用于对拖曳车辆通过弯道提供校正的车道跟随路径的系统和方法技术方案

一种用于在牵引拖车的自主驱动或半自主驱动车辆中提供通过弯道的车辆转向控制的方法。该方法基于弯道的曲率和拖车的转弯半径确定拖车将驶出行驶车道。该方法针对弯道的起始位置计算车辆的起始转弯半径，针对弯道的结束位置计算车辆的结束转弯半径，以及邻近结束位置的转弯结束点或邻近起始位置的转弯起始点。该方法提供用于确定车辆通过弯道的期望路径的初始和边界条件，其防止拖车从车道驶出，并且该方法基于初始和边界条件通过求解多项式方程确定期望路径。

System and method for tracking a lane of a vehicle passing through a curve to provide correction

A method for providing steering control of a vehicle through a curve in an autonomous or semi autonomous drive vehicle of a towing trailer. The method is based on the curvature of the curve and the turning radius of the trailer to determine that the trailer will pull out of the lane. Start turning radius of the method for the calculation of initial position of curve of the vehicle, the end position of curve calculation of end turning radius of the vehicle, and near the end position of turning end point or adjacent to the start position of the starting point of turning. The method for determining the vehicle through the initial and boundary conditions of the desired path curve, which prevents the trailer from the lane exit, and the method of initial and boundary conditions based on the expected path determination for solving polynomial equation.

【技术实现步骤摘要】
用于对拖曳车辆通过弯道提供校正的车道跟随路径的系统和方法
本专利技术总体上涉及一种用于在牵引拖车的自主驱动或半自主驱动的车辆中提供用于车道居中、车道保持和/或车道改变目的的横向控制的系统和方法，更特别地，涉及一种用于在牵引拖车的自主驱动或半自主驱动的车辆中提供用于车道居中、车道保持和/或车道改变目的的横向控制的如下的系统和方法：其中，在车辆跟随当前路径的情况下，当行驶通过弯道时，如果拖车将驶出车辆车道，该系统提供校正的车辆转向路径。
技术介绍
现代车辆的操作变得越来越自动，即车辆能够提供具有更少驾驶员干预的驾驶控制。巡航控制系统已经在车辆上使用多年，其中，车辆操作员可以设置车辆的特定速度，并且车辆将维持该速度而无需驾驶员操作油门。本领域最近已经发展了自适应巡航控制系统，其中，该系统不仅可维持设置的速度，而且在利用各种传感器(例如，雷达和相机)检测到前边存在更慢移动的车辆的情况下将自动的减缓车辆。某些现代车辆还提供自动驻车，其中，车辆将自动地提供用于驻车的转向控制。一些车辆系统提供自动的制动以防止追尾碰撞。随着车辆系统的改进，它们将变得更加自动，其目标为完全自动地驱动车辆，其中，未来车辆可采用用于车道改变、通过、远离交通、驶入交通等的自动系统。2012年5月1日授权给Lee的题目为“PathGenerationAlgorithmforAutomatedLaneCenteringandLaneChangingControlSystem”的美国专利号8,170,739被转让给本申请的受让人，并且通过引用并入本文中，其公开了一种用于提供用于自动车道居中和/或车道保持目的的车辆路径生成的系统。该系统检测道路上的车道标识，在行驶车道上生成期望的车辆路径，并且提供将车辆维持在车道内的自动转向。尽管在′739专利中公开的用于提供用于自动车道居中和车道保持目的的路径生成的系统和方法对通过转向车辆使其保持在行驶车道内是有效的，但是该系统和方法并不能应用于当车辆绕弯道行驶时而将被牵引车辆维持在车道内，即使牵引车辆保持在车道内也是如此。
技术实现思路
本公开描述了一种用于在牵引拖车的自主驱动或半自主驱动的车辆中提供车辆转向控制以防止拖车通过车辆沿其行驶的弯道时驶出行驶车道的系统和方法。该方法确定道路的曲率半径、行驶车道的车道宽度、拖车的长度以及车辆的当前转向角。该方法使用当前转向角确定用于行驶通过弯道的车辆的当前转弯半径，并且使用车辆的当前转弯半径确定拖车的转弯半径。该方法基于弯道的曲率和拖车的转弯半径确定拖车将驶出行驶车道。该方法针对弯道的起始位置计算车辆的起始转弯半径，针对弯道的结束位置计算车辆的结束转弯半径，以及邻近结束位置的转弯结束点或邻近起始位置的转弯起始点。该方法提供用于确定车辆通过弯道的期望路径的初始和边界条件，其防止拖车从车道驶出，并且该方法基于初始和边界条件通过求解多项式方程确定期望路径。从下面的描述和所附权利要求书结合附图，本专利技术的附加特征将变得明显。附图说明图1是牵引拖车并接近行驶车道中的弯道的车辆的图示；图2是示出行驶通过弯道的车辆和拖车的图示；图3是示出用于警告车辆驾驶员当行驶通过弯道时拖车可能驶出车道的过程的流程图；图4是流程图，其类似于图3所示的流程图，并且包括为驾驶员提供转向建议，使得拖车不会驶出行驶车道；图5是牵引拖车并沿着宽转弯半径行驶通过弯道的车辆的图示；图6是牵引拖车并沿着窄转弯半径行驶通过弯道的车辆的图示；图7是用于提供自动车辆转向的路径预测系统的框图；图8是示出提供用于车辆在宽转弯半径下跟随的路径的过程的流程图；以及图9是示出提供用于车辆在窄转弯半径下跟随的路径的过程的流程图。具体实施方式本专利技术的实施例的涉及用于在牵引拖车的自主驱动或半自主驱动车辆中为车道居中、车道保持和/或车道改变目的提供横向控制的系统和方法的以下讨论在本质上仅是示例性的，并且决不意图限制本专利技术或其应用或用途。图1是示出车辆14通过挂钩18牵引拖车16并在道路的行驶车道12中行驶的图示10。拖车16仅为了表示的目的而示出，因为其可以是由车辆14牵引的任何车辆，例如船、移动房屋等。车辆14正在接近车道12中的弯道20并且沿着行驶路径22在车道12的中心，使车辆14保持在车道12内。车辆14包括适合的传感器24，诸如相机、雷达、激光雷达等，其可以适用于检测与本文的讨论一致的车道标识、物体、弯道20等。车辆14还包括地图数据库26、显示器30、GPS单元34和控制器28。控制器28旨在表示执行和操作本文所讨论的各种算法和过程所需的所有各种模块、控制器、处理器、电子控制单元(ECU)等。地图数据库26存储可用的任何细节水平的地图信息，诸如行驶车道的数量、行驶车道模式等。行驶路径22可以显示在显示器30上。当沿着路径22在弯道20周围行驶时，车辆14和拖车16在图示10中以虚线示出，以示出车辆14可以保持在行驶车道12内，但是拖车16可以驶出车道12。众所周知，车辆和拖车具有各种尺寸和长度，每种尺寸和长度可能具有不同的轮距1、拖车长度、拖车宽度、挂钩长度等，其限定了车辆14和拖车16围绕弯道20行进时的转弯半径。此外，车辆道路可以具有不同的宽度，并且道路弯道具有不同的曲率半径。本专利技术提出：在车辆14进入弯道20之前，识别车辆14通过弯道20的预测路径，无论车辆14是否正在自主驱动、半自主驱动和/或机械驱动均是如此，以确定拖车16是否将驶出车道12，并且如果拖车16将驶出车道12，则提供一个或多个补救动作。在一个实施例中，如果控制器28确定车辆14的预测路径将导致拖车16驶出车道12，则在车辆14到达弯道20之前(例如约5秒前)，控制器28将提供合适的警告，诸如显示器30上的图标、触觉座椅、触觉方向盘、警告铃声等。显示器30可以示出车辆14和拖车16的预测路径。在另一个实施例中，控制器28不仅可以警告车辆驾驶员拖车16可能驶出车道12，而且还可以在显示器30上示出车辆14应当跟随的路径，使得当行驶通过弯道20时拖车16不会驶出车道12，以便为驾驶员提供期望的转向路径。在另一个实施例中，在车辆14被自主驱动的情况下，系统将使得车辆14沿着经校正的车道跟随路径或车道保持路径转向，以防止拖车16在弯道20中驶出车道12。图2是示出行驶通过弯道20的车辆14和拖车16的图示34。在图示34中，对于车辆14的特定的车辆转向角δ和特定的轮距I，车辆14前方通过弯道20的转弯半径Rf可以计算为：一旦车辆14的转弯半径Rf已知，则车辆14的后轮处的转弯半径Rb、拖车16的挂钩点处的转弯半径R1和拖车16的后部处的转弯半径Rt可以计算为：其中a1是车辆14的前轮和前保险杠之间的距离，b1是挂钩18的长度，并且b2是拖车16的长度，其将是已知的或者可以从合适的传感器(未示出)计算出。注意，拖车端点的转弯半径Rt小于车辆14的转弯半径Rf，并且转弯半径Rt随着拖车16的长度变长而变小。为了在拖车16在弯道20中时确定拖车16是否将驶出行驶车道12，弯道20的曲率半径和拖车16的宽度需要是已知的。弯道20的曲率半径可以从相机、地图数据库26、来自GPS单元32的信息等获得，并且转弯半径Rf通过等式(1)获得。使用这两个半径值、拖车16的宽度、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在牵引拖车的自主驱动或半自主驱动的车辆中提供车辆转向控制以防止所述拖车在所述车辆沿其行驶的弯道中驶出行驶车道的方法，所述方法包括：确定所述弯道的曲率半径、所述行驶车道的宽度和所述拖车的长度；确定所述车辆何时进入所述弯道；确定所述车辆的当前转向角；使用所述当前转向角确定行驶通过所述弯道的所述车辆的当前转弯半径；使用所述车辆的所述当前转弯半径和其他参数确定所述拖车的转弯半径；基于所述弯道的曲率半径和所述拖车的转弯半径确定所述拖车将驶出所述行驶车道；针对所述弯道的起始位置计算所述车辆的起始转弯半径；针对所述弯道的结束位置计算所述车辆的结束转弯半径；确定邻近所述结束位置的转弯结束点；确定邻近所述开始位置的转弯开始点；确定所述车辆通过所述弯道的期望路径包括使用所述起始转弯半径、所述结束转弯半径和所述转弯结束点或所述转弯起始点求解多项式方程，所述期望路径防止所述拖车驶出所述车道；以及使所述车辆沿着所述期望路径转向通过所述弯道。

【技术特征摘要】
2016.02.26 US 15/0547051.一种用于在牵引拖车的自主驱动或半自主驱动的车辆中提供车辆转向控制以防止所述拖车在所述车辆沿其行驶的弯道中驶出行驶车道的方法，所述方法包括：确定所述弯道的曲率半径、所述行驶车道的宽度和所述拖车的长度；确定所述车辆何时进入所述弯道；确定所述车辆的当前转向角；使用所述当前转向角确定行驶通过所述弯道的所述车辆的当前转弯半径；使用所述车辆的所述当前转弯半径和其他参数确定所述拖车的转弯半径；基于所述弯道的曲率半径和所述拖车的转弯半径确定所述拖车将驶出所述行驶车道；针对所述弯道的起始位置计算所述车辆的起始转弯半径；针对所述弯道的结束位置计算所述车辆的结束转弯半径；确定邻近所述结束位置的转弯结束点；确定邻近所述开始位置的转弯开始点；确定所述车辆通过所述弯道的期望路径包括使用所述起始转弯半径、所述结束转弯半径和所述转弯结束点或所述转弯起始点求解多项式方程，所述期望路径防止所述拖车驶出所述车道；以及使所述车辆沿着所述期望路径转向通过所述弯道。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述期望路径包括求解所述多项式方程为：其中x是车辆纵向行驶距离，y是相对于当前车辆位置的车辆横向行驶距离，vx是车辆速度，a0-a5是系数，L是所述行驶车道的宽度，并且ΔT是行驶通过所述弯道的时间。3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述期望路径包括确定通过所述弯道的如下期望路径：所述期望路径在所述弯道的开始位置处开始，具有通过所述弯道的相对宽的转弯，并且在所述弯道的结束位置之前结束。4.根据权利要求3所述的方法，还包括提供初始条件以在所述转弯开始点处求解所述多项式方程为：yn(0)＝0，y′n(0)＝0，并且提供边界条件以在所述转弯结束点处求解所述多项式方程为：其中：y车道＝c3x3+...

【专利技术属性】
技术研发人员：JW·李，B·B·利特库希，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US