用于在自动化车道对中过程中的速度自适应转向超驰检测的系统和方法

专利名称：用于在自动化车道对中过程中的速度自适应转向超驰检测的系统和方法
技术领域：
本发明涉及使用例如转向角、转向转矩、车速和其它数据的组合确定自动化转向系统和方法的超驰事件的方法和系统。
背景技术：
许多车辆都配备有自主和/或半自主行驶系统、应用程序和/或特征。自主和半自主行驶系统可提供自动化行驶控制，其减少了操作车辆所需要的驾驶员的动作。自动化车道对中方法、特征和应用程序例如可以在车辆处于运动的同时由驾驶员激活并可将车辆位置维持在车道的中心。自适应车道对中系统可相对于车辆正在其上行驶的道路上的车道维持恒定的车道偏差或者车辆位置。自适应车道对中系统通过以减少的驾驶员输入来维持车辆相对于道路的位置而可减少驾驶员的疲劳并增加安全性。
在设计车辆车道对中系统或其它自主行驶系统时可以考虑安全性因素。为了符合安全性要求，自适应车道对中应用程序可被驾驶员在任何时候超驰。当驾驶员超驰该车辆车道对中系统时，该系统将对该车辆的完全转向控制让给驾驶员。不过，许多自主或半自主转向控制超驰检测系统和方法可能是不可靠的并且可能不准确地检测车辆转向超驰条件。 许多车辆自动化转向系统在高速和低速时不那么可靠。例如，在低速时，转向轮需要更高的转矩水平来操纵，并且自主转向特征可能错误地将略微的转向轮移动解释为转向超驰事件。在高速时，车辆超驰系统可例如太过敏感并具有高转向超驰阈值。结果，驾驶员可能要过度转向来获得对车辆的控制，并且车辆转向系统超驰检测系统可能滞后于转向轮输入， 从而导致转向轮中的突然运动或急转。发明内容
根据本发明的实施例，可以测量车辆的一个或多个车辆转向测量结果。可以计算一个或多个预期车辆转向测量结果，每个计算的预期车辆转向测量结果对应于测量的车辆转向测量结果中的其中一个。可以计算在测量的车辆转向测量结果中的至少一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果之间的至少一个差。可以测量车辆速度。可以基于测量的速度计算一个或多个当前阈值，当前阈值中的每一个与测量的车辆转向测量结果与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果中的其中一个对应。自动车辆控制系统可在计算的差中的一个或多个超过其对应的当前阈值时被去激活。车辆转向测量结果可包括车辆转向角测量结果、车辆转向转矩测量结果、或其它车辆动态测量结果。自动车辆控制系统可包括自动化车道对中系统、车道改变系统、车道保持辅助或其它自主车辆转向控制系统。
本发明还提供了如下方案方案I. 一种方法，包括测量车辆的一个或多个车辆转向测量结果；计算一个或多个预期车辆转向测量结果，每个计算的预期车辆转向测量结果对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个；计算至少一个差，所述差是所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果之间的差；测量所述车辆的速度；基于所述测量的速度计算一个或多个当前阈值，每个当前阈值都对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果；和当所述计算的至少一个差中的一个或多个超过其对应的当前阈值时对自动车辆控制系统进行去激活。
方案2.如方案I所述的方法，其中所述计算的当前阈值的值随着测量的速度的增加而下降。
方案3.如方案I所述的方法，其中所述一个或多个车辆转向测量结果包括车辆转向角测量结果。
方案4.如方案I所述的方法，其中所述一个或多个车辆转向测量结果包括车辆转向转矩测量结果。
方案5.如方案I所述的方法，其中所述当前阈值在所测量的速度大于或小于预定速度范围时具有恒定的值。
方案6.如方案I所述的方法，其中所述自动车辆控制系统包括自动化车道对中系统。
方案7.如方案I所述的方法，包括在对所述自动车辆控制系统进行去激活之前提供警告。
方案8. —种系统,包括车辆自动化转向系统；一个或多个传感器；和控制器，从而测量车辆的一个或多个车辆转向测量结果；计算一个或多个预期车辆转向测量结果，每个计算的预期车辆转向测量结果对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个；计算至少一个差，所述差是所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果之间的差；测量所述车辆的速度；基于所述测量的速度计算一个或多个当前阈值，每个当前阈值都对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果；和当所述计算的至少一个差中的一个或多个超过其对应的当前阈值时对所述车辆自动化转向系统进行去激活。
方案9.如方案8所述的系统，其中所述计算的当前阈值的值随着测量的速度的增加而下降。
方案10.如方案8所述的系统，其中所述一个或多个车辆转向测量结果包括转向角测量结果。
方案11.如方案8所述的系统，其中所述一个或多个车辆转向测量结果包括转向转矩测量结果。
方案12.如方案8所述的系统，其中所述当前阈值在所测量的速度大于或小于预定速度范围时具有恒定的值。
方案13.如方案8所述的系统，其中所述车辆自动化转向系统包括自动化车道对中系统。
方案14.如方案8所述的系统，包括在对所述车辆自动化转向系统进行去激活之前提供警告。
方案15. —种方法,包括在车辆中，使用与所述车辆关联的多个传感器估计多个车辆转向条件；使用所述多个传感器估计所述车辆的速度；和 如果估计的车辆转向条件和估计的速度指示所述车辆的操作者正在超驰自主行驶应用程序，那么就使该自主行驶应用程序不工作。
方案16.如方案15所述的方法，其中所述多个车辆转向条件包括车辆转向角条件和车辆转向转矩条件。
方案17.如方案15所述的方法，其中所述多个传感器包括转向角传感器、转向转矩传感器和速度传感器。
方案18.如方案15所述的方法，包括基于一个或多个车辆转向控制条件确定一个或多个预期车辆转向条件。
方案19.如方案15所述的方法，其中如果估计的车辆转向条件和估计的速度指示所述车辆的操作者正在超驰自主行驶应用程序那么就使该自主行驶应用程序不工作包括，基于测量的速度计算当前阈值并且估计所估计的一个或多个车辆转向条件和一个或多个预期车辆转向条件之间的差是否超过所计算的当前阈值。
方案20.如方案19所述的方法，其中所计算的当前阈值的值随着所测量的速度的增加而下降。


在说明书的结论部分特别地指出并且清楚地要求保护了被认为是本发明的主题。 不过，本发明在组织和运行方法方面，以及其目的、特征和优点可最佳地通过结合附图阅读以下详细说明来理解，其中图I是带有根据本发明实施例的车辆自动化转向超驰检测系统的车辆的示意图；图2是对根据本发明实施例的车辆自动化转向系统的示意描述；图3是根据本发明实施例的车辆自动化转向超驰检测系统的示意图；图4是根据本发明实施例的转向超驰检测系统、过程、和/或算法的框图；图5是车辆的车道对中车辆动态模型的示意图；图6A是根据本发明实施例的转矩阈值对于车辆速度依赖性的曲线图；图6B是根据本发明实施例的阈值转向角度对于车辆速度依赖性的曲线图；图7是根据本发明实施例的方法的流程图；和图8是根据本发明实施例的方法的流程图。
应该理解，为了图示的简要和清楚，附图中示出的元件不一定是按比例绘制的。例如，一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大以为了清楚。而且，在认为合适的情况下， 在这些附图中可能重复使用参考数字以指示对应的或类似的元件。
具体实施方式
在下面的具体描述中，公开数个具体细节的目的是提供对本发明的彻底理解。不过，本领域技术人员应该理解，本发明可被实践为不具有这些具体的细节。在其它情况下， 公知的方法、程序、和部件都没有被具体描述，目的是为了不妨碍对本发明的理解。
除非另有具体说明，如从下面讨论中清楚可见，在整篇说明书讨论中使用的术语， 例如“处理”、“计算”、“存储”、“计算”、“确定”、“估计”、“测量”、“提供”、“传递”、“输出”、“输入”等，指的是计算机或计算系统、或者类似的电子计算装置的动作和/或处理，其将在计算系统的寄存器和/或内存中的表示为物理量例如电子量的数据操纵和/或转换为在该计算系统的内存、寄存器或其它这种信息存储、传输或显示装置内的类似地被表示为物理量的其它数据。
自主、半自主、自动化的或自动转向控制特征(例如，自动化车道对中，自适应车道对中等)可以以减少的驾驶员输入(例如转向轮移动)来维持或控制车辆相对于道路的位置。然而，为了符合安全性要求，驾驶员可能需要重新获得对车辆转向控制的完全控制并且去激活转向控制系统或使其不工作。例如，驾驶员可在另一车辆并入驾驶员的车道、车辆前方有障碍物、车辆距离护栏太近、驾驶员切换车道、或在其它情况时可能要重新获得对车辆的控制。当驾驶员遇到需要驾驶员快速重新获得对转向的控制的情况时，自动化车辆转向系统超驰可能就不得不被快速且容易地执行。自动化车辆转向超驰检测系统因此可以被要求能在低速、高速、在弯曲道路上、在斜坡道路上和在其它行驶情形下都能以高精度工作。 在低速时，可能需要施加比高速时更多的转矩到车轮来使车轮转向，超驰所述系统所需要的最小转矩在低速时可能比高速时高。相反，在高速时，需要施加比低速时更少的转矩来使车辆转向；因此，超驰该自动化转向控制系统所需要的最小转矩可能比高速时低，以确保驾驶员在需要时可以容易地重新获得对车辆的控制。当在弯曲道路上或斜坡道路上行驶的同时车辆转弯时，可能需要比在笔直或水平道路上所需要的更多或更少的转向转矩来使车辆转向，这取决于转弯的方向。根据本发明的实施例，自动化车辆转向控制超驰系统可以适应于不同的行驶情形或条件。自动化车辆转向控制超驰系统可以通过基于测量的、计算的和 /或预先确定的车辆转向测量结果来计算预期转向转矩值和转向角值来适应于多种行驶情形。
在本发明的一个实施例中，车辆可配备有自适应或自动车道对中特征或应用程序。自适应车道对中特征可相对于车辆在其上行驶的道路上的车道维持恒定的车道偏差或车辆位置。计算机视觉传感器(例如，摄像机)、光检测和测距(LIDAR)传感器、或其它类型的传感器可测量数据，以允许自适应车道对中特征确定车道偏差和车辆相对于道路特征的相对位置，道路特征例如是车道标记、路肩、路中隔离带、道路边缘和其它物体或特征。车辆相对于道路特征的相对位置可例如基于全球定位系统(GPS)位置数据和车辆的地图数据库、 向前的摄像机测量的与道路特征的相对距离、和/或其它信息来确定。自适应车道对中特征可基于所确定的车辆相对位置来控制车辆转向，从而维持恒定的或相对恒定的(例如，分辨率为IOcm)的车辆车道偏差或在车道内的位置。在一些实施例中，自适应车道对中特征可经由通过向电动助力转向(EPS)、主动前轮转向(AFS)、主动后轮转向(ARS)或其它系统输出转向角控制命令来控制车辆的转向角和/或转向转矩从而控制车辆行进的方向。在一些实施例中，自适应车道对中特征可直接地或者利用或不利用EPS、AFS、ARS或其它系统来控制转向角。
在本发明的一个实施例中，车辆可配备有自动化车道保持辅助应用程序或特征。 车道保持辅助应用程序可自动地控制车辆转向以确保车辆停留在道路上的预定车道或路径内。在一些实施例中，车道保持辅助应用程序可不控制车辆转向，除非车辆开始移出车道，此时车道保持辅助系统可自动地控制转向以将车辆维持在车道内。车道保持辅助特征可按下面方式工作确定车辆相对于道路特征(例如，车道标记、路肩、路中隔离带、或其它道路特征)的相对位置，并且调节转向控制以将车辆维持在车道内。车辆相对于道路特征的相对位置可基于车辆的GPS位置数据、车辆测量的距离道路特征的相对距离或其它信息确定。车道保持辅助特征可基于所确定的车辆的相对位置来控制车辆转向以将车辆维持在车道内。车道保持辅助特征可经由通过向EPS、AFS、ARS或其它系统输出转向角和/或转向转矩控制命令来控制车辆的转向角和/或转向转矩从而控制车辆的方向。在一些实施例中， 车道保持辅助特征可直接地或利用或不利用EPS、AFS、ARS或其它系统控制转向角。
根据本发明的实施例，自动化转向控制超驰系统可使用与车辆相关联的传感器来测量、估算或估计车辆转向测量结果或车辆转向条件，例如车辆的转向角和转向转矩。可以在车辆运动的同时以预定时间间隔(例如每10毫秒)测量、估算或估计车辆转向测量结果或车辆转向条件。在一些实施例中，自动化转向控制超驰检测系统可在车辆运动的同时连续地测量车辆的转向角条件和转向转矩条件。其它车辆动态信息，例如速度、加速度、驶向、偏航率、车道偏差、驾驶员输入、和其它因素等也可被测量。
根据本发明的实施例，车辆自动化转向超驰检测系统可基于测量的车辆转向测量结果(例如，转向转矩、转向角)和/或车辆的其它信息(例如，速度、加速度、驶向、偏航率、 其它驾驶员输入等)确定是否要超驰、去激活自动化车辆转向控制系统或使该系统不工作。 本发明的实施例可例如在使车辆自动化转向系统工作、被激活或运行的同时被采用。车辆自动化转向超驰检测系统可在车辆自动化转向控制系统被激活的同时测量转向角、转向转矩、加速度、侧向加速度、纵向加速度、速度、偏航率和/或其它车辆动态或转向测量结果。
根据本发明的实施例，自动车辆控制系统可被激活或可输出转向角命令到自动化转向超驰检测系统。自动化转向超驰检测系统可基于例如转向角命令计算预期转向角和/ 或预期转向转矩。自动化转向超驰检测系统可比较预期转向角和/或预期转向转矩与传感器测量的例如实际转向角和/或传感器测量的转向转矩。如果测量的转向转矩和预期的转向转矩之间的差的绝对值大于转矩阈值，那么自动化转向控制系统可被停止工作。如果测量的转向角和预期的转向角之间的差的绝对值大于当前阈值转向角值，那么自动化转向控制系统可被停止工作。当前阈值转向角值可作为当前车速的函数而变化。因此，被用以确定使自动化转向控制系统停止工作的当前阈值转向角值可随着当前车速的增加而降低。相反，当前阈值转向角值可随着当前车速的降低而提高。当前阈值转向角值根据车速的变化或调节可被限制在当当前车速处于预定速度范围内的情况下。例如，当当前车速大于预定速度范围时，当前阈值转向角值可被指定为恒定的预定最小值。类似地，当当前车速小于预定速度范围时，当前阈值转向角值可被指定为恒定的预定最大值。不一定非要使用这种范围，或者范围可覆盖车辆所能达到的所有速度。
在本发明的一个实施例中，自动化转向超驰检测系统可在测量的转向角和预期的转向角之间的差的绝对值大于当前阈值转向角值时、和/或在测量的转矩和预期转向转矩之间的差的绝对值大于当前转矩阈值时使自动化转向控制系统不工作。在对当前车速的运行依赖性基础上，当前阈值转向角和当前转矩阈值还可依赖于道路条件、道路曲率、转向系统动态、车辆加速度、车辆类型和/或其它因素，或者基于这些而变化。其它的或不同的车辆转向或车辆动态测量结果可作为决定超驰的因素。术语测量结果、参数、条件、值、和其它术语在一些实施例中可互换地使用并具有等同的意思。
图I是具有根据本发明实施例的车辆自动化转向超驰检测系统的车辆的示意图。 车辆10 (例如轿车、卡车、或其它车辆)可包括车辆自动化转向超驰检测系统100。车辆自动化转向超驰检测系统100可与一个或多个自动车辆控制系统、自主行驶应用程序或车辆自动化转向系统90联合操作或与它们向独立地操作。车辆自动化转向系统90例如可以是自适应车道对中、低速车道对中、车道保持辅助或其它应用程序。一个或多个车辆自动化转向系统90可以是系统100的部件，或者车辆自动化转向系统90可以是与系统100分开的。 车辆自动化转向系统90在工作时可以完全或部分地控制车辆的转向并减少驾驶员(例如， 车辆的操作者)通过转向轮82和/或转向系统的转向控制输入，转向系统可包括电动助力转向(EPS)系统和/或其它部件。
—个或多个传感器可被附接到或关联到车辆10。计算机视觉传感器(例如，摄像机)24、LIDAR、或激光雷达(LADAR)、传感器20、雷达传感器22、成像器、或其它远程感测装置可获得数据以允许系统100确定车辆相对于道路特征，例如车道标记、路肩、路中隔离带、道路边缘或其它物体或特征的相对位置。摄像机24可例如测量车道偏差、驶向角、车道曲率和/或其它信息(例如，速度、加速度、偏航率、其它驾驶员输入等)并提供该信息到系统 90。车辆自动化转向控制系统90可基于传感器测量的车辆相对于道路特征的相对位置来维持或控制车辆相对于道路的位置。
在本发明的一个实施例中，车辆10可包括一个或多个装置或传感器以测量车辆转向测量结果、车辆转向条件、车辆转向参数、车辆动态特性、驾驶员输入、或其它车辆相关的条件或测量结果。车辆动态测量装置可包括一个或多个转向角传感器70 (例如，连接到转向轮82和/或转向系统的另一部件)和/或转向转矩传感器80 (例如，扭转棒、扭转传感器、转矩计、转矩换能器、或其它装置)。转向转矩传感器80可被连接到或关联到转向轮82、 转向柱、转向齿条齿轮、车桥、和/或转向系统的其它部件。车辆动态测量装置可还包括一个或多个加速度计72、速度计74、轮速传感器76、惯性测量单元(IMU)78或其它装置。车辆动态测量装置可测量车辆动态条件或驾驶员输入，其包括转向角、转向转矩、转向方向、侧向(例如成角度的或向心的)加速度、纵向加速度、偏航率、侧向和纵向速度、速度、轮旋转、 和车辆10的其它车辆动态特征。测量的车辆动态特性、车辆条件、转向测量结果、转向条件或驾驶员输入信息可被例如通过有线链接(例如，控制器局域网总线CAN总线、Flexray, Ethernet)40或无线链接传递到系统100。测量的车辆动态特性、车辆条件、转向测量结果、 转向条件、或驾驶员输入信息数据可被系统100或其它系统使用来计算转向角、转向转矩、 基于车位推算法的车辆位置、和其它计算结果。
在本发明的一个实施例中，车辆自动化转向超驰检测系统100是或包括安装在客舱50或卡车60中的车辆仪表板上的计算装置。在另外的实施例中，车辆自动化转向超驰检测系统100可被定位在车辆的其它部分中，可被定位在车辆的多个部分中、或可使其全部或部分功能是基于远程的(例如，在远程服务器中或在便携式计算设备如蜂窝电话中)。
虽然讨论了各种传感器和输入，但是在某些实施例中，可仅使用传感器或输入类型中的子组(例如一种类型)。
图2是根据本发明的实施例的车辆自动化转向系统的示意描述。车辆自动化转向系统90可安装在车辆中(例如轿车、汽车、卡车、或其它车辆)。系统90可包括连接到转向柱84的转向轮82。转向柱84可以被连接到齿条齿轮86，其将转向轮82和转向柱84的旋转运动转换或转变成车辆轮胎或车轮88的线性运动或位移。转向角传感器70 可被安装到转向轮82、转向柱84、EPS系统92、AFS系统94、ARS系统96、或以其它方式关联到车辆自动化转向系统90。转向转矩传感器80 (例如转向扭转棒、扭转传感器、转矩计、转矩换能器、 或其它装置)也可被安装到转向柱84、转向轮82、齿条齿轮86、车桥或以其它方式关联到车辆自动化转向系统90。转向转矩传感器80和转向角传感器70在一些实施例中可以关联到或安装到EPS系统92、AFS系统94、ARS系统96或其它系统。
图3是根据本发明实施例的车辆自动化转向超驰检测系统的示意图。自主或自动化转向超驰检测系统100可包括一个或多个处理器或控制器110、内存120、长期存储器 130、输入装置或区域140、和输出装置或区域150。输入装置或区域140可例如包括触屏、 键盘、麦克风、指针装置或其它装置。输出装置或区域150可例如包括显示器、屏幕、音频装置例如扬声器或耳机、或其它装置。输入装置或区域140和输出装置或区域150可例如组合成触屏显示器和输入装置，其可以是系统100的一部分。
系统100可包括一个或多个数据库170，其可例如包括速度范围、转向角阈值、转向转矩阈值、转向惯性信息、转向阻尼信息、转向刚性信息、或其它信息或数据。数据库170 可被全部或部分地存储在内存120、长期存储器130或其它装置的一个或两个中。
处理器或控制器110可例如包括中央处理单元(CPU)、芯片或任何合适的计算或计算机装置。处理器或控制器110可包括多个处理器，并且可包括通用处理器和/或专用处理器，例如图形处理芯片。处理器Iio可被配置为执行例如存储在内存120或长期存储器130中的代码或指令，从而执行本发明的实施例。
内存120可以是或包括例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态RAM (DRAM)、同步DRAM (SD-RAM)、双倍数据速率(DDR)存储器芯片、闪存、易失性存储器、非易失性存储器、高速缓冲存储器、缓冲器、短期存储器单元、长期存储器单元、或其它合适的内存单元或存储单元。内存120可以是或可包括多个内存单元。
长期存储器130可以是或可包括例如硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘(⑶)驱动器、 ⑶-可记录(⑶-R)驱动器、通用串行总线(USB)装置或其它合适的可移除和/或固定存储单元,或者可包括多个这种单元或这种单元的组合。
图4是根据本发明实施例的转向超驰检测系统、过程和/或算法的框图。如在框 202中描述的，转向角命令4 -可由车辆自动化转向系统90 (例如，自适应车道对中、自动化车道对中、或其它系统)输出。如在框204所描述地，转向转矩命令Temi可基于来自车辆自动化转向控制系统90的转向角命令来计算。
转向角命令在一些实施例中可以是车辆自动化控制系统输出给车辆转向系统、与车辆转向系统关联的马达、或车辆转向系统的其它部件以改变车辆方向的转向角变化。转向转矩命令可以是自动化转向控制系统90输出给EPS系统92、AFS系统94、ARS系统96、或其它系统以转向和/或改变车辆方向的转向转矩。转向转矩命令I1* 在一些实施例中可以是驾驶员辅助转矩和叠加转矩之和。驾驶员辅助转矩可以是由EPS系统92、AFS 系统94、ARS系统96或其它系统施加的帮助驾驶员转向车辆的转矩。驾驶员辅助转矩在车辆自动化转向系统90工作时可以是零，并且驾驶员不转向车辆10。叠加转矩可以是由车辆自动化转向系统90施加的用于致动车辆转向的转矩。
自动化转向控制可在 估计车辆转向条件和估计速度指示车辆的操作者正超驰自主行驶应用程序时被操作者(例如驾驶员)的动作超驰。可进行一个或多个车辆转向测量结果的测量并可计算一个或多个预期车辆转向测量结果，每个预期车辆转向测量结果对应于测量的车辆转向测量结果中的一个。例如，转向测量结果可包括施加的转矩或转向角。计算的预期车辆转向测量结果可例如包括预期转矩或预期转向角。可计算在至少一个预期车辆转向测量结果和与其对应的测量的车辆转向测量结果之间的至少一个差。每个计算的差可与对应的当前阈值比较，该阈值可根据车速计算得到。计算的差中的一个或多个可超过其对应的当前阈值。取决于特定的实施例，一个或多个差超过当前阈值可被解读为指示车辆驾驶员意图超驰自动化转向控制或其它的自主行驶应用程序。当指示这种意图时，车辆的控制可全部或部分地转移到操作者。
在一些实施例中，预期转向转矩T—和转向转矩命令Tflsi可以被计算，如在框204中所示。预期转向转矩可以是系统100预期当车辆的驾驶员或操作者没有尝试超驰自动化转向控制系统时被施加到车辆转向系统或车辆转向系统的部件上的转矩。预期转向转矩在一些实施例中可以是系统100预期从车辆自动化转向系统90输出的转矩。预期转向转矩^&&可以基于转向角命令和车辆转向参数、常数和/或预定的值利用二阶模型、方式或方法、查询表、或其它方法或方式计算。转向转矩命令&^可以基于转向角命令4^利用二阶模型、方式或方法、查询表、或其它方法或方式计算。
转向转矩命令可以被输入到EPS系统、AFS系统、ARS系统或其它系统，如在框206所示。转向转矩命令可以是与EPS系统、AFS系统、ARS系统或其它系统相关联的马达施加到转向轮82、转向柱84、自动化转向控制系统90的部件、或车辆转向系统的其它部件的转矩。
如在框208所示，转向转矩命令Tflsi可以输入到转矩传感器80(例如，扭转棒、转矩换能器或其它装置)。转矩传感器80可以测量施加到车辆转向系统的转矩&_。施加到车辆转向系统的转矩或测量的转矩Tasffli可例如被施加到转向轮82、转向柱84、车辆转向系统或装置的车桥或其它部分。施加到车辆转向系统的转矩&_可包括由EPS系统、AFS系统、 ARS系统或其它系统施加的转向转矩命令Tfsii和驾驶员输入的转矩^吣，其可以是驾驶员输入到转向轮82的转矩的总量。测量的转向转矩Tses可由转矩传感器80 (例如，扭转棒、转矩计、扭转传感器或其它装置)测量或估计，如在框208所示。测量的转向转矩Tsiaj可包括由驾驶员施加到转向轮82或相关的系统的例如用于重新获得对车辆转向系统的完全或部分控制的转矩的总量。
如在框210中所述，测量的转向转矩Tmmw和预期转向转矩之间的差可被计算。如果该差的绝对值或大小大于当前转矩阈值4 4,那么自动化转向控制系统90就被系统100去激活、停止工作或超驰。当前转矩阈值可基于测量的车速并基于在车辆10制造过程中或之前确定的并且可能基于车辆测试、人为因素研究或其它因素的车辆因素。当前转矩阈值5&@可包括缓冲或附加转矩以考虑驾驶员的不是意在超驰自动转向控制系统 90的与转向系统的相互作用。
根据本发明的实施例，预期转向角可由系统100基于来自车辆自动化转向控制系统90的转向角命令4m计算，如在框212中所示。预期转向角^ 可以是该系统预期的在车辆的驾驶员或操作者不是尝试超驰自动化转向控制系统时被施加到车辆转向系统或车辆转向系统的部件的转向角或最大转向角。预期转向角—可以基于转向角命令4^利用查询表、简单的第二阶系统、第二阶系统、或其它数学方法或方式计算。预期转向角4^—在一些实施例中可以由于车辆动态特性和转向控制变量(例如，在转向控制系 统中的时延、延迟和系统滞后)而不同于转向角命令4^。
转向角传感器70可以测量施加到车辆转向系统的转向角输入Awaj，如在框214中所述。转向角输入例如可以被施加到转向轮82、转向柱84、车辆转向系统或装置的车桥或其它部分。测量的转向角可包括由EPS、AFS、ARS或其它系统施加到车辆转向系统的转向角输入和由车辆的操作者(例如驾驶员)施加到转向轮82的转向角输入。测量的转向角之-可由转向角传感器测量或估计，如在框214中所述。测量的转向角可包括由驾驶员为例如重新获得对车辆转向系统的全部或部分控制而施加到转向轮82或相关系统的转向角输入的总量。
如框210中所述，计算测量的转向角δ懸和预期转向角δ寧—之间的差。如果该差的绝对值或大小大于当前阈值转向角,那么自动转向控制系统90可由系统100去激活、使其停止工作或超驰。当前阈值转向角4^4可根据车辆的车速213确定。另外，例如，当前阈值转向角4 ^可根据在车辆10制造之前或过程中所确定的因素计算。这些因素可例如基于车辆检测、人为因素研究或其它因素。
例如，车速213可从速度计74输入，或可从另一测量或导航装置(例如GPS、雷达或 LIDAR)得到或导出。
当前阈值转向角Sthre5k在一些实施例中可包括缓冲或附加转向角以考虑驾驶员的不是意在超驰自动转向控制系统90的与转向系统的相互作用。虽然在一个实施例使用了两个因素(转向转矩和转向角)，但在其它的实施例中，可以只使用一个因素，或使用不同的因素。
根据本发明的一些实施例，自主转向超驰检测系统100可使用二阶模型近似或其它数学方法来计算预期转矩(有时称之为TmpEPS马达的转矩输出)。在一个实施例中，可用代数方法、数值方法、分析方法或其它方法来求解下面的公式或差分方程以计算预期转矩_^可使用二阶模型、公式或差分方程(上面方程就表示其一个例子)来计算预期转矩预期转矩τ—可基于该二阶差分方程的求解被计算、确定或导出。预期转矩I—可以是仅有的未知项或者可以基于预定的和测量的数据被导出。预期转矩可以在车辆自动化转向控制系统正在工作的同时以规则的时间间隔或时间步被计算，例如， 每10毫秒或其它时间长度，或者被实时更新。
项L,Rf和^可以是预定的常数或参数。这些项在自动化车辆转向控制超驰系统100在制造、人为因素研究中的标定期间可以使用未模型化的转向动态参数估算技术确定，或者使用其它方法或方式确定。等效转向惯性C可表示转向轮、自动化转 向系统或其它系统或装置的阻抗旋转加速度改变的趋势。等效转向阻尼&#可表示转向轮、自动化转向系统或其它系统、装置或部件的 阻抗旋转速度或转速改变的趋势。等效转向刚性U可表示转向轮、自动化转向系统或其它系统、装置或部件的位移阻力。转向角速度#可表示转向角输入的一阶导数并可以是已知的和/或由在系统100的制造期间的自动化转向控制超驰系统动态特性、人为因素研究和/或标定约束。转向角加速度#可以表示转向角的二阶导数并可以是已知的和/或由在系统100的制造期间的自动化转向控制超驰系统动态特性、人为因素研究和/或标定约束。测量的转向角可表示由转向角传感器70或其它装置测量的转向角。驾驶员输入转矩％^-可表示驾驶员输入到转向轮的转矩总量。在一些实施例中，如果自主转向控制系统90工作并且驾驶员没有与转向轮相互作用，那么Qww可以是零，或其它值。自对准转矩可表示在没有驾驶员输入或来自车辆自动化转向系统90的输入的情况下施加到车辆转向系统的转矩。自对准转矩可以是车辆速度、转向角测量结果、轮胎特征的函数，并且还可依赖于在车辆和/或车辆转向系统设计中固有的并且可在制造期间或之前量化的因素。
因为预期转矩可以由系统100基于测量的车辆转向测量结果和预定的常数计算并且可以以规则的时间间隔计算，所以预期转矩^—可以由系统100基于不同的行驶情形和/或条件调节。预期转矩[-&· 可例如在低速时比高速时更高。系统100可例如在弯曲或斜坡道路上根据弯曲或斜坡的方向计算出比平坦道路更高的预期转矩。车辆自动化转向超驰检测系统100因此可以在低速、高速、斜坡道路、弯曲道路或其它行驶情形中准确地且精确地工作。
图5是车辆的车道对中车辆动态模型的示意图。车辆10 (由位于从车辆10的中心到前轮中心的纵向距离a处的前轮13和位于从车辆10中心到后轮中心的纵向距离b处的后轮14示意表示)以纵向速度匕和侧向速度^沿着车道行进，该车道的车道中心12具有曲率/J。车辆10与车道中心12的偏差为侧向偏差.Γ。方位角描述车道中心12与纵向方向X之间的角度。车辆10可由质量m和惯性(矩)I表征，并可以偏航率P (例如，可由速率陀螺仪、頂U78或其它装置测量)改变其方位。转向角J (可使用转向角传感器70或其它传感器测量)可表示前轮胎13相对于纵向方向的方位。
使得车辆10继续维持相对于车道中心12的侧向偏差3 勺估算值(例如，侧向偏差3 的变化率j;、相对于以车辆为中心的坐标的车道方位角攀的变化率·,侧向速度的变化率丨,和偏航率/.的变化率可由如下表示的一组方程计算(其中前轮的角刚性由r,表示，而后轮的角刚性由表示)
权利要求
1.一种方法，包括 测量车辆的一个或多个车辆转向测量结果； 计算一个或多个预期车辆转向测量结果，每个计算的预期车辆转向测量结果对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个； 计算至少一个差，所述差是所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果之间的差； 测量所述车辆的速度； 基于所述测量的速度计算一个或多个当前阈值，每个当前阈值都对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果；和 当所述计算的至少一个差中的一个或多个超过其对应的当前阈值时对自动车辆控制系统进行去激活。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述计算的当前阈值的值随着测量的速度的增加而下降。
3.如权利要求I所述的方法，其中所述一个或多个车辆转向测量结果包括车辆转向角测量结果。
4.如权利要求I所述的方法，其中所述一个或多个车辆转向测量结果包括车辆转向转矩测量结果。
5.如权利要求I所述的方法，其中所述当前阈值在所测量的速度大于或小于预定速度范围时具有恒定的值。
6.如权利要求I所述的方法，其中所述自动车辆控制系统包括自动化车道对中系统。
7.如权利要求I所述的方法，包括在对所述自动车辆控制系统进行去激活之前提供警生口 o
8.一种系统,包括 车辆自动化转向系统； 一个或多个传感器；和 控制器，从而 测量车辆的一个或多个车辆转向测量结果； 计算一个或多个预期车辆转向测量结果，每个计算的预期车辆转向测量结果对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个； 计算至少一个差，所述差是所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果之间的差； 测量所述车辆的速度； 基于所述测量的速度计算一个或多个当前阈值，每个当前阈值都对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果；和 当所述计算的至少一个差中的一个或多个超过其对应的当前阈值时对所述车辆自动化转向系统进行去激活。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述计算的当前阈值的值随着测量的速度的增加而下降。
10.一种方法，包括在车辆中，使用与所述车辆关联的多个传感器估计多个车辆转向条件； 使用所述多个传感器估计所述车辆的速度；和 如果估计的车辆转向条件和估计的速度指示所述车辆的操作者正在超驰自主行驶应用程序，那么就使该自主行驶应用程序不工作。
全文摘要
本发明涉及用于在自动化车道对中过程中的速度自适应转向超驰检测的系统和方法。可测量车辆的一个或多个车辆转向测量结果。可计算一个或多个预期车辆转向测量结果，每个计算的预期车辆转向测量结果对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个。可计算至少一个差，所述差是所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果之间的差。可测量所述车辆的速度。可基于所述测量的速度计算一个或多个当前阈值，每个当前阈值都对应于所述测量的车辆转向测量结果中的一个与和其对应的计算的预期车辆转向测量结果。当所述计算的至少一个差中的一个或多个超过其对应的当前阈值时对自动车辆控制系统进行去激活。
文档编号B60W30/12GK102975716SQ201210317400
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月31日 优先权日2011年9月2日
发明者J-W.李, B.B.里特考希 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司