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CN116056964A - 用于确定车辆的躲避轨迹的方法 - Google Patents

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CN116056964A
CN116056964A CN202180054804.8A CN202180054804A CN116056964A CN 116056964 A CN116056964 A CN 116056964A CN 202180054804 A CN202180054804 A CN 202180054804A CN 116056964 A CN116056964 A CN 116056964A
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CN
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vehicle
ideal
avoidance
trajectory
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CN202180054804.8A
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A·D·乔治
Y·加利
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Publication date
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Abstract

一种用于确定车辆(1)躲避一个或多个物体(8、9)的躲避轨迹的方法，该方法包括以下步骤：a)识别车辆(1)的预测轨迹(10)中的第一物体(8)，b)确定相对于第一物体(8)的左侧侧向躲避距离(65)，c)确定相对于第一物体(8)的右侧侧向躲避距离(66)，d)选择左侧侧向躲避距离(65)和右侧侧向躲避距离(66)中较小的一个作为第一理想侧向躲避距离，以及e)根据第一理想侧向躲避距离确定第一理想躲避轨迹(91)，车辆(1)在该第一理想躲避轨迹上经过物体(8)。

Description

用于确定车辆的躲避轨迹的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定车辆躲避一个或多个物体的躲避轨迹的方法，并且涉及一种计算机程序。
背景技术
目前有碰撞缓解制动系统(CMBS)和自主紧急制动系统，其帮助车辆驾驶员防止或缓解可能导致与物体碰撞的情况，物体例如行人、动物或另一车辆或车辆路径中的另一物体。碰撞可能是由于驾驶员疏忽或注意力不集中或能见度低造成的。这些系统中的一些还具有将车辆远离车辆路径中检测到的物体转向的能力，以避免即将发生的碰撞。只有有限数量的这种系统可用，并且这些系统将车辆远离物体转向的能力目前是有限的。
US 2015/0120137 A1涉及一种用于计算围绕目标物体的虚拟目标路径的方法，该方法包括提供识别检测到的物体的扫描点。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于避开车辆轨迹上的一个或多个物体的改进的方法。
因此，提供了一种用于确定车辆躲避一个或多个物体的躲避轨迹的方法，该方法包括以下步骤：
a)识别车辆的预测轨迹中的第一物体，
b)确定相对于第一物体的左侧侧向躲避距离，
c)确定相对于第一物体的右侧侧向躲避距离，
d)选择左侧侧向躲避距离和右侧侧向躲避距离中较小的一个作为第一理想侧向躲避距离，以及
e)根据第一理想侧向躲避距离确定车辆经过物体的第一理想躲避轨迹。
这种方法具有确定躲避轨迹的如下优点，即允许车辆以最小的额外行程量经过物体，从而在躲避操纵期间保持车辆的稳定性。
“左侧侧向躲避距离”是从平面图中的车辆中心纵向轴线到第一物体的左侧外边缘的侧向距离(优选加上安全距离)。“右侧侧向躲避距离”是从平面图中的车辆中心纵向轴线到第一物体的右侧外边缘的侧向距离(优选加上安全距离)。
在确定第一理想躲避轨迹之后，该轨迹或者在诸如屏幕的车辆HMI(人机界面)上显示给驾驶员，和/或车辆的控制单元辅助驾驶员沿着所述轨迹驾驶(所谓的驾驶员辅助功能)。驾驶员辅助功能的示例包括由汽车工程师协会(SAE)定义的自动化级别1至5中的任何一个，例如自适应巡航控制(ACC)、车道保持辅助(LKA)、交通堵塞辅助(TJA)、高速公路辅助(HWA)、交通堵塞引导(TJP)、碰撞缓解制动系统(CMBS)，以及被配置为实现车辆的半自动或全自动驾驶的更高自动化的系统。
控制单元，例如车辆的中央电子控制单元，可以被配置成实现本文解释的一些或所有方法步骤。控制单元可以使用硬件和/或软件来实现，并且可以包括微处理器、RAM、ROM等。
根据一个实施例，该方法还包括以下步骤：
如果在所述第一理想躲避轨迹上检测到第二物体，则拒绝所述理想侧向躲避距离，而支持左侧侧向躲避距离和右侧侧向躲避距离中的另一个，该另一个然后被确定为第二理想侧向躲避距离，以及
根据第二理想侧向躲避距离确定车辆经过物体的第二理想躲避轨迹。
这种方法通过检查在理想躲避轨迹中是否存在第二物体来提高安全性。因此，可以避免在躲避转向系统期间与该第二物体的碰撞。在确定第二理想躲避轨迹之后，该轨迹或者在车辆HMI上显示给驾驶员，和/或车辆的控制单元辅助驾驶员沿着所述轨迹行驶。
根据一个实施例，该方法还包括
确定一条或多条虚拟线，和/或
根据第一和/或第二理想侧向躲避距离和一条或多条虚拟线来确定第一和/或第二理想躲避轨迹。
该步骤有助于在没有任何其他物体的情况下引导车辆。虚拟线描绘了用于车辆在躲避操纵期间经过的走廊。可以使用虚拟宽度来确定一条或多条虚拟线，虚拟宽度表示例如车辆的宽度。
根据一个实施例，该方法还包括
将车辆和物体之间的测量距离与最小预测纵向距离进行比较，以基于车辆的当前速度、转向能力和减速能力开始预定反应，该最小预测纵向距离是车辆和物体之间的预定距离。
根据车辆和物体之间的距离，需要确定某些反应(如制动或转向)是否必要或安全可行。这用于在接近和可能经过物体时提高车辆的安全性和稳定性。
根据一个实施例，该方法还包括
重复将车辆和物体之间的测量距离与最小预测纵向距离进行比较的步骤，直到最小预测纵向距离等于或小于第一预定距离，在该第一预定距离处车辆将开始部分制动。
该步骤有助于车辆安全，因为在小于第一预定距离的距离处，不再可能在保持侧向车辆稳定性的同时通过以车辆的当前速度转向来执行躲避操纵。这有助于避免更难以控制的突然转向或打滑。
根据一个实施例，该方法还包括
重复将车辆和物体之间的测量距离与最小预测纵向距离进行比较的步骤，直到最小预测纵向距离等于或小于第二预定距离，在该第二预定距离处车辆将开始完全制动。
该步骤有助于车辆安全，因为在小于第二预定距离的距离处，不再可能在保持侧向车辆稳定性的同时通过以车辆的当前速度转向来执行躲避操纵。因此，此时部分制动不再足够。为了保持车辆安全，必须使用完全制动。
根据一个实施例，该方法还包括
重复将车辆和物体之间的测量距离与最小预测纵向距离进行比较的步骤，直到最小预测纵向距离等于或小于第三预定距离，该第三预定距离是不返回点的距离，其中不返回点被确定为无法再通过转向避开物体的点。
当车辆更加接近物体时，即当车辆经过第三预定距离时，车辆和物体之间的剩余距离变得太短而不能执行侧向躲避操纵。在这种情况下，执行躲避转向时无法保持侧向稳定性。当失去侧向稳定性时，后果可能比与物体发生碰撞更严重。因此，该步骤用于保持车辆安全。
根据一个实施例，该方法还包括以下步骤：
如果确定驾驶员正在第一或第二理想躲避轨迹的方向上转向，则根据第一或第二理想躲避轨迹执行辅助转向，
如果确定驾驶员没有在第一或第二理想躲避轨迹的方向上转向，如果车辆已经到达第一预定距离但没有到达第三预定距离，则根据第一或第二理想躲避轨迹执行自动转向，以及
解除紧急制动程序。
该方法的这一部分用于执行躲避操纵。因此，可以在躲避物体时保持车辆的稳定性，无论是在具有躲避转向系统的辅助的驾驶员控制下，还是在车辆的计算机的自动控制下。在这两种情况下，车辆稳定性都是通过解除紧急制动来保持的，因为当应用紧急制动时，在躲避操纵期间很难保持车辆稳定性。这些步骤用于在躲避操纵中保持车辆的稳定性。
根据一个实施例，该方法还包括
第一物体或第二物体被环境传感器识别，环境传感器优选地包括摄像头、RADAR传感器、LIDAR传感器、激光扫描仪、红外传感器、立体摄像头和超声波传感器中的至少一个。
在一种修改中，计算机程序产品包括指令，当计算机执行该程序时，该指令使计算机执行上述方法。
本发明的其他可能的实施方式或替代解决方案也包括上面或下面关于实施例描述的特征的(本文没有明确提到的)组合。本领域技术人员还可以在本发明的最基本形式中增加单独或个别的方面和特征。
附图说明
结合附图，根据随后的描述和从属权利要求，本发明的其他实施例、特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1以侧视图示出了装备有检测物体的摄像头的车辆；
图2以俯视图示出了正在接近另一车辆的车辆；和
图3以俯视图示出了正在接近另一车辆的车辆，其中又一车辆阻挡了一条躲避轨迹。
在附图中，除非另有说明，相同的附图标记表示相同或功能等同的元件。
具体实施方式
图1是正在接近物体8的车辆1的示意性侧视图。车辆装备有摄像头3。摄像头3指向箭头R的方向，使得它可以检测车辆1的预测轨迹中的物体8。
图2是示出车辆1正在接近物体8(这里也称为“第一物体”)的俯视图，在该示例中，物体8是另一车辆。车辆1具有规划的轨迹10，该轨迹10是由控制单元4计算的预测的车辆路径，例如基于来自环境传感器、车辆里程表和GPS导航系统的数据。基于来自摄像头3的信息，控制单元4(例如车辆的中央电子控制单元-“ECU”)确定预测轨迹10中的物体8的左边缘和右边缘，并为这些边缘中的每一个分配平行于预测轨迹10延伸的虚拟线21、22。基于这些虚拟线21和22，控制单元4确定对于车辆1的每个左侧和右侧的重叠。左侧的重叠用附图标记61表示，右侧的重叠用附图标记62标记。
应该注意的是，摄像头3仅仅是环境传感器的一个示例，该环境传感器用于检测车辆1周围的物体。可以使用的其他环境传感器是RADAR传感器、LIDAR传感器、激光扫描仪、红外传感器、立体摄像头和超声波传感器。还可以使用多于一种类型的这些传感器。如果使用多于一种类型的传感器，则由控制单元4组合评估不同传感器的信号，以便检测车辆1的环境中的物体，如第一物体8或其他物体。根据传感器的类型，传感器的安装位置被确定为例如靠近挡风玻璃的顶部或者在车辆的另一个位置，使得传感器能够扫描车辆路径中的区域。
优选地，车辆1不仅以其外边缘在虚拟线21和22处经过物体8，而且以安全距离经过物体8，该安全距离对于物体8的左手侧用附图标记41表示，对于物体8的右手侧用附图标记42表示。将左侧重叠61和左侧安全距离41相加，以获得左侧侧向躲避距离65。将右侧重叠62和右侧安全距离42相加，以获得右侧侧向躲避距离66。
考虑到安全距离41、42，控制单元4计算一对标记为31和32的虚拟线。利用这些虚拟线，控制单元4确定车辆1可能在左侧或右侧经过物体8的理想潜在躲避轨迹91和92。潜在躲避轨迹91和92之间的选择通常通过选择轨迹91和92中较短的一个来执行。在图2中，这将是轨迹91，因此该轨迹91被确定为理想躲避轨迹95。然而，图3中所示的物体9(这里也称为“第二物体”)可能被摄像头3检测到。如果车辆1将沿着如图2和图3所示的轨迹91行驶，将会发生与物体9的碰撞，如图3中的X所示。因此，控制单元4丢弃在图2中已经被选择为理想躲避轨迹95的较短的躲避轨迹91。相反，如图3所示，控制单元4将选择轨迹92作为理想躲避轨迹95。
在图2中，附图标记71表示车辆1的前端，物体8的后端由虚线81表示。后端81和前端71之间的当前距离由75表示。为了安全地经过物体8，车辆1需要经过/覆盖当前距离75(直到虚线82)，但是由虚线82指示的纵向安全距离也需要由控制单元4考虑。该纵向安全距离由车辆1和物体8之间的相对速度确定，该物体8可以是以比车辆1更慢的速度行驶的另一车辆。从上面应该清楚的是，在摄像头3在轨迹91上没有检测到另外的物体9的情况下，该轨迹91将保持为理想躲避轨迹95，如图2所示。
在确定理想躲避轨迹95之后，控制单元4确定车辆通过转向避开物体8所需的最小预测纵向距离。该最小纵向距离应通过使用车辆1和物体8的当前速度以及使用预定的侧向加速度来计算。这种侧向加速度将在执行转向操纵期间出现。为此目的，还存在由控制单元4计算的其他距离。物体8和车辆1之间的这些距离之一由线72表示。在距离物体8的这个距离处，主机将导致车辆1执行部分制动。在距离物体8更近的距离处，如附图标记73所示，主机将使车辆1开始完全制动。如图2和3中所示，到物体8的最近距离被标记为74，并且指示所谓的不返回点的距离。如果并且当车辆1到达线74时，将不再可能通过侧向转向来避免碰撞。
如图2所示，在确定理想的侧向躲避距离之后(但是，根据可能情况，在确定理想的躲避轨迹95之前)，控制单元4在没有任何其他检测到的物体(例如车道标志、圆形边界、车辆、障碍物、人行道)的情况下确定虚拟线23(其可以对应于车辆1的虚拟外边缘)。使用从虚拟线31测量的虚拟宽度43来确定虚拟线23。虚拟宽度43例如表示车辆1的宽度和所需的其他参数。虚拟宽度43作为预定值存储在控制单元4的存储器中。它可以通过考虑车辆1沿着理想躲避轨迹的当前和预测速度来计算。虚拟线23在图2中示出为不平行于理想躲避轨迹95，因为它也取决于车辆1的当前速度。当车辆1到达虚线81时，车辆速度将最低。相应地，虚拟宽度43可以较小，因为在较低速度下更容易保持车辆的侧向稳定性。在轨迹的其他点处，虚拟宽度43必须更大，因为车辆将以更高的速度行驶，因此更难以保持侧向稳定性。替代地，它可以基于其他检测到的物体来计算，如车辆、车道标志、其他边界、障碍物或人行道。
然后，控制单元4基于虚拟线23、31计算或调整理想躲避轨迹95。在另一步骤中，控制单元4基于计算出的或调整后的理想躲避轨迹91、92、95，计算执行躲避侧向转向操纵所必需的转向，并通过将车辆1控制在由图2中的内侧的虚拟线31和外侧的虚拟线23界定的走廊内来确保侧向车辆稳定性。
驾驶员可能已经在与理想躲避轨迹95相同的方向上转向车辆1。在这种情况下，控制单元4将使用驾驶辅助功能来辅助驾驶员，以确保车辆1停留在由虚拟线31和虚拟线23界定的走廊内。另一种可能性是，如果驾驶员不在与理想躲避轨迹相同的方向上执行转向，则控制单元4不再仅执行辅助功能，而是在到达不返回点74之前开始沿着理想躲避轨迹95完全自动地转向车辆1。在沿着理想躲避轨迹95的辅助或全自动转向的两种情况下，紧急制动都将被禁用。
尽管已经根据优选实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，显然在所有实施例中都可以进行修改。
附图标记
1                 车辆
3                 摄像头
4                 控制单元
8                 第一物体
9                 第二物体
10                预定轨迹
21-23             虚拟线
31                左侧侧向躲避线
32                右侧侧向躲避线
41                左侧安全距离
42                右侧安全距离
43                虚拟宽度
61                左侧重叠
62                右侧重叠
65                左侧侧向躲避距离
66                右侧侧向躲避距离
71                车辆前端的位置
72                开始部分制动的位置
73                开始完全制动的位置
74                不返回点
75                测量的距离
81                物体后端的位置
82                与第一物体的安全距离的位置
91                第一理想躲避轨迹
92                第二理想躲避轨迹
95                理想躲避轨迹
S1-S8             步骤。

Claims (10)

1.一种用于确定车辆(1)躲避一个或多个物体(8、9)的躲避轨迹的方法，所述方法包括以下步骤：
a)识别所述车辆(1)的预测轨迹(10)中的第一物体(8)，
b)确定相对于所述第一物体(8)的左侧侧向躲避距离(65)，
c)确定相对于所述第一物体(8)的右侧侧向躲避距离(66)，
d)选择所述左侧侧向躲避距离(65)和所述右侧侧向躲避距离(66)中较小的一个作为第一理想侧向躲避距离，以及
e)根据所述第一理想侧向躲避距离确定第一理想躲避轨迹(91)，所述车辆(1)在所述第一理想躲避轨迹上经过所述物体(8)。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
如果在所述第一理想躲避轨迹(91)上检测到第二物体(9)，则拒绝所述理想侧向躲避距离，而选择所述左侧侧向躲避距离(65)和所述右侧侧向躲避距离(66)中的另一个，该另一个随后被确定为第二理想侧向躲避距离，以及
根据所述第二理想侧向躲避距离确定第二理想躲避轨迹，所述车辆(1)在所述第二理想躲避轨迹上经过所述物体(8)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
确定一条或多条虚拟线(23、31、32)，和/或
根据所述第一理想侧向躲避距离和/或所述第二理想侧向躲避距离以及所述一条或多条虚拟线(23、31、32)来确定所述第一理想躲避轨迹和/或所述第二理想躲避轨迹(92)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括
将所述车辆(1)和所述物体(8)之间的测量距离(75)与作为所述车辆(1)和所述物体(8)之间的预定距离的最小预测纵向距离进行比较，以基于所述车辆(1)的当前速度、转向能力和减速能力开始预定反应。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括
重复将所述车辆(1)和所述物体(8)之间的所述测量距离(75)与所述最小预测纵向距离进行比较的步骤，直到所述最小预测纵向距离等于或小于第一预定距离(72)，在该第一预定距离(72)，所述车辆(1)将开始部分制动。
6.根据权利要求4或5所述的方法，进一步包括
重复将所述车辆(1)和所述物体(8)之间的所述测量距离(75)与所述最小预测纵向距离进行比较的步骤，直到所述最小预测纵向距离等于或小于第二预定距离(73)，在该第二预定距离(73)，所述车辆(1)将开始完全制动。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，进一步包括
重复将所述车辆(1)和所述物体(8)之间的所述测量距离(75)与所述最小预测纵向距离进行比较的步骤，直到所述最小预测纵向距离等于或小于第三预定距离(74)，该第三预定距离(74)是不返回点的距离，其中所述不返回点被确定为无法再通过转向避开所述物体(8)的点。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
如果确定驾驶员正在所述第一或第二理想躲避轨迹(91、92)的方向上转向，则根据所述第一或第二理想躲避轨迹(91、92)执行辅助转向，
如果确定驾驶员没有在所述第一或第二理想躲避轨迹(91、92)的方向上转向，如果所述车辆(1)已经到达所述第一预定距离(72)但是还没有到达所述第三预定距离(74)，则根据所述第一理想躲避轨迹或第二理想躲避轨迹执行自动转向，并且
解除紧急制动程序。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一物体(8)或所述第二物体(9)由环境传感器识别，所述环境传感器包括摄像头(3)、RADAR传感器、LIDAR传感器、激光扫描仪、红外传感器、立体摄像头和超声波传感器中的至少一种。
10.一种计算机程序产品，包括指令，当计算机执行所述程序时，所述指令使所述计算机执行前述权利要求中任一项所述的方法。
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