專利名稱：用于確定道路的彎道區(qū)段的相交軌跡的方法和控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求I和15所述的用于確定道路的彎道區(qū)段的軌跡的方法、根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制設(shè)備以及根據(jù)權(quán)利要求14所述的計算機程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
車道保持支持(Lane Keeping Support LKS)表示在車道中保持車輛時通過定向的轉(zhuǎn)向力矩支持駕駛員的車道保持系統(tǒng)。第一個LKS系統(tǒng)已經(jīng)引入歐洲市場。其包括車道識別系統(tǒng)，借助所述車道識別系統(tǒng)能夠確定車輛前面的車道走向——例如曲率和曲率變化以及車輛在車道中的相對位置——例如橫向距離和角差。為此借助視頻攝像機檢測車輛前面的交通空間并且在控制設(shè)備中分析灰度值圖像。在必要時，在確定車道信息時還可以 考慮其他環(huán)境傳感器的數(shù)據(jù)以及來自數(shù)字地圖的信息，用于支持和擴展基于視頻的車道信肩、ODE 10 2005 056 211 Al描述一種用于控制車輛的橫向運動的方法，其中檢測至少直至前瞻范圍的位于前面的車道的走向并且借助于控制單元為車輛規(guī)劃額定軌跡。

發(fā)明內(nèi)容
在這種背景下，通過本發(fā)明提出根據(jù)獨立權(quán)利要求的一種用于確定能夠使車輛相交道路的彎道區(qū)段的相交軌跡的方法，一種使用所述方法的控制設(shè)備以及一種相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。有利的構(gòu)型由相應(yīng)的從屬權(quán)利要求和以下說明得出。基于車道走向以及基于行駛狀態(tài)參量可以根據(jù)車輛的當(dāng)前行駛情況求得額定軌跡，以便通過連續(xù)的轉(zhuǎn)向干預(yù)可靠地在車道中引導(dǎo)車輛。所述軌跡可以居中地位于左車道邊界和右車道邊界之間。即可以與道路結(jié)構(gòu)情況和特別是彎道無關(guān)地調(diào)節(jié)到道路中間。這使駕駛員不舒適，因為這與駕駛員的自身駕駛行為不相應(yīng)。當(dāng)駛過在自身車道中足夠?qū)挼膹澋罆r，駕駛員會直覺地相交所述彎道。這種駕駛行為由彎道中的道路展寬無意地支持。彎道相交的理由在于，作用在駕駛員身上的橫向加速引起不舒適并且因此應(yīng)被減小。駕駛員通過減小彎道曲率實現(xiàn)這一點，其方式是，他相交彎道，即在彎道開始前就開始轉(zhuǎn)向并且因此他的汽車更早地“向內(nèi)偏轉(zhuǎn)”到彎道中。因此，朝向道路邊緣相交彎道，并且需要更小的最大轉(zhuǎn)向角以駛過彎道，這相應(yīng)于更小的彎道曲率。因此，首先提高了駕駛舒適性，但也提高了駕駛安全性。本發(fā)明的方法例如可以由LKS系統(tǒng)實現(xiàn)并且利用自己車道內(nèi)的彎道相交的可能性。本發(fā)明基于這樣的認識在車輛的車道保持系統(tǒng)的軌跡規(guī)劃時可以考慮彎道相交的可能性。本發(fā)明的核心是用于在使用駕駛輔助系統(tǒng)橫向引導(dǎo)車輛時自己車道中的彎道的相交的算法。因此可以提高彎道穩(wěn)定性并且實現(xiàn)更多的舒適性。根據(jù)本發(fā)明，能夠通過識別具有確定的前瞻范圍的水平路段走向的算法實現(xiàn)自己車道內(nèi)的彎道相交。彎道的相交對于駕駛員而言可以在其自身范圍內(nèi)參數(shù)化，以便模擬彎道中適合駕駛員的駕駛方式。由此實現(xiàn)更舒適的駕駛感覺以及更大的駕駛安全性。有利地，在駛過所有類型的彎道時可以系統(tǒng)地減小橫向加速。在此算法可以負責(zé)在確定的邊界內(nèi)如此規(guī)劃一條軌跡，使得容易地并且對于駕駛員而言舒適地相交所述彎道。由此增加車輛乘客的安全性和舒適性。此外可以在考慮人的轉(zhuǎn)向行為和“道路設(shè)備準則(Richtlinie fur die Anlagevon StraPen)”(RAS)的情況下規(guī)劃車道。這意味著，可以借助于回旋曲線分段來規(guī)劃軌跡。特別地，可以保持連續(xù)的道路曲率走向，以便實現(xiàn)盡可能好的和類似駕駛員的轉(zhuǎn)向行為。這意味著，不進行任何不自然的轉(zhuǎn)向運動，即僅僅使用恒定的和均勻升高的或降低的轉(zhuǎn)向角。即例如對于駛?cè)霃澋缹崿F(xiàn)恒定的轉(zhuǎn)向角變化速度。這導(dǎo)致類似人的舒適的車輛橫向引導(dǎo)。優(yōu)點還在于，可以有意義地充分利用彎道中道路的展寬。彎道相交的程度在行駛 期間也可以根據(jù)期望由駕駛員自己調(diào)節(jié)。通過由系統(tǒng)駕駛的軌跡可以面向駕駛員的行為，可以提高LKS系統(tǒng)的用戶接受度。借助基于視頻的車道識別和定位以及數(shù)字地圖可以僅僅使用現(xiàn)有的傳感器。本發(fā)明實現(xiàn)一種用于確定能夠使車輛相交車道的彎道區(qū)段的軌跡的方法，所述方法包括以下步驟通過接口接收關(guān)于彎道區(qū)段信息；將所述彎道區(qū)段劃分成具有直線長度的直線分段和具有回旋曲線長度、回旋曲線開始曲率和回旋曲線參數(shù)的回旋曲線分段以及具有圓弧長度和圓弧曲率的圓弧分段；基于調(diào)節(jié)規(guī)定確定直線分段的直線軌跡、回旋曲線分段的回旋曲線軌跡和圓弧分段的圓弧軌跡，所述調(diào)節(jié)規(guī)定被構(gòu)造用于如此調(diào)節(jié)直線長度、回旋曲線長度、回旋曲線開始曲率、回旋曲線參數(shù)、圓弧長度和圓弧曲率，使得回旋曲線軌跡的曲率和圓弧軌跡的曲率分別小于彎道區(qū)段的最大曲率；由直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡確定相交軌跡。彎道區(qū)段可以涉及在行駛方向上位于車輛前面的道路區(qū)段，其具有曲率。關(guān)于彎道區(qū)段的信息例如可以定義所述彎道區(qū)段的走向、所述彎道區(qū)段內(nèi)的曲率的走向(例如關(guān)于路段)、所述彎道區(qū)段的特殊的特征或者所述彎道區(qū)段內(nèi)車道寬度的走向。關(guān)于彎道區(qū)段的信息可以代表可以由前瞻的環(huán)境傳感機構(gòu)或者具有相應(yīng)的道路信息的數(shù)據(jù)庫提供。為了定位特殊的彎道區(qū)段可以使用由位置確定系統(tǒng)提供的信息?；匦€分段可以表示其曲率走向線性增大的過渡弧。在此，回旋曲線參數(shù)可以定義曲率走向的斜率。圓弧分段可以具有統(tǒng)一的曲率半徑?；匦€分段和圓弧分段的彎曲方向可以相應(yīng)于彎道區(qū)段的彎曲方向。因此，彎道區(qū)段可以通過直線分段、回旋曲線分段和圓弧分段表示。相交軌跡可以代表車輛通過彎道區(qū)段的運動軌線。在此，相交軌跡可以具有比相對于車道居中地通過彎道區(qū)段的軌跡更小的最大曲率半徑。這導(dǎo)致彎道不沿假想的中心線駛出，而是相交。調(diào)節(jié)規(guī)定可以被構(gòu)造用于基于預(yù)先確定的或可調(diào)節(jié)的邊界條件——例如相交軌跡和車道中間之間的最大偏移來調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的參數(shù)，如回旋曲線長度、回旋曲線曲率、圓弧長度和圓弧曲率。為此可以使用合適的調(diào)節(jié)算法。在此調(diào)節(jié)規(guī)定可以被構(gòu)造用于調(diào)節(jié)參數(shù)中的一個、多個或所有。通過這些參數(shù)可以調(diào)節(jié)直線軌跡的走向、回旋曲線軌跡的走向和圓弧軌跡的走向?？梢酝ㄟ^彼此連接直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡來建立相交軌跡。除回旋曲線分段和圓弧分段以外，還可以將彎道區(qū)段劃分成具有直線長度的直線分段。與此相應(yīng)地，可以基于調(diào)節(jié)規(guī)定確定直線分段的直線軌跡，其中調(diào)節(jié)規(guī)定被構(gòu)造用于如此調(diào)節(jié)直線長度，使得回旋曲線軌跡的最大曲率和圓弧軌跡的曲率分別小于彎道區(qū)段的最大曲率。在這種情況下，可以由直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡確定相交軌跡。直線分段例如適于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的彎道入口或彎道出口。即使在以下的實施方式和實施例中涉及直線分段，也可以在沒有直線分段的情況下實現(xiàn)相應(yīng)的示例。例如在實現(xiàn)所謂的非對稱彎道或所謂的S彎道時通常不需要直線分段。非對稱彎道的特征在于，兩個具有相同符號的不同曲率的圓弧分段通過回旋曲線分段彼此連接。相反，在S彎道的情況下兩個具有不同符號的圓弧分段通過回旋曲線分段彼此連接。調(diào)節(jié)規(guī)定可以被構(gòu)造用于如此確定直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡，使得相交軌跡在彎道區(qū)段的頂點中具有相對于車道中間的軌跡進入彎道內(nèi)的預(yù)先確定的偏移。所述預(yù)先確定的偏移可以是固定的或者是通過駕駛員預(yù)給定的。在此，所述預(yù)先確定的偏移可以根據(jù)車道的寬度(尤其是在頂點中)變化。所述預(yù)先確定的偏移也可以根據(jù)車輛速度 或者彎道區(qū)段的最大曲率選擇。此外，調(diào)節(jié)規(guī)定可以被構(gòu)造用于如此確定直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡，使得相交軌跡的起始點的角度方向相應(yīng)于車道中間上的軌跡的起始點的角度方向，并且相交軌跡的終點的角度方向相應(yīng)于車道中間上的軌跡的終點的角度方向。通過所述方式能夠避免在彎道區(qū)段的開始和結(jié)束時的突然的轉(zhuǎn)向運動。所述方法意味著可以根據(jù)調(diào)節(jié)規(guī)定如此確定直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡，使得當(dāng)車輛根據(jù)相交軌跡駛過彎道區(qū)段時車輛經(jīng)歷的偏航角變化與當(dāng)其根據(jù)車道中間的軌跡駛過彎道區(qū)段時相同。為此，調(diào)節(jié)規(guī)定例如可以被構(gòu)造用于在考慮車輛速度和彎道區(qū)段的曲率的情況下確定直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡。因此，可以一起考慮真實的參數(shù)，以便確定相交軌跡。本發(fā)明的另一核心思想在于彎道的起動。由此可以進一步增大車輛軌跡的半徑，超出純粹的彎道相切，更確切說，通過最優(yōu)地充分利用整個可供使用的道路寬度，在必要時真正的彎道前面和后面的道路空間。彎道起動的方法基于如下認識行駛的半徑越大或者車輛的軌跡的行駛的曲率越小，則駕駛行為越是乘客友好的。更小的曲率導(dǎo)致更小的橫向加速和作用于乘員的力作用。由此有利地提高了安全性，因為車輛更不易側(cè)滑。此外提高了乘客舒適性，因為作用在身體上的側(cè)向力更小。替代地，也實現(xiàn)了駛過彎道時的更高速度。為了考慮彎道的起動，本發(fā)明還實現(xiàn)了一種用于確定軌跡的方法的實施方式，在所述實施方式中調(diào)節(jié)規(guī)定被構(gòu)造用于在與彎道區(qū)段緊鄰連接的區(qū)域中如此確定另一直線軌跡、另一回旋曲線軌跡和另一圓弧軌跡，使得另一相交軌跡在所述區(qū)域中具有相對于車道中間的另一預(yù)先確定的偏移。這能夠?qū)崿F(xiàn)彎道的起動和駛出，以便實現(xiàn)整個彎道軌跡的曲率的進一步最小化。換句話說，因此調(diào)節(jié)規(guī)定可以被構(gòu)造用于確定至少一個另外的回旋曲線軌跡或彎道軌跡，其具有與彎道區(qū)段的彎曲方向相反的彎曲方向。在這種情況下，可以由直線軌跡、回旋曲線軌跡、圓弧軌跡和至少一個另外的回旋曲線軌跡確定相交軌跡。根據(jù)本發(fā)明的方法在不同的實施方式中還可以包括求得車輛的基于相交軌跡的橫向引導(dǎo)的步驟，其中所述橫向引導(dǎo)適于沿相交軌跡控制車輛通過彎道區(qū)段。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法可以有利地用于車道保持系統(tǒng)。為了反映更復(fù)雜的道路走向，本發(fā)明的方法包括將道路的路段劃分成多個彎道區(qū)段的步驟，這些彎道區(qū)段可以表示彎道入口、非對稱的彎道、S彎道和/或彎道出口。對于多個彎道區(qū)段中的每一個可以根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項確定一個相交軌跡，并且可以通過彼此連接所述多個彎道區(qū)段的相交軌跡來構(gòu)成所述路段的軌跡。在此，可以順序地、即一個接一個地確定各個相交軌跡。不需要迭代。本發(fā)明還實現(xiàn)了一種用于確定相交軌跡的方法，所述相交軌跡能夠使車輛相交車 道的彎道區(qū)段，所述方法包括以下步驟通過接口接收關(guān)于彎道區(qū)段信息；將所述彎道區(qū)段劃分成至少一個具有分段長度和開始曲率的彎道分段，其中所述彎道分段或者是直線分段或者是圓弧分段或者是彎道分段，所述彎道分段的曲率是所述彎道分段的弧長的函數(shù)；由所述至少一個彎道分段確定相交軌跡，使得所述相交軌跡在彎道區(qū)段的一個確定的點中具有關(guān)于車道中間的預(yù)先確定的偏移?；￠L的函數(shù)可以表示導(dǎo)數(shù)。例如，曲率可以是弧長的二次導(dǎo)數(shù)。所述確定的點可以涉及彎道區(qū)段的頂點、中點或者其他適合的點。可以在借助適合的優(yōu)化方法的情況下實現(xiàn)所述方法。彎道分段可以是圓弧、回旋曲線分段、樣條分段和/或貝塞爾曲線分段。即使在以下的實施方式和實施例中涉及直線分段，相應(yīng)的示例也可在沒有直線分段的情況下實施。例如在實現(xiàn)所謂的非對稱彎道或所謂的S彎道時通常不需要直線分段。相交軌跡可以包括至少一個具有分段長度和開始曲率的軌跡分段，其中所述軌跡分段或者是直線分段或者是圓弧分段或者是彎道分段，所述彎道分段的曲率是所述軌跡分段的弧長的函數(shù)。在此可以如此確定相交軌跡，使得所述相交軌跡的最大曲率小于彎道區(qū)段的最大曲率。根據(jù)一種實施方式，可以將彎道區(qū)段劃分成多個具有分段長度和開始曲率的彎道分段，其中開始曲率相應(yīng)于前一個彎道分段的終點曲率，并且其曲率或者在形式為直線分段或圓弧分段的彎道分段的弧長上是恒定的或者隨著形式為回旋曲線分段的彎道分段的弧長線性地變化?？梢詫⑾嘟卉壽E劃分成多個具有分段長度和開始曲率的軌跡分段，其中開始曲率相應(yīng)于前一個軌跡分段的終點曲率，并且其曲率或者在形式為直線分段或圓弧分段的軌跡分段的弧長上是恒定的或者隨著形式為回旋曲線分段的軌跡分段的弧長線性地變化。也可以如此調(diào)節(jié)直線長度、回旋曲線長度、回旋曲線的開始曲率、回旋曲線參數(shù)、圓弧長度和圓弧曲率，使得回旋曲線軌跡的最大曲率和圓弧軌跡的曲率分別小于彎道區(qū)段的最大曲率，其中確定對應(yīng)于直線分段的直線軌跡，確定對應(yīng)于回旋曲線分段的回旋曲線軌跡以及確定對應(yīng)于圓弧分段的圓弧軌跡，其中由直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡來確定相交軌跡(330)。此外可以如此確定直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡，使得相交軌跡在彎道區(qū)段的頂點、中點或者其他適合的點中具有相對于車道中間進入彎道內(nèi)的預(yù)先確定的偏移。此外可以如此確定直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡，使得相交軌跡在起始點中的角度方向相應(yīng)于車道中間在起始點中的角度方向并且相交軌跡在終點中的角度方向相應(yīng)于車道中間在終點中的角度方向?？梢栽诳紤]車輛速度和彎道區(qū)段曲率的情況下確定直線軌跡、回旋曲線軌跡和圓弧軌跡。在與彎道區(qū)段緊鄰連接的區(qū)域中可以如此確定另一直線軌跡、另一回旋曲線軌跡和另一圓弧軌跡，使得另一相交軌跡在所述區(qū)域中具有關(guān)于車道中間的另一預(yù)先確定的偏移。此外，所述方法可以包括求得車輛的基于相交軌跡的橫向引導(dǎo)的步驟，其中所述橫向引導(dǎo)適于沿相交軌跡控制車輛通過彎道區(qū)段。所述方法還可以具有將道路的路段劃分成多個彎道區(qū)段的步驟，這些彎道區(qū)段表示彎道入口、收窄的或敞開的彎道、S彎道和/或彎道出口，對于所述多個彎道區(qū)段中的每一個根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項確定一個相交軌跡，其中通過彼此連接所述多個彎道區(qū)段的相交軌跡來構(gòu)成所述路段的軌跡。
本發(fā)明還實現(xiàn)了一種控制設(shè)備，其被構(gòu)造用于實施或者實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。通過本發(fā)明的形式為控制設(shè)備的實施變型方案也可以快速且有效地解決本發(fā)明基于的任務(wù)。在此，控制設(shè)備可以理解為處理傳感器信號并且據(jù)此輸出控制信號的電設(shè)備?？刂圃O(shè)備可以具有硬件構(gòu)造和/或軟件構(gòu)造的接口。在硬件構(gòu)造的情況下，接口例如是所謂的系統(tǒng)ASIC的一部分，其包含控制設(shè)備的不同的功能。然而，接口也可以是單獨的集成電路或者至少由分立部件組成。在軟件構(gòu)造的情況下，接口可以是軟件模塊，其例如在微控制器上與其他軟件模塊并存。同樣有利的是具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品，其存儲在機器可讀的載體一例如半導(dǎo)體存儲器、硬盤存儲器或光學(xué)存儲器上，用于當(dāng)在控制設(shè)備上執(zhí)行所述程序時實施根據(jù)以上所述實施方式之一的方法。


以下根據(jù)附圖示例性地詳細說明本發(fā)明。附圖示出圖I :根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的軌跡規(guī)劃裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2 :根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的方法的流程圖；圖3 :根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的彎道相交的示意圖；圖4 :根據(jù)本發(fā)明的四個基本元素的示意圖；圖5 :根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的彎道相交的示意圖；圖6a :根據(jù)彎道起動的一個實施例的彎道軌跡的示意圖；圖6b :根據(jù)彎道起動的一個實施例的彎道軌跡的另一示意圖；圖7 :根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于闡述邊界條件和附加條件的示圖；圖8 :根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的x_y坐標系中的軌跡規(guī)劃；圖9 :根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的軌跡的x_y走向中的邊界條件；圖10 :根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的軌跡的x_y走向中的邊界條件；圖11 :根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的彎道入口的軌跡規(guī)劃的結(jié)果；圖12 :根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的彎道出口的軌跡規(guī)劃的結(jié)果；
圖13 :根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的不對稱彎道的軌跡規(guī)劃的結(jié)果；圖14 :根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的S彎道的軌跡規(guī)劃的結(jié)果。
具體實施例方式在本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下說明中，對于在不同附圖中示出的并且作用相似的元件使用相同或相似的附圖標記，其中不重復(fù)描述這些元件。圖I示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的軌跡規(guī)劃裝置的結(jié)構(gòu)。示出了車輛傳感機構(gòu)102、橫向引導(dǎo)裝置104和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)106。橫向引導(dǎo)裝置104可以具有用于軌跡規(guī)劃的裝置112和轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)器114。車輛傳感機構(gòu)被構(gòu)造用于檢測適于軌跡規(guī)劃裝置112的信息并且將所述信息提供給橫向引導(dǎo)裝置104。軌跡規(guī)劃裝置112和轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)器可以彼此耦合。橫向引導(dǎo)裝置104 可以被構(gòu)造用于求得軌跡并且將相應(yīng)于所述軌跡的轉(zhuǎn)向信息提供給轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)106。軌跡規(guī)劃裝置112可以集成在LKS系統(tǒng)中并且確定軌跡作為用于橫向調(diào)節(jié)器104的額定預(yù)給定。由數(shù)字地圖和當(dāng)前的車輛位置可以求得位于車輛前面的路段走向。所述路段走向可以分段地以直線分段、回旋曲線分段和圓弧分段的形式傳輸給軌跡規(guī)劃裝置112。選擇這些幾何形狀的理由在于它們確保連續(xù)的、線性的曲率走向。回旋曲線是直線和圓弧的兩個不同的恒定曲率值的過渡弧?？梢詫碜詳?shù)字地圖的數(shù)據(jù)與例如設(shè)置在車輛中的前瞻的視頻系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)進行融合。這例如在地圖材料過時或者GPS接收較差的情況下是有幫助的，并且能夠短暫地補償?shù)貓D數(shù)據(jù)與實際曲率走向的偏差。為了足夠快地考慮變化的輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)本發(fā)明的軌跡規(guī)劃可以在行駛期間每秒多次周期地運行。為了充分利用由于數(shù)字地圖數(shù)據(jù)的理論上不受限制的前瞻范圍的優(yōu)點，預(yù)先規(guī)劃隨后的路段。在確定的路段走向中，可以前瞻性地作用于當(dāng)前的偏移。也就是說，可以預(yù)先校正彎道的頂點中不適合下一彎道區(qū)段的偏移?？梢詫⑺龉δ芘c位于車輛前面的彎道區(qū)段的速度建議非常好地結(jié)合。橫向引導(dǎo)裝置104和(尤其是)軌跡規(guī)劃裝置112可以被構(gòu)造用于實現(xiàn)或執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于確定軌跡的方法。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。所述方法可以包括接收關(guān)于彎道區(qū)段關(guān)于交點位置的信息的步驟212。所述信息例如可以由在圖I示出的車輛傳感機構(gòu)提供。在另一步驟214中，可以將彎道區(qū)段劃分為回旋曲線分段、圓弧分段和(可能)直線分段。在另一步驟216中，對于各個分段可以確定軌跡。根據(jù)本發(fā)明，可以如此確定軌跡的長度和曲率，使得可以在另一步驟218中由各個軌跡確定整個軌跡。可以跳過步驟216。與在彎道區(qū)段的車道的中間延伸的軌跡相比，整個軌跡可以具有更小的最大曲率。這可以通過在步驟216中根據(jù)相應(yīng)的規(guī)定來確定軌跡的長度和曲率來實現(xiàn)。整個軌跡可以由車道保持系統(tǒng)用作控制車輛的基礎(chǔ)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的彎道相交的過程。示出了具有第一車道322和第二車道324的道路的彎道區(qū)段320。車輛326在第一車道322上運動。在此，車輛312可以沿軌跡328運動，所述軌跡328在第一車道322中居中地延伸。根據(jù)本發(fā)明求得相交軌跡330，其能夠?qū)崿F(xiàn)具有橫向偏移332的彎道相交。在此，偏移332表示與車道的中間328的橫向偏移或者橫向距離。由于橫向偏移332，相交軌跡330在車道的中間328的彎道內(nèi)側(cè)上延伸。橫向偏移332可以在相交軌跡330的延伸上變化并且例如在彎道區(qū)段320的頂點中最大。例如，偏移332的大小可以從彎道區(qū)段320的開始起直至頂點連續(xù)地增大并且隨后直至彎道區(qū)段320的終點連續(xù)地減小。在彎道區(qū)段320的開始和終點處，偏移332可以是“零”。在此，根據(jù)本發(fā)明的算法可以負責(zé)在駛過彎道320時軌跡330的曲率相對于彎道走向328系統(tǒng)性地減小并且同時保持與車道中間的確定的距離332。彎道如此構(gòu)造，使得在直線之后曲率值首先隨著弧長線性地上升(具有回旋曲線的彎道入口)然后保持恒定(具有頂點的圓弧)或者達到分別與回旋曲線分段關(guān)聯(lián)的不同曲率并且重新下降(具有回旋曲線的彎道出口)。因此，彎道的彎道參數(shù)的數(shù)量是不確定的。最簡單的彎道由三個分段(不包括周圍的直線)組成，S彎道由五個分段(回旋曲線一圓弧一回旋曲線一圓弧一回旋曲線)組成。收窄的或敞開的彎道同樣由五個分段(不包括 周圍的直線)組成，但其都具有相同的曲率符號。還可以設(shè)想其他的彎道走向，其組合非對稱彎道和S彎道并且因此具有更大數(shù)量的彎道參數(shù)。因此必須針對彼此相繼的彎道分段單獨地進行軌跡的規(guī)劃。在所述意義上，總是針對由直線或圓弧、回旋曲線、圓弧或直線組成的彎道的一部分實施相交彎道的規(guī)劃。由此得出四種情況(所謂的基本元素)，它們能夠彼此組合地描述每一種可能的道路走向。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的不同實施例的四個基本元素的示圖，在圖的上部以x_y坐標表示并且在圖的下部以相應(yīng)的曲率數(shù)據(jù)表示，所述曲率數(shù)據(jù)表示路徑上的曲率走向。第一基本元素代表彎道入口 441，第二基本元素代表非對稱彎道443，第三基本元素代表S彎道445，第四基本元素代表彎道出口 447。在彎道入口 441中元素直線、回旋曲線和圓弧彼此銜接，而在彎道出口 447中圓弧、回旋曲線和另一直線彼此銜接。非對稱彎道443由圓弧、回旋曲線和圓弧組成。這樣表示具有相同曲率符號的彎道，其收窄或者展開。S彎道445由相同的元素組成，不同的是在回旋曲線區(qū)段中曲率具有過零并且符號變化，但曲率變化繼續(xù)保持恒定。即對于簡單的右彎道需要兩個基本元素。用于彎道入口的第一基本元素優(yōu)選到達圓弧的一半(彎道的頂點)。在此，基本元素不一定必須在圓弧的一半處分離。也可以通過參數(shù)預(yù)給定進行分離的位置。用于彎道出口的第二基本元素?zé)o縫地連接到前面的基本元素上，優(yōu)選從相同的圓弧的一半處開始直至到達直線。相應(yīng)地，以非對稱彎道和S彎道處理，它們可以彼此組合并且必須以一個彎道入口和一個彎道出口開始和結(jié)束。因此，軌跡規(guī)劃的問題在四個基本元素內(nèi)分別歸結(jié)為了用于曲率描述(S1, 10、(s2，k2)和(s3，k3)的六個參數(shù)和所屬的邊界條件以及附加條件。借助于邊界條件必須確保x_y描述中的基本元素的彼此銜接是連續(xù)的和可微分的。此外，在s_k描述中必須確保相同的偏航角的連續(xù)性和覆蓋。由此使各個基本元素中軌跡規(guī)劃模塊化保持一致性。邊界條件負責(zé)減小曲率和保持彎道的形狀?；驹貎?nèi)的規(guī)劃如此進行，使得對于彎道相交選擇頂點處與車道中間的最大橫向偏移值作為可參數(shù)化的度量。如此選擇六個自由參數(shù)，使得其必須由軌跡的終點達到。因此，確定一個點，彎道入口的待生成的軌跡以與車道的中間跡線相同的偏航角在頂點處與所述點相交。在隨后還將詳細介紹的其他假定下，實現(xiàn)具有減小的最大曲率的新的交點并且因此有針對性地減小橫向加速并且提高行駛舒適性。對于彎道入口 441示出了軌跡451的走向和具有關(guān)于路徑的曲率走向452的坐標系。在所述坐標系中，橫軸表示路徑S，縱軸表示曲率k。軌跡451在第一區(qū)域中不具有曲率，在中部區(qū)域中具有線性上升的曲率并且在末端區(qū)域中具有不等于零的、恒定的曲率值。對于非對稱彎道443示出了軌跡453的走向和具有關(guān)于路徑的曲率走向454的坐標系。軌跡453在第一區(qū)域中具有不等于零的、恒定的曲率值，在中部區(qū)域中具有線性上升的曲率并且在末端區(qū)域中具有不等于零的、恒定的曲率值。對于S彎道445示出了軌跡455的走向和具有關(guān)于路徑的曲率走向456的坐標系。軌跡455在第一區(qū)域中具有不等于零的、恒定的第一曲率值，在中部區(qū)域中具有線性上升的曲率并且在末端區(qū)域中具有不等于零的、恒定的第二曲率值。第一曲率值和第二曲率值具有不同的符號，因為S彎道445的彎曲方向在所述路徑上的走向中反轉(zhuǎn)。 對于彎道出口 447示出了軌跡457的走向和具有關(guān)于路徑的曲率走向458的坐標系。軌跡457在第一區(qū)域中具有不等于零的、恒定的曲率值，在中部區(qū)域中具有線性下降的曲率并且在末端區(qū)域中不具有曲率。所示彎道走向僅僅是示例性地選擇的。曲率值也可以具有負號。尤其是在非對稱彎道442和S彎道445的情況中，曲率走向454、456的中部區(qū)域也可以線性下降，即一般而言線性地變化。因此，可以將道路走向劃分為四個基本元素，即彎道入口 441、彎道出口 447和具有以相同的(非對稱的彎道區(qū)段)曲率符號變化的曲率的彎道區(qū)段443和具有以不同的(S彎道區(qū)段)曲率符號變化的曲率的彎道區(qū)段445。四個基本元素441、443、445、447可以分別由三個幾何形狀組成,其中作為兩個不同的曲率值之間的過渡總是設(shè)置一個回旋曲線分段，以確保連續(xù)的曲率走向。分別單獨處理基本元素441、443、445、447，即借助用于使彎道以合適的方式相交的算法求得一個軌跡，并且相應(yīng)于路段走向使所述軌跡彼此連接。為了確保無縫的和平滑的過渡，對于各個基本元素441、443、445、447的處理必須遵守一定的附加條件。圖5以彎道入口為例不出彎道相交。在圖上部中示出了軌跡528、規(guī)劃的相交軌跡530和橫向偏移532。軌跡528可以相應(yīng)于真正的彎道走向，例如沿著車道中間。軌跡528劃分為三個區(qū)段，其中第一區(qū)段不具有曲率，第二區(qū)段具有線性上升的曲率并且第三區(qū)段具有恒定的、最大的曲率。相交軌跡530的最大曲率小于軌跡528的最大曲率。偏移532在彎道末端的方向上增大并且在兩個軌跡528、530的終點處具有值六_8。橫軸表示弧長S。這適用于曲率走向570、572但不適用于軌跡528、530。在圖下部中示出了一個坐標系，在所述坐標系中橫軸表示路徑s，縱軸表示曲率k。示出了第一區(qū)段561、第二區(qū)段562和第三區(qū)段563，它們可以相應(yīng)于軌跡528或者相交軌跡530的相應(yīng)區(qū)段。在所述坐標系中，對于軌跡528繪制了曲率走向570，并且對于相交軌跡530繪制了曲率走向572。在第一區(qū)段561中兩個曲率走向570、572等于零。典型地，相交軌跡530的曲率走向572的直線的長度在第一區(qū)段561中比軌跡528的曲率走向570的直線的長度短。在第二區(qū)段562中曲率走向570具有比曲率走向572更小的斜率。在第三區(qū)段563中示出了對應(yīng)于規(guī)劃的相交軌跡530的曲率走向570中的最大彎道曲率相對于曲率走向572的減小575。為了確定相交軌跡530，可以首先定義在頂點中所追求的偏移532A_s并且隨后定義第三區(qū)段563中的最大曲率走向或者圓弧的長度。由此出發(fā)能夠確定第二區(qū)段562中的曲率走向和回旋曲線分段的長度并且最后確定第一區(qū)段561中的直線分段的長度，從而遵守確定的附加條件，并且軌跡528、530的起始區(qū)段在偏移和角度方向方面相符。為了實現(xiàn)彎道頂點處的確定的偏移值532，因此例如對于由直線、回旋曲線和圓弧組成的基本元素——彎道入口可以改變?nèi)齻€分段的長度以及回旋曲線或者圓弧的曲率，如在圖5中示出的那樣。彎道頂點中所分別追求的偏移值A(chǔ)_s 532可以取決于彎道速度和彎道的最大 曲率。為了得到所示的彎道走向530，必須遵守以下條件。作為第一條件適用完成規(guī)劃的基本元素可以無縫地接入軌跡走向中。另一個條件是，接縫位置處的過渡分別是平滑的，這意味著相交軌跡應(yīng)在車輛中實現(xiàn)與道路中間上的軌跡相同的偏航角變化。此外，轉(zhuǎn)向角應(yīng)僅僅遵循自然運動，即轉(zhuǎn)向角走向應(yīng)在時間中連續(xù)地并且近似線性地、即以相同的轉(zhuǎn)向速度上升和下降。此外，所規(guī)劃的相交彎道應(yīng)基本上反映路段走向，以便確保相交軌跡530的有意義的走向。作為最后的標準適用彎道相交以確保減小的曲率和轉(zhuǎn)向運動進行并且車輛在此在任何時刻都不離開車道。在圖5中在區(qū)段561、562、563中示出了對各個彎道區(qū)段和軌跡走向530的作用。在第三區(qū)段563中使最大的彎道入口曲率減小并且使分段長度保持不變(相交軌跡的類似走向)。作為結(jié)果，在第二區(qū)段562中回旋曲線分段延長，以便確保接縫位置處的平滑走向(相同的偏航角)。第一區(qū)段561中的直線分段縮短，由此實現(xiàn)測定的偏移點。所述彎道區(qū)段中的唯一可自由參數(shù)化的值是第三區(qū)段563中的圓弧的長度和彎道頂點中所期望的偏移532的長度A_s?？偸谴嬖诰哂袦p小的最大彎道曲率的解。軌跡規(guī)劃可以將需遵守的與車道中間的橫向距離、所規(guī)劃的軌跡曲率和所規(guī)劃的相對于道路中間的角度作為新的預(yù)給定傳輸給LKS調(diào)節(jié)器。還可以通過來自車輛內(nèi)部的視頻傳感機構(gòu)的車道信息來校正這些數(shù)據(jù)，以便補償具有錯誤的地圖信息。當(dāng)車輛跟隨所規(guī)劃的彎道時，在較小的曲率和(因此)較小的轉(zhuǎn)向運動的情況下實現(xiàn)較大的橫向偏離。這還實現(xiàn)電轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)的較小轉(zhuǎn)向開銷。圖6a和6b針對本發(fā)明的其他實施例，其中進行彎道的起動。進行彎道的起動以便使軌跡半徑最小化，在必要時借助相交，如在其他實施例中描述中的那樣。圖6a示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的彎道軌跡630的示意圖，其中進行彎道的起動。在此進行彎道的起動，以便得到整個彎道軌跡的曲率最小化。在位置631進行右轉(zhuǎn)向，以便達到車道的外部位置632。此外示出一個內(nèi)頂點633。在彎道末端634進行彎道的最外駛出并且隨后返回635車道中間。由此與沒有起動相比可以實現(xiàn)進一步曲率最小化。以下闡述邊界條件和附加條件為什么以及怎樣以四個基本元素處理各個分段(直線、回旋曲線、圓弧)以及由此得到哪些結(jié)果?；驹赜闪鶄€參數(shù)(S1A1K(S2A2)和(s3，k3)組成。通過改變這些參數(shù)從路段走向出發(fā)產(chǎn)生滿足x_y和s_k走向的所要求的條件的軌跡，如在圖7中示出的那樣。
圖6b示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例在圖6a中示出的彎道軌跡630的另一示意圖。示出了具有兩個通過中線分開的車道的道路區(qū)段。所述道路區(qū)段具有一個彎道。彎道軌跡630就位置而言在彎道外車道上延伸。此外示出了相交軌跡330，其可以根據(jù)借助圖3說明的實施例確定。在所述彎道中標出了真正的彎道的開始KA和彎道的結(jié)束KE。在彎道軌跡630上繪制了起始點A、曲率的第一拐點WPl、第一底點FPl、彎道的頂點IP、第二底點FP2和曲率的第二拐點WP2。有效的軌跡半徑可以通過如下方式減小彎道軌跡630的底點FP1、FP2不是位于車道的中間(如其是在圖3中示出的那樣)而是盡可能接近道路的外邊緣，從而進行連接的彎道軌跡630得到更大的半徑。為此必須將底點FP1、FP2同時置于彎道的開始KB前面和結(jié)束KE后面并且因此虛擬地延長彎道。底點FPl、FP2相應(yīng)地同時是最接近道路外側(cè)的軌跡點。距離是可參數(shù)化的，或者例如也可由駕駛員調(diào)節(jié)。彎道的頂點IP中的距離也是同樣的，在那里車輛最接近相鄰的車道(類似于相交軌跡330的頂點的確定)。由道路的拓撲得出最終如何選擇和設(shè)置點A、FP、E等。目的是在所述邊界條件下使最終行駛的彎道軌跡630的最大軌跡曲率最小化。因此，整個軌跡附加地分別包含由點A和WPl限定的擺出分段和由點WP2和E限定的恢復(fù)分段。擺出分段涉及彎道的起動，其中首先背離主彎道方向行駛，以便到達道路外邊緣。對于恢復(fù)到車道的中間同上。因此，用于駛過主彎道的彎道分段(即曲率的第一拐點WPl和第二拐點WP2之間)也經(jīng)過比彎道自身更長的較大圓弧。以彎道分段表示的分段也可以通過一個或者多個回旋曲線分段或者其他功能段表示。在圖6中描述的起動方法也可以用作類似地作為擴展的其他實施例。在此，相交軌跡330通過具有其附加的回旋曲線分段和圓弧分段的彎道軌跡630替代。圖7示出用于闡述邊界條件和附加條件的示意圖。在上部區(qū)域中示出了車道中間328的x-y走向和所規(guī)劃的軌跡330的走向。在下部區(qū)域中示出了具有車道中間328的彎道走向570和所規(guī)劃的軌跡330的彎道走向572的s_k走向。在所觀察的基本元素的起始和結(jié)束處必須滿足關(guān)于在前的/隨后的基本元素的連接條件。如下得出所述方法。在一條彎道中，根據(jù)曲率分段(直線、回旋曲線、圓弧)辨識基本元素。修改彎道入口，其方式是，使曲率最小化以及匹配分段長度。因此，實現(xiàn)所計算的頂點作為彎道入口軌跡的終點，如其在圖8中示出的那樣。圖8示出x-y坐標系中的軌跡規(guī)劃，其中所規(guī)劃的軌跡T 330來自路段S328。其基本前提是軌跡T具有和路段S相同的開始點。為此坐標變換負責(zé)確保坐標原點中連續(xù)的并且可微分的x-y走向。軌跡的終點T由在路段S的終點上在直角中最大的橫向偏移的矢量相加產(chǎn)生，即xT- (xs+Ax) =0(4.8)yT- (ys+Ay) = 0 (4. 9)在此，Ax和Ay是x-y坐標系中As,max的分量并且定義為Ax =-sgn ( K 3) sin (Ve) As,_ (4. 10)Ay = sgn ( K 3) C0s(Ve) As,_ (4. 11)、
其中Ve表示基本元素中路段的終點處的偏航角。應(yīng)在附加的假設(shè)下解這些方程新的頂點T上的偏航角與老的頂點S上的偏航角相同。此外所述假設(shè)是重要的，以便得到基本元素中的彎道形狀和軌跡規(guī)劃的模塊性。為了優(yōu)化，給予彎道的下一部分頂點中的偏移和圓弧的新的曲率。接下來的彎道部分的優(yōu)化考慮這些值并且以匹配的分段長度自己計算頂點處的新的曲率。如下得出x-y走向的附加條件。最大的偏移應(yīng)位于軌跡的頂點中并且還應(yīng)取決于所期望的橫向加速和人的因素。頂點的位置通過路段走向劃分成基本元素來預(yù)給定。由先證行駛得知，在絕大多數(shù)情況下在圓弧分段的中間已經(jīng)達到最大的橫向偏移。根據(jù)所述觀察確定基本元素并且因此也確定軌跡的頂點。頂點的位置可參數(shù)化，以便能夠使軌跡規(guī)劃適應(yīng)于不同的需求/駕駛員類型。作為用于調(diào)節(jié)軌跡形狀的調(diào)整參數(shù)可以考慮選擇圓弧長度。合適的是，總是使對彎道形狀影響最大的、即具有最大曲率的那個分段的長度保持恒定。如果不討論其他條件的自由度，則可以根據(jù)基本元素補充地考慮這些條件。必須在s_k走向中闡述的附加條件是最大曲率的減小。所述條件以
K 3 < K 3s (4. 12)實現(xiàn)，其中k3s是第三路段的曲率。此外，由RAS的預(yù)給定得到曲率走向中的連續(xù)性，因此K 2 < K 3 (4. 13)由路段走向和(因此)軌跡走向劃分為四個基本元素得到所述邊界條件。為了能夠?qū)⑵浔舜诉B續(xù)地連接，必須在x-y走向和在s-k走向中采取以下措施。軌跡的x-y走向必須如路段那樣是連續(xù)的而且可微分的，如其在圖9中示出的那樣。方程(4.8)和(4.9)的滿足確保連續(xù)的走向。通過隨后的基本元素901的軌跡的x-y走向角度正確地與在前的基本元素903銜接來實現(xiàn)可微分性。這些要求在圖10中針對s-k走向示出。圖10示出軌跡的x-y走向中的邊界條件。方程(4.8)和(4.9)的滿足確保連續(xù)的走向。通過隨后的基本元素901的軌跡的x-y走向角度正確地與在前的基本元素903銜接，實現(xiàn)可微分性。s-k走向應(yīng)是連續(xù)的，由此第一曲率值Ic1以在前的基本元素的終點曲率確定。此外，軌跡必須掃過與基本元素的路段相同的偏航角，由此角度正確地調(diào)節(jié)基本元素的起始點和終點。所述條件可在s-k走向中簡單地實現(xiàn)，因為對于偏航角有
I\\f(4.14)
0其中I描述當(dāng)前的曲率走向的長度。這在彎道入口的情形中意味著1^2下的三角形和k3下的四邊形必須共同具有與k2s和k3s下的面積相同的面積。得出
IIsJ K (51)^ -Jk 5 = 0(4.15)
00其中/ = 適用于軌跡而/S=^X適用于路段，其中i = 1、2、3。因此，一般性地確定了軌跡的條件。其分別如下匹配于各個基本元素中的應(yīng)用。以下單獨論述四個基本元素。分別三個分段中的每一個必須根據(jù)設(shè)置的邊界條件和附加條件在長度和終點曲率方面變化，更確切地說，如此變化，使得這些條件可以一致地應(yīng)用于四個元素。在這里描述了這些條件向算法的轉(zhuǎn)換。首先描述基本元素——彎道入口的軌跡規(guī)劃。彎道的第一部分總是彎道入口，其由具有參數(shù)(Sls，ks)的直線、具有(s2s，k2s)的回旋曲線和具有(s3s，k3s)的圓弧組成。這三個分段以終點曲率和長度描述，從而可以計算完整的彎道入口軌跡的笛卡爾坐標和偏航角。這里應(yīng)注意，在構(gòu)造基本元素時第一和第三分段長度減半，由此可以在彎道入口前面和后面長度正確地銜接彎道區(qū)段并且由此彎道頂點位于圓弧的一半上并且表示軌跡的終點。問題現(xiàn)在在于，尋找作為開始點具有坐標原點和作為終點具有點v 的軌跡，即xT- (xs+Ax) =0(4.16) yT-(ys+Ay) = 0(4. 17)其中，xT= fx(s1； s2, s3, k3)并且 yT = fy(s2, s3, k3),這意味著滿足 x-y 走向中的連續(xù)性的邊界條件。參數(shù)Ic1已經(jīng)基于附加條件確定為Ic1 = 0，此外k2 = k3。一個邊界條件是軌跡終點中的偏航角等于路段的偏航角，參見方程(4. 14)。所述條件可以變形為0. 5 S2 K 3+s3 k 3-0. 5 s2s K 3s_s3s k 3S = 0 (4. 18)
/ \ ^S2 =2 —(0.5-52' J-(4.19)因此滿足所有迄今的邊界條件和附加條件。保留yT = fy(k3，s3)。圓弧S3的長度保留為自由參數(shù)并且被如此調(diào)節(jié)，使得軌跡形狀相似于彎道的形狀，由此S3 = s3s (4. 20)現(xiàn)在尋找曲率值k3和長度值S1，它們是方程yT (K 3) - (ys+Ay) =0(4.21)Xt(S1)-(Xe^Ax) =0(4.22)的解。函數(shù)fy對于三元組82、83、1^3具有唯一的解。由此，xT = fx(Sl)。在滿足方程(4. 17)之后，于是可以通過S1明確地調(diào)節(jié)軌跡的正確的X值，因為其對y值沒有影響。可以由Sls的長度得出的限制是不能達到預(yù)給定的橫向偏移。其必須至少如此長，使得其可以用于彎道的相交。如果觀察方程(4. 19)，則原因是顯而易見的。偏航角條件說明隨著k3變小，回旋曲線的長度S2 —定增大。通過彎道相交使基本元素的總長度縮短，這導(dǎo)致S1的附加縮短。因此長度S1用于確定頂點偏移的彎道典型的上限As,_。為了解方程(4. 21)，作為可變的參數(shù)保留參數(shù)k3，其對了零點尋找而設(shè)定到開始值K3* =K35(4.23)零點尋找作為邊界條件得到k3 < k3s。圖11作為彎道入口 1101的軌跡規(guī)劃的結(jié)果示出相對橫向偏移1102、曲率走向1003和偏航角走向1104。以下說明基本元素一彎道出口的軌跡規(guī)劃。彎道出口與彎道入口鏡像對稱地由分段一圓弧、回旋曲線和直線的彼此連接組成。為了使編程開銷保持得低，變換彎道出口的軌跡尋找的問題并且將其作為彎道入口處理，其方式是，交換第一分段和第三分段并且相應(yīng)地轉(zhuǎn)動回旋曲線。將所述分段參數(shù)化為直線(S13, kj)、回旋曲線(s2s, k2s)和圓弧(s3s, k3s)。因為對于LKS調(diào)節(jié)器必須確定路徑上的新的偏移，所以需要在軌跡規(guī)劃之后向回變換偏移矢量和路徑矢量。為此，從后向前轉(zhuǎn)儲矢量。附加地必須使路徑矢量消除偏置，從而第一項位于坐標原點。這相應(yīng)地適用于曲率數(shù)據(jù)和偏航角數(shù)據(jù)。
用于確定彎道出口軌跡的方法與彎道入口處的方法的不同在于，在這里彎道頂點中的偏移As, _和最小化的曲率匕已經(jīng)預(yù)給定。僅僅需對軌跡提出以下條件在彎道出口前面和后面實現(xiàn)與彎道區(qū)段的連續(xù)的且平滑的過渡。兩個曲率參數(shù)已經(jīng)以Ic1 = 0和k2 =k3預(yù)給定。x-y走向中的連續(xù)性的滿足得出xT- (xs+Ax) =0(4.24)yT- (ys+Ay) = 0 (4. 25)其中xT = fx(s1； s2, s3)并且 yT = fy(s2, s3)。相交軌跡的變換的起始點必須位于彎道中間跡線的直線分段上，終點必須位于彎道頂點上，即在前的彎道區(qū)段的終點上。為了滿足偏航角條件考慮參數(shù)S2。得出0. 5 S2 K 3+s3 k 3-0. 5 s2s K 3s_s3s k 3S = 0 (4. 26)
/S\S2=I- — (o.5-52" +53')_53(4-27)
J如在彎道入口的情形中那樣，在明確地根據(jù)S1解方程(4.25)之前，基于方程(4. 25)與參數(shù)S1的無關(guān)性解所述方程。則可以借助以下開始條件來初始化(4. 25)中的零點尋找= S30(4.28)在通過解(4. 25)找到S2和S3之后，可以通過解(4. 24)來求得S1。圖12作為軌跡規(guī)劃的結(jié)果示出路線1201、相對橫向偏移1202、曲率走向1203和偏航角走向1204。以下說明基本元素一非對稱彎道的軌跡規(guī)劃。作為非對稱彎道這里指具有逐段恒定的、不等于零的曲率走向。所使用的幾何元素是圓弧(S13, kj)、回旋曲線(s2s,k2s)和第二圓弧(s3s, k3s)。在此曲率kj和k3s具有相同的符號。作為基本方程再次選擇x-y走向的連續(xù)性條件，即xT- (xs+Ax) =0(4.29)yT- (ys+Ay) = 0 (4. 30)其中xT = fx(s1； s2, s3)并且 yT = fy(s1； s2, s3, k3)。軌跡的第一圓弧段中的曲率Ic1已經(jīng)由在前的軌跡區(qū)段預(yù)給定。在(S1, s2, S3, k3)中保留四個自由度，以便產(chǎn)生相交彎道。作為條件，除以上x-y走向和s-k走向中的連續(xù)性條件以外，保留偏航角條件和應(yīng)保持彎道形狀的要求。現(xiàn)在必須彼此相關(guān)地確定兩個方程的參數(shù)。軌跡的起始點是在前的相交軌跡的頂點，終點是新的頂點，其借助于As,_確定。偏航角條件得出Sjkj+0. 5 s2 (k!+k3) +s3k3-s1sk1s-0. 5 s2s (k1s+k3s) _s3sk3s = 0 (4. 31)s _+ s2 {K + 眾3 )+ 2^3 k3 — IslHx —22)
2_ k,+k3非對稱彎道或者涉及收窄的彎道或者涉及敞開的彎道。為了滿足軌跡應(yīng)具有與道路類似的走向的條件，在具有Ik1sI < |k3s|的收窄的彎道的情況下S3中最后保留的自由度 確定為s、=S^.(4.33)替代地，在具有Ik1sI > |k3s|的敞開的彎道的情況下使用參數(shù)S1，由此得出=sf.(4.34)所述自由度可以如對于彎道駛?cè)肽菢佑米髡{(diào)整參數(shù)，以便附加地使用于先證行駛的所規(guī)劃的軌跡可參數(shù)化。借助于二維的零點尋找解方程組(4. 29)和(4. 30)。xT (S1, K3)- (xs+Ax) =0yT(s1； K3)- (ys+Ay) =0 (4. 35)由此對于收窄的彎道的情形得出用于S1和k3的零點尋找，具有以下起始條件Stl =(4.36)K3* =Kf(4.37)在考慮附加條件k3 < k3s的情況下解所述方程。如在彎道入口的情形中那樣，第二圓弧分段的長度S3已經(jīng)確定為長度s3s。此外通過減小的曲率k3嘗試達到一個確定的x-y坐標值。在此還必須引入另一個參數(shù)，類似于彎道出口，其是第一圓弧分段的長度Sl。如在以上兩種情況中那樣，通過回旋曲線的長度S2調(diào)節(jié)正確的偏航角。非對稱彎道的零點尋找由兩個變量中的零點尋找組成，其中問題的解決由彎道駛?cè)牒蛷澋礼偝龅膯栴}解決的綜合組成。圖13作為非對稱彎道1301的軌跡規(guī)劃的結(jié)果示出一個收窄的彎道的相對橫向偏移1302、曲率走向1303和偏航角走向1304。以下說明基本元素S彎道的軌跡規(guī)劃。S彎道與非對稱彎道的不同在于，兩個圓弧的曲率具有不同的符號。所述彎道以圓弧(Sls，kj)、回旋曲線(s2s，k2s)和第二圓弧(s3s，k3s)參數(shù)化。作為基本方程再次選擇x-y走向的連續(xù)性條件，即xT- (xs+Ax) =0(4.38)yT- (ys+Ay) = 0 (4. 39)其中xT = fx(s1； s2, S3)并且 yT = fy(s1； s2, s3, k3)。
在在前的軌跡區(qū)段中已經(jīng)確定軌跡的第一圓弧段的曲率klt)保留四個自由度(S1,s2, s3, k3),以便產(chǎn)生軌跡。除在x-y走向和s-k走向中的連續(xù)性條件以外,其他條件是偏航角條件和應(yīng)保持的彎道形狀的條件。所述條件的闡述與在前的闡述不同，因為在S彎道的情況下圓弧段在曲率走向和在x-y走向中經(jīng)常是近似點對稱的。因此，在其他長度可能改變時使回旋曲線長度保持恒定是沒有意義的，因為由此軌跡形狀會與彎道形狀顯著偏差。必須如在非對稱彎道的情形中那樣再次彼此相關(guān)地確定兩個方程的參數(shù)。一個自由度負責(zé)滿足偏航角條件。其必須平滑，使得F=S1K j+0. 5 S2 ( K j+ K 3) +S3 k 3(4. 40)Fs = S13 K J+0. 5 s2s ( K J+ K 3s) +s3s k 3s (4. 41)F = Fs (4. 42)其中F和Fs關(guān)于路徑的曲率走向的積分。下一個自由度用于滿足相交彎道粗略 地保持路段的形狀的條件。使圓弧分段的長度具有以下關(guān)系=(4.47)
sX ^3s3 =-Js!(4.48)現(xiàn)在如果將方程(4. 40)、(4. 41)和(4. 48)代入(4. 42)，則作為S2和k3的函數(shù)得到第一圓弧分段的長度
+ 0.5 S2 (K1 + K3 )+ S3 K3 - 0.5 iS2 (Ki + K3 )
5I =IK1 +^-K3 (4.49)如果在所述方程中分母為零，則根據(jù)匕解方程(4. 42)，這阻止不連續(xù)點的存在。由此自由的參數(shù)改變，并且k3 = h(s2, S1)。剩余的兩個自由度用于滿足x-y走向中的連續(xù)性條件。這導(dǎo)致方程xT (s2, K3)- (xs+Ax) =0yT(s2, K3)- (ys+Ay) =0(4.50)由此得出借助以下起始條件的S2和k3的零點尋找St1 = Ss1 (4.51)K3* =K35(4.52)在考慮附加條件k3 < k3s的情況下解所述方程。圖14作為S彎道1401的軌跡規(guī)劃的結(jié)果示出相對橫向偏移1402、曲率走向1403和偏航角走向1404。所描述的和在附圖中示出的實施例僅僅是示例性選擇的。不同的實施例可以完全地或者關(guān)于單個特征彼此組合。一個實施例也可以通過另一個實施例的特征補充。此外，可以重復(fù)以及以與所描述的順序不同的順序執(zhí)行本發(fā)明的方法步驟。如果一個實施例包括第一特征和第二特征之間的“和/或”連接，則這可以理解為，所述實施例根據(jù)一種實施方式既具有第一特征也具有第二特征而根據(jù)另一種實施方式或者僅僅具有第一特征或者僅僅具有第二特征。
權(quán)利要求
1.用于確定相交軌跡的方法，所述相交軌跡能夠使車輛(326)相交車道的彎道區(qū)段(320)，所述方法包括以下步驟 通過接口接收(212)關(guān)于所述彎道區(qū)段(320)信息； 將所述彎道區(qū)段劃分(214)成至少一個具有分段長度和開始曲率的彎道分段，其中，所述彎道分段或者是直線分段或者是圓弧分段或者是其曲率是所述彎道分段的弧長的函數(shù)的彎道分段； 由所述至少一個彎道分段確定(218)相交軌跡(330)，使得所述相交軌跡在所述彎道區(qū)段(320)的一個確定的點中具有關(guān)于所述車道的中間(328)的預(yù)先確定的偏移(332)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述相交軌跡(330)包括至少一個具有分段長度和開始曲率的軌跡分段，其中，所述軌跡分段或者是直線分段或者是圓弧分段或者是其曲率是所述軌跡分段的弧長的函數(shù)的彎道分段。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，如此確定所述相交軌跡，使得所述相交軌跡的最大曲率小于所述彎道區(qū)段的最大曲率。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，將所述彎道區(qū)段(320)劃分成多個具有分段長度和開始曲率的彎道分段，其中，所述開始曲率相應(yīng)于前一個彎道分段的終點曲率，并且其曲率或者在形式為直線分段或圓弧分段的彎道分段的弧長上是恒定的或者隨著形式為回旋曲線分段的彎道分段的弧長線性地變化。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，將所述相交軌跡(330)劃分成多個具有分段長度和開始曲率的軌跡分段，其中，所述開始曲率相應(yīng)于前一個軌跡分段的終點曲率，并且其曲率或者在形式為直線分段或圓弧分段的軌跡分段的弧長上是恒定的或者隨著形式為回旋曲線分段的軌跡分段的弧長線性地變化。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，如此調(diào)節(jié)所述直線長度、所述回旋曲線長度、所述回旋曲線的開始曲率、所述回旋曲線參數(shù)、所述圓弧長度和所述圓弧曲率，使得所述回旋曲線軌跡的最大曲率和所述圓弧軌跡的曲率分別小于所述彎道區(qū)段的最大曲率，其中，確定對應(yīng)于所述直線分段的直線軌跡，確定對應(yīng)于所述回旋曲線分段的回旋曲線軌跡以及確定對應(yīng)于所述圓弧分段的圓弧軌跡，其中，由所述直線軌跡、所述回旋曲線軌跡和所述圓弧軌跡確定所述相交軌跡(330)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，如此確定所述直線軌跡、所述回旋曲線軌跡和所述圓弧軌跡，使得所述相交軌跡(330)在所述彎道區(qū)段(320)的頂點中具有相對于所述車道(328)的中間進入彎道內(nèi)的預(yù)先確定的偏移(332)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，如此確定所述直線軌跡、所述回旋曲線軌跡和所述圓弧軌跡，使得所述相交軌跡(330)在起始點中的角度方向相應(yīng)于所述車道(328)的中間在起始點中的角度方向，并且所述相交軌跡在終點中的角度方向相應(yīng)于所述車道的中間在終點中的角度方向。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在考慮車輛速度和彎道區(qū)段曲率的情況下確定所述直線軌跡、所述回旋曲線軌跡和所述圓弧軌跡。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在與所述彎道區(qū)段(320)緊鄰連接的區(qū)域(631，635)中，如此確定至少一個另外的回旋曲線軌跡(A-WP1，WP2-E)或者至少一個另外的圓弧軌跡，使得另一個彎道軌跡(630)在所述區(qū)域￠31,635)中具有相對于所述車道的中間的另一個預(yù)先確定的偏移(632，634)。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，所述方法具有求得所述車輛的基于所述相交軌跡的橫向引導(dǎo)的步驟，其中，所述橫向引導(dǎo)適于沿著所述相交軌跡控制所述車輛(326)通過所述彎道區(qū)段(320)。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，所述方法具有將道路的路段劃分成多個彎道區(qū)段的步驟，這些彎道區(qū)段表示彎道入口(441)、收窄的或敞開的彎道(443)、S彎道(445)和/或彎道出口(447)，對于所述多個彎道區(qū)段中的每一個根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項確定一個相交軌跡，其中，通過彼此連接所述多個彎道區(qū)段的相交軌跡形成所述路段的軌跡。
13.控制設(shè)備，其被構(gòu)造用于實施根據(jù)權(quán)利要求I至12或15中任一項所述的方法的步驟。
14.具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品，所述程序代碼存儲在機器可讀的載體上，用于當(dāng)在控制設(shè)備上執(zhí)行所述程序時實施根據(jù)權(quán)利要求I至12或15中任一項所述的方法。
15.用于確定軌跡的方法，所述軌跡能夠使車輛(326)相交車道的彎道區(qū)段(320)，所述方法包括以下步驟 通過接口接收(212)關(guān)于彎道區(qū)段(320)信息； 將所述彎道區(qū)段劃分(214)成具有直線長度的直線分段、具有回旋曲線長度和回旋曲線開始曲率和回旋曲線參數(shù)的回旋曲線分段以及具有圓弧長度和圓弧曲率的圓弧分段； 基于調(diào)節(jié)規(guī)定確定(216)所述直線分段的直線軌跡、所述回旋曲線分段的回旋曲線軌跡和所述圓弧分段的圓弧軌跡，所述調(diào)節(jié)規(guī)定被構(gòu)造用于如此調(diào)節(jié)所述直線長度、所述回旋曲線長度、所述回旋曲線開始曲率、所 述回旋曲線參數(shù)、所述圓弧長度和所述圓弧曲率，使得所述回旋曲線軌跡的曲率和所述圓弧軌跡的曲率分別小于所述彎道區(qū)段的最大曲率；以及 由所述直線軌跡、所述回旋曲線軌跡和所述圓弧軌跡確定(218)相交軌跡(330)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定相交軌跡的方法，所述相交軌跡能夠使車輛(326)相交車道的彎道區(qū)段(320)。在此，接收(212)關(guān)于所述彎道區(qū)段(320)的信息；將所述彎道區(qū)段劃分成至少一個具有分段長度和開始曲率的彎道分段，其中，所述彎道分段或者是直線分段或者是圓弧分段或者是其曲率是所述彎道分段的弧長的函數(shù)的彎道分段。由所述至少一個彎道分段確定相交軌跡(330)，使得所述相交軌跡在所述彎道區(qū)段(320)的一個確定的點中具有關(guān)于所述車道的中間(328)的預(yù)先確定的偏移(332)。
文檔編號B62D15/02GK102741109SQ201080055137
公開日2012年10月17日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者L·比爾克勒, M·菲舍爾, T·毛雷爾 申請人:羅伯特·博世有限公司