[发明专利]使用传感器融合来估计车道路径的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年1月26日提交的美国临时申请No. 61/147,461的权益，上述申请作为参考引入本文。

技术领域

本发明涉及车辆中的道路和车道几何形状检测。

背景技术

该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能不构成现 有技术。

车辆可配备有帮助车辆操作者管理车辆操作的各种传感装置和 系统。这种传感器可以用来描述车辆的操作环境。一种传感系统旨在 识别车道几何形状并估计相对于车道的车辆位置和取向。全球定位装 置(GPS)或三维(3D)地图装置用于将车辆置于相对于地图的近似 位置。然而，已知GPS装置具有位置误差、低取样速率和响应于车辆 动态运动的大的滞后时间。这种系统用于一般导航，但是不是很适合 于独立提供用于车辆操作的输入。示例性系统采用传感器(例如，车 辆运动性能传感器和照相机系统)以将车辆定位在车道内且可以与 GPS装置结合工作。

关于车道几何形状和相对于车道的车辆位置和取向的信息可以 从多个源同时生成。将该信息融合成车道和车辆数据的估计值能够通 过本领域已知的多种方法来完成。然而，许多这种方法使用历史航迹 和地图估计来生成车道几何形状和相对于车道的车辆位置和取向的 估计值。此外，许多方法在计算中使用高斯分布，以考虑未知趋势。 本领域技术人员将理解，基于历史数据和高斯分布的估计值对输入的 快速变化不敏感且通常包括滞后因子。

发明内容

一种用于估计车辆在道路上的计划行驶路径的方法，包括：监测 多个传感器输入；基于所监测传感器输入来确定车辆前面的道路几何 形状；基于所监测传感器输入来确定相对于所述道路几何形状的车辆 位置；从所述道路几何形状和车辆位置确定车辆前面的多个质点 (particle point)，所述质点表示可能行驶路径；以及使用所述多个质 点中的重复确定的质点来导航车辆，包括删去所述多个质点中的车辆 经过的质点。

一种用于估计车辆在道路上的计划行驶路径的方法，所述方法包 括：

监测多个传感器输入；

基于所监测传感器输入来确定车辆前面的道路几何形状；

基于所监测传感器输入来确定相对于所述道路几何形状的车辆 位置；

从所述道路几何形状和车辆位置确定车辆前面的多个质点，所述 质点表示可能行驶路径；以及

使用所述多个质点中的重复确定的质点来导航车辆，包括删去所 述多个质点中的车辆经过的质点。

确定车辆前面的多个质点包括：

确定用于多个传感器输入中的每个的多个质点；以及

将用于多个传感器输入中的每个的多个质点融合以确定车辆前 面的多个质点。

使用所述多个质点中的重复确定的质点来导航车辆包括：

基于所述多个质点中的重复确定的质点来确定用于车辆导航的 计划行驶路径。

基于所监测传感器输入来确定相对于所述道路几何形状的车辆 位置包括：

确定相对于道路几何形状的车辆取向；以及

确定相对于道路几何形状的车辆横向位置。

监测多个传感器输入包括：

监测来自于地图装置的数据；以及

监测来自于至少一个附加传感器输入的数据，所述至少一个附加 传感器输入选自包括视觉子系统、车辆运动性能传感器、雷达、 LIDAR、车道对车辆通信系统和车辆对基础设施通信系统的组。

所述方法还包括：

当监测到来自于所述多个传感器输入中的至少一个的新数据时， 重复地更新车辆位置。

车辆前面的道路几何形状包括：

道路曲率；和

在车辆位置处的切线。

道路曲率通过以下步骤确定：

生成样条，所述样条描述邻近车辆的道路曲率；以及

基于所述多个传感器输入来确定样条上的车辆位置。

生成样条包括：

收集来自于地图数据库的地图形状点；以及

用样条拟合地图形状点。

地图形状点与局部坐标系相关联。

监测多个传感器输入包括监测全球定位坐标；