在辅助驾驶系统中防止意外车道变换操作的方法和设备

摘要

本申请涉及一种用于防止装备有ADAS的机动车辆中的意外车道变换操作的方法和装置，该机动车辆由用于检测驾驶员参与度水平的传感器、用于存储驾驶员参与度水平的存储器、用于响应于警告信号提供用户警告的用户界面、用于生成车道变换操作请求的选择器、以及用于接收车道变换操作请求的处理器执行，将驾驶员参与度水平与阈值参与度水平进行比较，并响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平而产生警告信号。

说明书

技术领域

本公开总体上涉及机动车辆控制系统的编程。更具体地，本公开的方面涉及在装备ADAS的车辆中执行车道变换操作之前识别意外转向信号激活并确定驾驶员参与度水平的系统、方法和设备。

背景技术

现代车辆的操作正变得更加自动化，即能够以越来越少的驾驶员干预提供驾驶控制。车辆自动化已被分为数字级别，其范围是从与完全人类控制的非自动化对应的零到与没有人类控制的完全自动化对应的五。各种先进的驾驶员辅助系统(advanced driver-assistances ystem：ADAS)，如巡航控制、适应性巡航控制和停车辅助系统，对应于较低的自动化水平，而真正的“无人驾驶”车辆对应于较高的自动化水平。

适应性巡航控制系统已经开发出来，该系统不仅能保持设定速度并保持在当前车道的中心，而且在使用各种传感器(如雷达和摄像机)检测到前方车辆移动较慢的情况下，还能自动使车辆减速。按需车道变换(LCoD)可以是车道居中(LCC)的子功能。LCC允许在一定时间内进行手动操作，此时驾驶员可以将视线从道路上移开。这为意外车道变换创造了机会，这可能是因通过意外碰撞转向信号选择器而由驾驶员引发的。希望克服这些问题，以提供一种方法和装置，用于防止装备ADAS的机动车辆中的非故意车道变换操作。

在这个背景部分中公开的上述信息仅仅是为了增强对本发明背景的理解，因此它可能包含不构成本领域普通技术人员在这个国家已经知道的现有技术的信息

发明内容

本文公开了用于提供自主车辆控制的自主车辆控制系统训练系统和相关控制逻辑，制造和操作这种系统的方法，以及装备有车载控制系统的机动车辆。作为示例而非限制，呈现了一种具有车载车辆控制学习和控制系统的汽车。

根据本发明的一个方面，一种装置包括：传感器，用于检测驾驶员参与度水平；存储器，操作为存储驾驶员参与度水平；用户界面，用于响应于警告信号提供用户警告；选择器，操作为生成车道变换操作的请求；和处理器，操作为用于接收车道变换操作的请求，将驾驶员参与度水平与阈值参与度水平进行比较，并响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平而产生警告信号。

根据本发明的另一方面，其中处理器还可操作为响应于驾驶员参与度水平大于阈值参与度水平来执行车道变换操作。

根据本发明的另一个方面，其中在一段时间内响应于车辆操作者关注区域，检测驾驶员参与度水平。

根据本发明的另一方面，其中所述传感器是驾驶员管理系统，其可操作来监测车辆驾驶员关注区域，并且其中驾驶员参与度水平由驾驶员管理系统在一段时间内响应于车辆驾驶员关注区域来检测。

根据本发明的另一方面，其中响应于在第一时间的第一车辆操作者关注区域和在第二时间的第二车辆操作者关注区域来确定驾驶员参与度水平。

根据本发明的另一方面，其中选择器是转向信号选择器。

根据本发明的另一方面，包括用于执行辅助驾驶操作的车辆控制器，并且其中响应于正在执行的辅助驾驶操作来确定驾驶员参与度水平。

根据本发明的另一方面，其中处理器还可操作为响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平而忽略车道变换操作的请求。

根据本发明的另一方面，一种由处理器执行的方法包括:在车辆中执行辅助驾驶操作；通过驾驶员监测系统检测车辆操作者关注区域；响应于车辆操作者关注区域建立驾驶员参与度水平；接收车道变换操作的请求；响应于车道变换操作的请求，将驾驶员参与度水平与阈值参与度水平进行比较；和响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平，生成用户警告。

根据本发明的另一方面，包括响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平而取消车道变换操作的请求。

根据本发明的另一方面，包括响应于驾驶员参与度水平大于阈值参与度水平而执行车道变换操作。

根据本发明的另一方面，其中响应于在第一时间的车辆操作者关注区域和在第二时间的后续车辆操作者关注区域来确定驾驶员参与度水平。

根据本发明的另一方面，其中响应于执行辅助驾驶操作来执行对车辆操作者关注区域的检测。

根据本发明的另一方面，其中该方法由装备有先进驾驶辅助系统的车辆执行。

根据本发明的另一方面，其中辅助驾驶操作是车道居中操作。

根据本发明的另一个方面，其中车道变换操作的请求是响应于转向信号指示器的激活而产生的。

根据本发明的另一方面，其中用户警告是用于提示车辆操作者重新参与的高强度视听警告。

根据本发明的另一方面，其中驾驶员参与度水平是在一段时间内针对多个车辆驾驶员关注区域的检测结果计算的驾驶员参与度分数。

根据本发明的另一方面，一种用于控制主车辆的先进驾驶员辅助系统，包括:驾驶员监测系统，用于检测第一车辆操作者关注区域和第二车辆操作者关注区域，并响应于第一车辆操作者关注区域和第二车辆操作者关注区域产生驾驶员参与度水平；转向信号选择器，操作为产生车道变换操作请求，处理器，操作为接收车道变换操作的请求，将驾驶员参与度水平与阈值参与度水平进行比较，响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平而产生用户警告，并且响应于驾驶员参与度水平大于阈值参与度水平而产生车道变换控制信号，以及车辆控制器，用于执行辅助驾驶操作，车辆控制器还用于响应于车道变换控制信号而执行车道变换操作。

根据本发明的另一方面，包括用于响应于用户警告提供车辆操作者重新接合请求的用户界面。

当结合附图时，从以下优选实施例的详细描述中，本公开的上述优点和其他优点和特征将变得显而易见。

附图说明

通过结合附图参考本发明实施例的以下描述，本发明的上述和其他特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明显，并且本发明将被更好地理解。

图1示出了根据示例性实施例的用于防止装备有ADAS的机动车辆中的意外车道变换操作的操作环境。

图2示出了示出根据示例性实施例的用于在装备有ADAS的机动车辆中防止意外车道变换操作的系统的框图。

图3示出了根据另一示例性实施例的流程图，该流程图示出了用于在装备有ADAS的机动车辆中防止意外车道变换操作的方法。

图4示出了说明根据另一示例性实施例的用于在装备有ADAS的机动车辆中防止意外车道变换操作的系统的框图。

图5示出了根据另一个示例性实施例的流程图，该流程图示出了用于在装备有ADAS的机动车辆中防止意外车道变换操作的方法。

这里阐述的示例说明了本发明的优选实施例，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例，其他实施例可以采取各种替代形式。这些数字不一定是按比例的；一些特征可以被放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，这里公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是代表性的。参考任一附图所示和所述的各种特征可以与一个或多个其它附图所示的特征相结合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改对于特定的应用或实现是期望的。

图1示意性地示出了用于防止机动车辆110意外的车道变换操作的操作环境100。在本公开的该示例性实施例中，主车辆110与也在多车道道路105上导航的多个邻近车辆115一起在多车道道路105上行驶。

在该示例性实施例中，主车辆110可操作为执行LCC ADAS操作。主车辆110可能以大于邻近车辆115的速度行驶，因此，在该示例中，可能很快必须减速以与主车辆110前方车道中的邻近车辆115的速度匹配，或者必须改变车道以继续以其当前速度行驶。目前，按需车道变换(lane change on demand：LCoD)是车道居中(lane centering：LCC)的子功能。LCC允许在某些看向别处的时间内进行手脱开操作，在这种情况下驾驶员可以将视线从道路上移开。这种看向别处的时间为意外车道变换创造了机会，这种机会可能是由驾驶员通过无意中启动车道变换选择器而引发的。

为了避免意外的车道变化，本公开的所提出的系统和方法教导了一种确定被动态计算的驾驶员参与度分数(driver engagement score)的方法，以便测量驾驶员的意识。响应于驾驶员参与度分数，该方法可以在启动自动车道变换操作之前向驾驶员传递不同程度的警告，为驾驶员提供增加的时间窗，以在意外启动的情况下做出反应并否决(override)自动操纵。警告方法可以因驾驶员实现已经离开道路的时间而异。驾驶员越长时间不参与驾驶，当前的路况越复杂，则驾驶员评估情况的时间就越长。

所提出的方法利用驾驶员监测系统(driver monitoring system：DMS)来连续监测驾驶员注意区，并构建驾驶员参与度分数来区分意外转向信号激活和有意转向信号激活。在转向信号状态转变表示出车道变换请求后，将考虑当前驾驶员参与度分数。如果为高，例如当驾驶员正在集中注意力时，则不需要超出标准的额外警告。中等注意力分数可能会触发更高的警戒级别。低参与度分数可能会触发高警告级别，或者可能会完全阻止车道变换发生。该示例性方法用于根据当前的参与度分数，在执行车道变换操作之前，触发针对驾驶员的可动态调节的警告级别，以提高驾驶员的注意力，并在意外激活的情况下提供额外的缓冲时间用于否决车道变换。

现在转到图2，示出了示出了用于在装备有ADAS的机动车辆中防止意外车道变换操作的系统200的示例性实现的框图。系统200包括处理器240、摄像机220、激光雷达222、全球定位系统(GPS)225、驾驶员监测系统(DMS)235、存储器245、车辆控制器230、油门控制器255、制动控制器260和转向控制器270。

当执行示例性ADAS操作时，该系统可操作为使用各种传感器，例如能够识别和定位单个外部物体的摄像机220和激光雷达222。传感器融合算法提供了对外部物体的精确跟踪以及对诸如相对速度、加速度等适当属性的计算。摄像机220可操作为捕获视场(FOV)的图像，该图像可包括车辆附近的静态和动态物体。图像处理技术可用于识别和定位FOV内的物体。然后，这些对象可以被限制并识别为不期望的驾驶区域，并存储在存储器中或添加到ADAS的参考地图中。

激光雷达222可用作主车辆上的传感器，以检测车辆周围的物体，并利用来自物体的反射提供这些物体的距离和方向，所述物体提供多个扫描点，这些扫描点组合成点群距离图(point cluster range map)，其中为传感器的视场(FOV)的每1/2°或更少的范围提供单独的扫描点。因此，如果在主车辆前方检测到目标车辆或其他物体，则可能会有多个扫描返回点来识别目标车辆与主车辆的距离。通过提供一组扫描返回点，具有各种任意形状的物体(例如卡车、拖车、自行车、行人、护栏等)可被容易地检测，其中物体越大和/或越靠近主车辆，则提供的扫描点就越多。

激光雷达222用于产生激光束，将激光束传输到FOV并捕获从目标反射的能量。激光雷达222可以使用飞行时间(time-of-flight)来确定将脉冲激光束进行反射的物体的距离。振荡光信号被物体反射离开，并被激光雷达222内的检测器检测，具有取决于物体与传感器距离的相移(phase shift)。电子锁相环(electronic phase lock loop：PLL)可用于从信号中提取相移，并通过已知技术将相移转换到一定距离。

GPS传感器225可操作为接收多个带有时间戳的卫星信号，包括发射卫星的位置数据。GPS然后使用该信息来确定GPS传感器225的精确位置。处理器240可操作为从GPS传感器225接收位置数据和/或将该位置数据存储到存储器245。存储器245可操作为存储地图数据供处理器220使用。

DMS 235操作为在车辆运行期间评估驾驶员参与度水平。DMS可操作为通过DMS摄像机和图像识别技术监测驾驶员参与度。具体而言，可以响应于驾驶员的眼睛位置和响应于由DMS摄像机等捕获的图像而确定的驾驶员凝视的估计位置来确定驾驶员的参与度水平。

在该示例性实施例中，处理器240可操作为通过生成用于耦合到车辆控制器230的控制信号或者通过执行ADAS算法来启动ADAS算法。ADAS操作可以是适应性巡航控制操作、车道居中操作等。处理器240可以进一步操作为执行DMS操作，或者可以从DMS 235接收信息。DMS操作可操作为监测驾驶员的参与度，其中可响应于由DMS摄像机等捕获的图像而确定的驾驶员眼睛位置来确定驾驶员参与度。可选地，DMS可以监测方向盘反馈、头部位置、驾驶员座椅压力开关等。

处理器240还可操作为响应于DMS的监测来生成驾驶员分数。在示例性实施例中，可以针对移动样本FIFO窗口来计算驾驶员参与度分数。一旦驾驶员被认为未参与，则响应于多个积极参与样本(positive engagement sample)，驾驶员参与度可以被恢复，以允许驾驶员有时间重新获取和处理当前驾驶状况。驾驶员参与度分数可以响应于每个DMS检测而被更新。

处理器240还可操作为监测转向信号的激活，并将驾驶员参与度分数与阈值进行比较。响应于该比较，处理器240可操作为根据驾驶员的参与度水平启动不同强度的操作员警告。例如，如果驾驶员参与度分数低，则处理器240可操作为激活高强度视听警告。如果驾驶员具有较高的参与度分数，则处理器240可以激活用于让驾驶员重新参与的视听警告，或者可以生成控制信号以耦合到车辆控制器230来促成所请求的车道变换操作。

车辆控制器230可以产生控制信号，用于耦合到其他车辆系统控制器，例如油门控制器255、制动控制器260和转向控制器270，以便响应于ADAS算法来控制车辆的操作。车辆控制器可操作为通过经由油门控制器255减小油门来调节车辆速度，或者响应于由处理器240产生的控制信号经由制动控制器260施加摩擦制动。车辆控制器可操作为响应于处理器240产生的控制信号，通过转向控制器270控制车辆转向，从而调节车辆的方向。

现在转到图3，示出了流程图，其示出了用于在装备有ADAS的机动车辆中防止非故意车道变换操作的方法300的示例性实现。该方法首先可操作为使用(310)ADAS算法。ADAS操作可以是适应性巡航控制操作、车道居中操作等。ADAS可以响应于用户通过用户界面输入的用户输入而启动，或者可以响应于另一个ADAS操作由车辆控制器启动。

响应于ADAS操作的启动，该方法接下来可操作以执行(320)DMS操作。DMS可操作为监测驾驶员的参与度。可以响应于驾驶员的眼睛位置来确定驾驶员参与度，该驾驶员的眼睛位置是响应于由DMS摄像机等捕获的图像而确定的。例如，响应于捕获的图像，可以响应于驾驶员关注的区域来评估驾驶员的参与度水平。如果在道路上驾驶员向前看，则可以将高值分配给驾驶员参与度。如果驾驶员看起来向下看向他们的膝盖，则会分配较低的值。同样，如果驾驶员朝车辆的中央控制台看，眼睛闭着，驾驶员处于微睡眠状态或驾驶员完全睡着，则将分配逐渐降低的驾驶员参与度分数。在替代实施例中，DMS可以监测方向盘反馈、头部位置、驾驶员座椅压力开关等。

响应于DMS操作，该方法接下来可操作为响应于监测生成(330)驾驶员分数。在示例性实施例中，可以针对移动样本FIFO窗口来计算驾驶员参与度分数。在一个示例性实施例中，一旦驾驶员被认为是为参与的，则驾驶员参与度可以仅响应于多个积极参与样本而被恢复，以允许驾驶员有时间要求和处理当前的驾驶状况。驾驶员参与度分数可以响应于每个DMS检测而被更新。

该方法接下来可操作为监测(340)转向信号激活。如果转向信号没有被激活，则该方法可操作为返回到获取(320)后续的DMS检测并更新驾驶员参与度分数。如果转向信号已经被激活，则该方法接下来操作为将驾驶员参与度分数与阈值进行比较(350)。如果驾驶员参与度分数小于中等阈值，则该方法可操作为激活(370)高强度视听警告。如果驾驶员参与度得分(360)小于更高的阈值，则可以激活(380)用于让驾驶员重新参与度的视听警告。如果驾驶员参与度分数超过较高阈值，表明驾驶员充分参与车辆操作监测，并且转向信号激活可能是故意而为的，则该方法可操作为执行(390)车道变换。该方法然后可操作为返回获取驾驶员注意力水平样本并更新驾驶员参与度分数。

现在转到图4，示出了框图，其显示了用于在装备有ADAS的机动车辆中防止意外车道变换操作的系统400的另一示例性实施方式。该系统可以是用于控制主车辆的先进驾驶员辅助系统，该主车辆具有传感器410、处理器420、车辆控制器430、存储器440、用户界面450和选择器460。在该示例性实施例中，传感器410可操作为检测驾驶员参与度水平。传感器410可以是配备有视觉传感器(例如摄像机等)的驾驶员管理系统，该视觉传感器可操作为监测车辆操作者关注区域，并且其中在一段时间内的由驾驶员管理系统响应于车辆操作者关注区域来检测驾驶员参与度水平。在替代实施例中，可以响应于在第一时间的第一车辆操作者关注区域和在第二时间的第二车辆操作者关注区域来确定驾驶员参与度水平。

示例性系统400还包括存储器440，用于存储驾驶员参与度水平。存储器440可以周期性地存储多个驾驶员参与度水平的确定结果。可以响应于周期性的驾驶员参与度确定结果的移动样本来确定总体驾驶员参与度水平。

示例性系统400可以进一步包括用户界面450，用于响应于警告信号来提供用户警告。用户界面450可以包括视觉界面、音频界面或触觉界面，例如视频屏幕、一系列LED灯、扬声器、触觉座椅和/或触觉方向盘。可以响应于来自处理器的信号而产生用户警告，以便警告车辆操作者未参与事件可能发生，或者用户参与不足以继续ADAS操作。

提供选择器460，用于产生车道变换操作的请求。在该示例性实施例中，选择器460可以是转向信号选择器。在一些ADAS中，车道变换请求可以响应于车辆操作者使用选择器460激活转向信号而启动。例如，在适应性巡航操作期间，车辆操作者可能希望从当前占用的车道移动到紧邻左侧的车道。然后，驾驶员将激活左转信号，并且车道变换请求被生成并耦合到处理器420。然后，处理器420可操作为向左执行车道变换操作。然而，如果驾驶员没有充分参与车辆的监测操作，并且选择器460被激活，则车道变换操作的请求可能是意外的。期望系统在选择器被激活时确定驾驶员没有充分参与，清除车道变换请求，并提供意外车道变换请求的用户警告。

处理器420可以是ADAS处理器，并且可操作用于从选择器接收车道变换操作的请求。然后，处理器420可进一步操作为将驾驶员参与度水平与阈值参与度水平进行比较，并响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平而产生警告信号。处理器420还可以响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平而忽略车道变换操作的请求。替换地，处理器420可以响应于驾驶员参与度水平大于阈值参与度水平来执行车道变换操作。该示例性系统还可以包括车辆控制器430，用于响应于来自处理器420的执行车道变换操作的指示或者驾驶员参与度水平足以执行车道变换操作的指示，执行辅助驾驶操作和车道变换操作。

现在转到图5，示出了流程图，该流程图示出了用于在装备有ADAS的机动车辆中防止意外车道变换操作的系统500的示例性实施方式。该方法首先用于在车辆中执行(510)辅助驾驶操作。辅助驾驶操作可以包括适应性巡航控制操作、车道居中操作等。对于一级或二级自动驾驶车辆，一旦辅助驾驶操作通过该方法执行，驾驶员必须保持主动监测车辆操作并准备随时干预。为确保驾驶员做好干预准备，使用DMS来监测驾驶员的参与程度。

该方法接下来可操作为通过使用DMS来检测(515)车辆操作者关注区域。响应于执行辅助驾驶操作，执行车辆操作者关注区域的检测。DMS可操作为监测车辆操作者的眼睛位置，以估计车辆操作者是否参与车辆操作，或者是否被车辆操作以外的事物分散注意力。该方法可以响应于车辆操作者关注区域来确定参与度水平。例如，与闭着眼睛的车辆操作者相比，观看中央控制台显示单元的车辆操作者可以被分配更高的参与度水平。

该方法接下来用于响应于车辆操作者关注区域建立(520)驾驶员参与度水平。可以响应于移动持续时间内的多个眼睛位置样本来确定驾驶员参与度水平。可以响应于在第一时间的车辆操作者关注区域和在第二时间的后续车辆操作者关注区域来确定驾驶员参与度水平。例如，可以响应于相隔一秒钟获取的10个先前眼睛位置样本的平均值来建立驾驶员参与度水平。在该示例性实施例中，10个先前样本中有9个样本为向前看道路而10个先前样本中有一个样本为闭眼的驾驶员，将比10个先前样本中有9个样本闭眼而10个先前样本中有1个样本是看道路的驾驶员具有更高的驾驶员参与度水平。

该方法接下来用于接收(525)车道变换操作的请求。在该示例性实施例中，响应于车辆操作者对转向信号选择器的激活，可以接收车道变换操作的请求。该方法然后可操作为响应于车道变换操作的请求，将驾驶员参与度水平与阈值参与度水平进行比较(530)。阈值参与度水平可以是这样的水平，在该水平下，可以确信驾驶员参与车辆操作，并且转向信号选择器的激活不是无意中进行的。

对于驾驶员参与度水平可以有多个阈值，其中该方法可以响应于多个驾驶员参与度水平执行不同的动作。例如，可以为低驾驶员参与度水平提供高强度警告，可以响应于中等范围的驾驶员参与度水平生成具有确认车道变换请求的提示的警告，并且可以响应于高驾驶员参与度水平在没有车辆操作者确认的情况下执行车道变换。

在示例性实施例中，响应于将驾驶员参与度水平与阈值参与度水平进行比较，该方法接下来可操作为响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平而生成(535)用户警告。该方法接下来可以响应于驾驶员参与度水平小于阈值参与度水平而取消车道变换操作的请求。可选地，该方法可以响应于驾驶员参与度水平大于阈值参与度水平来执行540车道变换操作。

虽然在前面的详细描述中已经给出了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变化。还应当理解，一个或多个示例性实施例仅仅是示例，并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供实现一个或多个示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求及其法律等同物中阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。