CN104417555B - 自动转向控制装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在交通拥堵区间由驾驶员控制加速装置与减速装置，车辆内的电子控制单元(ECU)自动控制转向装置的自动转向控制装置及其方法。本发明的自动转向控制装置，包括：拥堵区间判别部，其判别行驶中的车辆所在道路区间是否为拥堵区间；以及转向装置控制部，其在道路区间被判别为拥堵区间时，自动控制安装于车辆的转向装置，使得车辆跟随被选择的前方行驶车辆。根据本发明，能够减轻驾驶员的驾驶负担，驾驶更为方便。

Description

自动转向控制装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种自动控制车辆转向装置的装置及其方法。
背景技术
智能巡航控制(Smart Cruise Control；以下简称SCC)系统利用远距离雷达传感器感测前方车辆,利用用于制动控制的电子稳定控制(Electronic Stability Control；以下简称ESC)系统与用于驱动控制的发动机管理系统(Engine Management System；以下简称EMS)，为了保持车辆间距离而执行加/减速控制及停止缓行控制。但由于雷达传感器与ESC价格很高，因此现在还仅仅适用于中高级车辆。
现在，出现了一种功能与SCC相关的交通阻塞辅助(Traffic Jam Assist；以下简称TJA)系统。TJA系统在停止及缓行的状况下自动执行加/减速控制，驾驶员只需操作方向盘。即驾驶员为了保持车道线而操作方向盘，加/减速控制则由车辆内部自动执行。
但是在拥堵区间执行停止缓行巡航控制时，驾驶员不需要操作刹车及油门踏板，但是为了跟随前方车辆、保持在车道线内行驶而将手臂放在方向盘上，这可能加剧臂部疲劳。并且由于停止物体感测等问题，因此难以自动驱动，当停止后出发时驾驶员必须踩下加速踏板。并且，为了精确控制制动压力并解决频繁工作所引发的耐久性问题，需要使用昂贵的制动装置(电子制动装置，简称ESC),导致系统价格上升。
美国公开专利第2009-0299598号公开了一种自适应巡航控制(Adaptive CruiseControl；ACC)系统。当驾驶员在交通拥堵区间激活该系统时，该系统通过重复停止及缓行，使车辆行驶，当车辆脱离车道线或车辆所在道路是曲线道路时，需要驾驶员直接通过转向保持车道线。即，这种系统自动保持车辆间距离，因此驾驶员的脚可离开油门踏板及刹车踏板，但是需要不断操作方向盘，因此无法解决前述问题。
发明内容
技术问题
为解决上述的问题，本发明的目的为提供一种在交通拥堵区间由驾驶员控制加速装置与减速装置，车辆内的电子控制单元(Electronic Control Unit；以下简称ECU)自动控制转向装置的自动转向控制装置及其方法。
但是本发明的目的不限于以上提及的内容，关于未提及的其他目的，本领域所属技术人员可通过以下的记载明确了解。
技术方案
本发明为了达成上述目的，提供一种自动转向控制装置，其特征在于，包括：拥堵区间判别部，其判别行驶中的车辆所在道路区间是否为拥堵区间；以及转向装置控制部，其在所述道路区间被判别为所述拥堵区间时，自动控制安装于所述车辆的转向装置，使得所述车辆跟随被选择的前方行驶车辆。
优选地，所述拥堵区间判别部，通过分析车辆前方影像判别所述道路区间是否为所述拥堵区间，或者通过比较所述车辆的当前速度与基准速度判别所述道路区间是否为所述拥堵区间。
优选地，所述拥堵区间判别部，当通过分析所述车辆前方影像，以判别所述道路区间是否为所述拥堵区间时，若所述车辆前方影像中所述前方行驶车辆的个数超过基准个数，则将所述道路区间判别为所述拥堵区间；当通过比较所述车辆的当前速度与基准速度，以判别所述道路区间是否为所述拥堵区间时，若所述当前速度小于所述基准速度，则将所述道路区间判别为所述拥堵区间。
优选地，所述自动转向控制装置还包括：拥堵缓解判别部，其在所述道路区间被判别为所述拥堵区间后，在每个预先设定的时间判别所述道路区间是否为拥堵缓解区间；以及转向装置控制解除部，其在所述道路区间被判别为所述拥堵缓解区间时，解除对所述转向装置的控制。
优选地，所述拥堵缓解判别部利用用于拍摄车辆前方的摄像头、用于感测车辆的至少一侧的雷达传感器及用于测量车速的车速传感器中的至少一种，判别所述道路区间是否为所述拥堵缓解区间。
优选地，所述拥堵缓解判别部，当利用用于拍摄车辆前方的摄像头进行判别时，若通过所述摄像头获取到的车辆前方影像中所述前方行驶车辆的个数少于基准个数，则将所述道路区间判别为所述拥堵缓解区间；当利用用于感测车辆的至少一侧的雷达传感器进行判别时，若通过所述雷达传感器输出的信号被反射回来所需的时间超过基准时间，则将所述道路区间判别为所述拥堵缓解区间，当利用用于测量车速的车速传感器进行判别时，若通过所述车速传感器感测到的当前速度超过基准速度，则将所述道路区间判别为所述拥堵缓解区间。
优选地，所述自动转向控制装置还包括：驾驶意愿判别部，其在所述道路区间被判别为所述拥堵区间后，在每个预先设定的时间检测所述转向装置旋转时所产生的转矩信号，以判别所述车辆的驾驶员有无驾驶意愿；以及转向装置控制解除部，其在判别结果为所述驾驶员有所述驾驶意愿时，解除对所述转向装置的控制。
并且，本发明提供一种自动转向控制方法，其特征在于，包括：拥堵区间判别步骤：判别行驶中的车辆所在道路区间是否为拥堵区间；以及转向装置控制步骤：当所述道路区间被判别为所述拥堵区间时，自动控制安装于所述车辆的转向装置，使得所述车辆跟随被选择的前方行驶车辆。
优选地，所述拥堵区间判别步骤，通过分析车辆前方影像，以判别所述道路区间是否为所述拥堵区间，或者通过比较所述车辆的当前速度与基准速度，以判别所述道路区间是否为所述拥堵区间。
优选地，所述拥堵区间判别步骤，在通过分析所述车辆前方影像进行判别时，若所述车辆前方影像中所述前方行驶车辆的个数超过基准个数，则将所述道路区间判别为所述拥堵区间，当通过比较所述当前速度与所述基准速度进行判别时，若所述当前速度小于所述基准速度，则将所述道路区间判别为所述拥堵区间。
优选地，在所述转向装置控制步骤之后，还包括：拥堵缓解判别步骤：在所述道路区间被判别为所述拥堵区间后，在每个预先设定的时间判别所述道路区间是否为拥堵缓解区间；以及第一转向装置控制解除步骤：当所述道路区间被判别为所述拥堵缓解区间时，解除对所述转向装置的控制，或者，还包括：驾驶意愿判别步骤：在所述道路区间被判别为所述拥堵区间后，在每个预先设定的时间检测所述转向装置旋转时所产生的转矩信号，以判别所述车辆的驾驶员有无驾驶意愿；以及第二转向装置控制解除步骤：当判别结果为所述驾驶员有所述驾驶意愿时，解除对所述转向装置的控制。
优选地，所述拥堵缓解判别步骤利用用于拍摄车辆前方的摄像头、用于感测车辆的至少一侧的雷达传感器及用于测量车速的车速传感器中的至少一种，判别所述道路区间是否为所述拥堵缓解区间。
优选地，所述拥堵缓解判别步骤在利用所述摄像头进行判别时，若通过所述摄像头获取到的车辆前方影像中所述前方行驶车辆的个数少于基准个数，则将所述道路区间判别为所述拥堵缓解区间，当利用所述雷达传感器进行判别时，若通过所述雷达传感器输出的信号被反射回来所需的时间超过基准时间，则将所述道路区间判别为所述拥堵缓解区间，当利用所述车速传感器进行判别时，若通过所述车速传感器感测到的当前速度超过基准速度，则将所述道路区间判别为所述拥堵缓解区间。
技术效果
根据本发明，在交通拥堵区间由驾驶员控制加速装置与减速装置，并且车辆内的ECU自动控制转向装置,从而可得到如下效果：
第一，能够减轻驾驶员的驾驶负担。
第二，由于驾驶员双手得到解放，因此驾驶更为方便，此外只需价格相对便宜的前方摄像头即可构建系统。
附图说明
图1为概括显示具有本发明优选实施例的自动转向控制装置的巡航控制系统的框图；
图2为概括显示本发明优选实施例的自动转向控制装置的内部构成的框图；
图3为说明本发明优选实施例的自动转向控制装置的参考图；
图4为说明本发明优选实施例的自动转向控制方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的优选实施例。首先，需要注意的是，在对各图的构成要素赋予参照符号方面，对于相同的构成要素，即使在不同的附图上显示，也尽可能赋予相同的符号。并且在说明本发明时，若判断认为对相关公知的结构或功能的具体说明有可能混淆本发明的内容时，省略对其详细说明。另外，以下将说明本发明的优选实施例，但本发明的技术思想并不限定或限制于此，所属技术领域的技术人员可多样地变形实施，这是不言而喻的。
本发明涉及一种当车辆专用道路出现交通拥堵时，通过自动转向来减轻驾驶员的驾驶负担的系统。根据本系统，驾驶员只需操作油门及刹车，即操作加减速，而转向控制则自动执行,因此能够减轻驾驶负担。并且根据本系统，由于驾驶员双手得以自由，因此驾驶更为方便，并且具有只需相对低价的前方摄像头就可构成系统的优势。
图1为概括显示具有本发明优选实施例的自动转向控制装置的巡航控制系统的框图。需要注意的是在以下的说明中，自动转向控制装置与自动转向控制器为相同的概念。
当车辆专用道路出现交通拥堵时，反复的加减速操作及转向操作会加剧驾驶员的疲劳。为了保持车辆间距离，在注视前方的同时还要操作刹车踏板与油门，并且还需要操作方向盘，以防止车辆脱离车道线，因此与一般行车时相比，当长时间在拥堵区间行驶时，肩膀、脚踝等身体各部位非常疲劳。
本发明提供的巡航控制系统100在停止缓行区间使转向装置自动工作，
驾驶员只操作刹车踏板与油门即可。
车辆传感器110为了感测前方车辆，包括远距离雷达传感器。
自动转向控制器120为了保持车辆间距离，控制加减速及停止缓行。
自动转向控制器120包括电子稳定控制(Electronic Stability Control；以下简称ESC)装置与发动机管理系统(Engine Management System；以下简称EMS)装置，通过电子制动装置(ESC装置)执行刹车控制，通过EMS装置控制发动机，以执行驱动控制。
电动助力转向(Motor Driven Power Steering；以下简称MDPS)系统130的功能是在自动转向控制器120的控制下自动控制转向装置。
本发明的巡航控制系统(Cruise Control System)100利用以上说明的车辆传感器110、自动转向控制器120及MDPS系统130，可构成如图3所示的自动转向交通阻塞辅助(Traffic Jam Assist；以下简称TJA)系统。自动转向TJA如图3的(a)所示，表示加减速控制由驾驶员执行，用于保持车道线的方向盘控制则由车辆内的系统执行。图3的(b)显示MDPS系统130在自动转向控制器120的控制下执行自动转向控制的过程。
下面对自动转向控制器120做进一步详细说明。图2为概括显示本发明优选实施例的自动转向控制装置的内部构成的框图。
如图2所示，自动转向控制器120包括拥堵区间判别部121与转向装置控制部122。
拥堵区间判别部121的功能是判别行驶中的车辆所在道路区间是否为拥堵区间。
拥堵区间判别部121可以通过分析车辆前方影像，以判别道路区间是否为拥堵区间。拥堵区间判别部121在通过分析车辆前方影像进行判别时，若车辆前方影像中前方行驶车辆的个数超过基准个数，则可以将道路区间判别为拥堵区间。
拥堵区间判别部121可以通过比较车辆的当前速度与基准速度，以判别道路区间是否为拥堵区间。拥堵区间判别部121在通过比较车辆的当前速度与基准速度进行判别时，若当前速度小于基准速度，则可以将道路区间判别为拥堵区间。
转向装置控制部122的功能是当道路区间被判别为拥堵区间时自动控制安装于车辆的转向装置，使得车辆跟随被选择的前方行驶车辆。
自动转向控制器120还可以包括拥堵缓解判别部123、驾驶意愿判别部125、转向装置控制解除部124等。在本实施例中，自动转向控制器120可以同时包括拥堵缓解判别部123与驾驶意愿判别部125，但也可以只包括两者中的任意一者。
拥堵缓解判别部123的功能是在道路区间被判别为拥堵区间后，在每个预先设定的时间判别道路区间是否为拥堵缓解区间。
拥堵缓解判别部123可以利用用于拍摄车辆前方的摄像头、用于感测车辆的至少一侧的雷达传感器及用于测量车速的车速传感器中的至少一种判别道路区间是否为拥堵缓解区间。
当利用摄像头进行判别时，拥堵缓解判别部123可以在通过摄像头获取到的车辆前方影像中前方行驶车辆的个数少于基准个数时，将道路区间判别为拥堵缓解区间。
当利用雷达传感器进行判别时，拥堵缓解判别部123可以在通过雷达传感器输出的信号被反射回来所需的时间超过基准时间时，将道路区间判别为拥堵缓解区间。
当利用车速传感器进行判别时，拥堵缓解判别部123可以在通过车速传感器感测到的当前速度超过基准速度时，将道路区间判别为拥堵缓解区间。
驾驶意愿判别部125的功能是在道路区间被判别为拥堵区间后，在每个预先设定的时间检测转向装置旋转时产生的转矩信号，以判别车辆的驾驶员有无驾驶意愿。
此时，驾驶意愿判别部125可以利用用于机械连接转向装置与驾驶杆总成(steering column assembly)的连接体上安装的转矩传感器检测转矩信号。
在本发明的巡航控制系统100中，转矩传感器安装于方向盘(steering whell)与驾驶杆总成(steering column assembly)之间。驾驶杆总成机械连接于方向盘，由MDPS电动机辅助(assist)。并且，驾驶杆总成与齿轮箱通过万向接头(universal joint)连接。
转向装置控制解除部124的功能是在道路区间被判别为拥堵缓解区间或判别出驾驶员有驾驶意愿时，解除对转向装置的控制。
当判断结果为驾驶员有驾驶意愿时，驾驶意愿判别部125算出用于解除自动转向的命令值。然后，驾驶意愿判别部125利用控制器局域网(CAN)通信，把算出的命令值发送给转向装置控制解除部124。转向装置控制解除部124生成使转向装置的自动操作被解除的值，并将该值输出到MDPS电动机。此时，MDPS电动机停止驱动，进而容纳于齿轮箱的齿轮也全部停止驱动，从而解除自动转向。
下面对自动转向控制装置120的自动转向控制方法进行说明。图4为说明本发明优选实施例的自动转向控制方法的流程图。以下的说明参照图2及图4。
首先拥堵区间判别部121在步骤S310中感测前方车辆(则，前方行驶车辆)，在步骤S320中判别行驶中的车辆所在道路区间是否为拥堵区间。拥堵区间判别部121通过安装于车辆的前方摄像头传感器判断拥堵区间，并通过人机界面(Human Machine Interface；HMI)告知驾驶员当前状况为系统可以工作的状况。
当道路区间被判别为拥堵区间时，在步骤S330中驾驶员通过操作自动转向TJA按键激活系统。此时在步骤S340中转向装置控制部122自动控制安装于车辆的转向装置，使得车辆跟随被选择的前方车辆。
然后在步骤S360中，拥堵缓解判别部123在每个预先设定的时间判别道路区间是否为拥堵缓解区间。当道路区间被判别为拥堵缓解区间时，在步骤S370中，转向装置控制解除部124解除对转向装置的控制。
另外也可以在步骤S340之后执行步骤S350，即驾驶意愿判别部125在每个预先设定的时间检测转向装置的旋转所产生的转矩信号，以判别车辆的驾驶员有无驾驶意愿。此时，当判别结果为驾驶员有驾驶意愿时，在步骤S370中，转向装置控制解除部124可以解除对转向装置的控制。
当车速上升使得拥堵缓解的情况或无法感测前方车辆的状态，或其他无法正常工作的情况下，向驾驶员告知自动转向工作被解除。当驾驶员操作方向盘时，或者在运行中按下解除按键的情况下控制将被解除。关于驾驶员的转向意愿，可以通过判断驾驶杆转矩过滤值是否超出预定范围，以判断有无转向意愿。
通过以上说明的本发明的系统，可得到如下效果：
第一，在拥堵区间通过自动转向控制，能够顺利地执行车道线保持任务与前方行驶车辆跟随任务，并且由于驾驶员不用操作方向盘，只需操作油门与刹车踏板，使车辆停止及缓速行驶，因此能够减轻驾驶员的行驶负担。
第二，无需使用确保精确控制制动压力和耐久性的昂贵的ESC装置、前方远距离雷达，而是利用可感测前方车辆的前方摄像头、MDPS等安装于现有车辆的装置构成系统，因此能够节减费用。
第三，是一种廉价型能动驾驶员辅助系统，能够提高商品性。
以上记载了构成本发明实施例的所有构成要素结合成一体或结合工作，但本发明并不限定于这些实施例。即在本发明目的范围内，其所有构成要素中的一个或多个可以选择性地结合工作。并且，其所有构成要素可分别以一个独立的硬件的形式出现，但也可以选择性地组合各构成要素中的一部分或全部，以具有程序模块的计算机程序来实现，其中程序模块执行一个或多个硬件组合出的部分或所有功能。并且，这种计算机程序可存储于通用串行总线(USB)存储器、压缩磁盘(CD disk)，闪存盘(Flash Memory)等计算机可读的记录介质(Computer Readable Media)，由计算机读取并执行，从而实现本发明的实施例。计算机程序的记录介质可包括磁性记录介质、光记录介质、载波(Carrier Wave)介质等。
并且，包括技术或科学用语在内的所有用语，若在详细的说明中无另行定义，则表示和本发明所属技术领域的普通技术人员的通常理解相同的意思。通常使用的事先定义过的用语，应解释为与相关技术的文章脉络的意思相一致的意思，若本发明中无明确定义，不得解释为理想或过度形式性的意思。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种自动转向控制装置，其特征在于，包括：
拥堵区间判别部，其判别行驶中的车辆所在道路区间是否为拥堵区间；
转向装置控制部，其在所述道路区间被判别为所述拥堵区间时，自动控制安装于所述车辆的转向装置，使得所述车辆跟随被选择的前方行驶车辆；以及
转向装置控制解除部，其在所述道路区间被判别为拥堵缓解区间或判别出驾驶员有驾驶意愿时，解除对所述转向装置的控制。
2.根据权利要求1所述的自动转向控制装置，其特征在于：
所述拥堵区间判别部，通过分析车辆前方影像判别所述道路区间是否为所述拥堵区间，或者通过比较所述车辆的当前速度与基准速度判别所述道路区间是否为所述拥堵区间。
3.根据权利要求1所述的自动转向控制装置，其特征在于：
所述拥堵区间判别部，当通过分析所述车辆的前方影像，以判别所述道路区间是否为所述拥堵区间时，若所述车辆的前方影像中所述前方行驶车辆的个数超过基准个数，则将所述道路区间判别为所述拥堵区间；当通过比较所述车辆的当前速度与基准速度，以判别所述道路区间是否为所述拥堵区间时，若所述当前速度小于所述基准速度，则将所述道路区间判别为所述拥堵区间。
4.根据权利要求1所述的自动转向控制装置，其特征在于，还包括：
拥堵缓解判别部，其在所述道路区间被判别为所述拥堵区间后，在每个预先设定的时间判别所述道路区间是否为拥堵缓解区间。
5.根据权利要求4所述的自动转向控制装置，其特征在于：
所述拥堵缓解判别部利用用于拍摄车辆前方的摄像头、用于感测车辆的至少一侧的雷达传感器及用于测量车速的车速传感器中的至少一种，判别所述道路区间是否为所述拥堵缓解区间。
6.根据权利要求4所述的自动转向控制装置，其特征在于：
所述拥堵缓解判别部，当利用用于拍摄车辆前方的摄像头进行判别时，若通过所述摄像头获取到的车辆前方影像中所述前方行驶车辆的个数少于基准个数，则将所述道路区间判别为所述拥堵缓解区间；当利用用于感测车辆的至少一侧的雷达传感器进行判别时，若通过所述雷达传感器输出的信号被反射回来所需的时间超过基准时间，则将所述道路区间判别为所述拥堵缓解区间，当利用用于测量车速的车速传感器进行判别时，若通过所述车速传感器感测到的当前速度超过基准速度，则将所述道路区间判别为所述拥堵缓解区间。
7.根据权利要求1所述的自动转向控制装置，其特征在于，还包括：
驾驶意愿判别部，其在所述道路区间被判别为所述拥堵区间后，在每个预先设定的时间检测所述转向装置旋转时所产生的转矩信号，以判别所述车辆的驾驶员有无驾驶意愿。
8.一种自动转向控制方法，其特征在于，包括：
拥堵区间判别步骤：判别行驶中的车辆所在道路区间是否为拥堵区间；
转向装置控制步骤：当所述道路区间被判别为所述拥堵区间时，自动控制安装于所述车辆的转向装置，使得所述车辆跟随被选择的前方行驶车辆；以及
转向装置控制解除步骤，其在所述道路区间被判别为拥堵缓解区间或判别出驾驶员有驾驶意愿时，解除对所述转向装置的控制。
9.根据权利要求8所述的自动转向控制方法，其特征在于：
所述拥堵区间判别步骤，通过分析车辆前方影像，以判别所述道路区间是否为所述拥堵区间，或者通过比较所述车辆的当前速度与基准速度，以判别所述道路区间是否为所述拥堵区间。
10.根据权利要求8所述的自动转向控制方法，其特征在于，还包括：
拥堵缓解判别步骤：在所述道路区间被判别为所述拥堵区间后，在每个预先设定的时间判别所述道路区间是否为拥堵缓解区间；
或者，还包括：
驾驶意愿判别步骤：在所述道路区间被判别为所述拥堵区间后，在每个预先设定的时间检测所述转向装置旋转时所产生的转矩信号，以判别所述车辆的驾驶员有无驾驶意愿。
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