轉換路徑的相對位置或運動，並且 相應地進行轉向調節。在一個實施例中，車道居中轉換操作可以包括提供從非車道居中路徑向車道居中路徑移動車輛的路徑所需的行駛或轉向指令(例如，方向盤位置)。車道居中路徑可以是被計算為沿車道的引導路徑的路徑。路徑可以由道路的邊緣、一組車道標記或中心線限定，中心線可以是由系統確定的相對於邊緣或線的抽象的線。例如，中心線可以是車道居中系統相對於車道或道路設置的路徑。在本發明的某些實施例中，中心線可以是偏心的，例如被設計為保持車輛離車道的ー側較遠。車道居中轉換路徑可以被計算為從非居中路徑向車道居中路徑操作車輛。車道居中路徑可以由中心線限定。雖然如這裡討論的，當車道居中系統啟動時，採用轉換路徑從當車輛由駕駛員操作時的路逕到居中或引導路徑，當在轉換路徑中和當車輛在引導路徑中時，車道居中系統可以操作以引導車輛。圖I是按照本發明的一個實施例的具有車道居中系統的車輛的示意圖。車輛10包括自動車道居中系統16和方向盤11。例如，自動車道居中系統16可以控制車輛10，以便使車輛10沿車道20或道路或其它路徑的中心線22 (將被理解為表示相對於車道標記24、道路的邊緣或另ー個限定的期望路線而限定的任意期望路線)行駛。自動車道居中系統16可以包括處理器9和存儲器7。自動車道居中系統16可以包括用於存儲編程指令以及自動車道居中系統16獲得的和產生的數據的非瞬時數據存儲裝置17，或與之通訊。處理器9可以是ー個或多個控制器或中央處理單元，並且可以執行存儲在存儲器9和/或存儲裝置17中的指令或代碼，以實施本發明的實施例。非瞬時數據存儲裝置17可以是或可以包括例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、動態RAM (DRAM)、同步DRAM (SD-RAM)、雙倍數據速率(DDR)存儲器片、閃速存儲器、易失存儲器、非易失存儲器、高速緩衝存儲器、緩衝器、短期存儲器単元、長期存儲器單元、或其它適當的存儲器単元或存儲單元。數據存儲裝置17可以是或可以包括多個存儲器單元。數據存儲裝置17可以是或可以包括例如硬碟驅動裝置、軟盤驅動裝置、光碟(CD)驅動裝置、⑶-可記錄(⑶-R)驅動裝置、通用串行總線(USB)裝置或其它適當的可去除和/或固定存儲單元，並且可以包括多個這樣的単元或其組合。
自動車道居中系統16可以被連接至車輛10的一個或多個系統或組件或與之通
o自動車道居中系統16可以被安裝在車輛10的乘客艙中的儀錶板或其它地方的上面或裡面。可替代地，自動車道居中系統16可以位於行李箱、發動機艙、或車輛10的其它車艙中。可替代地，自動車道居中系統16可以包括ー個或多個可以插入或以另外的方法連接(例如，遠程地或無線地)至車輛10的可攜式裝置。自動車道居中系統16可以是常規的車輛位置檢測系統，例如全球定位系統(GPS)裝置的一部分，或與之相關聯、從其接受位置信息或包括其。自動車道居中系統16可以從ー個或多個被共同由輸入19指示的傳感器或輸入裝置接收輸入。駕駛員界面裝置14通常位於駕駛員(將被理解為包括駕駛員、乘客、遠程地控制 車輛10的人或自動地控制車輛10的車載或遠程裝置)可以方便地訪問的位置。例如，駕駛員界面裝置14可以被安裝至車輛10的儀錶板、車輛10的方向盤11、車輛10的轉向柱、儀器群集面板或無線電控制臺。駕駛員界面裝置14可以包括可以由駕駛員放置在車輛10的乘客艙中的方便的位置處的可攜式裝置。駕駛員界面裝置14可以包括至少ー個使用者控制裝置14a。使用者控制裝置14a可以包括例如一個或多個按鈕、旋鈕、接觸板、或槓桿。使用者控制裝置14a可以使得駕駛員能夠控制自動車道居中系統16、使其啟用或停用。當自動車道居中控制裝置16啟用吋，它可以控制車輛的轉向；當停用時，車輛的轉向可以由駕駛員控制，駕駛員採用方向盤11或其它的控制裝置手動地使車輛轉向。使用者控制裝置14a也可以使得駕駛員能夠選擇平滑度，以被轉換為在控制車輛10時將由自動車道居中系統16應用的平滑度因子。駕駛員界面裝置14可以包括輸出裝置14b。輸出裝置14b可以包括例如顯示屏、指示燈或面板、刻度盤或例如揚聲器的音頻輸出裝置。例如，自動車道居中系統16可以通過輸出裝置14b傳送給駕駛員當前狀態或警告。輸入19可以包括照相機12。照相機12可以包括一個或多個向自動車道居中系統16提供基於圖像的信息的成像裝置。通常，照相機12包括至少ー個前視(沿通常的行駛方向)照相機。前視照相機可以具有足夠的視野和解析度，並且可以被適當地瞄準，以便使得指示車道20的側邊或者道路或路徑的邊緣的車道標記24能夠被檢測到。例如，前視照相機可以被安裝在後視鏡的後面，或者車輛10的裡面或上面的任意其它位置。該位置可以被選擇為不會阻礙駕駛員對車輛10前方的道路的觀察。照相機12可以能夠以足夠的速率獲得圖像或視頻幀，以便使得自動車道居中系統16能夠操作。自動車道居中系統16包括用於解釋照相機12獲得的圖像的圖像處理能力。處理照相機12獲得的ー個或多個圖像可以提供與車輛12相對於中心線22的位置有關的信息。處理也可以產生車輛10前面的區域中的車道20和中心線22的計算形狀。例如，處理可以導致由下面中的ー個或多個表示的車道標記24或中心線22 :ニ階或更高階的多項式方程、車道相對於車輛12的中心的位置、航向角、曲率或曲率的改變率。照相機12可以包括兩個或更多個在不同的光譜範圍中操作的成像裝置。例如，兩個或更多個光譜範圍中的操作可以被用於提高對車道標記24的檢測能力，或擴大車道標記24可以被檢測到的條件(例如，與天氣有關的條件或照明條件)的範圍。瞄準不同的方向或從不同的角度觀察單個場景(例如，形成雙目對)的兩個或更多個照相機可以進一歩提高自動車道居中系統16的能力。例如，一個或多個面向後的照相機可以被用於(例如，與地圖或GPS相結合)提高前面照相機的車道感測能力。可替代地或者除了照相機12之外，輸入19還可以包括來自能夠檢測車道、道路標記或邊緣的任意其它的傳感器的數據。例如，車道可以採用可採用適當的電磁檢測器檢測的電磁標記來描繪。車道檢測可以參照地圖資料庫通過來自GPS裝置的信息提高。輸入19可以包括雷達裝置13。雷達裝置13可以包括ー個或多個不同範圍的雷達裝置。雷達裝置13可使得能夠檢測和確定物體26的相對位置和運動。物體26可以包括例如另ー個車輛、車道20中的或鄰近車道20的固定物體或障礙物、或行人。自動車道居中系統16可以調節其對車輛10的控制，以便避免與物體26的碰撞或近距離交會。可替代地或除了雷達裝置13之外，輸入19還可以包括來自能夠檢測物體的任意裝置的輸入。這樣的裝置可以包括例如雷射測距儀、LIDAR或聲音測距儀。 輸入19可以包括來自車輛傳感器15的輸入。車輛傳感器15可以包括一個或多個從車輛10的系統獲得信息的傳感器。這樣的信息可以指示車輛10的操作的當前狀態，或者可以提供與車輛10的運動有關的信息。例如，傳感器15可以包括來自車載或可攜式GPS系統、速度計、加速度計、陀螺儀、羅盤、轉向傳感器或轉速計的輸入。輸入19可以由與自動車道居中系統16關聯的處理器9處理，以提供與表示車輛10的運動的測量量或推導量有關的信息。這樣的量可以包括例如車輛10的速度、加速度、航向角、偏航率、側向速度(例如，從車輛傳感器15的轉向傳感器或其它的傳感器得到)、和在車道20中的側向位置(例如，從照相機12的前視照相機得到)。作為對輸入10的分析的結果，自動車道居中系統16可以計算車輛10在預定的時間段內的路徑。自動車道居中系統16可以通過轉向致動器18控制車輛10的轉向。轉向致動器18可以包括例如可由駕駛員採用方向盤11可替代地操作的主動前輪轉向(AFS)系統或電動轉向(EPS)系統。轉向致動器18可以包括一個或多個馬達或伺服馬達，該ー個或多個馬達或伺服馬達可以使ー個或多個可轉動的道路車輪8(例如，輪胎)或轉向系統的其它部件根據計算的路徑操作。此外，可能需要計算使車輛從非居中(例如，由駕駛員操作的)路徑轉換到居中(例如，由車道居中系統自主操作的)路徑的轉換路徑。從駕駛員操作模式到自動車道居中模式的該轉換路徑可以是急劇的(sharp)和激進的(aggressive),或平滑的和逐漸的，或在其之間。計算的轉換路徑可以採用通過駕駛員界面14輸入自動車道居中系統16的平滑度函數或平滑度值來計算。圖2示意性地示出按照本發明的一個實施例的、不同的平滑度水平對用於轉換到自動車道居中的計算車輛路徑的影響的ー個實例。關於圖2，以及關於下面提及的其它圖，討論對比了兩種不同的車道居中轉換平滑度水平，ー個標記為「保守的」，另ー個標記為「非保守的」(或「激進的」)。但是，應當理解，連續的平滑度水平是可能的。平滑度水平可以以不同的方式標記，並且如下面描述的，每個可以與ー個數值相關聯。保守的車道居中轉換40和非保守的車道居中轉換40』分別示出駕駛員選擇了平滑的路徑和不太平滑的路徑。車輛IOa-IOd表示在保守的車道居中轉換40的過程中在連續的時間單個車輛的位置。相似地，車輛10a』 -10d』表示在非保守的車道居中轉換40』的過程中在連續的時間單個車輛的位置。在這兩種情況下，車輛被操縱從例如當車輛未在車道居中系統的操作下時在車道標記24附近行駛(車輛IOa和10a』)，到當車輛在車道居中系統的操作下時沿中心線22行駛。如討論的，車道居中系統可以操縱車輛到並非在車道中心的路徑中。在向車道居中的保守轉換40中，所述操縱遵循操縱路徑42。操縱路徑42在開始位置44a開始，在結束位置44b結束。相似地，在向車道居中的非保守轉換40』中，所述操縱遵循操縱路徑42』。操縱路徑42』在開始位置44a』開始，在結束位置44b』結束。比較向車道居中的保守轉換40與向車道居中的非保守轉換40』，可以注意到，開始位置(例如當發生開始車道居中控制的命令或請求時)44a和結束位置44b之間的距離大於開始位置44a』和結束位置44b』之間的距離。相似地，比較車輛IOb和10b』 (當車輛分別沿循轉換操縱路徑42和轉換操縱路徑42』吋)，車輛10b』相對於中心線22以比車輛IOb更陡的角度轉向。

圖3用圖表示出按照本發明的一個實施例的、不同的平滑度水平對向自動車道居中的轉換的影響的ー個實例。圖表50表示針對經歷向車道居中的保守轉換40的車輛的側向位置與時間的關係曲線。相似地，圖表51表示針對經歷向車道居中的非保守轉換40』的車輛的側向位置與時間的關係曲線。車輛的側向位置從車輛上的參考點(例如，車輛的一偵れ車輛的中心線或車輛中的照相機或其它傳感器的位置)到車輛要在其中行駛的車道的中間以米為單位測量。中心線22表示車輛的期望的最終側向位置。在圖表50和51中示出的情況下，中心線22從車道的實際中間移動了 0. 25m。這樣的位移可以由駕駛員選擇，例如當駕駛員想要避免太接近車道的ー側(例如，到護欄、植被或其它的障礙物、或車道該側的自行車或人行道徑附近)吋。可替代地，自動車道居中系統可以在預定的情況下自動地選擇位移。圖表50和51的時間軸的起點在ー個實例中大約在開始時間46a的自動車道居中啟動之前0.5秒開始。車道居中在開始時間46a啟動。例如，駕駛員可以操作了用於啟動自動車道居中的控制裝置。可替代地，車輛的導航系統可以注意到了車輛已經遠離中心線側向滑移，並且可以向駕駛員發送警報並建議自動路線居中。然後，駕駛員可以忽略警報，操作控制裝置以取消該警報，或者可以操作控制裝置以啟動自動車道居中。僅在後面的情況下啟動自動車道改變。在其它的實施例中，可以使用啟動車道居中的其它方法。在開始時間46a之後，在向居中的保守車道轉換40的情況下和在向車道居中的非保守轉換40』的情況下，車輛的側向位置接近中心線22的側向位置。在通過保守的車道居中轉換40進行的轉換的結束時間46b，和在通過非保守車道居中轉換40』進行的轉換的結束時間46b』，車輛的側向位置已到達由自動車道居中系統的參數限定的中心線22，並且車輛被引導沿著車道居中路徑。例如，自動車道居中系統可以參考用於確定車輛何時到達中心線22的閾值距離。自動車道居中系統可以確定當車輛距離中心線22的側向距離小於閾值距離時車輛到達中心線22。在圖3的實例中，車輛行駛的側向距離大約是半米。在保守車道居中40的情況下，該側向距離行駛了大約7秒。在非保守車道居中40』的情況下，該側向距離行駛了大約4. 5秒。保守車道居中40和非保守車道居中40』之間的該差異對於車輛的駕駛員可能是可以感覺到的。可以使用其它的時間。不同的駕駛員可以具有不同的駕駛風格，或者可以具有不同的個性特質，其會導致在向車道居中的轉換方面的不同偏好。例如，某些駕駛員可能更喜歡相對較快的操縱。當移動到完全車道居中的時間需要(主觀地)過多的時間量時，這樣的駕駛員可能例如感覺到不耐煩，或者可能感覺到沒有發生操縱。另ー方面，其它的駕駛員可能更喜歡更平滑的駕乘，並且可能更喜歡向自動車道居中的轉換緩慢地執行。例如，這樣的駕駛員可能由於車輛的相對突然的移動而被嚇到，或者身體上不舒服。用於向自動車道居中的轉換的平滑度水平可以由車輛的駕駛員採用適當的控制裝置進行選擇。例如，該控制可以採用適當的控制裝置沿標尺從兩個或更多個選項中進行選擇(例如，標尺的一端標記著「更平滑」，另一端標記著「較不平滑」)。平滑度參數的值(如下面描述的)可以取決於駕駛員的選擇和被駕駛的車輛的已知特性。例如，較高的車輛(例如，卡車，篷車或公共汽車)可以具有一系列使得向車道居中的轉換比較矮的車輛(例如，小汽車)更平滑的平滑度參數。平滑度參數也可被車輛的操作特性或典型的駕駛員或乘客影響。例如，豪車或家用小汽車可以具有一系列使得車道居中比運動小汽車更平滑的平滑度參數。其它的特性可涉及車輛的操作特性和重量。因 此，例如其駕駛員選擇相似的平滑度水平的兩個不同的車輛的自動車道居中事實上可以採用由平滑度參數確定的不同的平滑程度自動地操作。車輛記錄系統可以記錄駕駛員的駕駛習慣，並相應地調節平滑度參數。作為另ー個實例，自動車道居中系統可以從ー個或多個傳感器或接收器接收表示天氣條件的輸入。在這種情況下，平滑度參數也會被天氣條件影響(例如，指示道路的可能的乾燥或潮溼、冰的可能的存在或不存在的氣象條件)。按照本發明的實施例的用於向自動車道居中的轉換的路徑的計算根據路徑計算方法可以取決於輸入的、計算的或推導的平滑度水平、和相應的平滑度參數。按照本發明的一個實施例，轉向限制，例如轉向機構在給定的時間段內可以轉動的増加量上的限制，可以起平滑度參數的作用。駕駛員可以輸入可以被轉換(例如，採用表格或公式)為車道居中系統接受的平滑度參數的初始平滑度參數(例如，在任意標尺上)。例如，平滑度可以選自幾個(例如，四個)可選擇的平滑度水平。0和I之間的倍乘轉向限制因子可以基於選擇的平滑度進行計算。可以使用其它的值或範圍。車輛的自動車道居中系統可以計算用於向車道的中心線操縱車輛的路徑。基於計算的轉換路徑，計算在多個時間點或在各種典型的規則時間段內的轉向調節量。轉向調節量可以由例如車輛的當前速度和車道的當前曲率的因素限制或可以是其函數。例如，較大的速度可導致較小的轉向調節量，而較大的曲率可導致較大的轉向調節量。計算的轉向調節量根據由平滑度選擇引起的轉向限制進行進一步調節或進ー步由其限制。例如，計算的轉向調節量可以與具有0和I之間的值(可以使用其它的範圍)的轉向限制因子相乗。轉向限制參數的值越低，轉向調節量就越小，這導致向車道居中的較平滑的轉換(例如保守車道居中)。另ー方面，如果採用接近I的轉向限制參數值，則所導致的轉動更急劇，並且車道居中較不平滑(例如，非保守車道居中)。圖4A示出按照本發明的一個實施例的、基於轉向限制的向車道居中的轉換的平滑度的調節。按照該實施例，駕駛員對平滑度的選擇導致確定轉向限制。平滑度可以通過不同於駕駛員選擇的方法來確定。減小轉向限制的值會導致較小的轉動，而增大轉向限制的值會導致更急劇的轉動。
原始的轉向調節量圖表60示出針對經歷一系列向車道居中轉換操縱的車輛計算的一系列原始的轉向調節量61。例如，原始的轉向調節量61可以通過如下方式計算採用傳感器輸入計算在預定的時間段內平滑地連接車輛的當前感測行駛運動和沿中心線的期望運動的居中路徑(例如，通過擬合平滑地連接當前運動和期望運動的多項式函數)。轉向調節量可以基於行駛的當前方向和計算的路徑之間的角度差根據計算的路徑來計算。計算居中路徑和轉向調節量的這樣的方法例如已在美國公開申請2009/0319113中和在美國公開申請2010/0228420中由Lee描述，這些申請中每ー個的整個內容通過引用被併入本文。原始的轉向調節量61可以例如被表達為對車輛的可旋轉車輪進行的轉向角度調節量，或被表達為將被應用至可旋轉車輪的轉向轉矩。該調節可以通過例如馬達或伺服機構(例如，圖I中示出的伺服機構18)來完成，所述馬達或伺服機構可以直接調節方向盤(例如，圖I中示出的方向盤11)或轉向系統，以調節車輛的轉向。原始的轉向調節量61可能太急劇，以至於不能實現舒適的駕乘。因此，可以應用轉向限制。在轉向限制圖表62中示出的實例中，示出了三個轉向限制的實例保守轉向限 制66、中間轉向限制67和最大的非保守轉向限制65。保守轉向限制66和中間轉向限制67的實例在車道居中開始時間64a和車道居中結束時間64b(此時車輛到達中心線)之間隨時間増大。(雖然在通常的保守車道居中中需要比非保守車道居中更多的時間，但是為了方便起見，時間標尺被示出為相同)。不需要採用這樣的増大。由於當接近中心線時原始的計算轉向調節量通常變得更小，因此當接近中心線時不太需要限制轉向調節量。例如，轉向限制可以作為計算的原始轉向調節量的函數並根據平滑度水平來計算。保守的轉向限制66和最大的非保守轉向限制65可以被應用至原始的轉向調節量61以分別產生保守的修改後轉向調節量71和最大的非保守的修改後轉向調節量73。例如，轉向限制可以作為倍乘因子被應用至原始的轉向調節量61以產生保守的修改後轉向調節量71或最大的非保守的修改後轉向調節量73。保守的修改後轉向調節量71包括的轉向調節量比最大的非保守的修改後轉向調節量73包括的轉向調節量更小。可替代地或附加地，基於選擇的平滑度水平的轉向速率限制可以被應用以限制轉向角的改變。圖4B是按照本發明的一個實施例的方法的流程圖，該方法用於通過確定轉向限制來調節向車道居中的轉換的平滑度。自動車道居中方法200可以通過沿具有標記車道的道路或公路(不需要使用標記線)行駛的車輛的自動車道居中系統來實施。車輛的自動車道居中系統或能力可以由車輛的駕駛員啟用，或可以先前已由車輛的駕駛員啟用(步驟210)。例如，自動車道居中系統可以由車輛的駕駛員啟用，或由與車輛關聯的自動裝置(例如，自動轉向控制裝置)啟用。啟用自動車道居中系統可以當前的可用性為條件。例如，可用性可能根據檢測的交通或道路條件而被限制。—旦被啟用，車道居中系統可以控制車輛的轉向，以保持或操縱車輛，以使車輛沿例如標記車道的預定的中心線行駛。然後，可以基於傳感器輸入來計算(原始的)轉向調節量(步驟220)。該調節量可以是用於車輛執行向沿中心線的路徑進行的轉換的操縱例如車道居中操縱的調節量。當自動車道居中系統已啟用時，可以連續地計算這樣的調節量。例如，可以基於平滑地連接車輛的當前感測航向和由車道標記確定的感測中心線的函數(例如，多項式函數)來計算路徑(例如，從非車道居中到中心線的轉換路徑)。可以基於該計算路徑來計算原始的轉向調節量。例如，可以基於車輛的當前航向和基於計算路徑的車輛的期望航向之間的角度差來計算轉向調節量。然後，可以計算作為以下角度的角度轉向調節量車輛的可旋轉車輪應當轉動該角度，以實現車輛航向的適當調節。可替代地，轉向調節量可以被計算為將被施加至車輛的可旋轉車輪以實現角度調節的轉矩。在車輛已經沿中心線行駛且沒有檢測到曲率改變的特殊情況下，轉向調節量可以等於O。然後，車輛繼續沿其當前方向行駛。可以獲得、接受(例如，基於駕駛員輸入)或選擇轉向限制，並將其應用至計算的轉向調節量(步驟230)。轉向限制可以採用表格或另ー種方法被計算為由選擇的平滑度水平進行參數表示的函數或倍乘因子，並且可以取決於這樣的因子，例如計算的轉向調節量的絕對值、或相對於完成向車道居中轉換的操縱所需時間的時間。可以在例如基於在車道居中啟動之前的 駕駛員設置而確定路徑之前獲得、接受或選擇轉向限制。轉向限制可以被應用至計算的轉向調節量以產生修改後的轉向調節量。例如，轉向限制可以作為倍乘因子被應用至計算的轉向調節量。可替代地，轉向限制可以是計算的轉向調節量的函數，該函數產生修改後的轉向調節量。然後，自動車道居中系統可以控制車輛的轉向，以根據修改後的轉向調節量來調節轉向(步驟240)，並且修改後的轉向調節量可以被應用至車輛。例如，適當的命令可以被傳送至車輛的電動轉向系統。該命令可以包括車輛的可旋轉車輪轉動的角度，或者可以包括將被施加至可旋轉車輪的轉矩。馬達或伺服機構(例如，圖I中示出的伺服機構18)可以直接調節方向盤(例如，圖I中示出的方向盤11)或轉向系統，以調節車輛的轉向。在任一點，車輛的駕駛員或與自動車道居中系統關聯的處理器可以決定是否停用自動車道居中系統(步驟250)。作為決定停用的結果，自動車道居中系統被停用(步驟260)。例如，駕駛員可能想要手動地使車輛轉向或者自動車道居中系統可能檢測到需要車輛的駕駛員控制的情況。如果自動車道居中系統未被停用，那麼可以基於車輛的當前航向繼續計算、修改和實施轉向調節量(返回步驟220)。本發明的實施例可以包括例如計算機或處理器可讀非瞬時存儲介質的物品，例如存儲器、盤驅動器、或USB閃速存儲器編碼，其包括或存儲例如計算機可執行指令的指令，當由處理器或控制器執行這些指令時，使處理器或控制器執行這裡公開的方法。處理器可讀非瞬時存儲介質可以包括例如任意類型的盤，包括軟盤、光碟、CD-ROM、磁性光碟、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除和可編程只讀存儲器(EEPROM)、磁或光卡、或適用於存儲電子指令的任意其它類型的介質。將理解的是，多種程式語言可以被用於實施這裡描述的本發明的教導。這裡討論的各種實施例的特徵可以與這裡討論的其它實施例一起使用。前面對本發明實施例的描述為了示出和描述的目的而被提出。它並非意圖是詳盡的或意圖將本發明限制為公開的精確形式。本領域的技術人員應當理解，考慮到上面的教導，許多修改、變化、替代、改變和等同物是可能的。因此，應當理解的是，所附的權利要求書意圖覆蓋落在本發明的實際精神內的全部這樣的修改和改變。
權利要求
1.一種方法，包括 計算在道路上行駛的車輛執行向車道居中轉換的操縱所需的轉向調節量； 根據用於完成所述操縱的期望平滑度水平接受轉向限制； 向所述轉向調節量應用所述轉向限制以獲得修改後的轉向調節量；和 將所述修改後的轉向調節量應用至所述車輛。
2.權利要求I的方法，其中，所述轉向調節量包括所述車輛的可旋轉方向盤的角度調節量。
3.權利要求I的方法，其中，基於來自駕駛員的輸入獲得所述平滑度水平。
4.權利要求I的方法，其中，所述轉向調節量的計算包括基於所述車輛相對於由車道標記確定的感測中心線的當前感測航向，計算用於所述操縱的車道居中路徑。
5.權利要求4的方法，其中，所述轉向調節量的計算包括計算所述當前感測航向和所計算的車道居中路徑之間的角度。
6.權利要求4的方法，其中，所述車道居中路徑的計算包括計算使所述當前感測航向與所述感測中心線平滑地連接的路徑。
7.權利要求I的方法，其中，所述轉向限制是倍乘因子。
8.權利要求I的方法，其中，在所述操縱過程中所述轉向限制變化。
9.一種計算機可讀非瞬時存儲介質，包括當由處理器執行時使該處理器執行下面的方法的指令 計算在道路上行駛的車輛執行向車道居中轉換的操縱所需的轉向調節量； 根據用於完成所述操縱的期望平滑度水平接受轉向限制； 向所述轉向調節量應用所述轉向限制以獲得修改後的轉向調節量；和 將所述修改後的轉向調節量應用至所述車輛。
10.一種系統,包括 存儲器；和 處理器，被構造為 計算在道路上行駛的車輛執行車道居中操縱所需的轉向調節量； 根據用於完成所述操縱的期望平滑度水平接受轉向限制； 向所述轉向調節量應用所述轉向限制以獲得修改後的轉向調節量；和 將所述修改後的轉向調節量應用至所述車輛。
全文摘要
本發明涉及用於調節車道居中轉向控制的平滑度的系統和方法，具體地，該系統和方法可以計算在道路上行駛的車輛執行向車道居中轉換的操縱所需的轉向調節量。可以根據用於完成所述操縱的期望平滑度水平選擇或計算轉向限制。可將該轉向限制應用至所述轉向調節量以獲得修改後的轉向調節量，該修改後的轉向調節量可以被應用至所述車輛。
文檔編號B62D15/02GK102765422SQ20121021838
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月5日 優先權日2011年5月5日
發明者B·B·利特庫希, J-W·李, X·陳 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司