车道变换系统及车道变换方法技术方案

一种车道变换系统，装设于车辆中，包含惯性检测单元、图资单元、视觉追踪器、内存、处理器及转动装置。惯性检测单元检测车辆的车速、加速度及车体参数。图资单元检测车辆的实时位置，并储存有道路边线信息。视觉追踪器检测道路曲率值、相对距离、并撷取道路边线影像及车辆周边影像。处理器储存有车辆参数，处理器依据车辆参数、车速、加速度及道路曲率值计算出侧向加速度。处理器判断相对距离小于门槛值、且侧向加速度小于安全阈值、及车辆周边影像为安全时，产生转向信号。转动装置接收转向信号时，控制车辆切换车道。

Lane change system and lane change method

【技术实现步骤摘要】
车道变换系统及车道变换方法
本专利技术涉及汽车驾驶领域，尤其是一种车道变换系统及车道变换方法。
技术介绍
随着无人自动车、或是自动辅助驾驶的发展，车辆在行径中遇到状况，需要有主动排除状况的能力。例如，在前方有障碍物、或视前方发生车祸等状况，需要有自动或自动辅助切换车道的功能。现阶段的车道变换方法都是以路径规划为主，大部分的路径规划的运算结构庞大且复杂，必须一直做优化来取得较好路径。另外，所花的时间上较长，对于反应时间较短的状况，难以应变。另外，由于单纯只考虑路径规划，并未考虑其内所乘载的乘客或是运送的货物，在车辆变换车道时，若无法达到舒适、安全，则发展无人自动车、或是自动辅助驾驶必然受到使用者的反面评价。
技术实现思路
有鉴于此，在此提供一种车道变换系统。车道变换系统装设于车辆中，且包含惯性检测单元、图资单元、视觉追踪器、内存、处理器及转动装置。惯性检测单元检测车辆的车速、加速度及多个车体参数。图资单元检测车辆的实时位置，并储存有道路边线信息。视觉追踪器检测道路曲率值、相对距离，并撷取道路边线影像及车辆周边影像。内存，储存有多个车辆参数；处理器电性连接视觉追踪器、图资单元、内存及惯性检测单元。处理器用以：接收车速、车体参数、加速度、道路曲率值、相对距离、道路边线信息、车辆周边影像及道路边线影像；依据车辆参数、车速、加速度及道路曲率值计算出侧向加速度；以及在判断相对距离小于门槛值、侧向加速度小于安全阈值及依据车辆周边影像判断车辆周边无其他车辆时，产生转向信号。转动装置电性连接处理器，接收转向信号，使车辆由原行驶车道切换至另一车道。在此，更提供一种车道变换方法，该方法包含：由惯性检测单元检测车辆的车速、加速度及多个车体参数；由图资单元检测车辆的实时位置，并储存有道路边线信息；由视觉追踪器检测道路曲率值、相对距离，并撷取车辆周边影像及道路边线影像；由处理器依据储存于内存中的多个车辆参数、车速、加速度及道路曲率值计算出侧向加速度；由处理器判断在相对距离小于门槛值、侧向加速度小于安全阈值、且依据车辆周边影像判断车辆周边无任何其他车辆时，产生转向信号；以及由转动装置接收转向信号，使车辆由原行驶车道切换至另一车道。藉此，通过处理器计算出车辆的侧向加速度，来控制车辆切换车道的侧向加速度及行驶距离等，能提供乘客在车辆变换车道时较佳的安全性及舒适度，进而使得乘客感到舒适而不恐慌，若是载运货物的车辆，其所运载的货物也能确保，从而提升了无人自动车、或是自动辅助驾驶的可靠性。以下在实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。附图说明图1为车道变换系统的示意图。图2为车道变换方法的流程图。图3为车辆自动变换车道的俯视示意图。其中附图标记为：具体实施方式图1为车道变换系统的示意图。如图1所示，车道变换系统1装设于车辆500中，车道变换系统1包含惯性检测单元10、图资单元20、视觉追踪器30、处理器40、转动装置50及内存60。惯性检测单元10是一种惯性传感器(inertialsensor)可以包含加速器(Accelerometer)、陀螺仪(GyroMeter)及电子罗盘(Compass)。惯性检测单元10用以检测车辆500的车速、加速度及多个车体参数并输出。图资单元20检测车辆500的实时位置，并储存有道路边线信息。更详细地，图资单元20可以为高精度的GPS单元。视觉追踪器30检测道路曲率值、相对距离、并撷取道路边线影像及车辆周边影像并加以输出。视觉追踪器30包含检测器、影像捕获设备及运算装置(图中未示出)，可以撷取影像画面、并可依据检测器、影像画面来计算相对距离及道路曲率值等相关参数。内存60储存有多个车辆参数，内存60可包括任何适合的挥发性或非挥发性计算机可读取储存媒体(volatileornon-volatilecomputerreadablestoragemedia)，例如：一随机储存内存(randomaccessmemory；RAM)、一只读存储器(read-onlymemory；ROM)、一通用串行总线(UniversalSerialBus；USB)碟、一硬盘、一光盘(CompactDisk；CD)、一随身碟或本专利技术所属
中具有通常知识者所知且具有相同功能的任何其他储存媒体或电路。处理器40可为中央处理单元(CentralProcessingUnit；CPU)、微处理器、控制元件、其他可执行指令的硬件组件或本专利技术所属
中具有通常知识者所知的其他计算装置中的任一者。处理器40电性连接视觉追踪器30、图资单元20、内存60及惯性检测单元10。处理器40用以接收车速、车体参数、加速度、道路曲率值、相对距离、道路边线信息、车辆周边影像及道路边线影像。接着处理器40依据车辆参数、车速、加速度及道路曲率值计算出侧向加速度。并且处理器40在判断相对距离小于门槛值、侧向加速度小于安全阈值及依据车辆周边影像判断车辆周边无其他车辆时，产生转向信号R。转动装置50电性连接处理器40，接收转向信号R，使车辆500由原行驶车道切换至另一车道。此外，处理器40比对车辆500的实时位置、道路边线信息及道路边线影像以产生跟随信号T。转向装置50接收跟随信号T，使车辆500依据道路边线信息继续行驶。进一步地，依据车辆周边影像判断车辆周边无其他车辆时，仅做为示例表示，而非限于此，处理器40可以依据车辆周边影像画素分析，左方、又方、后方、左后方、或右后方，是否有相对速度过快的对象向车辆500行驶而来。若没有，或是相对速度较慢时，判断为无其他车辆，反之，则判断为有其他车辆。更详细地，处理器40所储存的车辆参数包含车重、前轮转向刚性、后轮转向刚性、车辆重心到前轮的距离、以及车辆重心到后轮的距离。另外，惯性检测单元10所检测的车体参数包含车辆偏航率、前轮侧滑角、后轮侧滑角、前轮速度角、后轮速度角、以及前轮转向角。在此，前轮侧滑角可以由下列方程式1-2所计算出、后轮侧滑角可以由下列方程式3-4所计算出、侧向加速度可以由方程式5-7计算出。方程式1：αf＝δf-θVf，其中αf为前轮侧滑角、δf为前轮转向角、θVf为前轮速度角。方程式2：其中θVf为前轮速度角、Vx为直线速度、Vy为侧向速度、If为车辆重心到前轮的距离、为车辆偏航率。方程式3：αr＝-θVr，其中αr为后轮侧滑角，θVr为前轮速度角。方程式4：其中θVr为后轮速度角、Vx为直线速度、Vy为侧向速度、Ir为车辆重心到后轮的距离、为车辆偏航率。方程式5：其中LG为侧向加速度、m为车重、Fyf为前轮侧向力、Fyr为后轮侧向力。方程式6：Fyf＝Cfαf，其中Fyf为前轮侧向力、Cf为前轮转向刚性、αf为前轮侧滑角。...

【技术保护点】
1.一种车道变换系统，其特征在于，装设于一车辆中，包含：/n一惯性检测单元，检测该车辆的一车速、一加速度及多个车体参数；/n一图资单元，检测所述车辆的一实时位置，并储存有一道路边线信息；/n一视觉追踪器，检测一道路曲率值、一相对距离，并撷取一道路边线影像及一车辆周边影像；/n一内存，储存有多个车辆参数；/n一处理器，电性连接所述视觉追踪器、所述图资单元、所述内存及所述惯性检测单元，其中所述处理器用以：/n接收所述车速、所述车体参数、所述加速度、所述道路曲率值、所述相对距离、所述道路边线信息、所述车辆周边影像及所述道路边线影像；/n依据所述车辆参数、所述车速、所述加速度及所述道路曲率值计算出一侧向加速度；以及/n在判断所述相对距离小于一门槛值、所述侧向加速度小于一安全阈值及依据所述车辆周边影像判断所述车辆周边无其他车辆时，产生一转向信号；以及/n一转动装置，电性连接所述处理器，接收所述转向信号，使所述车辆由一原行驶车道切换至另一车道。/n

【技术特征摘要】
1.一种车道变换系统，其特征在于，装设于一车辆中，包含：
一惯性检测单元，检测该车辆的一车速、一加速度及多个车体参数；
一图资单元，检测所述车辆的一实时位置，并储存有一道路边线信息；
一视觉追踪器，检测一道路曲率值、一相对距离，并撷取一道路边线影像及一车辆周边影像；
一内存，储存有多个车辆参数；
一处理器，电性连接所述视觉追踪器、所述图资单元、所述内存及所述惯性检测单元，其中所述处理器用以：
接收所述车速、所述车体参数、所述加速度、所述道路曲率值、所述相对距离、所述道路边线信息、所述车辆周边影像及所述道路边线影像；
依据所述车辆参数、所述车速、所述加速度及所述道路曲率值计算出一侧向加速度；以及
在判断所述相对距离小于一门槛值、所述侧向加速度小于一安全阈值及依据所述车辆周边影像判断所述车辆周边无其他车辆时，产生一转向信号；以及
一转动装置，电性连接所述处理器，接收所述转向信号，使所述车辆由一原行驶车道切换至另一车道。


2.如权利要求1所述的车道变换系统，其特征在于，更包含：
所述处理器比对所述车辆的所述实时位置、所述道路边线信息及所述道路边线影像以产生一跟随信号；以及
所述转向装置接收所述跟随信号，使所述车辆依据所述道路边线信息继续行驶。


3.如权利要求1所述的车道变换系统，其特征在于，所述处理器更电性连接所述车辆的一车辆控制总线，当所述处理器判断所述相对距离小于所述门槛值且所述侧向加速度大于所述安全阈值时，所述处理器发出一控制信号至所述车辆控制总线，以调整所述车速及所述加速度。


4.如权利要求1所述的车道变换系统，其特征在于，所述处理器更电性连接所述车辆的一车辆控制总线，当所述处理器判断所述相对距离小于所述门槛值、所述侧向加速度小于所述安全阈值及依据所述车辆周边影像判断所述车辆周边有所述其他车辆时，所述处理器发出一控制信号至所述车辆控制总线，以调整所述车速及所述加速度。


5.如权利要求1所述的车道变换系统，其特征在于，所述转动装置包含一方向盘传感器，所述方向盘传感器电性连接所述处理器，并检测一方向盘的转动角度而产生一角度信息，并将所述角度信息传送至所述处理器，所述处理器依据所述角度信息调整所述转向信号。


6.如权利要求1所述的车道变换系统，其特征在于，所述车辆参数包含一车重、一前轮转向刚性、一后轮转向刚性、一车辆重心到前轮的距离及一车辆重心到后轮的距离。


7.如权利要求1所述的车道变换系统，其特征在于，所述侧向加速度的所述安全阈值为0.2G至0.3G，其中G代表重力加速度。


8.如权利要求7所述的车道变换系统，其特征在于，所述车辆由所述原行驶车道切换至所述另一车道所需的时间为1.5秒至4秒。


9.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴柏富，陈元骏，李纲，潘正明，
申请(专利权)人：华创车电技术中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71