CN102442308A - 自适应巡航控制加速率控制 - Google Patents

Abstract

一种用于本车的自适应巡航控制系统。该自适应巡航控制系统包括传感器和控制器。该传感器配置为检测本车前面的车辆。该控制器从该传感器接收被检测车辆的信号，并配置为保持本车速度在预期速度，以及确定被检测车辆相对于本车的速度，并且基于该相对速度调节本车的加速率。

Description

自适应巡航控制加速率控制

技术领域

本申请要求于2010年9月30日递交的申请号No.61/388,316的美国专利申请作为其优先权，其全部内容通过引用的方式并入本申请中。

背景技术

本发明涉及一种用于汽车的自适应巡航控制器(ACC)，其具有用于定位前车的传感器系统，以及基于指定的控制参数调节该车车速和/或该车与前车的间隙的控制器。特别的，本发明涉及的ACC是对低速交通进行检测并做出反应，并且控制该车的速度适应低速交通。

用于汽车的间隙和速度控制器被设计用于ACC系统。典型的，它们都具有雷达传感器，通过雷达传感器，可以检测与前车的车距和相对速度。通过这种方式，可以以适当的距离(或者更准确地说，以适当的选定时间间隔)跟随正前方的车辆(也可以叫做目标对象)。在空道路(clear-lane)模式中，当没有目标对象出现时，调节到设置的速度点，例如，由驾驶员选择的预期速度。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种用于本车的自适应巡航控制系统。所述自适应巡航控制系统包括传感器和控制器。所述传感器被配置为检测位于本车前方的车辆。所述控制器从传感器接收所检测的车辆的指示，被配置为保持本车的速度在预期速度，从而确定所检测车辆和本车之间的相对速度，基于该相对速度调节本车的加速率。

在另一个实施例中，本发明提供一种用于本车自适应巡航控制系统的操作的方法。所述方法包括获得本车的预期速度的指示，当本车速度小于预期速度时，以一速率加速本车，以基本上等于预期速度的速度操作车辆，检测本车前面的车辆，确定车辆相对于本车的速度，并且基于相对速度就速率减小第一数量。

本发明的其他方面通过考虑详细的说明和附图会变得显而易见。

附图说明

图1是自适应巡航控制系统实施例的结构框图。

图2示出了自适应巡航控制系统的范围选择界限。

图3A示出了用于自适应巡航控制系统的不同预设加速率的图。

图3B示出了用于自适应巡航控制系统的不同可变加速率的图。

图4示出了用于自适应巡航控制系统的加速率分类器的操作。

具体实施方式

在本发明的任何实施例被详细解释之前，应理解的是本发明并不仅限于其申请中的细节、以及在随后的说明以及附图中被阐明的结构和组成部件的布置。本发明可以采用其他实施例并且通过不同方式被实现或者完成。

另外，应该理解的是本发明的具体实施例可以包含硬件、软件和电子元件或者模块，为了阐述的目的，可以将其说明并描述为多数元件被单独安装在硬件中。然而，本领域技术人员基于阅读该具体描述能够认识到，至少在一个实施例中，本发明的基于电子的方面能够被实现在软件中(例如，储存在非暂时的计算机可读介质中)。同样的，应该注意到多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的机构组件可以被用于实施本发明。此外，如随后段落中所描述的，在图中被说明的特定机械构造意欲举例说明本发明的实施例，并且可以采用其他替代的机械构造。

自适应巡航控制(“ACC”)类似于传统的巡航控制，但是使用额外的感测装置检测其他对象，例如，在前面与用户车辆处于相同车道的目标车辆。例如，用户设置车辆速度为60英里每小时(mph)，当在自适应巡航控制下以60mph行进时，该车辆接近于在相同的驾驶车道中的缓慢移动的目标车辆时，ACC使该车辆减速。ACC首先应用节流阀和制动控制本车降低速度。然后，ACC控制本车的速度使本车与目标车辆之间保持特定的距离。所述特定的距离是基于用户的选择、感知的天气情况、感知的路面情况和其他因素。ACC控制本车的速度变成以下较小者：1)速度必须能保持特定的距离和2)用户设置的速度。如果本车改变车道，或者目标车辆改变车道或者不再被ACC检测到，或者在特定的距离内没有新的目标车辆被检测，则ACC使车辆加速然后保持用户设置的速度。

在有些实施例中，ACC系统包括三个模式：1)设置速度模式，2)跟随模式，3)目标丢失模式。在设置速度模式中，ACC系统控制本车的速度保持在设置的巡航速度。在一些实施例中，如果本车接近另一个缓慢行驶的车辆时，ACC系统提供给驾驶者一个警告，和/或进入跟随模式。在跟随模式下，ACC系统控制本车以预期间隙距离跟随所检测的目标车辆。在目标车辆丢失模式中，ACC系统在预定的时间周期内保持现有的速率以便允许目标车辆重新出现(例如，当转弯或者上/下斜坡时)。用户可以通过使用车辆内的用户界面控制器来压下制动板或者将ACC系统关闭，从而替换或者取消任意这些模式。

在设置速度模式下，车辆偶尔会行驶在目标速度之下(例如，当上坡或者当减速的目标车辆改变车道并且ACC系统进入设置速度模式)。ACC系统检测到上述的减速并使车辆加速以便达到目标速度。加速率是预设的并且可以是恒定速率，或者是基于车辆的实际速度和预期速度之间的差值而变化的速率。所述加速率能被设置从而提供平稳的行驶和对燃料消耗最优的速率。

在一些情况下，通过ACC系统加速车辆可能对于车辆所有者不适当，例如在接近红灯、交通拥堵、或者降低的速度限制的情况下。在这些场合下，所有者看到在被ACC系统选择为目标车辆的距离之外的减速移动的车辆。不管这些缓慢移动的车辆，ACC系统可能执行加速导致车辆向停止或缓慢移动的车辆快速移动。因此，当这些情况出现时，对于ACC系统可取的是改变加速率。

附图1图示了ACC系统100。ACC系统100包括ACC单元105、用户输入模块110、车辆信息模块115、目标车辆传感器120、制动控制器125、节流阀控制器130。制动控制器125和节流阀控制器130是本车的车辆控制器132的一部分。ACC单元105包括微控制器135、定时器模块140、速度模块145、距离模块150、和加速度分类器155。

目标车辆传感器120被设置在本车上，从而它能检测在本车前面的目标车辆。传感器120输出目标车辆信息到微控制器135。在一些实施例中，目标车辆传感器120是使用调频连续波(“FMCW”)技术检测目标的微波雷达传感器。目标车辆传感器120使用发射器122发射大约为76.5GHz的FMCW信号。发射波被目标车辆反射回来，被目标车辆传感器120中的接收器123接收，并且被处理以提供目标车辆的相对速度、车辆之间的距离、以及目标车辆的相对加速度。反射波的处理信号可以被目标车辆传感器120、ACC单元105(例如，微控制器135)、或者它们的组合执行。

目标车辆传感器120通过使用例如多波束技术还指示目标车辆的横向位置或者目标车辆相对于本车的纵向轴的角度。所述角度信息被用于精确的选择目标车辆，例如，当多个潜在的目标车辆被检测时。目标车辆传感器120平均输出的微波能量小于1mW。在另一些实施例中，目标车辆传感器120使用不同的检测技术，比如雷达(基于无线电波的)、激光雷达(基于光的)、声波(基于声的)、不同的FMCW实现、或者它们的组合。

微控制器135也从车辆信息模块115接收本车状态信息。车辆状态信息包括，例如，当前车辆速度、加速率/减速率、偏航速率、和转向角，其分别由速度传感器160、加速度传感器165、偏航速率传感器170和转向角传感器175提供。所述微控制器135也从用户输入模块110接收信息，用户输入模块110包括巡航速度设置模块180、巡航速度加/减速模块185、间隙距离增/减模块190、ACC开/关模块200、制动踏板模块205、设置间隙距离模块210、ACC继续/暂停模块215、加速踏板模块220、和定时器设置模块225。在一些实施例中，更少或更多的用户输入模块110被包括在ACC系统100中。例如，在一些实施例中，定时器设置模块225没有被包括。

ACC开/关模块200是驾驶室内用户界面上的开关、按钮或类似的设备，其用于选择性地启用或停用ACC单元105。在一些实施例中，通过“设置”开关启用ACC单元105的操作，而没有包括on/off的开关。巡航速度设置模块180用于选择工作在设置速度模式下车辆的巡航速度。巡航速度加/减速模块185是被用于增加和减少先前已被选择的巡航速度。设置间隙距离模块被用于选择本车和目标车辆之间预期间隙距离，其中在跟随模式操作中ACC系统100会保持该距离。间隙距离增/减模块190被用于增加和减少先前已被选择的期望间隙距离。继续/暂停模块215被用于暂停或继续启用的ACC单元105。制动踏板模块205和加速踏板模块220监控本车的制动和加速踏板，以及将驾驶者减少的程度指示给微控制器135。

制动控制器125从微控制器135处接收制动信号。为响应收到的制动信号，制动控制器125控制本车的制动系统以输出使车辆减速的制动力。节流阀控制器130从微控制器135处接收节流输入信号，为了响应收到的节流信号，节流阀控制器130也控制车辆的发动机以增加车辆的速度或降低车辆的速度。在一些实施例中，节流阀控制器130或者独立的传输控制器(没有示出)被使用在自动传动车辆中以通过降档来降低车辆的速度。

微控制器135与定时器模块140、速度模块145、和距离模块150进行通信来共享他们和ACC系统100的其他组件之间的信息。所述速度模块145从车辆信息模块115接收当前车辆速度，并且根据用户输入模块110设置巡航速度。速度模块145确定当前车辆速度是否大于设置巡航速度、小于设置巡航速度、还是在设置巡航速度可接受的范围内(例如，在0.5mph内)的指示并将其输出给微控制器135。

距离模块150从用户输入模块110接收预期间隙距离，并且如果目标车辆被检测时，接收目标车辆和本车之间的当前相对距离。距离模块150确定当前相对的距离是否大于预期间隙距离、小于预期间隙距离，还是在预期间隙距离可接受的范围内(例如，在0.5米内)的指示并将其输出给微控制器135。

定时器模块140从微控制器135接收丢失目标指示，并且包含了丢失目标定时器230。丢失目标定时器230在从微控制器135接收到丢失目标指示后开始计数。在一些实施例中，例如，丢失目标定时器230开始计数，直到延迟时间流逝。在另一些实施例中，丢失目标定时器230设置了延迟时间并倒计时到零。

微控制器135分析速度模块145、距离模块150和定时器模块140的输出以利用制动控制器125和节流阀控制器130控制本车。尽管在附图1中已单独示出，但是各种速度模块145、定时器模块140、距离模块150、制动控制器125和节流阀控制器130的组合可以被包含到微控制器135中。此外，ACC系统100以及它的组件可能包含硬件(例如，微处理器、分立元件、现场可编程门阵列或专用集成电路)、软件或其他方面的组合。

附图2示出了用于传感器120的范围选择界限250。所述范围选择界限250是在传感器120能精确检测到是否有车辆255在与本车260相同的车道上的范围。在范围选择界限250中所检测的车辆能被ACC系统100用于作为跟随模式操作中的目标车辆。加速率分类器155利用在范围选择界限250之外所检测的车辆255来分类本车需要减速或制动的可能性，比如“不可能”“有可能”或“极有可能”。本发明的实施例能包含任意数量的分类，该分类包括连续地实现。为了简明易懂，三个分类被用于现在的描述中。当ACC系统100需要加速度时(例如，当驾驶者选择提高设置速度，继续按钮被按下，目标车辆改变车道并且设置速度大于目标车辆移动的速度，等等)，ACC系统100基于分类确定加速率。在一些实施例中，有三个加速率：快速的、中等的、缓慢的。缓慢的加速率可能是零，也就是没有任何加速度。加速率可以是固定的(如附图3A所示)或者是可变的(如附图3B所示)。

例如，快速的加速率能被预设，使得本车能快速达到预期速度，而平稳的或者快速的加速率可以在速率范围内改变，其优选具有预定的最大和/或最小的速率，这取决于本车的速度与预期速度之间的差值有多少(例如，当实际速度与预期速度的差值相对很大时，相比于当速度差值相对很小时，加速率较快)。当ACC系统100需要加速且不可能减速/制动时，系统100使用快速的加速率，当可以减速/制动时，使用中等的加速率，当极有可能减速/制动时，使用缓慢的加速率。缓慢的加速率能提高燃料经济性和更好的驾驶体验(例如，本车的用户不会经历过度的加速度，当他们看见前面有缓慢的或停止的车辆时)。

附图4示出了用于ACC系统100的加速率分类器155的操作的实施例。ACC系统100确定本车是否需要加速(步骤400)。如果需要加速，ACC系统100确定本车速度是否在可选择的预定的速度范围内(例如，大约在40-60英里每小时(mph))(步骤405)。如果本车的速度不在该范围内，分类器使用快速的加速率(步骤410)。所述速度范围在最优燃料经济和在范围外消除错误的检测之间提供平衡。在一些实施例中，使用上限阈值或下限阈值而不是速度范围。例如，分类器可以操作大约在60mph之下的所有速度和大约在30mph之上的所有速度。上限能被选择用于在其中存在很小的节省燃料利益的速度处并且遇到更慢的交通的可能性较低(例如，在高速公路上)的情况下减少错误的检测。下限能被选择用于当遇到大量的停车灯的可能性减小时(例如，停车灯在具有更高速度限制的道路上趋向于更少的使用)限制执行操作的次数。

如果速度在范围之内(步骤405)，分类器155检查在范围选择界限(步骤415)之外的车辆。如果没有检测到车辆，分类器确定减速/制动的机会是不可能的，从而设置加速率为快速的等级(步骤410)。然而，如果一个或多个车辆在范围选择界限之外被检测，分类器155检查本车的速度是否比车辆速度高出预定的阈值(例如，20mph)(步骤420)。如果所检测的车辆和本车之间的速度差值小于阈值，ACC系统100能够充分地对其进行反应，使得加速率不必减小。因此，分类器155设置速度为快速(步骤410)。如果速度差值大于阈值，分类器确定是否有不止一辆所检测的车辆比本车充分地慢(步骤425)。如果只有一辆所检测的车辆符合标准，分类器155确定有可能减速/制动，从而设置加速率为中等的(步骤430)。如果多个所检测的车辆都符合标准，分类器确定极有可能减速/制动，从而设置加速率为缓慢的(步骤435)。

加速度分类器155的多个特点已经在上文中进行了描述。加速度分类器155的其他的特点可以包括：在确定加速率时考虑本车的实际速度，在确定加速率时考虑在本车前面所检测的缓慢的车辆的相对速度，以及当ACC系统100处于跟随模式操作时，操作控制本车的加速度。

本发明各种的特征和优势在随后的权利要求中阐明。

Claims (16)

1.一种用于本车的自适应巡航控制系统，包括：

传感器，被配置为检测本车前面的车辆；以及

控制器，从所述传感器接收所检测的车辆的指示，所述控制器被配置为

保持本车的速度在预期速度，

确定所检测的车辆相对于本车的速度，

基于相对速度调节本车的加速率。

2.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中所述加速率基于所述传感器所检测的一些车辆而被调节。

3.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中当本车的移动比所检测的车辆快过预定的阈值时，所述控制器将所述加速率减小第一数量，并且当本车的移动比两个或更多所检测的车辆快过预定的阈值时，所述控制器将所述加速率减小第二数量。

4.根据权利要求3所述的自适应巡航控制系统，其中所述第二数量大于所述第一数量。

5.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中所检测的车辆在范围选择界限之外。

6.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中当所检测的车辆的移动比本车慢了预定的阈值时，所述控制器减小所述加速率。

7.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中所述自适应巡航控制系统在设置速度模式、跟随模式以及目标丢失模式中的至少一个中操作。

8.根据权利要求7所述的自适应巡航控制系统，其中当所述自适应巡航控制系统操作于设置速度模式时，所述控制器调节加速率。

9.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，还包括均耦合到所述控制器的多个车辆信息传感器、多个输入、和速度控制器。

10.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中所述加速率基于本车实际速度与所述预期速度之间的差值量而被改变。

11.一种用于操作本车的自适应巡航控制系统的方法，该方法包括：

获得本车预期速度的指示；

当本车的速度小于所述预期速度时以一速率对本车加速；

以基本上等于所述预期速度的速度运行本车；

检测本车前面的车辆；

确定所述车辆的速度相对于本车的速度；以及

基于相对速度将所述速率减小第一数量。

12.根据权利要求11所述的方法，其中除非本车的移动比所检测的车辆快过预定的阈值，否则所述速率不被减小。

13.根据权利要求11所述的方法，其中当本车的移动比两个或更多所检测的车辆快过预定的阈值时，所述速率被减小第二数量。

14.根据权利要求11所述的方法，其中当所述预期速度小于阈值时，所述速率不会被减小。

15.根据权利要求11所述的方法，其中当所述预期速度大于阈值时，所述速率不会被减小。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所检测的车辆在范围选择界限之外。

Images