CN101326074B - 自适应巡航控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自适应巡航控制系统和一种控制机动车辆的速度的方法，在这里，该机动车辆称为主车辆。该系统包括对象探测装置，该对象探测装置可以同时探测多个目标对象。为每个被探测的目标对象产生独立的控制命令，从而影响主车辆的发动机控制装置和制动控制装置，从而控制主车辆的速度。然后比较为多个同时被探测的目标对象所产生的控制命令，并且在这些控制命令中选择最受限制的控制命令。然后，根据所选择的控制命令把至少一个控制信号发送到主车辆的发动机控制装置和制动控制装置中的至少一个中，从而根据所选择的控制命令来控制主车辆的速度。

Description

自适应巡航控制系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的自适应巡航控制系统和一种控制机动车辆的速度的方法。本发明还涉及一种包括用来执行该方法的、计算机程序代码的计算机程序，一种包括电控单元可读的数据储存介质的并具有储存于其中的所述计算机程序的计算机程序产品及一种电控单元。
背景技术
用于机动车辆中的自适应巡航控制系统以前已被公开了，例如在US2003/0204298A1中公开了一种这样的系统。设置有自适应巡航控制系统机动车辆在下面称为“主车辆”。在驱动的情况下，其中没有其它车辆落入预定运行路线中的主车辆前面的一定范围内，自适应巡航控制系统在通过车辆驾驶员来致动时影响主车辆的工作，从而使主车辆速度保持基本上等于驾驶员所设定的期望车辆速度(在下面称为“设定车辆速度”)。在所述驱动的情况下，自适应巡航控制系统以传统巡航控制模式进行工作。在上面指示的范围内探测到以小于主车辆的设定车辆速度的速度在主车辆的预定路线中进行运行的阻碍对象如另一个机动车辆时，自适应巡航控制系统使主车辆的速度减少并且使主车辆以离所探测到的对象具有一个期望距离来跟随它，即自适应巡航控制系统在这种情况下影响主车辆的工作，从而使主车辆离所探测到的对象保持一个期望距离。在主车辆的预定路线中行驶的、所探测到的对象在下面称为“目标对象”，并且所述期望距离在下面称为“设定距离”。在阻碍目标对象被加速到大于主车辆设定车辆速度的速度时，或者在它出于任何原因在主车辆的预定行驶路线内不再被探测到并且没有探测到其它阻碍目标对象时，自适应巡航控制系统恢复巡航控制模式并且使主车辆加速返回到设定车辆速度。
在主车辆处于自适应巡航控制系统的控制下以离第一车辆具有设定距离来跟随第一车辆、并且被第二车辆赶上，第二车辆位于主车辆和第一车辆之间且使速度保持大于主车辆的设定车辆速度时，自适应巡航控制系统开始使主车辆加速从而使它加速回到设定车辆速度上。在这种情况下，第二车辆的驾驶员具有两个主选择即赶上第一车辆，或者保持位于第一车辆之后并且因此使第二车辆的速度减小到第一车辆的速度上。如果选择第一种选择，在第一车辆被第二车辆赶上时，加速过的或者正在加速的主车辆不良地靠近第一车辆并且需要主车辆的驾驶员人工地驱动主车辆的制动，这将使得自适应巡航控制系统不工作。如果选择第二种选择，加速过或者正在加速的主车辆不良地靠近减速的第二车辆并且在这种情况下也需要主车辆的驾驶员人工地驱动主车辆的制动，这使得自适应巡航控制系统不工作。因此在这种情况下由于不良的主车辆加速而具有危险事故的危险。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决具有自适应巡航控制系统的机动车辆的不良加速的上述问题的方案。
这个目的通过具有权利要求1所限定的特征的自适应巡航控制系统和具有权利要求5所限定的特征的方法来实现。
本发明的自适应巡航控制系统包括对象探测装置，该对象探测装置探测在主车辆的预定路线中进行行驶的一个或者多个对象(在这里命名为目标对象)，并且确定表示位于主车辆和探测目标对象之间的现行距离(prevailing distance)的距离值和表示目标对象的现行速度(prevailingvelocity)的目标速度值或者目标对象相对于主车辆的现行相对速度(prevailing relative velocity)。对象探测装置适合于同时探测多个目标对象并且适合为多个同时探测目标对象之间的每个单个目标对象确定距离值和目标速度值。该系统还包括处理装置，该处理装置根据设定车辆速度的信息、主车辆现行速度的信息和来自对象探测装置的、目标对象的距离值和目标速度值的信息为每个探测目标对象重复地产生独立控制命令，该独立控制命令影响主车辆的发动机控制装置和制动控制装置，从而如果目标对象速度大于设定车辆速度，那么使主车辆速度保持基本上等于设定车辆速度，及如果目标对象的速度小于设定车辆速度，那么使主车辆与目标对象保持一个设定距离。处理装置适合比较为多个同时探测的目标对象所产生的控制命令，并且在这些控制命令中选择这样的控制命令，即该控制命令使主车辆速度最小。自适应巡航控制系统然后适合根据所选择的控制命令把控制信号发送到主车辆的发动机控制装置和制动控制装置中的至少一个中，从而根据所选择的控制命令来控制主车辆的速度。
通过本发明的技术方案，在为多个同时控制的目标对象产生控制命令时，最受限制的(most restrictive)控制命令被给出最高的优先权。因此根据位于另一个目标对象前方的并且不直接位于主车辆前方的目标对象的速度，使主车辆速度适应是可能的。因此，在目标对象即第二车辆赶上目标对象即第车辆的上述情况下，本发明的自适应巡航控制系统根据第一车辆速度可以连续地使主车辆的速度适应，并且因此避免由更快的第二车辆所产生的、不良的和可能危险的主车辆加速。
本发明还涉及具有权利要求6所限定的特征的计算机程序、具有权利要求7所限定的特征的计算机程序产品和具有权利要求8所限定的特征的电子控制单元。
附图说明
在下面，参照附图，借助实施例的例子来更加详细地描述本发明，其中：
图1是行驶在三个目标对象后面的主车辆的示意性平面视图；
图2是示出了本发明第一实施例的自适应巡航控制系统的示意性轮廓视图；
图3是示出了本发明第二实施例的自适应巡航控制系统的示意性轮廓视图；
图4是用来执行本发明方法的电子控制单元的示意性轮廓视图；及
图5是流程图，它示出了本发明实施例的方法。
具体实施方式
本发明的自适应巡航控制系统用在机动车辆1(在这里称为主车辆)中，从而控制它的速度。图1示出了在路2上进行运动的主车辆1，其中三个机动车辆3a-3c在预定路线的主车辆1的前面运动。主车辆1例如是汽车、卡车、牵引车或者小轿车。
在图2中非常示意性地示出了本发明第一实施例的自适应巡航控制系统10。该系统包括对象探测装置11，该装置11探测在主车辆1的预定路线中进行运动的对象(它在这里命名为目标对象3a-3c)，并且探测表示位于主车辆1和探测目标对象之间的现行距离的距离值d和表示目标对象的现行速度的目标速度值Vt或者目标对象相对于主车辆的现行相对速度。借助图1的阴影区域来示出对象探测装置11所覆盖的视觉范围12。对象探测装置11可以同时探测视觉范围12内的多个目标对象，并且适合为多个同时探测目标对象之间的每个单个目标对象确定距离值d和目标速度值Vt。在图1所示的情况下，呈机动车辆形状的三个目标对象3a-3c设置在对象探测装置11的视觉范围12内并且借助对象探测装置11来进行同时探测。因此，对象探测装置11为每一个目标对象3a-3c形成独立的距离值d和独立的目标速度值Vt。对象探测装置11可以是适合用于自适应巡航控制系统的任何类型并且可以同时探测设置在相互之后的多个目标对象。因此可以使用为能够用在现有技术自适应巡航控制系统中所使用或者所提出的传统对象探测装置，只要这些可以同时探测多个目标对象就行。对象探测装置11的主要要求是，它应该可以给出测量值，从而能够为每个探测目标对象形成距离值d和目标速度值Vt。可以同时探测多个目标对象的对象探测装置例如公开在US6606052B1中。对象探测装置11可以包括一个或者多个传感器，该一个或者多个传感器直接测量主车辆和目标对象之间的距离和目标对象相对于主车辆的相对速度，或者可以设置有处理装置如一个或者多个中央处理装置(CPU)，从而根据来自对象探测装置中的一个或者多个传感器的测量信号来形成所述距离值d和所述目标速度值Vt。对象探测装置11例如可以包括一个或者多个雷达装置或者一个或者多个激光雷达装置或者一个或者多个照相装置。
系统10还包括：处理装置13，从而根据关于主车辆的设定车辆速度Vs的信息、关于主车辆的现行速度Vh的信息和来自对象探测装置11的关于目标对象的距离值d和目标速度值Vt的信息，为每个探测目标对象3a-3c重复地产生独立控制命令Ca-Cc，从而影响主车辆1的发动机控制装置14和制动控制装置15，从而，如果目标对象的速度高于设定车辆速度Vs，把主车辆的速度保持成等于设定车辆速度Vs，并且如果目标对象的速度小于设定车辆速度Vs，把主车辆1保持成距离目标对象为设定距离ds。所述发动机控制装置14可以是主车辆的发动机控制单元，及所述制动控制装置15可以是主车辆的制动控制单元。
处理装置13可以例如借助主车辆1的电子控制单元16的中央处理单元(CPU)来构成。处理装置13还可以包括两个或者更多个中央处理单元。关于主车辆1的现行速度Vh的信息直接从布置来探测机动车速度的速度传感器中或者从连接到这种速度传感器上的控制单元17中可以被提供到处理装置13中。命名为设定机动车速度的期望机动车速度Vh借助速度设定装置18由该主车辆1的驾驶员来设定。速度设定装置18例如可以包括设定零件如可压下的开关或者按钮，在主车辆以驾驶员想要保持的速度来运转时，该开关或者按钮由驾驶员来致动。借助致动设定零件，输入作为设定车辆速度值的主车辆现行速度，及自适应巡航控制系统被致动。设定距离ds是在主车辆1和探测目标对象之间所要保持的给定距离。设定距离ds可以是固定的或者可以是能调整的。设定距离ds可以自动地调整，例如通过电子控制单元16来调整，该电子控制单元16为设定的距离执行预先储存的命令，该设定的距离根据通过所描述的对象探测装置11所探测到的现行交通条件来改变，或者该设定距离ds可以通过人工来调整，例如借助操纵距离设定装置(未示出)的主车辆驾驶员来调整。对于人工调整而言，距离设定装置例如可以包括设定零件如可压下的开关或者按钮，在主车辆以距离目标车辆有这样的一个距离运转时该开关或者按钮借助主车辆驾驶员来致动：即该距离是驾驶员想要保持的距离。此外，距离设定装置包括显示装置，在该显示装置上可以显示距离大小，且该距离大小通过操纵开关或者杆由驾驶员来人工设定。显示装置然后例如示出1到5级的距离大小范围，在这里，在这个范围上的每个距离可以以米表示相对于目标车辆所要保持的一定距离或者以秒来表示相对于目标车辆所要保持的时间间隔。以本领域普通技术人员所知道的传统方式，借助处理装置13来确定控制命令Ca-Cc。
处理装置13适合于比较为多个同时探测到的目标对象3a-3c所产生的控制命令Ca-Cc，并且在它们之间选择被估计产生最小主车辆速度的控制命令、即最受限制的控制命令。如果所产生的控制命令Ca-Cc包括表示主车辆减速的一个以上控制命令，那么选择表示最大减速的控制命令。如果控制命令Ca-Cc只包括表示主车辆减速的一个控制命令，那么选择该控制命令。如果控制命令Ca-Cc只包括表示主车辆加速的一些控制命令，那么选择表示最小加速的控制命令。自适应巡航控制系统10适合根据所选择的控制命令把控制信号S发送到主车辆的发动机控制装置14和制动控制装置15中，从而根据所选择的控制命令来控制主车辆1的速度。因此，在对象探测装置11的视觉范围12内同时探测多个目标对象时，根据最受限制的控制命令来控制主车辆1的速度。在对象探测装置11的视觉范围12内没有探测到目标对象时，如果自适应巡航控制系统10通过驾驶员来致动，那么它以传统巡航控制模式进行工作，从而根据主车辆的现行速度Vh和设定车辆速度Vs之间的比较，借助产生合适的控制命令和相应的控制信号使主车辆1的速度保持基本上等于设定车辆速度Vs。
在具有三个同时探测的目标对象3a-3c的图1所示的情况下，对象探测装置11形成第一目标对象3a的第一距离值da和第一目标速度值vta、第二目标对象3b的第二距离值db和第二目标速度值vtb、及第三目标对象3c的第一距离值dc和第一目标速度值vta，如图2所示那样。在这种情况下，处理装置13根据第一距离值da和第一目标速度值vta产生了第一控制命令Ca，根据第二距离值db和第二目标速度值vtb产生了第二控制命令Cb，及根据第三距离值dc和第三目标速度值vtc产生了第三控制命令Cc。然后，处理装置13比较这三个控制命令Ca、Cb、Cc并且选择最受限制的(restrictive)一个。之后，根据所选择的控制命令来确定发动机控制装置14和制动控制装置15中的至少一个的控制信号S。所选择的控制命令可以作为一个或者多个这样的信号来被发送。在一些情况下，根据所选择的控制命令确定或者产生两个控制信号S，并且把一个发送到发动机控制装置14中，及把另一个发送到制动控制装置15中。如果需要例如车辆减速或者制动来相对于目标车辆保持一个设定距离，那么控制命令可以构成用来施加一定制动力的制动控制装置15的制动控制信号和用来进行一定的同时发动机控制如马达制动的发动机控制装置14的发动机控制信号，从而实现实现最佳的车辆减速例如尽可能快地或者以使工作车辆零件的使用寿命最佳化的方式来实现期望的或者所需要的减速。此外，在发动机控制信号和制动控制信号中只有一个根据所选择的控制命令来形成并且发送到相关的控制装置中从而实现所需要的效果如车辆速度增大或者减少。
在图2所示的实施例中，借助处理装置13来产生各自控制命令Ca-Cc，从而可以通过发动机控制装置14或者制动控制装置15来直接处理，例如以适合发动机控制装置或者制动控制装置的接口(interface)的形式来产生。因此，控制信号S在这种情况下与所产生的控制命令Ca-Cc中的、最受限制的一个相同。
在图3所示的实施例中，由处理装置13所产生的各自控制命令Ca-Cc表示主车辆期望加速和减速中的至少一个的值。在这种情况下，自适应巡航控制系统10包括信号产生装置19，该装置19把所选择的控制命令转换成适合于发动机控制装置14和/或制动控制装置15的接口的至少一个相应的控制信号S。至于其它方面，图3中所示的实施例与图2所示的实施例相对应。
示出了本发明实施例的方法的流程图示出在图5中。在第一步骤S1中，控制在安装到主车辆1上的对象探测装置11的视觉范围12内是否控制到目标对象。如果探测到一个或者多个目标对象3a-3c，那么在第二步骤S2中为每个目标对象形成距离值d和目标速度值vt。然后根据设定车辆速度vs的信息、主车辆的现行速度vh的信息和目标对象的距离值d和目标速度值vt的信息，通过计算在第三步骤S3a中为每个目标对象产生独立的控制命令。之后，在第四步骤S4中，比较为多个同时探测到的目标对象所产生的控制命令，及选择在这些控制命令之间最受限制的控制命令，即该控制命令被估计来选择主车辆的最小速度。然后在后面的步骤S5中根据所选择的控制命令产生适合主车辆发动机控制装置14或者制动控制装置15的接口的控制信号。如果在步骤S1中没有探测到目标对象，那么在步骤S3b中根据设定车辆速度vs的信息和主车辆的现行速度vh的信息来产生控制命令，因此在后面步骤S5中，根据控制命令产生适合于主车辆的发动机控制装置14或者制动控制装置15的接口的控制信号。此外，如上所述那样，在步骤S5中产生两个控制信号，即一个控制信号适合于发动机控制装置14的接口，而另一个适合于制动控制装置15的接口。在最后步骤S6中，在步骤S5中所产生的控制信号被发送到主车辆的发动机控制装置14和/或制动控制装置15。只要自适应巡航控制系统处于工作中，就重复地执行步骤S1-S6。以传统方式，例如借助主车辆的驾驶员驱动油门或者制动杆，可以中断自适应巡航控制系统10的工作。
用来执行本发明方法的计算机程序代码适合地包括在计算机程序中，该计算机程序可以直接地加载到计算机的内部存储器如主车辆的电子控制单元的内部存储器。通过计算机程序产品来合适地提供该计算机程序，该产品包括电子控制单元可读的数据储存介质，该数据储存介质具有储存于其中的计算机程序。所述数据储存介质例如是呈CD-ROM盘、DVD盘等形状的光学数据储存介质、呈硬盘、磁碟、盒式录音带等形状的磁性数据储存介质或者ROM、PROM、EPROM或者EEPROM的存储器或者闪存存储器。
本发明的计算机程序包括计算机程序代码，该代码使在这里命名为主车辆的机动车辆1的计算机：
—确定或者接受表示主车辆1的现行速度的第一速度值vh；
—接受表示主车辆1的设定车辆速度的第二速度值vs；
—对于在主车辆的预定路线中进行行驶的、这里命名为目标对象的一个或者多个探测对象3a-3c中的每一个，确定或者接受表示位于主车辆和目标对象之间的距离的距离值d和表示目标对象速度或者目标对象相对于主车辆的相对速度的目标速度值vt；
根据目标对象的距离值d和目标速度值vt、第一速度值vh和第二速度值vs，为每个探测目标对象3a-3c产生独立的控制命令，从而影响主车辆的发动机控制装置和制动控制装置，从而如果目标对象速度大于设定车辆速度vs，使主车辆速度保持基本上等于设定车辆速度vs，及如果目标对象速度小于设定车辆速度vs，使主车辆与目标对象保持相距一个设定距离ds。
—比较为多个同时探测目标对象所产生的控制命令并且在它们之间选择被估计来产生最小主车辆速度的控制命令，及
—根据所选择的控制命令把控制信号发送到主车辆的发动机控制装置和制动控制装置中的至少一个中，从而因此根据所选择的控制命令来控制主车辆的速度。
图4非常示意性示出了电控单元30，该电控单元包括用来执行计算机软件的执行装置31如中央处理单元(CPU)。执行装置31通过数据线32与存储器33例如RAM相连通。控制单元30还包括数据储存介质34例如ROM、PROM、EPROM或者EEPROM型的存储器或者闪存存储器。执行装置31通过数据线32与数据储存介质34相连通。包括用来执行本发明方法的计算机程序代码的计算机程序被储存在数据储存介质34上。
本发明当然不以任何方式被限制到上述实施例中。相反，在没有脱离在附加权利要求中所限定出的本发明基本原理的情况下，多个改进的可能性对于来讲是显而易见的。

Claims (8)

1.一种用于机动车辆中的自适应巡航控制系统，在这里，该机动车辆称为主车辆，所述自适应巡航控制系统包括：
-对象探测装置(11)，该对象探测装置探测在主车辆的预定路线中行驶的、在这里命名为目标对象的对象，并且确定表示位于主车辆和探测目标对象之间的现行距离的距离值(d)和目标速度值(vt)，所述目标速度值(vt)表示目标对象的现行速度或者相对于主车辆的目标对象的现行相对速度；及
-处理装置(13)，该处理装置根据关于设定车辆速度(vs)的信息、关于主车辆现行速度(vh)的信息和来自对象探测装置(11)的、关于探测目标对象的距离值(d)和目标速度值(vt)的信息重复地产生控制命令，该控制命令影响主车辆的发动机控制装置和制动控制装置，从而如果探测到没有目标对象的速度小于设定车辆速度(vs)，那么使主车辆速度保持基本上等于设定车辆速度(vs)，及如果探测到目标对象的速度小于设定车辆速度(vs)，那么使主车辆与目标对象保持一个设定距离(ds)，
其中，
-对象探测装置(11)可以同时探测多个目标对象并且适合为多个同时被探测的目标对象之间的每个目标对象确定距离值(d)和目标速度值(vt)，
-处理装置(13)适合为多个同时被探测的目标对象之中的每个目标对象产生独立的控制命令，
-处理装置(13)适合比较为多个同时被探测的目标对象所产生的控制命令，并且在这些控制命令中选择这样的控制命令，即该控制命令被估计使主车辆的速度最小；及
-自适应巡航控制系统(10)适合根据所选择的控制命令把控制信号发送到主车辆的发动机控制装置(14)和制动控制装置(15)中的至少一个中，从而根据所选择的控制命令来控制主车辆的速度。
2.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其特征在于，由处理装置(13)所产生的各自控制命令表示主车辆的期望加速或者减速的值，自适应巡航控制系统(10)包括把所选择的控制命令转换成至少一个控制信号的信号产生装置(19)。
3.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其特征在于，借助发动机控制装置或者制动控制装置可直接处理由处理装置(13)所产生的各自控制命令，所述控制信号与所选择的控制命令相对应。
4.根据权利要求1-3任一所述的自适应巡航控制系统，其特征在于，对象探测装置(11)包括雷达装置或者照像机装置，从而为一个或者多个被探测的目标对象确定距离值(d)和目标速度值(vt)。
5.根据权利要求4所述的自适应巡航控制系统，其特征在于，所述雷达装置是激光雷达装置。
6.一种控制机动车辆速度的方法，该机动车辆在这里命名为主车辆，该方法包括这些步骤：
-探测在主车辆的预定路线中行驶的、在这里命名为目标对象的一个或者多个对象，并且为多个同时被探测的目标对象之中的每个目标对象确定表示位于主车辆和目标对象之间的现行距离的距离值(d)和目标速度值(vt)，所述目标速度值(vt)表示目标对象的现行速度或者相对于主车辆的目标对象的现行相对速度；
-根据关于设定车辆速度(vs)的信息、关于主车辆现行速度(vh)的信息和关于用于目标对象的距离值(d)和目标速度值(vt)的信息为每一个被探测的目标对象产生独立的控制命令，从而影响主车辆的发动机控制装置和制动控制装置，从而如果目标对象的速度大于设定车辆速度(vs)，那么使主车辆速度保持基本上等于设定车辆速度(vs)，及如果目标对象的速度小于设定车辆速度(vs)，那么使主车辆与目标对象保持一个设定距离(ds)，
-比较为多个同时被探测的目标对象所产生的控制命令，并且在这些控制命令中选择这样的控制命令，即估计该控制命令使主车辆的速度最小；及
-根据所选择的控制命令把控制信号发送到主车辆的发动机控制装置和制动控制装置中的至少一个中，从而根据所选择的控制命令来控制主车辆的速度。
7.一种用于执行如权利要求6所述的方法的电子控制单元(30)，它包括执行装置(31)、连接到执行装置中的存储器(33)。
8.根据权利要求7所述的电子控制单元(30)，其特征在于，它包括连接到执行装置中的数据储存介质(34)。
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