CN102556059A - 机动车的横向导向驾驶员辅助系统的运行方法和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的横向导向的驾驶员辅助系统的方法，其中，由机动车的环境数据和/或工作数据确定将来的道路延伸走向、并由此得出至少一个确定转向干涉的横向导向参数，其中，在确定道路延伸走向和/或横向导向参数时考虑描述车道表面的横向延伸走向相对水平面的偏差和/或描述该偏差的变化的道路路拱信息。

Description

机动车的横向导向驾驶员辅助系统的运行方法和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车的横向导向的驾驶员辅助系统的方法，其中，由机动车的环境数据和/或工作数据确定将来(待行驶/前方)的道路延伸走向并且由此得出至少一个决定转向干涉的横向导向参数。此外，本发明还涉及一种具有这种驾驶员辅助系统的机动车。
背景技术
这种可实施自动的转向干涉的、用于对机动车进行横向导向的驾驶员辅助系统已经公知。作为示例可列举轮辙保持辅助系统，其中，机动车例如在高速公路上自动地跟随车道的延伸走向，在此期间无需为此进行过强的转向干涉。通常，这种横向导向驾驶员辅助系统分析处理由机动车的环境数据和/或工作数据确定的将来的道路延伸走向。可为所述道路延伸走向配设附加的信息，例如道路类型等。
在这种情况下，在已知的构型中通过机动车的导航系统确定将来的道路延伸走向并且将其提供给驾驶员辅助系统的控制装置，该控制装置便由此导出横向导向参数、尤其是待设定的转向角。例如可以以形状元素的形式来提供这种由导航系统提供的将来的道路延伸走向，所述形状元素通常也被称为回旋曲线(Klothoiden)。给所述形状元素配设属性，所述属性提供将来的道路延伸走向，具体地提供行驶车道的延伸走向。属性例如包括沿行驶方向的水平曲率、道路类型、路面等。除了横向导向驾驶员辅助系统，所述数据也可以在其它车辆系统中作为环境数据使用。
通常，在相对于行驶方向的横向方向上，不是与重力矢量垂直地、即不是绝对水平地建造道路，以例如允许雨水流走。车道表面的横向延伸走向与水平面的这种偏差通常被称为“路拱/路面隆起(Strassenueberhoehung)”。在此通常这样构造道路，使得在弯道中朝向弯道内侧倾斜，而在直行的道路延伸走向中道路或车道向右下倾斜，由此可排走液体。相应地可能是：如果例如在道路表面向右下倾斜的情况下立即跟随有应朝向弯道内侧倾斜的左弯道，则在弯道前方使道路路拱变更。
为了使道路完全或近似水平的区域保持尽可能小，这种路拱变更大多在相对短的变化区域中出现，例如在50m的路段上出现。如果这种路拱变更没有被横向导向驾驶员辅助系统得知，在路拱变更时例如在弯道前有时可能导致强烈的横向线路偏差。虽然所述行驶偏差落入机动车的也用于确定转向干涉的环境数据和/或工作数据中，但由于主要由于舒适性标准而必要的调节的惯性，不再能通过由系统界限描述的最大转向力矩来补偿的强烈的偏差累积。结果是，驾驶员辅助系统不工作(功能中断)并且需要手动干涉。例如由法规得到对所允许的转向力矩的限制，由此，作为界限例如可规定3Nm的转向力矩，在路拱变更的情况下所述界限大多不充分。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提出一种用于横向导向驾驶员辅助系统的控制方法，所述控制方法即使在路拱变更的情况下也允许辅助功能按规定地工作。
为了实现所述目的，根据本发明，在开头所述类型的方法中提出，在确定道路延伸走向和/或横向导向参数时考虑描述车道表面的横向延伸走向相对水平面的偏差和/或描述该偏差的变化的道路路拱信息。
亦即提出，提供关于道路路拱的信息，从而能在车辆自主行驶或半自动行驶时实现转向力矩预控制。通过配设给将来的道路延伸走向的道路路拱信息而预先获知：预期会出现怎样的效果/作用，从而能够通过预控制来补偿该效果并且不必补偿过强的、超过转向时的系统界限的偏差。这样便增强了通过驾驶员辅助系统、例如轮辙保持辅助系统提供的功能的可用性，而不必遭受调节舒适性方面的损失。此外在所出现的横向偏差必要时能够通过较强的干涉仍在系统界限的范围内得到校正的情况下，通过根据本发明的方法提高了横向导向的驾驶员辅助系统的可接受性，这是因为不再需要这种较强的转向干涉，而是可所谓地“分配”该校正。所有的这些措施都通过配备给将来的道路延伸走向的道路路拱信息来实现。
原则上可行的是，由至少一个传感器——尤其是立体摄像机和/或距离传感器——的传感器数据来确定所述道路路拱信息。为此需要可检测距离的传感器，以便能由距离的变化推断出道路路拱变更或道路路拱的其它变化。例如激光传感器适于作为距离传感器。
但因为这种测量大多会具有测量误差并且在可能情况下需要附加的传感器，所以根据本发明优选由导航系统的数据确定道路路拱信息。在此，具体可提出，使用其中给每个路段区段配设有道路路拱的分布(变化曲线)和/或变化的导航系统。亦即提出，通过为导航系统的基本的地图数据库扩展道路路拱的参数及其变化，使机动车的导航系统提供道路路拱。这一点对于导航系统的大多数的数据库结构是可简单实现的，这是因为仅须给相应的路段区段添加附加的属性，所述属性描述在所述路段区段上道路路拱的分布和/或道路路拱的变化。
在本发明的另一构型中可提出，在考虑道路路拱信息的情况下确定由道路路拱的变化引起的横向轮辙偏差，并通过匹配横向导向参数来校正该横向轮辙偏差。因为除了将来的道路延伸走向外还已知道路路拱的分布或至少已知在路段区段上的整体变化，所以可以事先对于将来的道路延伸走向计算所引起的横向轮辙偏差，必要时还逐段地计算该横向轮辙偏差。由此可以这样确定横向导向参数或横向导向参数的延伸走向，从而在驾驶员辅助系统的系统界限内校正横向轮辙偏差。
在此，主要可以设想两种处理方式。一方面可提出，对于道路路拱变化的路段区段的变化区域，在已知道路路拱的分布的情况下借助于道路路拱信息实时地校正横向轮辙偏差。这意味着，最终是校正成，使得在将来的路段区段的实际行驶中甚至不再出现横向轮辙偏差。该方案是这样一种调节：总是实时地需要很小地匹配横向导向参数、例如理想转向角。
而另一方面也可以设想，对于路段区段的变化区域，由道路路拱信息确定整体的横向轮辙偏差，并在该变化区域上校正该整个的横向轮辙偏差。因此，在该构型中主要涉及：在一定的时间段上对在不考虑道路路拱信息的情况下会出现的横向轮辙偏差进行校正，其中，例如可设想在道路路拱实际上变化之前就产生相反的横向轮辙偏差，然后再补偿该横向轮辙偏差等。当然也可以允许产生一定的横向轮辙偏差，在进一步的过程中再对该横向轮辙偏差进行补偿。因为道路路拱信息被配备给将来的道路延伸走向并且事先已知，所以能够事先考虑所有这些并将其纳入到转向干涉的构型中。
如上所述地可提出，使用当前的理想转向角作为横向导向参数。但也可考虑其它的、必要时附加的横向导向参数，所述横向导向参数最终描述驾驶员辅助系统根据横向导向参数执行的转向干涉。为此控制相应的车辆系统、尤其是转向装置。其它可考虑的横向导向参数例如是理想转向力矩。
另外可提出，在一导航系统或所述导航系统中确定将来的路段延伸走向并且将该路段延伸走向——尤其是通过车辆总线——提供给驾驶员辅助系统。亦即驾驶员辅助系统或驾驶员辅助系统的控制装置可通过车辆总线、例如CAN总线与导航系统或其控制装置相连接，以便由导航系统或其控制装置获得预测性的路段数据、即将来的道路延伸走向。导航系统在此可考虑传感器数据，例如GPS传感器、测程传感器和/或惯性传感器的数据，以便确定机动车的当前位置并且使所述传感器数据与从地图数据库调用的地图数据相关联(地图匹配)。由所有这些数据的汇总便产生通常也被称为预测性路段数据的、将来的道路延伸走向并且通过接口将其提供给驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统由此总是当获得当前的将来的道路延伸走向时预先计算出横向导向参数。在驾驶员辅助系统的控制装置与导航系统之间的接口在此可以如上所述地是CAN总线。
除了所述方法，本发明还涉及一种机动车，所述机动车包括横向导向的驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统被构造用于执行根据本发明的方法。关于根据本发明的方法的全部实施形式可类似地转用于根据本发明的机动车，由此也可获得所述的优点。尤其是机动车也可以附加地包括导航系统，所述导航系统提供将来的道路延伸走向并且在所述导航系统的地图库中除了现在技术中已知的地图数据外还可储存有道路路拱信息。另外，为了在导航系统与横向导向的驾驶员辅助系统的控制装置之间进行通信，机动车可以还包括车辆总线、尤其是CAN总线。根据本发明的方法于是部分地由导航系统通过确定和提供将来的道路延伸走向来执行，并且部分地尤其是在确定横向导向参数方面通过导航系统的控制装置来执行，在此当然也可以考虑其它构型。
附图说明
由下文所述的实施例以及借助于附图得到本发明的其它优点和细节。
附图中：
图1表示根据本发明的机动车，
图2表示道路路拱的分布，
图3表示根据本发明的方法的流程图，以及
图4表示用于解释本发明方法的另一图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的机动车1。所述机动车包括被构造用于对机动车1进行半自动和/或自动地横向导向的驾驶员辅助系统2，即横向导向的驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统配设有控制装置3。
另外，机动车1具有导航系统4，所述导航系统被构造用于分析处理不同传感器的数据，其中，在当前情况下示出了GPS传感器5、测程传感器6和惯性传感器7。另外，图1中示出了配设给机动车1转向系统8的控制装置9。
机动车1的不同部件、尤其是控制装置3和控制装置9以及导航系统4通过CAN总线10通信。驾驶员辅助系统2被构造用于执行根据本发明的方法，这意味着，所述驾驶员辅助系统借助于导航系统4确定将来的道路延伸走向(预测性的路段数据)，为所述道路延伸走向配备道路路拱信息。控制装置3使用所述将来的道路延伸走向和道路路拱信息，以由此确定匹配的横向导向参数，所述横向导向参数这样补偿机动车1的由于道路路拱变化引起的横向轮辙偏差，以持续地在驾驶员辅助系统2的系统界限之内工作并且对于驾驶员尽可能舒适地行驶。横向导向参数被传输给控制装置9，由此，实际上也可进行相应的转向干涉。例如可以由驾驶员辅助系统2预先计算出理想转向角(变化曲线)和/或转向力矩(变化曲线)作为横向导向参数。
图2借助一原理图示出了道路路拱在变化区域中的典型的分布。示出了在根据本发明的机动车1前面的、将来的道路延伸走向11。在一确定的距离处存在一左弯道12。如果在位置13处观察到车道表面15在相对于机动车1的行驶方向14的横向方向上的分布，则判定存在道路路拱，这是因为横向延伸走向15相对于水平面16倾斜。在此存在经常使用的右倾斜。但在弯道中，道路路拱应当是朝向弯道内侧倾斜的。相应地，在位置17处可见横向延伸走向15紧接在左弯道12前与位置13处的横向延伸走向15反向地倾斜。此外，道路路拱在例如可为50m长的区域18中连续变化，由此，例如在位置19处，横向延伸走向15完全处于水平面16上。
如果机动车1在未考虑道路路拱的所述变化的情况下行驶通过区域18，则由于关于道路路拱的信息完全是未知的，所以产生横向的轮辙偏差，而所述轮辙偏差在预先计算之后是不允许发生的。于是，便需要较大的转向力矩来进行校正，这不仅对舒适性不利，而且可能超出驾驶员辅助系统2的系统界限。
但在本发明的情况下，在机动车1的驾驶员辅助系统2中在驾驶员辅助系统2工作时考虑道路路拱信息，在此通过图3和图4来详细描述基本的功能性。
在地图数据库20中，导航系统4除了常规的地图数据之外还包括地点精确地配设给所述常规的地图数据的道路路拱信息21。所述道路路拱信息可以以沿着路段区段的精确的分布的形式预先给定，但也可以储存在路段区段上的完整的变化。
很明显，导航系统4接收GPS传感器5、测程传感机构6和惯性传感机构7的传感器数据。在机动车的定位22的范围内考虑所述传感器数据，此后借助于地图数据按照所储存的地图进行校准23，即所谓的地图匹配。这样地最后确定，机动车1处于存储在地图数据库20中的道路的哪一条上，具体处于那里储存的哪一个路段区段(回旋曲线)中。如果关于地图数据确定了机动车1的位置，则能够在提供步骤24中提供将来的道路延伸走向，其中，还一并提供有配备给所述将来的道路延伸走向的、相应的道路路拱信息21。也被称为预测性路段数据的、将来的道路延伸走向通过CAN总线10被传输给其它的控制装置或系统，例如也传输给驾驶员辅助系统2的控制装置3。
如图4所示，所述驾驶员辅助系统为确定横向导向参数26不仅利用现有技术中提供的、关于将来的道路延伸走向的数据25，而且利用道路路拱信息21，所述横向导向参数又被用于驱控转向系统8以进行相应的转向干涉。
在此希望提出两种实施方式：驾驶员辅助系统2，具体来讲控制装置3如何在考虑道路路拱信息21的情况下匹配横向导向参数26。例如一方面可以提出，所谓连续地、可能情况下以小的步长沿着路段区段考虑：在不考虑道路路拱信息的情况下会得到怎样的横向轮辙偏差。然后直接通过相应地匹配横向导向参数、例如理想转向角来校正所述的横向轮辙偏差。
在另一实施方式中，在路段区段的整个长度上对其进行考虑，这意味着，确定出在未考虑道路路拱信息的情况下会产生的整体横向轮辙偏差，然后优选通过相应的校正措施而在所述路段区段内校正所述的整体横向轮辙偏差。于是也可能是：必要时允许由于道路路拱引起的局部的横向轮辙偏差，而该横向轮辙偏差在事先或事后又被具体地补偿。
因此，总体而言，本发明通过考虑道路路拱信息而允许在保持在驾驶员辅助系统2的系统界限内的情况下舒适地行驶，而不受道路路拱变化的干扰。
在此仍需指出的是，原则上也可以由至少一个传感器、例如立体摄像机和/或距离传感器、尤其是激光传感器的传感器数据来确定道路路拱信息，但优主选相应地扩展导航系统的地图数据库。

Claims (10)

1.一种用于运行机动车的横向导向的驾驶员辅助系统的方法，其中，由机动车的环境数据和/或工作数据确定将来的道路延伸走向、并由此得出至少一个决定转向干涉的横向导向参数，其特征在于：在确定道路延伸走向和/或横向导向参数时考虑描述车道表面的横向延伸走向相对水平面的偏差的变化的道路路拱信息，其中，在考虑道路路拱信息的情况下确定由道路路拱的变化引起的横向轮辙偏差，并通过对横向导向参数的匹配来校正该横向轮辙偏差。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：由至少一个传感器——尤其是立体摄像机和/或距离传感器——的传感器数据来确定所述道路路拱信息。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：由导航系统的数据来确定所述道路路拱信息。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于：使用其中给每个路段区段配设有道路路拱的分布和/或变化的导航系统。
5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：在确定道路延伸走向和/或横向导向参数时考虑描述车道表面的横向延伸走向相对于水平面的偏差的道路路拱信息。
6.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：对于道路路拱变化的路段区段的变化区域，在已知道路路拱的分布的情况下借助于道路路拱信息实时地校正它。
7.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于：对于路段区段的变化区域，由道路路拱信息确定整体的横向轮辙偏差，并在该变化区域上校正该整体的横向轮辙偏差。
8.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：使用当前的理想转向角作为横向导向参数。
9.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：在一导航系统或所述导航系统中确定将来的路段延伸走向并且将该路段延伸走向——尤其是通过车辆总线——提供给驾驶员辅助系统。
10.一种机动车(1)，包括横向导向的驾驶员辅助系统(2)，被构造用于执行根据上述权利要求之一的方法。
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