CN103625470B - 用于引导车辆的方法和驾驶员辅助系统 - Google Patents

Abstract

一种用于引导车辆的方法和驾驶员辅助系统。在用于引导车辆的方法中，根据至少一个传感器检测所述车辆的周围环境的至少一个参数，根据所述参数求取行驶通道和所述行驶通道中的期望点，根据至少一个另外的参数求取所述行驶通道内包括所述期望点的轨迹并且根据所求取的轨迹匹配所述车辆的引导。

Description

用于引导车辆的方法和驾驶员辅助系统

技术领域

本发明涉及用于引导车辆的方法和驾驶员辅助系统。本发明尤其涉及用于引导车辆时不同任务的功能分离的技术。

背景技术

在机动车、尤其是轿车的领域中，为车辆的驾驶员简化或减轻确定的控制任务的驾驶员辅助系统是已知的。例如速度辅助系统（Adaptive Cruise Control，ACC：自适应巡航控制系统）可以完全或部分地承担纵向上的车辆调节并且车道保持辅助系统（LaneKeeping Support，LKS：车道保持支持系统）可以完全或部分地承担横向上的车辆控制。在车辆控制的不同功能块之间形成的接口通常涉及同一驾驶员辅助系统，从而使不同的驾驶员辅助系统之间的信息交换变得困难。

发明内容

本发明的任务是，说明一种用于引导车辆的技术，其能够实现不同的驾驶员辅助系统的简化共同作用。本发明借助具有独立权利要求的特征的方法和驾驶员辅助系统解决所述任务。从属权利要求反映优选实施方式。

在根据本发明的用于引导车辆的方法中，根据至少一个传感器检测车辆的周围环境的至少一个参数，根据所述参数求取行驶通道（Fahrkorridor）和行驶通道中的期望点，根据至少一个另外的参数求取行驶通道内包括所述期望点的轨迹并且根据所求取的轨迹匹配车辆的引导。

优选地，可以通过与期望点一起使用通道来更好地限定进行车辆的轨迹规划的区域，从而轨迹规划可以充分利用更多的自由，以便有助于机动车的更好行驶性能。

通过所述方法，行驶通道和期望点由一个或多个驾驶员辅助系统的分析部分提供，而驾驶员辅助系统的操作部分基于行驶通道和期望点实施车辆的控制。在这些部分之间，借助逻辑接口或物理接口交换所述行驶通道和期望点。

由此可以实施多个驾驶员辅助系统分离成分析部分和操作部分，其中可以以更好的方式协作地执行所述分析部分或所述操作部分。尤其可以说明执行驾驶员辅助系统的分析部分或操作部分的分析功能组件和操作功能组件。由此，尤其具有沿着相同的轴线影响车辆的目标的驾驶员辅助系统可以更好地彼此集成。例如，制动与避让系统（evasivesteering support，ESS-T：避让转向支持系统）可以与速度辅助系统（ACC）和车道保持辅助系统（LKS）组合，所述制动与避让系统不仅可以影响车辆的纵向运动而且可以影响车辆的横向运动。可以借助所交换的数据以更好的方式使各个驾驶员辅助系统的不同影响彼此协调。所述方法还可以容易地扩展其他的驾驶员辅助系统。

在一种实施方式中，行驶通道通过阻塞范围（Sperrbereich）限界，其中每一个阻塞范围分配一个类别，如果分配给阻塞范围的类别之一的条件出现，则允许轨迹延伸通过阻塞范围之一。因此，阻塞范围的等级可以用于将用于轨迹确定的空间保持得大，其中不同的控制目标——例如安全性、舒适性和效率具有不同的优先级。由此例如可以允许用于即将发生的紧急情况的空间。

在一种实施方式中，所述类别之一分配从不满足的条件。因此可以说明从不允许轨迹延伸通过的阻塞范围。所述阻塞范围例如可以包括检测到的人、检测到的车辆或检测到的车道界限。因此，可以更好地避免车辆的区域中的碰撞损坏。

在一种实施方式中，阻塞范围包括一个位置和关于所述位置的延展。因此，可以简单且快速地限定阻塞范围，其中对于阻塞范围的限定可以仅仅需要很少的数据。

在一种实施方式中，车辆的引导包括车辆运动的纵向调节和/或车辆运动的横向调节。因此，可以表示车辆的所有通常的驾驶操纵。

此外，在一种实施方式中，求取一个次要期望点，所述次要期望点分配给第一期望点，并且如此确定轨迹，使得如果确定车辆不可以达到第一期望点则所述轨迹包括次要期望点。在确定期望点的可到达性时，尤其可以考虑执行器的受限制的有效性或剩余的调节余量（Stellreserve）。例如在雨或雪的情况下，例如车辆和道路之间的低摩擦系数可能降低车辆的最大速度。此外，用于影响车辆运动的执行器可能仅仅是受限制的或完全不可用的。可以快速进行包括次要期望点的轨迹的确定并且可以以高速度进行通过第一期望点的第一轨迹和通过次要期望点的第二轨迹之间的切换。

在一种实施方式中，可以在考虑策略、尤其是对于驾驶员而言的最大舒适性或车辆运动的最大动态性（Dynamik）的情况下求取轨迹。在另一种实施方式中，另外的参数包括车辆的行驶动态性的和/或用于控制车辆的调节机构的潜力（Potential）。通过相互作用，可以将有意义的预给定与车辆的有意义的操纵进行组合。

在一种实施方式中，期望点包括车辆的位置、偏转角和/或速度。由此车辆在纵向上运动的动态数据也可供使用。

根据本发明的计算机程序产品包括程序代码单元，当计算机程序产品在处理装置上运行或存储在计算机可读的数据载体上时，所述程序代码单元用于实施描述的方法。

驾驶员辅助系统包括处理装置，所述处理装置被设置用于实施所描述的方法。所述计算机程序产品尤其可以用于如下扩展已知的驾驶员辅助系统：实施上述的方法。

附图说明

现在参考附图详细描述本发明，其中：

图1示出一种系统；

图2示出用于图1中的系统的车辆运动调节；

图3示出可以通过图1的系统的接口交换的一般性信息；

图4示出可以通过图1的系统的接口交换的静态通道；

图5示出可以通过图1的系统的接口交换的动态通道；

图6示出用于图3至5的信息的使用的行驶情况。

具体实施方式

图1以示意图示出用于引导车辆、尤其是机动车、更准确地说是轿车的系统100。车辆的引导包含车辆引导105和车辆运动调节110，所述车辆引导执行分析的任务，以便确定车辆100的所期望的行驶状态，所述车辆运动调节执行操作的任务，以便使车辆的运动遵循所期望的行驶状态。

车辆引导105尤其包含用于行驶通道的路径规划，其具有例如10m至100m的数量级的前瞻视界，所述前瞻视界大致相应于约1s至10s的持续时间。此外，确定一个或多个期望点，所述一个或多个期望点应位于行驶通道内并且车辆应经过所述一个或多个期望点。车辆运动调节110用于通过行驶通道内的期望点在调节的意义上——例如具有在小于10m的范围内的前瞻视界、即小于1s的前瞻时间——来调整所规划的轨迹。

任务的多样性能够实现行驶任务的两个域之间的接口的有组织的分离和设置。因此提出，设置功能——“车辆引导”105和功能“车辆运动调节”110，它们通过接口115彼此连接，如在图1中示出的那样。车辆引导105通过接口115与车辆运动调节110连接，然而其中接口115可用于所有驾驶员辅助功能。由车辆引导105预给定的行驶通道由车辆运动调节110使用，以便根据另一个参数确定具体的轨迹。在此，除应通过其来引导轨迹的期望点以外，车辆运动调节110优选还考虑关于车辆的行驶动态性潜力和车辆的调节器的调节潜力的其他边界条件。

车辆引导105与分别用于检测周围环境的参数的多个传感器120连接。所述传感器120例如可以被构造为雷达传感器、视频传感器、激光雷达传感器或超声传感器。还可以包括用于接收运动值——例如车辆的速度、位置和偏转力矩的接口。

传感器120的信号被传输给第一处理装置125。在那里使信号经受信号处理，并且随后例如借助基于模型的估计建立周围环境模型。在此，例如可以检测周围环境对象，例如行人、骑自行车者、汽车驾驶员、十字路口、交通信号灯、道路走向、道路宽度、交通密度、天气情况等等，以便建模周围环境。此外，优选考虑关于道路走向、交通调节和其他给定条件的数字地图信息。

随后实施情况分析并且实施用于建立行驶通道和期望点的行动规划。根据所选择的实施方式，可以在行驶通道的规划时已经考虑参数和标准、尤其是优化标准，其例如导致特别舒适的运动过程、特殊的动态性，例如通过避免不必要的加速引起的迅速速度降低或特别高的驱动效率。

此外，可以考虑关于例如通过车辆所在的道路的摩擦系数描述的行驶动态性潜力或关于调节器的例如描述为调节系统的可用性和调节系统的调节余量的调节潜力的边界条件。所述信息可以以状态反馈的形式由车辆运动调节110传输给第一处理装置125。在考虑车辆引导任务——例如车辆至预给定的目标的纵向引导、车辆在行车道内的横向引导或其他预给定——例如车辆的低排放运行、目标点的快速达到、车辆的节约燃料的运行等等——的情况下执行车辆引导105。所述任务优选由第一处理装置125在行动规划时考虑。

根据所选择的实施方式，可以设置第二接口130，车辆引导105和/或车辆运动调节110可以通过所述第二接口向驾驶员输出信息或可以从驾驶员收到输入。所述任务可以以视觉的、触觉的和/或听觉的方式实现。为此，所述输入可以具有相应的输入工具，例如触摸屏。

第一处理装置125通过接口115与车辆运动调节110的第二处理装置135连接。第二处理装置135通过信号与控制线路140与车辆的调节器145连接。调节器理解为所有类型的可控制的调节系统，例如车辆的制动系统、发动机变速器或转向系统。此外，第二处理装置135可以与例如检测车辆的运行参数的其他传感器150连接。在一种实施方式中，速度传感器或加速度传感器可以被构造为其他传感器150。

第二处理装置135基于预给定的行驶通道和期望点在考虑调节器145的状态和车辆的其他运行参数的情况下确定轨迹和与轨迹相应的用于车辆运动的额定值。用于车辆运动的额定值在调节的意义上与车辆运动的实际值比较。由比较得出用于调节器145的控制值，所述控制值导致所求取的轨迹的实现。

在用于车辆运动的额定值的计算时，即在轨迹求取时，第二处理装置135例如考虑所述调节器145中的至少一个调节器的状态和/或调节余量。

所提出的结构具有以下优点：接口115是通用的并且可以由不同的驾驶员辅助功能使用。此外，所述结构提供用于车辆运动调节110中现有边界条件的考虑的自由空间。此外，提供车辆引导105和车辆运动调节110之间的任务分离。

图2示出图1中的系统100的车辆运动调节110的方框图。所述示图可以理解为逻辑图，下面详细描述所述逻辑图，以便解释相应的方法。

为了行驶策略的辨识205，由接口115接收接口115、尤其是行驶通道的信息和期望点。在此，还可以说明阻塞面和辅助信息。在接口115上提供的信息可以根据由在库220中保持的元件构成的组合部件的类型组合在一起。根据这些元件，接口115的信息可以被正确地解读。此外，接收边界值210，所述边界值例如包括行驶动态性潜力、调节器潜力或车辆的运动能力的其他限制。

通过辨识205，由接口115的和所提供的边界值210的数据确定信息和调整，所述信息和调整被传输给轨迹规划215。更优选地，轨迹规划215还附加地获得接口115的信息，其也获得行驶策略的辨识205。

基于所获得的信息，轨迹规划215确定用于车辆的轨迹，所述轨迹例如可以通过坐标或圆弧长度和圆弧曲率描述。所确定的轨迹更优选地包括从车辆的当前位置至最近的期望点的区段。所确定的轨迹应尽可能地包括期望点，不违背通过接口115接受的阻塞面中的任一个，满足例如在舒适性、动态性和行驶程序相关性方面的所有其他应用要求并且在此最大限度地充分利用由车辆引导105借助接口115传输的可供使用的通道。基于所选择的行驶策略，例如基本运动模式可以组合成一个复杂的轨迹。这些运动模式同样可以存储在库220中。

纵向上的基本运动模式的示例包括具有恒定速度的行驶、具有恒定值的加速或减速或者具有恒定脉冲（加速度相对于时间的导数）的加速或减速。横向上的基本运动模式的示例包括遵循直线、遵循圆弧和遵循回旋曲线。

车辆的运动控制通过纵向控制225和横向控制230引起，所述纵向控制和横向控制基于通过轨迹规划215提供的轨迹、车辆运动的实际值、至少一个调节器145的实际位置和例如包括行驶动态性潜力或调节器潜力的边界值210提供用于调节器145的控制值。所述控制值可以包括用于调节器145的额定值，例如额定纵向加速度可以转发给传动系上的控制机构或制动器；转向角或转向力矩可以转发给转向系统。边界值210可以通过调节器145之一的信号提供或改变。

图3示出可以通过图1中的系统100的接口115交换的一般性信息。在示图中，车辆305、尤其机动车位于道路310上。开放用于由车辆305使用的一般性通道315包括道路310的两个车道。第一期望点320和第二（次要）期望点325在不同的车道上位于车辆305前方。每一个期望点320、325例如可以通过车辆305的X位置、Y位置、偏转角和期望速度来表达。

此外，还可以在接口115上提供其他信息，例如车辆305的最大速度、驾驶员控制的间距需求或起动动态性的限制。

此外，可以提供远距离信息。例如，车辆305可以运动到曲线上，其中至曲线的间距和/或曲线的曲率可以作为信息存在。此外，可以提供速度限制330或坡度走向或高度走向335作为信息。

图4以与图3中相似的示图示出静态的通道315。所述通道315以示例性的方式由不同的通道信息的叠加组成。在当前示图中示出第一类别的两个阻塞范围405、第二类别的一个阻塞范围410和第三类别的一个阻塞范围415。

绝不允许违背第一类别的阻塞范围405，即绝不允许如此确定车辆305的轨迹，使得其延伸穿过第一类别的阻塞范围405。当前，道路310外面右侧和左侧的区域由第一类别的阻塞范围405覆盖。阻塞范围410在道路310的左侧线道上延伸。所述线道通常可以分配给迎面而来的交通，从而可以容忍将车辆305引导到第二类别的阻塞范围410上，用于事故避免。允许违背第三类别的阻塞范围415，例如用于车辆305的舒适性维持。阻塞范围415例如可以包括道路310的右侧线道的最右侧区域。出于安全原因，不应行驶所述区域。然而，如果例如必须绕开道路310的右侧线道上的凹坑，则可以行驶经过第三类别的阻塞范围415。

每一个阻塞范围405、410、415可以通过位置和延展描述。阻塞范围405-415的特性可以包括阻塞类别、阻塞范围的方向和对通道边界的行为反应。这种反应例如可以包括安全间距类别或舒适性类别。

图5示出根据图3和4的示图的动态通道315。动态通道315包括在时间上变化的阻塞范围。在示例性示图中，第一类别的阻塞范围405位于左侧线道上，在任何情况下都不允许行驶通过所述阻塞范围405。第二类别的阻塞范围410位于右侧车道上，允许违背所述第二类别的阻塞类别410，用于事故避免。阻塞范围410位于交通信号灯505前方，所述交通信号灯调节道路510的进一步可通过性。第二类别的阻塞范围410的时间行为与交通信号灯505的调节同步，从而当交通信号灯505转换到“停车”时，阻塞范围410具有类别2，而当交通信号灯505转换到“通行”时，阻塞范围410消失。

在时间上可变的阻塞范围410可以通过“通过点”限定。如果通过点涉及车辆，则可以使用车辆的初始位置、初始运动状态、通过点的延展的类型或阻塞类别，以便限定通过点。如果通过点涉及其他事件——例如交通信号灯505，则可以为了限定而使用位置、区域延展的类型、阻塞类别或时间延展。与所识别的其他对象相比，显著地在信息方面丰富通过点，例如在涉及车辆的通过点的情况下丰富相关车辆的行为的预测信息。

图6示出用于连接通过接口115提供的信息的示例性行驶情况，尤其参考以上图3至5详细解释所述行驶情况。应用情形的示图位于上面一行中，而在下面一行中示出轨迹通道。在左侧区域中，示图涉及具有反向交通的顺序行驶（Folgefahren），在中间涉及具有防止右侧超车的顺序行驶并且在右侧区域中涉及车道变换。在每一个示图中在右下方绘出车辆305，针对所述车辆规划或实施行驶操纵。

在所有示图中，在前行驶的车辆建模为第一类别的阻塞范围405，所述第一类别的阻塞范围从不允许行驶通过。所述阻塞范围405涉及车辆，从而限定关于车辆的位置的阻塞范围延展。换言之，阻塞范围405随着车辆305前面的在前行驶的车辆移动。

Claims (10)

1.一种用于引导车辆的方法，

其中，根据至少一个传感器检测所述车辆的周围环境的至少一个参数，

其中，根据所述参数求取行驶通道和所述行驶通道中的第一期望点，

其中，根据至少一个另外的参数求取所述行驶通道内包括所述第一期望点的轨迹，

其中，根据所求取的轨迹匹配所述车辆的引导，及

其中，所述行驶通道通过阻塞范围限界，每一个阻塞范围分配一个类别，如果分配给所述阻塞范围的类别之一的条件出现，则允许所述轨迹延伸通过所述阻塞范围之一。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述类别之一分配一个从不满足的条件。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述阻塞范围包括一个位置和关于所述位置的延展。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述车辆的引导包括所述车辆运动的纵向调节和/或所述车辆运动的横向调节。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，此外求取一个次要期望点，所述次要期望点分配给所述第一期望点，以及如此确定所述轨迹，使得如果确定所述车辆不能够达到所述第一期望点则所述轨迹包括所述次要期望点。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在考虑涉及对于驾驶员而言的最大舒适性或所述车辆运动的最大动态性的策略的情况下求取所述轨迹。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述另外的参数包括所述车辆的行驶动态性的和/或用于控制所述车辆的调节机构的潜力。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一期望点包括所述车辆的位置、偏转角和/或速度。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述次要期望点包括所述车辆的位置、偏转角和/或速度。

10.一种驾驶员辅助系统，其具有处理装置，所述处理装置设置用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法。