技术领域
[0001] 本
发明涉及用于执行自适应巡航控制的系统和方法。
背景技术
[0002] 传统的
巡航控制系统控制主车辆的速度处于用户设定的
水平。自适应巡航控制（“ACC”）系统也控制主车辆的速度处于用户设定的水平。然而，当在主车辆的前方的预定距离内检测到车辆时，ACC系统自动减小主车辆的速度到用户设定的水平以下。因此，ACC系统防止主车辆与位于以慢于用户设定水平的速度行驶的主车辆前方的车辆发生碰撞。
[0003] 然而，ACC系统可能不能够正确处理来自入口匝道的合流车辆情况，例如在高速公路上。例如，在主车辆中的ACC系统可能无法将合流车辆检测为与主车辆在同一车道的车辆。因此，ACC系统通常不会基于合流车辆的存在来调节主车辆的速度。因此，为了允许合流车辆进入主车辆的车道，用户通常必须取代或取消ACC系统（如通过手动
制动主车辆）。
发明内容
[0004] 因此，本发明的
实施例提供了用于执行自适应巡航控制以在考虑到合流车辆（例如，正使用最初与主车辆的当前行驶车道平行的入口匝道进入高速公路）的情况下自动执行主车辆的纵向控制的系统和方法。通过在考虑到合流车辆的情况下自动地控制主车辆，减小驾驶员交互并且提高了ACC的有效性。特别地，本发明的实施例提供了以下方法以自动地允许合流车辆进入主车辆的当前行驶车道：（ⅰ）使用由至少一个图像
传感器所捕获的车道标记检测即将到来的入口匝道，（ⅱ）检测在即将到来的入口匝道上的合流车辆（例如，使用雷达数据），（ⅲ）确定在即将到来的入口匝道上的合流车辆的相对速度，以及（iv）基于合流车辆的相对速度自动
加速或制动主车辆。
[0005] 特别地，本发明的一个实施例提供一种控制主车辆的速度的方法。该方法包括：基于由安装在主车辆上的前向图像传感器捕获的图像中所识别的车道标记，接收与主车辆当前行驶的车道合流的即将到来的入口匝道的
位置；检测即将到来的入口匝道上的合流车辆；并且确定合流车辆的速度。该方法还包括在控制单元处基于合流车辆的速度
自动调节主车辆的速度。
[0006] 本发明的另外的实施例提供了一种用于控制主车辆的速度的系统。所述系统包括控制单元、至少一个安装在主车辆上的前向的成像装置，以及至少一个安装在所述主车辆上的距离传感装置。所述至少一个前向的成像装置配置来捕获图像，识别在所述图像中的指示即将到来的入口匝道与主车辆当前行驶车道合流的车道标记，以及基于所识别的即将到来的入口匝道的位置传输第一
信号到所述控制单元。所述至少一个距离传感装置配置来检测即将到来的入口匝道上的合流车辆，确定所述合流车辆的速度，确定所述合流车辆的位置，以及基于所述合流车辆的速度和所述合流车辆的位置传输第二信号到所述控制单元。所述控制单元配置为基于所述第一和第二信号自动调节所述主车辆的速度。
[0007] 本发明的其它方面将参照详细说明和
附图变得清楚的。
附图说明
[0008] 图1示意性地示出了包括自适应巡航控制系统的主车辆。
[0009] 图2示意性地示出了包括在图1的自适应巡航控制系统中的
电子控制单元。
[0010] 图3是示出了在考虑到合流车辆的情况下执行自适应巡航控制的方法的
流程图，该方法由图1的自适应巡航控制系统执行。
[0011] 图4示意性示出了图1的主车辆正行驶在具有即将到来的入口匝道的车道上。
[0012] 图5a是当主车辆在入口匝道上行驶时（即主车辆是合流车辆），通过包括在主车辆中的前向图像传感器所捕获的样本图像。
[0013] 图5b是当主车辆在邻近入口匝道的车道上行驶时（即主车辆不是合流车辆），通过包括在主车辆中的前向图像传感器所捕获的样本图像。
[0014] 图6示意性地示出了由图1的自适应巡航控制系统所执行的车速控制来增加主车辆的速度以考虑到在即将到来的入口匝道上的合流车辆。
[0015] 图7示意性地示出了由图1的自适应巡航控制系统所执行的车速控制来减小主车辆速度以考虑到在即将到来的入口匝道上的合流车辆。
[0016] 图8-9是示出了由图1的自适应巡航控制系统所执行的方法的流程图以在考虑到合流车辆的情况下确定增加还是减小主车辆的速度。
[0017] 图10示意性地示出了由图1的自适应巡航控制系统所执行的车速控制来增加主车辆的速度以允许主车辆从入口匝道合流到交通的车道。
具体实施方式
[0018] 在详细说明本发明的任何实施例之前，但应当理解的是，本发明的应用并不限于以下描述中阐述的或以下附图示出的构造和部件布置的细节。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式进行实践或实施。
[0019] 图1示出了配备有自适应巡航控制（“ACC”）系统的12的主车辆10。ACC系统以类似于传统的巡航控制系统进行操作。特别地，ACC系统由能够安装
方向盘上在或邻近方向盘的
用户界面控制件（例如，一个或更多个按钮或控制杆）激活。在使用用户界面控制件时，用户能够启用和禁用ACC系统，设定车辆的目标速度，或调整预先设定的目标速度。此外，用户能够按下或激活制动
踏板以禁用巡航控制系统。
[0020] 在ACC系统被激活且设定了目标速度时，ACC系统监控车辆的速度。如果车辆的速度减小到目标速度以下，则ACC系统使车辆加速直到车速达到目标速度。可替代地，如果目标速度增加到目标速度以上，则ACC系统通过施加制动
力或通过减小“节气
门输入”中任一种方式使车辆减速直到车速达到目标速度。
[0021] 除了保持车辆处于目标速度，ACC系统使用传感设备来检测位于车辆周围的其它物体，例如，同一车道中在用户车辆（即，主车辆）前方的车辆。例如，如果用户激活了主车辆的ACC系统并设置目标速度为60英里/每小时（“mph”）并且主车辆接近与主车辆在同一驾驶车道中的以较慢速度移动的目标车辆，则ACC系统使主车辆减速。ACC系统也控制主车辆的速度以保持主车辆与目标车辆之间的预定距离。该预定距离能够是基于用户选择、所感测的天气状况、所感测的道路状况以及其它因素。因此，ACC系统控制主车辆的速度为下列速度中的较小者：1）保持预定距离所需的速度；以及2）用户设定的目标速度。如果主车辆改变车道或目标车辆改变车道或ACC系统不再检测到（目标车辆）的其它方式，且在预定距离内没有检测到新的目标车辆，则ACC系统使主车辆加速并且保持目标速度。
[0022] 回到图1，ACC系统12包括电子控制单元（“ECU”）14，其包括处理器、
微处理器、特定用途集成
电路（“ASIC”）或类似装置。ACC系统12还包括成像装置16、距离传感装置18、一个或更多个用户界面控制件19以及
车速传感器20。在一些实施例中，ECU 14通过总线（例如
控制器局域网络（“CAN”）总线）与成像装置16、距离传感装置18、用户界面控制件19以及车速传感器20通信。在部件之间的其它连接也是可能的，无论是有线的、无线的、直接的或间接的。另外，在一些实施例中，ECU 14能够与距离传感装置18集成在一起。
[0023] 成像装置16包括安装在主车辆10上的至少一个前向摄像机。因此，成像装置16获得大体在主车辆10前方的区域的图像。成像装置16能够配置来处理所捕获的图像以识别或分类合流车道或其它信息，并且传输与所识别的车道（例如，车道的位置，车道的与主车辆的当前车道合流的点等）有关的信息或信号至ECU 14。可替代地，由成像装置16所捕获的图像可能够被传输至ECU 14以便进一步的处理。此外，在一些实施例中，成像装置16和/或ECU 14能够可选地配置成使用来自
导航系统（例如，全球
定位系统（“GPS））的信息以识别或验证先前识别的合流通道。例如，成像装置16和/或ECU 14能够使用导航信息以提高
图像分析，例如通过分配概率至所检测的合流车道以减少误报的发生。
[0024] 还应当理解到的是，在一些实施例中，成像装置16包括安装在主车辆10上的多于一个的图像传感器（例如，多个静止和/或摄像机）。例如，在一些实施例中，多个摄像机被用于捕获主车辆10周围的大约360度的图像。
[0025] 距离传感装置18能够包括安装到主车辆10的一个或更多个雷达装置，其检测反射的
无线电波。雷达装置用于检测位于主车辆10周围（例如，在预定距离内）的物体。例如，距离传感装置18能够包括一个或更多个前向雷达装置（例如，用于执行如上所述的自适应巡航控制）、安装在主车辆10的一个或更多个转
角上的一个或更多个雷达装置、一个或更多个后向雷达装置，或其组合。然而，应当理解的是，距离传感装置18能够包括配置来检测主车辆10周围的物体的雷达装置的多种布置。同样，距离传感装置18能够使用除雷达之外的其它技术来检测主车辆10周围的物体。例如，在一些实施例中，除了雷达装置或作为其可替代方案，距离传感装置18能够包括使用光波来检测和搜索位于主车辆10周围（例如，为了执行约360度的距离测量）的物体的
激光雷达装置。如下面更详细描述地，ECU 14使用来自距离传感装置18的数据以检测在即将到来的入口匝道上的合流车辆。
[0026] 车速传感器20能够包括
车轮速度传感器或其它传感器用于检测主车辆10的当前速度。应当理解的是，ACC系统12能够包括由系统12使用（例如ECU 14）以执行ACC控制（例如，
进程预测）的另外的传感器，例如（一个或多个）横摆
角速度传感器和（一个或多个）转向角传感器。
[0027] 用户界面控制件19包括安装在主车辆10（例如，在方向盘上或邻近方向盘）中的一个或更多个按钮或控制杆。如上所述，主车辆10的用户使用控制件19来启用和禁用ACC功能、设定主车辆10的目标速度或调整预先设定的目标速度。此外，ECU 14能够与主车辆10的制动踏板10通信。特别地，如上所述的，用户能够按下或激活制动踏板以由ECU 14执行禁用ACC功能。
[0028] 如图1所示，ECU 14还与一个或更多个转矩装置22（例如，一个或更多个
发动机执行器（一个或多个）和/或电动
马达）和包括在车辆10中的
制动系统24通信（例如，通过CAN总线）。（一个或多个）发动机执行器22包括用于增加或减小发动机转矩的执行器。例如，如上所述的，ECU 14能够增加发动机输出以增加主车辆的速度至目标速度。同样地，ECU 14能够减小发动机的输出以减少主车辆的速度至目标速度或低于目标速度（例如，当在主车辆10的前方检测到车辆时）。在一些实施例中，（一个或多个）发动机执行器22包括控制发动机执行器的操作的发动机控制器。为了减小主车辆的速度，ACC系统12还能够指示车辆的制动系统24来施加一个或更多个车辆制动（例如，
摩擦制动、
再生制动或其组合）。
[0029] 如图2所示，在一个实施例中，ECU 14包括处理器30，非暂时性计算机可读介质32以及输入/输出
接口34。计算机可读介质32能够包括随机存取
存储器（“RAM”）和/或
只读存储器（“ROM”）。输入/输出接口34传输和接收来自装置和系统外部的信息至ECU 14（例如，通过CAN总线）。特别地，如上所述的，ECU 14与成像装置16、距离传感装置18、车速传感器20、（一个或多个）发动机执行器22和制动系统24经由CAN总线通信通过输入/输出接口34。
[0030] 处理器30接收信息（例如，来自介质32和/或输入/输出接口34），并且通过执行一个或更多个指令或模
块来处理信息。指令或模块存储在计算机可读介质32中。处理器30还存储信息（例如，所接收的来自总线的信息或通过由处理器30执行的指令或模块所产生的信息）至介质32。应该理解的是，虽然只有一个处理器、输入/输出接口以及计算机可读介质模块在图2中示出，但是ECU 14能够包括多个处理单元、存储器模块和/或输入/输出接口。此外，在一些实施例中，以下描述的ECU 14的功能能够分布在多个控制单元之中。
[0031] 当由处理器30执行存储在计算机可读介质32中的指令时，其提供特定的功能。通常，当由处理器30执行时，指令使用来自成像装置16、距离传感装置18和车速传感器20的信息以在合流情形中执行自适应巡航控制并且自动控制主车辆10的速度。
[0032] 例如，图3示出了在考虑到合流车辆的情况下执行自适应巡航控制的方法50，其由ACC系统12所执行。如图3所示，当ACC系统12被激活并且设定了目标速度时，ECU 14监控主车辆10的当前速度（在框52处）。特别地，ECU 14从车速传感器20接收数据并处理该数据以确定当前的速度。如采用传统的巡航控制所执行时，ECU 14比较当前速度与目标速度（在框54处）。在当前速度小于目标速度时，ECU 14增加主车辆的速度（例如，通过与（一个或多个）发动机执行器22通信以增加发动机的输出）（在框56处）。可替代地，在当前速度大于目标速度时，ECU 14减小主车辆的速度（例如，通过与（一个或多个）发动机执行器22和/或制动系统24通信）（在框58处）。
[0033] ECU 14还从成像装置16接收图像数据（在框60处）。例如，如图4所示，成像装置16能够具有视场61，其允许成像装置16捕获位于主车辆10前方和侧面的区域的图像（或多个图像）。如上所述的，成像装置16能够配置来处理所捕获的图像以识别是否存在即将到来的入口匝道（在框62处）。特别地，成像装置16能够处理所捕获的图像以识别预定图案的车道标记，其表示在主车辆10当前行驶的车道与相邻车道之间的合流位置，例如，入口匝道。例如，成像装置16能够配置来检测会聚到点或合流位置（伴随着省去一个车道）的双（例如，白色）线。成像装置16还能够检测黄线来检测边界。例如，图5a和图5b示出了由成像装置16所收集的样本图像数据，其包括会聚至点或合流位置66的双白线64，在其之后不存在或存在有限的指示两个车道仍然存在车道标记。如上所述的，可选地，成像装置16也能够使用来自GPS系统的数据以识别即将到来的入口匝道。
[0034] 如果成像装置16检测图像数据中的合
流线，则成像装置16基于合流线限定定位成邻近主车辆10的合流车道68（例如在主车辆10左边或右边）。例如，对于在图4中示出情形，所识别的合流车道68是在主车辆10的右边。然而，应该理解的是，成像装置16能够用于检测在主车辆10的任一侧的合流车道。如图4所示，合流车道68具有合流位置70，在此处，合流车道68与主车辆10当前行驶的车道72合流在一起。成像装置16传输与所识别的合流车道68有关的信号至ECU 14（例如，合流车道68（例如主车辆10的右边或左边）的位置、主车辆10与合流车道68之间的距离、合流位置70相对于主车辆10的位置等）。可替代地，如上所述的，ECU 14能够配置来从成像装置16接收图像数据并且处理图像数据以识别合流车道68和合流位置。
[0035] 基于所识别的合流车道68，ECU 14识别合流车辆80是否存在于合流车道68中（在框74处）。特别地，ECU 14使用从距离传感装置18所接收的数据（在框76处）以识别另外的车辆（以下称为“合流车辆”）是否存在于合流车道中。例如，ECU 14使用来自距离传感装置18的数据以识别在主车辆10的预定距离内的车辆是位于车辆的左侧还是右侧（取决于在主车辆10的哪一侧上识别到合流车道68）。应该理解的是，在一些实施例中，不同于从雷达传感器18直接接收雷达数据，ECU 14接收来自另外的控制单元的信息，该另外的控制单元处理来自雷达装置18的雷达数据。例如，ECU 14能够使用来自
盲点检测控制单元的信息以确定合流车辆80是否处于合流车道68中。
[0036] 如果ECU 14识别到在合流车道68中的合流车辆80（在框74处），则ECU 14基于所识别的合流车辆80自动地调节主车辆10的速度（在框78处）。例如，如图6所示，能够增加主车辆10的速度以避免与合流车辆80相撞，可替代地，如图7所示，能够减小主车辆10的速度以避免与合流车辆80相撞。ECU 14能够应用多个
算法来确定主车辆的速度应该增加还是减小。例如，在ECU 14能够配置来确定合流车辆80的速度（例如，相对于主车辆10）。当合流车辆80以小于主车辆10的速度行驶时（例如，合流车辆80具有小于零的相对速度），则ECU 14能够增加主车辆的速度。可替代地，当合流车辆80以与主车辆10相同或更大的速度行驶时（例如，合流车辆80具有零或更大的相对速度），则ECU 14能够减小主车辆的速度。
[0037] 图8示出了用于自动调节主车辆10的速度的另一种方法。如图8所示，当在合流车道68中检测到合流车辆80时，ECU 14确定合流车辆80的速度和/或位置（例如，相对于主车辆10的相对速度和/或位置）（在框90处）。ECU 14能够使用此信息来自动调节主车辆的速度。特别地，如图8所示，ECU 14能够配置来使用合流车辆的速度和位置来确定当合流车辆80将到达合流位置70时的估计时间（在框92处）。ECU 14还基于主车辆的当前速度（例如，从车速传感器20所获得）和位置（例如，离合流位置的距离）来确定在估计时间时主车辆10的估计位置（在框94处）。特别地，ECU 14确定当合流车辆80与主车辆的当前驾驶车道72合流时主车辆10将处在的位置。当合流车辆80在估计时间所处的位置（在合流位置70处）与主车辆10在估计时间所处的估计位置之间的距离大于预定
阈值距离时（在框96处），则ECU 14确定，当合流车辆80在合流位置70时在主车辆10与合流车辆80之间存在足够的距离。因此，ECU 14不调节主车辆的当前速度（在框98处）。
[0038] 可替代地，当合流车辆80在估计时间所处的位置（是其合流位置70）与主车辆10在估计时间所述的估计位置之间的距离小于或等于预定阈值距离时（在框96处），则ECU 14确定需要调节主车辆的速度。特别地，当主车辆10在估计时间所处的估计位置在前方或超过合流位置70（在框99处）时，则ECU 14确定，当合流车辆80到达合流位置70时，主车辆10将位于合流车辆80的前方。因此，在这种情况下，ECU 14自动增加主车辆的速度以使主车辆10位于合流车辆80的前方且避免碰撞（在框100处）。可替代地，当主车辆10在估计时间所处的估计位置在合流位置70后方时（在框99处），则ECU 14确定，当合流车辆80到达合流位置70时，主车辆10将位于合流车辆80后方。因此，ECU 14自动减小主车辆的速度以使主车辆10位于合流车辆80后方且避免碰撞（在框102处）。
[0039] 图9示出了用于自动调节主车辆10的速度的另一种方法。如图9所示，当在合流车道68中检测到合流车辆80时，ECU 14确定合流车辆80与合流位置70之间的距离（D（mv））（在框110处）。ECU 14还确定主车辆10与合流位置70之间的距离（D（hv））（在框112处）。ECU 14使用所确定的距离以确定哪个车辆更接近合流位置70（在框114处）。当主车辆10更接近合流位置70（即D（hv） D（mv））时，则ECU 14自动减小主车辆的速度（在框118处）。
[0040] 在一些实施例中，如图9所示，当ECU 14自动增加或减小主车辆的速度时，则ECU 14限制速度增加或减小的量。例如，在ECU 14增加主车辆的速度之前（在框116处），ECU 14能够配置来确定主车辆的当前速度是否大于目标速度与预定阈值的和（在框120处）。如果当前速度大于此和，则ECU 14不执行速度调节（在框122处）。同样地，在ECU 14减小主车辆的速度之前（在框118处），ECU 14能够配置来确定主车辆的当前速度是否小于目标速度与预定阈值之间的差（在框124处）。如果当前速度小于此差，则ECU 14不执行速度调节（在框
122处）。因此，ECU 14能够执行这些检查以确保主车辆10的速度未设定为不安全的、不舒服或非法的速度。如图9所示，在一些实施例中，ECU 14不断更新合流位置与车辆之间的距离。
因此，ECU 14能够考虑到任一车辆的速度变化。
[0041] 在一些实施例中，如图6所示，车辆可以在主车辆的当前行驶车道中位于主车辆10前方（即前车）。在这些情况下，当自动调节主车辆10的速度时，ECU 14能够配置成考虑到前车的位置和/或速度（例如，基于由距离传感装置18所获得的数据）。特别地，ECU 14能够配置成考虑到前车，以保持主车辆10离前车一安全预定距离。例如，在前车由于交通拥挤减速接近入口匝道情况下，ECU 14能够配置成优选考虑前车（即，保持主车辆与前车之间的预定距离），而不是试图加速以允许合流车辆从入口匝道合流。
[0042] 在一些实施例中，在上述的ECU 14的功能（或其部分功能）由于如传感器故障或环境影响（例如，
雪、大雨等）的各种情况而不可用或者受限的情况下，主车辆10包括警告主车辆10的用户的
人机界面（“HMI”）。该HMI能够安装在主车辆10的仪表组或面板中且能够使用视觉和/或听觉警报来警告用户。
[0043] 因此，除了其它方面，本发明的实施例提供了用于执行自适应巡航控制或自主车辆控制以处理合流的情况的系统和方法。特别地，该系统和方法使用图像数据来识别合流车道和位于主车辆周围的合流位置，并使用雷达数据以识别在合流车道中是否存在合流车辆。如果合流车辆处于合流车道中，则该系统和方法自动调节主车辆的速度以防止与合流车辆相撞。应当理解的是，当其它车辆与主车辆的当前行驶车道合流时（参见如图5b、图6和图7），以及当主车辆10是在与其它车辆的当前行驶车道（参见如图5a和图10）合流的车道中时，本文中所描述的系统和方法能够由主车辆10所使用。
[0044] 本发明的多个特征以及优点在以下
权利要求中阐述。
