CN101267958A - 用于车辆纵向导向的装置 - Google Patents

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Abstract

用于车辆(32)纵向导向的装置，包括：用于定位在前面行驶的车辆的传感器系统(12)；调节器，该调节器或者在跟随行驶模式中根据至在前面行驶的车辆的间距将车辆(32)的速度调节到额定值，或者在自由行驶模式中将车辆(32)的速度调节到额定值；与导航系统的接口，该导航系统提供关于行驶的路线(40、42)的信息；以及用于根据提供的信息限定额定速度的限定装置，其特征在于：构造所述限定装置，从而在识别出行驶路线的多义性时为每种可能的路线(40、42)计算额定速度的界限值，并且选出这些界限值中的最大值用于限定额定速度。

Description

用于车辆纵向导向的装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆纵向导向的装置，包括：用于定位在前面行驶的车辆的传感器系统；调节器，该调节器或者在跟随行驶模式中根据至在前面行驶的车辆的间距将车辆的速度调节到额定值，或者在自由行驶模式中将车辆的速度调节到额定值；与导航系统的接口，该导航系统提供关于行驶的路线的信息；以及根据提供的信息限定额定速度的限定装置。
背景技术
用于车辆纵向导向的这种装置也称为ACC系统(自适应巡航控制)并且典型地具有雷达传感器作为传感器系统，用该雷达传感器可以测量在前面行驶的车辆的间距和相对速度。按这样的方式可以以适当的间距或者更精确地说以适当选择的时间间隔跟踪直接在前面行驶的车辆，即所谓的目的目标。在自由行驶模式中，在没有目的目标的情况下调节到额定速度，该额定速度在当今采用的系统中通过由驾驶员选择的期望速度给定。
但是在某些条件下，例如在驶过窄的弯道时，期望速度可能不适配当前的情况，使得以过高的速度驶过弯道。然后驾驶员被迫自己干预到纵向导向中并且暂时将ACC系统去激活。
在DE 19821803A1和DE 19931161A1中描述了纵向导向系统，它具有与同样在车辆内的导航系统连接的连接件，使得由导航系统提供的路线信息尤其是关于直接在前面的道路段的曲率的可由数字地图读出的信息可以流入速度调节中。但是在此存在问题，即在十字路口或者岔路口上，在分叉的道路网络中不总是从开始就清楚自己的车辆行驶哪个路线。所以在纵向导向时由导航系统提供的路线信息仅可以在以下情况下使用，即在导航系统的跟踪功能也被激活时，使得人们可以从自己的车辆跟踪由跟踪功能计算的路线出发。但是车辆的大部分的行驶在已知的地形上实现，使得跟踪本身不必要并且自己为了纵向导向的目的必须被激活，但是这与相对复杂的目的输入有关。此外即使跟踪被激活，也经常发生驾驶员偏离计算的路线这种情况，因为用于找到至目的的最快的路线的由导航系统执行的计算基于关于在高速公路、乡村公路或者市区内的公路上允许的速度的一定的假设并且这些假设经常与驾驶员的经验相矛盾。
发明内容
具有在权利要求1中描述的特征的本发明实现了在导航系统的跟踪不被激活时也使用纵向导向系统的功能，用该功能实现适配的速度。
这按本发明通过如下方式实现，即构造限定装置，用于在识别出行驶路线的多义性时为每种可能的路线计算额定速度的界限值并且选出界限值中的最大值用于限定额定速度。
按这种方法实现了这一点，即在预计的行驶路线不清楚的情况下，限定装置也始终在确定的状态中并且所以在没有关于由驾驶员可能选择的路线的信息的情况下也可以是激活的。在接近十字路口或者岔路口时，限定装置的功能方式依据这样的假设，即驾驶员在不同的可考虑的路线中选出允许最大的速度的那个路线。虽然这种假设不必总是恰当，但是该假设提供了这样的前提，即在未知的行驶路线中限定装置完全可以是激活的并且从而在任何情况下在路线单义的路段上允许自动的速度适配。在此有意识地忍受，驾驶员必须偶然主动地干预到纵向导向中，即当该驾驶员在多个可能的路线中选择仅允许以较小的速度行驶的路线时总是如此。但是在这种反正仅偶尔发生的情况中，驾驶员考虑到限定装置不能正确地预测适配的速度，所以他准备好必须主动地干预到纵向导向中。容易带来舒适度的与此有关的损害。优点主要是，在所有其余的情况中提供限定装置的功能。
本发明的有利的设计方案和改进方案由从属权利要求给出。
在限定装置的功能范围内必须决定，行驶路线是单义的还是多义的。对于该决定可以利用不同的附加准则，尤其是转向信号灯的状态。由此驾驶员还必须干预到纵向导向中的这种情况的频率显著降低。可以预见的副作用在于，阻止了驾驶员按这样的方式将其意图通过转向信号灯(闪光器)的提早的使用变得清楚。
必要时为了去除多义性也考虑驾驶员的转向行为，例如在高速公路出口之前更换到减速带上。
如果在导航系统中跟踪功能是激活的，那么在驾驶员跟随计算的路线的假设下路线假设为单义的。但是在修改的实施方式中也可考虑的是，由跟踪功能计算的路线总体上保持不考虑。在这种情况中避免在驾驶员偏离计算的路线并且例如无视由导航系统输出的拐弯建议时车辆的不必要的减速。此外该变型方案具有这样的优点，即限定装置始终具有相同的功能方式，使得驾驶员可以容易地习惯固有的系统行为。
ACC系统通常具有恢复键(Resume-Taste)，驾驶员用该恢复键在暂时去激活之后可以重新激活ACC功能。
然后通常接受在系统去激活之前最后作为期望速度调节的这个速度作为期望速度。如果在按本发明的系统中驾驶员在路线多义的情况下主动干预到纵向导向中，例如通过键操纵或者通过操纵制动踏板，以便引起车辆的减速，那么这表明，驾驶员已经选定该路线，额定速度的较小的界限值适用于该路线。在这种情况中适宜的是，这样修改恢复键的功能，即取代最大的界限值，较小的界限值作为调节的基础。驾驶员然后可以直接在ACC功能去激活之后重新操纵恢复键，并且系统这样调节速度，使得该速度适配由驾驶员选择的路线。
限定装置可以通过驾驶员命令被激活以及去激活。但是在一种优选的实施方式中，限定装置在自由行驶模式中是自动激活的，相反在跟随行驶模式中是自动去激活的。这种功能方式依据这样的考虑，即自己的车辆可以用相同的速度驶过前面的路段，目的目标也用该速度驶过该路段。因为根据由导航系统提供的路线信息只可以用有限的精度确定道路曲率，所以使限定装置这样编程，使得它在计算额定速度的界限值时考虑确定的安全下降(Sicherheitsabschlag)。相反在跟随行驶模式中安全下降不是必需的，并且实现了如下优点，即至目的目标的距离保持恒定并且避免与驾驶员的直觉相矛盾的并且提高燃料消耗的不必要的减速过程和加速过程。在失去目的目标时，例如当在前面行驶的车辆拐弯时或者更换到辅助车道时，系统转入自由行驶模式中，并且限定装置自动激活，使得用适配的速度继续行驶。
附图说明
本发明的实施例在各附图中示出并且在下面的说明中进行详细解释，其中：
图1是纵向导向装置的框图，
图2是交通情况的示意图用于说明装置的工作方式，并且
图3是用于解释按修改的实施方式的装置的工作方式的流程图。
具体实施方式
在图1中示出了一个ACC系统10，其基本结构和作用方式可以认为是公知的并且因此在此仅简略描述。
安装在车辆前面的分辨角度的雷达传感器12将被定位的目标的定位数据(间距、相对速度和方位角)提供到ACC系统10。测量数据循环地更新。在跟踪模块14中相应地当前的测量数据与来自前面的测量循环的测量数据比较，使得可以跟踪各个目标的运动。
轨迹估计模块16用于估计自己的车辆的可能的轨迹。在此在最简单的情况中仅评价自己的车辆的横摆角速度，该横摆角速度借助于横摆角速度传感器18测量并且可以结合自己的车辆的行驶速度在正好由自己的车辆驶过的道路段中确定道路曲率。
在示出的例子中，在轨迹估计时附加地评价跟踪模块14的数据。雷达传感器12不仅对前面行驶的车辆作出反应，而且也对静止的目标以及逆行作出反应。但是前面行驶的车辆可以根据其相对速度与自己的车辆的行驶速度之间的关系识别。当定位一个或多个前面行驶的车辆时，已经可以识别位于前面的弯道，即前面行驶的车辆作为集合进行横向运动，即使自己的车辆还没有驶入该弯道内并且从而横摆角速度实际上还等于零。
然后根据估计的轨迹确定行驶空间(Fahrschlauch)，那些作为目的目标为进行间距调节要被考虑的车辆必须在该行驶空间内。在最简单的情况中行驶空间涉及一个具有一定的标准宽度的条带，该条带跟随估计的轨迹。但是根据跟踪模块14的数据也可以识别，由自己的车辆行驶的道路具有多少条车道并且自己的车辆是在哪个车道上。例如为了这个目的可以检测是否有前面行驶的车辆，所述车辆在较长的时间内至自己的车辆具有横向偏移，该横向偏移大致相应于通常的车道宽度。同样可以评价，自己的车辆被超过多少次或者本身的车辆在右边的辅助车道中超过多少次车。
然后在可信化模块20中对被定位的并且在跟踪模块14中被跟踪的目标进行可信化，也就是说对于每个目标给出它在行驶空间内的概率。在此考虑，定位数据尤其是横向位置数据具有一定的误差，所述误差随着逐渐增大的目标间距而变大。如果目标在行驶空间内的概率位于一个确定的阈值的上面，那么目标是“可信的”，也就是说该目标作为重要的目标对待，该目标在自己的车道上。然后在这些可信化的目标中最后选出具有最小的间距的那个目标作为用于距离调节的目的目标。
在调节器22中根据目的目标的定位数据通过干预到驱动系统内并且必要时也干预到车辆的制动系统内进行真正的间距调节，使得以由驾驶员在一定的界限内可选择的时间间隔跟踪目的目标。如果没有目的目标，那么系统处于自由行驶模式中，并且该自由行驶模式通常调节到由驾驶员选择的期望速度。
自此描述的ACC系统10具有与车辆的导航系统24的接口。该导航系统包含以数字形式存储的公路地图并且借助于GPS系统(全球定位系统)求出自己的车辆的当前位置，使得在ACC系统中提供关于道路类型(高速公路或乡村公路)以及关于位于前面的出口、十字路口、入口、弯道等的信息。
尤其可以由在数字地图中存储的数据确定直接位于前面的道路段的曲率。该信息一方面可以用于改善在估计模块16内的轨迹估计。但是该信息尤其是在自由行驶模式中也可以用于改善车辆的纵向导向。因此在预定与车辆类型有关的还感觉为舒适的最大横向加速度的情况下可以根据道路曲率计算速度的上界限值，用该速度应该驶过相关的道路段。如果界限值小于期望速度，那么适宜的是，这样修改速度调节，使得不调节到期望速度，而是调节到界限值。
另外根据由导航系统提供的数据也可以决定，位于前面的道路段是涉及在封闭的村镇之外的乡村公路还是涉及在市区内的公路，从而可以选择对相关的道路类型合适的法律上的最高速度作为界限值。相应地在这些情况中也适用，在这些情况中“智能的”导航系统提供关于可能存在的速度限制的信息。
但是如果在十字路口、岔道、岔路口之前提供多个可能的行驶路线，这同样可以借助于导航系统的数据识别，那么必须确定地假设驾驶员估计跟随哪条路线，从而系统在任何情况下显示确定的行为。由于这种原因，在图1中示出的装置具有一个模块26，该模块根据导航系统24的数据识别行驶路线的这种多义性。为了去除或者至少限制这种多义性，模块26附加地获得状态传感器28的信号，该状态传感器给出自己的车辆的转向信号灯(闪光器)的当前状态。如果例如存在向右的拐弯可能性并且使用右边的闪光器，那么由此可以推断出驾驶员想要向右拐弯，并且然后因此为了确定速度界限值，向右拐弯的路线是决定性的。但是如果既不使用右边的闪光器也不使用左右的闪光器，那么情况保持多义的，因此不清楚驾驶员真的想直线行驶还是仅忘记使用闪光器。然后多义性的去除可能通过以下方式实现，即评价驾驶员的转向行为。为了这个目的，模块26在示出的例子中也获得横摆角速度传感器18的信号。
如果在导航系统24中激活跟踪功能，那么选择地为了去除多义性也假设，驾驶员跟随由跟踪系统计算的路线。但是在此考虑的例子中，由跟踪系统提供的路线信息保持不考虑。
如果在跟随行驶情况中选出并且跟踪目的目标，那么为了间距调节的目的一种有意义的假设是，自己的车辆跟踪目的目标的轨迹。这种假设基于在估计模块16中的轨迹估计。
在自由行驶模式中，在限定装置30中进行上面提及的速度界限值的计算，该限定装置30由模块26得到所有可能的路线的道路数据，所述路线在尽最大可能排除多义性之后还有剩余。此外限定装置30由可信化模块20得到是否选出目的目标的信息。如果选出目的目标，那么即在跟随行驶模式中，限定装置30保持不激活，并且在调节器22中与导航系统24提供的数据无关地实现到目的目标的间距调节。
在自由行驶模式中，限定装置30对于每个可能的路线相应地根据对于相关路线合适的道路曲率计算单独的界限值。限定装置30然后选出这样计算的界限值中的最大的界限值并且将其与由驾驶员选择的期望速度相比较。两个彼此比较的值中的较小的值然后作为额定速度传输到调节器22上。
在图2中借助于一个例子对上述装置的作用方式进行解释。
配备有按图1的装置的车辆32在两车道的道路34的右车道上例如在高速公路的方向道路上行驶，并且接近具有减速带36的出口，该减速带36过渡到比较急地向右折弯的拐弯车道38中，而道路34在出口的后面描述成轻微的左弯道。从而给车辆32提供了两个可能的路线40和42，所述路线的道路曲率不同。两个曲率中的每个定义了一个速度界限值，该速度界限值不应该被超过，如果车辆32驶过该路线并且在此车辆的横向加速度应该保持在在舒适和安全观点下可接受的最高界限的下面。
模块26(图1)识别情况的多义性并且将属于两个路线40和42的曲率报告给限定装置30，该限定装置为速度计算所属的界限值并且然后选出属于路线40那个界限值作为两个界限值中较大的界限值。在此首先假设，不使用车辆32的转向信号灯。此外假设，车辆32的当前速度比选出的界限值大，该当前速度在此因为存在自由行驶情况而相应于由驾驶员选择的期望速度。因此该界限值构成额定速度，该额定速度传输给调节器22。调节器22然后计算(负的)自由行驶额定加速度，通过其确保，车辆32的速度降低到界限值，如果车辆驶入轻微的左弯道内的话。
实际上在此可以这样设定，界限值的计算根据对于确定的点的道路曲率进行，该点以规定的优选与速度有关的距离位于车辆32的当前位置之前。在此该距离这样选择，使得车辆32的必要的减速可以保持在舒适的区域内。在一种简化的实施方式中也可以这样，即限定装置对于沿路线40的多个点计算多个界限值并且这些界限值与相关的点的间距一起传输给调节器22，从而调节器根据这些数据可以计算出最佳的减速策略。
如果在图2中示出的情况中在车辆32中使用右边的闪光器，那么模块26识别出，行驶路线是单义的，并且限定装置30将路线42的相应的界限值传输给调节器22，结果，在车辆32驶入到拐弯车道38内之前，该车辆32明显减速。
如果驾驶员不使用转向信号灯，但是想拐弯，那么必要时可以在略晚的时刻根据转向运动识别出车辆更换到减速带36上，如在图2中虚线所示。在此必要时利用在导航系统中可提供的关于减速带36的存在和开始的信息并且必要时也利用在ACC系统中可提供的车辆32在哪个车道上的信息。由此可以防止车辆从道路34的左车道到右车道的换道被误解为拐弯意图。
如果车辆32的驾驶员想根据路线42拐弯，但是这种拐弯意图不被识别或者过晚地被识别，那么驾驶员自己必须并且干预到纵向导向中，以便车辆充分减速。如果限定装置42在多义的情况下选择较小的界限值(根据路线42)，但是驾驶员实际上想跟踪路线40，该路线允许较高的速度，那么舒适度的与此有关的损害明显小于在相反的情况下发生的损害。然后车辆的相对明显的适配路线42的减速是不必要的和不可信的并且被驾驶员以及跟踪交通感觉为干扰的且恼怒的。通过按本发明总是为速度选择最大的界限值，可以避免该缺点。
在图3中以流程图的形式示出了装置的稍微修改的功能方式，但是该功能方式在结果上与上述的功能方式是等效的。
在步骤S1中决定，ACC系统10是在跟随行驶模式(是)中还是在自由行驶模式(否)中。如果系统在跟随行驶模式中，那么调节器22在步骤S2中根据由跟踪模块14提供的关于目的目标的数据计算跟随行驶额定加速度作为额定加速度，该跟随行驶额定加速度确保以规定的时间间隔跟踪目的目标。
相反在自由行驶模式中，在步骤S3中通过限定装置30为每种可能的路线计算期望额定加速度以及自由行驶额定加速度。期望额定加速度是这样的加速度，该加速度对于保持或者重新达到由驾驶员选择的期望速度是必要的。自由行驶额定加速度与相关的路线的道路曲率和/或其它的道路特征有关。在其计算时，限定装置30追溯到由模块26认为可能的路线的由导航系统24提供的道路数据。在步骤S4中，限定装置30然后计算期望额定加速度与自由行驶额定加速度的最大值中的最小值作为额定加速度。
然后在步骤S5中通过调节器22或者将在步骤S2中计算的额定加速度或者将在步骤S4中计算的额定加速度输出到车辆的驱动系统和/或制动系统上。
从而在本实施例中，与在上述的实施例中不同，不是适应于额定速度，而是适应于额定加速度。但是在此在步骤S3中按这种方式也实现自由行驶额定加速度的计算，即首先对于每个路线根据道路曲率确定速度的界限值，并且然后计算额定加速度，使得实际的速度在到达相关的道路段时相应于界限值。从而界限值暗含在自由行驶额定加速度中。

Claims (8)

1.用于车辆纵向导向的装置，其具有：用于定位在前面行驶的车辆的传感器系统(12)；调节器(22)，该调节器或者在跟随行驶模式中根据至在前面行驶的车辆的间距将车辆(32)的速度调节到额定值，或者在自由行驶模式中将车辆(32)的速度调节到额定值；与导航系统(24)的接口，该导航系统提供关于行驶的路线(40、42)的信息；以及用于根据提供的信息限定额定速度的限定装置(30)，其特征在于：构造所述限定装置(30)，使得在识别出行驶路线的多义性时为每种可能的路线(40、42)计算额定速度的界限值并且选出这些界限值中的最大值用于限定额定速度。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于：构造所述限定装置(30)，用于确定额定速度，该额定速度与由驾驶员选择的期望速度和选出的界限值中的最小值相等。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述额定速度的界限值与由导航系统(24)提供的关于在相关的路线(40、42)上的道路曲率的信息有关。
4.按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于模块(26)，构造该模块，从而根据由导航系统(24)提供的关于道路网络的信息识别不同的路线选项并且根据附加的信息决定考虑哪个路线作为车辆(32)的可能的路线(40、42)。
5.按权利要求4所述的装置，其特征在于：所述附加的信息之一是状态传感器(28)的信号，它描述车辆的转向信号灯的状态。
6.按权利要求4或5所述的装置，其特征在于：所述附加信息之一是导航系统(24)的跟踪系统的关于计算的行驶路线的信息。
7.按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：所述限定装置(30)仅在自由行驶模式中是激活的。
8.按权利要求7所述的装置，其特征在于：所述限定装置(30)在由跟随行驶模式更换到自由行驶模式时可自动激活。
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