帮助司机商议路线的方法

摘要

帮助司机商议路线的方法，通过如下步骤：从地图数据库中识别拐弯(12)；为拐弯计算估计的可商议速度(14)；为司机建议即将发生的拐弯(16)；如果司机试图以大于所估计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告司机(18)；控制车辆(10)以便试图安全地商议拐弯(20)。当拐弯被提前而不是实时地识别出来时，拐弯的识别和可能的一个或更多拐弯特性以及所估计的可商议速度可被存储，以供接下来访问和使用(22)。并且，建议、警告和控制方式可以基于预先建立或确定的情况而被改变(24)。另外，可以确定关于车辆进入和退出拐弯的实际车辆状态(26)。

说明书

技术领域

本发明涉及帮助车辆司机商议路线的系统和方法。本发明尤其涉及通过基本上自动地从地图数据库中识别拐弯；为拐弯计算估计的可商议速度；将拐弯信息存储在地图数据库中供接下来使用；为司机建议即将发生的拐弯；如果他或她试图以大于所估计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告司机；为了不论车辆是否已经处在控制模式下安全地商议拐弯而控制车辆；改变建议、警告和控制方式；并确定关于车辆进入和退出拐弯的实际车辆状态，来帮助司机商议路线，特别是路线中的拐弯或其它复杂或正在变化的几何情况的方法。

背景技术

拐弯的路线可能是偏离路线的重要原因。这些错误的一些可能原因包括司机分心而不能及时识别即将发生的拐弯并减速，结果使车辆太快地进入拐弯；司机犯困或喝醉，没有提供成功商议拐弯所需要的正确驾驶行为；司机试图高速地靠近拐弯，同时激进地驾驶并过高地估计他或她或车辆在拐弯处的能力；或者司机低估了天气情况。

现有技术中已经知道利用前视传感器来试图识别路线中即将发生的拐弯。但是这种传感器被限制在一定范围内，并因此基本上不能在遇到拐弯之前识别出拐弯，因此不能及时地识别或确定存在拐弯、拐弯的危险性或其它潜在的危险情形因素(例如拐弯的严重度、恶劣的天气情况或恶劣的道路情况)，以便警告司机并避免事故。

因此，需要帮助司机商议路线，特别是路线中拐弯的改进方法。

发明内容

本发明提供通过基本上自动地从地图数据库中识别拐弯；为拐弯计算估计的可商议速度；为司机建议即将发生的拐弯；如果他或她试图以大于所估计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告司机；为了不论车辆是否已经处在控制模式下而安全地商议拐弯，试图控制车辆，来帮助司机商议路线，特别是路线中拐弯或其它复杂或正在变化的几何情况的方法。当拐弯被提前而不是实时地识别出来时，拐弯的识别和可能的一个或更多拐弯特性以及所估计的可商议速度可被存储在车内或远程地图数据库中，以供接下来按照需要访问和使用。并且，建议、警告和控制方式可以基于预先建立或确定的情况而被改变。另外，可以确定关于车辆进入和退出拐弯的实际车辆状态，以便补充或验证一个或更多所计算的拐弯特性。

本发明的这些或其它特征在标题为优选实施例描述的下述部分中进行详细讨论。

附图的简要说明

本发明的优选实施例在下面参照附图进行详细描述，其中：

图1是实现本发明方法的优选实施例中涉及的系列功能图；

图2是描述从地图数据库中识别拐弯的过程的状态图；

图3是用于向司机建议即将发生的拐弯的第一平视(head-up)显示器(“HUD”)或车内显示器的图；

图4是用于向司机警告即将发生的拐弯的第二HUD的图；

图5是用于向司机传达用于商议拐弯的控制措施正在进行的第三HUD的图；

图6是用于向司机建议即将发生的拐弯的文本显示的图；

图7是描述确定关于车辆进入和退出拐弯的车辆状态的过程的状态图。

优选实施例描述

参考附图，在这里根据本发明的优选实施例来描述并以其它方式公开方法。宽泛地说，参照图1，本发明提供了通过基本上自动地从地图数据库中识别拐弯，如方框12所示；为拐弯计算估计的可商议速度，如方框14所示；为司机建议即将发生的拐弯，如方框16所示；如果他或她试图以大于所估计的可商议速度的速度商议拐弯，则警告司机，如方框18所示；为了不论车辆10是否已经处在控制模式下安全地商议拐弯而试图控制车辆10，如方框20所示，来帮助车辆10的司机商议路线，特别是路线中的拐弯或其它复杂或正在变化的几何情况的方法。当拐弯被提前而不是实时地识别出来时，拐弯的识别和可能的一个或更多拐弯特性以及所估计的可商议速度可被存储在车内或远程地图数据库中，以供接下来访问和使用，如方框22所示。并且，建议、警告和控制方式可以基于预先建立或确定的情况而被改变，如方框24所示。另外，可以确定关于车辆进入和退出拐弯的实际车辆状态，以便补充或验证一个或更多所计算的拐弯特性，如方框26所示。将会意识到，前面提到并在下面详细描述的功能或步骤中的每一个，都可以独立地或以任意组合包括全部功能或步骤来实施，从而实现帮助司机商议路线的目标。还将会意识到，该方法可以以硬件、软件、固件或它们的任意组合而实施为完全位于车辆10上或者部分位于车辆10而部分位于远程位置的系统28。还将会意识到，可以通过系统28从远程源接收各种信息或数据以供本方法使用，并且这些信息或数据可以包括例如来自轨道卫星的GPS信号；来自公共或私有的天气服务的天气信息；以及来自公共或私有的道路监视服务的道路信息。

从地图数据库识别拐弯

建立地图数据库通常使用一系列点来代表路线。直的路线可以由两个之少的点来代表：直线段的每一端一个点。为了精确地代表路线的几何情况，拐弯的路线可以用多个紧密隔开的点来代表。根据这些点，曲线或简单的直线拟合技术可被用于估计线路的航向和曲率。除了空间信息，数据点还可包含由采集车辆或设备测量的关于航向或偏航速率改变的信息。在补偿了采集车辆或设备的速度之后，或者通过当曲率估计用作曲线拟合参数或性能测量时间接地改进曲率估计，偏航速率信息可用于直接代表路线的曲率。

估计道路曲率的一种曲线拟合技术是将圆周拟合到三个连续的点上，其中圆周半径的倒数可以代表这三个点的平均曲率或者这三个点中任意一个上的曲率。相似地，每一点上的路线航向可以利用相同的圆周或者通过简单地用直线段将各点连接，并且将进出点的航向进行平均以代表该点的航向来计算。并且，任何平均或计算都会考虑到各点之间的间隔。

根据路线航向和曲率，可通过下述方法加之以识别直线段的能力来识别出拐弯，该方法由图2所示的状态机100来描述，所示状态机依次分析每一个点或者沿着用地图代表的路线而被插入的点。每一次这种分析都优选地包括将曲率值与“拐弯开始阈值”相比较。当点具有大于拐弯开始阈值的曲率时，则声称“拐弯开始”，并且将接下来的点与“拐弯内阈值”进行比较。当曲率值小于拐弯内阈值时，声称“拐弯末端”。那些被在拐弯开始、拐弯末端和它们之间检查的点定义了“候选拐弯”。

一旦候选拐弯被定义，可以为该候选拐弯收集关于下述特性中的任意一个或更多的信息。该信息可以被解析并与阈值和权重比较，从而识别出“真正的拐弯”并由此根据进一步的考虑而消除一些候选拐弯。为候选拐弯而收集并接下来被真正的拐弯所继承的信息可能包括：拐弯开始位置；拐弯长度；拐弯开始处的航向；拐弯末端的航向；航向变化；方向(例如左、右、S形拐弯)；平均曲率；峰值曲率；最小曲率；道路分类(例如州际的、主干路线、连接道、本地、市内、郊区、乡下、铺砌的/未铺砌的、上跨桥/高架桥下通道的部分、坡道)；与拐弯附近的道路相关联的事故统计；以及为拐弯所设置的速度限制和建议的速度限制信息。

关于如何将这些信息用于丢弃候选拐弯的一个例子涉及为拐弯长度应用阈值。例如，具有小于20米拐弯长度的任何候选拐弯都可以由于不合逻辑而被丢弃。

计算估计的可商议速度

一旦识别出真正的拐弯，可根据拐弯的特性(诸如上面所列出的那些)以及诸如司机偏好、司机能力、车辆能力，以及拐弯和航向变化信息中的估计误差来指定估计的可商议速度。

指定估计的可商议速度的一种方法是为车辆10假设可接受的横向加速度。给定了平均道路曲率，估计的可商议速度可以基于如下方程：

$V_{\mathrm{EstimatedNegotiable}}=\sqrt{a_{\mathrm{AcceptableLateral}}{R}_{\mathrm{CurveRadius}}}$

相似地，可接受的横向加速度测量可以被其它拐弯特性修改。例如，如果在一个位置上发生很多起撞车，则可接受的横向加速度值将会减小适当的量，诸如0.1g。相似地，如果拐弯很长，则可接受的横向加速度可以被适当减小。还有，可以使用道路的超高来确定或修改估计的可商议速度。

在对任何建议、警告或控制功能的实时操作过程中，可以基于一些司机输入(灵敏度)、司机技术估计和/或其它可得到的实际或估计的天气或道路情况信息来修改估计的可商议速度或可接受的横向加速度，或者它们的一些导出量。

将拐弯信息存储在地图数据库中

识别真正的拐弯所需的计算可以当车辆10正沿道路移动时实时地发生。可替换地或附加地，当有更多的处理时间可用时，对真正拐弯的识别可以由地图制造者或导航单元供应商或甚至由车辆10来提前执行，然后其可以被放入数据库，以便于接下来在实时操作过程中根据需要进行访问和使用。结果是，对真正拐弯的识别以及可能的一个或更多其相关联的特性和估计的可商议速度，可被存储在下列示例性位置的任意组合中：由地图制造者维护的地图数据库；提供给车辆生产商并在实时操作中使用的地图数据库；在车辆10的非易失性存储器中本地生成并保存的地图数据库；或者在车辆10的易失性存储器中本地生成并保存的地图数据库。

建议司机

一旦真正的拐弯已经被识别出在车辆10的前方，建议信息能够被传递到司机，帮助他或她商议拐弯。对于这种建议的可能传递机制包括：指示即将发生的拐弯的可听通信；车辆10显示器上的前方拐弯和/或方向指示(例如，如图3所示的平视显示器30、示警装置(telltale)、导航单元、触觉执行器/显示器或者如图6所示的文本显示器36)；或者显示器上为拐弯设置的速度限制信息。

用于传递建议信息的计时应当依赖于车辆10关于拐弯开始和末端的相对位置。建议信息可以例如当车辆10位于拐弯开始之前的一定距离或一定时间之内时被传递到司机。同样地，该信息可以继续被传递最短的时间、最近的距离，或者直到离开拐弯末端的一段距离或时间。为了减少虚警或其它对司机带来的麻烦，速度阈值可用于在发出警告之前需要车辆10在某一速度之上的情况。

警告司机

如果确定车辆10可以以超出所估计的商议速度的速度进入拐弯，则警告信息可以被传递给司机，警告他或她在进入拐弯之前或者在具有变化曲率的拐弯中时减速慢行。用于这种警告的可能传递机制包括：警告司机减慢车辆10的可听通信；车辆10中显示器上的拐弯警告指示，其利用一个或更多颜色或其它指示器来指示一个或更多警告级(例如，如图4所示的平视显示器32、示警装置、导航单元、触觉执行器/显示器、文本显示器)、车辆10内的显示器上拐弯方向指示；或者在显示器上为拐弯设置的速度限制信息。

做出车辆10可以以不安全速度进入拐弯这一决定的标准是基于下面内容的任意组合：车辆速度；估计的可商议速度；车辆加速度；刹车状况；刹车压力；道路级别(在车辆10上估计或从数据库中引用)；离拐弯开始的距离；到相对于拐弯开始处的位置的距离，在该位置上希望车辆10将使用用于商议拐弯的速度；时刻；天气情况；司机技术；司机偏好，或者在该位置处每年撞车的数量。

控制车辆

在车辆10在自动控制(诸如巡航控制)下运行，并确定车辆10可能正在以不安全的速度靠近拐弯的情形下，车辆10能够在进入拐弯之前或在具有正在变化的曲率的拐弯中尽可能地被自动减慢。

相似地，在车辆10在驾驶员控制下运行，并确定车辆10将会以比估计的可商议速度更快的速度进入拐弯的情形下，可以尝试通过下面行为的任意一种或更多种来减慢车辆10：自动启动刹车；部分或完全不理会通过不机械地连接到发动机流阀门的油门踏板的司机输入，使得发动机和风阻力减慢车辆10；或者减少发动机为保持车辆10的速度所需的燃料(或其它成分)。

做出车辆10可以以高于估计的可商议速度的速度进入拐弯这一决定的标准可以基于关于警告司机的任意上面所列出标准。指示控制的示例性平视显示器34被示于图5中。

改变建议、警告和控制方式

由于司机偏好、司机技术、环境情况变化很大，下面的技术可用于测量这些并相应地修改建议、警告或控制功能的方式。在一种预期的实施方式中，可以从司机收集关于他或她想要接受建议、警告或控制时的拐弯严重程度的偏好。例如，特定的司机可以指示他或她只希望得到关于曲率高于所指示量的拐弯或者跨越指定角度的拐弯的信息。同样地，偏好对于各种道路类型来说可以是可调节的。可替换地或附加地，可以从司机收集关于他或她想要多久被建议的偏好。指示可以基于时间、基于距离或者基于其它标准。可替换地或附加地，建议、警告或控制可以根据时间源(诸如GPS)或车辆10中的传感器所指示的时刻或周几而有区别地发生。可替换地或附加地，建议、警告或控制可以根据司机是否是在他或她所熟悉的区域中驾驶而有区别地发生。可替换地或附加地，建议、警告或控制可以根据天气情况和/或不利的道路情况的出现和强度而有区别地发生。

确定进入和退出状态

由于地图数据库可能包含关于实际路线几何情况的错误，上面描述的拐弯识别方法可能会不恰当地对拐弯的开始和末端位置进行分类。在拐弯末端被用于触发向司机传递建议或警告信息的结束的情况下，不恰当的拐弯末端位置将会导致在车辆10已经离开拐弯之后连续地显示信息。为了防止这种情况发生，本发明可采用识别拐弯实际出口的方法。

一种这类技术采用偏航速率估计(来自偏航速率传感器、横向加速度仪传感器，或来自差分车轮速度)来为车辆10估计与拐弯有关的状态。用于估计主机状态的状态机200被示于图7中。在图中，是在由T_{CurveYawRateHistory}定义的时间段上的偏航速率的估计，且$\Delta {\psi }_{\mathrm{host}}=\underset{i-T_{\mathrm{CurveYawRateHistory}}}{\overset{i}{\int }}\mathrm{\psi dt}.$进入任一“退出”状态可以用于检测拐弯的实时末端。如果在离真正拐弯的拐弯末端一定距离或时间之内检测出拐弯的实时末端，则关于该拐弯可以被去除的信息被传递到司机。

用于检测实际的拐弯末端的另一种方法可以利用拐弯末端处的绝对航向与在所计算的拐弯末端处的真正拐弯航向相对比。当这两个值在离真正拐弯的拐弯末端一定距离或时间处变得彼此接近时，关于该拐弯可以被去除的信息被传递到司机。

示例性的使用和操作

在非限制性简化和示例性的使用和操作中，本发明帮助车辆10的司机商议路线的方法可以按照如下所述进行。

该方法从基本上自动地从电子地图数据库中识别拐弯开始。这通过基本上自动地访问电子地图数据库来实现，其中电子地图数据库利用多个数据点来代表路线的几何情况，所述多个数据点包含至少空间信息并且还可能包含其它信息，然后利用这多个数据点来估计车辆10行驶所在的路线上特定部分的航向和曲率。这一起始步骤可以实时地，即当车辆10正在行驶并且朝向拐弯时发生，或者可以提前较多地发生，在这种情况下，识别和其它附加信息可被存储在数据库中以便于接下来使用，如下所述。

接下来，基于至少一个或更多的拐弯特性并可能基于一个或更多的车辆10和/或驾驶员特性来计算估计的可商议速度。得到的估计的可商议速度可以基于任何相关信息或数据，诸如例如与拐弯和/或当前恶劣的天气或道路情况相关联的车祸数量而被向下调整。

正如所提到的，对拐弯的识别以及按照所希望的甚至为导航拐弯而估计适当的速度，都可以实时或提前发生。当提前发生时，得到的数据可被存储在数据库中以便接下来访问和使用。该数据库可被定位在车辆10上，或者可被定位远离车辆10，并且数据被存储在其中根据需要访问。

当司机将要遇到识别出的拐弯时，司机可以被积极地建议拐弯的出现，并且如果需要的话，还被建议拐弯的一个或更多相关特性，诸如例如，它的航向、曲率和为了对其进行商议而估计的可商议速度。该建议优选地被提供在遇到拐弯之前预先建立的距离或时间。这个引导距离或时间可以对于给定的环境而被适当调整。例如，为了给司机更多的时间来为遇到拐弯做准备，引导距离或时间可以当存在不利的驾驶、道路或天气情况时被延长。如果司机尝试以高于估计的可商议速度的速度来商议拐弯，则司机会被适当地警告这样做的危险。如果司机尝试以高于估计的可商议速度的速度来商议拐弯，则车辆10会变为在尝试安全地商议拐弯所必需的基本自动控制下。响应于一个或更多预先建立或确定的情况，前面提到的建议、警告和控制方式中的任意一个或更多都可以变化。

最后，车辆10的实际状态可以在车辆10商议拐弯时确定。这可以包括例如识别表示拐弯实际末端的实时车辆状态(例如偏航)，从而使得建议、警告和控制方式能够在时间上不间断。

尽管本发明已经参照附图中所示的优选实施例进行了描述，注意到可采用等价物，并且这里所做出的替代方案不脱离权利要求中所引用的本发明的范围。

在已经这样描述了本发明的优选实施例之后，声称为新颖的并想用专利证书保护的内容包括如下内容：