[发明专利]用于自动车道居中和车道变换控制系统的路径生成算法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种自主驾驶车辆中的为车道居中和车道变换提供路径生成的系统和方法，更具体地说，涉及一种考虑车辆运动控制的自主驾驶车辆中的为车道居中和车道变换提供路径生成的系统和方法。

背景技术

现代车辆的运行正变得更加自主，即，车辆能够在驾驶员越来越少干预的情况下提供驾驶控制。巡航控制系统已经在车辆上使用了若干年，在该系统中车辆操作者可以设定车辆的特定速度，并且车辆将保持这个速度而不需要驾驶员操作节气门。近来在本领域已经开发出了自适应巡航控制系统，该系统不仅保持设定速度，而且在利用各种传感器(例如雷达和摄像头)测出前面有慢速行进车辆的情况下将会自动放慢车速。某些现代车辆还提供自主泊车功能，在此情况下车辆将会自动地提供用于车辆停泊的转向控制。如果驾驶员作出可能影响车辆稳定性的剧烈转向变化，则一些车辆系统会进行干预。一些车辆系统努力使车辆保持在接近道路车道的中央。此外，已证明完全自主车辆可以以高达30英里/小时的车速在模拟的城市交通中行驶，并遵守所有的交通规则。

随着车辆系统的改进，它们将变得更加自主，目标是成为完全自主驾驶的车辆。例如，将来的车辆也许将会把自主系统用于车道变换、超车、离开车流、进入车流等。随着这些系统在车辆技术中变得更加普遍，还需要确定在结合了用于控制车辆速度和转向及超驰(overriding)自主系统的这些系统的情况下驾驶员的作用将是什么。

在自主车辆中，平稳操作以及自动车道居中和车道变换控制对于使驾驶员和乘客获得舒适感来说是重要的。然而，由于传感器和致动器的延迟，测量的车辆状态可能不同于实际的车辆状态。这个差异可导致不恰当的路径生成，这将会影响车道变换的不平顺性。因此，需要的是一种旨在使乘客获得舒适感的自主或半自主车辆中的为车道居中和车道变换提供平稳操作的系统和方法。

发明内容

根据本发明的教示，公开了一种自主或半自主车辆中的提供用于车道居中和/或车道变换目的的路径生成的系统和方法。该路径生成系统包括期望路径生成处理器，该处理器接收检测车辆行驶所在道路的信号、车道变换请求、和车辆转向角。该系统还包括路径预测处理器，该处理器基于车辆状态信息(包括：车辆纵向速度、车辆横向速度、车辆偏航率、车辆转向角)来预测接下来几秒钟时间的车辆路径。对期望的路径信息与预测的路径信息进行比较而产生误差信号，该误差信号被传送给车道变换自适应巡航控制(LXACC)系统，该系统提供转向角信号以使车辆转向并且减小误差信号。该转向角信号被传送给使车辆转向的车辆转向控制子系统，并且提供由路径预测处理器所使用的车辆状态测量值。在一个实施例中，期望路径生成处理器利用五阶多项式方程并基于输入值来确定车辆的期望路径。

从以下描述和所附权利要求中，并结合附图，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是自主或半自主车辆中的各种系统和子系统的示意性方框图，其中包括LXACC系统。

图2是图1所示LXACC系统中采用的路径预测系统的方框图。

图3是正在道路上行驶的车辆的图示，图中示出了预测的车道中央和检测的车道中央。

图4是正在道路上行驶的车辆的图示，图中示出了各种车辆参数。

图5是在弯道附近变换车道的车辆的图示。

图6是在平直道路上变换车道的车辆的图示。

图7是在道路中的弯道上变换车道的车辆的图示，其中车道变换在经过了车辆中传感器可以检测到的位置后将会继续。

具体实施方式

本发明实施例的以下论述针对一种自主或半自主车辆中的为平稳车道居中或车道变换提供路径生成的系统和方法，该论述在本质上仅仅是示例性的，而绝不是意图限制本发明或者其应用或用途。

图1是包括LXACC核心算法12的车辆系统10的图示，LXACC核心算法12包括路径生成，这将在以下详细论述。已知的LXACC系统提供了用于自动横向运动控制(例如自动车道变换和车道居中功能)的统一框架。因为车辆的横向动力学与其纵向运动有关，所以一般认为纵向运动控制是在相同的框架中。