CN103403576B

CN103403576B - 包括两条线的交通车道的辅助跟随功能的控制方法

Info

Publication number: CN103403576B
Application number: CN201180068230.6A
Authority: CN
Inventors: M·坎波
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: EP2656107A1; EP2656107B1; FR2969099A1; CN103403576A; BR112013015317A2; FR2969099B1; WO2012085385A1

Abstract

用于机动车交通车道辅助跟随功能的控制方法，一方面包括画在地面上该交通车道两侧的边线(30，32)的检测装置(34)，用以提供该交通车道每条线的标称侧向位置(Yri，Yle)和航向角标称值(Θ)和平均曲率(C)，而另一方面包括该机动车动态传感器(40，42)，提供该汽车的纵向速度(Vx)和转弯速度(Ψ′)，其特征在于，从这些不同的标称数据出发分别计算这些边线中每一条的曲率(Cest.ri，Cest.le)、航向角和这条线的侧向位置(Yest.ri，Yest.le)的估计值。

Description

包括两条线的交通车道的辅助跟随功能的控制方法

本发明涉及辅助跟随一条交通车道的功能用的控制方法，以及转向系统和包括这样一种控制方法的机动车。

机动车有一个方向盘，固定在转向系统的方向盘柱上，由司机操作，以便使该汽车的导向轮转向。该转向系统习惯上包括一个辅助装置，产生一部分使车轮转向所需要的能量，以减轻司机应该提供的力，尤其是在低速下和停止时的操作。

另外，某些转向系统还有辅助驾驶功能(“PFIL”，“LKS”，“LKAS”)，用控制计算机驾驭机动装置，后者对这个方向起作用，在该方向上提供特定的辅助力矩，以便实现跟随交通车道的辅助，向司机发出偏离该路径的偏差信号。

为了实现这种类型的功能，该汽车包括一个交通车道检测装置，具体地说，摄像机，识别画在地面上限定该路径的两条线，以便汽车与该交通车道侧向极限相对定位。该汽车还包括一些传感器，在汽车的动态上，尤其在纵向速度和转弯速度上提供信息。

路径辅助跟随功能接收摄像机和不同传感器的信息，以便实现由这些机动装置提供力矩的随动。该机动装置尤其可以包括由辅助装置利用的电动机或者液压千斤项，在该转向系统的一个方向或另一个方向上产生一个力矩，向司机发出越出交通车道或者越出危险的信号。

这时提出一个问题，由检测两条边线的摄像机提供的信息可能彼此不相干。

一种特别是文献US-A1-2004／0102884提出的已知的路径辅助跟随功能，实现一般作为交通车道边界的两条边线的跟随，当另一条线的检测出现问题时，可以只利用这些线中的一条。

但是，该文献没有描述检查从每条边线接收的信息之间相干性的方法，具体地说，允许改善安全和检测故障的方法。

本发明的目的尤其旨在避免先有技术的的这些缺点，带来一种简单而可靠的解决方案，具体地说，允许检查跟随作为交通车道边线的这两条线的信息的相干性。

为此，提出一种机动车交通车道辅助跟随功能用的控制方法，一方面包括画在地面上该交通车道两侧的两条边线的检测装置，用以提供每条线的标称侧向位置和航向角标称值和该交通车道的平均曲率，而另一方面包括汽车动态传感器，显示该汽车的纵向速度和转弯速度，其特征在于，从这些不同的标称数据出发计算每一条这些边线各自的估计值，曲率、航向角和这条线的侧向位置。

该控制方法的优点是，可以从每条线的估计值出发，在彼此之间与这些标称值比较，获得这些不同值之间的相干性的控制，这可以发现系统的工作异常。

另外，按照本发明的控制方法可以包括一个或几个下列特征，它们可以彼此结合。

接着，该控制方法有利地把标称值与画在地面上的每一条线的估计值进行比较，以便使这些不同系列的值收敛。

在不收敛的情况下，该方法可以分析这些数据，以便检测由系统一个元件，例如，摄像机引起的工作异常。

具体地说，该控制方法可以实现下列步骤，平行地对每一条线进行：

·把纵向速度乘以曲率，接着把结果与来自反馈回路的第一值比较，差值给出第二数值；

·接着，把该第二数值除以纵向速度，结果给出有关线的估计曲率；

·第二数值与转弯速度比较，差值给出第三数值，将其与标称航向角一起输入运算放大器，以便获得第四数值，它是有关线的估计航向角；

·该第四数值乘以纵向速度，获得第五数值，它与第六数值比较，该差值给出第七数值；

·接着把该第七数值与相关线的标称位置一起输入运算放大器，给出该线的估计位置；

·相关线的估计位置与其标称位置比较，该差值给出第八数值，它乘以第一增益，给出第六数值，平行地第八数值乘以第二增益，给出第九数值；

·此外，第四数值与标称航向角比较，接着，把差值乘以第三增益，给出第十数值；

·最后，该第九和第十数值相加，给出反馈回路的第一值。

本发明的目标还在于提出一种包括路径辅助跟随功能的机动车转向系统，它是用包括上述特征中的任意一个的控制方法实现的。

本发明的目标还在于提出一种包括路径辅助跟随功能的转向系统的机动车，它是用一个包括上述特征中任意一个的控制方法实现的。

参照附图阅读以下作为非限制性示例给出的描述，将能更好地理解本发明，而其他特征和优点将显得更加清晰，附图中：

·图1是包括按照本发明的控制方法的转向系统的示意图；

·图2是该控制方法的一般示意图；而

·图3是该控制方法的功能示意图。

图1表示有效的转向系统1，包括一个方向盘柱2、连接在其上端的方向盘4、固定在其下端的方向操纵箱6。

方向操纵箱6包括运动传递机构，诸如齿条，从方向盘4的旋转出发，向位于其端部的两个小连杆8施加一个横向运动。小连杆8实现前轮10的转向，使每个车轮的轴座围绕一个基本上垂直的轴旋转。

方向操纵箱6包括一个机动装置20，用以在该操纵箱机构上施加一个力，趋向于驱动方向盘4旋转，以及对应地使车轮10转向。

具体地说，机动装置20实现汽车传统的方向辅助，从司机在方向盘4上进行的操作出发提供转向力的补充部分。

转向系统1还包括辅助跟随交通车道的自动功能，实现由控制计算机22管理的辅助驾驶，允许机动装置20随动，调整提供给转向系统的辅助力矩，以便向司机发出相对于跟随的交通车道的偏差信号，并辅助使之回到这个路径上。

在汽车的每一侧都有一个车道跟随摄像机34固定在车上，不断地拍摄沿着画在地面30，32上该汽车交通车道的边缘的白边线，以便向控制计算机22提供数据24。

于是，可以分析由摄像机34提供的数据24，以及有关汽车动态的其他数据，检测相对于不是司机要求的交通车道的偏差。

这时，该路径辅助跟随功能实现机动装置20的随动，它向方向操纵箱6施加要求的力矩，以便向司机提供辅助，使之回到这个路径上。

图2表示实行按照本发明控制方法的控制计算机44，它从摄像机34接收下列标称值，习惯上用于路径辅助跟随功能，以便建立希望的汽车轨迹：

Yri=右边线30的侧向位置

Yle=左边线32的侧向位置

Θ=该路径的标称航向角

C=该路径的标称曲率，一般在该弯曲的外线上计算。

控制计算机44还从汽车传感器40，42接收下列数据：

Vx=汽车的纵向速度

Ψ′＝汽车转弯速度

接着，控制计算机44从所接收的这些不同的数据出发，对右边线30计算下列估计值：

Yest.ri=右边线30的估计侧向位置

=右边线30的估计航向角

Cest.ri=右边线30的估计曲率

同样地，控制计算机44还针对左边线32计算下列估计值：

Yest.le=左边线32的估计侧向位置

=左边线32的估计航向角

Cest.le=左边线32的估计曲率

接着，该控制方法把汽车的轨迹标称值与画在地面30，32上的每条线的估计值进行比较46，以便使这些不同系列的值收敛。

在这些数值收敛的情况下，得出这些值之间的相干性，该控制方法于是细化这些标称值，为该路径辅助跟随功能建立汽车要求的轨迹，以便精确确定这个轨迹。

每条线30，32的标称值和估计值之间存在的偏差，可以引起计算模型不精确性，或者右边线30和左边线32演变的小差值。

在这些数值不收敛的情况下，该控制方法可以检测出工作异常，它尤其可能是诸如摄像机34等系统元件的故障造成的。同样可以推断交通车道动态太高，曲率半径太小或者转弯系列太接近，无法用所建立的计算模型考虑。此外，还可以推断，在地面上的线收敛或者发散。

于是，简单地提高了该控制方法的安全性，改善为路径辅助跟随功能用的轨迹计算精度，或者检测出系统的故障。具体地说，该控制方法可以用控制计算机22实现车道跟随功能，以便利用现有的组件并降低成本。

图3表示该控制方法的功能示意图，允许实现右边线30的估计值Yest.ri，和Cest.ri的计算，并用这些标称值Yri，和Cri建立会聚性。

该控制方法首先用纵向速度Vx乘50以曲率C，接着，把该结果与由反馈回路得出的第一值80比较52，该差值给出第二数值82。

接着，把这个第二数值82除以54纵向速度Vx，该结果给出右边线30的估计曲率Cest.ri。

把第二数值82与转弯速度Ψ′比较56，该差值给出第三数值84，把它与标称航向角Θ一起输入运算放大器58，以便获得第四数值86，它是右边线30的估计航向角

第四数值86乘以60纵向速度Vx，得出第五数值88，把它与第六数值90比较62，该差值给出第七数值92。

接着，把第七数值92与右边线30的标称位置Yri一起输入运算放大器64，给出右边线的估计位置Yest.ri。

相关边线30的估计位置Yest.ri与其标称位置Yri比较66，该差值给出第八数值94，它乘以第一增益G1，给出第六数值90。平行地，第八数值94乘以第二增益G2，给出第九数值96。

此外，第四数值86与标称航向角Θ比较72，接着该差值乘以第三增益G3，给出第十数值98。

最后，第九数值96和第十数值98相加76，给出反馈回路的第一值80。

该控制方法运行与左边线32相关的计算的等价的示意图，以便使汽车轨迹标称值与右边线30和左边线32两条线的这些估计数值会聚。

Claims

1.用于机动车交通车道辅助跟随功能的控制方法，一方面包括画在地面上该交通车道两侧的边线(30,32)的检测装置(34)，用以提供每条线的标称侧向位置(Yri,Yle)、航向角标称值(Θ)和该交通车道的平均曲率(C)，而另一方面包括汽车动态传感器(40,42)，提供该汽车的纵向速度(Vx)和转弯速度(Ψ')，其特征在于，从这些不同的标称数据出发对这些边线的每一条计算曲率(Cest.ri,Cest.le)、航向角度该线的侧向位置(Yest.ri,Yest.le)的估计值，其中，针对每一条线(30,32)并行地实现下列步骤：

●把纵向速度(Vx)乘以(50)曲率(C)，接着把该结果与从反馈回路得到的第一值(80)比较(52)，该差值给出第二数值(82)；

●接着把这个第二数值(82)除以(54)纵向速度(Vx)，其结果给出有关线的估计曲率(Cest.)；

●把第二数值(82)与转弯速度(Ψ')比较(56)，其差值给出第三数值(84)，将其与标称航向角(Θ)一起输入运算放大器(58)，以便获得第四数值(86)，作为有关线的估计航向角

●第四数值(86)乘以(60)纵向速度(Vx)，以便获得第五数值(88)，将第五数值与第六数值(90)比较(62)，其差值给出第七数值(92)；

●接着，把第七数值(92)和有关线的标称位置(Y)一起输入运算放大器(64)，以便给出该线的估计位置(Yes.)；

●把有关线(30)的估计位置(Yest.)与其标称位置(Y)比较(66)，差值给出第八数值(94)，将第八数值(94)乘以第一增益(G1)，以便给出第六数值(90),同时第八数值(94)乘以第二增益(G2)，给出第九数值(96)；

●此外，第四数值(86)与标称航向角(Θ)比较(72)，接着将其差值乘以第三增益(G3)给出第十数值(98)；

●最后，第九(96)和第十数值(98)相加(76)，给出该反馈回路第一值(80)。

2.按照权利要求1的控制方法，其特征在于，进一步把标称值(Θ,C,Y)与画在地面(30,32)上的这些线中的每一条的这些估计值(Cest.,Yest.)进行比较(46)，以便使这些不同的系列的值收敛。

3.按照权利要求2的控制方法，其特征在于，在不收敛的情况下，该方法分析这些数据，以便检测由诸如摄像机(34)等系统元件的故障造成的工作异常。

4.机动车用转向系统，具有路径辅助跟随功能，其特征在于，该功能是用按照上列权利要求中任何一项实现的控制方法实现的。

5.机动车，包括具有路径辅助跟随功能的转向系统，其特征在于，该功能是用按照权利要求1至3中任何一项实现的控制方法实现的。