CN105691399B - 车辆自动驶出停车位的控制 - Google Patents

Abstract

本公开公开了车辆自动驶出停车位的控制。提供了用于车辆的自动驶离停车位系统以辅助自动驶出停车位。该车辆配备有被构造为感测外部物体(诸如，停车位周围的车辆和在邻近的行车道中的车辆)的位置的各个传感器。至少一个控制器从这些传感器接收信号并命令车辆自动移动并对准自身用于驶出停车位。车辆的操作者可踩下加速踏板以发送期望移出停车位的信号。即使驾驶员愈加地踩下加速踏板，所述至少一个控制器被配置为基于车辆与外部物体之间的距离而限制车辆的实际速度。施加于实际速度上的这种约束基于所述距离增加而被去除或减小。

Description

车辆自动驶出停车位的控制

技术领域

本公开涉及用于控制车辆自动驶出停车位的方法和控制策略。

背景技术

自动泊车(自动驻车)，也被称为主动泊车辅助系统，是将车辆移进(驶入)或移出(驶离)停车位的自主车辆操纵系统。停车位可以从平行停车位、垂直停车位或斜角停车位变化。自动驻车系统的目的是提高与在约束环境中的驾驶相关的舒适性，在约束环境中需要很多注意力和经验才能使车辆转向。通过转向角度和速度的协调和自动化控制而实现驶入和驶离停车位的操纵。此外，传感器和相机可检测外部环境中的物体(诸如其他车辆)；在驶入和驶离停车位事件期间,车辆的协调和自动化控制可将感测的这些物体的存在和位置考虑在内以确保在可用的空间内的无碰撞运动。

发明内容

根据一个实施例，提供将车辆从停车位驶出的计算机化的方法。该方法通过通信地连接到遍及车辆的各个传感器的一个或更多个控制器以及命令和致动车辆中各种运动和动作的其他控制器而实现。该方法首先包括指示驾驶员松开方向盘。一旦已经接收到指示方向盘被松开的信号，该方法包括基于车辆和外部物体之间的距离而限制车辆的最大允许速度。然后，该方法包括使方向盘自动转向并自动加速远离停车位。随着车辆加速远离停车位，所以该方法包括基于所述距离增加而逐渐增加最大允许速度。

根据本公开，提供了一种将车辆从停车位驶出的计算机化的方法，所述方法包括：指示驾驶员松开方向盘；方向盘被松开之后，基于所述车辆和外部物体之间的距离而限制所述车辆的最大允许速度；自动转动方向盘；自动加速远离所述停车位；在远离所述停车位的同时，基于所述距离增加而逐渐增加所述最大允许速度。

根据另一个实施例，车辆包括被配置为检测外部物体(诸如平行停车位前面和后面的其他车辆)的位置的多个物体检测传感器。至少一个控制器被配置为响应于操作者激活被配置为自动辅助车辆驶出平行停车位的操作模式，基于车辆与外部物体之间的距离而限制车辆的实际速度。

另一示例性车辆包括多个传感器，所述多个传感器被配置为当车辆驶入第一物体和第二物体之间的平行停车位时感测车辆前面的第一物体和车辆后面的第二物体的位置。至少一个控制器连接到传感器并被配置为随着车辆驶出平行停车位而减少对车辆的允许加速度的约束。

根据本公开，提供一种车辆，包括：多个物体检测传感器，被配置为检测外部物体的位置；至少一个控制器，被配置为响应于操作者激活被配置为自动辅助所述车辆驶出平行停车位的操作模式，基于所述车辆和所述外部物体之间的距离而限制所述车辆的实际速度。根据本公开的一个实施例，所述至少一个控制器还被配置为基于所述距离而以线性速率限制速度。

根据本公开的一个实施例，车辆还包括加速踏板，当踩下加速踏板时，加速踏板指示需求的加速度的量，其中，所述至少一个控制器还被配置为基于所述车辆和所述外部物体之间的距离而将所述车辆的实际加速度限制到小于需求的加速度的量。

根据本公开的一个实施例，所述至少一个控制器还被配置为响应于所述距离增加而减小所述限制并使实际的加速度朝着需求的加速度增加。

根据本公开的一个实施例，所述至少一个控制器还被配置为基于所述外部物体的位置而使所述车辆的车轮转动到一定位置。

根据本公开的一个实施例，预期的行驶方向通过所述车轮的位置限定，其中，所述至少一个控制器进一步被配置为基于外部物体沿着所述预期的行驶方向布置而限制所述车辆的实际速度。

根据本公开的一个实施例，车辆还包括方向盘传感器，方向盘传感器连接到至少一个控制器并被构造为检测由操作者施加到方向盘的力，其中，所述至少一个控制器还被配置为基于被施加到方向盘的力而去除对车辆的实际速度的限制。

根据本公开，提供一种车辆，包括：多个传感器，被构造为在所述车辆泊车在第一物体和第二物体之间的平行停车位时感测车辆前面的第一物体和车辆后面的第二物体的位置；至少一个控制器，连接到所述传感器并被配置为随着车辆驶出平行停车位而减小对车辆的允许加速度的约束。

根据本公开的一个实施例，所述至少一个控制器还被配置为基于所述车辆与第一物体和第二物体中的至少一个之间的距离而使车辆的实际加速度能够朝着车辆的需求的加速度增加。

根据本公开的一个实施例，所述至少一个控制器还被配置为基于所述车辆驶出平行停车位后的时间而使车辆的实际加速度能够朝着车辆的需求的加速度增加。

根据本公开的一个实施例，车辆还包括连接到所述至少一个控制器的方向盘传感器，其中，所述至少一个传感器还被配置为基于被施加到方向盘的力而去除对车辆的允许加速度的约束。

根据本公开的一个实施例，所述至少一个控制器还被配置为基于所述第一物体的位置而将车辆的车轮转动到一定位置。

根据本公开的一个实施例，预期的行驶方向通过车轮的位置限定，其中，所述至少一个控制器还被配置为基于第一物体沿着预期的行驶方向布置而使车辆的允许加速度的约束减小。

根据本公开，提供一种车辆，所述车辆包括：多个物体检测传感器，被配置为检测外部物体的位置；至少一个控制器，被配置为响应于操作者激活被配置为自动辅助所述车辆驶出平行停车位的操作模式，随着车辆驶出所述平行停车位而基于所述车辆和所述外部物体之间的距离修改对所述车辆的实际速度的限制。

附图说明

图1是根据一个实施例的控制车辆的控制方案的示意图；

图2是根据一个实施例的基于外部物体的位置而准备驶出平行停车位的车辆定位自身的从高处看的俯视图；

图3是当基于外部物体的位置而驶出平行停车位时的车辆的从高处看的俯视图；

图4是根据一个实施例的基于车辆操作者的输入而启动驶离停车位辅助(POA)操作模式的代表性流程图；

图5是根据一个实施例的车辆自动驶出停车位的POA操作模式的代表性流程图；

图6是根据一个实施例的自动受控的动力转向系统的示意图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例仅是示例，其他实施例可以采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以各种方式使用实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出并描述的各种特征可与在一个或更多个其他附图中示出的特征进行组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。但是，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。

图1示出了用于在自动泊车事件期间控制车辆的控制方案10的示意图。自动泊车事件(或自动驻车)可以包括进入停车位(驶入)或驶出停车位(驶离)。如将进一步详细说明的，车辆的操作者可选择操作模式使得车辆可以自动自己停泊，如果已经停泊，则可自动离开停车位并进入行驶车道。

如图1中所示，至少一个处理器12通信地连接到各个设备以从所述设备接收输入。各个设备允许处理器12将信号发送到在自动驻车事件期间控制车辆的速度、方向和整体操作的各个控制单元。输入到处理器12的各个输入可包括多个外部物体传感器14、一个或更多个车道检测相机或传感器16、后置相机18、方向盘扭矩传感器20、加速踏板传感器22以及制动踏板传感器24。

一个或更多个外部物体传感器14检测车辆自身附近周围的物体(例如，其他车辆)。在一个实施例中，一个或更多个多功能、全天候传感器可位于前保险杠区域、后保险杠区域、侧板区域、挡风玻璃上或用于感测外部物体的相对位置的任何其他合适的位置。对于物体检测，传感器14具有预定的覆盖(coverage)“视场”或传感器覆盖区域。传感器覆盖区域可以是沿从起始点大致对称、扇状图案向外排列的多个传感器光束的组合。适合于本公开目的的传感器可包括雷达、激光雷达、基于视觉的传感器，包括有源红外传感器和无源红外传感器。

在本公开的一个实施例中，传感器14具有全部前视功能和侧视功能的传感器覆盖区域。优选地，传感器光束覆盖区域应该是从起始点至少180度或在某些位置处的优选270度。通过在车辆的多个位置定位传感器14，可在所有方向提供全覆盖区域使得车辆可觉察到其周围任何区域的物体。一旦在传感器14范围内检测到物体时，信息可中继到处理器12，使得处理器能够计算传感器和外部物体之间的距离。

车道检测相机或传感器16可以是车辆中车道偏离报警系统的一部分。车道检测相机或传感器16可以是视频传感器，该视频传感器安装在例如挡风玻璃后面、集成在车辆的后视镜旁边和/或在车辆的后窗的前方并面向后方。车道检测相机或传感器16也可以是安装在车辆的前面或靠近车辆的前面的一个或更多个激光传感器或一个或更多个红外传感器。上述车道检测相机或传感器16中的任何一个被构造为与被配置为识别车道标记的相关联的控制器或处理器(诸如处理器12)进行通信。相关联的控制器和相机或传感器与自动驻车控制方案配合，从而在驶出停车位时可识别行车道和停车道，如将进一步讨论的。

后置相机18是备份相机，通常用于辅助操作者倒车并消除任何后部盲点的目的。可在诸如LCD屏的可视显示器上看到相机的视图，所以操作者可直接看到车辆后面。后置相机18也可通信地连接到处理器12，使得处理器能够解释图像并确定物体是否处于会妨碍自动驻车事件的视场中。

如将进一步讨论的，方向盘传感器20与车辆的方向盘相关联并被构造为测量施加到方向盘的力或扭矩的量。例如，在自动驻车事件期间，车辆可自动移动方向盘并驱动车轮。然而，根据本公开和将要进一步详细描述的，用于在驶离停车位事件期间控制车辆的控制策略可基于用户施加到方向盘的力或扭矩而改变。下文参照图6提供关于方向盘传感器与方向盘和驱动车轮的自动控制的额外的细节。

加速踏板传感器22与车辆中的加速踏板相关联。类似地，制动踏板传感器24与车辆中的制动踏板相关联。传感器22、24能够确定与踏板的运动相关联的力或位移的量。加速器的位移指示车辆的期望加速度。下文将进一步描述关于车辆的期望加速度以及车辆的期望加速度与车辆的实际允许加速度如何相关的额外的细节。

如上所指示的，至少一个处理器12被配置为从各个相机和传感器14到24的输入接收数据。该处理器能够有效地识别车辆周围的外部物体，并且可将命令发送到车辆中的各个控制器以在自动驻车事件期间控制车辆的运动。例如，处理器12可以控制动力传动系统控制器26，以提供来自发动机或电动马达的一些正扭矩而相应地推进车辆。处理器12还可发送命令到制动控制器28，如果物体被检测到位于车辆的周围内，则激活制动器，即使车辆未被停止，制动器在自动驻车事件期间可能被车辆所使用。处理器12还可发送命令到方向盘控制器30以将方向盘(并因此驱动车轮)转动到预期方向，并将车辆驶入或驶离停车位。

图2和图3示出可由本公开中所描述的控制系统至少部分地执行的驶离停车位事件的示例。如图2中所示，车辆50装备有带有视场52的外部物体传感器14(如上所述)以检测车辆50的前面、后面及侧面的车辆。当然，上述的其它相机或传感器可实施到车辆50也检测周围的物体。然后，车辆内的处理器12利用从相机和传感器所接收的数据，处理该数据并确定车辆与其它车辆之间的距离。然后，车辆可以移动自身而正确的对准，以允许快速而平稳地驶出停车位。接着，在驶离停车位事件期间，当自动驶出停车位时，车辆知道其周围的环境。例如，如果其它车辆在直接邻近车辆或接近车辆的周边的行车道中时，处理器12将不命令车辆驶离停车位。当道路无障碍且在邻近平行停车位的行车道中未检测到物体时，如图3所示和箭头所指示的，车辆可开始驶出停车位。

参照图4，示出了在准备驶离停车位事件的阶段期间，处理器12使用的算法100的示例。首先，在102处，处理器接收由车辆的操作者发起驶离停车位辅助(POA)会话的请求，其中车辆可自动辅助驾驶员驶出停车位。来自操作者的这样的请求可通过操作者对通信地连接到处理器12的车载触摸屏的选择而被接收。也可通过操作者按下按钮或表示操作者预期进入POA会话的其它这种途径来接收该请求。

在车辆停泊的情况下，基于POA请求，然后在104处，处理器使指令被输出给操作者，提醒操作者松开方向盘。为此，处理器12可将视觉或音频警报提供给操作者以松开方向盘。在106处，处理器12接收指示车辆的操作者已经松开方向盘的信号。如下文将参照图6进一步描述的，这个信号可从方向盘扭矩传感器发送到处理器12。

如果不是已经这样做了，则在108处，处理器12输出信号以指示驾驶员踩下制动踏板并接合前进(“DRIVE”或“D”)挡。再次，这样的警报可以以视觉或听觉的形式给予操作者。发送这样的请求之后，在110处，响应于操作者踩下制动踏板并接合了前进档，处理器12接收这个动作的信号。可以从连接到制动踏板并被构造为感测制动踏板的踩下或运动的制动踏板传感器发送这样的信号。例如，此制动踏板传感器可以是作为线控制动系统的一部分的现有传感器。

此时，POA会话可以开始。如整个本公开所描述的，在POA会话期间，处理器将从各个传感器和/或相机接收信号，并将信号输出到各个控制器以控制车辆的运动而驶出停车位。当车辆基于周围其他车辆和物体的位置而准备驶出停车位时，在112处，处理器输出信号以听觉地/视觉地指示驾驶员使用加速踏板将车辆向前移动。如将参照图5描述的，POA会话可辅助操作者自动地控制车辆驶出停车位，同时限制车辆的速度。在114处，可将POA会话已开始且速度限制已经就位的指令提供给操作者。因此，驾驶员可以放心，他实际踩下的加速踏板可以不直接转化为车辆的相应量的实际加速度。

关于图5，在200处示出了单独的POA会话算法(或图4算法的延续)。类似于图4中的步骤114，POA会话以步骤202处的速度限制开始。

在204处，处理器12从诸如参照图1所描述的那些传感器和相机接收信号。这些信号是允许处理器发送命令到各个控制器26、28、30以控制车辆的运动的输入。例如，基于车辆和车辆的后面、前面及侧面的物体之间的距离，处理器可以命令车辆转向并加速离开停车位(当这样做非常明确时)。

当道路无阻碍时，车辆开始自动加速远离停车位。在206处，对最大允许速度和/或速度变化的最大允许率(加速度)进行限制。这个限制可基于车辆和检测到的外部物体(诸如车辆前方的其他车辆)之间的距离而改变。在操作者踩下加速踏板，指示期望的加速度而推进车辆远离停车位时，控制器将允许受限的加速度；对速度和/或加速度的限制是基于外部物体有多远。

在工作示例中，基于POA会话启动时车辆周围检测到的物体，行进的预期方向由处理器决定，并且车辆的方向盘和加速度被相应地控制。当沿此路径或在关于车辆的“缓冲区”内的物体变得越来越接近时，车辆的速度和/或加速度自动地受到相应地限制。例如，基于车辆与前方的另一车辆之间为若干米的距离，车辆可被允许达到4千米每小时。随着驶离停车位的操作期间车辆加速远离停车位，该距离可在两车之间减小。当距离减小到1.5米，处理器12可将最大允许速度限制为1.5千米每小时。当然，当车辆从停车位移开并“排除(clear)”了前方的其它车辆时，最大的允许速度可相应地再次增加。

根据关于该车辆和其他外部车辆之间的距离的线性关系，该最大允许速度/加速度可增加和减小。当然，可存在其他非线性关系。例如，可存在曲线关系，使得随着距离减小，最大允许速度/加速度以更快的速率降低。

在208处，随着车辆驶出停车位，允许逐渐增加最大允许速度和/或加速度。随着车辆驶出停车位以及从车辆到外部物体的距离增加，车辆的速度被允许逐渐增加以反映加速踏板位置。如上所述，在步骤112处，操作者踩下加速踏板，车辆以受限的方式加速。在步骤208处，处理器允许对最大允许速度和/或加速度的限制减小。换言之，在208处的逐渐加速期间，需求的加速度(基于加速踏板位置)与实际命令的加速度之间的差减小。

在受限的最大允许速度和/或加速度与去除这种限制之间的转变可根据车辆与其他车辆之间的可调距离来完成。换言之，随着车辆与其它车辆之间的距离朝着特定可编程距离增加，可发生从被限速到无限速的转变。转变还可根据某些可调时间值(例如，3秒)发生，以替代根据可调距离(例如，20英尺)来完成转变，或与根据可调距离(例如，20英尺)结合来完成转变。

在210处，随着车辆逐渐加速，在某些点处，处理器向操作员提供听觉的/视觉的指令以控制方向盘。这样的指令也可响应于车辆已经转向到存在于行车道中车辆的前方无阻碍的路径。一旦操作者控制方向盘，如通过从方向盘扭矩传感器接收的信号而确定的，车辆可退出POA会话并使操作者正常控制车辆。

作为可选的步骤212，车辆可转变到车道保持辅助(LKA)的操作模式。随着车辆驶出停车位并进入行车道，这种操作模式的激活可发生，其中，车道检测相机/传感器16可被激活，并将信号发送到处理器12。然后，如前所讨论的，处理器12可发送警报或控制车辆以将车辆保持在行车道中。

参照图6，示出了自动转向系统的示意图。例如，处理器12从物体传感器14接收信号并发送命令到自动转向系统以及动力传动系统控制器26以将车辆从停车位自动驶出。处理器12位于车辆300中，车辆300包括一对可转动车轮302。车轮302可以是车辆300上的前轮。车辆300还包括转向系统304。转向系统304具有通过转向连杆308与车轮302转动连接的方向盘306。转向连杆308将方向盘306的旋转输入传输到车轮302，反之亦然。转向连杆308可包括从方向盘306延伸到转向齿轮箱的转向柱，转向齿轮箱将横拉杆连接到转向节(未示出)，轮毂和轴承组件(未示出)可安装到转向节以将车轮302连接到方向盘306。

转向连杆308(具体地，转向齿轮箱)可将机械优点从方向盘306提供到车轮302。转向连杆308的机械优点使得方向盘306可沿单一方向转过多转，而车轮302沿从最大左转枢轴到最大右转枢轴的单一方向枢转小于180度，反之亦然。转向连杆308在此被示意性地示出为齿条和齿轮转向齿轮箱，但是可使用任何其它的转向齿轮箱。转向连杆308还可提供可变转向传动比，使得车轮302的枢转速率在直线向前位置附近增加或减小(诸如在大型重型车辆上)或在左手或右手转向范围的端部增加或减小(诸如在较小型的汽车和客车上)。

动力转向马达310可与转向连杆308连接并用于辅助车轮302的转动。动力转向马达310被构造为将扭矩提供到转向系统以转动车辆300上的车轮302。动力转向马达310可以是当驾驶员转动方向盘306时用于提供动力辅助以帮助车轮302转动的电子动力辅助马达，或者可以是完全能够执行自动驻车事件的马达，其中，马达310转动车轮302同时车辆执行自动计算机控制的驶离停车位事件，如上所述。换句话说，在如上所述的自动驻车事件期间，当驶出停车位时，信号被发送到方向盘控制器30，反过来，方向盘控制器30控制马达310的操作以转动车轮。

还示出了上述的方向盘扭矩传感器20。如上所述，扭矩传感器通信地连接到方向盘306以测量操作者施加到方向盘306的扭矩或力的量。在驶离停车位事件期间，POA会话可停止，对最大允许速度/加速度的受控的限制可被去除，自动转向可基于由方向盘扭矩传感器20感测的施加到方向盘306的力而停止。这些动作可仅在如果提供给方向盘306的力或力矩超过一定阈值时才会发生。

当然，设想的是，自动转向系统304的整体操作可基于从各个传感器或相机14到24接收的输入信号由一个或更多个处理器12控制。因此，车辆可在受限的用户输入的情况下自动驶出停车位。

在此公开的过程、方法或算法可传递到处理装置、控制器或计算机或由处理装置、控制器或计算机实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以多种形式存储为通过控制器或计算机执行的指令和数据，所述多种形式包括但不限于，永久存储在诸如ROM设备的不可写存储介质的信息和可改变地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM设备和其它的磁性和光学介质的可写的存储介质的信息。所述过程、方法或算法也可以用软件可执行的对象而实现。或者，所述过程、方法或算法可以使用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或设备)，或硬件、软件和固件组件的组合整体地或部分地实现。

虽然如上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了权利要求所包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如前所述，可将各个实施例的特征进行组合以形成可能未明确描述或示出的本公开的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已经被描述为提供优点或在一个或更多个期望特性方面优于其他实施例或现有技术的实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据具体应用和实施方式，可对一个或更多个特征或特性进行折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、制造性、易于组装等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims (6)

1.一种将车辆从停车位驶出的计算机化的方法，包括：

指示驾驶员松开方向盘；

方向盘被松开之后，基于所述车辆和外部物体之间的距离而限制所述车辆的最大允许速度；

自动转动方向盘；

自动加速远离所述停车位；

基于所述距离增加而逐渐增加所述最大允许速度；

基于施加到所述方向盘的力而去除对所述最大允许速度的限制。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，车辆的需求的加速度由加速踏板位置限定，所述方法还包括基于所述距离增加而使所述车辆的实际加速度朝着所述车辆的需求的加速度逐渐增加。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述限制所述车辆的最大允许速度包括与加速踏板位置无关地限制所述最大允许速度。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述自动加速远离所述停车位的步骤之前，指示驾驶员踩下加速踏板。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括基于用户选择而激活驶离停车位辅助操作模式，其中，所述指示驾驶员松开方向盘、限制所述车辆的最大允许速度、自动转动方向盘、自动加速远离所述停车位以及逐渐增加所述最大允许速度的步骤是基于所述驶离停车位辅助操作模式被激活而实现的。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述逐渐增加所述最大允许速度的步骤是进一步基于所述距离超过阈值之后所经历的时间的。

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