CN104271414A - 机动车辆的自动刹车方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于启动和执行自动刹车的方法，所述方法包括如下步骤：探测障碍物(100)、确认启动条件的实现(320、410、420、430、440、470)；传送施加所确定的刹车作用力(Fe、Fr)的指令(340、480)，所述方法包括选择待考虑的自动刹车类型的步骤(200)，该步骤(200)包括当所述车辆的瞬时速度(Vc)小于或等于阈值(BV)时选择躲避性自动刹车，在所述躲避自动刹车过程中施加可变刹车作用力(Fe)，或当所述车辆的瞬时速度(Vc)大于所述阈值(BV)时，选择减小冲击速度的自动刹车，在该减小冲击速度的自动刹车过程中施加小于或等于所述可变刹车作用力(Fe)的预设刹车作用力(Fr)。

Description

机动车辆的自动刹车方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆，更具体地，用于机动车辆的自动刹车系统领域。
背景技术
近些年，为机动车辆开发了多种自动刹车系统，以避免与周围障碍物碰撞或至少限制这种碰撞造成的后果。
专利申请JP 2001-309247因此描述了一种这样的自动刹车系统，该系统以传统方式包括在所述车辆上的传感器，用于识别可能与该车辆相碰撞的物体。该系统还具有控制模块，控制模块根据其相对所述车辆的相对距离和速度来评估该物体所表示的威胁性。根据该威胁性的强度，该控制模块发送信号给减速装置，减速装置将启动车辆的自动刹车。
从专利申请WO 03006291，还已知一种这样类型的自动刹车系统，根据由一个或多个测量传感器接收的测量变量，该类型的自动刹车系统按照预定义的类别、如行人、摩托车、小型车、大型车、货车、公交车、护栏或建筑物来分类所识别的物体；这些类别中的每一个与移动的动态模式相关联，根据移动动态模式，借助由传感器所测量的变量来为各个识别物体确定多种可能的移动路径。
在这些移动路径的基础上，系统确定了碰撞风险，该碰撞风险指示了车辆与该物体之间的碰撞可能性、以及所述可能的碰撞导致乘员危险的危险潜在性。
超出碰撞风险和/或大于预定阈值的危险潜在性，则系统激活或不激活减速装置。
发明内容
本发明的目的在于改善这种自动刹车系统的有效性。
为此，本发明提供一种用于启动和执行车辆自动刹车的方法，以避免碰撞或减小与障碍物的冲击力，所述方法包括如下步骤：
-通过具有至少一个测量传感器的探测模块来探测位于探测区域上的障碍物；
-确认自动刹车的启动条件组的实现；
-将施加所确定的刹车作用力的指令传送给所述车辆具有的减速模块；
-通过所述减速模块将所述刹车作用力施加于所述车辆；
所述方法的特征在于，其在所述确认步骤之前包括相关自动刹车类型的选择步骤，所述选择步骤包含：
-当所述车辆的瞬时速度小于或等于第一阈值时，选择用于躲避性自动刹车，在自动刹车过程中对所述车辆应用可变刹车作用力，或
-当所述车辆的瞬时速度大于所述第一阈值时，选择用于减小冲击速度的自动刹车，在自动刹车过程中对所述车辆应用小于或等于所述可变刹车作用力的预设刹车作用力。
根据车辆瞬时速度呈现的相关自动刹车类型的这种选择步骤能够改善自动刹车功能的有效性和安全性。
事实上，车辆速度越大，如果迫切希望避免与所识别的障碍物的碰撞，越需要及早启动自动刹车(尽管障碍物还较远)并施加较大的刹车作用力。这种状况很可能会干扰相关的车辆驾驶员，造成不适当的反应并对刹车的安全性和/或有效性有潜在危害。
而且，由于传感器的性能在超出一定距离时显著下降，提高车辆的速度(和因此响应距离的相关性)增加了错误评估形势的可能性，这可导致在一些情况下的应用不适合避免自动刹车。
这是为什么在超过预设阈值时，能够在良好条件下实施在车辆速度很高时用于躲避刹车的相关方法。而且选择用于减小冲击速度的自动刹车的目的不再是避免碰撞，而仅为了减小该冲击速度，以限制对相关个人或车辆造成的后果。
因此，根据本发明方法的一方面在于实施第一避免目的和另一方面在有效性和安全性目的之间建立最佳折衷。
根据所述方法的单独或结合的优选特征：
-所述第一阈值(BV)被包括于20和40千米/小时之间，和优选地等于30千米/小时；
-根据所述探测模块(10)接收的信息，所述方法包括关联多个预设障碍物类别中的一种障碍物的步骤(400)；
-根据所述障碍物关联的所述类别，改变启动减小冲击速度的自动刹车的条件；
-所述预设类别包括第一障碍物类别，对于第一障碍物类别，如果所述车辆的瞬时速度(Vc)大于第二阈值(HV1)，且其中第二阈值(HV1)大于所述第一阈值(BV)，不启动减小冲击速度的自动刹车；
-所述第一障碍物类别对应于行人，以及所述第二阈值(HV1)被包括在50和70千米/小时之间，和优选地等于60千米/小时；
-所述预设类别包括第二障碍物类别，对于第二障碍物类别，如果所述车辆的瞬时速度(Vc)大于第三阈值(HV2)，且其中第三阈值(HV2)大于所述第二阈值(HV1)，不应用减小冲击速度的自动刹车；
-所述第二障碍物类别对应于固定的车辆，以及所述第三阈值(HV2)被包括在70和90千米/小时之间，和优选地等于80千米/小时；
-所述预设类别包括第三障碍物类别，对于第三障碍物类别，应用减小冲击速度的自动刹车独立于所述车辆的瞬时速度(Vc)；
-所述第二障碍物类别对应于行驶的车辆；
-所述探测模块(10)包括例如为多普勒效应扫描类型的雷达传感器(11)，以周期的方式向所述车辆前方和在预定扇角上发射信号；
-所述探测模块(10)包括激光雷达传感器；
-所述探测模块(10)包括被耦接于物体辨识电子模块的视频传感器(12)，该电子模块能够识别在相关车辆前方的障碍物并根据如下三个各类进行分类：行驶的车辆、固定的车辆和行人；和/或
-所述探测模块(10)包括GSM类型的无线接收装置，适用于直接接收由所述障碍物通过例如GSM信标或便携电话直接发射的位置、方向、速度或类别数据。
附图说明
参照所附附图，现在将通过接下来以举例非限制性给出的实施方式的详细描述来接继揭示本发明，其中：
-图1表示适于实施根据本发明方法的自动刹车系统的功能性框图；
-图2表示根据本发明的自动刹车方法的组织结构图。
具体实施方式
示于图1的自动刹车系统1包括探测模块10、能够确定相关车辆瞬时速度Vc的速度传感器20、控制单元30和减速模块40。
探测模块10包括至少一个传感器，适用于识别在探测区域上的障碍物。
根据优选实施方式，探测模块10包括雷达传感器11以及视频传感器12。
优选地多普勒效应扫描类型的雷达传感器11以周期的方式向车辆前方和在预定角度的扇区上发射信号(例如带有24GHz频率)。
在变化形式中，雷达传感器可为不同的类型和/或在例如77GHz的另一频率上运行。
发射的该信号段在其路径上的物体组上被反射，然后返回雷达方向。
在信号发射频率和接收频率之间的差异允许精确地确定在相关车辆和物体之间的间隔距离D，以及根据该差异的发展能够推导出障碍物的瞬时速度。
视频传感器12包括位于车辆前方的摄像头，摄像头被耦接在辨识物体的电子模块上。该电子模块能够识别在相关车辆前方的障碍物并根据如下三个类别进行分类：行驶车辆、固定车辆和行人。
来自探测模块10和速度传感器20的信息信号被发送到控制单元30。控制单元30具有计算器31、包括一部分EEPROM或FLASH型的非易失性存储器和一部分内存储器(内存)的存储模块32、以及输入接口33和输出接口34。
非易失性存储器储存实施于该单元30中的自动刹车控制程序，且该程序的组织结构表示于图2中。
根据一种优选实施方式，可通过通信部件或数据载体的读取部件更新在该非易失性存储器中存有的信息组。
在控制单元30中，根据预定周期在10和60毫秒之间，优选地等于40毫秒，实施自动刹车控制方法。
每次重复时，根据从速度传感器20和探测模块10接收的信息信号，所述方法确定是否需要躲避的自动刹车还是减小冲击速度的自动刹车。
在是的情况下，该控制单元30向减速模块40发送信号，以使减速模块40施加适用于相关车辆车轮的刹车作用力。
现在通过图2的组织结构图进行详细描述该方法的不同步骤。
在步骤100，根据由探测模块10接收的信号探测是否在雷达传感器11和视频传感器12的探测区域上存在障碍物。
在识别该障碍物时，在接下来的步骤200中，计算器31确定是否相关车辆的瞬时速度Vc小于或等于预设阈值BV，预设阈值BV被包括在20和40千米/小时之间，优选地等于30千米/小时。
如果满足该条件，则所述方法将估算出相关车辆在低速度配置上，在所述低速度配置上中即使假设车辆驾驶员和/或在其周围环境中的其它使用者对自动刹车作出不恰当反应，也可安全实施躲避的刹车。然后所述方法分流向表示于图2的组织机构的左分支，其中将确认是否物该事件的情况是否同时满足这种躲避刹车的两个启动条件。
第一条件为在步骤300由计算器31估算的碰撞前延迟Te，该碰撞前延迟Te等于面对障碍物的相关车辆的相对瞬时速度Vr与障碍物和相关车辆的间隔距离D之间的比值。
注意到该距离D由探测模块10连续地发送给计算机31。为了得到相对瞬时速度Vr，计算器31用速度传感器20传送的相关车辆的瞬时速度Vc减去探测模块10传送的障碍物的瞬时速度Vo。
为了满足第一条件，估算的延迟Te应小于预设阈值Ts1，例如等于3或4秒。
第二条件关于估算预定持续时间ΔT(例如包括在1和1.5秒之间)期间的间隔距离D的发展变化，假设预设的躲避的最小刹车作用力Fe-min在该持续时间内被应用于该车辆(例如等于6米/秒2)。
计算器31在步骤310，通过假设障碍物在持续时间ΔT期间内保持动态移动(路径和速度)，确定在持续时间ΔT内的该间隔距离的值Df。
为了满足第二条件，该距离Df应小于预设阈值Ts1，例如包括在0.4和0.8米之间。
所述方法接下来在步骤320中确认同时满足前面提示的两个条件。
在否的情况下，程序决定不向减速模块40传送任何自动刹车指令(步骤150)。
在是的情况下，程序转向步骤330，其中将确定应用于相关车辆的躲避刹车作用力Fe。
为此，通过在每次重复时增加预设值的刹车作用力(例如0.5米/秒2)，计算器31重复产生所述模拟使得所估算的距离值Df小于阈值Ds，所施加的刹车作用力小于最大值Fe-max(例如等于10米/秒2)。
然后在该持续时间ΔT期间，所述方法向减速模块40传送刚刚由计算器31确定的施加躲避刹车作用力Fe的指令(步骤340)。
再回到步骤200，其中计算器确定相关车辆的瞬时速度Vc是否小于或等于预设阈值BV。
如果不满足该条件，那么所述方法将估算该相关车辆处于高速配置中，在所述高速配置中，不能以完全安全的方式实施避免性刹车。该类型的刹车事实上是需要大的减速，这必须恰当地和几乎肯定地实施。另一方面，在较高速度上，这种躲避刹车需要尽早开始减速，因为这可能干扰相关车辆驾驶员并且导致有害于刹车安全性和有效性的驾驶员的不恰当反应。
因此，所述方法分流向表示于图2的组织机构的右分支。自动刹车的目的不再是避免碰撞，而是减小碰撞速度，以限制对于相关个人或车辆造成的后果。
在步骤400处，根据从探测模块10接收的信息，所述方法将所识别的障碍物与预设和存储在非易失性存储器中的下述障碍物的类别中的一个类别关联：行驶车辆、固定车辆或行人。
如果该障碍物认作行人(步骤410)，则所述方法进行步骤420，其中计算器31确定相关车辆的瞬时速度Vc是否小于或等于预设阈值HV1，预设阈值HV1大于值BV并被包括在50和70千米/小时之间，优选地等于60千米/小时。如果不满足该条件，所述方法估算相关车辆的瞬时速度过高以便对该障碍物类别施加速度减小自动刹车。相反，如果符合该条件，该方法进行步骤450和随后步骤，在所述步骤450和随后步骤中，将确认事件状况是否同时满足这种刹车的其它启动条件。
如果该障碍物在步骤410中没被视为行人，则所述方法在步骤430中确认是否为固定车辆。在是的情况下，计算器31在步骤440中确定相关车辆的瞬时速度Vc是否小于或等于预设阈值HV2，预设阈值HV2大于值HV1并被包括在70和90千米/小时之间，优选地等于80千米/小时。如果不满足该条件，则该方法估算相关车辆的瞬时速度过高以便对该障碍物类别施加速度减小自动刹车。反之，如果符合该条件，程序进行步骤450和随后步骤。
如果障碍物在步骤430中没有被认作固定车辆，换句话说，如果其为移动车辆，该方法进行步骤450和随后步骤。
在步骤450中，与前面提及的步骤300相似，计算器31估算碰撞前的延迟Te。
为了满足第一条件，所估算的延迟Te应小于预设阈值Ts2，例如等于3或4秒。
第二条件涉及在预定持续时间ΔT(例如在1和1.5秒之间)期间的间隔距离D的估算发展变化，并假设将预设减小冲击速度的刹车作用力Fr施加在该持续期间内应用于该车辆。该刹车作用力Fr小于或等于前面提供的最小躲避刹车作用力Fe-min，被包括在例如5和6米/秒2之间。
计算器31在步骤460中确定在持续时间ΔT内的该间隔距离的值Df，并假设障碍物在持续时间ΔT期间内保持动态移动(路径和速度)。
为了满足第二条件，该距离Df应小于预设阈值Ds2，例如被包括在0.4和0.8米之间。
所述方法接下来在步骤470中确认前述两个条件被同时满足。
在否的情况下，所述方法决定不向探测模块40发送任何自动刹车的指令(步骤150)。
在是的情况下，所述方法传送给探测模块40刚刚由计算器31确定的施加减小冲击速度的刹车作用力Fr的指令，且所述传送在持续时间期间ΔT内(步骤480)。
根据未表示的变化形式，探测模块10可包括添加了或者替换了雷达传感器11或视频传感器12的其它装置，例如激光雷达传感器又或GSM型无线接收装置，它们适用于直接接收由所述障碍物通过GSM信标(车辆)或便携电话(行人)直接发射的位置、方向、速度或类别信息。
可以理解，本发明不限于所描述和所表示的实施形式，但其包括任何执行的变化形式。

Claims (14)

1.一种用于启动和执行车辆自动刹车的方法，以避免碰撞或减小与障碍物的冲击力，所述方法包括如下步骤：
-通过具有至少一个测量传感器(11、12)的探测模块(10)来探测在探测区域中的障碍物(100)；
-确认启动自动刹车条件组的实现(320、410、420、430、440、470)；
-将施加确定的刹车作用力(Fe、Fr)的指令传送给所述车辆(340、480)所包含的减速模块(40)；
-通过所述减速模块(40)将所述刹车作用力(Fe、Fr)施加到所述车辆；
所述方法的特征在于，其在所述确认步骤(320、410、420、430、440、470)之前包括待考虑的自动刹车类型的选择步骤(200)，所述选择步骤包含：
-当所述车辆的瞬时速度(Vc)小于或等于第一阈值(BV)时，选择躲避性自动刹车，在该躲避自动刹车过程中对所述车辆施加可变刹车作用力(Fe)，或
-当所述车辆的瞬时速度(Vc)大于所述第一阈值(BV)时，选择减小冲击速度的自动刹车，在该减小冲击速度的自动刹车过程中对所述车辆施加小于或等于所述可变刹车作用力(Fe)的预设刹车作用力(Fr)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值(BV)被包括于20和40千米/小时之间，优选地等于30千米/小时。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括关联步骤，该关联步骤根据所述探测模块(10)接收的信息，将所述障碍物与多个预定障碍物类别中的一个类别关联。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，减小冲击速度的自动刹车的启动条件随着与所述障碍物关联的所述类别而改变。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设类别包括第一障碍物类别，对于该障碍物的第一类别而言，如果所述车辆的瞬时速度(Vc)大于第二阈值(HV1)，且其中第二阈值(HV1)大于所述第一阈值(BV)，不启动减小冲击速度的自动刹车。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述障碍物的第一类别对应于行人，以及所述第二阈值(HV1)被包括在50和70千米/小时之间，优选地等于60千米/小时。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述预设类别包括障碍物的第二类别，对于障碍物的第二类别而言，如果所述车辆的瞬时速度(Vc)大于第三阈值(HV2)，且其中第三阈值(HV2)大于所述第二阈值(HV1)，不施加减小冲击速度的自动刹车。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述障碍物的第二类别对应于固定的车辆，所述第三阈值(HV2)被包括在70和90千米/小时之间，优选地等于80千米/小时。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述预设类别包括障碍物的第三类别，对于障碍物的第三类别而言，施加减小冲击速度的自动刹车独立于所述车辆的瞬时速度(Vc)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述障碍物的第二类别对应于行驶的车辆。
11.根据权利要求1到10的其中一项所述的方法，其特征在于，所述探测模块(10)包括例如为多普勒效应扫描类型的雷达传感器(11)，其周期地向所述车辆前方和在预定角度的扇区发射信号。
12.根据权利要求1到10的其中一项所述的方法，其特征在于，所述探测模块(10)包括激光雷达传感器。
13.根据权利要求1到12的其中一项所述的方法，其特征在于，所述探测模块(10)包括耦接于物体辨识电子模块的视频传感器(12)，该电子模块能够允许对位于所述车辆前方的障碍物进行根据如下三个类别的分类：行驶车辆、固定车辆和行人。
14.根据权利要求1到13的其中一项所述的方法，其特征在于，所述探测模块(10)包括GSM类型的无线接收装置，该无线接收装置适用于直接接收直接通过所述障碍物经由例如GSM信标或便携电话直接发射的位置、方向、速度或类别信息。
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