车辆合流辅助系统和方法

摘要

一种用于车辆的合流辅助系统。所述系统包括配置为监视一区域的摄像头，配置为检测关于至少一个移动目标对象的信息的至少一个传感器，具有处理器的电子控制单元，所述电子控制单元与摄像头和传感器进行电子通信以接收关于所监视区域和至少一个移动目标对象的信息。所述系统还包括存储指令的计算机可读介质，所述指令使处理器接收关于车辆的速度和加速度的信息，根据从摄像头所接收的信息确定合流位置，以及根据来自至少一个传感器的信息确定至少一个移动目标对象的速度和加速度，识别合流辅助情况，并且在合流辅助情况期间启动合流驾驶操纵以控制车辆。

说明书

技术领域

本发明涉及驾驶员辅助系统。更具体地，本发明涉及合流辅助系统。 这些系统检测何时车辆进入合流位置并且通过控制发动机或车辆制动系统 调节车辆的速度，以辅助驾驶员与进入车道的另一车辆合流并且避免碰撞。

发明内容

通常，当车辆从合流线进入高速路或繁忙的街道并且与行驶在该车道 中的车辆发生碰撞时发生车辆事故。许多新车辆包括碰撞避免技术，该技 术基于或包括RADAR(无线电探测和测距)，LIDAR(光探测和测距)， 超声波传感器，或视频系统。这些碰撞避免系统有时被称为“自适应巡航 控制”(“ACC”)或“前碰撞预警和缓解”(“FCWM”)。虽然所述技术是对 过去的系统的改进，但是他们仍不能在合流期间辅助和避免车辆之间的事 故。

在一个实施例中，本发明提供一种用于车辆的合流辅助系统。所述合 流辅助系统包括：摄像头，其配置为耦接到车辆并且监视一区域；至少一 个传感器，其配置为耦接到车辆并且检测关于至少一个移动目标对象的信 息；以及具有处理器的电子控制单元。所述电子控制单元与摄像头和传感 器进行电子通信以接收关于所监视区域和该至少一个移动目标对象的信 息。所述合流辅助系统还包括存储指令的计算机可读介质。当通过处理器 执行所述指令时，所述指令使处理器接收关于车辆的速度和加速度的信息， 根据从摄像头所接收的信息确定合流位置，以及基于来自至少一个传感器 的信息来确定该至少一个移动目标对象的速度和加速度。所述处理器还识 别合流辅助情况，并且在合流辅助情况期间启动合流驾驶操纵以控制车辆。

在另一个实施例中，本发明提供一种用于车辆合流辅助的计算机实现 的方法。所述方法包括通过耦接到车辆的摄像头监视一区域，通过耦接到 车辆的至少一个传感器检测关于至少一个移动目标对象的信息，并且将具 有处理器的电子控制单元与摄像头和传感器连接。在电子控制单元处，处 理器从摄像头和传感器接收信息。所述方法还包括操作电子控制单元的处 理器以接收关于车辆的速度和加速度的信息，基于从摄像头所接收的信息 确定合流位置，基于来自至少一个传感器的信息确定该至少一个移动目标 对象的速度和加速度，识别合流辅助情况，并且在合流辅助情况期间启动 合流驾驶操纵以控制车辆。

在另一个实施例中，本发明提供一种用于车辆的合流辅助系统。所述 合流辅助系统包括：电子设备，其配置为提供关于多个道路状况的信息； 至少一个传感器，其配置为耦接到车辆并且检测关于至少一个移动目标对 象的信息；以及具有处理器的电子控制单元，所述电子控制单元与电子设 备和传感器进行电子通信以接收关于多个道路状况和至少一个移动目标对 象的信息。所述合流辅助系统还包括存储指令的计算机可读介质，当通过 处理器执行所述指令时，所述指令使处理器能够接收关于车辆的速度和加 速度的信息，基于从电子设备所接收的信息确定合流位置，基于来自至少 一个传感器的信息确定至少一个移动目标对象的速度和加速度，识别合流 辅助情况，并且在合流辅助情况期间启动合流驾驶操纵以控制车辆。

通过考虑详细描述和附图，本发明的其他方面将变得清楚。

附图说明

图1是包括合流辅助系统的车辆的俯视图。

图2是图1中合流辅助系统的示意图。

图3是示出了由图1中合流辅助系统执行的车辆合流辅助过程的流程 图。

图4示出了根据本发明实施例的合流辅助系统和方法。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，可以理解的是，本发明不将其 应用限于在下面描述中阐述或下面附图中示出的结构细节和组件布置。本 发明能够具有其他实施例并且以各种的方式来实践或执行。

此外，可以理解的是，本发明的实施例可以包括硬件、软件和电子元 件或模块，为了论述的目的，实施例可以示出和描述为如同大部分组件是 仅仅在硬件中实现的。然而，本领域技术人员，通过阅读此详细描述，可 以认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子方面可以在软件(例 如，存储在非暂态计算机可读介质上)中实现。因此，应当注意的是，多 个基于硬件和软件的装置，以及多个不同结构的组件可以用于实现本发明。

图1示出了主车辆5。除了其他系统，所述主车辆5包括自适应巡航控 制(“ACC”)系统7以及合流辅助系统11，所述合流辅助系统11用于在合 流期间辅助车辆5。ACC系统7类似于传统的巡航控制系统，但是使用额 外的感测设备以检测其他对象，例如，在用户车辆前方并且在与用户车辆 相同车道内的目标车辆。例如，用户将车辆速度设置为50英里/小时 (“mph”)，并且在ACC的控制下以50英里/小时的速度行进的同时，车辆 接近在相同行驶车道内的缓慢行驶的目标车辆，ACC使车辆减速。ACC使 用油门和制动控制以首先降低主车辆的速度。然后，ACC控制主车辆的速 度以在主车辆和目标车辆之间维持特定距离。所述特定距离基于用户的选 择、感测的天气状况、感测到的道路状况以及其他因素。ACC将主车辆的 速度控制为1)维持特定距离所需的速度和2)用户设置的速度中较小的一 个。如果主车辆变换车道，或目标车辆变换车道或以其他方式不再被ACC 检测到，并且没有检测到在该特定距离内的新的目标车辆，ACC使车辆加 速然后保持用户设置的速度。

在本发明的一个实施例中，合流辅助系统11被包含在ACC系统7中。 例如并且如下面进一步的描述，合流辅助系统11以嵌入在现有ACC系统7 中的软件形式而实现。在另一个实施例中，合流辅助系统11不是ACC系 统7的一部分，而是独立于ACC系统7运行。

合流辅助系统11包括至少一个传感器14，成像设备或摄像头16，电 子设备(例如，车辆5内部或外部的导航设备或GPS 17)，电子控制单元 (ECU)18，以及多个子系统19-21。子系统可以包括制动子系统19，转向 子系统20和传动系子系统21。附加子系统包括牵引控制子系统，稳定性子 系统等(未示出)。合流辅助系统11确定何时车辆5接近合流位置(例如， 入口坡道，交叉口等)，识别合流辅助情况(例如，当到来的车辆进入合流 坡道并且合流到主车辆5所在车道时)，并且在合流辅助情况期间启动合流 驾驶操纵以控制车辆5。

传感器14可以包括，例如，长距离RADAR传感器、扫描传感器(例 如，360度LIDAR传感器)、超声波、红外光、以及接近(例如，电容式) 传感器或其他类型的配置为观察车辆5前方和周围区域的前视技术。传感 器14安装在车辆5的前部。例如，传感器14位于车辆5的前保险杠的中 心。当传感器14是360度LIDAR传感器时，所述传感器可以位于车辆5 的顶部或底部，以监视车辆5周围360度的区域。

传感器14感测车辆5周边外区域或地区中的活动和目标对象。感测对 象有两大类：静止对象(例如，停车灯，交通标志，铁路轨道，人行道， 墙壁，停放的车辆，电线杆等)，以及移动对象(例如，移动的车辆，行人 等)。在图1中，传感器14位于车辆5前部(例如，前保险杠)，但是，在 其他实施例中，系统11包括位于车辆5两侧(例如，门)或后部(例如， 后保险杠)的更多传感器14。如下所述，传感器14检测关于合流到主车辆 5所在车道的车辆的信息，并且在合流情况期间辅助合流辅助系统11。

合流辅助系统11的摄像头16配置为采集车辆前方和周围的区域和对 象的图像。摄像头通常安装在车辆5的挡风玻璃后或者前保险杠内。然而， 摄像头16的位置可以取决于其所安装于的特定车辆以及使用的摄像头的类 型而改变。摄像头16可以以多种方式配置。例如，在一种配置中，摄像头 16包括单眼摄像头模块。在另一个配置中，摄像头包括双眼摄像头模块。 此外，摄像头可以基于一种或多种检测技术(例如，互补金属氧化物半导 体(CMOS)或电荷耦合元件(CCD)技术)来设计或构建。摄像头可以采 集单色(黑色和白色)或彩色图像。

摄像头16监视车辆5的行驶路径以及周围环境中的各种对象，并且连 续地采集可见和/或近红外光谱中的图像。摄像头16将多个道路状况的图像 (或图像数据)提供给ECU 18。例如，摄像头16采集车道标记、交通标志 以及车辆前方的交通信号的图像。ECU 18处理图像以确定车辆5是否接近 合流位置(例如，其他车辆进入高速公路所在的高速公路路肩)。合流辅助 系统11还可以包括一个以上的摄像头16。

导航设备17位于车辆的仪表板上，并且可以包括显示设备(例如，LCD 监视器)。导航设备17可以是GPS设备，其向ECU 18提供有关车辆位置 的信息。在其他实施例中，从导航设备17获得的信息与存储的地图信息相 结合以提供关于车辆5前方道路状况的信息(例如，合流车道的位置，交 通灯等)。ECU 18可以使用所述信息替代或结合从摄像头16提供的信息， 以确定何时车辆5接近合流位置。传感器14、导航设备17、摄像头16以 及ECU 18连接到总线或网络，例如控制器局域网(CAN)总线22。CAN 总线22连接到其他车辆系统(例如，子系统19-21)。虽然示出组件通过总 线或网络连接，但是其他连接(例如，直接有线或无线连接)可以用于将 传感器14、摄像头16以及导航设备17连接到ECU 18。ECU 18包括数据 处理模块25，数据处理模块25配置为当车辆5行驶的时候处理从传感器 14、摄像头16和/或导航设备17获得的信息。

图2示意性更详细地示出了合流辅助系统11。如图2所示，系统11包 括ECU 18、传感器14、导航设备17、摄像头16以及总线22。如下面进一 步的讨论，ECU 18还可以通过总线22与其他设备或系统进行通信。然而， ECU 18还可以从传感器14和摄像头16直接获得信息(即，数据)，而不 是通过总线22。如图2所示，系统11的ECU 18还连接到ACC系统7、制 动子系统19、转向子系统20和传动系子系统21。

如图2所示，ECU 18包括输入/输出接口60、电子处理单元(EPU) 或处理器62以及一个或多个非暂态存储器模块，例如随机存取存储器 (RAM)64和只读存储器(ROM)65。输入/输出接口60通过总线22发送 和接收数据，该数据包括来自传感器14、摄像头16和/或导航设备17的数 据。应当理解的是，ECU 18可以包括多个处理器、附加的计算机可读介质 模块、多个I/O接口和/或其他附加组件或模块(例如，硬件，软件或其组 合)。

输入/输出接口60允许ECU 18与车辆5内部(例如，通过CAN 22) 以及车辆5外部的其他组件进行通信。换句话说，输入/输出接口60从ECU 18外部接收数据并且输出信息到ECU 18外部。例如，输入/输出接口60 可以包括网络接口，例如车辆对车辆的通信设备或无线网卡，其允许系统 11通过网络(例如，局域网或互联网)发送和接收信息。在一些实施例中， 输入/输出接口60位于ECU 18的外部，并且可以从位于车辆5内的其他设 备或系统接收数据。类似地，ECU 18可以包含在其他车辆控制系统中，而 不是配置作为单独的组件(例如，在ACC系统7内)。此外，虽然在图2 中没有示出，调理电路或外围驱动器可以用于连接ECU 18与传感器14。

在一个实施例中，ECU 18配置为与导航设备17、ACC系统7、制动子 系统19、转向子系统20以及传动系统子系统21通信。ECU 18配置为从这 些系统接收信息。例如，ECU 18接收关于各种道路对象和道路上状况的信 息(例如，入口坡道，停止灯，铁道路口等)。此外，ECU 18从子系统19-21 接收关于车辆5状态的信息(例如，转速，速度，加速度/减速度，偏航率， 以及转向角等)。ECU 18还可以通过与电子稳定控制系统或其他内部车辆 系统36(例如，由罗伯特·博什设计的)通信而获得这些信息。

EPU 62从输入/输出接口60接收信息并且通过执行一个或多个指令或 模块(例如，数据处理模块25，合流位置识别模块26，合流辅助情况识别 模块27等)来处理所述信息。所述指令或模块存储在非暂态计算机可读介 质中，例如ROM 65。EPU 62将信息(例如，从总线22接收的信息，或由 EPU 62执行的指令或模块生成的信息)存储到RAM 64并且从RAM 64获 取该信息。非暂态计算机可读介质65包括易失性存储器、非易失性存储器 或其组合。计算机可读介质65存储操作系统软件、应用和/或指令、数据或 其组合。应该理解的是，虽然在图2中仅示出了单个EPU、RAM、ROM和 输入/输出接口，但是ECU 18可以包括多个处理单元、存储器模块和/或输 入/输出接口。

虽然在图1-2中示出的ECU 18是与传感器14独立的组件，在一些实 施例中ECU 18可以包含在传感器14或摄像头16中。在其他实施例中，ECU 18与传感器14或摄像头16是分开的以避免传感器14和摄像头16中的故 障(例如，基于电的、机械的或软件的)影响由ECU 18所提供的功能。ECU 18还可以与其他车辆控制器结合。

当通过EPU 62执行时，存储在计算机可读介质中的指令提供特定的功 能。ECU 18包括硬件和软件，并且这些组件协作以执行合流辅助系统11 的逻辑。如图2所示，ECU 18的输入/输出接口60从传感器14、摄像头 16或CAN 22上的其他系统接收数据，并且将数据提供给ECU 18的处理器 62。在一些实施例中，在将图像提供给ECU 18的处理器62之前，输入/输 出接口60处理来自传感器14和摄像头16的数据。如下面参照图3和4更 详细描述的，处理器62处理所接收到的数据，确定与位于主车辆5的侧面 和/或前面的第二移动车辆相关的各种参数(例如，第二车辆的速度、加速 度)，确定合流位置，识别合流辅助情况，并且在合流辅助情况期间启动合 流驾驶操纵以控制车辆。在合流驾驶操纵期间，处理器62产生用于系统 19-21中至少一个的控制信号以，例如，使车辆5减速，改变其方向，或使 其加速。

系统11根据从摄像头16和/或导航设备17接收到的数据确定何时车辆 5接近合流位置。合流位置被确定为入口坡道或交叉口，在此有可能存在另 一车辆将合流到主车辆5所在车道。合流辅助情况被识别为系统11已经识 别合流位置并且已经检测(通过使用传感器14)到第二车辆接近合流位置 以合流到主车辆5的车道的情况。合流辅助系统11的目的是控制车辆5的 速度和加速度，以协助来临的第二车辆安全地合流到主车辆5的车道。

当合流辅助系统11被集成在ACC系统7中，或配置为与该系统通信 时，ACC系统7控制合流辅助系统11，以及当车辆5以由ACC系统7设 置的预定速度行驶并且合流辅助系统11检测到合流辅助情况时，在无用户 输入的情况下启动合流驾驶操纵。可以独立于ACC系统7来控制合流辅助 系统11。例如，车辆5的驾驶员能够通过操作显示在导航设备17的观看屏 幕(未示出)上的交互界面(例如，菜单选项控制)或另一人机界面而独 立地控制系统11。屏幕位于车辆5的仪表板上，并且以各种格式向驾驶员 提供信息。菜单选项控制允许驾驶员与系统11的ECU 18和/或车辆5的其 他系统进行通信。因此，通过选择适当的菜单选项，驾驶员可以激活/停用 合流辅助系统11而不与ACC系统7冲突。除了观看屏幕，导航设备17可 以包括扬声器(未示出)和/或一个或多个警告灯或发光二极管(“LED”， 未示出)，所述扬声器用于向车辆操作者提供声音信息，所述警告灯或发光 二极管用于向车辆操作者提供可视信息。

图3示出了根据本发明一个实施例的由ECU 18执行的用于主车辆5的 合流辅助的方法100。为简明起见，下面详细描述图3中逻辑的一个反复。 在这个实施例中，合流辅助系统11独立于ACC系统7而运行。当车辆5 行驶在道路上时，摄像头16监视车辆5前方和/或周围的区域，而传感器 14检测关于在车辆5旁边行驶的移动车辆的信息(在步骤105处)。摄像头 16和传感器14将采集的数据传送到ECU 18(在步骤110处)。如上所述， ECU 18还可以从导航设备17接收数据(例如，关于多个道路状况的信息)。 数据处理模块25处理所接收到的数据，同时合流位置识别模块26确定车 辆是否接近合流位置(在步骤115处)。如果车辆5接近合流位置，那么处 理器确定是否存在目标车辆将要合流到该位置(在步骤120处)。该目标车 辆可以从主车辆5的左侧或右侧合流。如果存在另一车辆也正在接近合流 位置，那么合流辅助情况识别模块27确定存在合流辅助情况(在步骤125 处)。

在接下来的步骤中，处理器62从子系统19-21接收关于车辆5的加速 度和速度的信息(在步骤130)。处理器使用来自传感器14的信息以确定接 近车辆的速度和加速度(在步骤135)。在一些实施例中，在该步骤中，处 理器还确定车辆5和接近目标车辆之间的距离、车辆5将到达合流位置时 的第一时间帧，以及移动目标车辆将到达合流位置时的第二时间帧。使用 所有这些信息中的一些信息，处理器62在合流辅助情况期间启动合流驾驶 操纵以控制车辆5(在步骤140)。在合流驾驶操纵期间，处理器62产生用 于制动子系统19、转向子系统20和传动系子系统21中的至少一个的控制 信号。这些或其他子系统控制车辆5(例如，通过施加制动使车辆减速，通 过转向改变其方向或使其加速)以在与来临的车辆合流期间辅助车辆5。

图4示出了根据本发明另一个实施例由ECU 18执行的用于主车辆5的 合流辅助的替代方法200。在这个实施例中，合流辅助系统11与ACC系统 7一起运行。图4示出了道路210、合流车道212、主车辆5、第二车辆215、 合流位置220、以及合流驾驶操纵225。如上所述，主车辆5包括至少一个 传感器14、ACC系统7以及视频摄像头16(或导航设备17)。在一个实施 例中，车辆5的ACC系统7是在有效的(即，接通)，同时车辆5以设定 速度(例如，50mph)行驶。并且驾驶员已经通过使用如上所述的菜单选项 控制而激活合流辅助系统11。摄像头16监视车辆5前方和周围的区域，同 时传感器14检测关于第二车辆215的信息。摄像头16和传感器14将采集 的信息传送到ECU 18。数据处理模块25处理所接收到的数据，同时合流 位置识别模块26确定何时车辆5接近合流位置220。由于第二车辆225正 行驶在合流车道212上并且还正接近合流位置，合流辅助情况识别模块27 确定存在合流辅助情况。

此时，处理器62接收关于车辆5的加速度和速度的信息，并且确定接 近的第二车辆215的速度和加速度。使用这个信息，处理器62在合流辅助 情况期间启动合流驾驶操纵225以控制车辆5。具体地，基于车辆5和215 的位置、速度以及加速度，处理器62产生用于传动系子系统21的控制信 号。传动系子系统21通过使车辆5加速而实施合流驾驶操纵225。因此， 车辆5继续在同一车道内行驶，而当第二车辆215到达合流位置220并且 合流到道路200时，主车辆5在第二车辆215的前方。