用于辅助车辆操作者安全超车的过程和系统

摘要

一种车辆控制器包括：被配置成接收来自被配置成确定车辆动态信息的多个传感器的传感器信号的至少一个输入，以及被配置成接收来自被配置成确定外部车辆信息的多个传感器的传感器信号的至少一个输入。车辆控制器中包括存储器和处理器。存储器存储用于使用控制器执行车辆定位系统和驾驶员辅助系统的指令。输出被配置成：响应于控制器确定可用车辆功率满足或超过用于超车操作的估计功率需求，而输出安全超车状况。

说明书

技术领域

本公开总体上涉及自动驾驶员辅助系统，并且更具体地涉及包括安全超车(pass)辅助特征的汽车驾驶员辅助系统。

背景技术

车辆(诸如商用运输卡车、公共汽车、和类似的重量可变的大型车辆)的操作者通常依靠他们的视野和视线来确定超过车辆并合并回到他们的当前车道是否安全。当车辆操作者作出错误计算时，超车操作可能比预期花费更长的时间或比预期更困难，并且可在车辆试图完成超车操作时导致大量的交通拥堵或不安全的驾驶状况。为了辅助这种操作，当前的车辆操作者通常利用与其他车辆操作者的无线电通信来确定超车可行性。

发明内容

在一个示例中，一种用于确定安全超车窗口的方法包括：标识超车操作的发起，并通过确定车辆定位信息、车辆动态信息和外部信息来对超车操作作出响应；至少部分地基于所确定的车辆定位信息、所确定的车辆动态信息、和外部信息，来确定估计功率需求；将估计功率需求与可用车辆功率进行比较；以及响应于可用车辆功率满足或超过估计功率需求，而指示安全超车状况。

在上述方法的另一示例中，标识超车操作的发起包括：检测转向信号发起、从车道的偏离、以及从道路方向的偏离中的至少一者。

在上述方法中任一个的另一示例中，车辆定位信息包括全球导航卫星系统(GNSS)定位数据和道路坡度(gradient)地图数据。

在上述方法中任一个的另一示例中，道路坡度地图数据是在距车辆至少0.25英里(0.40km)的预定距离内的道路坡度地图数据。

在上述方法中任一个的另一示例中，车辆动态信息包括车辆速度、发动机速度和可用功率中的至少一者。

在上述方法中任一个的另一示例中，车辆动态信息包括车辆速度、发动机速度和可用功率中的全部。

在上述方法中任一个的另一示例中，响应于可用车辆功率满足或超过估计功率需求而指示安全超车状况包括：计算安全超车窗口，确定当前状况对于超车操作而言是安全的，指示当前安全超车状况，以及响应于验证超车操作已完成而结束超车操作。

上述方法中任一个的另一示例包括：响应于确定当前状况对于超车操作而言是不安全的，而验证安全超车窗口仍然是可用的。

上述方法中任一个的另一示例包括：响应于确定安全超车状况仍然存在，而更新安全超车状况的剩余持续时间。

上述方法中任一个的另一示例包括：向车辆操作者提供安全超车窗口关闭的指示，从而结束安全超车过程。

上述方法中任一个的另一示例包括：响应于确定超车操作正在进行而返回确定当前状况对于超车操作而言是安全的。

在一个示例中，一种车辆控制器包括：被配置成接收来自被配置成确定车辆动态信息的多个传感器的传感器信号的至少一个输入；以及被配置成接收来自被配置成确定外部车辆信息的多个传感器的传感器信号的至少一个输入；存储器和处理器，该存储器存储用于使用控制器执行车辆定位系统和驾驶员辅助系统的指令；以及输出，该输出被配置成响应于控制器确定可用车辆功率满足或超过用于超车操作的估计功率需求而输出安全超车状况。

在上述车辆控制器的另一示例中，驾驶员辅助系统是车辆控制器的软件模块。

在上述车辆控制器中任一个的另一示例中，执行驾驶员辅助系统包括：确定超车操作的发起，并通过确定车辆定位信息、车辆动态信息和外部信息来对该确定作出响应；至少部分地基于所确定的车辆定位信息、所确定的车辆动态信息、和所确定的外部信息，来确定估计功率需求；将估计功率需求与可用车辆功率进行比较；并且响应于可用车辆功率满足或超过估计功率需求，而指示安全超车状况。

在根据上述示例中任一个的另一示例车辆控制器中，车辆动态信息包括车辆速度、发动机速度和可用功率中的至少一者。

根据上述车辆控制器中任一个的另一示例车辆控制器包括：车辆到车辆、车辆到基础设施、以及车辆到一切系统中的一者。

在根据上述示例中任一个的另一示例车辆控制器中，输出被配置成使显示器指示安全超车状况。

在根据上述示例中任一个的另一示例车辆控制器中，显示器包括以下各项中的至少一项：被配置成指示安全超车状况的剩余持续时间的持续时间元素、被配置成指示车辆到达安全合并点所需的行驶长度的距离元素、以及被配置成指示车辆在限定的安全超车窗口内到达安全合并点所需的速度的速度元素。

在一个示例中，一种非瞬态计算机可读介质存储指令，该指令用于使车辆控制器执行以下步骤：确定超车操作的发起，并通过确定车辆定位信息、车辆动态信息和外部信息来对该确定作出响应；至少部分地基于所确定的信息集，来确定估计功率需求；将估计功率需求与可用车辆功率进行比较；并且响应于可用车辆功率满足或超过估计功率需求，而指示安全超车窗口。

在上述非瞬态计算机可读介质的另一示例中，响应于可用车辆功率满足或超过估计功率需求而指示安全超车窗口的步骤包括：计算安全超车窗口，确定当前状况对于超车操作而言是安全的，指示当前安全超车状况，以及响应于验证超车操作已完成而结束超车操作。

从下面的说明书和附图，可以最好地理解本发明的这些和其他特征，以下是简要描述。

附图说明

图1示出了示例性超车操作。

图2示出了用于使用驾驶员辅助系统来发起安全超车窗口确定的示例性程序。

图3示意性地示出了用于确定图2的超车操作的超车窗口的示例性程序。

图4示意性地示出了用于辅助驾驶员执行超车操作的示例性程序。

图5示意性地示出了示例性用户界面。

图6示意性地示出了根据一个实施例的示例性车辆控制器。

具体实施方式

图1示意性地示出了车辆(诸如卡车10)在双车道道路20上发起超车操作。在该示例中，卡车10期望超过较慢移动的车辆30。迎面而来的车辆40正在超车车道22中接近，从而导致必须在有限的时间和/或距离内完成超车操作以避免碰撞。有限的时间和/或距离被称为安全超车窗口。

使得这种操作的困难加剧的事实是：确定安全超车窗口的因素的至少一部分对于卡车10的操作者而言可能是未知的。在这种情况下，卡车10内的驾驶员辅助系统12可为操作者提供安全超车窗口的一个或多个指示符，包括发起超车操作是否安全，预期完成超车操作的持续时间，安全完成超车操作所需的速度、或任何类似信息。驾驶员辅助系统12包括通过被配置成将传感器信息传递给驾驶员辅助系统12的车辆和/或发动机控制器而被连接到传感器的多个输入。在一些示例中，驾驶员辅助系统12是独立的系统。在其他示例中，驾驶员辅助系统12被结合在车辆控制器14中。

继续参考图1，图2示出了用于使用驾驶员辅助系统12来发起安全超车窗口确定的示例性过程100。驾驶员辅助系统12至少部分地基于多个因素来确定安全超车窗口，该多个因素包括：发起超车操作的卡车10的可用发动机功率、道路20的坡度(grade)、被超车的车辆30的当前速度、发起超车操作的卡车10的当前速度和迎面而来的车辆40的速度、以及具有可用数据的任何类似因素。

为了发起该过程，驾驶员辅助系统12在“超车操作指示”步骤102中接收超车操作已经开始或将要开始的指示。超车操作指示可以包括：转向指示符(诸如，由卡车10的操作者发起的转向信号)，车辆传感器指示车辆正在改变车道，来自车辆操作者的安全超车窗口请求，或用于指示安全超车操作将要开始的任何其他装置。

一旦驾驶员辅助系统12接收到该指示，驾驶员辅助系统12就与操作者确认安全超车操作将要开始。如果操作者指示不准备开始超车操作，则驾驶员辅助系统12在维持状态步骤104中返回到默认状态。

如果驾驶员确认安全将要开始超车操作，则驾驶员辅助系统12在“激活安全超车系统”步骤106中激活安全超车系统。在激活安全超车系统后，驾驶员辅助系统12在“确定定位信息”步骤108、“确定动态车辆信息”步骤110、“检取和分析外部传感器”步骤112中开始收集信息。

在确定定位信息步骤108中，驾驶员辅助系统12使用厘米级全球导航卫星系统定位或类似的定位系统来确定卡车10的位置。所确定的位置与包括道路坡度、道路方向等的高清晰度地图信息有关，并且车辆相对于道路的确切位置被确定。地图信息可以被静态地存储在卡车10上的存储器内，或被远程地存储并且在驾驶员辅助系统12需要时经由无线通信被访问，这取决于结合了驾驶员辅助系统12的特定卡车10的配置。一旦确定了道路的确切位置，就基于存储的地图信息确定距卡车10预定距离的即将到来的道路坡度。在一些示例中，所确定的坡度距离可以包括针对卡车10沿其当前路线前方至少1/4英里的道路坡度细节。在一些示例中，V2X系统可以进一步确定孔(hole)或安全合并位置，以使车辆10在超车操作结束时重新进入该车道，并且所确定的孔的位置可以进一步与地图信息和所确定的位置结合使用。在确定定位信息步骤108中确定的信息被称为车辆定位信息。

在确定动态车辆信息步骤110中，确定动态信息，该动态信息包括与车辆负载有关(as a function of)的速率(rate of speed)和与车辆负载有关的的发动机速度。使用当前的车辆速度和发动机速度以及卡车10的负载，驾驶员辅助系统确定用于以足够的速度操作以超过卡车10前方的车辆(多个)30的可用功率。例如，速度被设置为比当前速度每小时10英里的速度增加。该信息被统称为所确定的车辆动态信息。

在“检取和分析外部传感器”步骤112中，来自车辆传感器(诸如，相机、加速计等)的分析卡车10外部的要素的数据被车辆控制器或驾驶员辅助系统12收集，并被分析以确定卡车10外部的对应信息。这些外部传感器内可以包括前向传感器和相机、后向传感器和相机、侧向传感器和相机、以及车辆到车辆或车辆到基础设施通信系统。替代地，也可以在该步骤112中轮询被配置成提供与周围环境或附近车辆及其当前速度有关的信息的任何其他系统。由外部传感器确定或从外部传感器导出的数据统称为外部车辆信息。

在收集了所有数据之后，通过在对应的“上下文(Contextual)验证”步骤114、116、118中应用上下文检查来验证数据的准确性。该上下文验证由驾驶员辅助系统12或车辆控制器执行并使用有关的或相关的传感器数据来确定在步骤108、110和112中确定的数据的准确性。举例来说，所确定的车辆动态信息可以指示卡车以每小时35英里的速度行驶，而外部传感器指示周围环境以每小时70英里的速度经过。在这样的示例中，驾驶员辅助系统12确定根据上下文(contextually)外部传感器正在提供错误信息，并且由它们确定的数据可以根据特定驾驶员辅助系统12的配置而被校正、重新轮询或丢弃。尽管在本文仅描述了一个示例性上下文检查，但是应当理解，可以对步骤108、110和112中确定的数据执行任何上下文检查。

一旦经由上下文验证步骤114、116、118验证了所有数据，就经由输出步骤120将数据提供给图3所示的安全超车窗口确定过程200。

继续参考图1和图2，图3示出了过程200，驾驶员辅助系统12通过该过程200确定卡车10的安全超车窗口。在过程200中，驾驶员辅助系统12最初在过程100中使用所确定的数据以用于发起安全超车窗口，在“确定发动机容量”步骤202中将所确定的数据与基于物理的力模型相结合，以确定超车操作所需的发动机容量。步骤202应用力模型，考虑定位数据和如由外部传感器确定的道路环境、以及要被超车的车辆的数量、道路坡度和类似因素，以确定发动机以预先定义的速度增加执行超车操作所需的功率量。举例来说，预先定义的速度增加可以是比卡车10的当前速度每小时增加10英里。在替代示例中，可以使用足以超过车辆的另一速度增加来代替每小时10英里，以达到同样的效果。在一些示例中，力模型可以包括天气数据，诸如结冰的道路状况、潮湿的道路状况、风阻等。

一旦确定了所需的发动机容量，驾驶员辅助系统12就在“检查可用功率”步骤204中将所需的发动机功率与可用发动机功率进行比较。可用发动机功率是未使用的发动机容量的表示，并且从车辆控制器中提取。当可用发动机容量不足以执行超车操作时，驾驶员辅助系统12在“无安全窗口”步骤206中提供没有安全窗口的指示。该指示可以包括在仪表盘屏幕上的视觉指示器、听觉指示器、或指示没有安全超车窗口的任何其他方式。

替代地，如果有足够的发动机功率，则过程200在“指示安全超车窗口”步骤208中提供超车是安全的或安全超车窗口正在到达的指示。与无安全超车窗口指示一样，该指示可以是听觉、视觉、触觉、或听觉、视觉和触觉指示的任何组合中的任何形式。一旦驾驶员辅助系统12已经指示安全超车窗口，驾驶员辅助系统12就在“进入超车模式”步骤210中进入超车模式。

在一些实施方式中，超车模式可以与听觉和/或视觉指示器一样简单，表明超车对驾驶员而言是安全的。在替代示例中，超车模式可以实质上更复杂并且包括通过显示屏提供给卡车10的驾驶员的附加细节。继续参考图1-3，图4示出了一种这样的示例超车模式300操作。

最初，图4的超车操作300在“计算安全超车窗口”步骤302中计算何时将是安全超车窗口。该计算包括计算直到将发生在被超车的车辆30前方安全合并之前的时间、在被超车的车辆30前方安全合并所需的距离、直到预计完成安全合并为止的距离倒数(countdown)和时间倒数。一旦已经计算出安全超车窗口，则过程300在“安全超车”检查304中检查，以确定开始和/或继续超车操作是否是安全的。如果检查确定超车操作当前不安全，则执行“超车窗口仍打开”检查306，如果超车窗口仍打开，则系统返回到计算安全超车窗口步骤302，并继续倒数直到安全超车窗口关闭。

如果检查306确定超车窗口不再打开，则在“取消超车操作”步骤308中取消超车操作。在取消超车操作步骤308中，过程300经由图5所示的用户界面提供指示、或任何其他指示，该指示表明超车操作不能再被完成并且操作者可相应地作出响应。

相反，如果安全超车检查304指示当前超车是安全的，则过程300继续以在“指示当前安全”步骤310中在对车辆操作者可见的显示屏上指示当前超车是安全的。显示屏可以包括：超车操作预计所花费的时间长度、为了安全地完成超车操作所需的速度、在超过车辆(多个)30后安全合并所需的间隙、以及将辅助驾驶员完成超车操作的任何类似信息。一旦提供了信息，则过程300在“超车完成”检查312中检查以查看超车操作是否完全完成。可以通过提示操作者确认何时完成超车、通过来自外部传感器的上下文信息、通过查看车辆位置数据、或其任何组合，来执行该检查。当超车没有完成时，过程300返回到安全超车检查304。当超车完成时，过程300在“结束超车操作”步骤314中结束超车操作。

继续参考图1-4，图5示意性地示出了用于显示安全超车过程(诸如，图4的过程300)的示例性显示器400。显示器410中包括：正被操作的车辆410，正被超车的至少一辆车辆420、以及箭头412或示出正被操作的车辆410的行驶方向的其他指示符。显示器中还包括：持续时间元素430，该持续时间元素430指示安全超车窗口的剩余持续时间(即，存在安全超车状况的持续时间)；距离元素440，该距离元素440指示车辆410到达安全合并点所需的行驶长度；以及速度元素450，该速度元素450指示车辆410在限定的安全超车窗口内到达安全合并点所需的速度。

尽管这里提供了示例性显示器400，但是本领域的技术人员将理解，该显示器可以以替代方式被配置，并根据特定实现的需要提供附加信息。

尽管在以上被描述为与车辆控制器不同的系统，但是应当理解，驾驶员辅助系统12可以是软件模块，或者可以是车辆控制器内的硬件设备和软件模块的组合，并且提供与上述相同的功能和操作。在图6所示的一个这样的示例中，控制器500包括存储器510和处理器520。存储器510是非瞬态计算机可读介质，并且存储被配置成使处理器520操作图2-4的方法的指令。控制器500中还包括一组输入530，这些输入中的每个输入都连接到车辆10(见图1)的一个或多个车辆传感器。在输入530处接收到的数据被提供给处理器520，并在图2-4的方法中被利用。

还应理解，上述概念中的任何概念可单独使用或与其他上述概念中的任一个或所有组合使用。尽管已经公开了本发明的实施例，但本领域普通技术人员将认识到某些修改将落入本发明的范围内。出于该原因，以下各权利要求将被研究以确定本发明的真实范围和内容。