CN103229221B - 用于减少车辆安全控制装置反应延时的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于减少车辆安全控制装置反应延时的方法，该车辆安全控制装置基于一具有相撞风险的环境状况对车辆控制设备进行干预，其中，所述车辆安全控制装置在所述具有相撞风险的环境状况得到确认之前便进行对车辆控制设备的第一干预。

Description

用于减少车辆安全控制装置反应延时的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于减少车辆安全控制装置的反应延时的方法和一种按照权利要求15前序部分所述的系统。

背景技术

在现有技术中已知多种在驾驶员驾驶车辆时提供支持的机动车环境探测系统。关于这点，DE102004057060A1公开了一种通过环境传感器如雷达、激光雷达和摄像机来探测车辆行驶路线中的障碍物的驾驶员辅助系统。通过将相对于障碍物的速度和自身车辆的速度进行对比，可以判断是静止障碍物还是正在接近自身车辆的车辆。在必要时，该装置对转向装置、制动装置、发动机或传动装置进行干预。

DE2007042792A1描述了一种用于监测车辆环境的方法，其中除了环境传感器，还使用了车辆对车辆通信装置。为了能更快地对危险情况做出反应，还通过车辆对车辆通信装置获得环境传感器无法识别的车辆数据。例如，尽管位于前车之前的车辆被前车挡住因而无法被环境传感器探测到，但位于前车之前的车辆的制动过程的开始仍可被探测到。这样，在环境传感器探测到前车的制动过程之前，自身车辆便已经减速。通过这种方法，可以例如在汽车长龙中减少前车急刹时撞车事故的危险。

在DE102007039110A1中，也定义了一种通过用于随后可能出现的警告信号的预警刺激来增加车辆驾驶员注意力的驾驶员辅助系统。如果环境传感器探测到一个危急状况，则甚至在该环境状况能被可靠地探测出之前，就输出一个略高于驾驶员知觉阈的预警刺激。该预警刺激的设计思路是，驾驶员在仅有这个刺激的基础上不进行任何转向或制动行为。一旦该环境状况被可靠地探测到，则必要时给驾驶员输出一个警告信号。由于驾驶员的注意力已经被预警刺激提高，所以能更快地对警告信号做出反应。

这些在现有技术中已知的装置和方法的缺点是，它们只在环境状况能被可靠地确认时，才由于存在的高安全风险而干预车辆控制系统或给驾驶员输出一个警告信号。由此可能失去对于避免事故或至少降低事故所需的重要的一段时间。即使在怀疑有危险状况的情况下立即给驾驶员输出一个预警刺激，直到输出一个完全警告为止的一段可能是决定性的时间段也会白白度过。预警刺激仅仅减少了驾驶员对完全警告做出反应所需的时间。然而，特别是在执行完全自主的控制干预的系统越来越流行时，驾驶员的反应时间不再起任何作用。

发明内容

因此，本发明的目的是，为了避免反应延时，在探测到一具有相撞风险的环境状况时，没有对该环境状况的确认就立即进行对车辆控制设备的干预，而由此不对周围的交通造成危险。

根据本发明该目的通过在权利要求1中所述的用于减少车辆安全控制装置反应延时的方法和在权利要求15中所述的系统来实现。

根据本发明的用于减少车辆安全控制装置——该车辆安全控制装置基于具有相撞风险的环境状况对车辆控制进行干预——的反应延时的方法，其特征在于，在具有相撞风险的环境状况被确认之前，车辆安全控制装置便对车辆控制设备实施第一干预。由此能很快对威胁性的相撞风险做出反应，而且不会出现在这类方法中产生的反应延时。所赢得的时间对于避免相撞或至少减弱不可避免的相撞来说可能是决定性的。通过这种方法，可降低道路交通的事故频率和减轻不可避免的事故的严重性。在任何情况下该方法都大大收获了道路交通安全。

在本申请中，相撞风险不仅是指两辆车辆之间相撞的风险，还包括有车辆参与的任何类型的相撞。因此，例如，该术语也涉及车辆与行人、动物、机动或非机动的两轮车以及任何性质的静止或非静止的障碍物的相撞。

优选地，车辆控制设备包括车辆制动装置和/或转向装置。制动和转向装置都提供了借助车辆干预避免即将发生的相撞或者至少减弱其后果的良好前提条件。特别是，制动装置提供了使车辆在障碍物之前止住和将车辆停下的优点。而转向装置的优点是可绕开障碍物。也可能同时使用制动装置和转向装置以避免相撞。

在另一优选方案中，如果具有相撞风险的环境状况不能被确认，则终止对车辆控制设备的第一干预。由此，当在确认过程中发现第一干预不必要时，驾驶员能重获对车辆的唯一控制权。由于确认的持续时间一般是在数百毫秒的时间范围内，因此第一干预能被迅速终止，并且仅意味着驾驶舒适度相对较小的损失。由于迅速终止了不必要的第一干预，因此也没有对周围的交通造成风险。

适宜地，只有当直到确认环境状况为止的时间和/或直到实施第二干预为止的时间不足以避免即将发生的事故时，才进行对车辆控制设备的第一干预。如果未被确认的环境状况具有相撞风险，而且计算出的、到开始相撞为止的时间段对于确认环境状况和随后的对车辆控制设备的避免事故的干预来说足够长，则不实施第一干预。这样做的优点是，在具有充分的反应时间的情况下，不会进行未被确认的、可能是不必要的干预（其会导致驾驶舒适度的轻微损失）。

此外有利的是，对车辆控制设备的第一干预是轻微的制动干预和/或轻微的转向干预（单靠它（们）不足以阻止即将发生的事故）。由此，到确认环境状况为止的时间便已能有利地被用来开始避免事故或至少是减弱事故，而不会由于干预过于强烈而对周围的交通产生可能不必要的危险。

特别有利的是，轻微的制动干预会造成大约0.3g到约0.5g范围内的减速。一方面，这个减速范围足以在完全制动的前期阶段（Vorfeld）中通过去除车辆动能的主要部分而帮助避免事故。另一方面，这个减速范围还没大到由于急刹而对尾随车辆形成危险。

根据本发明另一优选方案，除了对车辆控制设备的第一干预外，车辆安全控制装置还给驾驶员输出一警告。这个警告可以是视觉的、听觉的或触觉的。这样做的优点是，在怀疑有相撞风险时，在其被确认之前，就已经警告了驾驶员。由于提早提高了驾驶员的注意力，驾驶员自己也有了更多时间对危险状况做出反应。

特别优选的是，时间延迟地给驾驶员输出警告。时间延迟给车辆安全控制装置提供了在给驾驶员输出警告前对未确认的信号执行进一步处理步骤的机会。

特别优选的是，该时间延迟与从实施第一干预到实施第二干预为止的时间段相一致。由此，能在给驾驶员输出警告前确认环境状况。驾驶员因此收到的是可靠的、之前被确认/证实的警告。由此能避免驾驶员产生不必要的不确定性。

此外有利的是，当具有相撞风险的环境状况被确认时，实施对车辆控制设备的第二干预。一旦可靠地探测到并证实/确认相撞风险的存在，就会因此进行一强得足以阻止事故的、对车辆控制设备的干预。如果相撞是不可避免的，则能通过完全制动至少从车辆移除最大可能数量的动能，以便最小化即将发生的事故的后果。还得到下述优点：对车辆控制设备的第二干预不是在未被确认的、因而可能是未被正确地探测到的状况的基础上进行的。这一点非常重要，因为第二干预对于车辆控制（设备）影响巨大，因此能对周围交通产生危险。

另外优选地，对车辆控制设备的第二干预是与已确认的、具有相撞风险的环境状况相适配地进行的。这样做的优点是，干预的强度是根据相应需求而分级进行的。由于强烈的干预能对周围交通造成危险，因此这个危险能被有利地限制到为避免事故所绝对必须的最小值。

在本发明另一优选方案中，转向干预是将力矩施加到转向力矩上和/或将角度施加到转向角上。驾驶员因此一直保持对车辆控制设备的控制，并因此保持全部责任。力矩的施加以车辆方向盘上的附加转矩的形式工作，驾驶员将此感知为转向角调整推荐。如果驾驶员不愿意按照推荐行事，则他可以在不特别用力的情况下忽略该附加转矩。在电伺服控制转向系统中，施加力矩的另一可能性是转向支持上的变化。通过使方向盘的一个轻微的转向运动相应于被转向车轮的放大的转向运动，角度施加有助于驾驶员的转向过程。由此可以由驾驶员加速对需要的转向角的调整。然而，同样地，驾驶员此时也可以通过限制转向运动或轻微地反转向而不遵从车辆安全控制装置的推荐。

优选地，根据本发明的方法的突出之处在于，向驾驶员指示出第一干预是否已进行。驾驶员由此得到在他所感受到的对制动装置和/或转向装置的干预的原因方面的信息。这产生的优点是，驾驶员不会将他车辆的技术缺陷怀疑为所述原因，并且不会被弄得不确定。

特别优选地，根据本发明的方法的特征在于，向驾驶员指示出实施第一干预的原因。这不仅给驾驶员提供了与他所感知到的干预的实施有关的的信息，还额外提供了导致这次干预的原因的信息。例如，这可能是错误地探测到堵车结束（该堵车结束在环境确认过程中发现只是缓慢移动的交通拥挤）。由此进一步减少了第一干预可能带给驾驶员的不确定性。

此外有利的是，通过车对X通信装置和/或环境探测装置探测环境状况。车对X通信装置和环境探测装置都适于探测车辆环境，并且作为标准配置存在于许多车辆中。环境探测装置的特殊优势在于，可以不必依靠提供数据的发送器而独立探测车辆环境。这允许对离车辆较近的环境的基本上无间隙的和自给自足的感知。相比之下，车对X通信装置的特殊优势在于，能够探测到位于环境探测装置或驾驶员感知范围以外的物体。

特别有利的是，环境探测装置在雷达和/或摄像机和/或激光雷达和/或激光的基础上探测环境状况。此类传感器已被用于大量车辆，不仅适于对物体的基本探测和识别，而且能提供可靠的距离测定。只有通过这种方式，才能可靠地针对危险的存在分析与被探测到的物体相关的环境状况。

此外特别有利的是，车对X通信装置在如下连接类型中的至少一种的基础上进行通信：

——WLAN连接（按照IEEE802.11a/b/g/n/p），

——ISM连接（工业、科学、医学波段，特别是GHz子段），

——红外连接和

——移动无线电连接。

在此，取决于种类和波长，这些连接类型提供了不同的优点和缺点。例如，WLAN连接具有高数据传输率。然而，围绕一个障碍物的数据传输只在有限的程度内是可能的。相比之下，ISM连接尽管数据传输率较低，但允许围绕通视障碍物的数据交换。红外连接也具有低数据传输率，其在缺乏直视通信的时候还被大大限制。最后，移动无线电连接不受通视障碍物的影响，并且具有好的数据传输率。另一方面，建立连接相对较慢。将这些连接类型多元结合和同时或并行使用，会产生进一步的优点，因为这些单个的连接类型的缺点因此被补偿了。

在本发明另一优选方案中，通过一另外的环境探测装置或一另外的车对X通信装置实施对具有相撞风险的环境状况的确认。通过借助附加的环境传感器或附加的车对X通信装置的部件识别出一危险状况的存在，能以高的可能性认为存在一真实的危险。该危险状况因此可被归类为已确认。

优选地，本方法的突出之处在于，通过首先探测到具有相撞风险的环境状况的环境探测装置来实施对具有相撞风险的环境状况的确认，其方式为，该环境探测装置在长得足以确认的时间段内探测具有相撞风险的环境状况。例如，如果车辆中的摄像机探测到一个被归类为危险的障碍物，则可以在没有附加的传感器或车对X通信装置的情况下实施确认，其方式为，摄像机在多个运行周期中探测该物体，该物体在每个运行周期都被归类为危险。类似地，通过车辆中的另一个传感器能在不涉及其他环境探测装置或车对X通信装置的情况下确认一危险状况。

本发明还涉及一种实施根据本发明的方法的、减少车辆安全控制装置的反应延时的系统。该系统包括

-制动干预装置，

-转向干预装置，

-环境探测装置，

-车对X通信装置，和

-车辆安全控制装置，

其特征在于，车辆安全控制装置在一具有相撞风险的环境状况被确认之前实施对车辆控制设备的第一干预。

附图说明

其他优选方案在从属权利要求和随后借助附图对实施例的说明中得出，其中：

图1示出该方法各个顺序步骤的流程图，

图2示出一应用本发明方法的、交通繁忙的道路上的交通状况，和

图3示意性示出根据本发明的系统的结构。

具体实施方式

图1以流程图的方式示出一示例性的方法的各个顺序步骤。在步骤101中，首先探测到一具有相撞风险的环境状况。由于这个状况不是被可供使用的环境传感器和车对X通信装置中的多个同时探测到，而是首先仅被一个单独的传感器探测到，所以该状况被车辆安全控制装置归类为未确认。在步骤102中，车辆安全控制装置对还未被确认的环境状况分析是否在可能即将发生的相撞之前还有可用的反应时间。如果分析显示，甚至如果首先进行对环境状况的确认和随后在必要时进行第二干预，可用的反应时间仍足以避免可能发生的相撞，则根据本发明的系统在方法步骤103中开始对环境状况的确认。然而，如果车辆安全控制装置识别出，在确认后还可用的反应时间不足以避免可能即将发生的相撞，则该系统在步骤104中进行对车辆控制设备的第一干预。第一干预只是对车辆制动装置和转向装置的轻微干预，其自身单独不足以阻止可能即将发生的相撞。同时，在步骤105中，给驾驶员输出一个警告以提高其注意力，而且在步骤106中，开始了在这种情况下也必要的环境确认。独立于是否进行了第一干预和是否输出了警告，在步骤107和108中确定：具有相撞风险的环境状况是否能被确认。如果该状况不能被确认，则该方法不会在步骤109中进行第二车辆干预。因为在这种情况下，第一干预没进行，警告也没输出，因此驾驶员从这些在系统中运行的方法步骤中什么也没得到，所述方法在步骤109中可被终止。然而，如果在步骤108中所述环境确认不能证实存在相撞风险，则在步骤112中撤回给驾驶员的警告，并且在步骤113中终止第一干预。此外，还在步骤114中，向驾驶员指示出已进行了第一干预，以及指示出为什么进行第一干预的原因。这有助于使被对车辆控制设备的第一干预和输出的警告弄得不安的驾驶员冷静下来，因为他本身没有感知到任何危险。然而，如果方法步骤107或108中的所述环境确认证实了在步骤101中探测到的危险，则在步骤111中进行对车辆控制设备的第二干预，而且在步骤110中给驾驶员输出警告或维持警告。第二干预在强度上比第一干预明显强烈。在这种情况下，第二干预的强度取决于防止事故的需求。

图2示出一使用根据本发明的方法的交通繁忙的道路201上的交通状况。道路201有两条车道，两条车道具有相同的通行方向。桥202横跨道路201。行驶于道路201上的车辆203、204、205和206的行驶方向分别用箭头标示。在桥202上还具有由于技术故障而不能继续行驶的车辆207。

车辆203具有本发明的用于减少反应延时的系统。它还配置了基于雷达的智能速度控制系统（ACC）和车对X通信装置。在本实施例中，前车204也配备了车对X通信装置。由于车辆204开始了未预料到的猛烈制动过程，车辆203通过车对X通信装置收到了关于减速过程开始的信息。由于这个突然和强烈的减速过程，对于车辆203产生了相撞风险。由于车辆203中的车辆安全控制装置识别出：可用的避免事故的时间段不足以在开始第二干预前还进行对当前危险状况的确认，因此立即开始第一干预。第一干预以0.3g的减速度执行制动过程。同时，给驾驶员输出一个警告，并且开始了用于确认环境状况的确认过程。由于第一干预，车辆203因此在所述确认期间便已被轻微减速，以避免或至少减弱可能即将发生的与车辆204的相撞。例如由也存在于车辆203中的雷达传感器进行对具有相撞风险的环境状况的确认。由于雷达传感器只能探测到当前的实际距离，因此需要一段时间来可靠地探测距离的改变和确认或不采纳环境状况。400毫秒后，能通过雷达传感器确认通过车对X通信装置收到的信息，车辆安全控制装置会进行对车辆控制设备的第二干预。第二干预比第一干预明显的强，并适应于相应的环境需求。在这种情况下，车辆203的减速因此和车辆204的减速相匹配，附带地，两车之间的安全距离被考虑在内。

根据图2中的另一实施例，车辆205也具有根据本发明的系统。在这种情况下，除了车对X通信装置，该系统还包括一用来测量与前车206的距离的激光传感器。车辆205还将在桥202下穿过，车辆207在车辆205的车道上方位于所述桥上。车辆207的技术故障还导致，通过车对X通信装置发送一无根据的紧急制动警告，该紧急制动警告具有车辆207的位置说明。在这个例子中，该位置说明以GPS坐标的方式传输。车辆205通过自己的车对X通信装置从车辆207处收到紧急制动警告，并通过包含在信息中的GPS坐标识别出：车辆207位于车辆205紧前方。车辆205的车辆安全控制装置因此探测到一具有相撞风险的环境状况，并首先分析：如果一可能必要的制动过程在状况确认之后才开始，则能否避免可能即将发生的相撞。由于该分析显示出：可用的剩余反应时间不足以避免相撞，因此实施对车辆制动装置的第一干预。该第一干预的后果是，车辆205以0.5g的减速度减速。在第一干预发生和车辆205略微减速期间，通过激光传感器进行对该环境状况的确认。激光传感器需要300毫秒来检查具有车辆207的GPS坐标的车辆是否位于车道中。因为激光传感器无法探测到相应的对象，车辆安全控制装置将相撞风险归类为未确认。第一干预因此被撤回，也不进行第二干预。在本实施例中，由于没有给驾驶员输出警告，所以也没有警告需要撤回。为了不给已经感受到形式为一个忽然开始的轻微的撞击的第一干预的驾驶员造成不安，在车辆中的显示器上示出：第一干预已经发生以及该第一干预为什么发生。由于只进行了一个历时300毫秒的轻微制动过程，因此也没有对可能存在的随后车辆造成危险。

图2还示出另一实施例。车辆205在车辆206后行进。两车都具有车对X通信装置。车辆205还有一用来测量与前车206距离的激光传感器。由于感知到一个在图2中未显示的障碍物在前方位于车道上，车辆206的驾驶员意外地突然刹车。甚至在想要的减速发生之前，车辆206通过车上的车对X通信装置发送了一个紧急制动警告。这个紧急制动警告被车辆205接收到，于是车辆安全控制装置探测到一个未被确认的相撞风险。由于经过计算，余下的反应时间为不具有立即进行的第一干预的确认留下了足够的余地，因此首先仅通过激光传感器进行环境确认。

没有发生第一干预，也没有给驾驶员输出警告，以便不去不必要地给驾驶员带来不安。激光传感器在300毫秒内探测出车辆206正在急剧减速。因此车辆安全控制装置将该相撞风险归类为已确认，并在没有事先进行第一干预的情况下在车辆制动装置中执行第二干预。同时，给驾驶员输出一个警告。由于第二干预，车辆205在离车辆206足够安全的距离处停下。

图3示出根据本发明的系统的示例性实施形式。车辆安全控制装置301与转向干预装置302和制动干预装置303相连接。通过所述连接，车辆安全控制装置301可以实施转向干预和/或制动干预。车辆安全控制装置301还与环境探测装置304和车对X通信装置305相连接。这些连接用来将环境状况数据传输至车辆安全控制装置301。在该实施例中，环境探测装置304包括激光雷达传感器306、摄像机传感器307、雷达传感器308和激光传感器309。车对X通信装置305包括WLAN通信装置310、ISM通信装置311、红外通信装置312和移动无线电通信装置313。

Claims (14)

1.一种用于减少车辆安全控制装置反应延时的方法，该车辆安全控制装置基于一具有相撞风险的环境状况对车辆控制设备进行干预，其特征在于，所述车辆安全控制装置在所述具有相撞风险的环境状况被确认之前便进行对车辆控制设备的第一干预，其中，仅在直到确认环境状况为止和/或直到实施第二干预为止的时间不足以避免即将发生的事故时才进行对车辆控制设备的第一干预。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆控制设备包括车辆的制动装置和/或转向装置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果所述具有相撞风险的环境状况不能被确认，则终止对车辆控制设备的第一干预。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对车辆控制设备的第一干预是独自尚不足以阻止即将发生的事故的轻微的制动干预和/或轻微的转向干预。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，除了对车辆控制设备的第一干预外，所述车辆安全控制装置还给驾驶员输出一警告。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述具有相撞风险的环境状况被确认时，进行对车辆控制设备的第二干预。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述转向干预是附加力矩在转向力矩上和/或附加角度在转向角上。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，向驾驶员指示出是否已进行了第一干预。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过车对X通信装置和/或环境探测装置来探测环境状况。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述环境探测装置基于雷达和/或摄像机和/或激光雷达和/或激光来探测环境状况。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述车对X通信装置基于如下连接类型中的至少一种进行通信：

-WLAN连接，

-ISM连接，

-红外连接和

-移动无线电连接。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述具有相撞风险的环境状况的确认通过另一环境探测装置或另一车对X通信装置来进行。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过使首先探测到所述具有相撞风险的环境状况的环境探测装置在一段长到足以实施所述确认的时间段内探测该具有相撞风险的环境状况，经由所述环境探测装置来进行对所述具有相撞风险的环境状况的确认。

14.一种执行根据权利要求1至13中任一项所述方法的、用于减少车辆安全控制装置反应延时的系统，该系统包括：

-制动干预装置，

-转向干预装置，

-环境探测装置，

-车对X通信装置，以及

-车辆安全控制装置，

其特征在于，

所述车辆安全控制装置在一具有相撞风险的环境状况得到确认之前便进行对车辆控制设备的第一干预，其中，仅在直到确认环境状况为止和/或直到实施第二干预为止的时间不足以避免即将发生的事故时才进行对车辆控制设备的第一干预。