CN101334670A - 用于半自动地辅助汽车的转向运动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于半自动地辅助汽车的转向运动的装置，其具有用于提供关于汽车转向机构的转向位置和关于在汽车行驶时驶过的路段的信息的辅助机构。本发明建议通过一种学习行驶被学习记忆的针对确定的环境的理论轨道可以存储在一个计算单元中并且所述辅助机构设计成当汽车(10)达到在所述确定的环境中的预定的位置时可以动用所述理论轨道和在将汽车(10)沿着所述理论轨道驾驶时对驾驶者进行辅助。

Description

用于半自动地辅助汽车的转向运动的装置

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1所述的用于半自动地辅助汽车的转向运动的装置。

背景技术

在具有紧密靠近行车道的障碍物的不习惯的环境中驾驶汽车或者驾驶完全不熟悉或几乎不熟悉的车辆时，驾驶者常常感觉很困难和不舒服。此外，随着驾驶者年龄的增大，在这些情况下驾驶者的驾驶安全感或对自己的驾驶能力的信任度都在降低。至今为此已知有各种用于在汽车导航上辅助汽车驾驶者的系统。这种系统的目标例如在于协助驾驶者进行泊车。此时辅助的程度可以是不同的。例如在所谓的泊车引导系统中设有以超声波或雷达为基础的辅助装置，借助于这种辅助装置向驾驶者提供有关在汽车附近区域中的障碍物的信息，其中实际的转向过程由驾驶者自己实施。

此外，存在具有汽车轨道的调节机构的系统，由此向驾驶者传递转向指令或实施转向调节。这种系统的扩展附加地实现对轨道调节的动态适应，其中例如通过汽车上的环境传感器可以实现与在例如停车场的汽车的附近区域中的实际存在的情况相适配。装备这种装置比较费力和昂贵。

由DE3813083A1已知一种用于汽车的自动泊车装置。

发明内容

本发明的任务是提供一种在局部的确定的环境中在进行重复的驾驶任务情况下用于半自动地辅助汽车的转向运动的装置，它减轻了驾驶者进行的转向过程。

该任务通过并列的权利要求解决。在从属权利要求中列出了本发明的一些有利的扩展方案。

本发明从一种用于半自动地辅助汽车的转向运动的装置出发，该装置具有用于提供关于汽车转向机构的转向位置和关于在汽车行驶时驶过的路段的信息的辅助机构。本发明的核心在于，通过一种学习行驶被学习记忆的针对确定的环境的理论轨道可以存储在一个计算单元中并且所述辅助机构设计成当汽车达到在所述确定的环境中的预定的位置时可以动用所述理论轨道和在将汽车沿着所述理论轨道驾驶时辅助驾驶者。由此可以在局部的限制得很窄的环境中辅助和由此方便驾驶者对汽车的导航。在个别情况下的由于没有受到控制的或复杂的转向任务造成的事故事件几乎可以被排除或减至最少。此外可以避免由于预计不能够被可靠地控制的驾驶情况造成的恐慌下的行驶。这样，驾驶者在处于局部限制的环境中的困难的行驶情况下、在行车道引导中的不典型的局部限制的条件下，在不寻常的紧密靠近行车道的障碍物的情况下或者在用不习惯的汽车驾驶的情况下，都可以没有恐慌地或者在具有高的安全感下行驶。

通过本发明的装置可以提高无经验的或者不自信的驾驶者，例如老年驾驶者的驾驶活动，而在其它情况下这些驾驶者自己很少开车或者完全放弃了驾驶汽车。尤其是定期地在相同的区段上出现的困难的行驶情况，例如在与房屋配属的地下车库的情况下或者在经常行驶的院子入口的窄的弯道的情况下，都能够毫无问题地掌控，而不必完全放弃独立的驾驶。但是出门和回家这样经常或者总是一再出现的驾驶是所有驾驶活动的整体中占绝大多数的驾驶事件。

仅仅为了与一个新环境相适应或者尤其是为了在大多数情况下仅仅很小或短的行驶路段部分上对汽车进行首次调整，可能时必须需要有经验的或受过培训的驾驶者的一次性的帮助，这比较而言费用较低。在驾驶大的不一目了然的车辆或者驾驶驾驶者很少或者以前从来没有驾驶过的车型时也不会有问题。由于有了本发明的措施，结果有关的人又得到鼓励而驾驶车辆，相反在没有所建议的装置情况下这些人由于上述原因至少间断地或甚至持续性地不再驾驶任何车辆。

但是按照本发明的装置可以在一般性的应用上用于非常不同的驾驶任务。尤其是该装置不是局限于特定的确定的标准化的情况，如例如在泊车进入横向或纵向停车位时就是这种情况。亦即该装置尤其可以应用于这样的情况，即虽然环境在事先是已知的，但是其中没有一般相同类型的驾驶任务需要解决。例如通过按照本发明的装置可以控制完全不同的或特别的驾驶情况。

被存储的理论轨道或与理论轨道相配属的数据可以在以后随时由相应的驾驶者调用。驾驶者为此例如可以将在确定的环境中的汽车带到理论轨道的一个点上或在该确定的环境中的一个预先确定的位置上，以便从该位置出发调用被学习记忆过的理论轨道。接着驾驶者可以在按照本发明的装置的辅助下无碰撞地沿着理论轨道驾驶汽车。虽然为了利用该装置一般必须预先将汽车带到一个希望的开始位置或相应地定向，但是这一般而言不是关键性的，因为例如将汽车开到开始位置上或开到开始位置周围的附近区域中是在一个针对驾驶者的能力而言是没有问题的行驶路段区域中进行。因此尤其是这样地选择开始位置，使得即使没有受过训练的驾驶者也能够控制该开始位置。

这样地对没有受过训练的驾驶者进行辅助，使得驾驶者能够沿着理论轨道驾驶汽车。这包括通过没有受过训练的驾驶者使汽车至少分区段地精确地在理论轨道上运动或者以与该理论轨道的可以预定的还可以容许的偏差运动。实际行驶轨道与理论轨道之间的可以预定的可以容许的在两侧上都可能的偏差尤其是这样地进行预先设定，使得不会出现不希望的或不合适的行驶情况。尤其是这样地选择可以预定的最大允许的偏差，即可以排除在要驶过的行驶路段的附近区域中与障碍物碰撞。在汽车接近理论轨道的可以容许的偏差的极限时或在超过理论轨道的允许的最大偏差时，可以将该情况相应地明确地向驾驶者发出信号或者必要时对汽车导引进行自动的干预，以避免碰撞或类似情况。

另外建议设置通讯装置，通过它可以在被学习记忆的理论轨道的基础上向驾驶者通告用于沿着理论轨道行驶时使汽车转向的信息和/或指令。在要求、选择和接着的启动被学习的理论轨道或理论轨迹时，驾驶者或者获得转向提示，驾驶者利用该转向同时可以沿着学习的理论轨道驾驶汽车，或者使用一个转向调节机构，其中转向偏转的顺序在没有驾驶者的作用下自动地完成，例如通过一个受控制的或受调节的伺服电机。在尤其是被存储在计算单元中的调节算法中，如果存在一个具有轨道调节和动态适应的已知装置，那么可以在很大程度上利用在该装置中存在的部件。由此在存在这种已知的系统的情况下为了装备所提出的装置实施的附加措施就比较少。所提出的装置尤其是要求有汽车位置确定机构或路程计，以便在被学习过的理论轨道的行驶或再行驶期间相对于理论位置对实际位置进行检查和必要时再调节。

此外优选的是设有用于与驾驶者独立地控制汽车的转向运动的转向控制机构，以便控制汽车的转向机构，使得汽车沿着所述理论轨道行驶。由此在驾驶者不清楚必须进行转向运动的情况下也能够由转向控制机构按照被学习记忆的和存储在计算单元中的理论轨道实施汽车的转向运动。

计算单元有利地构造成可以提供多个不同的理论轨道。由此可以在计算单元中存储在确定的或预定的环境中的不同的由空间条件确定的要行驶的理论轨迹或转向预设值，在该环境中行驶过程预计被重复地进行。由于能够利用各对应配属的理论轨道，因此没有受过训练的驾驶者可以掌控几乎任何数量的困难驾驶情况。为此必须对计算单元中的不同的被学习记忆过的理论轨道进行识别、分配、调用和再次存储才可能实现。

另外建议设置在汽车达到理论轨道的至少一个点时通告驾驶者具有一个理论轨道可供汽车的运动使用的机构，可以使汽车受到协助地沿着理论轨道行驶。尤其是预先通知驾驶者已经达到一个这样的点，由此驾驶者可以决定他是否想利用该学习过的理论轨道。这意味着即使当驾驶者没有考虑到或者不知道对于达到的行驶位置已经有一个理论轨道可供使用时，通过使他注意此情况，驾驶者也可以利用该转向辅助。所建议的机构因此必须识别是否或者什么时候汽车的一个实际位置至少位于理论位置的附近区域中或者与存储的理论轨道的一个理论位置相一致，随后通过合适的装置将该情况通知驾驶者，例如以声和/或光或触觉的方式。

由此驾驶者通过在尽可能早的时刻获得他可能利用一个被存储的理论轨道的信息而能够最大程度地利用所建议的装置。由此驾驶者可以在他想要时或者在没有由于疏忽大意而处于未利用状态的理论轨道时随时利用一个或者全部存储的理论轨道。这在总体上提高了系统的价值或对驾驶者的最大的辅助，同时将行驶路段的一些区段中的碰撞危险降低到最小，为该行驶路段存储了一个理论轨道。原则上被存储的理论轨道也可以没有被利用，例如当驾驶者是受过训练的驾驶者时。

有利地设有机构，用于在达到理论轨道的附近区域中的一个坐标区的至少一个点时通告驾驶者汽车可以沿着一个理论轨道受到辅助地行驶。由此当汽车到达一个点时，该点不是直接地位于理论轨道上而是处于被学习记忆的理论轨道的附近，就已经可以自动地利用理论轨道，此时汽车可以安全地沿着被学习记忆的理论轨道行驶。为了从在理论轨道的附近的位置达到理论轨道的一个点上，驾驶者可以尤其是通过通讯装置获得对汽车进行转向的指令和被引导地达到理论轨道上。备选地或组合地也可以借助于转向调节机构达到该理论轨道。

优选在汽车中设置电的伺服转向机构。通过电的或机电的伺服转向机构(EPS)，驾驶者可以非常方便地相应于通过通讯装置给出的指令实施希望的转向运动。

本发明的装置的另一个实施形式的特征在于设有位置探测机构，用于探测汽车的当前的实际位置和与对应于理论轨道的理论位置进行比较。由此可以在每个时刻确定和必要时修正实际的行驶位置相对于按照学习记忆的理论轨道的希望的行驶位置的可能出现的偏差。该修正例如可以利用通讯装置通过指令通知驾驶者或者可以提出修正建议和/或进行相应的转向调节以修正行驶位置。

优选地通讯装置和/或转向控制机构构造成与位置探测机构共同工作，以使汽车的实际位置与理论位置相匹配。由此这些机构中的各个或者通过它们的配合作用可以在任何时刻在汽车沿着理论轨道行驶时或者在启动了理论轨道的情况下使行驶位置以汽车的希望的理论位置进行调整。尤其是直接地对驾驶者发出相应的指令或者由转向调节机构干预转向，由此不再存在偏差或由此达到理论位置。

此外建议设置一种转向引导系统的机构。转向引导系统尤其理解为这样的系统，即在该系统中既不将转向过程传递给驾驶者也不通过该系统本身实施调节。这些系统例如具有基于超声波或雷达的周围环境探测机构。按照本发明的装置由此可以与已知的转向引导系统有利地组合。尤其是按照本发明的装置的附加功能可以与现有的转向引导系统相适配。由此可以将所建议的装置的安装或使用的附加费用减少到一个绝对需要的程度。

有利地设有用于探测汽车周围环境的传感器机构。其中尤其可以想到的是探测汽车周围环境的智能系统，例如具有影像、超声波和/或雷达辅助的环境传感机构。按照本发明的系统本身可以具有这些辅助技术，例如当在将建议的装置补装到汽车中的情况下这些辅助技术还不存在的时候。但是该建议的半自动辅助装置也可以与具有轨道调节和动态适配的系统相适配或无问题地作为扩展部分按照在这些系统上或者集成在它们里面。

尤其有利的是计算单元集成在汽车的一个总线系统中。由此可以将现有的汽车总线系统最佳地用于本发明的装置的任务或使用。

最后计算单元构造成可以使用理论轨道，以便协助驾驶者沿着理论轨道使汽车倒车行驶地驾驶汽车。在只有进行倒车行驶从可能从一个达到的汽车位置继续行驶的情况下，半自动辅助的转向运动对于沿着理论轨道的倒车行驶是非常有帮助的。尤其是倒车行驶对于没有经验的或者年龄大的驾驶者来说是很大的问题，而本发明的装置在泊车情况下或者其它可比的情况下明显简化了这些人的驾驶。

附图说明

以下对照非常示意的附图在说明其它的优点和细节的同时对本发明做详细描述。

图1是具有按照本发明的装置的一个系统的宏观结构的方框图；

图2是一个非常示意的行驶情况，其中一个示意示出的汽车位于一个弯道之前的确定的环境中和

图3是带有表示出的理论轨迹的另一个行驶情况，其中一个示意示出的汽车位于一个横向停车位之前的确定的环境中。

具体实施方式

图1示出了一种已知的具有轨迹调节和动态适应的系统的宏观结构，该系统通过一个按照本发明的装置得到扩展。在已知的系统中假定转向打轮是由系统本身控制的和由一个电的或机电的伺服转向机构(EPS转向机构)要求的。作为转向调节的基础可以或者采用存储的理论轨道或轨迹或者采用基于停车位测量机构所计算的理论轨迹。汽车周围的环境的特征可以通过环境传感器探测。由此在已知的系统情况下，通过使轨迹调节与环境相适配，实现轨迹调节的动态适应。这种系统的应用被局限于标准的情况，例如用在具有确定的限界物体的纵向停车位的情况下。到目前为此这种已知的系统可以为驾驶者提供很高程度的支持。

在图1中示出的系统扩展的宏观结构用图1进行描述。数据存储机构，停车位测量机构和转向调节机构利用位置确定部件或路程计部件推测位置和行驶过的路段。所示的系统包括一个中央计算单元或者具体地一个轨迹存储器1，它对转向调节机构2作用。转向调节机构2与路程计3通讯，用于确定汽车的位置。路程计3又与停车位测量机构4和轨迹存储器1连接。停车位测量机构4用于一个轨迹规划机构5，后者向转向调节机构2分派相应的数据。

轨迹存储器1、停车位测量机构4和轨迹规划机构5例如可以组合在一个泊车引导系统6中。与路程计3一起设有一个建议的系统单元，通过汽车总线7可以对该系统单元进行干预。具有路程计3的泊车引导系统6又可以向一个通讯装置8或一个HMI(人-机交互界面)提供信息。通过HMI 8可以例如以声的或光的或触觉的方式向驾驶者传递转向指令。此外，由包括泊车引导系统6和路程计3的系统向一个电动伺服转向机构9(EPS转向机构)发送转向要求。EPS转向机构也可以通过汽车总线7动作并且在图1中例如作为单独的单元示出，以说明它作为系统部件的意义。

理论轨道的学习记忆通过使用者或驾驶者实施。此时关键的是使用者与汽车处于一个可以重复起动的确定的位置上，以便在一个以后的时刻将已经被学习记忆过的理论轨道或轨迹调出和再次行驶。

图2强烈示意地示出了位于一个用于驶入地下车库层12的地下车库入口11的一个相对较窄的弯道区域之前的轿车或汽车10。用箭头P1表示了在弯道区域中用于汽车10的右弯道的一个可能的理论轨道。由此汽车10例如可以从图2所示的位置由一个有经验的或受过训练的驾驶者通过驶过该路段对按照箭头P1所示的理论轨道进行学习记忆，其中汽车在对该理论轨道进行学习记忆之前处于按照图2中所示位置的一个位置上。在图2中示出了以长方形示意画出的汽车10的这个开始位置，其中汽车10的前缘边10a与地下车库入口11的右边相邻的壁11a垂直地定向。汽车10的前缘边10a此时与壁11a的一个末端A平齐。

在地下车库层12上示出了两个支柱12a，12b作为在地下车库层中的示例性的障碍物。由受过训练的驾驶者为了学习记忆理论轨道而驶过的路段包括尤其是按照箭头P1所示的部分路段直到例如达到在停车层12上的一个希望的停车位置。被学习记忆的理论轨道的终点可以由受过训练的驾驶者在学习记忆行驶中个别地确定，例如只包括按照箭头P1所示的弯道行驶或者也包括另一个路段部分直到达到一个停车位置。被学习记忆的理论轨迹例如可以存储在按照图1所示的轨迹规划机构中。在进行理论轨道的学习记忆时或者在进行学习记忆行驶时，对在泊车过程期间在驶过的路段上被偏转的方向盘角度进行存储。为了限制关于理论轨道的被存储的数据量，可以只存储由例如一个驶过的路段和一个转向调节值构成的那些值对，其中方向盘角度是变化的。

图3示例性地示出了另一个对于一个没有受过训练的驾驶者来说困难的驾驶情况，其中汽车13被定位在前面侧边和在两个横向停车位14和15的纵向方向的横向上。其中示出了一个被学习记忆的理论轨道或轨迹轨道16，汽车13沿着该轨道可以从所示的位置行驶到横向停车位15中，这可以通过利用被存储的理论轨道16例如通过对驾驶者或转向轨道调节机构的指令进行运动。为了调出被学习记忆过的轨道，驾驶者行驶到一个预先限定的位置上或按照图3所示的一个起点处和激活被相应地学习记忆过的理论轨道。起点此时是这样限定的，使得汽车13例如以一个前右汽车角13a很小间距地位于横向停车位15的壁15a之前并且与该壁平齐。

在沿着理论轨道16进行再次行驶时和基于在轨迹存储器1中存储的信息或驶过的路段s，路程计3根据存储的转向偏转连续地求得汽车13的当前的理论位置和将其与根据驶过的路段s以及实际的转向偏转达到的实际位置进行比较。在实际中总是出现的偏差的情况下，需要对存储的转向偏转进行修正，以便再次接近该理论位置。由此一个没有受过训练的驾驶者例如可以将图3所示的汽车13沿着理论轨道16泊入停车位15中。为此，驾驶者首先沿着理论轨道16的第一部分路段16a使汽车13向前行驶直到点B，接着沿着理论轨道16的第二部分路段16b向后行驶，从而将汽车定向地泊入横向停车位15中。

原则上也可以设想到一种按照本发明的系统，通过它例如在存储器中存储的轨道上在两个方向上行驶，例如在一种在学习记忆中在前进方向上被驶过的轨道情况下，也可以在向后方向上要求，以便从一个在驶过理论轨道之后汽车达到的位置上在相反的方向上沿着相同的理论轨道往回行驶。

依据驾驶者的愿望可以在没有协助下或者依靠理论轨道16将汽车从按照图3所示的情况达到的停车位置中开出，此时按照行驶过程的相反顺序进行，亦即首先沿着部分路段16b向前行驶直到点B，然后沿着部分路段16a直到再次达到汽车13在图3中的开始位置和开始的定向。

原则上在沿着被学习记忆过的理论轨道行驶时转向辅助可以随时由驾驶者中断或按照时间地中断或断开。例如从横向停车位15中开出汽车可以借助于理论轨道16的被学习记忆过的部分路段16b仅仅进行到点B和接着驾驶者在没有协助的情况下继续行驶，而没有利用理论轨道16的部分路段16a。

为了调用、激活或去激活一个被学习记忆过的理论轨道，设有一些对于驾驶者适合的操作可能性，例如开关按钮或类似物。

Claims (13)

1.用于半自动地辅助汽车的转向运动的装置，其具有用于提供关于汽车转向机构的转向位置和关于在汽车行驶时驶过的路段的信息的辅助机构，其特征在于，通过一种学习行驶被学习记忆的针对确定的环境的理论轨道(16)可以存储在一个计算单元中并且所述辅助机构设计成当汽车(10，13)达到在所述确定的环境中的预定的位置时可以动用所述理论轨道(16)和在将汽车(10，13)沿着所述理论轨道(16)驾驶时对驾驶者进行辅助。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设有一个通讯装置(8)，通过它可以在被学习记忆的理论轨道(16)的基础上向驾驶者通告用于沿着理论轨道(16)行驶时使汽车(10，13)转向的信息和/或指令。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设有用于与驾驶者独立地控制汽车(10，13)的转向运动的转向控制机构，以控制汽车(10，13)的转向机构，使得汽车(10，13)沿着所述理论轨道(16)行驶。

4.如以上权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述计算单元构造成可以提供多个不同的理论轨道。

5.如以上权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有机构，用于在汽车达到理论轨道的至少一个点时通告驾驶者具有一个理论轨道可供汽车的运动使用。

6.如以上权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有机构，用于在达到理论轨道的附近区域中的一个坐标区的至少一个点时通告驾驶者具有一个理论轨道可供汽车的运动使用。

7.如以上权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有位置探测机构，用于探测汽车的当前的实际位置和与对应于理论轨道的理论位置进行比较。

8.如以上权利要求之一所述的装置，其特征在于，通讯装置和/或转向控制机构构造成与位置探测机构共同工作，以使汽车的实际位置与理论位置相匹配。

9.如以上权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有泊车引导系统的机构。

10.如以上权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有用于探测汽车周围环境的传感器机构。

11.如以上权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述计算单元集成在汽车的一个总线系统中。

12.如以上权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述计算单元构造成可以使用理论轨道，以便协助驾驶者沿着理论轨道使汽车向后行驶地驾驶汽车。

13.用于半自动地辅助汽车的转向运动的方法，其中辅助机构提供关于汽车转向机构的转向位置和关于在汽车行驶时驶过的路段的信息，其特征在于，通过一种学习行驶被学习记忆的针对确定的环境的理论轨道(16)被存储在一个计算单元中，和所述辅助机构设计成当汽车(10，13)达到在所述确定的环境中的预定的位置时动用所述理论轨道(16)和在将汽车(10，13)沿着所述理论轨道(16)驾驶时对驾驶者进行辅助。

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