CN103328298B - 用于确定用于车辆的横向调节的横向调节器参数化的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定用于在当前待由车辆行驶的路段(110)上所述车辆(100)的横向调节的横向调节器参数化的方法，所述方法具有以下步骤：基于关于当前待行驶的路段(110)的弯曲走向的信息来确定参数化。

Description

用于确定用于车辆的横向调节的横向调节器参数化的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定用于车辆的横向调节的横向调节器参数化的方法、一种用于求取用于车辆的横向调节的调整量的方法、一种相应的设备以及一种相应的计算机程序产品。

背景技术

车道保持辅助系统——如LDW(Lane Departure Warning：车道偏离警告)和LKS(Lane Keeping Support：车道保持支持)在此期间引入欧洲市场，其在无意离开车道时警告驾驶员或通过方向盘上的定向控制力矩在将其车辆保持在车道中方面辅助驾驶员。

DE 10 2008 023 972 A1公开一种用于识别行驶的车辆中的与交通相关的信息的方法。根据所包含的与交通相关的信息搜索导航系统的传感器数据和地图数据并且将其压缩成相关的传感器数据或者地图数据，随后输出相应的输出信号。与交通相关的信息尤其可以涉及限制速度的交通标志、行车道标记或障碍物。

发明内容

在此背景下，借助本发明提出根据独立权利要求的一种用于确定用于车辆的横向调节的横向调节器参数化的方法、一种用于求取用于车辆的横向调节的调整量的方法、一种使用所述方法的设备以及一种相应的计算机程序产品。有利的构型从相应的从属权利要求和后续描述中得出。

可以有利地与车道保持辅助系统关联地使用根据本发明的方式。这样的系统大多使用基于视频的车道识别系统，借助所述车道识别系统可以确定车辆前方的车道走向、例如车道的弯曲或者弯曲变化和车辆在车道中的相对位置，即例如横向距离或角度差。但在确定车道信息时或为了准备车道信息，还可以考虑其他环境传感器和结合GPS定位的数字地图(类似导航系统)中的信息，以辅助和扩展基于视频的车道信息。在数字地图中记录例如关于所行驶的路段的走向、道路类型等等的信息。为了借助GPS定位模块确定的车辆位置和位于前方的路段可以调用所述信息。

LKS系统在其车辆的车道控制方面辅助驾驶员。在此，由环境传感器检测的数据被提供给横向调节器，其随后在电伺服转向时请求车道保持所需的辅助转向力矩。因为车辆的动态性在可能的速度范围——例如0-200km/h上变化，在这样的系统中需要横向调节器的调节器参数化通过调节器参数的切换来匹配于相应行驶的速度。横向调节器的取决于系统状态的参数化在调节技术方面称作增益调度(Gain-Scheduling)。如果没有实施所述参数适应，则这可能导致差的系统性能。这例如可以如此表达：车辆在行车道中摇摆或甚至出现系统不稳定，其中进行摇摆运动直至车辆离开车道。

本发明基于以下认识：借助所选择的用于车道控制的参数组的最佳横向调节器调整不仅与车辆速度有关而且也与车辆运动所在的所行驶的道路的结构实施有关。在弯曲的道路——例如乡村道路上，为了最佳的车道控制，需要与在主要是直的道路、例如高速公路上不同的调节器参数化，即使在两种情况下行驶相同的速度，例如100km/h。因此，从“直的”到“非常弯曲的”以任意精细划分对路段进行分类，这接下来也称作道路类别。因此，借助根据所述方式提供的取决于道路弯曲的或取决于道路类别的参数化，可以相同程度地考虑无摇摆的直线行驶以及在急转弯行驶时的良好车道保持的不同要求。

在此提出的方式的核心是将速度增益调度扩展到不同道路类别或道路的不同弯曲状态、所谓的道路类别增益调度。道路的弯曲走向作为属性包含在数字地图中并且因此可供使用。根据所行驶的道路类别或者道路的分类，例如作为“弯曲的”或“直的”，随后可以在道路类别增益调度的范畴内进行调节器参数化。如果出现数字地图不可用的情况，则例如还可以一直基于已经驶过的路径选择出道路类别。在此放弃数字地图能够实现的前瞻并且延时地适配调节器。

可以优选地借助在此提出的方式实现横向调节器的特定于情况的参数化，这总体上导致车道保持系统的更好的系统性能并且因此导致更高的用户可接受性。

本发明提供一种用于确定用于在当前待由车辆行驶的路段上车辆的横向调节的横向调节器参数化的方法，其中所述方法具有以下步骤：

基于关于当前待行驶的路段的弯曲走向的信息确定横向调节器参数化。

例如与车辆的车道保持辅助系统关联地实施所述方法。例如可以使用车辆的横向调节，以便确保车辆在待行驶的路段的所设定的车道边界内无摇摆的行驶。借助横向调节，可以将车辆例如保持在行驶轨迹上。也就是说，当识别到车辆与行驶轨迹的偏差时，通过横向调节来进行干预。横向调节参数化可以包括一个或多个参数。借助横向调节参数化可以调整横向调节器的调节行为。根据本发明，可以根据弯曲走向调整调节行为。例如，参数可以确定车辆的转向回转的持续时间与强度，所述转向回转是在路段的给定弯曲走向的情况下最佳地遵循车道所需的。参数可以是用于车辆的横向调节的参数组的一部分。待行驶的路段例如可以涉及位于车辆前方的预定义的延伸，例如高速公路、乡村道路或居民区中的道路的一公里。路段例如可以是由车辆的导航系统求取的至行驶目的地的路线的一部分。关于弯曲走向的信息可以包括例如待行驶的路段内左转弯和/或右转弯或者左弯曲和/或右弯曲的数量和布置。此外，关于弯曲走向的信息包含关于在路段中包含的转弯或弯曲的半径和/或长度的说明。在此，弯曲可由半径计算出，反之亦然。相应地，关于弯曲走向的信息可以描述转弯多的要隘以及例如高速公路区段的几乎直的走向，其弯曲通过裸眼察觉不到或几乎察觉不到。在理想情况下，对于每个地点可能存在一个弯曲说明。根据一种实施方式，可以基于车辆当前所在的道路类型确定横向调节器参数化。通常，由地图或相应的数据收集提供的所有信息可以用于确定横向调节器参数化。因此例如可以使用关于车道宽度的信息，以便匹配横向调节器参数化。与较宽的车道相比，对于较窄的车道要求更好的调节性能，也就是说，与额定轨迹的偏差不允许过大。

此外，本发明提供一种方法，其中为了确定横向调节器参数化执行以下步骤：

提供多个弯曲类别，所述多个弯曲类别代表一个可能的道路走向的不同弯曲状态，其中每一个弯曲类别包括至少一个参数，所述至少一个参数涉及与所述弯曲类别相应的弯曲状态；

求取当前待行驶的路段的弯曲走向；

基于弯曲走向从所述多个弯曲类别中选择出一个当前的弯曲类别；

提供当前的弯曲类别的至少一个参数作为用于车辆的横向调节的横向调节器参数化。

同样可以与车辆的车道保持辅助系统关联地实施所述方法。例如不同的弯曲类别可以描述从“很弯曲的”到“几乎直的”的弯曲状态。相应地，各个分配给不同的弯曲类别的参数可以定义例如用于不同的持续时间和强度的转向动作的控制信号。因此，参数可以定义不同的、对于当前的道路类型最佳的横向调节器参数化。当前待行驶的路段的弯曲走向例如可以通过访问数字地图求取，在所述数字地图中包含所述路段的弯曲状态。当前的弯曲类别的选择例如可以借助合适的算法实现，所述算法通过当前的路段的弯曲状态与弯曲类别的不同弯曲状态的比较来选择合适的弯曲类别。由弯曲类别包括的参数可以存放在存储器中。因此可以从存储器中读出分配给当前的路段的弯曲类别的参数。所述参数例如可以提供给与车辆的导航系统连接的横向调节器或控制设备，所述控制设备被构造用于输出用于车辆的横向调节的调节信号，例如输出给车辆的电伺服转向装置。

根据一种实施方式，多个弯曲类别中的每一个可以包括多个涉及车辆的不同行驶速度的参数。因此，优选地，待执行的用于路段上的车道保持的转向动作可以匹配于车辆的当前行驶速度。因此，可以精确地根据当前现有的条件实现横向调节，因为不仅弯道的精确走向或者弯曲而且驶过弯道或者弯曲的速度可以作为信息供用于车辆的横向调节的控制设备使用。

此外，相应地，所述方法具有求取车辆的当前行驶速度的步骤。因此可以在确定参数的步骤中还在考虑当前行驶速度的情况下确定横向调节器参数化。例如，对于速度范围0-50km/h、50-100km/h、100-150km/h和150-200km/h，弯曲类别分别具有不同的参数。所说明的速度范围在此仅仅是示例性选择的。

此外，在所述求取的步骤中，通过访问存放在车辆中的数字地图来确定弯曲走向。为此，可以首先求取并且在地图中标记车辆的当前位置，以便随后从所述点开始计算由车辆的导航系统求取的行驶路线的位于车辆前方的预定义的区段的弯曲走向。优选地，在此涉及在通过导航系统的跟踪时总是存在的信息。除关于弯曲走向的信息以外，横向调节器参数化的确定可以考虑其他的地图信息。

替代地，在所述求取的步骤中，可以基于借助车辆的数字地图求取的当前行驶的道路类型来求取弯曲走向。道路类型可以表示例如高速公路、乡村道路或地方道路，对于这些可以分别假设一种典型的弯曲走向，所述典型的弯曲走向又可分配给具有一个或多个用于横向调节的相应参数的相应的弯曲类别。本方法的实施方式提供的优点是，可以显著更快地并且以更少的重复实施所述方法。

替代地或补充地，可以在求取的步骤中基于前一路段的弯曲走向求取弯曲走向。如果车辆遵循弯道非常多的道路例如直至当前时刻或当前位置，则可以假设：所述弯曲状态首先基本上继续存在，因为道路的弯曲走向大多由地貌决定并且因此不突然变化。当例如由于一个地区缺少卫星覆盖或卫星接收干扰而不能够通过导航系统实现路线求取时，所述实施方式适合。因此，至少可以有时也可以不依赖于车辆的导航系统地实施在此提出的方法。

此外，本发明提供一种用于求取用于车辆的横向调节的调整量的方法，其中所述方法具有以下步骤：

根据前述权利要求中任一项确定用于在当前待由车辆行驶的路段上车辆的横向调节的横向调节器参数化；

求取在路段的由车辆行驶的车道上车辆的当前位置与车辆的额定位置的偏差；

基于所述偏差和所述横向调节器参数化求取用于横向调节的调整量。

可以在与车辆的导航系统连接的或集成到车辆的导航系统中的控制设备中实施所述方法。车辆在车道中的当前位置可以优选由摄像机系统、例如具有在后连接的车道识别算法的视频传感机构提供。车辆的当前位置与额定位置的偏差例如可以在合适的调节方法的范畴中通过当前位置与额定位置的比较求取。因此，当超过车辆的实际位置与额定位置的偏差的阈值时，可以确定偏差。在车道中央的引导时，不存在这样的阈值或者阈值为0。车道例如可以在一侧通过道路支柱、护栏或路边石来限界并且在另一侧通过路段的车道标记来限界。用于横向调节的调整量可以在控制设备中在使用用于所求取的偏差的值和参数的情况下求取并且例如输出给车辆的与伺服转向装置连接的横向调节器，以便实施车辆的横向调节。

根据一种实施方式，额定位置可以位于用于当前待行驶的路段的行驶轨道上。在此，行驶轨迹可以沿着路段的待由车辆行驶的车道的中央延伸。如果例如削减道路走向的急转弯有意义，则行驶轨迹也可以至少部分地偏离车道中央。以行驶轨道为基础在本方法的实施中是有利的，因为这样可以实现车辆的非常流畅和平稳的行驶。

根据另一种实施方式，额定位置可以涉及与车道的边界的距离。边界例如可以涉及路边石和/或行车道标记。借助本发明的这种实施方式，重点是车辆的特别安全的行驶。因此，所述实施方式例如在居民区中的狭窄且不清晰的道路走向中是有利的。

此外，本发明提供一种设备，所述设备被构造用于在相应的装置中实施或者实现根据本发明的方法的步骤。所述设备可以被实现为可以与车辆的导航系统连接的控制设备。通过本发明的设备形式的实施变型方案可以快速和有效地解决本发明所基于的任务。

设备在此理解为处理传感器信号并且据此输出控制信号或调整量的电设备。所述设备可以具有按硬件方式和/或按软件方式构造的接口。在按硬件方式的构造中，接口例如可以是包括所述设备的最不同功能的所谓的系统ASIC的一部分。然而，还可能的是，接口是单独的集成电路或至少部分地由分立部件组成。在按软件方式的构造中，接口可以是软件模块，其例如与其他软件模块共存在微控制器上。

具有以下程序代码的计算机程序产品是有利的：所述程序代码可以存储在机器可读的载体——如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上并且当在与计算机相应的设备上执行所述程序时用于实施根据以上所述实施方式中任一项所述的方法。

附图说明

接下来根据附图示例性地详细解释本发明。附图示出：

图1a：根据本发明的一个实施例，具有第一弯曲走向的路段上的车辆；

图1b：根据本发明的一个实施例，具有第二弯曲走向的路段上的车辆；

图2：根据本发明的一个实施例，用于确定用于车辆的横向调节的参数的装置的方框图；

图3：根据本发明的一个实施例，用于确定用于车辆的横向调节的参数的方法的流程图。

具体实施方式

在本发明的优选实施例的后续描述中，对于在不同附图中示出并且起类似作用的元件使用相同的或类似的参考标记，其中不重复描述这些元件。

图1a示出根据本发明的一个实施例具有第一弯曲走向的路段110上的车辆100。图1中的示图可以如此或以类似形式例如显示在车辆100的导航设备的显示装置上。路段110可以涉及由导航系统求取的至行驶目标的路线的一部分。路段110的第一弯曲走向具有右转弯，其过渡到与其连接的左转弯中。路段110例如可以分配给弯曲类别“弯曲的”。车辆100以速度v在右侧车道上朝着弯道运动，以便驶过所述弯道。车道在右侧通过结构边界或颜色边界——例如护栏或侧面标记限界并且在左侧通过车道标记限界。适当地驶过路段110同样取决于车辆100的当前行驶速度v以及路段110的弯曲状态。根据在此介绍的方法，可以在使用分配给第一弯曲走向的参数或者参数组和车辆的行驶速度v的情况下实现车辆100的横向调节，其能够实现在右侧车道上安全和流畅地驶过路段110。可以如下方式实现横向调节：向车辆100的转向装置输出合适的调整量或对转向装置进行合适干预。对此进行响应地，随后转向装置以合适的持续时间和强度执行转向动作，从而在驾驶员不直接干预车辆100的转向装置的情况下驶过路段110。替代地，例如当与车道边界的距离太小时可以进行短时间的、进行校正的、自动的转向回转，或在这样的情况下可以输出报警音，所述报警音指示驾驶员校正其转向。

图1b示出驶向几乎直的路段120的车辆100。路段120可以分配给例如弯曲类别“直的”，因为其仅仅具有微小的右弯曲。相应地，与图1a中的示图相反，所述方法考虑用于横向调节的不同参数，从而即使在与图1a中相同的车辆100的行驶速度v的情况下在驶过路段120时也产生与图1a不同的用于车辆100的车道保持的横向调节。

图2示出根据本发明的一个实施例用于确定用于车辆的横向调节的参数的设备200的车辆100。横向调节可以涉及基于数字地图的、道路类别适应的横向调节器。车辆100具有导航设备210以及横向调节器220。设备200包括存放有多个弯曲类别240的存储装置230和用于从多个弯曲类别中选择出一个弯曲类别240的装置250。弯曲类别240代表一个可能的道路走向的不同弯曲状态。在此，每一个弯曲类别240包括一个参数或一个参数组，所述参数组包括多个参数，所述参数组或所述参数组涉及与弯曲类别240相应的弯曲状态。车辆100的导航设备210通过访问存放在车辆100中的数字地图来求取当前待行驶的路段的弯曲走向并且通过合适的接口向设备200传输关于弯曲走向的信息。通过其他合适的接口向设备200传输车辆100的当前行驶速度v。装置250基于关于弯曲走向的信息从多个弯曲类别中选择出一个当前的弯曲类别240。基于关于当前行驶速度v的信息又将当前的弯曲类别240的参数确定为用于车辆100的横向调节的参数并且通过合适的接口将其提供给车辆100的横向调节器220。如果关于车辆在车道内的横向位置确定实际位置与额定位置的偏差，则通过当前参数调节的横向调节器220可以触发相应合适的转向干预，以便将车辆引向到额定位置上。

图3示出根据本发明的一个实施例用于确定用于车辆的横向调节的参数的方法的流程图。方框310a、310b、310c包括多个弯曲类别，它们代表可能的道路走向的不同弯曲状态。根据本方法的在图3中所示的实施例，在方框310a中提供具有涉及高速公路的典型弯曲状态的横向调节器参数化的弯曲类别，在方框310b中提供具有涉及乡村道路的典型弯曲状态的横向调节器参数化的弯曲类别，并且在方框310c中提供具有涉及主要街道的典型弯曲状态的横向调节器参数化的弯曲类别。

所提到的弯曲类别的相应横向调节器参数化在此包括多个涉及车辆的不同行驶速度的参数。相应的参数可以存储在存储器中，从而方框310a、310b、310c可以涉及存储器装置。在功能区段320中，实施所谓的道路类别增益调度。在此，在方框320a中借助GPS定位和对数字地图的访问来求取当前待行驶的路段的弯曲走向。使用弯曲走向，以便对路段分类，从而可以给路段分配一个道路类别。在方框320b中，基于在方框320a中求取的道路类别，从在方框310a、310b、310c中提供的多个弯曲类别中选择出一个与所求取的道路类别相应的弯曲类别。对此进行响应地，可以访问方框310a、310b、310c中的一个并且读出相应的横向调节器参数化。因此，可以通过功能区段320实施相应的横向调节器参数化表的取决于道路类别的转发。换言之，可以根据道路类别从方框310a、310b、310c中提供合适的参数或参数组。在功能区段330中实现所谓的速度增益调度(Velocity-Gain-Scheduling)，其中在方框330a中求取或由车辆CAN总线提供车辆的当前行驶速度。在方框330b中，基于车辆速度确定取决于速度的横向调节器参数化，其方式是，基于当前的行驶速度从所选择的弯曲类别中选择一个相应的、取决于速度的参数并且将其确定为用于车辆的横向调节的参数。因此，可以通过功能区段330实现相应的横向调节器参数化的取决于速度的转发。换言之，可以根据速度从方框310a、310b、310c中提供合适的参数或参数组。因此，可以通过功能区段320、330从方框310a、310b、310c中选择分配给当前道路类别和当前车辆速度的当前的参数或参数组。当前的参数或参数组被转发到横向调节器340。横向调节器340被构造用于响应于输入信号来执行横向调节算法并且输出相应的调整量用于车辆的横向调节。借助当前的参数或参数组，将横向调节算法调整到当前道路类别和当前车辆速度上。

在功能块320a、320b、330a、330b中，可以分别实现用于确定用于车辆的横向调节的参数的方法的相应方法步骤。在此，也可以以相反的顺序或在一个共同的功能区段中共同执行功能区段320、330。如果方框310a、310b、310c中的横向调节器参数化还不具有取决于速度的参数，则例如可以在功能块330b中实施参数的相应匹配。

总之，根据在此提出的方式设计的调节器的特征在于，其与单纯的速度适应的调节器参数化、即速度增益调度相反，不仅可以具有一个而且可以具有多个参数化表，所述参数化表具有取决于速度的参数，其中每一个表例如分配给一个确定的道路类别。根据数字地图的所返回的道路类别可以选择相应的表并且可以将其用于调节器的参数化。

所描述的和在附图中示出的实施例仅仅是示例性地选择的。不同的实施例可以完整地或关于各个特征彼此组合。一个实施例也可以通过另一个实施例的特征来补充。此外，可以重复以及以不同于所描述的顺序的顺序执行根据本发明的方法步骤。

Claims (6)

1.一种用于确定用于在当前待由车辆行驶的路段(110；120)上所述车辆(100)的横向调节的横向调节器参数化的方法，其基于关于当前待行驶的路段的弯曲走向的信息，

在所述方法中，为了确定所述横向调节器参数化执行以下步骤：

提供多个弯曲类别(240；310a，310b，310c)，所述多个弯曲类别包括至少三个弯曲类别，所述多个弯曲类别代表可能的道路走向的关于弯曲的不同弯曲状态，其中，所述多个弯曲类别中的每一个弯曲类别包括多个涉及所述车辆的不同行驶速度的参数，所述参数涉及与所述弯曲类别相应的弯曲状态；

求取(320a)所述当前待行驶的路段(110；120)的弯曲走向，所述弯曲走向包含关于在当前待行驶的路段中包含的弯曲的半径和/或长度的说明；

基于所述弯曲走向从所述多个弯曲类别中选择出(320b)一个当前的弯曲类别；

求取(330a)所述车辆(100)的当前的行驶速度(v)；

基于所述当前的行驶速度从所述当前的弯曲类别选择(330b)取决于速度的参数；

提供(100)所述当前的弯曲类别的取决于速度的参数作为用于所述车辆的横向调节(340)的横向调节器参数化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述求取(320a)的步骤中，通过访问存放在所述车辆(100)中的数字地图来确定所述弯曲走向。

3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述求取(320a)的步骤中，基于前一路段的弯曲走向求取所述弯曲走向。

4.一种用于求取用于车辆的横向调节的调整量的方法，其中，所述方法具有以下步骤：

根据前述权利要求中任一项所述的方法确定用于在当前待由所述车辆行驶的路段(110；120)上所述车辆的横向调节的横向调节器参数化；

求取在所述路段的由所述车辆行驶的车道上所述车辆的当前位置与所述车辆的额定位置的偏差；

基于所述偏差和所述横向调节器参数化求取用于横向调节的调整量。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述额定位置位于用于当前待行驶的路段(110；120)的行驶轨迹上。

6.一种用于确定用于车辆的横向调节的参数的设备(200)，所述设备包括存放有多个弯曲类别的存储装置(230)和用于从所述多个弯曲类别中选择出一个弯曲类别的装置(250)，所述设备被构造用于实施根据权利要求1至5中任一项所述方法的步骤(300)。