使用摄像机信息的道路坡度补偿系统及其方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月18日提交的韩国专利申请No.10-2019-0170245的优先权和权益，该申请出于全部目的通过引用合并于此，如同在本文进行了阐述。

技术领域

示例性实施例的发明构思涉及一种使用摄像机信息的道路坡度补偿系统及其方法，更具体地，涉及一种使用摄像机信息基于摄像机信息和车辆横向加速度确定道路坡度、估计道路坡度并辅助高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System，ADAS)驾驶便利控制器以将车辆驾驶到具有道路坡度的道路上的车道中心的的道路坡度补偿系统及其方法。

背景技术

ADAS是指用于辅助驾驶员驾驶的先进的驾驶员辅助系统，并被配置为感测车辆前方的状况，以基于感测结果确定状况，并基于状况确定来控制车辆的行为。特别地，车道追踪辅助系统是指自动控制转向装置以在车道中心行驶的系统。

车道追踪辅助系统可以通过使用识别车道的传感器来掌握车辆在车道中的位置，可以计算将车辆定位在车道中心所需的转向角，然后可以计算转向扭矩以依据计算出的转向扭矩追踪所需转向角来控制车辆转向。然而，当道路倾斜或转向系统分散时，转向系统的旋转扭矩和恢复扭矩之间存在差异。当转向角在较大旋转扭矩的方向产生时，车辆可能会向一侧倾斜。

存在现有技术韩国注册专利公开号10-1567207(专利文件1)。

在背景部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此，其可包含不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明构思的特征将在下面的描述中阐述，并且部分将从该描述中变得显而易见，或者可以通过实施本发明构思来获知。

本发明构思的一个方面提供了一种使用摄像机信息的道路坡度补偿系统，以及其方法，所述系统基于摄像机信息和车辆的横向加速度确定道路坡度，估计道路坡度，将估计的道路坡度补偿到ADAS驾驶便利系统，从而防止车辆在存在道路坡度的路段上向道路坡度倾斜，从而通过在具有道路坡度的道路上驾驶车辆在车道中间行驶来确保车辆的行驶稳定性。

本发明构思要解决的技术问题不限于上述问题，并且本发明构思所属领域的技术人员从以下描述中将清楚地理解本文中未提及的任何其他技术问题。

根据本发明构思的一方面，使用摄像机信息的道路坡度补偿系统可以包括：摄像机模块，其被配置为捕获并获取车辆的前方图像；车辆传感器装置，其被配置为感测并获取车辆的状态信息；补偿计算装置，其被配置为当车辆在具有道路坡度的道路上行驶时，使用从所述车辆传感器装置传递的传感器信号和由从所述摄像机模块传递的前方图像得到的航向误差来计算补偿偏航率；以及校正控制器，其被配置为通过将从所述补偿计算装置传递的补偿偏航率应用于通过使用传感器信号、前方图像得到的线路曲率偏航率和当前航向计算出的目标偏航率来计算最终偏航率，并通过所述最终偏航率计算最终转向扭矩以控制转向装置。

在一个实施例中，所述补偿计算装置可以使用线路曲率偏航率和当前航向来计算估计航向，可以使用所述估计航向和所述当前航向来计算航向误差，并且可以使用所述航向误差来计算补偿偏航率。

在一个实施例中，所述曲率偏航率可以通过以下等式计算“曲率偏航率＝测得的偏航率-(曲率*Vs)”(此处，测得的偏航率是由偏航率传感器测得的值，曲率是具有道路坡度的道路的曲率半径，Vs是车辆的速度)。

在一个实施例中，所述估计航向可以通过以下等式计算

在一个实施例中，所述航向误差可以通过以下等式计算“航向误差＝估计航向-当前航向”。

在一个实施例中，所述补偿偏航率可以通过以下等式计算“补偿偏航率＝航向误差*补偿增益”。

在一个实施例中，所述最终偏航率可以通过以下等式计算“最终偏航率＝目标偏航率+补偿偏航率”。

在一个实施例中，所述校正控制器可以在通过使用补偿偏航率来补偿由道路坡度引起的车辆的左追踪和右追踪之间的性能差异来计算最终转向扭矩之后，控制转向装置。

在一个实施例中，所述最终转向扭矩可以通过以下等式计算“最终转向扭矩＝现有扭矩+补偿扭矩”，所述补偿扭矩可以通过以下等式计算“补偿扭矩＝增益*补偿偏航率”。

根据本发明构思的一方面，使用摄像机信息的道路坡度补偿方法可以包括：当车辆在具有道路坡度的道路上行驶时，使用从车辆传感器装置(感测和获取车辆的状态信息)传递的传感器信号和从所述摄像机模块(捕捉和获取车辆的前方图象)传递的前方图象得到的航向误差计算补偿偏航率；以及通过校正控制器，通过将从所述补偿计算装置传递的补偿偏航率应用于使用传感器信号、前方图像得到的线路曲率偏航率和当前航向计算出的目标偏航率来计算最终偏航率，并通过所述最终偏航率计算最终转向扭矩以控制转向装置。

在一个实施例中，所述补偿偏航率的计算可以包括：使用传感器信号、所述前方图像得到的线路曲率偏航率和所述当前航向来计算估计航向；使用所述估计航向和所述当前航向来计算所述航向误差；以及使用所述航向误差来计算补偿偏航率。

在一个实施例中，所述补偿偏航率的计算可以包括：通过以下等式计算所述曲率偏航率“曲率偏航率＝测得的偏航率-(曲率*Vs)”(此处，测得的偏航率是由偏航率传感器测得的值，曲率是具有道路坡度的道路的曲率半径，Vs是车辆的速度)。

在一个实施例中，所述补偿偏航率的计算可以包括：通过以下等式计算所述估计航向

在一个实施例中，所述补偿偏航率的计算可以包括：通过以下等式计算所述航向误差“航向误差＝估计航向-当前航向”。

在一个实施例中，所述补偿偏航率的计算可以包括：通过以下等式计算所述补偿偏航率“补偿偏航率＝航向误差*补偿增益”。

在一个实施例中，所述转向装置的控制可以包括：通过以下等式计算所述最终偏航率“最终偏航率＝目标偏航率+补偿偏航率”。

在一个实施例中，所述转向装置的控制可以包括：通过所述校正控制器，在通过使用所述补偿偏航率来补偿由道路坡度引起的车辆的左追踪和右追踪之间的性能差异来计算最终转向扭矩之后，控制转向装置。

在一个实施例中，所述转向装置的控制可以包括：通过以下等式计算所述最终转向扭矩“最终转向扭矩＝现有扭矩+补偿扭矩”，和通过以下等式计算所述补偿扭矩“补偿扭矩＝增益*补偿偏航率”。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

附图是为了提供对本发明的进一步理解，包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，附图说明了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

通过以下结合附图的详细描述，本发明构思的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显：

图1为示出根据本发明构思的实施例的使用摄像机信息的道路坡度补偿系统的框图。

图2为示出根据本发明构思的实施例的由于道路上的道路坡度而在应用了使用摄像机信息的道路坡度补偿系统的车辆中产生横向加速度的图。

图3为示出根据本发明构思的实施例的在应用了使用摄像机信息的道路坡度补偿系统之前的车辆的进度状态的曲线图。

图4为示出在应用根据本发明构思的实施例的使用摄像机信息的道路坡度补偿系统之后的车辆的进度状态的曲线图。

图5为示出根据本发明构思的实施例的使用摄像机信息的道路坡度补偿方法的流程图。

具体实施方式

在下文中将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开充分，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。附图中相同的附图标记表示相同的元件。

根据以下参照附图对实施例的描述，本发明的各种优点和特征以及其实现方法将变得显而易见。然而，本发明不限于在此阐述的实施例，而是可以以许多不同的形式实现。可以提供本发明的实施例，使得本发明的公开是完整的，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员，因此，本发明将在权利要求的范围内进行限定。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

除非另有定义，否则应当理解，说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本领域技术人员所理解的含义相同的含义。此外，除非特别地明确定义，否则通常不应理想地或过度正式地定义由字典定义的术语。应当理解，就本公开而言，“X、Y和Z中的至少一个”可解释为仅X、仅Y、仅Z或两个或多个项目X、Y和Z的任何组合(例如XYZ、XYY、YZ、ZZ)。除非特别地进行相反的描述，否则本文所描述的术语“包括”、“配置”、“具有”等将被理解为暗示包含所述组件，因此应当被解释为包括其他组件，并且不排除任何其他元件。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

在附图中，将始终使用相同的附图标记来表示相同或等同的元件。另外，将排除对公知特征或功能的详细描述，以免不必要地使本发明构思的主旨不清楚。

在描述本发明构思的示例性实施例的元件时，本文中可以使用术语第一、第二、A、B、(a)、(b)等。这些术语用于将一个元件与另一个元件区分开，但不限制相应的元件，无论相应元件的性质、顺序或优先级如何。此外，除非另有定义，否则本文所用的包括技术和科学术语在内的所有术语均应本发明所属领域中的惯常解释。应当理解，本文中所使用的术语应被解释为具有与其在发明构思和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不会以理想化或过于正式的意义来解释，除非在本文中明确地如此定义。

在下文中，将参考图1至图4详细描述本发明构思的各种实施例。

图1为示出根据本发明构思的实施例的使用摄像机信息的道路坡度补偿系统的框图。图2为示出根据本发明构思的实施例的由于道路上的道路坡度而在应用了使用摄像机信息的道路坡度补偿系统的车辆中产生横向加速度的图。图3为示出根据本发明构思的实施例的在应用使用摄像机信息的道路坡度补偿系统之前的车辆的进度状态的曲线图。图4为示出根据本发明构思的实施例的在应用使用摄像机信息的道路坡度补偿系统之后的车辆的进度状态的曲线图。

参照图1，根据本发明构思的实施例的使用摄像机信息的道路坡度补偿系统可以包括：包括自主紧急制动(Autonomous Emergency Braking，AEB)的ADAS、车道保持辅助系统(Lane Keep Assist System，LKAS)、高级智能巡航控制(Advanced Smart CruiseControl，ASCC)、主动盲点检测(Active Blind Spot Detection，ABSD)、环绕视图监视器(Around View Monitor，AVM)等；道路坡度补偿系统可以包括摄像机模块100、车辆传感器装置300、校正控制器500、补偿计算装置700和转向装置900。

摄像机模块100可以捕获并获取车辆的前方图像。车辆传感器装置300可以被配置为感测配备有ADAS的车辆的信息和外部物体的信息，并且可以包括雷达、LiDAR、速度传感器、航向传感器、扭矩传感器、横向加速度传感器、偏航率传感器等。

转向装置900可以包括测量转向盘的转向角的转向角传感器。转向装置900可以接收由校正控制器500计算出的转向角，并且可以依据计算出的转向角来调整转向盘的转向角以使车轮转向。

转向装置900可以通过马达驱动动力转向(Motor Driven Power Steering，MDPS)来实施。

校正控制器500可以包括在电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)中。当车辆在具有道路坡度的道路上行驶时，校正控制器500可以计算目标偏航率与由偏航率传感器测量的偏航率之间的差值，并且可以使用计算出的差值来修正目标偏航率。可以控制转向盘的转向以实施修正的目标偏航率。

也就是说，校正控制器500可以使用基于由摄像机模块100捕获的线路信息计算的线路曲率和由车辆传感器装置300感测的车辆曲率来确定车辆是否在具有阈值道路坡度的道路上行驶。接着，当车辆曲率和线路曲率之间的差值的绝对值(|车辆曲率-线路曲率|)超过阈值时，校正控制器500可以确定道路存在具有阈值道路坡度的可能性。另外，当重复该确定超过特定次数时，校正控制器500可以确定车辆正在具有阈值道路坡度的道路上行驶。

然后，当车辆在具有阈值道路坡度的道路上行驶时，校正控制器500可以控制转向装置900的操作以进行道路坡度补偿。

校正控制器500通过偏航率传感器测量当前偏航率，并计算测得的偏航率与目标偏航率之间的差值作为补偿值(测得的偏航率-目标偏航率)。另外，可以使用当前偏航率与目标偏航率之间的差来控制转向装置900以修正目标偏航率。

也就是说，修正的目标偏航率可以通过等式1计算。

[等式1]

修正的目标偏航率＝目标偏航率+(补偿值X增益)

之后，为了实施修正的目标偏航率，转向装置900可以控制转向盘的转向角。

然而，参考图2，在道路具有阈值道路坡度的情况下，车辆可能会受到额外的横向加速度力。

例如，当针对1.5％的道路坡度估计横向加速度时，对于以80KPH(约50MPH)正常直线行驶的车辆，可能会出现约0.3767deg/s的偏航率。

也就是说，与水平道路相比，由于道路坡度而会产生附加的横向加速度，因此本文描述的具有阈值道路坡度的实施例通过估计在测得的阈值坡度内的道路坡度处产生的横向加速度(角速度)来补偿现有的目标偏航率。实施例通过对车辆正在行驶状态下的车辆的偏航率估计来计算基于车辆的航向，从而使用补偿并使用摄像机模块100得到的实际航向(参考)来估计和补偿目标偏航率。

当车辆在具有阈值道路坡度的道路上行驶时，补偿计算装置700可以使用从车辆传感器装置300传递的传感器信号和从摄像机模块100传递的前方图象得到的航向误差来计算补偿偏航率。

例如，补偿计算装置700可以使用线路曲率偏航率和车辆的当前航向来计算估计航向，可以使用估计航向和当前航向来计算航向误差，并且可以使用航向误差来计算补偿偏航率。

曲率偏航率可以通过等式2计算。

[等式2]

曲率偏航率＝测得的偏航率-(曲率*Vs)

此处，测得的偏航率可以是由偏航率传感器测量的值。曲率可以是具有阈值道路坡度的道路的曲率半径；Vs可以是车辆的速度。

由于从直线道路获得的3000-5000R的道路曲率对航向的估计有很大影响，因此可以考虑该曲率来计算偏航率。

另外，当发生前车的切入时，由于视野范围小，所以曲率可能无效，因此可以通过使用梯度方向和道路曲率符号来确定是否反映曲率偏航率。

估计航向可以通过等式3计算。

[等式3]

此处，t0是激活线路控制时的时间点；t1是确定复位条件时的时间点。

作为参考，复位条件可以是开始线路控制激活的情况、曲率半径为5000R或更小的弯道的情况、车辆位于车道中间的情况、在设定的时间段如四(4)秒内，偏航追踪性能差异的过去方向不同于航向估计误差的方向的情况，或者是时候切换到驾驶员手动操作状态的情况。

航向误差可以通过等式4计算。

[等式4]

航向误差＝估计航向–当前航向

同时，将例如5秒的移动平均值应用于航向误差信号，该航向误差信号被配置为反映补偿偏航率。以这种方式，可能会出现小的延迟，但是会应用航向误差信号来补偿恒定的平均值。而且，可以通过平均值来减小对误差的影响，所述误差来自对由外部干扰引起的航向误差的估计。

补偿偏航率通过等式5计算。

[等式5]

补偿偏航率＝航向误差*补偿增益

此外，当线路控制被激活时，补偿偏航率的操作条件是车速不小于40KPH的情况或偏航率补偿在朝向线路中心的辅助方向上的情况；当线路控制激活被终止时，补偿偏航率的释放条件是车速不大于35KPH的情况或偏航率补偿不在朝向线路中心的辅助方向上的情况。

如上所述，当计算补偿偏航率时，将补偿偏航率发送到校正控制器500。

校正控制器500可以通过将从补偿计算装置700传递的补偿偏航率应用到使用线路曲率偏航率和当前航向计算出的目标偏航率来计算最终偏航率。

最终偏航率可以通过等式6计算。

[等式6]

最终偏航率＝目标偏航率+补偿偏航率

同时，由于阈值道路坡度产生的力，在车辆的左追踪和右追踪之间可能出现性能差异。也就是说，左偏航率的产生量不同于右偏航率的产生量，因此期望扭矩可能不同。

因此，为了补偿由阈值道路坡度引起的车辆的左追踪和右追踪之间的性能差异，校正控制器500可以在使用补偿偏航率计算最终转向扭矩之后控制转向装置900。

最终转向扭矩可以通过等式7计算。

[等式7]

最终转向扭矩＝现有扭矩+补偿扭矩

此时，补偿扭矩可以通过等式8计算。

[等式8]

补偿扭矩＝增益*补偿偏航率

参照图3A至图3D，在不施加根据本发明构思的实施例的补偿偏航率的情况下，图3A示出了车辆的当前偏航率11和目标偏航率13；图3B示出了针对当前偏航率11跟随目标偏航率13而实时计算的期望扭矩21；可以控制转向装置900，以便将期望扭矩21施加到转向上。

图3C示出了由摄像机模块100识别的摄像机航向信号31和预测的航向估计信号33。图3D以线条示出了车辆的位置，并且示出了线路41、车辆的左轮43和车辆的右轮45。

参照图4A至图4D，在施加了根据本发明构思的实施例的补偿偏航率的情况下，图4A示出了通过添加车辆的当前偏航率11、目标偏航率13和补偿偏航率而最终补偿的目标偏航率15。这表明车辆可能会进一步向右移动。

图4B示出了实时计算的期望扭矩21，使得当前偏航率11更好地跟随补偿的目标偏航率15。

图4C示出了由摄像机模块100识别的摄像机航向信号31和预测的航向估计信号33。图4D以线条示出了车辆的位置，并且示出了线路41、车辆的左轮43和车辆的右轮45。

结果，当应用了根据本发明构思的实施例的补偿偏航率时，在道路坡度上靠近左侧的车辆可以在行驶的同时进一步向右侧移动以在道路中间行驶。

在下文中，将参照图5详细描述根据本发明构思的另一实施例的使用摄像机信息的道路坡度补偿方法。图5是示出根据本发明构思的实施例的使用摄像机信息的道路坡度补偿方法的流程图。

在下文中，假定使用图1的使用摄像机信息的道路坡度补偿方法执行图5的过程。

例如，所述方法通过应用对车辆线路控制的激活、在±1deg/s的目标偏航率内曲率半径为5000R或更大的直线道路、驾驶员的放手状态或4秒内追踪性能的偏航率误差的移动平均值来确定偏航率误差估计性能(S110)。

接下来，补偿计算装置700使用从车辆传感器装置300(感测并获取车辆的状态信息)传递的传感器信号、从摄像机模块100(捕获并获取车辆的前方图像)传递的前方图像得到的线路曲率偏航率，和车辆在具有阈值道路坡度的道路上行驶时的当前航向，来计算估计航向。

然后，所述方法使用估计航向和当前航向来计算航向误差(S120)。

接下来，所述方法使用航向误差来计算补偿偏航率(S130)。

随后，在校正控制器500中，所述方法通过将从补偿计算装置700传递的补偿偏航率应用到使用传感器信号、前方图像得到的线路曲率偏航率和当前航向计算的目标偏航率，来计算最终偏航率(S140)。

随后，所述方法可以通过最终偏航率来计算最终转向扭矩(S150)，然后可以控制转向装置(S160)。

如上所述，使用摄像机信息的道路坡度补偿系统及其方法基于摄像机信息和车辆的横向加速度确定阈值道路坡度，估计道路坡度，将估计的道路坡度补偿到ADAS驾驶便利系统，从而防止车辆在存在阈值道路坡度的路段上向道路坡度倾斜，从而通过在具有阈值道路坡度的道路上驾驶车辆在车道中间行驶来确保车辆的行驶稳定性。

同时，根据本发明构思的实施例，可以将根据操作S110至S160的使用摄像机信息的道路坡度补偿方法编程并存储在计算机可读介质中。

上文中，尽管已经参考示例性实施例和附图描述了本发明构思，但是本发明构思不限于此，而是可以在不脱离以上技术方案所要求保护的发明构思的精神和范围的情况下，由本发明构思所属领域的技术人员进行各种修改和改变。

因此，本发明构思的实施例并非旨在限制本发明构思的技术精神，而是仅出于说明性目的而提供。本发明构思的保护范围应该由所述技术方案来解释，并且其所有等同形式都应当被解释为包括在本发明构思的范围内。

本文所述的实施例基于摄像机信息和车辆的横向加速度确定阈值道路坡度，估计道路坡度，将估计的道路坡度补偿到ADAS驾驶便利系统，从而防止车辆在存在阈值道路坡度的路段上向道路坡度倾斜，从而通过在具有阈值道路坡度的道路上驾驶车辆在车道中间行驶来确保车辆的行驶稳定性。

此外，可以提供通过说明书直接或间接理解的各种效果。