CN101193768B - 具有取决于状况的动态匹配的自适应速度调节器 - Google Patents

Abstract

具有取决于状况的动态匹配的自适应速度调节器，其特征在于一种识别装置(14)，它用于识别各种不同的规定类型的汽车长龙行驶状况并用于选择一种匹配于所识别的状况的动态性特性(20，22)。

Description

具有取决于状况的动态匹配的自适应速度调节器

技术背景

本发明涉及一种具有取决于状况的动态匹配的自适应速度调节器。 

对于汽车来说已经知道自适应速度调节器，它们不仅允许自动调节行驶速度至一个由司机所选择的期望速度，而且也允许在以下情况下进行自动的速度匹配和距离调节，在这些情况下有一轫比较缓慢地在前面行驶的汽车位于自身的车道上，这汽车例如借助于一个雷达系统来测位。调节器根据由雷达系统所提供的距离数据和速度数据计算出一个正的或负的名义加速度，它然后通过相应地作用于汽车的驱动系统和必要时也作用于制动系统而被转换，因此可以在合适的安全距离内跟踪前面的汽车。这种安全距离一般取决于时间并且通过所谓时隙来定义，也就是说在前面的汽车和自身汽车之间的时间距离。 

考虑到尽可有舒适的和节省燃油的行驶方式使这在速度调节器运行时所许可的名义加速度限制于一个规定的加速度范围里。该加速度范围的上限和时隙是确定速度调节器的动态性特性的参数的实例。在高动态时允许较高的加速度，而且名义时隙调整设定到一个相对低的值。 

确定动态性特性的参数或者在系统里规定为固定的或者可以由司机按照愿望进行调整。例如已知有ACC(自适应巡航控制)系统，此处司机可以根据其个人偏爱在1S至2S的范围里选择名义时隙。同样也已知有一些系统，此处司机可以在规定的动态性特性(例如“运动的”或者“省油的”)之间选择，这些动态性特性分别通过一个特殊的参数组来确定。在一些系统中也可以根据自动的司机识别系统使动态分布匹配适应于各自司机的偏爱。 

由DE 19843395A1已知了一种自适应速度调节器，在这调节器中也规定了使动态性特性自动地匹配于各自的行驶状况。这里例如区分为以下行驶状况：在高速公路上正常行驶、在高速公路上超车、在城市内正常行驶、在城市内超车和停车和开动。除此之外在本专利说明中也叙述了存取一个导航系统的数据的方法，因而例如在一个转弯多的路段前可以自动地被转换到一种较小的动态状况。 

以前所使用的ACC-系统一般用于在高速公路上或者构筑良好的地方公路上行驶并且只能用于某一个极限速度，例如30km/h之上。然而开发了先进的系统，它们也可以使用在较低速度时，直至停车，而且它们例如在停车和开动时实现行驶，也可以使汽车在此状态下自动制动以及在一定的条件也可以使汽车自动地重新起动。这些系统被称之为“全速范围的ACC”(ACC-FSR)或“ACC/Stop&Go”(ACC/停车和开动)。 

发明内容

具有在权利要求中所述特征的本发明尤其可以在这些先进的ACC-系统中改善车辆流并使行驶方式更好地适应于司机的直觉特性。为此目的速度调节器具有一个识别装置，它专门设计用于识别各种不同的所规定类型的汽车长龙行驶状况并使动态性特性匹配适应于相应所识别到的状况。 

所谓“汽车长龙行驶状况”这里一般是指一种状况，即有多辆汽车一前一后地行驶或停在同一条车道上，其中自身的装备有ACC-系统的汽车是这汽车长龙中的一辆汽车。这种汽车长龙行驶状况的一个典型例子例如在高速公路上的堵车。另一个例子，在城市交通中，在交通信号灯长龙中的等候。这二个例子同时也是二种不同类型的汽车长龙行驶状况的实例，其中分别应该应用另外一种动态性特性。 

在堵车或在交通缓慢 

时推荐一种具有小的动态性的特性，也就是说尤其是具有小的最大加速度和大的时隙。高的动态性，也就是说快速地紧跟(Aufschlieβen)并相对紧地驶向前面的汽车上，这里就是说尤其是在长龙较长时并且首先，如果长龙里的多数汽车都这样的话，那就容易导致一种所谓的“手风琴效应”，也就是说汽车相对远地相互拉开着的状态和汽车必须挤靠很紧并且必须相对猛的制动的状态轮流地交替，其中这可能容易引起追尾事故。在这样一些状况下往往产生一种堵车波，它逆着行驶方向传播并由于所参与车辆的迟后的反应而不断地加强，一直到完全停下来。这就是在高速公路上超负荷堵车的典型场面。具有较小动态性的特性在这里平衡地作用并有助于改善交通流。它也更容易适应于有经验司机的直觉性能。此外通过一个具有较小动态性的特性降低了燃油消耗。 

与之相比在一个交通信号灯或十字路口前从等候长龙中起动时动态性更强的特性是合适的。这里就是说通过顺畅的起动并通过一种(在交通安全性的极限范围里)更紧跟着前面汽车而实现：在绿灯状态时有更多数量的汽车可以越过十字路口，因此可以对付得了大得多的交通流，而不会造成堵车。 

通过本发明实现了：在这些不同的状况时分别自动地选出适当的动态性特性，因此使系统性能更好地对应于司机的直觉和期望。按此方式通过本发明提高的对ACC-系统的认可并且同时有助于改善交通流。 

本发明的有利设计方案和改进方案在从属权利要求中加以说明。 

速度调节器的识别装置优选具有至导航系统的接口，因此根据这在导航系统中可动用的有关道路网和自身汽车位置的信息可以确定：自身汽车是否位于无交叉路口的公路上或者例如在一个交叉路口前面。按此方式汽车长龙行驶状况可以分别配属于正确的类别。 

为了识别十字路口和类似情况然而也可以有选择地或者附带地动用其它的信息源，例如一种视频和图像处理系统。 

为了提前识别堵车状况也可以补充地取用一个堵车信息系统的数据，例如无线电台的堵车信息，通过移动通信网络或者将来在必要时也通过智能化的导航系统以及如果有一个能进行图象处理的摄像系统的话，通过识别在动态的交通信号设备上的堵车报警。 

附图说明

本发明的一个实施例示于附图中并在以下的说明中对此详细加以叙述。附图所示为： 

图1：一个自适应速度调节器的框图； 

图2和3：用于说明速度调节器工作原理的不同交通状况的简图。 

具体实施方式

图1所示的速度调节器的核心部分是一个本身已经了解的，具有ACC-和停车和开动功能的电子调节器单元10，它由一个角度分辨的雷达传感器12获得有关行驶在前面汽车的测位数据并对此进行分析处理，以便通过作用于汽车的未示出的驱动系统和制动系统而调节行驶速度。借助于雷达传感器12也可以对旁边车道上的汽车进行测位， 并且根据角度分辨率可以将经测位的汽车配合于各个行车道。通过对这些数据的统计评价至少在交通很繁忙时也可以确定：自身的汽车位于哪个车道上。 

调节器单元10配合于一个识别装置14，该装置用于识别各种不同的交通情况，其中尤其也有汽车长龙的行驶状况。在汽车长龙行驶状况时区分各种不同的预先规定的类别，例如“没有十字路口的堵车状况”和“在十字路口前的等候长龙”，而且各自所了解识别的状况通过识别装置14被配属于这些预先规定了的类别之一。为此目的识别装置14取用调节器单元10的数据，包括雷达传感器12的准备好的测位数据。识别装置14还具有一个接口16通至一个汽车里的导航系统以及一个接口18通至一个堵车信息系统，例如通至一个无线通信系统，此系统这里集成布置在导航系统里。根据这些通过这些接口所接收到的数据，识别装置14例如可以识别出：汽车是否处于一个所报告的堵车情况里或者一个这样的堵车是否即将发生，汽车是否位于一个十字路口前面或者在一个高速公路进口前以及类似情况。对于一种智能的导航系统(它通过通信的基础设施接收不断更新的数据)，那么在一定条件下也可以识别出建筑工地。 

属于识别装置14的还有一个存储器，在存储器里对于每种预先定义了的种类的汽车长龙行驶状况至少存储了一个动态性特性20，22。对于单个类别来说也可以有选择地存储多个动态性特性。它们考虑了各司机的个人偏爱。在这里所考察的实例中只表示出二个动态性特性20，22，也就是一个用于没有十字路口的堵车情况(图2)，一个用于在十字路口前的等候长龙(图3)。 

每个动态性特性由一组参数来定义，这些参数规定了在所涉及的状况类别中调节器单元10的功能原理。这样的参数的实例是最大加速度a_lim，它是当紧跟于加速行驶在前面的汽车或者车道在自身的汽车前面是空着的时用来使汽车加速的最大加速度，这样参数的实例还有时隙τ，以它在跟随行驶时，在主动的距离调节时，跟踪着行驶在前的汽车。 

在一种识别出的汽车长龙行驶状况中识别装置14根据所识别出的类别选出动态性特性20，22之一，从而使相应的参数a_lim，τ存入在调节器单元10里，如在图1中用一个开关24作了符号表示那样。 若识别的状况并不是汽车长龙行驶状况，那么开关24也可以位于中立位置上，那么就使调节器单元10用一种标准的动态性特性来工作。 

动态性特性20，22可以有选择地也通过只是一个或多于二个的参数或者通过复合的参量来定义。例如可以通过一个附加的参数来定义以下情况的一种进入对策(Eintauchstrategie)：自身的汽车暂时地低于时隙τ，也就是说大致进入(eintaucht)到至行驶在前面的汽车的安全距离里，如果行驶在前面的汽车变得较慢的话。通过一种这样的进入对策可以避免自身汽车的不舒适的高减速并使得性在前面汽车的行驶方式中的不均匀得到平衡。 

也可以定义一个函数来代替参数a_lim，这函数对于在自身汽车的实际速度和名义速度之间的每个差值都规定了确定的加速度值或者确定的加速度曲线。 

动态性特性的一个附加的参数可以有选择地确定这由司机所选择的期望速度的暂时提高。例如在交通繁忙时在一个超车过程中就可以确定：期望速度被暂时地提高到一个值，该值例如超过被超车汽车的绝对速度5km/h，以便缩短超车过程。 

图2所示的交通状况相当于一种堵车时的汽车长龙行驶或者在交通缓慢时在一个无十字路口的街道上。这装备有按照图1所示的速度调节器的汽车26是汽车长龙中的一辆汽车。借助于雷达传感器12对至少直接在前面行驶的汽车28进行测位。然而再前面行驶着的汽车30大多数并不完全被汽车28遮挡住，因此同样也可以对它们测位。按此方式，如果并没有报告堵车的话，那么识别装置14也可以识别出一种汽车长龙的行驶状况。原则上对于识别一种汽车长龙行驶状况来说，直接行驶在前面的汽车28以一种速度行驶一个较长的时间就够了，该速度明显低于所设定的期望速度。 

根据导航系统的数据此外还可以确定：自身的汽车26位于无十字路口的街道32上或者至少在一段无十字路口的街道上。在这种情况下识别装置14选出动态性特性20，其特征在于一种相对较小的动态性。与之对应地a_lim具有一个相对较小的值，而时隙t则相对较大。若前面的汽车28，30加速，则因此使自身的汽车26只具有适度加速度跟随它。因为在交通缓慢时接着一个这样的加速过程大多在短时间之后又接着是一个减速过程，因此对于自身的汽车26来说实现了一 种更舒适的，放松的并且节省燃油的行驶方式，而且同时使交通流中的振荡波动变平滑。加大了的时隙τ用于保证至前面的汽车有大的安全距离，因而减少了撞车事故的危险并且同时提供了用于进入策略的空间，通过这种策略还可以更好地平衡交通流中的波动。 

图3表示了一种汽车长龙行驶状况，其中自身的汽车26和其余的汽车28，30位于十字路口34前面的等候长龙里。十字路口的存在与否可以根据由导航系统经过接口16所传输的数据来识别出。在这种状况下通过识别装置14对于某一个大致相当于长龙起动过程持续时间的时间段被转换至动态性特性22，其特征在于高的动态性。在这种情况下许可有较高的加速度，而且时隙缩短了，因此自身汽车26更快、更紧地跟住前面的汽车28，如果汽车长龙又运动的话。因此实现了：在一个规定的时间里可以使更多数量的汽车通过十字路口34，并因此改善了交通流。这种情况也相当于司机的期待和自然的行驶方式，在这种状况下司机同样也将紧跟着前面的汽车。 

在图3所示的状况中，如果自身汽车26是汽车长龙中的第一辆汽车并且直接就停在十字路口前面，那么也可以至少在交通繁忙时识别出“在十字路口前面的等候长龙”这种类别。随后的汽车则虽然不可能直接被测位，但一般可以认为其存在。交通繁忙的尺度可以通过对雷达传感器12的测位数据的统计分析处理而获得。在交通不繁忙时，例如夜晚，也就是说如果可以假定：自身汽车26单独地停于十字路口34前面，那就可以选择标准曲线来代替动态性特性22，因此当司机给出起动命令时，自身汽车就缓慢地加速。因此尤其是降低了对居民的噪声污染。 

上面所述的汽车长龙行驶状况的分类还可以大大细化和扩展。如果例如在按图2所示的堵车状况时自身汽车26和行驶在前面的汽车28，30位于左车道上而且汽车在二个车道上以近似相同的速度行驶，如在堵车时往往出现的情况那样，那就可以选择一种动态性特性，此时τ相比于动态性特性20减小了，这是为了避免汽车从右车道变入安全距离里去。 

另一种可以考虑的改进在于：在没有十字路口的公路上有堵车状况时区分为在堵车时的行驶和驶向堵车的尾部上的行驶，及堵车的疏散，例如根据堵车信息系统的数据。“堵车的疏散”这种类别的准则 也可能在于：在左车道上前面的汽车加速，而右车道则空着。在这种状况下适宜的是转换至一种具有较高动态性的特性，以便使堵车的疏散加速。 

可以根据雷达传感器的数据和/或根据一种智能导航系统的数据来识别的其它可以考虑的分类，是车道从二个车道变窄到一个车道，例如在建筑工地处，以及车道从一个道扩宽到二个道。在这种情况下在车道变窄之前选择一个具有低的动态性和具有特别大的时隙τ的特性，以便使汽车按照拉链锁的原理更容易穿入。在离开建筑工地时则转换到一种具有较高动态性的特性上，以便改善交通流。 

同样也可以考虑在高速公路连接位置的范围里加大时隙τ，以便使驶近的和转弯的汽车的换车道更容易。按照一种变型方案，只有在加速车道上测位该间距大于确定的最小间距的汽车进行时，那么在行驶在高速公路入口范围里的右车道上时才使时隙τ加大。相反，如果汽车在加速车道上的间距小于确定的下极限值的话，那么就可以相反地缩短时隙并使加速度提高，以便使驶近的汽车更容易地会合进入到自身汽车的后面。 

Claims (3)

1.具有取决于状况的动态匹配的自适应速度调节器，其特征在于识别装置(14)，该识别装置用于识别汽车长龙行驶状况的各种规定的不同类别并用于选择匹配于所识别状况的动态性特性(20，22)，

所述识别装置(14)设计用于在识别类别时来区分：自身汽车(26)是位于无十字路口的街道(32)还是位于十字路口(34)或入口前的街道段上，

所述动态性特性的区别在于参数(a_lim)，该参数确定了在前面的汽车(28)的速度变化时或者在自身行驶车道空出来时自身汽车(26)的加速特性，

所述动态性特性(20，22)的区别在于时隙(τ)，以此时隙在距离调节的范围内跟随着行驶在前面的汽车(28)，

识别装置(14)设计用于在堵车情况时选择相比于等候长龙情况具有较小的a_lim和较大的时隙的动态性的特性。。

2.按权利要求1所述的速度调节器，其特征在于，所述识别装置(14)具有与导航系统的接口(16)。

3.按上述权利要求1-2之一所述的速度调节器，其特征在于，所述识别装置(14)具有与堵车信息系统的接口(18)。

Images