CN105517872A - 修改自适应巡航控制以缓解追尾碰撞 - Google Patents

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Abstract

用于控制宿主车辆以缓解追尾碰撞的方法和系统。一种方法包括自动地维持宿主车辆与在宿主车辆之前行进的前方车辆相距至少预定跟随距离。所述方法还包括检测在宿主车辆之后行进的后方车辆以及确定后方车辆何时对宿主车辆构成追尾碰撞风险。另外，所述方法包括当后方车辆对宿主车辆构成追尾碰撞风险时，通过控制器自动地提高宿主车辆的速度，以及当后方车辆对宿主车辆构成追尾碰撞风险时，自动地减小预定跟随距离，以减小宿主车辆和前方车辆之间的距离，并且增大宿主车辆和后方车辆之间的距离。

Description

修改自适应巡航控制以缓解追尾碰撞
相关申请
本申请要求2013年9月11日提交的美国临时申请号61/876,403的优先权，该临时申请的全部内容在此通过引用结合于本文中。
背景技术
本发明的实施例涉及用于缓解例如后方车辆碰撞之类的碰撞的方法和系统。
发明内容
后方驾驶员辅助系统提供使用来自后部传感器（例如，雷达传感器）的数据的盲点检测（“BSD”）、接近车辆警告（“CVW”）和/或后方交叉车流警报（“CTA”）功能。车辆还能配有使用来自前部传感器（例如，雷达传感器）的数据的自适应巡航控制（“ACC”）和前向碰撞警告（“FCW”）功能。然而，前部和后部的传感器系统独立地操作。
因此，本发明的实施例提供了用于通过融合来自前部传感器和后部传感器的信息来避免和/或缓解追尾碰撞的系统和方法。例如，本发明的一个实施例当后部雷达系统检测到潜在的追尾碰撞时，调整通过宿主车辆（hostvehicle）的自适应巡航控制维持的所述宿主车辆和前方车辆之间的距离。减小所述宿主车辆和所述前方车辆之间的距离使所述宿主车辆从对所述宿主车辆构成潜在碰撞风险的跟随车辆移动得更远。特别地，由于调整的距离，所述跟随车辆具有更长的距离来制动，这缓解了碰撞或者在所述跟随车辆与所述宿主车辆碰撞的情况下缓解了碰撞的冲击。
例如，本发明的一个实施例提供了一种用于控制宿主车辆的系统。所述系统包括至少一个控制器。所述至少一个控制器被配置成自动地维持所述宿主车辆与在所述宿主车辆之前行进的前方车辆相距至少预定跟随距离。所述至少一个控制器还被配置成获得来自安置在所述宿主车辆上的至少一个朝向后方的环境传感器的数据，基于所述数据检测在所述宿主车辆之后行进的后方车辆，以及当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，自动地提高所述宿主车辆的速度。所述至少一个控制器还被配置成当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，自动地减小所述预定跟随距离，以减小所述宿主车辆和所述前方车辆之间的距离，并且增大所述宿主车辆和所述后方车辆之间的距离。
本发明的另一实施例提供了一种控制宿主车辆的方法。所述方法包括自动地维持所述宿主车辆与在所述宿主车辆之前行进的前方车辆相距至少预定跟随距离。所述方法还包括检测在所述宿主车辆之后行进的后方车辆，确定所述后方车辆何时对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险，以及当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，通过控制器自动地提高所述宿主车辆的速度。所述方法还包括当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，自动地减小所述预定跟随距离，以减小所述宿主车辆和所述前方车辆之间的距离，并且增大所述宿主车辆和所述后方车辆之间的距离。
本发明的其他方面通过考虑具体实施方式和附图将变得清楚。
附图说明
图1示意性地图示了包括自适应巡航控制控制器的车辆。
图2示意性地图示了图1的自适应巡航控制控制器。
图3A图示了图1的车辆在前方车辆之后并且在后方车辆之前行进的示例性场景。
图3B图示了图1的车辆的缓解与后方车辆的碰撞风险的示例性场景。
图4A为操作带有自适应巡航控制机构的图1的车辆的方法的流程图。
图4B为与图4A的方法同时执行的缓解追尾碰撞的方法的流程图。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应理解的是，本发明在其应用中不限于下面描述中所阐述的或在附图中所图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能以各种方式来实施或执行。此外，本文所描述的方法、操作和序列能以各种顺序来执行。因此，除非本文另有指示，否则由本申请的具体实施方式或权利要求中提出的元件、步骤或限制所采用的顺序将不暗示必要的顺序。此外，除非本文另有指示，否则本文所描述的方法和过程步骤能被结合成更少的步骤或分成附加的步骤。
此外，应理解的是，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被视为是限制性的。本文中“包含”、“包括”或“具有”及其变型的使用意在涵盖其后所列举的项目及其等同物以及附加的项目。术语“安置”、“连接”和“耦接”被广义地使用并且涵盖直接和间接的安置、连接和耦接。另外，“连接”和“耦接”不限于物理或机械的连接或耦接，并且能包括无论直接或间接的电连接或电耦接。此外，可以使用包括直接连接、无线连接等的任何已知的装置来执行电子通信和通知。
还应注意的是，多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构部件可以被用来实施本发明。此外，应理解的是，本发明的实施例可以包括硬件、软件以及电子部件或模块，为了论述的目的，所述电子部件或模块可以被图示和描述成好像这些部件的大部分仅以硬件来实施。然而，本领域的技术人员，并且在阅读此具体实施方式的基础上，将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以采用通过一个或多个处理器可执行的软件（例如，存储在非易失性计算机可读介质上）来实施。如此，应注意的是，多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构部件可以被用于实施本发明。例如，在说明书中描述的“控制器”能包括一个或多个处理器、一个或多个非易失性计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口以及连接这些部件的各种连接装置（例如，系统总线）。
图1图示了车辆10。车辆10包括自适应巡航控制（“ACC”）控制器12。控制器12能够被连接到包括在车辆10中的网络，例如，控制器局域网（“CAN”）总线16，所述网络允许控制器12与包括在车辆10中的其他部件交换数据。
如图2中所示，控制器12包括处理单元30（例如，微处理器、专用集成电路等）、非易失性计算机可读介质32以及输入/输出接口34。计算机可读介质32能包括随机存取存储器（“RAM”）和/或只读存储器（“ROM”）。输入/输出接口34传输和接收来自控制器12外部的设备的数据（例如，通过总线16和/或通过直接（例如，有线的）连接）。例如，如图1中所示，控制器12能被配置成通过输入/输出接口34（例如，通过总线16和/或通过直接连接）获得来自安置在车辆10上的一个或多个环境传感器40的数据。环境传感器40检测与车辆10周围的环境相关的状态。环境传感器40能包括摄像机（例如，静物或视频）、雷达传感器、超声传感器等。
例如，在图1中所示的实施例中，环境传感器40包括一个或多个朝向前方的传感器40a，例如，一个或多个雷达传感器。如下面更详细地描述的，控制器12使用通过传感器40a收集的数据来将车辆10维持在用户选择的巡航速度，同时维持车辆10（即，所述宿主车辆）和位于车辆10之前的目标或前方车辆46（参见图3A，箭头48表示车辆10和车辆46的行进方向）之间的预定距离（例如，默认或用户指定）。
如图1中所示，控制器12还接收来自一个或多个朝向后方的环境传感器40b（例如，一个或多个雷达传感器）的数据。如下面更详细地描述的，控制器12使用来自朝向后方的传感器40b的数据来检测车辆10和在车辆10之后行进的后方车辆50（参见图3A）之间的潜在追尾碰撞，并且自动地调整宿主车辆10和后方车辆50之间的距离以缓解碰撞的风险或碰撞冲击。
返回到图2，包括在控制器12中的处理单元30接收数据（例如，来自介质32和/或输入/输出接口34），并且通过执行一个或多个指令或模块来处理所述数据。所述指令或模块被存储在计算机可读介质32中。处理单元30还将数据（例如，接收自总线16的数据或通过处理单元30执行的指令或模块所产生的数据）存储到介质32。应理解的是，尽管图2中仅图示了单一的处理单元、输入/输出接口和计算机可读介质模块，但控制器12能包括多个处理单元、存储器模块和/或输入/输出接口。还应理解的是，如本申请中所描述的通过控制器12来执行的功能能够在包括在车辆10中的多个控制器上分配，并且控制器12能被配置成执行未在本申请中描述的附加的功能。
存储在计算机可读介质32中的指令当被处理单元30执行时提供特定的功能。一般而言，当被处理单元30执行时，这些指令执行图4A和图4B中所示的方法。如图4A中所示，该方法包括将车辆10维持在用户选择的巡航速度。例如，控制器12能与包括在车辆10中的发动机控制器和/或制动控制器通信，以将车辆10的速度调节至所述用户选择的巡航速度。控制器12获得来自一个或多个面向前方的环境传感器40a的数据（在框61处）。控制器12使用来自传感器40a的数据来确定宿主车辆10和前方车辆46（如果存在）之间的距离，并且将所确定的距离与预定跟随距离相比较（在框64处）。如上文所指出的，所述预定跟随距离可以是默认距离或用户选择的距离。
如果所确定的距离小于所述预定跟随距离（在框64处），则控制器12降低车辆10的速度（即，降低至小于用户指定的巡航速度的速度）以阻止车辆10变得比所述预定跟随距离还接近前方车辆46（在框66处）。然而，如果不存在前方车辆46或者如果宿主车辆10和前方车辆46之间的距离大于预定的安全跟随距离，则控制器12根据用户指定的巡航速度调整车辆的速度。如果当前车辆速度小于用户指定的巡航速度（即，目标速度）（在框67处），则控制器12提高宿主车辆10的速度（在框68处）。相反，如果当前车辆速度大于目标速度，则控制器12降低宿主车辆10的速度（在框69处）。
结果，当控制器12降低车辆10的速度以保持车辆10与前方车辆46相距至少预定跟随距离时，控制器12一般不使车辆10返回到用户选择的巡航速度，直到车辆10能维持这样的速度而不违反预定跟随距离。此外，在一些实施例中，当车辆10违反预定跟随距离时，控制器12取消巡航控制，并且等待驾驶员恢复巡航速度。还应理解的是，控制器12能被配置成检测车辆10和/或前方车辆46的其他状态，以确定是否调整车辆10的速度。这些状态能包括但不限于宿主车辆10的速度、宿主车辆10的加速度、前方车辆46的速度以及前方车辆46的加速度。
因此，在图4A的方法中，控制器12执行自适应巡航控制，以将车辆10维持在用户指定的巡航速度，同时防止车辆10与前方车辆46追尾碰撞。然而，还存在如下风险，即：车辆10可能被卷入与从后方接近的车辆的追尾碰撞中。研究已经表明，这样的追尾碰撞占了交通事故相当大的数量。因此，控制器12修改所述自适应巡航控制来缓解宿主车辆10和在宿主车辆10之后行进的后方车辆50之间的追尾碰撞。如图4B中所示，其图示了与图4A的方法同时通过控制器12执行以修改所述自适应巡航控制的操作来缓解这样的追尾碰撞的方法的一个示例。
根据图4B的方法，控制器12获得来自一个或多个朝向后方的环境传感器40b的数据（在框70处）。控制器12使用来自传感器40b的数据来确定后方车辆50（如果存在）的位置，以及可选地确定后方车辆50的速度（在框72处）。然后，控制器12确定后方车辆50对宿主车辆10而言是否构成追尾碰撞风险（在框74处）。控制器12能通过如下方式来进行该确定，即：通过将宿主车辆10和后方车辆50之间的距离与预定距离相比较，通过将后方车辆50的速度和/或加速度与宿主车辆的速度和/或加速度相比较（例如，后方车辆50的速度和/或加速度是否超过宿主车辆10的速度和/或加速度）和/或通过基于后方车辆的当前速度和/或与宿主车辆10的距离来确定后方车辆50是否能及时制动以避免与宿主车辆10碰撞（例如，如果宿主车辆10继续以其当前速度运行，或者如果宿主车辆需要停止）。如果控制器12确定检测到的后方车辆50构成潜在追尾碰撞风险，则控制器12自动地提高宿主车辆10的速度，以增大宿主车辆10与检测到的后方车辆50之间的距离（在框78处）。
如果宿主车辆10的速度当前受限于在宿主车辆10之前运行的前方车辆46的存在，则控制器12通过将预定跟随距离减小至第二安全跟随距离来提高宿主车辆的速度（至少部分地）（在框76处）。这种减小允许宿主车辆10的速度提高（在框78处），这因而减小了宿主车辆10和前方车辆46之间的距离。例如，在一些实施例中，控制器12将预定跟随距离减小至预定的最小安全跟随距离。
在一些实施例中，当控制器12检测到临界后方碰撞状态时，控制器12提高宿主车辆10的速度直至用户指定的巡航速度（直到宿主车辆10和前方车辆46之间的距离达到减小的第二安全跟随距离）。然而，在其他实施例中，当控制器12检测到临界后方碰撞状态时，控制器12按照需要提高宿主车辆10的速度，以避免与后方车辆50的后方碰撞，即使这种提高的速度超过用户指定的巡航速度。控制器12还能在提高车辆10的速度时应用最大速度阈值以维持驾驶员舒适。此外，即使在宿主车辆之前不存在前方车辆46，通过提高速度至用户指定的巡航速度之上，控制器12也能在后方车辆50和宿主车辆10之间提供后方碰撞的缓解。在这样的情况下，控制器12提高宿主车辆10的速度并且不受与前方车辆46的“安全跟随距离”影响或限制。
在预定跟随距离减小并且宿主车辆10的速度因而提高的情况下，宿主车辆10更靠近前方车辆46并且更远离后方车辆50移动。宿主车辆10和后方车辆50之间的该增大的距离给后方车辆50提供了更长的距离来制动（如果发生这样的情况），这缓解了与宿主车辆10的碰撞风险或碰撞冲击。
图3A和图3B提供了在缓解与后方车辆50的后方碰撞中控制器12的操作的具体示例。图3A示出了在第一时间T1时的交通状况。宿主车辆10正与前方车辆46维持预定跟随距离D1。后方车辆50从后方接近宿主车辆10并且当前在宿主车辆10之后相距距离D2运行。如上文所论述的，控制器12接收来自朝向后方的传感器40b的数据并且计算后方车辆50是否正在制动或仍然能够及时制动以避免与宿主车辆10碰撞（例如，参见图3中的距离D2）。
如果控制器12确定后方车辆50正以临界方式（例如，以超过宿主车辆的速度和/或加速度预定的量或百分比的速度和/或加速度行进，与宿主车辆10处于预定距离内等）接近，则控制器12提高宿主车辆10的速度，并且将宿主车辆10和前方车辆46之间的距离减小至最小可接受的距离。
图3B示出了在已实施后方碰撞缓解后在后来的时间T2时的相同的交通状况。宿主车辆10已提高了其速度，使得它现在在前方车辆46之后相距减小的跟随距离D1b运行。因此，车辆10和前方车辆46之间的跟随距离的这种减小增大了宿主车辆10和后方车辆50之间的距离（距离D2增大至距离D2b）。宿主车辆10和后方车辆50之间的这种增大的距离给予后方车辆50额外的时间来制动或转向，并且避免与宿主车辆10碰撞。
除了调整宿主车辆10的速度（例如，用于减小宿主车辆10和前方车辆46之间的距离）之外或者作为对调整宿主车辆10的速度的替代方案，控制器12能自动地调整宿主车辆10的其他操作，以使车辆10为潜在碰撞做准备和/或针对潜在碰撞保护车辆10。例如，控制器12能命令宿主车辆10的制动器的预填充（prefill）（例如，用最少量的制动压力预填充制动管路以将刹车片放置在制动盘上）。因此，在预填充的基础上，如果宿主车辆10的驾驶员应用所述制动器（例如，在与后方车辆50碰撞后和/或在前方车辆46制动的情况下），则制动器快速反应以防止宿主车辆10与前方车辆46发生碰撞。类似地，控制器12能被配置成自动地打开一个或多个车辆10的外灯（例如，危险警告灯），以向前方车辆46和/或后方车辆50提供所检测到的碰撞风险的警告。所述警告能诱使前方车辆46的驾驶员加速和/或诱使后方车辆50的驾驶员减速，二者都能有助于缓解碰撞风险。
在一些构造中，控制器12能被配置成在应用调整的ACC功能（例如，增大宿主车辆10和后方车辆50之间的距离，预填充制动器，打开危险警告灯等）之前或者在应用这种调整的功能期间给宿主车辆10的驾驶员发出警告。这样的警告能以发光的视觉标示、播放的可闻鸣响或铃声和/或触觉反馈（例如，方向盘振动）的形式发出，以使驾驶员意识到所述状况。
因此，本发明的系统和方法基于融合来自朝向前方的传感器和朝向后方的传感器的数据，通过修改在自适应巡航控制（或者如交通拥堵辅助或自主驾驶的另外的改进方案）下运行的车辆的操作来避免和/或缓解追尾碰撞。在一些实施例中，朝向后方的传感器与其他车辆控制系统一起使用，所述其他车辆控制系统例如盲点检测（“BSD”）系统和/或接近车辆警告（“CVW”）系统。因此，ACC控制器12能使用车辆上现有的传感器来执行本文所描述的功能，这降低了所述功能的成本和复杂性。此外，在一些实施例中，ACC控制器12通过使用来自朝向后方的传感器40b的数据的其他车辆控制系统来间接地获得来自传感器40b的数据。例如，ACC控制器12能获得来自BSD系统和/或CVW系统（例如，通过总线16）的指示是否已检测到后方车辆50的数据以及与后方车辆50相关的其他数据（例如，位置、速度、距离、潜在碰撞风险等）。
应理解的是，本申请中所描述的功能能通过控制器12来执行和/或在控制器12和其他车辆控制系统之间分配。例如，在一些实施例中，控制器12获得与在车辆周围检测到的物体相关的数据（例如，来自后部雷达传感器），并且相应地发出用于控制宿主车辆速度和/或ACC跟随距离的命令。然后，分开的控制器（例如，发动机控制器）能应用所述命令来提高宿主车辆10的速度。在其他实施例中，控制器12能被配置成确定何时需要调整的ACC功能并且发出标记或消息。分开的控制器（例如，分开的ACC控制器）能被配置成读取所述标记并且将ACC功能切换至调整的版本（例如，应用最小跟随距离以及可选地忽略用户指定的巡航速度）。
本发明的各种特征和优点在下面的权利要求中阐述。

Claims (20)

1.一种用于控制宿主车辆的系统，所述系统包括：
至少一个控制器，其配置成：
调整所述宿主车辆的速度，以在所述宿主车辆和在所述宿主车辆之前行进的前方车辆之间维持至少预定跟随距离，
接收来自安置在所述宿主车辆上的至少一个朝向后方的环境传感器的数据，
基于来自所述至少一个朝向后方的环境传感器的所述数据，确定后方车辆是否在所述宿主车辆之后行进，
基于来自所述至少一个朝向后方的环境传感器的所述数据，检测临界后方碰撞风险，
当检测到临界后方碰撞状态时，将所述预定跟随距离减小至第二最小跟随距离，以及
当检测到临界后方碰撞状态时，自动地提高所述宿主车辆的速度，以在所述宿主车辆和在所述宿主车辆之前行进的车辆之间维持所述第二最小跟随距离。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器还被配置成当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，自动地预填充所述宿主车辆的制动器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器还被配置成当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，自动地打开所述宿主车辆上的至少一个外灯。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器还被配置成当自动地提高所述宿主车辆的速度时，向所述宿主车辆的驾驶员发出警告。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器还被配置成控制所述宿主车辆的速度，以将所述宿主车辆维持在用户选择的巡航速度。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器被配置成当检测到临界后方碰撞状态时，通过提高所述宿主车辆的速度直至所述用户选择的巡航速度，来自动地提高所述宿主车辆的速度。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器被配置成当检测到临界后方碰撞状态时，通过提高所述宿主车辆的速度至超过所述用户选择的巡航速度，来自动地提高所述宿主车辆的速度。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器被配置成通过盲点检测系统来获得来自安置在所述宿主车辆上的所述至少一个朝向后方的环境传感器的所述数据。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器被配置成通过接近车辆警告系统来获得来自安置在所述宿主车辆上的所述至少一个朝向后方的环境传感器的所述数据。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器被配置成通过基于来自所述至少一个朝向后方的环境传感器的所述数据所指示的所述后方车辆相对于所述宿主车辆的速度及所述后方车辆和所述宿主车辆之间的距离，确定所述后方车辆是否将有可能能够及时制动以避免与所述宿主车辆追尾碰撞，来检测临界后方碰撞风险。
11.一种控制宿主车辆的方法，所述方法包括：
自动地维持所述宿主车辆与在所述宿主车辆之前行进的前方车辆相距至少预定跟随距离；
检测在所述宿主车辆之后行进的后方车辆，
确定所述后方车辆何时对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险，
当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，通过控制器自动地提高所述宿主车辆的速度，以及
当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，自动地减小所述预定跟随距离，以减小所述宿主车辆和所述前方车辆之间的距离，并且增大所述宿主车辆和所述后方车辆之间的距离。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述后方车辆何时对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险包括确定所述宿主车辆和所述后方车辆之间的距离以及将所述距离与预定距离相比较。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述后方车辆何时对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险包括确定所述宿主车辆的速度，确定所述后方车辆的速度以及将所述宿主车辆的速度与所述后方车辆的速度相比较。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述后方车辆何时对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险包括确定所述后方车辆的速度，确定所述宿主车辆和所述后方车辆之间的距离以及基于所述后方车辆的速度及所述宿主车辆和所述后方车辆之间的距离来确定所述后方车辆是否具有足够的距离来制动，同时避免与所述宿主车辆碰撞。
15.如权利要求11所述的方法，还包括当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，自动地预填充所述宿主车辆的制动器。
16.如权利要求11所述的方法，还包括当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时，自动地打开所述宿主车辆上的至少一个外灯。
17.如权利要求11所述的方法，还包括当自动地提高所述宿主车辆的速度时，向所述宿主车辆的驾驶员发出警告。
18.如权利要求11所述的方法，还包括控制所述宿主车辆的速度，以将所述宿主车辆维持在用户选择的巡航速度。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时自动地提高所述宿主车辆的速度包括提高所述宿主车辆的速度直至所述用户选择的巡航速度。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，当所述后方车辆对所述宿主车辆构成追尾碰撞风险时自动地提高所述宿主车辆的速度包括提高所述宿主车辆的速度至超过所述用户选择的巡航速度。
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