本發(fā)明通常涉及用于提供當(dāng)行駛通過(guò)當(dāng)前車(chē)輛路徑的彎道時(shí)，在車(chē)輛進(jìn)入彎道之前，由車(chē)輛牽引的拖車(chē)將穿出行車(chē)道的警告的系統(tǒng)和方法，且更具體地涉及用于提供當(dāng)行駛通過(guò)當(dāng)前車(chē)輛路徑的彎道時(shí)，在車(chē)輛進(jìn)入彎道之前，由車(chē)輛牽引的拖車(chē)將穿出行車(chē)道的警告的系統(tǒng)和方法，其中，系統(tǒng)將考慮車(chē)輛和拖車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑、車(chē)道的寬度、車(chē)輛的軸距、拖車(chē)的長(zhǎng)度和寬度、以及彎道的曲率。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代車(chē)輛的操作正變得越來(lái)越自動(dòng)，即車(chē)輛能夠提供需要更少駕駛員介入的驅(qū)動(dòng)控制。巡航控制系統(tǒng)已經(jīng)在車(chē)輛上使用多年，其中，車(chē)輛操作員可以設(shè)置車(chē)輛的特定速度，且車(chē)輛將維持該速度而無(wú)需駕駛員操作油門(mén)。本領(lǐng)域最近已經(jīng)發(fā)展了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，其中，不僅該系統(tǒng)可維持設(shè)置的速度，而且在利用各種傳感器(例如，雷達(dá)和相機(jī))檢測(cè)到前邊存在更慢移動(dòng)的車(chē)輛的情況下將自動(dòng)的減緩車(chē)輛。某些現(xiàn)代車(chē)輛還提供自動(dòng)停車(chē)，其中，車(chē)輛將自動(dòng)地提供用于停車(chē)的轉(zhuǎn)向控制。一些車(chē)輛系統(tǒng)提供自動(dòng)的制動(dòng)以防止后端碰撞。隨著車(chē)輛系統(tǒng)的改進(jìn)，它們將變得更加自動(dòng)，其目標(biāo)為成為完全自動(dòng)地驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，其中，未來(lái)車(chē)輛可采用用于車(chē)道變換、通過(guò)、遠(yuǎn)離交通、駛?cè)虢煌ǖ鹊淖詣?dòng)系統(tǒng)。

2012年5月1日授權(quán)給lee的題目為“用于自動(dòng)車(chē)道居中和車(chē)道變換控制系統(tǒng)的路徑生成算法(pathgenerationalgorithmforautomatedlanecenteringandlanechangingcontrolsystem)”的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)8,170,739該被轉(zhuǎn)讓給本專(zhuān)利的受讓人，且在本文中作為參考被引用，其公開(kāi)了一種用于提供用于自動(dòng)車(chē)道居中和/或車(chē)道保持目的的車(chē)輛路徑生成系統(tǒng)。該系統(tǒng)檢測(cè)道路上的標(biāo)識(shí)，在行車(chē)道上生成期望的車(chē)輛路徑，并提供將車(chē)輛維持在車(chē)道內(nèi)的自動(dòng)轉(zhuǎn)向。

盡管在'739專(zhuān)利中公開(kāi)的用于提供用于自動(dòng)車(chē)道居中和車(chē)道保持目的的路徑生成的系統(tǒng)和方法對(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)向車(chē)輛使其保留在行車(chē)道內(nèi)是有效的，但是該系統(tǒng)和方法并不能應(yīng)用于當(dāng)車(chē)輛繞彎道行駛時(shí)而將被牽引車(chē)輛維持在車(chē)道內(nèi)，即使?fàn)恳?chē)廂保留在車(chē)道內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明描述了一種用于在車(chē)輛進(jìn)入彎道之前提供由車(chē)輛牽引的拖車(chē)在當(dāng)前車(chē)輛路徑的彎道中時(shí)將穿出行車(chē)道的警告的系統(tǒng)和方法。該方法包括：確定車(chē)輛在接近彎道，確定彎道的曲率半徑，確定行車(chē)道的車(chē)道寬度，以及識(shí)別拖車(chē)的長(zhǎng)度。該方法還包括：確定車(chē)輛為跟隨彎道的曲率半徑所需的預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)向角度，利用該預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)向角度來(lái)確定用于行駛通過(guò)彎道的車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎半徑，以及利用車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎半徑來(lái)確定拖車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑。然后，該方法基于車(chē)道的寬度、拖車(chē)的寬度和長(zhǎng)度、彎道的曲率以及拖車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑來(lái)確定該拖車(chē)是否將至少部分地穿出行車(chē)道，且因此警告車(chē)輛的駕駛員。此外，一旦車(chē)輛已經(jīng)進(jìn)入彎道，則該方法基于車(chē)輛的當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角度以及車(chē)輛的期望的轉(zhuǎn)向角度(將車(chē)輛維持在行車(chē)道內(nèi))可給駕駛員提供轉(zhuǎn)彎建議。

接合附圖，通過(guò)以下描述和所附權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的其它特征將變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是牽引拖車(chē)并正在接近行車(chē)道中的彎道的車(chē)輛的示意圖；

圖2是示出了行駛通過(guò)彎道的車(chē)倆和拖車(chē)的示意圖；

圖3是示出了用于警告駕駛員拖車(chē)在行駛通過(guò)彎道時(shí)可能穿出車(chē)道的過(guò)程的流程圖；

圖4是與圖3所示的流程圖類(lèi)似且包括為駕駛員提供轉(zhuǎn)彎建議以使得拖車(chē)不會(huì)穿出行車(chē)道的流程圖；

圖5是牽引拖車(chē)并沿著寬轉(zhuǎn)彎半徑行駛通過(guò)彎道的車(chē)輛的示意圖；

圖6是牽引拖車(chē)并沿著窄轉(zhuǎn)彎半徑行駛通過(guò)彎道的車(chē)輛的示意圖；

圖7是用于提供自動(dòng)車(chē)輛轉(zhuǎn)向的路徑預(yù)測(cè)系統(tǒng)的方框圖；

圖8是示出了用于提供用于車(chē)輛以寬轉(zhuǎn)彎半徑跟隨的路徑的過(guò)程的流程圖；以及

圖9是示出了用于提供用于車(chē)輛以窄轉(zhuǎn)彎半徑跟隨的路徑的過(guò)程的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下本發(fā)明的涉及用于提供當(dāng)行駛通過(guò)當(dāng)前車(chē)輛路徑的彎道時(shí)，在車(chē)輛進(jìn)入彎道之前，由車(chē)輛牽引的拖車(chē)將穿出行車(chē)道的警告的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例的討論在本質(zhì)上僅僅是示意性的，且決不以任何方式意于限制本發(fā)明或它的應(yīng)用或使用。

圖1示出了通過(guò)聯(lián)結(jié)件18牽引拖車(chē)16并在道路的行車(chē)道12內(nèi)行駛的車(chē)輛14的示意圖示10。拖車(chē)16僅僅示出用于表示目的，因而它可以為由車(chē)輛14牽引的任何車(chē)輛，例如船、活動(dòng)房等。車(chē)輛14正在接近車(chē)道12內(nèi)的彎道20，并沿車(chē)道12中心處的行駛路徑22跟隨，這造成車(chē)輛14保留在車(chē)道12之內(nèi)。車(chē)輛14包括合適的傳感器24，例如相機(jī)、雷達(dá)、激光雷達(dá)等等，它們可被應(yīng)用于檢測(cè)車(chē)道標(biāo)記、物體、彎道20等等，與本文的討論是一致的。車(chē)輛14還包括地圖數(shù)據(jù)庫(kù)26、顯示器30、gps單元34和控制器28?？刂破?8意于代表所有各種模塊、控制器、處理器、電子控制單元(ecu)等等，它們是執(zhí)行并操作本文所討論的各種算法和過(guò)程所需的。地圖數(shù)據(jù)庫(kù)26儲(chǔ)存可獲得的任何詳細(xì)級(jí)別的地圖信息，例如行車(chē)道的數(shù)量、行車(chē)道模式等等。行駛路徑22可在顯示器30上顯示。在示意圖示10中，當(dāng)繞著彎道20沿著路徑22行駛時(shí)，車(chē)輛14和拖車(chē)16以虛線示出，以示出車(chē)輛14可以保留在行車(chē)道12內(nèi)，但拖車(chē)16可能穿出車(chē)道12。

如很好地理解，車(chē)輛和拖車(chē)具有各種尺寸和長(zhǎng)度，每個(gè)很可能具有不同的軸距l(xiāng)、拖車(chē)長(zhǎng)度、拖車(chē)寬度、聯(lián)結(jié)件長(zhǎng)度等等，當(dāng)繞著彎道20前進(jìn)時(shí)，它們限定了車(chē)輛14和拖車(chē)16的轉(zhuǎn)彎半徑。另外，車(chē)輛道路可能具有不同的寬度，且道路彎道具有不同的曲率半徑。

本發(fā)明提出在車(chē)輛14進(jìn)入彎道20之前，識(shí)別車(chē)輛14通過(guò)彎道20的預(yù)測(cè)路徑，車(chē)輛14是否處于自動(dòng)驅(qū)動(dòng)、半自動(dòng)驅(qū)動(dòng)和/或機(jī)械驅(qū)動(dòng)，以確定拖車(chē)16是否將穿出車(chē)道12，且倘若如此，則提供一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)救動(dòng)作。在一個(gè)實(shí)施例中，在車(chē)輛14達(dá)到彎道20之前，例如在其之前約5秒鐘，倘若控制器28確定車(chē)輛14的預(yù)測(cè)路徑將引起拖車(chē)16會(huì)穿出車(chē)道12，則控制器28將提供合適的警告，例如顯示器30上的圖標(biāo)、觸覺(jué)座椅、觸覺(jué)方向盤(pán)、警報(bào)鈴聲等等。顯示器30將示出車(chē)輛14和拖車(chē)16的預(yù)測(cè)路徑。在另一實(shí)施例中，當(dāng)行駛通過(guò)彎道20時(shí)，控制器28可能不會(huì)僅僅是警告車(chē)輛駕駛員拖車(chē)16可能穿出車(chē)道12，而且可在顯示器30上示出車(chē)輛14需要跟隨的路徑，以使得拖車(chē)16不會(huì)穿出車(chē)道12，以便提供給駕駛員所期望的轉(zhuǎn)向路徑。在另一實(shí)施例中，當(dāng)車(chē)輛14被自動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，該系統(tǒng)將將引起車(chē)輛14沿著校正后的車(chē)道跟隨路徑或車(chē)道保持路徑轉(zhuǎn)向，以防止拖車(chē)16穿出彎道20中的車(chē)道12。

圖2是示出了行駛通過(guò)彎道20的車(chē)倆14和拖車(chē)16的示意圖示34。在示意圖示34中，針對(duì)特定的車(chē)輛轉(zhuǎn)向角度δ以及針對(duì)車(chē)輛14特定的軸距l(xiāng)，通過(guò)彎道20的車(chē)輛14的前部處的轉(zhuǎn)彎半徑rf可按如下進(jìn)行計(jì)算：

一旦車(chē)輛14的轉(zhuǎn)彎半徑rf已知，則車(chē)輛14的后輪處的轉(zhuǎn)彎半徑rb、拖車(chē)16的聯(lián)結(jié)件點(diǎn)處轉(zhuǎn)彎半徑rl、以及拖車(chē)16的后部處的轉(zhuǎn)彎半徑rt可按如下進(jìn)行計(jì)算：

其中，a1是車(chē)輛14的前輪與前保險(xiǎn)杠之間的距離，b1是聯(lián)結(jié)件18的長(zhǎng)度，且b2是拖車(chē)16的長(zhǎng)度，這些將是已知的或從合適的傳感器(未示出)可以計(jì)算出。應(yīng)當(dāng)注意的是，拖車(chē)端點(diǎn)的轉(zhuǎn)彎半徑rt小于車(chē)輛14的轉(zhuǎn)彎半徑rf，且隨著拖車(chē)16的長(zhǎng)度變得越長(zhǎng)則轉(zhuǎn)彎半徑rt變得更小。

為了確定在彎道20中拖車(chē)16是否將穿出行車(chē)道12，需要已知彎道20的曲率半徑和拖車(chē)16的寬度。彎道20的曲率半徑可從相機(jī)、地圖數(shù)據(jù)庫(kù)26、來(lái)自gps單元32的信息獲得，或者以其它方式獲得，且轉(zhuǎn)彎半徑rf由公式(1)獲得。利用這兩個(gè)半徑值、拖車(chē)16的寬度、車(chē)道12的寬度以及公式(4)，控制器28可確定在某一預(yù)定偏差(例如+/-20cm)范圍內(nèi)，拖車(chē)16的部分是否將穿出彎道20內(nèi)的車(chē)道12，例如，倘若車(chē)道12的寬度為3.5m，彎道20具有200m的曲率半徑，l為2.9464m，a1為1.105m，b1為0.55m，b2為14.63m且拖車(chē)寬度為2.5908m，則控制器28通過(guò)利用公式(4)可確定在拖車(chē)端部的中心處的轉(zhuǎn)彎半徑rt為199.443m，該轉(zhuǎn)彎半徑rt小于彎道20的曲率半徑。通過(guò)已知拖車(chē)16的寬度和車(chē)道12的寬度，控制器28然后可確定拖車(chē)16的端部將穿出行車(chē)道12，其中，控制器28然后可提前提供警告至車(chē)輛駕駛員。

圖3是示出了用于確定如以上所討論的當(dāng)沿著當(dāng)前車(chē)輛路徑行駛通過(guò)彎道20時(shí)，是否警告車(chē)輛駕駛員拖車(chē)16將穿出車(chē)道12的過(guò)程的流程圖40。在方框42處，在車(chē)輛14到達(dá)彎道20之前的某一預(yù)定時(shí)間(例如5秒鐘)，算法識(shí)別處道路中的彎道，并且在某一采樣時(shí)間還識(shí)別彎道20的半徑和彎道20的車(chē)道寬度。在方框44處，算法識(shí)別拖車(chē)16的長(zhǎng)度，并在方框46處，確定車(chē)輛轉(zhuǎn)向角度δ。在方框48處，算法以以上所討論的方式來(lái)計(jì)算拖車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑rt。然后，在方框50處，算法將拖車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑rt與彎道20的半徑進(jìn)行比較，并然后在判斷方框52處，通過(guò)利用車(chē)道12的寬度和拖車(chē)16的寬度確定在預(yù)定偏差范圍內(nèi)拖車(chē)16是否將穿出車(chē)道12。在判斷方框52處，倘若拖車(chē)16將不會(huì)穿出車(chē)道12，則算法不會(huì)提供警告并在方框54處繼續(xù)監(jiān)視車(chē)輛路徑，且算法在方框56處結(jié)束。在判斷方框52處，倘若拖車(chē)16將穿出車(chē)道12，則在方框58處算法確定多久之后車(chē)輛14將進(jìn)入彎道20，并且，倘若車(chē)輛14在某一預(yù)定時(shí)間(例如5秒鐘)之內(nèi)將進(jìn)入彎道20，則在方框60處提供警告。在方框62處，在車(chē)輛14進(jìn)入彎道20之前，算法還可在顯示器30上示出預(yù)測(cè)拖車(chē)路徑。

除了警告車(chē)輛駕駛員針對(duì)當(dāng)前的車(chē)輛路徑，拖車(chē)16可能穿出行車(chē)道12之外，算法還可提供用于轉(zhuǎn)向的建議，例如顯示出車(chē)輛駕駛員可沿著進(jìn)行轉(zhuǎn)向的車(chē)輛路徑，以防止拖車(chē)16穿出行車(chē)道12。為了實(shí)現(xiàn)該特征，算法確定期望的轉(zhuǎn)向角度δ期望，一旦車(chē)輛14已經(jīng)進(jìn)入彎道20，其將拖車(chē)16維持在車(chē)道12之內(nèi)，該期望的轉(zhuǎn)向角度如下：

然后，當(dāng)車(chē)輛14已經(jīng)進(jìn)入彎道20時(shí)，算法將期望的轉(zhuǎn)向角度δ期望與當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角度δ當(dāng)前進(jìn)行比較，倘若期望的轉(zhuǎn)向角度δ期望不同于當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角度δ當(dāng)前且位于某一偏差范圍之外，則算法將顯示車(chē)輛轉(zhuǎn)向路徑的變化，以允許駕駛員沿著期望的路徑來(lái)轉(zhuǎn)向車(chē)輛14，以防止拖車(chē)16穿出車(chē)道12。可選地，或除此之外，車(chē)輛系統(tǒng)可提供聲音指令，以提供更多或更少的向左或向右轉(zhuǎn)向以維持期望的轉(zhuǎn)向角度δ期望。

圖4為示出了本發(fā)明的該實(shí)施例的流程圖70，其中，與流程圖40相同的方框由相同的附圖標(biāo)記來(lái)識(shí)別。在流程圖70中，在算法警告駕駛員拖車(chē)16可能行駛出車(chē)道12之后，在判斷方框72處，算法將確定車(chē)輛14是否已經(jīng)進(jìn)入彎道20，并且倘若沒(méi)有，則返回至方框60以繼續(xù)警告駕駛員。在判斷方框72處，倘若車(chē)輛14已經(jīng)進(jìn)入彎道20，則在方框74處，算法計(jì)算期望的轉(zhuǎn)向角度δ期望以將拖車(chē)16維持在通過(guò)彎道20的行車(chē)道12內(nèi)，且然后在判斷方框76處，確定期望的轉(zhuǎn)向角度δ期望與當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角度δ當(dāng)前之間的差值是否位于偏差之內(nèi)，其中，倘若是，則算法在方框56處結(jié)束。在判斷方框76處，倘若期望的轉(zhuǎn)向角度δ期望與當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角度δ當(dāng)前之間的差值位于偏差之外，則在方框78處，算法給駕駛員提供不同的轉(zhuǎn)向角度，并且在方框62處，示出拖車(chē)路徑。

在本發(fā)明的第二方面，車(chē)輛14被自動(dòng)地或半自動(dòng)地驅(qū)動(dòng)，其中，通過(guò)確定期望的車(chē)輛路徑以及沿著該路徑自動(dòng)地轉(zhuǎn)向車(chē)輛14來(lái)控制車(chē)輛。在該實(shí)施例中，為了防止拖車(chē)16穿出沿著彎道20的車(chē)道12，算法生成校正后的車(chē)道跟隨或車(chē)道保持路徑，倘若有必要，為了使車(chē)輛14沿著通過(guò)彎道20實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，如以上所討論，要考慮拖車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑rt，道路曲率ρ，即道路半徑、車(chē)道寬度、拖車(chē)長(zhǎng)度b2、車(chē)輛軸距l(xiāng)等等。

車(chē)道跟隨或車(chē)道保持算法可提供用于導(dǎo)航通過(guò)彎道20的兩種不同的路徑計(jì)劃方法。在第一種轉(zhuǎn)彎方法中，算法計(jì)算車(chē)輛路徑，其提供通過(guò)彎道20的寬轉(zhuǎn)彎，其中，轉(zhuǎn)彎在彎道的開(kāi)始處開(kāi)始。在圖5中以示意圖示80來(lái)示出該方法，其示出了當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入彎道20且在彎道20中以虛線示出的車(chē)輛14。在該方法中，車(chē)輛14在彎道20的最初端(識(shí)別為轉(zhuǎn)彎起始點(diǎn)84)從當(dāng)前的路徑22開(kāi)始向?qū)掁D(zhuǎn)彎路徑82轉(zhuǎn)彎。由于這是通過(guò)彎道20的更寬轉(zhuǎn)彎，該轉(zhuǎn)彎將在彎道20的端部之前的點(diǎn)86處結(jié)束，在這里，車(chē)輛14將開(kāi)始直線行駛。在該實(shí)施例中，在點(diǎn)84處車(chē)輛14的起始轉(zhuǎn)彎半徑為rf(在以上的實(shí)例中為200m)，在點(diǎn)86處車(chē)輛14的結(jié)束轉(zhuǎn)彎半徑為(在以上的實(shí)例中為200.28m)，且在彎道20的端部之前的轉(zhuǎn)彎結(jié)束點(diǎn)為：

在以上的實(shí)例中為在彎道20的端部之前的10.55m處。

第二種轉(zhuǎn)彎方法提供了從路徑22較窄的轉(zhuǎn)彎，但是具有在彎道20中車(chē)輛14更后的轉(zhuǎn)彎起始。在圖6中以示意圖示90來(lái)示出該方法，其示出了當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入彎道20且在彎道20中以虛線示出的車(chē)輛14。在該方法中，車(chē)輛14在彎道20的最初端(識(shí)別為轉(zhuǎn)彎起始點(diǎn)94)之后從當(dāng)前的路徑22開(kāi)始向窄轉(zhuǎn)彎路徑92轉(zhuǎn)彎。由于這是通過(guò)彎道20的更窄轉(zhuǎn)彎，該轉(zhuǎn)彎將在彎道20的最端部處的點(diǎn)96處結(jié)束，在這里，車(chē)輛14將開(kāi)始直線行駛。在該實(shí)施例中，在點(diǎn)94處車(chē)輛14的起始轉(zhuǎn)彎半徑為(在以上的實(shí)例中為200.28m)，在點(diǎn)96處車(chē)輛14的結(jié)束轉(zhuǎn)彎半徑為rf(在以上的實(shí)例中為200m)，且在彎道20的最初端之后的轉(zhuǎn)彎起始點(diǎn)為：

在以上的實(shí)施例中為在彎道20的最初端之后的10.55m處。

圖7是系統(tǒng)100的示意性方框圖，其提供了當(dāng)變換車(chē)道時(shí)用于直線道路上或彎道道路上的車(chē)輛的自動(dòng)路徑控制，以及在自動(dòng)或半自動(dòng)車(chē)輛系統(tǒng)中居中的車(chē)道。以下的討論為在自動(dòng)驅(qū)動(dòng)的或半自動(dòng)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛中提供期望的路徑的總體討論，如在'739專(zhuān)利更具體地討論。系統(tǒng)100包括期望的路徑生成處理器102，其生成用于車(chē)輛14的期望的轉(zhuǎn)向路徑。為了任何目的，例如車(chē)道變換、彎道導(dǎo)航、物體避讓等，期望的轉(zhuǎn)向路徑被代表為在一時(shí)間段內(nèi)(將發(fā)生轉(zhuǎn)向變化)一系列的橫向偏移、方位角和縱向距離。

系統(tǒng)100利用測(cè)得的道路參數(shù)，例如相對(duì)于在路徑生成系統(tǒng)102處的車(chē)輛的居中坐標(biāo)系統(tǒng)的車(chē)輛橫向偏移yr，道路曲率ρ和車(chē)輛偏航角道路被建模為二階多項(xiàng)式公式，為：

yr(x)＝ax²+bx+c,0<x<x范圍(8)

其中，x范圍代表車(chē)輛14上的向前視覺(jué)相機(jī)的范圍。

從道路與道路表示公式(8)之間的幾何關(guān)系，公式(8)的系數(shù)與測(cè)得的道路參數(shù)yr、ρ和可被表示為：

c＝y(tǒng)r(0)。(11)

通過(guò)利用道路橫向偏移yr、方位角和道路曲率ρ，路徑生成處理器102通過(guò)求解五階多項(xiàng)式方程生成平滑的期望的路徑，該五階多項(xiàng)式方程可被提供為：

五階多項(xiàng)式路徑生成捕獲路徑的開(kāi)始處和結(jié)束處的道路參數(shù)yr、ρ和并保證到達(dá)二階路徑導(dǎo)數(shù)的路徑平滑度。此外，通過(guò)利用道路幾何形狀測(cè)量進(jìn)行少數(shù)簡(jiǎn)單的代數(shù)計(jì)算可獲得路徑，因而，它并不需要繁重的計(jì)算量。

該包括狀態(tài)變量xd、橫向位置yd和方位角的路徑形成被提供至比較器104，如下所述，該比較器接收識(shí)別來(lái)自路徑預(yù)測(cè)處理器106的預(yù)測(cè)車(chē)輛路徑，并提供期望的路徑與預(yù)測(cè)的路徑之間的誤差信號(hào)。在轉(zhuǎn)彎變換完成時(shí)間內(nèi)，車(chē)輛14的橫向速度vy，偏航角和橫向位置yr被預(yù)測(cè)或評(píng)估。在公式(8)的道路模型獲取之后，在路徑預(yù)測(cè)處理器106處利用車(chē)輛動(dòng)態(tài)模型可預(yù)測(cè)道路橫向位置yr和偏航角

zr＝crxr，(14)

且：

gr＝[0vx00]^t，(18)

其中，cf和cr分別是車(chē)輛14的前輪和后輪的相關(guān)剛度，a和b分別是從車(chē)輛14的重力中心到前軸和后軸的距離，m為車(chē)輛質(zhì)量，δ為裝箱角度，且iz為繞著車(chē)輛14的質(zhì)心的垂直于車(chē)輛14所定位的平面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

來(lái)自比較器104的誤差信號(hào)被發(fā)送至車(chē)道變換控制器108，其提供用于路徑轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角度命令信號(hào)δcmd，其使得誤差信號(hào)最小化。車(chē)道變換控制器108生成一些列未來(lái)的轉(zhuǎn)向角度命令δcmd，其使得期望的車(chē)輛路徑與預(yù)測(cè)的車(chē)輛路徑之間的定向和偏移誤差最小化?？刂破?08中的橫向移動(dòng)控制算法將預(yù)測(cè)的車(chē)輛路徑與車(chē)輛期望的路徑(xd，yd)相比較，并通過(guò)最小化路徑差異來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)向角度命令信號(hào)δcmd，其中，通過(guò)以下公式獲得轉(zhuǎn)向角度命令信號(hào)δcmd：

且其中，q和r為在最小化中使用的加權(quán)矩陣，且系統(tǒng)母表定義為和

轉(zhuǎn)向角度命令信號(hào)δcmd被發(fā)送至轉(zhuǎn)向系統(tǒng)110，其提供用于車(chē)輛系統(tǒng)112的轉(zhuǎn)向控制。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)110接收轉(zhuǎn)向角度命令信號(hào)δcmd，并提供轉(zhuǎn)向扭矩命令信號(hào)τcmd以到達(dá)如所命令的期望的轉(zhuǎn)向角度δ期望。

隨著車(chē)輛14轉(zhuǎn)彎，車(chē)輛14上的各種傳感器，例如轉(zhuǎn)向角度傳感器、速度計(jì)和偏航率傳感器，提供測(cè)得的車(chē)輛14的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。從車(chē)輛系統(tǒng)112將這些測(cè)得的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)信號(hào)發(fā)送至期望的路徑生成處理器102。慣性傳感器，例如速度計(jì)、速率陀螺儀和轉(zhuǎn)向角度傳感器，可以被用于測(cè)量車(chē)輛的狀態(tài)，例如，縱向速度vx、縱向加速度ax、橫向加速度ay、偏航率r和轉(zhuǎn)向角度δ。橫向速度vy被評(píng)估為：

其中，r為測(cè)得的車(chē)輛偏航率，和分別是評(píng)估后的橫向速度和車(chē)輛偏航率，且k為偏航率觀測(cè)器增益。

車(chē)輛運(yùn)動(dòng)信息還被提供至車(chē)輛狀態(tài)評(píng)估處理器114，其提供評(píng)估后的車(chē)輛狀態(tài)信號(hào)，即橫向偏移y、偏航角y、車(chē)輛橫向速度vy和車(chē)輛偏航率r。車(chē)輛狀態(tài)評(píng)估處理器114利用車(chē)輛模型來(lái)過(guò)濾評(píng)估后的車(chē)輛狀態(tài)信號(hào)。該狀態(tài)信號(hào)被發(fā)送至路徑預(yù)測(cè)處理器106，其基于如以上所討論的信息及時(shí)地來(lái)預(yù)測(cè)接下來(lái)一些情況下的車(chē)輛路徑。路徑預(yù)測(cè)處理器106基于當(dāng)前的車(chē)輛速度vx、偏航率r和轉(zhuǎn)向角度δ來(lái)評(píng)估車(chē)輛未來(lái)的路徑。

來(lái)自車(chē)輛系統(tǒng)112的相機(jī)信號(hào)和過(guò)濾后的傳感器信號(hào)還被提供至車(chē)道標(biāo)記檢測(cè)處理器116，其基于車(chē)輛14的運(yùn)動(dòng)來(lái)校正車(chē)道標(biāo)記的參數(shù)。車(chē)道標(biāo)記檢測(cè)處理器116識(shí)別道路內(nèi)的車(chē)道標(biāo)記，并利用車(chē)道曲率、切角和橫向偏移參數(shù)來(lái)代表它們(車(chē)道標(biāo)記)，其中，車(chē)道標(biāo)記檢測(cè)處理器116的輸出為偏航角橫向位置yr，道路的曲率ρ，和道路的道路曲率變化率δρ。車(chē)道標(biāo)記相對(duì)于車(chē)輛14的位置然后通過(guò)道路評(píng)估處理器120被發(fā)送至期望的路徑生成處理器102，以提供期望的路徑生成更新。

當(dāng)彎道20被檢測(cè)到時(shí)，本發(fā)明提出校正期望的轉(zhuǎn)向路徑，以防止當(dāng)拖車(chē)16繞著彎道20行駛時(shí)穿出車(chē)道12。更具體地，在路徑校正處理器118中路徑控制算法利用新的道路曲率ρ新和新的道路曲率變化率δρ新來(lái)修正道路曲率ρ和道路曲率變化率δρ，其然后被道路評(píng)估處理器120使用。倘若未檢測(cè)到彎道時(shí)，則道路曲率ρ和道路曲率變化率δρ將不變化地通過(guò)處理器118。具體地，針對(duì)寬轉(zhuǎn)彎路徑方法，處理器118計(jì)算新的道路曲率ρ新和新的道路曲率變化率δρ新，如：

以及，針對(duì)窄轉(zhuǎn)彎方法，處理器118計(jì)算新的道路曲率ρ新和新的道路曲率變化率δρ新，如：

其中，d為用于調(diào)節(jié)駕駛員莽撞性的轉(zhuǎn)彎參數(shù)。

當(dāng)車(chē)道居中或車(chē)道保持算法識(shí)別出彎道20，算法使用起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)以及道路曲率變化率δρ新并結(jié)合路徑生成處理器102中的路徑生成操作(用于寬轉(zhuǎn)彎方法或窄轉(zhuǎn)彎方法)，其中，算法將利用寬轉(zhuǎn)彎方法或窄轉(zhuǎn)彎方法的一個(gè)或另一個(gè)被在先地編程。針對(duì)這兩種方法，五階多項(xiàng)式公式(12)利用不同的初始和邊界條件來(lái)求解，將多項(xiàng)式進(jìn)行首次歸一化軌跡如下：

其中，l為車(chē)道寬度，以及δt為車(chē)輛14行駛通過(guò)車(chē)道12所需的時(shí)間。

針對(duì)寬轉(zhuǎn)彎方法，初始點(diǎn)84的初始條件被給出為：

yn(0)＝0，(29)

yn′(0)＝0，(30)

以及結(jié)束點(diǎn)86的邊界條件被給出為：

其中：

y車(chē)道＝c3x³+c2x²+c1x+c0，(35)

且其中，c0、c1、c2和c3為來(lái)自前相機(jī)的測(cè)得值。

針對(duì)窄轉(zhuǎn)彎方法，不同的初始和邊界條件被用于求解多項(xiàng)式公式(26)，其中，初始點(diǎn)94的初始條件被給出為：

yn(0)＝0，(36)

yn′(0)＝0，(37)

以及結(jié)束點(diǎn)96的邊界條件被給出為：

圖8為示出了用于計(jì)算如以上所討論的當(dāng)車(chē)輛14進(jìn)入彎道20時(shí)寬轉(zhuǎn)彎方法的路徑82的過(guò)程的流程圖130。在方框132處，算法獲取道路曲率ρ、車(chē)道寬度、和來(lái)自車(chē)輛14上的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)26和前視相機(jī)的必要測(cè)量值。在方框134處，算法獲取拖車(chē)16的長(zhǎng)度，并在方框136處獲取車(chē)輛轉(zhuǎn)向角度δ。然后，在方框138處，算法計(jì)算拖車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑rt，并在判斷方框140處基于車(chē)輛14的當(dāng)前路徑來(lái)確定拖車(chē)16是否將穿出彎道20中的車(chē)道12。在判斷方框140處，倘若在轉(zhuǎn)彎通過(guò)彎道20的過(guò)程中拖車(chē)16不會(huì)穿出車(chē)道12，則在方框142處，算法將引起車(chē)輛14繼續(xù)沿著它的當(dāng)前路徑行駛，且在方框144處，算法將結(jié)束。在判斷方框140處，倘若針對(duì)當(dāng)前的車(chē)輛路徑拖車(chē)16將穿出車(chē)道12，則在方框146處，算法計(jì)算出車(chē)輛14的起始轉(zhuǎn)彎半徑rf，在方框148處計(jì)算出車(chē)輛14的結(jié)束轉(zhuǎn)彎半徑以及在方框150處，利用公式(6)計(jì)算出在彎道20結(jié)束之前的轉(zhuǎn)彎結(jié)束點(diǎn)86。然后，在方框152處，算法將更新用于來(lái)自公式(29)-(34)的路徑生成問(wèn)題的初始和邊界條件，并在方框154處，在處理器92中利用那些條件(初始和邊界條件)實(shí)現(xiàn)路徑生成操作。然后，在方框156處，算法將提供用于新路徑的必要轉(zhuǎn)彎命令，以及在方框158處，報(bào)告新的拖車(chē)路徑至駕駛員。

圖9為示出了用于計(jì)算如以上所討論的當(dāng)車(chē)輛14進(jìn)入彎道20時(shí)窄轉(zhuǎn)彎方法的路徑92的過(guò)程的流程圖160，其與流程圖130中的步驟相同，但除了以下步驟之外：在方框162處算法利用公式(7)計(jì)算轉(zhuǎn)彎起始點(diǎn)，而非在方框150處計(jì)算轉(zhuǎn)彎結(jié)束點(diǎn)。另外，在方框146處，起始轉(zhuǎn)彎半徑為在方框148處，結(jié)束轉(zhuǎn)彎半徑為rf，且在方框152處，從公式(36)-(41)獲取初始和邊界條件。

正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的是，本文所討論的用于說(shuō)明本發(fā)明的一些和各種步驟和過(guò)程可指代由計(jì)算機(jī)、處理器或其它電子計(jì)算裝置(利用電現(xiàn)象來(lái)操縱和/或變換數(shù)據(jù))執(zhí)行的操作。那些計(jì)算機(jī)和電子裝置可采用各種易失性和/或非易失性存儲(chǔ)器，其包括非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)且在其上儲(chǔ)存有可執(zhí)行程序，該可執(zhí)行程序包括各種能夠由計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行的代碼或可執(zhí)行指令，其中，存儲(chǔ)器和/或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括所有形式和類(lèi)型的存儲(chǔ)器以及其它計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

以上討論公開(kāi)并說(shuō)明了本發(fā)明的僅僅是示意性的實(shí)施例。從這種討論以及從附圖和權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到，在不脫離如由以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可作出各種改變、改進(jìn)和變型。