CN104071160A - 用于增强机动性的预测性车辆系统性能选择的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预测性增强机动性的系统，其针对预测的潜在安全碰撞提供了对底盘和转向模式的车辆性能选择的增强的及时传递。本发明的主输入包括对在前车辆接近度的判定、周围交通的密度、前方的碰撞警示性警报、以及用于车辆模式选择的预测性增强机动性的决策子系统。本发明的系统提供了客制化的车辆动力学底盘和转向动态模式输出，其基于对于车辆碰撞可能性的预测性决策，用来改善驾驶员的操控性和安全性。另外，本发明提供了改进的系统和方法，其整合了与时间相关的车间时距、前方碰撞警示性警报、以及交通密度，以用于嵌入底盘碰撞模式的决策制定。该预测性增强机动性的决策模块允许车辆动力学模式选择基于与潜在碰撞的接近度被定制。

Description

用于增强机动性的预测性车辆系统性能选择的方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及用于机动车辆的自适应系统。尤其是，本公开的发明涉及一种预测性增强机动性的装置，其针对预测的潜在安全碰撞提供底盘和转向模式之间的车辆性能选择的及时传递。

背景技术

能够基于驾驶员、车辆和环境状况传递自动车辆模式调整的自动技术是正在发展的技术领域。自适应技术的变化是已知的，在一些已知的例子中，该自动的车辆模式展示了自适应车辆动力学和动力传动系统的模式选择以增强整体的驾驶体验，该模式选择来自于，举例来说，运动、标准以及舒适。

然而，自适应技术的发展仍然处于早期阶段并且存在着其他加强已知的自适应车辆系统的机会。这些进步可以通过利用预测传感和车辆上的信息能力来完成，以覆盖用于改进驾驶员便利和安全性的更多情况。

挑战在于开发出能够实时预测状况以增强用于车辆的自动模式选择的附加方法。举例来说，具有如下方法是有益的，即，对于预测的潜在碰撞能够智能地选择用于增强机动性的底盘转向和悬架组合。

创新性的车辆技术提供了用于使增强自适应车辆系统满足定制的车辆性能与客制化服务的需求的显著机会。

发明内容

本发明通过提供一种预测性增强机动性的系统的形式的改进的方法和系统克服了现有技术中的多个问题，该预测性增强机动性的系统包括增强已知的自适应车辆系统的专用模块。按照本发明的预测性增强机动性的系统针对预测的潜在安全碰撞提供了底盘和转向模式的车辆性能选择的增强的及时传递。

本发明的主输入包括对在前车辆的接近度的判定、周围交通的密度、前方的碰撞警告性警报、以及用于车辆模式选择的预测性增强机动性的决策子系统。

本发明的预测性增强机动性的系统提供了多个相比现有技术的明显优势。特别地，基于对车辆碰撞可能性的预测决策，本发明的系统提供了客制化的车辆动力学底盘和转向动态模式输出，以实现改进的驾驶机动性和安全性。

另外，本公开的发明提供了一种改进的系统和方法，其结合了与时间相关的车间时距（headway）、前方碰撞警告性警报、以及交通密度，以用于嵌入底盘碰撞模式的决策制定。该预测性增强机动性的决策模块允许车辆动力学模式选择基于潜在碰撞的接近度被定制。

当本发明的系统运行时，自纵向位置的预测性高度风险情况被给予针对驾驶安全的优先级。另外，自环境传感器计算的周围的交通密度被用于交通密度输入，该环境传感器包括盲点信息系统。另外，该与时间相关的车间时距和前方碰撞警示性警报决策等级的组合提供附加的可靠性，以当需要增强的车辆机动性时确保可靠的模式转换。

上述优点和其他优点与特性通过结合附图对以下优选实施例的详细描述是显而易见的。

附图说明

为了更完整的理解本发明，应参考将在附图中示出的更详细的实施例和通过本发明的实施例的方式描述如下：

图1示出了本发明的预测性增强机动性系统的框图；

图2示出了车辆可能遇到的潜在碰撞情况，其中驾驶员需要操控远离（maneuver from）前方车辆；

图3示出了在车辆可能遇到的交通情况下的潜在碰撞情况，其中驾驶员需要操控远离前方车辆；

图4为描述标准化的悬架模式输出的预测性增强机动性的决策制定曲面图；并且

图5为描述标准化的转向模式输出的决策制定曲面图。

具体实施方式

在以下数字中，相同的附图标记将被用于指代相同部件。在以下说明中，针对不同构造的实施例描述了不同的运行参数和部件。这些具体参数和部件被包括作为实例而非限制。

总体上，该公开的发明提供了不同车辆、驾驶员和环境情况下的定制的自适应车辆系统。本发明的预测性增强机动性（PEM）的系统智能地选择底盘转向和悬架的组合，以用于针对预测的潜在碰撞的增强的机动性。

参考图1，其示出了预测性增强机动性的决策制定系统的框图，该系统总体上由10来表示。预测性增强机动性的决策制定系统10接收多个输入，其包括与时间相关的车间时距（TDH）输入12，交通密度（TRD）输入14，以及前方碰撞的警告性警报（FCWA）输入16。与时间相关的车间时距输入12、交通密度输入14、以及前方碰撞警告性警报输入16代表了车辆环境状况特征。

预测性增强机动性的决策制定模块18从与时间相关的车间时距输入12、交通密度输入14、以及前方碰撞警告性警报输入16接收信息并决定底盘悬架和转向模式20。预测性增强机动性的决策制定模块18也从车辆系统22接收状态信息。用于预测性增强机动性的决策模块18的可靠输入对于确保正确模式选择决策是有重大意义的。

预测性增强机动性的模式选择仅在需要关键性对抗操控来避免潜在碰撞的状况下被执行。预测性增强机动性的决策制定模块可以使用基于规则的计算方法来确定对于潜在碰撞的定制模式选择。如图1所示，预测性增强机动性的基于规则的子系统10包括用于决定被推荐的底盘和转向模式20的知识库（knowledge base）和事实。

例如，每个预测性增强机动性的规则指定了输出底盘模式的建议，并具有IF（如果）（状况）、THEN（则）（动作）结构。当规则的状况部分被满足时，动作部分被执行。每个规则可以指定输出底盘模式（原始、标准、运动）的建议。原始意味着模式未被改变并保持上一模式。

依据预测性增强机动性被实施的一般性规则为下列形式

{如果TDH为x_i以及TDR为y_i并且FCWA为z_i

                 则底盘模式为mi}  (1)

{如果TDH为x_i以及TDR为y_i并且FCWA为z_i

                则悬架模式为s_i}  (2)

TDH由当前和平均的与时间相关的车间时距的递归计算可得。

${\mathrm{TDH}}_{\mathrm{curr}}=\frac{(r_p\left(k\right)-r_f\left(k\right))}{v_f\left(k\right)}---\left(3\right)$

其中r_p(k)为在前车辆在任何时间点k的位置，rf(k)为后方车辆的位置并且vf(k)为后方车辆的速度。平均的与时间相关的车间时距TDH_m(k)可以由下得出

TDH_M(k)=TDH_M(k-1)+α(TDH_curr-TDH_M(k-1))   (4)

选择Alpha（α）以获取与前方碰撞警告性警报响应相比较更长期的车间时距信息。前方碰撞警告性警报由相关车辆上的前方碰撞警告性警报系统来得到。该前方碰撞警告性警报可以由以下得到

$\mathrm{FCWA}=\left\{\begin{array}{cc}1\·z^{-D}& \mathrm{ifFCW\; alert\; is\; ON}=1\\ 0& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.---\left(5\right)$

D为当FCW警报产生时样本延迟的数量。

当FCW警报被产生时，将结合入延迟传递路径（delay pipeline），以在万一发生重复警报时，避免极限循环，并保持用于有效决策制定的信号。通过结合TDH和FCWA到决策制定中，获得了针对预测性增强的机动性的预测性紧密跟随的增加的保障。该预测性增强机动性的决策制定系统接着避免对伪的前方碰撞警告性警报的反应。

由TRD提供的交通状况基于连续不断获取的信息，其来自于，举例来说，盲点决策系统或侧面检测系统，下列假设被作出：

(i)环绕所操作车辆的交通密度与经过主车辆的车辆是高度相关的；

(ii)交通密度通过对指示进入或退出盲点的车辆的输入信号的信号处理和实时计算被估算与定量。

用于车辆左侧和右侧的实时指数信号生成函数（exponential signalgeneration function）通过下列等式给出：

R_TDE_new=ff·R_TDE_old+(1-ff)·y_r  (6)

L_TDE_new=ff·L_TDE_old+(1-ff)·y_l  (7)

其中R_TDE_new和L_TDE_new分别为车辆右侧和车辆左侧的交通密度估算，其值在0和1之间。R_TDE_old和L_TDE_old分别为R_TDE_new和L_TDE_new的先前一个样本估算。当前的右和左盲点信息系统（BLIS）警报输入信号分别通过y_r和y_l给出，并且ff为指数遗忘因子（exponential forgettingfactor）。R_TDE_new和L_TDE_new的值接近1，表示交通密度高。

本发明的预测性增强机动性的决策制定系统10在许多不同碰撞情况下的车辆操作中可以起作用。在图2中示出了一个这样的状况，其中潜在的碰撞情况在道路30上被描述，其中所示的车辆32涉及在前的车辆34和相邻车辆36。

主车辆32包括近程传感器38和远程传感器40。近程传感器38具有近程视野42同时远程传感器40具有远程视野44。主车辆32也包括第一侧面传感器46和第二侧面传感器48。该第一侧面传感器46具有近程视野50并且第二侧面传感器48具有近程视野52。在近程传感器38的运行中，每当主车辆32在运行中，远程传感器40、第一侧面传感器46和第二侧面传感器48是激活的。

在图2所示的情况中，主车辆32的驾驶员需要操控远离前方的在前车辆34。在前车辆32的接近度在远程视野44中由远程传感器40感知。

随着本发明的预测性增强机动性的决策制定系统10识别潜在碰撞情况，如果在前的碰撞警告性警报是开启的并且与时间相关的车间时距（TDH）和交通密度（TDR）均如图2所示的那样低，那么底盘和转向都被指定为运动模式。

图3所示为本发明的预测性增强机动性的决策制定系统10在车辆运行中起作用的另一情况。在本图中，道路53上的潜在碰撞情况被描述，其中关于近处的在前车辆54和远处的在前车辆56来示出主车辆32。另外，邻近车辆58、60以及62示出为处在道路53上。如关于图2以上所讨论的，每当主车辆32在运行中，近程传感器38、远程传感器40、第一侧面传感器46以及第二侧面传感器48都是激活的。

图3所示的主车辆52的驾驶员需要操控远离前方的在前车辆54和56，并特别考虑邻近车辆58。在这样潜在碰撞情况中，近处的在前车辆54的相对接近通过近程传感器38被感知，同时邻近车辆58的接近通过第一侧传感器46被感知。所有信息通过本发明的预测性增强机动性的决策制定系统10被整合。如图3所示，如果前方碰撞警告性警报是开启并且与时间相关的车间时距（TDH）是低的而且交通密度（TDR）是高的，那么底盘处于运动模式同时转向被指定为标准模式。

图4示出了针对悬架模式输出的预测性增强机动性的决策制定曲面图，其基于与时间相关的车间时距（TDH）、交通密度（TRD），以及固定的高前方碰撞警示性警报（FCWA）（1.0）。与时间相关的车间时距接近0.0代表预测的主车辆与时间相关的车间时距相对接近在前车辆的状况，同时接近1的值代表车辆进一步远离在前车辆。交通密度值接近1代表预计的更高交通密度。

相应地，当与时间相关的车间时距低，并且对于预测潜在碰撞情况的交通密度高时，运动模式（输出>0.7）被选中用于悬架模式。

图5示出了针对转向模式输出的预测性增强机动性的决策制定曲面图，其基于与时间相关的车间时距（TDH）、交通密度（TRD）以及固定的高的前方碰撞警示性警报（FCWA）（1.0）。当交通密度低并且与时间相关的车间时距低时，运动转向模式（转向模式值>0.7）被选中用于预测的潜在碰撞。如果主车辆进一步远离在前车辆，则该转向模式留在原始模式或标准模式中。

如上文所述的本发明的预测性增强机动性的系统提供了智能系统和手段，其利用预测的环境情况输入来选择用于增强的机动性的底盘转向和悬架组合。

上述讨论公开并描述了本发明的示例性实施例。本技术领域内的技术人员由此讨论和附图以及权利要求可以认识到，各种的改变、修改和变化在不脱离如权利要求所限定的本发明的真正精神和合理范围的情况下被做出。

Claims (13)

1.一种具有预测性增强的机动性的车辆，其特征在于，包括：

悬架，其具有不同运行模式；

转向系统，其具有不同运行模式；

悬架和转向模式选择模块，其与所述悬架和所述底盘连接；

与时间相关的车间时距输入，其与所述模块可操作地相关联；

交通密度输入，其与所述模块可操作地相关联；

前方碰撞警示性警报输入，其与所述模块可操作地相关联。

2.如权利要求1所述的具有预测性增强的机动性的车辆，其特征在于，所述输入提供信息给所述模块，该模块识别潜在碰撞情况并决定所述悬架和转向系统运行模式中的哪个适用于所识别到的状况。

3.如权利要求1所述的具有预测性增强的机动性的车辆，其特征在于，所述悬架的所述不同运行模式选自至少包括运动和标准模式的群组。

4.如权利要求1所述的具有预测性增强的机动性的车辆，其特征在于，所述转向系统的所述不同运行模式选自至少包括运动和标准模式的群组。

5.如权利要求1所述的具有预测性增强的机动性的车辆，其特征在于，车辆具有前部，并且所述前部包括与所述模块连接的近程传感器和远程传感器。

6.如权利要求5所述的具有预测性增强的机动性的车辆，其特征在于，前方碰撞警示性警报输入通过所述近程传感器和所述远程传感器来产生。

7.如权利要求5所述的具有预测性增强的机动性的车辆，其特征在于，车辆具有第一侧面和第二侧面，并且其中所述第一侧面包括第一侧面传感器以及所述第二侧面包括第二侧面传感器。

8.一种用于在车辆中提供预测性增强的机动性方法，该车辆具备含有不同运行模式的悬架和转向系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：

形成系统，其包括悬架和转向模式决策选择模块和用于确定局部车辆交通密度和位置的多个传感器，所述传感器与所述决策模块可操作地相关联并向其提供输入；并且

选择适当模式来应对潜在的碰撞情况。

9.如权利要求8所述的用于在车辆中提供预测性增强的机动性的方法，其特征在于，所述输入选自至少由与时间相关的车间时距输入、交通密度输入和前方碰撞警示性警报输入组成的群组，并且响应于所述输入的结合来做出运行模式选择。

10.如权利要求9所述的用于在车辆中提供预测性增强的机动性的方法，其特征在于，车辆具有前部，并且所述前部包括与所述模块连接的近程传感器和远程传感器。

11.如权利要求10所述的用于在车辆中提供预测性增强的机动性的方法，其特征在于，前方的碰撞警示性警报输入通过所述近程传感器和所述远程传感器产生。

12.如权利要求11所述的用于在车辆中提供预测性增强的机动性的方法，其特征在于，车辆具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面包括第一侧面传感器以及所述第二侧面包括第二侧面传感器。

13.如权利要求8所述的用于在车辆中提供预测性增强的机动性的方法，其特征在于，所述悬架的所述不同运行模式选自至少由运动和标准模式组成的群组，并且所述转向系统的所述不同运行模式选自至少由运动和标准模式组成的群组。