技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于碰撞避免的方法并且涉及一种配置成为主车辆提供介入动作的避让转向系统。
背景技术
[0002] 就车辆的结构和对于车辆的控制功能二者而言，当今车辆关于安全性正变得越来越先进。大多数现代车辆配备有旨在在驾驶过程中辅助驾驶员的先进驾驶员辅助系统。先进驾驶员辅助系统的一个示例是巡航控制，其被配置成维持车辆的速度。
[0003] 更先进的自适应
巡航控制系统能够动态地调节车辆的速度，例如为领先车辆而减慢。此外，一些先进驾驶员辅助系统可以被配置用于碰撞避免，例如在某些情况下自动
制动车辆，或者如果预测到碰撞则转向辅助以转向远离在车辆的道路中的对象。
[0004] 尽管先进驾驶员辅助系统中的许多在即将发生碰撞的事件中提供有用的驾驶员辅助，但是关于在车辆碰撞情形中避免事故仍然存在改进的空间。
发明内容
[0005] 鉴于上述
现有技术，本发明的一个目的是提供一种用于主车辆的碰撞避免的改进方法。还提供了一种改进的避让转向系统，其被配置成为主车辆提供介入动作。
[0006] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于主车辆的碰撞避免的方法，该方法包括：检测车辆附近的目标；确定主车辆正行驶在与目标的碰撞路线上；检测用于使车辆朝向目标的一侧转向的用户启动的转向动作；确定主车辆的
转向不足的程度；当转向不足的程度超过第一转向不足
阈值时，控制车辆的转向控制系统以抵消用户启动的转向动作以由此降低转向不足的程度。
[0007] 本发明基于以下认识：驾驶员在试图转向远离以避免与目标碰撞时通常过度反应。这通常导致车辆的转向不足，特别是在低摩擦道路上。从而，本发明基于该认识来抵消用户启动的转向动作以由此防止转向不足，使得车辆可以安全地被驾驶越过目标。换句话说，通过由转向系统提供的抵消转向有效地减小或衰弱了用户启动的转向动作。
[0008] 因此，利用本发明概念，对于在避让操纵时转向过多的过度反应的驾驶员，不是增加转向
扭矩，而是抵消用户启动的转向动作。
[0009] 根据一个
实施例，确定转向不足的持续时间，其中仅当转向不足的持续时间已超过第一阈值持续时间时才执行抵消用户启动的转向动作。出于安全原因，期望的是防止抵消转向的意外激活。因此，有利的是要求在执行抵消转向之前转向不足已经发生至少一定阈值持续时间。
[0010] 根据一个实施例，可以仅在转向不足的持续时间在超过第一阈值持续时间的第二阈值持续时间内时才执行抵消用户启动的转向动作。出于功能安全原因，有利的是不允许抵消转向激活持续过久。因此，超时限制由第二阈值持续时间设定。
[0011] 根据一个实施例，确定指示主车辆的驾驶
稳定性的稳定性参数值，其中仅当稳定性参数值指示主车辆稳定时才执行抵消用户启动的转向动作。稳定性参数可以指示轮胎滑移低于阈值，优选地处于线性状态，即车辆没有“打滑”。滑移
角是轮胎接地面的行驶方向与
轮毂方向(即
车轮的指向方向)之间的角度。可以针对车辆的后轴车轮之一测量滑移角。另一种可能的稳定性指标是
偏航率，即围绕竖直轴线的旋转速度。超过阈值的偏航率可以指示不稳定的车辆状况。
[0012] 根据一个实施例，转向不足的程度可以是主车辆的所计算的从模型确定的参考转向角与所测量的实际转向角之间的偏差。
[0013] 根据一个实施例，确定车辆特定参数和车辆驾驶参数，并基于车辆特定参数、车辆驾驶参数和车辆模型计算参考转向角。
[0014] 参考转向角是期望的转向角。可以通过包括车辆模型的数学
算法来计算参考转向角。典型地，诸如车辆速度和偏航率/侧向
加速度的车辆驾驶参数被测量并用作算法的输入。可以在别处(例如从机载车辆参数和状态在线估计系统)估计或检索车辆特定参数，例如车辆
质量和轮胎转弯
刚度。
[0015] 该算法基于车辆模型和参数估计转向角。
[0016] 所测量的转向角是实际转向角。该角度典型地在
转向柱处利用转向角
传感器或/和通过车辆的电动辅助的转向系统的小
齿轮角来测量。
[0017] 车辆模型可以是假定本身已知的
自行车模型。
[0018] 根据一个实施例，可以基于所计算的参考转向角与所测量的实际转向角之间的偏差来确定用于抵消转向动作的转向扭矩。因此，可以基于直接与转向不足的程度相关容易地可获得的转向角确定用于抵消转向动作的转向扭矩。所计算的参考转向角与所测量的实际转向角之间的偏差是当前转向不足的程度的量度。
[0019] 根据一个实施例，用于抵消转向动作的转向扭矩可以与所计算的参考转向角与所测量的实际转向角之间的偏差成比例。
[0020] 根据一个实施例，转向不足的程度可以基于转向不足梯度。由此，与使用绝对转向不足来判断转向不足的程度相比，可以更快地捕获转向不足的情形。
[0021] 根据一个实施例，当转向不足的程度随后被确定为低于比第一转向不足阈值低的第二转向不足阈值时，控制转向控制系统以停止提供抵消转向动作。当转向不足的程度被确定为低于阈值并且驾驶员可能通过他自己/她自己控制车辆时，可以停用抵消转向扭矩。
[0022] 根据本发明的第二方面，提供了一种避让转向系统，其被配置成为主车辆提供避免与目标碰撞的介入动作，该避让转向系统包括：配置成检测主车辆附近的目标的驾驶环境检测单元；配置成确定主车辆在与目标的碰撞路线上的碰撞确定单元；配置成控制主车辆的转向扭矩的转向控制系统；以及车辆控制单元，其被配置成：检测用于使车辆朝向目标的一侧转向的用户启动的转向动作；确定主车辆的转向不足的程度；当转向不足的程度超过阈值时，控制车辆的转向控制系统以抵消用户启动的转向动作以由此降低转向不足的程度。
[0023] 根据一个实施例，该系统可以包括配置成确定指示主车辆的驾驶稳定性的稳定性参数值的车辆稳定性测量单元，其中车辆控制单元被配置成控制转向控制系统仅当稳定性参数值指示主车辆稳定时才抵消用户启动的转向动作。
[0024] 根据一个实施例，该系统可以包括用于测量主车辆的实际转向角的转向角传感器，其中车辆控制单元被配置成：基于所计算的从模型确定的参考转向角与所测量的实际转向角之间的偏差来计算转向不足的程度。
[0025] 根据一个实施例，车辆控制单元被配置成：基于所计算的参考转向角与所测量的实际转向角之间的偏差来确定用于抵消转向动作的转向扭矩。
[0026] 本发明的第二方面的效果和特征很大程度上类似于上面结合本发明的第一方面所描述的那些。
[0027] 进一步提供了一种包括根据第二方面的任何实施例的避让转向系统的车辆。
[0028] 控制单元可以包括至少一个
微处理器、微
控制器、可编程数字
信号处理器或另一可编程装置。
[0029] 当研究所附
权利要求和以下描述时，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创建除了下面描述的实施例之外的实施例。
附图说明
[0030] 现在将参考示出本发明的示例实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其它方面，其中：
[0031] 图1示出正在接近目标车辆的主车辆；
[0032] 图2a-c是示出对于不同的摩擦状况为了达到完全静止所要求的纵向距离对速度的曲线图；
[0034] 图4示出本发明的实施例的示例性应用的示意性概括图；
[0036] 图6示出本发明的实施例的功能框图；
[0037] 图7是根据本发明的实施例的避让转向系统的框图；以及
[0038] 图8是根据本发明的实施例的方法步骤的
流程图。
具体实施方式
[0039] 在本具体实施方式中，描述了根据本发明的系统和方法的各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施并且不应该被解释为限于本文中阐述的实施例；相反，这些实施例是为了透彻性和完整性并且向技术人员完全传达本发明的范围而提供的。类似的附图标记始终指代类似的元件。
[0040] 图1示出例示正在道路103上行驶的从后方接近目标104的主车辆102的示意性概括图。道路由可以是车道标记的外边缘105和107界定。道路在此被示出为具有两个车道，目标104和主车辆102正行驶其上的车道103a，以及相对车道103b。目标在此是目标车辆104。
[0041] 主车辆102以相对高的速度接近车辆并且存在与目标车辆104碰撞的
风险。主车辆102的驾驶员可能尝试仅制动从而继续在其原始路线109上。然而，取决于驾驶状况，诸如例如路面状况如何，这种途径可能对于避免碰撞不是有效的。
[0042] 另一种途径是试图追寻路线111并且从而在有或没有制动的情况下转向到目标车辆104的侧面。现在将简要讨论以上两种途径。
[0043] 图2a-c是示出对于路面与车辆轮胎之间的不同摩擦为了达到完全静止所要求的纵向距离对速度的曲线图。图2a表示1的相对摩擦，图2b表示0.6的相对摩擦，并且图2c表示0.2的相对摩擦。
[0044] 在每个曲线图中有两条曲线，一条表示仅制动(实线)，并且另一条表示制动与转向相结合(虚线)。
[0045] 在图2a中，曲线在大约42km/h处交叉，由此对于高于42km/h的速度，为了达到完全静止通过仅制动(实线)所要求的纵向距离超过组合制动和转向(虚线)所要求的纵向距离。对于较低的摩擦，例如由图2b所示的0.6，交叉是对于33km/h处的更低的速度。此外，对于甚至更低的摩擦，例如由图2c所示的0.2，交叉是对于18km/h处的甚至进一步更低的速度。
[0046] 因此，从图2a-c可以得出结论，对于光滑的道路，为了避免与主车辆前方的目标碰撞，在避让操纵中包括转向动作比单制动动作更有效。
[0047] 然而，如由图1中的路线111所建议的，转向到目标的侧面的效率取决于主车辆的轮胎上的侧向轮胎力。
[0048] 图3以虚曲线302示出对于滚动车轮并且以曲线304示出对于
锁定车轮的侧向轮胎力(Fy)对轮胎滑移角(α)。滑移角(α)是行驶的方向与轮毂指向方向之间的角度，如在图3中所示的示意性轮胎300上所示出的。
[0049] 对于锁定车轮，侧向力可以由表达式μSFzsin(α)给出，其中μS是
摩擦系数并且Fz是轮胎与路面之间的法向力。
[0050] 滚动车轮曲线302(虚线)示出侧向力Fy在峰306处相对快速地饱和(saturate)。对于更大的滑移角，侧向力Fy减小，这表明轮胎与路面之间的抓地力在减小。对于大滑移角，滚动轮胎的侧向力接近锁定车轮的侧向力。
[0051] 从而，由于轮胎侧向力迅速饱和，因此更多的转向给出过度的轮胎侧滑移角，并且转向不足。这将导致车辆较少的侧向加速度以及从而较少的侧向位移以及因此与前方的目标撞击增加的风险。本发明减轻了上述有问题的驾驶情形。
[0052] 图4示出本发明的实施例的示例性应用的示意性概括图。避让转向系统被包括在在此示出为行驶在道路103上的主车辆100中。道路由外边缘105和107界定。道路在此被示出为具有两个车道，其是主车辆102的自我车道的车道103a以及相对车道103b。
[0053] 主车辆102包括配置成检测主车辆102附近的目标104的驾驶环境检测单元202。主车辆102进一步包括配置成确定主车辆在与目标104的碰撞路线上的碰撞确定单元204以及配置成控制主车辆的转向扭矩的转向控制系统206。
[0054] 主车辆102进一步包括车辆控制单元208。车辆控制单元208从碰撞确定单元204接收主车辆102在与目标车辆104的碰撞路线上的信息。控制单元接下来检测为了避免碰撞而将主车辆102转向到目标车辆104的侧面的用户启动的转向动作。用户启动的转向动作启动图4中所示的转向出(steer-out)阶段。
[0055] 接下来，控制单元208确定由驾驶员的转向动作所得的主车辆102的当前转向不足的程度。确定当前转向不足的程度可以通过计算所计算的从模型确定的参考转向角与所测量的实际转向角之间的偏差来执行。
[0056] 参考转向角是期望的转向角。可以通过包括车辆模型的数学算法来计算参考转向角。典型地，诸如车辆速度和偏航率/侧向加速度的车辆驾驶参数被测量并用作算法的输入。可以在别处估计或检索车辆特定参数，例如车辆质量和轮胎转弯刚度。该算法基于车辆模型和参数估计转向角。
[0057] 所测量的转向角是实际的一个转向角。该角度典型地在转向柱处利用转向角传感器或/和通过车辆的电动辅助的转向系统的
小齿轮角(pinion angle)来测量。主车辆可以包括用于测量主车辆的实际转向角的转向角传感器(未示出)。
[0058] 当车辆控制单元208确定转向不足的程度超过阈值时，车辆控制单元208控制转向控制系统以抵消用户启动的转向动作，如由
方向盘402和概念性示出的方向盘402在顺
时针方向上的旋转方向所示。
[0059] 因此，在主车辆102正接近目标104并且驾驶员试图转向到侧面时，即如由转向出阶段所示，转向可能过度，导致侧向车轮力的损失和转向不足。这导致路线404以及与目标104的即将发生的碰撞。
[0060] 然而，利用避让转向系统，过度转向被由方向盘402和概念性示出的方向盘402的旋转方向所指示的转向扭矩
叠加而抵消。这导致侧向车轮力的恢复并且导致减少的转向不足以及因此改进的车辆的路径和稳定性控制。因此，主车辆102可以往回转向以沿着安全路径406行驶。在往回转向阶段期间，车辆的稳定性控制系统可以提供车辆的附加转向控制以便防止不稳定的驾驶，例如过度转向等。
[0061] 图5示出本发明的实施例的功能框图。框502表示碰撞威胁评估，即确定碰撞即将发生。此外，框504表示转向不足的检测，该检测可以基于各种参数，包括侧向加速度、方向盘角度、车辆偏航率等。确定转向不足是否高于第一转向不足阈值。此外，计时器506可以确定转向不足的时间推移并且如框508中所示将该时间推移相对于阈值持续时间进行检查。
[0062] 在一些实施例中，由510功能性表示的车辆稳定性测量单元可以确定车辆是稳定的。
[0063] 如由概念性的与
门512所示，仅当检测到威胁并且转向不足超过阈值并且转向不足的时间推移超过阈值持续时间并且车辆稳定时才激活避让转向功能，即抵消驾驶员启动的转向动作。
[0064] 图6示出本发明的实施例的功能框图。在图6中，功能性地示例出避让转向系统的停用。
[0065] 如由概念性的或门514所示，当未检测到威胁或者转向不足低于第二转向不足阈值或者转向不足的时间推移超过第二阈值持续时间或者车辆不稳定中的任一种时，停用避让转向功能(即抵消驾驶员启动的转向动作)。第二阈值持续时间是为了确保抵消转向不会激活过久的超时限制。此外，第二转向不足阈值低于第一转向不足阈值以便确保驾驶员可以他自己/她自己安全地控制车辆。
[0066] 图7是根据本发明的实施例的避让转向系统200的框图。避让转向系统200包括配置成检测主车辆附近的目标的驾驶环境检测单元202。
[0067] 此外，系统200包括配置成确定主车辆在与目标的碰撞路线上的碰撞确定单元204。碰撞确定单元204可以包括处理器或控制单元，例如车辆控制单元208的部分或车辆的用于预测碰撞的另一安全系统的部分。碰撞确定单元204可以向车辆控制单元208提供主车辆在与目标的碰撞路线上的信号。
[0068] 包括在系统200中的转向控制系统206被配置成通过施加转向扭矩叠加来控制主车辆的
曲率。转向扭矩用于将车辆的可转向车轮转动到对应于期望曲率的期望车轮角。转向控制系统206由车辆控制单元208控制。
[0069] 在一些实施例中，避让转向系统200包括配置成确定指示车辆的驾驶稳定性的稳定性参数值的车辆稳定性测量单元210。车辆控制单元208被配置成仅当确定主车辆稳定时才提供介入动作。
[0070] 转向控制系统206可以包括电动辅助的转向系统。从而，车辆控制单元208可以通过电动辅助的转向系统
请求将一定的转向扭矩添加到转向系统。所请求的转向扭矩叠加(Tsteer)可由下式给出：
[0071] Tsteer＝Kp(Aref-Aactual)
[0072] 其中Kfb是反馈增益因数并且是可调常数，Aref是参考转向角，其关于为了抵消驾驶员启动的转向动作所要求的转向曲线计算，并且Aactual是当前实际转向角。
[0073] 因此，包括在系统200中的转向控制系统206被配置成施加转向扭矩叠加。转向扭矩叠加被用于使车辆的可转向车轮转动到期望的车轮角以抵消用户启动的转向动作。
[0074] 转向控制系统206可以包括控制器，该控制器使
用例如车辆模型来计算参考转向角。另外，转向控制系统206可以包括
电机以提供转向扭矩。
[0075] 另外，避让转向系统200可以可选地包括车辆到车辆通信单元，和/或车辆到
基础设施通信单元，和/或车辆到设备通信单元，即总体上被称为V2X的通信单元，该通信单元经由
服务器与“
云”通信以便获得其它车辆或对象的存在的信息以便提高对附近车辆的检测能力。
[0076] 图8是根据本发明的实施例的方法步骤的流程图。在步骤S102中，检测车辆附近的目标。随后，在步骤S104中，确定主车辆正行驶在与目标的碰撞路线上。在步骤S106中，检测用于使车辆朝向目标的一侧转向的用户启动的转向动作。在驾驶员使车辆转向时，在步骤S108中确定主车辆的转向不足的程度。当转向不足的程度超过第一转向不足阈值时，在步骤S110中控制车辆的转向控制系统以抵消用户启动的转向动作以由此降低转向不足的程度。
[0077] 根据本发明的车辆可以是在道路上操作的任何车辆，例如
汽车、
卡车、货车、公共汽车等。
[0078] 车辆控制单元可以包括微处理器、
微控制器、可编程
数字信号处理器或另一可编程装置。本公开的控制功能可以使用现有计算机处理器来实现，或者通过为此目的或另一目的而并入的针对适当系统的专用计算机处理器来实现，或者由硬线系统实现。本公开范围内的各实施例包括程序产品，该程序产品包括用于承载或具有存储在其上的机器可执行的指令或数据结构的机器可读介质。这种机器可读介质可以是可由通用或专用计算机或者带有处理器的其它机器
访问的任何可获得的介质。举例来说，这种机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘
存储器、磁盘存储器或其它磁存储装置，或者可用于承载或存储期望的程序代码的任何其它介质，该程序代码呈机器可执行的指令或数据结构的形式并且其可以由通用或专用计算机或者带有处理器的其它机器访问。当通过网络或另一通信连接(硬连线、无线或者硬连线或无线的组合)向机器传送或提供信息时，机器将该连接适当地视为机器可读介质。从而，任何这种连接都适当地被称为机器可读介质。上述的组合也被包括在机器可读介质的范围内。机器可执行的指令包括例如造成通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行特定功能或功能的组的指令和数据。
[0079] 尽管附图可能示出次序，但是各步骤的顺序可以与所描绘的顺序不同。而且两个或更多步骤可以同时或部分同时地执行。这种变化将取决于所选择的
软件和
硬件系统以及取决于设计者选择。所有这些变化都在本公开的范围内。类似地，软件实现可以用具有基于规则的逻辑和其它逻辑的标准编程技术来完成，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。
[0080] 本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述各优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内许多
修改和变型是可能的。
[0081] 在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以满足权利要求书中列举的若干项的功能。在相互不同的
从属权利要求中列举的某些措施的仅有事实并不表明这些措施的组合不能用于获利。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
