CN102975768A - 用于自动车道对中期间的平滑转向超控过渡的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于自动车道对中期间的平滑转向超控过渡的系统和方法。具体地，可以测量车辆的车辆转向测量值。可以计算预期车辆转向测量值，每个计算出的预期车辆转向测量值都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个。可以计算测量出的车辆转向测量值中的一个与其对应的计算出的预期车辆转向测量值之间的至少一个差。可以计算至少一个超控过渡区域的下边界和上边界，每个超控过渡区域对应于测量出的车辆转向测量值中的一个以及其对应的计算出的预期车辆转向测量值。当计算出的差中的一个或多个在对应的超控过渡区域的计算出的下边界与计算出的上边界之间时，可以在预定时间段内将车辆的转向控制从自动车辆控制系统逐渐转移给车辆的驾驶员。

Description

用于自动车道对中期间的平滑转向超控过渡的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于在超控自动转向系统或方法时使用例如转向角、转向扭矩、车辆速度和其他数据的组合来提供平滑过渡的方法和系统。
背景技术
许多车辆配备有自主和/或半自主驾驶系统、应用程序和/或特征。自主和半自主驾驶系统可提供减少操纵车辆所需的驾驶员动作的自动驾驶控制。当车辆运动时，自动车道对中方法、特征和应用程序例如可以通过驾驶员激活并且可以将车辆位置保持在车道的中央。适应性车道对中系统可以相对于车辆在其上行驶的道路上的车道保持恒定的车道偏置量或车辆位置。适应性车道对中系统可以通过在减少驾驶员输入的情况下相对于道路保持车辆位置来减少驾驶员疲劳并且增加安全性。
当设计车道对中系统或其他自主驾驶系统时，可能要考虑安全因素。为了符合安全要求，可以由驾驶员超控适应性车道对中应用程序。当驾驶员超控车道对中系统时，系统将车辆的完全转向控制交给到驾驶员。然而，许多自主或半自主转向控制超控检测系统和方法可能不可靠并且可能无法准确地检测车辆转向超控状况。许多车辆自动转向系统可能在高速和低速时可靠性较差。例如，在低速时，需要较高水平的扭矩来操纵方向盘，而自主转向特征可能将轻微的方向盘运动错误地解释为转向超控事件。在高速时，车辆转向系统可能例如太敏感并且具有高转向超控阈值。因此，为了取得车辆的控制权，驾驶员可能转向过度，而车辆转向系统超控检测系统可能滞后在方向盘输入之后从而导致方向盘的突然运动或颠簸。
发明内容
根据本发明的一个实施方式，可以测量车辆的车辆转向测量值。可以计算预期车辆转向测量值，每个计算出的预期车辆转向测量值都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个。可以计算测量出的车辆转向测量值中的一个与其对应的计算出的预期车辆转向测量值之间的至少一个差。可以计算至少一个超控过渡区域的下边界和上边界，每个超控过渡区域对应于测量出的车辆转向测量值中的一个及其对应的计算出的预期车辆转向测量值。当计算出的差中的一个或多个在对应的超控过渡区域的计算出的下边界与计算出的上边界之间时，车辆的转向控制可以在预定时间段内从自动车辆控制系统逐渐转移给车辆驾驶员。
方案1. 一种方法，包括：
测量车辆的一个或多个车辆转向测量值；
计算一个或多个预期车辆转向测量值，每个计算出的预期车辆转向测量值都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个；
计算测量出的车辆转向测量值中的一个与其对应的计算出的预期车辆转向测量值之间的至少一个差；
计算至少一个超控过渡区域的下边界和上边界，超控过渡区域中的每个都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个以及其对应的计算出的预期车辆转向测量值；以及
当所述至少一个计算出的差中的一个或多个在对应的超控过渡区域的计算出的下边界与计算出的上边界之间时，在预定时间段内将车辆的转向控制从自动车辆控制系统转移给车辆的驾驶员。
方案2. 如方案1所述的方法，其中所述计算出的下边界或计算出的上边界的数值随着测量出的车辆速度的增大而减小。
方案3. 如方案1所述的方法，其中所述一个或多个车辆转向测量值包括车辆转向角测量值。
方案4. 如方案1所述的方法，其中所述一个或多个车辆转向测量值包括车辆转向扭矩测量值。
方案5. 如方案1所述的方法，其中所述时间段被选择为使得车辆的运动特性不会偏离预定的车辆运动标准。
方案6. 如方案5所述的方法，其中所述预定的运动标准包括侧向加速度的上限值或偏航加速度的上限值。
方案7. 如方案1所述的方法，其中自动车辆控制系统进行的转向控制根据时间的指数函数减少。
方案8. 如方案1所述的方法，其中所述车辆自动转向系统包括适应性车道对中系统。
方案9. 如方案1所述的方法，包括在转移转向控制之前提供警报。
方案10. 一种系统，包括：
车辆自动转向系统；
一个或多个传感器；以及
控制器，其能够：
     测量车辆的一个或多个车辆转向测量值；
     计算一个或多个预期车辆转向测量值，每个计算出的预期车辆转向测量值都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个；
     计算测量出的车辆转向测量值中的一个与其对应的计算出的预期车辆转向测量值之间的至少一个差；
     计算至少一个超控过渡区域的下边界和上边界，超控过渡区域中的每个都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个以及其对应的计算出的预期车辆转向测量值；以及
     当所述至少一个计算出的差中的一个或多个在对应超控过渡区域的计算出的下边界与计算出的上边界之间时，在预定时间段内将车辆的转向控制从自动车辆控制系统转移给车辆的驾驶员。
方案11. 如方案10所述的系统，其中所述计算出的下边界或计算出的上边界的数值随着测量出的车辆速度的增大而减小。
方案12. 如方案10所述的系统，其中所述一个或多个车辆转向测量值包括转向角测量值。
方案13. 如方案10所述的系统，其中所述一个或多个车辆转向测量值包括转向扭矩测量值。
方案14. 如方案10所述的系统，其中所述车辆自动转向系统包括适应性车道对中系统。
方案15. 如方案10所述的系统，其中所述控制器在转移转向控制之前提供警报。
方案16. 如方案10所述的系统，其中所述时间段被选择为使得车辆的运动特性不会偏离预定的车辆运动标准。
方案17. 如方案16所述的系统，其中所述预定的运动标准包括侧向加速度的上限值或偏航加速度的上限值。
方案18. 如方案11所述的系统，其中所述传感器包括用于测量车辆速度的传感器。
附图说明
被认为是本发明的主题被具体地列举并且在说明书结尾部分中明确地要求保护。然而，通过结合附图阅读下面的详细描述，可以最好地理解本发明的构成和操作方法以及本发明的目的、特征和优点，附图中：
图1是具有根据本发明的一个实施方式的车辆自动转向超控检测系统的车辆的示意图；
图2是根据本发明的一个实施方式的车辆自动转向系统的示意图；
图3是根据本发明的一个实施方式的车辆自动转向超控检测系统的示意图；
图4是根据本发明的一个实施方式的转向超控检测系统、过程和/或算法的方框图；
图5A是示出了根据本发明的一个实施方式的超控过渡区域的图表；
图5B是示出了根据本发明的一个实施方式的转向控制从自动转向控制系统逐渐转移给车辆操作者的图表；
图6是根据本发明的一个实施方式的车辆的车道对中车辆动态模型的示意图；
图7示出了用于根据本发明的一个实施方式的自动车道变换的系统；
图8是根据本发明的一个实施方式的方法的流程图；以及
图9是根据本发明的一个实施方式的方法的流程图。
应当理解的是，为了简要和清楚地说明起见，附图中示出的元件不一定是按比例绘制的。例如，为了清楚起见，某些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大。进一步，在认为合适的时候，附图标记可以在各个附图中重复以指示对应或类似元件。
具体实施方式
在下面的详细描述中，阐明了许多具体细节以便充分理解本发明。然而，所属领域技术人员将会理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明。在其他情况下，并没有详细地描述众所周知的方法、程序和部件，从而使本发明不会变得难于理解。
除非另外具体地说明，通过下面的论述显而易见的是，说明书的论述中采用的术语-例如“处理”、“运算”、“存储”、“计算”、“确定”、“评估”、“测量”、“提供”、“转移”、“输出”、“输入”等意指计算机或运算系统或类似电子运算器件的动作和/或程序，所述类似电子运算器件将表示为计算系统的寄存器和/或存储器内的诸如电子的物理量的数据操纵和/或变换为类似地表示为运算系统的存储器、寄存器或其他此类信息存储、传输或显示器件内的物理量的其他数据。
自主、半自主、自动化或自动转向控制特征(例如，自动车道对中、适应性车道对中等)可以在减少驾驶员输入(例如，方向盘的运动)的同时保持或控制车辆相对于道路的位置。然而，为了遵从安全要求，驾驶员可能需要收回车辆转向控制的完全控制权并且关闭或停用转向控制系统。例如，当另一个车辆突然转向到驾驶员的车道、车辆前面有障碍物、车辆非常接近于护栏、驾驶员转换车道或者处于其他情形时，驾驶员可收回车辆的控制权。当驾驶员遇到需要驾驶员快速地收回转向控制的情形时，自动车辆转向系统超控必须快速并且容易地执行。因此，自动车辆转向超控检测系统可能需要在低速、高速、在弯曲道路上、在倾斜的道路上以及在其他驾驶情形下以高精度运行。例如，在较低速度下可能需要比在较高速度下施加更多扭矩到车轮来使车辆转向；因此，在低速下超控转向系统所需的最小扭矩可能比在高速下更高。相反地，例如，在较高速度下可能需要比在较低速度下施加较少扭矩来使车辆转向；因此，在高速下超控自动转向控制系统所需的最小扭矩可能较低，从而确保如果需要驾驶员便可容易地收回车辆的控制权。
随着由车辆操作者(例如，驾驶员)施加扭矩来超控自动转向控制系统，车轮可响应于操作者输入(例如，转动方向盘)，而不是响应于通过自动转向控制系统产生的输入。如果从响应于自动转向控制系统到响应于操作者的过渡太突然，那么车辆的操作者、乘客或货物可能受到颠簸的运动或者感觉。例如，颠簸的感觉可因车辆的过快的侧向加速度(侧向速度的变化率)和/或由过快的偏航加速度(偏航率的变化率)而产生。
根据本发明的实施方式，自动车辆转向控制超控系统可提供自动转向控制系统的逐渐超控。为了实现逐渐过渡，该过渡可持续一个时间段，而非突然过渡。逐渐超控可以例如确保从通过自动转向控制系统进行的转向至通过操作者进行的转向的过渡不会导致不舒服或潜在的损坏(例如，对货物)颠簸。例如，过渡可以足够缓慢，从而确保侧向加速度或偏航加速度保持在预定舒适范围或其他范围内。
根据本发明的一个实施方式的逐渐过渡可允许比其他情况期望的更大的超控阈值。阈值可用于解释车辆操作者的动作，从而确定车辆操作者的具体动作是否表明其意图超控自动转向控制系统。例如，阈值可设置在或可限制操作者操作车辆方向盘所形成的转向扭矩或转向角。超过阈值的扭矩或转向角可例如被解释为指示意图超控。阈值设定得太低可导致错误的正面结果，此时操作者的动作(例如，操作者无意地碰撞方向盘或其他动作)可错误地解释为意图超控。另一方面，增大阈值可导致突然过渡时车辆的颠簸(例如，车辆侧向运动的颠簸)。然而，当向车辆操作者控制的过渡是逐渐的时，虽然阈值增大，但是车辆的颠簸可以减小或者消除。
在本发明的一个实施方式中，车辆可配备适应性或自动车道对中特征或应用程序。适应性车道对中特征可相对于车辆在其上行驶的道路上的车道保持恒定的车道偏置量或车辆位置。计算机视觉传感器(例如，照相机)、光线检测和测距(LIDAR)传感器或其他类型的传感器可测量数据从而允许适应性车道对中特征确定车辆相对于道路特征-例如车道标记、道路路肩、中间屏障、道路的边缘和其他物体或特征的车道偏置量或相对位置。可基于例如车辆的全球定位系统(GPS)定位数据和地图数据库、前面面向的照相机测量的相对于道路特征的相对距离和／或其他信息来确定车辆相对于道路特征的相对位置。适应性车道对中特征可基于确定的车辆相对位置来控制车辆转向，从而保持恒定或相对恒定的(例如，具有10cm的分辨率)车道偏置量或车道内的位置。在某些实施方式中，适应性车道对中特征可通过输出转向角控制命令给电动转向(EPS)、主动前向转向(AFS)或其他系统来控制车辆的转向角和／或转向扭矩从而控制车辆的行驶方向。在某些实施方式中，适应性车道对中特征可直接或者在具有或不具有EPS、AFS或其他系统的情况下控制转向角。
在本发明的一个实施方式中，车辆可配备有自动车道保持辅助应用程序或特征。车道保持辅助应用程序可自动控制车辆转向，从而确保车辆保持在道路上的预定车道或路径内。在某些实施方式中，除非车辆开始移出车道(在此情况下车辆保持辅助系统可自动控制转向从而将车辆保持在车道内)，车道保持辅助应用程序可能不会控制车辆转向(例如，可在后台操作)。车道保持辅助特征可通过确定车辆相对于道路特征(例如，车道标记、道路路肩、中间屏障或其他道路特征)的相对位置并调节转向控制来起作用从而将车辆保持在车道内。车辆相对于道路特征的相对位置可基于车辆的GPS定位数据、测量的车辆与道路特征的相对距离或其他信息来确定。车道保持辅助特征可基于确定的车辆相对位置来控制车辆转向，从而将车辆保持在车道内。车道保持辅助特征可通过输出转向角和／或转向扭矩控制命令给EPS、AFS或其他系统来控制车辆的转向角和／或转向扭矩从而控制车辆的行驶方向。在某些实施方式中，车道保持辅助特征可直接或者在具有或不具有EPS、AFS或其他系统的情况下控制转向角。
根据本发明的实施方式，自动转向控制超控系统可使用与车辆相关联的传感器来测量、估计或评估诸如车辆转向角和转向扭矩的车辆转向测量值或车辆转向状况。当车辆处于运动中时，车辆转向测量值或车辆转向状况可以预定间隔(例如，每10毫秒)被测量、估计或评估。在某些实施方式中，当车辆处于运动中时，自动转向控制超控检测系统可持续测量车辆的转向角状况和转向扭矩状况。还可测量其他车辆动态信息-例如速度、加速度、航向、偏航率、车道偏置量、驾驶员输入和其他因素。
根据本发明的实施方式，车辆自动转向超控检测系统可基于测量的车辆转向测量值(例如，转向扭矩、转向角)和／或车辆的其他信息(例如速度、加速度、航向、偏航率、其他驾驶员输入等)来确定是否超控、关闭或停用自动车辆转向控制系统。例如，当车辆自动转向系统启用、激活或操作时，可采用本发明的实施方式。当车辆自动转向控制系统被激活时，车辆自动转向超控检测系统可测量转向角、转向扭矩、加速度、侧向加速度、纵向加速度、速度、偏航率和／或其他车辆动态或转向测量值。
根据本发明的实施方式，自动车辆控制系统可被激活并且可输出转向角命令给自动转向超控检测系统。自动转向超控检测系统可基于例如转向角命令来计算预期转向角和／或预期转向扭矩。自动转向超控检测系统可将预期转向角和／或预期转向扭矩与传感器测量的-例如实际转向角和／或传感器测量的转向扭矩相比较。如果测量的转向扭矩与预期转向扭矩之间的差的绝对值在超控过渡区域内，那么自动转向控制系统可部分停用。
超控过渡区域的特征可在于下边界和上边界。下和上边界可例如为车辆速度或其他车辆动态参数的函数。如果测量的转向角与预期转向角之间的差的绝对值在超控过渡区域内(例如，大于或等于下边界并且小于或等于上边界)，那么自动转向控制系统可在一个时间段(在此称为“过渡时间”)内逐渐停用。可例如根据预定标准或根据当前测量的量来确定该过渡时间的长度。在过渡时间开始时，自动转向控制系统可完全控制车辆的转向。由此，在过渡时间开始时，车辆可以沿着由自动转向控制系统确定的方向转向。在过渡时间结束时，操作者可完全控制车辆的转向。由此，在过渡时间结束时，车辆可沿着由操作者确定的方向转向。在过渡时间期间，转向控制可从自动转向控制系统逐渐转移给操作者。由此，在过渡时间期间，车辆可沿着自动转向控制系统确定的方向与由操作者确定的方向之间的方向转向，并且所述自动转向控制系统和操作者可分享控制或共同控制。
根据本发明的实施方式，如果测量的转向角与预期转向角之间的差的绝对值大于超控过渡区域(例如，大于上边界)，那么自动转向控制系统可立即或在短时间段内停用，其中控制立即或在短时间段内转移给操作者。
在本发明的实施方式中，如果测量的转向角与预期转向角之间的差的绝对值在超控过渡转向角区域内和／或测量的扭矩与预期转向扭矩之间的差的绝对值在超控过渡扭矩区域内，那么自动转向超控检测系统可逐渐停用自动转向控制系统。除了与当前车辆速度的函数相关性，转向角和当前扭矩超控过渡区域的边界还可取决于或者基于道路状况、道路的曲率、转向系统动态、车辆类型和／或其他因素而改变。其他或不同车辆转向或车辆动态测量值可以决定超控。在某些实施方式中，术语测量值、参数、数值和其他术语可互换地使用并且具有等同的意义。
图1是具有根据本发明的一个实施方式的车辆自动转向超控检测系统的车辆的示意图。车辆10(例如轿车、卡车或其他车辆)可包括车辆自动转向超控检测系统100。可结合或独立于一个或多个自动车辆控制系统、自主驾驶应用程序或车辆自动转向系统90来操作车辆自动转向超控检测系统100。车辆自动转向系统90可以例如是适应性车道对中、低速车道对中、车道保持辅助或其他应用程序。一个或多个车辆自动转向系统90可以是系统100的部件，或者车辆自动转向系统90可以独立于系统100。当启用时，车辆自动转向系统90可以完全或部分控制车辆的转向并且减少通过方向盘82和／或可包括电动转向(EPS)系统和／或其他部件的转向系统进行的驾驶员(例如，车辆操作者)转向控制输入。
一个或多个传感器可附接至或结合到车辆10。计算机视觉传感器(例如，照相机)24、LIDAR或激光雷达(LADAR)、传感器20、雷达传感器22、成像器或其他远程感测器件可获得数据以允许系统100确定车辆相对于道路特征-例如车道标记、道路路肩、中间屏障、道路的边缘和其他物体或特征的相对位置。照相机24可以例如测量车道偏置量、航向角、车道曲率和／或其他信息(例如速度、加速度、偏航率、其他驾驶员输入等)并且提供信息至系统90。车辆自动转向控制系统90可基于传感器测量的车辆相对于道路特征的相对位置来保持或控制车辆相对于道路的位置。
在本发明的一个实施方式中，车辆10可包括一个或多个器件或传感器，以便测量车辆转向测量值、车辆转向状况、车辆转向参数、车辆动态、驾驶员输入或其他车辆相关的状况或测量值。车辆动态测量器件可包括一个或多个转向角传感器70(例如，连接至方向盘82和／或转向系统的另一个部件)和／或转向扭矩传感器80(例如，扭杆、扭矩传感器、扭矩测量器、扭矩转换器或其他器件)。转向扭矩传感器80可连接至或结合至方向盘82、转向柱、转向齿条和小齿轮、车轴和／或转向系统的另一个部件。车辆动态测量器件还可包括一个或多个加速度计72、测速计74、车轮速度传感器76、惯性测量单元(IMU)78或其他器件。车辆动态测量器件可测量车辆动态状况或包括转向角、转向扭矩、转向方向、侧向(例如有角度的或向心的)加速度、纵向加速度、偏航率、侧向和纵向速率、速度、车轮旋转和车辆10的其他车辆动态特性的驾驶员输入。测量出的车辆动态、车辆状况、转向测量值、转向状况或驾驶员输入信息可通过例如导线线路(例如，控制器局域网总线CAN总线、拐射线线路、以太网络线路)40或无线线路传送至系统100。测量出的车辆动态、车辆状况、转向测量值、转向状况、或驾驶员输入信息数据可被系统100或另一个系统用来计算转向角、转向扭矩、基于航位推测的车辆位置和其他计算值。
在本发明的一个实施方式中，车辆自动转向超控检测系统100可以是或可包括安装在车辆的仪表盘上、客厢50中或后备箱60中的运算器件。在备选实施方式中，车辆自动转向超控检测系统100可定位在车辆的另一部分中，可定位在车辆的多个部分中，或可具有其远程定位的(例如，在远程服务器或诸如手机的便携运算器件中) 功能的全部或部分。
虽然论述了各种传感器和输入件，在某些实施方式中，可使用仅一组(例如一个)类型的传感器或输入件。
图2是根据本发明的一个实施方式的车辆自动转向系统的示意图。车辆自动转向系统90可安装在车辆(例如轿车、汽车、卡车或其他车辆)中。系统90可包括连接至转向柱84的方向盘82。转向柱84可连接至将方向盘82和转向柱84的旋转运动转变或转换成车辆轮胎或车轮88的直线运动或移动的齿条和小齿轮86。转向角传感器70可安装至方向盘82、转向柱84、EPS系统92、AFS系统94或以其他方式结合至自动转向控制系统90。转向扭矩传感器80(例如转向扭杆、扭矩传感器、扭矩测量器、扭矩转换器或其他器件)也可安装至转向柱84、方向盘82、齿条和小齿轮86、轮轴或以其他方式结合至自动转向控制系统90。在某些实施方式中，转向扭矩传感器80和转向角传感器70可结合至或安装在EPS92、AFS94或其他系统上。
图3是根据本发明的一个实施方式的车辆自动转向超控检测系统的示意图。自主或自动转向超控检测系统100可包括一个或多个处理器或控制器110、存储器120、长期存储器130、输入器件或区域140和输出器件或区域150。输入器件或区域140可包括例如触摸屏、键盘、话筒、指示器件或其他器件。输出器件或区域150可包括例如显示器、屏幕、诸如扬声器或耳机的听觉器件或其他器件。输入器件或区域140和输出器件或区域150可组合成例如触摸屏显示器以及可以是系统100的一部分的输入件。
系统100可包括一个或多个数据库170，所述数据库170可包括例如速度范围、转向角阈值、转向扭矩阈值、转向惯性信息、转向阻尼信息、转向刚性信息和其他信息或数据。数据库170可全部或部分存储在存储器120、长期存储器130中的一个或两个、或者其他器件中。
处理器或控制器110可包括例如中央处理器(CPU)、芯片或任何适当计算或运算器件。处理器或控制器110可包括多个处理器，并且可包括通用处理器和／或诸如图案处理芯片的专用处理器。处理器110可构造成执行存储在例如存储器120或长期存储器130中的编码或指令，从而执行本发明的实施方式。
存储器120可以是或可包括例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SD-RAM)、双数据率(DDR)存储器芯片、闪存存储器、易失存储器、非易失存储器、高速缓冲存储器、缓冲器、短期存储器、长期存储器或其他适当的存储器或贮存器。存储器120可以是或可包括多个存储器。
长期存储器130可以是或可包括例如硬盘驱动器、软盘驱动器、高密度磁盘(CD)驱动器、CD-可记录(CD-R)驱动器、通用串行总线(USB)器件或其他适当的可移除和/或固定存储器，并且可包括多个或这种存储器的组合。
图4是根据本发明的一个实施方式的转向超控检测系统、过程和/或算法的方框图。如方框202所示，可通过车辆自动转向系统90(例如适应性车道对中、自动车道对中或其他系统)输出转向角命令δcmd。如方框204所示，可基于转向角命令δcmd通过车辆自动转向控制系统90计算转向扭矩命令τcmd。
在某些实施方式中，转向角命令δcmd可以是车辆自动控制系统输出至车辆转向系统、与车辆转向系统关联的电机或车辆转向系统的其他部件以便改变车辆的方向的转向角变化。转向扭矩命令τcmd可以是自动转向控制系统90输出至EPS系统92、AFS系统94或其他系统以便转向和/或改变车辆方向的转向扭矩。在某些实施方式中，转向扭矩命令τcmd可以是驾驶员辅助扭矩和叠加扭矩的总和。驾驶员辅助扭矩可以是通过EPS系统92、AFS系统94或其他系统施加从而帮助驾驶员使车辆转向的扭矩。当启用车辆自动转向系统90并且驾驶员不使车辆10转向时，驾驶员辅助扭矩可以是0。叠加扭矩可以是通过车辆自动转向系统90施加从而致动车辆转向的扭矩。
如果评估的车辆转向状况和评估的速度指示车辆操作者正在超控自主驾驶应用程序，那么自动转向控制可以被操作者的动作超控。可以测量一个或多个车辆转向测量值并且可以计算一个或多个预期车辆转向测量值，每个预期车辆转向测量值对应于测量的车辆转向测量值中的一个。例如，转向测量值可包括施加的扭矩或转向角。计算的预期车辆转向测量值可包括例如预期扭矩或预期转向角。可以计算预期车辆转向测量值中的至少一个与其对应的测量的车辆转向测量值之间的至少一个差。每个计算出的差都可以与对应超控过渡区域的边界相比较。超控过渡区域的边界或限值可以例如根据车辆速度来计算。计算出的差中的一个或多个可以超过对应的超控过渡区域的下边界。取决于具体实施方式，所述差中的一个或多个超过超控过渡区域的下边界，可以解释为指示车辆操作者意图超控自动转向控制。当指示这种意图时，例如在过渡时间段的过程期间，车辆的控制可逐渐转移给操作者。车辆的控制可以例如通过减少由自动转向控制系统施加的转向扭矩和/或转向角来逐渐转移给操作者。转向扭矩和/或转向角可以例如线性地、正弦曲线地、指数地或根据其他函数(例如，一阶、二阶或其他阶函数)被减少。
在某些实施方式中，如方框204所示，可以计算预期转向扭矩τexpected和转向命令扭矩τcmd。预期转向扭矩τexpected可以是当车辆的驾驶员或操作者并未试图超控自动转向控制系统时系统100预期将施加至车辆转向系统或车辆转向系统的部件的扭矩。在某些实施方式中，预期转向扭矩可以是系统100预期从车辆自动转向系统90输出的扭矩。可以使用二阶模型、方式或方法、查表或其他方法或方式并基于测量的转向角δmeas和车辆转向参数、常数和/或预定值来计算预期转向扭矩τexpected。可以使用二阶模型、方式或方法、查表或其他方法或方式并基于转向角命令δcmd来计算转向命令扭矩τcmd。
如方框206所示，转向命令扭矩τcmd可被输入到EPS系统、AFS系统或其他系统。转向命令扭矩τcmd可以是与EPS系统、AFS系统或其他系统关联的电机施加至方向盘82、转向柱84、自动转向控制系统90的部件或车辆转向系统的其他部件的扭矩。
如方框208所示，转向命令扭矩τcmd可被输入到扭矩传感器80(例如扭杆、扭矩转换器或其他器件)中。扭矩传感器80可以测量施加至车辆转向系统的扭矩τmeas。施加至车辆转向系统的扭矩或测量的扭矩τmeas可以例如被施加至方向盘82、转向柱84、车轴或车辆转向系统或装置的其他部分。施加至车辆转向系统的扭矩τmeas可包括由EPS、AFS或其他系统施加的转向命令扭矩τcmd以及可以是驾驶员输入至方向盘82的扭矩量的驾驶员输入扭矩τdriver。如方框208所示，测量的转向扭矩τmeas可以通过扭矩传感器80(例如扭杆、扭矩测量器、扭矩传感器或其他器件)来测量或评估。测量的转向扭矩τmeas可包括由驾驶员施加至方向盘82或相关系统的扭矩量，例如以便收回车辆转向系统的全部或部分控制权。
如方框210所示，可以计算测量的转向扭矩τmeas与预期转向扭矩τexpected之间的差。如果所述差的绝对值与或量值大于超控过渡扭矩区域的当前下边界，那么自动转向控制系统90可以通过系统100逐渐关闭、停用或被超控。可基于测量的车辆速度和/或额外的车辆因素来计算当前下边界。可以在车辆10制造期间或之前并且可基于车辆测试、人为因素学习或其他因素来确定额外的车辆因素。当前下边界可包括缓冲区或额外扭矩，以便考虑并非旨在超控自动转向控制系统90的驾驶员与转向系统的互动。
根据本发明的实施方式，如方框212所示，可以基于来自车辆自动转向控制系统90的转向角命令δcmd通过由系统100来计算预期转向角δexpected。当车辆的驾驶员或操作者并未试图超控自动转向控制系统时，预期转向角δexpected可以是系统预期施加至车辆转向系统或车辆转向系统的部件的转向角或最大转向角。可以使用查询表、简单二阶系统、二阶系统或其他数学方式或方法并基于转向角命令δcmd来计算预期转向角δexpected。在某些实施方式中，由于车辆动态和转向控制变量(例如转向控制系统中的反应时间、延迟和系统滞后)，预期转向角δexpected可以不同于转向角命令δcmd。
如方框214所示，转向角传感器70可以测量施加至车辆转向系统的转向角输入δmeas。转向角输入可以例如被施加至方向盘82、转向轴84、车轴或车辆转向系统或装置的其他部分。测量的转向角δmeas可包括由EPS、AFS或其他系统施加至车辆转向系统的转向角输入以及由车辆操作者(例如，驾驶员)施加至方向盘82的转向角输入。如方框214所示，测量的转向角δmeas可以通过转向角传感器来测量或评估。测量的转向角δmeas可包括由驾驶员施加至方向盘82或相关系统的转向角输入的量，例如以便收回车辆转向系统的全部或部分控制权。
如方框210所示，可计算测量的转向角δmeas与预期转向角δexpected之间的差。如果所述差的绝对值或量值大于超控过渡转向角区域的当前下边界，那么可通过系统100关闭、停用或超控自动转向控制系统90。可以根据车辆的车辆速度213来确定超控过渡转向角区域的当前下边界。可以例如根据车辆10制造期间或之前确定的因素来计算超控过渡转向角区域的当前下边界。这些因素可以基于例如车辆测试、人为因素学习或其他因素。
在某些实施方式中，超控过渡转向角区域的当前下边界可包括缓冲区或额外转向角，以便考虑并非旨在超控自动转向控制系统90的驾驶员与转向系统的互动。在一个实施方式中，虽然使用了两个因素(转向扭矩和转向角)，在其他实施方式中，可以使用仅一个因素或不同的因素。
例如，车辆速度213可以从测速计74输入、或者可以从诸如GPS、雷达或LIDAR的其他测量或导航器件获得或收集。例如，车辆速度213可以由GPS通过车辆的跟踪运动来推导、或者可以使用雷达或LIDAR相对于静止物体来测量。
根据本发明的某些实施方式，自主转向超控检测系统100可以使用二阶模型渐进法或其他数学方式来计算预期扭矩τexpected，(有时称为τEPS，EPS电机的扭矩输出)。在一个实施方式中，可以用代数方法、数字、分析或使用其他方法来解答下面的公式或微分等式，以便计算预期扭矩τexpected：
Figure 347650DEST_PATH_IMAGE001
上面的等式中作为示例示出的二阶模型、公式或微分等式可用于计算预期扭矩τexpected。可基于二阶微分等式的解来计算、确定或推导预期扭矩τexpected。预期扭矩τexpected可以是仅有的未知量并且可基于预定的和测量的数据来推导。预期扭矩τexpected可以规则间隔或时间阶段-例如每10毫秒或其他时间段来计算，或可在启用车辆自动转向控制系统时实时更新。
术语Iequ 、cequ和kequ可以是预定的常数或参数。在校准自动车辆转向控制超控系统100的制造、人为因素学习或其他方法或方式期间，可以使用未建模的转向动态参数估计技术来确定术语。等同的转向惯性Iequ可以代表方向盘、自动转向系统或其他系统或器件抵抗旋转加速度的变化的趋势。等同转向阻尼cequ可以代表方向盘、自动转向系统或其他系统、器件或部件抵抗旋转速率或速度的变化的趋势。等同转向刚性kequ可以代表方向盘、自动转向系统或其他系统、器件或部件对移动的阻力。转向角速率
Figure 777495DEST_PATH_IMAGE002
可以代表转向角输入的一阶导数并且可以通过系统100制造期间的自动转向控制超控系统动态、人为因素学习和／或校准来得出和／或限制。转向角加速度
Figure 956803DEST_PATH_IMAGE003
可以代表转向角的二阶导数并且可以通过系统100制造期间的自动转向控制超控系统动态、人为因素学习和／或校准来得出和／或限制。测量的转向角δmeas可以代表通过转向角传感器70或其他器件测量的转向角。驾驶员输入扭矩τdriver可以代表驾驶员输入至方向盘的扭矩的量。在某些实施方式中，如果启用自主转向控制系统90，并且驾驶员不与方向盘互动，那么τdriver可以为零或其他值。自匹配扭矩τSelfAlign可以代表通过车辆动作自动生成的、在没有驾驶员输入或者来自车辆自动转向系统90的输入的情况下施加至车辆转向系统的扭矩。通过自匹配扭矩τSelfAlign，甚至在没有驾驶员转向扭矩的情况下车辆可具有直线前行的趋势。自匹配扭矩τSelfAlign可以是车辆速度、转向角测量值、轮胎特性的函数，并且还可取决于车辆和／或车辆转向系统的设计中固有的因素，并且可以在制造期间或之前被量化。
因为预期扭矩τexpected可以基于测量的车辆转向测量值和预定常数通过系统100计算并且可以规则的时间间隔计算，预期扭矩τexpected可以基于不同驾驶情形和／或状况通过系统100调节。预期扭矩τexpected可以例如在低速时比高速时更高。取决于弯曲或边坡的方向在弯曲或倾斜道路上比在平坦道路上，系统100可以例如计算出更高的预期扭矩τexpected。车辆自动转向超控检测系统100可以因此在低速、高速、在倾斜道路上、在弯曲道路上并且在其他驾驶情形中准确并且精确地起作用。
图5A是示出了根据本发明的一个实施方式的超控过渡区域的图表。在图5A中，通过示例由超控过渡扭矩区域304示出了超控过渡区域。然而，超控过渡区域可以代表转向角限值，或者通过其他转向特性的限值来表示。
图形分段300a示出了超控过渡区域下边界扭矩阈值τthresh-low与车辆速度v(例如，车辆纵向速度vx)的典型相关性。当车辆速度v小于或等于较低速度范围边界vlow时(302a部分)，下边界扭矩阈值τthresh-low可以等于常数下边界最大扭矩τmax-low。例如，较低速度范围限值、阈值或边界vlow可以等于5公里每小时(mph)并且下边界最大钮τmax-low可以等于1.8牛米(Nm)或其他值。类似地，当车辆速度v大于或等于较高速度范围限值、阈值或边界vhigh(302c部分)时，下边界扭矩阈值τthresh-low可以等于常数下边界最小扭矩τmin-low。例如，较高速度范围边界vhigh可以为75mph并且下边界最小扭矩τmin-low可以等于0.8Nm或其他值。下边界最大扭矩τmax-low和下边界最小扭矩τmin-low可以基于诸如车辆类型、前面的测试、车辆转弯的因素或者类似的取决于车辆的因素来确定或调节。可以使用其他阈值和范围。
当车辆速度v大于较低速度范围边界vlow并且小于较高速度范围边界vhigh时，下边界扭矩阈值τthresh-low可以作为车辆速度v 的函数而改变。例如，下边界扭矩阈值τthresh-low可以随着车辆速度v从下边界最大扭矩τmax-low增加至下边界最小扭矩τmin-low (302b部分)而线性下降。这种线性相关性可以表达为：
Figure 418878DEST_PATH_IMAGE004
如另一个示例，下边界扭矩阈值τthresh-low可以从下边界最大扭矩τmax-low作为车辆速度v的多项(例如，二次或三次)、n阶、对数、正弦、指数或其他下降函数在较低速度范围边界vlow与较高速度范围边界vhigh之间下降至下边界最小扭矩τmin-low。可以使用其他阈值和边界。
图形300b示出了超控过渡区域上边界扭矩阈值τthresh-up与车辆速度v(例如，车辆纵向速度vx)的典型相关性。当车辆速度v小于或等于较低速度范围边界vlow时(302a部分)，上边界扭矩阈值τthresh-up可以等于常数上边界最大扭矩τmax-up。例如，较低速度范围限值、阈值或边界vlow可以等于5公里每小时(mph)或者其他值，并且上边界最大钮τmax-up可以等于2.4牛米或其他值。类似地，当车辆速度v大于或等于较高速度范围限值、阈值或边界vhigh(302c部分)时，上边界扭矩阈值τthresh-up可以等于常数上边界最小扭矩τmin-up。例如，较高速度范围边界vhigh可以为75mph或者其他值，并且上边界最小扭矩τmin-up可以等于1.2Nm或其他值。上边界最大扭矩τmax-up和上边界最小扭矩τmin-up可以基于诸如车辆类型、前面的测试、车辆转弯的因素或者类似的取决于车辆的因素来确定或调节。可以使用其他阈值和范围。
当车辆速度v大于较低速度范围边界vlow并且小于较高速度范围边界vhigh时，上边界扭矩阈值τthresh-up可以作为车辆速度v 的函数改变。例如，上边界扭矩阈值τthresh-up可以随着车辆速度v从上边界最大扭矩τmax-up增加至上边界最小扭矩τmin-up (302b部分)而线性地下降。这种线性相关性可以表达为：
Figure 62349DEST_PATH_IMAGE005
如另一个示例，上边界扭矩阈值τthresh-up可以从上边界最大扭矩τmax-up作为车辆速度v的多项(例如，二次或三次)、对数、正弦、指数或其他下降函数在较低速度范围边界vlow与较高速度范围边界vhigh之间下降至上边界最小扭矩τmin-up。
当通过车辆操作者施加的转向扭矩大于由图形300b代表的上边界扭矩阈值τthresh-up时(取决于车辆速度v)，对转向的控制可以立即(例如，在没有一段时间的逐渐过渡的情况下)从自动转向控制系统完全转移给操作者。
超控过渡扭矩区域304由图形300a代表的下边界扭矩阈值τthresh-low以及由图形300b代表的上边界扭矩阈值τthresh-up为边界。当由车辆操作者施加的转向扭矩在超控过渡扭矩区域304内时(取决于车辆速度v)，对转向的控制(例如，车辆转向的控制)可以逐渐从自动转向控制系统转移给操作者。在某些实施方式中，由驾驶员施加的扭矩在下边界以上时，该扭矩越大过渡的时间段可以越小。由此，当预期车辆转向测量值与测量的转向测量值之间的计算的差在下边界以上时，转移的时间段会较短；差在上方的位置越高，过渡时间越短。
图5B是示出了根据本发明的一个实施方式转向控制从自动转向控制系统逐渐转移给车辆操作者的图表。自动转向控制系统的转向控制由通过车道对中(LC)系统施加的LC扭矩τLC代表。然而，转向控制可以从任何自动转向控制系统逐渐转移给操作者。
如图5B所示，在起始时间tstart控制开始从LC系统转移给操作者。例如，在起始时间tstart可能已经由操作者施加对于当前速度v而言超过下边界扭矩阈值τthresh-low的扭矩。在起始时间tstart，车辆转向完全通过LC系统控制，所述LC系统施加完全的LC扭矩τLC-full至车辆转向系统。如通过图形310描绘的，在起始时间tstart与结束时间tfinish之间，LC扭矩τLC可以逐渐减小至大体上等于0。例如，图形310可以描绘LC扭矩τLC作为指数函数从完全LC扭矩τLC-full减小。在另一个实施方式中，图形310可以描绘另一个渐进或其他逐渐减小的函数。
可以计算图形310的形式，从而确保车辆运动不会偏离车辆运动的预定限值。例如，可以根据车辆乘客舒服的标准或防止车辆中的货物的不期望运动来选择预定限值。转移转向控制的时间段可以选择为使得车辆的运动特性(例如，侧向加速度或偏航加速度)不会偏离预定的车辆运动标准。
图6是根据本发明的一个实施方式的车辆的车道对中车辆动态模型的示意图。车辆10(通过从车辆10的中心至前轮中心的纵向距离a处的前轮13以及从车辆10的中心至后轮中心的纵向距离b处的后轮14示意性地指示)可以纵向速度vx和侧向速度vy沿着其车道中心12具有曲率ρ的车道行驶。车辆10从车道中心12偏置了侧向偏置量y。朝向角ψ描绘了车道中心12与车辆的纵向方向x之间的角度。车辆10的特征可在于质量m和惯性I(力矩)，并且可以偏航率r(例如可通过速度陀螺仪、IMU78或其他器件测量)改变其朝向。转向角δ(例如，可使用转向角传感器70或其他传感器测量)可以代表前轮胎13相对于纵向方向的朝向。
关于车辆侧向动态的量可能涉及操作者(例如，驾驶员)、乘客或车辆的其他乘员的驾车舒适性，具体地说侧向速度vy的变化率(侧向加速度)和偏航率r的变化率
Figure 64120DEST_PATH_IMAGE007
(偏航加速度)。例如，舒适性需求可以防止侧向加速度大于预定加速度。例如，预定侧向加速度限值可以是0.13g或其他值。类似限值可以施加至偏航加速度。转向控制的逐渐过渡可以设计成确保不会超过预定限值-例如预定侧向加速度限值。例如，自动转向控制系统可以保持足够的转向控制来缓和操作者的动作，从而确保不会超过这种预定限值。
侧向速度vy的变化率
Figure 827862DEST_PATH_IMAGE006
(侧向加速度
Figure 599509DEST_PATH_IMAGE006
)和偏航率r的变化率
Figure 550148DEST_PATH_IMAGE007
(偏航加速度)以及相对于车辆纵向方向的侧向偏置量y的变化率
Figure 370336DEST_PATH_IMAGE008
和车道朝向角ψ的变化率
Figure 722820DEST_PATH_IMAGE009
，可以通过一组车辆侧向动态公式关联。转向控制从自动转向控制系统转移给操作者的最小时间段Trelease可以使用如下公式确定或计算：
。
由此，侧向加速度
Figure 290253DEST_PATH_IMAGE006
可以是如上所述与所施加的扭矩相关的转向角δ的函数。前轮的转弯刚性可以由Cf代表并且后轮的转弯刚性可以由Cr代表。解答公式可由此提供将扭矩描述为时间的函数的函数(例如，指数函数)，使得侧向加速度
Figure 710871DEST_PATH_IMAGE006
或偏航加速度不会超过预定限值。函数的分析可以由此给出将转向控制从自动转向控制系统转移至操作者(例如，施加比自动转向控制系统更大的扭矩的人)需要的时间Trelease(例如，“释放时间”)的最小量，从而不超过所述预定限值。可以使用其他变量、车辆动态参数和数学方式。
图7示出了根据本发明的一个实施方式的用于自动车道变换的系统。可以输入车道变换的驾驶员请求600(例如，通过驾驶员操作的控制器、按钮、开关等)。路径生成模块602可以使用来自车道标记检测模块(614)的输入来计算期望路径。期望路径可以输入到转向控制器模块604中。另外，来自当前路径预测模块606的当前路径预测(期又使用来自车辆状况估计模块612的输入)可以输入到转向控制器模块604中。决策模块609可以确定控制EPS610的转向控制器模块604生成的转向控制的程度以及控制EPS610的驾驶员动作的程度。例如，决策模块609可以包括逐渐过渡模块608的输入。例如，逐渐过渡模块608可以施加上述逐渐过渡，以便将侧向加速度或偏航加速度保持在预定范围内。
图8是根据本发明的一个实施方式的方法的流程图。可以由车辆自动转向超控检测系统100或独立于车辆10或与车辆10相关联的其他系统来执行所述操作。
关于该流程图以及在此提及的所有流程图，应当理解的是，除非有相反的陈述，图框顺序的选择仅是为了方便和清楚的目的。可以在具有等同结果的情况下以不同顺序或同时执行由流程图的方框所代表的操作。所述操作的所有这些备选顺序应当理解为包括在本发明的实施方式内。
如图框402和404所示，系统或过程可以在车辆自动转向控制系统90未被启用或激活时开始。如图框406所示，动作(例如，按动按钮、激活开关等)可以由驾驶员执行以启用自动转向控制系统90。如图框408所示，系统90可以确定自动转向控制系统是否可用并且可被激活。如图框410所示，如果自动转向控制系统90可用，那么该系统可被启用。当启用时，自动转向控制系统90随后可自动地控制车辆行驶的方向和/或航向。如图框412所示，在自动转向控制系统90被启用的任何时间，可以由系统100来计算、确定或拟定预期转向扭矩τexpected和预期转向角δexpected。可以使用二阶模型、简单二阶模型、微分公式的解、查询表、线性转换或其他数学模型或方式来计算预期转向扭矩τexpected和预期转向角δexpected。可以规则间隔(例如，每10毫秒或其他时间段)计算或者可以在自动转向控制系统90被启用时由系统100持续计算预期转向扭矩τexpected和预期转向角δexpected。如图框414所示，车辆可以使用多个与车辆10关联的传感器来评估多个车辆转向状况。例如，可以通过系统100使用与车辆10关联的一个或多个传感器来评估或测量转向扭矩τmeas和转向角δmeas。可以规则间隔(例如，每10毫秒或其他时间段)来测量或评估或者在自动转向控制系统90被启用时可以由系统100连续测量测量的转向扭矩τmeas和测量的转向角δmeas。
如图框415所示，可以根据车辆速度v(例如，纵向速度)的测量值来计算超控过渡扭矩区域的当前边界。例如，可以通过系统100从测速计74来获得或接收(或者从其他测量或导航器件－诸如GPS、雷达或LIDAR来获得或推导)车辆速度v。
可以基于例如查询表来计算超控过渡扭矩区域的当前边界。例如，查询表可以存储在存储器120或磁盘130中。备选地，可以基于数字计算来计算超控过渡扭矩区域的当前边界，所述数字计算基于超控过渡区域的当前边界与车辆速度v之间的预定函数关系。例如，可以通过处理器110基于存储在存储器120或磁盘130中的参数或系数来执行数字计算。可以使用其他方法或数学方式。
类似地，可以基于查询表来计算超控过渡转向角区域的当前边界。例如，查询表可以存储在存储器120或磁盘130中。备选地，可以基于数字计算来计算超控过渡转向角区域的当前边界，所述数字计算基于超控过渡转向角区域的当前边界与车辆速度v之间的预定函数关系。例如，可以通过处理器110基于存储在存储器120或磁盘130中的参数或系数来执行数字计算。可以使用其他方法或数学方式。
如图框416所示，可以通过系统100来计算预期转向扭矩τexpected与测量的转向扭矩τmeas之间的差。预期转向扭矩τexpected与测量的转向扭矩τmeas之间的差可以例如测量驾驶员正施加或试图施加多少控制或者输入给车辆。可以通过系统100将预期转向扭矩τexpected与测量的转向扭矩τmeas之间的差与超控过渡扭矩区域的下边界相比较。在一个实施方式中，可以通过系统100将预期转向扭矩τexpected与测量的转向扭矩τmeas之间的差的绝对值与超控过渡扭矩区域的下边界相比较。如图框418所示，如果预期转向扭矩τexpected与测量的转向扭矩τmeas之间的差或所述差的绝对值大于超控过渡扭矩区域的下边界，那么计算出的差(例如，其绝对值)可以与超控过渡扭矩区域的上边界相比较。如图框419所示，如果计算出的差小于超控过渡扭矩区域的上边界，那么可以应用(例如，通过系统100)从自动转向控制系统90至驾驶员的逐渐控制过渡。如图框420所示，转向控制可以完全或部分交给到驾驶员。如图框420所示，如果计算出的差大于超控过渡扭矩区域的上边界，那么转向控制可以完全或部分交给到驾驶员，而不应用逐渐控制过渡。
类似地，如图框416所示，可以通过系统100来计算预期转向角τexpected与测量的转向角τmeas之间的差。可以通过系统100将预期转向角δexpected与测量的转向角δmeas之间的差与超控过渡转向角区域的下边界相比较。预期转向角δexpected与测量的转向角δmeas之间的差可以例如测量驾驶员正施加或试图施加多少控制或者输入给车辆。在一个实施方式中，可以通过系统100将预期转向角δexpected与测量的转向角δmeas之间的差的绝对值与超控过渡转向角区域的下边界相比较。如图框418所示，如果预期转向角δexpected与测量的转向角δmeas之间的差或所述差的绝对值大于超控过渡转向角区域的下边界，那么计算出的差(例如，其绝对值)可以与超控过渡转向角区域的上边界相比较。如图框419所示，如果计算出的差小于超控过渡转向角区域的上边界，那么可以应用(例如，通过系统100)从自动转向控制系统90至驾驶员的逐渐控制过渡。如图框420所示，转向控制可以完全或部分交给到驾驶员。如图框420所示，如果计算的差大于超控过渡转向角区域的上边界，那么转向控制可以完全或部分交给到驾驶员，而不应用逐渐控制过渡。可以使用除转向扭矩或转向角之外的转向测量值。过渡如何逐渐地进行、或过渡持续多久(例如，过渡的持续时间)，可以受驾驶员导致的所述差在下边界上方高出多少量的影响。
根据本发明的某些实施方式，预期转向扭矩τexpected与测量的转向扭矩τmeas之间的差以及预期转向角δexpected与测量的转向角δmeas之间的差都可通过系统100计算并且与对应的超控过渡区域的边界相比较。根据其他实施方式，一个或另一个差(或与转向相关的其他量的差)可以被计算并且与对应的超控过渡区域的边界相比较。
根据本发明的某些实施方式，可以基于图框416或图框418所示的两种状况来决定应用如图框419所示的逐渐转向控制过渡、或者如图框420所示的将转向控制完全或部分交给到驾驶员。根据本发明的其他实施方式，可基于图框416或图框418所示状况中的任一种来决定应用如图框419所示的逐渐转向控制过渡、或者如图框420所示的将转向控制完全或部分交给到驾驶员。根据本发明的其他实施方式，可以基于图框416或图框418所示的一个或另一个状况来决定应用如图框419所示的逐渐转向控制过渡或者如图框420所示的将转向控制完全或部分交给到驾驶员，而无需考虑其他状况(例如，可以忽视或省略关于图框416或图框418所示的扭矩或转向角的状况)。
根据本发明的一个实施方式，状况可以包括将可与扭矩或转向角或者其他与转向或转向控制相关联的参数相关或可从其推导出的测量量值与预期量值之间的差与取决于速度的阈值相比较。可以使用扭矩和角度以外的参数。
可以在停用和/或关闭自动转向控制系统90之前或之后通过系统100提供警报、指示、警告或信号给驾驶员。警报可以是例如听觉警报、光线、信号、通知或其他形式的警报。
可以使用其他或不同系列的操作。
图9是根据本发明的一个实施方式的方法的流程图。
在操作500中，可以测量车辆的一个或多个车辆转向测量值。可以例如通过转向角传感器(例如，图1中的转向角传感器70)、转向扭矩传感器(例如，扭杆、扭矩传感器或图1中的转向扭矩传感器80)或其他器件来测量一个或多个车辆转向测量值。
在操作510中，可以基于一个或多个测量的车辆转向测量值来计算一个或多个预期车辆转向测量值。可以例如使用二阶系统数学方式、查询表或其他方法或方式来计算所述一个或多个预期车辆转向测量值。
在操作516中，可以调节、设定或计算一个或多个超控过渡区域边界(例如，超控过渡扭矩区域的上或下边界、或者超控过渡转向角区域的上或下边界)。所述计算可以基于测量的或推导的车辆速度(例如，通过图1中的测速计74测量的、或从其他测量或导航器件－诸如GPS、雷达或LIDAR获得或推导的)。例如，GPS测量值(或一系列GPS测量值)可以指示车辆的速度。静止物体的雷达或LIDAR测量值(或一系列测量值)可以指示车辆相对于该静止物体的速度。超控过渡区域边界中的每个可以对应于测量的车辆转向测量值以及对应的计算出的预期车辆转向测量值中的一个。
在操作520中，车辆的转向控制可以从自动车辆控制系统(例如，图1中的系统90)转移给驾驶员。可以基于一个或多个测量的车辆转向测量值以及一个或多个预期车辆转向测量值来确定是否转移转向控制和以什么速率转移。可以通过基于一个或多个测量的车辆转向测量值以及一个或多个预期车辆转向测量值的计算来确定转向控制的转移的时间长度(例如，长的对应于逐渐过渡，而短的对应于突然过渡)。对于计算出的差在或正好高于下边界的情形，时间的长度可以是固定或预定的，但是可以随着所述差升高到下边界上方而减小。例如，测量的车辆转向测量值中的一个与对应的计算出的预期车辆转向测量值之间的差可以被测量，并且该差可以与对应的多个超控过渡区域边界相比较。例如，系统100可以发送信号或命令至系统90，以便将转向控制从自动转向系统转移至驾驶员。所述一个或多个车辆转向测量值可以包括车辆转向角测量值、车辆转向扭矩测量值、转向角状况、转向扭矩状况、车辆偏航率、车辆侧向加速度、车辆纵向加速度或其他车辆动态测量值。转移速率或时间段的计算可以包括对车辆运动(例如，侧向加速度或偏航加速度)的预定限值。
在操作530中，系统100可以在将转向控制从自动车辆控制系统90转移至驾驶员之前提供警报。该警报可以例如发送至驾驶员或发送至车辆自动转向控制系统90。该警报可以通知驾驶员，自动转向控制系统90可能停用。
可以使用其他或不同系列的操作。
本发明的实施方式可以包括用于执行在此描述的操作的装置。这种装置可以具体构造为用于期望的目的，或者可包括通过存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新构造的计算机或处理器。这种计算机程序可以存储在计算机可读或处理器可读的非临时性存储介质、任何类型的磁盘(包括软盘、光盘、CD-ROM、磁-光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁或光学卡或者适用于存储电子指令的任何其他类型的介质)中。应当理解的是，各种编程语言可以用于实施在此描述的本发明的教导。本发明的实施方式可以包括下述物品，该物品例如是非临时计算机或处理器可读的非临时存储介质，例如存储器、磁盘驱动器、或者包括或存储指令-例如计算机可执行的指令的USB闪存编码，当通过处理器或控制器执行时，所述指令执行在此公开的方法。所述指令可以使处理器或控制器执行实施在此公开的方法的程序。
在此论述的各种实施方式的特征可以与在此论述的其他实施方式一起使用。为了举例说明和描述的目的，给出了本发明的实施方式的前面的描述。所述描述并不是穷尽性的或将本发明限制于公开的精确型式。所属领域的技术人员应当理解的是，根据上面的教导可以做出许多改型、变型、替代、变化和等同体。因此，应当理解的是，所附权利要求应覆盖落入本发明的真实精神内的所有改型和变化。

Claims (10)

1.一种方法，包括：
测量车辆的一个或多个车辆转向测量值；
计算一个或多个预期车辆转向测量值，每个计算出的预期车辆转向测量值都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个；
计算测量出的车辆转向测量值中的一个与其对应的计算出的预期车辆转向测量值之间的至少一个差；
计算至少一个超控过渡区域的下边界和上边界，超控过渡区域中的每个都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个以及其对应的计算出的预期车辆转向测量值；以及
当所述至少一个计算出的差中的一个或多个在对应的超控过渡区域的计算出的下边界与计算出的上边界之间时，在预定时间段内将车辆的转向控制从自动车辆控制系统转移给车辆的驾驶员。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述计算出的下边界或计算出的上边界的数值随着测量出的车辆速度的增大而减小。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个车辆转向测量值包括车辆转向角测量值。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个车辆转向测量值包括车辆转向扭矩测量值。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述时间段被选择为使得车辆的运动特性不会偏离预定的车辆运动标准。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述预定的运动标准包括侧向加速度的上限值或偏航加速度的上限值。
7.如权利要求1所述的方法，其中自动车辆控制系统进行的转向控制根据时间的指数函数减少。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述车辆自动转向系统包括适应性车道对中系统。
9.如权利要求1所述的方法，包括在转移转向控制之前提供警报。
10.一种系统，包括：
车辆自动转向系统；
一个或多个传感器；以及
控制器，其能够：
     测量车辆的一个或多个车辆转向测量值；
     计算一个或多个预期车辆转向测量值，每个计算出的预期车辆转向测量值都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个；
     计算测量出的车辆转向测量值中的一个与其对应的计算出的预期车辆转向测量值之间的至少一个差；
     计算至少一个超控过渡区域的下边界和上边界，超控过渡区域中的每个都对应于测量出的车辆转向测量值中的一个以及其对应的计算出的预期车辆转向测量值；以及
     当所述至少一个计算出的差中的一个或多个在对应超控过渡区域的计算出的下边界与计算出的上边界之间时，在预定时间段内将车辆的转向控制从自动车辆控制系统转移给车辆的驾驶员。
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