CN104276168B - 用于在隘路中支持车辆的驾驶员的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在隘路中支持车辆的驾驶员的方法。该方法具有读取的步骤、分析处理的步骤以及提供的步骤。在所述读取的步骤中，读取关于在所述隘路中可行驶的通道的信息、在所述隘路中所述车辆的当前的轨迹以及当前由所述驾驶员施加到所述车辆的转向装置上的转向力矩。在所述分析处理的步骤中，在使用所述车辆的已知的尺寸的情况下分析处理关于所述通道的信息、所述轨迹以及所述转向力矩，以便识别所述通道受所述车辆的至少一部分的预见性的侵犯。在所述提供的步骤中，如果识别到所述侵犯，则提供用于反作用于所述转向力矩的反作用力矩的控制信号以便在避免所述侵犯中支持所述驾驶员。

Description

用于在隘路中支持车辆的驾驶员的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于在隘路中支持车辆的驾驶员的方法、相应的设备以及相应的计算机程序产品。
背景技术
如果行车道由于障碍物而变窄，则车辆的驾驶员可能在此具有将车辆安全地引导通过最终的隘路的困难。
文献DE102011082475A1描述了一种用于在碰撞相关的状况中支持驾驶员的驾驶员辅助系统。
发明内容
在该背景下，本发明提出根据主权利要求的一种用于在隘路中支持车辆的驾驶员的方法、一种使用该方法的设备以及一种相应的计算机程序产品。有利的构型由相应的从属权利要求以及随后的说明书得出。
车辆的驾驶员可以在隘路中通过错误的转向运动引起与例如行车道边界或其他车辆的碰撞。
通过检测转向运动并且检查是否车辆作为转向运动的结果预见性地侵犯预先确定的在空间上的边界，可以在危险情形中施加反作用于转向运动的反作用力矩到转向装置上。通过反作用力矩可以警告驾驶员。通过反作用力矩可以校正转向运动。通过校正可以避免边界的侵犯。
通过在此提出的方法可以在隘路内行驶时支持驾驶员，而在此不会受约束，因为仅仅当识别到即将来临的碰撞时才进行干预。如果由于转向运动而低于与对象的预先确定的安全距离，则也就已经可以进行干预。
在此提出一种用于在隘路中支持车辆的驾驶员的方法，其中，所述方法具有以下步骤：
读取关于在隘路中可行驶的通道的信息、在隘路中的车辆的当前的轨迹以及当前由驾驶员施加到车辆的转向装置上的转向力矩；
在使用车辆的已知的尺寸的情况下分析处理关于通道的信息、轨迹以及转向力矩，以便识别通道受车辆的至少一部分的预见性的侵犯；以及
如果识别到侵犯，则提供用于反作用于转向力矩的反作用力矩的控制信号以便在避免侵犯中支持驾驶员。
特别是可以将车辆理解为一种道路车辆。隘路可以是道路或车道的一个区段，该区段相对于道路走向或车道走向具有减小的宽度。在此，如果隘路的宽度大于车辆的宽度，则可以识别为隘路。在执行该方法的情况下可以在驶过该隘路的行驶任务中支持车辆驾驶员。隘路可以至少单侧地通过障碍物限定，与该障碍物应该保持一个安全距离。隘路可以通过检测装置检测。检测装置或监视装置可以确定与侧面的障碍物的安全距离并且将道路或车道的保留的带(Streifen)限定为可行驶的通道。当前的轨迹可以是车辆在道路或车道上的运动路径，车辆当前在该运动路径上运动。转向力矩可以是一种转矩，通过驾驶员将该转矩作用到车辆的转向装置上。通道的侵犯可以是可预期地通过车辆的至少一部分超过通道的边界。在此例如突出的车辆部分——例如外后视镜也可以引起侵犯。反作用力矩可以通过电机或执行器在转向装置中提供。
在分析处理的步骤中，可以在使用车辆的当前的轨迹、转向力矩以及尺寸的情况下确定车辆的将来的轨迹。可以将所述将来的轨迹与通道进行比较，以便识别侵犯。可以估计将来的轨迹。在侵犯的评估中可以考虑将来的轨迹的概率。
该方法可以具有在使用通道和将来的轨迹的情况下求取反作用力矩的大小并且替代地或补充地方向的步骤。在提供的步骤中可以在使用所述大小和/或方向的情况下提供控制信号。如果需要仅仅微小的干预用于校正转向力矩以便避开侵犯，则可以提供相比于当需要大的干预时更小的反作用力矩。
该方法可以具有检测关于通道的信息的步骤，其中，在使用车辆的至少一个传感器的传感器数据的情况下检测信息。在传感器数据中检测隘路的至少一个最小宽度并且替代地或补充地隘路的走向，以便获得信息。也可以直接求取通道。由此该方法可以特别快速地做出反应。
在检测的步骤中可以区分在隘路的区域中的静止的对象与动态的对象。相比于与动态的对象，与静止的对象可以遵循更小的安全距离，以便限定通道。通过匹配的安全距离可以考虑动态的对象的可能的变化。例如另一车辆可以进一步使得隘路变窄，而行车道边界是不可运动的。因此可以相比于其他车辆更驶近行车道边界。
如果读取驾驶员的对于避免侵犯而言足够的校正力矩，则通过控制信号可以逐步减小反作用力矩。逐步改变的反作用力矩可以防止驾驶员的惊恐。
通过控制信号可以将反作用力矩限制到预给定的最大值上。通过该限制驾驶员可以在必要时以转向力矩克服反作用力矩，以便有意识地避免严重的事故，其方式是，低于另一安全距离。
此外，提出一种用于在隘路中支持车辆的驾驶员的设备，其中，所述设备具有以下特征：
用于读取关于在隘路中可行驶的通道的信息、在隘路中的车辆的当前的轨迹以及当前由驾驶员施加到车辆的转向装置上的转向力矩的接口；
用于分析处理的装置，其构造用于在使用车辆的已知的尺寸的情况下分析处理关于通道的信息、轨迹以及转向力矩以便识别通道受车辆的至少一部分的预见性的侵犯；以及
用于如果识别到侵犯，则提供用于反作用于转向力矩的反作用力矩的控制信号以便在避免侵犯中支持驾驶员的装置。
所述设备被构造来在相应的装置中实施或实现在此提出的方法的变型方案的步骤。通过本发明的以控制设备形式的实施变型方案可以快速和高效地解决本发明所基于的任务。
设备在此可以理解为处理传感器信号并且据此输出控制信号的电设备。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，接口例如可以是所谓的系统ASIC的包括所述设备的最不同功能的一部分。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。
具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，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用于当在与计算机相应的设备上执行程序时根据先前描述的实施方式之一来实施所述方法。
附图说明
以下根据附图示例性地更详细地阐述本发明。附图示出：
图1：在隘路中的车辆的示图；
图2：按照本发明的一个实施例的用于在隘路中支持车辆的驾驶员的方法的流程图；
图3：按照本发明的一个实施例的用于在隘路中支持车辆的驾驶员的设备的方框图；以及
图4：按照本发明的一个实施例的用于在隘路中支持车辆的驾驶员的设备的方框图。
在本发明的实施例的以下描述中对于在不同的图中示出的并且作用相似的元件使用相同或相似的附图标记，其中，不再对这些元件进行重复描述。
具体实施方式
图1示出在隘路102中的车辆100的视图。车辆100具有按照本发明的一个实施例的用于在隘路102中支持车辆100的驾驶员的设备104。车辆100位于多车道的行车道106上。行车道106的车道通过行车道标记108表示。车辆100位于左车道上。载重车辆110位于右车道上。载重车辆110位于太左边并且侵犯左车道。载重车辆110从右边经由行车道标记108突出到左车道中。在左边，左车道通过障碍112限制。隘路102位于障碍112与载重车辆110之间。隘路102已经足够宽以便安全地使得车辆100驶过隘路102。
设备104构造用于由车辆100的环境监视装置114读取关于在隘路102中可行驶的通道116的信息。通道116通过与载重车辆110的安全距离和与障碍112的安全距离限定。在此，与载重车辆110的安全距离大于与障碍112的安全距离，因为载重车辆110被识别为运动的障碍物。此外，设备104构造用于由车辆100的环境监视装置114或导航系统读取关于车辆100的当前轨迹118的信息。为此，设备104读取当前由驾驶员施加到车辆100的转向装置120上的转向力矩122。设备104构造用于在使用车辆100的尺寸的情况下分析处理关于可行驶的通道116的信息、轨迹118和转向力矩122以便识别通道116或安全距离受车辆100的至少一部分的预见性的侵犯124。在此，求取车辆100的预见性的轨迹126。如果车辆100的外轮廓侵犯通道116的边界，则识别到侵犯124。如果识别到预见性的侵犯124，则设备104提供用于反作用于转向力矩122的反作用力矩128的控制信号。通过反作用力矩128在此支持驾驶员校正预见性的轨迹126，直至不再识别到侵犯124。
在此提出的方法能够实现在隘路102中错误的驾驶员转向力矩122的快速补偿。
在隘路102内例如在建筑工地墙112或运动接近的对象110的情况下，车辆100的驾驶员可能陷入到恐慌中。在此，驾驶员可能错误反应并且朝障碍物110、112的错误方向转向，而不是从障碍物110、112转向离开，从而由驾驶员的错误产生事故。
驾驶员辅助系统例如车道保持支持或隘路辅助或建筑工地辅助可以避免由于无意的车道偏离或与侧面的行车道边界112的碰撞而引起的事故，其方式是，相应于电动转向EPS地匹配转向力矩122。
在此可以调节车辆100在车道或通道116中的位置或偏转比率。
通过关于偏转比率或位置的调节回路对错误的驾驶员行为的反应受结构决定地相对缓慢，因为首先基于驾驶员的错误的转向产生偏转比率或错误的车辆位置。这尤其在隘路中可能是不足的。
如果驾驶员转向力矩122由在EPS120中测量的扭杆力矩来估计并且作为相反的转向力矩128通过EPS120电机调节和调整，则可以相比于通过关于偏转比率或位置的调节回路更快速地调节错误的驾驶员转向行为。这当通过环境传感机构识别到足够危急地接近124侧面的或前面的对象110、112时进行。在图3中示出了系统结构的一个实施例。
图2示出了按照本发明的一个实施例的用于在隘路中支持车辆的驾驶员的方法200。该方法可以在如例如在图1中示出的那样的设备上执行。该方法200具有读取的步骤202、分析处理的步骤204和提供的步骤206。
在读取的步骤202中，读取关于在隘路中可行驶的通道的信息。此外在读取的步骤202中，读取在隘路中的车辆的当前的轨迹以及当前由驾驶员施加到车辆的转向装置上的转向力矩。在分析处理的步骤204中，在使用车辆的已知的尺寸的情况下分析处理关于通道的信息、轨迹以及转向力矩以便识别通道受车辆的至少一部分的预见性的侵犯。如果识别到侵犯，则在提供的步骤206中提供用于反作用于转向力矩的反作用力矩的控制信号以便在避免侵犯中支持驾驶员。
在一个实施例中，在分析处理的步骤204中在使用车辆的当前的轨迹、转向力矩以及尺寸的情况下确定车辆的将来的轨迹。将所述将来的轨迹与通道比较，以便识别侵犯。如果转向力矩保持恒定，则将来的轨迹代表车辆预见性地驶过的行驶路径。评估将来的轨迹，以便可以预测侵犯。
在一个实施例中，该方法具有求取反作用力矩的大小以及替代地或附加地方向的步骤，其中，在使用通道和将来的轨迹的情况下求取大小以及替代地或附加地方向的步骤。在提供的步骤206中在使用所述大小以及替代地或附加地方向的情况下提供控制信号。
在一个实施例中，该方法具有检测关于通道的信息的步骤，其中，在使用车辆的至少一个传感器的传感器数据的情况下检测信息。在传感器数据中检测隘路的至少一个最小宽度以及替代地或附加地隘路的走向，以便获得信息。
在一个实施例中，区分在隘路的区域中的静止的对象与动态的对象。相比于与动态的对象，与静止的对象遵循更小的安全距离，以便限定通道。
在一个实施例中，如果读取驾驶员的对于避免侵犯而言足够的校正力矩，则通过控制信号逐步减小反作用力矩。
在一个实施例中，通过控制信号将反作用力矩限制到预给定的最大值上。
换言之，图2示出了一种用于防止危险的状况的方法。
图3示出了按照本发明的一个实施例的用于在隘路中支持车辆的驾驶员的设备300的方框图。设备300具有估计器302、接口304、调节器306、第二接口308、加法器310以及限制器312。估计器302接收代表在车辆的扭杆上的转矩或扭杆力矩的信号314，并且由此评估驾驶员的转向力矩122或驾驶员转向力矩122。为此，估计器302使用转向装置的模型和卡尔曼滤波器。转向力矩122是调节器306的一个输入参量。作为调节器306的另一输入参量通过第一接口304由状况识别装置接收与至少一个对象的危急的接近124。调节器306实现为PD调节器。作为调节器306的输出参量提供反作用力矩128到加法器310。通过第二接口308由驾驶员辅助系统——如车道保持支持或建筑工地辅助——接收转向信号316。反作用力矩128和转向信号316在加法器310中累加成一个绝对的转向力矩318或绝对值并且传送到限制器312。在限制器312中限制该绝对的转向力矩318并且通过用于功能安全性的梯度将其转交到车辆的电转向支持装置。
通过在此提出的方法估计在隘路中在沿向前行驶方向上行驶期间的碰撞危险。假如在车辆向前运动中在侧面上的碰撞危险(由车辆运动方向看去在左边、在右边或在两侧)识别为危急的，并且如果驾驶员在该情形中朝下一碰撞侧转向，则该功能变得激活。
PD调节器调节反作用力矩128到方向盘上，从而由此补偿来自驾驶员的错误的转向力矩122。在此可以使用具有用于P部分的参数和用于D部分的参数的标准PD调节器306。由此最快地调节在释放时刻的当前驾驶员转向力矩122及其相对于调节周期的以前的时刻的变化。如果驾驶员借助于驾驶员辅助的支持朝正确的方向转向，从而在隘路中不再存在碰撞危险，则反作用力矩128由调节器312以一个可应用的斜坡缓慢地回调。反作用力矩128可以限制到一个固定值——例如3牛米上。
朝错误方向由驾驶员控制的转向力矩122由此被补偿和弱化。反作用力矩128可以出于安全性原因限制到3牛米的固定值上。
驾驶员在方向盘上直接感受反作用力矩128，以便在由于驾驶员的错误的行为引起的下一可能的碰撞之前提早并且可识别地警告驾驶员。驾驶员因此具有足够时间用于校正其转向行为。
该功能如此长时间地保持激活，直至驾驶员由碰撞危险侧转向离开或者在危急侧不再存在碰撞危险。
图4示出一种按照本发明的一个实施例的用于在隘路中支持车辆的驾驶员的设备104的方框图。设备104具有接口400、用于分析处理的装置402以及用于提供的装置404。设备104相应于图1中的设备。接口400构造用于读取关于在隘路中可行驶的通道的信息406、在隘路中的车辆的当前的轨迹118以及当前由驾驶员施加到车辆的转向装置上的转向力矩122。用于分析处理的装置402构造用于在使用车辆的已知的尺寸的情况下分析处理关于通道的信息406、轨迹118以及转向力矩122，以便识别通道受车辆的至少一部分的预见性的侵犯124。用于提供的装置404构造用于如果识别到侵犯124，则提供用于反作用于转向力矩的反作用力矩的控制信号410以便在避免侵犯124中支持驾驶员。
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。
如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关系，则这可以理解如下：所述实施例根据一个实施方式不仅具有第一特征，而且具有第二特征；并且根据另一个实施方式或者仅仅具有第一特征，或者仅仅具有第二特征。

Claims (10)

1.一种用于在隘路(102)中支持车辆(100)的驾驶员的方法(200)，其中，所述方法(200)具有以下步骤：
读取(202)关于在所述隘路(102)中可行驶的通道(116)的信息(406)、在所述隘路(102)中所述车辆(100)的当前的轨迹(118)以及当前由所述驾驶员施加到所述车辆(100)的转向装置(120)上的转向力矩(122)；
在使用所述车辆(100)的已知的尺寸(408)的情况下分析处理(204)关于所述通道(116)的信息(406)、所述轨迹(118)以及所述转向力矩(122)，以便识别所述通道(116)受所述车辆(100)的至少一部分的预见性的侵犯(124)；以及
如果识别到所述侵犯(124)，则提供(206)用于反作用于所述转向力矩(122)的反作用力矩(128)的控制信号(410)以便在避免所述侵犯(124)中支持所述驾驶员。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中，在所述分析处理的步骤(204)中在使用所述车辆(100)的当前的轨迹(118)、所述转向力矩(122)以及所述尺寸(408)的情况下确定所述车辆(100)的将来的轨迹(126)，并且将所述将来的轨迹(126)与所述通道(116)进行比较，以便识别所述侵犯(124)。
3.根据权利要求2所述的方法(200)，其具有在使用所述通道(116)和所述将来的轨迹(126)的情况下求取所述反作用力矩(128)的大小和/或方向的步骤，其中，在所述提供的步骤(206)中在使用所述大小和/或所述方向的情况下提供所述控制信号(410)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法(200)，其具有在使用所述车辆(100)的至少一个传感器的传感器数据的情况下检测关于所述通道(116)的信息(406)的步骤，其中，在所述传感器数据中检测所述隘路(102)的至少一个最小宽度和/或所述隘路(102)的走向，以便获得所述信息(406)。
5.根据权利要求4所述的方法(200)，其中，在所述检测的步骤中区分在所述隘路(102)的区域中的静止的对象(112)与动态的对象(110)，其中，相比于与动态的对象(110)，与所述静止的对象(112)遵循更小的安全距离，以便限定所述通道(116)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(200)，其中，如果读取所述驾驶员的对于避免所述侵犯(124)而言足够的校正力矩，则在所述提供的步骤(206)中通过所述控制信号(410)逐步减小所述反作用力矩(128)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(200)，其中，在所述提供的步骤(206)中，通过所述控制信号(410)将所述反作用力矩(128)限制到一个预先确定的最大值上。
8.一种用于在隘路(102)中支持车辆(100)的驾驶员的设备(104)，其中，所述设备(104)具有以下特征：
用于读取关于在所述隘路(102)中可行驶的通道(116)的信息(406)、在所述隘路(102)中所述车辆(100)的当前的轨迹(118)以及当前由所述驾驶员施加到所述车辆(100)的转向装置(120)上的转向力矩(122)的接口(400)；
用于分析处理的装置(402)，其构造用于在使用所述车辆(100)的已知的尺寸(408)的情况下分析处理关于所述通道(116)的信息(406)、所述轨迹(118)以及所述转向力矩(122)，以便识别所述通道(116)的受所述车辆(100)的至少一部分的预见性的侵犯(124)；以及
用于如果识别到所述侵犯(124)，则提供用于反作用于所述转向力矩(122)的反作用力矩(128)的控制信号(410)以便在避免所述侵犯(124)中支持所述驾驶员的装置(404)。
9.机器可读的载体，在所述机器可读的载体上存储有具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码用于当所述程序产品在设备上实施时执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的机器可读的载体，其中，所述机器可读的载体是半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器。
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